JPH0617536B2 - クロム含有溶鉄の製造方法 - Google Patents
クロム含有溶鉄の製造方法Info
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- JPH0617536B2 JPH0617536B2 JP62117284A JP11728487A JPH0617536B2 JP H0617536 B2 JPH0617536 B2 JP H0617536B2 JP 62117284 A JP62117284 A JP 62117284A JP 11728487 A JP11728487 A JP 11728487A JP H0617536 B2 JPH0617536 B2 JP H0617536B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は上下吹転炉等の溶融還元炉においてクロム鉱
石、クロム鉱石の予備処理品を石炭、コークス等の炭素
源により溶融還元してステンレス鋼を製造する際のクロ
ム含有溶鉄の製造方法に関する。
石、クロム鉱石の予備処理品を石炭、コークス等の炭素
源により溶融還元してステンレス鋼を製造する際のクロ
ム含有溶鉄の製造方法に関する。
（従来の技術とその問題点） 従来、ステンレス鋼の製造におけるクロム源としてはク
ロム鉱石等を電気炉にて炭素還元して製造したフェロク
ロムを用いてきた。しかし、フェロクロム自体その製造
時に高価な電力を用いるため原料コストが高くなるだけ
でなく、フェロクロムをいったん凝固させ、製錬過程で
再溶融するのでエネルギー損失も大きく、結果的にスレ
ンレス鋼のコストアップを余儀無くされていた。
ロム鉱石等を電気炉にて炭素還元して製造したフェロク
ロムを用いてきた。しかし、フェロクロム自体その製造
時に高価な電力を用いるため原料コストが高くなるだけ
でなく、フェロクロムをいったん凝固させ、製錬過程で
再溶融するのでエネルギー損失も大きく、結果的にスレ
ンレス鋼のコストアップを余儀無くされていた。
このような問題点を解決するため、例えば、クロム鉱石
またはその予備処理品を上下吹転炉等の溶融還元炉で電
力を使わずにコークス等を用いて炭素還元してフェロク
ロムを溶製しステンレス鋼を製造する方法、すなわちク
ロム鉱石の溶融還元法（特開昭54−158320号、特開昭61
−279608号等）が試みられている。
またはその予備処理品を上下吹転炉等の溶融還元炉で電
力を使わずにコークス等を用いて炭素還元してフェロク
ロムを溶製しステンレス鋼を製造する方法、すなわちク
ロム鉱石の溶融還元法（特開昭54−158320号、特開昭61
−279608号等）が試みられている。
クロム鉱石の溶融還元法は、クロム鉱石を溶融スラグ中
に溶解しCr酸化物およびFe酸化物を含有したスラグを形
成せしめ、溶湯中の「Ｃ」や石炭、コークス等の炭材に
より還元することにより、クロム含有溶鉄を製造するこ
とを基本原理とするものであり、製錬温度として1600℃
以上の高温が必要である。
に溶解しCr酸化物およびFe酸化物を含有したスラグを形
成せしめ、溶湯中の「Ｃ」や石炭、コークス等の炭材に
より還元することにより、クロム含有溶鉄を製造するこ
とを基本原理とするものであり、製錬温度として1600℃
以上の高温が必要である。
また、一般に粒径１mm以下の粉鉱として産出されるクロ
ム鉱石は難溶性のクロマイト〔(Fe、Mg)(Cr、Al)2O4〕
を主成分としており、同鉱石を溶解するためにはCaO、S
iO2等のフラックスを多量に添加する必要がある。
ム鉱石は難溶性のクロマイト〔(Fe、Mg)(Cr、Al)2O4〕
を主成分としており、同鉱石を溶解するためにはCaO、S
iO2等のフラックスを多量に添加する必要がある。
従って、高温でかつ多量のスラグが存在するクロム鉱石
の溶融還元法では、スラグ侵食による炉壁耐火物の損耗
が大きな問題となっている。
の溶融還元法では、スラグ侵食による炉壁耐火物の損耗
が大きな問題となっている。
（発明が解決しようとする問題点） 溶融還元炉の炉壁耐火物としては、一般に転炉用耐火物
として用いられるMgO−Cr2O3系又はMgO−Ｃ系レンガが
使用されているが、耐スラグ侵食性ではMgO−Cr2O3系レ
ンガの方が良好とされている。MgO−Cr2O3系耐火物は低
品位のクロム鉱石を原料として製造される。クロム鉱石
の溶融還元法では、クロム鉱石の溶解を促進するような
フラックス(CaO、SiO2)を添加し、高温で製錬を行うた
め、同じクロム鉱石を原料とするMgO−Cr2O3系耐火物の
侵食を抑制することは困難とされてきた。
として用いられるMgO−Cr2O3系又はMgO−Ｃ系レンガが
使用されているが、耐スラグ侵食性ではMgO−Cr2O3系レ
ンガの方が良好とされている。MgO−Cr2O3系耐火物は低
品位のクロム鉱石を原料として製造される。クロム鉱石
の溶融還元法では、クロム鉱石の溶解を促進するような
フラックス(CaO、SiO2)を添加し、高温で製錬を行うた
め、同じクロム鉱石を原料とするMgO−Cr2O3系耐火物の
侵食を抑制することは困難とされてきた。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するため、クロム鉱石、ク
ロム鉱石を予備処理して製造した未還元クロムペレッ
ト、半還元クロムペレット、クロム焼結鉱の１種以上を
炭素源により溶融還元してCr分が39％以下のクロム含有
溶鉄を製造する方法において、(MgO+Al2O3)分率を0.45
未満に抑制して製錬を行い、溶融スラグ中に酸化物とし
て存在するクロム濃度が５％以下になった製錬末期にMg
O源または／およびAl2O3源を添加し、スラグ中の(MgO+A
l2O3)分率、即ち、〔(MgO+Al2O3)／(CaO+SiO2+Al2O3+Mg
O)〕が0.45以上になるように調整するようにしたもので
ある。
ロム鉱石を予備処理して製造した未還元クロムペレッ
ト、半還元クロムペレット、クロム焼結鉱の１種以上を
炭素源により溶融還元してCr分が39％以下のクロム含有
溶鉄を製造する方法において、(MgO+Al2O3)分率を0.45
未満に抑制して製錬を行い、溶融スラグ中に酸化物とし
て存在するクロム濃度が５％以下になった製錬末期にMg
O源または／およびAl2O3源を添加し、スラグ中の(MgO+A
l2O3)分率、即ち、〔(MgO+Al2O3)／(CaO+SiO2+Al2O3+Mg
O)〕が0.45以上になるように調整するようにしたもので
ある。
そして、上記本発明のクロム含有溶鉄製造方法におい
て、そのCr分を39％以下としたのは、本発明がフェロク
ロムの製造を目的とするものでなく、クロム含有溶鉄の
製造を目的とし、この溶鉄をそのままステンレス鋼の製
造に利用するからである。かかる目的であれば、溶鉄が
40％以上のCr分を含有している必要はない。
て、そのCr分を39％以下としたのは、本発明がフェロク
ロムの製造を目的とするものでなく、クロム含有溶鉄の
製造を目的とし、この溶鉄をそのままステンレス鋼の製
造に利用するからである。かかる目的であれば、溶鉄が
40％以上のCr分を含有している必要はない。
以下、この発明について詳細に説明する。
本発明者は、クロム鉱石またはその予備処理品を溶融還
元してクロム含有溶鉄を製造する方法における耐火物損
耗抑制対策について種々検討した結果、溶融スラグ中に
酸化物として存在するクロム濃度が５％以下になった製
錬末期にドロマイト、蛇紋岩等のMgO源または／および
ボーキサイト等のAl2O3源を添加し、スラグ中(MgO+Al2O
3)分率、即ち、〔(MgO+Al2O3)／(CaO+SiO2+MgO+Al2O3)
が0.45以上になるように調整することにより、炉壁耐火
物の損耗の主原因であるスラグによる侵食を著しく抑制
できることを見出した。
元してクロム含有溶鉄を製造する方法における耐火物損
耗抑制対策について種々検討した結果、溶融スラグ中に
酸化物として存在するクロム濃度が５％以下になった製
錬末期にドロマイト、蛇紋岩等のMgO源または／および
ボーキサイト等のAl2O3源を添加し、スラグ中(MgO+Al2O
3)分率、即ち、〔(MgO+Al2O3)／(CaO+SiO2+MgO+Al2O3)
が0.45以上になるように調整することにより、炉壁耐火
物の損耗の主原因であるスラグによる侵食を著しく抑制
できることを見出した。
本発明の原理を説明するため、Cr鉱石の溶融還元反応機
構について述べる。
構について述べる。
前述のように、難溶性のCr鉱石を溶融還元するために
は、CaO、SiO2等のフラックスを多量添加し、1600℃以
上の高温で製錬する必要がある。しかし、溶融還元進行
中も、スラグ中には未溶解のCr鉱石粒子が分散してお
り、還元末期（即ちスラグ中クロム濃度が５％以下）に
ならないと完全に溶解しない。還元進行中は、スラグ−
炭材界面で還元されて行くクロム酸化物を補うようなか
たちでCr鉱石粒子が徐々に溶解する。Cr鉱石の溶解に伴
い、Cr鉱石中の脈石成分であるMgO、Al2O3成分がフラッ
クス由来の溶融スラグ相中に移行する結果、同相中のMg
O、Al2O3濃度が上昇する。
は、CaO、SiO2等のフラックスを多量添加し、1600℃以
上の高温で製錬する必要がある。しかし、溶融還元進行
中も、スラグ中には未溶解のCr鉱石粒子が分散してお
り、還元末期（即ちスラグ中クロム濃度が５％以下）に
ならないと完全に溶解しない。還元進行中は、スラグ−
炭材界面で還元されて行くクロム酸化物を補うようなか
たちでCr鉱石粒子が徐々に溶解する。Cr鉱石の溶解に伴
い、Cr鉱石中の脈石成分であるMgO、Al2O3成分がフラッ
クス由来の溶融スラグ相中に移行する結果、同相中のMg
O、Al2O3濃度が上昇する。
クロム鉱石の溶融還元反応は、スラグ−炭材界面におけ
る還元過程に律速され、Cr鉱石が完全に溶解するまでは
溶融スラグ相中のクロム酸化物濃度は飽和溶解度に近い
状態となっている。
る還元過程に律速され、Cr鉱石が完全に溶解するまでは
溶融スラグ相中のクロム酸化物濃度は飽和溶解度に近い
状態となっている。
従って、スラグ中に未溶解Cr鉱石が分散している状態で
は、炉壁耐火物(MgO-Cr2O3系レンガ)のスラグによる侵
食は殆ど進行しない。
は、炉壁耐火物(MgO-Cr2O3系レンガ)のスラグによる侵
食は殆ど進行しない。
一方、Cr鉱石粒子が完全に溶解した状態、即ち、スラグ
中に酸化物として存在するCr濃度が５％以下の状態で
は、溶融スラグ相中のクロム酸化物濃度は飽和溶解度に
満たない濃度となっており、炉壁耐火物中のクロム酸化
物がスラグ内に溶出することによって侵食が進行する。
中に酸化物として存在するCr濃度が５％以下の状態で
は、溶融スラグ相中のクロム酸化物濃度は飽和溶解度に
満たない濃度となっており、炉壁耐火物中のクロム酸化
物がスラグ内に溶出することによって侵食が進行する。
クロム酸化物のスラグ中飽和溶解度は、スラグ中MgO濃
度およびAl2O3濃度が高いと小さくなる。従って、製錬
時はフラックス（石灰、硅石等）を添加してスラブ中の
MgO、Al2O3濃度を極力低く保つことによりクロム鉱石の
溶解を促進し、還元反応を速やかに進行させることが必
要である。MgO、Al2O3濃度が高いと還元速度が遅くな
り、途中で還元が停滞する等の障害を招くからである。
そのために(MgO+Al2O3)分率、すなわち｛(MgO+Al2O3)／
(CaO+SiO2+Al2O3+MgO)］を0.45未満に抑制するものであ
る。
度およびAl2O3濃度が高いと小さくなる。従って、製錬
時はフラックス（石灰、硅石等）を添加してスラブ中の
MgO、Al2O3濃度を極力低く保つことによりクロム鉱石の
溶解を促進し、還元反応を速やかに進行させることが必
要である。MgO、Al2O3濃度が高いと還元速度が遅くな
り、途中で還元が停滞する等の障害を招くからである。
そのために(MgO+Al2O3)分率、すなわち｛(MgO+Al2O3)／
(CaO+SiO2+Al2O3+MgO)］を0.45未満に抑制するものであ
る。
しかし、製錬末期に至り、スラブ中に分散しているCr鉱
石粒子が完全に溶解した後は、スラグ中MgO、Al2O3濃度
が低いほど（クロム酸化物の溶解度が高いため）耐火物
のスラグにより侵食が著しくなる。
石粒子が完全に溶解した後は、スラグ中MgO、Al2O3濃度
が低いほど（クロム酸化物の溶解度が高いため）耐火物
のスラグにより侵食が著しくなる。
従って、製錬初期から末期に至るまでのスラグ中クロム
濃度が５％以上の間は、極力MgO、Al2O3の濃度を低く保
つことにより還元反応を促進させ、スラグ中クロム濃度
が５％以下となった製錬末期においては、MgO源または
／およびAl2O3源を添加し、スラグ中のMgOおよびAl2O3
濃度を高くすることにより耐火物損耗を抑制する操業方
法が有効となる。
濃度が５％以上の間は、極力MgO、Al2O3の濃度を低く保
つことにより還元反応を促進させ、スラグ中クロム濃度
が５％以下となった製錬末期においては、MgO源または
／およびAl2O3源を添加し、スラグ中のMgOおよびAl2O3
濃度を高くすることにより耐火物損耗を抑制する操業方
法が有効となる。
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。
（実施例） 第１図に示すような試験反応炉を用いて、クロム鉱石の
溶融還元を実施した。反応炉壁耐火物はMgO−Cr2O3レン
ガを使用し、製錬末期にMgO源、Al2O3源を添加しない場
合をベース条件とした。
溶融還元を実施した。反応炉壁耐火物はMgO−Cr2O3レン
ガを使用し、製錬末期にMgO源、Al2O3源を添加しない場
合をベース条件とした。
使用した金属浴（溶銑）、クロム原料（クロム鉱石ペレ
ット）、フラックス（焼成石灰、硅石）および炭材（コ
ークス）の化学成分と使用量を第１表に示す。フラック
スはスラグ中の(MgO＋Al2O3)分率〔(MgO+Al2O3)／(CaO+
SiO2+MgO+Al2O3)〕が約0.35になるよう配合量を設定し
た。
ット）、フラックス（焼成石灰、硅石）および炭材（コ
ークス）の化学成分と使用量を第１表に示す。フラック
スはスラグ中の(MgO＋Al2O3)分率〔(MgO+Al2O3)／(CaO+
SiO2+MgO+Al2O3)〕が約0.35になるよう配合量を設定し
た。
製錬温度は1600〜1650℃に制御した。製錬開始から80分
間（第Ｉ期）において、クロム鉱石ペレット、焼成石
炭、および硅石の全量とコークス3000kgを金属浴上に投
入した。投入は10分毎に８回に分け当量ずつ行った。次
の40分間（第II期）においてはコークスのみ500kgを10
分毎に４回に分けて投入した。
間（第Ｉ期）において、クロム鉱石ペレット、焼成石
炭、および硅石の全量とコークス3000kgを金属浴上に投
入した。投入は10分毎に８回に分け当量ずつ行った。次
の40分間（第II期）においてはコークスのみ500kgを10
分毎に４回に分けて投入した。
第Ｉ期において上吹込ランスから酸素を1400Nm3/hr、底
吹羽口からは窒素を150Nm3/hr吹き込んだ。第II期にお
いては、上吹き酸素を700Nm3/hr、底吹き窒素を80Nm3/h
rに調整した。
吹羽口からは窒素を150Nm3/hr吹き込んだ。第II期にお
いては、上吹き酸素を700Nm3/hr、底吹き窒素を80Nm3/h
rに調整した。
製錬中メタルおよびスラグのサンプリングを実施し、ス
ラグ成分のMgOバランスより炉壁耐火物(MgO-Cr3O3)の損
耗量を計算した。実験後の耐火物の状況を調査したとこ
ろ、スラグとの接触部が顕著に損耗しており、損耗度は
スラグ中MgOバラスンより計算した値と一致した。
ラグ成分のMgOバランスより炉壁耐火物(MgO-Cr3O3)の損
耗量を計算した。実験後の耐火物の状況を調査したとこ
ろ、スラグとの接触部が顕著に損耗しており、損耗度は
スラグ中MgOバラスンより計算した値と一致した。
ベーステスト時の製錬中のメタル成分およびスラグ成分
の変化をそれぞれ第２図および第３図に示す。また、耐
火物損耗度の変化を全損耗量を100として第４図に示
す。
の変化をそれぞれ第２図および第３図に示す。また、耐
火物損耗度の変化を全損耗量を100として第４図に示
す。
第４図に示すように、製錬末期に至り、スラグ中に酸化
物として存在するクロム濃度が５％以下となった時に著
しく耐火物の損耗（スラグによる侵食）が進行すること
が判明した。
物として存在するクロム濃度が５％以下となった時に著
しく耐火物の損耗（スラグによる侵食）が進行すること
が判明した。
次に、本発明の実施例に相当する操業試験を行った。
本操業試験の製錬条件はベーステストと同じとし、スラ
グ中クロム濃度が４〜５％になった時点の製錬末期にMg
O源（ドロマイト）およびAl2O3源（ボーキサイト）を添
加し、その耐火物損耗抑制効果を確認すると共に、添加
量を種々変えて適正添加量を調査した。
グ中クロム濃度が４〜５％になった時点の製錬末期にMg
O源（ドロマイト）およびAl2O3源（ボーキサイト）を添
加し、その耐火物損耗抑制効果を確認すると共に、添加
量を種々変えて適正添加量を調査した。
添加したドロマイトとボーキサイトの化学組成を第２表
に示す。
に示す。
MgO源・Al2O3源の添加による耐火物損耗抑制効果を調査
した結果を第５図に示す。同図から明らかのように、ス
ラグ中の(MgO+Al2O3)分率〔(MgO+Al2O3)／(CaO+SiO2+Mg
O+Al2O3)〕が0.45以上になるようにMgO源または／およ
びAl2O3源を添加することにより、耐火物の損耗を著し
く抑制することができる。
した結果を第５図に示す。同図から明らかのように、ス
ラグ中の(MgO+Al2O3)分率〔(MgO+Al2O3)／(CaO+SiO2+Mg
O+Al2O3)〕が0.45以上になるようにMgO源または／およ
びAl2O3源を添加することにより、耐火物の損耗を著し
く抑制することができる。
なお、MgO源・Al2O3源の添加により、還元停滞を起こし
たり、あるいは製錬時間が延びる等の支障はまったくな
かった。
たり、あるいは製錬時間が延びる等の支障はまったくな
かった。
得られた溶鉄の量は６．７トンで、その化学組成は第３
表のとおりである。この溶鉄は、ＡＯＤ等通常の製錬プ
ロセスでのステンレス鋼の製造にそのまま使用できる。
表のとおりである。この溶鉄は、ＡＯＤ等通常の製錬プ
ロセスでのステンレス鋼の製造にそのまま使用できる。
（発明の効果） 本発明方法によれば、製錬末期にMgO源または／およびA
l2O3源を添加するという比較的簡単な手段でクロム鉱石
等の溶融還元処理における耐火物原単位を著しく減少す
ることができ、製錬コストの低減を図ることができる。
l2O3源を添加するという比較的簡単な手段でクロム鉱石
等の溶融還元処理における耐火物原単位を著しく減少す
ることができ、製錬コストの低減を図ることができる。
第１図は、本発明の実施試験に用いた反応炉の概略断面
図、 第２図〜第５図は実施試験の結果を示すグラフで、第２
図は製錬過程での溶鉄（メタル）中のCrとＣの濃度の変
化、第３図は同じくスラグ中の諸成分の濃度変化、第４
図はスラグ中のCr濃度と耐火物損耗指数の変化、第５図
はスラグの(MgO+Al2O3)分率、即ち、(MgO+Al2O3)／(CaO
+SiO2+MgO+Al2O3)と耐火物損耗指数との関係、をそれぞ
れ示す。
図、 第２図〜第５図は実施試験の結果を示すグラフで、第２
図は製錬過程での溶鉄（メタル）中のCrとＣの濃度の変
化、第３図は同じくスラグ中の諸成分の濃度変化、第４
図はスラグ中のCr濃度と耐火物損耗指数の変化、第５図
はスラグの(MgO+Al2O3)分率、即ち、(MgO+Al2O3)／(CaO
+SiO2+MgO+Al2O3)と耐火物損耗指数との関係、をそれぞ
れ示す。
Claims (1)
- 【請求項１】クロム鉱石、クロム鉱石を予備処理して製
造した未還元クロムペレット、半還元クロムペレット、
クロム焼結鉱の１種以上を炭素源により溶融還元してCr
分が39％以下のクロム含有溶鉄を製造する方法におい
て、スラグ中の(MgO+Al2O3)分率、即ち、〔(MgO+Al2O3)
／(CaO+SiO2+Al2O3+MgO)〕を0.45未満に抑制して製錬を
行い、溶融スラグ中に酸化物として存在するクロム濃度
が５％以下になった製錬末期にMgO源または／およびAl2
O3源を添加して(MgO+Al2O3)分率が0.45以上になるよう
に調整することを特徴とするクロム含有溶鉄の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117284A JPH0617536B2 (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | クロム含有溶鉄の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117284A JPH0617536B2 (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | クロム含有溶鉄の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63282235A JPS63282235A (ja) | 1988-11-18 |
| JPH0617536B2 true JPH0617536B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=14707936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62117284A Expired - Lifetime JPH0617536B2 (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | クロム含有溶鉄の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617536B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5822356A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-09 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 回転炉によるフエロクロムの製造法 |
-
1987
- 1987-05-14 JP JP62117284A patent/JPH0617536B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63282235A (ja) | 1988-11-18 |
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