JP6744590B2

JP6744590B2 - 微細脱硫スラグの捕集材および微細脱硫スラグの除去方法

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Publication number: JP6744590B2
Application number: JP2018139357A
Authority: JP
Inventors: 宮本　陽子; 陽子宮本; 久宏松永; 中村　善幸; 善幸中村; 悠喬茶谷
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2038-07-25
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Description

本発明は、脱硫処理後の脱硫溶銑中に懸濁している微細脱硫スラグを転炉装入前に除去するための、微細脱硫スラグの捕集材およびこれを用いる微細脱硫スラグの除去方法に関する。

近年の鋼材は、高純度化や高機能化へのニーズ増大により、特に極低硫鋼の比率が高まっている。このような背景の下で、製鋼工程ではコスト上昇やスラグ発生量の増加を招くことなく、極低硫鋼を溶製する技術が求められている。

一般に、低硫鋼や極低硫鋼を溶製する場合、溶銑段階で脱硫処理することが有利である。この場合、脱硫処理容器内には、脱硫処理によって生成した高い硫黄含有量の脱硫スラグが生成する。また、脱硫後の溶銑中には、数μｍ程度の微細脱硫スラグが懸濁しており、これが次工程にまで持ち越され、転炉で酸化精錬が行われる際に、下記（１）式のような反応によって硫黄が酸化されて溶湯に戻り、溶銑あるいは溶鋼の硫黄濃度が上昇する、いわゆる「復硫」が発生する。
ＣａＳ＋１／２Ｏ_２→ＣａＯ＋Ｓ（１）

従来、前記復硫を防止する技術として、例えば特許文献１では、ＣａＯ系脱硫剤と処理容器内の溶銑を撹拌し、ＣａＯ系脱硫剤と溶銑中の硫黄とを反応させ、溶銑中の硫黄を脱硫スラグ中に取り込み、その後、不活性ガスを吹き込んで溶銑を撹拌し、溶銑中に懸濁している脱硫スラグや壁面に付着している脱硫スラグを溶銑浴面に浮上、分離させて排出する技術を提案している。

特開２０１３−２３７８９２号公報

特許文献１に開示されているような従来技術でも一応の復硫防止効果は見られた。しかしながら、極低硫鋼の分野では、硫黄分をさらに低減させる必要があり、該特許文献１に記載の方法では限界があり、不十分であった。

そこで、本発明の目的は、微細脱硫スラグ除去効果に優れる、微細脱硫スラグの捕集材およびこれを用いる微細脱硫スラグの除去方法を提案することにある。

従来技術が抱えている前述の課題を解決し、前記の目的を実現するために鋭意研究した結果、発明者らは、以下に述べる新規な微細脱硫スラグの捕集材と、この捕集材を用いた微細脱硫スラグ、特に溶銑中に懸濁して分散している微細な、即ち数μｍ程度の大きさの微細脱硫スラグを効率よく除去する方法を開発するに至った。

即ち、本発明は、溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫してなる脱硫溶銑中の微細脱硫スラグを捕集する捕集材であって、該脱硫溶銑の下で表面が半溶融状態となる、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系耐火物原料を含む耐火物材料からなることを特徴とする捕集材である。

なお、前記のように構成される本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材においては、
（１）前記捕集材を構成する耐火物材料が、前記ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系耐火物原料にマグネシアを添加したものであること、
（２）前記ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系耐火物原料がろう石であること、
（３）前記捕集材は、平均粒径で５ｍｍ〜４０ｍｍの大きさを有するものであること、
（４）前記捕集材は、微粉を水でスラリー状とし、適宜の支持具の表面に付着させて乾燥、焼成して用いること、
（５）前記半溶融状態は、前記捕集材が、脱硫溶銑の温度において固形物であり、前記微細脱硫スラグと接触して液相を生成することにより、前記微細脱硫スラグが表面に付着する状態であること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。

また、本発明は、溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫してなる脱硫溶銑に対し、該脱硫溶銑の温度下で表面が半溶融状態となる上記捕集材を接触させることにより、該脱硫溶銑中に懸濁し分散している微細脱硫スラグをその捕集材に捕集させて分離除去することを特徴とする微細脱硫スラグの除去方法である。

なお、前記のように構成される本発明に係る微細脱硫スラグの除去方法においては、
（１）微細脱硫スラグの分離除去に当たり、転炉へ溶銑を装入する装入鍋内に、あらかじめ前記捕集材を入れておき、その後前記脱硫溶銑を装入鍋内に注入し、捕集材と脱硫溶銑とを接触させることにより、該脱硫溶銑中に懸濁している微細脱硫スラグをその捕集材にトラップさせ、これらを一緒に浮上させて脱硫溶銑から分離させ、その後該脱硫溶銑の浴面上に溜まった微細脱硫スラグを掻き出すことで、前記微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去すること、
（２）前記捕集材は、平均粒径で５ｍｍ〜４０ｍｍの大きさを有するものであること、
（３）微細脱硫スラグの分離除去に当たり、転炉へ溶銑を装入する装入鍋の内部に、前記脱硫溶銑を保持し、前記捕集材を表面に保持した支持具を該装入鍋の上方から脱硫溶銑中へ浸漬させ、該支持具により脱硫溶銑を攪拌した後に支持具を引き上げることで、前記微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去すること、
（４）前記捕集材は、微粉を水でスラリー状とし、適宜の支持具の表面に付着させて乾燥、焼成して用いること、
（５）溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫した後に溶銑処理容器内に生成した脱硫スラグを除さいし、溶銑処理容器内に残留する脱硫溶銑に対し、捕集材を巻き込ませて接触させることにより、該脱硫溶銑中に残留している微細脱硫スラグをその捕集材にトラップさせ、これらを一緒に浮上させて脱硫溶銑から分離させ、その後、該脱硫溶銑の浴面上に溜まった微細脱硫スラグがトラップされた捕集材を除さいすることで、前記微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去すること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。

なお、本発明において、捕集材の粒径とは、ＪＩＳＺ８８１５における乾式ふるい分けのうち、機械式ふるい分けによりふるい開き目の間に分離されたものとする。使用する設備としては、希望する開き目と同様に鋼材の間隔を設定したグリズリや、希望する目開きのふるいを重ねたロータップ型ふるい振動機が使用できる。平均粒径とは、捕集材の粒径の中間値Ｄ_５０をいうものとする。

本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材および微細脱硫スラグの除去方法によれば、溶銑処理容器内の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫してなる脱硫溶銑に対し、除さいを行った後、該脱硫溶銑の温度下（即ち、該脱硫溶銑の溶融温度下）で表面が軟化して半溶融状態となる捕集材を接触させることにより、該脱硫溶銑中に懸濁し分散している数μｍ程度の大きさである微細脱硫スラグをその捕集材に捕集させて、これらを一緒に浮上分離させて集めて掻き出すことにより、該微細脱硫スラグを該脱硫溶銑から分離除去するようにしたので、従来の不活性ガスを吹込む処理よりも、簡便に微細脱硫スラグを除去できるようになった。また、コスト的にも安価であり、新たな設備建設は不要であるという効果もある。

（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法を適用する工程の一例を説明するための図である。（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法を適用する工程の他の例を説明するための図である。（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明の捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法の一例を説明するための図である。（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明の捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法の他の例を説明するための図である。（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法のさらに他の例を説明するための図である。（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法のさらに他の例を説明するための図である。

＜本発明の概要について＞
本発明によれば、脱硫溶銑の温度下で（即ち、脱硫溶銑の溶融温度にて）少なくとも表面が半溶融状態となる、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする耐火物材料からなる捕集材を使用して、溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫してなる脱硫溶銑に対し、脱硫溶銑の温度下で表面が半溶融状態となる上記捕集材を接触させることにより、脱硫溶銑中に懸濁し分散している微細脱硫スラグをその捕集材にトラップさせて、微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離させて除去している。そのため、微細脱硫スラグと捕集材とが出会う確率が上がるとともに、微細脱硫スラグを捕集した捕集材を、付着、除去できるようになった。

ここで、捕集材の耐火物材料としては、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３からなるろう石、または、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３からなるろう石にマグネシア（ＭｇＯ）を５〜２０ｍａｓｓ％添加したものが好ましい。これらの組成を有する捕集材は、装入鍋などの熱により約１０００℃で予熱され、１３００℃乃至１４００℃の脱硫溶銑と接触することで、少なくともその表面が軟化してその後半溶融状態になるようにする。これは、微細脱硫スラグはＣａＳおよびＣａＯが主成分であり、ろう石またはろう石＋ＭｇＯの捕集材と接触することにより融液を生成し、さらに捕集材に付着しやすくなるからである。捕集材の主成分であるろう石は、５００℃から９００℃で脱水反応が起こり、脱硫溶銑と急激に接触させると爆裂する危険性がある。したがって、捕集材はあらかじめ１０００℃以上で熱処理しておくことが好ましい。

捕集材は脱硫溶銑より密度が軽いため浮上するが、ストークスの式に表されるように、粒径が細かいと浮上速度が遅くなり、分離、除去効果が低減する可能性がある。そのため、捕集材として、５ｍｍの篩で分級し、篩下を除去したものを使用してもよい。この観点で、捕集材の平均粒径を、５ｍｍ〜４０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜２０ｍｍの大きさのものを用いることができる。５ｍｍ未満だと、捕集材が浮上に時間が掛かることがある。一方４０ｍｍよりも大きいと微細脱硫スラグと出会う確率が減少し、反応界面積が少なくなることがある。

あるいは、捕集材を適宜の支持具の表面に付着させて微細脱硫スラグをトラップする場合は、捕集材の微粉を水でスラリー状とし、適宜の支持具の表面に付着させて乾燥、焼成して用いることが好ましい。捕集材の微粉は、捕集材を最大粒径８ｍｍ以下にしたものを使用できる。

また、溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫した後に溶銑処理容器内に生成した脱硫スラグを除さいし、溶銑処理容器内に残留した脱硫溶銑に対し、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３を主成分として含有する捕集材を巻き込ませて接触させる場合には、除さい後の脱硫溶銑の上に捕集材を投入し、ＫＲ脱硫で使用するインペラにより撹拌をすることができる。インペラによる撹拌で捕集材は脱硫溶銑中に巻き込まれ、微細脱硫スラグとの接触が促進されるため、効率的に微細脱硫スラグを捕集して浮上させることができる。あるいは、除さい後の脱硫溶銑中へ捕集材をインジェクションしてもよい。インジェクションすることで、捕集材の投入と同時に脱硫溶銑の撹拌を行うことができるため、効率的に微細脱硫スラグとの接触を促進することができる。

次に、本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法を適用する工程について、図１（ａ）〜（ｃ）および図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）に示す例では、まず、図１（ａ）に示すように、高炉から出銑した溶銑１をトピードカー２に装入し、溶銑１をトピードカー２で移動させる。次に、図１（ｂ）に示すように、トピードカー２から溶銑１を溶銑鍋４に装入し、脱硫処理を行い脱硫溶銑３とし、除さいする。そして、図１（ｃ）に示すように、溶銑鍋４から脱硫溶銑３を転炉５に装入する。図１（ａ）〜（ｃ）に示す一連の工程において、本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法は、図１（ｂ）に示す、転炉５への装入前の溶銑鍋４において除さいを行った後に行うことが好ましい。

図２（ａ）〜（ｄ）に示す例では、まず、図２（ａ）に示すように、高炉から出銑した溶銑１を高炉鍋６内に装入する。次に、図２（ｂ）に示すように、高炉鍋６内の溶銑１に対し脱硫剤を供給するとともにインペラ７で攪拌して、除さいを行って、脱硫溶銑３とする。次に、図２（ｃ）に示すように、高炉鍋６内の脱硫溶銑３を装入鍋８内に装入する。そして、図２（ｄ）に示すように、再度除さいを行って装入鍋８から脱硫溶銑３を転炉５に装入する。図２（ａ）〜（ｄ）に示す一連の工程において、本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法は、図２（ｃ）に示すように、転炉５への装入前の装入鍋８に脱硫溶銑３を装入する工程で行うことが好ましい。

次に、図３〜５に基づき、本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法を説明する。いずれの例も、溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫してなる脱硫溶銑に対し、脱硫溶銑の温度下で表面が半溶融状態となる捕集材を接触させることにより、脱硫溶銑中に懸濁し分散している数μｍ程度の微細脱硫スラグをその捕集材にトラップさせて、微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去する例である。

図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明の捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法の一例を説明するための図である。本例では、転炉へ溶銑を装入する装入鍋の内部に、あらかじめ捕集材を入れておき（前置きし）、その後除さいを行った脱硫溶銑を装入鍋内に注入することにより、捕集材と脱硫溶銑とを接触させ、脱硫溶銑中に懸濁している微細脱硫スラグと捕集材とを一緒に浮上させて、脱硫溶銑の浴面上に集め、その後これらを掻き出すことで、微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去している。

図３（ａ）〜（ｃ）に従って微細脱硫スラグの除去方法の一例を説明すると、まず、図３（ａ）に示すように、装入鍋１１の内部にあらかじめ脱硫溶銑の温度下で表面が半溶融状態となるＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする耐火物材料からなる捕集材１２の塊を前置きする。次に、図３（ｂ）に示すように、装入鍋１１内に脱硫溶銑３を装入する。すると、脱硫溶銑３の装入時に脱硫溶銑３中の微細脱硫スラグ１３が、装入鍋１１の熱および脱硫溶銑３と接触することにより少なくとも表面が半溶融状態となった捕集材１２の表面に付着した状態で、脱硫溶銑３中を浮上して分離していく。そして、図３（ｃ）に示すように、ドラッガー１４により、脱硫溶銑３の浴面上に滞留しているスラグ９を除さいするとともに、表面に浮上した捕集材１２を微細脱硫スラグ１３とともに回収して、脱硫溶銑３から微細脱硫スラグ１３を分離除去する。これにより、脱硫溶銑３中の微細脱硫スラグ１３の除去をすることができる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明の捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法の他の例を説明するための図である。本例では、転炉へ溶銑を装入する装入鍋の内部に、脱硫溶銑を保持し、捕集材を表面に保持した支持具を装入鍋の上方から脱硫溶銑中へ浸漬させ、支持具により脱硫溶銑を攪拌した後に支持具を引き上げることで、微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去している。

図４（ａ）〜（ｃ）に従って微細脱硫スラグの除去方法の他の例を説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、その先端に、脱硫溶銑の温度下で表面が半溶融状態となるＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする耐火物材料からなる捕集材１２を貼付したドラッガー１４を準備する。そして、このドラッガー１４により、装入鍋１１内部の脱硫溶銑３の表面のスラグを除さいして除去する。次に、図４（ｂ）に示すように、ドラッガー１４の先端の捕集材１２を脱硫溶銑３中に浸漬し、脱硫溶銑３と接触することにより表面が半溶融状態となった捕集材１２の表面に、微細脱硫スラグ１３を付着させる。このとき、ドラッガー１４を水平方向へ移動させて、脱硫溶銑３を撹拌するようにすると捕集材１２と微細脱硫スラグ１３との接触の機会を増やすことができる。その後、図４（ｃ）に示すように、ドラッガー１４を脱硫溶銑３中から引き上げることで、脱硫溶銑３から微細脱硫スラグ１３を分離除去する。これにより、脱硫溶銑３中の微細脱硫スラグ１３の除去をすることができる。このとき、ドラッガー１４の先端の捕集材１２の表面は半溶融状態となっているため、一部はドラッガー１４の表面から離脱して脱硫溶銑３中を浮上、分離するので、ドラッガー１４を引き上げる際に、除さいすることが好ましい。

図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法のさらに他の例を説明するための図である。本例は、図４（ａ）〜（ｃ）で説明した例の変形例であり、まず、図５（ａ）に示すように、通常のドラッガー１４により、装入鍋１１内部の脱硫溶銑３の表面のスラグを除さいして除去する。次に、図５（ｂ）に示すように、脱硫溶銑の温度下で表面が半溶融状態となるＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする耐火物材料からなる捕集材１２で作製したサンプラー１５を、ドラッガー１４の先端に例えばねじ止めで装着する。次に、図５（ｃ）に示すように、ドラッガー１４とともにサンプラー１５を脱硫溶銑３中に浸漬し、サンプラー１５の表面に微細脱硫スラグ１３を付着させる。このとき、ドラッガー１４を水平方向へ移動させて、脱硫溶銑３を撹拌するようにするとサンプラー１５の表面の捕集材１２と微細脱硫スラグ１３との接触の機会を増やすことができる。その後、図５（ｄ）に示すように、ドラッガー１４とともにサンプラー１５を脱硫溶銑３中から引き上げることで、脱硫溶銑３から微細脱硫スラグ１３を分離除去する。これにより、脱硫溶銑３中の微細脱硫スラグ１３の除去をすることができる。この例では、図５（ｂ）でドラッガー１４の先端に、捕集材１２で作製したサンプラー１５を装着したが、捕集材１２を別途の支持具で支持し、脱硫溶銑３中へ浸漬、撹拌するようにしてもよい。

図６（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の捕集材を用いた微細脱硫スラグの除去方法の他の例を説明するための図である。本例では、高炉鍋で溶銑脱硫を行い、浮上した脱硫スラグを除さいした後、捕集材を投入し、インペラ撹拌を行って捕集材と脱硫溶銑との接触を促進させ、脱硫溶銑中に懸濁している微細脱硫スラグを捕集材の表面に付着させた状態で、一緒に浮上させて、脱硫溶銑の浴面上に集め、その後これらを掻き出すことで、微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去している。

図６（ａ）〜（ｄ）に従って微細脱硫スラグの除去方法の他の例を説明すると、まず、図６（ａ）に示すように、高炉鍋６内で溶銑脱硫を行い浮上したスラグ９を、ドラッガー１４を用いて掻き出して除さいを行う。次に、図６（ｂ）に示すように、捕集材１２を脱硫溶銑３中に投入し、図６（ｃ）に示すインペラ７で撹拌する。その後、図６（ｄ）に示すようにスラグ９と捕集材１２、微細脱硫スラグ１３を一緒に除さいする。

図６の例では溶銑脱硫を、溶銑へ脱硫剤を投入してインペラで撹拌する方式で行った例を示したが、溶銑脱硫を、溶銑へ脱硫剤をインジェクションすることで行う場合は、図６（ｂ）の捕集材の投入を、捕集材をガスで気送して溶銑へインジェクションすることで行ってもよい。その場合は図６（ｃ）のインペラによる撹拌の代わりにインジェクションガスによる撹拌が期待できるため、インペラによる撹拌は不要となる。

＜本発明における捕集材の表面の半溶融状態の意味について＞
本発明において、捕集材の表面の半溶融状態については、以下に示す浸漬試験とボタン試験に基づく実験により求めた、被覆率および溶液拡散率に基づき検討した。以下、実験について説明する。

以下の表１に示すように、各原料を２．５ｋｇずつ配合し、水を加えて小型万能混練機で３分間混練した。その後、４０×４０×１６０ｍｍの型枠に流し込み、テーブル型バイブレータをかけて脱泡した。１日養生後、１１０℃×２４時間乾燥し、１０００℃×３時間大気焼成を行った。これにより、本発明例に相当する捕集材Ａ〜Ｅ、および比較例に相当する捕集材Ｆを製造した。

実験は浸漬試験とボタン試験を行った。まず、浸漬試験であるが、焼成後のサンプルを４０×４０×２０ｍｍ各４個切り出した。高周波溶解炉に１３５０℃において銑鉄２０ｋｇを溶解し、サンプル４個を投入し、１０分間予熱した。以下の表２に組成を示す脱硫スラグ６０ｇを添加してさらに３分間かき混ぜ、サンプルとスラグを回収した。サンプルの６表面を写真撮影し、二値化して黒色部はスラグ、白色部はサンプルとしてサンプルの表面におけるスラグの被覆率％を求めた。０％が付着無し、多い方がスラグの付着が多いと判断する。

次に、ボタン試験を行った。焼成後のサンプルを４０×４０×４０ｍｍに切断した。以下の表２に組成を示す脱硫スラグに含まれる地金を磁石を用いて除去し、スラグ１０ｇを粉砕して直径２５ｍｍのペレットを作製した。サンプルの上にスラグのペレットをのせ、１３５０℃の電気炉内に熱間で入れ、１５分保持して熱間で取り出した。熱処理後のサンプルを上から写真を撮り、スラグから染み出た融液（ガラス状のもの）の最大径とそれと直角方向の直径を平均して、熱処理前の寸法２５ｍｍからの融液拡散率％として求めた。１００％が融液無し、大きい方が融液多いと判断する。結果を以下の表１に示す。なお、表１および表２中の数値は質量％で表されている。

表１に示すように、本発明例に相当する捕集材Ａ〜Ｅはいずれも比較例に相当する捕集材Ｆより被覆率が大きく、脱硫スラグを良好に付着することが分かった。また、捕集材Ｆは融液拡散率が１００％であって脱硫スラグが接触しても融液が生成しなかったが、捕集材Ａ〜Ｅはいずれも融液拡散率が１００％を超えており、脱硫スラグが接触すると融液を生成してサンプル表面にトラップすることが確認された。本発明例の捕集材Ａ、Ｅについては、１３００℃、１４００℃の条件で同様の試験を行ったが、以下の表３に結果を示すように、これらも同様に脱硫スラグが捕集材の表面にトラップすることが確認された。このように、捕集材の表面の半溶融状態となるということは、溶銑温度相当の温度においた際に、捕集材とスラグとが接触するとスラグの少なくとも一部が融液となり捕集材の表面に浸透する状態を意味するものである。

以下、実際に本発明に係る微細脱硫スラグの捕集材を用いて微細脱硫スラグを除去した場合について説明する。

＜実施例１＞
高炉鍋においてＫＲ脱硫法に従って除さいを行い、本発明例１〜５に示す耐火物原料から作製した捕集材を４０−５ｍｍに粒度調整したもの２００ｋｇを前置きした装入鍋に移し替えた。その後、再度除さいし、転炉に装入した。ＫＲ処理後、転炉装入時、転炉出鋼時のメタル中［Ｓ］を分析した。また、比較例１に捕集材を使用せず、ＫＲ脱硫後の溶銑を除さいして装入鍋に移し替え、さらに除さいして転炉に装入した場合のメタル中［Ｓ］を示す。結果を以下の表４に示す。

全実施例について、転炉装入［Ｓ］より転炉出鋼［Ｓ］の方が高い値を示したが、本発明例１〜５のいずれも、捕集材を使用しない比較例１より転炉出鋼［Ｓ］が低く、ΔＳ（転炉出鋼［Ｓ］−転炉装入［Ｓ］）が小さかった。

＜実施例２＞
トピードカーから溶銑鍋に溶銑を入れ、ＫＲ脱硫を行った後、本発明例６〜１０に示す耐火物原料から作製した捕集材を５ｍｍ以下に粉砕し、アルミナセメントと水を添加してスラリー状にしたものを貼り付けた掻き板を装着したドラッガーを用いて除さいを行った後、転炉に装入した。ＫＲ脱硫後、転炉装入、転炉出鋼時のメタル中［Ｓ］を分析した。比較例２に捕集材を使用せず、ＫＲ脱硫後に除さいし、転炉に装入した場合のメタル中［Ｓ］を示す。結果を以下の表５に示す。

全実施例について、転炉装入［Ｓ］より転炉出鋼［Ｓ］の方が高い値を示したが、本発明例６〜１０のいずれも、捕集材を使用しない比較例２より転炉出鋼［Ｓ］が低く、ΔＳが小さかった。

＜実施例３＞
高炉鍋において、溶銑へ脱硫剤を投入しながらインペラで撹拌するＫＲ脱硫による脱硫処理後に除さいを行い、残留した高炉鍋内の脱硫溶銑へ、本発明例１１〜１５に示す耐火物原料から作製した捕集材を４０ｍｍの篩目で篩った篩下を２００ｋｇを投入した。その後、再度インペラ撹拌を行い、除さい後、転炉に装入した。ＫＲ脱硫後、転炉装入時、転炉出鋼時のメタル中［Ｓ］を分析した。また、比較例３として捕集材を使用せず、ＫＲ脱硫による脱硫処理後の溶銑を除さいして装入鍋に移し替え、さらに除さいして転炉に装入した場合のメタル中［Ｓ］を示す。結果を以下の表６に示す。

全実施例について、転炉装入［Ｓ］より転炉出鋼［Ｓ］の方が高い値を示したが、本発明例１１〜１５のいずれも、捕集材を使用しない比較例３より転炉出鋼［Ｓ］が低く、ΔＳが小さかった。

＜実施例４＞
高炉鍋においてＫＲ脱硫法に従って除さいを行い、本発明例１６、１７に示す耐火物原料から作製した平均粒径Ｄ_５０が４０ｍｍである捕集材２００ｋｇを前置きした装入鍋に移し替えた。その後、再度除さいし、転炉に装入した。ＫＲ処理後、転炉装入時、転炉出鋼時のメタル中［Ｓ］を分析した。また、比較例1に捕集材を使用せず、ＫＲ脱硫後の溶銑を除さいして装入鍋に移し替え、さらに除さいして転炉に装入した場合のメタル中［Ｓ］を示す。結果を以下の表７に示す。

全実施例について、転炉装入［Ｓ］より転炉出鋼［Ｓ］の方が高い値を示したが、本発明例１６〜１７のいずれも、捕集材を使用しない比較例１より転炉出鋼［Ｓ］が低く、ΔＳが小さかった。また、添加量は等しいが粒径が本発明例１、３より大きいため、ΔＳは本発明例１、３よりやや大きかった。

＜実施例５＞
高炉鍋においてＫＲ脱硫法に従って除さいを行い、本発明例１８、１９に示す耐火物原料から作製した平均粒径Ｄ_５０が５ｍｍである捕集材２００ｋｇを前置きした装入鍋に移し替えた。その後、再度除さいし、転炉に装入した。ＫＲ処理後、転炉装入時、転炉出鋼時のメタル中［Ｓ］を分析した。また、比較例1に捕集材を使用せず、ＫＲ脱硫後の溶銑を除さいして装入鍋に移し替え、さらに除さいして転炉に装入した場合のメタル中［Ｓ］を示す。結果を以下の表８に示す。

全実施例について、転炉装入［Ｓ］より転炉出鋼［Ｓ］の方が高い値を示したが、本発明例１８、１９のいずれも、捕集材を使用しない比較例１より転炉出鋼［Ｓ］が低く、ΔＳが小さかった。また、添加量は等しいが粒径が本発明例１、３より小さいため、ΔＳは本発明例１、３よりやや小さかった。

本発明に係る技術は、脱硫溶銑中に残存する微細脱硫スラグの除去に好適に使用できる。

１溶銑
２トピードカー
３脱硫溶銑
４溶銑鍋
５転炉
６高炉鍋
７インペラ
８装入鍋
９スラグ
１１装入鍋
１２捕集材
１３微細脱硫スラグ
１４ドラッガー
１５サンプラー

Claims

溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫してなる脱硫溶銑中の微細脱硫スラグを捕集する捕集材であって、該脱硫溶銑の下で表面が半溶融状態となる、ろう石を含む耐火物材料からなるとともに、平均粒径で５ｍｍ〜４０ｍｍの大きさを有することを特徴とする捕集材。
前記捕集材を構成する耐火物材料が、前記ろう石にマグネシアを添加したものであることを特徴とする請求項１に記載の捕集材。
溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫してなる脱硫溶銑中の微細脱硫スラグを捕集する捕集材であって、該脱硫溶銑の下で表面が半溶融状態となる、ろう石を含む耐火物材料からなるとともに、ろう石を含む耐火材料の微粉を水でスラリー状とし、適宜の支持具の表面に付着させて乾燥、焼成して用いることを特徴とする捕集材。
前記捕集材を構成する耐火物材料が、前記ろう石にマグネシアを添加したものであることを特徴とする請求項３に記載の捕集材。
前記半溶融状態は、前記捕集材が、脱硫溶銑の温度において固形物であり、前記微細脱硫スラグと接触して液相を生成することにより、前記微細脱硫スラグが表面に付着する状態であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の捕集材。
溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫してなる脱硫溶銑に対し、該脱硫溶銑の温度下で表面が半溶融状態となる請求項１〜５のいずれか１項に記載の捕集材を接触させることにより、該脱硫溶銑中に懸濁し分散している微細脱硫スラグをその捕集材に捕集させて分離除去することを特徴とする微細脱硫スラグの除去方法。
微細脱硫スラグの分離除去に当たり、転炉へ溶銑を装入する装入鍋内に、あらかじめ前記捕集材を入れておき、その後、前記脱硫溶銑を装入鍋内に注入し、捕集材と脱硫溶銑とを接触させることにより、該脱硫溶銑中に懸濁している微細脱硫スラグをその捕集材にトラップさせ、これらを一緒に浮上させて脱硫溶銑から分離させ、その後、該脱硫溶銑の浴面上に溜まった微細脱硫スラグを掻き出すことで、前記微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去することを特徴とする請求項６に記載の微細脱硫スラグの除去方法。
前記捕集材は、平均粒径で５ｍｍ〜４０ｍｍの大きさを有するものであることを特徴とする請求項７に記載の微細脱硫スラグの除去方法。
微細脱硫スラグの分離除去に当たり、転炉へ溶銑を装入する装入鍋の内部に、前記脱硫溶銑を保持し、前記捕集材を表面に保持した支持具を該装入鍋の上方から脱硫溶銑中へ浸漬させ、該支持具により脱硫溶銑を攪拌した後に支持具を引き上げることで、前記微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去することを特徴とする請求項６記載の微細脱硫スラグの除去方法。
前記捕集材は、微粉を水でスラリー状とし、適宜の支持具の表面に付着させて乾燥、焼成して用いることを特徴とする請求項９に記載の微細脱硫スラグの除去方法。
溶銑処理容器中の溶銑に脱硫剤を供給して脱硫した後に溶銑処理容器内に生成した脱硫スラグを除さいし、溶銑処理容器内に残留する脱硫溶銑に対し、捕集材を巻き込ませて接触させることにより、該脱硫溶銑中に残留している微細脱硫スラグをその捕集材にトラップさせ、これらを一緒に浮上させて脱硫溶銑から分離させ、その後、該脱硫溶銑の浴面上に溜まった微細脱硫スラグがトラップされた捕集材を除さいすることで、前記微細脱硫スラグを脱硫溶銑から分離除去することを特徴とする請求項６に記載の微細脱硫スラグの除去方法。