JPH02247312A - 含クロム溶銑の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶解、精錬用に殆ど電力を使用することなく
、またクロム源としてクロム酸化物の直接の使用を可能
にし、その上使用する炭材粒径の大小に拘わらず円滑に
操業することの出来る含クロム溶銑の製造方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

一般にクロム成分を含有する特殊鋼、ステンレス鋼は、
−旦溶製された含クロム溶銑を出発原料とし、これを精
錬して製造されている。古くから行われてきた含クロム
溶銑の製造方法として、クロム鉱石から一部フエロクロ
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方
法であるので原料の溶解やクロム酸化物の溶解還元に多
くの電力を費やして多大なエネルギーコストがかかると
いう欠点があった。

これに対して、近年特殊な竪型炉を用いクロム源の一部
又は全部としてクロム鉱石を直接に還元してそのまま含
クロム溶銑中のクロム成分とすることにより、電力の消
費量が少なくて済む含クロム溶銑の製造方法が特開昭６
０−１６２７１８号、同６２−５４００７号、同６２−
１６７８０８号、同６２−１６７８０９号などに開示さ
れている。

これら一連の従来技術を図面により説明する。

第６図はこの従来技術に使用する竪型炉の概略断面を周
辺の付属装置の配置例と共に示す説明図、第７図は正常
な操業における炉内羽口付近の状況の説明図、第８図は
下段羽口が閉塞された状態の説明図、第９図は従来の竪
型炉の１例における各羽口の位置を示す平面投影図であ
る。

前記一連の従来技術の基本とするところを説明する。先
ず炉として、第６図に示す如く上部に原料装入口１を、
また下部付近に上下２段の羽口すなわち各段毎に複数の
上段羽口２及び下段羽口３を有する竪型炉９′を用いる
。そして全クロム源の一部としてのクロム源、鉄源、炭
材、造滓材等の炉頂装入原料１０．１１．１２を計量器
１３を経て原料装入口１から装入する。一方、熱風炉４
で加熱され酸素ＷＸ５で酸素を富化された高温酸素富化
空気を上段羽口２及び下段羽口３の両方から炉内に吹き
込んでクロム源と鉄源とを溶解すると同時に粉状原料用
容器６，７中の粉状クロム鉱石の如き粉状クロム酸化物
含有材１５′と発熱材、造滓剤１６とをキャリヤーガス
８により上段羽口２から炉内へ供給して、この粉状クロ
ム酸化物含有材１５′を竪型炉９′内で溶融して滴下さ
せながら還元するのである。この場合、上段羽口２から
の粉状クロム酸化物含有材１５′の供給量を全クロム源
分として原料装入口１からクロム源を装入しないでおく
ことも出来る。前記のような操業が正常に行われている
場合は、第７図に示す如く上下段羽口２，３の羽口先に
は炭材が燃焼している空洞の高温領域であるレースウェ
イ２０が形成されており、上段羽口２から発熱材、造滓
材１６と共に炉内に供給された粉状クロム酸化物含有材
１５′は上段羽口２先のレースウェイ２０で溶解される
。炉内には赤熱された炭材層がレースウェイ２０を取り
巻いていて、前記の如く溶解され溶融状態となった粉状
クロム酸化物含有材１５’がこの炭材層を上方から滴下
する吹込み原料滴下領域２１が形成されている。そして
溶融状態の粉状クロム酸化物含有材１５′中のクロム酸
化物や鉄酸化物は、この吹込み原料滴下領域２１を滴下
する間に炭材中の炭素によって還元される。なお、１４
は炉頂装入原料が溶融して滴下する炉頂装入原料滴下領
域を示している。吹込み原料滴下領域２１における還元
反応は吸熱反応であるが・下段羽口３先に形成されてい
るレースウェイ２０から還元反応の行われている吹込み
原料滴下領域２１へ熱量を供給し続けることによって前
記領域２１の温度は維持されて還元反応は効果的に行わ
れ、このようにして炉底には上層にクロム含量の低い溶
融酸化物１９が、その下にクロム含有量の高い含クロム
溶銑１８が留まり、第６図に示す出銑口１７から出銑す
るのである。

前記した構造及びその作動に関する基本とするところの
骨子は特開昭６０−１６２７１８号に開示されており、
特開昭６２−５４００７号では高温酸素富化空気の吹込
み速度を１００ｍ／秒以上にすることにより吹込み原料
滴下領域の分布が幅広くなるように改良されており、特
開昭６２−１６７８０８号では造滓材として生石灰と珪
砂とを用いる場合の還元反応進行上の不利が製鋼スラグ
の使用により改良されており、特開昭６２−１６７８０
９号では造滓材としての製鋼スラグと粉状クロム鉱石と
を一体化することによりクロム鉱石の溶解が促進され還
元反応を良好に進行させるように改良されている。

前記一連の従来技術に用いる竪型炉９′では、第６図に
示すように上段羽口２と下段羽口３とは鉛直線上に重な
っていた（以下、このような羽口配置を対配置と言う）
。これを例えば上下各段羽口２，３が３個づつの場合の
各羽口の位置を平面投影図として示せば、第９図の如く
上下各段羽口２．３が重なった位置に示されることにな
る。

また、炉内におけるクロム酸化物の効果的な還元反応は
、上段羽口２及び及び下段羽口３の各羽口先に高温の炭
材燃焼領域であるレースウェイ２０が形成されていて、
吹込み原料滴下領域２１におけるクロム酸化物還元の吸
熱反応による温度低下を下段羽口３先のレースウェイ２
０からの熱量供給により防止して高温を維持することが
クロム酸化物の還元反応を効果的に進行させるのに重要
である。

ところで、炉内に装入する炭材の粒の大小については、
従来法のように扱われている。以下、炭材として通常使
用されるコークスを例にとり説明する。コークスが小粒
品（一般に高炉コークス）の場合は、炉内での燃焼が良
好である反面、炉内圧が高くなるため出滓時には湯面が
変動し易く、また小粒であるためＣＯ□と反応してＣＯ
を生成させるという吸熱反応を起こし易い点におし１て
高融点（１３５０℃以上）の含クロム溶銑の製造には好
都合とは言い難い。一方、コークスが大塊品（一般に鋳
物コークス）の場合は前記と逆である。よって。

小粒、大塊いずれのコークスを使用するかは、他の諸原
料の性状とも併わせ考慮し、炉の操業全体が円滑に運べ
るように選ぶのである。

前記一連の従来技術において、少なくともコークスとし
て小粒品を使用する場合は、レースウェイは形成されク
ロム酸化物の還元は効果的に進行していた。

しかしながら、コークスとして例えば炉内径の１７８〜
１／１０程度の大塊コークスを使用してレースウェイが
形成されない場合、上段羽口と下段羽口とを対配置にし
たままの状態で、クロム酸化物を適切に溶融還元しなが
ら含クロム溶銑を製造できるかどうかは不明であった。

そこで本発明者らはこの点について検討したところ、上
段羽口と対配置された下段羽口が未還元クロム濃度の高
い高融点クロム酸化物で閉塞されるため、操業を中断せ
ざるを得ないという欠点のあることが判明した。

〔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、炭材粒の大小に
拘らず炉内に供給された粉粒状のクロム鉱石又は種々の
代替原料から成る粉粒状クロム酸化物含有材、更にこの
両者を適宜混合した粉粒状のクロム酸化物含有材を継続
して溶融還元して含クロム溶銑を製造することが出来る
ように含クロム溶銑の製造方法を構成することを課題と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記のような竪型炉を用いて含クロム溶
銑を製造するに際し、どのようにしたらコークス粒の大
小にか拘わらず安定して操業できるかを種々検討した。

先ず下段羽口２から高温空気、更に高温酸素富化空気の
吹込み速度を増加させることを試みたが、効果は全くな
かった。そこで更に検討を進めた結果・次の種々なこと
を究明して本発明を成したのである・すなわち、上段羽
口２と下段羽口３とが対配置されている場合、第９図に
示すように下段羽口３が上段羽口２の真下にあるため下
段羽口３付近には上段羽口２から吹き込まれた粉粒状ク
ロム酸化物含有材１５が溶解しつつ多量に滴下する滴下
領域２Ｉが形成されること（この点は正常な場合と同じ
である）、シかしながら大塊コークスを使用した場合は
上下段別１コ２，３の羽口先に高温のコークス燃焼領域
であるレースウェイ２０が形成され難くそのために上段
羽口２から炉内に吹き込まれた粉粒状クロム酸化物含有
材１５の溶融還元速度が遅いこと、また下段羽口３の羽
口先にもレースウェイ２０が形成され難いため下段羽口
３の羽口先の温度を高めることが出来ずに低く、更に羽
口の水冷も影響して上方から滴下してきた溶融状態の粉
粒状クロム酸化物含有材１５が冷却されると共に吹込み
酸素富化空気で再酸化されること、これらによって上段
羽口２と対配置された下段羽口３の羽口先に未還元のク
ロム濃度の高い高融点クロム酸化物２２が付着して下段
羽口３が閉塞すること。

そしてこの閉塞は上下段羽口２，３を上下に重ならない
ように配置した竪型炉を使用することによって防止でき
ることを究明して本発明を完成したのである。

以下、本発明に係る含クロム溶銑の製造方法を図面によ
って詳細に説明する。

第１図は本発明において使用する竪型炉の１例における
各羽口の位置を示す平面投影図、第２図は本発明におい
て使用する竪型炉の他側における各羽口の位置を示す平
面投影図、第３図は本発明において使用する竪型炉の１
例の概略断面とその周辺に配置された付属装置とで示す
１例の製造系統図、第４図は製造時における上段羽口付
近より下方の状態の説明図、第５図は同じく下段羽口を
含むその上下付近の状態の説明図である。

本発明方法における最大の特徴は、第１図に示す如く竪
型炉として１羽口の位置を示す平面投影図において複数
の上段羽口２と複数の下段羽口３とが重なることがない
ように各羽口を上下段に設けた竪型炉９、つまり下段羽
口３が上段羽口２の真下には存在しないように各羽口を
設けた竪型炉９を使用することである。

上下段羽口２，３が第１図の如き平面投影図上で離れて
いる程度としては両者間の炉内周壁に沿う距離が可及的
に長い方が好ましく、また上下両段の羽口数は必ずしも
同じでなくても良いが通常は同数に且つ各段毎に等間隔
に設けられるので、通常は下段羽口３が上段羽口２間の
ほぼ真中の位置に設けられて炉壁面における全羽口の配
置は千鳥（ちどり）状を呈することになる（これを千鳥
状配置と言う）、 一方、上下両段の羽［」数が同じでない場合に好ましい
のは上段より下段の羽口数を多く設ける場合であって、
その際には第２図に示す如く複数の下段羽口３が上段の
隣接羽０間に等間隔に設けられたものを使用するのであ
る。

本発明方法では、」；段羽口２から吹き込む粉粒状クロ
ム酸化物含有材１５として、粉粒状のクロム鉱石のみな
らず、含クロム溶銑の製造過程で発生するクロム酸化物
を含有する粉状のダスト及び／又は粉粒状のスラグや、
この含クロム溶銑を用いてステンレス鋼製造工程で発生
する粉粒状のダスト、スラグ、ミルスケール及びスラリ
ーや１例えば金属メツキの残渣等の多量の有害成分を含
まずクロム源、鉄源を含有する産業廃棄物などの種々の
代替原料、更にクロム鉱石とこの種の代替原料とを混合
した粉粒状の混合物を使用することも出来る。そして、
上段羽口２から炉内に吹き込まれるクロム酸化物含有材
１５としては、粉状が最も好ましいが、最大粒径で３＋
ｉ＋ａ以下の粉状と粒状のもの、より好ましくは２ｍｍ
以下の粉粒状のものを使用することが出来る。

これは本発明に至るまでの前記種々な検討の過程で、粉
状のクロム鉱石に代って前記の粉粒状代替原料及び混合
物をクロム源として使用することの可能なことの知見を
得たのであり、高価な有価金属であるクロム源としての
低価格な点、省資源の点、製造歩留が向上する点、対環
境改善且つ公客土の点で有利なのである。

本発明方法においては、前記の如く竪型炉として上下段
羽口２．３が上下に重ならないように配置された竪型炉
９を使用し、上段羽口２から吹き込む粉粒状クロム酸化
物含有材１５として産業上及び関連製造過程で発生しク
ロムやクロム酸化物を含有する金属メツキの残渣やスラ
ブやダストやミルスケールやスラリー等々を使用するこ
ともある以外は前記従来技術と本質的に大差はないが、
製造工程の概略を第３図により説明する。

空気供給源２３から送られてくる空気を、必要に応じて
酸素供給源２４によって酸素富化し、更に熱交換器２５
によって高温に加熱した後、各上段羽口２、各下段羽口
３から竪型炉９内へ吹き込む。

一方、上部の原料装入口１からクロム源、鉄源。

炭材及び造滓材を装入すると共に、ホッパー２６内の粉
粒状クロム酸素物含有材１５を高温空気若しくは高温酸
素富化空気と共に各上段羽口２より竪型炉９内へ吹き込
む。排ガスは燃焼装Ｗ２７で残っている可燃成分を燃焼
させ、熱交換器２５を通した後。

集塵装置２８を経て系外へ排出させる。炉内に供給した
諸原料の排ガスとして排出された以外の成分は竪型炉９
内で溶解あるいは溶融還元した後、第３図、第４図及び
第５図に図示する如く出銑樋２９から含クロム溶銑１８
を、また出滓樋３０から溶融スラグ１９をそれぞれ流出
させるのである。

〔作　用〕

このような製造方法における炉内各羽口付近の状況は次
のようである。第４図に示すように上段羽口２の真下は
本発明方法においても、上下段の各羽口２，３が対配置
の従来技術の場合と同様に、多量の溶融クロム酸化物が
滴下する吹込み原料滴下領域２１になっている、しかし
ながら本発明方法においては竪型炉９の下段の各羽口３
が上段の各羽口２の真下に存在しないため、第５図に示
すように下段の各羽口３付近には少量の溶融クロム酸化
物しか滴下しない領域２１′が形成されるだけであり１
例え上下段の各羽口２．３の羽口先にレースウェイ２０
が形成されないことによって高融点のクロム酸化物が下
段の各羽口３先に付着しても非常に僅かであり、付着脱
落を繰り返して下段の各羽口３の閉塞には至らないので
ある。従って、炭材として小粒コークスを使用する場合
は勿論・人魂コークスを使用する場合でも操業を中断す
ることなく、長時間に亘って含クロム溶銑の製造を安定
して継続することが出来るのである。

〔実施例〕

息子、実施例、比較例により本発明方法を更に具体的に
説明する。

比較例 上下段に各３本づつの羽口２，３を第９図の如く対配置
とした炉内径１ｍの竪型炉９′を中心としこの竪型炉９
′以外は第３図に示す製造系統と同様の含クロム溶銑製
造設備を用い、第１表に示す操業条件で含クロム溶銑を
製造した。

炉頂装入原料１０．１１．１２として第２表に示すもの
を炉上部の原料装入口１から装入すると共に、ダストを
主としクロム鉱石のは力翫種々のクロム酸化物を含有す
る代替原料をも混合した第３表に示す組成で最大粒径で
３１以下の粉粒状クロム酸化物含有材１５を上段羽口２
か６５００ｋｇ／時間で炉内に吹き込んだ、この条件下
では上下段の各羽口２゜３の羽口先にレースウェイ２０
は認められなかったが、暫らくは製造可能で第４表に示
す組成の含クロム溶銑を得た。

しかしながら、製造開始後約２時間経過した頃から、下
段の各羽口３が第８図に示す如く未還元クロム濃度の高
い付着物２２で閉塞されて、途中で下段羽口３からの吹
込み風速を５００ｍ／秒迄増加させたが全く効果なく、
操業を中断した。この下段羽口閉塞物の組成は第５表の
通りであり、融点は１９００℃以上であった。

実施例 竪型炉９′の代わりに上下段に各３本づつの羽口２，３
を第１図の如く千鳥状配置とした竪型炉９を使用したこ
と以外は前記比較例と同様の製造設備、操業条件、各原
料、供給量及び吹込み条件により含クロム溶銑を製造し
た。この場合も上下段の各羽口先にレースウェイ２０は
認められなかった。

しかしながら本実施例においては、下段羽口先の付着物
が非常に僅かであるため付着脱落を繰り返して下段の各
羽口３の閉塞には至らず、順調に操業を続けることが出
来た。得られた含クロム溶銑１８の組成は第６表の通り
であった・また・溶融スラグ１９の組成も第７表に示す
如く未還元クロム含量は０．６％と低く、ダストを主体
としクロム鉱石のほか種々のクロム酸化物を含有する代
替原料をも混合した最大粒径で３ｏ＋ｍ以下の粉粒状ク
ロム酸化物含有材１５は問題なくクロム源として使用す
ることが出来た。

第１表　（操業条件） 第２表（炉頂装入原料） （注）　Ｈ／ＣＦｅ−Ｃ：ｒ　：ハイカーボンフエロク
ロムＣＨ：装入１回 第３表（粉状クロム酸化物含有材の組成）〔重量％〕（
注）　１ｎｓｏＱ：精錬などを受けてクロムや鉄が酸化
物として含有されていることを示す。

８ｏＱニクロムや鉄が金属としてそのまま含有されてい
ることを示す。

第４表（比較例における含クロム溶銑の組成）〔重量％
〕第５表（下段羽口閉塞物の約のｌ量％〕〔発明の効果
〕 以上詳述した如く本発明に係る含クロム溶銑の製造方法
は、炉の上部に原料装入口をまた炉の下部付近に上下２
段の羽口を有する竪型炉として羽口の位置を示す平面投
影図における各羽口が上下段で重なることなく設けられ
た竪型炉を使用することにより、炭材として小粒コーク
スを使用する場合は勿論、大塊コークスを使用して上下
段の各羽口先に高温のコークス燃焼−領域であるレース
ウェイが充分形成しない場合でも、下段の各羽口先の閉
塞による操業中断を惹起させることなく、含クロム溶銑
を長時間に亘り順調に安定して製造することが出来るの
である。また、上段の各羽口から吹き込む含クロム酸化
物含有材として産業上や関連製造過程で発生する含クロ
ム酸化物を含有する緒原料を利用することが出来るので
あり、製造歩留の向五、低コスト、省資源２環境改善且
つ対公害上の面で有効であって、その工業的価値は非常
に大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用する竪型炉の１例における
各羽口の位置を示す平面投影図、第２図は本発明におい
て使用する竪型炉の他側における各羽口の位置を示す平
面投影図、第３図は本発明において使用する竪型炉の１
例の概略断面とその周辺に配置された付属装置とで示す
１例の製造系統図、第４図は製造時における上段羽口付
近より下方の状態の説明図、第５図は同じく下段羽口を
含むその上下付近の状態の説明図であり、第６図はこの
従来技術に使用する竪型炉の概略断面を周辺の付属装置
の配置例と共に示す説明図、第７図は正常な操業におけ
る炉内羽口付近の状況の説明図、第８図は下段羽口が閉
塞された状態の説明図、第９図は従来の竪型炉の１例に
おける各羽口の位置を示す平面投影図である。 図面中 １・・・・原料装入口 ２・・・・上段羽口 ３・・・・下段羽口 ４・・・・熱風炉 ５・・・・酸素源 ６．７・・・・粉状原料容器 ８・・・・キャリヤーガス ９・・・・本発明で使用する竪型炉 ９′・・・・従来の竪型炉 １０、１１．１２・・・・炉頂装入原料１３・・・・計
量器 １４・・・・炉頂装入原料滴下領域 １５・・・・粉粒状クロム酸化物含有材１５′・・・・
粉状クロム酸化物含有材１６・・・・発熱材、造滓材 １７・・・・出銑口 １８・・・・含クロム溶銑 １９・・・・溶融スラグ ２０・・・・レースウェイ ２１・・・・吹込み原料滴下領域 ２１′・・・・少量の溶融クロム酸化物しか滴下しない
領域 ２２・・・・高融点クロム酸化物 ２３・・・・空気供給源 ２４・・・・酸素供給源 ２５・・・・熱交換器 ２６・・・・ホッパー ２７・・・・燃焼装置 ２８・・・・集塵装置 ２９・・・・出銑樋 ３０・・・・出滓樋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　炉の上部に原料装入口をまた炉の下部付近に上下２
   段の各段毎に複数の羽口をそれぞれ有する竪型炉の原料
   装入口から鉄源、炭材及び造滓材にクロム源の一部を加
   えることのある炉頂装入原料を装入し、上下段の各羽口
   から高温空気若しくは高温酸素富化空気を吹き込むと共
   に上段羽口から粉粒状のクロム酸化物含有材を炉内へ供
   給してその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、竪型炉として羽口の位置を示す平
   面投影図における各羽口が上下段で重なることなく設け
   られた竪型炉を用いることを特徴とする含クロム溶銑の
   製造方法。 ２　竪型炉として羽口の位置を示す平面投影図における
   下段の各羽口が上段の隣接羽口間のほぼ真中の位置に設
   けられたものを用いる請求項１に記載の含クロム溶銑の
   製造方法。 ３　竪型炉として上下各段の羽口が同数で羽口の位置を
   示す平面投影図における羽口が各段毎に等間隔に設けら
   れたものを用いる請求項１又は２に記載の含クロム溶鉄
   の製造方法。 ４　竪型炉として羽口の位置を示す平面投影図における
   複数の下段羽口が上段の隣接羽口間に等間隔に設けられ
   たものを用いる請求項１に記載の含クロム溶銑の製造方
   法。 ５　上段羽口から炉内へ供給する粉粒状クロム酸化物含
   有材が粉粒状のクロム鉱石である請求項１から４までの
   いずれか１項に記載の含クロム溶銑の製造方法。 ６　上段羽口から炉内へ供給する粉粒状クロム酸化物含
   有材が含クロム溶鉄製造過程で発生しクロム酸化物を含
   有する粉粒状のダスト及び／又はスラグである請求項１
   から４までのいずれか１項に記載の含クロム溶銑の製造
   方法。 ７　上段羽口から炉内へ供給する粉粒状クロム酸化物含
   有材がクロム鉱石、含クロム溶銑製造過程で発生するク
   ロム酸化物含有ダスト、スラグ、更に含クロム溶銑を用
   いてステンレス鋼製造過程で発生するクロム酸化物含有
   ダスト、スラグ、ミルスケール、乾燥スラリーの２種以
   上を適宜混合した粉粒状の混合物である請求項１から４
   までのいずれか１項に記載の含クロム溶銑の製造方法。 ８　上段羽口から炉内へ供給する粉粒状クロム酸化物含
   有材が粉状及び最大粒径で３ｍｍ以下の粒状である請求
   項１又は５から７までのいずれか１項に記載の含クロム
   溶銑の製造方法。