TWI564396B - Method of preventing backwashing of molten iron after desulfurization - Google Patents

Description

脫硫處理後的鐵水之回硫防止方法

本發明係關於在對實施有脫硫處理的鐵水進行下一個製程的脫碳精製等，從鐵水製造鋼液之製程，防止因在進行鐵水的脫硫處理時產生並在進行脫硫處理後懸浮(suspension)於鐵水中等殘留於處理容器內之細微脫硫渣之脫硫渣所引起的回硫(re-sulfurization)產生。

近年，因鋼材的高純度化、高功能化的需求增大，使得極低硫或極低磷的鋼種之比例提高。在這種環境下，需要在製鋼製程中，不會導致成本上升、熔渣產生量增加等，而可熔製極低硫及/或極低磷的鋼種。

在熔製低硫鋼、極低硫鋼等之情況，在鐵水階段進行脫硫處理。在此脫硫處理後，因脫硫處理所產生的硫磺含有量高之脫硫渣從處理容器排出，然後，處理容器內的鐵水供給至下一個製程的脫磷處理、脫碳精製等。在此情況，脫硫渣雖從處理容器排出，但懸浮於鐵水中的細微處理容器會被帶到下一個製程。又，亦會有附著於處理容器的側壁之脫硫渣也被帶到下一個製程之情況。由於 脫硫處理為還原精製，相對於此，下一個製程的脫磷處理及脫碳精製為氧化精製，故，被帶到下一個製程的脫硫渣所含之硫磺會被氧化而返回到鐵水或鋼液中。因此，造成鐵水或鋼液的硫磺濃度上升。此現象稱為[回硫]。

因回硫造成鐵水或鋼液的硫磺濃度變高，在無法達到硫磺的成分規格值之情況，需要再轉爐的脫碳精製後之二次精製，除去鋼液中的硫磺。比起鐵水的脫硫處理，作為二次精製所進行之鐵水脫硫精製，不僅成本高，且會產生需要進行未預定的鋼液脫硫精製，因此造成生產性降低。又，原本在進行鋼液脫硫精製為前提之情況，當鋼液中的硫磺濃度變高時，也為了除去增加的量之硫磺而需要延長相當該增加的量的精製時間，造成生產性降低。

亦即，在要穩定地熔製低硫鋼、極低硫鋼等之情況，防止脫硫處理後的鐵水回硫、且將鐵水的硫磺濃度維持於鐵水脫硫處理結束時的值極為重要。

以往以來，鐵水的脫硫處理，一般採用將CaO系脫硫劑(Lime based desulfurization flux)噴射至鐵水中之方法、使用機械攪拌式脫硫裝置將CaO系脫硫劑與鐵水攪拌並混合之方法、或將金屬Mg系脫硫劑噴射於鐵水中的方法等。

在這些的脫硫處理，為了提升脫硫劑之反應效率，藉由噴射或機械攪拌，使脫硫劑分散於鐵水中。在脫硫劑的分散狀態良好之情況，可有效率地進行脫硫反應。但，在脫硫劑的分散效果越良好的情況，則細微的脫 硫劑懸浮於鐵水中，在分散的脫硫劑小之情況，會成為不易自鐵水浮起之狀態。在進行脫硫處理後長時間靜置鐵水，則可使懸浮於鐵水中的細微的脫硫劑浮起至鐵水液面上而能從處理容器加以除去。但，由於長時間的靜置會導致生產性降低、鐵水溫度降低等產生，故在製程上不進行這樣的處置。

又，在以促進懸浮於鋼液中的非金屬中介物的浮起及分離為目的，對鋼液中吹入攪拌用氣體之方法的鐵水之脫硫處理，亦被提案利用攪拌用氣體之技術。但，在鐵水的脫硫處理所提案之技術，並非為以促進懸浮於鋼液中的非金屬中介物的浮起及分離為目的，而是在別的目的利用攪拌用氣體之技術。

例如在專利文獻1提案有使用在80~90質量%的Mg-CaO-CaF₂混合物中添加10~20質量% Al₂O₃之脫硫劑，將此脫硫劑與搬運用氣體一同噴射至鐵水中，或頂面添加(top addition on the bath surface)後、或頂面添加並且進行藉由朝鐵水中吹入氣體之起泡攪拌，來將鐵水進行脫硫處理。又，在專利文獻2提案有經由噴槍對鐵水中吹入脫硫劑，並且從浸漬於自鐵水液面算起的1m以內的深度之槍吹入攪拌用氣體，將熔渣與鐵水的界面附近進行強攪拌而將鐵水進行脫硫。

但，專利文獻1所揭示的技術為利用前述脫硫劑的形成容易除渣的脫硫渣來防止回硫的技術，吹入攪拌用氣體之目的為利用攪拌促進已添加的脫硫劑與鐵水之 反應。又，專利文獻2之攪拌用氣體的吹入之目的為用來攪拌浮起至鐵水上的脫硫劑與鐵水。亦即，專利文獻1、2之目的皆非促進懸浮於鐵水中的細微脫硫渣之浮起及分離。又，在專利文獻1、2，攪拌用氣體的噴槍為必要，在不使用攪拌用氣體而使用一般的機械攪拌式脫硫裝置進行脫硫處理之情況，亦會有新產生需要攪拌用氣體的噴槍之問題。

另外，亦被提案有在以機械攪拌式脫硫裝置將鐵水進行脫硫處理之際，不設置攪拌用氣體的噴槍而藉由攪拌用氣體攪拌鐵水之方法。例如，在專利文獻3提案有不設置噴槍，而從機械攪拌式脫硫裝置的葉輪之設在葉片的旋轉方向之相反位置的噴出口，對鐵水中將脫硫劑與搬運用氣體一同吹入再進行脫硫之方法。又，在專利文獻4提案有不設置噴槍而從葉輪的旋轉軸底面，一邊將搬運用氣體與碳材一同吹入一邊進行脫硫處理之方法。

但，專利文獻3之脫硫劑的吹入之目的為藉由對攪拌亂流能量密度高的區域吹入脫硫劑，促進脫硫反應。又，專利文獻4之碳材的吹入之目的為促進碳材對鐵水之溶解。亦即，專利文獻3、4皆為在脫硫處理中吹入攪拌用氣體來促進脫硫反應或促進碳材對鐵水之溶解的技術，在脫硫處理後即停止攪拌用氣體的吹入。因此，在專利文獻3、及專利文獻4所揭示的技術，不會產生促進懸浮於鐵水中的細微脫硫劑之浮起及分離。如此，專利文獻3、4之目的皆非促進在進行脫硫處理後懸浮於鐵水中的 細微脫硫渣之浮起及分離。

亦即，以往以來並未提案有促進在進行脫硫處理後懸浮於鐵水中的細微脫硫渣之浮起及分離，且防止脫硫處理後的鐵水之回硫的技術。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平8-269519號公報

[專利文獻2]日本特開平4-235210號公報

[專利文獻3]日本特開昭52-85013號公報

[專利文獻4]日本特開2005-200762號公報

本發明係有鑑於前述事情而開發完成的發明，其目的在於提供在對實施有脫硫處理的鐵水進行下一個製程的脫碳精製等，從鐵水熔製鋼液之製程，防止因在進行鐵水的脫硫處理時產生並懸浮於鐵水中的細微脫硫渣及/或附著於處理容器的側壁之脫硫渣所引起的回硫產生的方法。

為了解決前述課題，本發明之技術特徵如下。

[1]一種脫硫處理後的鐵水之回硫防止方法，其特徵為：使用機械攪拌式脫硫裝置，對處理容器內的鐵水實施脫硫處理，其次，從設在前述機械攪拌式脫硫裝置的葉輪之氣體噴出孔對前述鐵水中吹入惰性氣體後攪拌鐵水，藉由此攪拌，使懸浮於鐵水中的脫硫渣及/或附著於處理容器內壁的脫硫渣浮起至鐵水液面，從處理容器排出已經浮起的脫硫渣排出，然後，將處理容器內的鐵水搬運至下一個製程。

[2]如前述[1]之脫硫處理後的鐵水之回硫防止方法，其中，在前述氣體噴出孔的部位浸漬於鐵水的狀態下使前述葉輪旋轉，調整葉輪的設定位置及/或葉輪的旋轉數，讓從前述處理容器內的鐵水之靜止液面到藉由浸漬於該鐵水之前述葉輪的旋轉所形成的漩渦中心的凹陷之距離變成較從前述靜止液面到葉輪上端為止的距離更小。

[3]如前述[2]之脫硫處理後的鐵水之回硫防止方法，其中，藉由下述的數學式(1)至數學式(4)算出從前述靜止液面到漩渦中心的凹陷之距離。

其中，在這些數學式中，H為從鐵水的靜止液面到漩渦中心的凹陷之距離(m)、N為葉輪的旋轉數(次/min)、D為容器的內徑(m)、θ為葉輪的葉片之傾斜角(rad)、b為葉輪的高度(m)、d為葉輪的旋轉直徑(m)、n_p為葉輪的葉片數、g為重力加速度(=9.8m/s²)、Re為雷諾數(無因次)、ρ為鐵水的密度(kg/m³)、μ為鐵水的黏度(Pa．S)。

[4]如前述[1]至[3]中任一個之脫硫處理後的鐵水之回硫防止方法，其中，前述氣體噴出孔係在每一個葉輪上設置2個以上，於葉輪的葉片之旋轉圓周側側面，改變垂直方向的高度位置加以設置。

若依據本發明，藉由從設在葉輪的氣體噴出孔所噴出的惰性氣體之攪拌，將殘留於處理容器內的脫硫渣強制地浮起，再將已浮起的脫硫渣從處理容器排出，然 後，將鐵水供給至下一個製程的脫磷處理、脫碳精製等。藉此，當實施下一個製程的脫磷處理、脫碳精製等時，可除去成為回硫的原因之脫硫渣的大半，達到減低脫磷處理、脫碳精製之回硫產生。其結果，在鋼液接段，即使未實施作為二次精製之脫硫精製，也能夠熔製極低硫鋼，比起以往，能夠達到大幅地削減製造成本且可大幅地提升生產性。

1‧‧‧台車

2‧‧‧處理容器

3‧‧‧鐵水

4‧‧‧葉輪

5‧‧‧旋轉軸

6‧‧‧氣體噴出孔

7‧‧‧靜止液面

圖1係顯示實施脫硫渣浮起、分離製程之一例的示意圖。

圖2係在機械攪拌式脫硫裝置，以葉輪進行攪拌而形成漩渦時的示意圖。

以下，具體地說明本發明。

在使用CaO系脫硫劑的鐵水之脫硫處理，為了提高反應界面積，在處理容器內將CaO系脫硫劑與鐵水予以攪拌，讓CaO系脫硫劑分散於鐵水中。作為CaO系脫硫劑可無疑問地使用習知的CaO系脫硫劑，例如能夠使用生石灰(CaO)、石灰石(CaCO₃)、熟石灰(Ca(OH)₂)、白雲石(CaO-MgO)，或在這些材料中混合5至30質量%的螢石(CaF₂)、氧化鋁(Al₂O₃)等的 CaO化促進劑(fluxing agent for CaO)者。

鐵水中的硫磺會依據「CaO+S→CaS+O」的反應式，與分散於鐵水中的CaO系脫硫劑產生反應，生成含有CaS的硫磺濃度高之脫硫渣。此脫硫渣當脫硫處理結束時浮起至鐵水液面上，鐵水液面被脫硫渣所覆蓋。此脫硫渣在脫硫處理後藉由渣牽引機(slag dragger)等從處理容器排出(稱為[脫硫渣排渣製程])。在此脫硫渣排渣製程後，處理容器內的鐵水被搬運至下一個製程的脫磷處理製程、脫碳精製製程等。

其中，脫硫渣在鐵水中之浮起速度，依據斯托克斯定律(Stokes' law)，與脫硫渣的粒徑成比例。因此，懸浮於鐵水中的細微脫硫渣的浮起速度慢，在細微脫硫渣懸浮於鐵水中的狀態，脫硫處理結束。又，附著於處理容器內壁的脫硫渣也不易浮起，附著於處理容器內壁之脫硫渣的大半也是在脫硫處理結束時殘留。懸浮於鐵水中的細微脫硫渣及附著於處理容器內壁的脫硫渣之大半，在前述脫硫渣排渣製程，未從處理容器排出而殘留於處理容器內。

下一個製程的脫磷製程、脫碳精製製程為氧化精製。因此，當在脫硫渣排渣製程未被排出而殘留於處理容器內的脫硫渣被帶到下一個製程的脫磷處理製程、脫碳精製製程等時，脫硫渣中的CaS被氧化而生成CaO。因CaS的氧化使得從CaS解離的硫磺(S)移行至鐵水或鋼液，產生鐵水或鋼液的硫磺濃度上升之回硫。

本發明係為了防止此回硫而開發完成的發明，在本發明，在機械攪拌式脫硫裝置使用CaO系脫硫劑對鐵水進行脫硫處理後，再使用進行了脫硫處理的機械攪拌式脫硫裝置，對實施有脫硫處理的處理容器內之鐵水，從設在機械攪拌式脫硫裝置的葉輪之氣體噴出孔吹入惰性氣體並攪拌鐵水，將懸浮於鐵水中的脫硫渣及/或附著於處理容器內壁的脫硫渣強制地浮起至鐵水液面，從處理容器排出已經浮起的脫硫渣，然後，將處理容器內的鐵水搬送至下一個製程的脫磷處理製程及脫碳精製製程。

在此，在本發明，將從設在機械攪拌式脫硫裝置的葉輪之氣體噴出孔吹入惰性氣體並攪拌鐵水，將懸浮於鐵水中的脫硫渣及/或附著於處理容器內壁的脫硫渣強制地浮起至鐵水液面之處理稱為[脫硫渣浮起分離製程]。再者，前述說明中，藉由實施有脫硫處理的機械攪拌式脫硫裝置，接著脫硫處理來實施脫硫渣浮起分離製程，但亦可藉由不同於實施有脫硫處理的機械攪拌式脫硫裝置之其他機械攪拌式脫硫裝置，實施脫硫渣浮起分離製程。當然，使用相同機械攪拌式脫硫裝置進行處理能夠使生產性變高，因此較佳。

圖1係顯示實施脫硫渣浮起、分離製程之一例的示意圖。在圖1中，1為台車，2為處理容器(鐵水鍋)，3為鐵水，4為葉輪，5為葉輪的旋轉軸，6為設在葉輪的葉片之氣體噴出孔。

機械攪拌式脫硫裝置具備：浸漬埋沒於收容 在處理容器2並旋轉，用來攪拌鐵水3的耐火物製的葉輪4，又，該處理容器2搭載於台車1上。此葉輪4構成為藉由升降裝置(未圖示)大致朝垂直方向升降，並且藉由旋轉裝置(未圖示)以旋轉軸5為中心進行旋轉。葉輪4是以從旋轉軸5呈放射狀突出之複數個葉片所構成，在此葉片的旋轉圓周側側面設有氣體噴出孔6。亦即，氣體噴出孔6開口於呈放射狀突出的葉片之前端面，惰性氣體經由氣體噴出孔6對旋轉軸5向垂直方向噴射。

氣體噴出孔6係在葉輪中的任意葉片設置至少1個。亦即，每1個葉輪設有1個以上的氣體噴出孔6。在旋轉軸5的內部，設有與氣體噴出孔6連通的氣體供給管(未圖示)，從旋轉軸5的上部所供給的惰性氣體通過旋轉軸5的內部之氣體供給管到達設在葉片的氣體噴出孔6，從氣體噴出孔6的前端部吹入到鐵水3，攪拌鐵水3。

從促進脫硫劑的浮起及分離的觀點來看，每1個葉輪設置2個以上的氣體噴出孔6為佳。又，在每1個葉輪設置2個以上的氣體噴出孔6之情況，改變氣體噴出孔的垂直方向之高度位置為佳。具體而言，將任意2個氣體噴出孔的垂直方向之高度距離作成100mm以上為佳。

在脫硫渣浮起分離製程，可使葉輪旋轉，亦可不使葉輪旋轉。但，因藉由使葉輪旋轉，惰性氣體自葉輪的葉片噴出之惰性氣體噴出位置在處理容器內被分散，促進脫硫渣的浮起，所以，使葉輪旋轉為佳。

在使葉輪旋轉之情況，控制藉由葉輪的旋轉所形成之漩渦的形狀為佳。亦即，調整葉輪的設定位置即或葉輪的旋轉數，使從處理容器內的鐵水之靜止液面到藉由葉輪的旋轉所形成的漩渦中心的凹陷為止之距離變成較從前述靜止液面到葉輪上端為止的距離小。

這是當從處理容器內的鐵水之靜止液面到藉由葉輪的旋轉所形成的漩渦中心的凹陷為止之距離較從前述靜止液面到葉輪上端為止的距離大時，會有藉由惰性氣體浮起至鐵水液面之脫硫渣會被再次捲入到鐵水內，反而造成懸浮於鐵水中的細微脫硫渣增加的可能性。

由於藉由葉輪的攪拌力使CaO系脫硫劑捲入到鐵水中，因此，脫硫處理一般是調整葉輪的設定位置及/或葉輪的旋轉數，使從前述靜止液面到漩渦中心的凹陷為止的距離變成較從前述靜止液面到葉輪上端為止的距離大來加以實施的(例如參照專利文獻4的圖1及圖2)。但，在脫硫渣浮起分離製程，為了促進脫硫渣的浮起，如上述般，作成與脫硫處理相反的位置關係為佳。

在此情況，在脫硫渣浮起分離製程，亦可藉由目視確認漩渦中心的凹陷深度較葉輪上端位置的浸漬深度小。另外，本發明者們提案有漩渦中心的凹陷深度可從葉輪的形狀，處理容器的形狀及葉輪的旋轉數等的攪拌條件算出(參照日本特許第4998676號)。亦可使用此計算方法，確認漩渦中心的凹陷深度較葉輪上端位置的浸漬深度小。

圖2係顯示在機械攪拌式脫硫裝置，以葉輪攪拌鐵水而形成漩渦時的概要之圖。在圖2中，2為處理容器(鐵水鍋)，3為鐵水，4為具有複數個葉片的葉輪，5為葉輪的旋轉軸，7為鐵水的靜止液面，H為漩渦中心的凹陷深度，h為葉輪上端位置(葉片的上面位置)的浸漬深度。圖2係顯示使旋轉直徑為d、高度為b、葉片的傾斜角為θ之葉輪4浸漬於被收容在內徑為D之處理容器2內的鐵水3，攪拌鐵水3之樣子的圖。但，鐵水3的靜止液面7為使葉輪4浸漬於鐵水3時的液面高度。在鐵水3形成以葉輪4的旋轉軸5為中心的漩渦，將此漩渦中心的凹陷(H)是作為自靜止液面7算起的距離，葉輪上端位置的浸漬深度(h)是作為自靜止液面7算起的距離。

使用機械攪拌式脫硫裝置的水模式試驗裝置，測定各種的攪拌條件之漩渦中心的凹陷深度(H)，使用葉輪的旋轉直徑(d)、葉輪的高度(b)、葉輪的葉片的傾斜角(θ)等，藉由計數學式求取漩渦中心的凹陷深度(H)。其結果發現，漩渦中心的凹陷深度(H)可藉由使用以下的數學式(1)~(4)加以算出。其中，在數學式(1)~(4)中，H為漩渦中心的凹陷深度(m)、N為葉輪的旋轉數(次/min)、D為容器的內徑(m)、θ為葉輪的葉片之傾斜角(rad)、b為葉輪的高度(m)、d為葉輪的旋轉直徑(m)、n_p為葉輪的葉片數、g為重力加速度(=9.8m/s²)、Re為雷諾數(無因次)、ρ為鐵 水的密度(kg/m³)、μ為鐵水的黏度(Pa．S)。

將在此水模式實驗所獲得之使用數學式(1)~(4)計算出的從靜止液面7算起的漩渦中心的凹陷深度(H)、和在實際裝置中的鐵水3之從靜止液面7算起的漩渦中心的凹陷深度(H)之實際測量值進行比較。其結果，確認到兩者一致，且在使用葉輪4之鐵水3的攪拌，即使未實測，可使用前述數學式推測漩渦中心的凹陷深度(H)。又，確認到即使改變處理容器、葉輪等之尺寸、鐵水的處理量、葉輪上端位置的浸漬深度(h)之情況，亦獲得相同的結果。

再者，處理容器中，存在有橫剖面為橢圓形的處理容器，亦有雖橫剖面為圓形但側面朝上方擴大之處理容器。在這種情況，橫剖面為橢圓形的情況，處理容器的內徑(D)作成長徑與短徑的平均值，在側面朝上方擴大的情況，則內徑(D)作成為與鐵水接觸的範圍之內徑 的平均值即可。又，葉輪存在有上端徑與下端徑不同的葉輪。在此情況，將葉輪的旋轉直徑(d)作成為上端徑與下端徑的平均值即可。

亦即，本發明者們確認到，以靜止液面7為基準的漩渦中心的凹陷深度(H)係如前述數學式(1)至(4)所示，藉由處理容器的尺寸、鐵水的處理量、葉輪的形狀及旋轉數、鐵水的物性值等明確地決定。再者，葉輪上端位置的浸漬深度(h)是從自葉輪4的基準位置起的下降距離及葉輪4埋沒時的鐵水液面位置算出。

因此，在本發明，在脫硫處理後的脫硫渣浮起分離製程，在以數學式(1)至(4)所算出的漩渦中心的凹陷深度(H)較較葉輪上端位置的浸漬深度(h)小的條件下攪拌鐵水3為佳。在此情況，理想為漩渦中心的凹陷深度(H)較葉輪上端位置的浸漬深度(h)小100mm以上的條件。再者，在脫硫處理，在以數學式(1)至(4)所算出的漩渦中心的凹陷深度(H)較較葉輪上端位置的浸漬深度(h)小的條件下攪拌鐵水3為佳。

為了符合漩渦中心的凹陷深度(H)較葉輪上端位置的浸漬深度(h)小的條件，由數學式(1)至(4)可明白得知，將葉輪的旋轉數(N)降低即可。在數學式(1)至(4)，在不變更處理容器及葉輪的情況下，則無法改變其他條件。又，即使漩渦中心的凹陷深度(H)是與脫硫處理時相同，若使葉輪下降而將葉輪上端位置的浸漬深度(h)作成較漩渦中心的凹陷深度(H) 大，則可進行目的之脫硫渣浮起分離製程。

因此，在本發明，將葉輪上端位置的浸漬深度(h)增大、及/或使葉輪的旋轉數(N)降低，實施脫硫渣浮起分離製程。在進行此脫硫渣浮起分離製程時，亦可從脫硫處理中的攪拌狀態，暫時使葉輪的旋轉停止，然後，增深葉輪的浸漬位置及/或使葉輪再次以低速旋轉即可。又，亦可從脫硫處理中的攪拌狀態，減低葉輪的旋轉數，或減低葉輪的旋轉數，成為預定的旋轉數之後，增深葉輪的浸漬位置。

在此情況，為了使來自於氣體噴出孔6之惰性氣體不會阻礙脫硫渣浮起，期望水平方向的鐵水之流速小，因此，減低葉輪的旋轉數為佳。但，當使葉輪的旋轉停止時，惰性氣體的噴出位置會成為處理容器內的一定位置，所以，讓葉輪停止旋轉並不理想。

藉由從處理容器除去懸浮於鐵水中的脫硫渣或附著於處理容器內壁的脫硫渣，可減少帶到下一個製程的脫磷處理製程及脫碳精製製程之脫硫渣減少，可抑制脫磷處理製程、脫碳精製製程等之回硫產生。

作為自葉輪的氣體噴出孔吹入的惰性氣體，可使用氬等的稀有氣體或氮氣等。在此情況，惰性氣體的吹入流量係0.010Nm³/(min．鐵水-ton)以上為佳。這是因為在惰性氣體的吹入流量未滿0.010Nm³/(min．鐵水-ton)之情況，攪拌力弱，無法使懸浮於鐵水中的脫硫渣、附著於處理容器內壁的脫硫渣充分地浮起，無法充分 地抑制回硫產生。惰性氣體的吹入流量的上限值未特別限定，但即使大量地吹入，回硫防止的效果也飽和，沒有進一步防止回硫之效果，相反地過度的吹入流量會產生噴濺、降低鐵水溫度等，阻礙作業。因此，上限值係0.10Nm³/(min．鐵水-ton)左右即足夠。

又，惰性氣體的吹入時間是越長越有效，但長時間的吹入會導致處理時間延長，因此，30秒以上3分鐘左右以下為佳。在30秒以上3分鐘左右以下即可獲得充分的效果。

鐵水的脫硫處理，使用圖1所示的結構之機械攪拌式脫硫裝置，將葉輪浸漬於被收容在澆桶型的處理容器之鐵水，使該葉輪旋轉，將鐵水與CaO系脫硫劑攪拌來實施。

作為從處理容器除去藉由惰性氣體的攪拌強制地浮起的脫硫渣之除去方法，可採用以下的方法。例如，使處理容器傾斜成鐵水不會流出之程度，使用渣牽引機等機械式刮出方法，或使用真空式渣除去裝置，予以吸引並除去的方法等。在排出脫硫渣後，為了防止鐵水溫度降低，在處理容器內添加保溫劑為佳。

再者，所使用的鐵水為以高爐、豎爐等所熔製的鐵水，亦可在實施脫硫處理前，實施脫矽處理、脫磷處理等。在預先實施有脫磷處理的鐵水之情況，因下一個製程為在轉爐之脫碳精製製程，所以，將進行從處理容器除去藉由惰性氣體之攪拌強制地浮起的脫硫渣的除去處理 後之鐵水搬運至進行脫碳精製之轉爐。另外，在脫硫處理後，實施作為預備處理之鐵水的脫磷處理之情況，因下一個製程為脫磷處理製程，所以，將進行從處理容器除去藉由惰性氣體之攪拌強制地浮起的脫硫渣的除去處理後之鐵水搬運至實施脫磷處理之設備。

如以上所說明，若依據本發明，藉由利用惰性氣體之攪拌，將殘留於處理容器內的脫硫渣強制地浮起，再將已浮起的脫硫渣從處理容器排出，然後，將鐵水供給至下一個製程的脫磷處理、脫碳精製等。其結果，當實施脫磷處理、脫碳精製等時，可除去成為回硫的原因之脫硫渣的大半，達到減低脫磷處理、脫碳精製之回硫產生。

[實施例]

為了將鋼製品的硫磺濃度規格為0.0024質量%以下之低硫鋼依照脫硫處理、脫磷處理的順序進行熔製時，進行分別實施以往熔製法與本發明熔製法各150次，比較下一個製程的脫磷處理結束時的鐵水中硫磺濃度之實驗。當脫磷處理結束時的鐵水中硫磺濃度產生差時，就是因為回硫量不同所引起。

在此，以往熔製法係指在機械攪拌式脫硫裝置進行藉由CaO系脫硫劑之脫硫處理後，不進行脫硫渣浮起分離製程，除去覆蓋鐵水液面的脫硫渣，在除去脫硫渣後立刻經過下一個製程的脫磷處理製程及脫碳精製製程 來熔製低硫鋼之熔製方法。另外，本發明熔製法係指在機械攪拌式脫硫裝置進行藉由CaO系脫硫劑之脫硫處理後，進行藉由來自於設在葉輪的氣體噴出孔之惰性氣體吹入的脫硫渣浮起分離製程，在該脫硫渣浮起分離製程後除去覆蓋鐵水液面的脫硫渣，然後，經過下一個製程的脫磷處理製程及脫碳精製製程來熔製低硫鋼之熔製方法。

具體的實驗方法為使用CaO-CaF₂脫硫劑作為CaO系脫硫劑，在機械攪拌式脫硫裝置進行鐵水鍋內的鐵水之脫硫處理，將鐵水的硫磺濃度降低至0.0010質量%以下。脫硫處理後的鐵水之硫磺濃度為0.0006質量%。所使用的4種葉輪A、B，C，D皆為旋轉直徑(d)1.4m、葉輪的高度(b)0.8m，具有4片葉片，在葉片不具有傾斜角度(θ=π/2)。

葉輪A為在1片葉片的旋轉圓周側側面具有1個氣體噴出孔之葉輪。葉輪B、C為在對角線上的2片葉片的旋轉圓周側側面分別具有1個氣體噴出孔之葉輪。葉輪B為2個氣體噴出孔設在垂直方向的相同高度位置，葉輪C為2個氣體噴出孔設在垂直方向的不同高度位置。葉輪C的2個氣體噴出孔係設在於垂直方向上分離100mm之位置。葉輪D為在以往熔製法所使用之不具有氣體噴出孔的葉輪。

所使用的鐵水之脫硫處理前的化學成分為C：3.5~5.0質量%、Si：0.1~0.3質量%、S：0.025~0.035質量%、P：0.10~0.15質量%，鐵水溫度為1250至 1350℃的範圍。

脫硫處理係使用可收納250至350噸的鐵水之鐵水鍋(內徑D=3.9m)作為處理容器，處理對象的鐵水量為大約300噸。所使用的脫硫劑之原單位為5.0~7.5kg/鐵水-ton。

在以往熔製法，依據進行使用葉輪D進行脫硫處理，從鐵水鍋除去覆蓋鐵水液面的脫硫渣之脫硫渣排渣製程、將鐵水從鐵水鍋裝入至裝入鍋之裝入、將鐵水從裝入鍋裝入至轉爐之裝入、鐵水在轉爐之脫磷處理、脫磷處理後之朝裝入鍋的放液、將放液後的脫磷渣從裝入鍋之除去、將鐵水從裝入鍋朝轉爐之裝入、在轉爐進行鐵水之脫碳精製。

另外，在本發明熔製法，依據進行使用葉輪A、B、C進行脫硫處理，在脫硫處理後進行藉由分別設在葉輪A、B、C之氣體噴出孔吹入惰性氣體之脫硫渣浮起分離製程、將浮起的脫硫渣從鐵水鍋除去之脫硫渣排渣製程、將鐵水從鐵水鍋裝入至裝入鍋之裝入、將鐵水從裝入鍋裝入至轉爐之裝入、鐵水在轉爐之脫磷處理、脫磷處理後之朝裝入鍋的放液、將放液後的脫磷渣從裝入鍋之除去、將鐵水從裝入鍋朝轉爐之裝入、在轉爐進行鐵水之脫碳精製。

以往熔製法及本發明熔製法均為不添加在脫磷處理中造成鐵水的硫磺含有量增加的原因之副原料而進行脫磷處理。在從鐵水鍋除去脫硫渣之脫硫渣排渣製程 後、及脫磷處理後，從鐵水採取分析用試料，對分析用試料的硫磺濃度進行分析。

表1是顯示以往熔製法及本發明熔製法之回硫量的平均值。回硫量是作成為脫磷處理結束時的鐵水中硫磺濃度與脫硫渣排渣製程後的鐵水中硫磺濃度之差。之後的脫碳精製以後的製程，確認到回硫量為零(0)。再者，表1所示的本發明熔製法為使用葉輪A，在脫硫渣浮起分離製程，在30秒間吹入0.10Nm³/(min．鐵水-ton)之氬氣。

在以往熔製法，因回硫使得鋼液中硫磺濃度上升，回硫量在試驗150次的平均值為0.0052質量%。相對於此，在本發明熔製法，回硫量為0.0007質量%至0.0015質量%，平均為0.0011質量%，顯著降低。

在以往熔製法，會有後製程的轉爐出鋼時的硫磺濃度超過規格值之實驗次數，在從轉爐出鋼後，產生必須在澆桶精製設備(LF設備)對澆桶內的鋼液實施脫硫精製。但，在本發明熔製法確認到，在所有試驗次數中，能夠將脫碳精製後的鋼液中硫磺濃度控制在低硫鋼種的規格值0.0024質量%以下。因此，在本發明熔製法，可完全地省略出鋼後的澆桶精製設備(LF設備)之脫硫精 製。

且，進行調查在本發明熔製法之脫硫渣浮起分離製程，從處理容器內的鐵水之靜止液面到藉由浸漬於此鐵水的葉輪旋轉所形成之漩渦中心的凹陷為止的距離(H)和從前述靜止液面到葉輪上端為止之距離(h)的關係對回硫量的影響之試驗。

具體而言，以[1]在脫硫處理後不使葉輪的垂直方向之設定位置改變(距離(h)為一定)，降低葉輪的旋轉數而改變距離(H)之情況，和[2]在脫硫處理後使葉輪的垂直方向之設定位置改變(距離(h)變大)，並且降低葉輪的旋轉數亦改變距離(H)之情況的2種方法進行。在此情況，距離(H)是使用數學式(1)至(4)加以算出。所使用的葉輪為葉輪A、B、C，為了進行比較亦使用葉輪D。

在本發明熔製法，在30秒間吹入0.10Nm³/(min．鐵水-ton)之氬氣實施脫硫處理後的脫硫渣浮起分離製程。在使用葉輪D的以往熔製法，在脫硫處理後不吹入氬氣，而是使葉輪的旋轉數改變來讓距離(H)改變，在該狀態下保持30秒。

表2顯示各處理條件與回硫量。

在以往熔製法的比較例1、2，不受距離(H)與(h)的關係所影響，因回硫造成鐵水中硫磺濃度上升，回硫量分別為0.0052質量%、0.0050質量%。

相對於此，在本發明例1至6，回硫量為0.0005至0.0015，降低到比較例1、2的回硫量之一半以下。

特別是在距離(H)較距離(h)小的本發明例2、4、6，回硫量為0.0005至0.0010質量%，達到0.0010質量%以下的回硫量，比起距離(H)較距離(h)大的本發明例1、3、5(0.0010至0.0015質量%)，大幅地減低回硫量。亦即，確認到藉由使距離(H)較距離(h)小，能夠減低回硫量。

又，當比較葉輪A、B、C時，在距離(H)較距離(h)小的條件之本發明例2、4、6，葉輪A(本發明例2)及葉輪B(本發明例4)的回硫量相等，相對於 此，在葉輪C的回硫量大幅地減低。

亦即，確認到藉由在對角線上的2片葉片之旋轉圓周側側面，分別將1個氣體噴出孔各設在垂直方向不同的高度位置，能夠特別減低回硫量。

1‧‧‧台車

2‧‧‧處理容器

3‧‧‧鐵水

4‧‧‧葉輪

5‧‧‧旋轉軸

6‧‧‧氣體噴出孔

Claims (3)

1. 一種脫硫處理後的鐵水之回硫防止方法，其特徵為：使用機械攪拌式脫硫裝置，對處理容器內的鐵水實施脫硫處理，其次，從設在前述機械攪拌式脫硫裝置的葉輪之氣體噴出孔對前述鐵水中吹入惰性氣體後攪拌鐵水，藉此攪拌使懸浮於鐵水中的脫硫渣及/或附著於處理容器內壁的脫硫渣浮起至鐵水液面，從處理容器排出已經浮起的脫硫渣，然後，將處理容器內的鐵水搬運至下一個製程，在前述氣體噴出孔的部位浸漬於鐵水的狀態下使前述葉輪旋轉，調整葉輪的設定位置及/或葉輪的旋轉數，讓從前述處理容器內的鐵水之靜止液面到藉由浸漬於該鐵水之前述葉輪的旋轉所形成的漩渦中心的凹陷之距離變成較從前述靜止液面到葉輪上端為止的距離更小。
2. 如申請專利範圍第1項之脫硫處理後的鐵水之回硫防止方法，其中，藉由下述的數學式(1)至數學式(4)算出從前述靜止液面到漩渦中心的凹陷之距離 其中，在這些數學式中，H為從鐵水的靜止液面到漩 渦中心的凹陷之距離(m)、N為葉輪的旋轉數(次/min)、D為容器的內徑(m)、θ為葉輪的葉片之傾斜角(rad)、b為葉輪的高度(m)、d為葉輪的旋轉直徑(m)、n_p為葉輪的葉片數、g為重力加速度(=9.8m/s²)、Re為雷諾數(無因次)、ρ為鐵水的密度(kg/m³)、μ為鐵水的黏度(Pa‧S)。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之脫硫處理後的鐵水之回硫防止方法，其中，前述氣體噴出孔係在每一個葉輪上設置2個以上，於葉輪的葉片之旋轉圓周側側面，改變垂直方向的高度位置加以設置。