JPS622602B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低炭素クロム鋼の製造方法に関するも
のである。より具体的には、本発明は酸化クロム
を含む開始原料から低炭素含有量のクロム鋼を製
造する方法に関するものである。

当業界で周知のように、クロマイト（クロム鉱
石）はクロム鋼の製造に用いられており、この目
的のために種々のマルチ段階プロセスが用いられ
ている。例えば、鉱石を鉄―クロム炉内で還元し
適当なクロム合金を得た後、これを大径の棒に鋳
造し電気炉内に送給し、炉内でクロム合金をスク
ラツプ原料と混合し基本の溶解物とする３段階プ
ロセスが知られている。この溶解物はアルゴン―
酸素―脱ガス（AOD）コンバータ内に注入さ
れ、当該コンバータ内で酸素ガス及び（例えばア
ルゴンの如き）不活性ガスとの混合物によつて低
炭素クロム鋼へと精錬される。そのような慣用的
プロセスは高価な設備を必要とし、人手を食うも
のであり、エネルギの消費量も多くなる。

本発明は又米国特許第4072504号に記載の方法
に関する改良方法を提供しており、当該米国特許
には金属酸化物を最終還元の際解放される還元性
ガスで予め還元しておくことにより当該金属酸化
物を還元する方法が開示されている。

驚くべきことに、周知のプロセスの欠点及び困
難な点の多くを今や解消させることが出来ること
が判明した。かくて、本発明によれば、開始原料
が、第１段階において、固体状還元剤で充満され
た反応炉の底部内に吹き込まれ、プラズマ発生器
の助けを借りて生ずる還元領域を通過させられる
ことを特徴とする低炭素クロム鋼の製造方法が提
供される。前記固体状還元剤は木炭又は石炭、成
形コークス又は他の周知の還元剤、又は諸還元剤
を組合せたものと木炭を混合させたものとするこ
とが出来る。開始原料内に存在する酸化物はかく
て実質的に瞬間的に最終還元及び溶融へともちき
たされる。溶融物はその後注出され、第２段階と
して精錬プロセスにさらされる。かくて、本発明
に係る２段階方法はフエロ―クロム炉の必要性を
排除するとともに従来用いられてきた電気炉を不
要とする。

以下付図を参照して本発明のより具体的な説明
を行なう。

本発明の好ましい実施例によれば、好ましくは
クロマイト及び鉄鉱石である微粒状開始物質を用
いることが出来る。前記開始原料はキヤリアガス
を介して反応炉内に吹込むのが適当であり、反応
炉内で発生した反応ガスは例えば一部分キヤリア
ガスとして用いることが出来る。本発明によれ
ば、このキヤリアガスにスラグフオーマを添加し
ても良く、炭素及び／又は炭化水素のような燃料
を添加することも出来る。

付図を参照すると、最終還元段階を実施するた
めの、高炉に似た反応炉１が示されている。前記
反応炉には気密性の投入装置４を経て、この場合
には例えばコークス３のような炭素である固体状
還元剤がトツプ２から投入される。容器２０内に
収容された、（例えば鉄鉱石のような）酸化物系
原料とクロマイト原料とが容器１９内に収容され
たスラグフオーマとともにパイプ６を通つて羽口
５から反応炉の底部内へと吹込まれる。同時に、
燃料がパイプ７を通つて、好ましくは前記羽口５
から吹込まれる。最終還元と溶融が瞬間的に発生
し、溶融金属８は同時に炭化作用を受けながら底
部へと流れ込む。製造された高温金属及びスラグ
はここからタツプホール９，１０を介して連続的
に又は間欠的に注出することが出来る。

反応炉の温度はプラズマアークヒータ１１によ
りコントロールされており、該ヒータにより還元
を実施するための熱も供給されている。

米国特許第4072504号に記載のように、（例えば
鉄鉱石のような）前記酸化物系原料は反応炉１か
らの高温還元性ガス１２によつて予め還元してお
くことが出来る。一酸化炭素と水素の混合物を比
較的高濃度に含むこの高温還元性ガスは主として
高炉の上側部分内に水を噴射することによつて温
度制御が行なわれる。予還元は周知の方法に従つ
て例えば流動床１４内において１つ又はそれ以上
の段階に分けて行なうことが出来る。この点に関
して、酸化物系原料の好ましい予還元の程度は50
〜75％である。

前記予還元段階からパイプ１５内を流出するガ
スは比較的大量の燃焼性ガスを含んでおり、従つ
て流入酸化物系原料の予熱及び乾燥を含む種々の
目的のために用いることが出来る。

予還元段階で得られ反応炉に供給される酸化物
系原料、この場合には鉄鉱石、は微粒化されてい
るのが好ましく、精鉱又はその混合物の形態とす
ることが出来る。当該原料を噴射するためのキヤ
リアガスとしてはパイプ１６内の適当なクリーナ
又はフイルタ１７により浄化され、コンプレツサ
１８を介して搬送されてきた反応炉からの少量の
還元性ガスを用いるのが便利である。

前記反応炉及びコークスベツドの寸法は、噴射
された予還元原料とクロマイトの混合物がコーク
スベツド３の下側高温部分において捕捉され、パ
イプ１２内の流出還元性ガスが前述の高濃度の一
酸化炭素と水素の混合物からなるように選ばれて
いる。CH／H₂の比は反応炉の下側部分内に燃料
を添加することによりコントロールされている。

本発明は例えば含クロムダスト及びその類のよ
うな燃焼ガスダストを処理するのに特に適してい
る。本発明のプロセスにおける第１段階から得ら
れる粗鉄内のクロム含有量は用いられる種々のタ
イプのダストを混合することによりAODコンバ
ータ内で容易に所望のクロム含有量に調節するこ
とが出来る。

所望のクロム含有量は常にフエロクロム炉で得
られるクロム含有量よりも低いものであり、この
ことは又フエロクロム炉における1650〜1700℃の
反応温度とくらべて、本発明のプロセスの第１段
階はクロムの歩留りを何ら劣下させることなく、
約1500〜1650℃の温度レベル好ましくは1550〜
1600℃の温度レベルで好適に行なうことを可能な
らしめている。これは本発明の第１段階において
は金属相内のクロム活性が低いためである。これ
らの温度範囲は粗鉄の製造において通常用いられ
る温度範囲即ち1350〜1450℃の温度範囲と比較出
来る範囲である。

温度レベルをコントロールすることにより、含
クロム粗鉄のシリコン含有量は容易にコントロー
ル可能であり、かくてAODコンバータのスクラ
ツプ溶融能力を容易にコントロールすることが可
能である。例えば、シリコン含有量が0.1％増大
すると、含クロム粗鉄１トン当り約75Kgのスクラ
ツプ溶融能力が増大することになる。クロム鉄粗
鉄内のシリコン含有量をこのようにコントロール
することにより、AODコンバータのスクラツプ
溶融能力を普通のスクラツプ収支に適したものに
容易に調節可能である。

本発明による第１段階は完全に閉じているの
で、エネルギに富んだガスを（例えば炉加熱、発
電等の燃料として）有効に利用することが可能で
あり、更には、これを従来のフエロクロム炉の場
合にくらべて著しく単純かつ安全な態様で行なう
ことが可能となる。このことはクロム等価量当り
についてより大量の鉄を何らの不便無しに還元す
ることが可能なることを意味しており、かくてク
ロム等価量当りの排気ガスの量を増大させ、
AOD装置に全くふさわしい含クロム粗鉄を製造
させることが可能なることを意味している。この
ことは又、本発明による第１段階即ち含クロムダ
ストを処理する段階を実施するための工場が
AOD工場と明らかに関連しているということを
も意味している。

かくて、全エネルギ消費量は、アーク炉が必要
無くなるので、１トン当り約600KW時だけ減少
するとともに、本発明の第１段階は従来のプロセ
スにくらべて約150℃低い温度レベルで行なわれ
るので更にトン当り150KW時のエネルギ消費量
の減量を得ることが出来る。最後に、本発明によ
れば排気ガスエネルギは有効に利用することが出
来る。

更には本発明による方法によれば、AOD工場
における生産能力は著しく増大させることが出来
る。というのは、AOD工場における投入時間と
本発明による方法を実施するのに用いる装置の注
出間隔とは互いに容易に調節可能であるからであ
る。

以下の例を参照して本発明を更に説明すること
にする。

例 １ （クロマイト作用） 低炭素クロム鋼を製造するための基本金属は、
プラズマ溶融プロセスに従つて、即ち本発明によ
る第１の溶融還元段階に従つて、低Cr／Fe比
（1.8／１）を備えたクロマイトと鉄鉱石（65％
Fe）の混合物から製造された。前記基本金属の
組成は次の如くであつた。

4.8％Ｃ 1.2％Si 0.3％Mn 19.6％Cr 主としてFeである残余成分 １トンの基本金属を製造するのには530Kgの低
比率クロマイト（38％Cr、22％Fe）と970Kgの鉄
鉱石（65％Fe）の混合物が必要とされ、この混
合物が２つの直列接続された流動床内で、鉄酸化
物のレベルが約70％である予還元レベルへと還元
された。前記混合物は次に180Kgの石炭ダストと
ともに溶融還元高炉内に噴射され、ここで前述の
組成を有する基本金属へと溶融還元された。

185Kgの石炭ダストを別にして、前記溶融還元
に対するエネルギ消費量は60Kgのコークスと、
1750KW時の電力であり、スラグ量はほぼ300Kg
であり、注出温度は約1640℃であつた。

注出の直後、前記基本金属は100Kgのフエロニ
ツケルと、180Kgのステンレス鋼スクラツプを用
いて、炭素含有量が0.04％である低炭素クロム鋼
へと精錬された。流体鋼の産出量は1180Kgであつ
た。

１トンの低炭素クロム鋼についてのエネルギ消
費量は次の通りであつた。

157Kgの石炭 1.05Gcal 51Kgのコークス 0.35Gcal 1455KW時 1.27Gcal エネルギの総和 2.67Gcal その他として、85Kgのニツケルと153Kgのステ
ンレス鋼スクラツプが消費された。

比較の意味で述べると、これ迄低炭素クロム鋼
を製造するのに通常用いられてきたプロセスは以
下のようなプロセス段階を含んでいた。

１ フエロクロム炉 ２ スポンジ鉄炉 ３ 電気アーク炉 ４ AOD精錬 前述の例と同一のスクラツプ装入を用いるとし
て、この周知のプロセスにおけるエネルギ消費量
は以下の通りとなる。

フエロクロム（67％） 236Kg 1.3Gcal スポンジ鉄 580Kg 1.8Gcal ステンレス鋼スクラツプ 185Kg − ニツケル 85Kg − アーク炉における溶融 0.5Gcal エネルギの総和 3.6Gcal 前述のエネルギ消費量と比較すれば明らかな通
り、本発明による２段階プロセスは著しく単純で
あることに加えて、25％のエネルギ節約をもたら
している。

【図面の簡単な説明】

付図は本発明を実施するためのモードを図式的
に例示した図である。 １…反応炉、３…還元剤、２０…鉄鉱石及びク
ロマイトを収容する容器、１９…スラグフオーマ
を収容する容器、５…羽口、７…燃料パイプ、８
…溶融金属、１１…プラズマアークヒータ、１２
…反応炉からの還元ガス、１４…流動床。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化クロムと酸化鉄を含有する開始原料から
   低炭素クロム鋼を製造する方法において、第１段
   階において、細粒形態をなし酸化クロム並びに酸
   化鉄を含有する開始原料を炭素及び／又は炭化水
   素含有材とともに固体状の還元剤で充満した反応
   炉内に噴射し、前記開始原料をしてプラズマ発生
   器の使用により維持されている還元領域内に通過
   せしめ、以つて前記還元領域内の前記開始原料を
   実質的に瞬間的に還元及び溶融する一方、前記反
   応炉内の溶融された生成物の温度を約1500℃から
   約1650℃迄の温度に維持せしめ、次に第２段階に
   おいて、得られた溶融金属を除去すると共に含ク
   ロム鉄生成物を精錬せしめ、前記第１段階におけ
   るシリコン含有量は反応炉内の温度レベルをコン
   トロールし以つてスクラツプのバランスに適する
   ようスクラツプ溶解能力を調節せしめることによ
   り規制されていることを特徴とする低炭素クロム
   鋼の製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の製造方法にお
   いて、前記開始原料はスラグフオーマも含んでい
   ることを特徴とする低炭素クロム鋼の製造方法。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の製造方法にお
   いて、前記開始原料はキヤリアガスとともに反応
   炉内に吹込まれることを特徴とする低炭素クロム
   鋼の製造方法。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の製造方法にお
   いて、反応炉内で発生した反応ガスの一部分はキ
   ヤリアガスとして用いられることを特徴とする低
   炭素クロム鋼の製造方法。 ５ 特許請求の範囲第３項に記載の製造方法にお
   いて、前記反応炉内で発生した反応ガスの一部分
   はプラズマガスとして用いられることを特徴とす
   る低炭素クロム鋼の製造方法。 ６ 特許請求の範囲第１項に記載の製造方法にお
   いて、前記含クロム鉄生成物は反応炉からの除去
   後AODコンバータにおいて更に精練されること
   を特徴とする低炭素クロム鋼の製造方法。 ７ 特許請求の範囲第１項に記載の製造方法にお
   いて、前記開始原料は含クロム物質を含有する燃
   焼ガスダストであることを特徴とする低炭素クロ
   ム鋼の製造方法。