[发明专利]铬原料的熔化还原法及熔化还原炉

说明书

本发明涉及一种Cr矿石和Cr球团矿等Cr原料的熔化还原方法。

历来，不锈钢等高Cr钢是以由Cr矿石制造的铬铁为原料熔炼而成的。与此历来方法对比，最近，从省能、低制造成本的观点考虑，由Cr矿石等Cr原料（以下以Cr矿石为例说明）直接得到高Cr铁水的所谓熔化还原法引人注目。此熔化还原法是将Cr矿石、碳质材料等投入还原炉中，将Cr还原，而直接得到高Cr铁水。

作为此熔化还原法，原来提出了几种方式，作为其中之一，已知有在从吹氧管顶吹O₂的同时，分别从底吹风口吹入O₂、从侧吹风口吹入N₂的方法;或者在从吹氧管顶吹O₂的同时，分别从底吹风口吹入O₂、从侧吹风口吹入O₂及N₂的方法。例如，作为后者的例子，可举出特开昭61-279608号专利申请。

但是，历来这些方法都存在Cr的还原速度小、处理费时这一大问题。在此背景下，可引出以下几点：

（1）历来，炉内Cr矿石的还原是在炉渣中Cr矿石熔化后，通过碳质材料的C作用进行的，而Cr矿石的熔化被认为是支配Cr还原的主要因素，因此，为缩短处理时间的主要技术集中于特定的炉渣组成等方面。但是，Cr矿石基本上具有难熔化性，促进Cr矿石熔化而提高还原速度是有限度的。

（2）为了提高Cr矿石在炉渣中的熔化速度，使Cr矿石的还原处理速度加快，可考虑使炉内的CO气体进行二次燃烧，而利用其热量的方法，历来也采用了从上部炉壁吹入二次燃烧用O₂的方法。但是，历来，如果提高二次燃烧比，废气温度虽然升高，但因没有使废气显热高效地传向金属熔液的技术，其结果，着热效率下降，不得不排出高温废气。而且，此种高温废气有严重损耗炉内壁耐火材料和排气罩耐火材料这一大问题，因此，一般的想法是不过分提高二次燃烧比。

与此历来的认识相反，本发明者们对熔化还原的机理以及与其相应的具体手段进行了反复研究，结果，发现了如下事实：

①如上所述，历来，认为是Cr矿石熔化于炉渣中之后，通过炉渣中的碳质材料而被还原。但是，现已判明实际上大部分还原反应是金属熔液中的C作为还原物质而起作用。因而，并不是Cr矿石向炉渣中熔化，而金属熔液因与高温下过热的Cr矿石的接触才是支配还原速度的主要因素，因此通过积极使金属熔液与矿石接触才能有效地提高还原速度。

②如上所述，历来，在对于提高着热效率的技术界限和耐火材料损耗方面，基本的考虑方法是不大幅度提高二次燃烧比，但是，通过吹入O₂，使二次燃烧主要在炉渣中产生，并且强烈搅拌炉渣，即可以一面确保高二次燃烧;一面有效地提高着热效率。由于这种高二次燃烧，高着热效率，使炉渣及炉渣中的Cr矿石的温度升高，可有效地提高由下式表示的C（金属熔液中C）所决定的Cr矿石还原速度。

③在历来方法中，有在还原处理的一段时间或整个时间内进行O₂底吹的例子，但此种O₂底吹对二次燃烧是有害的。也就是说，如果进行O₂底吹，那么，在金属熔液中就会产生大量CO气体，而强烈搅拌金属熔液，其结果，金属熔液飞溅到达二次燃烧区，由于金属熔液中C与O₂和CO₂反应而生成CO，就会妨碍二次燃烧。因而，不管在还原期间的一部分时间或全部时间内都必须绝对避免底吹O₂。

另外，Cr原矿石的粒径非常小，通常粒径在1mm以下的约占90%。因此，此种粉状Cr原矿石从炉上方装入转炉型的还原炉内时，矿石会向炉外飞散，其飞散损失达30%之多。

为防止此飞散损失，也可考虑采用喷射装料，但此方法需要为此而设置特殊设备，另外，由于Cr矿石硬度相当高，存在输送管很快被损耗的问题，故现在未被实际采用。

由于这个问题，目前，不得不将Cr原矿石制成球团矿或烧结块而使用，这样，提高了制造成本。另外，如将矿石制成块状，矿石的比表面积变小，预热时间增长，就会产生还原速度下降、处理时间延长的问题。