JPS63111108A - クロム含有溶鉄の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は上下吹転炉等の溶融還元炉においてクロム鉱
石、クロム鉱石の予１＋ｔＮ処理品を石炭、コークス等
の炭素源により溶融還元してステンレス鋼を製造する際
のクロム含有溶鉄のｊ装造方法に関する。

従来技術とその問題点 従来、ステンレス鋼の製造はクロム鉱石等を電気炉にて
炭素還元して製造したフェロクロムを用いて溶製されて
きた。しかしこの方法では、高価な電力を用いること、
フェロクロムをいったん凝固させ、製鋼過程で再溶融す
るのでエネルギー損失が大きい等の理由により、フェロ
クロムのコストが高くつき、結果的にステンレス鋼のコ
ストアップを予成なくされていた。

このような問題点を解決するため、例えば、クロム鉱石
またはその予備処理品を上下吹転炉等の溶融還元炉で電
力を使わずにコークス等を用いて炭素還元してフェロク
ロムを溶製しステンレス鋼を製造する方法、すなわちク
ロム鉱石の溶融還元法（特開昭５４−１５８３２０号等
）が試みられている。

クロム鉱石の溶融還元法は、クロム鉱石を溶融スラグ中
に溶解しＣｒｍ化物およびＦｅｌ化物を含有したスラグ
を形成せしめ、溶湯中の［Ｃ］や石炭、コークス等の炭
材により還元することにより、クロム含有溶鉄を製造す
ることを基本原理とするものである。

すなわち、下記反応が進行する。

（Ｃｒ２０３　　）　　＋　３０　　＝　　２Ｃｒ＋　
　３Ｃ○（ＦｅＯ）　十〇　＝Ｆｅ十ＣＯ 上記反応は大きな吸熱反応である。従って、クロム鉱石
を溶融還元するためには熱供給の手段をこうしる必要が
あり、そのため石炭、コークス等の燃料を酸素や空気に
より燃焼させる方法が種々試みられている。

クロム鉱石の溶融還元の場合、多量のスラグが発生する
こと、並びにそのスラグとメタルまたは炭材との界面が
還元反応界面であるため、多量のスラグ存在下でかつ還
元反応を妨げないように燃料を燃焼させる必要がおる。

その方法として、メタル浴中に石炭粉やコークス粉等の
炭素質固体と酸素・空気等の酸化性ガスを吹込み燃焼さ
せる方法（特開昭５８−１００６５６号）、並びにスラ
グ浴上にコークス等の炭材を浮かべ燃焼させる方法（特
開昭５９−１４０３４９号）が知られている。

特開昭５８−１００６５６号の方法では、吹込んだ炭材
は大部分ＣＯまでしか燃焼しない。吹込み羽口近滴では
ＣＯ２まで完全燃焼させたとしても、ＣＯ２か直ちに溶
銑中の［Ｃ］と反応し、ＣＯガスになってしまうからで
おる。

一方、特開昭５９−１４０３４９の方法でも、浮遊して
いるコークス等の炭材がＣＯ２ガスと直ちに反応しＣ○
ガスとなるため、大部分ＣＯガスまでしか燃焼しない。

つまり、いずれの方法も燃料を部分酸化（不完全燃焼）
することにより熱供給を行なっているものの、それだけ
では発熱量が少なく、そのため多量の燃料や酸素を消費
することを予成なくされる。

ちなみに、Ｃの燃焼を例にとると、部分酸化の場合と完
全燃焼の場合でその燃焼量が大きく異なる。

クロム鉱石の溶融還元法において、その燃料並びに酸素
原単位を大幅に低減するため、還元反応を妨げることな
く燃料を完全燃焼させ、かつスラグ・メタル浴に有効に
伝熱する方法が開発されれば、その生産性、経済性を飛
躍的に向上させることができ、その方法の開発が待たれ
ていた。

発明の目的 この発明は従来の前記問題点を解決するためになされた
もので、クロム鉱石の溶融還元処理最に存在するスラグ
浴中に炭素および水素を主成分とする燃料と酸素を燃料
がほぼ完全燃焼するような比率で吹込むことにより、燃
料をほぼ完全燃焼させ、スラグ浴を効率よく加熱し、か
つスラグ−メタル界面でクロム鉱石由来のクロム酸化物
並びに鉄酸化物を迅速に還元するため、メタル浴中に石
炭、コークス等の還元剤を吹込むことを特徴とするクロ
ム含有溶鉄の製造方法を提案せんとするもので必る。

発明の構成 この発明に係るクロム含有溶鉄の製造方法は、クロム鉱
石、クロム鉱石を前処理して製造した未；至元クロムペ
レット、半還元クロムペレット、クロム焼結鉱等を石炭
、コークス等の炭素源により溶融還元してクロム含有溶
鉄を製造するに際し、スラグ浴内に炭素および水素を主
成分とする燃料と酸素を吹込むことにより、燃料を燃焼
さぜスラグ浴を加熱するとともに金属浴中に石炭、コー
クス等の還元剤を吹込むことを特徴とするもので市る。

すなわち、この発明はスラグ浴中に燃料と酸素を吹込む
ことにより、燃料の完全燃焼を可能とし、かつその燃焼
熱を容易にスラグ浴に伝熱せしめる方法である。

以下、この発明方法について詳細に説明する。

この発明者らは、クロム鉱石、またはその予備処理品を
溶融還元してクロム含有溶鉄を製造する方法における熱
効率向上対策（燃焼並びに酸素消費量低減対策〉（こつ
いて種々検討した結果、溶融還元処理において、スラブ
中に石炭、コークス等の燃料と酸素を燃料がほぼ完全燃
焼するような比率で吹込むことにより燃料をは−ぼ完全
燃焼させることができ、かつ有効にスラグ浴に伝熱し得
ることを児い出した。

次に、スラグ中吹込みによる燃わ１完全燃焼条イ１下に
おいて、クロム鉱石の溶融還元反応速度を調査したとこ
ろ、基本的にスラグ−メタル間での還元反応速度に影響
をおよぼさないことが判明した。

これは、吹込み燃料の燃焼帯がスラグ浴内でスラグ−メ
タル界面よりかなり上の部分にあるため、燃焼により発
生したＣｏ２ガスはスラグ浴内を上昇するもののスラグ
−メタル界面には到達せず、生成したメタルを再酸化す
るような還元反応を妨げる作用を生じないためである。

しかし、スラグ−メタル間還元反応によりメタル中の［
Ｃ］は潤費され、還元進行にともないメタル中［Ｃ］Ｉ
ａ度が低下していくが、［Ｃ］濃度が３％以下になると
還元反応速度が著しく低下することが実験により判明し
た。従って、何等かの手段でメタル浴中にＣを添加し、
［Ｃ］濃度を３％以上に保つ工夫が必要でおる。反応器
上部より石炭、コークス等の還元剤を添加したのでは、
スラグ浴に妨げられてメタル中に加炭できない上、スラ
グ中で完全燃焼し発生したＣＯ２ガスが還元剤と反応し
てＣｏに戻ってしまう。

そこで、種々検討した結果、メタル浴中に石炭、コーク
ス等還元剤を吹込むことにより、スラグ浴中で燃料を完
全燃焼させる条件下でもメタル浴中への加炭が容易にで
き、［０３１度を３％以上に保つことによりクロム鉱石
の溶融還元反応を迅速に完了させることを見出したので
ある。

この発明は上記の知見に基づいてなされたもので必り、
クロム鉱石等を溶融還元してクロム含有溶鉄を製造する
に際し、スラグ浴内に炭素および水素を主成分とする燃
料と酸素を吹込むことにより、燃料を完全燃焼させスラ
グ浴を効率よく加熱するとともに、金属浴中に石炭、コ
ークス等の還元剤を吹込むことにより溶融還元反応を迅
速に進行させることを特徴とするものである。

なお、スラグ中に吹込む燃料としては、石炭。

コークス等の固体燃料、石油、タール等の液体燃料の他
、メタン、天然ガス等の気体燃料等が挙げられる。

次にこの発明方法を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明方法を実施するための装置を示す概略
図で市る。図中（１）は金属浴を貯える転炉型反応容器
であって、内部には金属浴（２）（例えば溶銑または溶
鋼）が収容されている。（３）はスラグ層である。（４
）は燃料および酸素吹込み用横吹羽口であり、還元に必
要な熱量はこの羽口での燃焼熱により供給される。、（
５）は炭材吹込用底吹羽口でおり、スラグ−メタル界面
の還元反応に必要な炭素源が供給される。

本発明においては基本的に還元に必要な熱量はすべてス
ラグ層内の燃料の完全燃焼により供給される。しかし、
より燃料の炉内での完全燃焼を確実にするためＣＯガス
の助燃用０２をスラグ層の上方に設置したＣＯ燃焼用上
吹ランス（６）、Ｃｏ燃焼用横吹羽口（７）より供給す
ることも可能である。

なお、燃料および酸素吹込み用横吹羽口（４）は、例え
ば中心管よりＮ２＋コークス粉（石炭粉〉を、中心管と
外管との間より０２を、外管より冷却ガス（Ｎ２　、　
Ｃ３Ｈｌｌ等）を吹込む構造の三重管羽口を用いること
ができる。クロム鉱石、造滓剤（石灰石、珪石等）、原
料は反応容器の上部から炉内に投入される。

以下に、この発明の実施例を示す。

実施例１ 第１図に示す反応容器と同一構造の１０トン上底吹き転
炉を用い、第１表に示す条件でクロム鉱石の溶融還元を
行なった結果を、スラグ中に塊コークスを浮遊させその
炭材を燃焼させつつ還元を進行させる従来法と比較して
第２表に示す。

第２表より明らかなごとく、本発明法により炭材の完全
燃焼がはかられ、かつ炭材の燃焼サイトと還元サイトが
分離できるため炭′＋Ａ使用量、酸素使用量の低減、吹
錬時間の短縮が可能となった。

以下余白 第２表 実施例２ １０トン底吹き転炉を用い、第３表に示ず原料配合条件
、および第４表に示す吹錬条件で半還元クロムペレット
（（％Ｔ、Ｃｒ）　＝３２．２、（％Ｔ、Ｆｅ）＝２１
．６．　Ｃｒｉ元率６２％、　Ｆｅ還元率８７％）を溶
融還元した結果、第５表に処理時間、処理後溶銑、スラ
グ成分に示すごとく［％Ｃｒ１＝１５．８％の含クロム
溶銑を７０分にて溶製できた。

以下余白 第３表 第４表 第５表 発明の詳細 な説明したごとく、この発明方法によれば、クロム鉱石
等の溶融還元処理において、クロム酸化物、鉄酸化物の
迅速な還元進行を維持しながら、燃料（微粉炭、粉コー
クス等）を酸素によりほぼ完全燃焼させ、かつ効率よく
スラグ浴・メタル浴を加熱することができるので、大幅
な燃料および酸素原単位の低減、並びに精錬時間の短縮
が可能となり、精錬コストの低減並びに生産性の向上を
はかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するための装置例を示す概
略図である。 １・・・転炉型反応容器、２・・・金属浴、３・・・ス
ラグ層、４・・・燃料および酸素吹込用横吹羽口、５・
・・炭材吹込用底吹羽口、６・・・ＣＯ燃焼用上吹ラン
ス、７・ぺＯ燃焼用横吹羽口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クロム鉱石、クロム鉱石を前処理して製造した未還元ク
   ロムペレット、半還元クロムペレット、クロム焼結鉱等
   を石炭、コークス等の炭素源により溶融還元してクロム
   含有溶鉄を製造する方法において、スラグ浴内に炭素お
   よび水素を主成分とする燃料と酸素を吹込むことにより
   燃料を燃焼させてスラグ浴を加熱するとともに、金属浴
   中に石炭、コークス等の還元剤を吹込むことを特徴とす
   るクロム含有溶鉄の製造方法。