JPH07278633A - 溶融還元法 - Google Patents

溶融還元法

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JPH07278633A
JPH07278633A JP6748094A JP6748094A JPH07278633A JP H07278633 A JPH07278633 A JP H07278633A JP 6748094 A JP6748094 A JP 6748094A JP 6748094 A JP6748094 A JP 6748094A JP H07278633 A JPH07278633 A JP H07278633A
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JP
Japan
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slag
alumina
iron oxide
concentration
iron
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JP6748094A
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Takashi Orimoto
隆 折本
Kazuyoshi Yamaguchi
一良 山口
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、溶融還元炉において、生産性を向
上させることを目的とする。 【構成】 アルミナとシリカの比が0.4以下の炭材を
200〜500kg/t−溶銑及び/またはアルミナ含有量
が1wt%以下の酸化鉄含有原料を400〜1000kg/t
−溶銑を吹錬開始時、または60〜80wt%吹錬が終了
したとき、またはスラグ中の酸化鉄濃度が7wt%を超え
たときに炉内に投入し、スラグ中のアルミナ濃度を5〜
11wt%に調整しスラグ中の酸化鉄濃度を下げる。 【効果】 排滓に伴う鉄分の損失、スラグのフォーミン
グを抑制し生産性の向上がはかれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄浴式の溶融還元法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄浴式の溶融還元炉により銑鉄を製造す
る方法において、排滓に伴う鉄分の損失やスラグのフォ
ーミングを抑えるためにスラグ中の酸化鉄濃度を低くす
る必要がある。これまで報告されている排滓スラグ中の
鉄分を回収する技術としては、溶湯を排出した後の炉内
残留スラグに底吹き羽口を通じ酸素ガス及び微粉炭を吹
き込むことにより未還元の金属酸化物を還元する方法
(特開昭63−62808号公報)、吹錬中の鉄鉱石の
投入速度を制御することによりスラグ中の酸化鉄濃度を
制御する方法(特開昭63−223112号公報)、ス
ラグ中のMgO濃度を9.5wt%以上にすることにより
吹止めスラグ中の酸化鉄濃度を低減させる方法(特開平
3−10013号公報)等がある。スラグのフォーミン
グを抑制する方法としては、アルミナ及びマグネシアの
添加によりスラグ中のシリカ濃度を35wt%以下とし且
つCaO/SiO2 を0.5〜2.0の範囲に維持する
方法(特開昭63−35723号公報)がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来は排滓に伴う鉄分
の損失を抑えるために上記の方法が提案されているが、
煩雑な回収工程と多額の設備コスト(特開昭63−62
808号公報)を要したり、生産性の低下を招く(特開
昭63−223112号公報)ものである。また、スラ
グ融点の上昇によりスラグ流動性が悪化するため、排滓
作業が著しく困難になる(特開平3−10013号公
報)。アルミナ及びマグネシアの添加によりスラグ中の
シリカ濃度を下げフォーミングを抑制する方法(特開昭
63−35723号公報)はスラグ量の増大となり鉄分
の損失が大きくなる。本発明は、少ない副原料使用量で
スラグ中のアルミナ濃度を5〜11wt%の範囲に調整
し、反応速度の低下を伴うことなくスラグ中の酸化鉄濃
度を低下させる溶融還元法を提供することを目的として
いる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の溶融還元法は、
スラグ中のアルミナ濃度を低下させることによりスラグ
中の酸化鉄濃度を低下させるという作用効果を活用し、
排滓に伴う鉄分の損失及びスラグのフォーミングを抑え
ることを特徴とする。即ち、本発明の要旨とするところ
は(1)溶融還元炉に酸化鉄含有原料、炭材及び副原料
を投入し、炉上方より酸素含有ガスを吹き込む鉄浴式の
溶融還元法において、アルミナとシリカの比が0.4以
下の炭材を200〜500kg/t−溶銑及び/またはアル
ミナ含有量が1wt%以下の酸化鉄含有原料を400〜1
000kg/t−溶銑投入し、吹錬することによりスラグ中
のアルミナ濃度を5〜11wt%の範囲に調整することを
特徴とし、さらに(2)吹錬する含有ガス量の60〜8
0wt%の吹錬が終了したとき、アルミナとシリカの比が
0.4以下の炭材を200〜500kg/t−溶銑及び/ま
たはアルミナ含有量が1wt%以下の酸化鉄含有原料を4
00〜1000kg/t−溶銑投入することを特徴とし、ま
た、さらに、(3)スラグ中の酸化鉄濃度が7wt%を超
えたとき、アルミナとシリカの比が0.4以下の炭材を
200〜500kg/t−溶銑及び/またはアルミナ含有量
が1wt%以下の酸化鉄含有原料を400〜1000kg/t
−溶銑投入することを特徴とする。
【0005】
【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明者が
スラグ中のアルミナと酸化鉄の熱力学的関係を明らかに
した結果によると、塩基度が1.1〜1.2で酸化マグ
ネシウムを5〜6wt%含有するスラグ中の酸化鉄の活量
係数のアルミナ依存性は1400℃で次のように定式化
できる。 γFeO=−0.805(%Al2 3 )′+12.8 ;(%Al2 3 )′≦13.7 γFeO=−0.055(%Al2 3 )′+2.46 ;(%Al2 3 )′≧13.7 ここで、 γFeO:スラグ中の酸化鉄の活量係数〔−〕 (%Al2 3 )′:酸化鉄を除いたスラグ中のアルミ
ナ含有量〔wt%〕
【0006】上記の実験により得られたスラグ中の酸化
鉄の活量係数を用い、次式の関係を用いて所定の酸素ポ
テンシャルの下でのスラグ中の酸化鉄濃度のアルミナ依
存性を計算した結果を図2に示す。 aFeO=γFeO・NFeO ここで、 aFeO:スラグ中の酸化鉄の活量〔−〕 NFeO:スラグ中の酸化鉄のモル分率〔−〕
【0007】このように、スラグ中のアルミナ濃度を1
1wt%以下にすることにより、スラグ中の酸化鉄濃度を
大幅に減少することができる。上記の知見に基づき、本
発明者らは鉄浴式の溶融還元法において、スラグ中のア
ルミナ濃度を5〜11wt%の範囲に調整することを特徴
とする溶融還元法を発明した。
【0008】図1に本発明の装置概略図の一例を示す。
即ち、アルミナとシリカの比が0.4以下の炭材をホッ
パ4を通して、及び/またはMBR、カラジャス等のア
ルミナ含有量が1wt%以下の鉄鉱石またはそれらの還元
鉱石をホッパ5を通して炉内に投入し、少ない副原料使
用量でスラグ中のアルミナ濃度を5〜11wt%の範囲に
調整することによりスラグ中の酸化鉄濃度を2〜7wt%
に制御し、しかもこのとき酸素ポテンシャルが低下しな
いため、反応速度を維持した状態で排滓に伴う鉄分の損
失やスラグのフォーミングを抑える方法である。アルミ
ナ濃度が5wt%を下回るとスラグの流動性が悪化し通気
性・通液性を阻害するという問題が生じる。
【0009】アルミナ濃度が11wt%超になるとスラグ
中の酸化鉄濃度が増加する。60〜80%の吹錬が終了
したときアクションをとるのはアルミナとシリカの比が
0.4以下の炭材及びアルミナ含有量が1wt%以下の酸
化鉄含有原料は高価であるため使用量を減らしコストを
下げるためである。また、スラグ中のFeO濃度が7wt
%以上になるとスラグがフォーミングを起こすため、F
eO濃度を下げることでフォーミングを防ぐためにアル
ミナとシリカの比が0.4以下の炭材及びアルミナ含有
量が1wt%以下の酸化鉄含有原料を投入する。
【0010】炭材中のアルミナとシリカの比が0.4を
超えたり酸化鉄含有原料中のアルミナ含有量が1wt%を
超えると、スラグ中のアルミナ濃度を5〜11wt%にす
るための副原料投入量が増えるためスラグ量が増大し、
排滓に伴う鉄分の損失が大きくなる。スラグ中のアルミ
ナ濃度は予め投入する原料の化学分析を行い、投入量を
計算することができる。
【0011】スラグ中のアルミナ濃度を5〜11wt%に
し、スラグ中の酸化鉄濃度を低減するためには、アルミ
ナとシリカの比が0.4以下の炭材の投入量を200〜
500kg/t−溶銑、アルミナ含有量が1wt%以下の酸化
鉄含有原料の投入量を400〜1000kg/t−溶銑にす
ることが好ましい。即ち、アルミナとシリカの比が0.
4以下の炭材の投入量が200kg/t−溶銑未満及びアル
ミナ含有量が1wt%以下の酸化鉄含有原料の投入量が4
00kg/t−溶銑未満の場合、スラグ中のアルミナ濃度が
低下しないためスラグ中の酸化鉄濃度を低減することが
できないためである。また、アルミナとシリカの比が
0.4以下の炭材の投入量が500kg/t−溶銑超及びア
ルミナ含有量が1wt%以下の酸化鉄含有原料の投入量が
1000kg/t−溶銑超の場合、操業上の問題はないが原
燃料コストが高くなるためである。
【0012】
【実施例】本発明方法を炉容積50tの溶融還元炉に適
用した場合の実施例に基づいて説明する。 (実施例1)吹錬開始時からスラグ中のアルミナ濃度を
5〜11wt%に調整した例である。図1に示した溶融還
元炉のアルミナとシリカの比が0.19のLeming
ton炭、アルミナ含有量0.6wt%のカラジャス鉱
石、生石灰をそれぞれのホッパから25,50,2.5
t(それぞれ500,1000,50kg/t−溶銑に相
当)分投し吹錬を行った。吹錬中はスラグ中のアルミナ
濃度は10wt%に維持されており、スラグ中の酸化鉄濃
度は2wt%であった。このためスラグのフォーミングは
起こらず円滑な操業ができた。また、通常原料を使用し
た場合と同じ酸素ポテンシャルであるため、反応速度の
低下が見られなかった。
【0013】(実施例2)吹錬が80wt%終了した時点
でアルミナとシリカの比が0.4以下の炭材及びアルミ
ナ含有量が1wt%以下の酸化鉄含有原料を投入すること
によりスラグ中のアルミナ濃度を5〜11wt%に調整
し、排滓に伴う鉄分の損失を抑えた例である。図1に示
した溶融還元炉9に酸化鉄含有原料、炭材及び副原料等
をホッパから投入し、炉上方より酸素を吹き込み吹錬
し、溶銑(C:4.2wt%)40tとスラグ(CaO/
SiO2 =1.1、Al2 3 :14wt%、MgO:1
5wt%、FeO:4wt%)13tを製造する。
【0014】次に、ホッパ4を通してアルミナとシリカ
の比が0.19のLemington炭15t(300
kg/t−溶銑に相当)、ホッパ3を通してアルミナ含有量
0.3wt%のMBR鉱石20t(400kg/t−溶銑に相
当)、副原料投入用ホッパ1を通して生石灰1.7t、
珪石0.5tを炉内に投入し、吹錬を継続する。スラグ
中のアルミナ濃度は11wt%に低下し、スラグ中の酸化
鉄濃度を1.5wt%にすることができ、排滓に伴う鉄分
の損失を減少させることができた。この方法により1回
の操業(約1時間)で銑鉄約50tを製造することがで
きた。
【0015】(実施例3)通常原料を使用した操業を行
っている最中にスラグ中の酸化鉄濃度が7wt%を超え、
スラグのフォーミングを起こした場合にスラグ中のアル
ミナ濃度を5〜11wt%に調整しスラグのフォーミング
を抑えた例である。通常原料を使用した操業を行い銑鉄
20tを製造した時点でスラグ中の酸化鉄濃度が10wt
%になりスラグのフォーミングが起こった。
【0016】この時のスラグ中のアルミナ濃度は14wt
%であったため生石灰と珪石をCaO/SiO2 が変化
しないようにホッパ1から投入するとともに通常の炭材
からアルミナとシリカの比が0.30のCoal Va
lley炭に切り換え20t(400kg/t−溶銑に相
当)ホッパ4から投入し、操業を継続することによりス
ラグ中のアルミナ濃度を10wt%まで低下させた。これ
によりスラグ中の酸化鉄濃度は3.5wt%まで低下しス
ラグのフォーミングを抑制することができた。このとき
酸化鉄含有原料の投入速度を低下させることがないため
生産性を下げなかった。
【0017】(比較例1)溶銑(C:4.2wt%)50
tとスラグ(CaO/SiO2 =1.2、Al23
15wt%、MgO:15wt%、FeO:4wt%)19t
を製造した後、鉄鉱石の供給を止めて吹錬を続けた。そ
の結果、スラグ中の酸化鉄濃度は1.5wt%に低下した
ものの、1回の操業に1.5時間かかり生産性が低下し
た。
【0018】(比較例2)溶銑(C:4.5wt%)25
tとスラグ(CaO/SiO2 =1.2、Al23
15wt%、MgO:15wt%、FeO:4wt%)9tを
製造した後、ホッパ4を通してアルミナとシリカの比が
0.30のCoal Valley炭30t、ホッパ5
を通してアルミナ含有量0.40wt%のMBR鉱石33
t、副原料投入用ホッパ1を通して生石灰と珪石を炉内
に投入し、吹錬を継続した。副原料を過剰に投入した結
果、スラグ中のアルミナ濃度は3.5wt%となり、スラ
グ中の酸化鉄濃度は0.5wt%に低下したが、スラグ粘
度が増大し、排滓が困難であった。
【0019】
【発明の効果】本発明方法によれば、スラグ中のアルミ
ナ濃度を5〜11wt%にすることにより、出銑量を低下
させずにスラグ中の酸化鉄濃度を減少させることがで
き、排滓に伴う鉄分の損失やスラグのフォーミングを抑
えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】装入装置の概略図である。
【図2】スラグ中の酸化鉄濃度とアルミナ濃度の関係を
示す図表である。
【符号の説明】
1 副原料投入用ホッパ 2 通常炭材用ホッパ 3 通常酸化鉄含有原料用ホッパ 4 Al2 3 /SiO2 ≦0.4の炭材用ホッパ 5 Al2 3 ≦1wt%の酸化鉄含有原料用ホッパ 6 ランス 7 スラグ 8 メタル 9 溶融還元炉

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融還元炉に酸化鉄含有原料、炭材及び
    副原料を投入し、炉上方より酸素含有ガスを吹き込む鉄
    浴式の溶融還元法において、アルミナとシリカの比が
    0.4以下の炭材を200〜500kg/t−溶銑及び/ま
    たはアルミナ含有量が1wt%以下の酸化鉄含有原料を4
    00〜1000kg/t−溶銑投入し、吹錬することにより
    スラグ中のアルミナ濃度を5〜11wt%の範囲に調整す
    ることを特徴とする溶融還元法。
  2. 【請求項2】 吹錬する純酸素または酸素を含むガス量
    の60〜80wt%の吹錬が終了したとき、アルミナとシ
    リカの比が0.4以下の炭材を200〜500kg/t−溶
    銑及び/またはアルミナ含有量が1wt%以下の酸化鉄含
    有原料を400〜1000kg/t−溶銑投入することを特
    徴とする請求項1記載の溶融還元法。
  3. 【請求項3】 スラグ中の酸化鉄濃度が7wt%を超えた
    とき、アルミナとシリカの比が0.4以下の炭材を20
    0〜500kg/t−溶銑及び/またはアルミナ含有量が1
    wt%以下の酸化鉄含有原料を400〜1000kg/t−溶
    銑投入することを特徴とする請求項1記載の溶融還元
    法。
JP6748094A 1994-04-05 1994-04-05 溶融還元法 Withdrawn JPH07278633A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001055457A1 (de) * 2000-01-28 2001-08-02 Holcim Ltd. Verfahren zum herstellen von puzzolanischen zumahlstoffen für die zementindustrie aus stahlschlacken unter verwendung eines reduzierenden metallbades

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001055457A1 (de) * 2000-01-28 2001-08-02 Holcim Ltd. Verfahren zum herstellen von puzzolanischen zumahlstoffen für die zementindustrie aus stahlschlacken unter verwendung eines reduzierenden metallbades

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Effective date: 20010605