製鉄における炭化カルシウム脱硫

硫黄は鋼中最も有害な不純物の一つであり、熱間脆性を引き起こし、延性を低下させ、溶接性を劣化させます。深絞り鋼、パイプライン用鋼、高強度低合金構造用鋼など、硫黄含有量が0.01%以下に要求される鋼種の場合、転炉に装入する前の溶銑の脱硫は、後工程で溶鋼から硫黄を除去しようとするよりもはるかに効率的かつ経済的です。炭化カルシウム（CaC2）は、この予備処理段階で最も効果的な脱硫剤の一つとして定着しており、適切に適用することで硫黄レベルを0.005%以下にまで低下させることができます。

炭化カルシウム脱硫は、CaC2と溶銑中に溶解している硫黄との直接反応によって作用し、硫化カルシウム（CaS）と黒鉛炭素を生成します。この反応は、溶銑の典型的な温度である1300〜1400度摂氏において強い熱力学的有利性を持ち、生成された炭素は問題なく鉄中に溶解したまま残ります。マグネシウム系脱硫剤に対するCaC2の主な利点は、その予測可能性と一貫性です。反応はマグネシウム注入ほど激しくないため、高スループット操業での制御が容易で、取り扱いもより安全です。大量の溶銑を迅速に処理する必要がある、混銑車または取鍋ベースの脱硫ステーションに特に適しています。

炭化カルシウム脱硫の有効性は、注入方法とスラグ管理の実践に大きく依存します。搬送ガス（通常は窒素）による浸漬ランスを通じた共注入により、溶銑への試薬の深部到達が確保され、接触面積と反応効率が最大化されます。粒子サイズも重要であり、微細な粒子は反応が速いですがオフガスに同伴される可能性があり、粗大な粒子は沈降して反応が遅いですがより完全に反応します。ほとんどの操業では、速度と収率のバランスをとるために段階的な粒子サイズ分布を使用しています。溶銑の表面に適切に設計されたカバリング剤の層は、大気暴露による再硫黄化を防ぎ、CaS反応生成物をスラグ相に吸収させるために不可欠です。

超低硫黄鋼種を目标とする製鉄メーカーにとって、二段階のアプローチが最良の結果をもたらすことが多くあります。まず炭化カルシウムによる初期脱硫で硫黄を0.005〜0.008%の範囲まで低下させ、その後、マグネシウムまたは二回目の微細CaC2注入による仕上げ処理で最終目標に到達させます。これらのアプローチの選択は、装入時の硫黄レベル、要求される最終硫黄含有量、および利用可能な脱硫ステーションの能力に依存します。適切な試薬取り扱い、ランス保守、およびスラグ化学制御に投資する製鉄所は、炭化カルシウムを使用して一貫して80%を超える脱硫効率を達成しています。