铬原料的熔化还原法及熔化还原炉的利记博彩app

专利名称：铬原料的熔化还原法及熔化还原炉的利记博彩app
技术领域：
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。
本发明者就此问题研究了与其相应的具体方法，结果发现了通过加大投入速度，每个Cr原矿石粒子暴露于上升气流的概率就会降低，飞散损失就会减少，特别是将Cr原矿石的投入速度以纯Cr计提高到4公斤/分·吨金属熔液以上时，可使飞散损失大幅度降低。
本发明根据上述见解规定了下述条件，根据此条件就有可能在高处理速度下进行还原处理(1)通过搅拌气的底吹与侧吹相组合，使金属熔液积极地扩散于炉渣中存在Cr矿石的区域，以促进金属熔液中C对Cr矿石的还原作用;
(2)为得到规定水平以上的二次燃烧比，除吹入脱碳用O2外，另外还要吹入二次燃烧用O2。而且，从顶吹吹氧管将此二次燃烧用O2吹入炉渣中，使之在炉渣中形成二次燃烧区，并且，利用侧吹气体强烈搅拌炉渣，使由二次燃烧所产生的热量加热Cr矿石;
(3)为了不妨碍由金属熔液中C引起的还原作用及由顶吹O2引起的二次燃烧，侧吹气体及底吹气体要采用CO或惰性气体，不使用O2。
也就是说，本发明在使用备有底吹风口、侧吹风口及顶吹吹氧管的熔化还原炉，利用碳质材料的C源还原Cr矿石等Cr原料，而得到高Cr铁水的方法中，在还原时间内要进行下述(1)～(3)的气体吹入(1)从底吹风口吹入CO或/和惰性气体;
(2)为使至少一部分气流冲击由底吹气体引起的金属熔液隆起部，从侧吹风口吹入CO或/和惰性气体;
(3)在从顶吹吹氧管向金属熔液中吹入脱碳用O2的同时，要向炉渣中吹入二次燃烧用O2。
并且，要一面将二次燃烧比保持在0.3以上，一面进行还原处理。
根据本发明，为积极促进由金属熔液引起的Cr矿石的还原作用，并进行确保高二次燃烧比与着热效率的处理，可以较之以前水平大幅度提高Cr矿石的还原速度，为此，可以在短时间内高效地进行熔化还原处理。另外，由于二次燃烧比高，在可以降低碳质材料消耗定额的同时，可以将所得铁水中的P、S含量降低。
本发明提供了在上述熔化还原处理中，可有效地降低矿石飞散损失的方法。也就是说，该方法是在遵从上述条件的基础上，一面将以纯Cr计的投入速度(换算为纯Cr量的Cr原矿石的投入速度)保持在4公斤/分·吨金属熔液以上，一面进行Cr原矿石的还原处理。
另外，本发明还提供了在上述熔化还原处理中，可正确把握熔化还原的进行状况，适当迅速地结束吹炼的方法。
也就是说，本发明是着眼于随着还原反应的减少，废气中的O2源量亦减少这一关系，可根据废气中的O2源与吹入O2之间的差判断还原结束时间，具体来说，在熔化还原处理中，测定废气流量与废气中的CO及CO2浓度，由该测定值利用下式求取Cr原料还原率R，根据该Cr原料还原率R判断熔化还原处理结束时间，而结束还原处理。
式中，WoreCr原料投入量(t)OoreCr原料中O2含量 (Nm3/t)QE废气流量 (Nm3/min)(%CO)废气中的CO浓度(%)(%CO2)废气中的CO2浓度 (%)Fo2吹入O2流量 (Nm3/min)另外，本发明还提供了一种适于实施上述熔化还原的炉的构造。也就是说，本发明提供的熔化还原炉的构造是备有底吹风口与侧吹风口，至少配设一个底吹风口和侧吹风口，并使两者的气体吹入管线相交叉。
在本发明提供的熔化还原炉上，可以分别设置数个底吹风口及侧吹风口，在此场合，一个底吹风口与侧吹风口为一组，为使各组风口的气体吹入管线相一致，希望分别配设风口。
图的简单说明如下

图1及图2表示本发明的熔化还原原理的模式图。图3(a)及(b)是表示对于底吹风口理想的侧吹气体喷射方向的说明图。图4表示在本发明法与进行氧气底吹的比较法中，实测二次燃烧比与设定二次燃烧比的关系。图5表示顶吹吹氧管高度与着热效率的关系。图6表示侧吹气体量与着热效率的关系。图7表示炉内二次燃烧比与金属熔液中的S量、P量及焦炭消耗定额的关系。图8概略表示本发明中Cr升高速度与底吹气体量的关系。图9表示实施例中的金属熔液中Cr、C浓度、浴温、二次燃烧比、吹氧管送氧量、原料供应量等随时间的变化。图10表示与历来方法相比本发明实施例的还原处理时间。图11(a)及(b)表示图10中所示的历来方法(1)、(2)的处理方法的说明图。图12表示与历来方法相比本发明例中以纯Cr计投入速度与Cr升高速度的关系。图13表示Cr原矿石的投入速度对粉状Cr原矿石飞散损失的影响。图14表示实施例3中金属熔液温度与炉渣中Cr浓度的时间变化。图15表示实施例3中R值与炉渣中Cr浓度的关系。图16表示实施例3中还原终了时炉渣中的Cr浓度。图17同样表示实施例3中停吹时的金属熔液温度。图18表示本发明提供的熔化还原炉的一实施例的说明图。图19表示使用图18所示的本发明提供的炉进行熔化还原时底吹气 量及侧吹气体量对〔Cr〕升高速度的影响。图20作为侧吹气体吹入管线与底吹气体吹入管线不正交的比较例的还原炉的说明图。图21表示使用图20所示炉进行熔化还原时底吹气体量及侧吹气体量对〔Cr〕升高速度的影响。
在图中，(1)、(1a)、(1b)是底吹风口，(2)是侧吹风口，(3)是顶吹吹氧管，(A)是金属熔液隆起部。
以下对本发明的详细情况加以说明。
图1及图2是表示本发明的模式图。
在本发明中，主要是使用转炉型熔化还原炉，进行Cr矿石和Cr球团矿等Cr原料的还原，具体说，是使用配备有底吹风口(1)、侧吹风口(2)及顶吹吹氧管(3)的炉。
根据本发明，在上述熔化还原炉中的金属浴中装入Cr原料(以下以Cr矿石为例说明)，碳质材料及助熔剂，在下述条件下进行还原处理首先，还原处理中，从其初期到终期，都要从底吹风口(1)、侧吹风口(2)及顶吹吹氧管(3)进行气体吹入。
从底吹风口(1)及侧吹风口(2)吹入气体要利用两者的协同作用使金属熔液向炉渣中扩散，以取得大幅度提高还原速度的效果。
此时，侧吹气体从侧吹风口(2)喷射的气流方向不一定是水平的，冲击该金属熔液隆起部(A)，使金属熔液最好以喷溅的形式起到向炉渣中飞溅或扩散的作用。因而，从侧吹风口(2)喷射的气流方向也可与水平方向稍稍向下或向上偏斜一定角度。
如前所述，本发明者们搞清了这样的事实，即炉渣中Cr矿石的还原大部分是以金属熔液中的C作为还原物质而进行的，根据这一事实，强烈搅拌金属熔液，使之积极向炉渣(Cr矿石浮游区)中扩散，以提高还原速度。为此，本发明是从底吹风口(1)供给搅拌气体，在金属熔液面形成隆起部(A)，同时，从侧吹风口(2)供给搅拌气体，至少使一部分气流冲击上述金属熔液隆起部(A)。由于此侧吹气体的作用，金属熔液隆起部(A)的金属熔液即向炉渣中飞溅。炉渣的视比重通常为0.3～0.5，另一方面，Cr矿石的松比重为3.0左右，因而，如图2所示，炉渣中的Cr矿石大部分集中并浮游于炉渣下部区域。如上所述，如果用侧吹气体使金属熔液隆起部飞溅，那么，如图2所判断的那样，此飞溅金属熔液就会向存在Cr矿石的炉渣下部区域扩散，此飞溅金属熔液中的C将Cr2O3还原，可得到高的还原速度。为得到此种效果，都需要从底吹或侧吹风口一起吹入比较大量的气体，以进行强烈搅拌。此吹入气体的量可根据金属熔液量、金属熔液深度等来决定。图8是概略表示底吹气体量(一个底吹风口、1吨金属熔液的Nm3/min数)与金属熔液中的Cr升高速度的关系，已判明随着底吹气体量的增加，Cr升高速度即Cr还原速度上升，发生高效的还原反应。
为得到此种作用，希望使侧吹气体在炉的上下方向及水平方向尽量正确地冲击上述金属熔液隆起部(A)，例如，在水平方向，由于如图3(a)及(b)所示的位置关系，设置底吹风口(1)及侧吹风口(2)是理想的。
侧吹气体除促进上述飞溅金属熔液的扩散作用外，还起到对形成二次燃烧区的炉渣进行搅拌的作用，关于这个问题留待后述。
本发明中所使用的侧吹气体及底吹气体限定为CO及惰性气体(N2、Ar等)，不使用O2。这是基于下述理由首先，如果使用O2作为侧吹气体，那么，存在的基本问题是为Cr矿石还原而使之飞溅的金属熔液中的C就会与此O2发生反应，而阻碍由金属熔液中C引起的还原作用。另外，使用O2时，耐火材料的温度升高，就会产生耐火材料损耗的问题。
如果使用O2作为底吹气体，那么，如上所述，就会在金属熔液中生成大量的CO气体，并且过于强烈地搅拌金属熔液，其结果，金属熔液飞溅到二次燃烧区(参见图2)，金属熔液中C与后述的二次燃烧用O2反应而阻碍二次燃烧。另外，如使用O2，由于底吹风口等耐火材料的温度过高，就需要添加冷却气体(C3H8等)，这也会使底吹气体量增加，过大地助长从强搅拌到金属熔液飞溅的发生。关于进行N2底吹的本发明法与以O2代替N2进行底吹的比较例，研究了与设定二次燃烧比〔PcO2/(DcO2+矿石中O2)〕对应的实际二次燃烧比(实测)，其结果如图4所示，从图中可知，由于O2底吹，二次燃烧受到阻碍。
还有，作为搅拌气体可以单独或混合使用CO和N2、Ar等惰性气体。
其次，从顶吹吹氧管(3)向金属熔液中吹入脱碳用O2的同时，可向炉渣中吹入二次燃烧用O2。顶吹吹氧管(3)备有脱碳用O2的喷嘴孔和二次燃烧用O2的喷嘴孔，二次燃烧用O2要从其供氧用喷嘴孔向比脱碳用O2喷嘴孔更外侧的斜下方供给。
在本发明中，一面使二次燃烧区主要在炉渣内形成，一面使之实现高二次燃烧，这样，由于在炉渣中形成二次燃烧区，并利用侧吹气体强烈搅拌炉渣，就可在确保二次燃烧的同时，得到高的着热效率。因而，需要将上述二次燃烧用O2吹入炉渣中，以便主要在炉渣中形成二次燃烧区。
具体来说，顶吹吹氧管高度距炉渣和金属熔液液面要适当。也就是说，顶吹吹氧管(3)的喷嘴孔高度可位于炉渣面上方或炉渣面下方，但是，如果其高度过高，二次燃烧区就不会在炉渣中形成，就会产生着热效率下降的问题，另外，如果吹氧管高度过低，二次燃烧用O2就会吹入炉渣中的Cr矿石浮游区(参见图2)，就不能适当地形成二次燃烧区。
图5是表示吹氧管尖端距炉渣面(成形面)的高度与着热效率的关系，从图可知，如吹氧管距炉渣面过高，就不能得到良好的着热效率。另外，图6是表示侧吹气体量与着热效率的关系，由图可知，通过大量吹入侧吹气体，强烈搅拌炉渣层，即可得到良好的着热效率。
上述二次燃烧比由废气中的气体成分比(CO+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)定义，在本发明中要在二次燃烧比为0.3以上的条件下进行上述还原处理。在本发明中，为得到高着热效率，将二次燃烧比提高到上述0.3以上，即可得到高还原处理性(还原速度)，除此之外，通过提高二次燃烧比，还可以降低碳质材料(主要是焦炭)的添加量，其结果，可以减少碳质材料消耗定额，同时，由于金属熔液中的大部分P含量是由碳质材料带入，所以可以达到降低金属熔液中P的目的。另外，如二次燃烧比增高，气化脱硫现象就会很活跃，金属熔液中的S也随之降低。从此观点出发，在本发明中规定二次燃烧比要在0.3以上。图7是表示本发明方法的金属熔液还原的炉内二次燃烧比与焦炭消耗定额、金属熔液中P成分及S成分的关系，通过将二次燃烧比提高到0.3以上，焦炭消耗定额得以压低，并且，金属熔液中的P、S也适当降低了。
以上为本发明的详细内容，但在实际实施本发明时，通常工序为装入一造渣·升温-Cr矿石熔化还原。
这里所谓装入工序意味着装入铁水等Fe源，在炉内形成金属浴。在造渣·升温工序中，要向浴中吹氧和装入碳质材料、助熔剂等，在形成成为Cr矿石还原区的炉渣的同时，将浴温提高到还原所需要的温度。在Cr矿石熔化还原工序中，要将Cr矿石、碳质材料、助熔剂顺序地投入熔化还原炉中。在此工序后期，不再投入Cr矿石，而完成终级还原，在金属熔液中的Cr浓度达到目标值时结束还原处理。
还有，在本发明中，Cr原料、碳质材料等原料可以采取从炉口上方装入的方法。
实施例1使用转炉型熔化还原炉(5t)，装入3.7t铁水后，装入Cr矿石、焦炭及助熔剂，进行熔化还原，得到5.5t18%Cr铁水。图9是表示此时的铁水中Cr、C浓度、浴温、二次燃烧比OD等的变化，以及由吹氧管吹入的氧气量、原料装入量。
与图11(a)及(b)所示历来方法的处理时间相比较，本实施例的处理时间(从还原开始到结束的时间)如图10所示。还有，历来方法(1)是从顶吹吹氧管顶吹微粉炭及O2，而从底吹风口吹入搅拌气的方法，历来方法(2)是从顶吹吹氧管向炉渣上吹入O2，同时，分别从底吹风口吹入N2、O2的方法，具体操作条件如下。
历来方法(1)顶吹O21700Nm3/hr(终级还原期)底吹N2350Nm3/hr(终级还原期)铁水10tCr矿石4600kg(从吹氧管装入)碳质材料6700kg(从吹氧管装入)
历来方法(2)顶吹O21000Nm3/hr(终级还原期)底吹N2120Nm3/hr(终级还原期)侧吹N2350Nm3/hr(终级还原期)铁水5tCr矿(粉矿石)5000kg(顶装)碳质材料3200kg(顶装)根据图10，历来方法(2)中Cr浓度只有6～7%，另外，在历来方法(1)中，Cr浓度虽然达到目标值18%，但处理时间需要120分钟之多。与此不同，根据本发明，在为其约一半的60分钟的处理时间内即达18%Cr，表示出本发明具有非常优良的处理性能。
再者，图12表示Cr升高速度与本发明中的以纯Cr计投入速度(换算为纯Cr量的Cr矿石的投入速度)的关系，由图可知，较之历来方法(1)、(2)可得到高的Cr升高速度。
还有，以Cr原矿石为原料，进行上述熔化还原处理时，希望将以纯Cr计的投入速度(换算为纯Cr量的Cr原矿石的投入速度)保持在4kg/分·吨金属熔液以上，而进行还原处理。这样，通过控制以纯Cr计的投入速度，降低各个Cr原矿石粒子暴露于上升气流中的概率，大幅度降低矿石的飞散损失。
还有，如上所述，利用顶吹吹氧管吹入的上述二次燃烧用O2需要吹入主要可在炉渣内形成二次燃烧区那样的炉渣中，但如上所述，为防止Cr原矿石的飞散损失，在采用高的Cr原矿石投入速度时，为了不降低金属熔液温度而保持高的投入速度，需要一面确保高二次燃烧，一面得到高的着热效率。
实施例2使用与实施例1相同的转炉型熔化还原炉，改变粉状Cr原矿石的投入速度，进行了熔化还原。在此熔化还原中，往炉内装入铁水后，装入Cr矿石、焦炭及助熔剂，在下列条件下进行熔化还原，得到5t18%Cr铁水顶吹脱碳用O21500Nm3/hr顶吹二次燃烧用O21100Nm3/hr底吹气体量(N2) 700Nm3/hr侧吹气体量(N2) 300Nm3/hr另外，装入的Cr原矿石的粒度分布如下
还有，Cr原矿石中所含总Cr量为30%。图13是表示本实施例中的Cr原矿石的投入速度(以纯Cr计投入速度)与矿石飞散损失的关系，从图中可知将Cr原矿石(以纯Cr计)投入速度提高到4kg/分·吨金属熔液以上时，飞散损失显著降低。
在熔化还原处理中，从确保操作稳定性、原材料利用率等方面考虑，要求正确把握熔化还原的进行状况，适时结束处理。特别是如果Cr矿石还原结束后还继续吹炼，那么，由于Cr的再熔化和金属熔液中〔C〕的脱碳反应，金属熔液温度会以10～15℃/分的速度升高，就会明显增大耐火材料的损耗。因而，正确地得知还原结束，就立即结束吹炼，这对于经济操作也是不可缺少的。历来是根据Cr原料投入量等预测还原处理所需要的时间，在处理开始后经过一定时间的某一点结束处理，但实际上因还原速度存在误差等，所以处理结束或者过早;或者过晚，为此，或者在熔渣中还大量残存未还原Cr;或者无益地使金属熔液温度升高等，这对进行稳定而经济操作是有问题的。
本发明者们着眼于随着还原反应的减少，而废气中的O2源量亦减少这一关系，根据废气中的O2源与吹入O2之间的差来判断还原结束时间，从而解决了上述问题。
历来，认为Cr矿石是在熔化于炉渣中后，被炉渣中的碳质材料所还原，但是，如上所述，本发明者们查明了实际的大部分还原反应实际上是由于金属熔液中的C作为还原物质起作用而产生的。
而且，在此种Cr矿石的熔化还原中，作为总反应，还原反应是通过下式进行的
(Cr矿石中)(金属熔液中)(金属熔液中)(废气)还原反应越活泼，CO的发生量越多。因而，通过测定废气CO、CO2中O2源的含量，求取此O2源量与吹入O2量之差，即可了解还原反应的进行程度。
废气中O2含量可由下式(1)求得QE×(〔%CO〕× 1/2 +〔%CO2〕)/100……(1)
式中，QE废气流量 (Nm3/min)(%CO)废气中的CO浓度(%)(%CO2)废气中的CO2浓度 (%)并且，如下式(2)所示，求取由上式求得的值与吹入炉内的O2量之差，通过求取此值与Cr原料中O2含量的比例，即可求得Cr原料的还原程度，即Cr原料还原率R。
……(2)式中，WoreCr原料投入量(t)OoreCr原料中O2含量 (Nm3/t)Fo2吹入O2流量 (Nm3/t)在本方法中，测定废气流量与气中的CO、CO2浓度，根据上式(2)，在Cr原料还原率R值达到预先确定的目标值时使还原处理结束。
具体来说，R值在0.01(min-1)以下的范围内，就可认为Cr矿石还原基本完结，因而，R达到0.005(min-1)以下时使吹炼结束是理想的。另外，通过观察此R值，可以把握Cr矿石的反应速度，例如，在判断为此反应速度小而还原迟滞时，可以采取增加搅拌气流等措施。再者，根据R值可以推定金属熔液温度，在吹炼结束之前可以采取措施以确保金属熔液温度。
实施例3使用转炉型熔化还原炉(5t)，装入2.7t铁水后，装入Cr矿石、焦炭及助熔剂，进行熔化还原，得到5.5t18%Cr铁水。在此熔化还原中，终级还原期的气体吹入条件如下所示吹氧管送氧量Fo21500 Nm3/hr底吹气体量(N2) 750 Nm3/hr侧吹气体量(N2) 360 Nm3/hr在此还原处理中，根据如下标准使终级还原处理结束(1)本发明法在R值为0.005(min-1)以下时结束处理。
(2)比较法终级还原的处理时间一定为15分钟。
图14是比较法终级还原的一例，在13分时终级还原结束，但从图中可知，实际上因进行了15分钟吹炼，所以金属熔液温度急剧上升，一度还原后的Cr再次被氧化，温度急剧上升。
图15是表示R值与此时炉渣中Cr量的关系，从图中可知，如果R值在0.01以下，炉渣中的Cr量则为1%以下。
图16及图17是表示本发明法及比较法中还原结束时的炉渣中Cr浓度及停吹时的金属熔液温度，从图中可知，根据本发明法，炉渣中的Cr被有效还原，并且，停吹时的金属熔液温度也大致处于目标水平。因而，在本发明中，正确地检知还原结束，即可迅速地结束吹炼。
对此，从图中可知，在比较法中，炉渣中Cr浓度和停吹时的金属熔液温度等存在相当大的误差，或者吹炼结束过晚;或者相反结束过早;或者产生金属熔液温度下降及上升或原材料利用率下降。
本发明的熔化还原炉如图3所示，其结构为备有底吹风口(1)和侧吹风口(2)，至少要设置一个底吹风口(1)与侧吹风口(2)，使两者的气体吹入管线相交叉。
底吹风口(1)及侧吹风口(2)如图3(b)所示，可以设置数个，在此场合，希望1个底吹风口与侧吹风口为一组，分别设置风口，使各组风口的气体吹入管线相一致。
还有，从侧吹风口(2)吹入的气体使金属熔液隆起部(A)飞溅是很重要的，为此，要决定侧吹风口与在金属熔液面的高度方向上的位置关系。
图18是表示本发明的一实施例，在炉体底部中心及偏离中心部分的两个地方设置底吹风口(1a)、(1b)，在炉侧面设置侧吹风口(2)，使气体吹入管线X与底部中心的底吹风口(1a)的气体吹入管线垂直相交。
底吹风口如图3(a)所示，可以只设置一个，但是，如果要从一个底吹风口供给全部气体，那么，气体压力会非常高，气体就会将金属熔液吹起，有不能形成如图2所示那样的适当的金属熔液隆起部(A)的危险。为此，在本实施例中，作为底吹风口，除与侧吹风口对应的风口(1a)外，又设置了一个风口。
其次，分别使用此实施例的还原炉与如图20所示那样的侧吹风口(2′)和底吹风口(1′)的气体吸入管线不交叉的比较例的还原炉，进行了熔化还原的实施结果。
在此熔化还原中，往炉中装入3.7t铁水后，在下述顶吹及原料投入条件下，对底吹气体量、侧吹气体量作各种变化进行了熔化还原。
顶吹脱碳用O21400Nm3/hr顶吹二次燃烧用O2800Nm3/hrCr原料粉状Cr矿石投入速度(换算为纯Cr量的Cr矿石的投入速度)3.5～4.0kg/分·吨金属熔液风口喷嘴直径φ13mm图19(本发明炉)及图21(图20的炉)分别表示底吹气体量及侧吹气体量与金属熔液中〔Cr〕升高速度的关系，在本发明提供的熔化还原炉上，可根据底吹气体量及侧吹气体量，而得到高的〔Cr〕升高速度。与此相反，在图20的炉上，随着底吹气体量的增加，金属熔液的飞溅稍变活跃，〔Cr〕升高速度稍有增大，但与本发明的炉相比，其程度很小，侧吹气体量的变化也基本上没有效果。
本发明为了能由Cr矿石和Cr球团矿直接得到高Cr铁水，通过与脱碳处理工序的组合，就可以直接由Cr矿石等制造不锈钢等高Cr钢。
权利要求
1.一种Cr原料的熔化还原法，使用备有底吹风口、侧吹风口及顶吹吹氧管的熔化还原炉，利用碳质材料的C源还原Cr矿石等Cr原料而得到高Cr铁水，在此方法中，在还原时间内，要进行下述(1)～(3)的气体吹入；(1)从底吹风口吹入CO和/或惰性气体，(2)从侧吹风口吹入CO和/或惰性气体，以便至少使一部分气流冲击由底吹气体引起的金属熔液隆起部，(3)从顶吹吹氧管向金属熔液中吹入脱碳用O2，同时，向炉渣中吹入二次燃烧用O2，并且，一面将二次燃烧比保持在0.3以上，一面进行还原处理。
2.根据权利要求1所述的Cr原料的熔化还原法，其特征在于利用其尖端位于操作中的炉渣面附近或炉渣面之下的吹氧管吹入脱碳用O2及二次燃烧O2。
3.根据权利要求1或2所述的Cr原料的熔化还原法，其特征在于以Cr原矿石为Cr原料，一面将以纯Cr计的投入速度(换算为纯Cr量的Cr原矿石的投入速度)保持在4kg/分·吨金属熔液以上，一面进行还原处理。
4.根据权利要求1、2或3所述的Cr原料的熔化还原法，其特征在于作为从风口吹入的气体，使用从Ar、N2、CO中任选一种气体或由这些气体中的两种以上气体组成的混合气体。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的Cr原料的熔化还原法，其特征在于利用具有脱碳供O2用的喷嘴与二次燃烧供O2用的喷嘴的顶吹吹氧管，将二次燃烧供O2通向比脱碳供O2用喷嘴更外侧的斜下方。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的Cr原料的熔化还原法，其特征在于在熔化还原处理中测定废气流量与废气中的CO及CO2浓度，由该测定值根据下式求取Cr原料还原率R，根据该Cr原料还原率R判断熔化还原处理结束时期，使还原处理结束
式中，WoreCr原料投入量(t)OoreCr原料中O2含量 (Nm3/t)QE废气流量 (Nm3/min)(%CO)废气中的CO浓度(%)(%CO2)废气中的CO2浓度 (%)Fo2吹入O2流量 (Nm3/min)。
7.一种Cr原料的熔化还原炉，其特征在于在具有底吹风口与侧吹风口的Cr原料的熔化还原炉上，至少配置一个底吹风口与侧吹风口，使两者的气体吹入管线相交叉。
8.根据权利要求7所述的Cr原料的熔化还原炉，其特征在于该炉设有数组气体吹入管线相交叉的底吹风口与侧吹风口。
全文摘要
熔化还原Cr原料直接得到高Cr铁水方法，包括使用备有底吹、侧吹风口及顶吹氧熔化还原炉，底吹惰性气体使熔液面形成隆起部，向该隆起部侧吹惰性气体，使熔液向炉渣中的Cr原料浮游区扩散以促进溶液中C引起的Cr还原，向熔液中顶吹脱碳用O
文档编号C22C33/04GK1047109SQ89103058
公开日1990年11月21日 申请日期1989年5月6日 优先权日1987年8月13日
发明者田辺治良, 川上正弘, 高桥谦治, 岩崎克博, 井上茂 申请人:日本钢管株式会社