JPS6149379B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力に依存しないで、クロム鉱石また
はその半還元物原料を溶融、還元して、高クロム
合金を安価かつクロム歩留高く製造する方法に関
するものである。

従来、高クロム合金、たとえばCrを50％以上
含有するフエロクロムは電気炉により製造されて
いるが、このエネルギー源を安価な一次エネルギ
ー（とくに、石炭，コークスなどの炭素質固体）
に置換えられれば、その有利性は非常に大きい。

しかしながら、クロム酸化物の溶解・還元と、
それに必要なエネルギーを炭素質固体の燃焼によ
り付与することを、同一の炉内でおこなうには次
のような問題がある。

(1) 炭素質固体を気体酸素又は空気で燃焼させ
て、その発熱を利用する場所では、なるべく多
量の酸化性ガスを強制的に炭素質固体を含む鋼
浴又はスラグ浴に吹付けて、燃焼を促進するこ
とが望ましい。

しかしながら、このことは、スラグ中に溶解
されたクロム酸化物が、スラグ中に懸濁する炭
素質固体または、鋼浴中の溶解炭素Ｃによつて
十分に還元されることを阻害する。

すなわち、炉外に排出されるスラグ中のクロ
ム濃度は、クロム歩留を高めるという観点から
は、少くとも３％以下、望むらくは１〜２％以
下にすることが望まれるが、強力なコークス燃
焼をおこなつている部位で、このような程度ま
で十分にスラグ中のクロム酸化物の還元をおこ
なうのは、非常に難かしい。

(2) スラグ中のクロム酸化物の還元を十分に行な
うためには、スラグ中に相当多量の炭素質固
体、たとえばコークス粒が含有されていること
が、その還元速度を早める上で、非常に重要な
要件である。かつまた、還元速度を早めるため
には、鋼浴またはスラグ浴が何らかの手段、た
とえば浴内へのガスの吹込みによつて、強力に
撹拌されていることが望ましい。

一方、スラグを排出するにあたつては、比重
の小さい炭素質固体を浮上分離させることが必
要である。かつ、また、スラグ中のCr，Fe酸
化物の還元によつて生成したメタルは微小な粒
滴となつて、スラグ中に懸濁しているのが通例
である。スラグ浴の炭素質固体による還元を十
分に行なわしめる部位では、強力な資料を必要
とするので、前記のようなスラグと炭素質固体
または粒状金属との重力による分離は困難であ
り、還元のすすんだスラグ浴を沈静分離するこ
とが必要である。

本発明は、このような問題を最も適切に解決す
る手段として工夫考案されたものである。

上記のように炭素質固体によるクロム酸化物原
料の溶融・還元をおこなうには、三つの過程、す
なわち、コークスの酸化発熱による溶解と昇熱、
スラグの還元、スラグとコークスおよび粒鉄の沈
静分離を順次おこなうことが望ましい。

このような三つの過程を、回分操作で順次にお
こなうことももちろん可能であるが、生産性の低
減、操業の煩瑣をまねくことになり、必ずしも望
ましい方法といえない。

これに対して、連続的に原料の供給、スラグ・
メタルの排出をおこなうことを前提とすれば、三
つの工程部位に順次スラグ・メタルを流してゆく
ことによつて前記の三つの操作をおこなうことが
でき、生産性、作業性の面から、非常に望ましい
方法といえる。

一般に、酸化発熱工程、還元工程で必須である
撹拌操作はガスの吹込みという手段で達成するの
が通常であるが、この場合にとくに、回分操作が
望ましくない理由がある。すなわち、ガスを多量
に吹込んで、強い撹拌力を維持するための底吹羽
口は、開口部が大きく、ガスを停止すると、溶鋼
が侵入して、閉塞する。沈静分離のため、ガスの
吹込を停止すると、羽口づまりがただちに問題と
なるおそれが大きい。

精錬反応操作でも、比較的簡単なものは回分操
作で問題なく実施できるが、本発明の方法のよう
な複雑な操作になるほど、連続操作の有利性が大
きくなると云つて良いであろう。

このような三つの操作をおこなう部位は、同一
の炉体を堰または隔壁によつて仕切ることによつ
てもつくり出すことができる。また独立した炉体
を近接設置しても良い。

以下に、具体的な実施例によつて本発明を詳細
に説明する。用いる設備の１例を第１図に示す。
反応炉は円筒状の本体１に樋状の付属部分を有す
る耐火物内張りの炉体である。円筒状の本体１が
コークスの酸化発熱による原料クロム酸化物の溶
融をおこなう部位である。ここには、原料および
コークスの装入シユート２、O₂上吹きランス
３、不活性ガス又はO₂ガス底吹き用羽口４が設
けられている。樋状の付属炉の前半の部位５がス
ラグ還元をおこなう部位であり、コークスの投入
シユート６、O₂ガス又は不活性ガス底吹き羽口
７が設けられている。樋状の付属炉の後半はスラ
グとコークス又は粒鉄との沈静分離をおこなう部
位８であり、部位７と８は簡単な仕切り構造を持
つており、部位８（沈静分離炉）の末端にコーク
スとスラグを分離するための隔壁９と、メタル排
出孔１０、ならびにスラグ排出孔１１を持つ。さ
らに円筒状本体１には、発生ガスを吸引・捕集す
るフード１２を有する。円筒状体１と部位５（ス
ラグ還元炉）はスラグ・メタルともに自由に流通
する構造であり、部位５（還元炉）と部位８（沈
静分離炉）もスラグ・メタルともに自由に流通す
る。本体１と部位５は浴上部の雰囲気をかえる程
度の仕切り構造で良く部位５と８は撹拌による浴
の動きを静める程度の仕切り構造で良い。

操業法は次のとおりである。まず、溶銑あるい
は溶鋼を種湯として円筒状本体１に装入する。底
吹き羽口４よりガスを吹込んで浴を撹拌しつつ、
シユート２よりクロム鉱石の塊鉱又はペレツト、
もしくはその半還元物（以下半還元ペレツトと呼
ぶ）をコークスと混ぜて間欠的又は連続的に投入
する。同時に少量の石炭も添加し、酸素を上吹き
ランス３より供給する。

主に上吹きのO₂によりコークスは燃焼され
て、発熱し、クロムペレツトは溶解される。溶解
したクロム酸化物は下記の反応でスラグに懸濁す
るコークスまたは溶鉄中の溶解炭素〔Ｃ〕と反応
して還元され、溶鉄中に含まれる。

Cr₂O₃＋3C（コークス）2Cr＋3CO Cr₂O₃＋３〔Ｃ〕（溶鉄）2Cr＋3CO この還元反応に必要な熱は、主に上吹き酸素に
よるスラグ中浮遊コークスの燃焼熱によつてまか
なわれ、底吹きガスによる撹拌によつて、スラグ
浴、メタル浴全体に伝熱される。もちろん、半還
元ペレツト中の金属Cr、金属Fe部分はそのまま
溶鉄中に溶解する。またコークスのＣがメタル中
にかなり多量に溶解する。

円筒状本体（酸化溶解炉）１はかなり高速のコ
ークス燃焼をおこなわせるため、多量の酸素を上
吹きランスにより供給する。このため炉内の雰囲
気はかなりCO₂を多量に含む酸化性雰囲気になつ
ており、スラグ中のCr濃度も２〜10％程度に維
持される。すなわち投入された半還元ペレツト中
のCr酸化物の10〜50％は未還元のまま残留して
いる。このスラグは次の部位５（スラグ還元炉）
へ流出する。スラグ還元炉ではメタルとともに再
び適当量の還元剤が投入され、底吹きガスによる
強力な撹拌で還元反応が促進され、スラグ中の
Cr濃度は0.3〜２％程度まで低下する。クロム酸
化物の還元に必要な熱の一部は酸化溶解炉でメタ
ル・スラグの受けた顕熱により補給されるが、一
部はメタル中に十分存在する炭素を底吹きガスの
酸素によつて燃焼することによつて供給される。
一般に酸化溶解炉の方がスラグ還元炉より50〜
100℃位高い温度で操業されることになる。

このようにCr酸化物の還元が進行したスラグ
は、まだその中に相当多量のコークスおよび粒鉄
が存在する。このスラグはメタルと共に次の部位
８（沈静分離炉）に自然流出する。部位５と８間
は樋巾が狭められており、還元炉の浴の撹拌の影
響は、ほとんど部位８（沈静分離炉）では問題と
ならない。この部分で、スラグより比重の大な粒
鉄はメタル側に沈降し、比重の小なコークス粒は
上部に浮上堆積する。部位８（沈静分離炉）内に
設けられた仕切り堰９によつて、コークスを含ま
ないスラグのみが、ほぼ連続的に炉外に排出口１
１より排出される。もちろんメタルも排出孔１２
よりオーバーフローして連続的に排出される。沈
静分離炉８内のスラグ層の上部の大部分コークス
を含むスラグは、必要に応じて、間欠的に炉外に
排出され、再びコークス源として循環再使用する
ことができる。

このようにして、本発明に従えば高クロム高炭
素合金溶鉄を、連続操作により高い生産性でか
つ、非常に高いメタル歩留りで、さらにガス原料
の供給の起動・停止や炉の傾動操作などを全く行
なわず、きわめて作業性よく生産することが可能
となつたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の態様の一例を示す説明
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クロム鉱石或はその半還元物を、炭素質固体
   で溶融還元する高クロム合金の製造方法であつ
   て、 クロム鉱石或はその半還元物および炭素質固体
   を反応容器内に装入し、前記炭素質固体と酸化性
   ガスによる燃焼発熱により前記クロム鉱石或はそ
   の半還元物の溶融および一部の還元を行なう第１
   過程と、 炭素質固体を添加し、該炭素質固体および溶湯
   とスラグを撹拌して、スラグ中のクロム酸化物の
   還元を行なう第２過程と、 スラグおよび金属浴を静置して、スラグと炭素
   質固体ならびにスラグと粒状浮遊金属とをそれぞ
   れ分離する第３過程とを順次連続的に行なうこと
   を特徴とする高クロム合金の連続溶製法。 ２ クロム鉱石或はその半還元物および炭素質固
   体の装入口、酸化性ガスを供給するための上吹き
   ランスおよび底吹羽口を有する第１反応室と、 溶融金属の自由表面を共有するとともに狭隘な
   連通部を介して第１反応室と連絡し、酸化性ガス
   或は不活性ガスを金属浴中に吹込むための底吹き
   羽口を備えさらに、炭素質固体供給口を有する第
   ２反応室と、 その底部で金属浴を連通せしめる如く炉底から
   所定寸法離隔して設けられる堰によつて第２反応
   室と分割され、金属浴下流側に炭素質固体とスラ
   グを分離してスラグのみを排出せしめるスラグ分
   離堰および製品溶湯排出口とを備えた、スラグと
   炭素質固体ならびにスラグと粒状浮遊金属とを分
   離せしめる沈静分離室 とよりなることを特徴とする高クロム合金の連続
   溶製装置。