JP2001294911A - 高炉への微粉炭多量吹込み操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高炉への微粉炭吹込み操業において、レース
ウェイシェルの形成を抑止し１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上
の微粉炭吹込みを安定して行なう高炉操業方法。 【解決手段】 レースウェイ６内への灰分投入速度を、
少なくとも、滴下スラグ１０の融点、粘性、レースウェ
イ６周壁部への供給速度、及び、微粉炭中灰分の融点、
粘性からなる５要因の値を支配すべき高炉操業条件に応
じ、微粉炭から持ち込まれる灰分投入速度の上限目標値
を定め、持ち込まれる灰分の投入速度を、上記灰分投入
速度の上限目標値以下となるように、微粉炭として使用
される石炭の銘柄を選定する。望ましくは、下記式を満
たすように石炭の銘柄を選定する。３８．２＞（Ｖ_pc／
Ｓ）（Ｒ_ash／１００）、但し、Ｖ_pc：微粉炭吹込み速
度（ｋｇ／ｈｒ）、Ｓ ：炉腹部の面積（ｍ²）、
Ｒ_ash：微粉炭中灰分含有率（ｗｔ％）。高炉のスラグ
比を２８０〜２６５ｋｇ／ｔ−溶銑とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉への微粉炭吹
込み操業において多量の微粉炭を吹き込む場合に、炉内
の通気性を改善することにより炉内圧力が上昇するのを
抑制して、安定した高炉操業を行なうための、高炉への
微粉炭吹込み技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉における燃料コストの低減、更には
コークス炉の負担軽減及び寿命延長等を目的として、高
炉に装入するコークスの一部代替として、高炉の羽口か
ら微粉炭を吹き込むことによりコークス使用量を低減さ
せる、所謂高炉への微粉炭吹込み操業技術が開発されて
きた。高炉への微粉炭吹込みにより溶銑製造コストの低
減効果を増大させるために、微粉炭の多量吹込み技術が
要請される。ところが、微粉炭吹込み量を増加させる
と、高炉内の通気性が悪化する。例えば１８０ｋｇ／ｔ
−溶銑以上に増やすと、その影響が顕著に顕れてくる。
このような微粉炭多量吹込みによる高炉内の通気性悪化
の原因は、一般的に次の通りである。

【０００３】図２に、高炉への微粉炭吹き込み方法の例
を説明する概略縦断面図を示し、図３に、微粉炭吹込み
時に、レースウェイシェルが生成する様子を説明する模
式図を示す。

【０００４】高炉羽口４からの微粉炭５吹き込み量の
増加と共に、炉頂から装入されるコークス量を減らすの
で、炉内の鉱石層厚とコークス層厚との比、所謂Ｏ／Ｃ
（＝鉱石層厚／コークス層厚）が大きくなる。ところ
で、鉱石層はコークス層に比べて空隙率が小さいので、
Ｏ／Ｃが増大すると、高炉１内の通気性は悪化する。特
に、鉱石が軟化溶融する融着帯の領域においては、この
通気性悪化は顕著である。

【０００５】高炉羽口４からの微粉炭吹き込み量の増
加と共に発生する、レースウェイ６内での未燃チャーの
炉内への排出の問題がある。即ち、微粉炭５吹き込み量
の増加に伴う酸素過剰係数の低下や、微粉炭５吹込み条
件及び微粉炭吹込み装置の不適合性等に起因する微粉炭
の未燃チャーの炉芯や融着帯根部への蓄積により、高炉
１内の通気・通液性が阻害される。

【０００６】更に、本発明で最大の課題として取り上
げる、高炉羽口４からの微粉炭吹き込み量の増加と共
に、レースウェイの底部からレースウェイの奥側の部位
にかけて、高融点のスラグ壁であるシェルが形成され、
このシェルによって炉芯方向への通気性が阻害され、ま
たその結果、高炉下部での炉壁流（周辺流）化が助長さ
れる。このレースウェイの部位に形成される「シェル」
（以下、「レースウェイシェル」という）９の成因は、
次のように考えられている。即ち、レースウェイ６内で
高速で燃焼して生成した微粉炭５中の灰分に含まれるＳ
ｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃を主体とする酸性成分スラグが増加し
て、レースウェイ６の奥に生成されるスラグの粘性や融
点が増加する。このために、レースウェイ６の周囲に生
成するスラグは、上部からくる滴下スラグ１０と同化し
ない。こうしてレースウェイ６内で発生するコークスや
微粉炭中の灰分が、レースウェイ６内で適切に滓化する
のが遅れる。表１に、代表的な高炉スラグの成分組成、
及び石炭中灰分の含有率及び石炭灰分を構成する主要成
分組成の一例を示す。

【０００７】

【表１】

【０００８】上述した種々の原因により高炉内の通気性
が悪化すると、羽口からの送風圧力の上昇を必要とした
り、送風圧力の変動が増大したりして、微粉炭の多量吹
込み操業自体の安定性が阻害され、生産性が阻害され
る。これに対して、従来、高炉への微粉炭多量吹込みに
より発生する高炉内の通気性悪化を改善して、微粉の炭
多量吹込み操業を安定させることを目的とした技術が提
案されている。

【０００９】項の高炉内の鉱石層厚とコークス層厚と
の比、Ｏ／Ｃが高いことによる通気性悪化原因に対する
改善方法として、例えば、特開平１１−４３７１０号公
報には、高炉に装入する焼結鉱のスラグ成分組成及び塩
基度を適正化すると共に、高炉スラグ比を２８０ｋｇ／
ｔ−溶銑以下に制限することにより、焼結鉱の強度を確
保すると共に、焼結鉱の被還元性及び高温還元・軟化溶
融性状を良好に維持することにより、炉上部の通気性の
確保、及び、シャフト部の融着帯根部の肥大化防止をし
て、高炉内の通気性を改善するという方法が開示されて
いる（以下、「先行技術１」という）。

【００１０】項のレースウェイ内における未燃チャー
発生とその炉内への排出による通気性悪化原因に対する
改善方法として、例えば特開平１０−２５１７５号公報
には、羽口から吹き込む微粉炭の吹込みランス３とし
て、１本の熱風７送風用のブローパイプ２に対して、そ
の外周壁から斜めに２本の二重管を挿入し（図２（ｂ）
参照）、外管から酸素を吹き込むと共に、ランスの軸心
方向を適切に設定すると共に、酸素の噴射速度を適正化
することにより、微粉炭の燃焼率を向上させてレースウ
ェイ内での未燃チャー発生量を減らすことにより、未燃
チャーが炉芯や融着帯根部へ蓄積して、炉内の通気・通
液性の悪化を防止するという方法が開示されている（以
下、「先行技術２」という）。

【００１１】項のレースウェイシェル９の形成による
通気性悪化原因に対する改善方法として、二種類の技術
が提案されている。その一つは、レースウェイシェル９
形成に関与する微粉炭中灰分に由来する酸性成分スラグ
の生成に対抗して、当該酸性成分スラグによる滴下スラ
グ１０の高粘性化、高融点化作用による当該滴下スラグ
１０による当該酸性成分スラグの同化作用の上限能力を
高めるための方法が提案されている。これは、高塩基度
媒溶剤を微粉炭５と共に送風ガスに添加して羽口から高
炉内へ適切な条件下で吹き込むことにより、微粉炭中の
灰分と、ＣａＯ系やＭｇＯ系フラックス等の高塩基度媒
溶剤との同化をレースウェイ６内で促進させ、高融点の
スラグ層の厚さを薄くして、レースウェイ形状を安定さ
せて通気性改善を図るという方法であり、例えば、特開
平３−２９１３１３号公報や特公平６−８９３８２号公
報に開示されている（以下、「先行技術３」という）。

【００１２】また、他の一つは、高炉操業条件や微粉炭
条件を制御することにより、レースウェイ６内のガス温
度分布を制御する方法であって、特に、レースウェイ６
内のガス最高到達温度（Ｔ_MAX）を下げることにより、
その最高到達温度（Ｔ_MAX）と微粉炭中灰分の融点（Ｔ
_HT）との比であるＴ_MAX／Ｔ_HTが、１．０〜１．５の範
囲内になるよう制御して、羽口４から吹き込まれて燃焼
した微粉炭の灰分がレースウェイ内で溶融する量を減ら
すことにより、レースウェイ６の奥でコークス間隙ある
いはコークス表層部でコークス粉と共に凝集し、形成さ
れるシェル量を減らし、通気性改善を図るをいう方法
が、特開平１１−１５２５０８号公報に開示されている
（以下、「先行技術４」という）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、有力な
従来技術をできるだけ取り入れることにし、そして上記
〜項の課題解決の現状を検討し、尚も技術開発が不
充分と考えられるものを最大の課題とすることにした。
この観点から、本発明の最大の課題はレースウェイシェ
ルの形成防止技術の開発とした。

【００１４】上述した先行文献１〜４はいずれも、それ
ぞれの所期の目的を達成しているという点で有効な技術
である。ところで、本発明者等は、高炉への微粉炭の多
量吹込み操業を、できるだけ簡単で且つ確実に制御でき
る方法により、更に、高炉原料の需給状態に則して長期
間にわたり、且つ安定した高炉操業をすることが可能で
あって、しかも、従来の有効な公知技術はこれをも無理
なく併用することができるという技術を開発することを
目的とするものである。

【００１５】上記観点から先行技術をみると、先行技術
１によれば、高Ａｌ₂Ｏ₃焼結鉱を使用しているので、安
価な高Ａｌ₂Ｏ₃鉱石を使用しつつも、高Ｏ／Ｃ条件下で
の炉内の通気性を改善することができるという点におい
ては、本発明の目的と合致するが、本発明の最大の課題
として取り上げているレースウェイシェル形成阻止の課
題を解決することはできない。先行技術２により、レー
スウェイ内での微粉炭燃焼率を向上させることはできる
が、微粉炭中灰分に由来するレースウェイシェル形成阻
止の課題を解決することはできない。先行技術３に対し
ては、高塩基度媒溶剤が微粉炭中灰分粒子と同化するた
めに与えられる時間が短時間に制限されること、また高
塩基度媒溶剤が溶融するための熱量付与が新たに必要と
なるという問題点が残る。そして、先行技術４では、レ
ースウェイ内の温度分布を低く制御する必要があるの
で、レースウェイ内での微粉炭燃焼率向上による未燃チ
ャー発生防止にとって不利な状態にあり、高度な制御が
必要となる。

【００１６】このように、高炉への高微粉炭吹込み操業
において、高炉内の通気性を維持するためには、種々の
通気性阻害要因を排除しなければならず、それらを全て
実施するには高いコストがかかり、また高炉操業におけ
る工程管理にも費用がかかる。

【００１７】そこで、本発明者等は、高炉への微粉炭多
量吹込み技術に関して、上述した従来技術の問題点を全
て解決することができる方法であって、できるだけ簡単
な制御方法ですみ、且つ低コストな方法により、高炉原
料の需給状態に則して操業し、このような条件下におい
て高炉内の通気性改善を図り、もって安定した高炉操業
が可能となる微粉炭多量吹込み技術を提供することを目
的とした。そして、本発明においては、従来の有効な公
知技術はこれをできるだけ有効に併用することを前提と
した。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的に
鑑み、鋭意検討及び実機試験を行なった。本発明者等
は、始めに、高炉への微粉炭多量吹込み操業時における
高炉内通気性を確保するためには基本的に重要な操業条
件であって、これを援護すべき有力な技術開発がなされ
ており、しかも、当該操業条件は、高炉による溶銑製造
コストの低減に大きく寄与すると共に、環境問題からも
望ましいものを検討した結果、高炉の低スラグ比操業を
ベースとして考えることを着想した。一方、前述したよ
うに、本発明における最大の課題はレースウェイシェル
の形成防止技術の開発にある。

【００１９】そこで、本発明者等は、レースウェイシェ
ルの形成過程とその間における微粉炭中灰分の挙動を、
次のように推定した。即ち、微粉炭吹込み高炉において
は、鉱石中の脈石分や炉頂から装入された副原料は、ス
ラグを生成させ、レースウェイ近傍では滴下スラグとし
て降下する。一方、羽口から吹き込まれた微粉炭は、羽
口内及び羽口の前方に形成される燃焼領域（レースウェ
イ）内で燃焼するが、微粉炭中の灰分は分離して上記滴
下スラグと同化して、レースウェイから排出される。こ
こで、一般に、微粉炭中の灰分はこれに含まれるＡｌ₂
Ｏ₃含有率が、高炉から排出される最終スラグ中のＡｌ₂
Ｏ₃含有率よりも高く、灰分の融点は最終スラグの融点
よりも高い。従って、微粉炭中の灰分はレースウェイ近
傍での滴下スラグよりも、Ａｌ₂Ｏ₃含有率が高く、融点
も高い。このため、微粉炭からのレースウェイ内への灰
分投入速度が一定値を超えると、灰分は滴下スラグと同
化しきれなくなる。このように滴下スラグに同化するこ
とができなくなった高融点の灰分は、レースウェイの底
部から、レースウェイの奥側の部位に、更には、レース
ウェイ端部から炉芯表層部にまで堆積するものと考えら
れる。こうして生成したレースウェイシェルにより、高
炉内の通気不良を生じることになると推定した。

【００２０】次いで、本発明者等は、スラグ比を２８０
ｋｇ／ｔ−溶銑以下、２６５ｋｇ／ｔ−溶銑以上という
比較的狭い範囲内に制限した条件下において、微粉炭比
を１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上、２６６ｋｇ／ｔ−溶銑以
下の広範囲にわたり変化させて、高炉羽口からの微粉炭
吹込み操業試験を行なった。その際、滴下スラグの成分
組成及びその温度、微粉炭中灰分の含有率及び灰分組成
を含む微粉炭の性状、微粉炭の羽口前面及びレースウェ
イ内における微粉炭の燃焼率に影響を及ぼすべき微粉炭
の吹込み装置等を始めとする微粉炭の吹込み方法、並び
に送風温度その他の高炉操業条件は、実操業上無理のな
い範囲内で一定となるようにした。

【００２１】上記操業試験において得られた、羽口から
吹き込まれた微粉炭中灰分量の投入速度と、高炉の通気
抵抗指数（Ｋ）との関係を解析した。ここで、微粉炭中
灰分量の投入速度としては、単位時間当たり、炉腹部炉
内水平面積の単位面積当たりに換算した微粉炭中灰分の
羽口からのインプット量（投入量）で表わしたもの（下
記（２）式）であり、高炉の通気抵抗指数としては、下
記（３）式で表わされる高炉内の通気抵抗指数Ｋの算出
値を用いた。 Ｖ_ash＝（Ｖ_pc／Ｓ）（Ｒ_ash／１００） …………（２） 但し、 Ｖ_ash：炉腹部面積基準の微粉炭中灰分の投入速度（ｋ
ｇ／ｈｒ・ｍ²） Ｖ_pc ：微粉炭吹込み速度（ｋｇ／ｈｒ） Ｓ ：炉腹部面積（ｍ²） Ｒ_ash：微粉炭中灰分含有率（ｗｔ％） Ｋ＝（Ｐ_b ²−Ｐ_T ²）／Ｖ_b ^1.7 ……………（３） 但し、Ｐ_b：羽口からの送風圧力（ｇ／ｃｍ²） Ｐ_T：高炉炉頂の圧力（ｇ／ｃｍ²） Ｖ_b：送風量（Ｎｍ³／ｍｉｎ） その結果、高炉内通気抵抗指数Ｋと、微粉炭から高炉内
へ持込まれる灰分の投入速度との間には非常に強い相関
関係が存在することを見出した。

【００２２】このように、微粉炭多量吹込み時の高炉内
の通気性が、レースウェイ内に投入される微粉炭中の灰
分量の速度に大きく依存しているということは、高炉内
の通気性を確保することにより達成し得る高炉の安定操
業を継続するためには、微粉炭多量吹込み操業時に、微
粉炭から持込まれる灰分の投入速度の上限を適切に定
め、この上限値以下に灰分投入速度を抑えるように、微
粉炭中の灰分含有率に応じて微粉炭比の上限値を決定す
れば、安定操業を行なうことができることを示すもので
あることを知見した。

【００２３】また、上記高炉内通気抵抗指数Ｋと、灰分
の投入速度との間の非常に強い相関関係の存在は、レー
スウェイシェルの形成過程についての本発明者等の推定
が妥当であることを示唆するものであると考えられる。
従って、微粉炭多量吹込み操業時の高炉内の通気性改善
を図るに際して、より一層の通気性改善を図ろうとする
場合には、レースウェイシェルの形成阻止のための操業
アクション、即ち、微粉炭吹込みによる灰分投入速度の
制限と平行して、上述した項の高炉内のＯ／Ｃが高い
ことによる通気性悪化原因に対する改善方法や、項の
レースウェイ内における未燃チャー発生防止のための微
粉炭燃焼率向上のための方法を実施すれば、高炉内の通
気性改善効果が付加的に発揮されることがわかる。

【００２４】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
であり、その要旨は次の通りである。即ち、請求項１記
載の発明に係る高炉への微粉炭多量吹込み操業方法は、
高炉羽口から送風ガスと共に微粉炭を１８０ｋｇ／ｔ−
溶銑以上高炉に吹き込む高炉操業において、レースウェ
イ内への灰分投入速度（Ｖ_ash）を、少なくとも、滴下
スラグの融点、滴下スラグの粘性、及び滴下スラグのレ
ースウェイ周壁部への供給速度、並びに、微粉炭中灰分
の融点及び粘性からなる５個の要因の値を支配すべき高
炉の操業条件に応じて、微粉炭から高炉内に持ち込まれ
る灰分の投入速度の上限目標値を定め、微粉炭から高炉
内に持ち込まれる灰分の投入速度を、こうして定められ
たその上記上限目標値以下の灰分の投入速度となるよう
に、微粉炭として使用される石炭の銘柄を選定すること
に特徴を有するものである。

【００２５】請求項２記載の発明に係る高炉への微粉炭
多量吹込み操業方法は、高炉羽口から送風ガスと共に微
粉炭を１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上高炉に吹き込む高炉操
業において、下記（１）式を満たすように、微粉炭とし
て使用される石炭の銘柄を選定することに特徴を有する
ものである。 ３８．２＞（Ｖ_pc／Ｓ）（Ｒ_ash／１００） ………（１） 但し、 Ｖ_pc：微粉炭吹込み速度（ｋｇ／ｈｒ） Ｓ ：炉腹部の面積（ｍ²） Ｒ_ash：微粉炭中灰分含有率（ｗｔ％）

【００２６】請求項３記載の発明に係る高炉への微粉炭
多量吹込み操業方法は、請求項１又は請求項２記載の高
炉への微粉炭多量吹込み操業方法に、更に高炉のスラグ
比を２８０〜２６５ｋｇ／ｔ−溶銑の範囲内にして操業
することを付加することに特徴を有するものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明に係る高炉への微粉炭多量
吹込み操業方法の基本原理は、羽口から吹き込まれる微
粉炭に由来する灰分の投入速度を、当該微粉炭の燃焼に
より分離独立された当該灰分の粒子が、高炉内の滴下帯
を滴下してレースウェイ周壁に到達した滴下スラグによ
って同化され、レースウェイ及びその周壁領域から排出
され、最終的に出銑・滓口から高炉外へ排出される範囲
内に制限することにある。従って、本発明における微粉
炭多量吹込み方法においては、一旦形成されたレースウ
ェイシェルを、滴下スラグにより同化させ得るような要
件を提案しようとするものではない。なお、灰分の微小
部分は炉内に排出されるが、炉頂排ガス中に混入して炉
内通気性を操業上阻害しない範囲内とするものである。
こうして、長時間の操業過程においても上記灰分がレー
スウェイシェルの形成・成長を阻止することにより、多
量の微粉炭吹込みを安定して継続的に操業できる高炉の
操業が達成される。

【００２８】本発明に係る高炉への微粉炭多量吹込み操
業方法におけるレースウェイシェルの形成阻止のメカニ
ズムは、上述した通りのものである。従って、レースウ
ェイシェルの形成阻止の要因として、次のものが重要で
ある。即ち、大別すると、（１）微粉炭から分離した灰
分を同化するサイトである滴下スラグの物理的及び化学
的性状、並びに当該滴下スラグのレースウェイ周壁部へ
の供給速度と、（２）微粉炭中の灰分の含有率、並びに
当該灰分の物理的及び化学的性状とに分かれる。（１）
及び（２）項のレースウェイシェルの形成阻止の要因を
具体的に説明すると次の通りである。

【００２９】（１）滴下スラグの物理的及び化学的性
状、滴下スラグのレースウェイ周壁部への供給速度 滴下スラグの物理的及び化学的性状とは、基本的には、
滴下スラグの成分組成、温度、及び供給速度を指し、そ
の成分組成及び温度により、融点及び粘性が定まる。そ
して、滴下スラグのレースウェイ周壁部への供給速度も
含めて本（１）項のすべてが下記の高炉操業における主
要条件により定まる。即ち、それら主要条件としては、
高炉への装入原料中の脈石成分含有率と脈石成分組成、
副原料及び燃料コークス中灰分含有率及び灰分の成分組
成、原料配合及び燃料コークス比、高炉炉熱制御による
出銑・滓温度、高炉スラグ比、並びに、高炉における溶
銑生産率により定まる。そして、滴下スラグの成分組成
及び温度、及び供給速度は上述した主要条件により、高
炉毎に固有の実績に基づき容易に求めることができる。
また、滴下スラグのレースウェイ周壁部への供給速度
は、例えば、数式モデルを用いたスラグの滴下分布計算
から、もしくは操業中に羽口から滴下スラグを採集でき
るプローブを挿入し、スラグの滴下分布を直接測定する
ことによって、算定することとができる。

【００３０】（２）微粉炭中の灰分の含有率、並びに当
該灰分の物理的及び化学的性状 微粉炭中の灰分含有率は、それに用いられる石炭銘柄に
より定まり、また微粉炭中灰分の成物理的及び化学的性
状とは、基本的には、灰分の成分組成により定まる融点
及び粘性を指す。従って、すべてが微粉炭製造に用いら
れる石炭銘柄によりほぼ一義的に定まる。

【００３１】以上、詳述した通り、上記（１）項に属
し、灰分の同化サイトとして機能する滴下スラグの当該
同化能力、並びに上記（２）項に属し、滴下スラグに同
化されるべき微粉炭中の灰分に関する被同化諸特性は、
高炉操業における一般的操業要因の条件設定を、各高炉
でそれぞれ固有の操業技術に基づき具体的に与えること
によってのみ定まる性格のものであり、上記同化能力及
び被同化諸特性は、各高炉の操業において固有に、しか
も何ら困難を伴うことなく定まるものである。こうし
て、上述した（１）項及び（２）項のレースウェイシェ
ル形成に関連する各要因の条件値を推定する。

【００３２】一方、微粉炭多量吹込み試験を行ない、そ
の中で微粉炭中灰分のレースウェイ内への投入速度を種
々の値に変化させ、当該高炉の安定操業をするに当たり
許容できる高炉内通気抵抗指数が最大値（Ｋ_MAX）とな
るときの、当該灰分のレースウェイ内への投入速度を求
める。ここで、微粉炭中灰分量の投入速度、及び高炉内
通気抵抗指数としては、例えば、それぞれ前述した
（２）式及び（３）式、即ち、 Ｖ_ash＝（Ｖ_pc／Ｓ）（Ｒ_ash／１００） …………（２） Ｋ＝（Ｐ_b ²−Ｐ_T ²）／Ｖ_b ^1.7 ……………………（３） を用いる。

【００３３】上記レースウェイシェル形成に関連する各
種要因の内、灰分を同化するサイト側の能力決定要因で
ある滴下スラグの融点（Ｔ_ML,slag）、滴下スラグの粘
性（η_slag）、及び滴下スラグのレースウェイ周壁部へ
の供給速度（Ｑ_slag）、並びに、同化される側である灰
分の同化され易さの決定要因である微粉炭中灰分の融点
（Ｔ_ML,ash）及び粘性（η_ash）からなる合計５個の要
因の各推定値と、上記で定められたレースウェイ内への
灰分投入速度の許容上限値との関係を、上記事前の操業
試験、即ち、高炉内通気抵抗指数を当該高炉の安定操業
を確保することができる上限の高炉内通気抵抗指数（Ｋ
_MAX）以下に抑えるための微粉炭中灰分の上限投入速度
（Ｖ_MAX）を決定するための操業試験において、事前に
求めておき、微粉炭中灰分の上限投入速度（Ｖ_MAX）設
定しておく。但し、ここで、高炉の安定操業確保のため
の高炉内通気抵抗指数の上限値は、各高炉により差異を
生じ得るものである。

【００３４】本発明に係る高炉への微粉炭多量吹込み操
業方法においては、微粉炭吹込み量が１８０ｋｇ／ｔ−
溶銑以上という多量吹込みになって、通常操業方法では
高炉内の通気抵抗指数が著しく大きくなるような場合
に、レースウェイ内への灰分投入速度（Ｖ_ash）を、上
記レースウェイ内への灰分投入速度の許容上限値（Ｖ
_{ash ,max}）以下となるように、微粉炭製造に用いられる
石炭の銘柄を選定する。この灰分投入速度の許容上限値
（Ｖ_ash,max）は、上記５個のレースウェイシェル形成
関連要因の各推定値を勘案し、各高炉毎にその時期にお
ける操業条件に応じて予め定められた値を用いる。

【００３５】なお、微粉炭中灰分量の投入速度として
は、その他に高炉内容積の代表部位の体積を基準とし
て、その単位体積当たりの微粉炭中灰分の投入速度（ｋ
ｇ／ｈｒ・ｍ³）を採用してもよい。また、高炉内通気
抵抗指数としては、その他に公知のものであって、各高
炉操業において通気性確保により安定操業実施上、日常
的に通常採用されている、所定部位間の圧力損失実績を
用いて表現されるいくつかの通気抵抗指数の内から採用
してもよい。

【００３６】上記（２）式の微粉炭からの灰分投入速度
Ｖ_ashを決める１変数である微粉炭吹込み速度Ｖ_pcは、
溶銑生産率及び微粉炭比ＰＣＲ（ｋｇ／ｔ−溶銑）を用
いて下記（４）式で表わされる。 Ｖ_pc＝ＰＲＤ×ＰＣＲ …………（４） 但し、Ｖ_pc ：微粉炭吹込み速度（ｋｇ／ｈｒ） ＰＲＤ ：溶銑生産率（ｔ−溶銑／ｈｒ） ＰＣＲ ：微粉炭比（ｋｇ／ｔ−溶銑）

【００３７】そこで、（４）式を（２）式に代入し、下
記（５）式が導かれる。 Ｖ_ash＝（ＰＲＤ／Ｓ）×ＰＣＲ×（Ｒ_ash／１００）…………（５）

【００３８】そこで、（５）式に基づき、所定高炉にお
ける微粉炭多量吹込み操業において、微粉炭からの灰分
投入速度Ｖ_ashを、炉腹部面積Ｓ、溶銑生産率ＰＲＤ、
微粉炭ＰＣＲ比及び微粉炭中の灰分含有率Ｒ_ashに所定
の数値を与えることにより、微粉炭からの灰分投入速度
を算出する。

【００３９】一方、当該高炉の当該操業時期における所
定の操業条件に基づき、前記５個のレースウェイシェル
形成関連要因の数値を算定する。当該５個のレースウェ
イシェル形成関連要因である、滴下スラグの融点（Ｔ
_ML,slag）、当該滴下スラグの粘性（η_slag）、当該滴
下スラグのレースウェイ周壁部への供給速度
（Ｑ_slag）、微粉炭中灰分の融点（Ｔ_ML,ash）、及び当
該灰分の粘性（η_ash）の推定を、常法ないし実験室的
予備実験結果により行なう。

【００４０】当該高炉として、炉内容積が１５００〜４
０００ｍ³級の高炉における微粉炭比１８０ｋｇ／ｔ−
溶銑以上の微粉炭吹込み操業において、微粉炭製造に用
いられる石炭が、従来通常に用いられている石炭銘柄の
場合には、微粉炭からの灰分投入速度として炉腹部面積
を基準とした場合には、当該灰分投入速度Ｖ_ashが３
８．２ｋｇ／ｈｒ・ｍ²以下となるように、当該微粉炭
製造用の石炭銘柄を選定する。かかる灰分投入速度条件
を満たすことにより、Ｋ＝（Ｐ_b ²−Ｐ_T ²）／Ｖ_b ^{1 .7}（但
し、Ｐ_b：羽口からの送風圧力（ｇ／ｃｍ²）、Ｐ_T：高
炉炉頂の圧力（ｇ／ｃｍ²）、Ｖ_b：送風量（Ｎｍ³／ｍ
ｉｎ））で表わされる高炉内通気抵抗指数Ｋが、４．９
以下となり、高炉内通気性を装入物スリップの発生等の
ない安定した高炉操業を継続することができる。当該微
粉炭多量吹込み操業において、炉内の鉱石層厚とコーク
ス層厚との比、Ｏ／Ｃの増大による特に融着帯領域にお
ける通気性悪化改善アクションとして、高炉スラグ比を
２８０ｋｇ／ｔ−溶銑以下に制限する操業をすることが
望ましい。このように、高炉スラグ比を２８０ｋｇ／ｔ
−溶銑以下に制限することにより、高炉内通気性改善に
寄与する。高炉スラグ比を小さくするほど、微粉炭から
レースウェイ内に持ち込まれた灰分の同化サイトが減少
するので、従来の微粉炭多量吹込み操業方法によれば、
レースウェイシェルの形成阻止に対して不利となるが、
本発明によれば、灰分投入速度が制限されているので、
上記不利は解消される。

【００４１】

【実施例】本発明を実施例により更に詳しく説明する。
炉腹部の面積１４５．２ｍ²、内容積３２２３ｍ³の高炉
において、溶銑生産率２６０〜２８０ｔ／ｈｒであっ
て、スラグ比を２６５〜２８０ｋｇ／ｔ−溶銑と低く抑
え、微粉炭比１８０〜２９０ｋｇ／ｔ−溶銑の範囲内で
高微粉炭吹込み操業を行なった。微粉炭には、表１に示
した石炭銘柄Ａ、石炭銘柄Ｂ及び石炭銘柄Ｃで、灰分含
有率が４〜１１ｗｔ％の範囲内であって、灰分の主要成
分であるＣａＯ、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃の合計含有率が
７０ｗｔ％以上である銘柄の石炭を粉砕したものであっ
て、（５）式で表わした微粉炭からの灰分投入速度Ｖ
_ashが、１２．８〜３７．８（ｋｇ／ｈｒ・ｍ²）の範囲
内に入るように、複数の石炭銘柄の微粉炭を配合したも
のを使用した。

【００４２】図１に、上記高炉操業時における高炉通気
抵抗指数Ｋ（（３）式で表わしたもの）と、微粉炭から
の灰分投入速度Ｖ_ash（（５）式で表わしたもの）との
関係をプロットした。同図によれば、高炉の通気抵抗指
数Ｋは常に４．９以下となっている。また、この高微粉
炭吹込み操業期間の高炉操業は、スリップ発生頻度は皆
無であり、安定操業が達成された。

【００４３】また、炉内通気性の一層の改善を目的とし
て、高炉スラグ比を２６５〜２８０ｋｇ／ｔ−溶銑と低
くした。このように、レースウェイ周壁部における灰分
の同化サイトが減少する場合でも、炉内通気性が一層確
保された。これは、微粉炭から持ち込まれる灰分投入速
度自体を適切に制限したために、レースウェイシェルの
形成を阻止することができたためであると考えられる。

【００４４】

【発明の効果】上述した通り、本発明の方法によれば下
記効果が得られる。即ち、高炉への微粉炭吹込みを、１
８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上、２９０ｋｇ／ｔ−溶銑という
高水準までの多量吹込み高炉操業を、低コストで且つ簡
単な制御方法により、安定して行なうことができる。更
に、高炉スラグ比を低く抑えることによる炉内通気性改
善方法と両立させることができるので、炉内通気性を一
層改善することができる。一方、高炉の低スラグ比化の
達成により、副原料コストが低減される。更に、高炉ス
ラグ発生量低減により、その処理コストが低減され、ま
た、環境改善にも寄与する。本発明により上述した高炉
への微粉炭多量吹込み操業方法を提供することができ、
工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における、高炉通気抵抗指数
と、微粉炭からの灰分投入速度との関係をプロットした
グラフである。

【図２】高炉への微粉炭吹き込み方法の例を示す概略縦
断面図である。

【図３】微粉炭吹込み時に、レースウェイシェルが生成
する様子を説明する模式図である。

【符号の説明】

１ 高炉 ２ ブローパイプ ３ 微粉炭吹込み用ランス ４ 羽口 ５ 微粉炭 ６ レースウェイ ７ 熱風 ８ 炉口 ９ レースウェイシェル １０ 滴下スラグ １１ コークス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有山 達郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松原 真二 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 森 侯寿 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 早坂 祥和 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K012 BA07 BE01 BE06 BE07 BE09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉羽口から送風ガスと共に微粉炭を１
   ８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上高炉に吹き込む高炉操業におい
   て、レースウェイ内への灰分投入速度（Ｖ_{as h}）を、少
   なくとも、滴下スラグの融点、滴下スラグの粘性、及び
   滴下スラグのレースウェイ周壁部への供給速度、並び
   に、微粉炭中灰分の融点及び粘性からなる５個の要因の
   値を支配すべき高炉の操業条件に応じて、微粉炭から高
   炉内に持ち込まれる灰分の投入速度の上限目標値を定
   め、微粉炭から高炉内に持ち込まれる灰分の投入速度
   を、こうして定められた当該灰分の投入速度の上限目標
   値以下となるように、微粉炭として使用される石炭の銘
   柄を選定することを特徴とする、高炉への微粉炭多量吹
   込み操業方法。
2. 【請求項２】 高炉羽口から送風ガスと共に微粉炭を１
   ８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上高炉に吹き込む高炉操業におい
   て、下記（１）式を満たすように、微粉炭として使用さ
   れる石炭の銘柄を選定することを特徴とする、高炉への
   微粉炭多量吹込み操業方法。 ３８．２＞（Ｖ_pc／Ｓ）（Ｒ_ash／１００） ………（１） 但し、 Ｖ_pc：微粉炭吹込み速度（ｋｇ／ｈｒ） Ｓ ：炉腹部の面積（ｍ²） Ｒ_ash：微粉炭中灰分含有率（ｗｔ％）
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の高炉への微
   粉炭多量吹込み操業方法に、更に高炉のスラグ比を２８
   ０〜２６５ｋｇ／ｔ−溶銑の範囲内にして操業すること
   を付加する、微粉炭多量吹込み操業方法。