JPS58100657A - 高合金溶湯の製錬方法 - 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】 本発明はフェロクロムや７エロマンガンのように、鉄よ
シも還元しＫくい元素を多量に含む高合金溶湯ｔ１電気
によらないで製錬するための方法に関する。

フェロクロムやフェロマンがンなどハ、従来、低シャフ
ト電気炉において、還元剤としてはコークスなどの固体
炭素質を用い、還元エネルギーとしては電力を用いて製
造されてきた。これは固体炭素質の共存により強還元条
件を作シ、電力によシ強還元条件をこわさないで加熱・
エネルギー供給を行う方法である。この方法の問題点、
改善が望まれる点としては次の２つがあげられる。

（１）還元エネルギーとしての電力が高価である。

石炭やコークスなどの固体炭素質燃料を直接、燃焼させ
ることによりエネルギーの供給を行えることが望ましい
。

（２）通常用いられる低シャフト電気炉では炭素が飽和
値に近い高合金溶湯しか製造できない。

もし、中炭素、すなわち炭素量が飽和値の２０〜８０優
の範囲の高合金溶湯を直接製造できれば、溶融合金の溶
融温度が低いことから製錬温度を低下できること、後続
の製鋼工程でＯ脱炭負担を軽減できること（通常の高炭
素フェロアロイ製造の場合に比べて）、また、高合金溶
湯の脱リン・脱硫方法として知られているＣ　ａＣ２−
Ｃａ　Ｆ　２系フラ、クス処理を直接適用できること（
高炭素溶湯であれは、一旦脱炭して炭素不飽和溶湯にし
てからでないと適用できない）などのメリットがあり、
望ましい、しかし、還元エネルギーとして電力に依存し
ないとすれば、発熱は醸化反応に依存せざるを得す、還
元条件を維持することが容易でない、ｔた、溶融合金中
の炭素が不飽和であれば、系の平衡関係としては還元剤
である炭素の活量が低下（すなわち、還元力が低下）す
る。

スラグと接する炭素の活量を上げようとすれば、固体炭
素質をスラグ層に添加すること、例えば炉上方からコー
クス塊などを添加することが考えられる。シかし、フェ
ロクロムやフェロマンガンなどを製造する場合には、炉
に装入される原料中の脈石分が多いので生成するスラグ
量が多く、スラグ層が厚いので、上方からコークス塊な
どを投入してもスラグと固体炭素質の間の接触比表面積
（スラグ単位重量あたシの接触面積）を必要な値圧する
ことが望ましい、また、生成するスラグ量が多いと、溶
融金属相を通してガスを吹き込んで４スラグ層を十分に
攪拌することがむつかしく、還元速度定数を大きくしに
くいという問題がある。

したがって、電力に依存せず、かつ炭素不飽和の高合金
溶湯を製造しようとすれば、一般的にはスラグ中の有価
金属酸化物の還元が不十分になる。

本発明は還元エネルギーを電力に依存することなく、有
価金属成分を歩留高く回収でき、かつ必要に応じて炭素
不飽和の高合金溶湯も直接に製造できるもので、その要
旨とする処は、有価金属の酸化物を含む原料を溶融還元
して高合金溶湯を製造する工程において、炭素を含む溶
融合金中に酸化性ガスを吹き込んで発熱反応を行わせつ
つ、溶融合金１ｔあたり溶融スラグが０．５を以上存在
する状態では溶融スラグ中に炭素質粉末を吹き込んで、
有価金属成分の還元を行うことを特徴とする高合金溶湯
の鯛錬方法である。

以下、具体的な実施例にそって詳細に説明する・第１図
に示すような底吹転炉状の反応容器を用いて、半還元ク
ロムペレットを原料としてフェロクロムを製造する場合
を例にとって説明する０反応容器ＩＫは底部に酸化性ガ
スを吹込むための羽口２が取付けられており、反応容器
内の炭素を含む溶融合金中に酸素などの酸化性がスを吹
き込んで、ＣＯ生成反応により発熱させる。反応容器の
上方には、反応容器から発生するＣＯを含む高温排ガス
を利用して、クロム鉱石とコークスの混合・成型物（例
えばペレット）を加熱・予備還元するための装置３（例
えば、ロータリーキルン）が設置されている０本発明・
の特色の一つは、溶融スラグ層中にコークス粉や石炭粉
のような固体炭素質を吹き込むためのランス４が取付け
られていることである。これは溶融合金層には浸漬され
ないので、通常の酸素上吹用のランスと同様に水冷屋の
ものでよい。

この装置を用いる操業形態の１例は次の通りである。ｔ
ず、反応容器内に定格溶湯量の５０％以下程度の溶融合
金が存在している状態にする・そのためＫは別の装置で
溶層した溶湯（例えば溶銑）を装入してもよいし、また
製品であるフェロクロム溶湯の一部を反応容器内に残留
させてもよい。

この溶融合金層に前述のようＩｆＣａ化性ガスを吹き込
んで脱炭１発熱および攪拌を行わせる。それと平行して
、炉上方から、原料であるクロム鉱石と還元剤であるコ
ークス粉の成型物を装置＝３で加熱・予備還元したもの
（半還元クロム（レット）を高温のｔｔ装入する。それ
とともに投入シュート５から、造滓剤である石灰、還元
剤の一部であるコークス塊、場合によっては半還元クロ
ム□（レフトの一旦冷却されたものなどが投入される。

これらは反応容器：１内で加熱されて溶融後、クロム酸
化物や鉄酸化物が炭素分によって還元されて、生成した
０ｒ−Ｆ・−Ｃ合金が溶融金属相に移行する。

本発明の特色は、溶融スラグ量が増加して、溶融合金１
ｔあたりＯ，Ｓｔ以上になると、固体炭素質粉吹込用ラ
ンス４′ｆｒ溶融スラグ層に浸漬してスラグ層中にコー
クス粉や石炭粉を吹込むことである。キャリヤがスとし
てはＮ２、あるいはＡｒなどの不活性ガスが適している
。ランス４の先端は反応容器内の溶融合金の静水面（ガ
ス吹込を行わない時のレベル）よ５５０５１以上上方と
し、ランス先端が溶融合金層に浸漬しないこと、および
吹込んだ固体炭素粉の多くが直接溶融金属の中に溶は込
まないようにする。

この状Ｍにおいて溶融スラグ層の有価金属醗化物（この
場合にはクロム酸化物および鉄酸化物）の還元に関与す
るものとしては次のようなものがあげられる。

（ａ）　　炉上方から投入した固体炭素質（ｂ）　　半
還元クロムペレットと一緒に持ち込まれた固体炭素質 （、）　　ランス４によって溶融スラグ層に吹き込まれ
た固体炭素質 （ｄ）　　溶融合金中に溶は込んだ炭素分本発明は、溶
融スラグの量が増加すると（前述のように溶融金属１ｔ
あ九シ０．５を以上）（ａ）および（ｂ）の寄与が小さ
くなり、また、溶融合金の炭素含有量を不飽和に保った
場合には平衡的にも速度的にも（溶融スラグ単位重量あ
念りの溶融スラグ−浴融合金の接触面積が小さいので）
（ｄ）の寄与が小さくなる状況において高い還元速度を
保つためＫ　（ｅ）の機能を付加したのが特徴である。

この方法において、溶融スラグ層に吹き込まれた固体炭
素粉は分散して迅速にスラグの還元に作用するとともに
１キヤリヤガスは溶融スラグ層を積極的に攪拌し間接的
に（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｄ）による反応も促進し
、また、溶融合金層内で発生した熱を、還元エネルギー
の供給が必要なスラグ層内に伝達するのを助け、平衡的
にも速度的にも溶融スラグの還元が有利な条件で進行す
ることを可１［する会 溶融スラグ中に懸濁する固体炭素は、上記の過程で溶融
金属に接すると一部溶は込み、それは酸化性ガスによっ
て醸化されて熱源として作用する。溶融合金層の炭素含
有量のレベルをコントロールするには、ランス４の位置
（低いほど炭素は高くなりやすい）キャリヤがスの量（
多いほど炭素は高くなシやすい）および溶融合金層への
酸化性ガスの吹込み速度などの組合せを適正な条件に選
定すればよい。あるいは必要に応じて、反応容器１の底
部に取付けた固体炭素質粉吹込み用の羽口１０を通して
、コークスなどの炭素質粉を吹込むことを併用してもよ
い。

以上の操作を行って溶融合金Ｉを順次増加　　“せしめ
て所定の量になると、原料（半還元クロムペレットなど
）の装入をやめ、溶融合金への酸化性ガスの吹込みと溶
融スラグ中への炭素質固体の吹込みを所定時間行い、出
湯および排滓を行う、４ｈシ、スラグ中の有価金属（ク
ロム、マンザン、鉄など）をさらに低下しようとすれば
、出湯の前に溶融合金層への酸化性ガスの吹込みをやめ
Ａｒなどの不活性ガスで攪拌しながら、溶融スラグ層へ
の吹込物を炭素質固体から７エロシリコン粉などの強還
元性金属あるいは合金に切換えて所定時間処理してもよ
い。なお、次回の操業に移るＫは、溶融合金の一部（２
０〜５Ｏｑｋ）を反応容器内に残し、同一の工程をくり
返せばよい。

出湯された溶融合金のリンや硫黄の含有量を低下するた
めＫは、溶融スラグを分離してから非酸化性雰囲気下で
Ｃａ　Ｃ２−Ｃａ　Ｆ２系の７ラツクスを吹きゃめげよ
い、この場合、ＣａＣ２の一部が炭素不飽和溶融合金と
反応して ＣａＣ２−＊　Ｃａ　＋２　Ｃ（１） Ｋより金属ｃｍを生成し、それが溶融合金中のＰと反応
して ３Ｃａ　　＋　　２Ｐ　　−＋Ｃａ　　Ｐ３２ によシ脱リン反応がおこる。脱硫は脱リンがおこるよう
な強還元東件では必然的に進行する。この処理において
フラックスの添加量を選定することによって、製品であ
る溶融合金のＰ、Ｓ含有量を任意の値まで低下すること
ができる。

実施例 第１図に示した転炉状反応容器を用いて、ロータリーキ
ルンで予備還元した半還元クロム酸化物）（Ｔ、Ｃｒ３
４嘔、Ｔ、Ｆｅ１７％、クロＡ還元車８５９１６　、　
Ｔ、Ｃ：　８．０　’ｊ　、両０１１囁、　Ａｔ２０．
１１囁、　８１０２９嘩、平均温度１１００℃）を原料
として、炭素不飽和型フェロクロム（Ｃ：４．２％。

Ｃｒ：６１％、Ｆｅ：３２％、８１　：０．９１．Ｐ：
０．０２％、８　：　０．００５％）を製造する。

反応容器（定格溶湯量４ｏｔ、＠累吹込用二重管羽ロ２
０ケ＝０２２００ＯＮｍ３／ｈｒ・羽口、外管プロ／母
ン６０　Ｎｍ’Ａｒ・羽口内）に前回出湯時の残湯（Ｃ
：３．８９１．Ｃｒ：６１％、Ｆｅ：３２％、８１０．
９ｓ、Ｐ：０．０５ｔｓ、８：０．０１％、温１ｆ１６
２０℃）が約２０１ある状態で溶湯中ＫＷｌ素の吹込み
を行うとともに炉上方から高温・半還元りｏ　Ａ　”（
Ｖ　、トｆ　１７　ｔ／ｈｒ、塊コークスｆ　３．５　
ｔ／ｈｒ　。

生石灰を１．６　ｔ／ｈｒの速度でほぼ連続的に供給す
る（４，５時間）、半還元クロム（レットの装入開始後
６０分経過して溶融スラグ量が６００　ｋｇ／を一溶融
合金に達し九段階でコークス粉吹込用のランスｔ−溶融
スラグ中に浸漬して、Ｎ２ガス２００　Ｎｍ５／１１ｒ
をキャリヤとしてコークス粉（１ｍφ以下、固定炭素分
８８％）を吹き込む。ランスの浸漬深さは、溶融合金の
静水面から約１ｍになるように時間とともにランスを上
げてゆく、この閾、溶融金属の炭素は３〜６％の範囲内
、温度は１４９０〜１５９０℃の範囲内にあった。溶融
合金の量が約４０ｔになっ九段階で半還元クロムベレッ
ト、塊コークス、生石灰の装入をやめて、さらに１０分
間の酸素吹込み及びＮ２ガスによるコークス粉の吹込み
を行った後、溶融合金への吹込みがス１＆：０□からＡ
ｒ（１１００ＯＮ　／ｈｒ、羽口）に変える。！−と４
Ｋ、浸ｆランスからの供給物をコークス粉から７エロシ
リコンに変えて５分間の処３！１ｔｌ−行った後、溶融
スラグの９０％、および溶融合金の約５０％を出湯した
。

出湯した溶融金属は取鍋に受けて、排滓した後、蓋をお
いて外気の侵入を防止しながらカルシウムカーバイド（
ＣａＣｚ　：　８０％）１２ｋｇ／ｌ、螢石（ＣａＦ２
：　８８％）３ｋｇ／ｌの混合物１ｋＡｒがスをキャリ
ヤとして吹込んで脱リン・脱硫した＠　ＣａＣ−Ｃａ　
Ｆ２フラックス処理前後の溶融金属の成分、温度は次の
通シである。

処理後のｌｉｔ！融合金は鋳込んでフェロクロム塊とし
た。

本発明においては、溶融スラグ量がきわめて多い溶融還
元条件において、炭素不飽和溶融合金の存在下で、スラ
グ中の有価金属酸化物の還元促進のために （１）溶融合金層と溶融スラグ層に、別々にガスを吹き
込んで攪拌していること。

（２）発熱は溶融合金層に酸化性ガスを吹き込むという
方法で行い、溶融合金層を介することにより溶融スラグ
に接する雰囲気の酸素ポテンシャルを安定して低くして
いること。

（３）炭素分の一部を粉状で溶融スラグ中に吹き込むこ
とによって、スラグの炭素による還元を促進するととも
圧、添加した炭素が優先的に溶融合金の加炭に使われな
いようにしていることの３つの条件を組合せているのが
ポイントである。

この発明を実施することにより電気を用いないで、炭素
不飽和の溶融合金を、歩留高く、かつ不純物を少なく製
造することができ、工業的な効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに用いる設備の１例を示す
概略説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有価金属の酸化物を含む原料を溶融還元して高合金溶湯
   を製造する工１１において、炭素を含む溶融合金中に酸
   化性ガスを吹き込んで発熱灰石を行わせつつ、溶融合金
   １ｔあたシ溶融スラグが０．５を以上存在する状態では
   溶融スラグ中に炭素質粉末を吹き込んで、有価金属成分
   の還元を行うことを特徴とする高合金溶湯の製錬方法。