特許 6341707 シリコクロムの製造方法及びフェロクロムの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6341707

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】シリコクロムの製造方法及びフェロクロムの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 33/04 20060101AFI20180604BHJP

【ＦＩ】

   C22C33/04 B

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-53338(P2014-53338)

(22)【出願日】2014年3月17日

(65)【公開番号】特開2015-175043(P2015-175043A)

(43)【公開日】2015年10月5日

【審査請求日】2017年3月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】500103236

【氏名又は名称】ＪＦＥマテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112140

【弁理士】

【氏名又は名称】塩島 利之

(72)【発明者】

【氏名】坂口 一弘

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 一

【審査官】 米田 健志

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４８−１０３４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２３３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１１０８８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５０−１２０４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９４２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０５１６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１８０９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０５２０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３３／００

Ｃ２２Ｃ ３３／０４〜３３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クロム鉱石と石灰を炉内で溶解して、シリコクロムの製造方法における１次スラグを生成させる工程と、
前記シリコクロムの製造方法における１次スラグに金属シリコン及びフェロシリコンの少なくとも一方を添加し、前記シリコクロムの製造方法における１次スラグ中の酸化物を還元して、シリコクロムとシリコクロムの製造方法における２次スラグを生成させる工程と、
前記シリコクロムの製造方法における２次スラグを分離する工程と、
を備えるシリコクロムの製造方法。

【請求項2】

クロム鉱石と石灰を炉内で溶解して、低炭素フェロクロムの製造方法における１次スラグを生成させる工程と、
前記低炭素フェロクロムの製造方法における１次スラグに請求項１に記載のシリコクロムの製造方法によって製造されたシリコクロムを添加し、前記低炭素フェロクロムの製造方法における１次スラグ中の酸化物を還元して、フェロクロムと低炭素フェロクロムの製造方法における２次スラグを生成させる工程と、
前記低炭素フェロクロムの製造方法における２次スラグを分離する工程と、を備えることを特徴とする低炭素フェロクロムの製造方法。

【請求項3】

前記低炭素フェロクロムの製造方法はさらに、
前記低炭素フェロクロムの製造方法における２次スラグに金属シリコン及びフェロシリコンの少なくとも一方を添加し、前記低炭素フェロクロムの製造方法における２次スラグ中の酸化クロムを還元して回収シリコクロムを生成させる工程と、を備え、
前記回収シリコクロムを、請求項１に記載のシリコクロムの製造方法によって製造されたシリコクロムと共に前記低炭素フェロクロムの製造方法における１次スラグに添加することを特徴とする請求項２に記載の低炭素フェロクロムの製造方法。

【請求項4】

製造されたシリコクロムのマンガン含有量が１．０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコクロムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マンガンの含有量を低くすることができるシリコクロムの製造方法、及びこのシリコクロムの製造方法によって製造されたシリコクロムを用いた低炭素フェロクロムの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコクロムは、Ｓｉ，Ｃｒ，Ｆｅを含有するフェロアロイである。シリコクロムは、低炭素フェロクロムの製造方法の還元剤として用いられる。図３に示すように、従来の低炭素フェロクロムの製造方法は、酸化クロム及び酸化鉄を含むクロム鉱石１と媒溶剤である焼石灰２を電気炉３内で溶解し、溶製された１次スラグを取鍋４に出湯し、この取鍋４内に還元剤として副原料シリコクロム５を添加して強制撹拌し、還元反応を行わせて２次スラグを分離して製品の低炭素フェロクロム７を得るものである（特許文献１参照）。

【0003】

回収シリコクロム８は、低炭素フェロクロム７を製造する際に分離される２次スラグ６から製造される。すなわち、図３に示すように、２次スラグ６にフェロシリコン９を添加して取鍋１０内で強制撹拌し、２次スラグ６中の酸化クロムを還元して回収シリコクロム８を生成させる。回収シリコクロム８は、１次スラグに添加する副原料シリコクロム５の一部代替品として用いられる。従来のシリコクロムの製造方法にあっては、低炭素フェロクロム７を製造する際に分離される２次スラグ６中に残留している多量のクロムが回収シリコクロム８として回収されるので、クロム歩留が向上するという効果がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−５１６９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、従来のシリコクロムの製造方法にあっては、回収シリコクロムが系内を循環するので、回収シリコクロム中にマンガンが濃縮するという新たな課題が生ずる。還元剤として使用する回収シリコクロム中のマンガン含有量が高くなると、製品の低炭素フェロクロム中のマンガン含有量も高くなってしまう。

【0006】

そこで、本発明は、マンガン含有量の低いシリコクロムの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は、クロム鉱石と石灰を炉内で溶解して、シリコクロムの製造方法における１次スラグを生成させる工程と、前記シリコクロムの製造方法における１次スラグに金属シリコン及びフェロシリコンの少なくとも一方を添加し、前記シリコクロムの製造方法における１次スラグ中の酸化物を還元して、シリコクロムとシリコクロムの製造方法における２次スラグを生成させる工程と、前記シリコクロムの製造方法における２次スラグを分離する工程と、を備えるシリコクロムの製造方法である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、シリコクロムの製造方法における１次スラグに金属シリコンを添加してシリコクロムを得るので、シリコクロム中のマンガン含有量を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態のシリコクロムの製造方法の工程図である。

【図2】本実施形態のシリコクロムの製造方法によって製造されたシリコクロムを使用した低炭素フェロクロムの製造方法の工程図である。

【図3】従来の低炭素フェロクロムの製造方法の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態のシリコクロムの製造方法を説明する。図１は、本実施形態のシリコクロムの製造方法の工程図を示す。

【0011】

図１に示すように、まず、クロム鉱石１１ａと媒溶剤である焼石灰１１ｂを電気炉１２内で溶解させて、シリコクロムの製造方法における１次スラグ（以下、単に１次スラグ１３という）を生成させる（Ｓ１）。１次スラグ中１３中のクロムの含有量は１９〜２０質量％である。溶製された１次スラグ１３を取鍋としてのレードル１４に出湯し、この１次スラグ１３に金属シリコン１５ａとクロム鉱石１５ｂを添加して撹拌する（Ｓ２）。撹拌方法は、二基のレードルを用意して、１次スラグの移し替えを繰り返し行うリレードリングであっても、ガス吹き込みによるバブリング法であってもよい。クロム鉱石１１ａ中の酸化物と金属シリコン１５ａとの反応は、発熱反応であるので、レードル１４が高温になりすぎるおそれがある。このため、冷材としてのクロム鉱石１５ｂを金属シリコン１５ａと共に添加する。

【0012】

１次スラグ１３中の酸化物であるＣｒ２Ｏ３、ＦｅＯは金属シリコン１５ａによって還元されて、シリコクロム１７とシリコクロムの製造方法における２次スラグ（以下、単に２次スラグ１６という）が生成する。２次スラグ１６中のクロムの含有量は、１．０質量％以下と低くなる。２次スラグ１６中のクロムの略全量をシリコクロム１７として回収することができる。２次スラグ１６の組成は、図２に示す低炭素フェロクロムの製造方法における３次スラグ３９と略同一である。

【0013】

次に、還元反応によって生成した２次スラグ１６をシリコクロム１７の溶湯から分離する（Ｓ３）。分離によって得られたシリコクロム１７の溶湯は、鋳型に鋳込まれて（Ｓ４）、図２に示す低炭素フェロクロムの製造方法におけるシリコン還元剤として使用される。

【0014】

本実施形態のシリコクロム製造方法によれば、クロム鉱石１１ａと焼石灰１１ｂを溶解して得た１次スラグ１３に金属シリコン１５ａを添加し、シリコクロム１７を生成させる。金属シリコン１５ａ中のマンガン含有量は低いので、得られるシリコクロム１７中のマンガン含有量も低い。しかも、従来の回収シリコクロム８（図３参照）の製造方法のように、２次スラグ６にフェロシリコン９を添加し、回収シリコクロム８を低炭素フェロクロム製造方法の系内に循環させている訳ではない。このため、シリコクロム１７（図１参照）の溶湯中にマンガンが濃縮するのを防止することができる。

【0015】

図２は、本実施形態のシリコクロムの製造方法によって製造されたシリコクロム１７を還元剤として使用した低炭素フェロクロムの製造方法の工程図を示す。この低炭素フェロクロム製造方法は、低炭素フェロクロム３５を製造する工程（Ｓ２１）と、低炭素フェロクロム３５を製造した際に生成する低炭素フェロクロムの製造方法における２次スラグ３６からシリコクロムを回収する工程（Ｓ２２）の組み合わせからなる。低炭素フェロクロム３５は、クロムが６０質量％以上、カーボンが０．１質量％以下のＦｅ−Ｃｒ合金である。

【0016】

低炭素フェロクロム製造工程（Ｓ２１）は以下のとおりである。まず、クロム鉱石３１ａと媒溶剤である焼石灰３１ｂを電気炉３２内で溶解させて、低炭素フェロクロムの製造方法における１次スラグ（以下、単に１次スラグ３３という）を生成させる（Ｓ２１Ａ）。溶製された１次スラグ３３を取鍋としてのレードル３４に出湯し、この１次スラグ３３にシリコクロム３２ａ及びクロム鉱石３２ｂを添加して撹拌する（Ｓ２１Ｂ）。１次スラグ３３中のクロムの含有量は１９〜２０質量％である。添加されるシリコクロム３２ａは、本実施形態のシリコクロムの製造方法によって製造されたシリコクロム１７（図１参照）、購入品のシリコクロム、及び下記に説明する回収シリコクロム３８（図２参照）からなる。

【0017】

１次スラグ３３中の酸化物であるＣｒ２Ｏ３、ＦｅＯはシリコクロム３２ａによって還元されて、低炭素フェロクロム３５の溶湯と低炭素フェロクロムの製造方法における２次スラグ（以下、単に２次スラグ３６という）が生成する。クロム鉱石３１ａ中の酸化物であるＣｒ２Ｏ３、ＦｅＯとシリコクロム３２ａとの反応は、発熱反応であるので、レードル３４が高温になりすぎるおそれがある。このため、冷材としてのクロム鉱石３２ｂをシリコクロム３２ａと共に添加する。

【0018】

次に、低炭素フェロクロム３５の溶湯から２次スラグ３６を分離する。２次スラグ３６の分離によって得られた低炭素フェロクロム３５の溶湯は、鋳型に鋳込まれて製品となる（Ｓ２１Ｃ）。２次スラグ３６はレードル４０に排出される。

【0019】

２次スラグ３６中のクロムの含有量は７〜８質量％である。２次スラグ３６中のクロムをシリコクロムとして回収するために、シリコクロム回収工程（Ｓ２２）が設けられる。シリコクロム回収工程（Ｓ２２）では、まず、２次スラグ３６に金属シリコン３７を添加して撹拌する（Ｓ２２Ａ）。２次スラグ３６中に残留している酸化クロムは、金属シリコン３７によって還元されて、回収シリコクロム３８と３次スラグ３９が生成する。３次スラグ３９は、シリコクロムの溶湯から分離されて、路盤材等として使用される（Ｓ２２Ｂ）。３次スラグ３９中のクロムの含有量は、１．０質量％未満である。

【0020】

シリコクロム回収工程（Ｓ２２）で回収されたシリコクロム（回収シリコクロム３８）は、鋳込まれた後（Ｓ２２Ｃ）、図１に示す製造方法によって製造されたシリコクロム１７（図１参照）、及び購入品のシリコクロムと共に、低炭素フェロクロム製造工程（Ｓ２１）の還元剤のシリコクロム３２ａとして使用される。

【0021】

本実施形態の低炭素フェロクロムの製造方法によれば、還元剤としてのシリコクロム３２ａ（図２参照）が図１に示すシリコクロムの製造方法によって製造されたマンガン含有量の低いシリコクロム１７（図１参照）を含むので、製品の低炭素フェロクロム３５中のマンガン含有量も低くすることができる。また、シリコクロム３２ａ（図２参照）が回収シリコクロム３８（図２参照）を含むので、低炭素フェロクロムを製造する際のクロムの歩留まりも向上させることができる。さらに、購入品のシリコクロムがマンガン含有量の低いシリコクロム１７（図１参照）及び回収シリコクロム３８（図２参照）によって代替されるので、購入品のシリコクロムを節減することができる。

【0022】

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に具現化可能である。

【0023】

例えば、上記実施形態では、シリコクロムの製造方法における１次スラグに金属シリコンを添加しているが、金属シリコンの替わりにフェロシリコンを添加することもできるし、金属シリコン及びフェロシリコンの両方を添加することもできる。

【0024】

また、上記実施形態では、低炭素フェロクロムの製造方法における２次スラグに金属シリコンを添加しているが、金属シリコンの替わりにフェロシリコンを添加することもできるし、金属シリコン及びフェロシリコンの両方を添加することもできる。

【実施例1】

【0025】

図１の工程図に従ってシリコクロムを製造した。電気炉に、鉱石、石灰、中間スラグ、土壌黒鉛、キャスター屑を調合して装入し、電気炉内でこれらを溶解させて、１次スラグを生成した。１次スラグは合計６タップ生成した。表１に本実施例で使用した原料の配合例を示す。なお、表１中の中間スラグは、図２の工程図で製造される２次スラグ３６であり、炉内のガスを抜け易くし、炉内の溶解性を高めるために使用される。キャスター屑は、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とするもので、炉内の溶解性を高めるために装入される。土壌黒鉛は、電気を通しやすくするために装入される。

【表1】

【0026】

次に、１次スラグをレードルに出湯し、レードルに表２に示す配合例の金属シリコンと鉱石を追装した。

【表2】

【0027】

次に、生成した２次スラグを分離し、シリコクロムを鋳型に鋳込んだ。シリコクロムの組成は表３のとおりである。１〜６のいずれのタップでもマンガン含有量が０．４３質量％以下のマンガン含有量の低いシリコクロムが得られた。

【表3】

【比較例】

【0028】

図３の工程図に従ってフェロシリコン９の替わりに金属シリコンを使用して、回収シリコクロムを製造した。表４に回収シリコクロムの品位を示す。

【表4】

【0029】

回収シリコクロム中のＭｎ含有量は２．３％と高い。シリコクロムが系内を循環するので、マンガンが濃縮しているからである。また、回収シリコクロム中のＦｅ含有量は９．６％であり、本発明例のシリコクロムのＦｅ含有量（平均１４．６％）よりも低い。鉄の含有量が低くなっている２次スラグに金属シリコンを添加するからである。

【符号の説明】

【0030】

１１ａ…クロム鉱石
１１ｂ…石灰
１２…電気炉（炉）
１３…シリコクロムの製造方法における１次スラグ
１４…レードル
１５ａ…金属シリコン
１５ｂ…クロム鉱石
１６…シリコクロムの製造方法における２次スラグ
１７…シリコクロム
３１ａ…クロム鉱石
３１ｂ…石灰
３２…電気炉
３２ａ…シリコクロム
３２ｂ…クロム鉱石
３３…フェロクロムの製造方法における１次スラグ
３４…レードル
３５…低炭素フェロクロム
３６…低炭素フェロクロムの製造方法における２次スラグ
３７…金属シリコン
３８…回収シリコクロム
３９…３次スラグ
４０…レードル

【図1】

【図2】

【図3】