脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法
【專利摘要】在對(duì)實(shí)施脫硫處理后的鐵水進(jìn)行下一工序的脫碳精煉等從鐵水熔煉鋼水的工序中防止因在鐵水的脫硫處理時(shí)產(chǎn)生并懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣或附著在處理容器的側(cè)壁上的脫硫渣所引起的回硫。本發(fā)明的脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法中，使用機(jī)械攪拌式脫硫裝置對(duì)處理容器內(nèi)的鐵水實(shí)施脫硫處理，接著，從設(shè)置在所述機(jī)械攪拌式脫硫裝置的葉輪(4)上的氣體噴出孔(6)向鐵水中吹入惰性氣體來對(duì)鐵水(3)進(jìn)行攪拌，通過該攪拌使懸浮在鐵水中的脫硫渣和/或附著在處理容器內(nèi)壁上的脫硫渣浮上至鐵水浴面，將浮上來的脫硫渣從處理容器中排出，然后，將處理容器內(nèi)的鐵水運(yùn)送至下一工序。
【專利說明】
脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及在對(duì)實(shí)施脫硫處理后的鐵水進(jìn)彳丁下一工序的脫碳精煉等從鐵水恪煉 鋼水的工序中防止因在鐵水的脫硫處理時(shí)產(chǎn)生并在處理后懸?。╯uspension)在鐵水中等 而殘留在處理容器內(nèi)的脫硫渣所引起的回硫(re-sulfurization)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于鋼材的高純度化、高功能化的需求增大，極低硫和/或極低磷的鋼種 的比率升高。在這種環(huán)境下，在煉鋼工序中，需要在不導(dǎo)致成本上升、熔渣產(chǎn)生量增加等的 情況下對(duì)極低硫和/或極低磷的鋼種進(jìn)行熔煉的技術(shù)。
[0003] 在對(duì)低硫鋼、極低硫鋼等進(jìn)行熔煉的情況下，在鐵水階段進(jìn)行脫硫處理。在該脫硫 處理后，因脫硫處理生成的硫含量高的脫硫渣從處理容器中排出，然后，處理容器內(nèi)的鐵水 供給至下一工序的脫磷處理、脫碳精煉。在這種情況下，雖然脫硫渣從處理容器中排出，但 懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣會(huì)被帶到下一工序。另外，有時(shí)附著在處理容器的側(cè)壁上的 脫硫渣也被帶到下一工序。脫硫處理為還原精煉，與此相對(duì)，下一工序的脫磷處理和脫碳精 煉為氧化精煉，因此，被帶到下一工序的脫硫渣所含的硫會(huì)被氧化而返回到鐵水或鋼水中。 由此，鐵水或鋼水的硫濃度上升。將該現(xiàn)象稱為"回硫"。
[0004] 在鐵水或鋼水的硫濃度因回硫而變高、從而無法滿足硫的成分規(guī)格值的情況下， 需要在利用轉(zhuǎn)爐的脫碳精煉后的二次精煉中除去鋼水中的硫。作為二次精煉進(jìn)行的鐵水脫 硫精煉與鐵水的脫硫處理相比，不僅成本更高，而且需要進(jìn)行未預(yù)定的鋼水脫硫精煉，因此 生廣率降低。另外，在原本進(jìn)彳丁鋼水脫硫精煉的如提的情況下，當(dāng)鋼水中的硫濃度變尚時(shí)， 也需要為了除去增加的部分的硫而延長(zhǎng)相當(dāng)?shù)某潭鹊木珶挄r(shí)間，生產(chǎn)率降低。
[0005] 即，在想要穩(wěn)定地對(duì)低硫鋼、極低硫鋼等進(jìn)行熔煉的情況下，防止脫硫處理后的鐵 水的回硫、將鐵水的硫濃度維持在鐵水脫硫處理結(jié)束時(shí)的值是極其重要的。
[0006] 以往，鐵水的脫硫處理通常為將CaO系脫硫劑（lime based desulfurization flux)噴射至鐵水中的方法、使用機(jī)械攪拌式脫硫裝置對(duì)CaO系脫硫劑與鐵水進(jìn)行攪拌并混 合的方法、或者將金屬M(fèi)g系脫硫劑噴射至鐵水中的方法等。
[0007] 在這些脫硫處理中，為了提高脫硫劑的反應(yīng)效率，通過噴射或機(jī)械攪拌使脫硫劑 分散在鐵水中。在脫硫劑的分散狀態(tài)良好的情況下，脫硫反應(yīng)高效地進(jìn)行。但是，越是在脫 硫劑的分散狀態(tài)良好的情況下，微細(xì)的脫硫劑越會(huì)懸浮在鐵水中，在分散的脫硫劑的粒徑 小時(shí)，會(huì)形成不易從鐵水浮上的狀態(tài)。如果在脫硫處理后將鐵水長(zhǎng)時(shí)間靜置，則可以使懸浮 在鐵水中的微細(xì)的脫硫劑浮上至鐵水浴面上而從處理容器中除去。但是，長(zhǎng)時(shí)間的靜置會(huì) 導(dǎo)致生產(chǎn)率的降低及鐵水溫度的降低，因此，在工程上不進(jìn)行這樣的處置。
[0008] 已知有為了促進(jìn)懸浮在鋼水中的非金屬夾雜物的浮上和分離而向鋼水中吹入攪 拌用氣體的方法。在鐵水的脫硫處理中，也提出了利用攪拌用氣體的技術(shù)。但是，在鐵水的 脫硫處理中所提出的技術(shù)并不是為了促進(jìn)懸浮在鋼水中的非金屬夾雜物的浮上和分離，而 是出于其他目的利用攪拌用氣體的技術(shù)。
[0009] 例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了如下方案：使用在80~90質(zhì)量％混合 物中添加有10~20質(zhì)量％的六12〇3的脫硫劑，將該脫硫劑與運(yùn)送用氣體一起噴射至鐵水中， 或者在頂面添加 (top addition on the bath surface)后或在頂面添加的同時(shí)通過向鐵 水中吹入氣體而進(jìn)行鼓泡攪拌，從而對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫處理。另外，在專利文獻(xiàn)2中提出了如 下方案:經(jīng)由噴槍將脫硫劑吹入到鐵水中，并且由浸漬在距離鐵水浴面lm以內(nèi)的深度處的 噴槍吹入攪拌用氣體，對(duì)熔渣與鐵水的界面附近進(jìn)行強(qiáng)攪拌，從而對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫。
[0010] 但是，專利文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)為通過利用上述脫硫劑而形成容易除渣的脫硫渣 來防止回硫的技術(shù)，攪拌用氣體的吹入是為了通過攪拌來促進(jìn)所添加的脫硫劑與鐵水的反 應(yīng)。另外，專利文獻(xiàn)2中的攪拌用氣體的吹入是為了對(duì)浮上至鐵水上的脫硫劑與鐵水進(jìn)行攪 拌。即，專利文獻(xiàn)1、2都不是為了促進(jìn)懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣的浮上和分離。另外，在 專利文獻(xiàn)1、2中，需要攪拌用氣體的噴槍，在不使用攪拌用氣體的前提下進(jìn)行的、使用一般 的機(jī)械攪拌式脫硫裝置進(jìn)行脫硫處理的情況下，還存在需要新的攪拌用氣體的噴槍的問 題。
[0011] 另外，還提出了如下方法:在利用機(jī)械攪拌式脫硫裝置對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫處理時(shí)，不 設(shè)置攪拌用氣體的噴槍，利用攪拌用氣體對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌。例如，在專利文獻(xiàn)3中提出了如 下方法:不設(shè)置噴槍，從機(jī)械攪拌式脫硫裝置的葉輪的、設(shè)置在葉片的旋轉(zhuǎn)方向的相反位置 的噴出口，將脫硫劑與運(yùn)送用氣體一起吹入至鐵水中來進(jìn)行脫硫。另外，在專利文獻(xiàn)4中提 出了如下方法:不設(shè)置噴槍，從葉輪的旋轉(zhuǎn)軸底面，在將碳材料與運(yùn)送用氣體一起吹入的同 時(shí)進(jìn)行脫硫處理。
[0012] 但是，專利文獻(xiàn)3中的脫硫劑的吹入是為了通過向攪拌紊流能量密度高的區(qū)域吹 入脫硫劑而促進(jìn)脫硫反應(yīng)。另外，專利文獻(xiàn)4中的碳材料的吹入是為了促進(jìn)碳材料在鐵水中 的溶解。即，專利文獻(xiàn)3、4都是在脫硫處理中吹入攪拌用氣體來促進(jìn)脫硫反應(yīng)或促進(jìn)碳材料 在鐵水中的溶解的技術(shù)，在脫硫處理后停止攪拌用氣體的吹入。因此，在專利文獻(xiàn)3和專利 文獻(xiàn)4公開的技術(shù)中，不會(huì)促進(jìn)懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫劑的浮上和分離。因此，專利文 獻(xiàn)3、4都不是為了促進(jìn)在脫硫處理后懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣的浮上和分離。
[0013] g卩，以往并未提出促進(jìn)在脫硫處理后懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣的浮上和分 離、防止脫硫處理后的鐵水的回硫的技術(shù)。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)
[0016] 專利文獻(xiàn)1:日本特開平8-269519號(hào)公報(bào) [0017] 專利文獻(xiàn)2:日本特開平4-235210號(hào)公報(bào) [0018] 專利文獻(xiàn)3:日本特開昭52-85013號(hào)公報(bào) [0019] 專利文獻(xiàn)4:日本特開2005-200762號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]發(fā)明所要解決的問題
[0021 ]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供在對(duì)實(shí)施脫硫處理后的鐵水進(jìn) tx下一工序的脫碳精煉等從鐵水恪煉鋼水的工序中防止因在鐵水的脫硫處理時(shí)廣生并懸 浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣和/或附著在處理容器的側(cè)壁上的脫硫渣所引起的回硫的方 法。
[0022] 用于解決問題的方法
[0023] 用于解決上述問題的本發(fā)明的要旨如下所述。
[0024] [ 1 ] 一種脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法，其中，
[0025]使用機(jī)械攪拌式脫硫裝置對(duì)處理容器內(nèi)的鐵水實(shí)施脫硫處理，
[0026]接著，從設(shè)置在上述機(jī)械攪拌式脫硫裝置的葉輪上的氣體噴出孔向上述鐵水中吹 入惰性氣體來對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌，通過該攪拌使懸浮在鐵水中的脫硫渣和/或附著在處理容 器內(nèi)壁上的脫硫渣浮上至鐵水浴面，
[0027]將浮上來的脫硫渣從處理容器中排出，
[0028] 然后，將處理容器內(nèi)的鐵水運(yùn)送至下一工序。
[0029] [2]如上述[1]所述的脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法，其中，在上述氣體噴出 孔的部位浸漬于鐵水的狀態(tài)下使上述葉輪旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)葉輪的設(shè)定位置和/或葉輪的轉(zhuǎn)速，以 使從上述處理容器內(nèi)的鐵水的靜止液面到通過浸漬于該鐵水的上述葉輪的旋轉(zhuǎn)形成的旋 渦中心的凹陷的距離比從上述靜止液面到葉輪上端的距離小。
[0030] [3]如上述[2]所述的脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法，其中，通過下述的式（1) ~式(4)算出從上述靜止液面到旋渦中心的凹陷的距離，
[0035]其中，在這些式中，Η為從鐵水的靜止液面到旋渦中心的凹陷的距離(m)，N為葉輪 的轉(zhuǎn)速(次/分鐘），D為處理容器的內(nèi)徑(πι)，θ為葉輪的葉片的傾斜角(rad)，b為葉輪的高度 (m)，d為葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑(m)，n P為葉輪的葉片片數(shù)，g為重力加速度（=9.8m/s2)，Re為雷諾 數(shù)(無因次），P為熔融金屬的密度(kg/m 3)，μ為熔融金屬的粘度(Pa · s)。
[0036] [4]如上述[1]~上述[3]中任一項(xiàng)所述的脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法，其 中，上述氣體噴出孔在每一個(gè)葉輪上設(shè)置兩個(gè)以上，在葉輪的葉片的旋轉(zhuǎn)圓周側(cè)側(cè)面，改變 垂直方向的高度位置地進(jìn)行設(shè)置。
[0037]發(fā)明效果
[0038]根據(jù)本發(fā)明，通過利用從設(shè)置在葉輪上的氣體噴出孔噴出的惰性氣體進(jìn)行的攪 拌，使殘留在處理容器內(nèi)的脫硫渣強(qiáng)制浮上，將浮上來的脫硫渣從處理容器中排出，然后， 將鐵水供給至下一工序的脫磷處理、脫碳精煉。由此，在實(shí)施下一工序的脫磷處理、脫碳精 煉時(shí)，導(dǎo)致回硫的脫硫渣的大部分被除去，可減少脫磷處理、脫碳精煉中的回硫。其結(jié)果是， 即使在在鋼水階段不實(shí)施作為二次精煉的脫硫精煉，也能夠進(jìn)行極低硫鋼的熔煉，與以往 相比，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的大幅削減以及生廣率的提尚。
【附圖說明】
[0039] 圖1為表示實(shí)施脫硫渣浮上-分離工序的一例的概略圖。
[0040] 圖2為在機(jī)械攪拌式脫硫裝置中利用葉輪進(jìn)行攪拌而形成旋渦時(shí)的概要圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。
[0042] 在使用CaO系脫硫劑的鐵水的脫硫處理中，為了提高反應(yīng)界面面積，在處理容器內(nèi) 對(duì)CaO系脫硫劑和鐵水進(jìn)行攪拌，使CaO系脫硫劑分散在鐵水中。作為CaO系脫硫劑，公知的 CaO系脫硫劑均可以沒有問題地使用，例如可以使用生石灰(CaO )、石灰石(CaC03 )、熟石灰 (Ca (0H)2)、白云石(Ca0-Mg0)、在這些材料中混合約5質(zhì)量％~約30質(zhì)量％的螢石(CaF2)、氧 化錯(cuò)(AI2O3)等CaO助恪劑(fluxing agent for CaO)而得到的物質(zhì)。
[0043] 鐵水中的硫與分散在鐵水中的CaO系脫硫劑根據(jù)"CaO+S-CaS+0"的反應(yīng)式進(jìn)行反 應(yīng)，生成含有CaS的硫濃度高的脫硫渣。該脫硫渣在脫硫處理結(jié)束時(shí)浮上至鐵水浴面上，鐵 水浴面被脫硫渣覆蓋。將該脫硫渣在脫硫處理后利用除渣機(jī)(slag dragger)等從處理容器 中排出（稱為"脫硫渣排渣工序"）。在該脫硫渣排渣工序后，處理容器內(nèi)的鐵水被運(yùn)送至下 一工序的脫磷處理工序、脫碳精煉工序。
[0044] 但是，脫硫渣在鐵水中的浮上速度根據(jù)斯托克斯定律而與脫硫渣的粒徑成比例。 因此，懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣的浮上速度慢，在微細(xì)的脫硫渣懸浮在鐵水中的狀態(tài) 下結(jié)束脫硫處理。另外，附著在處理容器內(nèi)壁上的脫硫渣也不易浮上，附著在處理容器內(nèi)壁 上的脫硫渣的大部分也是在脫硫處理結(jié)束時(shí)原樣殘留。懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣和附 著在處理容器內(nèi)壁上的脫硫渣的大部分不會(huì)在上述脫硫渣排渣工序中從處理容器中排出 而殘留在處理容器內(nèi)。
[0045] 下一工序的脫磷工序、脫碳精煉工序?yàn)檠趸珶挕Ｒ虼?，在脫硫渣排渣工序中未?排出而殘留在處理容器內(nèi)的脫硫渣被帶到下一工序的脫磷處理工序、脫碳精煉工序時(shí)，脫 硫渣中的CaS被氧化而生成CaO。因 CaS的氧化使得從CaS解離的硫(S)迀移至鐵水或鋼水，發(fā) 生鐵水或鋼水的硫濃度上升的回硫。
[0046] 本發(fā)明是為了防止該回硫而完成的，在本發(fā)明中，在機(jī)械攪拌式脫硫裝置中使用 CaO系脫硫劑對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫處理后，使用進(jìn)行脫硫處理后的機(jī)械攪拌式脫硫裝置，從設(shè)置 在機(jī)械攪拌式脫硫裝置的葉輪上的氣體噴出孔向?qū)嵤┟摿蛱幚砗蟮奶幚砣萜鲀?nèi)的鐵水吹 入惰性氣體來對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌，使懸浮在鐵水中的脫硫渣和/或附著在處理容器內(nèi)壁上的 脫硫渣強(qiáng)制地浮上至鐵水浴面，將浮上來的脫硫渣從處理容器中排出，然后，將處理容器內(nèi) 的鐵水運(yùn)送至下一工序的脫磷處理工序和脫碳精煉工序。
[0047] 此處，在本發(fā)明中，將從設(shè)置在葉輪上的氣體噴出孔向鐵水中吹入惰性氣體來對(duì) 鐵水進(jìn)行攪拌、從而使懸浮在鐵水中的脫硫渣和/或附著在處理容器內(nèi)壁上的脫硫渣強(qiáng)制 地浮上至鐵水浴面的處理稱為"脫硫渣浮上-分離工序"。需要說明的是，在上述說明中，在 實(shí)施脫硫處理后的機(jī)械攪拌式脫硫裝置中，在脫硫處理之后接著實(shí)施了脫硫渣浮上-分離 工序，但也可以在與實(shí)施脫硫處理后的機(jī)械攪拌式脫硫裝置分開的機(jī)械攪拌式脫硫裝置中 實(shí)施脫硫渣浮上-分離工序。當(dāng)然，使用同一機(jī)械攪拌式脫硫裝置進(jìn)行處理時(shí)，生產(chǎn)率更高， 從而優(yōu)選。
[0048]在圖1中，用概略圖示出了實(shí)施脫硫渣浮上-分離工序的一例。在圖1中，符號(hào)1為臺(tái) 車，2為處理容器(鐵水鍋），3為鐵水，4為葉輪，5為葉輪的旋轉(zhuǎn)軸，6為設(shè)置在葉輪的葉片上 的氣體噴出孔。
[0049]機(jī)械攪拌式脫硫裝置具備浸漬、埋沒于收容在搭載在臺(tái)車1上的處理容器2中的鐵 水3中、并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而用于攪拌鐵水3的耐火物制的葉輪4。該葉輪4以利用升降裝置(未圖 示)大致在垂直方向上升降并且利用旋轉(zhuǎn)裝置(未圖示）以旋轉(zhuǎn)軸5為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式 構(gòu)成。葉輪4由從旋轉(zhuǎn)軸5呈放射狀突出的多個(gè)葉片構(gòu)成，在該葉片的旋轉(zhuǎn)圓周側(cè)側(cè)面設(shè)置 氣體噴出孔6。即，以氣體噴出孔6開口于呈放射狀突出的葉片的前端面、使惰性氣體經(jīng)由氣 體噴出孔6沿垂直于旋轉(zhuǎn)軸5的方向噴射的方式構(gòu)成。
[0050] 氣體噴出孔6在葉輪的任意的葉片上設(shè)置有至少1個(gè)。即，氣體噴出孔6在每1個(gè)葉 輪上設(shè)置有1個(gè)以上。以如下方式構(gòu)成:在旋轉(zhuǎn)軸5的內(nèi)部設(shè)置有與氣體噴出孔6連通的氣體 供給管(未圖示），從旋轉(zhuǎn)軸5的上部供給的惰性氣體從旋轉(zhuǎn)軸5的內(nèi)部的氣體供給管通過而 到達(dá)設(shè)置在葉片上的氣體噴出孔6,從氣體噴出孔6的前端部吹入至鐵水3中，對(duì)鐵水3進(jìn)行 攪拌。
[0051] 從促進(jìn)脫硫劑的浮上和分離的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在每1個(gè)葉輪上設(shè)置2個(gè)以上的氣體 噴出孔6。另外，在每1個(gè)葉輪上設(shè)置2個(gè)以上的氣體噴出孔6的情況下，優(yōu)選改變氣體噴出孔 的垂直方向的高度位置。具體而言，優(yōu)選將任意2個(gè)氣體噴出孔的垂直方向的高度距離設(shè)定 為100mm以上。
[0052]在脫硫渣浮上-分離工序中，可以使葉輪旋轉(zhuǎn)，也可以不使葉輪旋轉(zhuǎn)，任意一種方 式均可。但是，通過使葉輪旋轉(zhuǎn)，惰性氣體從葉輪的葉片噴出的位置在處理容器內(nèi)被分散， 從而促進(jìn)脫硫渣的浮上，因此優(yōu)選使葉輪旋轉(zhuǎn)。
[0053]在使葉輪旋轉(zhuǎn)的情況下，優(yōu)選控制通過葉輪的旋轉(zhuǎn)形成的旋渦的形狀。即，優(yōu)選調(diào) 節(jié)葉輪的設(shè)定位置和/或葉輪的轉(zhuǎn)速，以使從處理容器內(nèi)的鐵水的靜止液面到通過葉輪的 旋轉(zhuǎn)形成的旋渦中心的凹陷的距離比從上述靜止液面到葉輪上端的距離小。
[0054]這是因?yàn)?，?dāng)從處理容器內(nèi)的鐵水的靜止液面到通過葉輪的旋轉(zhuǎn)形成的旋渦中心 的凹陷的距離比從上述靜止液面到葉輪上端的距離大時(shí)，利用惰性氣體浮上至鐵水浴面的 脫硫渣有可能被再次卷入鐵水中，反而使懸浮在鐵水中的微細(xì)的脫硫渣增加。
[0055] 脫硫處理中，為了利用葉輪的攪拌力使CaO系脫硫劑卷入鐵水中，通常以使從上述 靜止液面到旋渦中心的凹陷的距離比從上述靜止液面到葉輪上端的距離大的方式調(diào)節(jié)葉 輪的設(shè)定位置和/或葉輪的轉(zhuǎn)速來實(shí)施(例如參照專利文獻(xiàn)4的圖1和圖2)。但是，在脫硫渣 浮上-分離工序中，為了促進(jìn)脫硫渣的浮上，優(yōu)選如上所述設(shè)定成與脫硫處理相反的位置關(guān) 系。
[0056] 在這種情況下，在脫硫渣浮上-分離工序中，可以通過肉眼確認(rèn)旋渦中心的凹陷深 度比葉輪上端位置的浸漬深度小。另外，本發(fā)明人提出了 ：旋渦中心的凹陷深度可以由葉輪 的形狀、處理容器的形狀和葉輪的轉(zhuǎn)速等攪拌條件算出（參照日本專利第4998676號(hào)）。也可 以使用該計(jì)算方法來確認(rèn)旋渦中心的凹陷深度比葉輪上端位置的浸漬深度小。
[0057] 圖2中示出了在機(jī)械攪拌式脫硫裝置中利用葉輪對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌而形成旋渦時(shí)的 概要。在圖2中，2為處理容器(鐵水鍋），3為鐵水，4為具有多個(gè)葉片的葉輪，5為葉輪的旋轉(zhuǎn) 軸，7為鐵水的靜止液面，Η為旋渦中心的凹陷深度，h為葉輪上端位置(葉片的上表面位置） 的浸漬深度。圖2示出了使旋轉(zhuǎn)直徑為d、高度為b、葉片的傾斜角為Θ的葉輪4浸漬于被收容 在內(nèi)徑為D的處理容器2內(nèi)的鐵水3中來對(duì)鐵水3進(jìn)行攪拌的方式。其中，鐵水3的靜止液面7 為使葉輪4浸漬在鐵水3中時(shí)的液面水平。在鐵水3中形成以葉輪4的旋轉(zhuǎn)軸5為中心的旋渦， 該旋渦中心的凹陷深度(H)以距靜止液面7的距離來進(jìn)行分析，并且，葉輪上端位置的浸漬 深度(h)以距靜止液面7的距離來進(jìn)行分析。
[0058] 使用機(jī)械攪拌式脫硫裝置的水模型試驗(yàn)裝置，測(cè)定各種攪拌條件下的旋渦中心的 凹陷深度(H)，使用葉輪的轉(zhuǎn)速、處理容器的內(nèi)徑(D)、葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑(d)、葉輪的高度(b)、 葉輪的葉片的傾斜角（Θ)等，通過計(jì)算式求出旋渦中心的凹陷深度(Η)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，旋渦中心 的凹陷深度(Η)可以通過使用下述式（1)~式(4)來算出。其中，在式(1)~式(4)中，Η為旋渦 中心的凹陷深度(m)，Ν為葉輪的轉(zhuǎn)速(次/分鐘），D為處理容器的內(nèi)徑(m)，Θ為葉輪的葉片的 傾斜角(rad)，b為葉輪的高度(m)，d為葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑(m)，n P為葉輪的葉片片數(shù)，g為重力 加速度（=9.8m/s2)，Re為雷諾數(shù)(無因次），p為恪融金屬的密度(kg/m 3)，μ為恪融金屬的粘 度(Pa · s)。
[0063]將在該水模型實(shí)驗(yàn)中得到的使用式（1)~式(4)計(jì)算的距靜止液面7的旋渦中心的 凹陷深度(H)和在實(shí)機(jī)中的鐵水3中的距靜止液面7的旋渦中心的凹陷深度(H)的實(shí)測(cè)值進(jìn) 行比較。結(jié)果確認(rèn)了：兩者良好地一致，在使用葉輪4的鐵水3的攪拌中，即使不實(shí)際測(cè)定，也 可以使用上述式來推定旋渦中心的凹陷深度(H)。另外，確認(rèn)了 ：即使在改變處理容器或葉 輪的尺寸、鐵水的處理量、葉輪上端位置的浸漬深度(h)時(shí)，也可以得到相同的結(jié)果。
[0064]需要說明的是，對(duì)于處理容器而言，有橫截面為橢圓形的處理容器，并且也有橫截 面為圓形、但側(cè)面朝向上方擴(kuò)大的處理容器。在這種情況下，在橫截面為橢圓形時(shí)，可以將 處理容器的內(nèi)徑(D)設(shè)定為長(zhǎng)徑與短徑的平均值，在側(cè)面朝向上方擴(kuò)大時(shí)，可以將處理容器 的內(nèi)徑(D)設(shè)定為與鐵水接觸的范圍的內(nèi)徑的平均值。另外，葉輪有上端直徑與下端直徑不 同的葉輪。在這種情況下，可以將葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑（d)設(shè)定為上端直徑與下端直徑的平均 值。
[0065] 即，本發(fā)明人確認(rèn)了 ：以靜止液面7為基準(zhǔn)的旋渦中心的凹陷深度(H)如上述式（1) ~式(4)所示，由處理容器的尺寸、鐵水的處理量、葉輪的形狀和轉(zhuǎn)速、鐵水的物性值等唯一 地決定。需要說明的是，葉輪上端位置的浸漬深度(h)由距葉輪4的基準(zhǔn)位置的下降距離和 葉輪4埋沒時(shí)的鐵水浴面位置算出。
[0066]因此，在本發(fā)明中，在脫硫處理后的脫硫渣浮上-分離工序中，優(yōu)選在利用式（1)~ 式(4)算出的旋渦中心的凹陷深度(H)比葉輪上端位置的浸漬深度(h)小的條件下對(duì)鐵水3 進(jìn)行攪拌。在這種情況下，優(yōu)選設(shè)定為旋渦中心的凹陷深度(H)比葉輪上端位置的浸漬深度 (h)小100mm以上的條件。需要說明的是，在脫硫處理中，優(yōu)選在利用式（1)~式(4)算出的旋 渦中心的凹陷深度(H)比葉輪上端位置的浸漬深度(h)大的條件下對(duì)鐵水3進(jìn)行攪拌。
[0067] 為了滿足旋渦中心的凹陷深度(H)比葉輪上端位置的浸漬深度(h)小的條件，由式 (1)~式(4)可明確得知，使葉輪的轉(zhuǎn)速(N)降低即可。在式（1)~式(4)中，只要不變更處理 容器和葉輪，則無法改變其他條件。另外，即使旋渦中心的凹陷深度(H)與脫硫處理時(shí)相同， 在使葉輪下降而使葉輪上端位置的浸漬深度(h)比旋渦中心的凹陷深度(H)大時(shí)，也可以進(jìn) 行目標(biāo)的脫硫渣浮上-分離工序。
[0068] 因此，在本發(fā)明中，使葉輪上端位置的浸漬深度(h)增大和/或使葉輪的轉(zhuǎn)速(N)降 低，實(shí)施脫硫渣浮上-分離工序。在進(jìn)行該脫硫渣浮上-分離工序時(shí)，可以根據(jù)脫硫處理中的 攪拌狀態(tài)，暫時(shí)使葉輪的旋轉(zhuǎn)停止，然后，加深葉輪的浸漬位置和/或使葉輪再次以低速旋 轉(zhuǎn)。另外，也可以根據(jù)脫硫處理中的攪拌狀態(tài)，減小葉輪的轉(zhuǎn)速，或減小葉輪的轉(zhuǎn)速，在達(dá)到 預(yù)定的轉(zhuǎn)速之后，加深葉輪的浸漬位置。
[0069] 在這種情況下，為了不妨礙利用從氣體噴出孔6噴出的惰性氣體進(jìn)行的脫硫渣的 浮上，期望水平方向的鐵水的流速較小，因此，優(yōu)選減小葉輪的轉(zhuǎn)速。但是，當(dāng)使葉輪的旋轉(zhuǎn) 停止時(shí)，惰性氣體的噴出位置會(huì)成為處理容器內(nèi)的恒定位置，因此不優(yōu)選使葉輪的旋轉(zhuǎn)停 止。
[0070] 通過將懸浮在鐵水中的脫硫渣或附著在處理容器內(nèi)壁上的脫硫渣從處理容器中 除去，被帶到下一工序的脫磷處理工序和脫碳精煉工序的脫硫渣減少，脫磷處理工序、脫碳 精煉工序中的回硫得到抑制。
[0071] 作為從葉輪的氣體噴出孔吹入的惰性氣體，可以使用氬氣等稀有氣體、氮?dú)?。在這 種情況下，惰性氣體的吹入流量?jī)?yōu)選設(shè)定為O.OlONm 3/(分鐘?鐵水-ton)以上。這是因?yàn)椋?在惰性氣體的吹入流量少于〇. 〇l〇Nm3/(分鐘?鐵水-ton)時(shí)，攪拌力弱，無法使懸浮在鐵水 中的脫硫渣、附著在處理容器內(nèi)壁上的脫硫渣充分地浮上，無法充分地抑制回硫。惰性氣體 的吹入流量的上限值并不需要特別規(guī)定，但即使大量地吹入，回硫防止的效果也飽和，沒有 進(jìn)一步防止回硫的效果，相反地，過度的吹入流量會(huì)由于噴濺的產(chǎn)生、鐵水溫度的降低而妨 礙作業(yè)。因此，上限值在〇. 1 〇Nm3/(分鐘?鐵水-ton)左右即可。
[0072] 另外，惰性氣體的吹入時(shí)間越長(zhǎng)越有效，但長(zhǎng)時(shí)間的吹入會(huì)導(dǎo)致處理時(shí)間的延長(zhǎng)， 因此，優(yōu)選設(shè)定為30秒以上且3分鐘以下。在30秒以上且3分鐘以下時(shí)，可以得到充分的效 果。
[0073]鐵水的脫硫處理如下實(shí)施:使用圖1所示構(gòu)成的機(jī)械攪拌式脫硫裝置，將葉輪浸漬 于收容在鐵水包型的處理容器內(nèi)的鐵水中，使該葉輪旋轉(zhuǎn)，對(duì)鐵水和CaO系脫硫劑進(jìn)行攪 拌。
[0074]作為將通過利用惰性氣體的攪拌強(qiáng)制地浮上的脫硫渣從處理容器中除去的方法， 可以使用以下的方法。例如，可以使用:使處理容器傾斜至鐵水不會(huì)流出的程度、使用除渣 機(jī)等進(jìn)行機(jī)械式引出的方法;或者使用真空式除渣裝置進(jìn)行吸引而除去的方法;等。在排出 脫硫渣后，為了防止鐵水溫度的降低，優(yōu)選在處理容器內(nèi)添加保溫劑。
[0075]需要說明的是，所使用的鐵水為利用高爐、豎爐熔煉后的鐵水，也可以在實(shí)施脫硫 處理之前實(shí)施脫硅處理、脫磷處理。在預(yù)先實(shí)施了脫磷處理的鐵水的情況下，下一工序?yàn)槔?用轉(zhuǎn)爐的脫碳精煉工序，因此，將從處理容器中除去通過利用惰性氣體的攪拌強(qiáng)制地浮上 的脫硫渣后的鐵水運(yùn)送至進(jìn)行脫碳精煉的轉(zhuǎn)爐。另一方面，在脫硫處理后實(shí)施鐵水的脫磷 處理作為預(yù)處理的情況下，下一工序?yàn)槊摿滋幚砉ば?，因此，將從處理容器除去通過利用惰 性氣體的攪拌強(qiáng)制地浮上的脫硫渣后的鐵水運(yùn)送至實(shí)施脫磷處理的設(shè)備。
[0076]如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，通過利用惰性氣體的攪拌使殘留在處理容器 內(nèi)的脫硫渣強(qiáng)制浮上，將浮上來的脫硫渣從處理容器中排出，然后，將鐵水供給至下一工序 的脫磷處理、脫碳精煉。其結(jié)果，在實(shí)施脫磷處理、脫碳精煉時(shí)導(dǎo)致回硫的脫硫渣的大部分 被除去，降低了脫磷處理、脫碳精煉中的回硫。
[0077]實(shí)施例
[0078] 將鋼制品的硫濃度規(guī)格為0.0024質(zhì)量％以下的低硫鋼按照脫硫處理、脫磷處理的 順序進(jìn)行熔煉時(shí)，進(jìn)行如下試驗(yàn):分別實(shí)施各150次裝料(charge)的現(xiàn)有熔煉法與本發(fā)明熔 煉法，比較下一工序的脫磷處理結(jié)束時(shí)的鐵水中硫濃度。若脫磷處理結(jié)束時(shí)的鐵水中硫濃 度產(chǎn)生差異，則這是由回硫量不同而引起的。
[0079] 此處，現(xiàn)有熔煉法是指如下的熔煉方法:在機(jī)械攪拌式脫硫裝置中利用CaO系脫硫 劑進(jìn)行脫硫處理后，不進(jìn)行脫硫渣浮上-分離工序，將覆蓋鐵水浴面的脫硫渣除去，在除去 脫硫渣后立刻經(jīng)由下一工序的脫磷處理工序和脫碳精煉工序來熔煉低硫鋼。另外，本發(fā)明 熔煉法是指如下的熔煉方法:在機(jī)械攪拌式脫硫裝置中利用CaO系脫硫劑進(jìn)行脫硫處理后， 通過從設(shè)置在葉輪的氣體噴出孔吹入惰性氣體來進(jìn)行脫硫渣浮上-分離工序，在該脫硫渣 浮上-分離工序后除去覆蓋鐵水浴面的脫硫渣，然后，經(jīng)由下一工序的脫磷處理工序和脫碳 精煉工序來熔煉低硫鋼。
[0080] 具體的試驗(yàn)方法中，使用Ca〇-CaF2脫硫劑作為CaO系脫硫劑，在機(jī)械攪拌式脫硫裝 置中進(jìn)行鐵水鍋內(nèi)的鐵水的脫硫處理，使鐵水的硫濃度降低至0.0010質(zhì)量％以下。脫硫處 理后的鐵水的硫濃度為0.0006質(zhì)量％。所使用的4種葉輪A、B、C、D均是旋轉(zhuǎn)直徑(d)為1.4m、 葉輪的高度(b)為0.8m、具有4片葉片且葉片不具有傾斜角度(θ=3?/2)的葉輪。
[0081 ]葉輪Α為在1片葉片的旋轉(zhuǎn)圓周側(cè)側(cè)面具有1個(gè)氣體噴出孔的葉輪。葉輪Β、C為在對(duì) 角線上的2片葉片的旋轉(zhuǎn)圓周側(cè)側(cè)面分別具有1個(gè)氣體噴出孔的葉輪。葉輪B的2個(gè)氣體噴出 孔設(shè)置在垂直方向的相同高度位置，葉輪C的2個(gè)氣體噴出孔設(shè)置在垂直方向的不同高度位 置。葉輪C的2個(gè)氣體噴出孔設(shè)置在沿垂直方向相距100mm的位置。葉輪D為在現(xiàn)有熔煉法中 使用的不具有氣體噴出孔的葉輪。
[0082] 所使用的鐵水的脫硫處理前的化學(xué)成分為C: 3.5~5.0質(zhì)量％、Si :0.1~0.3質(zhì) 量％、3:0.025~0.035質(zhì)量％、？:0.10~0.15質(zhì)量％，鐵水溫度為1250~1350°(：的范圍。脫 硫處理中，使用可收納250~350噸的鐵水的鐵水鍋（內(nèi)徑D = 3.9m)作為處理容器，處理對(duì)象 的鐵水量設(shè)定為約300噸。所使用的脫硫劑的單位消耗量設(shè)定為5.0~7.5kg/鐵水-ton。
[0083] 在現(xiàn)有熔煉法中，依次進(jìn)行:使用葉輪D進(jìn)行脫硫處理并將覆蓋鐵水浴面的脫硫渣 從鐵水鍋中除去的脫硫渣排渣工序、將鐵水從鐵水鍋裝入至裝入鍋的工序、將鐵水從裝入 鍋裝入至轉(zhuǎn)爐的工序、在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行鐵水的脫磷處理的工序、脫磷處理后向裝入鍋放液的 工序、將放液后的脫磷渣從裝入鍋除去的工序、將鐵水從裝入鍋裝入至轉(zhuǎn)爐的工序、在轉(zhuǎn)爐 中進(jìn)彳丁鐵水的脫碳精煉的工序。
[0084]另外，在本發(fā)明熔煉法中，依次進(jìn)行:使用葉輪A、B、C進(jìn)行脫硫處理并在脫硫處理 后通過設(shè)置在葉輪A、B、C的各個(gè)氣體噴出孔吹入惰性氣體來進(jìn)行的脫硫渣浮上-分離工序、 將浮上來的脫硫渣從鐵水鍋中除去的脫硫渣排渣工序、將鐵水從鐵水鍋裝入至裝入鍋的工 序、將鐵水從裝入鍋裝入至轉(zhuǎn)爐的工序、在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行鐵水的脫磷處理的工序、脫磷處理后 向裝入鍋放液的工序、將放液后的脫磷渣從裝入鍋除去的工序、將鐵水從裝入鍋裝入轉(zhuǎn)爐 的工序、在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行鐵水的脫碳精煉的工序。
[0085] 現(xiàn)有熔煉法和本發(fā)明熔煉法中，均在不添加在脫磷處理中導(dǎo)致鐵水的硫含量增加 的副原料的情況下進(jìn)行脫磷處理。在將脫硫渣從鐵水鍋中除去的脫硫渣排渣工序后和脫磷 處理后從鐵水中采集分析用試樣，對(duì)分析用試樣的硫濃度進(jìn)行分析。
[0086] 表1中示出了現(xiàn)有熔煉法和本發(fā)明熔煉法中的回硫量的平均值?；亓蛄吭O(shè)定為脫 磷處理結(jié)束時(shí)的鐵水中硫濃度與脫硫渣排渣工序后的鐵水中硫濃度的差。確認(rèn)了：在之后 的脫碳精煉以后，回硫量為零。需要說明的是，表1所示的本發(fā)明熔煉法是使用葉輪A，在脫 硫渣浮上-分離工序中吹入30秒的O.lONm 3/(分鐘?鐵水-ton)的氬氣時(shí)的數(shù)據(jù)。
[0089] 在現(xiàn)有熔煉法中，鋼水中硫濃度因回硫而上升，回硫量以試驗(yàn)后的150次裝料的平 均計(jì)為〇. 0052質(zhì)量％。與此相對(duì)，在本發(fā)明熔煉法中，回硫量為0.0007質(zhì)量％~0.0015質(zhì) 量％，平均為0.0011質(zhì)量％，顯著降低。
[0090] 在現(xiàn)有熔煉法中，存在后續(xù)工序的轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的硫濃度超過規(guī)格值的裝料，在從 轉(zhuǎn)爐出鋼后，需要在鐵水包精煉設(shè)備(LF設(shè)備）中對(duì)鐵水包內(nèi)的鋼水實(shí)施脫硫精煉。但是，在 本發(fā)明熔煉法中，可以確認(rèn):在所有裝料中，都能夠?qū)⒚撎季珶捄蟮匿撍辛驖舛瓤刂圃诘?硫鋼種的規(guī)格值的0.0024質(zhì)量％以下。因此，在本發(fā)明熔煉法中，可以完全省略出鋼后的鐵 水包精煉設(shè)備(LF設(shè)備）中的脫硫精煉。
[0091] 此外，在本發(fā)明熔煉法中的脫硫渣浮上-分離工序中，進(jìn)行如下試驗(yàn):對(duì)從處理容 器內(nèi)的鐵水的靜止液面到通過浸漬在該鐵水中的葉輪的旋轉(zhuǎn)形成的旋渦中心的凹陷的距 離(H)與從上述靜止液面到葉輪上端為止的距離(h)的關(guān)系給回硫量帶來的影響進(jìn)行調(diào)查。
[0092]具體而言，以如下兩種方法進(jìn)行：[1 ]在脫硫處理后不改變?nèi)~輪的垂直方向的設(shè)定 位置(距離(h)恒定），降低葉輪的轉(zhuǎn)速而改變距離(H)的情況；以及[2]在脫硫處理后使葉輪 的垂直方向的設(shè)定位置向下方改變(距離(h)變大），并且降低葉輪的轉(zhuǎn)速而改變距離(H)的 情況。在這種情況下，距離(H)使用式（1)~式(4)來算出。所使用的葉輪為葉輪A、B、C，為了 進(jìn)行比較，也使用了葉輪D。
[0093]在本發(fā)明熔煉法中，吹入30秒的0.10Nm3/(分鐘?鐵水-ton)的氬氣來實(shí)施脫硫處 理后的脫硫渣浮上-分離工序。在使用葉輪D的現(xiàn)有熔煉法中，在脫硫處理后不吹入氬氣，改 變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速而改變距離(H)，在該狀態(tài)下保持30秒。
[0094]表2中示出了各處理?xiàng)l件與回硫量。
[0097]在現(xiàn)有熔煉法的比較例1、2中，不論距離(H)與(h)的關(guān)系如何，鐵水中硫濃度都因 回硫而上升，回硫量分別為0.0052質(zhì)量％、0.0050質(zhì)量％。
[0098] 與此相對(duì)，在本發(fā)明例1~6中，回硫量為0.0005~0.0015質(zhì)量％，降低至比較例1、 2的回硫量的一半以下。
[0099] 特別是在距離(H)比距離(h)小的本發(fā)明例2、4、6中，回硫量為0.0005~0.0010質(zhì) 量％，實(shí)現(xiàn)了0.0010質(zhì)量％以下的回硫量，與距離(H)比距離(h)大的本發(fā)明例1、3、5的回硫 量(0.0010~0.0015質(zhì)量％ )相比，能夠大幅降低回硫量。即，可以確認(rèn):通過使距離(H)比距 離(h)小，回硫量降低。
[0100]另外，對(duì)葉輪A、B、C進(jìn)行比較時(shí)，在距離(H)比距離(h)小的條件的本發(fā)明例2、4、6 中，在葉輪A (本發(fā)明例2)和葉輪B (本發(fā)明例4)中回硫量相等，與此相對(duì)，在葉輪C (本發(fā)明例 6)中回硫量大幅降低。
[0101] 即，可以確認(rèn):通過在對(duì)角線上的2片葉片的旋轉(zhuǎn)圓周側(cè)側(cè)面，在垂直方向的不同 高度位置分別設(shè)置1個(gè)氣體噴出孔，能夠特別降低回硫量。
[0102] 符號(hào)說明
[0103] 1 臺(tái)車
[0104] 2處理容器
[0105] 3 鐵水
[0106] 4 葉輪
[0107] 5旋轉(zhuǎn)軸
[0108] 6氣體噴出孔
[0109] 7靜止液面
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法，其中， 使用機(jī)械攪拌式脫硫裝置對(duì)處理容器內(nèi)的鐵水實(shí)施脫硫處理， 接著，從設(shè)置在所述機(jī)械攪拌式脫硫裝置的葉輪上的氣體噴出孔向所述鐵水中吹入惰 性氣體來對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌，通過該攪拌使懸浮在鐵水中的脫硫渣和/或附著在處理容器內(nèi) 壁上的脫硫渣浮上至鐵水浴面， 將浮上來的脫硫渣從處理容器中排出， 然后，將處理容器內(nèi)的鐵水運(yùn)送至下一工序。2. 如權(quán)利要求1所述的脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法，其中，在所述氣體噴出孔的 部位浸漬于鐵水的狀態(tài)下使所述葉輪旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)葉輪的設(shè)定位置和/或葉輪的轉(zhuǎn)速，以使從 所述處理容器內(nèi)的鐵水的靜止液面到通過浸漬于該鐵水的所述葉輪的旋轉(zhuǎn)形成的旋渦中 心的凹陷的距離比從所述靜止液面到葉輪上端的距離小。3. 如權(quán)利要求2所述的脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法，其中，通過下述的式（1)~ 式(4)算出從所述靜止液面到旋渦中心的凹陷的距離，其中，在這些式中，H為從鐵水的靜止液面到旋渦中心的凹陷的距離(m)，N為葉輪的轉(zhuǎn) 速(次/分鐘），D為處理容器的內(nèi)徑(m)，θ為葉輪的葉片的傾斜角(rad)，b為葉輪的高度(m)， (1為葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑(111)，11 1)為葉輪的葉片片數(shù)，8為重力加速度（=9.81]1/82)，1^為雷諾數(shù)(無 因次），P為熔融金屬的密度(kg/m 3)，μ為熔融金屬的粘度(Pa · s)。4. 如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的脫硫處理后的鐵水的回硫防止方法，其中，所述氣 體噴出孔在每一個(gè)葉輪上設(shè)置兩個(gè)以上，在葉輪的葉片的旋轉(zhuǎn)圓周側(cè)側(cè)面，改變垂直方向 的高度位置地進(jìn)行設(shè)置。
【文檔編號(hào)】C21C1/02GK105899689SQ201580004067
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日
【發(fā)明人】中井由枝, 內(nèi)田祐, 內(nèi)田祐一, 菊池直樹, 市川彰, 鈴木紀(jì)彥, 鍋島祐樹
【申請(qǐng)人】杰富意鋼鐵株式會(huì)社