[发明专利]铁水的脱硫方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁水的脱硫方法，具体而言，涉及通过快速且高精度地分析铁水中的S浓度就能够以高精度控制铁水中的S浓度的铁水的脱硫方法。

背景技术

近年来，随着对钢铁制品的高品质化的需求的增加，钢中所含的S的减少成为了重要的课题。钢铁制品所含的S的大部分来源于铁矿石、焦炭，因此在从高炉熔炼出来的铁水中含有大量的S。于是，在高炉之后的工序中进行减少铁水中或钢液中的S的脱硫处理。

作为进行上述脱硫处理的工艺，通常大致分为铁水预处理工艺和二次精炼工艺，一般而言，在最终制品所含的S浓度为0.003质量%以下的低硫钢、0.001质量%以下的极低硫钢的情况下，并用上述铁水预处理工艺和二次精炼工艺，在S浓度为大于0.003质量%那样的普通钢的情况下，大多仅用前者的铁水预处理工艺进行脱硫处理。

在上述铁水预处理中的脱硫处理中，作为脱硫剂，以石灰(CaO)为主要成分的脱硫剂被广泛使用，这种情况下的脱硫反应基于下述式所示的反应式进行。

CaO＋S→CaS＋O

如上所述，除低硫钢、极低硫钢以外，没有以二次精炼进行脱硫处理而仅以铁水预处理进行了脱硫，正因为如此，铁水预处理中的脱硫处理变得重要。

这里，作为以铁水预处理进行脱硫的方法，已知使用机械搅拌式脱硫装置(以下，也称为“KR”)的方法(例如，参照专利文献1～3，非专利文献1～3等)。一般而言，从高炉熔炼出来的铁水用混铁车（torpedo car）或铁水锅等搬运至制钢工序后，采用称为铁水包的专用锅装入转炉中，上述利用KR的脱硫处理一般是在上述铁水锅或铁水包中装入用耐火材料形成的十字形的叶片(impeller)，一边使其在锅中央部高速旋转一边从上部添加脱硫剂来进行。

在使用KR的脱硫处理中，通过使浸渍在铁水中的叶片旋转将脱硫剂分散于铁水中，进行脱硫反应，因此投入脱硫剂后，继续以规定时间搅拌，完成脱硫反应后，停止叶片的旋转而取出，其后，通过用扒渣机等除去浮在铁水上的高S浓度的脱硫渣进行脱硫。其后将进行了脱硫处理的铁水装入转炉，精炼而制成钢。

上述使用KR的脱硫处理中的叶片的转速、转数、浸渍深度、脱硫剂的投入量等的诸条件是由脱硫处理前的铁水中所含的S浓度、脱硫处理后的目标S浓度(S的标准值)、脱硫剂的种类以及铁水量等决定的。然而，上述KR中使用的叶片是用耐火材料构成，随着累积使用次数而损耗。此外，叶片损耗时的形状不是一定而是异形。因此，即使在同一搅拌条件下，随着增加使用次数，也会使得搅拌力下降，或变动，因而对脱硫效果带来变动。此外，脱硫效果也会随着脱硫剂的粒度、铁水的温度等的变动而变动。因此，有时不能脱硫至目标S浓度。

此外，在仅以铁水预处理进行脱硫的情况下，脱硫处理后的S浓度偏差需要再脱硫处理。然而，由于明确脱硫处理后的S浓度的分析结果是铁水锅等搬入转炉场前后，则明确了S浓度偏差时，需要将铁水锅等再次送回铁水预处理设备。若发生这样的情况，转炉吹炼的开始将大幅度地延迟，或连续铸造不断发生铸造中断等，引起工序扰乱。于是，在铁水的脱硫处理中，为了避免上述情况，实施过量投入脱硫剂而避免S浓度偏差，导致制造成本的上升。

然而，铁水中的S浓度是将从铁水提取而使之凝固的生铁试样进行分析而得到的。作为分析生铁中的S浓度的方法，主要使用JIS G1256(1997)所规定的“X射线荧光分析法”、JIS G1253(2002)所规定的“火花放电原子发射光谱分析法”(以下，也简记为“原子发射光谱分析法”)、JIS G1215-4(2010)所规定的“高频感应加热燃烧-红外线吸收法”(以下，也简称为“红外线吸收法”)。

然而，这些方法对生铁中的S浓度以ppm水平进行分析时存在测定时间、精度方面不充分的问题。例如，“X射线荧光分析法”、“原子发射光谱分析法”存在直到获得S浓度的分析结果需要大约15分钟左右的时间的问题。这是因为，在上述方法中，分析面的表面粗糙度等表面性状影响分析值，因此作为分析面，需要直径30mm左右的平滑面，但将硬的生铁试样切断而研磨不容易，如专利文献4所公开的那样，必须精密地进行试样的前处理。此外，提取钢液，注入分析样品的铸模后冷却、取出为止也花费时间。