JPS6280236A - クロム鉱石を用いた含クロム溶銑の製造方法 - 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〕 本発明は、クロム鉱石をアーク式電気炉（以後製鋼用ア
ーク炉と言う）で溶融還元する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、ステンレス鋼の溶製において、製鋼用アーク
炉で含クロム溶銑を製造する方法が一つの技術体系を形
成している。この方法は、製鋼用アーク炉に、クロム源
、フラックスおよび必要に応じての副材料から−なる固
体原料（合わせ湯を行う場合には一部は融解原料）を装
入して溶解し。

含クロム溶銑を得るものである。そのさいの主たるクロ
ム源としては、高炭素フェロクロム（ＩＩ／ＣＦｅ−Ｃ
ｒ）が使用されるのが通常である。スクラップが装入さ
れる場合にはスクラップ中のＣｒもクロム源の一部とな
る。

このクロム源の一部としてクロム鉱石を使用しようとす
る提案はこれまでも種々なされてはきたが、実際には技
術的経済的に問題があり、クロム鉱石の製鋼用アーク炉
への直接の装入は殆ど行われていないか２行われたとし
ても、還元は主として装入原料中にあるＳｉにより行わ
れていたのでクロム鉱石の使用量は極く僅かの量に限ら
れていた。従って、最近の傾向としては、クロム鉱石の
溶融還元を意図する場合には、転炉によってこれを行う
方向に注力されている。例えば、特開昭５８−７７５４
８号公報、特開昭５９−１４５７５８号公報、特開昭５
９４５００５９号公報、特開昭５９−１５００６０号公
報、特開昭５９−１５００６１号公報、特開昭５９−１
５００６２号公報は転炉を使用してクロム鉱石の溶融還
元を図る方法を開示し、また特開昭５０−１１６３１７
号公報は特殊な炉を使用してクロム鉱石の溶融還元を図
る方法を開示する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

製鋼用アーク炉でクロム鉱石を直接溶融還元する場合に
は８次のような問題がある。

クロム鉱石は、鉱物組成学的には、クロマイト（ＦｅＯ
Ｃｒ！Ｏｉ）を主体に、ＭｇＯ・ＡＩｚＯｉ、　ＦｅＯ
ＨＡＩＺＯ３１ＭｇＯ・ＣｒｚＯｉ＋　ＦｅＯ・Ｆｅｚ
Ｏ１等のスピネル型分子の混晶である。従って、難溶解
性であり、一般の溶銑の炭素含有量レベルではクロム鉱
石の溶融還元速度は固相クロム鉱石の溶解速度に律速さ
れるので、溶融還元速度が非常に遅い。このために。

（ａ）、一般の製鋼用アーク炉でクロム鉱石を溶融還元
しようとしてもクロム還元率は高々６０％程度と低くな
る。

山）、クロム還元率が低いと、スラグ中のｃｒｚＯｉａ
度が上昇し、酸素ポテンシャルが高くなり、これに伴っ
て脱硫性が大きく阻害されることになる。

従って、クロム鉱石を多く使用すると脱硫が出来なくな
る。

（Ｃ）、クロム鉱石は難溶解性であるのでその使用量に
伴って多量の熱エネルギーを必要とし、その溶解および
還元に伴う消費電力は約１２００ＫＷＨ／Ｔ−ｏｒｅ前
後になる。

本発明の目的は、このような諸問題の解決を図りながら
、製鋼用アーク炉でクロム鉱石を溶融還元する方法を提
供しようとするものである。

〔問題点を解決する手段〕

本発明は、クロム源、フラックスおよび必要に応じての
副材料を製鋼用アーク炉に装入して含クロム溶銑を製造
するさいに、該クロム源の一部マたは全部としてクロム
鉱石を使用し、このクロム鉱石を製鋼用アーク炉で溶融
還元する方法において、クロム鉱石の還元剤としてコー
クスを用いるとともにクロム鉱石Ｉ／コークス量比（重
量比）を０．５〜１．５の範囲に調整することを特徴と
するものである。そして１本発明法においてクロム鉱石
は５．０ｍ／ｍ以下の粒度に調整され、またコークスは
１０、Ｏｎ＋／ｍ以下の粒度に調整されたものを使用す
るのがよい。クロム鉱石の製鋼用アーク炉への装入にさ
いしては、他の装入原料とは区別された。クロム鉱石と
コークスからなる層が形成されるように装入するのがよ
い。

以下に本発明の詳細な説明者らが行った５０トン製鋼用
アーク炉での操業例に基づいて具体的に説明する。

Ｈ／Ｃ’Ｆｅ−Ｃｒを主たるクロム源として含クロム溶
銑を製造するのに稼動している５０トン製鋼用アーク炉
で５ＵＳ４３０を対象とした操業において、以下に述べ
るように、クロム源として、　　Ｈ／ＣＦｅ−Ｃｒの一
部をクロム鉱石に置き換え、そのクロム鉱石の使用量、
コークス使用量を変えての操業を数多〈実施した。いず
れの操業においても、炉へ装入する原料明細とその装入
量はおよそ第１表に示すようなものである。表中に示し
た装入量は溶銑１トンを製造するための換算量で表しで
ある。この装入明細において、各操業とも副材料として
の各スクラップ量と（ＣａＯ，ＣａＦｚ）のフラフクス
量は一定とし。

５ＵＳ４３０ステンレス鋼種としてその目標クロム含有
量が得られるように、クロム鉱石の使用量に応じてＨ／
ＣＦｅ−Ｃｒの量を調整した。より具体的には。

目標クロム含有量を得るための最終的な装入Ｃｒ量の調
整はＨ／ＣＦｅ−Ｃｒ装入量で調整し、クロム鉱石の使
用！（装入量）の変動に相当するＣｒ量だけＨ／ＣＦｅ
−Ｃｒ装入量を増減しながら各操業を実施した。

操業例その二 使用したクロム鉱石の品位を表２に示す。本例では、ク
ロム鉱石の粒度とコークスの粒度の影響を排除するため
に１本例の各操業のいずれにおいてもクロム鉱石は５．
０ｍ／ｍ以下の粒度に調整されたものを、またコークス
は１０．０ｍ／ｍ以下の粒度に調整されたものを使用し
た。このクロム鉱石およびコークスの粒度はＪＩＳＺ８
８旧の規定に定められた標準ふるいを基準として分級さ
れたものである。

製鋼用アーク炉への装入原料の装入にさいしては、従来
どおり装入バケットを使用して行ったが。

そのさい、装入パケットごとへの原料の装填を第１図に
示すように、バケットの底の方から順にスクラップ層、
　　Ｈ／ＣＦｅ−Ｃｒ層、クロム鉱石＋コークスの層　
（クロム鉱石とコークスの混合層）、　　Ｈ／ＣＦｅ−
Ｃｒ層、フラツクス層（Ｃａｂ、　ＣａＰ　ｚ）として
多層状に装填し、この状態が電気炉内でも実質上維持さ
れるようにパケット内からその内容物を炉内に装入した
。したがって、電気炉に装入されたクロム鉱石とコーク
スとは、他の装入原料とは区別された層　（クロム鉱石
とコークスとの混合Ｎ）がところどころに形成されるよ
うにした。

クロム鉱石とコークスの配合量を変えた場合の操業成績
を表３に総括して示した。

表１　（製鋼用アーク炉への装入原料明細と装入量）表
２（クロム鉱石の品位　重量％） 第２図は１表３の結果を、クロム鉱石ｆｊｋ／コークス
量比とＣｒ還元率との関係で整理してプロットしたもの
である。第２図に見られるとおり、クロム鉱石Ｐ！に／
コークス量比が２，０から小さくなるに従ってＣｒ還元
率は上昇し、クロム鉱石量／コークス量比が１．５付近
でＣｒ還元率は約８５％に達し１以箸は大きな変化がな
い。すなわち、クロム鉱石量／コークス量比が１．５以
下となるようなりロム鉱石とコークスの使用によって、
クロム鉱石は高い還元率をもって製鋼用アーク炉で還元
できることがわかる。

しかし、クロム鉱石量／コークス量比を０．５より小さ
くすると、前記表３のクロム鉱石量たりの溶解電力の値
からも明らかなように、クロム鉱石を溶解するに要する
溶解電力が大きくなる。したがって、経済性を考慮する
とクロム鉱石量／コークス量比を０．５以上とするのが
よい。

第３図は１表３の結果を、スラグ中の（Ｃｒ□０．）％
と溶銑中の８％との関係で整理してプロットしたもので
ある。また第４図は５表３の結果を、クロム鉱石量／コ
ークス量比とスラグ中の（Ｃｒ２０３）％との関係で整
理してプロットしたものである。

第３図に見られるとおり、溶銑中のＳとスラグ中のＣｒ
ｚＯｚとは一定の関係が存在している。この結果から、
溶銑中のＳを通常の目標値である０、００７％以下とす
るには、スラグ中の（Ｃｒｚ（ｈ）％を１．５％以下と
することが必要である。そして、このためには、第４０
に見られるように、クロム鉱石量／コークス量比を１．
５以下とすることが必要である。すなわちクロム鉱石量
／コークス量比を１．５以下とするならば、ａ硫も十分
に達成されることがわかる。

したがって、製鋼用アーク炉でクロム鉱石を溶融還元す
る場合に、その還元性、経済性、脱硫性の面から、コー
クスの添加量は、使用されるクロム鉱石の量と関係で、
クロム鉱石量／コークス量比が０．５〜１．５の範囲が
適切である。

１１１土立ニ クロム鉱石Ｎ／コークス量比を１．１とした前記表３の
寛７に相当する操業において、使用したりロム鉱石の粒
度を変えた以外は５表３の＋１＆１７と実質上同様の条
件で操業した。その結果を表４に示した。表４中のデー
タは、いずれの場合も５チヤージの平均値である。

表４ 表４の結果から、クロム鉱石の粒度を小さくするほど、
Ｃｒ還元率が高くなりそしてスラグ中の（ＣｒｚＯ＊）
　　も低くなることがわかる。これは、り。

ムＦｆ、石がスピネル型分子の混晶より成る難溶解性鉱
物であるために、溶融還元がその表面積の大小に大きく
依存することを示している。粒度を５ｍｍ以下に調整し
たクロム鉱石を使用することが本発明の目的の達成には
必要である。

操業例その三 クロム鉱石量／コークス量比を１．１とした前記表３の
ｌｌ＆１７に相当する操業において、使用したコークス
の粒度を変えた以外は１表３の寛７と実質上同様の条件
で操業した。その結果を表５に示した。表５中のデータ
は、いずれの場合も５チヤージの平均値である。

表５ 表５の結果から、コークスの粒度が小さいほどＣｒ還元
率が良いことがわかる。これは、クロム鉱石の還元反応
がスラグ中に浮遊するコークスの表面にて進行すること
に起因すると考えられる。

したがって、コークス粒度は細粒程好ましいが。

隘１と隘２とでは還元性に大差はなく、細粒化によるコ
スト増、装入あるいは溶解作業時の粉塵発生増などを考
慮すると、コークス粒度は１０．０ｍｍ以下の調整で必
要十分であるといえる。

以上の操業例から明らかなように、（１１，製鋼用アー
ク炉に装入するクロム鉱石の還元剤としてコークスを用
いること、＋２）、クロム鉱石の量に応してコークス量
をクロム鉱石量／コークス量比で０．５〜１．５の範囲
となるように調整すること、（３１，Ｗ人するクロム鉱
石の粒度を５．０ｍｍ以下に調整すること、そして、＋
４１．使用するコークスの粒度を１０．０ｍｍ以下に調
整することが、製鋼用アーク炉においてクロム鉱石の溶
融還元を効率良く実現する上で重要である。また、製鋼
用アーク炉へのクロム鉱石とコークスを装入にあたって
は、前記操業例のように、クロム鉱石の粉体の近傍にコ
ークス粉が存在するような装入形態を採ることが有利で
ある。

なお２本発明において、多量にＣｒ量を含有する前記操
業例の５ＵＳ４３０ステンレス鋼用のクロム溶銑のみな
らずその他の各種の量でＣｒを含有する含クロム溶銑に
応して、その目標Ｃｒ１ｌを得るためのクロム源の一部
または全部にクロム鉱石を使用することができるが、ク
ロム鉱石の溶解性、還元性（還元率）１脱硫性、溶解電
力原単位、細粒化によるコスト増、装入或いは溶解作業
時の粉塵発生増、１ｉ石から発生する滓量増９歩留り等
を配慮しながら最も経済的且つ効率的なりロム鉱石の装
入量を設定して操業することが大切である。

〔効果〕

本発明法は特殊な設備装置を用いることなく従って格別
な設備投資を要することな〈実施することができる。特
に、従来においては、装入原料中の５ｉｌｌからクロー
ム鉱石の使用量に制約が存在したが７本発明法ではこの
制約が実質的に無くなってクロム鉱石の使用量を大幅に
増量することができるようになり７含クロム溶銑を経済
的有利に製造することができる。また、従来の装入原料
中のＳｉによる還元に比べ、Ｓｉより単価が１７１０程
度の安価なコークスによって還元が可能である。そして
、クロム鉱石と還元剤であるコークスの配合比率の調整
１粒度調整、装入形態の調整などの簡単な処決によって
クロム還元率、熱エネルギーおよび脱硫率等の点で優れ
た成果が得らたことは技術的価値が大きく、経済性、省
エネルギー、操業性並びに技術面において本発明の奏す
る工業的効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は製鋼用アーク炉への原料装入用パケットに装入
原料を装填する例を示す図３第２図はクロム鉱石量／コ
ークス量比とＣｒ還元率との関係図、第３図はスラグ中
のＣｒ２Ｏ＊と溶銑中のＳ量との関係図、第４図はクロ
ム鉱石Ｎ／コークス量比とスラグ中のＣｒｙＯｓ量との
関係図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロム源、フラックスおよび必要に応じての副材
   料をアーク式電気炉に装入して含クロム溶銑を製造する
   さいに、該クロム源の一部または全部としてクロム鉱石
   を使用し、このクロム鉱石を該電気炉で溶融還元する方
   法において、クロム鉱石の還元剤としてコークスを用い
   るとともにクロム鉱石量／コークス量比（重量比）を０
   ．５〜１．５の範囲に調整することを特徴とするクロム
   鉱石の電気炉溶融還元法。
2. （２）クロム鉱石は５．０ｍ／ｍ以下の粒度に調整され
   たものである特許請求の範囲第１項記載のクロム鉱石の
   電気炉溶融還元法。
3. （３）コークスは１０．０ｍ／ｍ以下の粒度に調整され
   たものである特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   クロム鉱石の電気炉溶融還元法。
4. （４）クロム鉱石の電気炉への装入にさいしては、他の
   装入原料とは区別された、クロム鉱石とコークスからな
   る層が形成されるように装入する特許請求の範囲第１項
   、第２項または第３項記載のクロム鉱石の電気炉溶融還
   元法。