JPH0637652B2 - 含クロム溶銑の製造方法 - Google Patents

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、
一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、クロム鉱石から一旦フエロクロ
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60
−162718号，同62−54007号，同62−167808号，同62−1
67809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
され酸素源５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
ロム源を鉄源とを溶解すると同時に粉粒原料容器６，７
中の粉状クロム鉱石の如き粉状クロムス酸化物含有材1
5′と発熱材，造滓剤16とをキヤリヤーガス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エイ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
ースウエイ20で溶解される。炉内には赤熱された炭材層
がレースウエイ20を取り巻いていて、前記の如く溶解さ
れ溶融状態となつ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つて還元され
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エイ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
つて前記領域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62−167809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つ
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が重なつ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及び下段羽口３の各羽口先に高温の炭材
燃焼領であるレースウエイ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先のレースウエイ20から熱量
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、
従来次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CO₂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いて高融点
（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、コークスが大魂品（一般に鋳物コーク
ス）の合は前記と逆である。よつて、小粒、大魂いずれ
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
小粒品を使用する場合は、レースウエイは形成されるク
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1/8〜1/1
0程度の大魂コークスを史用してレースウエイが形成さ
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つた。

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
かつた。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21が形成されること（この点は正常な場合と同じであ
る）、しかしながら大魂コークスを使用した場合は上下
段羽口２，３の羽口先に高温のコークス燃焼領域である
レースウエイ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
ースウエイ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化空気で再
酸化されること、これらによつて上段羽口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つて防止
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
つて詳細に説明する。

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例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、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、上下段の羽口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つて、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
羽口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、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、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過程で発生す
る粉粒状のダスト，スラグ，ミルスケール及びスラリー
や、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３mm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つ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
改善且つ公害上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グ
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によつて酸素富化し、更熱交換器25によつて
高温に加熱した後、各上段羽口２２，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、ホツパー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
は燃焼装置27で残つ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になつている。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、例え上
下段の各羽口２，３の羽口先にレースウエイ20が形成さ
れないことによつて高融点のクロム酸化物が下段の各羽
口３先に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。従つ
て、炭材として小粒コークスを使用する場合は勿論、大
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、長時間に亘つ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〕

以下、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
料をも混合した第３表に示す組成で最大粒径で３mm以下
の粉粒状クロム酸化物含有材15を上段羽口２から500kg
／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エイ20は認められなかつ
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℃以上であつた。

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エイ20は認
められなかつた。

しかしながら本実施例においては、下段羽口先の着物が
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
つた。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３mm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。

〔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、大魂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
エ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、製造歩留の向上，低コスト，省資源，環境改善且つ
対公害上の面で有効であつて、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例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……キヤリヤーガス 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……レースウエイ 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……ホツパー 27……燃焼装置 28……集塵装置 29……出銑樋 30……出滓樋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 滋 山口県新南陽市大字富田4976番地 日新製 鋼株式会社周南製鋼所内 (56)参考文献 特開 昭63−311080（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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
   ロム溶銑の製造方法。
4. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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銑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. 【請求項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. 【請求項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。