利用熔化还原的不锈钢钢水的制造方法技术

由Ｃｒ原料熔化还原脱碳制造不锈钢水的方法，包括底吹惰性气体使熔液面形成隆起部，向此隆起部侧吹惰性气体，使溶液向炉渣中的Ｃｒ原料浮游区护散以促进Ｃｒ的还原，向溶液中顶吹脱碳用Ｏ－［２］，并向炉渣吹二次燃烧用Ｏ－［２］，使二次燃烧区主要在炉渣中形成，通过侧吹气体强烈搅拌炉渣，可以高着热效率用二次燃烧产生的热量加热Ｃｒ原料。保持二次燃烧比在０．３以上，确保高二次燃烧。顶吹脱碳用Ｏ－［２］，同时底吹惰性气体强烈搅拌铁水。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由Cr矿石和Cr球团矿，利用一个容器连续制造不锈钢钢水的方法。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。与此方法不同，最近，从节能、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，历来提出过几种方式，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，可列举以下几点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。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，可考虑有使炉内的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，排气温度虽然升高，但因没有使排气显热高效地传向金属熔液的技术，其结果，着热效率下降，不得不排出高温排放气体。而且，此种高温排放气体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，一般的想法是不过于提高二次燃烧比。另外，为了以Cr矿石为原料高效而经济地最终得到不锈钢钢水，熔化还原与其后的脱碳吹炼在同一炉内连续进行是较为理想的。但是，历来对熔化还原后在同一炉内进行脱碳处理的方法事实上几乎未进行研究。这是基于如下原因①如果在转炉型容器内进行脱碳处理，则存在Cr氧化损失显著这一问题，因此，实际上即使在转炉型容器内进行熔化还原，脱碳处理也只能采取象RH-OH方式那样的Cr氧化损失少的真空方式。②在脱碳处理中需要大量的搅拌气体，与此相反，历来考虑的熔化还原方法并不是供给那么多的搅拌气体。为此，即使使用相同的转炉型容器，熔化还原用炉的构造也需要与脱碳处理用炉的构造不同。③从熔化还原到脱碳处理为了在同一容器内进行，必须排放由于熔化还原生成的大量炉渣，但通常采用的电炉不能进行排渣。④历来的熔化还原法及脱碳法其处理时间都较长，因而如在同一炉内进行，则其总处理时间会非常长，生产效率低，同时，炉的耐火材料严重损耗，实际操作将非常困难。对于历来这些问题，本专利技术者们对熔化还原及脱碳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，被认为Cr矿石是在熔化于炉渣中之后，由于炉渣中的碳质材料而被还原。但是现查明实际上大部分还原反应是金属熔液中的C作为还原物质而发生作用。因而，并不是Cr矿石向炉渣中熔化，而金属熔液与被高温加热的Cr矿石接触乃为支配还原速度的主要因素，因此可通过积极使金属熔液与矿石接触而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，并且强烈搅拌炉渣，使二次燃烧主要在炉渣中产生即可以一面确保二次燃烧，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，炉渣及炉渣中Cr矿石的温度升高，可有效地提高由用下式表示的C(金属熔液中C)决定的Cr矿石的还原速度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，如果底吹O2，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，金属熔液飞溅到二次燃烧区，由于金属熔液中C与O2反应而妨碍二次燃烧。因而，不管在还原期间的一部分时间或整个时间都需要绝对避免底吹O2。④根据上述①、②的事实，为有效地进行熔化还原，则需要某种程度的强烈搅拌，因此，可以使用与脱碳处理用容器相同结构的容器(炉)。⑤通过将在规定条件下的顶吹吹炼与底吹搅拌相组合进行脱碳处理，就可以在短时间内有效地进行Cr氧化损失得到控制的脱碳处理。本专利技术根据上述见识规定了下列条件，根据此条件就有可能使用在高处理速度下熔化还原处理的同一炉子来进行还原处理-脱碳处理(1)在熔化还原中，通过搅拌气的底吹与侧吹相组合，使金属熔液积极地向炉渣中存在Cr矿石的区域扩散，以促进金属熔液中C对Cr矿石的还原作用。(2)在熔化还原中，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，从顶吹吹氧管向炉渣中吹入此二次燃烧用O2，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，使由二次燃烧产生的热量加热Cr矿石。(3)在熔化还原中，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使用CO或惰性气体，不使用O2。(4)在脱碳处理中，因O2底吹使Cr氧化损失增大，故不进行O2、底吹，而从专用顶吹吹氧管进行供O2，但并不是单纯的O2顶吹，为了降低火点的CO分压，促进脱碳反应，故用惰性气体稀释O2后，再进行顶吹。与此同时，从底吹风口供给惰性气体进行强烈搅拌，以达到促进脱碳和抑制Cr氧化损失的目的。也就是说，本专利技术是在备有底吹风口、侧吹风口及顶吹吹氧管的熔化还原炉上，利用碳质材料的C源还原Cr矿石等Cr原料，而得到高Cr铁水后，在同一炉内脱碳吹炼该高Cr铁水时，在熔化还原期间内要进行下述(1)～(3)的气体吹入(1)从底吹风口吹入CO或/和惰性气体。(2)从侧吹风口吹入CO或/和惰性气体，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)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，通过将二次燃烧比保持在0.3以上，还原处理Cr原料，还原处理结束后进行排渣，接着，通过从顶吹吹氧管向高Cr铁水顶吹用惰性气体稀释过的脱碳用O2，同时，从底吹风口吹入惰性气体，强烈搅拌铁水，而进行脱碳吹炼。另外，在上述一系列处理中，本专利技术提供了一种在熔化还原处理后适当进行排渣的方法，其特征在于在上述排渣时使炉体倾斜，以便使侧吹喷嘴在下面，一面从侧吹喷嘴吹入气体，一面排放炉渣。附图说明图1是表示本专利技术的工艺及原理的示意说明图。图2是表示本专利技术的熔化还原原理的说明图。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表示在本专利技术法与进行O2底吹的比较法中，实测二次燃烧比对设定二次燃烧比。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〕%、〔P〕%及焦炭消耗定额的关系。图8概略表示本专利技术中Cr升高速度与底吹气体量的关系。图9表示本专利技术法的脱碳吹炼及历来方法的底吹气体量与Cr氧化损失的关系。图10表示实施例中的金属熔液中C浓度、Cr浓度、浴温、二次燃烧比、吹氧管送氧量、底吹气体量、侧吹气体量、原料供给量等随时间的变化。图11表示与历来方法相比本专利技术实施例的还原处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用熔化还原的不锈钢钢水的制造方法，其特征在于在备有底吹风口、侧吹风口及顶吹吹氧管的熔化还原炉上，利用碳质材料的Ｃ源还原Ｃｒ矿石等Ｃｒ原料，得到高Ｃｒ铁水后，在同一炉上将该高Ｃｒ铁水进行脱碳吹炼时，在熔化还原期间内，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）从侧吹风口吹入ＣＯ或／和惰性气体，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Ｏ↓［２］，同时，向炉渣中吹入二次燃烧用Ｏ ↓［２］，并且，一面将二次燃烧比保持在０．３以上，一面将Ｃｒ原料进行还原处理，还原处理结束后排渣，接着，通过从顶吹吹氧管向高Ｃｒ铁水吹入用惰性气体稀释的脱碳用Ｏ↓［２］，同时，从底吹风口吹入惰性气体，强烈搅拌铁水，而进行脱碳吹炼。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田治良，川上正弘，高桥谦治，岩崎克博，井上茂，
申请(专利权)人：日本钢管株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]