JP2006291251A

JP2006291251A - 高炉への還元材吹込み方法および装置

Info

Publication number: JP2006291251A
Application number: JP2005110401A
Authority: JP
Inventors: Ryota Murai; 亮太村井; Michitaka Sato; 道貴佐藤; Tatsuro Ariyama; 達郎有山; Shinji Hasegawa; 伸二長谷川; Akio Shimomura; 昭夫下村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: JP4720260B2

Abstract

【課題】高炉へ複数種類の還元材を安定して吹込む還元材の吹込み方法及び装置を提供する。
【解決手段】高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材のうち少なくとも２種の還元材を吹込む場合において、同一の羽口に複数のランスを配設し、それぞれのランスから異なる種類の還元材を吹込み、かつ複数のランスの吹込み方向の延長線が互いに交わらないようにランスを配設することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材のうち少なくとも２種の還元材を吹込む高炉への還元材吹込み方法および装置に関する。

銑鉄を製造する高炉で還元材として用いられるコークスは、原料として高価な強粘結炭を必要とし、またその製造設備であるコークス炉の建設、運転、補修等の費用を必要とするため、一般に高価である。このため高炉におけるコークスの使用量低減による銑鉄製造コストの削減が望まれている。

上記の目的を達成するため、コークスに比較して安価な微粉炭の多量使用や廃棄物に含まれる合成樹脂材を高炉の還元材として使用することが行われてきた。さらに、近年の石炭価格の上昇や、地球温暖化ガスとして作用することが懸念されている二酸化炭素ガスの排出を抑制するため、石炭に比較して水素の含有量が多い重油などの液体還元材や、メタンガス、都市ガスなどの気体還元材の吹込みも注目されてきている。

これらの還元材を安定して高炉に吹込むための方法として、たとえば、特許文献１には、同一の高炉羽口から複数種類の還元材を吹込むことによって、設備トラブル等により１つの還元材が吹込めなくなった場合でも他方の還元材を継続して吹込むことを可能にすることにより急激な還元材比低下を防止できるなどの技術が開示されている。
特開平１０−３０６３０２号公報

発明者らは、特許文献１に開示された方法について試験炉にて燃焼試験を実施した結果、送風圧力が上昇し、さらにその変動が増大することを確認した。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、高炉へ複数種類の還元材を安定して吹込む方法及び装置を提供することを目的としている。

発明者は従来例において送風圧力が上昇し、さらにその変動が増大した原因を考察し、さらにそれに対する対策について以下のように考えた。
送風圧力の上昇およびその変動の原因としては大きく分けて２つのものが考えられる。羽口から吹き込む固体還元材によるものと、コークスの粉化によるものである。以下、これらを個別に検討する。

（１）羽口から吹き込む固体還元材に起因するもの
羽口から吹き込む固体還元材に起因する原因については、以下のように考えられる。
還元材の燃焼速度は一般に気体、液体、固体の順に速いため送風管や羽口の内部では最初に気体還元材が燃焼する。この気体還元材の燃焼によって液体還元材や固体還元材が燃焼するための酸素が消費されてしてしまい、液体還元材や固体還元材の燃焼に必要な酸素が不足してしまうことで大量の「すす」等の未燃物が生じ、これが燃焼炉内のコークス充填層内の空隙を埋め、目詰りをおこしたと考えることができる。
したがって、上記の原因に対する対策としては、気体還元材によって酸素が消費された領域とは別の領域に液体還元材、固体還元材を供給することが有効である。より具体的には吹き込む還元材の吹込み方向の延長線が交わらないようにすることが有効である。

また、未燃物の発生の原因として、上記の気体還元材による酸素消費とは別にそもそも固体還元材が燃焼性に劣ることから、炉内に供給されても完全に燃焼することができずに、未燃物として残存するということがある。
これに対する対策としては、炉内に供給される前の高温領域における滞留時間を長くして炉内に供給されたときには直ぐに燃焼できる状態にすることが効果的である。このためには、固体還元材の吹込み位置をできるだけ高炉軸心から遠ざけること、すなわち固体還元材吹込みランスの先端位置を羽口先端に対して後方に配置することが有効である。

（２）コークスの粉化に起因するもの
送風圧力の上昇とその変動の原因として高炉の炉下部におけるコークスの粉化が考えられる。以下、コークスの粉化挙動と粉化の抑制について検討する。
コークスは高炉内部で充填層を形成しているが、羽口先よりも炉内側で前述の吹込み還元材の未燃分とともに燃焼ガス化することになる。コークスの粉化は式１および式２で表される劣化反応によるところが大きい。
C(コークス) +CO₂=2CO ・・・（式１）
C(コークス) +H₂O=CO+H₂ ・・・（式２）

式１および式２の反応はその反応速度が遅いため、コークス塊の表面で反応が生じると同時に、CO₂およびH₂Oガスがコークス塊の内部まで侵入してから反応し、コークス塊を多孔質とする。多孔質化したコークス塊はその強度が低下しており、送風のエネルギーによりコークス塊が移動して衝撃を受けると容易に粉化することになる。このことから高炉の送風管や羽口から吹込み還元材の燃焼に伴うCO₂およびH₂Oガスを供給するとコークスが粉化しやすくなるとわかる。

ここで還元材として吹込まれるもののうち、気体還元材および液体還元材について飽和炭化水素C_nH_2n+2を用いて以下説明する。但し、実際の使用にあたっては高炉内で還元材として作用するものであれば何でも良く、不飽和炭化水素もしくは芳香族炭化水素または飽和炭化水素との混合物等でもよい。
なお、気体、液体の区別は、常温（２５℃）、常圧（１気圧、1013hPa）下での状態をもって定義することとし、気体還元材はnが1乃至4のもので液体還元材はnがおおむね5以上のものである。

たとえば、ｎ＝４であるブタンは、大気圧下での沸点は約１℃であり、常温、常圧下で気体であるが、圧力が３気圧程度になると常温でも液化する。このような場合には、常温、常圧下で気体であるので気体として扱う。なお、ブタンを気体還元材として用いる場合、高炉へ吹き込むためには加圧することになるが、数十度まで簡易的に予熱し、配管を保温すると取り扱いが簡便な気体還元材として取り扱うことができる。
ｎ＝５のペンタンになると常温常圧では液体になるので液体として扱う。なお、ペンタンを高炉吹込み条件で、気体として取り扱うためには予熱温度が１００℃程度に上昇するため予熱や保温が困難となり、現実的には気体として扱うことは困難である。

上述したように、吹込み還元材の燃焼に伴うCO₂およびH₂Oガスを供給するとコークスが粉化しやすくなる。この点に関しその詳細の検討と対策について以下考察する。
はじめに気体還元材について考える。気体還元材は一般に下記に示す式３をへてCOおよびH₂を生成し、さらに式３で生成されたCOおよびH₂が酸化してCO₂およびH₂Oを生成する２段階燃焼することが知られている。
C_nH_2n+2+n/2・O₂=n・CO+(n+1)・H₂ ・・・（式３）

したがって、気体還元材については２段階までの燃焼をできるだけ抑制してCO₂およびH₂Oが生成する前に、１段階の燃焼ガスをコークスの存在する高炉内部の燃焼帯に供給することで、コークスの劣化を抑制し、粉化を抑制することができるようになる。このためには固体還元材の場合とは全く逆に、気体還元材の吹込み位置をできるだけ高炉軸心方向に近づける、すなわちランス先端位置を羽口先端に近づけて配置することが有効である。

このような効果を充分に得るための気体還元材吹込み位置について、種々の燃焼解析（数式モデル計算）を実施して検討した。その結果、少なくともランス先端位置を羽口から２００ｍｍ以内とすることが有効であり、さらに望ましくは５０ｍｍ以内とすることが良いことが分かった。

次に液体還元材について検討する。液体還元材の場合には、C_nH_2n+2のnが大きいため、はじめに熱分解によりnが1乃至4に小さくなり、その後式３による燃焼ガス化が生じ、やはり最終的にCO₂およびH₂Oまで燃焼することになる。このことから液体還元材の吹込み位置は、熱分解が起こる分だけ気体還元材の吹込み位置よりは羽口先端に対して後方に配置するが、固体還元材よりは燃焼性に勝るので固体還元材の吹込み位置よりは前方が好ましい。

なお、ランス先端の位置については高炉送風の温度、送風空気へ富化する酸素の量など高炉操業のパラメータによって一様ではないため適宜条件に合わせて修正することが望ましいが、各吹込みランスの相対的位置関係については、上記の考察に示すように少なくとも同一とするか、羽口に近い順に気体還元材、液体還元材、固体還元材の順とすることが望ましい。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成を有するものである。

（１）本発明に係る高炉への還元材吹込み方法は、高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材のうち少なくとも２種の還元材を吹込む場合において、同一の羽口に複数のランスを配設し、それぞれのランスから異なる種類の還元材を吹込み、かつ複数のランスの吹込み方向の延長線が互いに交わらないようにランスを配設することを特徴とするものである。

異種の還元材をそれぞれ異なる吹込みランスを介して高炉の送風管、羽口内に吹込む場合にその吹込み方向の延長線が交わらないようにランスを配設することにより、それぞれの還元材が互いに干渉することが無くなる。
このため燃焼速度の遅い還元材が燃焼速度の速い還元材の燃焼のために酸素を奪われ、不完全燃焼して「すす」等の未燃物を発生させることが無くなり、したがって通気性は良好に保たれることになる。

（２）また、高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材の３種の還元材を吹込む場合において、同一の羽口に３個のランスを配設し、それぞれのランスから異なる種類の還元材を吹込み、かつ気体還元材吹込みランスの吹込み方向の延長線と液体還元材吹込みランスおよび固体還元材吹込みランスの吹込み方向の延長線とが互いに交わらないように各ランスを配設することを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）または（２）に記載のものにおいて、羽口先端と固体還元材吹込みランス先端の距離をL1、羽口先端と液体還元材吹込みランス先端の距離をL2、羽口先端と気体還元材吹込みランス先端の距離をL3とした場合に、L1、L2、L3がL1≧L2≧L3の関係にあることを特徴とするものである。

（４）また、本発明に係る高炉への還元材吹込み装置は、高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材のうち少なくとも２種の還元材を吹込む還元材吹込み装置であって、同一の羽口にそれぞれ異なる還元材を吹き込む複数のランスを配設し、これら複数のランスはその吹込み方向の延長線が互いに交わらないように配設されていることを特徴とするものである。

（５）また、高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材の３種の還元材を吹込む還元材吹込み装置であって、同一の羽口にそれぞれ異なる還元材を吹き込む３本のランスを配設し、これら３本のランスは気体還元材吹込みランスの吹込み方向の延長線と液体還元材吹込みランスおよび固体還元材吹込みランスとの吹込み方向の延長線とが互いに交わらないように配設されていることを特徴とするものである。

（６）また、上記（４）または（５）に記載のものにおいて、羽口先端と固体還元材吹込みランス先端の距離をL1、羽口先端と液体還元材吹込みランス先端の距離をL2、羽口先端と気体還元材吹込みランス先端の距離をL3とした場合に、L1、L2、L3がL1≧L2≧L3の関係にあることを特徴とするものである。

本発明においては、高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材のうち少なくとも２種の還元材を吹込む場合において、同一の羽口に複数のランスを配設し、それぞれのランスから異なる種類の還元材を吹込み、かつ複数のランスの吹込み方向の延長線が互いに交わらないようにランスを配設するようにしたので、未燃物の生成を抑制して、高炉の通気性を維持し有効に吹込み還元材を利用して高価なコークスの使用量を削減し、銑鉄の製造コストを低下せしめることができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の一実施の形態に係る高炉への還元材吹込み方法に用いる高炉の説明図、図２はランスの配置の説明図である。以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１に示すように、高炉１の羽口２に連設された送風管３を貫通して固体還元材吹込みランス４、液体還元材吹込みランス５および気体還元材吹込みランス６が設置されている。図では記載を省略しているが、高炉１には複数の羽口２があり、そのそれぞれの羽口２において固体、液体および気体還元材吹込みランス４、５、６が設置されている。

固体還元材吹込みランス４には、図示しない、固体還元材供給管が接続され、固体還元材供給装置から供給される固体還元材が送られてくる。
また、液体還元材吹込みランス５には、図示しない、液体還元材供給管が接続され、液体還元材供給装置から供給される液体還元材が送られてくる。
さらに、気体還元材吹込みランス６には、図示しない、気体還元材供給管が接続され、気体還元材供給装置から供給される気体還元材が送られてくる。

本例においては、吹込み気体還元材としてメタン（CH₄）ガスを用いた。メタンガスは天然ガスの主成分であり、高炉吹込み用の気体として入手が比較的容易であることから吹込み気体還元材として選択したが、他にたとえばコークス炉ガス、あるいは石炭ガスにより発生するガスあるいは都市ガスや水素ガスなど高炉内に入って還元材として働く気体であれば代替可能である。
また、吹込み液体還元材として重油を用いた。なお、例えばタールやナフサなどのように高炉内に入って還元材として働く液体であれば重油に代替可能である。
また、固体還元材としては微粉炭を用いた。この場合も高炉内に入って還元材として働く固体、たとえば、合成樹脂材や、バイオマスなどであれば代替可能である。

ランスの配置を示す図２において、図２（ａ）は羽口２、送風管３および各種還元材吹込みランス４、５、６を後方から見た図であり、図２（ｂ）は上方から見た図であり、図２（ｃ）は側面から見た図である。
図２に示されるように、液体還元材吹込みランス５と気体還元材吹込みランス６とは水平面上に対向して設置されているが、先端部にある曲率をもっており、その吹込み方向の接線方向の延長線5aおよび6aは交差しないようになっている。固体還元材吹込みランス４については曲率を持っていないが、その延長線はやはり5aおよび6aとは交差しないように配置されている。

また各種還元材吹込みランス４、５、６の先端位置は羽口先端に近いほうから気体還元材吹込みランス６、液体還元材吹込みランス５、固体還元材吹込みランス４の順に配置した。より具体的には、羽口先端と固体還元材吹込みランス先端の距離をL1、羽口先端と液体還元材吹込みランス先端の距離をL2、羽口先端と気体還元材吹込みランス先端の距離をL3とした場合に、L1=60mm、L2=50mm、L3=40mmとした。

以上のように構成された本実施の形態においては、気体還元材、液体還元材、固体還元材をそれぞれ異なる吹込みランスを介して高炉の送風管、羽口内に吹込む場合に、燃焼性に劣る固体還元材の吹込み位置を羽口先端に対して後方に配置したので、炉内に供給される前の高温領域における滞留時間を長く確保でき、炉内に供給されたときに完全燃焼しやすくなっている。
したがって、炉内に供給されても完全に燃焼することができずに、未燃物として残存することが少なくなり、未燃物の残存による通気性の悪化を防止できる。

また、羽口先端と気体還元材吹込みランス先端の距離L3を40mmに設定したことにより、気体還元材について前述した２段階までの燃焼をできるだけ抑制してCO₂およびH₂Oが生成する前に、前述の式３で示した１段階の燃焼ガスをコークスの存在する高炉内部の燃焼帯に供給することができ、CO₂およびH₂Oによるコークスの劣化を抑制し、コークスの粉化を抑制することができ、コークス粉化による通気性の悪化を防止できる。
液体還元材についても、羽口先端と液体還元材吹込みランス先端の距離をL2=50mmに設定したことにより、上記の気体還元材と同様のことが言え、コークス粉化による通気性の悪化を防止できる。

また、本実施の形態においては、各還元材の吹込みランスの吹込み方向の延長線が交わらないようにランスを配設しているので、それぞれの還元材の吹込み時の流路が重ならなくなる。このため、例えば気体還元材の燃焼により酸素不足となった領域に固体還元材が吹き込まれることにより、固体還元材が不完全燃焼して「すす」等の未燃物を発生させることがなくなり、したがって未燃物の残存による通気性の悪化を防止できる。

以上のように、本実施の形態によれば、炉内における通気性の悪化が防止されることになるので、複数の還元材を安定して吹き込むことができ、その結果、コークス比を低減することができる。

なお、上記実施の形態を示した図２においては３種の場合を図示したが、本発明においては還元材種として少なくとも２種以上のものを用いることを想定しており、例えば気体還元材と液体還元材を用いる場合には固体還元材吹込み用ランス４を撤去した場合を考えればよい。同様に、気体還元材と固体還元材を用いる場合、あるいは液体還元材と固体還元材を用いる場合はそれぞれ用いない還元材の吹込み用ランスを撤去した場合を考えればよい。
また、固体還元材吹込みランス４、液体還元材吹込みランス５、気体還元材吹込みランス６の先端部の羽口先端からの相対的な距離についても、上記の実施の形態に示したように羽口先端から遠い順に固体還元材吹込みランス４、液体還元材吹込みランス５、気体還元材吹込みランス６が配置される場合に限るものではなく、適宜変更することができる。
そこで、各種還元材吹込みランスの配置に関し、変形例を以下の他の実施の形態として示す。

［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２に係る還元材吹込み装置の説明図であり、図２と同一部分には同一の符号が付してある。
本実施の形態に係る還元材吹込み装置は、図３に示すように、各ランスの吹込み方向の延長線が交差しないようにランス位置を調整すると共に、各ランスの吹込み位置を羽口先端からすべて等位置(L1=L2=L3=50mm)に調整したものである。

本実施の形態においては、各ランスの吹込み方向の延長線が交差しないので、実施の形態１と同様に、例えば気体還元材の燃焼により酸素不足となった領域に固体還元材が吹き込まれることにより、固体還元材が不完全燃焼して「すす」等の未燃物を発生させることがなく、未燃物の残存による通気性の悪化を防止できるという効果が得られる。
また、各ランスの吹込み位置が羽口先端からすべて50mmという比較的羽口先端に近い位置に調整されているので、実施の形態１と同様に、コークス粉化による通気性の悪化を防止できるという効果も得られる。

［実施の形態３］
図４は本発明の実施の形態３に係る還元材吹込み装置の説明図であり、図２と同一部分には同一の符号が付してある。
本実施の形態に係る還元材吹込み装置は、固体還元材と気体還元材の２種類の還元材を吹き込むものであり、具体的には図４に示すように、図２に示したものからこの場合に不要である液体吹込み用ランス５を取り外したものである。つまり、固体還元材吹込みランス４と気体還元材吹込みランス６の吹込み方向の延長線が交差しないようにランス位置を調整すると共に、固体還元材吹込みランス４の吹込み位置L1を羽口先端から60mmとし、気体還元材吹込みランス６の吹込み位置L3を羽口先端から40mmとしたものである。

この例の場合は、実施の形態１と異なるのは吹き込む還元材の種類が２種類になったことのみであるから、実施の形態１と同様の効果が得られる。

［実施の形態４］
図５は本発明の実施の形態４に係る還元材吹込み装置の説明図であり、図２と同一部分には同一の符号が付してある。
本実施の形態に係る還元材吹込み装置は、実施の形態１と同様に３種類の還元材を吹き込むためのものであって、図５に示すように、各ランスの吹込み方向の延長線が交差せず、その吹込み位置がL1<L2<L3とした場合である。具体的な位置は、L1=30mm、L2=40mm、L3=50mmである。

本実施の形態においても、上述した実施の形態２と同様に、各ランスの吹込み方向の延長線が交差しないので、例えば気体還元材の燃焼により酸素不足となった領域に固体還元材が吹き込まれることにより、固体還元材が不完全燃焼して「すす」等の未燃物を発生させることがなく、未燃物の残存による通気性の悪化を防止できるという効果が得られる。
また、各ランスの吹込み位置が羽口先端からすべて50mmという比較的羽口先端に近い位置に調整されているので、実施の形態１と同様に、コークス粉化による通気性の悪化を防止できるという効果も得られる。

［実施の形態５］
図６は本発明の実施の形態５に係る還元材吹込み装置の説明図であり、図２と同一部分には同一の符号が付してある。
本実施の形態に係る還元材吹込み装置は、実施の形態３と同様に２種類の還元材、すなわち固体還元材と気体還元材を吹き込む装置に関するものである。そして、具体的には図６に示すように、実施の形態４を示した図５のものからこの場合に不要である液体吹込み用ランス５を取り外したものである。つまり、固体還元材吹込みランス４と気体還元材吹込みランス６の吹込み方向の延長線が交差しないようにランス位置を調整すると共に、固体還元材吹込みランス４の吹込み位置L1を羽口先端から30mmとし、気体還元材吹込みランス６の吹込み位置L2を羽口先端から50mmとしたものである。

この例の場合は、実施の形態４と異なるのは吹き込む還元材の種類が２種類になったことのみであるから、実施の形態４と同様の効果が得られる。

なお、上記の実施の形態において、３種類の還元材を吹き込む場合には各還元材を吹き込む吹込みランスの吹込み方向の延長線が交差しないようにランス位置を調整するようにしたが、気体還元材の燃焼性が最も高いことから、少なくとも気体還元材吹込みランスの吹込み方向の延長線と他の２つの吹込みランスの吹込み方向の延長線が交差しないように配置することで、一定の効果が得られる。

上記の本実施の形態の効果を実証するために、上記還元材吹込み装置を用いて高炉操業を行った。
使用した吹込み還元材の組成を表１に示す。前述のように気体還元材としてメタンガス、液体還元材として重油、固体還元材として微粉炭を用いた。

また、各還元材の吹込み量を表２に示す。表２に示すように、合計吹込み量を200kg/t-pとして、各還元材の吹き込み量についてＡ、Ｂの２通りの場合について吹込みを行った。

ランスの配置を含めた高炉操業の結果を表３に示す。

なお、表３の実施例及び比較例においては送風圧力一定での高炉コークス使用量（コークス比）の変化を記載している。このようにした理由は以下の通りである。
送風圧力は生産量と炉内の通気性に大きく依存する。生産量を増大すると還元ガス量が増大するため、高炉内のガス流速が増大して送風圧力は増大する。
また前述のように、吹き込み還元材の未燃物や、羽口先でのコークスの粉化量が増大すると、高炉内の通気性が悪化して送風圧力は増大するし、コークスの使用量を増加させると高炉内の通気性が向上して送風圧力は低下することになる。

通例、生産量は客先との契約等により決定され、特定の期間においては一定とすることが望ましい。したがって、生産量一定の条件下で、送風圧力が上限となるまでコークス比を低減することが、生産コストの低減を図る上で重要である。
本例の高炉では送風圧力は設備能力上0.38MPaが最大である。よって、この例では送風圧力を最大の0.38MPaとし、種々の還元材吹き込み条件におけるコークス比の下限に着目して評価することにしている。
以下、表３に示した実施例１〜５および比較例1、２について考察する。

実施例１は本発明に記載の吹込みランスを用いて、表2に示す吹込み条件Aで各種還元材を羽口から吹き込んだ操業例を示している。表3の下段に記した配置Aとは図２に示す通りであり、各ランスはその吹込み方向の延長線が交差せず、その吹込み位置は羽口先端側から順に気体還元材、液体還元材、固体還元材となっている。より具体的には、羽口先端と固体還元材吹込みランス先端の距離をL1、羽口先端と液体還元材吹込みランス先端の距離をL2、羽口先端と気体還元材吹込みランス先端の距離をL3とした場合に、L1=60mm、L2=50mm、L3=40mmとした。
この場合、安定した操業が継続可能であり、コークス比は300kg/t-p余りであった。

実施例２は本発明に記載の吹込みランスを用いて、表2に示す吹込み条件Aで各種還元材を羽口から吹き込んだ操業例を示している。表3の下段に記した配置Bとは、図３に示すように、各ランスの吹込み方向の延長線が交差しないようにランス位置を調整し、各ランスの吹込み位置を羽口先端からすべて等位置(50mm)に調整したものである。
この場合、安定した操業が継続可能でコークス比は実施例１同様300kg/t-p余りであった。

実施例３は本発明に記載の吹込みランスを用いて、表2に示す吹込み条件Bで各種還元材を羽口から吹き込んだ操業例を示している。表3の下段に記した配置Cとは、図４に示すように、図２に示したものからこの場合に不要である液体吹込み用ランス５を取り外したものである。固体還元材吹込みランス４の吹込み位置は羽口先端から60mm、気体還元材吹込みランス６の吹込み位置は羽口先端から40mmである。
この場合、安定した操業が継続可能でコークス比は実施例１や実施例２と同様300kg/t-p余りであった。

実施例４は本発明に記載の吹込み方法を採用した場合の高炉操業成績を示している。吹込み条件Aで各種還元材を羽口から吹込み、表3の下段に記すように配置Dを採用した。配置Dとは、図５に示すように各ランスの吹込み方向の延長線が交差せず、その吹込み位置がL1<L2<L3とした場合である。なお、L1=30mm、L2=40mm、L3=50mmである。
コークス比は実施例１乃至実施例３に比較して若干高い315kg/t-p程度であったが、安定した操業が可能であった。

実施例５は本発明に記載の吹込み方法を採用した場合の高炉操業成績を示している。吹込み条件Bで各種還元材を羽口から吹込み、表3の下段に記すように配置Eを採用した。配置Eとは、図６に示すように、各ランスの吹込み方向の延長線は交差せず、その吹込み位置がL1<L3とした場合である。なお、L1=30mm、L3=50mmである。
コークス比は実施例１乃至実施例３に比較して若干高い315kg/t-p程度であったが、安定した操業が可能であった。

比較例１は本発明に記載の吹込み方法を採用しなかった場合の高炉操業成績を示している。吹込み条件Aで各種還元材を羽口から吹込み、表3の下段に記すように配置Fを採用した。配置Fとは、図７に示すように、各ランスの吹込み方向の延長線が互いに１点で交差するような場合である。なお、各ランスの吹込み位置は羽口先端からすべて等位置(50mm)に調整されている。

この場合、高炉内部への吹込み還元材の未燃物の蓄積や、コークス粉の蓄積が起こり通気性が増大する傾向となった。そのため、必要に応じて（送風圧力を低下するため）コークスの使用量を増加していった結果、コークス比は実施例１乃至実施例３に比較して高い350kg/t-p程度となり、溶銑製造コストが上昇した。

比較例２は本発明に記載の吹込み方法を採用しなかった場合の高炉操業成績を示している。この例は吹込み条件Bで固体還元材と気体還元材の２種の還元材を羽口から吹込むものであり、ランスの配置は表3の下段に記すように配置Gを採用した。配置Gとは、図８に示すように、図７に示したものから液体還元材吹込みランス５を除いたものであり、２本のランスの吹込み方向の延長線が交差する配置である。なお、各ランスの吹込み位置は羽口先端からすべて等位置(50mm)に調整されている。

この場合、高炉内部への吹込み還元材の未燃物の蓄積や、コークス粉の蓄積が起こり通気性が増大する傾向となった。このため、必要に応じて（送風圧力を低下するため）コークスの使用量を増加していった結果、コークス比は実施例１乃至実施例３に比較して高い360kg/t-p程度となり、溶銑製造コストが上昇した。

以上のように、本発明の範囲にある実施例１〜５ではコークス比が301kg/t-p〜316kg/t-pであり、低コークス比が実現できていると共に、安定した操業が継続可能であった。
これに対して、本発明を採用していない比較例１，２においてはコークス比が350以上と高くなっており、かつ操業が不安定であった。
以上から、本発明を採用することによって低コークス比の実現と安定操業が継続可能となることが実証できた。

本発明の一実施形態に係る還元材吹込み方法に使用する高炉の説明図である。本発明の実施の形態１に係る還元材吹込み装置の要部の説明図である。本発明の実施の形態２に係る還元材吹込み装置の要部の説明図である。本発明の実施の形態３に係る還元材吹込み装置の要部の説明図である。本発明の実施の形態４に係る還元材吹込み装置の要部の説明図である。本発明の実施の形態５に係る還元材吹込み装置の要部の説明図である。比較例に係る還元材吹込み装置の要部の説明図である。比較例に係る還元材吹込み装置の要部の説明図である。

符号の説明

１高炉、２羽口、３送風管、４固体還元材吹込みランス、５液体還元材吹込みランス、６気体還元材吹込みランス。

Claims

高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材のうち少なくとも２種の還元材を吹込む場合において、同一の羽口に複数のランスを配設し、それぞれのランスから異なる種類の還元材を吹込み、かつ複数のランスの吹込み方向の延長線が互いに交わらないようにランスを配設することを特徴とする高炉への還元材吹込み方法。
高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材の３種の還元材を吹込む場合において、同一の羽口に３本ランスを配設し、それぞれのランスから異なる種類の還元材を吹込み、かつ気体還元材吹込みランスの吹込み方向の延長線と液体還元材吹込みランスおよび固体還元材吹込みランスの吹込み方向の延長線とが互いに交わらないように各ランスを配設することを特徴とする高炉への還元材吹込み方法。
羽口先端と固体還元材吹込みランス先端の距離をL1、羽口先端と液体還元材吹込みランス先端の距離をL2、羽口先端と気体還元材吹込みランス先端の距離をL3とした場合に、L1、L2、L3がL1≧L2≧L3の関係にあることを特徴とする請求項１または２に記載の高炉への還元材吹込み方法。
高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材のうち少なくとも２種の還元材を吹込む還元材吹込み装置であって、
同一の羽口にそれぞれ異なる還元材を吹き込む複数のランスを配設し、これら複数のランスはその吹込み方向の延長線が互いに交わらないように配設されていることを特徴とする高炉への還元材吹込み装置。
高炉の送風管を貫通して設けられたランスを介して、高炉内に固体還元材、液体還元材、気体還元材の３種の還元材を吹込む還元材吹込み装置であって、同一の羽口にそれぞれ異なる還元材を吹き込む３本のランスを配設し、これら３本のランスは気体還元材吹込みランスの吹込み方向の延長線と液体還元材吹込みランスおよび固体還元材吹込みランスとの吹込み方向の延長線とが互いに交わらないように配設されていることを特徴とする高炉への還元材吹込み装置。
羽口先端と固体還元材吹込みランス先端の距離をL1、羽口先端と液体還元材吹込みランス先端の距離をL2、羽口先端と気体還元材吹込みランス先端の距離をL3とした場合に、L1、L2、L3がL1≧L2≧L3の関係にあることを特徴とする請求項４または５に記載の高炉への還元材吹込み装置。