JPH0733536B2 - 溶鉄吹錬時の粉状クロム鉱石添加方法 - Google Patents

溶鉄吹錬時の粉状クロム鉱石添加方法

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JPH0733536B2
JPH0733536B2 JP2214318A JP21431890A JPH0733536B2 JP H0733536 B2 JPH0733536 B2 JP H0733536B2 JP 2214318 A JP2214318 A JP 2214318A JP 21431890 A JP21431890 A JP 21431890A JP H0733536 B2 JPH0733536 B2 JP H0733536B2
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嘉英 加藤
幸雄 高橋
敏和 桜谷
徹也 藤井
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、上吹きランスから酸素を吹込み溶鉄を吹錬す
る転炉中に粉状クロム鉱石を添加する技術に関するもの
である。
<従来の技術> 本発明は、事前処理しない鉱石と炭材を原料として溶融
還元法によって金属溶湯を得る方法に関するが、事前処
理を行わない鉱石は粉状または粒状(以下粉粒状と称
す)のものが多く、それらを歩留りよく反応容器中に添
加するためには飛散防止を図らなければならないという
問題があった。特に、転炉型の容器は、炉口の断面積が
炉腹に比べて小さく、ガスの上昇速度が大きいので、炉
口を経由して粉粒状の鉱石を落下させても、比較的細か
い粉度の鉱石はガス上昇流によって搬送されて容器内に
到達しない場合が多々あった。すなわち、上記の方法は
添加留りが低く、経済的な方法といえなかった。
また、粉粒状の鉱石の歩留りを向上させるため、特開昭
60−208409号公報に開示されたように上吹きランスから
炭材と酸化性ガスを、不活性ガスに搬送された鉱石とと
もに噴射する方法がある。この方法は添加歩留りは高い
ものの、ランス内の鉱石の搬送速度が大きいのでランス
内壁面の摩耗が多いという問題があった。
また、特開昭59−126707号公報に開示されたように、粉
状のクロム鉱石をペレット化して炉内に添加し歩留りを
上げる方法もあるが、ペレット化するための処理費用が
嵩むので経済的な方法とは言えなかった。
<発明が解決しようとする課題> 本発明は、かかる現状に鑑み、粉状クロム鉱石の添加歩
留りを高く維持したまま、特殊なランスを使わずに経済
的に金属溶湯を得る技術を提供するためになされたもの
である。
<課題を解決するための手段> 本発明は、粉状クロム鉱石と炭材を上吹きを主体とす
る上底吹き可能な反応容器内に供給しつつ、溶鉄浴面上
の軸芯に設けられた上吹きランスから酸素または酸化性
ガスを2.6Nm3/min/t以上8.6Nm3/min/t以下噴射して金属
溶湯を得る方法であって、下記の(1)、(2)式で求
められる水平距離rと高さZとで区画される領域内に、
1mm以下の粒径の粉状クロム鉱石を3.0m/s以下の速度で
添加することを特徴とする溶鉄吹錬時の粉状クロム鉱石
添加方法である。
記 r≦0.8r0 ………(1) 0.2L≦Z≦1.1L ………(2) ここで、 r:反応容器のランス軸芯から領域側端までの水平距離
(m)、 r0:反応容器のランス軸芯から反応容器内壁までの水平
距離(m)、 Z:静止状態のスラグ表面を起点とした高さ(m)、 L:静止状態のスラグ表面と上吹きランス先端部までの垂
直距離(m)。
また、粉状クロム鉱石と炭材を上吹きを主体とする上
底吹き可能な反応容器内に供給しつつ、溶鉄浴面上の軸
芯に設けられた上吹きランスから酸素または酸化性ガス
を2.6Nm3/min/t以上8.6Nm3/min/t以下噴射して金属溶湯
を得る方法であって、1mm以下の粒径の粉状クロム鉱石
の添加位置が(1)、(4)式で求められる領域内であ
り、かつその位置での粉状クロム鉱石の下向き流速V
が(3)式を満たすようにして添加することを特徴とす
る粉状クロム鉱石添加方法である。
記 r≦0.8r0 ………(1) 40≧V−V≧5 ………(3) 1.1L<Z≦1.5L ………(4) ここで、 r:反応容器のランス軸芯から領域側端までの水平距離
(m)、 r0:反応容器のランス軸芯から反応容器内壁までの水平
距離(m)、 V:粉状クロム鉱石の下向きの流速(m/s)、 V:粉状クロム鉱石添加位置での炉内排ガスの上向き
の流速(m/s)、 Z:静止状態のスラグ面を起点とした高さ(m)、 L:静止状態のスラグ表面と上吹きランス先端部までの垂
直距離(m)。
<発明をなすに至った経過及び作用> 従来、転炉内のガス流れは、第5図に模式的に示されて
いるように考えられていた。すなわち、上吹きランス5
から噴射されたO2ガスは、周囲のガスと反応しつつスラ
グ4に衝突し、反応した後炉壁に沿って上昇流6aとなっ
て上昇し、上方では上吹きランス中心軸にまで達する。
しかし、本発明者らの観察によると第6図に示すように
ガス流れは上昇流6aの外に、上吹きランス先端部のレベ
ルに下降流6bの存在が認められた。また、上昇流6aが存
在する範囲も従来考えられていた範囲よりも狭く、壁近
傍に限られていることがわかった。
ここで鉱石の添加位置の起点をガス流れの下降流の位置
またはその近傍とすれば、鉱石は下降流に搬送され、か
つ鉱石自身も下向きの運動エネルギを備えているので、
スラグ層または溶鋼層近傍に形成されるガス流の反転流
6cを横切ってスラグ層または溶鋼層に到達し、鉱石はス
ラグ層または溶鋼層に確実に捕捉される。
さらに、添加歩留りを向上させるために、粉状クロム鉱
石の添加位置の起点を変え、上吹き酸素流量、上吹きラ
ンス孔数、上吹きランス高さ等を数多く変化させた実験
を行い、上吹きランスから酸素または酸化性ガスを2.6N
m3/min/t以上8.6Nm3/min/t以下で噴射した場合、下記式
で求められる反応容器のランス軸芯からの水平距離r、
静止状態のスラグ表面を起点とした高さZで区画される
領域(第3図参照)内に1mm以下の粒径の粉状クロム鉱
石を添加すれば添加歩留りがよいことを出した。
記 r≦0.8r0 ………(1) 0.2L≦Z≦1.1L ………(2) ここで、 r:反応容器のランス軸芯から領域側端までの水平距離
(m)、 r0:反応容器のランス軸芯から反応容器内壁までの水平
距離(m)、 Z:静止状態のスラグ表面を起点とした高さ(m)、 L:静止状態のスラグ表面と上吹きランス先端部までの垂
直距離(m)。
第3図に(1)式、(2)式のr、Zで区画された領域
を示す。図のようにランスとスラグ層に囲まれた中心部
領域を粉状クロム鉱石の添加位置とすればよいことがわ
かった。かかる領域に1mm以下の粒径の粉状クロム鉱石
を3.0m/s以下の速度で添加すれば粉状クロム鉱石の流速
を極端に低くした場合でも粉状クロム鉱石の添加歩留り
を高くできることがわかった。この理由は既に述べたよ
うに転炉内に発生する下降流6bに添加した粉状クロム鉱
石が搬送されるためである。粉状クロム鉱石を運搬・添
加する手段として、例えば第1図に示すような方法があ
るが、他にどの手段でも構わない。
第1図の7は、出鋼口10に耐火物製カバーを設けた鋼製
パイプであり、溶融還元中に炉内に挿入し、当該パイプ
の先端すなわち粉状クロム鉱石添加の起点を当該
(1),(2)式のr、Zで区画された領域に位置せし
めた場合である。粉状クロム鉱石の添加のためのパイプ
は7以外にも第1図の鋼製パイプ8や9のように炉口11
や炉肩12を通して挿入してもよい。
以上のように各種実験から、粉状クロム鉱石の搬送用パ
イプの磨耗を少なくし、かつ鉱石の添加歩留りがよい粉
状クロム鉱石の添加位置が明らかとなったわけである
が、第1図に示す方法では操業方法によっては不都合な
点が生じる場合があった。
すなわち、第5図あるいは第6図に示される底吹き羽口
2から吹込まれるガスが、酸素を主体とするガスでかつ
流量が0.3Nm3/min/t以上の場合には、スラグや溶鋼が添
加用のパイプに飛散付着してパイプが溶損される場合が
あった。
また、粉状クロム鉱石の添加速度を数m/s以下まで低下
させた場合には、パイプ先端がスラグの付着によって閉
塞することがあった。これは底吹きガス流量が大きい場
合は溶鋼の撹拌力が大きくなるので還元には有利となる
が、スピッティングによる溶鋼の飛散やスラグの飛散が
大となる。その結果、粉状クロム鉱石を添加する位置と
して(1),(2)式を満たす位置では、鉱石供給用の
パイプが底吹きガス流量が大きい場合には溶損する恐れ
が生ずる。
そこでさらに広範囲に条件を変更させて鉱石の添加歩留
りを調べたところ、第4図に示すように鉱石を添加する
位置での炉内排ガスの上向きの流速をV(m/s)、鉱
石の下向きの流速をV(m/s)とし、次式を導いた。
40≧V−V≧5(m/s) ………(3) この(3)式の関係を満たせば(2)式を満たさない前
記(4)式の領域から添加した場合でも、本発明者らの
行った実験結果を示す第2図から、高添加歩留りが得ら
れることが確認された。
なお、(1)式、(2)式を満たす領域では既に述べた
ように排ガスの上向きの流速Vが小さいか、または下
向きになるので鉱石の速度Vを小さくしても(3)式
を満たすことになる。
そこで添加用ランスの位置を半径方向・高さ方向をさら
に変化させて検討したところ、(1)式を満たす範囲内
にランス添加用パイプを配置すれば粉状クロム鉱石の添
加速度を比較的低くしても(3)式を満たすのが容易で
あることがわかった。ただし、ランス添加用パイプの高
さを極端に高くして炉口レベルまで高くすると、粉状ク
ロム鉱石の添加速度を大きくする必要があった。静止状
態のスラグ表面を起点とした高さZをおよそ静止状態の
スラグ表面と上吹きランス先端までの垂直距離Lの2倍
以下、望ましくは1.5倍以下にするのが望ましいと考え
られる。
なお、粉状クロム鉱石の粒度は粗ければ上昇流による飛
散がないのは当然である。1mmアンダーの粉状クロム鉱
石で本発明による方法が特に有効である。
以下に本発明の実施例を説明する。
<実施例> (実施例1) 5tの試験転炉を用いた。底吹き羽口は内径3mmφの単管
で、羽口本数は4本であり、底吹きガス流量はスピッテ
ィングを抑えるように0.5〜1.5Nm3/minでArガスを用い
た。上吹きランスは6孔で12mmφ、O2ガス流量は10〜30
Nm3/minとした。また、炭材としてコークスを10〜30kg/
minの割合で炉上から添加した。さらに粉状クロム鉱石
(粒度:<500μm)を10〜30kg/minの割合で投入し
た。粉状クロム鉱石の組成は第1表のとおりである。
本実施例および比較例ともにC:4.4〜4.5重量%(以下%
と略す),Si:0.1〜0.2%、Mn:0.4〜0.5%の溶銑を3.5〜
3.7t装入し、溶銑温度を1550〜1600℃に保つようにし、
最終的にC:5.3〜5.5%,Cr:15〜16%のクロム溶銑を得
た。上吹きランスはスラグ表面〜ランス先端間の距離を
0.3〜1.5mの間で変化させた。なお、5t転炉は炉芯を垂
直に通過する軸に対称の容器であり、その寸法は第7図
のとおりでありr0=0.75mである。
また、実施例および比較例の実施条件及び結果を第2表
に示す。
第2表から、粉状クロム鉱石の添加位置を本発明に係る
領域内にすれば良好なCrの添加歩留りが得られることが
明らかである。なお、ここでいうCr歩留りとは、全添加
Cr鉱石中のCr重量に対するメタルとスラグへ歩留ったCr
重量の割合である。
(実施例2) 60〜85tの大型転炉による実験も行った。大型転炉では
二重管羽口(内管径17mmφ、羽口6本)を用いて底吹き
ガスとして1.0〜1.3Nm3/min/t溶鋼のO2を吹き込んだ。
外管からは冷却用ガスとしてプロパンを用いて0.04〜0.
06Nm3/min/t溶鋼を吹き込んだ。上吹きランスは30mmφ
の6つのストレート孔を有し、O2ガス流量は2.6〜2.8Nm
3/min/t溶鋼とした。炭材は4.3〜5.8kg/min/t溶鋼のコ
ークスを炉上から添加した。
粉状クロム鉱石は4.3〜6.2kg/min/t溶鋼の割合で投入し
た。粉状クロム鉱石の組成、粒径、溶銑の組成は実施例
1とほぼ同じである。
溶銑を45〜60t装入し、溶銑温度を1550〜1600℃まで上
昇させた後クロム鉱石と炭材を添加し最終的に〔%C〕
=5.3〜5.5、〔%Cr〕=13〜15のクロム溶銑を得た。こ
こで第1図に示す鉱石添加用の鋼製パイプ8の高さ・半
径方向の位置を変化させて操業を行った。第3表にその
結果を示す。
(1)式および(3)式を満たす操業を行えば高い歩留
りで粉状クロム鉱石を添加できることがわかる。一方、
(3)式を満たさない場合では粉状クロム鉱石の飛散が
大きく、結果的にダスト発生量の増加やCr歩留りの低下
を招き経済的な溶製が難しいことがわかる。
<発明の効果> 本発明によれば、粉状クロム鉱石を事前処理せずに、輸
送パイプの摩耗も少なく、しかも高添加歩留りで溶融還
元することができるので、金属溶湯を安価に歩留りよく
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る方法の具体的実施(例)を示す
模式図、第2図は、(V−V)と添加歩留りの関係
を示す特性図、第3図は、本発明に係る区画された領域
を示す説明図、第4図は、V、Vの説明図、第5図
は、従来考えられていた転炉内のガス流を示す模式図、
第6図は、本発明者らが見出した転炉内のガス流を示す
模式図、第7図は、実施例に用いた転炉の形状、寸法を
示す説明図である。 1……転炉、2……底吹き羽口、 3……金属溶湯、4……スラグ、 5……上吹きランス、6……ガス流、 6a……上昇流、6b……下降流、 6c……反転流、7……鋼製パイプ、 8……鋼製パイプ、9……鋼製パイプ、 10……出鋼口、11……炉口、 12……炉肩。
フロントページの続き (72)発明者 桜谷 敏和 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 藤井 徹也 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 大杉 仁 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭58−136709(JP,A) 特開 昭62−211347(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粉状クロム鉱石と炭材を上吹きを主体とす
    る上底吹き可能な反応容器内に供給しつつ、溶鉄浴面上
    の軸芯に設けられた上吹きランスから酸素または酸化性
    ガスを2.6Nm3/min/t以上8.6Nm3/min/t以下噴射して金属
    溶湯を得る方法であって、 下記の(1)、(2)式で求められる水平距離rと高さ
    Zとで区画される領域内に、1mm以下の粒径の粉状クロ
    ム鉱石を3.0m/s以下の速度で添加することを特徴とする
    溶鉄吹錬時の粉状クロム鉱石添加方法。 記 r≦0.8r0 ………(1) 0.2L≦Z≦1.1L ………(2) ここで、 r:反応容器のランス軸芯から領域側端までの水平距離
    (m)、 r0:反応容器のランス軸芯から反応容器内壁までの水平
    距離(m)、 Z:静止状態のスラグ表面を起点とした高さ(m)、 L:静止状態のスラグ表面と上吹きランス先端部までの垂
    直距離(m)。
  2. 【請求項2】粉状クロム鉱石と炭材を上吹きを主体とす
    る上底吹き可能な反応容器内に供給しつつ、溶鉄浴面上
    の軸芯に設けられた上吹きランスから酸素または酸化性
    ガスを2.6Nm3/min/t以上8.6Nm3/min/t以下噴射して金属
    溶湯を得る方法であって、 1mm以下の粒径の粉状クロム鉱石の添加位置が(1)、
    (4)式で求められる領域内であり、かつその位置での
    粉状クロム鉱石の下向き流速Vが(3)式を満たすよ
    うにして添加することを特徴とする粉状クロム鉱石添加
    方法。 記 r≦0.8r0 ………(1) 40≧V−V≧5 ………(3) 1.1L<Z≦1.5L ………(4) ここで、 r:反応容器のランス軸芯から領域側端までの水平距離
    (m)、 r0:反応容器のランス軸芯から反応容器内壁までの水平
    距離(m)、 V:粉状クロム鉱石の下向きの流速(m/s)、 V:粉状クロム鉱石添加位置での炉内排ガスの上向き
    の流速(m/s)、 Z:静止状態のスラグ表面を起点とした高さ(m)、 L:静止状態のスラグ表面と上吹きランス先端部までの垂
    直距離(m)。
JP2214318A 1989-08-23 1990-08-15 溶鉄吹錬時の粉状クロム鉱石添加方法 Expired - Fee Related JPH0733536B2 (ja)

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ZA827820B (en) * 1981-10-30 1983-08-31 British Steel Corp Production of steel
JPS62211347A (ja) * 1986-02-28 1987-09-17 Nippon Kokan Kk <Nkk> 溶融還元法

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