JPS5873742A - 合金鉄の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、′製鋼過程にお′ける脱酸あるーは鋼の質
的改善の丸めの合金元素添加剤として′使用される合金
鉄を低コストで製造し得る方法に関する。

前配合金鉄の代表的なものとしては、７エロニツケル、
フェロクロム、フェロマンガン、７エロシリコン等があ
けられるが、従来のこれら合金鉄の製造方法としては、
電気−法、高炉法、テルミット法、電解法などがあシ、
主・髪な合金鉄であるニッケル、クロム、マンガン系な
どの合金鉄は、一般に電気炉法によっている。

ところが、電気炉法では、原料鉱石の溶解還元に多くの
電力を消費するため、日本のように電力価格の著（く高
い国では、合金鉄の製造コストに占める電力費唸３０〜
４０９１といわれている。このために、Ｅ１本の°合金
鉄製造業界は年々国際競争力を弱め、最近の製品輸入比
率はシリコンが５ｏｑＩ１．フェロクロムは４０％強に
まで増加している。

こうし九背景から、合金鉄製造業界では、大客量Ｏ電気
炉の建設ムるーは操檗技術の改善で電力原−位□の□低
下をはかるとともに、親電力ＤＩ！点から電気炉によら
ない製造方法の技術關発が強く望まれている。　□ この発明者らは、かかる現状に鎌みて種々検討を重ねた
結果１石炭中コークス等炭素質燃料のガス化法の一つで
ある溶融鉄浴ガス化法を利用することによ抄、低コスト
で合金鉄を製造し得る方法を見い出した。

溶融鉄浴ガス化法性、ガス化反応に必要な熱を溶融鉄に
よって与える方式であり、具体的には。

相当量の溶融鉄が貯えられた溶解炉に石炭、コークス等
の炭素質燃料を酸素と共に吹込んでガス化する方式であ
る。すなわち、炭素質燃料を酸素と共に吹込むと、鉄浴
中で炭素質燃料の分解反応によシＨ，ガスの生成とＣの
溶解が起こシ、鉄浴中に溶解したＣは、同時に吹込まれ
る酸素と反応、してＣＯガスとなるが、このときに多量
の熱が発生する。この発明者らは、前記の熱と鉄浴中に
溶解している′炭素を利用することによシ１合金鉄の原
料である金属鉱石（Ｎｉ、　Ｏｙ、　Ｍｎ％Ｖ、　Ｍ□
　％Ｆｅ等）あるいは金属酸化物の溶解還元が可能であ
ることを見い出し、Ｊｉ＠を完成した−ものである。

すなわち、この発明は、溶解炉に相当量の溶融鉄を貯え
、該溶融鉄浴中に石′：炭、コークス、ピッチ、重質油
等の炭素質燃料をＩＦ素と共に吹込んでｌｆＸ化すると
同時に、　ｃｒ、・讐”！Ｊｌ；、ＭＫＩ、　Ｖ、　Ｍ
ｏ。

！ｅ等の金属鉱石ま九は金属酸化物の１１１または２種
以上を前記鉄浴中に投入し溶解還元せしめることを特徴
とするものである。

この発明法によれば、合金鉄を製造するに必要な電力原
単位を電気炉法に比較して著しく低減することが可能で
ある。また回収ガスは、ＣＯと亀に富んだガスで６９．
工業用燃料、化学用原料ガス、直接製鉄用還元用ガスと
して利用できるので、合金鉄の製造コストが砥めて安価
になる。

以Ｆ％との゛発明法について詳細に説明する。

合金鉄の製造において、金属鉱石または金属酸化物の還
元が一般には鉄または鉄酸化物の存在下で行われ、還元
剤としては、炭素、けい素、アルｉニウムが使ワレル。

Ｍ、、■、Ｎｉ　、　Ｍｎ　、　Ｏｒ等の金属酸化物の
炭素による還元反応は、高温において１出エネルギーの
減少が大きく比較的容易に還元されて金属炭化物および
純金属が生成する。

まえ量産に適しているので、大部分は炭素による還元法
によって製造されている。

金属鹸化物と、に儂による還元反応は、いずれも吸熱反
応であるので、還元反応の進行を容易にする丸めには、
熱を供給してやる必要がある。一方。

溶融鉄浴ガス化法は、溶解炉内に溶＠Ｓを貯え、験鉄浴
中に炭素質燃料を酸素と共に吹込んでガス化するもので
あるが、この時の主反応式は、下記（１）〜（５）式で
示される。

ＣｎｌＩｍ　Ｗ　ｎｏ　＋　　Ｈ，（１）０−ｈＱ（ｉ
ｎｒ４）−＆９８　　Ｋ６１１　　（２）Ω＋Ｖｌｌ　
Ｏ，−〇〇　　　　　＋３＆３９　Ｋｏａｚ　　（３）
Ω十ｏ　４　ｃｏ　　　　　　＋　ｌｏｗ９ｓ　Ｌｏｓ
ｔ　（４）ＣＯ，＋　　Ｃ−２ＣＯ−３Ｌ２９　　Ｋｅ
ｓｌ　　　（ｉ）（１）〜（５）式の反応は、全体とし
ては発熱ＪＥ応であり、多量の余剰熱が発生する。従っ
て、通常の鉄浴ガス化法ではこの余剰熱を“抑制するた
めにスチームを吹込んで熱のコントロールを行って−る
。

この時の反応を（６）式に示す。

Ω＋Ｈ，０−ＣＯ＋嶋　　　−２５，５８Ｋｏ辱ｌ　（
−）この発明では、スチームを吹込むかわりに、前記金
属鉱石または金属酸化物を溶解炉に投入し。

）５゜素質燃料のガス化で発生する余剰熱と鉄浴中に常
時溶解している炭素を利用して金、稗、鉱石を九は金属
鹸化物の溶解と還元を行わせ合金鉄を製造するものであ
る。

次に、この発明法を実施するための装置の一例にりｉて
説明する。

この発明に用いられる装置は、基本的には、第１図７に
示すごと＜、ｓ融鉄（１）を貯える溶解炉（２）。

鉄浴中に炭素゛質燃料（３）と酸素（４）を吹込むため
の非浸漬上吹ランス（Ｓ）、金属鉱石または金属酸化物
の団鉱（６）と媒溶剤（７）を投入するための投入シュ
ート（９）、生成したスラグおよび合金鉄を一時的に貯
蔵する丸めの沈静室ａＯ，スラグおよび合金鉄を連続的
に排出するための出滓孔（２）、出湯口（２）、生成ガ
スを回収するための回収フード斡から構成される。

炭素質燃料および酸素を吹込む非浸漬上吹ランス（５）
は、第２ｍに示すごとく、中心孔（町）と該中心孔の周
囲に多孔（ａ、）を配し、中心孔（ａ、）から炭素質燃
料を、多孔（へ）より酸素をそれぞれ吹出す構造のもの
を用いることができる。また、中心孔（ａｌ）より吹込
まれる炭素質燃料が２石炭、コークス、ピッチ等固体で
ある場合、これを做粉砕し、空気、不活性ガスをキャリ
アガスとして気体輸迭される。

なお、金属鉱石（６）は、乾燥後団鉱として炉口部に設
は九投入シート（９）から炉内に投入する方法を示した
が、これを微粉砕し前記炭素質燃料と拠金して、前記ラ
ンス（５）から吹込んでもよい。

さらに、第３図に示すごとく、微粉砕した金属鉱石また
は金属酸化物を前記ランス（６）とは別の非浸漬上吹ラ
ンス鱒を用い、空気、不活性ガス噂をキャリアガスとし
て炉内に吹込んでもよ−。

媒溶剤は、金属酸化物の還元スラグの脱８．脱ｒ性能、
流動性を改善するために必要に応じて添加されるが％通
常、スラグの′塩基度が１．２〜１０となるよう調整さ
れる。

溶融鉄浴温度は、目的とする合金鉄の種−によって異る
が１通常１４００〜１’４．！ｏ℃に・シトロールする
のが適当である。　　、・ 前記装置によ動台金鉄を製造する場合は、溶解炉（２）
に貯えられた温度約１３００℃の溶融鉄浴中に。

ランス（６）から炭素質物質と酸素を吹込んでガス化す
る。炉内で生成したガスは回収７−ド（２）から回収さ
れる。その後、炉内の鉄浴温度がガス化反応による熱に
より上昇すると、投入シュート（９）ｔたは一ト浸漬上
吹ランス（ロ）から金属鉱石を溶融鉄浴中に添加する。

炉内に添加された金属鉱石は、鉄浴中で急速に受熱され
溶解すると同時に、鉄浴中に溶解している番量の炭素と
反応し、金属酸化物のに設けた一出孔より沈靜室（至）
にＳ行し、比菖差で両者が分′離され１適宜出湯口輪お
よび出滓孔（ロ）より炉外に排出される・ 次に、１５トン溶解炉を用いてＮｉ鉱石を溶融還元し粗
フェロニッケルを製造した場合の実施例について説明す
る。

〔実施例〕

溶解炉に約１３’００℃の溶銑１５）ンを貯え、該鉄１
ｉ 浴中にランスを用いて酸素を２００ＯＮＷＶＨｒの割合
で約１５分間吹込んで鉄浴温度を１５５０℃に上昇させ
丸。その後、送酸量を２７００　Ｎｍ’／ｆｉｒに上げ
、同時に微粉砕した一般炭を４５００ｋｙ／Ｈｒの割合
で吹込んでガス化を開始した。ガス化開始後１０分経過
した時点からＮｉ鉱石と媒溶剤を２０分間隔でそれぞれ
６００ｍ１？、　２５０１＃ずつ投入シュートから鉄浴
中に投入した。

このような方法で１石炭のガス化とＮｉ鉱石の投入を約
１０１１閾継続し操業を終了した。こ（ＤＩ％！ｌ。

スラグが多量に生成したの゛で、出滓孔からスラグだけ
を間欠的に炉外に排出した。また、操業中は、溶解炉内
の状況を把握するためにサブランスを用いて湯ＥＩｌｉ
レベル、鉄浴温度、鉄浴中００測定と鉄浴のサンプリン
グを適宜実施した。

サブランスで、ｊＩ定した鉄浴中Ｃは、２０〜２３で。

鉄浴温度は１５５０−１５８５℃の間でゆるやかに変動
した。また、生成ガスの組成は１回収７−ド畿のダクト
部で連続一定した・ 本実施例で使用した石炭およびＮｒ絋鉱の組成を第１表
に示す。また、操ｌｌｌ５後の鉄浴成分と回収ガスの平
均的鳳成をそれぞれ第２表、第３表に示す。また、第４
表には％回収Ｎｉ　？ン当ａｏｉｕｕｔｃ囃位を一従来
法と比較して示した。　□第２表よパり明ら・かなとと
く、１０時間の操業でＮｔ　３．７−を含有する組合金
鉄をＮｉ歩留り約９８−で極めて効率よく製造すること
ができた。また、第４表より１本発明法でフェロニッケ
ｌ！、を製造した場合の電力消費鰍は、電気炉法の約１
７４程度であ＼ ９、脱電力の観点から極めて有効な方法であることがわ
かる。　　　・ また１本発明法では、多量の石炭と酸素が必要であるが
、゛石炭はコークス用炭として不適当な低品位の一般炭
が使える上に、第３表より明らかなどと（、Ｃｏ、Ｈ，
に富んだ多量のガスが回収されるので、石炭が保有する
エネルギーの７５９６以上は回収可能である。

第１表　石炭およびＮｉ鉱石の組成 第２表　操業前後の鉄浴成分（チ） 第３表　ガス組成（−） 第４表　操業原単位 原単位二Ｎ１トン当シ

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発−決を実施するための装置の一例を示す
縦断正面図、第２図は同上装置におけるランスの底面図
、第３図はこの発明法の他の実施例装置を示す概略図で
ある。 図中１・・・溶融鉄、２・・・溶解炉、３−・・炭素質
燃−料。 ４・・・酸素、５−・ランス、６・・・金属酸化物、７
・・・線溶剤、９−・・投入シュー）、１Ｇ・・・沈静
室、１１−・出滓′孔、１２−・・出湯口、１３−・・
回収フード。 出願人　　住友金属工業株式会社 ２ 第１図 第２図 第３図 第１頁の続き ０発　明　者　中島英雅 ０発　明　者　松尾亨 ０発　明　者　増田誠− 尼崎市西長洲本通１丁目３番地 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番 地住友°金属工業株式会社鹿島製 鉄屑内　　゛ 手続ン甫正書く６式） ％式％ 事件との関係　　　特許出願人 代表者熊谷典文 ５、手続補正指令の日付　　昭和５７年１１月３０日６
゜ ７゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶解炉に相当量の溶融鉄を貯え、該溶融鉄浴中に石炭、
   コークス、ピッチ、重質油等の炭素質燃料を酸素ととも
   に吹込んでガス化すると同時−１Ｏｒｂ組、Ｍｕ、Ｖ％
   ＭＯ１Ｆ・□等の金属鉱石または。 金属酸化物０１種ｔ７は２種以上を前記鉄−中に投入し
   溶解還元せしめることを特徴とする一命鉄の製造法。