JP2016125085A - Method for injecting metallic raw material for blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高炉（竪型冶金炉）にメタリックの原料を装入する高炉のメタリック原料装入方法に関する。 The present invention relates to a metallic raw material charging method for a blast furnace in which a metallic raw material is charged into a blast furnace (a vertical metallurgical furnace).
従来から、高炉（竪型冶金炉）では、その上部からペレット、焼結鉱、塊鉱石、コークス、石灰石などの原料と還元材とを層状に装入し、下部から熱風を吹込んで、鉄鉱石の還元、溶解等の一連の反応を行わせ、銑鉄を製造している。高炉の操業の技術として特許文献１〜５に示されているものがある。
特許文献１は、ガス利用効率の悪化や炉頂ガス温度の過度の上昇を伴わずに確実に炉芯コークスの通気・通液性の確保と高温の維持することを目的としたものである。この特許文献１では、コークスの装入と鉄源原料の装入を繰り返して高炉を操業するに際し、各チャージの鉄源原料の一部を酸化鉄源から金属鉄源に代え、この金属鉄源を通常のコークスの装入もしくは鉄源原料の装入、またはその両者に先立って中心部に集中装入し、各チャージの装入コークスの一部を、通常のコークスの装入もしくは鉄源原料の装入、またはその両者に先立って、中心部に集中装入し、炉中心軸上における装入物最上層の表層レベルから垂直下方への距離が１ｍから５ｍまでの範囲の中心部のコークス層内に炭化水素系の気体もしくは液体、またはその両者を吹き込んでいる。
Conventionally, in a blast furnace (vertical metallurgical furnace), raw materials such as pellets, sintered ore, lump ore, coke and limestone and reducing materials are charged in layers from the top, and hot air is blown from the bottom to iron ore. A series of reactions, such as reduction and dissolution, are performed to produce pig iron. There exist some which are shown by patent documents 1-5 as a technique of operation of a blast furnace.
Patent Document 1 aims to ensure the ventilation and liquid permeability of the core coke and to maintain a high temperature without causing deterioration in gas utilization efficiency and excessive rise in the furnace top gas temperature. In this Patent Document 1, when operating a blast furnace by repeatedly charging coke and charging an iron source material, a part of the iron source material of each charge is changed from an iron oxide source to a metal iron source. Prior to both normal coke charging and iron source material charging or both, the central charge is charged at the center, and a portion of each charge charging coke is charged with normal coke charging or iron source material. Prior to the charging, or both of the above, the central portion of the coke is centrally charged, and the distance from the surface level of the top layer of the charge on the furnace center axis to the vertical downward direction is 1 m to 5 m. A hydrocarbon-based gas and / or liquid is blown into the layer.
特許文献２は、高中心部に装入する酸化鉄原料以外の鉄源原料（金属鉄原料）を選択することにより低下した炉芯コークス温度をより即効的に回復させ、操業の安定化と生産性の確保することを目的としている。この特許文献２では、高炉に装入する酸化鉄原料の一部を、炭素含有量２．５重量％以上の金属鉄原料で代替し、これを残りの酸化鉄原料の装入に先立って炉の中心部に装入し、装入すべきコークスの一部を炉の中心部に重点的に装入している。 In Patent Document 2, the core coke temperature decreased by selecting an iron source material (metallic iron material) other than the iron oxide material charged in the high center part is recovered more quickly, stabilizing operation and production. The purpose is to ensure sex. In Patent Document 2, a part of the iron oxide raw material charged into the blast furnace is replaced with a metal iron raw material having a carbon content of 2.5% by weight or more, and this is replaced with a furnace prior to charging the remaining iron oxide raw material. The center of the furnace is charged and part of the coke to be charged is charged mainly in the center of the furnace.
特許文献３は、低下した炉芯コークス温度を速やかに上昇させて、短時間のうちに炉況を回復させることを目的としている。この特許文献３では、高炉に装入する鉄源原料の一部を鉄系スクラップまたは／および還元鉄に代え、これを残りの鉄源原料の装入に先立って炉の中心部に装入し、装入すべきコークスの一部を炉の中心部に重点的に装入している。 Patent Document 3 aims to quickly raise the lowered core coke temperature and recover the furnace condition in a short time. In Patent Document 3, a part of the iron source material charged in the blast furnace is replaced with iron-based scrap or / and reduced iron, and this is charged into the center of the furnace prior to charging the remaining iron source material. A part of the coke to be charged is charged mainly in the center of the furnace.
特許文献４は、高炉炉底レンガの損耗を抑制し、炉寿命の延長を図ることを目的とし、高炉炉頂部からコークスと鉄源原料を交互に炉内に装入するとき、コークス装入に先だっては代替塊状物を、鉄源原料の装入に先だってはコークスもしくは代替塊状物、または還元鉄もしくは鉄スクラップを炉中心領域に重点的に装入することとしている。
特許文献５は、本発明は、回転炉床式還元炉で酸化鉄を還元して、還元鉄ペレットを高炉またはキュポラ等の縦型炉に供給する際に、これらの炉での適正な操業を実施することを目的としている。特許文献５は、回転炉床式還元炉にて、酸化鉄と炭素を含む粉体の成形体を加熱処理して、鉄の金属化率５０〜８５％の還元鉄ペレットを製造する。この還元鉄ペレットの性状として、気孔率２０〜５０％のものを製造する。分級処理などをして、還元鉄ペレットの換算径が５〜２０ミリメートルのものの比率が８０％以上としたものを、製鉄高炉またはキュポラ等の縦型炉に装入する。炉下部の羽口から吹き込まれる空気とコークスや微粉炭との反応により発生する還元ガスにより、還元・溶解して、溶融鉄を製造している。
Patent Document 4 aims to suppress wear of the blast furnace bottom brick and extend the life of the furnace, and when coke and iron source material are alternately charged into the furnace from the top of the blast furnace furnace, coke charging is performed. Prior to charging the iron source material, coke or alternative lumps, or reduced iron or iron scrap is preferentially charged into the furnace center area.
In Patent Document 5, the present invention reduces the iron oxide in a rotary hearth type reduction furnace, and when the reduced iron pellets are supplied to a vertical furnace such as a blast furnace or a cupola, proper operation in these furnaces is performed. It is intended to be implemented. Patent Document 5 manufactures reduced iron pellets having an iron metallization rate of 50 to 85% by heat treatment of a powder compact including iron oxide and carbon in a rotary hearth type reduction furnace. As the properties of the reduced iron pellets, those having a porosity of 20 to 50% are manufactured. After classifying, etc., a reduced iron pellet having a reduced diameter of 5 to 20 mm and a ratio of 80% or more is charged into a vertical furnace such as an iron blast furnace or a cupola. Molten iron is produced by reducing and melting with reducing gas generated by the reaction between air blown from the tuyeres at the bottom of the furnace and coke or pulverized coal.
上述した特許文献１〜３において、羽口から吹き込む微粉炭は１００ｋｇ／ｔｐであって、補助燃料を羽口から１５０ｋｇ／ｔｐ以上吹き込む操業とは前提となる条件が異なっている。なお、「ｋｇ／ｔｐ」とは、銑鉄１トン当たりの微粉炭の吹き込み質量のことである。
また、特許文献１〜３では、原料を中心に装入することが記載されているものの、原料の組成等については詳細に述べられていない。加えて、高炉に装入する中心装入コークスの強度について示されていない。それゆえ、安定的に操業を行いつつ、低コークス操業下で炉内の中心部における通気性を維持することが難しいのが実情である。
In Patent Documents 1 to 3 described above, the pulverized coal blown from the tuyere is 100 kg / tp, and the preconditions are different from the operation of blowing auxiliary fuel from the tuyere at 150 kg / tp or more. “Kg / tp” refers to the mass of pulverized coal blown per ton of pig iron.
Further, in Patent Documents 1 to 3, although it is described that charging is mainly performed on the raw material, the composition of the raw material is not described in detail. In addition, the strength of the central charge coke charged to the blast furnace is not shown. Therefore, it is difficult to maintain air permeability in the center of the furnace under low coke operation while operating stably.
特許文献４は、羽口から吹き込む微粉炭は７０ｋｇ／ｔｐであって、補助燃料を羽口から１５０ｋｇ／ｔｐ以上吹き込む操業とは前提となる条件が異なっている。加えて、特許文献４では、中心装入する鉄原料の性状について、鉄スクラップは市中鉄屑であってもよいこと、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ等の不純物を含有していない製鉄所発生屑を用いてもよいことなどが記載されている。しかしながら、中心装入コークスの強度について示されていない。それゆえ、上述した特許文献と同様に、安定的に操業を行いつつ、低コークス操業下で炉内の中心部における通気性を維持することが難しいのが実情である。 In Patent Document 4, the pulverized coal blown from the tuyere is 70 kg / tp, and the precondition is different from the operation of blowing auxiliary fuel from the tuyere at 150 kg / tp or more. In addition, in Patent Document 4, regarding the properties of the iron raw material to be charged centrally, the iron scrap may be commercial iron scrap, and the ironworks generated scrap not containing impurities such as Cu, Ni, Sn, etc. It describes what may be used. However, the strength of the central charge coke is not shown. Therefore, as in the case of the above-described patent document, it is difficult to maintain air permeability in the center of the furnace under low coke operation while stably operating.
特許文献５は、原料を中心に装入する操業ではない。また、装入する原料が示されているものの、装入するコークスの強度について示されておらず、安定的に操業することが難しいのが実情である。
さて、近年、コークス（石炭）の品質が劣化すると共に、価格も高騰してきている。このようなことから、高品質なコークスの比率を下げ、一方で、微粉炭（ＰＣという）等の補助燃料を多量に用いる操業（高ＰＣ比操業）の開発が進められている。また、ＣＯ２の削減の観点からも、高ＰＣ比操業の開発が進められている。
Patent Document 5 is not an operation in which raw materials are mainly charged. Moreover, although the raw material to be charged is shown, the strength of the coke to be charged is not shown, and it is actually difficult to operate stably.
In recent years, the quality of coke has deteriorated, and the price has been rising. For this reason, the ratio of high-quality coke has been reduced, and on the other hand, the development of operations that use a large amount of auxiliary fuel such as pulverized coal (referred to as PC) (high-PC ratio operation) is being promoted. Also, from the viewpoint of CO 2 reduction, the development of high PC ratio operation is being promoted.
上述したような従来の技術では、高ＰＣ比操業、即ち、低コークス比操業を行うと、炉内ガス量増加とスペーサーコークス量低下により、炉内通気性が低下し、操業が不安定化する虞がある。また、低還元材比操業時には、熱不足による冷え込み、操業不安定化の虞がある。
そこで、本発明は上記問題点を鑑み、高ＰＣ比操業（低コークス操業）下で、通気性を維持したまま高温ガス顕熱を回収し、低還元材比（低コークス比）で安定的な操業を行うことができる高炉のメタリック原料装入方法を提供することを目的とする。
In the conventional technology as described above, when a high PC ratio operation, that is, a low coke ratio operation is performed, the in-furnace gas permeability and the spacer coke amount decrease, and the in-furnace air permeability decreases and the operation becomes unstable. There is a fear. Moreover, at the time of operation with a low reducing material ratio, there is a risk of cooling due to lack of heat and unstable operation.
In view of the above problems, the present invention recovers high-temperature gas sensible heat while maintaining air permeability under a high PC ratio operation (low coke operation), and is stable at a low reducing material ratio (low coke ratio). It aims at providing the metallic raw material charging method of the blast furnace which can operate.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る高炉のメタリック原料装入方法は、炉体の中心部に中心装入コークス及びメタリック原料を装入し、羽口から１５０ｋｇ／ｔｐ以上の補助燃料を吹き込んで高炉の操業を行うに際し、前記メタリック原料の成分に関し、ＦｅＯは１．０質量％以下、Ｍ．Ｆｅは９０．０質量％以上、Ｃは１．０質量％以上、Ｍ．Ｆｅ＋Ｃは９３．０質量％以上であり、前記中心装入コークスの粒径ＤＣは、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、前記メタリック原料の粒径ＤＭは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、前記中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣと前記メタリック原料の粒径ＤＭの最大値ＤＭＭＡＸとの関係は、式（１）を満たし、前記中心装入コークスの粒径ＤＣとメタリック原料の粒径ＤＭとメタリック原料に含まれるＦｅＯとの関係は、式（２）を満たし、前記メタリック原料の質量Ｍ１と中心装入コークスの質量Ｍ２との比を示す質量比率は、式（３）を満たし、相対半径で０．２０以下である前記中心部に、前記メタリック原料及び中心装入コークスを装入することを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
The method for charging metallic raw material of a blast furnace according to the present invention is carried out when the central charging coke and metallic raw material are charged in the center of the furnace body and 150 kg / tp or more of auxiliary fuel is blown from the tuyere to operate the blast furnace. , Regarding the components of the metallic raw material, FeO is 1.0 mass% or less; Fe is 90.0% by mass or more, C is 1.0% by mass or more, and M.I. Fe + C is 93.0% by mass or more, the particle diameter DC of the central charging coke is 40 mm or more and 100 mm or less, the particle diameter DM of the metallic raw material is 5 mm or more and 30 mm or less, and the drum of the central charging coke The relationship between the strength index DIC and the maximum value DM MAX of the particle size DM of the metallic raw material satisfies the formula (1), and is included in the particle size DC of the central charging coke, the particle size DM of the metallic raw material, and the metallic raw material. The relationship with FeO satisfies the formula (2), and the mass ratio indicating the ratio between the mass M1 of the metallic raw material and the mass M2 of the central charging coke satisfies the formula (3) and has a relative radius of 0.20 or less. The metallic raw material and the central charging coke are charged into the central portion.
ＤＩＣ≧８４．０＋ＤＭＭＡＸ ３／１０００００ ・・・（１）
ＤＭ／（ＤＣ／（１−ＦｅＯ／１００）＝０．０５〜０．７５ ・・・（２）
Ｍ１／Ｍ２＝１．０〜３．０ ・・・（３）
DIC ≧ 84.0 + DM MAX 3 / 100,000 (1)
DM / (DC / (1-FeO / 100) = 0.05 to 0.75 (2)
M1 / M2 = 1.0 to 3.0 (3)
本発明によれば、高ＰＣ比操業下で、通気性を維持したまま高温ガス顕熱を回収し、低
還元材比で安定的な操業を行うことができる。
According to the present invention, high temperature gas sensible heat can be recovered while maintaining air permeability under high PC ratio operation, and stable operation can be performed at a low reducing material ratio.
以下、本発明に係る高炉のメタリック原料装入方法の実施の形態を図を基に説明する。
高炉（竪型冶金炉）では、その上部からペレット、焼結鉱、塊鉱石、コークス、石灰石などの原料と還元材とを層状に装入し、下部から熱風を吹込んで、鉄鉱石の還元、溶解等の一連の反応を行わせ、銑鉄を製造している。
本発明では、微粉炭などの補助燃料を多量に用いる高ＰＣ比操業であっても、後述するように、通気性を維持したまま高温ガス顕熱を回収し、低還元材比で安定的な操業を行うことができる。
Hereinafter, an embodiment of a metallic raw material charging method for a blast furnace according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the blast furnace (vertical metallurgical furnace), raw materials such as pellets, sintered ore, lump ore, coke, limestone and reducing materials are charged in layers from the top, and hot air is blown from the bottom to reduce iron ore, A series of reactions such as dissolution is performed to produce pig iron.
In the present invention, even in a high PC ratio operation using a large amount of auxiliary fuel such as pulverized coal, as described later, high temperature gas sensible heat is recovered while maintaining air permeability, and stable at a low reducing material ratio. Can perform operations.
以下、本発明、即ち、高炉の原料装入方法について説明する。
まず、本発明のＰＣ比操業では、１５０ｋｇ／ｔｐ以上の補助燃料（微粉炭、ＰＣ）を羽口から吹き込むことを前提としている。微粉炭の吹き込み量の国内平均は、現在、１２０〜１３０ｋｇ／ｔｐであり、この操業では、微粉炭の吹き込み量は国内平均以上である。なお、「ｋｇ／ｔｐ」とは、銑鉄１トン当たりの微粉炭の吹き込み質量のことである。
Hereinafter, the present invention, that is, the raw material charging method of the blast furnace will be described.
First, in the PC ratio operation of the present invention, it is assumed that 150 kg / tp or more of auxiliary fuel (pulverized coal, PC) is blown from the tuyere. The domestic average of the amount of pulverized coal injected is currently 120 to 130 kg / tp, and in this operation, the amount of pulverized coal injected is greater than the national average. “Kg / tp” refers to the mass of pulverized coal blown per ton of pig iron.
さて、高炉への原料装入方式は、大別すると、「講座・現代の金属学 精練編 第１巻
鉄鋼精錬、社団法人日本金属学会、（１９７９）、ｐ１２０」に示されているように、ベルアーマー式と、ベルレス式（旋回シュート式）との２種類がある。本実施形態では、原料装入方式として、ベルアーマー式を採用している。
図１は、ベルアーマー式の原料装入装置の概略図である。
The raw material charging method into the blast furnace can be broadly classified as shown in "Lecture / Modern Metallurgy Sophistication Volume 1 Steel Refining, Japan Institute of Metals, (1979), p120". There are two types: bell armor type and bellless type (turning chute type). In this embodiment, the bell armor type is adopted as the raw material charging method.
FIG. 1 is a schematic view of a bell armor type raw material charging apparatus.
図１に示すように、原料装入装置は、高炉（炉体）上部に位置し且つ上下動可能なベル２と、原料を反発して炉内へ装入するアーマー（反発板）３と、ベルカップに向けて原料を供給する供給装置（図示省略）と、中心装入シュート４とを備えている。中心装入シュート４は、先端部が中心部に向けられていて、「Ｒ＆Ｄ 神戸製鋼技報，Ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．２，（２００５），ｐ９〜１７」に示されているように、中心部に向けて原料を供給することができる。 As shown in FIG. 1, the raw material charging apparatus includes a bell 2 that is positioned above the blast furnace (furnace body) and that can move up and down, an armor (repulsion plate) 3 that repels the raw material and charges it into the furnace, A supply device (not shown) for supplying the raw material toward the bell cup and a center charging chute 4 are provided. The center charging chute 4 has a tip directed toward the center, as shown in “R & D Kobe Steel Engineering Reports, Vol. 55, No. 2, (2005), p9-17”. The raw material can be supplied toward the section.
この原料装入装置によれば、供給装置から所定の原料をベルカップに供給して、ベル２を下降させると、ベルカップから原料が排出され、当該ベルカップから排出された原料は、アーマー３で反発されて炉内へ装入される。詳しくは、ベル２を用いて、ペレット、焼結鉱、塊鉱石などの鉱石と、コークスとを交互に層状に装入する。加えて、本発明では、中心装入シュート４を用いて、中心部に向けてコークスを装入する「コークス中心装入」を実施している。コークス中心装入については、「ふぇらむ，Ｖｏｌ．９（２００４）Ｎｏ．１０，ｐ７２１〜７２８」の文献に記載されている。 According to this raw material charging device, when a predetermined raw material is supplied from the supply device to the bell cup and the bell 2 is lowered, the raw material is discharged from the bell cup, and the raw material discharged from the bell cup is the armor 3 It is repelled and is inserted into the furnace. Specifically, using a bell 2, ores such as pellets, sintered ore, ore and coke are alternately charged in layers. In addition, in the present invention, the “coke center charging” is performed in which the coke is charged toward the center using the center charging chute 4. The coke center charging is described in a document “Feramu, Vol. 9 (2004) No. 10, p721-728”.
「コークス中心装入法」を実施した場合、中心部のＯ／Ｃ（鉱石質量／コークス質量）の制御が容易にでき、中心ガス流の確保、逆Ｖ型の融着帯の形成、炉芯の活性化、通液性の向上をすることができる。一方、コークス中心装入法において、中心部に向けて装入したコークス（中心装入コークスという）の量が多すぎると、ＣＯガス利用率の低下や排出ガス顕熱の増加が発生し、還元材（還元材比）を増加させる必要がでてくる。例えば、中心領域の装入物表層のガス温度は、約１０００℃と高温になり、高温ガス顕熱を多量に排
出してしまう。中心装入コークスは、装入後わずか１時間で約１２００℃まで上昇し、炉内での熱交換が十分ではないため顕熱を無駄にしている。その結果、単に、コークス中心装入を行った場合には、還元材比を増加させる一方で、通気性を優先して安定操業を行っているのが実情である。
When the “coke center charging method” is implemented, O / C (ore mass / coke mass) in the center can be easily controlled, ensuring a central gas flow, forming an inverted V-type cohesive zone, and core Activation and liquid permeability can be improved. On the other hand, in the coke center charging method, if the amount of coke charged toward the center (referred to as center charging coke) is too large, the CO gas utilization rate will decrease and the exhaust gas sensible heat will increase. It is necessary to increase the material (reducing material ratio). For example, the gas temperature of the charge layer in the central region is as high as about 1000 ° C., and a large amount of high-temperature gas sensible heat is discharged. The center charging coke rises to about 1200 ° C. in just one hour after charging, and sensible heat is wasted because heat exchange in the furnace is not sufficient. As a result, when the coke center charging is simply performed, while the reducing material ratio is increased, stable operation is performed with priority given to air permeability.
そこで、本発明では、中心部には、中心装入コークスだけではくメタリック原料も装入することにより、還元材比の増加を抑制し、安定操業を行うこととしている。即ち、図１に示すように、相対半径（相対半径＝炉体の中心からの距離／炉口半径）で０．２０以下である中心部に、メタリック原料及び中心装入コークスを装入している。
メタリック原料とは、金属鉄（Ｍ．Ｆｅ）を主成分とする還元鉄（ＤＲＩ、ＨＢＩ）、鋳物銑、スクラップ（くず鉄）等の総称である。
Therefore, in the present invention, not only the central charging coke but also the metallic raw material is charged into the central portion, thereby suppressing an increase in the reducing material ratio and performing stable operation. That is, as shown in FIG. 1, the metallic raw material and the central charging coke are charged into the central portion having a relative radius (relative radius = distance from the center of the furnace body / furnace port radius) of 0.20 or less. Yes.
The metallic raw material is a general term for reduced iron (DRI, HBI), cast iron, scrap (crushed iron), etc., whose main component is metallic iron (M.Fe).
メタリック原料の成分は、ＦｅＯは１．０質量％以下、Ｍ．Ｆｅは９０．０質量％以上、Ｃが１．０質量％以上、Ｍ．Ｆｅ＋Ｃは９３．０質量％以上である。また、前述した成分以外は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２及び不可避的不純物である。なお、ＦｅＯ、Ｍ．Ｆｅの成分は、ＪＩＳＭ８２１３で示されている滴定法で求めることができる。また、Ｃの成分は、ＪＩＳＭ８２１７で示されている燃焼−赤外線吸収法で求めることができる。 The components of the metallic raw material are FeO 1.0% by mass or less, M.I. Fe is 90.0 mass% or more, C is 1.0 mass% or more, M.I. Fe + C is 93.0% by mass or more. In addition to the components described above, MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 and inevitable impurities are included. Note that FeO, M.I. The component of Fe can be obtained by a titration method shown in JISM8213. Further, the component of C can be obtained by a combustion-infrared absorption method shown in JISM8217.
ＦｅＯが１．０質量％以下である場合、中心装入コークスとメタリック原料との両方を装入しても、中心装入コークスがメタリック原料に含まれるＦｅＯによって反応劣化（ＦｅＯ＋Ｃ＝Ｆｅ＋ＣＯ）されることなく、コークスを十分に炉内に供給することができる。
Ｍ．Ｆｅが９０．０％以上である場合、炉中心の高ガス流速域においてフラッディングを抑制することができ、中心部における通気性や中心ガス流に影響を及ぼさない。
When FeO is 1.0% by mass or less, even if both the centrally charged coke and the metallic raw material are charged, the centrally charged coke is deteriorated by reaction (FeO + C = Fe + CO) due to FeO contained in the metallic raw material. Without this, coke can be sufficiently supplied into the furnace.
M.M. When Fe is 90.0% or more, flooding can be suppressed in the high gas flow rate region at the furnace center, and the air permeability and the central gas flow at the center are not affected.
炭素分（Ｃ）は、金属鉄へ浸炭している成分である。即ち、析出Ｃや固体Ｃの巻き込みによる成分ではなく浸炭Ｃである。この場合、メタリック原料の融点（溶け落ち温度）は純鉄より低く、融着帯上面温度から下面温度の範囲で溶け落ちる。Ｃが１．０質量％以上である場合、中心装入コークスは、浸炭反応でほとんど反応劣化されることなく、炉下部へ供給されることができる。 Carbon content (C) is a component carburized into metallic iron. That is, it is not carburized C but a component caused by entrainment of precipitation C or solid C. In this case, the melting point (melting-off temperature) of the metallic raw material is lower than that of pure iron, and melts in the range from the upper surface temperature of the cohesive zone to the lower surface temperature. When C is 1.0% by mass or more, the centrally charged coke can be supplied to the lower part of the furnace with almost no reaction deterioration due to the carburization reaction.
Ｍ．Ｆｅ＋Ｃが９３．０％以上である場合、上述したようなＭ．Ｆｅの供給による影響、Ｃの供給による影響はなく、健全なコークスを炉下部へ供給することができ、炉中心の高ガス流速域においてフラッディングを抑制することができる。
さて、炉中心に装入する中心装入コークスの粒径ＤＣは、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。詳しくは、炉内に装入前のコークスを篩に掛けて、粒径ＤＣが４０〜１００ｍｍであるコークスを用意し、当該コークスを中心部に向けて装入するコークス（中心装入コークス）とする。中心装入コークスの粒径ＤＣを、４０〜１００ｍｍの範囲内にすることによって、中心コークス層の空隙率が向上し、中心流が強化する。その結果、逆Ｖ型の融着帯が形成でき、圧損を低下すると共に、熱損失も低下させることができる。特に、通気性の向上には、中心装入コークスの平均粒径の大きくするのではなく、粒径ＤＣの小さいものを低減（粉低減、アンダーカット）する一方で、ある程度、粒径ＤＣが大きな大塊を用い、さらに、粒度分布幅を狭くすることが効果的であり、上述したように、中心装入コークスの粒径ＤＣを４０〜１００ｍｍにすることによって、通気性等を向上させることができる。
M.M. When Fe + C is 93.0% or more, M.I. There is no influence due to the supply of Fe and the influence of the supply of C, and healthy coke can be supplied to the lower part of the furnace, and flooding can be suppressed in the high gas flow rate region at the furnace center.
Now, the particle diameter DC of the central charging coke charged in the furnace center is 40 mm or more and 100 mm or less. Specifically, the coke before charging in a furnace is sieved to prepare coke having a particle size DC of 40 to 100 mm, and the coke is charged toward the center (center charging coke) and To do. By setting the particle size DC of the central charging coke to be in the range of 40 to 100 mm, the porosity of the central coke layer is improved and the central flow is strengthened. As a result, an inverted V-type cohesive zone can be formed, pressure loss can be reduced, and heat loss can be reduced. In particular, in order to improve the air permeability, the average particle size of the centrally charged coke is not increased, but those having a small particle size DC are reduced (powder reduction, undercut), while the particle size DC is large to some extent. It is effective to use a large mass and further narrow the particle size distribution width. As described above, by setting the particle size DC of the centrally charged coke to 40 to 100 mm, it is possible to improve air permeability and the like. it can.
なお、中心装入コークスの粒径ＤＣが４０ｍｍ未満の場合、中心装入コークスが充填層の間隙を埋めるため、空隙率が小さくなる。また、中心装入コークスの粒径ＤＣが１００ｍｍより大きい場合、粒度分布幅が広くなり、空隙率が小さくなる。
また、室炉式コークス炉で乾留されたコークスは、大小の亀裂を多数有していて、不定形状を呈している。コークスはコークス炉から押し出された後に輸送工程を経ていく途中で落下衝撃等で破壊され、その結果として決まる粒度分布は概ね正規分布となることが知られている。本発明では、コークスを装入する直前、即ち、コークスの製造及び輸送後であって、供給装置に装入されたときの粒径について規定している。
In addition, when the particle diameter DC of the central charging coke is less than 40 mm, the central charging coke fills the gaps in the packed bed, so that the porosity becomes small. Further, when the particle size DC of the central charging coke is larger than 100 mm, the particle size distribution width becomes wide and the porosity becomes small.
Moreover, the coke dry-distilled with the chamber furnace type coke oven has many large and small cracks, and has an indefinite shape. It is known that coke is extruded from a coke oven and then destroyed by a drop impact or the like in the course of passing through a transportation process, and the particle size distribution determined as a result thereof is generally a normal distribution. In the present invention, the particle size is determined just before the coke is charged, that is, after the coke is produced and transported, and when the coke is charged into the feeding device.
メタリック原料の粒径ＤＭは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。詳しくは、炉内に装入
前のメタリック原料を篩に掛けて、粒径が５〜３０ｍｍであるメタリック原料を用意し、当該メタリック原料を中心部に向けて装入している。
メタリック原料の粒径が５ｍｍ以上である場合、中心部における高流速域にメタリック原料を装入した場合であっても流動化せず、飛散することを抑制することができる。一方、メタリック原料の粒径が５ｍｍ未満である場合、流動化が発生してしまう。なお、メタリック原料は、浸炭しているため、装入直後に昇温されて溶け落ちる（低融点で溶ける）ため、粒径が下限値（５ｍｍ）であって小粒径であったとしても、通気性の低下が発生することがなかった。
The particle size DM of the metallic raw material is 5 mm or more and 30 mm or less. Specifically, the metallic raw material before charging is passed through a sieve in a furnace to prepare a metallic raw material having a particle size of 5 to 30 mm, and the metallic raw material is charged toward the center.
When the particle size of the metallic raw material is 5 mm or more, even if the metallic raw material is charged into the high flow velocity region in the central portion, it is not fluidized and can be prevented from scattering. On the other hand, when the particle size of the metallic raw material is less than 5 mm, fluidization occurs. In addition, since the metallic raw material is carburized, it is heated immediately after charging and melts down (melts at a low melting point), so even if the particle size is the lower limit (5 mm) and small particle size, There was no decrease in air permeability.
メタリック原料の粒径の上限値は、次の３点から総合的に決定した。
第１に、メタリック原料の粒径が大きすぎる場合、メタリック原料がコークス充填層の間隙に入らない、即ち、間隙に堆積することができない。即ち、中心部における充填層の体積が大きくなり、中心ガス流領域が広くなり過ぎる。その結果、中心流が強くなりすぎて、ＣＯガス利用率が低下してしまう。ゆえに、メタリック原料を装入したとしても、還元材比を増加を抑制することができなくなる。
The upper limit of the particle size of the metallic raw material was comprehensively determined from the following three points.
First, when the particle size of the metallic raw material is too large, the metallic raw material does not enter the gap of the coke packed layer, that is, cannot be deposited in the gap. That is, the volume of the packed bed in the central portion becomes large, and the central gas flow region becomes too wide. As a result, the central flow becomes too strong and the CO gas utilization rate decreases. Therefore, even if the metallic raw material is charged, it is impossible to suppress an increase in the reducing material ratio.
第２に、メタリック原料の粒径が大きすぎる場合、メタリック原料の個重（１個当たりの質量）が大きくなり、中心装入時に落下衝撃でコークスを破壊してしまう虞がある。その結果、中心流が低下する。
第３に、メタリック原料の粒径が大きすぎる場合、昇温が遅くなる（粒子内の伝熱遅れ）。その結果、高温ガスの顕熱の回収効果が小さくなってしまう。このようなことを鑑み、様々な検証の結果、メタリック原料の粒径の上限値は、３０ｍｍとした。
Secondly, when the particle size of the metallic raw material is too large, the individual weight (mass per one) of the metallic raw material becomes large, and there is a possibility that the coke may be destroyed by a drop impact at the time of central charging. As a result, the central flow decreases.
Thirdly, when the particle size of the metallic raw material is too large, the temperature rise is delayed (heat transfer delay in the particles). As a result, the effect of recovering the sensible heat of the hot gas is reduced. In view of the above, as a result of various verifications, the upper limit of the particle size of the metallic raw material was set to 30 mm.
さて、中心装入コークス及びメタリック原料を装入した場合において、中心装入コークスの強度が小さいと、落下の衝撃によって中心装入コークスが割れ、通気性が低下してしまう虞がある。
そこで、本発明では、中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣと、メタリック原料の粒径ＤＭの最大値ＤＭＭＡＸとの関係は、式（１）を満たすようにしている。
Now, when the central charging coke and the metallic raw material are charged, if the strength of the central charging coke is small, the central charging coke may be broken by the impact of the drop and the air permeability may be lowered.
Therefore, in the present invention, the relationship between the drum strength index DIC of the central charging coke and the maximum value DM MAX of the particle size DM of the metallic raw material satisfies the formula (1).
ＤＩＣ≧８４．０＋ＤＭＭＡＸ ３／１０００００ ・・・（１）
ここで、ドラム強度指数ＤＩＣとは、ＪＩＳＫ２１５１に準じて求められるもので、ドラム試験機を用いて１５０回転した後において、１５ｍｍ以上の粒径を有するコークスの質量割合である。
図２は、実際の高炉（内容積＝４５００ｍ３）において、メタリック原料を装入しない場合の炉内圧損（ｋＰａ）、即ち、中心部に中心装入コークスのみを装入した場合の炉内圧損と、ドラム強度指数ＤＩＣを示した図である。図２に示すように、ドラム強度指数ＤＩＣが８４．０以上である場合、炉内圧損が１８０ｋＰａ以下であって、実操業において、通気や通液性が向上し、安定操業を行うことができる。一方、中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣが８４．０より小さくなると炉内圧損が１８０ｋＰａより大きくなり、スリップや吹き抜けが発生し、安定操業が継続できないことがある。したがって、メタリック原料を装入しない時に、安定操業のために必要なドラム強度指数ＤＩＣの下限値は８４．０である。
DIC ≧ 84.0 + DM MAX 3 / 100,000 (1)
Here, the drum strength index DIC is obtained according to JISK2151, and is the mass ratio of coke having a particle size of 15 mm or more after 150 revolutions using a drum tester.
FIG. 2 shows an in-furnace pressure loss (kPa) when the metallic raw material is not charged in an actual blast furnace (internal volume = 4500 m 3 ), that is, an in-furnace pressure loss when only the central charging coke is charged at the center. FIG. 6 is a diagram showing a drum strength index DIC. As shown in FIG. 2, when the drum strength index DIC is 84.0 or more, the pressure loss in the furnace is 180 kPa or less, and in the actual operation, the ventilation and liquid permeability are improved, and the stable operation can be performed. . On the other hand, when the drum strength index DIC of the central charging coke is smaller than 84.0, the pressure loss in the furnace becomes larger than 180 kPa, slipping or blow-through occurs, and stable operation may not be continued. Therefore, the lower limit of the drum strength index DIC necessary for stable operation when no metallic raw material is charged is 84.0.
さて、中心装入コークスに加えてメタリック原料も中心部に装入する場合において、メタリック原料が大きいと、中心装入時に落下衝撃でコークスが破壊されてしまう。そこで、本発明では、コークスが破壊されないように、メタリック原料の粒径ＤＭに応じて、中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣを高くし、中心装入コークスが破壊されないようにする必要がある。 When the metallic raw material is charged into the center portion in addition to the central charging coke, if the metallic raw material is large, the coke is destroyed due to a drop impact during the central charging. Therefore, in the present invention, in order to prevent the coke from being destroyed, it is necessary to increase the drum strength index DIC of the central charging coke according to the particle size DM of the metallic raw material so that the central charging coke is not destroyed.
中心装入コークスの必要なドラム強度指数ＤＩＣについて、ラボ実験で求めた。ラボ実験では、コークス充填層に実高炉を模擬した高さ（１２ｍ）からメタリック原料を落下し、コークスが破壊されるかどうかを観察した。なお、当社の高炉は「ベルアーマー式と中心装入方式を合わせたもので、中心装入ホッパー下面から装入の基準となる装入線まで１２ｍである。他社の高炉は「ベルアーマー式」と「ベルレス式」があるが、いずれのタイプもホッパー下面或いはベルカップ下面から装入線まで１２ｍ以内である。そこで、最も落下高さが高く、最も落下衝撃力が大きくなる高さである１２ｍで試験を実施した。 The drum strength index DIC required for the central charging coke was determined by a laboratory experiment. In the laboratory experiment, a metallic raw material was dropped from a height (12 m) simulating an actual blast furnace in a coke packed bed, and it was observed whether the coke was destroyed. The blast furnace of our company is "Bell armor type and center charging method combined, 12m from the bottom surface of the central charging hopper to the charging line that is the standard of charging. Other blast furnaces are" Bell armor type " And “Bellless type”, both types are within 12 m from the lower surface of the hopper or the lower surface of the bell cup to the charging line. Therefore, the test was carried out at 12 m, which is the highest drop height and the highest drop impact force.
ラボ実験において、中心装入コークスは、ドラム強度指数ＤＩＣが異なるものを用いた。メタリック原料は、異なる粒径のものを用いた。
図３及び表１は、メタリック原料の粒径ＤＭの最大値ＤＭＭＡＸと、中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣとの関係である。
In the laboratory experiment, the core charging coke having different drum strength index DIC was used. Metallic raw materials having different particle diameters were used.
FIG. 3 and Table 1 show the relationship between the maximum value DM MAX of the particle size DM of the metallic raw material and the drum strength index DIC of the central charging coke.
所定サイズ（最大値ＤＭＭＡＸ＝７、１２、１８、２３、２７、３２ｍｍ）のメタリック原料を装入した場合、図３の×印で示すように、中心装入コークスはドラム強度指数ＤＩＣが低いと、中心装入コークスが真っ二つに割れ、破壊される。図３の○印で示すように、ドラム強度指数ＤＩＣが高い場合は、中心装入コークスは割れず、破壊されない。
ここで、メタリック原料装入時の落下衝撃によるコークスの破壊挙動を物理的に検討するため、この結果から中心装入コークスが割れる、割れないの境界線を求めた。
メタリック原料の落下衝撃力は以下の関係より求められる。
When a metallic raw material having a predetermined size (maximum value DM MAX = 7, 12, 18, 23, 27, 32 mm) is charged, the center charging coke has a low drum strength index DIC, as indicated by a cross in FIG. Then, the central charging coke is broken in two and destroyed. As indicated by a circle in FIG. 3, when the drum strength index DIC is high, the central charging coke is not broken and is not destroyed.
Here, in order to physically investigate the fracture behavior of coke due to the drop impact at the time of charging the metallic raw material, the boundary line where the central charging coke is cracked and not cracked was obtained from this result.
The drop impact force of the metallic material is obtained from the following relationship.
メタリック原料は球形であると仮定し、当該メタリック原料の粒径ＤＭを直径とすると、メタリック原料１つの質量（個重）は半径の３乗に比例する。即ち、メタリック原料の落下衝撃力は質量に比例するため、メタリック原料の落下衝撃力は半径の３乗に比例すると考えられる。それ故、境界線はメタリック原料の粒径ＤＭの３乗の関数となる。最も重いメタリック原料が衝突した時にコークスは最も割れやすいので、メタリック原料の粒径ＤＭの最大値ＤＭＭＡＸについて考えるとする。なお、球の体積＝４πｒ３／３（半径ｒ、個重＝体積×密度）である。境界線は、メタリック原料の粒径ＤＭに依存するため、実験結果をもとに係数を求めると「１／１０００００」となった。図３に示すように、係数を「１／２０００００」や「１／５００００」にした場合、適切な境界線を得ることができない。 Assuming that the metallic raw material is spherical and the particle diameter DM of the metallic raw material is a diameter, the mass (individual weight) of the metallic raw material is proportional to the cube of the radius. That is, since the drop impact force of the metallic material is proportional to the mass, it is considered that the drop impact force of the metallic material is proportional to the cube of the radius. Therefore, the boundary line is a function of the cube of the particle size DM of the metallic raw material. Since coke is most susceptible to cracking when the heaviest metallic raw material collides, let us consider the maximum value DM MAX of the particle size DM of the metallic raw material. Note that a sphere of volume = 4πr 3/3 (radius r, number weight = volume × density). Since the boundary line depends on the particle size DM of the metallic raw material, the coefficient was found to be “1 / 100,000” based on the experimental results. As shown in FIG. 3, when the coefficient is set to “1/200000” or “1/50000”, an appropriate boundary line cannot be obtained.
したがって、中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣは、式（１）を満たすようにすることにより、中心装入コークスとメタリック原料との両方を装入した場合でも、中心装入コークスの割れを防止することができ、その結果、炉内圧損を１８０ｋＰａ以下に維持することができる。なお、中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣが非常に高いコークスは、良質で高価なコークスである。そのため、式（１）の下限値を満たすことのできる中心装入コークスを適用することによって、低コストで操業を行うことが可能である。 Therefore, the drum strength index DIC of the central charging coke can satisfy the formula (1) to prevent the central charging coke from cracking even when both the central charging coke and the metallic raw material are charged. As a result, the pressure loss in the furnace can be maintained at 180 kPa or less. The coke having a very high drum strength index DIC of the central charging coke is a high-quality and expensive coke. Therefore, it is possible to operate at low cost by applying the central charging coke that can satisfy the lower limit value of the equation (1).
さて、中心装入コークス（コークス）は、ＦｅＯにより反応劣化され、粒径が低下することが考えられる。中心装入コークスは、反応劣化後にも所定サイズを確保する必要がある。
そこで、本発明では、中心装入コークスの粒径ＤＣ、メタリック原料の粒径ＤＭ及びメタリック原料に含まれるＦｅＯの関係は、式（２）を満たすこととしている。
ＤＭ／（ＤＣ／（１−ＦｅＯ／１００）＝０．０５〜０．７５ ・・・（２）
反応劣化度合いはＦｅＯ（％）に比例することから、ＦｅＯによる反応劣化による影響を考慮した中心装入コークスの粒径ＤＣ（反応劣化後粒径）は、ＤＭ／（ＤＣ／（１−ＦｅＯ／１００）で表現可能である。
Now, it is conceivable that the centrally charged coke (coke) is subjected to reaction deterioration by FeO and the particle size is reduced. The center charging coke needs to have a predetermined size even after reaction deterioration.
Therefore, in the present invention, the relationship among the particle diameter DC of the central charging coke, the particle diameter DM of the metallic raw material, and FeO contained in the metallic raw material satisfies the formula (2).
DM / (DC / (1-FeO / 100) = 0.05 to 0.75 (2)
Since the degree of reaction deterioration is proportional to FeO (%), the particle diameter DC (particle diameter after reaction deterioration) of the centrally charged coke considering the influence of reaction deterioration due to FeO is DM / (DC / (1-FeO / 100).
図４に示すように、反応劣化を考慮した中心装入コークス粒径ＤＣが式（２）を満たす場合、中心装入コークスの充填層の空隙にメタリック原料を配置可能である。また、図４に示すように、メタリック原料は、低融点で装入直後に溶け落ちるため、メタリック原料の粒径ＤＭが５ｍｍ未満で小さくてもによる通気悪化は認められず、メタリック原料が溶け落ち時にも中心装入コークスの充填構造は変化しない。つまり、メタリック原料の溶融滴下により、充填層が収縮してしまうことがなく、メタリック原料の装入により通気（中心流）を乱さない。 As shown in FIG. 4, when the central charge coke particle size DC considering reaction deterioration satisfies the formula (2), the metallic raw material can be arranged in the voids in the packed layer of the central charge coke. Further, as shown in FIG. 4, since the metallic raw material melts immediately after charging with a low melting point, the deterioration of the air flow due to the metallic raw material particle size DM being less than 5 mm is not observed, and the metallic raw material melts down. Sometimes the filling structure of the central charging coke does not change. That is, the filling layer does not shrink due to the molten dripping of the metallic raw material, and the ventilation (center flow) is not disturbed by the charging of the metallic raw material.
一方、メタリック原料が中心装入コークス並みに大きな場合、式（２）の上限値（０．７５）より大きい場合、充填層の間隙にメタリック原料を堆積させることができない。
図５に示すように、メタリック原料の溶融前の固体状態では通気性があり、中心ガス流領域が広く過ぎるが、中心部の高温度域に装入した場合は直に昇温・溶け落ちし、中心充填構造が変化してしまう。例えば、中心装入コークスと鉱石の混合層が形成され、通気が逆に悪化したり、ガス流れが変化してしまう。
On the other hand, when the metallic raw material is as large as the central charging coke, when it is larger than the upper limit (0.75) of the formula (2), the metallic raw material cannot be deposited in the gap of the packed bed.
As shown in FIG. 5, in the solid state before melting of the metallic raw material, there is air permeability and the central gas flow region is too wide, but when it is charged in the high temperature region of the central part, the temperature rises and melts down directly. The center filling structure will change. For example, a mixed layer of centrally charged coke and ore is formed, and the aeration deteriorates or the gas flow changes.
さて、メタリック原料は、中心部における中心流を維持して通気性を低下させない範囲で、還元材比を低減させることができるだけの量を装入することが望ましい。そのため、本発明では、メタリック原料の質量Ｍ１と中心装入コークスの質量Ｍ２との比（質量比率）が式（３）を満たすこととしている。
Ｍ１／Ｍ２（質量比率）＝１．０〜３．０ ・・・（３）
装入するメタリック原料の質量Ｍ１が少なく、式（３）の下限値（１．０）よりも小さい場合、還元材比、即ち、コークス比低減効果が小さい（中心高温ガス顕熱回収効果が小さい）。装入するメタリック原料の質量Ｍ１が多く、式（３）の上限値（３．０）よりも大きい場合、溶けたメタルのホールドアップで通気を阻害してしまう虞があり、中心ガス流が弱くなり、高炉操業が不安定化する可能性がある。この場合は、還元材比を上げないと安定した高炉操業が実施できないため、メタリック原料の装入による還元材の低減を行うことができない。
Now, it is desirable that the metallic raw material is charged in an amount capable of reducing the reducing material ratio within a range in which the central flow in the central portion is maintained and the air permeability is not lowered. For this reason, in the present invention, the ratio (mass ratio) between the mass M1 of the metallic raw material and the mass M2 of the central charging coke satisfies the formula (3).
M1 / M2 (mass ratio) = 1.0 to 3.0 (3)
When the mass M1 of the metallic raw material to be charged is small and smaller than the lower limit (1.0) of the formula (3), the reducing material ratio, that is, the coke ratio reducing effect is small (the central high temperature gas sensible heat recovery effect is small). ). When the mass M1 of the metallic raw material to be charged is large and is larger than the upper limit (3.0) of the formula (3), there is a possibility that the molten metal hold-up may impede aeration, and the central gas flow is weak. Therefore, blast furnace operation may become unstable. In this case, since the stable blast furnace operation cannot be performed unless the reducing material ratio is increased, the reducing material cannot be reduced by charging the metallic raw material.
なお、メタリック原料と中心装入コークスは、炉内で固体状態の間（装入から溶け落ち前までの間）においては、均等（均一）に分散していることが望ましい。装入バッチごとに式（３）の関係を満たしていれば、炉内でも式（３）を満たすことが出来る。なお、式（３）で示した質量比率は、バッチごとの総質量の比率である。
以上、本発明の高炉のメタリック原料装入方法によれば、中心部（相対半径で０．２０以下となる部分）に、メタリック原料及び中心装入コークスを装入している。メタリック原料の成分に関し、ＦｅＯは１．０質量％以下、Ｍ．Ｆｅは９０．０質量％以上、Ｃが１．０質量％以上、Ｍ．Ｆｅ＋Ｃは９３．０質量％以上としている。また、中心装入コークスの粒径ＤＣは、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、メタリック原料の粒径ＤＭは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下としている。中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣ、メタリック原料の粒径ＤＭの最大値ＤＭＭＡＸとの関係は、式（１）を満たしている。中心装入コークスの粒径ＤＣとメタリック原料の粒径ＤＭとメタリック原料に含まれるＦｅＯとの関係は、式（２）を満たしている。メタリック原料の質量Ｍ１と中心装入コークスの質量Ｍ２との比を示す質量比率は、式（３）を満たしている。
In addition, it is desirable that the metallic raw material and the central charging coke are uniformly (uniformly) dispersed in a solid state (between charging and before melting) in the furnace. If the relationship of Formula (3) is satisfied for each charging batch, Formula (3) can be satisfied even in the furnace. In addition, the mass ratio shown by Formula (3) is a ratio of the total mass for every batch.
As mentioned above, according to the metallic raw material charging method of the blast furnace of the present invention, the metallic raw material and the central charging coke are charged into the central portion (portion having a relative radius of 0.20 or less). Regarding the components of the metallic raw material, FeO is 1.0 mass% or less, M.I. Fe is 90.0 mass% or more, C is 1.0 mass% or more, M.I. Fe + C is 93.0% by mass or more. The particle diameter DC of the central charging coke is 40 mm or more and 100 mm or less, and the particle diameter DM of the metallic raw material is 5 mm or more and 30 mm or less. The relationship between the drum strength index DIC of the central charging coke and the maximum value DM MAX of the particle size DM of the metallic raw material satisfies the formula (1). The relationship between the particle diameter DC of the central charging coke, the particle diameter DM of the metallic raw material, and FeO contained in the metallic raw material satisfies the formula (2). The mass ratio indicating the ratio between the mass M1 of the metallic raw material and the mass M2 of the central charging coke satisfies the formula (3).
表２〜５は、本発明の高炉のメタリック原料装入方法で操業を行った実施例と、本発明とは異なる方法で操業を行った比較例とを示したものである。 Tables 2 to 5 show examples in which the operation was performed by the metallic raw material charging method for the blast furnace of the present invention and comparative examples in which the operation was performed by a method different from the present invention.
まず、実施例及び比較例における実施条件について説明する。
高炉は、内容積が４５００ｍ３のベルアーマー式の高炉を用いた。出銑比は、１．８ｔ／ｍ３／ｄａｙとした。出銑比とは、一日当たり（ｄａｙ）の出銑量（ｔ）を高炉内容積（ｍ３）で割り戻した値である。また、高炉の操業では、補助燃料の吹き込みを、１５０ｋｇ／ｔｐ以上とした。また、中心部に中心装入コークス及びメタリック原料を装入した。実施例及び比較例のテスト期間は１週間で、その間の累積出銑量は、５６７００トン（４５００×１．８×７トン）とした。なお、還元材比（ｋｇ／ｔｐ）とは、銑鉄１トンを製造する時に必要な還元材（コークス、ＰＣ、重油、他）の質量（ｋｇ）である。コークス比（ｋｇ／ｔｐ）とは、銑鉄１トンを製造する時に必要なコークスの質量（ｋｇ）である。
First, implementation conditions in Examples and Comparative Examples will be described.
As the blast furnace, a bell armor type blast furnace having an internal volume of 4500 m 3 was used. The output ratio was 1.8 t / m 3 / day. The output ratio is a value obtained by dividing the amount of output (t) per day (day) by the blast furnace volume (m 3 ). In the operation of the blast furnace, the auxiliary fuel was blown at 150 kg / tp or more. In addition, centrally charged coke and metallic raw materials were charged in the center. The test period of the example and the comparative example was one week, and the cumulative amount of output during that period was 56700 tons (4500 × 1.8 × 7 tons). The reducing material ratio (kg / tp) is the mass (kg) of the reducing material (coke, PC, heavy oil, etc.) required when producing 1 ton of pig iron. The coke ratio (kg / tp) is the mass (kg) of coke necessary for producing 1 ton of pig iron.
実施例及び比較例の評価は、中心液指数を用いて行った。中心液指数は、「中心液指数（−）＝炉底中心レンガ温度（ＴＲＣ、℃）/炉底側壁レンガ温度（ＴＲＷ、℃）」で求めることができる。
実施例１〜３０では、メタリック原料の成分に関し、ＦｅＯは１．０質量％以下、Ｍ．Ｆｅは９０．０質量％以上、Ｃが１．０質量％以上、Ｍ．Ｆｅ＋Ｃは９３．０質量％以上としている（メタリック原料の欄）。また、中心装入コークスの粒径ＤＣは、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、メタリック原料の粒径ＤＭは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下としている（粒径の欄）。
The evaluation of Examples and Comparative Examples was performed using the central liquid index. The central liquid index can be obtained by “central liquid index (−) = furnace bottom central brick temperature (TRC, ° C.) / Furnace bottom side wall brick temperature (TRW, ° C.)”.
In Examples 1-30, FeO is 1.0 mass% or less regarding the component of a metallic raw material, M.I. Fe is 90.0 mass% or more, C is 1.0 mass% or more, M.I. Fe + C is 93.0% by mass or more (column of metallic raw material). The particle diameter DC of the central charging coke is 40 mm or more and 100 mm or less, and the particle diameter DM of the metallic raw material is 5 mm or more and 30 mm or less (particle diameter column).
さらに、実施例１〜３０では、中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣ、メタリック原料の粒径ＤＭの最大値ＤＭＭＡＸとの関係は、式（１）を満たし、中心装入コークスの粒径ＤＣとメタリック原料の粒径ＤＭとメタリック原料に含まれるＦｅＯとの関係は、式（２）を満たしている（コークス形状とメタリック原料形状の相関式の欄）。また、中心部（相対半径で０．２０以下となる部分）に、メタリック原料及び中心装入コークスを装入している（中心装入の欄）。 Furthermore, in Examples 1 to 30, the relationship between the drum strength index DIC of the central charging coke and the maximum value DM MAX of the particle size DM of the metallic raw material satisfies the formula (1), and the particle size DC of the central charging coke. And the particle size DM of the metallic raw material and the FeO contained in the metallic raw material satisfy the formula (2) (column of the correlation equation between the coke shape and the metallic raw material shape). Further, the metallic raw material and the central charging coke are charged in the central portion (the portion having a relative radius of 0.20 or less) (center charging column).
一方、比較例１では、コークスの中心装入に向けて装入を行っているものの、メタリック原料について中心装入を行っていない。比較例２及び３では、ＦｅＯは１．０質量％を超え、比較例４及び５では、Ｍ．Ｆｅは９０．０質量％を超え、比較例６及び７では、Ｃが１．０質量％を超え、比較例５、７及び８では、Ｍ．Ｆｅ＋Ｃは９３．０質量％を超え
ている。比較例９、１０、１３では、中心装入コークスの粒径ＤＣは４０ｍｍ未満、比較例１１〜１３では、中心装入コークスの粒径ＤＣは１００ｍｍを超えている。比較例１４、１５では、メタリック原料の粒径ＤＭは５ｍｍを超え、比較例１６〜１９では、メタリック原料の粒径ＤＭは３０ｍｍを超えている。比較例１９、２０では、中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣと、メタリック原料の粒径ＤＭの最大値ＤＭＭＡＸとの関係は式（１）を満たしていない。比較例９、１０、１３〜１９では、中心装入コークスの粒径ＤＣとメタリック原料の粒径ＤＭとメタリック原料に含まれるＦｅＯとの関係は、式（２）を満たしていない。比較例２１では、中心装入コークス及びメタリック原料の中心装入の範囲が相対半径で０．２０を越えた位置で行っている。比較例２２〜２４では、メタリック原料の質量Ｍ１と中心装入コークスの質量Ｍ２との比を示す質量比率は、式（３）を満たしていない。
On the other hand, in Comparative Example 1, although the charging is performed toward the central charging of the coke, the central charging is not performed on the metallic raw material. In Comparative Examples 2 and 3, FeO exceeds 1.0 mass%, and in Comparative Examples 4 and 5, M.I. Fe exceeds 90.0% by mass, in Comparative Examples 6 and 7, C exceeds 1.0% by mass, and in Comparative Examples 5, 7 and 8, M. Fe + C exceeds 93.0% by mass. In Comparative Examples 9, 10, and 13, the particle diameter DC of the central charging coke is less than 40 mm, and in Comparative Examples 11 to 13, the particle diameter DC of the central charging coke exceeds 100 mm. In Comparative Examples 14 and 15, the particle size DM of the metallic raw material exceeds 5 mm, and in Comparative Examples 16 to 19, the particle size DM of the metallic raw material exceeds 30 mm. In Comparative Examples 19 and 20, the relationship between the drum strength index DIC of the central charging coke and the maximum value DM MAX of the particle size DM of the metallic raw material does not satisfy the formula (1). In Comparative Examples 9, 10, and 13 to 19, the relationship between the particle diameter DC of the central charging coke, the particle diameter DM of the metallic raw material, and FeO contained in the metallic raw material does not satisfy the formula (2). In Comparative Example 21, the central charging coke and the metallic raw material are charged at a position where the range of the central charging exceeds 0.20 in relative radius. In Comparative Examples 22 to 24, the mass ratio indicating the ratio between the mass M1 of the metallic raw material and the mass M2 of the central charging coke does not satisfy the formula (3).
図６は、実施例及び比較例におけるコークス比と中心液指数との関係を示している。図６に示すように、炉中心部にメタリック原料を装入しない比較例１を境界とした場合、実施例では、コークス比が低くても中心液指数は比較例に比べて上昇させることができた。
図７は、実施例及び比較例における還元材比と中心液指数との関係を示している。図７に示すように、比較例１を境界とした場合、実施例では、還元材比が低くても中心液指数は比較例に比べて上昇させることができた。
FIG. 6 shows the relationship between the coke ratio and the central liquid index in Examples and Comparative Examples. As shown in FIG. 6, when the comparative example 1 in which the metallic raw material is not charged in the furnace center is used as a boundary, in the example, the central liquid index can be increased as compared with the comparative example even if the coke ratio is low. It was.
FIG. 7 shows the relationship between the reducing agent ratio and the central liquid index in Examples and Comparative Examples. As shown in FIG. 7, when Comparative Example 1 was used as the boundary, in the Examples, the central liquid index could be increased as compared with the Comparative Example even when the reducing material ratio was low.
つまり、一般的に高炉操業でも中心液指数が大きき状況下では操業が安定するが、このような一般的な高炉操業に対して単にメタリック原料を装入しただけでは、中心液指数が低下し、操業が不安定化する。一方、本発明では、装入するメタリック原料に関し、メタリック原料の組成、メタリック原料の大きさ（粒径）、中心装入コークスの大きさ（粒径）との関係を規定しているため、低還元材比／低コークス条件でも中心液指数が従来技術（メタリック原料未装入時）と同等以上とすることができる。即ち、安定操業を維持した上で、低還元材比／低コークス操業が可能である。 In other words, in general, even in blast furnace operation, the operation is stable under a condition where the central liquid index is large. However, if the metallic raw material is simply charged for such general blast furnace operation, the central liquid index decreases. Operation becomes unstable. On the other hand, in the present invention, regarding the metallic raw material to be charged, the relationship between the composition of the metallic raw material, the size of the metallic raw material (particle size), and the size of the central charging coke (particle size) is specified. Even under the reduced material ratio / low coke condition, the central liquid index can be equal to or higher than that of the conventional technology (when the metallic raw material is not charged). That is, a low reductant ratio / low coke operation is possible while maintaining a stable operation.
なお、実施例及び比較例では、参考のため、中心ガス指数についても測定を行った。中心ガス指数は、「中心ガス指数（−）＝炉頂中心ガス温度（ＴＧＣ、℃）／炉頂ガス温度（ＴＧ、℃）」で求めることができる。高炉操業方法の場合、中心ガス指数が増加すると操業が安定するといわれている。本実施例は、中心ガス顕熱を回収しているので中心ガス指数は小さいが、中心液指数で示したように高炉操業安定することができる。 In the examples and comparative examples, the central gas index was also measured for reference. The center gas index can be obtained by “center gas index (−) = furnace top center gas temperature (TGC, ° C.) / Furnace top gas temperature (TG, ° C.)”. In the case of the blast furnace operation method, it is said that the operation becomes stable as the central gas index increases. In this embodiment, since the central gas sensible heat is recovered, the central gas index is small, but the blast furnace operation can be stabilized as indicated by the central liquid index.
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。 In the embodiment disclosed herein, matters not explicitly disclosed, for example, operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, etc. of the components do not deviate from the range normally practiced by those skilled in the art. However, matters that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
２ ベル
３ アーマー（反発板）
４ 中心装入シュート
2 bells 3 armor
4 Central charging chute
Claims (1)
前記メタリック原料の成分に関し、ＦｅＯは１．０質量％以下、Ｍ．Ｆｅは９０．０質量％以上、Ｃは１．０質量％以上、Ｍ．Ｆｅ＋Ｃは９３．０質量％以上であり、
前記中心装入コークスの粒径ＤＣは、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、前記メタリック原料の粒径ＤＭは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、
前記中心装入コークスのドラム強度指数ＤＩＣと前記メタリック原料の粒径ＤＭの最大値ＤＭＭＡＸとの関係は、式（１）を満たし、
前記中心装入コークスの粒径ＤＣとメタリック原料の粒径ＤＭとメタリック原料に含まれるＦｅＯとの関係は、式（２）を満たし、
前記メタリック原料の質量Ｍ１と中心装入コークスの質量Ｍ２との比を示す質量比率は、式（３）を満たし、
相対半径で０．２０以下である前記中心部に、前記メタリック原料及び中心装入コークスを装入する
ことを特徴とする高炉のメタリック原料装入方法。
ＤＩＣ≧８４．０＋ＤＭＭＡＸ ３／１０００００ ・・・（１）
ＤＭ／（ＤＣ／（１−ＦｅＯ／１００）＝０．０５〜０．７５ ・・・（２）
Ｍ１／Ｍ２＝１．０〜３．０ ・・・（３） When operating the blast furnace by charging the central charging coke and metallic raw material into the center of the furnace body and blowing auxiliary fuel of 150 kg / tp or more from the tuyere,
Regarding the components of the metallic raw material, FeO is 1.0 mass% or less, M.I. Fe is 90.0% by mass or more, C is 1.0% by mass or more, and M.I. Fe + C is 93.0% by mass or more,
The central charge coke has a particle diameter DC of 40 mm to 100 mm, and the metallic raw material has a particle diameter DM of 5 mm to 30 mm.
The relationship between the drum strength index DIC of the central charging coke and the maximum value DM MAX of the particle size DM of the metallic raw material satisfies the formula (1),
The relationship between the particle diameter DC of the central charge coke, the particle diameter DM of the metallic raw material, and FeO contained in the metallic raw material satisfies the formula (2),
The mass ratio indicating the ratio between the mass M1 of the metallic raw material and the mass M2 of the central charging coke satisfies the formula (3),
The metallic raw material charging method for a blast furnace, comprising charging the metallic raw material and the central charging coke into the central portion having a relative radius of 0.20 or less.
DIC ≧ 84.0 + DM MAX 3 / 100,000 (1)
DM / (DC / (1-FeO / 100) = 0.05 to 0.75 (2)
M1 / M2 = 1.0 to 3.0 (3)
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