JPH0453922B2

JPH0453922B2 -

Info

Publication number: JPH0453922B2
Application number: JP60192751A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Tanaka; Tomya Fukuda; Fumiaki Orimo; Yoshiaki Nishimoto
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1985-09-01
Filing date: 1985-09-01
Publication date: 1992-08-28
Also published as: JPS6254007A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、電力を製錬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、ステンレス鋼製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、フラツクスおよび
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、高炭素フエロクロムが使用されるのが通常
である。この高炭素フエ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
半還元ペレツ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
元材によつ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、転炉によつ
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58−77548号公報、
特開昭59−145758号公報、特開昭59−150059号公
報、特開昭59−150060号公報、特開昭59−150061
号公報、特開昭59−150062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50−116363号公報は特殊な混合層を使用してク
ロム鉱石の溶融還元を行う方法を開示する。一方、本願と同一出願人に係る特願昭59−
18219号（特開昭60−162718号公報）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
とによつ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、羽口か
ら粉状クロム鉱石および発熱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（特開昭
60−162718号公報）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つたもので
ある。特に、この堅型炉の二段羽口付近での反応
挙動について未解決であつた問題を解決して、ク
ロム鉱石を良好な熱効率のもとで溶融還元する方
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
装入口から鉄源、炭材、造滓材およびクロム源を
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以上に制御すすことを特徴とする。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
長のシヤフトからなり、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
つて、熱風に酸素を富化することができるように
なつている。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
内の粉状造滓材１６がキヤリヤガス８によつて供
給され、これらが炉内に吹き込まれる。なお必要
に応じてフエロアロイ粉例えば高炭素フエロクロ
ム粉やフエロシリコン粉、更にはSiCやCaCや
CaC等の酸素と反応して発熱する粉状物質もキヤ
リヤガス８によつて炉内に供給されるようになつ
ている。なお図において、１０〜１２は、クロム
源としての高炭素フエロクロム、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によつて所定の量とな
るように計量されながら原料装入口１から炉内に
装入される。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。したがつて、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
度重なる実験検討の結果、上段羽口前で溶融状態
となつ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
となつ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、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）≧100（ｍ／ｓ）となるように制御することであることが明らかと
なつた。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
ス等の炭材が燃焼するレースウエイ２０なる空間
が形成され、このレースウエイ２０を取り巻くよ
うに、上段羽口２から溶融状態となつたクロム鉱
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
炭材中の炭素によつて還元され、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、２
２は溶融酸化物が溜まつている領域を、２３は含
クロム溶銑が溜まつている領域を、そして２４は
炉上部より装入した鋼屑等が溶融し滴下する領域
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（Vb）を、（Vb）＜100（ｍ／ｓ）の条
件としたときには、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
ていることがわかつた。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、の滴下領域２
１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、発熱材の
吹き込み量を増加させない限り、クロムの収率は
不良となつた。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）≧100
（ｍ／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）＜100（ｍ／ｓ）の条件
で実験を行つた場合に比べて高くなり、クロムの
収率は高率を示し、また発熱材を吹き込まずとも
これと同等のクロム収率が得られることがわかつ
た。なお、炉内に吹き込む高温酸素富化空気の速度
（Vb）は、次式で算出できる。 Vb＝BV／｛π・（D_T／２）²｝ただし、BV；羽口一本当りに吹き込まれる高
温酸素富化空気の流量（m³／ｓ），D_T；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。実験例１第１図から示したような炉内径が0.6ｍ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1Nm³／minの流量で、温度が800℃、酸素
濃度が28.5％の高温酸素富化空気を、284ｍ／ｓ
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。

【表】

【表】実験例２上段羽口から発熱材を吹き込まず、第４表に示
したように粉状クロム鉱石と造滓材だけを吹き込
んだ以外は、前記実験例１と実質上同じ条件で含
クロム溶銑を製造した。この結果、クロムの収率は97.2％であり、発熱
材を吹き込まずともクロム鉱石と溶融還元は効率
良く行うことができた。得られた含クロム溶銑の
組成は第５表に示す結果となつた。また、スラグ
中の未還元クロム濃度は1.0％であつた。

【表】

【表】実験例３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験
例１と実質上同じ条件で含クロム溶銑を製造し
た。すなわち羽口内径を実験例１よりも大きく
し、実験例１と同じ1Nm³／minの流量の高温酸
素富化空気をより低速度（68ｍ／ｓ）で吹き込ん
だ。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％であつた。
また得られた含クロム溶銑の組成は第６表に示す
結果となつた。

【表】これらの実験例の結果から次のこと明らかであ
る。実験例３のように高温酸素富化空気の吹き込
み流速が遅いと、たとえ発熱材を使用しても、ス
ラグ中の未還元クロム濃度が高くなり、クロム収
率も十分なものとは言えない。これに対して、実
験例１のように、高温酸素富化空気の吹き込み速
度を速くすると、同量の高温酸素富化空気の吹き
込み量でもスラグ中の未還元クロム濃度は低くな
り、クロム収率が高くなる。また、実験例２のよ
うに、高温酸素富化空気の吹き込み速度が速い場
合には、とくに発熱材を使用しなくてもスラグ中
の未還元クロム濃度は十分に低くなり、高いクロ
ム収率となる。

【図面の簡単な説明】

第１図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……炉上部の原料装入口、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……レースウエ
イ、２１……溶融クロム鉱石の滴下領域、２２…
…溶融酸化物が溜まつている領域、２３……含ク
ロム溶銑の溜まつている領域、２４……炉上部よ
り装入した鋼屑等が溶融し滴下する領域。

Claims

【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
ら鉄源、炭材、造滓材およびクロム源を装入し、
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。