JP5689024B2 - ダストを使用した溶銑の脱りん方法 - Google Patents
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Description
特許文献1は、AOD炉集塵ダストを溶銑脱燐、脱珪剤として取鍋内の溶銑に吹込み、ダスト中のCr、Ni等の有価金属を回収する技術であって、実施例には当該ダストを脱りん処理に用いることが開示されている。
特許文献3は、混銑車内の溶銑中に浸漬したランスから酸化剤を吹込むことにより脱珪、脱燐する溶銑の予備処理方法において、混銑車内の溶銑中に、2本のメンイランスを相対する向きに挿入して浸漬させる技術であって、[0033]には固体酸素源として製鉄ダストを用いることが開示されている。
この他に、精錬剤を用いて溶銑の脱りん処理をする技術として特許文献5〜特許文献10に示すものがある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ダストを精錬剤に使用して溶銑の脱りん処理を行うに際し、脱りん効率を損なうことなくスラグのフォーミングの発生を防止しながら溶銑の脱りん処理を行うダストを使用した溶銑の脱りん方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、精錬剤を溶銑に吹き込んで溶銑の脱りん処理を行うに際して、前記脱りん処理を初期、中期、末期に分けて精錬を行うとし、前記初期は、脱りん開始から溶銑の珪素濃度[Si]が0.10〜0.05質量%になるまでの期間、前記中期は、前記初期の終了から、脱りん処理において脱りん開始から脱りん終了するまでの全処理のうち50〜80%となる期間、前記末期は、残りの期間であって、前記初期に使用する初期精錬剤と中期に使用する中期精錬剤と末期に使用する末期精錬剤とには、高炉ダストを含む複数のダストを混合した混合ダストを使用することとし、前記初期精錬剤及び中期精錬剤に関しては、前記混合ダスト中のフリーC濃度を5.0質量%以下とし、且つ、前記混合ダストの精錬剤への配合比率を40質量%以下としており、前記末期精錬剤に関しては、前記混合ダスト中のフリーC濃度を2.0質量%以下とし、且つ、前記混合ダストの精錬剤への配合比率を10質量%未満としており、前記初期精錬剤、中期精錬剤及び末期精錬剤を使用して脱りん処理を行う点にある。
図1は、溶銑の脱りん処理を行っている状態を示す図である。
図1に示すように、本発明の溶銑の脱りん処理方法は、例えば、混銑車1に溶銑を装入して当該混銑車1にて処理を行うものを対象としています。詳しくは、まず、高炉から出銑した溶銑2を混銑車1の容器3に装入し、混銑車1にて脱りん処理を行うために当該混銑車を脱りんステーションに移動する。そして、脱りんステーションでは、混銑車1の容器3における開口部4に、気体酸素を溶銑2に吹くための吹付けランス5を挿入すると共に、精錬剤等を溶銑2に吹き込むための吹込みランス6を挿入する。その後、吹付けランス5を用いて溶銑2に向けて気体酸素を吹き込むと共に、溶銑2に向けて吹込みランス6を用いて精錬剤を吹き込むことによって溶銑2の脱りん処理を行う。なお、本発明の脱りん処理方法は、混銑車1による脱りん処理に限定されず、粉体吹き込みランス6を使用して精錬剤を吹き込む処理設備であれば処理容器は混銑車1に限定されず溶銑鍋や転炉等の処理容器であってもよい。
本発明の溶銑の脱りん方法では、脱りん処理を初期、中期、末期の3段階に分けたうえで、各時期(初期、中期、末期)に精錬剤を適宜添加することとしている。なお、初期に使用する精錬剤のことを初期精錬剤、中期に使用する精錬剤のことを中期精錬剤、末期に使用する精錬剤のことを末期精錬剤という。 脱りん処理を3段階に分ける技術は、特公平5−14004号公報に記載されているように従来から存在するものである。また、特公平5−14004号公報や特公平5−12406号公報などに各時期の区切りが記載されているが、本発明では、溶銑の珪素濃度[Si]が0.10〜0.05質量%になるまでの期間を初期とし、脱りん処理における全処理時間(脱りん開始から脱りん終了するまでの期間)のうち50〜80%となる期間を中期とし、残りの期間を末期としている。
脱りん処理の初期や中期では、主に脱珪反応が進む状況下であるが、初期及び中期であっても混合ダスト中のフリーC濃度が5.0質量%よりも大きいと、混合ダスト中(初期精錬剤や中期精錬剤中)のフリーCと吹き込まれた固体酸素などの酸素と反応したときのCOガスの発生量が多く、スラグのフォーミングが発生してしまうことになる。一方、混合ダスト中のフリーC濃度が5.0質量%以下であると、COガスの発生量は少なく、スラグのフォーミングを抑制することができる。
図2は、複数のダストを配合したときの混合ダスト中のフリーC濃度の求め方を示したものである。図2では、2種類の高炉ダスト(高炉ダストA、高炉ダストB)と、製鋼ダストAとをホッパ等にて混合した場合を例にとり説明する。
以上、脱りん処理の初期や中期に用いる初期精錬剤や中期精錬剤においては、混合ダスト中のフリーC濃度を5.0質量%以下とし、且つ、混合ダストの配合比率を40質量%以下とし、当該初期精錬剤及び中期精錬剤を脱りん処理に用いることによって、スラグのフォーミングを抑制しつつ効率の良い脱りん処理を行うことができるようにしている。
また、脱りん処理の末期では、脱りん反応を優先させなければならず、末期精錬剤(混合ダスト)中には、上述したように、フリーC濃度が少ないことが望ましい。このような観点から、末期精錬剤中のフリーC濃度が上がらないように、混合ダストとダストの配合比率を10質量%以下としている。
図3は、数種類のダスト、焼石灰、転炉スラグ等から精錬剤を製造する精錬剤製造装置10を示したものである。精錬剤製造装置10は、高炉ダストを投入する第1ダスト槽11と、高炉ダスト以外のダストを投入する第2ダスト槽12と、ダスト以外の原料(例えば、鉄鉱石、石灰、石灰石、転炉スラグ、焼結鉱等)を投入する複数の原料槽13とを備えている。第1ダスト槽11、第2ダスト槽12、各原料槽13は、材料をベルトコンベアなどの搬送手段14に向けて排出する速度(供給速度)を調整することができるようになっている。
この精錬剤製造装置10では、第1ダスト槽11、第2ダスト槽12、各原料槽13の各材料を搬送手段14によってホッパ15に搬送することができ、ホッパ15にて各材料を混合することができる。また、精錬剤製造装置10では、ホッパ15にて混合した混合材料を粉砕機16によって細かく粉砕することができ、精錬剤の種類に応じて製造した精錬剤を保存槽17に貯えることができるようになっている。
脱りん処理を行うにあたって、初期、中期、末期における精錬剤の使用量は、例えば、特開昭62−161908号公報のように決定する。まず、脱りん処理では、処理後の溶銑の脱りん濃度や処理温度(溶銑温度)に基づいて、気体酸素(溶銑に吹き込む気体酸素)と固体酸素(溶銑に供給する固体酸素)との比率を決定する。また、脱りん処理を行うにあたって、スラグの塩基度も規定する。なお、特開昭62−161908号公報では、スラグの塩基度を5〜6に制御しているが、本発明では、スラグの融点などにより混銑車の上部にスラグが付着するという問題が発生する虞がある。そのため、スラグの塩基度は、2.2〜2.5になる事を目標にトータルのCaOを決定する。
まず、図4に示すように、上述したように脱りん処理における気体酸素原単位、固体酸素原単位、CaO原単位を求める(ステップ1)。次に、ステップ2に示すように処理前の溶銑のSi濃度と、ステップ3に示すように精錬剤1中のCaO量、SiO量、固体酸素量とから、ステップ4に示すように、溶銑中のSi濃度を0.1〜0.05%(例えば、0.1%や0.05%にするための)にするための、精錬剤1の原単位を求める。つまり、脱りん処理の初期は、溶銑中Si濃度が0.1〜0.05%になるまでの期間であるため、これを達成するための精錬剤1の原単位を求める。
実施例及び比較例では、脱りん処理中にスラグが発泡し、例えば、混銑車外へスラグが流出した場合をスラグのフォーミング有り「有」とし、スラグが流出しなかった場合をフォーミング無し「無」として評価した。なお、スラグのフォーミングについては、例えば、「鉄と鋼、vol.78 No2 (1992),p200-208,原茂太、萩野和巳著」に記載されている。
ここで、図6に示すように、総酸素量と脱りん効率との関係を見てみると、脱りん効率が0.14未満であり、総酸素量が11.5Nm3/ton大きいと、図5に示すように脱りん処理後の溶銑中の炭素濃度[C]は4.0質量%未満となる。脱りん処理後の溶銑の炭素濃度[C]が4.0質量%未満であると、混銑車などの容器に付着する地金・スラグ付着量を増加させてしまう傾向があるため、炭素濃度[C]は4.0質量%以上であることが好ましく、脱りん効率は0.14以上であることが必要である。
なお、脱りん効率が悪い場合、溶銑温度を下げれば、脱りん効率を向上させることができると考えられる。しかしながら、図8に示すように、溶銑温度を下げて、脱りん処理後の溶銑温度が1270℃未満にしてしまうと、溶銑を取鍋に装入した後(払い出した後)に取鍋に付着する地金付着量が増加する傾向にある。即ち、1270℃未満となる溶銑を取鍋内に払い出して取鍋を搬送した場合、取鍋を搬送中に放熱して溶銑の凝固温度に近づくために、取鍋に付着する地金が増加すると考えられることから、脱りん効率を上げるために、溶銑温度を下げることは好ましくない。
比較例13〜比較例16では、精錬剤に高炉ダストを用いていないため、高炉ダストを廃棄処分をしなければならなかった(ダスト廃棄処分の欄)。
比較例20〜比較例22では、初期精錬剤又は中期精錬剤にて混合比率を40%よりも大きくしているため、脱りん処理後の溶銑中の炭素濃度[C]が4.0質量%未満となると共に、脱りん効率も0.14未満となり、フォーミングが発生した。
実施例31〜実施例35及び実施例ix〜xviでは、実施例1〜実施例12及び実施例i〜viiiに示した条件に加えて、初期精錬剤においては、配合比率を30質量%以下としているので、スッピッティングを防止することができた。なお、実施例36〜38では、初期精錬剤では、配合比率が30〜40質量%であるときは、スラグのフォーミングを防止することができるものの、スッピッティングが発生した。
2 溶銑
3 容器
4 開口部
5 吹付けランス
6 吹込みランス
10 精錬剤製造装置
11 第1ダスト槽
12 第2ダスト槽
13 原料槽
14 搬送手段
15 ホッパ
16 粉砕機
17 保存槽
Claims (2)
- 精錬剤を溶銑に吹き込んで溶銑の脱りん処理を行うに際して、
前記脱りん処理を初期、中期、末期に分けて精錬を行うとし、
前記初期は、脱りん開始から溶銑の珪素濃度[Si]が0.10〜0.05質量%になるまでの期間、前記中期は、前記初期の終了から、脱りん処理において脱りん開始から脱りん終了するまでの全処理のうち50〜80%となる期間、前記末期は、残りの期間であって、
前記初期に使用する初期精錬剤と中期に使用する中期精錬剤と末期に使用する末期精錬剤とには、高炉ダストを含む複数のダストを混合した混合ダストを使用することとし、
前記初期精錬剤及び中期精錬剤に関しては、前記混合ダスト中のフリーC濃度を5.0質量%以下とし、且つ、前記混合ダストの精錬剤への配合比率を40質量%以下としており、
前記末期精錬剤に関しては、前記混合ダスト中のフリーC濃度を2.0質量%以下とし、且つ、前記混合ダストの精錬剤への配合比率を10質量%未満としており、
前記初期精錬剤、中期精錬剤及び末期精錬剤を使用して脱りん処理を行うことを特徴とするダストを使用した溶銑の脱りん方法。 - 精錬剤を溶銑に吹き込んで溶銑の脱りん処理を行うに際して、
前記脱りん処理を初期、中期、末期に分けて精錬を行うとし、
前記初期は、脱りん開始から溶銑の珪素濃度[Si]が0.10〜0.05質量%になるまでの期間、前記中期は、前記初期の終了から、脱りん処理において脱りん開始から脱りん終了するまでの全処理のうち50〜80%となる期間、前記末期は、残りの期間であって、
前記初期に使用する初期精錬剤と中期に使用する中期精錬剤と末期に使用する末期精錬剤とには、高炉ダストを含む複数のダストを混合した混合ダストを使用することとし、
前記初期精錬剤に関しては、前記混合ダスト中のフリーC濃度を5.0質量%以下とし、且つ、前記混合ダストの精錬剤への配合比率を30質量%以下としており、
前記中期精錬剤に関しては、前記混合ダスト中のフリーC濃度を5.0質量%以下とし、且つ、前記混合ダストの精錬剤への配合比率を40質量%以下としており、
前記末期精錬剤に関しては、前記混合ダスト中のフリーC濃度を2.0質量%以下とし
、且つ、前記混合ダストの精錬剤への配合比率を10質量%未満としており、
前記初期精錬剤、中期精錬剤及び末期精錬剤を使用して脱りん処理を行うことを特徴とするダストを使用した溶銑の脱りん方法。
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