JPS6254007A - 含クロム溶銑の製造法 - 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、電力を製練用のエネルギーとして使用するこ
となく含クロム溶銑を製造する方法において、クロム源
の一部としてクロム鉱石を使用しこのクロム鉱石の溶融
還元も同時に行えるようにした熱経済的な含クロム溶銑
の製造法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、ステンレスｍｉ１！造用の含クロム溶銑の製
造法としては、電気炉による方法が一つの技術体系を形
成している。この方法は、製鋼用アーク炉に、クロム源
、コークス、フラックスおよび必要に応じて副材料を装
入して溶解し、含クロム溶銑を得るものである。そのさ
いのクロム源としては、高炭素フェロクロムが使用され
るのが通常である。この高炭素フェロクロムを製造する
のにも電気炉が使用され、この場合にはクロム鉱石の半
還元ペレット等が使用されたり焼結鉱が使用されたりす
る。この従来法によると電力消費量が非常に大きいので
、近年、クロム鉱石を炭材等の還元材によって直接的に
溶融還元する方法の開発が推進されている。その傾向と
しては、転炉によってクロム鉱石の溶融還元を行う方向
に注力されているようである。例えば特開昭５８−７７
５４８号公報。

特開昭５９−１４５７５８号公報、特開昭５９−１５０
０５９号公報、特開昭５９−１５００６０号公報、特開
昭５９−１５００６１号公報、特開昭５９−１５０（１
６２号公報等は転炉によるクロム鉱石の溶融還元を開示
している。また特開昭５０−１１６３１７号公報は特殊
な混合槽を使用してクロム鉱石の溶融還元を行う方法を
開示する。

一方１本願と同一出願人に係る特願昭５９−１８２１９
号において、特殊な竪型炉を使用し、この竪型炉の羽口
にクロム源の一部としての粉状のクロム鉱石を吹込むこ
とによってその溶融還元を図る方法を提案した。この出
願人の提案に係る竪型炉による方法の骨子は、炉の°上
部に原料装入口をそして炉の下部付近に上下二段の羽口
をもつ竪型炉を用いて含クロム溶銑を製造するものであ
り、上部の原料装入口からクロム源、鉄源、炭材および
造滓材を装入し、該上下の羽口から熱風を吹込むと同時
に１羽口から粉状クロム鉱石１発熱材および粉状造滓材
を炉内に供給することにより、この粉状クロム鉱石を溶
融還元しながら含クロム溶銑を得るものである。

〔発明の目的〕

本発明は、前記の特願昭５９−１８２１９号に提案した
竪型炉によるクロム鉱石の溶融還元法の一層の改善を図
ったものである。特に、この竪型炉の二段羽口付近での
反応挙動について未解決であった問題を解決して、クロ
ム鉱石を良好な熱効率のもとて溶融還元する方法を提供
しようとするものである。

〔目的を達成する手段〕

本発明は、炉の上部に原料装入口をそして炉の下部”付
近に上下二段の羽口をもつ竪型炉を用いて含クロム溶銑
を製造するにさいし、該上部の原料装入口からクロム源
、鉄源、炭材および造滓材を装入し、該上下の羽口から
高温酸素富化空気を吹込むと同時に、上段羽口から粉状
クロム鉱石１発熱材および粉状造滓材を炉内に供給する
ことにより、この粉状クロム鉱石を溶融還元しながら含
クロム溶銑を製造する方法において、該上下二段の羽口
から吹込む高温酸素富化空気の吹込み速度をＬｏｏｍ／
ｓ以上に制御することを特徴とする。

第１図に本発明法を実施する竪型炉の例を示した。図示
のように、この竪型炉は全体としては縦長のシャフトか
らなり、この炉の上部には、原料装入口１が、また下部
には、上段羽口２と下段羽口３とからなる二段羽口が設
けられている。４は熱風炉であり、この熱風炉４で得ら
れた熱風が各羽口２と３に供給される。そのさい、酸素
源５によって熱風に酸素を富化することができるように
なっている。上段羽口２にはこの高温酸素富化空気と共
に容器６内の粉状クロム鉱石１５と容器７内の粉状発熱
材１６．さらには図示しないが粉状の造滓材がキャリヤ
ガス８によって供給され、これらが炉内に吹き込まれる
。粉状発熱材１６としてはフェロアロイ粉例えば高炭素
フェロクロム粉やフェロシリコン粉、更にはＳｉＣやＣ
ａＣ等の酸素と反応して発熱する物質が使用さ、れる。

なお図において、１０〜１２は、クロム源としての高炭
素フェロクロム、鉄源としての鋼屑、炭材としてのコー
クス、造滓材としての石灰石や螢石などを収容する容器
群であり、これらの炉頂装入原料は計量器１３によって
所定の量となるように計量されながら原、籾袋入口１か
ら炉内に装入される。１７は出銑口。

１日は生成した炉内含クロム溶銑を示している。

本発明者らは、このような竪型炉によるクロム鉱石の吹
き込みにさいし、上段羽口から炉内に吹込む粉状クロム
鉱石をどのようにしたら熱効率的に良好に溶融還元せし
めることができるかという点を重点項目にして実験を重
ねた。すなわち、粉状発熱材や粉状造滓材と共に上段羽
口から炉内に吹き込まれた粉状クロム鉱石は、上段羽口
前のコークス燃焼領域で溶融し、その溶融物がコークス
充填層を滴下する間に還元されることになるであろうが
、この還元反応は吸熱反応である。したがって、熱の媒
体である下段羽口前で生成されたコークスの燃焼ガスか
ら、溶融クロム鉱石が還元されている領域に向けて、熱
が効率よく供給されないと、クロム鉱石の溶融還元反応
は著しく阻害され、クロムの収率が低下すると共に安定
的な含クロム溶銑の製造が困難となる。このような現象
は本発明者らの変電なる実験検討の結果、上段羽口前で
溶融状態となったクロム鉱石が炉の断面に対して限られ
た狭い範囲を選択的に滴下するような条件のときに発生
することが判明した。

本発明の骨子は、このような条件が生じないように、上
段羽口から炉内に吹き込まれて溶融状態となった溶融ク
ロム鉱石の滴下領域を炉の断面に対して巾広く分布させ
ることにある。これを達成するのに最も有効且つ簡易な
手段は１本発明者らの数多くの実験の結果、上下段羽口
から吹込む高温酸素富化空気の速度（Ｖｂ）を。

（Ｖｂ）≧１１００（／ｓ） となるように制御することであることが明らかとなった
。

第２図は、実験炉を用いた含クロム溶銑製造実験の途中
において炉内の状況がそのまま保存できるように炉を急
冷し、その後に炉を解体して調査した結果、知見するこ
とができた羽口付近の炉内の状況を図解したものである
。第２図に示されるように、含クロム溶銑製造途中では
、上段羽口２および下段羽口３の炉内側前面に、冶金用
コークスス等の炭材が燃焼するレースウェイ２０なる空
間が形成され、このレースウェイ２０を取り巻くように
１上段羽口２から粉状発熱材や造滓材と共に吹き込まれ
溶融状態となったクロム鉱石が炭材の充填層を滴下する
領域２１が存在する。この領域２１においては、クロム
鉱石等の溶融酸化物中に存在するクロム酸化物や鉄酸化
物が炭材中の炭素によって還元され、クロム濃度の高い
溶融金属を生成すると共に、溶融酸化物中のクロム濃度
は低下する。この結果として、炉の底部にクロム濃度の
低い溶融酸化物とクロム濃度の高い溶融金属が滴下し、
また、炉上部より装入された鋼屑等の溶融物も滴下し最
終的に炉底に含クロム溶銑が溜まることになる。第２図
において、２２は熔融酸化物が溜まっている領域を、２
３は含クロム溶銑が溜まっている領域を、そして２４は
炉上部より装入した鋼屑等が熔融し滴下する領域を示し
ている。

このような含クロム溶銑製造時の炉内状況において、上
下段羽口から炉内に吹込む高温酸素富化空気の速度（Ｖ
ｂ）を、　’（Ｖｂ）　＜　１１００（／ｓ）の条件と
じたときには、クロム鉱石の溶融物は、炉の断面に対し
て限られた狭い範囲を選択的に滴下していることがわか
った。このために下段羽口３の前で生成した炭材の燃焼
ガスから、この滴下領域２１への。

クロム鉱石の溶融還元に必要な反応熱が効率良く供給さ
れず、この結果として炉内でのクロム鉱石の溶融還元が
順調に進行せず、クロムの収率は不良となった。これに
対して、他の操業条件は同一にして、高温酸素富化空気
の速度（Ｖｂ）を、　（Ｖｂ）≧１１００（／ｓ）とし
た場合には、クロム鉱石の溶融物が滴下する流域が炉の
断面に対して幅広く分布していた。このために、この滴
下流域２１へ炭材の燃焼ガスから効率的に熱が供給され
、第３図に示すように、炉内に供給された熱量のうち、
クロム鉱石の溶融還元に有効に利用された熱量の割合、
すなわち熱効率は、　（Ｖｂ）　＜　１１００（／ｓ）
の条件で実験を行った場合に比べて高くなり、クロムの
収率は高率を示すことがわかった。

なお、炉内に吹き込む高温酸素富化空気の速度（Ｖｂ）
は１次式で算出できる。

Ｖｂ　＝　ＢＶ／　　（ｒｔ　　・　（ＤＴ／２）２１
酸素富化空気の流量（ｍ’／ｓ）、ロ、；羽口径（ｍ）
。

π；円周率である。

以下に実験炉による実施結果を述べる。

実施例１ 第１図に示したような炉内径がＯ，’６ｍの竪型炉の上
部から第１表に示すような量で炉頂装入原料を装入し、
内径がそれぞれ１６ｍｍの上下段羽口から。

各Ｉ　Ｎｍ’／ｍｉｎの流量で、温度が８００℃５酸素
濃度が２８．５％の高温酸素富化空気を、　２８４ｍハ
の速度で炉内に吹き込み、且つ上段羽口からは、第２表
に示す粉末の混合物を炉内に吹き込んだ。この結果とし
て、出滓口から取り出されたスラグ中の未還元クロム濃
度は０．８％、またクロムの収率は９７．９％と良好に
クロム鉱石の溶融還元を行うことができ、第３表に示す
ような組成の含クロム溶銑を得ることができた。

第１表（炉頂装入原料） 第２表（上段羽口吹き込み物質） 第３表（含クロム溶銑の組成　重量％）実施例２（比較
例） 内径３５ｍｍの上下段羽口から高温酸素富化空気の速度
を６８ｍ／ｓとして吹き込んだ以外は前記実施例１と実
質上同じ条件で含クロム溶銑を製造した。

この場合のスラグ中の未還元クロム濃度は３，３％であ
り、クロムの収率は９１．６％であった。また得られた
含クロム溶銑の組成は第４表に示す結果となった。

第４表（含クロム溶銑の組成　重量％）

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明法に実施するのに好適な竪型炉の略断面
図、第２図は上下段羽口付近の炉内状況を示す略断面図
、第３図は高温酸素富化空気の吹き込み速度とエネルギ
ー効率との関係図であり。 同図におけるエネルギー効率は入熱に対してクロム鉱石
の溶融還元に有効に利用された熱量の割合を示すもので
ある。 １・・炉上部の原料装入０．２・・上段羽口。 ３・・下段羽口、４・・熱風炉、５・・酸素源。 １５・・粉状クロム鉱石、　　２０・・レースウェイ。 ２１・・溶融クロム鉱石の滴下領域、２２・・溶融酸化
物が溜まっている領域、２３・・含クロム溶銑の溜まっ
ている領域、２４・・炉上部より装入した鋼屑等が溶融
し滴下する領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉の上部に原料装入口をそして炉の下部付近に上下二段
   の羽口をもつ竪型炉を用いて含クロム溶銑を製造するに
   さいし、該上部の原料装入口からクロム源、鉄源、炭材
   および造滓材を装入し、該上下の羽口から高温酸素富化
   空気を吹込むと同時に、上段羽口から粉状クロム鉱石、
   発熱材および粉状造滓材を炉内に供給することにより、
   この粉状クロム鉱石を溶融還元しながら含クロム溶銑を
   製造する方法において、該上下二段の羽口から吹込む高
   温酸素富化空気の吹込み速度を１００ｍ／ｓ以上に制御
   することを特徴とする含クロム溶銑の製造法。