JPS6137340B2 - - Google Patents

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JPS6137340B2
JPS6137340B2 JP18474983A JP18474983A JPS6137340B2 JP S6137340 B2 JPS6137340 B2 JP S6137340B2 JP 18474983 A JP18474983 A JP 18474983A JP 18474983 A JP18474983 A JP 18474983A JP S6137340 B2 JPS6137340 B2 JP S6137340B2
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JP
Japan
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molten metal
flux
inert gas
blowing
chromium
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JP18474983A
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English (en)
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JPS6077942A (ja
Inventor
Kozo Tabata
Tooru Sawada
Masafumi Tada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Denko Co Ltd
Original Assignee
Nippon Denko Co Ltd
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Publication date
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
この発明は金属クロムをテルミツト法で製造す
る方法に関し、更に詳述すれば、酸素、窒素、ア
ルミニウム及び硫黄等の不純物含有量が低く、鋳
塊内の不純物の偏析が小さい金属クロムを高歩留
りで製造することができる金属クロムの製造方法
を提案するものである。 金属クロムの製造方法として、テルミツト法
(乾式精錬法)と電解法(湿式精錬法)がある。
テルミツト法は酸化クロム(Cr2O3)に、還元剤
としてアルミニウム(Al)を配合し、更に塩素
酸ソーダ等の酸化剤及び生石灰等の造滓剤を添加
した原料に着火させて反応させ、酸化クロムをア
ルミニウムにより還元して金属クロムを得る方法
である。而して、原料の酸化クロム又はアルミニ
ウムには、ケイ素(Si)、鉄(Fe)又は硫黄
(S)等の不純物が含まれており、また反応時に
アルミニウム、酸素(O)又は窒素(N)等の不
純物がとり込まれる。このため、金属クロム製品
中には、Al、O及びNが夫々0.1乃至0.3重量%、
0.08重量%及び0.06重量%とかなり高濃度で存在
し、また良質の原料を使用したとしても金属クロ
ム製品中のS濃度を0.01重量%以下にすることが
困難であり、品質上問題がある。 一方、電解法は高炭素フエロクロム又はクロム
鋼石を硫酸に溶解してCr及びFeを抽出し、更に
Crのみを明ばんとして精製した後、電解して金
属クロムを得る方法である。この方法において
は、電解に要する電力使用量が多いので、製造コ
ストが高いという難点があるのに加え、製品中に
Oが0.4乃至0.5%と極めて高濃度で存在し品質上
の問題もある。 従つて、不純物濃度が低く高品質の金属クロム
を得るためには、従来は、テルミツト法又は電解
法により得た粗金属を粉砕して粒子状又は粉末状
にし、これを真空又は水素ガス中で1000乃至1500
℃に加熱して脱ガス処理を行うか、又はこの粗金
属を消耗電極としてアルゴンガス雰囲気下でエレ
クトロスラグ再溶解する必要がある。この精製後
処理における再加熱のために電力を消費し、設備
費が高いという難点があり、しかもこの後処理工
程のためにハンドリングロスがあつて製品歩留り
が低く、製造コストが高いという欠点がある。 この発明は斯かる事情に鑑みてなされたもので
あつて、反応の際に混入する不純物及び原料から
混入する不純物の濃度が低減された高品質の金属
クロムを低コストで製造することができるテルミ
ツト法による金属クロムの製造方法を提供するこ
とを目的とする。この発明に係るテルミツト法に
よる金属クロムの製造方法は、酸化クロム及びア
ルミニウムを含む原料を反応炉に装入し、原料を
着火させて反応させると共に溶融させ、次いで、
溶湯内に不活性ガスを200Nm/秒以上及び/又
は溶湯1Kg当り0.20N/分以上の速度で吹込ん
で溶湯を撹拌し、この撹拌期間中の適宜期間、不
活性ガスにキヤリアさせて粉末状のフラツクスを
溶湯内に吹込むことを特徴とする。即ち、この発
明は、酸化クロムとアルミニウムとをテルミツト
反応させ、その反応が一応終了した後、溶湯内に
不活性ガスを吹込んで溶湯を撹拌すると共に、こ
の不活性ガスにキヤリアさせてフラツクスを溶湯
内に吹込むことに特徴がある。不活性ガスの吹込
みによる強力な溶湯撹拌により、一部未反応で残
存している酸化クロムとアルミニウムとの接触を
図り、反応を促進して迅速に反応の終結に至らし
めると共に、フラツクスの吹込みにより、溶湯中
の硫黄をフラツクスと反応させ、又はフラツクス
に吸着させて脱硫し、この脱硫生成物を溶湯から
浮上分離させる。また、吹込まれた不活性ガスの
気泡が、溶湯中を浮上する際に、この気泡が溶湯
中に残留している非金属介在物及び金属クロムの
冷却過程で発生するガスを巻込んで浮上を促進
し、迅速に溶湯中から排除する。これにより、こ
の発明によれば、O、N、Al及びS等の不純物
濃度が低く偏析が小さい金属クロムが製造され
る。 以下、この発明方法について、その実施に使用
する装置の一例を示す図面を参照して具体的に説
明する。反応炉1の側壁下部には複数個のノズル
2が設置されていて、ノズル2を介して反応炉1
内の溶湯中にガスを吹込むことができるようにな
つている。このノズル2はアルゴンガス等の不活
性ガスの供給源に接続されている。そして、この
供給源とノズル2とを連結する供給パイプ7の途
中に、粉末状のフラツクスを貯留したホツパ6が
配設されており、ホツパ6から供給パイプ7を通
流する不活性ガス中にフラツクスを添加できるよ
うになつている。 先ず、テルミツト法による従来の製造方法と同
様に、酸化クロム、アルミニウム並びに必要に応
じて塩素酸ソーダ等の酸化剤及び生石灰等の造滓
剤を所定量配合し、混合器で混合した後、反応炉
1に装入する。この原料は通常粉体であるから、
装入時にはノズル2にアルゴンガス等の不活性ガ
スを少量通流させてノズル詰りを防止し、装入後
においてもノズル2から不活性ガスを原料中に導
入してそのエアパージを行う。 次に、原料を着火させて反応を開始させ、同時
にノズル2から炉内に導入される不活性ガスの流
量を増加させる。これは着火により原料が溶融
し、ノズル詰りが生じやすくなるからである。従
つて、このときの不活性ガスの流量は溶湯の逆流
によりノズル詰りが生じない程度の流量に設定す
ればよい。 而して、原料の着火により、反応(主として
Cr2O3とAlとの反応)が開始され、Alにより還元
されて金属クロムが生成する。また、このときに
発生する反応熱によつて装入物が溶融する。そし
て、このテルミツト反応の一応の終了後、1分程
静置することにより、溶湯を溶融メタル4と溶融
スラグ5とに比重分離する。次いで、溶融スラグ
の出湯口3を開口して溶融スラグ5の80乃至90%
を反応炉1から排出する。 スラグの排出後、溶湯内への不活性ガスの吹込
速度を、200Nm/秒及び/又は溶湯1Kg当り
0.20N/分以上に上昇させると共に、ホツパ6
から所定速度でフラツクスを切り出して不活性ガ
スに添加し、フラツクスを不活性ガスにキヤリア
させて溶湯中に高速で吹込む。 溶融メタル4に溶存しているCr2O3又はAl2O3
等の非金属介在物の浮上が吹込まれた不活性ガス
の気泡によつて促進され、溶融メタル中のO及び
Alの濃度が低下する。また、不活性ガスの吹込
みにより溶湯は不活性ガスの雰囲気下におかれ、
大気中の窒素ガスによる汚染から保護されるの
で、溶融メタル中のNの濃度が上昇することはな
い。また、フラツクスの吹込みにより、原料中に
含まれていて溶融メタル4に混在している硫黄が
フラツクスと反応し、又はフラツクスに吸着さ
れ、溶湯から浮上分離する。これにより溶融メタ
ル中の硫黄が脱硫される。 フラツクスとしては、CaC2、CaO、CaCO3
Na2CO3、CaF2、CaCl2、若しくはNaF等を主成
分とするフラツクスの単体又はこれらの二種以上
の混合物を使用することができる。フラツクスは
溶湯と十分に接触させ、ノズル2の先端部におけ
る詰りを防止するために粉末状のものを使用する
が、その粒度はフラツクスの90%以上が−150メ
ツシユ以下、好ましくは−200メツシユ以下とな
るようにする。 フラツクスの溶湯内への吹込みは短時間で行う
ことが必要であり、吹込期間を2分間以内にする
ことが好ましい。これは、金属クロムの融点が高
く、長期間のフラツクス吹込みにより溶湯温度が
低下すると、その粘性が急激に上昇し、添加した
フラツクス及びスラグが溶湯中を浮上しきれなく
なる虞れがあるためである。 この発明においては、ノズル2からフラツクス
を含む不活性ガスを高速度で溶湯内に吹出させ、
その強力な吹出エネルギーによつて溶湯を強撹拌
すると共に、フラツクスの急速な分散を図るもの
であるから、この不活性ガスの吹込速度がこの発
明の目的を達成する上で重要な要素を占める。本
願発明者等が種々の実験及び研究を重ねた結果、
不活性ガスの吹込速度を、標準状態に換算した流
速で200Nm/秒以上及び/又は標準状態に換算
した流量で溶湯1Kg当り0.20N/分以上にする
ことにより、溶湯撹拌及びフラツクスの分散上、
極めて優れた効果を奏することが判明した。この
ようにして溶湯撹拌及びフラツクス添加を行うこ
とにより、金属クロム製品のO及びNの濃度は
夫々0.03重量%及び0.04重量%以下となり、Alの
濃度は0.07重量%以下となる。更に、Sの濃度は
0.005重量%以下となり、いずれも従来の金属ク
ロムに比して濃度が1/2程度に著しく低減され
る。 フラツクスの吹込終了後、不活性ガスの流量を
減少させ、30分程ガスの吹込みを継続する。この
ガス通流はノズル詰りを防止するためであり、こ
の間に溶湯の凝固が進行する。そして、溶湯の周
囲に凝固殻が生成した後、ガス流量を更に低下さ
せてガスの吹込みを継続しつつ、鋳塊を冷却して
完全に凝固させる。この吹込ガスは鋳塊と反応炉
内面との間を通流して離散する。このように鋳塊
冷却時においてもノズルを介して不活性ガスを吹
込むのは、高温の鋳塊表面を不活性ガスで覆うこ
とにより、鋳塊表面の酸化及び窒化を防止するた
めである。なお、フラツクスを含む不活性ガスの
吹込みは、上述の如く、ノズルを介して行うこと
とせず、耐火物で周囲をライニングしたランスを
溶湯の上方から溶湯中に浸漬させてこのランスを
介して行うこととしてもよい。 次に、この発明の実施例について従来方法によ
る比較例と共に説明する。実施例1乃至3及び比
較例においては、いずれも酸化クロム3130Kg、粒
子状アルミニウム1242Kg、塩素酸ソーダ276Kg、
生石灰76Kgを配合し、混合して図面に示す構造の
反応炉1に装入した。反応炉1の内面はマグネシ
アクリンカーでライニングしてあり、内径及び高
さは夫々内のりで約1.5mφ及び2.3mである。ノ
ズル2は反応炉1の内底面から2cm上方の位置
に、内径が5.8mmφであるステンレス製のものが
2本装着されている。 実施例1乃至3において、吹込ガスはアルゴン
ガスを使用した。先ず、原料装入時はノズル2に
アルゴンガスを50N/分の速度で通流させ、次
に原料の着火と同時に流速を150N/分に上昇
させた。反応が一応終了した後、1分間静置し、
スラグ出湯口3を開口して溶融スラグ5の約80%
を排出した。次いで、アルゴンガスの流速を
900N/分に上昇させると共に、−150メツシユ
以下の粉末が90%以上ある微粉末状のフラツクス
を所定の速度で切り出して、約2分間、アルゴン
ガスにキヤリアさせて溶湯中に吹込んだ。フラツ
クスの種類及び使用量は第1表に示すとおりであ
る。
【表】 フラツクスの吹込み後、アルゴンガスの流速を
30N/分に低下させ、約30分間吹込んだ後、更
にこの流速を10N/分に低下させて、吹込みを
継続し、金属クロムの鋳塊を得た。 一方、比較例においては、従来方法と同様に大
気中で反応させて金属クロムの鋳塊を得た。これ
らの金属クロム鋳塊の組成は第2表に示すとおり
である。
【表】 第2表から明らかな如く、実施例1乃至3にお
けるAl、O、Nの濃度はいずれも比較例の1/2程
度であり、Sの濃度は比較例の1/3程度と、極め
て低い、また、偏析も軽微であつた。 以上、詳細に説明したように、この発明によれ
ば、Al、O、N及びS不純物の濃度が著しく低
下し、偏析が軽微である鋳塊を得ることができ
る。また、、歩留りが高く鋳塊の後処理が不要で
あるから、低コストで金属クロムを製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の実施状態の一例を示す反応炉
の縦断面図である。 1……反応炉、2……ノズル、3……出湯口、
4……溶融メタル、5……溶融スラグ、6……ホ
ツパ、7……供給パイプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 酸化クロム及びアルミニウムを含む原料を反
    応炉に装入し、原料を着火させて反応させると共
    に溶融させ、次いで、溶湯内に不活性ガスを
    200Nm/秒以上及び/又は溶湯1Kg当り0.20N
    /分以上の速度で吹込んで溶湯を撹拌し、この
    撹拌期間中の適宜期間、不活性ガスにキヤリアさ
    せて粉末状のフラツクスを溶湯内に吹込むことを
    特徴とするアルミツト法による金属クロム製造方
    法。
JP18474983A 1983-10-03 1983-10-03 テルミツト法による金属クロムの製造方法 Granted JPS6077942A (ja)

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JPS6077942A JPS6077942A (ja) 1985-05-02
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WO2004101434A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-25 Helmut Engel The metallurgical method of receiving the high purity silicon powder by chemical processing
KR100450992B1 (ko) * 2003-09-29 2004-10-06 이정복 알루미늄을 환원제로 이용한 티타늄 제조장치

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