JP2001348610A

JP2001348610A - 滓化促進剤

Info

Publication number: JP2001348610A
Application number: JP2000170227A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Tanaka; 重典田中; Kazumi Harashima; 和海原島; Takashi Yano; 峻矢野; Tatsuya Okamura; 達也岡村
Original assignee: Nippon Steel Corp; Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】蛍石を用いない転炉精錬において、スラグの滓
化性を高めて、蛍石を使用した場合と同程度に脱燐反応
を促進させる。【解決手段】粒径５００μｍ以下の生石灰粉を５０重量
％以上含む精錬用フラックスに、該フラックスに対する
重量比で５〜２０％の澱粉を添加・混合し、これを５０
ｍｍ以下のペレット状に成形した滓化促進剤。また、上
記の精錬用フラックスが、２〜１０重量％のアルミナ粉
又は１０〜５０重量％の酸化鉄粉を含み、残部が実質的
に粒径５００μｍ以下の生石灰粉からなる上記の滓化促
進剤。さらに、上記の精錬用フラックスは、フラックス
全量に対するＮａ₂Ｏ分の重量比で０．５〜５％に相当
するソーダ灰又はソーダガラス粉末を含有していてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転炉で鋼の脱燐精
錬を行う際に用いる、スラグの滓化を促進させるための
滓化促進剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼業においては、従来より転炉を用い
て溶銑の燐や炭素等の元素を除く、酸化精錬法を用いて
きた。この精錬法の利点は、数分という短時間で数百ト
ンの溶鋼を製造しうるという高生産性を有することであ
る。この高生産性精錬の特徴を活かして、近年、転炉の
中で脱燐と脱炭を分離する試みがなされている。この場
合には、まず脱燐反応に有利な１３５０℃程度の低温域
で脱燐を行い、しかる後に脱炭を実施している。この場
合の脱燐反応としては、ＣａＯを主成分とするスラグを
作り、溶鋼中の燐を酸化させて燐酸とした後にスラグに
吸収させる方法をとる。

【０００３】しかし、転炉の吹錬初期は炉内温度が低い
ため、生石灰単体ではスラグに溶解しにくく、従来は蛍
石を添加して、蛍石中のフッ素の作用により生石灰を溶
解させて、溶融スラグを生成させていた。このようにフ
ッ素源を添加すると、排出されたスラグにもフッ素が含
まれ、スラグの再利用の形態によっては、フッ素が溶出
する可能性が有ることが知られている。

【０００４】しかしながら、蛍石を使用しないで脱燐精
錬を行うと、スラグの融点が高くなってスラグが溶解せ
ず（すなわち滓化性が悪くなり）、脱燐反応速度を低下
させるとともに、脱燐反応に寄与するスラグの割合が小
さくなり、多量のスラグを用いなければ十分な脱燐率が
得られない。これにより、転炉の生産性が低下するとと
もに、スラグ排出量が増加する結果になっている。

【０００５】そのため、従来からフッ素源を用いずに、
転炉スラグの滓化性を高める手段が種々提案されてお
り、例えば特開平１１−７１６１１号公報には、「粉状
の水酸化カルシウム又は粉状の水酸化カルシウムと粉状
の生石灰との混合物からなる金属精錬用石灰系フラック
ス」が開示されている。このフラックスは、水酸化カル
シウムの熱分解で生成する高活性のＣａＯにより、その
滓化性を高めようとするものであるが、かかるフラック
スを用いても、転炉吹錬初期の低温域においては、十分
な滓化性を確保しうるとは云い難い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、蛍石
を用いない転炉精錬において、スラグの溶解（滓化）性
を高めて、蛍石を使用した場合と同じ程度に脱燐反応を
促進させうる手段を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】転炉吹錬の初期には、ま
ずＳｉの酸化が起こり、同時に鉄が酸化されて酸化鉄が
生成し、Ｓｉの酸化がほぼ終了した時点から燐の酸化速
度が大きくなることが知られている。本発明者らが吹錬
初期のスラグの組成変化について検討した結果、吹錬開
始後２分程度でＳｉの酸化が完了し、ＳｉＯ₂と酸化鉄
に富むスラグが形成されることを知見した。したがっ
て、脱燐反応を効率的に進行させるには、吹錬開始時に
添加されたＣａＯ源が、この２分間内にスラグ中に溶解
することが望ましい。

【０００８】一方、本発明者らは、ＳｉＯ₂と酸化鉄の
溶融物中への生石灰の溶解速度について、小規模実験で
検討した。その結果、溶融スラグが生石灰粒子中に浸透
して反応生成物をつくることにより生石灰の溶解が進行
すること、およびこの浸透深さが時間の関数であること
が見出された。したがって、生石灰粒子の微細化は、界
面積の増大効果と必要浸透深さを小さくする効果によ
り、きわめて顕著に生石灰粒子の溶解速度を増大させ
る。また、２分間以内に溶解させるためには、生石灰の
粒子径を５００μｍ以下にする必要があることが知見さ
れた。

【０００９】次ぎに、粉体供給ランスのような設備を用
いずに、このような微粉を炉内に供給する方法について
検討した。袋詰めした微粉を炉内に投入する方法では、
大部分が集塵器に飛散ロスするため適切でない。また、
従来から粉状原料をペレット状に造粒して炉内に投入す
る方法も多用されているが、通常の造粒法では、浴表面
に堆積したペレットが分散することなく滞留し、１３５
０℃程度の温度では、逆に生石灰粒子が互いに焼結して
大きな塊となり、有効に溶融スラグと反応しないことが
判明した。

【００１０】そこで、本発明者らは、造粒用のバインダ
ーとして、高温で熱分解して急激なガス発生を伴う物質
を用いることを着想し、種々検討の結果、適量の澱粉を
バインダーとして用いることにより、生石灰粒子を速や
かにスラグ中に分散させうることを知見した。

【００１１】本発明は上記の知見に基いてなされたもの
であって、本発明の要旨は、粒径５００μｍ以下の生石
灰粉を５０重量％以上含む精錬用フラックスに、該フラ
ックスに対する重量比で５〜２０％の澱粉を添加・混合
し、この混合物を５０ｍｍ以下のペレット状に成形した
ことを特徴とする滓化促進剤である。

【００１２】上記の精錬用フラックスは、そのうちの２
〜１０重量％がアルミナ粉であり、残部が実質的に粒径
５００μｍ以下の生石灰粉からなるものであってもよ
い。

【００１３】また、上記の精錬用フラックスは、そのう
ちの１０〜５０重量％が酸化鉄粉であり、残部が実質的
に粒径５００μｍ以下の生石灰粉からなるものであって
もよい。

【００１４】さらに、上記の精錬用フラックスは、上記
諸成分に加えて、該フラックス全量に対するＮａ₂Ｏ分
の重量比で０．５〜５％に相当するソーダ灰又はソーダ
ガラス粉末を含有するものであってもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の滓化促進剤は、粒径５０
０μｍ以下の生石灰粉を５０重量％以上含む精錬用フラ
ックスに、該フラックスに対する重量比で５〜２０％の
澱粉を添加・混合し、この混合物を５０ｍｍ以下のペレ
ット状に成形してなるものである。

【００１６】上記の精錬用フラックスは、粒径（粒子が
通過する篩の目開きで評価した粒径）が５００μｍ以下
の生石灰粉（以下、これを「生石灰細粉」という）を５
０重量％以上含むものであればよい。その全部が生石灰
細粉であってもよいが、一部（５０重量％以内で）フッ
素を含まない他の造滓成分粉末（例えばＡｌ₂Ｏ₃、Ｍｇ
Ｏ、ＳｉＯ₂等のソース）、酸化鉄粉、生石灰粗粉等を
含むものであってもよい。生石灰細粉の粒径の上限を５
００μｍとする理由は、すでに述べたように、これを越
えると吹錬開始から２分間以内に生石灰の主要な部分を
スラグに溶解させるという目的が達せられないためてあ
る。

【００１７】本発明で澱粉を用いる理由は、これが造粒
時のバインダーとしての機能し、かつ炉内で急激なガス
発生により成形物を崩壊させる機能を有するためであ
る。したがって、本発明で用いる澱粉は上記の機能を有
するものであればよく、そのソースについて限定を要し
ないが、経済的理由から工業用澱粉を用いることが好ま
しい。澱粉は、工業的にはじゃがいも、さつまいも、ト
ウモロコシ等を原料として製造される。通常は、これら
の原料を磨砕して乳液と澱粉粕に分離し、乳液を澱粉分
離等の工程で濃縮した後、脱水・乾燥して乾澱粉が製造
される。本発明においては、上記の乾澱粉を用いても、
脱水・乾燥前の濃縮澱粉液も用いてもよく、或いはこれ
らを混合して用いてもよい。

【００１８】澱粉の添加比（精錬用フラックスの乾重量
に対する澱粉の乾重量の比）を５〜２０％とする理由
は、これが５％未満ではペレットの形状を維持するため
のバインダーとしての機能が不十分となり、これが２０
％を越えると、澱粉中の水素に起因して溶鋼中の水素量
が増加するおそれがあるためである。

【００１９】なお、実験室における検討では、芋類を原
料とする澱粉よりも、トウモロコシを原料とする澱粉
（コーンスターチ）を用いる方が、成形後の造粒物の強
度（常温での耐崩壊性）が若干優れているように見受け
られた。これは、微視的に見た澱粉粒子の形状が、芋類
の澱粉とコーンスターチで微妙に異なることによると考
えられる。

【００２０】粉状原料を粒状（顆粒を除く）又は塊状に
造粒した成形物は、ペレット、ブリケット、タブレット
等の語で呼称されるが、本発明における「ペレット状の
成形物」は、これらの全てを含む広義のものである。ま
た、粒状又は塊状に成形する手段は、転動造粒法と圧密
造粒法に大別され、後者はさらに、プレスやブリケット
マシン等による圧縮法とスクリュー等による押圧法に分
類されるが、本発明において粉状原料をペレット状に成
形する手段は、上記のいずれであってもよく、またこれ
らに限定されるものではない。

【００２１】また、本発明において、成形物の最大径を
５０ｍｍに限定する理由は、これを越えると成形物の強
度が不十分となって、ハンドリング時の粉の発生率が大
きくなるためである。なお、上記の手段で製造された成
形物は、未乾燥で使用してもよく、必要に応じて適度の
乾燥を加えてもよいが、過度に加熱して澱粉を熱分解さ
せることは避けなければならない。

【００２２】また、前記の精錬用フラックスは、２〜１
０重量％のアルミナ粉を含み、残部が実質的に生石灰細
粉からなるものであることが好ましい。アルミナ粉を添
加する理由は、ＣａＯ−ＳｉＯ₂−ＦｅＯ_x系スラグにＡ
ｌ₂Ｏ₃を添加すると、より低融点化され、ＣａＯの溶解
に有利になるためである。アルミナ粉の含有量を２％以
上とする理由は、これ未満では上記の低融点化効果がほ
とんど期待できず、１０％を越えると、逆にスラグの粘
性が高くなって好ましくないためである。なお、上記の
アルミナ粉は、Ａｌ₂Ｏ₃を主成分とする粉末であればよ
く、そのソースは限定を要しない。またその粒度も、造
粒上支障のない程度の粒度（例えば１ｍｍ程度以下）で
あればよい。

【００２３】また、前記の精錬用フラックスは、１０〜
５０重量％の酸化鉄粉を含み、残部が実質的に生石灰細
粉からなるものであることが好ましい。その理由は、成
形物を転炉内に投入した場合に、成形物を構成する酸化
鉄粉の周囲で、一部ＣａＯが溶解して、生石灰の滓化を
促進する効果が大きいためである。

【００２４】すなわち、ＣａＯ−酸化鉄の二元系状態図
に見られるように、１１３０℃以上で酸化鉄が１２％以
上になると、酸化鉄融液と固体ＣａＯが共存する状態に
なり、酸化鉄が７５％以上になると、酸化鉄とＣａＯが
共存する融液が生成する。したがって、炉内で成形物が
１３００℃近くまで加熱されると、酸化鉄粒子の周囲
に、ＦｅＯ_x−ＣａＯの融液が生成することになり、こ
れが生石灰の滓化の促進に寄与するためである。

【００２５】フラックス中の酸化鉄粉の含有量を１０〜
５０重量％とする理由は、１０％未満では、上記の効果
がほとんど期待できず、一方５０％を越えると、相対的
に生石灰細粉の含有量が少くなり、かつ酸化鉄の還元に
伴う吸熱量が大きくなって好ましくないためである。な
お、酸化鉄粉のソースはとくに限定を要せず、例えば、
粉鉱石、ミルスケール、転炉ダスト等のいずれであって
もよく、その粒度も造粒上支障のない程度であればよ
い。

【００２６】さらに、上記の精錬用フラックスは、生石
灰細粉を主体とする場合や、これにアルミナ粉又は酸化
鉄粉を添加した場合のいずれにおいても、フラックス全
量に対するＮａ₂Ｏ分の重量比で０．５〜５％に相当す
るソーダ灰又はソーダガラス粉末を含有することが好ま
しい。

【００２７】その理由は、Ｎａ₂Ｏがスラグの融点を低
下させて、生石灰の滓化を促進すること、およびＮａ₂
Ｏが酸化鉄の活量を大きくしてその反応性を増大させる
ため、滓化促進の効果を有することによる。実際に後記
実施例に示すように、２％程度のＮａ₂Ｏの添加で、脱
燐速度が大幅に増大することが確められた。

【００２８】Ｎａ₂Ｏ分の重量比を０．５〜５％の範囲
内とする理由は、０．５％未満では、Ｎａ₂Ｏによる上
記の効果がほとんどなく、５％をこえるとＮａ分の蒸発
が多くなり、それ以上脱燐促進の効果が得られず、かつ
作業環境上好ましくなくなるためである。

【００２９】Ｎａ₂Ｏのソースとしては、ソーダ灰、ソ
ーダガラス粉末又はこれらの混合物を用いる。ソーダ灰
は、脱硫等の精錬剤として用いられるものを使用すれば
良く、ソーダガラス粉末は、ソーダ（石灰）ガラスの製
品、半製品、カレット等を粉砕したものを用いればよ
い。なお、ソーダ灰（Ｎａ₂Ｏ分５０〜６０％）を用い
る場合には、Ｎａ分が蒸発・飛散ロスし易いので、その
添加量をやや多目にし（ソーダ灰で２〜１０％程度）、
ソーダガラス粉末（Ｎａ₂Ｏ分１０〜２０％）を用いる
場合は、その添加量をやや少な目に（ソーダガラス粉末
で５〜２０％程度）すればよい。

【００３０】

【実施例】商用の上底吹き転炉を用いて溶銑の脱燐処理
を行うに際して、本発明の滓化促進剤と従来の精錬剤と
で、脱燐挙動を比較した。

【００３１】本発明の滓化促進剤の原料としては、Ｃａ
Ｏ９５％以上の生石灰細粉（製鋼用生石灰を粉砕して５
００μｍ以下に篩分したもの）、Ａｌ₂Ｏ₃９５％以上の
アルミナ粉（粒径１０００μｍ以下）、脱硫用ソーダ灰
（Ｎａ₂ＣＯ₃９８％以上）、ソーダガラスカレットを破
砕したソーダガラス粉末（粒径１０００μｍ以下）を用
いた。また、澱粉としては、トウモロコシを原料とする
工業用の乾燥澱粉（水分１５％以下）を用いた。表１
に、各実施例におけるフラックスの配合比と澱粉の添加
比を示す。本発明の滓化促進剤の成形方法は、上記の配
合原料をミキサーにて十分混合し、ブリケットマシンで
約２０×２０×２０ｍｍの大きさに成形し、これを未乾
燥で使用した。

【００３２】

【表１】

【００３３】一方比較例として、従来の塊状生石灰のみ
を用いた場合（比較例１）と、塊状生石灰に蛍石（生石
灰に対し、約３重量％）を添加した場合（比較例２）に
ついても、同様に脱燐挙動を調査した。

【００３４】実施例、比較例ともに使用した溶銑の組成
は、Ｃ：４．５％以上、Ｓi：０．３５〜０．４％、
Ｐ：０．１１〜０．１３％で、溶銑温度１３４０〜１３
７０℃であった。本発明の滓化促進剤、従来の精錬剤と
もに、送酸開始時に炉上バンカーから一括投入し、その
原単位は、１５〜１８ｋｇ／ｔｏｎであった。送酸開始
後の１０分間に、約２分間隔で溶鉄試料を採取し燐濃度
の推移を調査した（一部の実施例では、約７分後のデー
タのみ）。調査結果を図１に示す。

【００３５】図に見られるように、従来の精錬剤で蛍石
無添加の場合（比較例１）は、添加した場合（比較例
２）より脱燐速度が低下する。これに対して、本発明の
滓化促進剤として生石灰細粉のみを用いた場合（実施例
１）では、蛍石を用いなくても比較例２とほぼ同等の脱
燐速度が得られた。また、生石灰細粉にアルミナ粉（実
施例２）又は酸化鉄粉（実施例３）を添加した場合に
は、実施例１よりもやや脱燐速度が向上した。さらに、
アルミナ粉とソーダガラス粉末（実施例４）又は酸化鉄
粉とソーダ灰（実施例５）を添加した場合には、実施例
１よりもかなり大幅に脱燐速度が向上することが確めら
れた。

【００３６】

【発明の効果】転炉の脱燐精錬時に本発明の滓化促進剤
を用いることにより、フッ素源を用いることなく、従来
の生石灰と蛍石を精錬剤とする場合と同等又はそれ以上
の速度で脱燐精錬を行うことができ、これにより、生産
性を抑制しないで環境に調和した溶鋼精錬を行うことが
可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の滓化促進剤と従来の精錬剤で、転炉の
脱燐挙動を比較した結果の例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原島和海千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者矢野峻東京都中央区日本橋小舟町３番２号吉澤石灰工業株式会社内 (72)発明者岡村達也東京都中央区日本橋小舟町３番２号吉澤石灰工業株式会社内Ｆターム(参考） 4K002 AB04 AE01 AE10 4K013 BA03 CB09 CF01 EA01 EA02 EA03 EA05 EA29 FA05 4K014 AA03 AB01 AB02 AB03 AE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径５００μｍ以下の生石灰粉を５０重量
％以上含む精錬用フラックスに、該フラックスに対する
重量比で５〜２０％の澱粉を添加・混合し、この混合物
を５０ｍｍ以下のペレット状に成形したことを特徴とす
る滓化促進剤。
【請求項２】前記精錬用フラックスのうち、２〜１０重
量％がアルミナ粉であり、残部が実質的に粒径５００μ
ｍ以下の生石灰粉からなることを特徴とする請求項１記
載の滓化促進剤。
【請求項３】前記精錬用フラックスのうち、１０〜５０
重量％が酸化鉄粉であり、残部が実質的に粒径５００μ
ｍ以下の生石灰粉からなることを特徴とする請求項１記
載の滓化促進剤。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の滓化促進
剤において、前記精錬用フラックスがさらに該フラック
ス全量に対するＮａ₂Ｏ分の重量比で０．５〜５％に相
当するソーダ灰又はソーダガラス粉末を含有することを
特徴とする滓化促進剤。