JP2000290709A - 高炉原料装入方法 - Google Patents
高炉原料装入方法Info
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Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特に微粉炭多量吹込み操業において、通気、
通液性を悪化させることなくガス利用率の向上を図るこ
とにより燃焼比を低下し得る高炉原料装入方法を提供す
る。 【解決手段】 粉鉱石と石炭粉の混合物を 350〜 550℃
の温度に加熱した状態で熱間成形した塊成化物を、焼結
鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混合して高炉へ装
入する。
通液性を悪化させることなくガス利用率の向上を図るこ
とにより燃焼比を低下し得る高炉原料装入方法を提供す
る。 【解決手段】 粉鉱石と石炭粉の混合物を 350〜 550℃
の温度に加熱した状態で熱間成形した塊成化物を、焼結
鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混合して高炉へ装
入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉原料装入方法
に関し、特には微粉炭多量吹込み操業時における操業の
安定性を維持する上で好適な高炉原料装入方法に関する
ものである。
に関し、特には微粉炭多量吹込み操業時における操業の
安定性を維持する上で好適な高炉原料装入方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】高炉操業においては、焼結鉱、ペレッ
ト、塊成鉱等の高炉原料とコークスとが層状に交互に装
入されるが、その装入の際、炉内半径方向の鉱石とコー
クスの重量比（以下この比をＯ／Ｃと略記する）を高精
度に制御して、炉内のガス流分布、融着帯形状等を目標
範囲内に維持管理すること、すなわち、中心流を適正に
確保することが、高炉の安定操業を図る上で重要とされ
ている。
ト、塊成鉱等の高炉原料とコークスとが層状に交互に装
入されるが、その装入の際、炉内半径方向の鉱石とコー
クスの重量比（以下この比をＯ／Ｃと略記する）を高精
度に制御して、炉内のガス流分布、融着帯形状等を目標
範囲内に維持管理すること、すなわち、中心流を適正に
確保することが、高炉の安定操業を図る上で重要とされ
ている。
【０００３】そして従来より、炉内半径方向のＯ／Ｃ分
布を制御するために、ベル式装入装置を備えた高炉にお
いてはムーバブルアーマの設定位置を適正に制御するこ
とが、またベルレス式装入装置を備えた高炉においては
分配シュートの傾動角度を調節することが行われてき
た。最近では別ルートの装入シュートを併設し、その装
入シュートにより高炉中心部に高炉原料又は／及びコー
クスを直接装入する方法が提案されている。これらの方
法を適正に利用し、炉内半径方向のＯ／Ｃ分布を高精度
に制御することにより、ガス流れを制御しながらガス利
用率〔ηCO＝ CO2/(CO＋CO2)×100 〕を改善し、高炉の
燃料比（銑鉄 1トンを製造するために必要な燃料重量）
を低下させることができるとされている。
布を制御するために、ベル式装入装置を備えた高炉にお
いてはムーバブルアーマの設定位置を適正に制御するこ
とが、またベルレス式装入装置を備えた高炉においては
分配シュートの傾動角度を調節することが行われてき
た。最近では別ルートの装入シュートを併設し、その装
入シュートにより高炉中心部に高炉原料又は／及びコー
クスを直接装入する方法が提案されている。これらの方
法を適正に利用し、炉内半径方向のＯ／Ｃ分布を高精度
に制御することにより、ガス流れを制御しながらガス利
用率〔ηCO＝ CO2/(CO＋CO2)×100 〕を改善し、高炉の
燃料比（銑鉄 1トンを製造するために必要な燃料重量）
を低下させることができるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年精
力的に実施されている微粉炭多量吹込み操業を行う場合
は、装入コークス量が少ないため、炉内半径方向のＯ／
Ｃ分布を適正に制御し、中心流を確保しながらガス利用
率を高めることが困難になってきている。
力的に実施されている微粉炭多量吹込み操業を行う場合
は、装入コークス量が少ないため、炉内半径方向のＯ／
Ｃ分布を適正に制御し、中心流を確保しながらガス利用
率を高めることが困難になってきている。
【０００５】また、微粉炭多量吹き込み時には熱流比
〔固体の熱容量／気体の熱容量〕が低下することにより
炉頂温度が高くなるため、炉壁及び炉頂からの熱損失
の更なる増加や、これまで飛散しなかったサイズのダ
ストが飛散することによるダスト比の増加等の問題によ
り、燃料比が上昇すると言った問題が出てきている。
〔固体の熱容量／気体の熱容量〕が低下することにより
炉頂温度が高くなるため、炉壁及び炉頂からの熱損失
の更なる増加や、これまで飛散しなかったサイズのダ
ストが飛散することによるダスト比の増加等の問題によ
り、燃料比が上昇すると言った問題が出てきている。
【０００６】一方、高炉原料として、従来より用いられ
てきた焼結鉱、ペレット、塊成鉱の外に、近年、固体炭
材（例えば石炭粉、コークス粉等）と粉鉱石又はダスト
（炭素、酸化鉄等の混合物）にバインダーを加えて冷間
成形された炭材内装コールドペレットあるいはコンポジ
ットと称するものがある。そして、炭材内装コールドペ
レットを使用するとガス利用率が向上することが報告
〔鉄と鋼（1986)S885, (93) コークス内装コールドペレ
ットの高炉内還元反応解析，井上ら〕されているが、炭
材内装コールドペレットあるいはコンポジットの製造に
バインダーとしてセメント類を用いた場合には高炉内の
スラグ比が上昇し通液性が悪化する等の問題が懸念され
る。特に微粉炭多量吹込み操業時には炉芯の不活性化等
により炉下部の通気、通液性が悪化傾向にあるため、ス
ラグ比を現状以上に上げることはできない。一方、これ
を改善してセメント類以外のバインダーを用いた場合に
は費用が高くコストメリットがなくなる。
てきた焼結鉱、ペレット、塊成鉱の外に、近年、固体炭
材（例えば石炭粉、コークス粉等）と粉鉱石又はダスト
（炭素、酸化鉄等の混合物）にバインダーを加えて冷間
成形された炭材内装コールドペレットあるいはコンポジ
ットと称するものがある。そして、炭材内装コールドペ
レットを使用するとガス利用率が向上することが報告
〔鉄と鋼（1986)S885, (93) コークス内装コールドペレ
ットの高炉内還元反応解析，井上ら〕されているが、炭
材内装コールドペレットあるいはコンポジットの製造に
バインダーとしてセメント類を用いた場合には高炉内の
スラグ比が上昇し通液性が悪化する等の問題が懸念され
る。特に微粉炭多量吹込み操業時には炉芯の不活性化等
により炉下部の通気、通液性が悪化傾向にあるため、ス
ラグ比を現状以上に上げることはできない。一方、これ
を改善してセメント類以外のバインダーを用いた場合に
は費用が高くコストメリットがなくなる。
【０００７】そこで、本発明は、上述したような事情を
背景としてなしたものであって、その目的は、特に微粉
炭多量吹込み操業において、通気、通液性を悪化させる
ことなくガス利用率の向上を図ることにより燃料比を低
下し得る高炉原料装入方法を提供するものである。
背景としてなしたものであって、その目的は、特に微粉
炭多量吹込み操業において、通気、通液性を悪化させる
ことなくガス利用率の向上を図ることにより燃料比を低
下し得る高炉原料装入方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る高炉原料装入方法（請求項１）は、
粉鉱石と石炭粉の混合物を 350〜 550℃の温度に加熱し
た状態で熱間成形した塊成化物を、焼結鉱、ペレット、
塊成鉱等の高炉原料に混合して高炉へ装入するものであ
る。
めに、本発明に係る高炉原料装入方法（請求項１）は、
粉鉱石と石炭粉の混合物を 350〜 550℃の温度に加熱し
た状態で熱間成形した塊成化物を、焼結鉱、ペレット、
塊成鉱等の高炉原料に混合して高炉へ装入するものであ
る。
【０００９】本発明では、粉鉱石と石炭粉の混合物を 3
50〜 550℃の温度に加熱した状態で熱間成形した塊成化
物を、焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混合し
て高炉へ装入するものであるが、このようにして前記塊
成化物を高炉へ装入すると、従来法（塊成化物を使用し
ない方法）では装入した鉱石が反応することのなかった
低温域から、塊成化物中の石炭と鉱石が見かけ上直接還
元反応（吸熱反応）を開始する。その時、反応により発
生するガスはCOガスが主体なため、混合した焼結鉱、ペ
レット、塊成鉱等の原料の還元に利用される。その結
果、Rist操業線図において、Ｗ点（ウスタイト−鉄平衡
点）が右側に移行し、ガス利用率が向上し、燃料比が低
下する。また、燃料として装入したコークスとCO2 ガス
との反応が塊成化物中に内装した石炭（炭素）が優先し
て利用されるため抑制され、コークスの粉発生量が低下
するため高炉内の通気性が向上する。
50〜 550℃の温度に加熱した状態で熱間成形した塊成化
物を、焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混合し
て高炉へ装入するものであるが、このようにして前記塊
成化物を高炉へ装入すると、従来法（塊成化物を使用し
ない方法）では装入した鉱石が反応することのなかった
低温域から、塊成化物中の石炭と鉱石が見かけ上直接還
元反応（吸熱反応）を開始する。その時、反応により発
生するガスはCOガスが主体なため、混合した焼結鉱、ペ
レット、塊成鉱等の原料の還元に利用される。その結
果、Rist操業線図において、Ｗ点（ウスタイト−鉄平衡
点）が右側に移行し、ガス利用率が向上し、燃料比が低
下する。また、燃料として装入したコークスとCO2 ガス
との反応が塊成化物中に内装した石炭（炭素）が優先し
て利用されるため抑制され、コークスの粉発生量が低下
するため高炉内の通気性が向上する。
【００１０】また、本発明で、塊成化物として、粉鉱石
と石炭粉の混合物を 350〜 550℃の温度に加熱した状態
で熱間成形したものを用いるのは、前記温度範囲内であ
ればバインダーを用いることなく石炭粉を加熱した時に
発現する粘結性を利用して、十分密度が高く、且つ圧潰
強度の高い（50kg／個以上）塊成化物とすることができ
るためであり、またこれにより塊成化物と他の原料とを
混合して高炉に装入して上記の作用効果を得ることがで
きるためである。また、塊成化物はバインダーを用いる
ことなく塊成化されているので、バインダーを用いて製
造される炭材内装コールドペレットあるいはコンポジッ
トとは異なり、バインダー使用によるコスト高の心配が
ない上に、バインダーとしてセメント類を用いた場合に
問題となる、スラグ比上昇による通液性の悪化の問題も
ない。また、圧潰強度の高い塊成化物を用いることで、
高炉の通気性の観点から問題となる粉発生が抑制でき
る。本発明の場合、石炭中に含まれている揮発分やター
ル分は、熱間成形時に大部分が脱揮及び脱タールしてお
り、更に、塊成化物中の石炭割合は約20重量％程度で、
高炉への塊成化物の装入量は少量のため、塊成化物を高
炉に装入してもタール分の設備への付着は問題とはなら
ない。
と石炭粉の混合物を 350〜 550℃の温度に加熱した状態
で熱間成形したものを用いるのは、前記温度範囲内であ
ればバインダーを用いることなく石炭粉を加熱した時に
発現する粘結性を利用して、十分密度が高く、且つ圧潰
強度の高い（50kg／個以上）塊成化物とすることができ
るためであり、またこれにより塊成化物と他の原料とを
混合して高炉に装入して上記の作用効果を得ることがで
きるためである。また、塊成化物はバインダーを用いる
ことなく塊成化されているので、バインダーを用いて製
造される炭材内装コールドペレットあるいはコンポジッ
トとは異なり、バインダー使用によるコスト高の心配が
ない上に、バインダーとしてセメント類を用いた場合に
問題となる、スラグ比上昇による通液性の悪化の問題も
ない。また、圧潰強度の高い塊成化物を用いることで、
高炉の通気性の観点から問題となる粉発生が抑制でき
る。本発明の場合、石炭中に含まれている揮発分やター
ル分は、熱間成形時に大部分が脱揮及び脱タールしてお
り、更に、塊成化物中の石炭割合は約20重量％程度で、
高炉への塊成化物の装入量は少量のため、塊成化物を高
炉に装入してもタール分の設備への付着は問題とはなら
ない。
【００１１】そして、本発明の請求項２に係る高炉原料
装入方法は、上記請求項１に係る高炉原料装入方法にお
いて、塊成化物の石炭粉として、ギーセラー最高流動度
(MF)が LogMF＞0.5 である石炭粉を用いるもので、この
ような LogMF＞0.5 である石炭粉を用いた塊成化物であ
ると、石炭粉を加熱した時に発現する粘結性を利用し
て、より密度及び圧潰強度の高い塊成化物とすることが
でき、またこれにより他の原料と混合して高炉に装入し
て上記の作用効果を得ることができるためである。ま
た、このような作用効果をより効果的に得るためには、
塊成化物の石炭粉として、ギーセラー最高流動度(MF)が
LogMF＞0.5 であることに加えて、更に熱間成形する際
の加熱速度を 1℃／秒以上で昇温すること（請求項３）
が好ましい。
装入方法は、上記請求項１に係る高炉原料装入方法にお
いて、塊成化物の石炭粉として、ギーセラー最高流動度
(MF)が LogMF＞0.5 である石炭粉を用いるもので、この
ような LogMF＞0.5 である石炭粉を用いた塊成化物であ
ると、石炭粉を加熱した時に発現する粘結性を利用し
て、より密度及び圧潰強度の高い塊成化物とすることが
でき、またこれにより他の原料と混合して高炉に装入し
て上記の作用効果を得ることができるためである。ま
た、このような作用効果をより効果的に得るためには、
塊成化物の石炭粉として、ギーセラー最高流動度(MF)が
LogMF＞0.5 であることに加えて、更に熱間成形する際
の加熱速度を 1℃／秒以上で昇温すること（請求項３）
が好ましい。
【００１２】また、上述したように、本発明に係る高炉
原料装入方法ではガス利用率を向上させ燃料比を低下さ
せることができることから、従来よりも燃料比を高める
ことなく微粉炭多量吹き込み操業と併せて行うことがで
きる。
原料装入方法ではガス利用率を向上させ燃料比を低下さ
せることができることから、従来よりも燃料比を高める
ことなく微粉炭多量吹き込み操業と併せて行うことがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。表１に示す粉鉱石と表２に示す石炭粉を約78：22
（粉鉱石：石炭粉）の割合で混合し、その混合物を約 4
50℃の温度に加熱し、線圧約2ton／cmの成形圧で体積約
6cm3の大きさの塊成化物に熱間成形した。その塊成化物
の所定量を焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混
合し、その混合した高炉原料を従来同様にコークスと交
互に層状に高炉へ装入する。なお、本例では粉鉱石と石
炭粉の混合割合（重量比）を粉鉱石／石炭粉＝78／22と
したが、石炭量は石炭中の炭素量と鉱石中のFe量に応じ
て、還元必要量以上にする必要がある。
る。表１に示す粉鉱石と表２に示す石炭粉を約78：22
（粉鉱石：石炭粉）の割合で混合し、その混合物を約 4
50℃の温度に加熱し、線圧約2ton／cmの成形圧で体積約
6cm3の大きさの塊成化物に熱間成形した。その塊成化物
の所定量を焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混
合し、その混合した高炉原料を従来同様にコークスと交
互に層状に高炉へ装入する。なお、本例では粉鉱石と石
炭粉の混合割合（重量比）を粉鉱石／石炭粉＝78／22と
したが、石炭量は石炭中の炭素量と鉱石中のFe量に応じ
て、還元必要量以上にする必要がある。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】上記のように塊成化物を混合した高炉原料
を高炉へ装入することにより、高炉操業において、高炉
内の低温域から、塊成化物中の石炭と鉱石が見かけ上直
接還元反応（吸熱反応）を開始するとともに、その反応
により発生するガスはCOガスが主体であるため、混合し
て装入した焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の原料の還元に
利用され、ガス利用率が向上し、燃料比が低下する。ま
た、燃料として装入したコークスとCO2 ガスとの反応が
抑制され、コークスの粉発生量が低下するため高炉内の
通気性が向上する。
を高炉へ装入することにより、高炉操業において、高炉
内の低温域から、塊成化物中の石炭と鉱石が見かけ上直
接還元反応（吸熱反応）を開始するとともに、その反応
により発生するガスはCOガスが主体であるため、混合し
て装入した焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の原料の還元に
利用され、ガス利用率が向上し、燃料比が低下する。ま
た、燃料として装入したコークスとCO2 ガスとの反応が
抑制され、コークスの粉発生量が低下するため高炉内の
通気性が向上する。
【００１７】因みに、銑鉄トン当たり50kgの割合となる
量の上記塊成化物を、焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高
炉原料に混合し、その混合した高炉原料を装入して高炉
操業を行い、その時の温度とCO含有率＝CO／(CO ＋CO2)
×100 〕の関係を調査した。その結果を図１に示す。ま
た、比較のため、塊成化物を混合しない、従来の焼結
鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料による高炉操業時の
温度とガス利用率の関係を図１に併せて示す。
量の上記塊成化物を、焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高
炉原料に混合し、その混合した高炉原料を装入して高炉
操業を行い、その時の温度とCO含有率＝CO／(CO ＋CO2)
×100 〕の関係を調査した。その結果を図１に示す。ま
た、比較のため、塊成化物を混合しない、従来の焼結
鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料による高炉操業時の
温度とガス利用率の関係を図１に併せて示す。
【００１８】図１から明らかなように、塊成化物を混合
装入すると高炉原料の還元反応が低温から始まってい
る。従って、Rist操業線図において、Ｗ点が右側に移行
し、ガス利用率が向上し、燃料比が低下している。今
回、塊成化物を銑鉄 1トン当たり50kg装入しての高炉操
業では、ガス利用率が 0.5％上昇し、燃料比が銑鉄 1ト
ン当たり 4kg低下した。
装入すると高炉原料の還元反応が低温から始まってい
る。従って、Rist操業線図において、Ｗ点が右側に移行
し、ガス利用率が向上し、燃料比が低下している。今
回、塊成化物を銑鉄 1トン当たり50kg装入しての高炉操
業では、ガス利用率が 0.5％上昇し、燃料比が銑鉄 1ト
ン当たり 4kg低下した。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高炉
原料装入方法によれば、粉鉱石と石炭粉の混合物を 350
〜 550℃の温度に加熱した状態で熱間成形した塊成化物
を、焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混合して
高炉へ装入することで、塊成化物中の石炭と鉱石による
見かけ上の直接還元反応（吸熱反応）が、高炉内の低温
域から開始し、またその反応により発生するガスはCOガ
スが主体であるため、混合した焼結鉱、ペレット、塊成
鉱等の原料の還元に利用されるので、ガス利用率を向上
でき、それに伴い燃料比を低下させることができる。ま
た、燃料として装入したコークスとCO2 ガスとの反応が
抑制されることから、コークスの粉発生量が低下できる
とともに、高炉内の通気性が向上するので、高炉への微
粉炭吹込み操業が効果的に行える。
原料装入方法によれば、粉鉱石と石炭粉の混合物を 350
〜 550℃の温度に加熱した状態で熱間成形した塊成化物
を、焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混合して
高炉へ装入することで、塊成化物中の石炭と鉱石による
見かけ上の直接還元反応（吸熱反応）が、高炉内の低温
域から開始し、またその反応により発生するガスはCOガ
スが主体であるため、混合した焼結鉱、ペレット、塊成
鉱等の原料の還元に利用されるので、ガス利用率を向上
でき、それに伴い燃料比を低下させることができる。ま
た、燃料として装入したコークスとCO2 ガスとの反応が
抑制されることから、コークスの粉発生量が低下できる
とともに、高炉内の通気性が向上するので、高炉への微
粉炭吹込み操業が効果的に行える。
【図１】温度とCO含有率＝CO／(CO ＋CO2)×100 の関係
を示す図である。
を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 粉鉱石と石炭粉の混合物を 350〜 550℃
の温度に加熱した状態で熱間成形した塊成化物を、焼結
鉱、ペレット、塊成鉱等の高炉原料に混合して高炉へ装
入することを特徴とする高炉原料装入方法。 - 【請求項２】 鉱石粉とギーセラー最高流動度(MF)が L
ogMF＞0.5 である石炭粉の混合物を 350〜 550℃の温度
に加熱した状態で熱間成形した塊成化物を、焼結鉱、ペ
レット、塊成鉱等の高炉原料に混合して高炉へ装入する
ことを特徴とする高炉原料装入方法。 - 【請求項３】 鉱石粉とギーセラー最高流動度(MF)が L
ogMF＞0.5 である石炭粉の混合物を 1℃／秒以上の加熱
速度で昇温し 350〜 550℃の温度に加熱した状態で熱間
成形した塊成化物を、焼結鉱、ペレット、塊成鉱等の高
炉原料に混合して高炉へ装入することを特徴とする高炉
原料装入方法。 - 【請求項４】 微粉炭吹込み量が銑鉄 1トン当たり 100
kg以上である高炉において、請求項１乃至３のいずれか
の高炉原料装入方法を実施することを特徴とする高炉原
料装入方法。
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|---|---|---|---|
| JP09749599A JP3718604B2 (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 高炉原料装入方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09749599A JP3718604B2 (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 高炉原料装入方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000290709A true JP2000290709A (ja) | 2000-10-17 |
| JP3718604B2 JP3718604B2 (ja) | 2005-11-24 |
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ID=14193858
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09749599A Expired - Fee Related JP3718604B2 (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 高炉原料装入方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3718604B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006028594A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Jfe Steel Kk | 高炉の操業方法 |
| KR100762455B1 (ko) * | 2001-05-17 | 2007-10-02 | 주식회사 포스코 | 일산화탄소 가스 이용률 제어를 위한 대립광 내외진장입방법 |
| CN113177303A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-27 | 鞍钢股份有限公司 | 利用高炉透气指数计算2000、3000m3级高炉喷煤利用率的方法 |
-
1999
- 1999-04-05 JP JP09749599A patent/JP3718604B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN113177303A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-27 | 鞍钢股份有限公司 | 利用高炉透气指数计算2000、3000m3级高炉喷煤利用率的方法 |
| CN113177303B (zh) * | 2021-04-15 | 2023-09-26 | 鞍钢股份有限公司 | 利用高炉透气指数计算2000、3000m3级高炉喷煤利用率的方法 |
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