JP2000345224A - 溶銑の脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
S処理を行なうにあたって、脱硫剤の脱S効率を向上さ
せ、脱S処理の生産性の向上、脱S処理のスラグ発生量
の低減を達成する脱S方法を提供する。 【解決手段】 溶銑中に脱硫剤を吹き込むキャリアガス
として不活性ガスと炭化水素系ガスの混合ガスを使用
し、脱硫剤と炭化水素系ガスの比率を適正範囲に維持す
る。
Description
除去、つまり脱硫方法に関する。
鋼材の低硫化が強く望まれるようになった。製鋼工程に
おける脱硫(以下、脱Sという)プロセスは、トーピー
ドカーあるいは溶銑鍋における溶銑段階での脱S処理、
および転炉以降の溶鋼を脱Oした後に行なう溶鋼段階で
の脱S処理の2種類に大別される。現在は、溶鋼中のS
含有量が10ppm 以下の極低S鋼種は溶銑段階と溶鋼段階
での脱S処理、その他は溶銑段階での脱S処理を行なう
のが主流である。
Na2O系脱硫剤、Mg系脱硫剤等が使用される。溶銑段階
での脱S処理ではスラグ処理やコストの観点からCaO系
脱硫剤が望ましいので、CaO系脱硫剤を用いて溶銑脱S
処理の効率を向上する技術が必要である。脱S反応が還
元反応であることから、特公平5-43763 号公報には水素
ガスによる脱S促進方法が開示されている。すなわちCa
O系脱硫剤の吹き込みに用いるキャリアガスとして水素
ガスを用いる場合は、不活性ガスをキャリアガスとして
用いる場合と比べて、CaO系脱硫剤による脱S反応が促
進されるとしている。
て、同じく還元性を有する炭化水素系ガスのテストを行
ない、その結果、炭化水素系ガスを吹き込んだ時の分解
吸熱によって溶銑温度が低下するため、炭化水素系ガス
は脱S反応に適さないとしている。その他には、特公昭
63-19562号公報に高炉の溶銑樋において溶銑の上方から
脱硫剤を添加し、下方から炭化水素系ガスを吹き込んで
脱S反応を促進する方法が開示されている。また特開昭
60-26607号公報には、石炭系炭化水素を3〜20重量%含
む有機物質をCaO系脱硫剤に混合する方法が開示されて
いる。
して水素ガスを使用すると、ランスの溶損や破損等の問
題が生じる。特に脱硫剤がランスに詰まった場合は爆発
の危険があるので、実用上、大きな問題がある。一方、
炭化水素系ガスを溶銑中に吹き込むと、炭化水素系ガス
の分解吸熱反応によって溶銑温度が低下する。しかし炭
化水素系ガスを溶銑中に吹き込み、かつ溶銑温度を高温
に保持すると脱S反応の効率が向上する。そのため、炭
化水素系ガスを溶銑中に吹き込む場合は、炭化水素系ガ
スの使用量の適正範囲を限定する必要がある。
スを吹き込む位置が異なると、脱硫剤と炭化水素系ガス
の混合が不十分になり、脱S反応の効率が低下する。石
炭系炭化水素を含有する有機物質を脱硫剤として用いる
方法は、このような有機物質が高価であるため、コスト
アップの要因になる。本発明は上記のような問題を解消
するべく、CaO系脱硫剤を溶銑中に吹き込んで脱S処理
を行なう際に、脱硫剤の脱S効率を向上させ、脱S処理
の生産性の向上、脱S処理のスラグ発生量の低減を達成
する脱S方法を提供することを目的とする。
る溶銑の脱S反応は下記の (1)式で表わされる。(1)式
中の[S]は溶銑中のSを示す。また(1) 式中で還元剤
として脱S反応に寄与する[C]は溶銑中のCである。
また(CaS)はスラグ中にCaSが除去されることを示
す。
場合は、炭化水素系ガスが分解して水素ガスを発生す
る。その反応を (2)式に示す。 Cn Hm →nC+m/2H2 ・・・(2) 水素ガスとCaO系脱硫剤による脱S反応は (3)式で示す
通りであり、溶銑中のCによる還元反応に比べて還元力
が高いため、脱S反応に有利である。
であるため、溶銑温度が低下する要因になる。つまり炭
化水素系ガスを大量に吹き込むと、溶銑温度が低下して
脱S反応を妨げる。したがって炭化水素系ガスの使用量
の適正範囲を限定する必要がある。
固体酸化物を主体とする粉状の脱硫剤を吹き込む溶銑の
脱硫方法において、キャリアガスとして不活性ガスと炭
化水素系ガスとの混合ガスを使用し、脱硫剤に対する炭
化水素系ガスの比率を 2.0〜50Nl/kg以上とする溶銑
の脱硫方法である。さらに本発明は、溶銑中に吹き込む
脱硫剤の吹き込み速度が、溶銑1トンあたり 1.0kg/分
以下である溶銑の脱硫方法である。
脱S反応に及ぼす効果を調査するために、4トン炉を用
いて実験を行なった。実験条件は表1に示す通りであ
る。脱硫剤は粉状のCaO系脱硫剤を使用した。なお脱硫
剤の吹き込み速度は単位時間当たりの脱硫剤吹き込み重
量(kg/分)で示す。
よび炭化水素系ガスであるプロパンガス(すなわちC3
H8 ガス)を使用して、溶銑中のS量の経時変化を調査
した。その結果を図4に示す。図4から明らかなよう
に、プロパンガスを溶銑中に吹き込むと脱S速度が向上
することが分かった。次に、プロパンガスの流量や脱硫
剤の吹き込み速度が脱S速度に及ぼす効果を調査するた
めに、脱硫剤に対するプロパンガスの比(すなわちプロ
パンガス流量/脱硫剤(Nl/kg))と脱S速度KS と
の関係を調査した。その結果を図1および図2に示す。
なお脱S速度KS は、溶銑中のSの物質移動によって律
速されるので、下記の (4)式で計算される。
1.0kg/分以下の場合のプロパンガス流量/脱硫剤(N
l/kg)と脱S速度KS との関係の示したグラフ、図2
は脱硫剤の吹き込み速度Qfluxが溶銑1トンあたり 1.0
kg/分を超える場合のプロパンガス流量/脱硫剤(Nl
/kg)と脱S速度KS との関係を示したグラフである。
fluxが溶銑1トンあたり 1.0kg/分以下の場合は、脱硫
剤に対するプロパンガスの比(すなわちプロパンガス流
量/脱硫剤)が 2.0Nl/kg以上の範囲において、プロ
パンガスが脱S反応を促進することが分かる。プロパン
ガスが脱S反応を促進したのは、溶銑−脱硫剤間の反応
界面におけるOポテンシャルを低下させたためである。
Nl/kgより大きい場合には、脱硫速度の低下が認めら
れた。これは脱硫剤が吹き込まれる脱硫反応領域におい
て、炭化水素の分解反応に伴う温度低下によるものと考
えられる。一方、脱硫剤の吹き込み速度Qfluxが溶銑1
トンあたり 1.0kg/分を超える場合は、図2に示す通
り、脱硫剤に対するプロパンガスの比(すなわちプロパ
ンガス流量/脱硫剤)が 2.0Nl/kg以上の範囲におい
ても脱S速度は改善されない。これは脱硫剤の溶銑中で
の分散が不十分で、溶銑−脱硫剤間の反応界面が少ない
ため、反応界面における炭化水素の効果が十分でないた
めである。
相共存状態が脱S反応に大きな影響を及ぼすことが明ら
かであり、脱硫剤に対するプロパンガスの比(すなわち
プロパンガス流量/脱硫剤)は 2.0Nl/kg以上、50N
l/kg以下、脱硫剤の吹き込み速度Qfluxが溶銑1トン
あたり 1.0kg/分以下であることが望ましい。なお図1
および図2において、いずれも脱S処理中に溶銑温度の
著しい低下は見られなかった。これはプロパンガスの吹
き込み量が少ないために、プロパンガスの分解反応熱
(すなわち吸熱)が溶銑の温度降下に及ぼす影響が小さ
いことを示している。つまり炭化水素量や脱硫剤の供給
条件を適切にすれば、溶銑温度の低下を招くことなく脱
硫反応を促進できる。
P処理を行なった。脱S装置の概要を図3に示す。ホッ
パー1内の粉状の脱硫剤2は、キャリアガス3によって
ランス5から溶銑6中に吹き込まれる。使用した脱硫剤
とその粒径およびランス浸漬深さを表2に示す。キャリ
アガスや脱硫剤の吹き込み速度等の脱S処理条件は表3
に示す通りである。
として使用した例、比較例2はN2ガスとプロパンガス
の混合ガスをキャリアガスとして使用し、かつ脱硫剤に
対するプロパンガスの比が小さい例、比較例3はN2 ガ
スとプロパンガスの混合ガスをキャリアガスとして使用
し、かつ脱硫剤の吹き込み速度が大きい例である。これ
らの比較例1〜3の脱S速度KS は0.08〜0.16であっ
た。
り、比較例1〜3と比べて脱S速度が大きいことは明ら
かである。なお、ここでは炭化水素系ガスとしてプロパ
ンガス(すなわちC3 H8 ガス)を用いる場合について
説明したが、その他の炭化水素系ガス(例えばCH4 ガ
ス等)やコークス炉から発生するガス(いわゆるCガ
ス)のようなガスを用いても同様の効果が得られる。ま
た炭化水素系ガスと混合してキャリアガスとして使用す
る不活性ガスについて、ここではN2 ガスを用いる場合
について説明したが、その他の不活性ガス(例えばArガ
ス等)でも良い。
ついて説明したが、キャリアガスと脱硫剤を溶銑中の同
じ位置に吹き込む構成の容器であれば、いかなる精錬容
器を使用しても良い。
処理の生産性の向上、脱硫剤の削減、スラグ発生量の低
減によるコストダウンが実現できる。
を示すグラフである。
を示すグラフである。
る。
5)
固体酸化物を主体とする粉状の脱硫剤を吹き込む溶銑の
脱硫方法において、キャリアガスとして不活性ガスと炭
化水素系ガスとの混合ガスを使用し、脱硫剤に対する炭
化水素系ガスの比率を 2.0〜50Nl/kgとする溶銑の脱
硫方法である。
Claims (3)
- 【請求項1】 溶銑中にキャリアガスとともに固体酸化
物を主体とする粉状の脱硫剤を吹き込む溶銑の脱硫方法
において、前記キャリアガスとして不活性ガスと炭化水
素系ガスとの混合ガスを使用し、前記脱硫剤に対する前
記炭化水素系ガスの比率を 2.0〜50Nl/kg以上とする
ことを特徴とする溶銑の脱硫方法。 - 【請求項2】 前記脱硫剤の吹き込み速度が、前記溶銑
1トンあたり 1.0kg/分以下であることを特徴とする請
求項1に記載の溶銑の脱硫方法。 - 【請求項3】 前記脱硫剤がCaO系脱硫剤であることを
特徴とする請求項2に記載の溶銑の脱硫方法。
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