熔融金属的脱硫方法技术

本发明专利技术提出了一种在炉渣金属间赋予电位差时不会使过量的电流通过而在短时间内高效地对熔融金属进行脱硫的方法。上述熔融金属的脱硫方法使用直流电源，将与熔融金属相接的电极作为负极，将仅与熔融炉渣相接的电极作为正极，通过两电极在上述熔融炉渣与上述熔融金属之间赋予电位差，该方法包括：根据施加电位差前的平衡达到S浓度[S]

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】熔融金属的脱硫方法


[0001]本专利技术涉及通过基于在钢包、鱼雷罐等反应容器中填充的熔融金属和在熔融金属上添加的炉渣的反应而将熔融金属中的硫去除的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着钢材的高级化，对于极低硫钢的出钢比率增大、钢中[S]标准严格化的要求正在增高。因此，要求通过提高铁液脱硫技术来实现处理后达到的硫浓度的降低、脱硫处理的高速化。
[0003]脱硫反应作为炉渣
‑
铁液间的界面反应，以[S]+(O2‑
)＝(S2‑
)+[O]表示。这里，[R]表示元素R溶解于铁液中，(R)表示元素R在炉渣中的形态。一直以来，达到浓度及直到达到浓度为止所需的处理时间(达到时间)分别通过平衡理论及反应速度理论而求出。具体而言，平衡S浓度可以根据S分配比L
S
(
‑
)及炉渣的投入量而求出，所述S分配比L
S
(
‑
)根据由以CaO
‑
SiO2‑
Al2O3‑
MgO体系为代表的炉渣的组成所确定的硫化物容量和金属的氧活度、温度而求出。另外，达到时间通过使用了总传质系数k(m/s)、反应面积A(m2)、铁液体积V(m3)、上述的平衡S浓度[S]e
(mass％)的与脱硫速度相关的1次反应式：
‑
d[S]/dt＝k
·
(A/V)
·
([S]‑
[S]e
)而求出。
[0004]依照该方法，脱硫速度的促进可以通过：(1)增加炉渣中的碱性氧化物的比例、(2)通过脱氧能力强的Al而降低铁液中的氧活度、(3)通过气体搅拌而增加总传质系数k这样的方法来进行。
[0005]然而，目前的脱硫处理中的炉渣组成以硫化物容量变得最高的组成范围进行控制(方法1)。另外，气体搅拌也改进至能够允许由原料金属的飞散、大气的卷入所导致的钢液的再氧化、氮气的吸入等问题的极限(方法3)。铁液中的氧活度由Al浓度和温度唯一地决定(方法2)。因此，现有的改进方法难以比以往更进一步地改善脱硫反应速度。
[0006]对此，非专利文献1中记载了如果考虑到以脱硫反应为代表的炉渣金属反应是在界面交换电子的电化学反应，则通过从外部对炉渣金属界面施加电流电压，反应从通过上述的硫化物容量和氧活度、温度、炉渣投入量求出的平衡浓度进一步进行。
[0007]另外，在专利文献1中提出了通过以钢液一侧成为负(cathode)、炉渣一侧成为正(anode)的方式配置电极、对炉渣金属界面施加电压从而降低平衡氮浓度的方法。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开平04
‑
9420号公报
[0011]非专利文献
[0012]非专利文献1：德田昌则、日本金属学会报、15(1976)、p379
‑
[0013]非专利文献2：D.J.Sosinsky et al.:Metall.Trans.B,17B(1986),p331
[0014]非专利文献3：中村崇等、日本金属学会志、第50卷、第5号(1986)、pp456
‑
461

技术实现思路

[0015]专利技术所要解决的问题
[0016]然而，如上所述对炉渣金属间赋予电位差的现有技术存在以下的问题。
[0017]非专利文献1中公开的技术没有关于如何控制施加电流或电压、此时可获得何种的效果的具体记载，难以基于非专利文献1进行脱硫反应的控制。
[0018]另外，专利文献1中公开的技术是控制电压的方式(所谓恒定电压控制)，因此，由于在伴有搅拌的情况下产生的金属液面变动，导致铁液与浸渍于炉渣一侧的电极接触时，会对电阻基本上为0Ω的铁液施加数十V的电压。由此，会在电路中通过极大的电流。安装用于允许该现象的布线、电源容量、断路器功能等设备保护对策会成为不现实的规模。如果不能安装这样的装置，则存在发生设备损坏的隐患，无法成为操作上实用的方法。另一方面，在想要进行恒定电流控制的情况下，尽管在专利文献1中有电流值的记载，但并没有明确计算电流密度所需的面积是否应通过容器截面积来获取、还是应通过浸渍于炉渣或金属的电极来获取。此外，各个面积的信息也不清楚，因此无法基于专利文献1的信息而进行恒定电流控制。
[0019]本专利技术是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提出在通过电化学方法使熔融金属中的S转移至熔融炉渣时有效地提高脱硫速度而不会通过过量的电流、可在短时间内高效地进行熔融金属的脱硫处理的方法。
[0020]解决问题的方法
[0021]专利技术人鉴于这些问题反复进行了深入研究，结果发现，可以通过在电路中流过的电流密度而定量地推定平衡S浓度[S]e
(mass％)的降低量、总传质系数k(m/s)的增加量，从而基于该见解完成了本专利技术。
[0022]有利地解决上述问题的本专利技术的熔融金属的脱硫方法是使用直流电源，将与熔融金属相接的电极作为负极，将仅与熔融炉渣相接的电极作为正极，通过两电极在上述熔融炉渣与上述熔融金属之间赋予电位差的熔融金属的脱硫方法，该方法包括：根据施加电位差前的平衡达到S浓度[S]e0
确定施加电流密度J
a
，使得施加了电位差时的平衡达到S浓度[S]ea
为目标S浓度[S]ft
以下。
[0023]需要说明的是，对于本专利技术的熔融金属的脱硫方法而言，下述(a)、(b)等可成为更优选的解决方式：
[0024](a)上述熔融金属为铁液，在确定上述施加电流密度J
a
(A/m2)时包括：步骤1，基于根据施加电位差前的平衡达到S浓度[S]e0
(质量ppm)求出的表1中记载的系数，使用下述式(1)及式(2)确定A值及B值；以及步骤2，根据在步骤1中确定的A值和B值，使用下述式(3)计算施加了电位差时的平衡达到S浓度[S]ea
(质量ppm)，确定上述施加电流密度J
a
，使得计算出的平衡达到S浓度[S]ea
为目标S浓度[S]ft
(质量ppm)以下，
[0025](b)将上述施加电流密度J
a
设为1000A/m2以下，
[0026]A＝A0+A1
·
J
a
‑
A2
·
J
a2
+A3
·
J
a3
···
(1)
[0027]‑
B＝B0+B1
·
J
a
‑
B2
·
J
a2
+B3
·
J
a3
···
(2)
[0028][S]ea
＝exp(
‑
B/A)
···
(3)
[0029]【表1】<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种熔融金属的脱硫方法，该方法是使用直流电源、将与熔融金属相接的电极作为负极、将仅与熔融炉渣相接的电极作为正极、并通过两电极在所述熔融炉渣与所述熔融金属之间赋予电位差的熔融金属的脱硫方法，该方法包括：根据施加电位差前的平衡达到S浓度[S]
e0
确定施加电流密度J
a
，使得施加了电位差时的平衡达到S浓度[S]
ea
为目标S浓度[S]
ft
以下。2.根据权利要求1所述的熔融金属的脱硫方法，其中，所述熔融金属为铁液，在确定所述施加电流密度J
a
(A/m2)时包括：步骤1，基于根据施加电位差前的平衡达到S浓度[S]
e0
(质量ppm)求出的表1中记载的系数，使用下述式(1)及式(2)确定A值及B值；以及步骤2，根据在步骤1中确定的A值和B值，使用下述式(3)计算施加了电位差时的平衡达到S浓度[S]
ea
(质量ppm)，确定所述施加电流密度J
...

【专利技术属性】
技术研发人员：根岸秀光，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：