JPS5985841A - フエロクロムの製造方法 - 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】 この発明は、回転炉を用いてクロム鉱石＋ｍ融還元しフ
ェロクロムを製造するバッチ方式によるフェロクロムの
製造方法に関するものである。

従来、フェロクロムの製造は、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
、電気炉精錬によって行なっていたため、精錬に大量の
電力を消費することになシ、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
錬に代るフェ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
ェ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）を行なった。

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シフロム鉱石
を溶融、還元する一方、前記回転炉から排出される高温
の排ガス全ロータリキルンに導き、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、経済的にフェロクロムを製造し
得る。

しかるに、上述した方法をバッチ方式により実施するに
当シ、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った。

（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９、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５
０訪以下になると、酸素吹込み量の過剰によシ炉内の雰
囲気が弱還元性となっ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。

（２１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８分の量が帆０２％と多量になる。その
結果、製品（フェロクロム）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
シ耐大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シ、更に、溶解時のスラ
グ組成ＣＭＦＯ中１０〜２０％）と精錬終了時の最終ス
ラグ組成（Ｍｊｌ［Ｏ＋２０〜３０％）とのＭＰＯ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
よっ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って適正でない場
合に、酸素の吹込み量を必要以上に多量となし、これに
よってスラグ温度の上昇を図ろうとするため、炉内が弱
還元性雰囲気になシやすく、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犬となシ
、一方スラグ潟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。従って、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て保
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ｆヒしてクロム還元率が低下する。従って、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υ、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。従って、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、適正々スラグ組成を
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カスラグ組成が得
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
とガっ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 溶解期における排ガス中の０２％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雰囲
気であると、生成したメタルが再酸化する。従って、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。また還元期にセいては排ガ
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
適正々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って
、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ェロクロムを
製造するフェ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
度の少なくとも１つを測定し、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
剤装入量の最少の少なくとも１つの最適操業を行なうた
めの設定値と々るように、還元剤の追加装入量、造滓剤
の追加装入量、酸素吹込み量、酸素吹込みランス位置お
よび炉体回転速度の少なくとも１つ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
、スラグ浸漬バッチ式温度計、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、これらの計器によって、スラグ温度、耐火物
表面温度、排ガス組成および炉壁熱加量を測定する。

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
れらの計器によって、酸素吹込み量、原料（クロム鉱石
、還元剤、造滓剤等）装入量、炉体回転速度およびラン
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。

上記によシ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の少
なくとも１つと、最適操業を行なうだめの設定値との差
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、
酸素吹込みランス位置、炉体回転速度、還元剤追加装入
量、回転炉保温用燃料の量、造滓剤追加装入量等の少な
くとも１つ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。

＋Ｉ＋　　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、スラグ浸漬バッチ式温度計、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
は間接に知シ、そして、酸素流量計または酸素積算流量
計によシ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
ランス位置および炉体回転速度の少なくとも１つを制御
する。

（２）耐火物の溶損を最低にするための制御（ａｌ　　
スラグ浸漬連続式温度計、スラグ浸漬バッチ式温度計、
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、
これによってスラグ組成を制御する。

（ｂｌ　　スラグ浸漬連続式温度計またはスラグ浸漬バ
ッチ式温度計によシ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、酸素吹込
みランス位置および炉体回転速度の少なくとも１つを制
御し、これによって耐火物表面温度とスラグ温度との差
を適正に保つ。

＋３１　　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、スラグ浸漬バッチ式温度計、
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０２流量と排ガス分析計によシ測
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
だめのスラグ温度と炉内還元剤量とな１３− るように、還元剤の追加装入量、酸素吹込み量、酸素吹
込みランス位置および炉体回転速度の少なくとも１つを
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。

１４− 内径０．４２　ｍ　、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すされた水平に対
し２０傾斜して回転する回転炉を使用して、高炭素フェ
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
を通って酸素吹込み用水冷ランスが炉内に向は出没自在
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、捷だ、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々うための計算機が
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第１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　、　ＩＮｉ／−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］、’ａ　４　Ｎｎ？／にの量の酸素を
炉内に吹込んだ。捷た、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に９／証装入し、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２
０分後に炉内の原料は軟ｆヒをはじめ、団鉱ｆヒを経て
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１．０〜１．５胸／柵装入して酸素吹込み量を約０
．７〜０　、９　Ｎｒｒ？／ｗｉｎ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　、
７　Ｎｒｒ？／ｒＭ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（高炭素フェロクロム）は１４．４Ｋｆ
、スラグは２４．２Ｋｐで、その成分組成は第２表に示
す通りである。

第２表 第９図には上述した精錬経過がグラフで、壕だ第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チャー
ジ行なっ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ェ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７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。

（２１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Ｐｉ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
加装入によシ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
最少限の酸素吹込み量でスラグ温度および炉内１９− 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ック図、第
７図は炉内還元剤（コークス）量の制御フローの一例を
示すブロック図、第８図は酸素吹込み量の制御フローの
一例を示すブロック図、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。 ２１− （％）連写副Ｖ口Ｏ（１）酉酊、ｃｔｃ＝Ｙ第３図 呵　開（分） イ耳づ 第４図 時間（分）

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ェロ
   クロムを製造するフェ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
   火物表面温度の少なくとも１つを測定し、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、酸素吹込
   み量、酸素吹込みランス位置および炉体回転速度の少な
   くとも１つを制御することを特徴とするフェロクロムの
   製造方法。 （２）　前記最適操業を行なうための設定値が、クロム
   の高還元率を得るためのスラグ温度と炉内還元剤量であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の
   フェロクロムの製造方法。 （３）　前記最適操業を行なうための設定値が、耐火物
   の溶損を最少にするためのスラグ組成であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１１項に記載のフェロクロム
   の製造方法。 （４）　前記最適操業を行なうための設定値が、耐火物
   の溶損を最少にするための耐火物表面温度とスラグ温度
   との差であることを特徴とする特許請求の範囲第（１１
   項に記載のフェロクロムの製造方法。 （５少　　前記最適操業を行なうための設定値が、酸素
   吹込み量および還元剤装入量を最少にするためのスラグ
   温度と炉内還元剤量であることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項に記載のフェロクロムの製造方法。