JP2837282B2 - 含クロム溶銑の製造方法 - Google Patents

含クロム溶銑の製造方法

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昌幸 岡田
富也 福田
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    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭材として竪型炉に最
適の特定性状のコークスを選定して使用する含クロム溶
銑の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、クロム成分を含有する特殊鋼や
ステンレス鋼は、一旦溶製された含クロム溶銑を主要な
出発原料とし、これを精錬して製造されている。古くか
ら行われてきたこの含クロム溶銑の製造方法として、ク
ロム鉱石から一旦フェロクロムを造りそれから含クロム
溶銑とする方法がある。しかしながらこの方法は、電気
炉や電気精錬炉を使用するので原料の溶解やクロム酸化
物の溶融還元に多くの電力を費やして多大なエネルギー
コストがかかる欠点があった。
【0003】これに対して近年、大電力を使用しない方
法として、上部に原料装入口をまた下部に上下2段の羽
口を有する竪型炉の原料装入口から鉄源,炭材及び造滓
材から主として成り更にクロム源の一部を加えることの
ある装入原料を装入し、上下段の各羽口から高温空気又
は高温酸素富化空気を吹き込むと共に上段羽口からクロ
ム酸化物を含有する粉粒状のクロム原料を炉内へ供給
し、この様々なクロム原料中に含有されるクロム酸化物
を溶融還元しながら含クロム溶銑を出銑して製造する方
法が特開昭60-162718号公報,特開昭62-54007号公報,
特開昭62-167808号公報,特開昭62-167809号公報などに
開示されている。
【0004】しかしながら、前記従来技術においては炭
材として用いられるコークスについては充分な検討がな
されていない。即ち、冶金用のコークスとしては古くか
ら高炉やキュポラなどのそれぞれに適する性状が研究さ
れてきたが、竪型炉は高炉でもキュポラでもないところ
から、従来の冶金用のコークスでは必ずしも適当ではな
く、安定操業やクロムの高収率の達成に欠けるところが
あった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来技術
の欠点を解消し、コークスをその性状について選定して
使用することによって含クロム溶銑製造の操業を安定に
しクロム収率も向上させることを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々検討し
た結果、コークスの選定に当っては、含クロム溶銑の製
造において、 炉内通気性の確保 含クロム溶銑の出銑温度の上昇 クロム収率の向上 から成る条件(以下課題達成条件と言う)のすべてを満
足することを条件とし、そして粒度と見掛け比重、それ
に見掛け比重に関連して灰分とを適切な範囲に選んで前
記課題達成条件を充分に満足させることによって、前記
課題を解決出来ることを究明して本発明を完成した。
【0007】即ち本発明の特徴は、上部に原料装入口を
また下部付近に上下2段の羽口を有する竪型炉の前記原
料装入口から鉄源,炭材及び造滓材から主として成り更
にクロム源の一部を加えることのある装入原料を装入
し、前記上下段の各羽口から高温空気又は高温酸素富化
空気を吹き込むと共に前記上段羽口からクロム酸化物を
含有する粉粒状のクロム原料を炉内へ供給し、この粉粒
状のクロム原料を溶融還元しながら含クロム溶銑を出銑
し製造するに当り、炭材として粒度40mm以上,見掛け比
重1.0〜1.1,灰分5〜15重量%のコークスを使用するに
ある。この本発明においてコークスの粒度とは、コーク
スの平均粒径(mm)を指す。
【0008】以下、図面を用いて本発明に係る含クロム
溶銑の製造方法について詳細に説明する。図1は本発明
方法におけるコークスの性状の適正及び非適正な範囲を
示す図、図2は本発明方法が適用される竪型炉の1例の
概略断面図を含む含クロム溶銑製造設備の概略図であ
る。
【0009】先ず、本発明方法が適用される含クロム溶
銑の一般的製造方法を図2により説明する。空気供給源
1から送られてくる空気を必要に応じて酸素供給源2に
よって酸素富化し、更に熱交換器3によって高温(通常
600〜1200℃)に加熱した後、炉の下部付近に上下2段
に設けられている上段羽口4と下段羽口5とから竪型炉
6内へ吹き込む。一方、炉の上部の原料装入口7から種
々の装入原料を装入する。この装入原料は、鉄源,炭材
及び造滓材から主として成り、更にクロム源の一部を加
えることがある。このクロム源の一部としては普通、ク
ロムを含有する鉄源や高炭素フェロクロムが使用され、
クロム源の全部を次に説明する上段羽口4からのクロム
原料供給に頼る場合以外は上部の原料装入口7から装入
され、むしろこの方が一般的である。このように炉の上
部の原料装入口7から原料を装入すると共に、ホッパー
8内のクロム酸化物を含有する粉粒状のクロム原料(以
下、単にクロム原料又は吹込みクロム原料と言うことが
ある)9を高温空気又は高温酸素富化空気と共に上段羽
口4より竪型炉6内へ吹き込む。炉内が高温となり、炉
の上部から装入した諸原料の主として溶解反応と、炉の
上段羽口4から吹き込まれた粉粒状のクロム原料9の溶
融還元反応とが進行し、炉の下部の出銑樋10から含ク
ロム溶銑を出銑させ、出滓樋11から溶融スラグを排出
させる。また、竪型炉6からの排出ガスは燃焼装置12
で可燃成分を燃焼させ、熱交換器3を通過させた後に集
塵装置13を経て系外へ排出する。
【0010】本発明者等は、このような竪型炉6を用い
て含クロム溶銑を製造する場合、どのような性状のコー
クスの使用によって課題達成条件のすべてを満足出来る
かを検討するに当っては次の点を考慮した。 炉内通気性の確保 炉内の通気性を確保することは、炉内ガス量の増加を防
止するため、及びSiOガスの炉内上方部での凝集による
通気性不良個所の発生を防止するために必要であり、そ
のためのコークスとしては、ソリューションロス反応
(C+CO2→2CO−38,272kcal/Kmol)(吸熱反応)によ
るガス量増加が小さく、また(SiO2+C→SiO+CO)の反
応の起こり難いコークス、つまり反応性が低いコークス
であって単位重量当りの反応面積が小さい即ち粒度の大
きいコークスを使用することが好ましい。 含クロム溶銑の出銑温度の上昇 含クロム溶銑の出銑温度を上昇させるためには、ソリュ
ーションロス反応による吸熱の小さいコークス、つまり
反応性が低いコークスであって単位重量当りの反応面積
が小さい即ち粒度の大きいコークスを使用することが好
ましい。 クロム収率の向上 炉内に装入且つ供給されるクロム供給量に対して含クロ
ム溶銑中に含有されて回収されるクロム量として決定さ
れるクロム収率の向上を図るためには、CO2によるクロ
ムの再酸化を防止することが必要である。そのため、前
記炉内通気性の確保や含クロム溶銑の出銑温度の上昇と
は逆に、ソリューションロス反応が起こり易いコーク
ス、つまり反応性が大きいコークスであって単位重量当
りの反応面積が大きい即ち粒度の小さいコークスを使用
することが好ましい。
【0011】そして、このような使用されるコークスの
性状を考慮する上で、コークスの反応性については見掛
け比重で評価出来るのである。何故なら、見掛け比重の
小さいコークスは気孔率が大きいため反応面積が大きい
ので反応性に富み、見掛け比重の大きいコークスは気孔
率が小さいため反応面積が小さく反応性に劣るからであ
る。従って、これらのことより、前記課題達成条件とし
ての〜のすべてを満足するには、適切な粒度と適切
な反応性即ち見掛け比重とを持つコークスを使用する必
要がある。
【0012】この観点より数多くの実験を行い、それら
のデータを整理して、それぞれ一定の理由によって課題
達成条件を充分には満足させず除外すべきコークスの粒
度及び見掛け比重の各範囲と、課題達成条件を充分に満
足させる範囲に区分した。この数多くの実験において
は、コークスとして灰分が5〜15重量%の範囲のものを
使用した。そうでないと、前述の如きコークスの性状と
して好ましい適切な反応性即ち適切な見掛け比重のコー
クスを使用することが出来ずに、この灰分とカーボンの
構成比で見掛け比重が決定されてしまうコークスを使用
するようになるからである。
【0013】このようにして得られた結果について、図
1に基づき説明する。 (a)領域A:粒度<70mm且つ見掛け比重<1.0 この領域では、コークスの粒度が小さく、また見掛け比
重も小さいため、ソリューションロス反応が非常に起こ
り易く、そのため炉内の通気性が不良となり、また含ク
ロム溶銑の出銑温度の上昇が困難である。 (b)領域B:粒度≧70mm且つ見掛け比重<1.0 この領域では、コークスの粒度は大きいが見掛け比重が
小さいため、ソリューションロス反応が起こり易く、含
クロム溶銑の出銑温度の上昇が困難である。 (c)領域C:粒度<30mm且つ見掛け比重>1.1 この領域では、コークスの見掛け比重は大きいが粒度が
小さいため、ソリューションロス反応が非常に起こり易
く、炉内の通気性が不良となり、含クロム溶銑の出銑温
度の上昇も困難である。 (d)領域D:粒度≧30mm且つ見掛け比重>1.1 この領域では、コークスの粒度が大きく、また見掛け比
重も大きいため、ソリューションロス反応が非常に起こ
り難く、炉内通気性の確保,含クロム溶銑の出銑温度の
上昇は可能であるが、CO2によるクロムの再酸化のため
クロム収率が悪化する。 (e)領域E:粒度<40mm且つ1.0≦見掛け比重≦1.1 この領域では、コークスの見掛け比重は適切であるが粒
度が小さいため、ソリューションロス反応が非常に起こ
り易く、炉内の通気性が不良となり、含クロム溶銑の出
銑温度の上昇も困難である。 (f)領域F:粒度≧40mm且つ1.0≦見掛け比重≦1.1 この領域では、コークスの粒度及び見掛け比重とも適正
範囲であるため、炉内通気性の確保,含クロム溶銑の出
銑温度の上昇及びクロム収率の向上のすべてについて満
足出来る。コークスの粒度の上限は常識的な範囲なら特
に限定の必要はないが、100mm程度までが好ましい。
【0014】以上の説明から、竪型炉を用いてクロム酸
化物を溶融還元しながら含クロム溶銑を製造するに当
り、炭材として上記領域Fの性状のコークスを使用する
ことにより、炉内通気性を確保し炉底からの含クロム溶
銑の出銑温度を上昇させて円滑な操業を安定して行うこ
とを可能とさせると共に、炉内へ装入且つ供給されるク
ロム供給量に対するクロム収率の向上をも図ることが出
来るのである。
【0015】
【実施例】実施例1〜3、比較例1〜7 炉内径1mの上下段各3本づつの羽口4及び5を有する
図2と同様の含クロム溶銑の製造設備を用い、第1表に
示す送風条件で12%Crの含クロム溶銑を製造した。
【0016】
【0017】装入原料として第2表に示す原料を使用
し、コークスについては第3表に示す10水準のコークス
を使用した。第3表には、各水準のコークスが使用され
た実施例,比較例のNoを、後に述べる実施例,比較例の
Noと共に併せて記載した。
【0018】
【0019】また、上段羽口4からはステンレス鋼製造
工程で発生した転炉スラグが29%,スラジ33%及びダス
ト(マグネシウム酸化物及びクロム酸化物を含有)38%
の混合物であって、第4表に示す組成及び粒度のクロム
原料の粉粒体を炉内へ800kg/時間で吹き込んだ。
【0020】その結果、第5表に示す結果を得た。 この第5表から判るように、コークスの粒度及び見掛
け比重が本発明で規定した適正範囲にある水準1,2,
3の場合は、炉内通気性,含クロム溶銑の出銑温度の上
昇,クロム収率とも良好で円滑な操業が可能であった。
しかしながら、コークスの粒度及び見掛け比重が適性範
囲から外れている水準4〜10の場合には、次に説明する
通りとなった。水準4,6,8,9,10の場合、炉内の
圧力変動が大きく、更に含クロム溶銑の出銑温度が低い
ため、出銑樋内で一部の含クロム溶銑が凝固し、円滑な
操業が出来なかった。水準5の場合、炉内通気性及びク
ロム収率は良好であったが、含クロム溶銑の出銑温度が
低いため、出銑樋内で一部の含クロム溶銑が凝固し、円
滑な操業が出来なかった。水準7の場合、炉内通気性及
び含クロム溶銑の出銑温度は良好であったが、クロム収
率が低かった。
【0021】実施例4〜6,比較例8〜14 O2富化率を8%とし、第6表に示す装入原料及び第7表
に示す吹込みクロム原料(クロム鉱石の粉粒体)を使用
し、その装入量,吹き込み量をそれぞれの表のようにし
たこと以外は、実施例1〜3,比較例1〜7と同様にし
て12%Crの含クロム溶銑を製造した。その結果、実施例
1〜3,比較例1〜7と同様にして第5表と同じ結果を
得た。
【0022】
【0023】
【0024】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明方法は竪型炉
を用いてクロム酸化物を溶融還元しながら、含クロム溶
銑を製造するに当り、炭材として粒度≧40mm且つ1.0≦
見掛け比重≦1.1,灰分5〜15重量%のコークスを使用
することにより、以下の効果を生じる。 (イ)電力に代えて比較的低コストの炭材つまりコーク
スを使用して低エネルギーコストでクロム溶銑を製造出
来ると共に、その製造上重要な炉内通気性の確保及び出
銑する含クロム溶銑の出銑温度の上昇を確かにして円滑
且つ安定して操業することが可能となり、しかもクロム
収率の向上を同時に図ることが出来る。 (ロ)ステンレス製造工程で発生したスラグ,ダスト,
スラジの廃棄物の有効利用が円滑に出来る。 (ハ)安価なクロム源であるクロム鉱石を高いクロム収
率で使用出来、コスト的に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法におけるコークスの性状の適正及び
非適正な範囲を示す図である。
【図2】本発明方法が適用される竪型炉の1例の概略断
面図を含む含クロム溶銑製造設備の概略図である。
【符号の説明】
1 空気供給源 2 酸素供給源 3 熱交換機 4 上段羽口 5 下段羽口 6 竪型炉 7 原料装入口 8 ホッパー 9 クロム原料 10 出銑樋 11 出滓樋 12 燃焼装置 13 集塵装置

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部に原料装入口をまた下部付近に上下
    2段の羽口を有する竪型炉の前記原料装入口から鉄源,
    炭材及び造滓材から主として成り更にクロム源の一部を
    加えることのある装入原料を装入し、前記上下段の各羽
    口から高温空気又は高温酸素富化空気を吹き込むと共に
    前記上段羽口からクロム酸化物を含有する粉粒状のクロ
    ム原料を炉内へ供給し、この粉粒状のクロム原料を溶融
    還元しながら含クロム溶銑を出銑し製造するに当り、炭
    材として粒度40mm以上,見掛け比重1.0〜1.1,灰分5〜
    15重量%のコークスを使用することを特徴とする含クロ
    ム溶銑の製造方法。
  2. 【請求項2】 クロム酸化物を含有する粉粒状のクロム
    原料として、ステンレス鋼製造工程で副産物として発生
    するスラグ,ダスト及びスラジの1種以上を使用する請
    求項1に記載の含クロム溶銑の製造方法。
  3. 【請求項3】 クロム酸化物を含有する粉粒状のクロム
    原料として、クロム鉱石を使用する請求項1に記載の含
    クロム溶銑の製造方法。
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