JPS609565B2 - 溶融スラグによる鋳鉄溶湯の精錬方法 - Google Patents

溶融スラグによる鋳鉄溶湯の精錬方法

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JPS609565B2
JPS609565B2 JP2193478A JP2193478A JPS609565B2 JP S609565 B2 JPS609565 B2 JP S609565B2 JP 2193478 A JP2193478 A JP 2193478A JP 2193478 A JP2193478 A JP 2193478A JP S609565 B2 JPS609565 B2 JP S609565B2
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忍 佐々木
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56Manufacture of steel by other methods
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は銭鉄溶湯の製錬方法に関するものであり、さら
に詳しくは溶湯を一定の組成を有する厚い溶融スラグ層
中を通すことにより、溶傷中の硫黄及び酸素含有率を低
下させる溶融スラグによる銭鉄溶湯の連続精錬方法に関
する。
従来、スラグによる溶湯の精錬方法としては、主として
アーク炉において、熔湯表面にスラグを浮かせ、アーク
のスラグ縄梓により溶湯の精錬を行なっていた。
しかし、この方法ではスラグ界面に接した溶湯部分は精
錬反応が進行するが、スラグ界面より隔たった溶湯部分
は精錬反応の進行速度が極めて緩慢となる。そこで、こ
の様なアーク炉での精錬方法において、港湯を連続的に
出湯するには溶湯プール層の厚さを極めて薄くするか、
落陽の精錬層を通過する距離を長くするかのいずれかの
方法を採らざるを得なかった。しかし、前者の様に溶湯
プール層の厚さを薄くすると、溶湯温度の低下を来たし
、出湯口で溶湯が凝固しやすくなったり、溶湯へのスラ
グの巻き込みが多くなるなどの問題が生じる。また後者
の様に精錬距離を長くすると黒鉛電極数を多くする必要
が生じ、熱的損失量が多く、電力消費量が増大する欠点
がある。この様な原因からアーク炉での精錬方法として
は、溶湯を一度炉内でプールし、ある一定時間アークを
飛ばしながら炉内で溶湯を保持し精錬反応を進行させる
バッチ方式が一般的であり、連続的に溶湯を出傷するこ
とは困難であった。また、この様な従来方式では、溶解
初期において、高融点酸化物及び炭化物の混合したフラ
ックスが十分融解しておらずスラグの精錬効果が低いた
め、初期に得られた溶湯は清浄度が低くなっているばか
りでなく、この清浄度の低い熔湯がアーク炉底部に鎮静
するため「 スラグ層の精錬能が高くなった以後も綾湯
の清浄度は直ぐには回復せず、回復するまでには長時間
を要していた。本発明は以上の様な従来方法の欠点を克
服したのであり、電気効率が良くt大量生産方式に適し
、かつ清浄な銭鉄溶湯を連続的に得る精錬方法を提供す
るものである。本発明は特許請求の範囲に記載した如く
、アルカリ金属、アルカリ士類金属の酸化物の1種また
は2種以上を10〜7碇瓜 アルカリ金属「 アルカリ
士類金属の弗化物の1種または2種以上を10〜80部
及びアルミナ4の郭以下を混合して全体を100部とし
た混合物をつくり、必要に応じて譲渡合物に対しケイ素
の酸化物、ケイ化カルシウム「 カルシウムカーバィド
へ水素化カルシウムのうち1種または2種以上を4礎部
以下添加してなるスラグに通電し、厚い溶融スラグ層を
形成した後、銭鉄溶湯を該溶融スラグ層中を連続的に通
過させることにより、溶湯中の硫黄及び酸素含有率を低
下させ清浄な鋳鉄熔湯を得ることを特徴とする溶融スラ
グによる銭鉄溶湯の連続精錬方法である。
以下本発明に係る銭鉄溶湯の連続精錬方法を第1図に基
づいて説明する。
第亀図は本発明を実施するためのスラグ精錬炉の一態様
を示している。第1図において「一定量以上の例えば3
0〜40V、500〜600Aのアーク放電が発生可能
な容量を有する電源に黒鉛電極6及び炉底の黒鉛電極1
1を接続する。次いで炉底から3〜4伽の厚さにアルカ
リ金属、アルカリ土類金属の弗化物及び酸化物並びにア
ルミナよりなる粉末スラグを黒鉛電極亀1の全面を覆っ
てしまわない様に装入する。次に黒鉛電極6を黒鉛電極
亀川こ近づけてゆき両電極間にアーク放電を発生させる
。この場合は電極が黒鉛でつくられているためアーク放
電は安定して発生し長時間持続することができる。この
アークの熱により炉底に置いたスラグが熔解しスラグプ
ールを形成する。そこで黒鉛電極6をスラグプールに浸
債すると、溶融したスラグプールは電気伝導性を持つた
め黒鉛電極6と黒鉛電極量8の間のスラグに電流が流れ
、ジュール熱によりスラグ自ら発熱しスラグプールの温
度が上昇する。この時の通電量はスラグ層の厚さ及びス
ラグの種類により異なるため、各場合ごとに適宜決める
ことが必要である。加熱を継続し、スラグプールの温度
が1600〜1700℃になったところで、アルカリ金
属、アルカリ土類金属の弗化物及び酸化物並びにアルミ
ナよりなる粉末スラグを添加、溶解し、スラグプール層
の厚さを順次増加させていく。そしてスラグプールが増
加し、固定黒鉛電極5が十分浸る厚さ1こなった時点で
、切り替えスイッチにより負極を黒鉛電極11から黒鉛
電極5に切り替え、黒鉛電極5と黒鉛電極6の間に電流
を流しジュール熱によりスラグを発熱させる。その後粉
末スラグを添加しスラグプールを所定量確保する。この
最終的なスラグの組成としてはアルカリ金属〜アルカリ
士類金属の酸化物の1種または2種以上を10〜7$部
、アルカリ金属、アルカリ士類金属の弗化物の1種また
は2種以上を10〜8碇郡及びアルミナ40部以下を混
合して全体で100部としたもの、及び必要に応じてこ
の混合物に対し、ケイ素の酸化物「ケィ化カルシウム、
カルシウムカーバイド〜水素化カルシウムのうち1種ま
たは2種以上を4技部以下添加した構成を有することが
必要である。アルカリ金属、アルカリ士類金属のうち価
格等との問題から実際に使われるのはNa,Mg9Ca
,Sr亨Baである。
スラグによる精錬効果のうち「脱硫作用は主にカルシウ
ムトマグネシウムの弗化物及び酸化物並びにカルシウム
カーバィドもこより〜脱酸作用は主にマグネシウムの弗
化物並びにケィ化カルシウム及び水素化カルシウムによ
り行なわれる。ここでアルカリ金属tアルカリ士類金属
の酸化物をスラグの混合物10碇部もこ対し10〜70
部と限定したのはt l礎部以下であると脱硫、脱酸効
果があまり期待できないからであり、7の部を超えると
スラグ融点が高くなりもある程度の精錬効果が期待でき
る粘性を確保するためにはスラグの温度を1900〜2
000COにしなければならず、このためラィニングに
支障をきたすばかりでなく、電気抵抗が大きいため通電
性が悪く炉の操業が困難となるからである。
アルカリ金属トアルカリ士類金属の弗化物をスラグの混
合物100部に対し10〜8碇郡としたのはt似都以下
では粘性を下げ十分な流動性を確保することが困難なば
かりでなく電気伝導性を十分改善できないからであり、
逆に8碇郡を超えると通電性がよくなりすぎて電気消費
率が大きくなり過ぎるからである。
アルミナを4碇部以下加えるのは、他の混合物との関係
において、スラグの融点を下げるためであり同時に電気
伝導性を操業条件に合わせコントロールするためである
このアルカリ金属、アルカリ士類金属の酸化物及び弗化
物並びにアルミナを混合してなるスラグ層を通すことに
より、十分精錬効果を達成できるものであるが、さらに
精錬効果を高めたり、作業Z性の改善等のためケイ素の
酸化物、ケィ化カルシウム、カルシウムカーバイド、水
素化カルシウムの1種または2種以上を、前記混合物1
0碇邦‘こ対し4礎部以下添加することが必要である。
上限を40部としたのはこれ以上加えてもあまり効果の
向上が期待できないからである。これらのうち、ケイ化
カルシウム及び水素化カルシウムは脱酸作用を行ない、
カルシウムカーバイドは脱硫作用を行なう。またケイ素
の酸化物は溶傷中のTi量を減少させる効果を持つもの
である。また、このスラグ層の温度は精錬効果を高める
とともに、鏡鉄溶湯の温度保持のため1300〜170
0℃に維持されることが望ましい。
なお、本発明のスラグ層の厚さは従来用いられていたス
ラグ層のそれに較べかなり厚い。
これは本発明による精錬方法が、一定の組成を有するス
ラグと鋳鉄溶湯を十分接触させることによりその目的を
達するものであるため、両者の接触面積、接触時間を増
すためにはかなり層を厚くする必要があるからである。
スラグ層の厚さは炉の容量により異なるが、一例をあげ
ると、炉の断面径が500ぐ柳程度では、150〜25
仇岬位が望ましい。上記の如く構成されたスラグ層を設
けた後、スラグ精錬炉の炉頂部に取り付けられた底部が
箸の子状になった堰8を介して、キュポラまたは電気炉
で溶解された鋳鉄熔湯を洋湯し、スラグ層を溶滴または
溶濠流の状態で通過させ、炉底部に溶傷プール層1を形
成させる。溶傷プール層1が所定量に達した時点で溶傷
ストッパー9を開き、該溶湯ストッパー9からの出湯量
と堰8に流入する熔湯量が均衡する様出湯量を調節し、
タンディッシュ10に落陽を流入させる。そしてタンデ
ィッシュ10の底部の漆湯ストッパー12を開閉するこ
とにより鋳型に注湯する。本発明に係る銭鉄溶湯の精錬
方法は上記した第1図の方法に限定されるものではなく
、溶解のスタート時点において、予め溶融したスラグを
炉内に柱傷することによっても可能である。
最終的に高温に溶融している。所定の組成よりなる厚い
スラグ層中を溶滴または溶湯流にして銭鉄溶湯を通過さ
せれば、本発明の目的は達せられるからである。以下に
実施例及び参考例を示す。
実施例 スラグ材として以下の5種類を調製した。
【イ)CaF270%一山20330% ‘。
} Ca030%−CaF240%−AI20330%
し一 Ca。50%−CaF220%−AI20330
%Q Ca030%−CaF230%−AI20330
%−CaSjlo%■ Ca030%−CaF235%
−AI20330%−CaH25%このうち{ロー〜的
は本発明で使用するスラグの組成範囲を満足するもので
ある。
これらをそれぞれ5k9とり各々を第1図に示す熔解炉
で溶解して溶融スラグ層を形成せしめた後、それぞれに
対し、第1表に示す組成を有する銭鉄溶湯を当該熔融ス
ラグ層中を通過させ該銭鉄溶湯を鋳型に浮揚し試験片を
作製してそれぞれの化学組成を測定した。なお、このと
きの溶融スラグ層の厚さは炉内断面径の1/3程度であ
り、スラグの溶解温度は1600℃、タンディッシュへ
の娃湯温度は1500oo、タンディツシュより鋳型へ
の洋湯温度は1450ooであった。このとき、鋳鉄落
陽の組成が変化するとともに、漆濠中の硫黄及び酸素が
減少した。
この結果を第2表に示す。なお、スラグを5k9溶解し
て500kgの鋳鉄落陽の精錬を行なったのであるが、
処理溶湯が500k9までは溶融スラグの精錬能は低下
しなかった。第1表豹2表 参考例 スラグの種類として、実施例と同じロ,ハ, ニの3種
を用い、精錬処理を施す溶湯も第1表と同じ成分組成の
ものを使用してバッチ式で精錬を行なった。
この場合の精錬法は、従来法である溶傷表面にスラグを
浮かして精錬する方法とアークにより燈拝しながら精錬
する方法の両方を行なつた。それぞれの脱硫率及び脱酸
率を第3表及び第4表に示す。なお溶湯温度、注湯温度
は実施例と同じ条件で行なったが、使用スラグ量は溶湯
50k9に対し2kg用いた。また溶解炉内の断面径に
対する溶融スラグ層の厚さは約1/15であった。なお
1600CO到達後の炉内保持時間は30分で行なった
。第3表第4表 実施例の第2表から明らかな様に、スラグの組成が本発
明のスラグの組成に含まれない【ィ}では、脱硫率は3
4.3%であり、さほど大きな効果は期待できないが【
o),し一の様にCa○の量を30%、50%と増やす
に従い、精錬後のSの含有量は0.009%、0.00
2%となり、脱硫率はそれぞれ76.3%、93.1%
と増加している。
またCaSi,CaH2を添加したけ,的の場合でも脱
硫率は80%台の高率を示している。脱酸効果について
は、‘ィー,{o},し一の場合脱酸率は30〜50%
程度であり、あまり大きな効果はでていないが、スラグ
中にCaSi,CaH2という脱酸剤を添加したけ,的
では、それぞれ76.7%、87.9%という脱酸率を
示しており、十分な脱酸作用が行なわれたことを示す。
この場合の溶傷中の酸素濃度は1■m以下であり、非常
に低い値を示している。
参考例では、本発明に使用するスラグ組成範囲内のもの
を使い、溶湯表面にスラグを浮かして精錬した場合とア
ークにより蝿拝しながら精錬した場合の脱硫率及び脱酸
率をそれぞれ第3表、第4表に示してあるが、本発明と
同じスラグ組成のものを用いても熔傷表面にスラグを浮
かせて精錬を行なっただけでは、第3表から明らかな様
に脱硫率、脱酸率とも極めて低い。
アークにより櫨梓を行なった場合はスラグを浮かせただ
けの場合より良い精錬効果を得ているが、本発明に比べ
れば50〜60%程度の精錬効果しか得られていない。
これにより本発明の如く、一定の組成を有する厚い溶融
スラグ層中を鏡鉄熔湯を通過させる方法が非常に精錬能
が優れていることが判る。この様に本発明に係る精錬法
は従来法に比べ優れた精錬効果を有するものであり、か
つ連続精錬が可能なため効率が良く、大量生産に適する
という利点を持つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するためのスラグ精錬炉の一例で
あり、その断面図を示している。 1・・・・・・港傷プール層、2・・・・・・溶融スラ
グ層、3・・・・・・銭鉄溶湯、4・・…・溶滴、5・
・・・・・黒鉛電極、6・・・・・・黒鉛電極、7・・
・・・・ラィニ.ング、8・・・・・・堰、9・・・・
・・溶湯ストッパー、10・・・・・・タンディッシュ
、11・・・・・・黒鉛電極、12…・・・溶傷ストッ
パー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物の1種ま
    たは2種以上を10〜70部、アルカリ金属、アルカリ
    土類金属の弗化物の1種または2種以上を10〜80部
    及びアルミナ40部以下を混合して全体を100部とし
    た混合物をつくり、該混合物に通電して厚い溶融スラグ
    層を形成した後、鋳鉄溶湯を該溶融スラグ層中を連続的
    に通過させることにより溶湯中の硫黄及び酸素含有率を
    低下させ清浄な鋳鉄溶湯を得ることを特徴とする溶融ス
    ラグによる鋳鉄溶湯の連続製錬方法。 2 アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物の1種ま
    たは2種以上を10〜70部、アルカリ金属、アルカリ
    土類金属の弗化物の1種または2種以上を10〜80部
    及びアルミナ40部以下を混合して全体を100部とし
    た混合物をつくり、該混合物に対しケイ素の酸化物、ケ
    イ化カルシウム、カルシウムカーバイド、水素化カルシ
    ウムの1種または2種以上を40部以下添加してスラグ
    材とし、これに通電して厚い溶融スラグ層を形成した後
    、鋳鉄溶湯を該溶融スラグ層中を連続的に通過させるこ
    とにより溶湯中の硫黄及び酸素含有率を低下させ清浄な
    鋳鉄溶湯を得ることを特徴とする溶融スラグによる鋳鉄
    溶湯の連続製錬方法。
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US6051049A (en) * 1997-05-29 2000-04-18 Exothermic Distribution Corporation Utilization of strontium aluminate in steelmaking

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