JPS6244533A - 金属酸化物の溶融還元精錬法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属酸化物から精錬金属を直接溶融還元して
製造する技術に関し、特にフェロクロムやフェロマンガ
ン他のフェロアロイの製造、あるいはステンレス調等の
精錬に際して、スロッピングのような操業障害を起すこ
となく、また高還元歩留りでの精錬が可能な方法につい
て提案する。

（従来の技術） 近年、金属酸化物、特にクロム鉄鉱（Ｃｒ酸化物）を還
元するのに要する膨大かつ高価な電力エネルギーの削減
を目的として、特開昭５４−１５８３２０号として提案
されているような炭十Ａをエネルギー源として使う技術
が数多く報告されている。

（発明が解決しようとする問題点） 金属酸化物（以下はｒＣｒ鉱石」の例で述べる）を精錬
炉で溶融、還元して直接精錬金属（以下はｒｙｅ　−Ｃ
ｒ　Ｊの例で述べる）を製造しようとすると、解決を必
要とする次のような種々の問題点があった。すなわち、 ■鉱石中の脈石に起因する多量に発生するスラグ中に未
還元状態のＣｒやＦｅが残留しその回収が必要となる、 ■スラグフォーミングが増長されてスロッピングを起し
歩留り低下を招く、 等が主たるものであり、これらについては従来適切な解
決策がなくほとんど考慮されていないのが実情であった
。

これに対しては、例えば特開昭５４−１５８３２０号と
して提案されている従来技術は、溶融還元精錬後のスラ
グ上に、次ヒートの鉄源である溶銑を注ぎスラグ中のＣ
ｒを回収する方法であるが、この方法の場合、酸化物を
含むスラグ上に溶銑を注ぐと突沸等の危険が大きく、ま
た、次ヒートは、吹錬スタート当初から多量のスラグが
存在することによりスラグフォーミングがさらに増長さ
れる問題を生ずる等、実現性に乏しい。

また、一般的な転炉精錬の場合にあっては、スロ・７ピ
ングの防止法として底吹き羽目から、０．Ｏ２Ｎｍ３／
１−ｍ１ｎ程度のガス吹込みを行うことにより、鋼浴の
成分を均一化してスロッピングの回避を図っているが、
スラグ中の未反応酸化物を底吹き強攪拌によるメタルと
の接触促進のみで、溶融還元の様な精錬での突沸を回避
するのは、実質上困難であった。

その他、スラグ中金属酸化物還元方法として、炉口より
Ｓｉ　、　Ａｌ、コークス等を投入する既知技術もある
が、Ｓｉ　、　Ａｌは高価であり塩基度が変動して復Ｐ
するケースもあり効果的でない。

要するに本発明の目的は、スラグ中の未還元酸化物の残
留を最小に止め得ると同時にスロップピングの防止にも
優れた方法を提供するところにある。

（問題点を解決するための手段） 上述した従来技術が抱える問題点に対し本発明は、精錬
炉に設けた浴面下の羽口から理論炭素量を超える過剰の
微粉炭をＮ２等の不活性ガスとともに吹込むことにより
、精錬金属を得るのに必要な溶融、還元反応をトラブル
なく進行させる方法である。

そして、本発明は炭材の底吹きができる精錬炉を用いる
という条件の下で、溶融、還元後のスラブ中の未還元回
収量を低下させると共に溶融還元中、スラグフォーミン
グによるスロッピングを回避するために、 （１）炉内に投入した金属酸化物の還元および供給され
る酸素との反応に供する炭材（理論炭素量）以外の過剰
炭材を０．５　ｋｇ／１−ｍ１ｎ以上底吹き羽口から吹
込むこと、 （２）上記炭材の粒度を１龍以下のサイズに調整するこ
と、 を必要不可欠の条件とする；いわゆる底吹き羽口を通じ
て前記スラグを微粉炭でリンスする方法を採用する。

以上の説明から判るように本発明は、底吹き羽目を具え
る精錬炉内に、上吹きもしくは底吹きする酸素とともに
不活性なキャリアガスを介して炭材を供給することによ
り、精錬金属を金属酸化物から溶融還元して得る方法に
おいて、金属酸化物を溶融、還元するのに必要な量を超
える過剰の炭材を、精度１龍以下に調整して毎分０．５
　ｋｇ／ｔ以上前記底吹き羽口を通じて炉内に吹込むこ
とを特徴とする方法である。

なお、上記方法を利用すれば、溶融スラグやステンレス
スラグ中の金属酸化物を還元回収する技術として応用発
展させることができる。

（作用） 以下に本発明法の実施により、スラグフォーミングを抑
制してスロッピングを無くし高歩留を実現できると共に
スラグ中に未還元残留物が多く残るのを防ぐことができ
る理由につき、図面を参照して説明する。

第１図は、底吹き転炉で金属酸化物（Ｃｒ鉱石）を溶融
還元する一態様を示すが、本発明は本質的に、 ■溶融還元中のスラグ・フォーミング防止のためには随
時に、 ■溶融還元後のスラグ中の未還元残留物の低減を目的と
する場合には吹錬終了前に、 それぞれ底吹き羽口から微粉炭を吹込みスラグを数分間
リンスする方法（この処理をコールリンスという）であ
る。

もちろん、前記本発明におけるコールリンス処理には好
適な範囲というのが存在し、その範囲を外れると本発明
の効果は減殺される。以下にその好適範囲について説明
する。

第２図には、溶融還元中にスラグ・フォーミングが生じ
た際に行った幾つかのコールリンス処理の効果を示す。

八、八２・・・粒度１鶴以下の微粉炭を９．５　ｋｇ／
１−ｍ１ｎ〜０．１　ｋｇ／ｌ　−ｌｌ１ｉｎで２分間
コールリンスを実施した場合、 Ｂ・・・塊コークスを０．５　ｋｇ／ｌ　−ｍｉｎ炉口
より投入し、底吹き不活性ガスで２分間攪拌した場ｃ　
・−・粒度２１ｍｍの微粉炭を０．５　ｋｇ／１−ｍ１
ｎで２分間コールリンスを実施した場合、 Ｄ　−・・粒度１鶴以下の微粉炭０．３　ｋｇ／１−ｍ
１ｎを３．３分間コールリンスした場合、 なおＡ−Ｄのいずれの場合においてもスラグへの過剰炭
材は１．０　ｋｇ／ｌにした。

次に、第３図には、溶融還元終了後にやはりＡ〜Ｄの４
種類の方法でコールリンスを行った際のスラグ中の未還
元酸化物（Ｔ、Ｃｒ）の量の変化を示す。図から判るよ
うに、過剰炭素源としてのコークスを炉口上から投入し
たＢのケースは、フォーミングも殆んど変化せず、また
スラグ中、Ｔ、Ｃｒも低減しない。これは上から投、入
されたコークスは多量に存在するスラグ中にトラップさ
れるだけで溶解に時間を要するためであると考えられる
。

また粒径に関しては、図中のＣに示すように２ｎｉのも
のでは、Ａの粒径１重重に比べると反応が遅く、効果的
とはいい難い。従って、底吹き羽目から供給される微粉
炭の粒度は１ｍｍ１以下のものが好適であると言える。

さらに重要なポイントは微粉炭の投入量である。

粒径１鰭以下の微粉炭をＱ、３　ｋｇ／１−ｍ１ｎの供
給速度で供給したとしても効果は小さい。これは過剰炭
材の供給速度が小さいと、スラグの過剰酸素を還元する
のに必要炭材の確保に時間がかかるばかりでなく、炭材
によるスラグとの反応によって生じる攪拌力が不足する
ためと考えられる。すなわち過剰炭素の供給量はスラグ
の攪拌という観点から重要である。

上述したところから明らかなように、供給すべき炭材は
底吹き羽口から吹込むこと、炭材の供給は過剰炭材の量
にして０．５　ｋｇ／ｌ　−ｍｉｎ以上に当る量を入れ
ること、そして炭材の粒度は１鶴以下のものを用いるこ
とが必要である。

（実施例） 実施例は、本発明を８５を上・底吹き転炉でのＣｒ鉱石
溶融還元に適用した例で、１ｍｍ％Ｃｒ粗溶鋼を、Ｃｒ
鉱石を溶融還元して製造する方法である。Ｃｒ鉱石は、
Ｃｒ粉絋鉱を塊成化したものを用い、熱源および炭材と
しては小塊コークス（６〜１５１ｍ　）を使用し、両者
をまず所定量炉口上から連続投入した。

上記吹錬の区分を大別すると、昇熱期、溶融還元期の２
期に分けられる。昇熱期は脱Ｐされた溶銑を、４％Ｃ１
ｍｍ６００℃まで昇熱する段階であり、溶融還元期は昇
熱終了後、所定の温度および〔％Ｃ〕を維持するべ（Ｃ
ｒ鉱石、炭材、０□を一定のバランスを保ちながら連続
的に供給する段階である。

一般に、この溶融還元期に操業上の支障となるスロッピ
ンが生じるが、前記コールリンス処理はこのスロッピン
グ抑制に効果がある。このコールリンス処理に使用した
微粉炭は、粒度０．９龍以下のものでＮ２をキャリア・
ガスとして底吹き羽目からスロッピング時期に吹込んだ
。第４図は、溶融還元吹錬４０％時点でスロッピングが
生じたので、過剰炭素の供給速度を０．５　ｋｇ／１−
ｍ１ｎとして、２分間コールリンスを行った結果を示す
。なお過剰炭素量は下式によって求めた。

微粉炭吹込み量（ｋｇ／ｌ　−ｍ１ｎ）　ｘ　（微粉炭
中の０％）　Ｘｌ０−” （酸素量：吹込み気体酸素及び酸化物 投入からの酸素も含む） 第４図から判るように、１〜１．５分のコールリンスに
より、スラグのフォーミングの高さが低下しており、ス
ロッピングが抑制に対し効果がある。

また、本発明実施の効果として、 ■スロッピングに伴なう炉下滓の低減（４０ｋｇ／ｌ→
１０ｋｇ／ｌ）、 ■溶融還元スラグ中のＴ　、　Ｃｒ低下（０，２−０，
０４％）、があげられる。

なお、上記実施例のコールリンス実施時の吹錬条件は下
記の通りである。

微粉炭吹込み速度：　３．Ｏｋｇ／１−ｍ１ｎにおいて
、送酸速度を２．７Ｎｍ３／１−ｍ１ｎから２．２８ｍ
３／１−ｍ１ｎとし、過剰炭素供給速度０．５　ｋｇ／
１−ｍ１ｎを確保した。

ただしリンス処理時Ｃｒペレットの投入は中段した。

そして、本実施例におけるＣｒ鉱石投入量は３５０　ｋ
ｇ／ｌ、コークス２８０　ｋｇ／ｌである。また、使用
した微粉炭およびＣｒペレットの組成及び精錬後の粗溶
鋼成分は第１表の通りである。

以上説明したように本発明によれば、鉱石等の金属酸化
物から直接精錬金属を溶融還元して得る際、スロッピン
グ防止及びスラグ中に存在する未還元金属酸化物を減少
させて（回収効率を高めること）、歩留りを向上させる
点に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法に従ってコールリンス処理を行うタ
ンミングを示す工程図、 第２図は、スラグフォーミング高さとコールリンス時間
とコークス粒度及び投入量との関係を示すグラフ、 第３図はコールリンス前後のスラグ中のＴ、Ｃｒの挙動
を示すグラフ、 第４図は、コールリンス時間とスラグフォーミング高さ
との関係を示すグラフである。 第１図 第２図 ｉｎ 第３図 コーＩレルスｆＱ１７１スラブψ丁、Ｃｒ量／（％）第
４図 コールＩルス時間２分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、底吹き羽口を具える精錬炉内に、上吹きもしくは底
   吹きする酸素とともに不活性なキャリアガスを介して炭
   材を供給することにより、精錬金属を金属酸化物から溶
   融還元して得る方法において、 金属酸化物を溶融、還元するのに必要な量 を超える過剰の炭材を、粒度１ｍｍ以下に調整して毎分
   ０．５ｋｇ／ｔ以上前記底吹き羽口を通じて炉内に吹込
   むことを特徴とする金属酸化物の溶融還元精錬法。