JPS5941448A - 溶融還元法によるＦｅ↓−Ｎｉ，Ｆｅ↓−Ｃｒ↓−Ｎｉ系合金の製造方法 - 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】 本発明は溶融還元法による合金鉄の製造方法に関し、さ
らに詳しくはＮｉ鉱石、またはＮｉ鉱石にＣｒ鉱石を加
えた鉱石に適切なフラックスを添加してＮｉを含むＦｅ
−Ｎｉ系またはＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鉄な溶融還元法
によって製造する方法に関する。

ステンレス鋼の製造は従来電気炉または転炉を用いて行
なわれているが、ステンレス鋼製品の製造コストのうち
主原料であるフェロクロム、フェロニッケルなど合金鉄
の価格の占める割合が太き〜・。

従来フェロニッケルは多くは電気炉法により製゛造され
、その他りルツプレン法または高炉法によって生産され
ている。

電気炉法によりフェロニッケルを製造する場合には、電
力消費量が大きく、また近年粉鉱石の比率が増加してい
ることから、それら粉状鉱石な電気炉に装入する前に塊
成化する必要があり、塊成化処理コストがかかるなどの
点から、製造されるフェロニッケルの価格が高（なる欠
点がある。

本発明者らは、上記欠点を除去、改善するため粉状鉱石
を塊状化せずに直接使用すると共に電力を用いずに粉粒
状鉱石から溶融金属を製造する方法を提案した。（特願
昭５６−６３２９４、特願昭５．７−６５４１３）。

これらの方法を実施する場合、その操業を円滑にし、か
つ、コークスまたは石炭充填層の温度をより低い温度で
操業できる低エネルギーで生産性の高い最適操業方法を
確立することが必要である。

この操業条件の一つとして最適フラックス組成の決定が
重要である。

本発明は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、さらに進んでステンレス
鋼母合金を直接溶製するためのＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金
を製造する際の最適フランクス組成に係るものである。

なお、Ｆｅ−Ｃｒ製造の際の最適フラックス組成に関し
ては特願昭５６−１７５０５７号ですでに提案している
ところである。

本発明の対象となるＮｉ鉱石や、Ｃｒ鉱石は、第１衣お
よび第２表に示されるように産地によってその組成に若
干の変化があるが、文献および本発明者らの直接分析に
よれば次の範囲内にある。

Ｎｉ鉱石；　　Ｔ−Ｆｅ　　：　　９〜１６％Ｔ、Ｎｉ
　　：　　１％以上 ５ｉｎ２　：　　３０〜５０％ ＭｇＯ：１５〜３０％ Ｃｒ鉱石；　　Ｃｒｙ、：　　４３〜５７％ＦｅＯ：　
１０〜２０％ Ｓｉｎ、：　　０〜５％ ＭｇＯ：１０〜１９％ ＡＪｂＯｓ　：　　１０〜１４％ これらＮｉ鉱石や、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系の種々のステン
レス鋼の組成を勘案して適切にＮｉ鉱石、Ｃｒ鉱石、鉄
鉱石を配合した混合鉱石を溶融還元する場合・適当なス
ラックスを添加し、コークス充填層内でのこれらの鉱石
の溶融を容易にし、還元しやすくすると共に、充填層内
で充分に還元されるための充填層内滞留時間を確保する
ことと、還元後のスラグが容易に排滓される条件を確保
することが必要である。

しかし、この問題は、実験室での高温シミュレーション
実験および小型操業炉での広範な実験から、非常に複雑
な問題であることが解っている。

例えは、スラックス組成を変化させた場合、その還元性
が変化し、それに伴ってガスフォーミングが変化し、コ
ークス充填層内における滞留時間が大きく変化する。

また、高温のため、スラグ分の５ｉｎ２やＭｇＯやＡ７
２０３はかなり気化蒸発し、スラグ組成が変化する。

さらに、溶、融鉱石の還元率に従って初期・中期スラグ
の特性値、特に表面張力や接触角、粘度等が変化し、滴
下挙動を大きく変える等、複雑な問題がある。

本発明者らは、溶融還元法におけるこれらの非常に複雑
な現象の中から、 （１）　　フラックスを添加した溶融鉱石が非常に溶け
やすいものであれば、充填層を速く滴下し操業度は向上
するが、還元率が低下すること（２）＃融鉱石が非常に
溶けに（いものであれば充填層をより高温にしなければ
ならず、エネルギー消費が上昇しかつ生産性が低下する
ことの２点な見出した。

本発明者らは、さらに詳細にこれらの現象を検討し実験
な皇ねた結果、 （ａ）Ｎｉ鉱石に適切なフラックスを添加した場合には
、溶融還元が１３００　”Ｃ附近から起り、１４５０℃
以上で活発になること、 （ｂ）　　Ｆ’ｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼の母合金
を想定したＮｉ鉱石１００部に対してＣｒ鉱石５〜２５
部、鉄鉱石０〜２０部を添加混合した混合鉱石に適切な
フラックスを添加した場合、溶融還元が１４００℃附近
から起り、１５５０℃以上で活発になること （Ｃ）　　添加したフラックスが１５５０℃程度の温度
以下で溶融し、その粘度が低く流動性のあるものである
ことが生産性を向上させるために望ましいこと を発見した。

さらに、当然のことではあるが、最終スラグは高温のコ
ークスまたは石炭の充填層の下部に溜り、その後なんら
かの形で流動排出されなければならず、その際この最終
スラグが適当な粘性と融点とをもつことが、溶融還元を
円滑に実施するために不可欠である。これを満足するに
は、スラグの溶融温度が１５５０℃以下であること、お
よびスラグの粘性が１５５０℃において１０ポアズ以下
であることが望ましいことが判明した。スラグの粘性が
、１５５０℃において１０ポアズを越えると排滓が非常
に困難となることが本発明者らによって確かめられてい
る。

以上の知見をＮｉ鉱石の溶融還元に適用した場合、添加
フラツダメ組成なＣａｂ、Ｓｉｎ、のみに限った場合、
第１図の斜線を施した範囲が適切なフラックス組成であ
る。

また、以上の知見なＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼の
母合金製造を想定した混合鉱石、すなわち、Ｎｉ鉱石１
００部、Ｃｒ鉱石５〜２５部、鉄鉱石０〜２０部の混合
鉱石の溶融還元に適用した場合、添加フラックス組成を
Ｃａｂ、Ｓｉｎ、のみに限った場合、第１図の斜線を施
した範囲が適当なフラックス組成である。

第１図は、横軸にＮｉ鉱石または上記混合鉱石に対する
Ｓｉｎ、添加量、縦軸にＮｉ鉱石または上記混合鉱石に
対するＣａＯ添加量をとったものである。

第１図の斜線を施した範囲は、Ｆｅ−Ｎｉ製造の場合、
Ｎｉ鉱石１００部に対してＳｉｎ、１０部以上３５部以
下、Ｃａ０１０部以上でありかつＳｉＯ□の配合割合に
応じて、（８０−２Ｘ（Ｓｉｎ２部数））部以下である
。

また、第１図の斜線を施した範囲は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
　　系合金の製造を目的とした上記の混合鉱石１００部
に対して、５ｉｎ２１０部以上３５部以下、Ｃａ０１０
部以上でありかつ５ｉｎ２の配合割合に応じて（８０−
２ｘ（Ｓｉｎ７部数））部以下である。

上述のように、鉱石がＮｉ鉱石であっても、Ｎｉ鉱石に
Ｃｒ鉱石、鉄鉱石を混入した混合鉱石であっても、適切
なフラックス量はほとんど変らなかった。

これは、Ｎｉ鉱石に含まれている脈石分の方がコークス
充填層内の溶融鉱石の滴下、還元を大きく支配していた
ためと想像される。

また、Ｎｉ鉱石、Ｃｒ鉱石、鉄鉱石共、鉱石の銘柄を変
えた場合、大きな変化を示さなかった。

本発明は、溶融還元法によってＦｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｎｉ系合金を溶製する場合に、粉鉱石等を用い
て、円滑に能率よく操業するためのフラックスの条件を
与えるものである。本発明により、粉状鉱石を塊状化す
ることなく、高額の電気な使用せず、低エネルギーで生
産性の高いＦｅ−Ｎｉ系合金またはＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系
合金を溶製することが可能となった。

実施例 第２図に示すコークス充填層型溶融還元炉１を用いてＮ
ｉ鉱石および前記混合鉱石の溶融還元な行なった。

第２図の溶融還元炉１は、鉱石粉２をフラックス３と共
に高炉の羽目に似せて作った上下２段の羽口４，５の上
段羽口４から吹込み、溶融して１４５０℃以上（Ｆｅ−
Ｎｉ系合金の場合）または１５５０°Ｃ以上（Ｆｅ−Ｏ
ｒ−Ｎｉ系合金の場合）の温度でコークス充填層６を滴
下する間に還元する溶融還元炉である。下段の羽口５は
コークスを燃焼して熱を供給するための羽目、７は熱風
炉である。

この溶融還元炉の諸元は、炉床径４００１ｍφ、送風量
３Ｎゴ／分、送風温度ＳＯＯ〜９００℃、粉体吹込量１
７０〜４３０　ｇ１分となっている。

操業条件並びに操業結果の一例を第３表に示す。

第　　　３　　　表 第３表の操業水準歯１〜隘６はＮｉ鉱石の溶融還元の例
、操業水準Ｎ＋１７〜隘９は混合鉱石の溶融還元の例を
示す。

操業水準Ｎ１３．陥４　、Ｎ１１５　；洩７．電８は本
発明のフラックス組成内にあり、何れも順調操業し、好
成績を示した。

不能であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮｉ鉱石またはＮｉ鉱石、Ｃｒ鉱石、鉄鉱石の
混合鉱石に添加する最適フラックス組成を示すグラフ、
第２図は本発明の実施例に用いた溶融還元炉の縦断面図
である。 １・・・コークス充填層型溶融還元炉、２・・・鉱石粉
、３・・・フラックス、４，５・・・羽口、６・・・コ
ークス充填層、７・・・熱風炉 第１図 ５ｉＯｚ　ｎ７１０１　／１００　ＮＬ　’Ｗｉｈ　又
１ｔｉ？１ｉ５１Ｊ鉱石第２図 ゆ去、７占、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　　Ｔ、Ｆｅ９〜１６％、Ｔ、Ｎｉ　１％以上、Ｓｉ
   ｎ。 ３０〜５０％、Ｍｇ０１５〜３０％の組成をもつＮｉ鉱
   石１００部に対して、５Ｌ０２１０部以上３５部以下、
   Ｃａ０１０部以上でありかつ５ｉｎ２の配合割合に応じ
   て（８０−２ｘ　（Ｓｉｎ、部数））部以下を添加し、
   Ｎｉ鉱石を溶融還元することな特徴とするＦｅ−Ｎ’ｓ
   系合金の製造方法。 ２　　Ｔ、Ｆｅ９〜１６％、Ｔ、Ｎｉ　１％以上、５ｉ
   ０２３０〜５０％、Ｍｇ０１５〜３０％の組成をもつＮ
   ｉ鉱石１００部に対し、Ｃｒ２０３４３〜５７％、Ｆｅ
   ０１Ｑ　〜２０％、５ｉＯ２０〜５％、Ｍｇ０１０〜１
   ９％、Ａ１２０３１０〜１４％の組成をもつクロム鉱石
   を５〜２５部、さらにＴ、Ｆｅが５０％以上の鉄鉱石を
   ０〜２０部を加えて均一に混合し、その混合鉱石１００
   部に対して、Ｓｉｎ、１０部以上３５部以下、ＣａＯ１
   ０部以上でありかつＳｉｎ、の配合割合に応じて（８０
   −２ｘ（ＳｉＯ□部数））部以下を添加し、Ｎｉ鉱石と
   Ｃｒ鉱石とを溶融還元することを特徴とするＦｅ−Ｃｒ
   −Ｎｉ系合金の製造方法。