环保钢水脱硫熔剂的制作方法
【专利摘要】在将［CaO］、［Al2O3］、［SiO2］、以及［R2O］分别作为CaO的质量%、Al2O3的质量%、SiO2的质量%、以及Na2O的质量%与K2O的质量%与Li2O的质量%的合计量时，环保钢水脱硫熔剂按照［CaO］/［Al2O3］在1.6～3.0的范围内的方式含有所述CaO和所述Al2O3，按照［SiO2］/［R2O］在0.1～3的范围内、所述［R2O］在0.5～5质量%的范围内、所述［SiO2］在0.05～15质量%的范围内的方式含有选自所述Na2O、所述K2O、以及所述Li2O中的1种以上碱金属氧化物和SiO2。
【专利说明】环保钢水脱硫熔剂
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及在熔炼高洁净钢时使用的熔剂。本发明尤其涉及用于在制造钢时的转炉工序后的二次精炼工序、或者电炉内或电炉外的精炼工序中进行脱硫的熔剂。此处，所谓熔剂是具有与铁水进行反应来除去杂质的功能的化合物集合物的总称。
[0002]本申请基于在2011年3月31日于日本申请的特愿2011-79113号主张优先权，将其内容援引于此。
【背景技术】
[0003]对于加工性良好的高张力钢、高强度管线管、高强度厚钢板等希望极力降低作为钢的杂质S的浓度。因此，在制造钢时的转炉工序后的二次精炼工序中或者在电炉还原期进行钢水的脱硫。钢水脱硫主要使用CaO系的脱硫熔剂，但是，为了在短时间内降低S浓度，多采用含有脱硫能力高的CaF2的熔剂。
[0004]但是，含有CaF2的脱硫熔剂由于反应性高、容易使精炼容器的耐火材料熔损，因此存在耐火材料的寿命变短的问题。另外，在精炼后排出的熔渣通常用于道路路基材料等，但如果在用含有CaF2的熔剂脱硫后的熔渣中存在大量CaF2,则从CaF2中溶出的F有可能对环境造成不良影响。因此，这种情况下，必需更加严格地进行熔渣成分的管理、或更加限制熔渣的用途。
[0005]作为即使不含CaF2、脱硫能力也高的钢水脱硫熔剂，例如专利文献I中公开了含有Na2O的脱硫熔剂。但是，专利文献I中没有公开脱硫熔剂中Na2O的浓度(质量％)。
[0006]专利文献2中公开了含有K2O的脱硫熔剂。专利文献3中公开了含有Na2O或者K2O的脱硫熔剂。但是， 这些脱硫熔剂是铁液脱硫用的熔剂。另外，脱硫熔剂中Na2O和K2O的浓度为15质量％以上，如果在脱硫熔剂中大量存在Na2O和K20，则会在脱硫处理中会发生Na2O和K2O蒸发的问题。而且有可能在脱硫处理后的熔渣中大量残留Na2O和K20。
[0007]专利文献4中公开了使用含有Na2CO3的脱硫剂的方法。然而，该脱硫剂是铁液脱硫用的熔剂，专利文献4中Na2CO3的浓度高，因此产生Na2O蒸发、或残留在熔渣中的问题。
[0008]专利文献5?8中公开了使用Na2O的方法，但这些方法均以铁液脱硫为对象。该铁液脱硫中，处理温度、铁水中的C浓度、O浓度与钢水脱硫差异很大。因此，如果将这些专利文献5?8的方法直接用于钢水脱硫，则有可能Na2O蒸发的问题明显化、或Na2O在脱硫处理后的熔渣中大量残留。
[0009]如前所述，对于加工性良好的高张力钢、高强度管线管、高强度厚钢板等希望极力降低作为钢杂质的S，在制造钢时的二次精炼工序(转炉工序、电炉工序后的精炼工序)中进行钢水脱硫。此时，为了以短时间降低S，多使用含有脱硫能力高的CaF2的熔剂。
[0010]但是，如前所述，含有CaF2的脱硫熔剂由于反应性高，因此易于使精炼容器的耐火材料熔损而存在耐火材料寿命变短的问题。另外，精炼后的熔渣通常用于道路路基材料等，但是在用含有CaF2的脱硫熔剂脱硫后的熔渣中含有CaF2，存在F溶出的问题，因此明显地限制了熔渣的用途。[0011]于是，对于铁液脱硫提出了多个用含有Na20、K2O的脱硫熔剂来代替CaF2的技术。然而，如前所述，铁液脱硫的条件与钢水脱硫的条件差异很大，因此不能直接将铁液脱硫的技术用于钢水脱硫。
[0012]在Na2O浓度(质量％)、K2O浓度(质量％)高时，有可能产生易于蒸发的Na20、K20吸附于二次精炼设备的排气管道的问题、脱硫后的熔渣的Na2O浓度、K2O浓度增高、再利用的熔渣对环境造成不良影响的问题。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本国特开平03-264624号公报
[0016]专利文献2:日本国特开2000-226284号公报
[0017]专利文献3:日本国特开平06-235011号公报
[0018]专利文献4:日本国特开2002-241823号公报
[0019]专利文献5:日本国特开平08-209212号公报
[0020]专利文献6:日本国特开2001-335819号公报
[0021]专利文献7:日本国特开2001-335820号公报
[0022]专利文献8:日本国特开2003-253315号公报
【发明内容】
[0023]发明要解决的技术问题
[0024]于是，本发明的课题在于，鉴于上述问题点提供即使不含有CaF2脱硫能力也高、且有助于环保的钢水脱硫用的脱硫熔剂。
[0025]用于解决课题的手段
[0026]本发明是为了解决上述课题而完成的，其主旨如下。
[0027](I)本发明的一个方式所涉及的环保钢水脱硫熔剂，其中，在将[Ca0]、[Al203]、[SiO2],以及[R2O]分别作为CaO的质量％、A1203的质量％、Si02的质量％、以及Na2O的质量％与K2O的质量％与Li2O的质量％的合计量时，按照[CaO] / [Al2O3I在1.6?3.0的范围内的方式含有上述CaO和上述Al2O3，按照[SiO2]/ [R2O]在0.1?3的范围内、上述[R2O]在0.5?5质量％的范围内、上述[SiO2]在0.05?15质量％的范围内的方式含有选自上述Na2O、上述K20、以及上述Li2O中的I种以上碱金属氧化物和Si02。
[0028](2)根据上述(I)所述的环保钢水脱硫熔剂，其中，可以进一步含有I?10质量％的 MgO。
[0029](3)根据上述(I)或(2)所述的环保钢水脱硫熔剂，其中，上述[SiO2]可以为
0.05?9.3质量％。
[0030](4)根据上述(I)?(3)中任一项所述的环保钢水脱硫熔剂，其中，上述[SiO2]可以为0.05?8.0质量％。
[0031](5)根据上述(I)?(4)中任一项所述的环保钢水脱硫熔剂，其中，上述[SiO2]/[R2O]可以为0.1?2。
[0032](6)根据上述(I)?(5)中任一项所述的环保钢水脱硫熔剂，其中，上述碱金属氧化物的一部分或者全部可以具有与上述SiO2的化学键。[0033](7)根据上述(I)?(6)中任一项所述的环保钢水脱硫熔剂，其中，上述碱金属氧化物可以为Na2O。
[0034](8)本发明的一个方式所涉及的钢水脱硫方法，其中，将上述(I)?(9)中任一项所述的环保钢水脱硫熔剂向钢水供给。
[0035](9)本发明的一个方式所涉及的钢水脱硫方法，其中，在钢水表面上形成下述熔洛，在将[Ca0]、[Al203]、[Si02]、以及[R2O]分别作为CaO的质量％、A1203的质量％、Si02的质量％、以及Na2O的质量％与K2O的质量％与Li2O的质量％的合计量时，所述熔渣按照[CaO]/[Al2O3]在1.6?3.0的范围内、[SiO2] / [R2O]在0.1?3的范围内、上述[R2O]在0.5?5质量％的范围内、上述[3102]在0.05?15质量％的范围内的方式含有选自上述Na2O、上述10、以及上述Li2O中的I种以上、上述CaO、上述Al2O3和上述Si02。
[0036]发明效果
[0037]根据本发明的上述方式，能够不产生以下问题地制造S量极其低的高级钢:来自脱硫后的熔渣的F溶出、Na20、K20因蒸发而吸附于设备上、因脱硫效率降低而导致妨碍生产率、脱硫成本上升、含有大量Na20、K20的脱硫后的熔渣对环境造成的不良影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是表示脱硫效率指标与R2O (Na2O, K2O和Li2O中的I种以上)浓度(质量％)的关系的图。
[0039]图2是表示相对于各种[SiO2]/ [Na2O]的脱硫效率指标与Na2O浓度(质量％)的关系的图。
[0040]图3是表示脱硫速度常数与[CaO]/ [Al2O3]的关系的图。
`[0041]图4是表示[CaO]/ [Al2O3]为2时[SiO2] / [Na2O]与脱硫速度常数的关系的图。
【具体实施方式】
[0042]以下，[Ca0]、[Al203]、[Si02]、[Mg0]、以及[R2O]分别为CaO 的质量 ％、Al2O3 的质量％、SiO2的质量％、MgO的质量％、以及R2O的质量％。另外，以下有时将各成分的浓度(质量％)用[成分记号]记载。另外，在含有通过热分解而获得CaO等金属氧化物(包含它们的复合氧化物)的化合物时，利用热分解后的化合物质量来评价该化合物中的金属氧化物的质量百分率，由热分解生成的C02、H2O等副产物不含在熔剂中的质量百分率中。在此，上述R2O 对应于 Na20、K20、Li2O, [R2O]是这些 Na20、K20、Li2O 的合计量。Na20、K20、Li2O 之中不含在熔剂中的成分的量评价为O。
[0043]本发明人们首先研究了使用Na20、K2O, Li2O这些碱金属的氧化物来代替CaF2。如前所述，含有Na20、K2O的熔剂具有高脱硫能力。而且Li2O也是碱金属的氧化物，因此预想与Na20、K2O的情况同样地具有高脱硫能力。
[0044]但是，如前所述，Na2O, K2O, Li2O这样的碱金属的氧化物(R2O)具备高温下易于蒸发的特性。由于蒸发的容易性取决于[R20]，因此，熔剂中的R2O尽可能少的好，但熔剂的脱硫能力是[R2O]越高越增大。
[0045]所以，为了提高脱硫能力而在脱硫熔剂中添加R2O时，是否能够确保脱硫熔剂所必需的脱硫能力、同时将脱硫熔剂中的[R2O]降低到何种程度的量成为解决课题的关键。要确保脱硫能力、同时将[R2O]抑制得低，重要的是构成熔剂的主成分的组成。
[0046]本发明人们将通常用作脱硫熔剂的CaO-Al2O3系脱硫熔剂用作基质成分，使该脱硫熔剂中的[Na2O]、[K2O]、以及[Li2O]变化，通过实验室规模的实验调查其脱硫能力。
[0047]将实验中使用的钢水的成分组成示于表I。
[0048]表I (质量 ％)
[0049]
【权利要求】
1.一种环保钢水脱硫熔剂，其特征在于，在将[Ca0]、[Al203]、[Si02]、以及[R2O]分别作为CaO的质量％、Al2O3的质量％、SiO2的质量％、以及Na2O的质量％与K2O的质量％与Li2O的质量％的合计量时， 按照[CaO] / [Al2O3I在1.6?3.0的范围内的方式含有所述CaO和所述Al2O3, 按照[SiO2]/ [R2O]在0.1?3的范围内、所述[R2O]在0.5?5质量％的范围内、所述[SiO2]在0.05?15质量％的范围内的方式含有选自所述Na2O、所述K20、以及所述Li2O中的I种以上碱金属氧化物和所述Si02。
2.根据权利要求1所述的环保钢水脱硫熔剂，其特征在于，进一步含有I?10质量％的 MgO。
3.根据权利要求1或2所述的环保钢水脱硫熔剂，其特征在于，所述[SiO2]*0.05?9.3质量％。
4.根据权利要求1或2所述的环保钢水脱硫熔剂，其特征在于，所述[SiO2]*0.05?8.0质量％。
5.根据权利要求1或2所述的环保钢水脱硫熔剂，其特征在于，所述[SiO2]/[R2O]为0.1 ?2。
6.根据权利要求1或2所述的环保钢水脱硫熔剂，其特征在于，所述碱金属氧化物的一部分或者全部具有与所述SiO2的化学键。
7.根据权利要求1或2 所述的环保钢水脱硫熔剂，其特征在于，所述碱金属氧化物为Na2O0
8.一种钢水脱硫方法，其特征在于，将权利要求1或2所述的环保钢水脱硫熔剂向钢水供给。
9.一种钢水脱硫方法，其特征在于，在钢水表面上形成下述熔渣， 在将[CaO]、[Al2O3MSiO2]、以及[R2O]分别作为CaO的质量％、A1203的质量％、Si02的质量％、以及Na2O的质量％与K2O的质量％与Li2O的质量％的合计量时， 按照[CaO] / [Al2OJ在1.6?3.0的范围内、[SiO2]/ [R2O]在0.1?3的范围内、所述[R2O]在0.5?5质量％的范围内、所述[SiO2]在0.05?15质量％的范围内的方式含有选自所述Na2O、所述K20、以及所述Li2O中的I种以上、所述CaO、所述Al2O3和所述SiO2。
【文档编号】C21C5/52GK103443298SQ201280014167
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月30日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】若生昌光, 松泽玲洋, 渊上胜弘, 久米康介, 小川雄司 申请人:新日铁住金株式会社