JPH0347906A - 低硫黄銑の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、製鋼用転炉に類する比較的簡単な構造の筒
型炉を使用し、かつ鉄源としてスクラップと鉄鉱石を併
用し、低硫黄の溶銑を製造する方法に関する。

（従来の技術） 近年、鋼の材質の高級化の一つとして、低硫黄鋼の製造
が増大している。一方においては、鋼材の低価格化の要
望も強く、低硫黄鋼の安価な製造方法の確立が急務であ
る。

通常、低硫黄鋼はまず、高炉内で造滓剤として石灰石、
蛇紋岩を装入して溶銑中硫黄（盈）が０．０３〜０．０
２％程度の溶銑を製造し、この溶銑を転炉まで運搬する
トーピードカーまたは取鍋内でＫＲ法、インジェクショ
ン法などにより溶製鋼種に合わせて、Ｓ　’ｉｏ、０１
〜０．００２％まで溶銑脱硫している。

しかしながら、上記方法では種々の工程を経るために溶
銑の温度低下が大きく、熱源の供給が必要になったり、
歩留りの低下、必要資材の増量等により製造コストが高
くなるという欠点がある。

そこで、高炉法に代わる溶融還元製鉄法において、溶融
還元炉内にて溶銑を脱硫する方法が提案された（特開昭
６１−１９９０１０号公報）。その方法は、溶融還元炉
内の溶銑中に脱硫フラックスを吹き込み、溶銑を脱硫す
ることを特徴とするものである。

この方法によれば、同一炉内で脱硫するため、熱的に有
利になるが、溶融還元過程において多量のエネルギーを
必要とするため、トータルでは熱効率が低い。更に、−
５−も０．０２％程度まで下げるのが限界で、前記のＫ
Ｒ法やインジェクション法等の溶銑脱硫法に匹敵するよ
うな極低硫黄の溶銑（Ｓ＜０．００５％）は製造できな
い。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従来の高炉製銑法や溶融還元法よりも熱効率
が高く、しかも極低硫黄溶銑が製造できる新しい低硫黄
銑の製造方法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本出願人はさきに転炉型の筒型炉を用い、スクラップと
鉄鉱石を鉄源として熱効率よく溶銑を製造する方法を提
案した（特願昭６３−１２２２９２号）。

その溶銑の製造方法では第１図に示すような転炉型式の
筒型炉１を用いる。この筒型炉１は図示のように、炉上
部に炉内ガスの排出と原料装入用の開口部２、炉壁下部
に支燃性ガスと必要に応じて燃料を吹き込む一次羽口３
、その上部炉壁に支燃性ガスを吹き込む二次羽口４、炉
底に溶銑とスラグを排出する出銑口５を備えている。

上記筒型炉１を用いて溶銑を製造するには、まず炉内下
部にコークス充填層７を、その上にスクラップと鉄鉱石
の充填層８を形成させる。そして下部のコークス層７に
一次羽口３から支燃性ガスと必要に応じて燃料を吹き込
んで下記（１）式の反応を生じさせ、その反応熱によっ
てコークス層７を高温に保つ。

Ｃ＋１／２０２→ＣＯ＋２９，４００ｋｃａｌ／ｋｍｏ
ｌ−Ｃ＝・（１）上記（１）式で発生したＣＯは、スク
ラップと鉄鉱石の充填層８で二次羽口４から吹きこまれ
る支燃性ガスと下記（２）式の反応（２次燃焼）を起こ
す。その反応熱はスクラップと鉄鉱石の加熱および溶融
に利用される。

ＣＯ＋１／２０ｚ→ＣＯｚ＋６７．５９０ｋｃａｌ／ｋ
ｍｏｌ−ＣＯ−（２）この反応で溶融した鉄鉱石（溶融
酸化鉄）は下部のコークス層７に滴下して高温のコーク
スと下記（３）式により反応してすみやかに還元される
。

ＦｅｔＣｈ　＋３　Ｃ→２　Ｆｅ　＋３　Ｃ０１０８，
０９０ｋｃａｌ／ｋＩＩｌｏｌ−Ｆｅ２Ｏ２・・・（３
）上記（３）式の反応のとき、近くにＣＯ□が存在しな
いからＣＯ２で（３）式の反応が阻害されることはない
。

そして（１）式および（２）式で発生したＣＯはスクラ
ップと鉄鉱石の充填層８内で２次燃焼するために、それ
らの加熱と溶融に有効に利用されて高い燃料効率が達成
される。

以上のように本出願人が先に提案した上記溶銑の製造方
法によれば、転炉型式の筒型炉でスクラップと鉄鉱石か
ら熱効率よく溶銑を製造することができる。

本発明者らは、上記筒型炉による溶銑製造法をさらに発
展させて、低硫黄溶銑の新しい製造方法を開発した。本
発明は、下記の低硫黄銑の製造方法をその要旨とする。

「炉上部にガス排出と原料装入用の開口部を、炉底部お
よび／または下部炉壁に一次羽口と排滓口および出銑口
を、上部炉壁に二次羽口をそれぞれ有する筒型炉を用い
、その炉底から一次羽口を含むレベルまでコークスの充
填層を形成させ、その上部に二次羽口を含むレベルまで
スクラップおよび鉄鉱石を主体とする充填層を形成させ
た後、−次期口と二次羽口から支燃性ガスを吹き込んで
溶銑を製造し、この溶銑中に不活性ガスをキャリアガス
としてＣａＯを主成分とする粉体を吹き込み、溶銑を撹
拌しつつ脱硫することを特徴とする低硫黄銑の製造方法
」（以下、これを本発明方法という。） 本発明方法において、炉の上部開口部から装入する鉱石
は、通常の鉄鉱石の外にＭｎ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、Ｎｉな
どを多（含む鉱石またはこれらの酸化物を使用すること
ができる。また、これらの鉱石類およびコークスととも
に、珪石、石灰石、蛇紋岩、蛍石などの副原料を装入す
ることができる。スクラップとしても、ステンレス鋼ス
クラップのような高合金スクラップを使用してその中の
有用元素を再利用することが可能である。

鉄鉱石は、炉の上部開口部からだけでなく、粉状鉱石を
一次羽口および／または二次羽口から吹き込むこともで
きる。

一次羽口および二次羽口から吹き込む支燃性ガスは、０
□含有ガスであり、−次羽口からは支燃性ガスとともに
、微粉炭や重油、天然ガスなどの気体または液体の燃料
を吹き込むことができる。

−次羽口は、炉底または炉壁の最下部にある場合には、
後述する脱硫剤の吹き込みにも兼用することができるが
、第１図の３′に示すように、炉底に脱硫剤吹き込み用
の羽目を別途設けてもよい。

脱硫剤はＣａＯを主成分とする粉体である。ＣａＯの外
に、ＣａＣ０ａ　、ＣａＦｚ、或いはさらに金属＾Ｐを
混合した粉体であってもよい。吹き込み量は、スラグの
塩基度を２．０以上にするに足りる量とするのが望まし
い。

脱硫剤は不活性ガス、例えば、窒素、アルゴン等をキャ
リアーガスとして溶銑中に吹き込む。このキャリアーガ
スが溶銑を撹拌して脱硫反応を促進する作用をもつ。キ
ャリアーガスの外に、撹拌用ガスとして同じく不活性ガ
スを吹き込むが、後述するように、その量は溶銑１トン
当たり０．Ｏ３Ｎｍ３７分以上の流量にするのがよい。

脱硫剤の吹き込みは、鉱石とスクラップの溶解がほぼ完
了してから行うのであるが、同時に生成するスラグを排
滓口から出滓した後、残留した溶銑に対して行うのが望
ましい。しかし、排滓前に脱硫処理してから、生成した
スラグを排滓口から出滓することもできる。

脱硫処理の完了後に製造された低硫黄銑を出銑口から取
り出す。

（作用） 本発明の筒型炉を用いる溶銑の製造方法では高い二次燃
焼率が得られる。また、鉄鉱石に代えて一層スクラップ
を使用しているため、コークス原単位が低い。即ち、装
入原料からもたらされる硫黄が少ないため、比較的低硫
黄の溶銑が得られる。

さらに、二次羽口周辺の炉上部が鉄鉱石とスクラップの
溶融還元と溶解のだめのゾーンに、一方、−次羽口周辺
の炉下部が生成された溶銑の還元（即ち、脱硫）のゾー
ンに分離されているため、脱硫反応が進みやすい。特に
、ＣａＦ２を添加して滓化を促進しＡ２を添加して強還
元雰囲気にすれば、極低硫黄銑も容易に得られる。

先に述べたように、脱硫剤の吹き込みを行う前に、スラ
グを排出しておくのが望ましい。即ち、生成した硫黄含
有量の高いスラグを一旦排出した後、残った溶銑の脱硫
処理を行うほうが効率よく低硫黄銑が製造できる。従っ
て、使用する筒型炉は、第１図に示すように、炉の下部
に排滓口１０を出銑口とは別に（排滓口を上にする）設
けたものとし、傾動自在にして排滓を行うことができる
転炉形式の構造のものが望ましい。

本発明方法では、先に述べたようにＭｎ、　Ｃｒ、、Ｍ
ｏ。

Ｎｉなどの含有率の高い鉱石を使用することができる。

低合金鋼または高合金鋼用の溶銑を製造する場合に、高
価な合金鉄ではなく安価なＭｎ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、Ｎｉ
などの鉱石または酸化物を使用することで合金成分含有
率の高い低硫黄銑が低コストで製造でき一般に鉱石は塊
状の他に粉状の形で多く産出される。特に鉱石から精製
されたＮｉ０１門００３等の酸化物は粉状の形で存在す
ることが多い。従って、塊状鉱石を上部開口部から装入
するだけでなく、粉状の鉱石や酸化物をそのままで羽目
から吹込めば、溶銑製造原価を一層下げることができる
。

本発明の筒型炉を用いる方法の利点は、バッチ式の小ロ
フト生産が可能なことである。多様な鋼種に対応する溶
銑を迅速に作り分けることができ、しかも転炉のように
完全な排滓と出鋼を行うので、前回のチャージの合金元
素による次回チャージへの汚染が軽減される。

さて、次に脱硫処理の好ましい条件について述べる。

第２図は、スラグ中のＦｅＯの重量％に対する硫黄のス
ラグと溶銑への分配比（Ｓ分配比）を示す図である。な
お、 ン谷玩甲の５■Ｗ九 であり、Ｓ分配比が大きいということは溶銑中の硫黄（
Σ）が低い、即ち、脱硫率が高いことを意味する。

図示のように、Ｓ分配比はスラグ中のＰｅＯおよびスラ
グの塩基度（Ｃａｂ／５ｉｎｔ）と関係があり、スラグ
のＦｅＯを少なくする、即ち、スラグの酸化ボティシャ
ルを下げればＳ分配比が向上し、また、スラグの塩基度
を上げればＳ分配比が向上する。

通常の高炉操業では、Ｓ分配比は図の鴫の領域にあり、
Ｓ分配比−２０〜５０を得ることができる。

これは高炉下部において充分なコークス充填層により強
還元雰囲気が得られるからである。

本発明方法でも、炉下部にはコークス充填層があって、
高炉下部と類似の条件にあるから、高炉に匹敵するＳ分
配比が期待できる。しかし、溶銑浸漬位置に配置した羽
目から不活性ガスをキャリアーガスとしてＣａＯを主成
分とする脱硫剤を吹き込んでスラグ塩基度を高め、且つ
ガスによる溶銑の強撹拌を併用することによって、−層
大きなＳ分配比が得られる。

１ 第２図中に閣で示したのが、スラグ塩基度を２．０とし
た本発明方法の一例である。この時、金属Ａ！を吹込ん
でスラグ中のＦｅｎを２．０％以下にすると、高炉法と
同等もしくはそれ以上のＳ分配比が達成でき、硫黄含有
量の極めて低い溶銑が製造できる。

第３図はスラグ塩基度＝２．０　（＾ｌ添加なし）の場
合の撹拌ガス流量によるＳ配分比の変化を示した図であ
る。高炉と同等レベルのＳ配分比（約４０）を得るには
撹拌ガスとして溶銑トン当たり０．０３Ｎｍ”７分以上
の流量を確保すればよいことがわかる。

以上の結果から、溶銑浸漬位置に配置した羽目からＣａ
Ｏを主体とする粉体を吹き込むとき、スラグ塩基度が２
以上となる量とすること、金属＾ｌを併用すること、更
に、撹拌ガスの流量を溶銑トン当たり０．Ｏ３Ｎｍ３／
分以上とすること、が望ましいと言える。また、スラグ
の滓化促進のため、前記粉体にＣａＦｚを添加すること
も推奨される。

（実施例） 以下、実施例により本発明の低硫黄溶銑の製造方法をよ
り具体的に説明する。

２ 二の実施例では第１図に示す転炉様構造の試験用小型筒
型炉を用いた。この炉は、直径１．５ｍ、炉底から炉口
までの高さ３．６ｍ、内容積６．０ｍ”である。炉壁に
は一次羽口３および二次羽口４がそれぞれ炉底から０．
８ｍ、１．２ｍの位置に９０度間隔で４本づつ設置され
、炉底中央部に出銑口５、炉底から０．６ｍ上の炉壁に
排滓口１０が設けられている。また、脱硫剤吹き込み用
として、炉底に羽目３″を設けた。

原料のスクラップは第１表に示す組成を有し、嵩比重３
．５ト：／／ＩＩ”　、最大寸法４００＋＋１１角にプ
レスしたものを用いた。原料の鉄鉱石、合金元素含有鉱
石、及び合金元素含有酸化物の組成とサイズを第２表に
示す。燃料コークスの組成およびサイズは第３表に示す
。

支燃性ガスとしては純酸素を使用し２，５０ＯＮｍ’／
ｈ吹き込んだ。羽目冷却ガスとしてＮ２ガスを用い、１
．００ＯＮｍ’／分吹き込んだ。装入したスクラップお
よび鉱石の溶解が完了した後、炉底に設けた羽口３゛か
らＣａＯを主成分とする粉体または前記粉体にＣａＦｚ
および／または金属ＡＡを混合した粉体を１．５ｋｇ／
分（但し、不活性ガスキャリアとしてのＮ２ガスを、０
．ｌＮｍ３７分＝０．ＯＩＮｍ’／分・溶銑トシ）ノ速
度で溶銑中に吹き込んだ。

吹き込んだ粉体の組成を第４表に示す。第５表中の脱硫
剤イル二は第４表のイル二である。

以上のような装置及び原燃料を使用して操業を行い、第
５表に示す低硫黄溶銑を製造した。なお第５表の鉱石及
び酸化物の欄の（）内英記号は第２表に記載する鉱石と
酸化物を示している。

第５表において、本発明例１はスクラップと鉄鉱石（第
２表のＡ）を用いて低炭素低Ｍｎ鋼用低硫黄溶銑を製造
した場合である。この溶銑の硫黄濃度は０．００３重量
％と低い。従来例として示す高炉法によって製造した溶
銑の硫黄濃度ｏ、ｏｏｓ重量％と比べてみれば、本発明
法により製造した溶銑の硫黄濃度がいかに低いかがわか
る。

（以下、余白） 本発明例２は高張力鋼用溶銑、本発明例３は高張力鋼用
溶銑、本発明例４は３％Ｎ＋鋼用溶鉄用溶銑した場合で
ある。そのいずれの場合にも溶銑中硫黄濃度は極めて低
（なっている。

（発明の効果） 本発明法によれば、スクラップと鉱石を鉄源として効率
良く溶銑を製造することができるだけでなく、従来の方
法に比較してはるかに簡単に、硫黄含有量の少ない溶銑
を製造することができる。

この方法を従来の製鋼プロセスと組合わせて使用すれば
、低硫黄鋼の製造コストを大幅に低減でき、その実用上
の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法で低硫黄銑を製造するだめの装置
の概略咎断面図、 第２図は、スラグの（Ｆｅｄ）および塩基度とＳ分配比
との関係を示す図、 第３図は、撹拌用ガスの流量とＳ分配比との関係を示す
図、である。 ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉上部にガス排出と原料装入用の開口部を、炉底部およ
   び／または下部炉壁に一次羽口と排滓口および出銑口を
   、上部炉壁に二次羽口をそれぞれ有する筒型炉を用い、
   その炉底から一次羽口を含むレベルまでコークスの充填
   層を形成させ、その上部に二次羽口を含むレベルまでス
   クラップおよび鉄鉱石を主体とする充填層を形成させた
   後、一次羽口と二次羽口から支燃性ガスを吹き込んで溶
   銑を製造し、この溶銑中に不活性ガスをキャリアガスと
   してＣａＯを主成分とする粉体を吹き込み、溶銑を撹拌
   しつつ脱硫することを特徴とする低硫黄銑の製造方法。