JP2001064706A - 高炉操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排滓性の悪化を速やかに解消し、炉況の回復を
図ることができる高炉操業方法を提供する。 【解決手段】高炉操業中または高炉休風時に、金属棒１
を羽口２から炉内へ下向きに、かつ下記（１）式を満た
すように挿入する。 ｘ sinα≧ｙ／２ ・・・（１） ここで、ｘ：羽口の先端から金属棒の先端までの距離
［ｍ］ α：金属棒の炉内への挿入角度で、羽口の先端を通る水
平線に対してなす角度［度］ ｙ：出銑口とその直上の羽口との間の距離［ｍ］

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉下部コークス充填層
の通液性の低下に起因して悪化した排滓性を改善し、炉
況の回復を図ることができる高炉操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉の炉頂からコークスと交互に装入さ
れた鉱石は、炉下部に設置された羽口から吹き込まれる
熱風とコークスとの反応によって発生する還元性ガス
（ＣＯ、Ｈ₂ ）の作用で炉内を降下しつつ徐々に加熱、
還元され、軟化溶融帯を形成した後、炉心コークス層の
隙間を伝って炉底に溶銑となって溜まる。溶銑は定期的
にまたは連続的に出銑口から抜き出される。

【０００３】この高炉を安定にしかも効率よく操業する
には、炉内を上昇するガスと炉内を降下する個体燃料
（コークス）および原料（鉱石）との熱交換ならびに反
応を効率よく行わせることが必要であり、そのためには
炉内の通気性、通液性を良好に保つことが重要である。

【０００４】一方、近年、コークス比の低減を狙い、羽
口から熱風とともに多量の微粉炭を吹き込む高ＰＣＩ操
業へ移行しており、炉頂から装入するコークス量の鉱石
量に対する比率が低下してきている。そのため、鉱石の
還元に必要な量の還元性ガスを生成するための高炉下部
での単位コークス量当たりに換算したコークスの熱風と
の反応量が増大し、コークスの反応劣化が顕著になり、
発生粉率が上昇する傾向にある。また、羽口前でも、微
粉炭の燃焼によりコークス旋回時間が増大し、機械的作
用による劣化も増大するため、発生粉率がさらに上昇す
る。

【０００５】発生粉は、上昇ガス流線の湾曲部に蓄積す
るので、特に羽口レベルの炉心コークスの表層に蓄積し
やすく、また、先に述べたコークスの反応劣化による粒
径の低下も相まって、炉心コークスの空隙率の低下が顕
著になり、上昇ガスの通気抵抗、滴下溶銑滓および滞留
溶銑滓の通液抵抗が上昇する。

【０００６】炉心コークスの通液性が低下すると、溶銑
よりも溶滓の流動性が悪いため、出銑時には出銑時間に
対して出滓時間の割合が低下して、すなわち、排滓性が
悪化して出銑滓作業に支障をきたすだけでなく、炉内に
溶滓が残留しやすくなるので、炉内での滞留液面が羽口
に近づき、送風圧損が増加して操業が不安定となる。

【０００７】炉心コークスの通液性を良好に保つため
に、炉頂から鉱石とコークスを交互に装入するに際し、
コークスの一部を炉の中心部に装入することにより中心
部の鉱石に対するコークスの存在率を増加させるコーク
ス装入方法が提案されている（特公昭６４―９３７３号
公報）。通気性のよいコークスを炉心側に密に落下装入
することにより中心部の上昇ガスを増加させ、かつ中心
部のＣＯ₂ およびＨ₂ Ｏガスの発生量を低位に保つこと
によりコークスの反応劣化を抑え、炉心の通気性を確保
するのである。しかしながら、この方法は、間接的に炉
心を改質する方法であって、劣化の少ない良質なコーク
スが炉頂から炉心に到達するまでに少なくとも５日は必
要であり、炉下部の通気性、通液性の急激な悪化に対す
る対応が遅れることになる。

【０００８】また、特許第２７４１１４０号公報には、
高炉休風時に羽口から中空パイプを挿入して炉心部の要
加熱部位の近傍に複数の通気孔を穿設し、休風後の操業
時に供給する熱風によって炉心部を燃焼、加熱する方法
が、また、特許第２７４１１４１号公報には、高炉休風
時に羽口から内管と外管の二重管を挿入した後、前記内
管のみを抜き出し、外管に熱風を供給して炉心の活性化
を図る方法が開示されている。

【０００９】これらの方法によれば、中空パイプまたは
二重管は羽口から水平方向に挿入されるので、羽口レベ
ルから上方部の通気性は改善される。しかし、羽口レベ
ルより下方部の炉下部コークス充填層の通液抵抗が増大
して排滓性が悪化した場合、これらの方法は全く効果が
ない。

【００１０】なお、炉下部コークス充填層の通液性を直
接的に改善する方法は、これまで提案されていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みなされたもので、その課題は、高ＰＣＩ操業、
または低燃料比操業による羽口レベルより下方部の炉下
部コークス充填層の通気性および通液性の悪化（すなわ
ち、空隙率の著しい低下）に伴う排滓時の流動異常と、
それに起因する出滓率の低下、複数の出銑口間に生じる
出滓速度の偏差、すなわち排滓性の偏差を速やかに解消
し、炉況の回復を図ることができる高炉操業方法を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
高炉操業方法にある。

【００１３】高炉操業中または高炉休風時に、金属棒を
羽口から炉内へ下向きに、かつ下記（１）式を満たすよ
うに挿入し通液孔を形成する高炉操業方法。

【００１４】ｘ sinα≧ｙ／２ ・・・（１） ここで、ｘ：羽口の先端から金属棒の先端までの距離
［ｍ］ α：金属棒の炉内への挿入角度で、羽口の先端を通る水
平線に対してなす角度［度］ ｙ：出銑口とその直上の羽口との間の距離［ｍ］ なお、（１）式中のαの上限は、金属棒を羽口から炉内
へ下向きに挿入し得る最大角度である。また、「羽口の
先端」とは、後述する図１に示すように、羽口の中心軸
上の先端Ａ（羽口の縦断面において、羽口の先端部の上
側a₁と下側a₂を結ぶ線と羽口の中心軸との交点）を指
し、ｙ、すなわち「出銑口とその直上の羽口との間の距
離」とは、同じく図１に示すように、出銑口の縦断面に
おける炉内側の上側d₁と下側d₂を結ぶ線と出銑口の中心
軸との交点Ｄから、羽口の中心軸上の先端Ａまでの距離
をいう。

【００１５】上記本発明の高炉操業方法において、高炉
操業中に、任意の１箇所の出銑口の排滓性が悪化して出
滓時間が出銑時間の１／２以下に短縮し、出滓率が低下
した場合、炉の中心軸からその出銑口の方位に対して±
３０度の範囲内にある少なくとも１個所の羽口から金属
棒を炉内へ下向きに、かつ上記（１）式を満たすように
挿入すれば、出滓状況の悪化による炉況悪化を効果的に
抑制することができる。

【００１６】また、任意の２箇所の出銑口において、出
銑時間に対する出滓時間の割合の差が百分率表示で２０
％以上となった場合、その２箇所の出銑口の間に位置す
る少なくとも１箇所の羽口から、金属棒を炉内へ下向き
に、かつ上記（１）式を満たすように挿入する本発明の
操業方法を実施すれば、出銑口間の排滓性の偏差を効果
的に改善することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高炉操業方法にお
いて、羽口から金属棒を炉内へ挿入するに際し上記のよ
うに規定した理由を説明する。

【００１８】高炉操業において、出銑開始の直前には、
炉床部に溶銑層と溶滓（溶融スラグ）層が最高レベルま
で蓄積している。出銑口の開口と同時に、まず、比重が
大きいため下部に貯留されている溶銑が出銑口から排出
され、炉内の溶銑レベルが出銑口まで低下してから、溶
銑とともに溶融スラグが流出を開始する。その際、溶融
スラグの表面は、通液抵抗により、出銑口に向かったヘ
ッドをもっており、これは、溶融スラグの粘度などの物
性、および炉下部コークス充填層の空隙率によって支配
される。特に後者については、高ＰＣＩ操業、または低
燃料化操業では、前述したように、装入コークスの単位
量当たりの反応負荷が増大するので、コークスの粉率が
上昇し、または粒径が減少し、特に炉下部コークス充填
層の空隙率が低下することとなる。また、レースウエイ
下部の周辺では空隙率の低い領域が存在し、それに近い
出銑口では排滓性が悪化する。

【００１９】したがって、排滓性を良好に保つには、羽
口と出銑口間で、特に溶融スラグ面の位置（以下、スラ
グ液面レベルという）が昇降する下部側の通液性を良好
に保つことが必要となる。

【００２０】二次元ガス流れ計算によると、炉内でのス
ラグ液面レベルが出銑口レベルを基準としてその上方に
羽口（出銑口の直上の羽口をいう）と出銑口間の距離の
５０％以上になると、風圧への影響が顕著になる。これ
は、実高炉における残銑滓の許容レベルとして一般的に
認められている値と矛盾しない。したがって、通常の高
炉操業における排滓時のスラグ液面レベルの適正な昇降
幅は、出銑口レベルを下限とし、出銑口レベルを基準と
してその上方に羽口と出銑口間の距離の５０％の位置を
上限とする範囲であるといえる。

【００２１】また、コークスの粒径の低下、または粉率
の上昇に伴う炉下部コークス充填層の空隙率の低下によ
り、排滓性が低下し、溶融スラグの流動性が悪化した場
合、前記の出銑口レベルから同レベルを基準としてその
上方に羽口と出銑口間の距離の５０％の位置までの範囲
の通液性の改善が必要となる。

【００２２】そこで、本発明の高炉操業方法において
は、金属棒を羽口から炉内へ下向きに、かつ上記の
（１）式を満たすように挿入することとした。

【００２３】図１は、そのときの状態を模式的に示す図
で、金属棒１を羽口２から炉内へ下向きに挿入した状態
である。図中に示したαが金属棒１の炉内への挿入角度
で、羽口の先端（すなわち、羽口の中心軸上の先端）Ａ
を通る水平線Ｌに対してなす角度である。また、ｘは羽
口の先端Ａから金属棒１の先端Ｂまでの距離であり、ｙ
は出銑口３とその直上の羽口２との間の距離である。し
たがって、ｘ sinαとは、図中のＢＣ間の距離を表して
いる。

【００２４】それ故、上記の（１）式を満たすというこ
とは、金属棒１の先端Ｂが、前記の出銑口レベルから同
レベルを基準としてその上方に羽口と出銑口間の距離の
５０％の位置（つまり、ｙ／２）と同じかまたはそれよ
りも下方に達していること表しており、（１）式を満た
すことによって、前記羽口と出銑口間の距離の５０％の
位置から下方のコークス充填層の空隙率の低下した部位
の通液性の改善ができることとなる。

【００２５】このように、本発明の高炉操業方法では、
前記のスラグ液面レベルの適正な昇降幅の上限から下方
の空隙率の低下した部位に通液孔を強制的に形成させる
ことによって、低下した通液性を改善するのである。こ
れによって、溶融スラグの出銑口への流動性を良好に保
つことができ、出滓状況の悪化による炉況の悪化を抑制
することができる。

【００２６】このとき用いる金属棒は、融点が溶銑の温
度以上の金属からなるものであれば特に限定はない。例
えば、鋼製の棒などが使用できる。金属棒の太さや長さ
についても限定はなく、羽口から炉内へ下向きに挿入
し、空隙率の低下した部位に通液孔を形成させるという
目的が達せられるものであればよい。なお、好ましい太
さは、直径で５０〜８０ｍｍ、好ましい長さは、４〜５
ｍである。

【００２７】この金属棒の炉内への挿入は、例えば、所
定の勾配をもった斜面上を前進、後退できる駆動装置に
装備した打撃機により金属棒を炉内に打ち込む方法によ
り行うことができる。従来、実施されている高炉休風時
の羽口コークスサンプリングプローブに勾配をもたせた
もので十分実施可能である。

【００２８】上記本発明の高炉操業方法は、高炉操業中
に、任意の１箇所の出銑口の排滓性が悪化して出滓時間
が出銑時間の１／２以下に短縮し、出滓率が低下した場
合に適用すれば、特に有効である。この場合、排滓性が
悪化した出銑口の炉の中心軸からの方位に対して±３０
度の範囲内にある少なくとも１個所の羽口から金属棒を
炉内へ下向きに、かつ前記（１）式を満たすように挿入
するのが好ましく、出滓状況の悪化による炉況悪化を効
果的に抑制することができる。

【００２９】また、任意の２箇所の出銑口において、出
銑時間に対する出滓時間の割合の差が百分率表示で２０
％以上となった場合、すなわち、出銑口間に排滓性の偏
差が生じた場合に適用するのも極めて有効である。この
場合は、前記２箇所の出銑口の間に位置する少なくとも
１箇所の羽口から、金属棒を炉内へ下向きに、かつ前記
（１）式を満たすように挿入するのが好ましい。これに
よって、前記２個所の出銑口間の排滓性の偏差を効果的
に改善することができる。３個所以上の複数個所の出銑
口間で排滓性の偏差が生じた場合も、同様に対処すれば
よい。

【００３０】なお、上記の金属棒の挿入は、通常は、高
炉操業中に、１箇所または複数個所の出銑口の出滓率が
低下し、または複数の出銑口において出銑口間の排滓性
の偏差が生じたときに実施するが、出滓状況の悪化によ
る炉況悪化が生じたまま高炉を休風した場合は、休風時
に上記の金属棒の挿入により空隙率の低下した部位に通
液孔を形成しておいてもよい。休風後の操業時に供給す
る熱風により炉況の回復を図ることができるからであ
る。

【００３１】上記本発明の高炉操業方法によれば、高Ｐ
ＣＩ操業、または低燃料比操業による羽口レベルより下
方の炉下部コークス充填層の通液性の悪化（すなわち、
空隙率の著しい低下）に起因する出滓率の低下、複数の
出銑口間に生じる排滓性の偏差を速やかに解消し、炉況
の回復を図ることができる。

【００３２】以下、実施例により本発明の高炉操業方法
を具体的に説明する。

【００３３】

【実施例】炉内容積が２７００ｍ³ の高炉で、出銑比
１．７５での操業中に本発明の操業方法を実施した。

【００３４】その結果を比較例とともに表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】比較例１では、１出銑口（表では１ＴＨと
表示）で、排滓性が悪化し、出銑時間に対して出滓時間
が短縮した。１出銑口と２出銑口（表では２ＴＨと表
示）における出銑時間に対する出滓時間の割合から判断
すると、出銑口間に排滓性の偏差が生じたとみることも
できる。その結果、表に見られるように、圧損が上昇
し、炉況が悪化した。

【００３７】そこで、１出銑口の方位に対して５度離れ
た位置にある羽口から金属棒を下方に挿入した。用いた
金属棒は鋼製のもので、直径が５０ｍｍ、長さが５ｍで
あった。この金属棒を、休風中に打撃を加える方法で挿
入した。

【００３８】この時の操業結果が比較例２であるが、前
記の（１）式の条件を満たしていなかったため、１出銑
口の排滓性は改善されなかった。

【００３９】実施例１は、比較例２の場合と同様、１出
銑口の方位に対して５度離れた位置にある羽口から金属
棒を下方に挿入した場合である。この時は、前記の
（１）式の条件を満たすように挿入したので、金属棒を
挿入して３０分経過後、１出銑口の排滓性は好転し、出
銑口間の排滓性の偏差が解消するとともに、圧損も低下
した。

【００４０】実施例２は、比較例１の状態で、１出銑口
の方位に対して２５度離れた位置にある羽口から、前記
の（１）式の条件を満たすように金属棒を下方に挿入し
た場合であるが、実施例１の場合と同様に、金属棒を挿
入して４５分経過後、１出銑口の排滓性は改善され、出
銑口間の排滓性の偏差がなくなり、圧損も低下した。

【００４１】比較例３は、実施例２と同様に、比較例１
の状態で、１出銑口の方位に対して３５度離れた位置に
ある羽口から、金属棒を下方に挿入した場合であるが、
前記の（１）式の条件を満たしていなかったため、１出
銑口の排滓性は改善されず、出銑口間の排滓性の偏差は
解消しなかった。

【００４２】

【発明の効果】本発明の高炉操業方法によれば、高ＰＣ
Ｉ操業、または低燃料比操業による羽口レベルより下方
の炉下部コークス充填層の通液性の悪化（すなわち、空
隙率の著しい低下）に起因する出滓率の低下、複数の出
銑口間に生じる排滓性の偏差を速やかに解消し、炉況の
回復を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属棒を羽口から炉内へ下向きに挿入したとき
の状態を模式的に示す高炉の一部の縦断面図である。

【符号の説明】

１：金属棒 ２：羽口 ３：出銑口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高炉操業中または高炉休風時に、金属棒を
   羽口から炉内へ下向きに、かつ下記（１）式を満たすよ
   うに挿入し通液孔を形成することを特徴とする高炉操業
   方法。 ｘ sinα≧ｙ／２ ・・・（１） ここで、ｘ：羽口の先端から金属棒の先端までの距離
   ［ｍ］ α：金属棒の炉内への挿入角度で、羽口の先端を通る水
   平線に対してなす角度［度］ ｙ：出銑口とその直上の羽口との間の距離［ｍ］