JPS62965B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は鉄系溶湯の脱硫、そのような溶湯に
対する石灰含有脱硫剤、及びそのような脱硫剤の
製造に関するものである。 鉄系溶湯の脱硫用に石灰含有製品を使用するこ
とは、よく知られている。石灰（CaO）の強塩基
性はこの目的に対して利点となるが、石灰をそれ
だけで用いて達成できる脱硫効果は貧弱であり、
これは石灰の融点が非常に高いために、代表的な
溶鉄又は溶鋼温度で、石灰が溶融しないものであ
るという事実に帰着せしめられる。この理由によ
り、脱硫剤を少なくとも或る程度溶融させるため
に、例えば鉄系溶湯と接触した結果として液状脱
硫スラグを生成させるために、石灰と共に、或る
溶剤、例えば弗化カルシウムを用いるのが普通で
ある。溶融銑鉄を脱硫するのに改良された能力を
持つ石灰含有脱硫剤が、１種又は２種以上の選ば
れた添加物、例えば弗化カルシウムの特定量と、
石灰とを焼結することによつて、作り得ることが
提案された。 今まで、石灰含有脱硫剤を使用して、取鍋内に
おける鉄系溶湯を脱硫するには、脱硫剤を袋から
取鍋へ直接添加し、その後鉄系溶湯を取鍋内へ流
入させることによつて、普通行なわれて来た。溶
湯中へ流入させることによつて惹起される渦流
が、溶湯と脱硫剤との混合をひきおこすが、これ
は流入の比較的短かい期間続くだけで、流入が完
了したあとでは、脱硫速度が非常に減少する。流
入の終了後に、継続した混合を達成するために、
色々なタイプの撹拌機を使用することが提案され
たが、使用の厳しい条件の下では、撹拌機は寿命
の短かいものである。 石灰含有脱硫剤を添加する手段としての吹込
は、連続する混合を起させるという利点を持つ
が、公知の脱硫剤は通常吹込に不適当であつた。
一般に、公知の脱硫剤は、粗い表面を持ち、自由
に流れない。このことは、そのような脱硫剤が吹
込むのに困難であり、とくに、必要量の脱硫剤を
供給するのに、不当に長い吹込時間が必要とされ
ることを意味している。 この発明による鉄系溶湯の脱硫方法は、湿気を
吸収する傾向が少なく、平滑な表面を持ち、石灰
の孔の中に溶融無機物質の固化によつて形成され
た閉塞孔を持つた石灰含有粒子から成る脱硫剤
を、溶湯中に吹込むことを特徴とするものであ
る。 この発明の方法では、使用される石灰含有粒子
が平滑な表面を持ち、このためによく自由に流れ
る特性が粒子に与えられ、制御された、高い吹込
速度が使用できることになる。吹込速度は少なく
とも30Kg／分であり、例えば40ないし60Kg／分の
範囲内にあることが好ましい。脱硫剤は、不活性
なキヤリアガス、例えば窒素又は好ましくはアル
ゴン中で吹込まれる。 この発明方法を実施する際に、鉄系溶湯１トン
あたり必要とされる脱硫剤の量は、溶湯の硫黄含
有量と、減少されることを必要とする硫黄含有量
の程度とによつて異なる。しかし、必要とされる
脱硫剤の量は、一般に溶鉄１トンあたり４ないし
７Kgであり、溶鋼１トンあたり２ないし４Kgであ
る。最終硫黄含有量は、初期硫黄含有量の30％以
下であるのが普通であり、例えば0.015％の初期
硫黄含有量が0.003％に減少せしめられ、0.02％
の初期含有量が0.005％に減少せしめられる。 鉄系溶湯に対する石灰含有脱硫剤用の石灰は、
粒子状石灰石を〓焼すること、すなわち、炭酸カ
ルシウムの鉱石を加熱して石灰に変えることによ
つて作られ、約40％の重量損失が起るが、この〓
焼は粒子大に僅かな変化を生ずる。その結果とし
て、石灰は非常に多孔性となり、でこぼこの表面
を持つ。しかし、この発明により、〓焼の途中又
はそのあとで、溶融された無機物質が石灰の孔の
中で固化することにより孔が閉塞されると、平滑
な表面を持つた石灰粒子の得られることが見出さ
れた。 〓焼温度で一部又は完全に軟化又は溶融する無
機物質を添加し、又は石灰と結合して〓焼温度で
一部又は完全に軟化又は溶融する化合物を形成す
る無機物質を添加し、この無機物質とともに石灰
石を〓焼することによつて、孔の閉塞を行なうこ
とが好ましい。冶金用の石灰石は、約1000℃の温
度で〓焼されるのが普通であるが、この発明で用
いられる温度は、その後に石灰の孔の中で固化す
る溶融無機物質を作るのに必要とされる温度に基
づき、さらに高いこともある。 添加した無機物質と一緒に石灰石を〓焼しない
で、石灰そのものを無機物質とともに加熱して、
軟化又は溶融を起させてもよいが、この方法は、
石灰石を〓焼して石灰をまず作らなければならな
いから、２つの加熱段階を含むことになる。 この発明によれば、各種の無機物質が孔閉塞効
果を生じさせるのに適当であることがわかつた。
その例は、炭酸カルシウム、シリカ、弗化カルシ
ウム、及び天然産又は人口の珪酸塩又はその他の
珪酸質材料、例えば玄武岩、かんらん石、パーラ
イト、珪灰石、グログ、高アルミナ耐火煉瓦、セ
メントクリンカー、珪酸二カルシウム、及び珪酸
三カルシウムである。 比較的低融点のために炭酸ソーダは、比較的低
融点のために炭酸ソーダは、比較的低い〓焼温度
例えば1000℃でも、孔閉塞効果を与えるという利
点を持つている。石灰と炭酸ソーダの全量に対し
て１重量％ほどの、例えば1.5重量％の炭酸ソー
ダは、孔閉塞効果を生ずるに充分である。炭酸ソ
ーダは、それ自身の性質として鉄系溶湯に対する
脱硫剤である、というもう一つの利点を持つてい
る。炭酸ソーダの使用は、脱硫剤が溶融鉄中に圧
入されるべきものであれば、とくに好ましい。炭
酸ソーダが使用されるときには、炭酸ソーダが脱
硫剤の１ないし20重量％を構成していることが望
ましい。溶鋼の場合には溶鉄の場合よりも、普通
実質的に高い温度を持つために、例えば５重量％
以上という程の炭酸ソーダの高い場合は、ヒユー
ムの問題を生じるので、炭酸ソーダを少量用いる
か、又は全く用いないことが望ましい。 シリカは、石灰とともに溶剤として行動するこ
とが知られているが、シリカの酸性が高塩基性の
石灰により与えられる塩基性を減少させるので、
一般に石灰含有脱硫剤中におけるシリカの存在は
一般に回避されたり又は少くされて来た。冶金目
的における石灰の代表的な仕様が、シリカの含有
量を１％以下でなければならないとしているの
は、意義のあることである。ところが、この発明
によると、シリカ及び珪酸質材料が、石灰中の孔
を閉塞させるのに非常に有効であり、またそのよ
うな少量がこの目的のために有効であるので、得
られる利益が結果として起る塩基性の減少を充分
に補つていることが見出された。 シリカ又は珪酸質材料が孔閉塞作用を行わせる
ために用いられる場合には、100重量部の石灰あ
たり少くとも1.6重量部のシリカ又は珪酸質材料
を用いることが望ましい。100重量部の石灰あた
り５重量部以下、例えば３重量部のシリカ又は珪
酸質材料を用いることが望ましい。高割合は、孔
の閉塞から来る望ましい特性をさらに補足する改
良を与えないで、材料の塩基性をさらに減らす傾
向がある。使用される量が100重量部の石灰あた
り1.6重量部以下であるならば、孔の閉塞から来
る望ましい作用は僅かな程度だけになる。 或る種の石灰石は、石灰石を〓焼することによ
つて得られる石灰が、有意義な含有量、例えば３
重量％のシリカ含有量を持つ程度の量のシリカを
含んでおり、そのような石灰は冶金の目的には不
適当と考えられて来た。しかし、そのような石灰
は、その石灰が誘導された石灰石が充分に高い温
度、例えば1200℃以上で〓焼され、シリカに孔の
閉塞効果を生じさせている限り、この発明におい
て使用できるものである。同様に、添加されたシ
リカが、孔の閉塞効果を生じさせるのに用いられ
る場合には、石灰石（又は石灰）及び添加された
シリカは、少くとも1200℃の温度に加熱しなけれ
ばならない。有意義な割合のシリカを含んでいる
石灰のシリカ含有量は、どちらかと云えば、変動
しやすいものであるから、シリカが好ましい場合
には、低い含有量の石灰石は石灰を用いることが
好ましく、また石灰石又は石灰の中に初めから存
在しているシリカの存在だけに頼るよりも、必要
な割合を生ずる量のシリカを添加するのが好まし
い。 シリカそれ自体とは異なる珪酸質を添加する場
合には、孔の閉塞効果は1200℃以下の温度で達成
することもできるが、添加物が石灰よりもむしろ
石灰石と初めから混合されていれば、何れにせ
よ、温度は石灰石を〓焼するに充分に高いもので
なければならない。 孔の閉塞効果が、弗化カルシウムの使用によつ
て達成されるべき場合には、石灰石及び弗化カル
シウムの混合物を少くとも1200℃の温度で〓焼す
ることによつて、閉塞効果を達成することが望ま
しい。弗化カルシウムが用いられる場合には、弗
化カルシウムは脱硫剤の１ないし30重量％を構成
することが好ましい。 孔の閉塞効果が、平滑な表面を持つた粒子を生
ずるに至し、従つて良好な自由流動性を持つに至
り、このために吹込に適したものになるという事
実は、上に記載したが、このことが孔の閉塞によ
つてもたらされる唯一の利点ではない。既に述べ
たように、石灰石の〓焼によつて作られる石灰
は、非常に多孔性であり、このために湿気を吸収
する非常に顕著な傾向を持つた石灰である。この
傾向は、普通より高い温度、例えば1000℃よりも
1200℃で石灰石を〓焼することによつて、或る程
度減らすことができるが、しかし石灰はなお水を
吸収する顕著な傾向を持つている。溶鋼処理用脱
硫剤中の湿気の存在は、鋼による水素の取込みと
いう、好ましくない現象を生ずるという点で、重
大な欠点となる。 この発明で利用される孔の閉塞効果は、湿気を
吸収する石灰の傾向を非常に減少させることがで
きるので、孔の閉塞を達成するために、シリカ又
は珪酸質物質を使用することは、とくにこの観点
から有利である。驚ろくべきことには、炭酸ソー
ダは湿気を吸収する大きな傾向を持つものとして
知られているが、炭酸ソーダは、脱硫剤の湿気を
吸収する傾向を大きく減らすもう一つの孔の閉塞
剤である。孔を閉塞させる添加物としての弗化カ
ルシウムは、また石灰が湿気を吸収する傾向を減
らすに、大いに役立つものである。 孔の閉塞効果のもう一つの利点は、粒子の取扱
い及び輸送中の崩壊及び摩耗に対する粒子の抵抗
性を増大させるということである。このため、粒
子の圧縮強度及び剪断強度が増大する。高多孔性
の石灰粒子が取扱い中に非常に損傷しやすく、従
つて、製造時の製品が望ましい粒子大を持つてい
るのに、使用時の製品における微細物の割合が、
輸送及び取扱い中に起る損傷のために、大きくな
る傾向を持つという点で、この利点は非常に価値
がある。鉄系溶湯用石灰含有脱硫剤中に、実質的
割合の微細物が存在することは、使用中に脱硫剤
のダストと損耗の発生という結果をもたらしやす
いという点で、好ましくない。さらに微細物の割
合の増加は、材料を流動性の乏しいものにし、従
つて吹込に適しないものとする傾向をもつてい
る。シリカ、弗化カルシウム、又は炭酸カルシウ
ムのような孔を閉塞させる添加物の割合を少くす
ると、上に記載した目的で孔を適当に閉塞するこ
とができるが、脱硫剤中での溶剤全体の割合を大
きくすると、迅速な脱硫を促進させるために望ま
しいこともある。従つて、もし孔を閉塞させる添
加物がシリカ又は珪酸質材料であれば、脱硫剤の
塩基性を減少させないために、また迅速な脱硫を
促進させるために、望ましい孔の閉塞を達成する
に充分なだけのシリカ又は珪酸質材料を用いるこ
とが望ましく、またさらに弗化カルシウム又は炭
酸ソーダのような非酸性非珪酸質の溶剤を含ませ
ることが望ましい。孔を閉塞させる添加物が、そ
れ自身非酸性で非珪酸質の溶剤である場合には、
望ましい孔閉塞効果を達成するのみならず、また
組成物中の溶剤の充分な全割合を与えるに充分な
ものが含められる。孔を閉塞させる添加物以外
に、さらに別の溶剤が用いられる場合には、孔閉
塞過程の間に、石灰石又は石灰及び孔を閉塞させ
る添加物及び別の溶剤をすべて一緒に加熱するこ
とが望ましい。 一般に脱硫剤は、５ないし60重量％の非酸性で
非珪酸質の溶剤を含むことが望ましい。石灰の量
は、40ないし90重量％であることが望ましく、そ
の脱硫剤が鍋を処理するためのものであれば、少
くとも60重量％の最低量を持つことが望ましい。
40％以下の石灰量では、充分に高い塩基性を持つ
た適当な組成物に到達することは困難であるが、
90重量％以上の量は、一般に充分な量の溶剤の含
有を排除して、脱硫剤に迅速な脱硫を行わせるこ
とができる。 比較的高い温度を持つた溶鋼の場合には、低い
温度を持つた溶鉄の場合よりも、迅速な脱硫を行
い得る製品を得るためには、一般に溶剤量を一層
少くする必要がある。炭酸ソーダは、比較的低い
融点を持つために、溶鉄の場合に、とくに適当な
孔の閉塞剤であり、溶剤である。 この脱硫剤は、吹込により鉄系溶湯を脱硫する
に非常に満足なものであるばかりでなく、またこ
の脱硫剤は製造するのに簡単であり、その製造に
不当の大量のエネルギーを必要としない。一般
に、孔の閉塞効果は、950℃ないし1400℃の範囲
内の温度の使用によつて達成することができ、そ
の温度はまたどのような必要な〓焼にも充分であ
る。これに対し、石灰又は石灰含有混合物を完全
に溶融させなければならない技術は、どんなもの
でも実質的にさらに高い温度を必要とするのが一
般であり、従つてより多くのエネルギーを消費す
ることになろう。孔の閉塞効果を達成するに必要
な加熱及び必要な〓焼は、ロータリーシヤフト、
回転炉又はトンネルがま中で又は流動床炉の中で
すべて行うことができる。 脱硫剤を製造するには、一緒に加熱される材料
すべてが、１mm以下の粒子大を持ち、好ましくは
0.1mm以上の粒子大を持つことが望ましい。かり
に粒子が１mm以上の大きさを持つとすれば、石灰
の孔を適当に閉塞するのを確実にすることが、よ
り困難となる。加熱の結果として、粒子のアグロ
メレーシヨンが起り大きな粒子を生ずる。最終製
品では、粒子が0.1mm以上の大きさを持ち、通常
１mm以下の大きさを持つことが望ましく、これは
粉砕し篩い分けることによつてなし得られる。孔
の閉塞効果が、石灰含有粒子の崩壊と摩耗に対す
る抵抗性を増大させるという事実は、必要な範囲
内の大きさを持つた粒子のほかに、相当な割合の
微細物を与えるために、粉砕作業の傾向を減らす
という点で、助けとなるものである。 加熱される材料が有意義な割合のシリカを含む
石灰石であり、加熱前に別の孔閉塞効果を全く加
えないならば、不当に大きな粒子は、〓焼と孔の
閉塞とを行うに必要な時間を増大させるから、避
けるべきであるが、最初の粒子の大きさは余り重
要でなく、例えば12mm程の大きさのものであつて
もよい。しかし、この手段の使用によつて作られ
る製品では、最終製品の粒子大は、上に示したよ
うなものであることが望ましい。 この発明は、脱硫方法のみならず、その方法で
使用する脱硫剤を含み、その脱硫剤は湿気を吸収
する傾向が小さく、平滑な表面を持ち、溶融され
た無機物質が石灰の孔の中で固化することによつ
て形成された閉塞孔を持つた、石灰含有粒子から
成ることを特徴とするものである。その脱硫剤の
好ましい特徴は、上述したとおりであり、その脱
硫剤を製造する上述の方法は、この発明のさらに
一部を構成している。必要ならば、この脱硫剤
は、そのほかの成分、例えば脱硫速度を改善する
ためのアルミナを含んでいてもよい。 実施例 １〜３ 下表に示す石灰、炭酸ソーダ、弗化カルシウム
及びシリカの重量％に対応する割合で、炭酸カル
シウムを炭酸ソーダ（実施例１）、弗化カルシウ
ム（実施例２）、弗化カルシウム及びシリカ（実
施例３）と混合した。使用された材料はすべて、
0.1ないし１mmの範囲内の粒子大を持ち、混合物
は表中に示す温度にキルン中で別々に加熱され
た。

【表】 混合物を加熱した後に、各混合物をキルンから
取り出し、粉砕し篩でふるつて、0.1mmないし１
mmの範囲内の粒子大のものを得た。実施例１の製
品は、溶鉄中に吹込むのに有効な脱硫剤である
が、実施例２及び３の製品は、溶鋼中に吹込むの
に有効な脱硫剤である。 製品はすべてすぐれた自由流動性を持ち、粒子
の表面は、低倍率（×10）の顕微鏡検査によつて
示されるように、平滑であつた。さらに高倍率の
顕微鏡検査によると、石灰粒子の孔が閉塞され、
粒子の外形は石灰石だけを〓焼することによつて
得られる石灰粒子と、はつきりと対照をなしてい
ることが示された。別な試験によると、すべての
製品が、石灰石だけを〓焼して作られた石灰に比
べて、湿気を吸収する傾向が非常に少ないことが
示された。同様に、試験によると、実施例の製品
は、崩壊する傾向が少なく摩耗を受けにくいこと
が示された。 実施例３の製品が×10の倍率で写真に取られ、
その写真が添付写真の上半分である。添付写真の
下半分は、同じ成分を同じ割合で含む製品の同じ
倍率の写真であるが、その製品は実施例３の製品
を作るために用いられた熱処理を受けていないも
のである。写真から分かるように、実施例３の製
品の粒子は平滑な表面を持ち、アグロメレートす
る傾向が少ない。ところが、他の製品の粒子はで
こぼこの表面を持ち、アグロメレートする傾向が
著しい。

【図面の簡単な説明】

添付写真の上半分は、この発明に係る脱硫剤の
10倍の顕微鏡写真であり、下半分は、この発明以
外の脱硫剤の同様な顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 湿気を吸収する傾向が小さく、平滑な表面を
   持ち、溶融された無機物質が石灰の孔の中で固化
   することによつて閉塞された孔を持つた、石灰含
   有粒子から成る脱硫剤を鉄系溶湯中に吹込むこと
   を特徴とする、鉄系溶湯の脱硫方法。 ２ 脱硫剤が少なくとも30Kg／分の割合で吹込ま
   れる、特許請求の範囲第１項に記載する方法。 ３ 粒子が0.1ないし１mmの範囲内の大きさを持
   つ、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載する
   方法。 ４ 石灰の孔の中で固化している物質が、炭酸ソ
   ーダ、弗化カルシウム及び珪酸質物質から選ばれ
   た、少なくとも１つの材料から成ることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項ないし第３項の何れ
   かに記載する方法。 ５ 〓焼温度で軟化又は溶融する無機物質、又は
   石灰石の〓焼によつて形成される石灰と結合し
   て、〓焼温度で軟化又は溶融する物質を生ずる無
   機物質を加えて、石灰石とともに〓焼し、こうし
   て得られる生成物を冷却し、軟化又は溶融物の固
   化によつて、石灰中の孔を閉塞させることを特徴
   とする、鉄系溶湯用脱硫剤を製造する方法。 ６ 添加された無機物質が、炭酸ソーダ、弗化カ
   ルシウム、シリカ及びその他の珪酸質材料から選
   ばれた、少なくとも一つの材料から成ることを特
   徴とする、特許請求の範囲第５項に記載する方
   法。 ７ 添加された無機物質が、脱硫剤の１ないし20
   重量％を構成する量の炭酸ソーダを含む、特許請
   求の範囲第６項に記載する方法。 ８ 添加された無機物質が、石灰石の〓焼によつ
   て作られた石灰100重量部あたり、1.6ないし５重
   量部を構成する量のシリカ又は珪酸質物質を含
   む、特許請求の範囲第６項に記載する方法。 ９ 添加された無機物質が、脱硫剤の１ないし30
   重量％を構成する量の弗化カルシウムを含む、特
   許請求の範囲第６項に記載する方法。 １０ 一緒に加熱される材料が、0.1ないし１mm
   の範囲内の粒子大のものである、特許請求の範囲
   第５項ないし第９項の何れかに記載する方法。 １１ 製品が篩分けされ、粉砕されて、0.1ない
   し１mmの範囲内の大きさの粒子となつている、特
   許請求の範囲第５項ないし第１０項の何れかに記
   載する方法。 １２ 実施例において実質的に記載した特許請求
   の範囲第５項に記載する方法。 １３ 特許請求の範囲第５項ないし第１２項の方
   法の何れかによつて作られた脱硫剤。 １４ 溶融された珪酸質物質が石灰の孔の中で固
   化することにより、閉塞された孔を持つた石灰含
   有粒子から成ることを特徴とする、鉄系溶湯用脱
   硫剤。 １５ 粒子が0.1ないし１mmの範囲内の大きさの
   ものである、特許請求の範囲第１４項に記載する
   脱硫剤。 １６ 100重量部の石灰あたり、1.6ないし５重量
   部の珪酸質物質が存在している、特許請求の範囲
   第１５項に記載する脱硫剤。