JPH01316406A - 含クロム溶鉄の製造法 - 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、クロム鉱石などの固体のクロム酸化物含有物
質をクロム源として使用し、これを炉内で溶融還元する
ことによりステンレス粗溶湯などの含クロム溶鉄を製造
する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ステンレス鋼製造用の含クロム溶鉄の製造には、
クロム源、スクランプ、媒溶剤２および必要に応じ副原
料やコークスを電気炉に装入して溶解する方法がとられ
てきた。その際、クロム源としては高炭素フエロクロム
が使用されるのが通常であり、この高炭素フエロクロム
を製造するにも電気炉を使用している。従って、多量の
電力消費を必要とすることから、近年、溶融還元炉を用
いてクロム鉱石或いはその半還元物等のクロム酸化物含
有物質をコークス等の炭材により直接的に溶融還元する
方法が提案されている。

例えば、鉄と鋼’８５−５９２９には上底吹き転炉に溶
鉄を装入したうえ、炉上からコークス、クロム鉱石、フ
ラックスを連続供給し底吹き撹拌しながら上吹きランス
から送酸してクロム鉱石を溶融還元する方法が記載され
ている。

一般にこのようなりロム鉱石の溶融還元法においては、
溶鉄を装入した反応容器にクロム鉱石の滓化のため、Ｃ
ａｂ、５ｉＯｚを主成分とする媒溶剤（フラックス）を
加えている。そして滓化が行われた状態でクロム鉱石を
溶解させ、炭材と接触させて還元反応を行わせるのが通
常である。この滓化が必要な理由は、単にクロム鉱石お
よびコークスを反応容器に投入しても１通常の処理温度
ではこれらが固体のままの状態となりやすく、従ってク
ロム鉱石の溶融還元速度が遅くなり、処理時間が非常に
長（かかることによる。

このように、クロム鉱石の還元にはクロマイトをスラグ
相へ溶解することが非常に重要である。

そして、クロム鉱石中のクロマイトの溶解にはクロム鉱
石の脈石成分の融体化が条件となる。この脈石成分の主
たる物はＭｇＯおよびＡＮ、０．でありスピネル構造を
有していることからその融点は約２０００℃と高温であ
る。それ故、Ｃａｂ、Ｓｉｎ。

を主成分とする媒溶剤を添加することによってこれら脈
石の融体化を図り、もってクロマイトの溶解を促進させ
ようというのが従来の考え方であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記のようにクロム鉱石の溶融還元を図る場合に、溶融
還元の処理が進みクロム鉱石の投入量が増加すると、ス
ラグ中にクロム鉱石中の脈石成分が濃縮してＭｇ　Ｏ、
Ａ　ｌ　ｚ　Ｏｓ濃度が増し、スラグの粘性が増大して
流動性が悪化し、還元反応に悪影響を及ぼすようになる
。またＡ　ｌ　ｔｏ　３．　ＭｇＯの濃度が増加すると
スラグの融点が処理温度を越えてしまい、その結果還元
速度が著しく遅くなってしまうという問題があった。

さらに９脈石成分の融体化を図るべ（大量の媒溶剤を投
入するとその媒溶剤を昇温、滓化することに膨大なエネ
ルギーを要し、また処理スラグ量が増加することによっ
て炉容積を大きくする必要が生じるという問題があった
。

さらには、粉粒の状態のクロム鉱石、媒溶剤等を使用し
、これらを炉上から投入すると２反応容器内に吹き込ま
れたガスおよび発生ガスによる上昇流によって粉粒の一
部がガスとともに炉外に放出され歩留りの低下を招くほ
か、スラグ組成の予想および管理が困難になるという問
題が生じる。

〔問題点を解決するための手段］ 上記の問題を解決せんとする本発明の要旨とするところ
は、上底吹き可能な反応容器に溶鉄を装入したうえ炉上
よりクロム鉱石、炭材、媒溶剤からなる固体原料を投入
し、ｔＳ鉄中の炭素または該炭材により該クロム酸化物
を還元して含クロム溶鉄を製造する方法において、該固
体原料の一部または全部にマンガン鉱石を配合し、その
配合物を予熱または予備還元することによって半焼結晶
または半還元焼成品としたうえで反応容器に投入するこ
とを特徴とする。この場合２例えば該配合物は、クロム
鉱石、炭材およびマンガン鉱石からなり、場合によって
はさらに通常の媒溶剤例えば珪砂やＣａＯの一部または
全部を配合することもできる。

さらに本発明は、該固体原料の一部または全部にマンガ
ン鉱石と硼酸塩鉱物を配合し、その配合物を予熱または
予備還元することによって半焼結晶または半還元焼成品
としたうえで反応容器に投入することを特徴とする含ク
ロム溶鉄の製造法をも提供するものである。この場合の
該配合物は例えばクロム鉱石、炭材、マンガン鉱石およ
び硼酸塩鉱物からなり、場合によってはさらに通常の媒
溶剤例えば珪砂やＣａＯの一部または全部を配合するこ
ともできる。使用に適する硼酸塩鉱物は硼砂またはコレ
マナイトである。

すなわち本発明者らは、クロム鉱石の溶融還元において
、クロム鉱石にマンガン鉱石を適量配合して焼成または
半還元した状態で使用すると、クロム鉱石中のクロマイ
トがスラグに溶解しやすくなり、また、スラグシリケー
ト相中の飽和クロム濃度を高くできることを見出した。

ここで、マンガン鉱石の使用量は、クロム鉱石に対して
２〜６０ｗｔ、χ、好ましくは５〜４０ｗｔ、χとする
のがよい、マンガン鉱石を投入すればそれだけ溶鉄中の
マンガン濃度が高くなることは不可避であるが、製造し
た含クロム溶鉄のマンガン濃度にその用途の面から規制
のある場合には、マンガン鉱石の使用量を抑え、その分
、硼砂および／またはコレマイトの硼酸塩鉱物を使用す
るのがよい、すなわち、マンガン鉱石＋硼砂十コレマナ
イトの合計量がクロム酸化物含有物質に対して２〜６０
ｗ　ｔ　、χ、好ましくは５〜４０ｗｔ、χとするのが
よい。

〔発明の詳述〕

第１図に本発明法の実施に適する溶融還元炉を示した。

この炉は反応容器ｌの炉底に羽口２を設け、炉頂の開口
部３から上吹きランス４を挿入するようにした上底吹き
可能な精練容器であり、炉頂の開口部３から固体装入物
を投入できるようにバンカー６が設けられている。７は
、排気フードを示す、また、８は炉内の溶鉄層を、９は
その上のスラグ層を示す。

この炉の操業は、炉底の羽口２から撹拌用ガスを吹込な
がら溶鉄を反応容器ｌに装入し、バンカー６からクロム
鉱石等のクロム酸化物含有物質。

炭材およびフラックス等の固体原料を投入したうえまた
は投入しなからランス４から送酸することによって行わ
れる。

反応容器１に装入する溶鉄は、２％以上の０゜３９％ま
でのＣｒを含む鉄または鉄−クロム系溶湯を用いて行う
のがよく、必要に応じてＮ＋等の他の成分を含有しても
よい、また前ヒートの一部を残湯として利用してもよい
。

バンカー６から投入する固体原料のうち、クロム酸化物
含有物質としては、クロム鉱石、未還元または半還元ク
ロムペレット、クロム焼結鉱等が使用でき、炭材として
はコークスの使用が一般的であるが石炭、チャー等も使
用でき、媒溶剤としてＣａＯおよび珪砂等が使用される
。

上吹きランス４からは酸素または酸素混合ガスを供給し
、炉底の羽口２からは窒素、アルゴン。

−酸化炭素、炭化水素ガス等のガスを供給することがで
きる。また１反応容器ｌの側壁に横吹き羽口を設けてこ
れから同様のガスを吹き込んでもよい。

このような操業によってクロム鉱石等のクロム酸化物含
有物質を溶融還元する際に、クロム鉱石中のクロマイト
の溶解をいかに促進するか、或いは、スラグシリケート
相中の飽和クロム濃度をいかに高（するかが、還元の成
否を大きく左右する事実を本発明者らは知見した。そし
て、そのためには、スラグの低融点化と高流動性を同時
に達成することが重要であることが判明し、これはクロ
ム鉱石、炭材、媒溶媒としてのＣａＯ，珪砂等を投入す
る通常の溶融還元の固体原料に、マンガン鉱石、または
、マンガン鉱石と硼砂および／またはコレマナイトを添
加することによって達成できることを見出した。そして
、その添加にあたっては、これらの粉状の添加材料を粉
状のクロム鉱石と良く混合したうえ（場合によってはＣ
ａＯや珪砂を更に適量配合したうえ）これを炭材の存在
下または非存在下で加熱焼成して半還元品、半焼成品な
どのケーキ状または粒状の形態として使用することが一
層好ましい結果が得られることを見出した。すなわち、
配合物の予熱若しくは予備還元を行うと反応容器内で要
求される生産量当りの発熱量を軽減させることができ、
また１反応容器に装入される固体原料中の鉄分の大半が
予備還元されていると、生成するスラグのトータルＦｅ
％を低くでき耐火物の侵食を軽減できることに加えてク
ロム鉱石の溶融還元に要する処理時間を短縮しながら高
いＣｒ歩留りを達成することができる。

予熱及び／若しくは予備還元を行う炉の温度は。

クロムの還元を充分に進めるためには１３５０°Ｃ以上
が必要であるが、鉄或いはマンガン鉱石の還元のみの場
合や予熱のみの場合はそれ以下の温度でも効果を得るこ
とができる。しかし粉伏の形態からケーキ状または粒状
の半焼成された状態となる温度以上とするのがよい。

先述のように、マンガン鉱石、硼砂、コレマナイトの配
合量は、クロム鉱石に対して、マンガン鉱石＋硼砂＋コ
レマナイトの合計量が２〜６０ｗｔ、χ。

好ましくは５〜４０ｗｔ、χとするのがよい。２　ｗｔ
、１未満の配合量ではあまり効果がなく　、　６０ｗ１
χを越える量を配合しても配合に見合う還元速度の上昇
はみられないからである６使用するマンガン鉱石として
は酸化マンガン鉱、炭酸マンガン鉱なと一般に言われる
マンガン鉱石を使用すればよい、硼砂およびコレマナイ
トはいずれも硼酸塩であり、前者はＮａ、ＢａＯ，、後
者はＣａＢａ０７を主成分とするものである。

〔実施例〕

第１図に示した構造の０．５トン規模の上底吹き可能な
反応容器を用いて、第１表に示す処理条件にて、第２表
に示す割合の配合物を予備還元して得た半還元焼成品を
、溶融還元処理した場合の処理中のメタル中のクロム濃
度（ｗｔ、χ）の推移をマンガン鉱石を混合しない場合
と比較して第２図に示した。第２表に示したように実施
例１ではクロム鉱石に対して１８％のマンガン鉱石を配
合し、実施例２ではクロム鉱石に対しマンガン鉱石８％
、硼砂ｌＯ％を配合して予備還元を行った。比較例では
マンガン鉱石等は配合しなかった。

第２図より明らかなようにマンガン鉱石を配合すること
によりクロム鉱石の溶融還元速度は著しく上昇し且つ処
理時間の大幅な短縮ができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、クロム鉱石の溶融還元において、
クロム鉱石とマンガン鉱石の混合物またはその混合物に
炭材、Ｃａｂ、珪砂、硼砂、コレマナイトのうち１種以
上を混合したものを予熱または予備還元したものを投入
することによって。

クロム鉱石の還元速度を非常に速くさせることができ、
その結果、処理時間を大幅に短縮することができるので
、既存のプロセス例えばステンレスの製鋼工程に溶融還
元を取り入れることが容易となり、また粉状物質の飛散
の問題や反応容器耐火物の溶…の問題も軽減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明法を実施する溶融還元炉の例を示す略
断面図、第２図は１本発明法を実施した場合のメタル中
のクロム濃度の経時変化を比較例と対比して示した図で
ある。 ｌ・・反応容器、　　２・・炉底の羽口。 ３・・炉頂開口、　　４・・上吹きランス。 ６・・バンカー、　　７・・ｍ　気フード。 ８・・溶銑層、　　９・・スラグ層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）上底吹き可能な反応容器に溶鉄を装入したうえ炉
   上よりクロム鉱石、炭材、媒溶剤からなる固体原料を投
   入し、溶鉄中の炭素または該炭材により該クロム酸化物
   を還元して含クロム溶鉄を製造する方法において、該固
   体原料の一部または全部にマンガン鉱石を配合し、その
   配合物を予熱または予備還元することによって半焼結晶
   または半還元焼成品としたうえで反応容器に投入するこ
   とを特徴とする含クロム溶鉄の製造法。
2. （２）該配合物はクロム鉱石、炭材およびマンガン鉱石
   からなる請求項１に記載の含クロム溶鉄の製造法。
3. （３）上底吹き可能な反応容器に溶鉄を装入したうえ炉
   上よりクロム鉱石、炭材、媒溶剤からなる固体原料を投
   入し、溶鉄中の炭素または該炭材により該クロム酸化物
   を還元して含クロム溶鉄を製造する方法において、該固
   体原料の一部または全部にマンガン鉱石と硼酸塩鉱物を
   配合し、その配合物を予熱または予備還元することによ
   って半焼結晶または半還元焼成品としたうえで反応容器
   に投入することを特徴とする含クロム溶鉄の製造法。
4. （４）該配合物はクロム鉱石、炭材、マンガン鉱石およ
   び硼酸塩鉱物からなる請求項１に記載の含クロム溶鉄の
   製造法。
5. （５）硼酸塩鉱物は硼砂またはコレマナイトである請求
   項３または４に記載の含クロム溶鉄の製造法。