JPS61163202A - 溶銑の連続脱珪、脱硫方法 - 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 本発明は高炉鋳床における溶銑の予備処理方法に関する
。

従来の技術 高炉より出銑された溶銑から溶鋼を製造する精錬には一
般に転炉が使用される。この場合、溶銑中のＳｉ、　Ｓ
などの不純物を予め極力低下させることにより、転炉精
錬におけるスラグ量の減少が可能となり、コストダウン
が期待できる。

高炉から出銑される溶銑には通常０．３〜０．５％のＳ
ｉ、０．０３〜０．０５％のＳが含有されており、これ
らの成分を高炉で低下させることは高炉操業上かなり困
難である。最近、高炉で低Ｓｉ操業が試みられており、
Ｓｉ含有量が０．２％以下の溶銑を製造した例はあるが
、安定した低Ｓ！、低Ｓの溶銑を製造することは一般に
は難しく、鋳床を利用した脱硫、脱珪処理が盛んに行わ
れるようになった。

鋳床における脱珪処理は特開昭５７−９２１１８、特開
昭５４−１３７４２０、特開昭５７−９２１１８、特開
昭５６−２１７などに示されるように、溶銑に随伴する
溶滓をスキンマーによって分離した溶銑に、固体あるい
は気体の脱珪剤を添加する方法が知られている。

しかしこれらの方法では反応の結果子じた脱珪スラグの
除去が困難で、そのまま次工程に脱珪スラグが混入した
場合にはスラグフォーミングによってスラグが膨張し、
溶銑鍋又は溶銑車（以下溶ａ鍋と呼ぶ）に十分に溶銑な
入れることができず、溶銑鍋の実質的容積を小さくする
ため不経済である。

また脱珪スラグによる樋あるいは溶銑鍋の耐火物の損傷
が大きく、排滓のための鉄ロスも多く問題が多い。溶銑
鍋に受銑する前に排滓するため造滓剤を同時に添加する
ことも考えられるが、スラグの流動性を改善するための
造滓剤は高価であり、また鉄ロスも多くなる。

脱珪スラグの排滓を省略するために、出銑後スキンマー
で高炉スラグを分離する前の溶銑大樋で脱珪処理を行う
方法は特開昭５７−１２３！１１１２および特開昭５７
−２００５１０で開示されている。

これらの方法は大樋における処理であり、脱珪処理によ
り生成された脱珪スラグが浮上して高炉スラグと混合し
スキンマーで排滓されるから、次工程での脱珪スラグに
よるトラブルは起らない利点はあるが、溶銑中にランス
を浸漬しキャリアガスにより脱珪剤を溶銑中に吹込む方
法は、スラグ層を通りしかも比重の大きい（約７）溶銑
流の中にランスな浸漬するためランスの強度が問題とな
り実用的でない。

また鉄管内に脱珪剤を充填して溶銑中に浸漬させる方法
は、浸漬された鉄管内の溶融速度が測定できないため、
脱珪剤の添加位置が一定せず、脱珪処理効率が不安定で
、しかも固体脱珪剤のみの添加では０．１％程度の極低
Ｓｉの溶銑が要求される場合には不適当である。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこれらの問題点を解決すべく種々の研究を行っ
た結果完成されたものであり、溶銑のＳｉを極めて低い
レベルまで安定して低下でき、しかも鋳床における溶銑
予備処理のもう一方の重要な課題である脱硫も同時に行
える方法を提供するものである。

一般に脱珪剤の溶銑への添加は高炉スラグが溶銑の上面
を覆っている場合には、上面からの添加では溶銑との接
触が悪く効果的でない。

そのため溶銑樋のスキンマーによって高炉スラグを分離
した後に添加する方法が行れているが、この方法では脱
珪スラグの処理が大きな問題となる。そのため溶銑大樋
でインジェクション法あるいはカートリッジ法が提案さ
れているが、これらはいずれも前述のように設備的ある
いは脱珪効率に問題がある。本発明はこれらの問題点を
解決する方法として溶銑流の下面又は側面からの吹込み
が最も効果があることを見出し、本発明を完成したもの
である。

問題点を解決するための手段 本発明は、高炉から出銑された溶銑がスキンマーによっ
て溶滓と分離される前の溶銑大樋の溶銑浴面下で且つ溶
銑の流れ方向に向けて設けられた吹込口より、脱珪剤若
しくは脱硫剤、又は双方を吹込むことを特徴とする溶銑
の連続脱珪、脱硫方法である。

作用 本発明は脱硫剤、脱珪剤を溶銑中に吹込み、脱硫、脱珪
を連続で、しかも安定して行い、浮上した脱珪、脱硫ス
ラグを高炉スラグに吸収させ、スキンマーによって溶銑
、溶滓を分離させるものである。

脱珪剤としては、固体脱珪剤と気体脱珪剤が使用される
。

本発明で気体脱珪剤のみを使用する場合には、大樋に設
けられたポーラスプラグのような気体のみを通過させる
ことのできる耐火物で製造した吹込みに１を使用すれば
溶銑の侵入なしで気体脱珪剤の吹込みが可能である。こ
こで気体脱珪剤とは空気、酸素、酸素富化空気、二酸化
炭素など溶銑中のＳｉを酸化除去できる気体であればど
のようなものでも使用できる。

しかしながら脱珪剤として固体酸化物を用いると安価な
材料が利用できること、溶銑量の増加が期待できるなど
経済的に有利であることが多い。

この場合には前記ポーラスプラグのような多孔質な耐火
物の吹込み口を使用することはできない。

本発明で固体脱珪剤又は固体脱硫剤を使用する場合には
溶銑樋の側面および／又は底面に特別な吹込み口を設け
る必要がある。吹込み口は耐火物あるいは水冷却、ガス
冷却を行った金属製の吹込み口を用いるのが望ましい。

吹込み口は溶銑の流れに対し直角方向あるいは自流方向
に取り付けてもよいが、キャリアガスの圧力の異常低下
などにより溶銑が吹込み口内に侵入して危険であるから
、溶銑流れの下流方向に対し８０°以内の方向できれば
θ〜４５°の方向に取り（１けることが好ましい。その
ために溶銑樋にわずかな段差を設け、溶銑流の裏側から
溶銑流と同方向に脱珪剤又は脱硫剤を吹込めるように前
記の段差を形成するたて方向の壁面に吹込み口を取り付
ければ、たとえキャリアガスの圧力が急減しても溶銑が
吹込み口に逆流することはなく安全である。

ざらに又別の方法としては第３図に示すように溶銑樋３
の［１Ｊ方向を部分的に拡大して、拡大部分のたて方向
の壁面１７に吹込み口５を溶銑の流出方向に向けて設け
れば良い。なお第３図（Ａ）は溶銑樋の側面図を、第３
図（Ｂ）は平面図を示す。

溶銑大樋における前述の段差は吹込み口が取りイぐ１け
られる高さがあればよいが、長時間大樋を使用すると溶
銑による樋の侵食が起り吹込み口が露出する危険性があ
る。大樋の溶銑による侵食は溶鉄が流下する方向の側面
が多く底面は少ないことが知られている。したがって吹
込み口は樋の溶銑流下方向の側面よりも中央寄りか、或
は底面に設けることが最も望ましい。

耐火物の吹込み口を用いる場合にはたとえ溶銑による侵
食が起ったとしても、キャリアガスが常に通過しておれ
ば吹込み口が閉塞することはなく吹込み口の位置を考慮
する必要は少ない。金属製の吹込み口を使用する場合に
は、吹込み口が露出すると特に水冷の場合は爆発の恐れ
があり危険である。

そのため吹込み口の先端を耐火物にするか、侵食の影響
の少ない位置に取り付ける必要がある。

吹込み口が大樋の段差のたて方向の壁面に取り付けられ
、耐火物の吠込み口の場合には、吹込み口が取り伺けら
れる高さがあれば十分で、吹込み１］の大きさにもよる
が段差の高さは３０〜５０ｍｍあればよい。

金属製の吹込み口を取り付ける場合には、樋の溶銑によ
る侵食を考慮する必要があり、出銑速度や樋材料の性質
にも関係するが、底面或いは中央部で５０ｍｍ以上、側
面側で７０ｍｍ以上の突出口を設けることか望ましい。

吹込み口は溶銑樋の巾方向に１個ないし数個設置する。

溶銑中のＳｉ低下量が少なくてよい場合には一段の吹込
み口群からの処理で十分であるが、脱Ｓｉ量を多くする
必要がある場合には数個の段差を設け、それぞれの段差
を利用して吹込み群を設置することが望ましい。

第１段の吹込み口は溶銑が出銑口より噴出して樋」−に
落下する地点より後方に設置する。この位置は高炉操業
における炉内圧により噴出軌跡が異るから一概には決め
られないが、出銑口より２〜４ｍの位置となる。

最終の吹込み口は脱Ｓｉ反応によって生じた脱珪スラグ
がスキンマ一部までに浮上してしまう必要があるため、
スキンマーの手前で浮上時間を加味した距離をとる必要
がある。最終の吹込み口とスキンマーまでの間隔は溶銑
の流速と脱珪スラグの粒度、高炉の大きさ、操業条件、
脱珪処理条件などによって異るが、最低２ｍは必要であ
る。

固体脱珪剤は公知の固体酸化物例えば鉄鉱石、マンガン
鉱石、焼結鉱、ミニペレット、ミルスケールなど鉄の酸
化物を含むものがあればいずれも使用できる。これら脱
珪剤の粒度は細かい程反応速度が速く、またキャリアガ
スによる吹込みが容易である。

また反応して浮上した脱珪スラグが高炉スラグと混合し
溶融するのを促進するため、融点の低い脱珪剤、あるい
は若干の造滓物質を添加することも可能である。

これら脱珪剤を吹込むためのキャリアガスはＳｉ低下量
の少なくてよい場合はＮ２などの中性ガスで十分である
が、Ｓｉ低下量が多く、０．１％あるいはそれ以下のＳ
ｉ含有量の溶銑を得るためには気体脱珪剤と併用するこ
とが望ましい。

溶銑中のＳｉと固体脱珪剤との反応は（１）又は（２）
式で示される。

Ｓｉ＋　２ＦｅＯ−（Ｓｉ０２）　＋２Ｆｅ＋２８９０
　ｋｃａｌ／ｋｇ−９ｉ　１ｍ　（２）また気体脱珪剤
との反応は（３）式で示ぎれる。

Ｓｉ　＋０２＝　（Ｓｉ０２）　＋７４６０　ｋｃａｌ
／ｋｇ−８ｉ　・・１１（３）（１）および（２）式の
反応は発熱反応であり、脱珪によって発熱するが、Ｉ　
５００　’Ｏ前後の溶銑に固体脱珪剤を常温の中性ガス
で吹込むときは、これら顕然の差によって溶銑温度が若
干低下する。

（３）式の反応は（１）　、　（２）式の反応の約３倍
の発熱祉がある。したがって脱ＳＩＭの少ない場合には
気体脱珪剤のみの処理でよいが、脱ｓ１量が多くなると
気体脱珪剤のみで脱珪処理を行うと溶銑温度が必要以上
に」１昇する。したがってこの両者を組み合せて反応後
の溶銑温度が反応前の溶銑温度と同等か若干高目になる
よう制御して吹込めば、コスＩ・的に有利な固体脱珪剤
を温度低下なしに十分な量が使用できる。

またＳ１含有社の極めて低い、例えば０．１％以下の溶
銑を得るためには固体脱珪剤のみでは限界があり、第２
図に示すように固体脱珪剤の吹込み量を増加してもＳｉ
含看礒はある値以下には低下しない。このとき気体脱珪
剤を併用すると第２図に示すように短時間で容易に極め
て低い溶銑が得られることか実験の結果明らかになった
。

第２図は、第１図に示した構成例の方法で脱珪処理した
結果である。即ち第１図は本発明の方法の構成の１例を
示したものであり、第１図において１は高炉炉壁、２は
出銑口、３は溶銑大樋、４、は大樋に設けた段差、５は
吹込み口、６はスキンマー、７は溶銑、８は高炉スラグ
、９は搬送管、１Ｏ１１１および１２はそれぞれ固体脱
硫剤、固体脱珪剤および固体加炭材のホッパーを示す。

第２図中、１３．１４および１５はそれぞれ固体脱珪剤
２０ｋｇ／ｌ、２５ｋｇ／ｌ、および３０ｋｇ／ｌをＮ
２ガスで吹込んだときの脱珪曲線、１６は２５ｋｇ／ｌ
の固体脱珪剤を気体脱珪剤とともに吹込んだときの脱珪
曲線であるが、固体脱珪剤と気体脱珪剤を併用した場合
の効果が顕著に示されている。

固体脱珪剤と気体脱珪剤との使用比率は固体脱珪剤の酸
素含有量、気体脱珪剤の０２含有量、鋳床大樋における
経験的な熱損失および反応効率などが既知であれば（１
）　、　（２）および（３）式によって計算できる。

もちろん固体搬送のための固気比には制限があり、気体
脱珪剤の量が不足の場合には中性ガスを付加する必要が
ある。

また、固体脱珪剤と気体脱珪剤との比率を吹込み口によ
って自由に変更することが可能で、効率的な脱珪を行う
ためには後半の気体脱珪剤比率を大きくすることが望ま
しい。

極めて低いＳｉ含有量まで溶銑を処理する場合、Ｓｉと
同時にＣが低下することがある。溶銑中のＣが低下する
と溶銑の融点が上昇し、転炉までの運搬時に鍋つきなど
鉄ロスが増加する。そのため溶銑温度を上昇させる必要
があり不経済である。

この点を解決するため種々研究した結果、後半の吹込み
口から脱珪剤とともに含炭材料を吹込むことにより、Ｃ
低下を防止できることを見出した。含炭材料は石炭、コ
、−クス、ピッチなどの固形炭材、石油系あるいは石炭
系の液状有機化合物を脱珪剤に浸すことも、あるいは搬
送ガス中に添加することも可能で、またガス状の有機化
合物でも利用できる。

有機化合物は溶銑中でクラッキングを起してＣが吸収さ
れる。添加量は脱珪処理の度合いによってＣ低下量が変
動するため一義的には決められないが、一般的には銑鉄
トン当り　５〜１０ｋｇ−（Ｅで十分である。Ｓｉ低下
量に応じてＣ添加量を適宜増減する。

本発明のもう一つの特徴は脱硫処理も同時に可能である
ことである。高炉は非常に効率のよい脱硫器であり、一
般には装入Ｓの８０％以上が高炉プロセス゛で除去され
る。しかしながら出銑された溶銑には０．０３〜０．０
５％のＳが含有されており、良質の鋼を得るためには転
炉工程で更に脱硫する必要がある。転炉での脱硫は効率
が悪く、溶銑状態での脱硫が効率が高く好ましい。

本発明の方法によれば脱硫処理も簡単に行うことができ
る。第１段、第２段の吹込み口など最初の１ないし複数
個の吹込み１群から脱硫剤を添加すれば溶銑の鋳床脱硫
が効率よくできることが明らかになった。

脱硫剤は公知のものいずれでもよく、石灰系、ソーダ系
などの脱硫剤が利用できる。溶銑の脱硫はなるべく還元
性雰囲気で行うことが好ましく、そのためキャリアガス
はＮ２などの中性ガスが望ましい。添加量は脱硫剤の種
類、低下量に応じて適宜決定する。

本発明において脱硫と脱珪を同時に行う場合には、最初
の１ないし数個の吹込み１群から脱硫剤を中性ガスと共
に吹込み、その後の吹込み１群がら脱珪剤を吹込むこと
が最も効率的である。脱硫剤吹込み［■から脱珪剤吹込
みまでの間隔は溶銑のガスによる攪拌効果がなくなり、
脱硫スラグが上昇を開始するまでの時間を考慮する必要
があるが、　０．３〜０．５ｍもあれば十分である。

実施例 次に本発明の実施例について説明する。

（１）脱珪処理 φ脱珪剤；焼結鉱（Ｆｅ　５Ｂ、３％、ＦｅＱ　５．２
％、Ｓ　ｉ　０２５　、５％、ＡＱ２０３１．８％、Ｍ
ｇＯ１，３％、粒度＜　１００ｍｅｓｈ）　、吹込み量
２５ｋｇ／ｌ−ｐｉｇ ・キャリアガス；空気（２，０ｍ”／ｌ−ｐｉｇ）　、
およびＮ２（４，０ｍ’／ｌ−ｐｉｇ） ・吹込み口；出銑口より１０．１１．１２ｍの位置３ケ
所に段差を設け、この段差の壁 面の溶銑樋巾方向に３ケ所の吹込 み口を設けた。

・吹込み方向；溶銑流と同方向 ・脱珪処理結果；吹込み前の溶銑のＳｉ　０．４８％に
対して、処理後の溶銑の８１ は０．１４％に低下した。

（２）脱硫、脱珪処理（Ｉ） ・脱硫剤；カルシウムカーバイド（ＲＩＢ＜ｔｏ。

ｍｅｓｈ、吹込み量４ｋｇ／ｌ−ｐｉｇ）・脱珪剤；焼
結鉱（化学組成、粒度（１）に同じ、吹込み量２０ｋｇ
／ｌ−ｐｉｇ　） ・キャリアガス；脱硫処理（Ｎ　２１ｒｒｉ３／ｌ−ｐ
ｉｇ）脱珪処理（空気５ｍ”／ｌ−ｐｉｇ） ・吹込み口；脱硫処理用として出銑口よりＩｏｎの位置
に、又脱珪処理用として出 銃口より１１．１２．１３ｍの位置に、それぞれ段差を
設け、この段差の 壁面にいずれも溶銑樋巾方向に３ ケ所の吹込み口を設けた。

・吹込み方法；溶銑流と同方向 一脱珪、脱硫処理結果；吹込み前の溶銑のＳｉ０．４５
％、Ｓ　Ｏ，０３２％、 に対して、処理後の溶 銑の８１は０．１１％に、Ｓ は０．０１２％に低下した。

（３）脱硫、脱珪処理（ＩＩ　） ・脱硫剤；カルシウムカーバイド（粒度＜１００ｍｅｓ
ｈ、吹込みｆｉｔ　４ｋｇ／ｌ−ｐｉｇ）・脱珪剤；焼
結鉱（化学組成、粒度（１）に同じ、吹込み量２５ｋｇ
／ｌ−ｐｉｇ　） ・加炭剤；コークス（高炉用コークスの篩下粉、粒度＜
　１００ｍｅｓｈ、吹込み量４ｋｇ／ｌ−ｐｉｇ　） ・キャリアガス；脱硫処理（Ｎ　２　１ｔｎ”／ｌ−ｐ
ｉｇ）脱珪加炭処理（空気６ｍ″／１− ｐｉｇ　） ・吹込みロ：脱硫処理用として出銑口より１０ｍ下流の
位置に、又脱珪処理用とし て出銑口より１１．１２ｍ下流の位置 に、又脱珪加炭処理用として出銑 口より１３ｍ下流の位置に、それぞ れ段差を設け、この段差の壁面に いずれも溶銑樋巾方向に３ケ所の 吹込み口を設けた。

・吹込み方向；溶銑流と同方向 ・脱珪、脱硫、加炭処理結果；吹込み前の溶銑のＳｉ　
Ｏ，４７％、Ｓ　Ｏ，０２８％、Ｃ４，８％に対して、
処理後の溶銑 の８１は０．０８％に、Ｓは０．０１０％に低下し、Ｃ
は４．９％に増加し た。

発明の効果 以上実施例で示したように、本発明によれば脱硫と脱珪
処理が同時に可能で、しかも脱硫効率、脱珪効率も高く
、安定した良質の溶銑が得られることが明らかになった
。本発明の主な効果を列挙すると次の通りである。

（１）脱硫、脱珪処理が同時に行える。

（２）脱硫効率および脱珪効率が高く、極低Ｓ、極低Ｓ
ｉの溶銑が安定して得られる。

（３）気体脱珪剤、固体脱珪剤の適当な組合せにより溶
銑温度の制御が可能である。

（４）炭材添加により溶銑中Ｃを制御できる。

（５）排滓設備が不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する場合の１例を示した説明図で
ある。第２図は第１図の方法において脱珪処理を固体脱
珪剤だけで行った場合と、固体脱珪剤及び気体脱珪剤を
併用して行った場合の脱珪の効果を比較した結果を示す
図である。第３図は吹込み口の位置の１例の説明図で（
Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。 １・・・高炉炉壁、２・・・出銑口、３・・・溶銑大樋
、４・・・段差、５・・・吹込み口、６・・・スキンマ
ー、７ｅ・・溶銑、８・・・高炉スラグ、９・・・搬送
管、１０・・・固体脱硫剤ホッパー、１１・争・固体脱
珪剤ホッパー、１２・拳・加炭材ホッパー、１７・・・
壁面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高炉から出銑された溶銑がスキンマーによって溶滓
   と分離される前の溶銑大樋の溶銑浴面下で且つ溶銑の流
   れ方向に向けて設けられた吹込口より、脱珪剤若しくは
   脱硫剤、又は双方を吹込むことを特徴とする溶銑の連続
   脱珪、脱硫方法。 ２、溶銑大樋の樋巾方向と溶銑の流れ方向に１ないし複
   数個設けられた吹込口より脱珪剤若しくは脱硫剤、又は
   双方を吹込む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、溶銑大樋に溶銑の流れ方向に１ないし複数個の段差
   を設け、該段差を形成するたて方向の壁面に溶銑の流れ
   方向と０°〜９０°の角度を有するよう脱珪剤又は脱硫
   剤の吹込み口を設けた特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ４、脱珪剤を中性ガスとともに吹込む特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ５、固体脱珪剤を気体脱珪剤とともに吹込む特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ６、気体脱珪剤だけを吹込む特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ７、出銑口に近い１ないし複数段の吹込み口群から脱硫
   剤を吹込み、その後脱珪処理を行う特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ８、スキンマーに近い吹込み口から脱珪剤及び炭素含有
   物質を添加する特許請求の範囲第１又は７項記載の方法
   。