JPS5835566B2 - 溶銑の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は珪素含有量を低減した後の溶銑を特定の精錬剤
によって脱炭を抑制しながら脱硫脱燐反応を進行せしめ
る処理法に関するものである。

溶銑中の燐の低減・除去に関しては多くの研究がなされ
ており、例えば、特公昭４２−１６８６３号、特公昭４
６−１０７７１号公報等によって、流動性のよい塩基性
スラグのもとての酸化によって溶銑の脱燐が達成される
ことが知られている。

そして、塩基性スラグを生成する造滓材とじてＣａＯを
使用すること、酸化剤として酸素ガス及び／あるいは固
体酸素（例えば、鉄鉱石、ミルスケール等）を使用する
こと、そして、スラグの流動性を高めるためのフラック
スとして、螢石を使用すること等が知られている。

しかし、上記手段にもとづく溶銑の脱燐処理において、
造滓材、酸化鉄の投入含量は１００〜２００ｋｙ／ｌと
多量であり、大量のスラグが排出されることになる。

又、溶銑の同時脱燐脱硫技術としてＣａＣ４７０＝ｓｏ
％、Ｃａ１０〜２０％、Ｍｎ０３〜１０％の混合物を溶
融して化合物とした低融点を特徴とするＣａＣｌ２−Ｃ
ａＯ−Ｍｎ０系フラツクスを溶銑に対して約２５φ近く
使用する方法が鉄と鋼Ａ２、Ｖｏｔ６４．１９７８によ
って紹介されている。

この方法によると最大脱燐率９１饅、硫黄は０．０３優
まで低減できるというものであり、脱燐、脱硫効果につ
いては十分満足し得る。

しかし、従来からよく知られているように、ＣａＦ２と
かＣａＣｌ２等のハロゲン化物は低融点であって、これ
らを多量に含むスラグの融点を下げると共に流動性を上
げるという特徴があるも、このフラックスは耐火物の侵
食力が大きく、又、有害ガスを発生するという問題があ
り、上記方法の実操業では精錬炉の耐火ライニングの強
力な寿命延長対策と多量ｌこ発生する塩素含有ガスの集
煙処理装置が必要となり、更に、上記フラックスは溶銑
の約２５ｗｔ％近く使用されるので、スラグ発生量は莫
大となり、その処理が問題となる。

以上のように、溶銑の脱燐法について、従来の方法はい
ずれも多量のスラグの発生が避けられずスラグ処理に問
題があった。

本発明者等は上記精錬スラグの量の問題を踏えて、精錬
スラグの流動性について、種々のフラックスを調査した
ところ、従来一般的に多用されて１ いる螢石であると、その配合量をＣａＯの約−〜−２ の範囲で変動させてみても、溶銑温度１３００〜１４０
０℃の範囲内において、脱燐に好ましい低温域であると
、スラグの流動化に作用するが、必ずしも流動性の向上
に最適のものとはいえないことを確認した。

そして、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の塩化
物がフラックスとして有用であることを確認し、既に特
願昭５８−１３００３９号特公昭５７−１１３６８号で
新しい溶銑の処理法を提供した。

上記先願発明の目的は、特定の精錬剤及び酸化鉄を使用
することによってＳｉ含有量を低減した溶銑の熱で速や
かｆ、ｌＣａＯの滓化を図り、好ましい状態の精錬スラ
グとし少量の精錬スラグでもって、脱炭を抑制しなから
脱燐処理することにある。

そして先頭発明の要旨とするところは、溶銑を脱燐処理
するに際して、Ｓｉ０．０３〜０．２５俤の溶銑にＣａ
Ｏ１重量部に対してＣａＣ１，２及び／あるいはＫＣｔ
が０．２〜０．５重量部からなる精錬剤を投入すると共
に酸化鉄を分割投入することによって精錬スラグの塩基
度（ＣａＯ／Ｓ ｉ ０２ ）を３．５〜８．０及びＴ
、Ｆｅ量を５〜１５饅に維持することを特徴とする溶銑
の処理方法である。

しかして上記の先願においては、Ｔ、Ｆｅの量を５〜１
５饅程度と比較的低い値に保っているために溶銑の脱炭
が抑制できると共にかなり高い脱硫率が得られるもので
ある。

しかるに本発明者らは更に検討した結果、溶銑中の炭素
含有量を高位に維持しつつ溶銑の脱燐はもとより脱硫率
の向上を可能にできれば処理時間の短縮、成品の品質向
上が計られること、等の利点がもたらされることに鑑み
、精錬スラグ中のＴ。

Ｆｅの量を先願よりも更に低くすることを検討した。

即ち、溶銑の脱炭は酸化反応、脱硫は還元反応、脱燐は
酸化反応で、脱炭抑制及び脱硫促進のためにはＴ、Ｆｅ
量は少ない方がよく、脱燐促進のためにはＴ、Ｆｅ量は
多い方がよいので、脱炭抑制、脱硫促進のためにＴ、Ｆ
ｅ量を少くすることは脱燐を阻害する結果となる。

この相反する問題を解決すべく鋭意検討した結果、溶銑
浴を機械的手段、特にインペラーにより強攪拌すること
により脱燐の反応速度が著しく速められる結果、先願よ
りもＴ、Ｆｅ量の少なく維持しても脱燐率はそれ程遜色
のない値に保たれると共に、脱硫に関しては先願よりも
優れたものとすることに成功したものである。

しかしながらＴ、ＦｅのＮＵ値の限界は３多である。

これはインペラーによる強攪拌を行ってもＴ。Ｆｅの値
が３φ以下になれば脱燐率の低下が大きくなるためであ
る。

尚、Ｔ、Ｆｅ量の上限値は、先願のＴ、Ｆｅ量の下限値
との関係で５多未満とした。

以下本発明の内容を詳細に説明する。

本発明の特徴の一つはＣａＯ’１重量部に対してＣａＣ
１，、及び／あるいはＫＣｔが０．２〜０．５重量部か
らなる精錬剤を使用し、そして精錬補助剤として酸化鉄
、所謂固体酸素を使用することである。

上記精錬剤においてＣａＯは造滓材として作用し、Ｃａ
Ｃｌ２及び／あるいはＫＣｔはフラックスとして作用す
る。

このフラックスとしてアルカリ金属あるいはアルカリ土
類金属の塩化物は類似の作用をするがそれらの塩化物の
中からＣａＣｌ２．ＫＣｂ’ｋを選定したのは後述する
ＣａＯの滓化速度、フラックスコスト及び生成されるス
ラグの用途等の条件によってである。

上記酸化鉄としては、例えば、鉄鉱石、焼結鉱、ミルス
ケール、酸化鉄粉等がある。

上記した精錬剤と酸化鉄はそれぞれ別々に、あるいは混
合されたものを後述する精錬条件を遠戚する量で投入す
るものである。

この投入された精錬剤、酸化鉄と溶銑を強制攪拌下で接
触させると、まず、溶銑中の珪素が酸化鉄によって酸化
されて５ＩＯ２を生成する。

このＳ ｉ０２と酸化鉄からのＦｅＯと投入したＣａＣ
ち又はＫＣｌはＣａＯを滓化する。

このＣａＯの滓化に際して、ＣａＣｌ２又はＫＣｌは低
ＦｅＯ組成でも滓化を促進するという効果をもたらすっ
この場合、精錬剤中のＣａＣ１，２及び／あるいはＫＣ
ｌの量がＣａＯに対して０．２重量部より少なくなると
低ＦｅＯ組成での滓化効果が期待できず、酸化鉄の消費
量を増大する。

そして滓化時間が延長するのみならず、反応性に富む流
動性のよい精錬スラグが得られない。

かかる点から、滓化促進のためにはＣａＣｌ２又はＫＣ
ｔの量は多い程好ましいが、ＣａＣｌ２又はＫＣｌの量
がＣａＯに対して０．５重量部を越えると、第２図に示
すように、処理時排ガス中のＣｔ−又はＣｔ２濃度、即
ち、ＨＣｔあるいは気化したＣａＣｌ２又はＫＣｌ及び
塩化ガス濃度が高くなり、その環境対策設備等の負荷に
大きな影響を４元るため好ましくない。

かかる点からＣａＣｌ２又はＫＣｔのＣａＯ量に対する
比を０，２〜０．５と定めるものである。

更に、ＣａＣｌ２又はＫＣｌの比が高いことはこれら組
成物の価格が安くないため、本発明の精錬剤による安価
な脱燐脱硫剤としての特徴をそこねる。

次に、上述したように溶銑中の珪素は酸化されてＳｉＯ
２を生成する。

このＳｉＯ２生成量は後述する所定量の精錬剤及び酸化
鉄の投入のもとで、得られる精錬スラグの塩基度（Ｃａ
ｂ／５ｉｎ２）に直接影響する。

そして精錬スラグの塩基度は第３図に示すように、脱燐
率を左右する。

以上の理由から本発明は匍販された珪素含有量の溶銑を
使用するものである。

ここで、溶銑中の珪素含有量が０．２５％を越えると目
的とする精錬スラグとするための精錬剤及び酸化鉄の投
入量を多くシナければならず、少量精錬スラグによる安
価な処理という目的が達成されないばかりか、溶銑温度
の低下を犬とし、本発明方法の後工程として実施される
脱炭処理条件を著しく制約する。

一方、溶銑中の珪素含有量が少なければ少ない程、後述
する特定の範囲に管理された精錬スラグの量は比例して
少なくできる。

又、脱燐速度自身は低Ｓｉ量程早い。

しかし、珪素含有量が０．０３％未満になると該溶銑中
から供給されるＳＯ２の生成量が制限され、脱燐を円滑
に達成すべき精錬スラグとしての絶対量が不足し、必要
とする脱燐結果が得られなくなる。

以上の理由から本発明はＳｉ０．０３〜０．２５φの溶
銑を採用し、これに、前述した精錬剤及び酸化鉄を投入
し強攪拌して、ＣａＯを滓化し、溶融状の精錬スラグを
形成するものである。

上記強攪拌手段としては、例えば、回転翼を使用する機
械的攪拌手段が少ない量のＴ、Ｆｅ”Ｑ効率的に脱燐を
行なう為に有利であり、これに必要により不活性ガスの
バブリング効果を利用する物理的攪拌手段、あるいは落
下流の運動エネルギーを利用した攪拌手段等、公知の手
段を単独あるいは組合せて使用できる。

次に、本発明の特徴の池の一つは精錬スラグの塩基度（
Ｃａ Ｏ／ Ｓ ｒ ０２ ）を３．５〜８に維持する
ことである。

本発明方法の処理対象となる溶銑は例えば、取鍋等の容
器に一定量が収納されている態様あるいは溝型炉内で一
定量の溶銑が連続的に流れている態様更には、両者を組
合せた態様等、所謂、バッチ式と連続式の態様がある。

本発明の方法は溶銑が上記いずれの態様で存在しても実
施できるものであって、上記精錬スラグの塩基度を上記
所定の範囲に維持する手段として、処理溶銑の珪素含有
量に対応させて１２〜３０ｋｐ／ｌの範囲内で決定した
量を投入する。

この精錬剤は所要投入量の全量を一括投入し、強制攪拌
すると、ＣａＣｌ２．ＫＣ朗作用により容易に滓化する
ことができる。

尚、溶銑の珪素含有量が比較的高く、従って精錬剤を３
０ｋｇ／ｌあるいはそれに近い量で投入する場合は投入
絶対量が多くなり、一部の精錬剤が塊を生成することが
あるので精錬剤を２〜３回に分割投入すると良い。

次に、上記酸化鉄は精錬剤の滓化、脱珪及び脱燐に必要
なＦｅＯ源となる。

本発明で使用する精錬剤はＣａＣｌ２．ＫＣｔを所定の
割合で配合し且つ強攪拌と相まって、少ないＦｅＯ量で
ＣａＯの滓化が急速に進行するものである。

ここで、脱燐脱硫処理時間を短縮するためには精錬剤の
早急な滓化が必須となる。

従って、本発明においては強攪拌を行なうと共に処理の
初期段階に上記錬剤の投入量に対応させて１５〜３０１
ｉ／ ｔの範囲内から選定した比較的多量の酸化鉄を投
入するものであり、これによってＣａＯの滓化が円滑か
つ急速に進行する。

そして所望の状態に滓化が進み、脱燐が積極的に進行す
る段階になると脱炭を可能な限り抑制する必要があり、
脱炭反応は投入酸化鉄量に比例増加するので、この段階
における酸化鉄の投入に分割投入を採用することによっ
て脱燐及び脱硫に適したＴ、Ｆｅ量に維持するものであ
る。

例えば、バッチ式に収納されている溶銑の場合であると
、脱燐脱硫処理時間の約７〜９割に相当する時間内に投
入量の一部づつを連続的に投入する方式、又、連続流の
溶銑の場合であると、単位時間当りの通銑量に対応させ
て投入量の一部づつを連続的に投入する方式が採用でき
る。

この酸化鉄の分割投入法を実施するに際して重要なこと
Ｃマ、精錬スラグ沖のＦｅＯの還元速度が比較的速いこ
とから、このＦｅＯ量の急変を発生しない範囲で新たｆ
、ＸＦｅｏ源を投入することである。

本発明者等の実験によると、実用的には少なくとも４分
に１回の割合で分割投入することが好ましい。

例えば、全処理時間が２０分であるならば酸化鉄を少な
くとも５回に分割投入するものである。

上記したように、酸化鉄を少なくとも分割投入すること
によって、供給されるＣａＯの滓化が平滑かつ安定して
進行し、得られた精錬スラグ中のＦｅＯの割合が安定的
に制御でき、しかも過剰の酸素源の供給が抑制されるこ
とから脱炭反応が抑制できる。

次に、精錬スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を３．
５〜８、Ｔ、Ｆｅ量を３〜５％未満に制限した技術的理
由を述べる。

第３図に示したように精錬スラグの塩基度は脱燐率を左
右する。

提示したグラフから明らかなように、塩基度が低いと脱
燐率は低い。

しかして、本発明の目的である脱燐処理を達成するため
には塩基度の下限は３．５以上に維持する必要がある。

塩基度３．５以上の維持によって、溶銑の脱燐率は約８
０％もしくはそれ以上の値となる。

第２図に示したように、ＣａＣｌ２又はＫＣｌのＣａＯ
に対する比を０．２〜０．５としてもＣａＯ／ＳｉＯ２
が３．５未満になると処理時の排ガス中Ｃｔ−濃度が急
激に増大することを見い出したが、この点からも塩基度
（Ｃａｏ ／ Ｓ １０２ ）は３．５以上とする必要
がある。

上記精錬スラグの塩基度を３．５から更に高めると脱燐
率は大幅に向上する。

しかし、塩基度を８を越える値にしても最早、脱燐率の
向上は顕著でなく、単に精錬スラグのコストを増大させ
るのみである。

この様な高塩基度においては、実操業ではＣａＯの滓化
が不充分となり、流動性の悪い精錬スラグとなり、第１
図に示したように、精錬スラグ中へのね鉄の混入率を著
しく増大し、鉄損失となるので実用できない。

しかして、本発明方法において精錬スラグの塩基度（Ｃ
ａ Ｏ／ Ｓ １０２ ）は３．５〜８に制限するもの
である。

上記塩基度３．５〜８の調整維持は処理対象である制限
された溶銑の珪素含有量と精錬剤の投入量の関係におけ
る理論計算によって把握できるものであり、溶銑中珪素
含有量に応じて精錬剤を１２〜３０に９／ｌの範囲内で
最適塩基度、最少スラグ量となるように調整した量を投
入するものである。

次に、本発明方法における精錬スラグのＴ、Ｆｅ量であ
るが、前述したように、精錬剤中のＣａＣｌ２及び／あ
るいはＫＣｌは低ＦｅＯ量域でも強攪拌の作用によって
ＣａＯの滓化効果をもたらす。

精錬スラグ中のＴ、Ｆｅ量は溶銑の温度、溶銑中の珪素
含有量、酸化鉄の投入量及び投入方法、攪拌方法によっ
て変動する。

第４図は溶銑浴の攪拌強度（インペラーとガスバブリン
グ）精錬スラク沖のＴ、Ｆｅ量及び脱燐率の３者の関係
を示し、強攪拌すれば、Ｔ、Ｆｅ量が３％まで高い脱燐
率（ｓｏ％以上）が維持されていることが判る。

これはインペラーによる強攪拌により滓化が促進される
こと及び反応速度が著しく早められた結果によるもので
ある。

次に第５図は精錬スラグ中のＴ、Ｆｅ量と脱硫率の関係
を示したもので、Ｔ、Ｆｅ量が少ない程脱硫率が向上し
、しかもインペラーによる強攪拌の方が脱硫率の向上が
著しい。

本発明によれば上記した溶銑の脱燐脱硫処理の実施に際
して、精錬スラグ中にＦｅＯが介在しているにもかかわ
らず、該Ｔ、Ｆｅ量が低い水準にあるため、塩基度が３
．５〜８であると高い割合で脱硫処理される。

これに対して通常、溶銑の脱硫処理に際しては、ＣａＯ
−ＣａＦｅ精錬スラグを用いることにより６０％の脱硫
率が確保されることが知られている。

しかし、この精錬スラグ中にＦｅＯが介在すると、塩基
度が３，５以上であっても脱硫率は高々２０多程度の値
にしかならないものであるが、本発明方法によると数倍
の脱硫率が達成された。

以上のように本発明方法はＳｉ０．０３〜０．２５優の
溶銑にＣａ０１重量部に対してＣａＣｌ２及び／あるい
はＫＣｌが０．２〜０．５重量部からなる精錬剤を投入
すると共に、酸化鉄を分割あるいは連続的に投入し、Ｃ
ａＯ１溶銑からのＳｉＯ２、酸化鉄からのＦｅＯ及び投
入されたＣａＣｌ２及び／あるいはＫＣｌによって、塩
基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を３．５〜８、に維持し、そ
のさい特に強攪拌を行うことによってＴ、Ｆｅ量が３〜
５多未満でもスラグを安定的に生成でき、速やかな脱燐
脱硫処理ができる。

実施例 あらかじめ珪素含有量を０２０３〜０．２５％の範囲に
低減した溶銑ｌトンを取鍋内でインペラーによる強制攪
拌下で精錬剤及び酸化鉄を投入した。

使用した精錬剤はＣａ０１重量部に対してＣａＣｌ２０
．２５重量部よりなるもので、その投入量は１３．５−
である。

精錬剤、酸化鉄の投入法として８回分割投入法を採用し
た。

酸化鉄は１５〜２５ｋｇの範囲内で投入量を種々変える
と共に攪拌をインペラー（２００ｒｌ）ｆｆｌ）及びガ
スバブリング（１００７／ｍｉｎ 、 ｔ ）の２種類
で行ない、精錬スラグ沖のＴ、Ｆｅ量及び脱燐率の３者
の関係を第４図に示した。

この第４図から明らかな如く、インペラーによる強攪拌
の場合には、Ｔ、Ｆｅ量が３条までは脱燐率が高位（８
０％以上）に保たれ、３φを切ると強攪拌下でも急激に
成績の低下が見られる。

一方上記の処理によって得られた脱硫の成績を第５図に
分離して示す。

この図から明らかな如く、精錬スラグ中のＴ、Ｆｅ量の
減少と共に脱硫率は向上していることが判る。

尚、用いた溶銑のＣ量は４．２％であり、処理後のＣ量
はガスバブリング法で３．９％、インペラー法で４．１
％であった。

以上詳述した如く本発明はＣａＯ−ＣａＣｌ２及び／又
はＫＣｌ系の精錬剤を用いると共に酸化鉄を併用して溶
銑の処理を行なうに当り、特に溶銑浴の攪拌を機械的に
強攪拌とすることにより、高位脱燐可能な精錬スラグ中
のＴ、ｆ’ｅの量を３φ（上限は５φ未満）まで下げ得
、これによって脱硫率の向上を計ると共に炭素含有量の
低下を見ることなく処理を行ない得るもので溶銑の予備
処理の時間短縮、後続の精錬スラグなし脱炭処理時の熱
源確保に著効を奏するものである。

追加の関係 本発明は特許第１１２２３１５号（特公昭５７−１１３
６８号）の追加の発明である。

先頭の要旨とするところは、Ｓｉ０．００３〜０．２５
％の溶銑にＣａＯ１重量部に対してＣａＣｌ２ＫＣｔの
一種又は２種が０．２〜０．５重量部からなる精錬剤を
投入すると共に酸化鉄を分割投入し、精錬スラグの塩基
度（ＣａＯ／５ｉｎ２）を３．５〜８．０及びＴ、Ｆｅ
量を５〜１５％に維持する点にある。

本発明は溶銑浴を強攪拌することによって採用可能な精
錬スラグ中のＴ、Ｆｅ量を先頭の下限値５φから３優ま
で拡大し、もって脱燐率を維持し脱炭を抑制しつつ脱硫
率の向上を計ったもので、先頭の追加発明とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の精錬スラグの塩基度（ＣａＯ／５ｉｎ
２）と該スラグ中に捕捉される粒鉄混入の関係を示した
説明図、第２図は異なるＣａＣ，１２／ Ｃａ Ｏにお
ける精錬スラグの塩基度（Ｃａｂ／Ｓ ｉ０２ ）と精
錬排気ガス中Ｃｔ−濃度指数の関係を示した説明図、第
３図は異なるＴ、Ｆｅ量の精錬スラグの塩基度（ＣａＯ
／５ｉｎ２）と溶銑の脱燐率の関係を示した説明図、第
４図は溶銑浴の攪拌強さ、精錬スラグ中のＴ、Ｆｅ量及
び脱燐率の関係を示す図表、第５図は精錬スラグ中のＴ
、Ｆｅ量と脱硫率の関係を示す図表、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶銑を脱燐処理するに際して、ＳｉＯ，０３〜ｏ、
   ２ｓ％の溶銑に、Ｃａ１１重量部に対してＣａＣｌ２及
   び／あるいはＫＣｌが０．２〜０．５重量部からなる精
   錬剤を投入すると共に酸化鉄を分割投入し、且つ溶銑の
   強攪拌を行ない精錬スラグの塩基度（Ｃａ Ｏ／ Ｓ
   １０２ ）を３．５〜８．０及びＴ、Ｆｅ量を５φ未満
   〜３φに維持することを特徴とする溶銑の処理方慇