JPH01309913A - 鋳鉄脱硫方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋳鉄、特にスチールに変換するために高炉内
で生成された鋳鉄の脱硫に関する。

高炉から出た鋳鉄を脱硫する最も一般的な方法は、鉄中
に含まれる硫黄を固定（ｆｉｘ）できるスラグを形成す
るか又はｆ＆に鉄から分離できる化合物を形成すること
によって硫黄を直接固定することが可能な化合物を使用
する。Ｎａ２ＣＯ３を液体鋳鉄に加えると、大陵の硫黄
を固定できるスラグを生成する。また、ＣａＯ及び／又
はＣａＣＯ３及び／又はＣａＣ２を加えると、鉄に不溶
性であって、密度の差によって鉄から分離できるＣａＳ
を直接的若しくは間接的に形成する。

経駿から、このような化合物を加えた時の作用は比較的
ゆっくり進行し、しかも硫黄含有量を非常に低くするこ
とは容易ではないことが１“１１っている。これは特に
、充分有効に震盪させるのが困難な約２００１−ン若し
７くはそれ以上の鋳鉄分古む非常に大きい取鍋（ｌａｄ
ｌｅ）を使用する場合に当てはまる。

取鍋的脱硫には第一に、Ｍ　、　ＢＲＡＮ旧ＮＧとＣ，
Ｇ。

ＮＩＬＳＳＯＮによって記述された方法がある（Ｒｅｖ
ｕｅ　ｄｅＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｅ　ＣＩＴ　１９８７
年６月、第４８７−４９７頁）。

充分に有効でないＮａ２ＣＯ，を使用する代わりに、上
記方法は、ＣａＣ２７５％及びＣａＣ０，２５％から成
る２種混合物８５質量％と粒状マグネシウムＭｇ　１５
質量％とを含有する脱硫混合物を使用することから成る
。

液体鋳鉄トン当たり前記脱硫混合物２．９ｋｙを使用す
ると、約１２５０℃の比較的低い温度であっても鉄を効
果的に脱硫できることがテストによって判った。

即ち、硫黄含有量は、初期レベル１０００分の６０質址
％から最終レベル約１０００分の１５質量％まで低下す
る。脱硫混合物をプラストパイプ（ｂｌａｓｔ　ｐｉｐ
ｅ）によって液体鋳鉄の取鍋中に注入する。プラストバ
イブは流体化された脱硫混合物を窒素により液体鉄中に
深く導入させる。

脱硫の第二ノ方法は、Ｒ，ＰＩＥＰＥＮＢＲＯＣＫとＰ
、ＳＣ［ＴＴＬＹに上ッて記述されている（Ｆａｃｈｂ
ｅｒｉｃｈｔｅＨｊｉｔｔｅｎｐｒａｘｉｓ　　Ｍｅｔ
ａｌｌｔｕｅｉＬｅｒｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇ　　Ｖ
ｏｌ、２３Ｎｏ、８−１９８５第５９４−５９８頁）、
この方法は、硫黄を１０００分の１４〜６０質量％含む
高炉から出る鋳鉄の処理に適用される。

上記文献によれば、鉄トン当たりＮａ２ＣＯｓ　１〜１
．５ｋｇを、高炉から出る液体鋳鉄約２００トンを収容
する取鍋に加えることによって、第一脱硫処理を実施す
る。Ｎａ２ＣＯ，の脱硫作用は取鍋から鋼鉄加工に移送
する間に起こり、スチール加工では第２段階として充填
ワイヤ（ｆｉｌｌｅｃｌ　ｔｕｉｒｅ）を液体鉄中に入
れる。この充填ワイヤは外径が９ｆｆｌＩ１１で、厚さ
０．４１のスチール表面層をもち、Ｍｇ、　７８％及び
ＣａＣ２Ｚ２％から成る混合物を含む。

液体鋳鉄トン当たりＭｇ　０．１５〜０．４９ｋｙを１
分間に約８．７５ｋｇの速度で加えるとすると、この速
度は１分間に充填ワイヤ１７５編に対応する。

こうして得られた結果は有望で、ｆ＆終的な硫黄含有量
を１０００分の３〜１０質量％程度に低下させるが、特
性として、 一結果が椿めて広範囲に変化し、 一処理槽から液体金属の吐き出しくｓｐｉｔｔｉｎｇ）
を伴なう非常に強い反応があり、このことは、ワイヤが
槽に極めて近いところを誘導させねばならないことを意
味し、従ってワイヤ誘導部は急速に劣化することが判り
、 一取鍋底部でマグネシウムの添加をうまく制御できない
ために、脱硫剤としてのマグネシウムの性能が安定しな
い、 といったことが認知される。

研究は、高炉からの鋳鉄を迅速且つ再現可能な方法によ
って完全に、例えば当初硫黄含有量が１０００分の１０
０％であった場合に硫黄含有量を１０００分の１２％以
下、好ましくは１０００分の１０％以下に脱硫できる脱
硫方法を開発できる可能性に到達した。

更に研究は、気体がｅｌｍされずに激しく遊離したり、
相互に接触させたときに何等かの成分が過剰に反応した
りする危険性がない、使用するのに容易且つ迅速な方法
を開発できる可能性にも到達した。

また、マグネシウムベースの金属試薬は吐き出しや損失
の原因となるので、マグネシウムベースの金属試薬を液
体鋳鉄中に注入するために流体化ガスを使用する必要性
を回避することも要望された。

本発明の方法によって上記成果を得ることかできる。特
に本発明は、上記のように比較的高い、ときには不明確
な硫黄初期含有量から出発し、、方法の段階毎に頻繁に
分析チエツクを行なう必要もない再現可能な方法によっ
て、１０００分の１２％以下才 の奮分に照査された最終含有量を得ることができる。

本発明の方法は、高炉から直接的若しくは間接的に流出
した液体鋳鉄を取鍋に充填し、取鍋内で前記鋳鉄を、Ｎ
ａ、　Ｋ、　Ｍｇ及びＣａから成る群から選択される金
属の酸化物、炭酸塩若しくは炭化物少なくとも１種と接
触させる第１相を含む。

好ましくは、化合物Ｎａ２ＣＯ３、ＣａＣ０ｔ、ＣａＣ
２若しくはＭｇＯのうちから少なくとも１種の化合物を
選択する。

取鍋内で液体鋳鉄と選択された単数若しくは複数種類の
化合物とを編り返して接触させるには、化合物がＣａＣ
２、ＣａＯ若しくはＭｇ７ｏ、Ｎａ２ＣＯ３、ＣａＣＬ
等の場合には、化合物及び鉄を同時注入する又はプラス
トバイブを通して液体鉄へ直接注入するとと いった公知の手段で、或いは当業者には公知の他の手段
を使用する。

大量の硫黄を固定することができるスラグを形成するＮ
ａ２ＣＯ，を使用するのが特に好ましい。

Ｎａ２ＣＯ３若しくは少なくとも１種の他の化合物の量
は、液体鋳鉄ｌ〜ン当たり１〜１２ｋｇ、好ましくは１
〜８ｋｇの範囲から選択するのが好ましい。

第２相においては、充填ワイヤとして公知の非常に長い
管状表面層をもつ複合製品（ｅｏｍｐｏｓ　ｉ　Ｌｐｒ
ｏｄｕｃｔ）を温度的１１５０〜１４００℃の液体鋳鉄
中に供給する。複合製品は、金属管中間壁によって囲ま
れ、且つ合金若しくは非合金形態のＭｇを少なくとも４
０質量％含有する粉末若しくは粒状の、好まし面層との
間にあり、且つ少なくとも粉末若しくは粒状の、好まし
くは圧粉された第２材料を包含する環状ゾーンとを有す
る。

環状ゾーンに包含される粉末若しくは粒状の材料は、本
発明の方法の第１相に使用され得る群から選択される少
なくとも１種の化合物を包含するのが好ましい。このた
めには、ＣａＣ２、ＣａＯ若しくはＭｇＯを使用するの
が有利である。低熱伝導性をもつ耐火化合物の粒子のご
とき絶縁特性をもつ化合物も同様に提供され得る。液体
鋳鉄トン当たりに導入するＭｌの量は、処理すべき鉄の
硫黄初期含有量に従い、これは約０．１〜１ｋｇである
。環状ゾーン内の化合物の量は、鋳鉄トン当たり０．１
〜２に、が好ましい。

本発明の方法の第３相においては、硫化マグネシウムの
固体粒子の形態で固定されたほとんどの硫黄をデカンテ
ーションするのが好ましい。このために、窒素若しくは
アルゴンのごときガスを液体鋳鉄に、取鍋の底部近傍に
沈めたプラストパイプ又は取鍋の底部近傍に設置した多
孔な栓（ｂｏｔｔ）を通して注入する。ガスを注入する
のに要する時間は約１２分以下であるのが好ましく、通
常は２ヘ一１０分間、好ましくは２〜４分間に制限され
る。

本発明の第４相は、硫黄を多く含有するスラグを除去す
るための清浄化操作を包含するのが有利であって、こう
すると鋳鉄を再硫化する危険性が回避される。

複合製品の外表面層は、融点が液体鉄の融点よりも実買
的に高くない金属若しくは合金で製造しであるのか好ま
しい。特に、合金若しくは非合金アルミニウムを使用し
てもよい。管中開墾は、融点が外表面層の金属若しくは
合金の融点よりも高くない金属若しくは合金とすること
ができる。

少なくとも外表面層は、その中に含まれる材料の品質を
損なわない手段、例えば折り畳み接合（ｆｏｌｄｅｄ　
ｓｅａｍ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）によって閉じてもよ
い。

中間壁は、−緒に圧伸成形するか又は重ね合わせるか又
はここでも折り畳み接合するか、或いは軸方向ゾーンに
含まれる材料の品質を損なわない他の任意の手段によっ
て簡皐に閉じることができる。

軸方向及び環状ゾーンの両方に含まれる粉末若しくは粒
状の材料は、圧縮法、引抜き法若しくは他の方法の適当
な手段によっ′ζ圧粉し７てもよい。

特に、１９８６年２月２４日出願の仏国特許出願第８６
０３２９５号及び公開特許第２５９４８５０号明細書の
技術に従うのが有利である。

ここで教示していることは、２つの壁、即ち粉末若しく
は粒状材料を包含する中間壁若しくは外表面層の少なく
とも一方を閉じたり、少なくとも１つのオープンプリー
ツ（ｏｐｅｎ　ｐｌｅａｔ）を形成するために、前記壁
を凹形に変形させることに適用し得る。次いで、外表面
層の周囲を多少なりとも変えることなく又は外表面層を
多少なりとも縦方向に延伸させることなく、外表面層の
直径を小さくするためにプリーツを内方向圧力によって
閉じる。

例えば折り畳み接合を用いて中間壁を閉じた場合には、
上記方法によってまず軸方向ゾーンを圧粉することが特
に有利である。環状ゾーンの充填材料は、中間壁の周囲
に入れられ、例えば折り畳み接合によって外表面層を結
合することによって壁を閉じることができる。最終的な
圧粉も同じ方法によって実施できる。

更に本発明は、液体鉄を脱硫するために合金若しくは非
合金マグネシウムを液体鉄に加えることができる、非常
に長い管状の金属表面層を備えた複合製品に関する。

本発明の複合製品は、断面がほぼ円形の金属管中間壁に
よって囲まれた軸方向ゾーンを有する。

軸方向ゾーンは少なくとも主に、合金若しくは非合金形
態のマグネシウム含有量が少なくとも４０質量％の粉末
若しくは粒状の、圧粉された第一材料を包含する。更に
、本発明の複合製品は前記中間壁と、断面がほぼ円形の
金属管外表面層との間に環状ゾーンを有する。この環状
ゾーンは、粉末若しく粒状の、圧粉された第二材料を包
含する。本発明では、少なくとも金属管中間壁若しくは
金属管外表面層は閉鎖手段によって閉じられ、それ自体
が閉鎖された少なくとも１つのプリーツを包含する。

閉鎖プリーツ（ｃｌｏｓｅｄ　ｐｌｅａｔ）の先端は、
圧粉材料の内側にあり、プリーツの縁は中間壁若しくは
外表面層の周囲ゾーンと融合する。

以下の非限定的な具体例及び添付の図面により、鋳鉄を
脱硫する本発明の方法の具体例を説明する。

１左Ｕ 約２００トンの液体鉄を高炉、潜水取鍋（ｓｕｂｍａｒ
ｉｎｅｌａｄｌｅ）若しくは混銑器からＮａ２ＣＯ１１
，５）ンを底部に含む移送取鍋に流延させる。

次いで前記取鍋をマグネシウム処理スタンドに移送する
。

この段階での鋳鉄の平均温度は１２５０℃である。

次いで、非常に長い複合製品をリール若しくはゲージか
ら巻き出し、液体鋳鉄中鉛直方向下向きに公知の方法で
導入する。複合製品を通る断面は添付の図面に示しであ
る。

複合製品（１）は、旬径が例えば約ＩＩの圧粉された粒
状マグネシウムを包含する軸方向ゾーン（２）を含む、
非合金アルミニウムでできた管中間型（３）は厚みが約
０．４ｍｍであって、外径が約９１である。

壁（３）は、（４）で折り畳み接合によって連結されて
おり、母線に沿って形成された閉鎖プリーツ（５）を有
する。このプリーツによって、上記仏国特許出願第８６
０３２９５号の教示に従ってマグネシウム粒子が圧粉さ
れ得る。環状ゾーン（６）は粉末ＣａＣ２を包含する。

これもまた厚さ約０．４ｍｍの非合金アルミニウムでで
きた外径的１３ｍｍの外表面Ｎ（７）は（８）で折り畳
み接合によって連結している。　ＣａＣ２粉末は２つの
閉鎖プリーツ（９，１０）によって圧粉される。これら
は、外表面層を縦方向に多少なりとも延伸させることも
なく又は外表面層の周囲を多少なりとも変化させること
もなく、中間壁（３）の場合と同様に内方向圧力によっ
て閉じられる。

別の具体例においては、環状ゾーン内の粉末を圧粉する
ために、２つではなくてただ１つの閉頷プリーツを使用
してもよい。軸方向ゾーンは、その長さ１メ一トル当た
りＭｇ、　５４ｆを包含し、環状ゾーンは同じ（ＣａＣ
２９（ｈを包含する。複合製品は１分間に３００ｍの速
度で鋳鉄に加えられる。

上記条件下でマグネシウムは、鋳鉄中に約２．５〜３ｍ
の深さに入ったところからほぼ鉛直方向軸に沿って液体
鋳鉄と接触する。

加えられる全量は、液体鋳鉄トン当たりＭｙ　Ｏ，４に
、、即ち８９８０ｋｇである。従って、全部で１４８０
亀の複合製品を加えることになる。加えられるＣａＣ２
の対応する量は１３３ｋＦＩである。加えるに要する時
間は５分より若干少ない時間である。

次いで、生成した硫化マグネシウム及び硫化カルシウム
のデカンテーションを促進するために、取鍋底部に取り
付けられた多孔な栓若しくは潜水ブラストパイプを通し
てアルゴン若しくは窒素を注入する。１背当たり５００
〜６００リツトルの流速での注入時間は約４分である。

脱硫処理は、後に再硫化するのを回避するために硫黄に
富むスラグを除去する清浄化操作で完了する。

分析すると以下の結果を得た。

硫黄含有量 単位：１０００分の１貫量％ 鋳鉄中の硫黄初期含有量　　９０（即ち０．０９０％）
Ｎａ２ＣＯ＝添加後の　　　　　　　３４（即ち０．０
３４％）鋳鉄中の硫黄含有量 Ｍｇ添加後の　　　　　　　　　１１（即ち０．０１１
％）鋳鉄中の硫黄含有量 窒素添加後の　　　　　　　　７（即ち０．００７％）
鋳鉄中の硫黄含有量 本発明の方法は、元々存在した硫黄の約９０％を除去し
、硫黄含有量を出発レベル１０００分の９０％から１０
００分の１０％未満に低下させたことが判る。

本発明の方法がいかに容易に再現可能であるかは多くの
テストが示している。これは、液体鉄中に深く降下でき
る、２つの壁を有する複合製品を使用したことに大きく
起因する。夫々の壁を融点が液体鋳鉄の温度より低い金
属で製造しであることで、中間壁の融点に達すると直ぐ
にマグネシウムが完全に遊離し、非常に短時間で洛中深
く沈降することができる。

硫黄初期含有量が１０００分の４０〜１１０％であって
、加えるマグネシウムの量が硫黄初期含有量に従って液
体鉄トン当たり０．１〜０．６ｋｇであり、且つ高炉か
ら直接若しくは間接的に流出した鋳鉄に上記方法の相１
及び２を適用するならば、得られる脱硫の程度は最初の
硫黄の６０〜９０％、平均では７７％となる。

不活性（１ｅｕＬｒｅ）ガスを注入する補足用の後に得
られる脱硫の程度は硫黄初期含有量の８２〜９３％、平
均では８７％となる。

該方法の第２相で単一のスチール製表面層をもつ複合製
品（若しくは充填ワイヤ）を使用して比較テスＩ・を実
施した。該表面層は、上記テストと同じ割合の１及びＣ
ａＣ２の混合物を包含した。これらのテストでは平均脱
硫率は極めて低く（１３％）、本発明の方法においては
８２〜９３％でＩ）つなのに対して６０〜８３％と結果
には大きなばらつきがあった。

スチール製の単一表面層に代わってアルミニウム製の単
一表面層を使用すると、マグネシウムは鉄中に深く届か
ず、充分な脱硫を行なわないので、結果は更に悪くなっ
た。

環状ゾーン内のＣａＣ２粉末は、図に示した場合では、
脱硫剤及び断熱材の両方として作用することに留意され
ない。ＣａＣ２の一部若しくは全部は、異種の脱硫化合
物若しくはスラグ粒子のごとき断熱材によって置き換え
ることができるが、この場合には使用するマグネシラｌ
＼の量を若干多くすることが有用である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の複合製品の断面図である。 １・・・複合製品、２・・・軸方向ゾーン、３・・・管
中開墾、５．９．１０・・・プリーツ、６・・・環状ゾ
ーン、７・・・外表面層。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体鋳鉄を脱硫する方法であって、Ｎａ、Ｋ、Ｍ
   ｇ及びＣａを包含する群から選択される金属の酸化物若
   しくは炭酸塩若しくは炭化物を少なくとも１種含有する
   第一脱硫剤と鉄を接触させる第１相と、そのコアが少な
   くとも合金若しくは非合金形態の金属マグネシウムを含
   有する極めて長い複合製品を前記鋳鉄に加える第２相と
   から成り、前記複合製品が少なくとも、合金若しくは非
   合金形態の金属マグネシウムの含有量が少なくとも４０
   質量％の粉末若しくは粒状の、好ましくは圧粉された第
   一材料を包含する、金属管中間壁で囲まれた軸方向ゾー
   ンと、粉末若しくは粒状の、好ましくは圧粉された第二
   材料を包含する、前記中間壁と金属管外表面層との間の
   環状ゾーンとを有することを特徴とする方法。
2. （２）前記金属管中間壁の断面及び前記金属管外表面層
   の断面が実質的にほぼ円形であることを特徴とする請求
   項１に記載の方法。
3. （３）前記中間壁及び前記外表面層をそれぞれ、融点が
   前記複合製品を加えるときの鋳鉄の温度より低い金属若
   しくは金属合金で製造することを特徴とする請求項１又
   は２に記載の方法。
4. （４）所望量の前記複合製品を前記液体鋳鉄に加えたと
   きに、第３相において窒素若しくはアルゴンのごとき不
   活性ガスを前記鋳鉄中に２〜１０分間吹き込むことを特
   徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. （５）鉄をスチールに変換する前に硫黄を含むスラグを
   除去するために、最終相において清浄化操作を実施する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載
   の方法。
6. （６）前記第２相において、鋳鉄トン当たり合金若しく
   は非合金形態のＭｇ０．１〜１ｋｇを前記複合製品を用
   いて鋳鉄に加えることを特徴とする請求項１から５のい
   ずれか一項に記載の方法。
7. （７）前記複合製品を前記液体鋳鉄に加えるときに、前
   記鉄の温度が１１５０〜１４００℃である請求項１から
   ６のいずれか一項に記載の方法。
8. （８）前記第１相において、鋳鉄トン当たりＮａ＿２Ｃ
   Ｏ＿３を１〜１２ｋｇの量で液体鋳鉄と接触させること
   を特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方
   法。
9. （９）前記第２相において、鋳鉄トン当たりＣａＣ＿２
   ０．１〜２ｋｇを前記複合製品を用いて鋳鉄に加え、少
   なくとも前記ＣａＣ＿２のほとんどが、前記複合製品の
   環状空間内に包含されることを特徴とする請求項１から
   ８のいずれか一項に記載の方法。
10. （１０）前記複合製品の外表面層及び管状壁を合金若し
    くは非合金アルミニウムで作製することを特徴とする請
    求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. （１１）前記壁若しくは外表面層をその内容物上で閉じ
    て少なくとも１つのオープンプリーツを形成した後に、
    少なくとも前記中間壁若しくは外表面層を少なくとも１
    つの母線に沿って凹形に変形することによって、軸方向
    ゾーン及び／又は管状ゾーンの少なくとも一方の内容物
    を圧粉すること、及び前記外表面層若しくは壁の周囲を
    多少なりとも変化させることもなく又は前記外表面層若
    しくは壁を多少なりとも縦方向に延伸することもなく、
    内方向圧力によって少なくとも１つの前記オープンプリ
    ーツを閉じて外表面層若しくは壁の直径を小さくするこ
    とを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載
    の方法。
12. （１２）少なくとも前記中間壁若しくは前記外表面層を
    折り畳み接合によって閉じることを特徴とする請求項１
    から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. （１３）液体鋳鉄を脱硫するために、少なくとも合金若
    しくは非合金マグネシウムを前記液体鋳鉄に加えること
    ができる、非常に長い管状金属表面層をもつ複合製品（
    １）であって、前記複合製品が、断面がほぼ円形の金属
    管中間壁（３）によつて囲まれ、且つ合金若しくは非合
    金形態の金属マグネシウムの含有量が少なくとも４０質
    量％の粉末若しくは粒状の圧粉された第一材料を主に包
    含する軸方向ゾーン（２）と、前記中間壁（３）と断面
    がほぼ円形の金属管外表面層（７）との間にあり、且つ
    粉末若しくは粒状の圧粉された第二材料を包含する環状
    ゾーン（６）とを有していること、及び少なくとも前記
    金属管中間壁（３）若しくは前記金属管外表面層（７）
    が閉鎖手段（４、８）によって閉じられ且つそれ自体が
    閉鎖された少なくとも１つのプリーツ（５、９、１０）
    を有しており、前記プリーツの先端が前記圧粉材料内に
    あり且つ前記プリーツの縁が前記中間壁（３）若しくは
    前記外表面層（７）の周囲ゾーンに連結していることを
    特徴とする複合製品。