JP2658105B2 - Ｃｒ原料の溶融還元炉 - Google Patents
Ｃｒ原料の溶融還元炉Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Cr鉱石等のCr原料の溶融還元炉に関する。
従来、ステンレス鋼等の高Cr鋼は、Cr鉱石から製造さ
れたフエロクロムを原料として溶製されてきた。このよ
うな従来の方法に対し、最近、省エネルギー、低製造コ
ストの観点から、Cr鉱石ペレットやCr鉱石等のCr原料か
ら直接高Cr溶銑を得る、所謂溶融還元法が注目を集めて
いる。
れたフエロクロムを原料として溶製されてきた。このよ
うな従来の方法に対し、最近、省エネルギー、低製造コ
ストの観点から、Cr鉱石ペレットやCr鉱石等のCr原料か
ら直接高Cr溶銑を得る、所謂溶融還元法が注目を集めて
いる。
この溶融還元法は、還元炉にCr原料（以下Cr鉱石を例
に説明する）、炭材等を投入し、Crを還元して直接高Cr
溶銑を得るものである。
に説明する）、炭材等を投入し、Crを還元して直接高Cr
溶銑を得るものである。
この溶融還元法として、従来いくつかの提案がなされ
ており、例えば、ランスからのO2上吹きとともに、底吹
羽口からO2、横吹羽口からO2及びN2をそれぞれ吹き込む
方法（特開昭61−279608号）等がその代表的なものとし
て知られている。
ており、例えば、ランスからのO2上吹きとともに、底吹
羽口からO2、横吹羽口からO2及びN2をそれぞれ吹き込む
方法（特開昭61−279608号）等がその代表的なものとし
て知られている。
しかし、これら従来の方法はいずれもCrの還元速度が
小さく、処理に時間がかかるという大きな問題がある。
この背景には以下のような点をあげることができる。
小さく、処理に時間がかかるという大きな問題がある。
この背景には以下のような点をあげることができる。
従来、炉内におけるCr鉱石の還元はスラグ中にCr鉱石
が溶解した後、炭材のＣが作用することにより進行する
ものであって、Cr鉱石の溶融がCr還元の律速であると考
えられ、このため処理時間を短縮するための主要な技術
的関心は、スラグ組成の特定等の点に向けられていた。
しかし、Cr鉱石は基本的に難溶融性であり、Cr鉱石の溶
融を促進して還元速度を高めることには限界がある。
が溶解した後、炭材のＣが作用することにより進行する
ものであって、Cr鉱石の溶融がCr還元の律速であると考
えられ、このため処理時間を短縮するための主要な技術
的関心は、スラグ組成の特定等の点に向けられていた。
しかし、Cr鉱石は基本的に難溶融性であり、Cr鉱石の溶
融を促進して還元速度を高めることには限界がある。
Cr鉱石の処理速度を向上させるため、炉内のCOガスを
二次燃焼させ、その熱を利用するという方法が考えら
れ、従来でも炉上部壁から二次燃焼用O2を吹き込む方法
が採られている。しかし従来では、二次燃焼比を上げる
と排ガス温度が上昇して着熱効率が低下し、また耐火物
の損耗も激しいことから、二次燃焼比はあまり上げられ
ないというのが一般的な考え方であった。
二次燃焼させ、その熱を利用するという方法が考えら
れ、従来でも炉上部壁から二次燃焼用O2を吹き込む方法
が採られている。しかし従来では、二次燃焼比を上げる
と排ガス温度が上昇して着熱効率が低下し、また耐火物
の損耗も激しいことから、二次燃焼比はあまり上げられ
ないというのが一般的な考え方であった。
このような従来の認識に対し、本発明者等は溶融還元
のメカニズム及びこれに対応した具体的な手段について
検討を重ね、次のような事実を見出した。
のメカニズム及びこれに対応した具体的な手段について
検討を重ね、次のような事実を見出した。
上述したように、従来ではCr鉱石はスラグ中に溶解し
た後、スラグ中の炭材により還元されるものと考えられ
ているが、実際の還元反応のほとんどは、高温のCr鉱石
が溶湯中のＣにより還元されていることが判明した。し
たがって、Cr鉱石のスラグ中への溶解ではなく、溶湯の
Cr鉱石への接触が還元速度の律速であり、溶湯を鉱石に
積極的に接触させることにより還元速度を効果的に高め
ることができる。
た後、スラグ中の炭材により還元されるものと考えられ
ているが、実際の還元反応のほとんどは、高温のCr鉱石
が溶湯中のＣにより還元されていることが判明した。し
たがって、Cr鉱石のスラグ中への溶解ではなく、溶湯の
Cr鉱石への接触が還元速度の律速であり、溶湯を鉱石に
積極的に接触させることにより還元速度を効果的に高め
ることができる。
上述したように、従来では着熱効率の限界や耐火物の
損耗の面で二次燃焼比を大きく上げられないというのが
基本的な考え方であるが、二次燃焼をスラグ中で生じさ
せるようO2を吹き込み、且つスラグを強撹強撹拌するこ
とにより、高二次燃焼を確保しつつ着熱効率を効果的に
高めることができる。
損耗の面で二次燃焼比を大きく上げられないというのが
基本的な考え方であるが、二次燃焼をスラグ中で生じさ
せるようO2を吹き込み、且つスラグを強撹強撹拌するこ
とにより、高二次燃焼を確保しつつ着熱効率を効果的に
高めることができる。
従来法では、還元処理の一時期または全期間、O2の底
吹きを行っている例があるが、このようなO2底吹きは、
二次燃焼に有害である。すなわち、O2を底吹きすると溶
湯中で大量のCOガスを生じさせて溶湯を強撹拌し、この
結果、溶湯スプラッシュが二次燃焼域に達し、溶湯中Ｃ
がO2と反応することにより二次燃焼が阻害される。した
がって還元期間の一部または全部を問わず、O2を底吹す
るのは絶対に避ける必要がある。
吹きを行っている例があるが、このようなO2底吹きは、
二次燃焼に有害である。すなわち、O2を底吹きすると溶
湯中で大量のCOガスを生じさせて溶湯を強撹拌し、この
結果、溶湯スプラッシュが二次燃焼域に達し、溶湯中Ｃ
がO2と反応することにより二次燃焼が阻害される。した
がって還元期間の一部または全部を問わず、O2を底吹す
るのは絶対に避ける必要がある。
本発明者等は、このような知見に基づき、還元期間
中、下記（イ）〜（ハ）のガス吹き込みを行い、 （イ）底吹羽口から不活性ガスを吹き込む、 （ロ）ガス流の少なくとも一部が、底吹ガスによる溶湯
隆起部に当たるよう、横吹羽口から不活性ガスを吹き込
む、 （ハ）上吹ランスから、溶湯中へ脱炭用O2を吹き込むと
ともに、スラグ中へ二次燃焼用O2を吹き込む、 且つ、二次燃焼比を0.3以上保持しつつ還元処理を行
うことをその内容とする新たな溶融還元法を提案した。
中、下記（イ）〜（ハ）のガス吹き込みを行い、 （イ）底吹羽口から不活性ガスを吹き込む、 （ロ）ガス流の少なくとも一部が、底吹ガスによる溶湯
隆起部に当たるよう、横吹羽口から不活性ガスを吹き込
む、 （ハ）上吹ランスから、溶湯中へ脱炭用O2を吹き込むと
ともに、スラグ中へ二次燃焼用O2を吹き込む、 且つ、二次燃焼比を0.3以上保持しつつ還元処理を行
うことをその内容とする新たな溶融還元法を提案した。
本発明は、このような溶融還元法の実施に好適な溶融
還元炉を提供せんとするものである。
還元炉を提供せんとするものである。
このため本発明は、第１図に示すように底吹羽口１と
横吹羽口２とを備え、少なくとも１の底吹羽口１と横吹
羽口２とを、両者のガス吹込ラインが交差するよう配設
した構造としたものである。
横吹羽口２とを備え、少なくとも１の底吹羽口１と横吹
羽口２とを、両者のガス吹込ラインが交差するよう配設
した構造としたものである。
ここで、前記ガス吹込ラインとは、各羽口から吹き込
まれたガスの流れによって形成されるラインを言い、例
えば第１図では矢印で示すものである。
まれたガスの流れによって形成されるラインを言い、例
えば第１図では矢印で示すものである。
底吹羽口１及び横吹羽口２は、第１図（ｂ）に示すよ
うに複数設けることができ、この場合には、１つの底吹
羽口と横吹羽口を１組とし、各組の羽口のガス吹込ライ
ンが交差するようそれぞれの羽口を配設することが好ま
しい。
うに複数設けることができ、この場合には、１つの底吹
羽口と横吹羽口を１組とし、各組の羽口のガス吹込ライ
ンが交差するようそれぞれの羽口を配設することが好ま
しい。
Cr金属の溶融還元では、炉内の金属浴にCr鉱石、炭材
及びフラックスが装入され、第２図に示すような底吹羽
口１及び横吹羽口２から撹拌ガスが、また上吹きランス
３から脱炭用O2及び二次燃焼用O2がそれぞれ吹き込まれ
る。
及びフラックスが装入され、第２図に示すような底吹羽
口１及び横吹羽口２から撹拌ガスが、また上吹きランス
３から脱炭用O2及び二次燃焼用O2がそれぞれ吹き込まれ
る。
本発明では、Crの還元は、大部分溶湯中のＣを還元物
質として進行するという事実に基づき、底吹羽口１と横
吹羽口２からのガス吹き込みの協働作用により溶湯をス
ラグ（Cr鉱石が浮遊する領域）中に積極的に拡散させ、
高い還元速度を得るようにする。
質として進行するという事実に基づき、底吹羽口１と横
吹羽口２からのガス吹き込みの協働作用により溶湯をス
ラグ（Cr鉱石が浮遊する領域）中に積極的に拡散させ、
高い還元速度を得るようにする。
すなわち、まず底吹羽口１からの撹拌ガスの吹込みに
より溶湯面に隆起部Ａが形成される。ここで本発明で
は、前記横吹羽口２を、そのガス吹込ラインが底吹羽口
１からのガス吹込ラインと交差するように配設している
ので、その横吹羽口２から撹拌ガスを吹き込むと、その
ガス流は前記溶湯隆起部Ａに確実に衝突する。この結
果、溶湯隆起部Ａの溶湯がスラグ中に効果的に飛散する
ことになる。スラグの見掛比重は通常0.3〜0.5であり、
一方、Cr鉱石の嵩比重は3.0前後であり、したがってス
ラグ中のCr鉱石は、ほとんどスラグ下部領域に集中して
浮遊している。上記のように溶湯隆起部を横吹ガスで飛
散させると、この飛散溶湯は、Cr鉱石が存在するスラグ
下部領域に拡散し、この拡散溶湯中のＣがCr2O3を還元
し、高い還元速度が得られる。
より溶湯面に隆起部Ａが形成される。ここで本発明で
は、前記横吹羽口２を、そのガス吹込ラインが底吹羽口
１からのガス吹込ラインと交差するように配設している
ので、その横吹羽口２から撹拌ガスを吹き込むと、その
ガス流は前記溶湯隆起部Ａに確実に衝突する。この結
果、溶湯隆起部Ａの溶湯がスラグ中に効果的に飛散する
ことになる。スラグの見掛比重は通常0.3〜0.5であり、
一方、Cr鉱石の嵩比重は3.0前後であり、したがってス
ラグ中のCr鉱石は、ほとんどスラグ下部領域に集中して
浮遊している。上記のように溶湯隆起部を横吹ガスで飛
散させると、この飛散溶湯は、Cr鉱石が存在するスラグ
下部領域に拡散し、この拡散溶湯中のＣがCr2O3を還元
し、高い還元速度が得られる。
このため、横吹羽口２からの吹き込みガスは溶湯隆起
部Ａの溶湯を飛散させることがより重要であり、それを
効果的に行うべく、本発明では、上述のように底吹羽口
１と横吹羽口２とを、両者のガス吹込ラインが交差する
ように配設するものとしているのである。ここで、横吹
羽口２の高さ方向の位置は、溶湯隆起部Ａの溶湯を効果
的に飛散させることを考慮し、溶湯面の高さ方向の位置
との関係で決められることになる。例えば、横吹羽口２
からのガス吹込ラインが最短で溶湯隆起部Ａに到達する
ことを考慮すれば、溶湯面の高さ近傍に合わせるのが好
ましいことになる。もっとも、ガス吹込流量などの操業
条件により、飛散可能範囲内で適宜その高さは選択され
る。
部Ａの溶湯を飛散させることがより重要であり、それを
効果的に行うべく、本発明では、上述のように底吹羽口
１と横吹羽口２とを、両者のガス吹込ラインが交差する
ように配設するものとしているのである。ここで、横吹
羽口２の高さ方向の位置は、溶湯隆起部Ａの溶湯を効果
的に飛散させることを考慮し、溶湯面の高さ方向の位置
との関係で決められることになる。例えば、横吹羽口２
からのガス吹込ラインが最短で溶湯隆起部Ａに到達する
ことを考慮すれば、溶湯面の高さ近傍に合わせるのが好
ましいことになる。もっとも、ガス吹込流量などの操業
条件により、飛散可能範囲内で適宜その高さは選択され
る。
なお、上吹ランス３からは、溶湯中に脱炭用O2の吹き
込みが行われるとともに、スラグ中に二次燃焼用O2の吹
き込みが行われる。
込みが行われるとともに、スラグ中に二次燃焼用O2の吹
き込みが行われる。
この二次燃焼用O2の吹込により、二次燃焼領域がスラ
グ内に形成され且つ横吹ガスによってスラグを強撹拌す
ることにより、高二次燃焼を確保しつつ高い着熱効率が
得られる。
グ内に形成され且つ横吹ガスによってスラグを強撹拌す
ることにより、高二次燃焼を確保しつつ高い着熱効率が
得られる。
第３図は本発明の一実施例を示すもので、炉体の底部
中心と、中心からはずれた部分の２ケ所に底吹羽口1a,1
bが設けられ、炉側部には、ガス吹込ラインＸが底部中
心の底吹羽口1aのガス吹込ラインと直交するようにして
横吹羽口２が設けられている。
中心と、中心からはずれた部分の２ケ所に底吹羽口1a,1
bが設けられ、炉側部には、ガス吹込ラインＸが底部中
心の底吹羽口1aのガス吹込ラインと直交するようにして
横吹羽口２が設けられている。
底吹羽口は、第１図（ａ）に示すように１本だけ設け
ることができるが、一本の底吹羽口から全部のガスを供
給しようとするとガス圧が非常に高くなり、ガスが溶湯
を吹き抜け、第２図に示すような適切な溶湯隆起部Ａが
形成されなくなるおそれがある。このため、本実施例で
は、底吹羽口として、横吹羽口と対応した羽口1a以外に
もう１つの羽口を設けたものである。
ることができるが、一本の底吹羽口から全部のガスを供
給しようとするとガス圧が非常に高くなり、ガスが溶湯
を吹き抜け、第２図に示すような適切な溶湯隆起部Ａが
形成されなくなるおそれがある。このため、本実施例で
は、底吹羽口として、横吹羽口と対応した羽口1a以外に
もう１つの羽口を設けたものである。
次に、このような実施例の炉と第５図に示すような横
吹羽口２′と底吹羽口１′のガス吹込ラインが交差しな
い比較例の炉とをそれぞれ用いて溶融還元を実施した結
果を示す。
吹羽口２′と底吹羽口１′のガス吹込ラインが交差しな
い比較例の炉とをそれぞれ用いて溶融還元を実施した結
果を示す。
この溶融還元では、炉に3.7のTon溶銑を装入した後、
以下の上吹き及び原料投入条件の下で、底吹ガス量、横
吹ガス量を種々変えて実施した。
以下の上吹き及び原料投入条件の下で、底吹ガス量、横
吹ガス量を種々変えて実施した。
上吹脱炭用O2:1400Nm3/Hr 上吹二次燃焼用O2:800Nm3/Hr Cr原料：ペレット Cr鉱石投入速度（純Cr量に換算したCr鉱石の投入速
度）:3.5〜4.0kg/分・溶湯ton 羽口ノズル径:13mmφ 第４図（本発明炉）及び第６図（第５図の炉）は、そ
れぞれ底吹ガス量及び横吹ガス量と溶湯中へ［Cr］上昇
速度との関係を示すもので、本発明の溶融還元炉では、
底吹ガス量及び横吹ガス量に応じて高い［Cr］上昇速度
が得られている。これに対し、第５図の炉では、底吹ガ
ス量の増加に伴って溶湯の飛散がやや活発になり、［C
r］上昇速度はやや大きくなるが、本発明の炉と比べそ
の程度は極めて小さく、また横吹ガス量の効果もほとん
どない。
度）:3.5〜4.0kg/分・溶湯ton 羽口ノズル径:13mmφ 第４図（本発明炉）及び第６図（第５図の炉）は、そ
れぞれ底吹ガス量及び横吹ガス量と溶湯中へ［Cr］上昇
速度との関係を示すもので、本発明の溶融還元炉では、
底吹ガス量及び横吹ガス量に応じて高い［Cr］上昇速度
が得られている。これに対し、第５図の炉では、底吹ガ
ス量の増加に伴って溶湯の飛散がやや活発になり、［C
r］上昇速度はやや大きくなるが、本発明の炉と比べそ
の程度は極めて小さく、また横吹ガス量の効果もほとん
どない。
以上述べた本発明によれば、底吹ガスにより形成され
た溶湯隆起部に横吹ガスを衝突させ、溶湯をスラグ中に
積極的に拡散させ、これによって、高い還元速度を得る
ことができる。
た溶湯隆起部に横吹ガスを衝突させ、溶湯をスラグ中に
積極的に拡散させ、これによって、高い還元速度を得る
ことができる。
第１図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の溶融還元炉
の基本構成を示す説明図である。第２図は本発明の溶融
還元炉の使用状況を模式的に示す説明図である。第３図
は本発明の一実施例を示す説明図である。第４図は、第
３図に示す本発明の炉を用いて溶融還元を実施した場合
の、底吹ガス量及び横吹ガスが［Cr］上昇速度に及ぼす
影響を示したものである。第５図は、横吹ガス吹込ライ
ンと底吹ガス吹込ラインとが交差しない比較例たる炉の
説明図である。第６図は、第５図に示す炉を用いて溶融
還元を実施した場合の、底吹ガス量及び横吹ガス量が
［Cr］上昇速度に及ぼす影響を示したものである。 図において、１、1a、1b、は底吹羽口、２は横吹羽口で
ある。
の基本構成を示す説明図である。第２図は本発明の溶融
還元炉の使用状況を模式的に示す説明図である。第３図
は本発明の一実施例を示す説明図である。第４図は、第
３図に示す本発明の炉を用いて溶融還元を実施した場合
の、底吹ガス量及び横吹ガスが［Cr］上昇速度に及ぼす
影響を示したものである。第５図は、横吹ガス吹込ライ
ンと底吹ガス吹込ラインとが交差しない比較例たる炉の
説明図である。第６図は、第５図に示す炉を用いて溶融
還元を実施した場合の、底吹ガス量及び横吹ガス量が
［Cr］上昇速度に及ぼす影響を示したものである。 図において、１、1a、1b、は底吹羽口、２は横吹羽口で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 克博 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 井上 茂 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−274020（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】底吹羽口と横吹羽口とを有するCr原料の溶
融還元炉において、少なくとも１の底吹羽口と横吹羽口
とを、両者のガス吹込ラインが交差するよう配設したこ
とを特徴とするCr原料の溶融還元炉。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62330977A JP2658105B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | Ｃｒ原料の溶融還元炉 |
| US07/360,916 US4961784A (en) | 1987-08-13 | 1988-08-11 | Method of smelting reduction of chromium raw materials and a smelting reduction furnace thereof |
| PCT/JP1988/000800 WO1989001532A1 (en) | 1987-08-13 | 1988-08-11 | Process for melt reduction of cr starting material and melt reduction furnace |
| AU22560/88A AU606457C (en) | 1987-08-13 | 1988-08-11 | Process for melt reduction of Cr starting material and melt reduction furnace |
| AT88906890T ATE107710T1 (de) | 1987-08-13 | 1988-08-11 | Ofen und verfahren zur reduktion eines chromvorproduktes durch schmelzen. |
| EP88906890A EP0328677B1 (en) | 1987-08-13 | 1988-08-11 | PROCESS FOR MELT REDUCTION OF Cr STARTING MATERIAL AND MELT REDUCTION FURNACE |
| BR888807168A BR8807168A (pt) | 1987-08-13 | 1988-08-11 | Processo de fusao redutora de materias-primas de cromo e seu forno de fusao redutora |
| DE3850381T DE3850381T2 (de) | 1987-08-13 | 1988-08-11 | Ofen und verfahren zur reduktion eines chromvorproduktes durch schmelzen. |
| KR1019890700639A KR910009973B1 (ko) | 1987-08-13 | 1988-08-11 | Cr원료의 용융 환원법 및 용융환원로 |
| CA000596453A CA1338731C (en) | 1987-08-13 | 1989-04-12 | Method of smelting reduction of chromium raw materials and a smelting reduction furnace thereof |
| CN89103058A CN1047109A (zh) | 1987-08-13 | 1989-05-06 | 铬原料的熔化还原法及熔化还原炉 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62330977A JP2658105B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | Ｃｒ原料の溶融還元炉 |
| CA000596453A CA1338731C (en) | 1987-08-13 | 1989-04-12 | Method of smelting reduction of chromium raw materials and a smelting reduction furnace thereof |
| CN89103058A CN1047109A (zh) | 1987-08-13 | 1989-05-06 | 铬原料的熔化还原法及熔化还原炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172547A JPH01172547A (ja) | 1989-07-07 |
| JP2658105B2 true JP2658105B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=27168270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62330977A Expired - Lifetime JP2658105B2 (ja) | 1987-08-13 | 1987-12-26 | Ｃｒ原料の溶融還元炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658105B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62274020A (ja) * | 1986-05-21 | 1987-11-28 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 高クロム合金の製造方法及びその装置 |
-
1987
- 1987-12-26 JP JP62330977A patent/JP2658105B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01172547A (ja) | 1989-07-07 |
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