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技術 溶銑の脱硫方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 会田公治竹内秀次別所永康
出願日 1995年6月13日 (25年6ヶ月経過) 出願番号 1995-145868
公開日 1996年12月24日 (24年0ヶ月経過) 公開番号 1996-337807
状態 特許登録済
技術分野 銑鉄の精製;鋳鉄の製造;転炉法以外の製鋼
主要キーワード 異種ガス 水平方向距離 ランス位置 吹付けランス 吹込みノズル 脱硫実験 浮上位置 吹き込みノズル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年12月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

目的

溶銑脱硫処理において、その脱硫効率を向上する。

構成

溶銑浴中キャリアガスと共に粉状の脱硫剤を吹き込むにあたって、溶銑浴面上に還元性ガスを吹き付けること、該還元性ガスを吹き付けるランス位置と脱硫剤の吹き込みノズル位置との水平方向距離d(m) が下記式(1) を満たすこととからなる。

d≦0.25H+0.65D …(1)

ただし、H:溶銑浴表面からの還元性ガス吹き付けランス位置高さ(m)

D:溶銑浴表面からの脱硫剤の吹き込みノズル位置深さ(m)

概要

背景

溶銑予備処理脱硫処理)を行うに際して、還元性ガスを利用する方法は例えば特開昭57−210909号公報(溶銑予備処理方法)に開示されているように、炭化水素ガスキャリアガスとしてフラックスを吹き込み、さらに酸素を上吹きする方法や、特開昭55−76005 号公報(溶銑脱硫方法)に開示されているように、浴上添加により脱硫剤を供給したのちインペラーを用いて攪拌しつつ、炭化水素ガスを吹き込んで雰囲気還元性にすることによって脱硫を促進する方法が知られている。

しかしながら、特開昭57−210909号公報に示された方法では、炭化水素ガスを搬送ガスとして用いるために炭化水素ガスが溶銑中に溶解してしまい浴全体の酸素ポテンシャルは低下するが主な反応界面での酸素ポテンシャル低下の効果が低いという問題、すなわち、インジェクションガスを供給するため主たる反応界面であるトップスラグメタル界面の酸素ポテンシャルを低下させようとすれば浴全体の酸素ポテンシャルを低下させなければならず、トップスラグ/メタル界面の酸素ポテンシャルのみを低下させる場合に比べてより多量の還元性ガスが必要となり効率が悪くなるという問題がある。また、フラックスをキャリアガスで搬送する場合搬送可能な最低ガス流量が存在し、それ以下にはガス流量を減らせないという欠点があり、さらに炭化水素以外のガスとの混合によって炭化水素ガス流量を減らすことと同様の効果を得ようとすれば、異種ガスの混合にともなう複雑な設備が必要となり設備費が増大するという欠点がある。

一方、特開昭55−76005 号公報に示された方法も同様にインジェクションにて炭化水素ガスを供給するため、反応界面の酸素ポテンシャルを低下させようとすれば浴全体の酸素ポテンシャルを低下させなければならない点で効率が悪くなるという問題がある。

概要

溶銑の脱硫処理において、その脱硫効率を向上する。

溶銑浴中にキャリアガスと共に粉状の脱硫剤を吹き込むにあたって、溶銑浴面上に還元性ガスを吹き付けること、該還元性ガスを吹き付けるランス位置と脱硫剤の吹き込みノズル位置との水平方向距離d(m) が下記式(1) を満たすこととからなる。

d≦0.25H+0.65D …(1)

ただし、H:溶銑浴表面からの還元性ガス吹き付けランス位置高さ(m)

D:溶銑浴表面からの脱硫剤の吹き込みノズル位置深さ(m)

目的

この発明は前記した問題点を有利に解決し、還元性ガスの利用効率が高く優れる脱硫効率を有する溶銑の脱硫方法を提案することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

溶銑浴中に浸漬したランスを介してキャリアガスと共に粉状の脱硫剤を浴中に吹き込むことによって溶銑中硫黄分を除去するにあたって、溶銑浴面にその上方から還元性ガスを吹き付けること、および該還元性ガスを吹き付けるランス位置と脱硫剤の吹き込むノズル位置との水平方向距離d(m) が下記式(1) を満たすこととからなる溶銑の脱硫方法。〔記〕d≦0.25H+0.65D …(1)ただし、H:溶銑浴表面からの還元性ガス吹き付けランス位置高さ(m)D:溶銑浴表面からの脱硫剤の吹き込みノズル位置深さ(m)

請求項2

上吹きする還元性ガスがコークス炉ガスである請求項1に記載の溶銑の脱硫方法。

請求項3

上吹きする還元性ガス組成がH2:65%以下、CH4 :43%以下およびCO:16%以下を満たしてなる請求項1または2に記載の溶銑の脱硫方法。

技術分野

0001

この発明は、脱硫フラックス利用効率が高い、溶銑脱硫方法に関する。

背景技術

0002

溶銑予備処理脱硫処理)を行うに際して、還元性ガスを利用する方法は例えば特開昭57−210909号公報(溶銑予備処理方法)に開示されているように、炭化水素ガスキャリアガスとしてフラックスを吹き込み、さらに酸素を上吹きする方法や、特開昭55−76005 号公報(溶銑の脱硫方法)に開示されているように、浴上添加により脱硫剤を供給したのちインペラーを用いて攪拌しつつ、炭化水素ガスを吹き込んで雰囲気還元性にすることによって脱硫を促進する方法が知られている。

0003

しかしながら、特開昭57−210909号公報に示された方法では、炭化水素ガスを搬送ガスとして用いるために炭化水素ガスが溶銑中に溶解してしまい浴全体の酸素ポテンシャルは低下するが主な反応界面での酸素ポテンシャル低下の効果が低いという問題、すなわち、インジェクションガスを供給するため主たる反応界面であるトップスラグメタル界面の酸素ポテンシャルを低下させようとすれば浴全体の酸素ポテンシャルを低下させなければならず、トップスラグ/メタル界面の酸素ポテンシャルのみを低下させる場合に比べてより多量の還元性ガスが必要となり効率が悪くなるという問題がある。また、フラックスをキャリアガスで搬送する場合搬送可能な最低ガス流量が存在し、それ以下にはガス流量を減らせないという欠点があり、さらに炭化水素以外のガスとの混合によって炭化水素ガス流量を減らすことと同様の効果を得ようとすれば、異種ガスの混合にともなう複雑な設備が必要となり設備費が増大するという欠点がある。

0004

一方、特開昭55−76005 号公報に示された方法も同様にインジェクションにて炭化水素ガスを供給するため、反応界面の酸素ポテンシャルを低下させようとすれば浴全体の酸素ポテンシャルを低下させなければならない点で効率が悪くなるという問題がある。

発明が解決しようとする課題

0005

この発明は前記した問題点を有利に解決し、還元性ガスの利用効率が高く優れる脱硫効率を有する溶銑の脱硫方法を提案することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

この発明は前記問題点を解決するために、溶銑予備処理用脱硫フラックスを溶銑浴面下に吹き込みつつ、還元性ガスを上吹きし、その上吹きの吹き付け位置と脱硫フラックスの浮上位置とを実質的に一致させるようにし、還元性ガスの利用効率の向上ひいては脱硫効率の向上をはかるものである。すなわち、この発明の要旨とするところは以下のとおりである。

0007

溶銑浴中に浸漬したランスを介してキャリアガスと共に粉状の脱硫剤を浴中に吹き込むことによって溶銑中の硫黄分を除去するにあたって、溶銑浴面にその上方から還元性ガスを吹き付けること、および該還元性ガスを吹き付けるランス位置と脱硫剤の吹き込むノズル位置との水平方向距離d(m) が下記式(1) を満たすこととからなる溶銑の脱硫方法(第1発明)。
〔記〕
d≦0.25H+0.65D …(1)
ただし、H:溶銑浴表面からの還元性ガス吹き付けランス位置高さ(m)
D:溶銑浴表面からの脱硫剤の吹き込みノズル位置深さ(m)

0008

上吹きする還元性ガスがコークス炉ガスである第1発明の溶銑の脱硫方法(第2発明)。

0009

上吹きする還元性ガス組成がH2:65%以下、CH4 :43%以下およびCO:16%以下を満たしてなる第1または第2発明の溶銑の脱硫方法(第3発明)。

0010

この発明の作用を実験例を基にして以下に述べる。この発明は、脱硫用フラックスを溶銑浴面下に吹き込んで脱硫するに際して、そのフラックスの浮上位置に還元性ガスを吹き付けることによって主な反応界面であるトップスラグ/メタル界面の酸素ポテンシャルを、還元性ガスを添加しない場合および、搬送ガスとして使用する場合に比較して、低く保つことを可能とし、その結果として脱硫速度を向上させるものである。

0011

発明者らは、小型溶解炉を用いて、還元性ガスを上吹きした場合(A法)、およびインジェクションにより供給した場合(B法)についての溶銑の脱硫実験を行った。それらの結果を図1に示す。図1は還元性ガス供給法の違いによる脱硫時間と溶銑〔%s〕との関係を示すグラフである。

0012

ここで、上記実験の主要条件を以下に示す。
・溶銑量
14kg。
・還元性ガス
表1に示す組成のコークス炉ガス(以下Cガスという)を使用。

0013

ID=000002HE=020 WI=096 LX=0570 LY=0650
・脱硫用フラックスとその供給
CaO −20%CaF2を10g/min の供給速度で14分間供給。
・A法の場合のガスの吹き込み
脱硫用フラックス用搬送ガスとして、N2ガスを流量3Nl/minで吹き込み、これとは別にCガスを流量3Nl/minで14分間上吹きする。
・B法の場合のガスの吹き込み
脱硫用フラックスの搬送ガスとして、Cガス:N2ガスが1:1の混合ガスを流量6Nl/minで吹き込む。

0014

図1から明らかなように、A法はB法に比べて大きな脱硫速度を示していて、還元性ガスの上吹きが溶銑の脱硫に極めて有効であることが分る。なお還元性ガスとしてH2, CH4 および C3H8 などを用いた場合でも同様の傾向が得られることを確認した。

0015

次に上吹き還元性ガスとして、表1に示した組成のCガスにH2, CH4, CO, Arを混合した場合のA法による脱硫挙動の変化を図2〜5に示す。ここで、図2は上吹き還元性ガスとしてCガスにH2ガスを混合した場合、図3はCガスにCH4 ガスを混合した場合、図4はCガスにCOガスを混合した場合、図5はCガスにArガスを混合した場合について、それぞれの混合ガスの混合比と脱硫速度との関係を示すグラフである。

0016

ただしks は下記式(2) より求めた見掛けの脱硫速度定数である。
ln 〔%S〕i−ln 〔%S〕f=ks t …(2)
〔%S〕i:処理前S濃度(wt%)
〔%S〕f:処理後S濃度(wt%)
t:処理時間(mm)
なお、上記実験は上吹きガスの合計流量を3Nl/minとし、N2ガスを搬送ガスとして流量3Nl/minで脱硫フラックスを10g/min の速度で溶銑量14kg中に14分間吹き込むことによって行った。

0017

図2〜4から明らかなように、CガスにH2, CH4, CO を混合し、その含有量特定値を超えると脱硫速度は低下する。すなわち、図2においてはH2ガスが65%超え、図3においてはCH4 ガスが43%超えおよび図4においてはCOガスが16%超えにてそれぞれ脱硫速度が低下している。したがって、上吹きガスとして使用するCガス組成としては、脱硫効率の観点からH2:65%以下、CH4 :43%以下およびCO:16%以下とすることがよい。

0018

また、図5は上吹き還元性ガスとして、CガスにArガスを混合した場合の混合比と脱硫速度との関係を示すグラフである。この図5から明らかなように、上吹きガス組成がH2:28%未満、CH4 :14%未満およびCO:3.4 %未満で脱硫速度が低下している。したがって、上吹きガスの組成としては、H2:28%以上、CH4 :14%以上およびCO:3.4 %以上とすることが好ましい。

0019

なお、Cガス組成において上記のような最適範囲が存在する理由は不明であるが、H2, CH4 およびCOガス間に何らかの反応が生じるためと考えられる。

0020

ついで、上吹きにCガスを用い上吹きの吹き付けランス位置とフラックスの吹き込みノズル位置との水平距離を変更した以外は、上記と同様の条件で溶銑の脱硫実験を行った。これらの実験結果を図6に示す。図6は上吹きの吹き付けランス位置とフラックスの吹き込みノズル位置間の水平距離と脱流速度との関係を示すグラフである。ただしランス高さHは0.03m および0.05m とし、また吹き込みノズル深さDは0.05m とした。

0021

図6から明らかなように水平距離を前記式(1) で求まるdの値以下(H:0.03m の場合d:0.04m 以下、H:0.05m の場合d:0.045m以下) にすることによって脱硫速度は早くなることが分る。これは浮上直後のフラックスが還元雰囲気にさらされることが脱硫の促進に有効なためと考えられるが、詳細なメカニズムは不明である。

0022

この発明に適合する適合例3例と比較例2例とについて以下に順に述べる。
適合例1
5t転炉を用いて溶銑5tの脱硫処理を行った。脱硫処理はCaO −20%CaF2系フラックスを脱硫剤として浴面下より吹き込みH2を上吹きすることによって行い、脱硫処理後溶銑成分組成を調査した。フラックスの吹き込み速度は10kg/min、フラックスの搬送ガスは流量 1.0Nm3/min のN2ガスとし、吹き込みノズル深さ0.4mとした。また、H2の上吹きの流量、ランス高さはそれぞれ1.0Nm3/min、1.0mとし、上吹きの吹付けランス位置と底吹きの吹込みノズル位置との間の水平距離は0.6m とした。

0023

かくして、脱硫処理は5分間行った。脱硫処理前後の溶銑の成分組成を表2に示す。

0024

0025

適合例2
H2上吹きに変えて表1に示した組成のCガスの上吹きを行った以外は、適合例1と同様の条件で脱硫処理を行った。脱硫処理前後の溶銑の成分組成を表3に示す。

0026

0027

実施例3
上吹きの吹き付けランス位置と底吹きの吹き込みノズル位置の間の水平距離を0m とした以外は、適合例2と同様の条件で脱硫処理を行った。脱硫処理前後の溶銑の成分組成を表4に示す。

0028

0029

比較例1
Cガスを上吹きするかわりに搬送ガスに混合してインジェクションを行った以外は適合例2と同様の条件で脱硫処理を行った。脱硫処理前後の溶銑の成分組成を表5に示す。

0030

0031

比較例2
上吹きの吹き付けランス位置と底吹きの吹き込みノズル位置との間の水平距離を1.5mとした以外は適合例1と同様の条件で脱硫処理を行った。脱硫処理前後の溶銑の成分組成を表6に示す。

0032

0033

以上、 これらの適合例および比較例の溶銑の脱硫率および脱流量を表7にまとめて示す。

0034

0035

表7から明らかなように、この発明の適合例は比較例に比して、脱硫率、脱硫量ともに大きく、この発明は溶銑の脱硫速度の向上に極めて有効であることが分る。

発明の効果

0036

この発明は、溶銑浴面下に脱硫フラックスを吹き込んで溶銑の脱硫を行うにあたり、還元性ガスを上吹きし、かつその上吹き位置を特定するものであって、この発明によれば、還元性ガスが有効に溶銑の脱硫に寄与し、脱硫効率を向上できるとともに、従来のインジェクション法に比しより簡単な設備で脱硫を行うことができるという効果も有する。

図面の簡単な説明

0037

図1還元性ガス供給法の違いによる脱硫時間と溶銑〔%S〕と関係を示すグラフである。
図2上吹き還元性ガスとして、CガスにH2ガスを混合した場合の混合ガスの混合比と脱硫速度との関係を示すグラフである。
図3上吹き還元性ガスとして、CガスにCH4 ガスを混合した場合の混合ガスの混合比と脱硫速度との関係を示すグラフである。
図4上吹き還元性ガスとして、CガスにCOガスを混合した場合の混合ガスの混合比と脱硫速度との関係を示すグラフである。
図5上吹き還元性ガスとして、CガスにArガスを混合した場合の混合ガスの混合比と脱硫速度との関係を示すグラフである。
図6上吹き吹き付けランス位置とフラックス吹き込みノズル位置間の水平距離と脱硫速度との関係を示すグラフである。

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