JP2004307966A - 高炉操業方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】灰分中のSiOの活量の低いコークスを炉頂から装入し、溶銑中のSi量を低減する高炉操業方法を提供する。
【解決手段】炉頂から鉄鉱石、コークス、及び、副原料を装入する高炉操業方法において、炉頂から、灰分中のSiOの活量の低いコークスを装入し、溶銑中のSi濃度を低減する。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉内において、SiO(g)の生成を抑制し、低Si濃度の溶銑を製造する高炉操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
高炉操業においては、従来から、製造コストの高いコークスの使用量を低減するため、微粉炭(コークスの代替還元材)を羽口から炉内に吹き込む操業(PCI操業)が行なわれている。
【0003】
しかし、微粉炭には、約10%程度の灰分(SiO、Al、Fe、CaO等)が含まれているが、この灰分はスラグ中に混入するので、灰分中のSiO含有量が多い(例えば、約50〜60%程度)と、スラグ中のSiO量が増大する。
【0004】
また、同様に、高炉炉頂から装入するコークス中のSiO量も、コークス製造時に用いられる原料炭中の灰分の増加により増大する。
【0005】
溶銑中のSiは、コークス及びスラグ中のSiOが還元されて生成する。この還元反応は、以下の2つの過程を経て起こる。
【0006】
(i)SiO(g)の発生
SiO(コークス中/スラグ中)+C(コークス中)→SiO(g)+CO(g)
(ii)SiO(g)の吸収
SiO(g)+(溶銑中)→Si(溶銑中)+CO(g)
溶銑中のSi量が増加すると、後続の製鋼工程で、Si量を所定のレベルまで低減する脱Si処理を十分に行なう必要が生じ、生産性の低下と石灰系フラックスの原単位の増加を免れない。
【0007】
それ故、これまで、PCI操業において、溶銑中のSi量の増大を抑制する高炉操業方法が幾つか提案されている(特許文献1〜3、参照)。
【0008】
特許文献1には、微粉炭を吹き込む高炉操業法において、微粉炭とともに塩基性物質(石灰石、ドロマイト又はそれらの焼成物、又は、カルシウム、マグネシウムの水酸化物等)を送風羽口から高炉内へ吹き込むことが提案されている。
【0009】
特許文献2には、羽口より微粉炭と酸化鉄を同時に吹き込む高炉羽口粉体吹き込み操業法において、高炉羽口より造滓剤を吹き込むことが提案されている。
【0010】
さらに、特許文献3には、微粉炭を多量に高炉羽口より吹き込む高微粉炭吹き込み高炉操業において、微粉炭とともに塩基性フラックス(CaO/SiO=0.8〜3.5、又は、[CaO+MgO]/[SiO+Al]=0.6〜2.0)を高炉羽口より吹き込むことが提案されている。
【0011】
これらの提案は、いずれも、SiO(g)の発生を、他の物質(塩基性物質や酸化鉄からなるフラックス)の使用で抑制しようとするものであり、スラグから発生するSiO(g)の抑制には有効であると考えられる。
【0012】
しかし、実際のSiO(g)発生の大部分はコークス中のSiOに起因するものであり、前記特許文献に記載の方法では、コークスから発生するSiO(g)の抑制は困難であり、溶銑中のSi低減の効果が小さい。
【0013】
また、羽口から常温に近いフラックスを吹き込むため、(a)羽口先の温度が低下する、(b)フラックスの不充分な滓化が通気阻害を招く等の問題が顕在化し、安定的な生産ができなくなる可能性もある。
【0014】
【特許文献1】
特開昭57−137403号公報
【特許文献2】
特開平2−263907号公報
【特許文献3】
特開2002−60814号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑み、羽口からの他の物質の吹き込みによらず、灰分中の灰分中のSiOの活量の低いコークス(炉頂装入)を用い、溶銑中のSi量を低減する高炉操業方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前述したように、SiOは、次の反応により還元され、溶銑中に移行する。
【0017】
(i)SiO(g)の発生
SiO(コークス中/スラグ中)+C(コークス中)→SiO(g)+CO(g)
(ii)SiO(g)の吸収
SiO(g)+(溶銑中)→Si(溶銑中)+CO(g)
それ故、溶銑中Si量を効果的に低減するには、SiO(g)の発生/吸収のどちらの反応が律速になっているのかを知る必要があるが、これは、溶銑温度(横軸)と溶銑中Si量(縦軸)との関係から判断できる。
【0018】
低熱流比のPCI操業では、融着帯の位置が高いので、融着帯が、上記(i)の反応で発生したSiO(g)を吸収しきってしまい、結局、SiO(g)の発生量が溶銑中Si量を決定する(SiO(g)発生律速)と考えられる。
【0019】
そこで、本発明者は、SiO(g)発生律速の場合における溶銑中Si量の低減策について検討した。
【0020】
SiO(g)の大部分は、コークスの灰分中のSiOを起源とするから、該灰分中のSiOの活量を低下することが、溶銑中Si量の低減に効果的であると考えられる。
【0021】
そして、灰分中のSiOの活量(aSiO)の低下は、SiO量の低減、灰分中の他成分(CaO、MgO、Al)量の増加で図ることができるので、本発明者は、コークス灰分中のCaO、MgO、Alのそれぞれの含有量が多いコークスを用い、該成分量が“aSiO”に及ぼす影響について調査した。
【0022】
その結果を、図1〜3に示す。
【0023】
図1〜3から、コークス灰分中のCaO、MgO、Alのそれぞれの含有量が増大すれば、“aSiO”が低下することが解かる。このことから、本発明者は、コークス灰分中のCaO、MgO、及び、Alの1種又は2種以上の含有量が多いコークスを還元材として用いれば、灰分中のSiOの活量(aSiO)は低いので、上記(i)の反応の進行を抑制し、その結果、溶銑中のSi量を低減できるとの知見を得るに至った。
【0024】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、以下のとおりである。
【0025】
(1) 炉頂から鉄鉱石、コークス、及び、副原料を装入する高炉操業方法において、炉頂から、灰分中のSiOの活量の低いコークスを装入し、溶銑中のSi濃度を低減することを特徴とする高炉操業方法。
【0026】
(2) 炉頂から鉄鉱石、コークス、及び、副原料を装入し、羽口から微粉炭を吹き込む高炉操業方法において、炉頂から、灰分中のCaO含有量の多いコークスを装入するとともに、羽口から、灰分中のSiOの活量の低い微粉炭を吹き込み、溶銑中のSi濃度を低減することを特徴とする高炉操業方法。
【0027】
(3) 前記灰分中のSiOの活量の低いコークスが、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いコークスであることを特徴とする前記(1)に記載の高炉操業方法。
【0028】
(4) 前記灰分中のSiOの活量の低い微粉炭が、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多い微粉炭であることを特徴とする前記(2)に記載の高炉操業方法。
【0029】
(5) 前記灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いコークスが、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多い石炭をコークス用石炭に配合して製造したコークスであることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の高炉操業方法。
【0030】
(6) 前記灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いコークスが、CaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いスラグ及び/又はダストの微粉をコークス用石炭に散布して製造したコークスであることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の高炉操業方法。
【0031】
(7) 前記灰分中のCaO含有量が4%以上であることを特徴とする前記(3)〜(6)のいずれかに記載の高炉操業方法。
【0032】
(8) 前記灰分中のAl含有量が35%以上であることを特徴とする前記(3)〜(7)のいずれかに記載の高炉操業方法。
【0033】
(9) 前記灰分中のMgO含有量が4%以上であることを特徴とする前記(3)〜(8)のいずれかに記載の高炉操業方法。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明においては、溶銑中のSi濃度を低減するため、炉頂から、灰分中のSiOの活量(aSiO)の低いコークスを装入する。
【0035】
炉頂から通常装入するコークスに灰分中のSiOの活量の低いコークスを追加して装入してもよいし、また、炉頂から通常装入するコークスの一部を、灰分中のSiOの活量の低いコークスに替えて装入してもよい。
【0036】
本発明においては、炉頂から、灰分中のSiOの活量の低いコークスを装入するとともに、羽口から、直接、灰分中のSiOの活量の低い微粉炭を吹き込んでもよい。
【0037】
吹き込みに際しては、灰分中のSiOの活量の低い微粉炭を、通常、羽口から吹き込む微粉炭に混ぜてもよい。吹き込みの態様は、操業態様に合せ、適宜、変更し得る。
【0038】
上記の灰分中のSiOの活量の低いコークスとしては、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いコークスが用いられる。
上記の灰分中のSiOの活量の低い微粉炭としては、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多い微粉炭が用いられる。
【0039】
灰分中のSiOの活量の低いコークスは、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多い石炭をコークス用石炭に配合し、通常のコークス製造方法に従って製造する。配合量は、所望の溶銑中Si量(好ましくは0.3〜0.4%)に基づいて、適宜決定する。
【0040】
また、灰分中のSiOの活量の低いコークスは、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いスラグ及び/又はダストの微粉をコークス用石炭に散布して製造してもよい。
【0041】
本発明においては、前記溶銑中のSi濃度を、好ましくは、0.3〜0.4%に低減するが、このSi濃度を維持するには、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いコークスにおけるCaO、MgOの含有量は、少なくとも、4%以上必要であり、Alの含有量は、少なくとも、35%以上必要である。
【0042】
なお、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多い微粉炭におけるCaO、Al、及び、MgOのそれぞれの含有量もコークスと同様である。
【0043】
本発明において、灰分中のSiOの活量の低いコークスを用いる理由は、前述したとおりであるが、その具体的な作用は、以下のように考えられる。
【0044】
(x)コークス中のCaO、MgO、Alが、コークス中のSiOの活量を低下させる。その結果、コークス中のCによるSiOの還元反応が抑制される。
【0045】
(y)コークス中にCaO、MgO、Alが微細に分散して存在するため上記反応を抑制する効果が大きい。
【0046】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明を実施するための条件は、本発明の目的の範囲内で、適宜設定し得るものである。それ故、本発明は、以下に説明する実施例で採用する条件に限定されるものではない。
【0047】
(実施例1)
生石灰をコークス用炭に0.5%配合して、灰分中のCaO含有量の高いコークスを製造した。製造したコークスの化学組成を表1に示す。
【0048】
A高炉で通常使用しているコークス中のCaO含有量は3%程度であり、溶銑中のSi含有量は0.5%程度であった。
【0049】
この通常コークスの全量を上記CaO含有量の高いコークスに置き換え、350kg/t−pigの割合で炉頂から装入した。溶銑温度はほぼ一定の1530℃を維持しているが、溶銑中のSi含有量は0.35%まで低下した。
【0050】
(実施例2)
MgO源としてジュナイト(2MgO・SiO)を、コークス用炭に1%配合して、灰分中のMgO含有量の高いコークスを製造した。製造したコークスの化学組成を表1に示す。
【0051】
B高炉で通常使用しているコークス中のMgO含有量は0.5%程度であり、溶銑中のSi含有量は0.45%程度であった。
【0052】
この通常コークスの半分の量を上記MgO含有量の高いコークスに置き換え、180kg/t−pigの割合で炉頂から装入した。溶銑温度はほぼ一定の1525℃を維持しているが、溶銑中のSi含有量は0.4%まで低下した。
【0053】
(実施例3)
Al含有量の高い石炭をコークス用炭に多量に配合して、灰分中のAl含有量の高いコークスを製造した。製造したコークスの化学組成を表1に示す。
【0054】
C高炉で通常使用しているコークス中のAl含有量は25%程度であり、溶銑中Siは0.5%程度であった。
【0055】
この通常コークスの全量を上記Al含有量の高いコークスに置き換え、330kg/t−pigの割合で炉頂から装入した。溶銑温度はほぼ一定の1530℃を維持しているが、溶銑中のSi含有量は0.4%まで低下した。
【0056】
【表1】
Figure 2004307966
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、灰分中のSiOの活量の低いコークスを用い、高炉操業制御を複雑化することなく、低Si溶銑を製造することができる。
【0058】
したがって、本発明は、銑鉄製造技術の発展に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】コークス灰分中のCaO量が「aSiO」に及ぼす影響を示す図である。
【図2】コークス灰分中のMgO量が「aSiO」に及ぼす影響を示す図である。
【図3】コークス灰分中のAl量が「aSiO」に及ぼす影響を示す図である。

Claims (9)

  1. 炉頂から鉄鉱石、コークス、及び、副原料を装入する高炉操業方法において、炉頂から、灰分中のSiOの活量の低いコークスを装入し、溶銑中のSi濃度を低減することを特徴とする高炉操業方法。
  2. 炉頂から鉄鉱石、コークス、及び、副原料を装入し、羽口から微粉炭を吹き込む高炉操業方法において、炉頂から、灰分中のCaO含有量の多いコークスを装入するとともに、羽口から、灰分中のSiOの活量の低い微粉炭を吹き込み、溶銑中のSi濃度を低減することを特徴とする高炉操業方法。
  3. 前記灰分中のSiOの活量の低いコークスが灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いコークスであることを特徴とする請求項1に記載の高炉操業方法。
  4. 前記灰分中のSiOの活量の低い微粉炭が、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多い微粉炭であることを特徴とする請求項2に記載の高炉操業方法。
  5. 前記灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いコークスが、灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多い石炭をコークス用石炭に配合して製造したコークスであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の高炉操業方法。
  6. 前記灰分中のCaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いコークスが、CaO、Al、及び、MgOのうちの1種又は2種以上の含有量の多いスラグ及び/又はダストの微粉をコークス用石炭に散布して製造したコークスであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の高炉操業方法。
  7. 前記灰分中のCaO含有量が4%以上であることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の高炉操業方法。
  8. 前記灰分中のAl含有量が35%以上であることを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の高炉操業方法。
  9. 前記灰分中のMgO含有量が4%以上であることを特徴とする請求項3〜8のいずれか1項に記載の高炉操業方法。
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