JPH04107206A - 含クロム溶鋼の製造プロセス - 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、クロム原料事情やエネルギー事情の変動にコ
ストミニマムな方向で柔軟に対応出来ると共に量産が出
来て、然も安定な操業のもとに高生産性を維持し良好な
品質の含クロム溶鋼を極力低コストで製造可能な製造プ
ロセスに関するものである。

〔従来の技術〕

含クロム鋼としては、代表格であるステンレス鋼をはじ
め、このクロム含有量の範囲を超えた高。

低クロムを含有する鋼が製造されている。そして、その
製造方法としては、クロム原料を主とする種々の原料を
溶解炉等の炉中に装入し高炭素量を含有する含クロム溶
銑として出銑し、次いでこの溶銑を脱炭など精錬して得
られる含クロム溶鋼とした後、この溶鋼を鋳造して鋳片
等として製造している。

従来、このような含クロム鋼の元である含クロム溶銑は
、一般にクロム原料としてステレンス鋼スクラップ、ク
ロム鉱石から予め精錬や還元処理して製造されたクロム
合金鉄類、固相還元生成物やそのペレット等、少量のク
ロム鉱石、クロムを含む廃棄物（研摩屑、ミルスケール
、ダストやスラッジやスラグ）等々の他に、鉄源、炭材
及び造滓材などを主に溶解して製造していたが、それに
は溶解炉としてアーク炉を使用するのが普通であった。

この含クロム溶銑は、高価なりロムを多量に含有し、更
には同じく高価なニッケルを含有する場合も多いので、
これ等の原料コストが製造コストに大きく影響する。従
って、クロムやニッケルの価格の変動によって前記クロ
ム合金鉄類、スクラップ、その他のクロム原料間に価格
の変動差が生じると、操業はコストミニマムとなる方向
でこれ等の配合とその比率を変更して行う必要がある。

このようにクロム原料事情の変動に対応して種々なりロ
ム原料をその配合とその比率とを変えて製造プロセスで
使用するためには、クロム原料として含有成分や含有量
の他に特に形状や寸法的にも制約が少なく多量のスクラ
ップや廃棄物をも使用出来るような溶解炉が必要である
が、総合的にこのような事項が可能で好適な炉としてア
ーク炉が使用されていたのである。しかしながら、この
アーク炉による溶解は高価な電力を多量に消費するため
、エネルギーコストの増加となる。その節減を図ってア
ーク炉からの排ガスを回収して多量に装入するスクラッ
プを予熱したり、アーク炉での溶解中に酸素ランスを使
用して溶湯中に酸素を吹き込み加熱する方法も行われて
いるが、電力コスト高を充分に低減させることは出来て
いない。

またこの含クロム溶銑の他の製造方法として、近年、エ
ネルギーコストの低減と共にクロム原料コストの低減を
図るため、ステンレス鋼のスクラップやその他の屑と粉
粒状のクロム鉱石（クロム酸化物を含有）を主とし、そ
れに製造所内などで発生するクロム酸化物を主として含
有する廃棄物（研磨屑、ミルスケール、ダスト、スラッ
ジ、スラグ等）を加えることもあってこれらを炭材によ
り溶解並びに溶融還元することを１つの炉内で行って含
クロム溶銑を製造する方法が提案推進されている。しか
しながらこの方法にも、クロム鉱石の還元は吸熱反応で
あって多量の炭材と熱エネルギー（通常、酸素を使用）
が消費されること、高温還元雰囲気を維持する必要があ
るため冷材であるスクラップの使用量が制約されること
、製造所内で発生する廃棄物等の粉粒状酸化物の発生量
に限界があること等のデメリットがある。また溶解並び
に溶融還元させるときに顕熱と多量のエネルギー（潜熱
）とを有するガスが排出され、これの有効利用が充分に
なされなければアーク炉による前記溶解方法に比較して
優位性があるとは言えない、このクロム鉱石の溶融還元
を特徴として有する含クロム溶銑の製造技術には、転炉
型方式と竪型炉方式とが紹介されている。このうち転炉
型方式においては多量に発生するＣＯ酸成分高い排ガス
を上吹酸素によりＣ０２に燃焼させその熱をスラグメタ
ルに着熱させる２次燃焼技術が重要となるが。

それで利用出来る排ガスの利用率、熱効率が低いことが
問題である。一方、竪型炉方式においては。

排ガスの一部のエネルギーは炉内を上方へガスが通過す
る際に溶解並びに溶融還元される各種原料の予熱に利用
されて熱効率が高い、そしてエネルギー源として高価な
電力は使用せず安価な炭材によるのでエネルギーコスト
としては低コストで済むのである。しかしながらこのよ
うな状態で操業を継続させるためには、排ガスが炉内へ
装入された原料層中を通過し易いように通気性を確保す
ることが重要なポイントとなる。従って、各種原料の形
状や寸法を一定範囲のものに揃えることが必要となり、
通気性を悪化させる大塊状のスクラップやその他の屑、
粉粒状原料を使用出来ないこと或いは特別に加工処理し
なければ使用出来ないことが問題である。またニッケル
成分をも含有する含クロム鋼（Ｃｒ−Ｎｉ系鋼）の製造
から含クロム鋼（Ｃｒ系鋼）の製造への切替、即ち両系
鋼の切替に炉内の溶銑成分を一挙に変えることが出来な
く時間と溶銑量を要するので、その間所定の新成分の鋼
の出鋼が出来ないことも問題であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前記従来技術の問題点を解消するために、 （ｉ）クロムをはじめニッケルや鉄分を含有する原料を
含み炉中に装入且つ吹込み供給する各種原料として、そ
の銘柄や種類、含有成分や含有量、その形状や寸法、配
合比率とその変更等々において極力制約がなく然も格別
加工せずにそのまま使用出来ること、 （五）特に安価なりロム鉱石や高価なりロムやニッケル
の合金等の原料事情に抗して比較的に価格変動が少なく
安価なスクラップや例えばダスト、スラッジ、スラグ等
の如くクロム。

ニッケル、鉄などの有効金属を含有する廃棄物（産業廃
棄物）を多量に使用出来ること、（ｉｆｆ）含クロムａ
ｌｌ　（Ｃｒ系鋼）及びニッケル成分も含有する含クロ
ム＃ｌｌ　（Ｃｒ−Ｎｉ系鋼）が、クロム、炭素、ニッ
ケルを主とする成分的に、溶銑から鋼まで量的に、製造
温度的に容易に調整可能であり、然も両系鋼の切替え（
鋼種変更）も容易に調整可能であって、簡単に能率良く
製造出来ること、 （ｉｖ）　ｌ！造プロセスとして、高価な電力よりも安
価な炭材（例えばコークス）のエネルギー使用比率を極
力上げて前記各種原料の溶解並びに溶融還元を行い得る
こと、 （ｖ）炉から排出される排ガスの利用率を向上させ、こ
の有効利用によって製造される電力や蒸気等を当製造プ
ロセス内に利用し、尚且つこの利用によって製造する酸
素ガス等の製造物をも当製造プロセス内に有効に使用す
るようにして各便は勿論のこと当製造プロセス全体の熱
効率を極力高め得ること、 の各条件を満足させて、クロム原料事情やエネルギー事
情の変動に対しコストミニマムな方向で柔軟に対応出来
ると共に量産が出来て、然も安定な操業のもとに高生産
性を維持することが可能であり、良好な品質の含クロム
鋼の溶鋼を極力低コストで製造出来るプロセスを提供す
ることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは種々検討した結果、アーク炉と竪型炉及び
精錬炉とを別々に操業すると前記したような種々な欠点
を有し問題を生じるが、アーク炉と竪型炉とを併用し、
主としてクロム原料事情の変動に対応して出来るだけ原
料コストが低くなるように各種原料の配合とその比率を
柔軟に定め、第１に竪型炉による含クロム溶銑の製造を
図り。

第２にエネルギー事情に対応して比較的安価な炭材を使
用するのでエネルギーコストの面では有利であるが原料
の形状や寸法に制限のある竪型炉ではこまめに対応し切
れない部分（成分、温度、量）についてそのような制限
の少ないアーク炉を使用して実質的に無クロムや無ニッ
ケル又は任意量のクロムやニッケルを含有せしめた溶銑
である溶湯を得て、第３に両者の溶湯を少なくとも所定
の成分濃度となるように合わせ湯し、この混合溶湯を更
に脱炭をはじめ精錬することによって相互に欠点（弱み
）を補完し合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。

以下に、本発明に係る含クロム溶鋼の製造プロセスを図
面によって詳細に説明する。

第１図は本発明プロセスの１例を示す説明図。

第２図は他の例のプロセスを第１図と異なる部分につい
て示す説明図、第３図は・竪型炉の１例の概略断面図を
含むクロム溶銑製造設備の概略図である。

本発明においては、前記したようにクロム原料として比
較的安価なりロム鉱石やスクラップを多量に使用するこ
とが出来ると共にエネルギーコストも安価な竪型炉とク
ロム原料を含み原料面での制限が少なく出銑する溶銑の
成分、温度、量などの上で比較的融通性のあるアーク炉
とを併用する製造プロセスを基本とするものである。

第３図に示すように、竪型炉１は、上部に原料装入口２
をまた下部付近に上下２段の羽口３，４を有している。

その原料装入口２からステンレス銅の適当な範囲の寸法
（後に説明する）のスクラップや粒状物等の含クロム回
収原料を含むクロム原料、屑鉄等の鉄源、コークス等の
炭材、及び石灰石や蛍石等の造滓材から主として成りそ
の他Ｆｅ−５ｉ等の発熱材も加えることもある原料を装
入し。

上下２段の羽口３，４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３から粉粒状のクロム鉱
石を主としてステンレス製造工程内などで発生する種々
の廃棄物のクロム酸化物含有粉粒状クロム原料をホッパ
ー５から炉内に供給する１Ｍ料装入口２から炉内に装入
されたクロム原料は、炉１内の下方から上昇する高温ガ
スによって加熱されながら降下しやがてその途中で溶解
並びに溶融して溶融スラグ等を伴った金属滴となって下
方に滴下して行く、一方、上段羽口３から炉１内に供給
されたクロム酸化物を含有する粉粒状のクロム原料は羽
口３，４先のレースウェイ領域で溶融し、上方から下降
してくる金属滴と共に赤熱された炭材層中を滴下する。

そしてこの炭材層中の炭素又は金属滴中の炭素との還元
反応が進行し、クロム酸化物や酸化鉄は各金属に還元さ
れ、これを出銑樋６から出銑して含クロム溶銑が得られ
るのである。この竪型炉１には、第３図に示すように吹
込み用空気の空気供給源７．空気を必要に応じて酸素富
化するための酸素供給源８．この吹込み用空気を予熱す
るための炉排ガス燃焼装置９、熱交換器１０．集塵装置
１１等が付設されている。

このようにクロム鉱石及びダスト等のクロム源を含有す
る原料として使用し竪型炉により溶解並びに溶融還元し
て含クロム溶銑を製造することにより、原料コスト及び
エネルギーコストは安価となる（特開昭６０−１６２７
１８号、特開昭６２−５４００７号、特開昭６２−１６
７８０８号、特開昭６２−１６７８０９号、特開平１−
２０８４２５号、特開平１−２４０６２８号、特開平１
−２９４８１２号参照）、この含クロム溶銑である溶湯
中には一般に炭素が飽和状態（約５〜６％）に溶解され
ている。

また原料装入口２から装入するクロム原料としての前記
含クロム回収原料及び屑鉄等の鉄源なとは、竪型炉１内
の通気性を確保する上でその形状。

寸法に制限がある。大塊状のスクラップ等は、その寸法
がおよそ炉内径の１／３以下の長さで且つ面積が炉内断
面積の１／４以下が適当であって、これを−事例の竪型
炉１の経験をもとに容積で示せば０．１ｒｒ？程度（例
えば１．３ｍＸ０．２ｍＸ０．４ｍ）以下のものである
。逆に小さい粒状物の場合、粒径が２０ｍ程度以上が適
当である。また、原料装入口２から装入する他のクロム
原料として高炭素Ｆｅ　−Ｃ「等のクロム原料を成分調
整のために装入することもある。

一方、第１図に示すようにアーク炉１２では溶解に供す
るスクラップや粉粒状物の形状９寸法に制限が少ないか
ら、竪型炉１用として適当な前記形状２寸法以外の不適
当な原料を使用することが出来る。

本発明のプロセスにおけるアーク炉１２は、従来のよう
に前述の如き種々のクロム原料、屑鉄等の鉄源などの主
原料に、炭材や造滓材などの副原料を装入して、アーク
で溶解した後に脱炭をも含み酸素吹錬し、尚且つ還元材
や造滓材や成分調整材などを添加し酸化された有効金属
の還元回収、不純物の除去、成分調整処理などの広義精
錬を適宜行ってから含クロム溶鋼を出銑する溶解且つ精
錬炉として使用されるのではなくて、前述の如く現状で
は溶銑を出銑する溶解炉として使用されることが多い、
つまり、当プロセスにおいて最終目標とする所定の含ク
ロム溶鋼を製造するために、竪型炉１から出銑する含ク
ロム溶銑に対して、装入する主副原料の種類や量（配合
）がかなり大幅に調節されると共に必要に応じて軽度な
精錬行う専ら溶解炉として使用され、クロム及び炭素を
主とし必要な場合にはニッケルをも含む成分含有量の調
整された溶銑を出銑する。従って出銑する溶銑は、任意
に定め得る所定範囲の炭素を含有していて、実質的に無
クロムのものから全く任意に定めた所定範囲の多量なり
ロムを含有せしめたものまである。

もし製造目標とする所定の含クロム溶鋼が、例えばＣｒ
　−Ｎｉ系鋼のステンレス鋼の溶鋼、即ちニッケル成分
をも含有する含クロム溶鋼である場合には、１ｉ型炉１
から出銑する含クロム溶銑である溶湯とアーク炉から出
銑する前記溶銑としての溶湯との何れか一方又は両方と
して、ニッケル成分をも含有する溶湯を調整しながら製
造して合わせ湯する。それには竪型炉１の場合は、原料
装入口２から装入する原料としてニッケル成分を含有す
る金属原料例えばＦｅ　−Ｎｉ合金、Ｃｒ−Ｎｉ系ステ
ンレス鋼屑、Ｎｉ地金等を使用し、更に上段羽口３から
炉内に供給する粉粒状クロム原料としてニッケル成分を
含有する粉粒状原料を使用することもある。

またアーク炉１２の場合は、装入原料としてニッケル成
分を含有する前記のような原料を使用する。

本発明プロセスにおいては、第１図に示すように竪型炉
１から出銑した含クロム溶銑であるベース溶湯に対し、
アーク炉１２から出銑した溶銑としての溶湯を次の事項
に着目して合わせ湯し混合溶湯を製造する。それは、前
記技術的課題を達成するために目標とする混合溶湯を得
るためであって、各溶湯の主要な成分濃度範囲を予め設
定しこれらを知った上で、次の精錬工程に移すためのク
ロム及び炭素を主とする成分濃度調整、更に湯量調整。

湯温調整であり、そのうち少なくとも成分濃度調整を含
む１以上の事項を行う必要があるからである。

このように合わせ湯する場合に、各溶湯を合わせ湯した
後に混合溶湯を精錬炉１３に装入して良いし、各溶湯を
それぞれ精錬炉１３に装入し混合溶湯としても良い（Ａ
、Ｂ記号で図示する）。

このように合わせ湯して得られた混合溶湯は、次いで精
錬炉で酸素吹錬による脱炭を含む精錬に供する。このよ
うな精錬装置としては、例えばステンレス鋼の元である
含クロム溶銑の精錬に一般に使用されているもので良い
が、ＬＤ−ＶＡＣ法における転炉と真空取鍋脱ガス装置
、ＡＯＤ法におケルＡ　ＯＤ炉、ＬＤ−ＲＨ−ＯＢ法ニ
オける転炉とＲＨ−ＯＢ装置、及びＶＯＤ法におけるｖ
ＯＤ炉の何れかが好ましく使用出来る。この精錬工程の
操業は酸化されたクロム、鉄、マンガンなどの有効金属
の還元回収、脱ガス、不純物の除去、成分調整等々の点
で一般に行われている技術で行い得るが、前記したよう
に精錬対象の混合溶湯は合わせ湯によりその成分濃度、
更に温度や量が調整されているから、精錬工程において
は多量の酸素ガスや還元材や造滓材や成分調整用原料を
使用する必要はなく、生産性良く良好な品質の含クロム
溶鋼を製造することが出来るのである。そして、このよ
うにして製造された含クロム溶鋼又はニッケル成分をも
含有する含クロム溶鋼を鋳造設備１４で鋳造して鋳片を
製造することが出来るのである。

一方、本発明プロセスにおいては、竪型炉１において、
炭材（コークス等）を熱エネルギー源とするためその燃
焼熱を主とし温度３００℃以上の顕熱を有し、ＣＯ濃度
３０〜４０％の潜熱を有していて入熱中の６０％程度の
熱量を占める排ガスが発生する。

また合わせ湯された混合溶湯も炭素成分濃度は高い【約
２〜６％）から、その精錬炉１３における精錬時の酸素
吹錬により同様に顕熱とＣＯ濃度の高い潜熱を有する排
ガスが発生する。更にアーク炉１２においても酸素吹錬
するときに顕熱・潜熱を有する排ガスが発生する６本発
明においては、第１図に簡略化して図示するようにこれ
らの排ガスを全部又は炉別や各便の操業時期別に選択的
に排ガス回収・貯蔵ホルダーＩ５に回収且つ貯蔵し、蒸
気発生設備１６でこの混合排ガスを熱源として蒸気を製
造し、この蒸気を次のような種々な事項に有効利用して
本発明プロセスに役立たせることが必要である。即ち、 （イ）　第１図に図示するように、この蒸気で発電設備
１７の蒸気タービンを動かし、それにより発電されて得
られる電力をアーク炉１２を含む当含クロム溶鋼の製造
プロセスで消費する電力の一部又は全部として使用する
こと。

（ロ）精錬において真空を必要とする場合、例えば真空
取鍋脱ガス装置（＠示しない）を使用する場合に、減圧
用のスチームエゼクタ−１９の蒸気源として使用するこ
と。

（ハ）前記電力及び／又は蒸気を動力源（Ｃ，Ｄ記号で
図示する）としてガス製造設備１８により酸素ガスを製
造し、竪型炉１における吹込みに使用する空気の酸素富
化用に、またアーり炉１２及び／又は精錬炉１３で使用
する精錬用に使用すること、この事項は、通常排ガス量
又はその含有総熱量が少ない場合に適当である。この酸
素ガス製造装置としては例えば、Ｐ　Ｓ　Ａ　（Ｐｒｅ
ｓｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）式（
三菱重工株式会社製）が好ましい。

（ニ）前記酸素ガスと併せて得られる窒素ガスをアーク
炉１２及び／又は精錬炉１３内の溶湯に吹込み溶湯の窒
化用及び／又は攪拌用に使用すること。

（ホ）前記酸素ガスと併せて得られるアルゴンガスをア
ーク炉１２及び／又は精錬炉１３での溶湯の攪拌用に使
用すること。

前記各事項の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）
の少なくとも１以上を行って本発明プロセスに役立たせ
ることにより、エネルギーコストを大きく低減させるこ
とが出来る。

また本発明においては、第２図に示すように。

第１図により前記説明したのと同様に各排ガスを排ガス
回収・貯蔵ホルダー１５に回収且つ貯蔵し、この混合排
ガスを排ガスエネルギー源（Ｅ記号）及び／又は熱源（
Ｆ記号）として有効利用し本発明プロセスに役立たせる
ことも必要である。この有効利用の仕方は混合排ガス量
とその含有総熱量によって当プロセス内で最も熱効率が
良く低エネルギーコストになるように任意に選択すれば
良いのであるが、後者の熱源（Ｆ記号）としての利用方
法は第１図により前記説明したのと同様であるから説明
を省き、前者の排ガスエネルギー源（Ｅ記号）としての
利用方法を主として以下に説明する。なお、第２図にお
いて混合排ガスを排ガスエネルギー源（Ｅ記号）として
利用する場合の電力や蒸気や酸素ガスや窒素ガスやアル
ゴンガスに傘印と番号を付したものと同様の混合排ガス
を熱源（Ｆ記号）として利用する場合の電力や蒸気や酸
素ガスや窒素ガスやアルゴンガスには串印と同じ番号を
付すと共にその番号にダッシュ（′）を付して示す。

この混合排ガスを排ガスエネルギー源（Ｅ記号）として
、これを燃焼して電力のみを製造するか又はこの電力を
製造し終えて尚且つ多量の顕熱を有している燃焼排ガス
で更に蒸気を製造し、この電力及び／又は蒸気を次のよ
うな種々の事項に有効利用して本発明プロセスに役立た
せることが必要なのである。即ち、 （へ）第２図に図示するように、混合排ガスを燃焼した
エネルギー源で発電設備１７ａのガスタービンを動かし
、それにより発電されて得られる電力をアーク炉１２を
含む当プロセス（原料及び溶湯フローとエネルギーフロ
ー）で消費する電力の一部又は全部として使用すること
（−１）。

（ト）発電設備１７ａのガスタービンを動かし発電し終
えて尚且つ多量の顕熱を有している燃焼排ガスを熱源と
して蒸気発生設備１６で蒸気を製造し、この蒸気（傘２
）と同じくこの蒸気で発電設備１７の蒸気タービンを動
かし発電して得られる電力（拳３）とを当プロセス（原
料及び溶湯フローとエネルギーフロー）で消費する蒸気
と電力の一部又は全部として使用すること。

（チ）前記（へ）項で製造された電力（拳１）や（ト）
項で製造された電力（Ｇ記号で示す）及び／又は（ト）
項で製造された蒸気（Ｈ記号で示す）を動力源としてガ
ス製造設備１８により酸素ガスを製造し、当プロセス（
原料及び溶湯フロー）で消費される酸素ガスの一部又は
全部として使用すること（・４）。

（す）前記（チ）項で製造される酸素ガスと併せて得ら
れる窒素ガスを当プロセス（原料及び溶湯フロー）で消
費される窒素ガスの一部又は全部として使用すること（
−５）。

（ヌ）前記（チ）項で製造される酸素ガスと併せて得ら
れるアルゴンガスを当プロセス（原料及び溶湯フロー）
で消費されるアルゴンガスの一部又は全部として使用す
ること（・５）。

前記各事項の（へ）、（ト）、（チ）、（す）、（ヌ）
の少なくとも１以上を行って本発明プロセスに役立たせ
ることにより、各便は勿論のこと当プロセス全体の熱効
率を高めることが８来てエネルギーコストを大きく低減
させることが出来るのである。

〔作　用〕

本発明プロセスにおいては、竪型炉と電気炉とを併用す
ることによりそれぞれが本来有する特徴とその利益は勿
論、相互に欠点（弱み）を補完するように作用して次の
ような種々な利益が得られる。先ず、竪型炉の使用によ
りそれが本来有する次のような利益が当然得られる。即
ち、クロム原料として安価なりロム鉱石やステレンス鋼
スクラップとその製造工程内で発生する廃棄物（ダスト
。

スラッジ、スラグ等）、またフェロクロムやフェロニッ
ケルの製造工程内で発生するクロムやニッケルを含有す
る廃棄物、その他メツキスラッジ。

ニッケル含有触媒廃材等々のクロムをはじめ有効金属を
含有量を格別加工処理せずにそのまま多量に使用出来る
ので、原料コストを低減し、省資源ともなる。また、高
価な電力を使用せず安価な炭材（コークス等）をクロム
原料を含む各種原料の溶解並びに溶融還元するための熱
エネルギー源としているのでエネルギーコストを低減す
ることが出来る。

しかしながら、このような本来の特徴とその利益を有す
る竪型炉も、以下に説明するような欠点を有し総合的に
融通性に欠ける面が見られるのである。

（ａ）前述の如く炉中のガス通気性の重要な連続操業炉
であるから、常時これに留意しながら良好な炉況の維持
に努めねばならないこと。

つまり炉の下部から吹込む高温空気又高温酸素富化空気
の量、温度、圧力、酸素濃度等を充分制御して安定した
レースウェイを保持すると共に炉内の原料の装入状況、
温度、圧力等の他に排出する排ガスの量や成分濃度等。

出銑する含クロム溶銑の量や成分濃度を常時調査且つ制
御しなければならないこと。

（ｂ）従って、クロム原料をはじめニッケル、鉄等の有
効金属を含有する主原料の種類、配合とその比率、形状
と寸法（加工の必要性）などの制限や副原料中の炭材と
して例えばコークスの寸法制限、つまり各種原料面での
制約が多いこと。

（ｃ）前記（ａ）項、（ｂ）項の理由により、出銑する
含クロム溶銑の呂銑量、その組成や特定成分濃度と温度
等を変化させることが困難であり大きな変化が望めない
こと、変化させるにしてもかなりの溶銑量と長時間とを
要する制約があること、従って、ニッケルをも含有する
含クロム溶銑から含クロム溶銑への切替、即ち両系溶銑
への切替も溶銑成分を一挙に変えることが出来ないので
長時間とかなりの溶銑量を要すること。

（ｄ）前記副原料の炭材・コークスから含クロム溶銑中
に不純物Ｐ、Ｓが混入すること。

（ｅ）この含クロム溶銑中には炭素が飽和状態（約５〜
６％）に溶解しているので、かかる溶銑を次工程の精錬
炉で脱戻精錬する場合に多量の酸素ガスを要し該工程に
多大な負荷をかけねばならず、クロムをはじめ有効金属
の酸化もより進行するので多量の還元材を必要とするこ
と。

一方、アーク炉は前述の如く装入する原料の形状・寸法
をはじめ原料面での制約が少なく、熱エネルギー源とし
てクリーンな電力を０Ｎ−ＯＦＦし且つその投入量を制
御して炉内の各種原料を溶解する間欠操業炉であるから
出銑する溶銑のクロム、ニッケル及び炭素等を主とする
特定成分濃度や組成２種々の昇温加熱手段を伴う温度、
出銑量などに制約が少なく、それぞれ大幅に可変出来る
特徴とその利益があるが、何といっても高価な電力を多
量に消費する欠点を有するのである。

そこで、本発明プロセスにおいては、以上に説明したよ
うにそれぞれに特徴とその利益とを有する反面、欠点を
も有する竪型炉とアーク炉とを併用することによって、
次に述べるように相互に欠点を補完すると共に相乗する
作用を発現するのである。

クロム原料事情の変動により種々なりロム原料の市場価
格によってコストミニマムの方向に各種クロム原料の配
合とその比率とを変動させる。その場合、竪型炉だけで
は前記したように炉上部から装入する含クロム回収原料
等の通気性などの点で形状２寸法上の制限があるため最
適な原料の配合比率がとれなかったり、形状９寸法が適
性範囲にある含クロム回収原料が入手難のため出銑する
含クロム溶銑のクロム成分濃度や量を維持出来ない場合
が生じる。そこでこのような制限の少ないアーク炉を併
用することにより、竪型炉での使用には不適な含クロム
回収原料をアーク炉で使用して両便から出る溶銑である
溶湯を合わせ湯にして＊ａすることにより、特定成分濃
度とか組成的に、量や温度の上でも目標とする所定範囲
の含クロム溶銑及びその精錬された溶鋼が無駄なく容易
に製造出来るのである。従って、どのような原料事情に
も柔軟に対応することが出来るのである。

また、所定の組成範囲の含クロム溶鋼の製造からニッケ
ル成分をも含有する所定の組成範囲の含クロム溶鋼の製
造への間の切替は、竪型炉だけの場合は含クロム溶銑中
のニッケルの含有量は徐々にしか増加させ得ず切替完了
までにかなりの溶銑量と長時間とを要するが、アーク炉
で予めニッケル成分濃度の高い溶銑を調製して両溶銑の
溶湯を合わせ湯し精錬することにより、所定の組成範囲
を有する溶鋼を短時間に無駄なく容易に製造出来る。

そしてこの成分調整のために精錬工程において高価なフ
ェロニッケル合金を添加することもないのである。

また、竪型炉から出銑される含クロム溶銑としての溶湯
中にはＰ、Ｓ等の不純物もコークスから入って来るため
その濃度低減のための予備処理も必要であるが、アーク
炉からの溶銑である溶湯と合わせ湯することにより不純
物濃度を薄めて予備処理を不要に又は軽減化させること
が出来る。

また、竪型炉から出銑される同溶湯中には炭素が飽和状
Ｍ（約５〜６％）に溶解しているが、アーク炉からの低
炭素含有量の同溶湯を合わせ湯することにより約２〜５
％程度の低炭素含有量の混合溶湯にすることが出来るの
で、この混合溶湯の精錬工程における脱炭精錬に消費さ
れる酸素ガス量が少なくて済み、当該工程の負荷を軽減
化することが出来る。そして還元材の消費量も少量で済
ませ得るのである。

また竪型炉では、炉上部から装入する含クロム回収原料
や鉄源等、炭材や造滓材等の溶解並びに溶融と、上段羽
口から供給するクロム鉱石を含むクロム酸化物含有粉粒
状クロム原料の溶融還元との両方を良好に行わせるため
に、反応性が良く且つ通気性の良い大塊のコークス（高
炉用コークスに近い）が使用され、温度３００”Ｃ以上
でｃｏ濃度３０〜４０％といった顕熱・潜熱を有する排
ガスが発生する。このような排ガスは竪型炉内に吹き込
む空気や酸素富化空気の加熱に使用されるだけでは充分
な利用とならない、更に竪型炉から出銑させる含クロム
溶銑の溶湯中には炭素が飽和状態に近い状態で溶解して
いるので、その合わせ湯を精錬炉で酸素吹錬し脱炭精錬
するときにも多量の顕熱を有するの排ガスが発生する。

一方、アーク炉で酸素吹錬して脱炭精錬したり昇温加熱
したりするときも顕熱・潜熱を有する排ガスが発生する
。これ等の排ガスを全部又は実情に合わせて炉別とかそ
の操業時期別に選択的に回収し、この混合排ガスを単純
に全て熱源として、又は排ガスエネルギー源及び／又は
熱源として、このような熱源や排ガスエネルギー源によ
り蒸気とか電力を製造して、本発明プロセス内の竪型炉
内に吹込む空気の加熱だけでなく例えばスチームエゼタ
ターの蒸気源やアーク炉の消費電力として利用したり、
その他前記のように当プロセス内の各便で消費する酸素
ガスをはじめガスの製造やプロセス外の使用に利用した
りすることによって、充分に有効利用して熱効率を向上
させてエネルギーコストを低減させることが出来るので
ある。

〔発明の効果〕

以上に詳述した如き本発明に係る含クロム溶鋼の製造プ
ロセスは、竪型炉にアーク炉を併用してどのようなりロ
ム原料をも使用して然も両便がら出銑する溶銑である溶
湯を合わせ湯することにより目標とする所定の組成範囲
の含クロム溶湯である混合溶湯及びその精錬された溶鋼
が得られると共に、発生する各排ガスが有する多量の熱
量を当プロセス内の製造工程の各所で有効利用し得て当
プロセス全体の熱効率の向上を可能としたことにより１
次に示す効果を有する。

（ｉ）　　安価なりロム鉱石を主原料の１つとしまた製
造所内で発生する廃棄物（ダストやスラッジやスラグ等
）をそのまま竪型炉で処理出来るため、原料コストの低
減が図れる。

（ｉｉ）　　大塊状のスクラップや粉粒状の含クロム回
収材のような竪型炉では使用出来ないものもアーク炉の
原料として使用出来るので、原料面での制約が殆んどな
い。

（ｉｉｉ）　　前記（ｉ）及び（ｉｔ）からクロム原料
事情及びエネルギー事情に合わせて竪型炉とアーク炉と
で作る溶湯の比率を定めてコストミニマムズを図りなが
ら、目標とする所定の組成、温度、量等の含クロム溶銑
である混合溶湯が得られ且つその精錬された溶鋼を安定
して製造することが出来る。

（ｉｖ）　　従って、精錬炉による精錬工程での負荷が
軽減きれ、消費する酸素ガスや成分調整用に添加される
高価な合金鉄類や投入する還元材の低減化が可能となり
、化学組成、温度、量等が所定範囲にある含クロム溶鋼
を安定して次工程の鋳造設備に供給することが出来る。

（ｖ）　　竪型炉、精錬炉及びアーク炉から発生する各
排ガスの多量の熱量の有効利用により、エネルギーコス
トを主とする製造コストの低減を図ることが出来る。

（ｖｉ）以上の効果が総合されて、クロム原料事情やエ
ネルギー事情の変動に対しコストミニマムな方向で柔軟
に対応出来ると共に量産も出来て、然も安定な操業のも
とに高生産性の維持も可能となり、良好な品質の含クロ
ム鋼を低製造コストで製造出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明プロセスの１例を示す説明図、第２図は
他の例のプロセスを第１図と異なる部分について示す説
明図、第３図は竪型炉の１例の概略断面図を含むクロム
溶銑製造設備の概略図である。 図面中 １・・・・竪型炉 ２・・・・原料装入口 ３・・・・上段羽口 ４・・・・下段羽目 ５・・・・ホッパー ６・・・・出銑樋 ７・・・・空気供給源 ８・・・・酸素供給源 ９・・・・炉排ガス燃焼装置 １０・・・・熱交換器 １１・・・・集塵装置 工２・・・・アーク炉 １３・・・・精錬炉 １４・・・・鋳造設備 １５・・・・排ガス回収・貯蔵ホルダー１６・・・・蒸
気発生設備 １７・・・・発電設備（スチームタービン）１７ａ・・
・・発電設備（ガスタービン）１８・・・・ガス製造設
備 １９・・・・スチームエゼクタ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アーク炉と、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とを併用し、竪型炉では原
   料装入口から含クロム回収原料を含むクロム原料、鉄源
   、炭材及び造滓材から主として成る原料を装入し、上下
   ２段の各羽口から高温空気又は高温酸素富化空気を吹き
   込むと共に上段の羽口からクロム酸化物含有粉粒状クロ
   ム原料を炉内に供給して、主として炭材により各原料を
   溶解並びに溶融還元しながら含クロム溶銑を出銑し、一
   方アーク炉では前記竪型炉で使用することの不適当な大
   塊状及び／又は粉粒状原料を含む各種原料を装入し実質
   的に無クロム又は任意量のクロムを含有せしめた溶銑を
   出銑し、かくして竪型炉から出銑する含クロム溶銑であ
   る溶湯に対しアーク炉から出銑する該溶銑としての溶湯
   をクロム及び炭素を主とする成分濃度調整、湯量調整、
   湯温調整の少なくとも成分濃度調整を含む１以上につい
   て所定範囲になるように合わせ湯し、次いでかくして得
   られる混合溶湯を精錬炉で酸素吹錬による脱炭を含む精
   錬を行い出鋼することを特徴とする含クロム溶鋼の製造
   プロセス。 ２　請求項１に記載の製造プロセスにおいて、竪型炉か
   ら出銑する含クロム溶銑である溶湯とアーク炉から出銑
   し実質的に無クロム又は任意量のクロムを含有せしめた
   溶銑としての溶湯との何れか一方又は両方として、竪型
   炉においては原料装入口から装入する原料としてニッケ
   ル成分を含有する原料をも使用し更に上段羽口から供給
   する粉粒状クロム原料としてニッケル成分を含有する粉
   粒状原料をも使用することがあり、アーク炉においては
   装入原料としてニッケル成分を含有する原料をも使用す
   ることにより、ニッケル成分をも含有する溶銑である溶
   湯を使用して合わせ湯することを特徴とするニッケル成
   分をも含有する含クロム溶鋼の製造プロセス。 ３　請求項１又は２に記載の製造プロセスにおいて、竪
   型炉、アーク炉、精錬炉からそれぞれ排出されて顕熱と
   多量の潜熱とを有する排ガスを全部又は炉別や各炉の操
   業時期別に選択的に回収し、当該排ガスを熱源として蒸
   気を製造し、該蒸気を使用する次の事項、 （イ）蒸気タービンにより発電して得られる電力をアー
   ク炉を含む当含クロム溶鋼の製造プロセスで消費する電
   力の一部又は全部として使用すること、 （ロ）精錬において真空を必要とする場合におけるスチ
   ームエゼクターの蒸気源として使用すること、 （ハ）前記電力及び／又は蒸気を動力源として酸素ガス
   を製造し、竪型炉における吹込みに使用する空気の酸素
   富化用に、またアーク炉及び／又は精錬炉で使用する精
   錬用に使用すること、 （ニ）前記酸素ガスと併せて得られる窒素ガスをアーク
   炉及び／又は精錬炉内の溶湯に吹込み、溶湯の窒化用及
   び／又は攪拌用に使用すること、 （ホ）前記酸素ガスと併せて得られるアルゴンガスをア
   ーク炉及び／又は精錬炉での溶湯の攪拌用に使用するこ
   と、 の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）の少なくと
   も１以上の事項を行うことを特徴とする含クロム溶鋼の
   製造プロセス。 ４　請求項１又は２に記載の製造プロセスにおいて、竪
   型炉、アーク炉、精錬炉からそれぞれ排出されて顕熱と
   多量の潜熱とを有する排ガスを全部又は炉別や各炉の操
   業時期別に選択的に回収し、当該排ガスを排ガスエネル
   ギー源及び／又は熱源として、前者排ガスエネルギー源
   によりこれを燃焼して電力のみを製造するか又はこの電
   力を製造し終えて尚且つ多量の顕熱を有する燃焼排ガス
   で更に蒸気を製造し、一方後者熱源により蒸気を製造し
   、該電力及び／又は蒸気を使用する次の事項、 （ヘ）ガスタービン及び／又は蒸気タービンにより発電
   して得られる電力をアーク炉を含む含クロム溶鋼の製造
   プロセスで消費する電力の一部又は全部として使用する
   こと、 （ト）精錬において真空を必要とする場合におけるスチ
   ームエゼクターの蒸気源として使用すること、 （チ）前記電力及び／又は蒸気を動力源として酸素ガス
   を製造し、竪型炉における吹込みに使用する空気の酸素
   富化用に、またアーク炉及び／又は精錬炉で使用する精
   錬用に使用すること、 （リ）前記酸素ガスと併せて得られる窒素ガスをアーク
   炉及び／又は精錬炉内の溶湯に吹込み、溶湯の窒化用及
   び／又は攪拌用に使用すること、 （ヌ）前記酸素ガスと併せて得られるアルゴンガスをア
   ーク炉及び／又は精錬炉での溶湯の攪拌用に使用するこ
   と、 の（ヘ）、（ト）、（チ）、（リ）、（ヌ）の少なくと
   も１以上の事項を行うことを特徴とする含クロム溶鋼の
   製造プロセス。