JPS6239225B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、回転炉を用いてクロム鉱石を溶融
還元しフエロクロムを製造するバツチ方式による
フエロクロムの製造方法に関するものである。 従来、フエロクロムの製造は、クロム鉱石をコ
ークス等の還元剤および石灰石等の造滓剤と共に
電気炉に装入し、電気炉精錬によつて行なつてい
たため、精錬に大量の電力を消費することにな
り、省資源および経済性の観点から重大な問題と
されていた。 本発明者等は、上述した問題を解決し、従来の
電気炉精錬に代るフエロクロムの製造法を開発す
べく鋭意研究を重ねた結果、回転炉を用いてクロ
ム鉱石を溶融還元しフエロクロムを製造する方法
を発明し、特許出願（特願昭56−112936号）を行
なつた。 この方法は、炉の軸心が水平または緩傾斜の回
転炉内へクロム鉱石を還元剤および造滓剤と共に
供給し、これに酸素または酸素富化空気を吹込む
ことによりクロム鉱石を溶融、還元する一方、前
記回転炉から排出される高温の排ガスをロータリ
キルン内において前記回転炉に供給するクロム鉱
石を予熱するもので、この方法によれば、精錬の
ために大量の高価な電力を消費することがなく、
経済的にフエロクロムを製造し得る。 しかるに、上述した方法をバツチ方式により実
施するに当り、実操業上回転炉における精錬過程
で次のような問題のあることがわかつた。 (1) クロムの還元率およびメタルの回収率 スラグの温度が1650℃以下であるとクロムの
還元反応が遅れるのでその還元率が80〜90％と
低くなり、その結果メタルの回収率およびメタ
ル中のクロム含有量のバラツキが大巾となる。 また、回転炉内における炉内還元剤の量がそ
の層厚で50mm以下になると、酸素吹込み量の過
剰により炉内の雰囲気が弱還元性となつてメタ
ルが再酸化する結果、クロム還元率およびメタ
ル回収率が共に低下する。 (2) メタルの成分 炉内還元剤の過剰燃焼のためにメタル中に含
有されるＰ分の量が0.06〜0.07％と多量にな
り、更に、スラグ組成が低塩基度側に移行する
ので、メタル中に含有されるＳ分の量が0.02％
と多量になる。その結果、製品（フエロクロ
ム）を高級鋼の製造用として使用するときに問
題が生ずる。 (3) 耐火物の溶損 還元期およびメタルとスラグの分離期に、回
転炉の内張り耐火物の表面温度とスラグ温度と
の差が大きくなると、前記耐火物の溶損が激し
くなり、更に、溶解時のスラグ組成（MgO≒
10〜20％）と精錬終了時の最終スラグ組成
（MgO≒20〜30％）とのMgO飽和値が異なるこ
とからも耐火物の溶損が激しく、これらによつ
て耐火物の損耗が大となる。 (4) 酸素吹込み量 スラグ温度は主として酸素の吹込み量に影響
されるが、炉内還元剤の量がその把握の困難に
よつて適正でない場合に、酸素の吹込み量を必
要以上に多量となし、これによつてスラグ温度
の上昇を図ろうとするため、炉内が弱還元性雰
囲気になりやすく、その結果クロム還元率の低
下を招く。 本発明者等は、上述した問題を解決すべく鋭意
研究を重ねた。その結果、上述した問題を引起す
もつとも大きい因子は、スラグ温度、耐火物表面
温度とスラグ温度との差、スラグ組成、還元剤の
量および排ガスの組成であることがわかり、上記
因子を下記のように制御すれば上記問題は解決し
得ることを知見した。 (1) スラグ温度制御 スラグ温度が急激に上昇すると耐火物の溶損
が大となり、一方スラグ温度が低下すると溶解
還元作用が遅れてクロム還元率が低下する。従
つて、スラグ温度に急激な上昇、低下が生じな
いように、炉内還元剤の量、排ガスの組成、ス
ラグ温度および耐火物表面温度を適確に把握
し、演算処理により必要とする酸素吹込み量を
求めてその吹込量に制御し、かつ、造滓剤およ
び還元剤の追加装入量およびその装入速度を制
御してスラグ温度を適正に保てば、クロム還元
率の向上および耐火物の溶損減少を図ることが
できる。第１図は上記により制御された適正な
スラグ温度とクロム還元率との関係の一例を示
す図である。 (2) 耐火物表面温度制御 回転炉の内張耐火物の表面温度が溶解および
還元に必要な精錬温度以上に高温になると、耐
火物の溶損量が大となり、一方前記必要な精錬
温度より低いと原料の溶解性が悪化してクロム
還元率が低下する。従つて、排ガスの組成と酸
素吹込量とから適正な炉内還元剤の量を求め、
炉内還元剤を前記適正量となるように制御し、
かつ、酸素吹込み量を炉内が安定した還元性雰
囲気となるように制御すればスラグ温度の変動
幅が小となり、耐火物温度とスラグ温度との差
が適正範囲に維持されて、クロム還元率の向上
および耐火物の溶損減少を図ることができる。
第２図は上記により制御された適正な耐火物表
面温度とスラグ温度との差と、スラグ温度との
関係の一例を示す図である。 (3) スラグ組成制御 スラグは、その温度が上昇すると組成が変化
し、その結果耐火物の溶損量が増大する。従つ
て、スラグ温度、原料の初期配合組成、炉内で
燃焼消費した還元剤の量および追加装入される
造滓剤の量から、適正なスラグ組成を得るため
の造滓剤の追加装入適正量を求め、前記適正量
となるように造滓剤を添加し、かつその添加速
度を制御すれば、スラグ温度は制御されて適正
なスラグ組成が得られ、耐火物の溶損減少を図
ることができる。第３図は上記により制御され
た適正なスラグ組成とスラグ温度との関係の一
例を示す図である。 (4) 炉内還元剤量制御 炉内還元剤の量が不足すると回転炉内が弱還
元性雰囲気となつてクロム還元率の低下および
メタル回収率の減少を招く。そこで、排ガスの
組成、酸素吹込み量、還元剤の装入量から炉内
還元剤の適正量を求め、前記適正量となるよう
に還元剤の追加装入量を定めれば、クロム還元
率およびメタル回収率を高めることができる。
第４図は上記により制御された適正な炉内還元
剤の量とクロム還元率との関係の一例を示す図
である。 (5) 排ガスの組成制御 溶解時における排ガス中のO₂％が高いと炉
内での酸素の使用効率が低下する。また排ガス
の組成から炉内雰囲気の状態がわかるが、還元
期において炉内が低還元性雰囲気であると、生
成したメタルが再酸化する。従つて、溶解期に
おいては、排ガスの組成を検知し、これが適正
値となるように原料温度、耐火物表面温度およ
び排ガス組成から酸素吹込み量を制御すること
により、酸素の使用効率を高めることができ
る。また還元期においては排ガス組成が適正値
となるように炉内還元剤を適正量に保ち、かつ
酸素吹込み量を制御すればスラグを適正範囲の
温度に保つことができる。第５図は上記により
制御された適正な排ガス組成とスラグ温度との
関係の一例を示す図である。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であつて、炉の軸心が水平または緩傾斜の回転炉
内へクロム鉱石を還元剤および造滓剤と共に供給
し、これに酸素を吹込むことによりクロム鉱石を
溶融還元してフエロクロムを製造するフエロクロ
ムの製造方法において、前記回転炉におけるスラ
グ温度、炉内還元剤量および耐火物表面温度を測
定し、前記測定値が、クロムの高還元率、耐火物
溶損の最少、酸素吹込み量および還元剤装入量の
最少の最適操業を行なうための設定値となるよう
に、還元剤の追加装入量、造滓剤の追加装入量、
酸素吹込み量を制御することに特徴を有するもの
である。 次に、この発明を実施するための制御システム
の一例を第６図に示すシステム図に基いて説明す
る。第６図に示す如く、炉内計測機器として、ス
ラグ浸漬連続式温度計、スラグ浸漬バツチ式温度
計、炉壁内埋込み温度計、炉内壁表面放射型温度
計、炉壁熱流計および排ガス分析計を使用し、こ
れらの計器によつて、スラグ温度、耐火物表面温
度、排ガス組成および炉壁熱流量を測定する。 操業用設備計器として、酸素流量計、ランス位
置測定計、原料装入量記録計および炉体回転速度
計を使用し、これらの計器によつて、酸素吹込み
量、原料（クロム鉱石、還元剤、造滓剤等）装入
量および必要に応じて炉体回転速度、ランス位置
を測定する。 また、初期操業条件として、原料の初期配合
量、炉体温度および原料予熱温度等を把握する。 上記により得られたスラグ温度測定値、耐火物
表面温度測定値、酸素流量と排ガス組成とから演
算した還元剤消費量と還元剤装入量との差から求
めた炉内還元剤量と、最適操業を行なうための設
定値との差を計算機により演算し、その演算結果
に基づいて前記設定値となるように、各種制御装
置を使用し、酸素流量、還元剤追加装入量、造滓
剤追加装入量、および、必要に応じて、酸素吹込
みランス位置、炉体回転速度、回転炉保温用燃料
の量を制御するものである。 次に、上述した制御システムによる制御手段に
ついて説明する。 (1) クロム還元率を高めるための制御 スラグ浸漬連続式温度計、スラグ浸漬バツチ
式温度計、炉壁内埋込み温度計、炉内壁表面放
射型温度計および炉壁熱流量計の少なくとも１
つによる測定値からスラグ温度を直接または間
接に知り、そして、酸素流量計または酸素積算
流量計により測定された酸素流量と、排ガス分
析計により測定された排ガス組成とから演算さ
れた炉内の還元剤消費量と還元剤の装入量との
差から炉内還元剤量を知り、前記スラグ温度と
前記炉内還元剤量とが、予め設定した高還元率
を得るためのスラグ温度と炉内還元剤量となる
ように、還元剤の追加装入量、酸素吹込み量、
酸素吹込み量、および必要に応じ、酸素吹込み
ランス位置、炉体回転速度を制御する。 (2) 耐火物の溶損を最低にするための制御 (a) スラグ浸漬連続式温度計、スラグ浸漬バツ
チ式温度計、炉壁内埋込み温度計、炉内壁表
面放射型温度計の少なくとも１つによる測定
値からスラグ温度を直接または間接に知り、
前記スラグ温度から推定される適正スラグ組
成と、原料の装入実績量から算出される炉内
スラグ組成との差が最小となるように、炉内
に造滓剤を追加装入し、これによつてスラグ
組成を制御する。 (b) スラグ浸漬連続式温度計またはスラグ浸漬
バツチ式温度計によりスラグ温度を測定し、
一方炉壁内埋込み温度計、炉内壁表面放射型
温度計および炉体熱流量計の少なくとも１つ
により炉内耐火物表面温度を測定し、前記ス
ラグ温度と前記耐火物表面温度との差が予め
設定した適正範囲となるように、酸素吹込み
量、および、必要に応じ、酸素吹込みランス
位置、炉体回転速度を制御し、これによつて
耐火物表面温度とスラグ温度との差を適正に
保つ。 (3) 酸素吹込み量および還元剤装入量を最少にす
るための制御 スラグ浸漬連続式温度計、スラグ浸漬バツチ
式温度計、炉壁内埋込み温度計、炉内壁表面放
射型温度計および炉壁熱流計の少なくとも１つ
による測定値からスラグ温度を直接または間接
に知り、酸素流量計または酸素積算流量計によ
り測定されたO₂流量と排ガス分析計により測
定された排ガス組成とから演算された炉内の還
元剤消費量と還元剤の装入量との差から炉内還
元剤量を知り、前記スラグ温度と前記炉内還元
剤量とが、予め設定した適正なスラグ温度、炉
内還元剤量および排ガス組成を得るためのスラ
グ温度と炉内還元剤量となるように、還元剤の
追加装入量、酸素吹込み量、および、必要に応
じ、酸素吹込みランス位置、炉体回転速度を制
御する。 上述した制御は、溶解期において、酸素吹込み
量と還元剤の追加装入量の制御を行なうことによ
り、排ガス組成と炉内還元剤量とを適正値に維持
することができ、また還元期において、炉内還元
剤量および造滓剤の追加装入量と酸素吹込量の制
御を行なうことにより、スラグ温度、耐火物表面
温度とスラグ温度との差およびスラグ組成を適正
値に維持することができる。更にメタル、スラグ
分離期において、炉内還元剤量、酸素吹込み量の
制御により、炉内を還元雰囲気に維持しながら、
スラグ温度、耐火物表面温度とスラグ温度との差
を適正値に維持することができ、メタルとスラグ
とを適確に分離してメタル回収率の向上を図るこ
とができる。第７図は炉内還元剤（コークス）量
の制御フローの一例を示す図、第８図は酸素吹込
量の制御フローの一例を示す図である。 次に、この発明を実施例に基づいて説明する。 内径0.42ｍ、外径0.76ｍ、長さ1.4ｍの大きさで
マグネシアクロム煉瓦が内張りされた水平に対し
20゜傾斜して回転する回転炉を使用して、高炭素
フエロクロムを製造した。 回転炉は炉体の一方端に原料装入口を有し、前
記装入口を通つて酸素吹込み用水冷ランスが炉内
に向け出没自在に設けられている。そして、回転
炉には、計測機器として、炉内壁表面放射型温度
計、スラグ浸漬型連続温度計および排ガス分析計
の各センサが、また、操業設備計器として、酸素
流量計、ランス位置測定計、原料装入量記録計、
炉体回転速度計および炉体傾度計が設けられてい
る。更に、前記各センサと前記計器からのデータ
を入力し、適正値との比較および処理を行なうた
めの計算機が設けられ、前記計算機による計算処
理結果から、還元剤量、スラグ温度、耐火物表面
温度およびスラグ組成を適正範囲に制御するため
の酸素流量調節装置、ランス位置調節装置、還元
剤追加装入量調節装置および造滓剤追加装入量調
節装置が具備されている。 上記装置を有する回転炉に、下記第１表に示す
原料を供給した後、ランスから回転炉内の原料に

【表】 向けて酸素の吹付けを開始した。 溶解期における酸素吹込量は、1.1Nm³/minと
なし、生成した排ガスの組成を計算機に入力して
修正処理計算し、酸素吹込み効率を向上させるた
めの排ガス組成中の過剰酸素量が極力少なくなる
ように吹込み量を制御しながら、最大1.4Nm³/mi
ｎの量の酸素を炉内に吹込んだ。また、追加還元
剤としてコークスを精錬開始から12分後に約1.5
Kg/min装入し、かつ、排ガス組成と酸素吹込み
量から、燃焼還元剤量を逐次算出して、炉内還元
剤量が20〜30Kgに維持されるように還元剤の追加
装入量を制御した。精錬開始から20分後に炉内の
原料は軟化をはじめ、団鉱化を経て29分経過後に
溶落した。 還元期においては、排ガス組成、スラグ温度、
耐火物表面温度、酸素流量、スラグ組成等のデー
タを計算機に入力して修正処理計算し、スラグ組
成、スラグ温度および耐火物表面温度を制御する
ために、還元剤または造滓剤を約1.0〜1.5Kg/min
装入して酸素吹込み量を約0.7〜0.9Nm³/minに変
化させながら、炉内を還元性雰囲気に保ちつつ、
スラグ温度および耐火物表面温度とスラグ温度と
の差が適正範囲に維持されるように制御した。 メタル、スラグ分離期においては、排ガス組成
スラグ温度および耐火物表面温度のデータを計算
機に入力して修正処理計算し、スラグ温度を約
1700℃に、かつ耐火物表面温度とスラグ温度との
差を140〜160℃の適正範囲に維持するため、酸素
吹込み量が0.6〜0.7Nm³/minの間にあるように制
御した。 酸素吹込み開始後60分で精錬を終了し出湯し
た。出湯時に湯口部にスキンマーを設け、過剰還
元剤および造滓剤の一部を炉内に残してこれを循
環使用した。 得られたメタル（高炭素フエロクロム）は14.4
Kg、スラグは24.2Kgで、その成分組成は第２表に
示す通りである。

【表】 第９図には上述した精錬経過がグラフで、また
第１０図には上述した方法で精錬したときのスラ
グ温度および耐火物表面温度とスラグ温度との差
が、上述のような制御を行なわない従来法と比較
して示されている。 また第３表には、上述した方法による操業を10
チヤージ行なつたときのメタル組成、クロム還元
率、メタル回収率、還元剤装入量、酸素吹込量お
よび耐火物溶損量が、上述のような制御を行なわ
ない従来法と比較して示されている。 第３表から、本発明方法によりフエロクロムの
製造を行なえば、クロム還元率およびメタル回収
率は共に高く、還元剤装入量、酸素吹込量および
耐火物溶損量は共に低いことがわかる。 以上述べたように、この発明方法でフエロクロ
ムを製造するときは、次のような優れた効果が得
られる。 (1) 適正な炉内還元剤量、スラグ温度および炉内
還元雰囲気に制御できるので、メタル組成にバ
ラツキ幅が少なく、クロム還元率およびメタル
回収率を安定して向上させることができる。 (2) スラグ温度を適正範囲に制御できるので、炉
内における還元剤消費量を最少となし、しか
も、スラグ組成の制御ができるので、メタル中
のＰ量およびＳ量の低減が可能となる。 (3) スラグ温度および耐火物表面温度とスラグ温
度との差を適正範囲に制御でき、かつ、造滓剤
の適量の追加装入によりスラグ組成を制御でき
るので、耐火物の溶損量を最低にすることがで
きる。 (4) 炉内還元剤量を適確に把握できるので、必要
最小限の酸素吹込み量でスラグ温度および炉内

【表】

【表】 雰囲気の制御が可能となる結果、酸素使用量の
低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は適正なスラグ温度とクロム還元率との
関係の一例を示す図、第２図は適正な耐火物表面
温度とスラグ温度との差と、スラグ温度との関係
の一例を示す図、第３図は適正なスラグ組成とス
ラグ温度との関係の一例を示す図、第４図は適正
な炉内還元剤量とクロム還元率との関係の一例を
示す図、第５図は適正な排ガス組成とスラグ温度
との関係の一例を示す図、第６図はこの発明を実
施するための制御システムの一例を示すブロツク
図、第７図は炉内還元剤（コークス）量の制御フ
ローの一例を示すブロツク図、第８図は酸素吹込
み量の制御フローの一例を示すブロツク図、第９
図はこの発明による精錬経過の一例を示すグラ
フ、第１０図はこの発明により精錬したときのス
ラグ温度および耐火物表面温度とスラグ温度との
差を従来法と比較して示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉の軸心が水平または緩傾斜の回転炉内へク
   ロム鉱石を還元剤および造滓剤と共に供給し、こ
   れに酸素を吹込むことによりクロム鉱石を溶融還
   元してフエロクロムを製造するフエロクロムの製
   造方法において、 前記回転炉におけるスラグ温度、炉内還元剤量
   および耐火物表面温度を測定し、前記測定値が予
   め定めた最適操業を行なうための設定値となるよ
   うに、還元剤の追加装入量、造滓剤の追加装入量
   および酸素吹込み量を制御することを特徴とする
   フエロクロムの製造方法。