(57)【要約】【課題】高Ｃｒ溶銑を製造する竪型溶融還元炉において、炉の火入れ立ち上げや長時間休風後の操業再開を、出銑不良などの問題を生じることなく円滑且つ適切に行う。【解決手段】炉内に炭素系固体還元材が充填され、上段側の羽口から熱風とともに高Ｃｒ粉体原料を吹き込むことでＣｒ：６mass％以上の溶銑を出銑する竪型溶融還元炉の操業方法であって、炉の火入れ立ち上げ時又は休風後の操業再開時には低Ｃｒ粉体原料を吹き込むことにより、流動性のあるＣｒ：４mass％以下の溶銑を出銑する予備操業を行い、この予備操業で炉内通液性を確保しつつ炉熱を高めた後、Ｃｒ：６mass％以上の溶銑を出銑する操業に移行する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に炭素系固体還元材が充填される竪型炉であり、炉高方向で羽口を多段に設け、上段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風とともに粉粒状のＣｒ含有原料を吹き込み、下段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風を吹き込むことで、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑する竪型溶融還元炉の操業方法であって、
炉の火入れ立ち上げ時又は休風後の操業再開時に、前記Ｃｒ含有原料よりもＣｒ含有量が低い又はＣｒを含有しない粉粒状の原料を前記上段側の羽口から吹き込むことで、Ｃｒ濃度が４mass％以下の溶銑を出銑する予備操業を行い、該予備操業で炉熱を高めた後、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑する操業に移行することを特徴とする竪型溶融還元炉の操業方法。
【請求項２】
予備操業において上段側の羽口から吹き込む粉粒状の原料として、焼結集塵ダスト、高炉集塵ダスト、製鋼集塵ダストの中から選ばれる１種以上を用いることを特徴とする請求項１に記載の竪型溶融還元炉の操業方法。
【請求項３】
炉体温度を測定し、該炉体温度が所定温度以上になってから、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑するための操業条件に移行することを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型溶融還元炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内に炭素系固体還元材が充填される竪型炉であって、炉高方向で羽口を多段に設け、上段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風とともに粉粒状のＣｒ含有原料を吹き込み、下段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風を吹き込むことで高Ｃｒ溶銑を製造する竪型溶融還元炉の操業方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、クロム鉱石の溶融還元工程で生じるＣｒ含有量が高い転炉ダスト（以下、「高Ｃｒ含有ＯＧダスト」という）を、以下のような溶融還元炉で溶融還元して高Ｃｒ溶銑が製造されている。
この溶融還元炉は、炉内にコークスなどの炭素系固体還元材が充填される竪型炉であって、羽口を炉高方向で多段（通常、上下２段）に設け、上段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風とともに粉粒状の原料（例えば、高Ｃｒ含有ＯＧダストなど）を吹き込み、下段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風を吹き込むものである。この溶融還元炉では、上段側の羽口から吹き込まれた原料が羽口先で軟化・溶融するとともに、当該羽口先や下段側の羽口の羽口先、さらには溶融物として炉床に滴下するまでの過程で炭素系固体還元材により直接還元される。滴下して炉床に達した溶融物は、溶銑滓として炉外に排出される（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特公平２−４２８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような溶融還元炉で高Ｃｒ含有ＯＧダストの溶融還元を行うと、Ｃｒ濃度が６mass％以上、通常は８〜１３mass％程度の高Ｃｒ溶銑が得られるが、このような高Ｃｒ濃度の溶銑は溶融温度が高いため、炉内温度が十分に高くないと炉内での流動性の低下や凝固を生じやすい。特に、炉の火入れ立ち上げ時や長時間休風（休風＝羽口からの熱風又は酸素富化熱風の吹き込みの休止）後の操業再開時は炉熱が低いため、羽口先で生じた溶融物がすぐに凝固して炉内の通液性が阻害され、出銑不能に陥る場合がある。
【０００４】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、高Ｃｒ溶銑を製造する竪型溶融還元炉において、炉の火入れ立ち上げや長時間休風後の操業再開を、出銑不良などの問題を生じることなく円滑且つ適切に行うことできる操業方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下のとおりである。
［1］炉内に炭素系固体還元材が充填される竪型炉であり、炉高方向で羽口を多段に設け、上段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風とともに粉粒状のＣｒ含有原料を吹き込み、下段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風を吹き込むことで、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑する竪型溶融還元炉の操業方法であって、炉の火入れ立ち上げ時又は休風後の操業再開時に、前記Ｃｒ含有原料よりもＣｒ含有量が低い又はＣｒを含有しない粉粒状の原料を前記上段側の羽口から吹き込むことで、Ｃｒ濃度が４mass％以下の溶銑を出銑する予備操業を行い、該予備操業で炉熱を高めた後、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑する操業に移行することを特徴とする竪型溶融還元炉の操業方法。
【０００６】
［2］上記［1］の操業方法において、予備操業において上段側の羽口から吹き込む粉粒状の原料として、焼結集塵ダスト、高炉集塵ダスト、製鋼集塵ダストの中から選ばれる１種以上を用いることを特徴とする竪型溶融還元炉の操業方法。
［3］上記［1］又は［2］の操業方法において、炉体温度を測定し、該炉体温度が所定温度以上になってから、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑するための操業条件に移行することを特徴とする竪型溶融還元炉の操業方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の竪型溶融還元炉の操業方法によれば、炉の火入れ立ち上げ時や長時間休風後の操業再開時に、流動性が高い低Ｃｒ溶銑を出銑する予備操業を行うことで、炉内の通液性を確保しつつ炉熱を高め、しかる後、高Ｃｒ溶銑を出銑する操業に移行するので、炉の火入れ立ち上げや長時間休風後の操業再開を、出銑不良などの問題を生じることなく円滑且つ適切に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明が適用される竪型溶融還元炉を模式的に示すものである。この竪型溶融還元炉１は、炉内にコークスなどの炭素系固体還元材が充填される竪型炉であって、炉下部寄りの位置に、炉周方向で間隔的に配置された複数の羽口からなる羽口群２ａ，２ｂを上下２段に設け、上段側の羽口群２ａから熱風又は酸素富化熱風とともに粉粒状のＣｒ含有原料（以下、便宜上「高Ｃｒ粉体原料」という）を吹き込み、下段側の羽口群２ｂから熱風又は酸素富化熱風を吹き込むものである。この下段側の羽口群２ｂは、主に原料の還元を促進する目的で設けられている。なお、上段側の羽口群２ａから吹き込まれる高Ｃｒ粉体原料のＣｒ含有量は粉体の発生源により異なるが、さきに挙げた高Ｃｒ含有ＯＧダスト（クロム鉱石の溶融還元工程で生じるＣｒ含有量が高い転炉ダスト）の場合にはＣｒ：８〜１０mass％程度である。
【０００９】
このような竪型溶融還元炉１では、炉内充填物（炭素系固体還元材など）は炉頂から炉内に装入される。上段側の羽口群２ａから吹き込まれた高Ｃｒ粉体原料は、その羽口先で軟化・溶融するとともに、当該羽口先や下段側の羽口群２ｂの羽口先、さらには溶融物として炉床に滴下するまでの過程で炭素系固体還元材により直接還元される。滴下して炉床に達した溶融物は、溶銑滓として炉外に排出される。
なお、上記羽口群２は炉高方向で３段以上の多段に設けてもよく、この場合には上段側の１段または２段以上の羽口群２ａから高Ｃｒ粉体原料の吹き込みが行われる。
【００１０】
このような竪型溶融還元炉１による高Ｃｒ粉体原料の溶融還元では、Ｃｒ濃度が６mass％以上、通常は８〜１３mass％程度の高Ｃｒ溶銑が出銑されるが、この高Ｃｒ溶銑は溶融温度が高いため、炉内温度が十分に高くないと炉内での流動性の低下や凝固を生じやすく、特に、炉の火入れ立ち上げ時や長時間休風後の操業再開時は炉熱が低いため、羽口先で生じた溶融物がすぐに凝固して炉内の通液性が阻害され、出銑自体ができなくなる場合がある。
そこで、本発明の操業方法では、炉の火入れ立ち上げ時又は休風後の操業再開時に、Ｃｒ含有量が低い又はＣｒを含有しない粉粒状の原料（以下、便宜上「低Ｃｒ粉体原料」という）を前記上段側の羽口群２ａから吹き込むことで、流動性が高いＣｒ濃度：４mass％以下の溶銑を出銑する予備操業を行い、この予備操業によって炉内での通液性を確保しつつ炉熱を高めた後、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑する操業（定常操業）に移行するものである。
【００１１】
上記予備操業時に炉から出銑する溶銑は、Ｃｒ濃度が４mass％以下、好ましくは２mass％以下であり、このようなＣｒ濃度であれば、炉熱がある程度低くても溶銑の通液性を確保することができる。このようなＣｒ濃度の溶銑を出銑させるために、予備操業では低Ｃｒ粉体原料を上段側の羽口群２ａから吹き込む。この低Ｃｒ粉体原料は、溶銑のＣｒ濃度が４mass％以下、好ましくは２mass％以下となるようなＣｒ含有量を有するものであればよいが、含有するＣｒとＦｅの質量比［Ｃｒ／Ｆｅ］が１／１０以下、１／２０以下の粉体原料が特に好ましい。具体的には、普通鋼製造プロセスで発生する各種ダストを用いることができ、例えば、高炉集塵ダスト（Ｃｒ＜０．１mass％、Ｆｅ：約５７mass％）、焼結集塵ダスト（Ｃｒ＜０．１mass％、Ｆｅ：約４５mass％）のほか、各種製鋼プロセスで発生するダストを乾式集塵した製鋼集塵ダストなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。なお、高炉集塵ダストには、高炉炉頂からの排ガス中から集塵されたダスト、高炉鋳床で集塵されたダストがあり、いずれも使用することができる。
【００１２】
また、炉の休風のなかでも短時間休風は炉熱の低下が大きくなく、炉熱の程度によっては操業再開時に本発明を適用する必要がない場合がある。これに対して休風時間が長くなる（長時間休風）と炉熱が大きく低下し、本発明を適用する必要が生じる。休風後の操業再開時に本発明を適用する必要があるか否かは、例えば以下のようにして測定される操業再開時の炉体温度によって判断することが好ましい。
図２は竪型溶融還元炉１の炉底部の縦断面を示すものであるが、炉底レンガ４の内部（例えば、炉底面３から深さ約９００ｍｍ位置）に温度計５を埋め込み、この温度計で測定される炉底レンガ温度（好ましくは複数の温度計５による平均温度）が所定温度以下（例えば、１００℃以下）となった場合に、本発明を適用するようにすることができる。
【００１３】
なお、本発明が適用されるような長時間休風は、炉の付随設備や周辺設備（例えば、排ガスの集塵装置など）のメンテナンスを行う場合などに多い。図３は、休風入りの際の送風パターンの一例を示したものであり、この例では、高Ｃｒ粉体原料の吹き込みを最終出銑の約１時間前に停止し、その後、最終出銑まで送風量を徐々に低下させる。最終出銑（約３０分間）で炉内の銑滓を出し切った後、送風量をさらに低下させ、休風に入る。
【００１４】
竪型溶融還元炉１の出銑は２〜３時間毎に行われ、Ｃｒ濃度が４mass％以下の溶銑を出銑する予備操業では、少なくとも１回の出銑が行われる。流動性が良好なＣｒ濃度：４mass％以下の溶銑を出銑する予備操業を一定時間行うことにより、炉内の通液性が確保されつつ（したがって、出銑不良なども生じない）、コークスなどの炭素系固体還元材の燃焼と炉底部に滴下する溶融物の熱により炉体、特に炉底部が速やかに昇温し、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑する操業に移行できるようになる。
【００１５】
この移行のタイミングは、例えば、図２のようにして測定される炉体温度（炉底レンガ温度）や溶銑温度で判断することが好ましい。炉底レンガ温度で判断する場合には、図２に示すような温度計５で測定される温度（好ましくは複数の温度計５による平均温度）が所定温度以上（例えば、１１０℃以上）となった場合に、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑するための操業条件に移行する。すなわち、高Ｃｒ粉体原料の吹き込みを開始する。そして、このように定常操業条件に移行してから一定時間経過後、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑が出銑されるようになる。一般に溶銑のＣｒ濃度は、上記のような高Ｃｒ粉体原料の吹き込みを開始してから数回の出銑を経た後に定常的な濃度になる。
【００１６】
図４は、本発明法を炉の火入れ立ち上げ時に適用した場合の送風パターンと原料吹き込みの形態の一例を示している。この例では、まず送風を開始するが、送風開始から約７２時間は送風によってコークスを燃焼させるだけで、粉体原料の吹き込みは行わない。送風を開始して約７２時間後に、低Ｃｒ粉体原料を羽口群２ａから吹き込むことで、Ｃｒ濃度が４mass％以下の溶銑を出銑する予備操業を開始する。この予備操業を約２４時間行い、その間２〜３時間毎に出銑を行う。そして、予備操業開始から約２４時間後に定常操業用の高Ｃｒ粉体原料の吹き込みを開始する。
【００１７】
図５は、本発明法を炉の火入れ立ち上げ時に適用した場合の操業例において、低Ｃｒ粉体原料の吹き込みによる予備操業の開始時から定常操業に移行し、溶銑Ｃｒ濃度が安定するまでの溶銑のＣｒ濃度の推移を示したものであり、この例では、予備操業開始から約２日弱で溶銑Ｃｒ濃度が６mass％以上になり、さらに半日程度で溶銑Ｃｒ濃度が定常的なレベルで安定化している。
図６は、本発明法を炉の火入れ立ち上げ時に適用した場合の操業例において、図２の方法で測定した炉底レンガ温度の推移と低Ｃｒ粉体原料の吹き込み開始点及び高Ｃｒ粉体原料の吹き込み開始点を示したもので、炉底レンガ温度が約９８℃になった時点で低Ｃｒ粉体原料の吹き込みを開始し、さらに炉底レンガ温度が約１１０℃になった時点で高Ｃｒ粉体原料の吹き込みを開始している。
【００１８】
以上挙げた図５及び図６の操業例は、図１に示すような上下２段の羽口群を有する内容積１４０ｍ３の竪型溶融還元炉において、炉内にコークスを充填し、下記操業条件で炉火入れ立ち上げ時の予備操業とその後の定常操業を行ったものである。
（1）予備操業（低Ｃｒ粉体原料の吹き込み）前の送風条件
送風量：１００Ｎｍ３／ｍｉｎ
送風時間：約７２Ｈｒ
熱風温度：６５０〜７００℃
熱風Ｏ２濃度：２１％（富化酸素分：０％）
（2）予備操業条件
・低Ｃｒ粉体原料：高炉鋳床ダスト（Ｃｒ：０．１mass％以下、Ｆｅ：５７mass％）
・粉体原料吹き込み量：６〜１０ｔ／Ｈｒ
・送風条件
送風量：２３０Ｎｍ３／ｍｉｎ
送風時間：３９Ｈｒ
熱風温度：８００〜８５０℃
熱風Ｏ２濃度：３０〜３５％（富化酸素分：９〜１４％）
（3）定常操業条件
・高Ｃｒ粉体原料：高Ｃｒ含有ＯＧダスト（Ｃｒ：９mass％、Ｆｅ：５５mass％）
・粉体原料吹き込み量：８〜１２ｔ／Ｈｒ
・送風条件
送風量：２３０Ｎｍ３／ｍｉｎ
熱風温度：８５０℃
熱風Ｏ２濃度：３５〜４０％（富化酸素分：１４〜１９％）
これらの操業では、予備操業を開始した後、定常操業に移行し操業が安定化するまでの全期間において、炉内通液性は完全に正常な状態に維持され、出銑不良などの問題は全く生じなかった。
なお、本発明の操業方法は、高Ｃｒ含有ＯＧダストの溶融還元炉の操業だけでなく、Ｃｒ濃度が６mass％以上の溶銑を出銑する種々の竪型溶融還元炉の操業に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明法が適用される竪型溶融還元炉を模式的に示す説明図
【図２】炉底レンガ温度を測定するための温度計の埋設位置を、炉底部を縦断面した状態で示す説明図
【図３】炉の休風入りの際の送風パターンの一例を示すグラフ
【図４】本発明法を炉の火入れ立ち上げ時に適用した場合の送風パターンと原料吹き込みの形態の一例を示すグラフ
【図５】本発明法を炉の火入れ立ち上げ時に適用した場合の操業例において、予備操業の開始から定常操業に移行し、溶銑Ｃｒ濃度が安定するまでの溶銑のＣｒ濃度の推移を示すグラフ
【図６】本発明法を炉の火入れ立ち上げ時に適用した場合の操業例において、炉底レンガ温度の推移と低Ｃｒ粉体原料の吹き込み開始点及び高Ｃｒ粉体原料の吹き込み開始点を示すグラフ
【符号の説明】
【００２０】
１  竪型溶融還元炉
２ａ，２ｂ  羽口群
３  炉底面
４  炉底レンガ
５  温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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