JP2881840B2 - 高炉羽口粉体吹き込み方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、銑鉄コストの低減や溶銑成分を制御するた
めに微粉炭と酸化鉄粉を多量に高炉内に吹き込むための
方法に係わり、石炭・鉱石の原料制約を緩和し、高炉生
産の弾力性を向上する高炉羽口粉体吹き込み操業方法に
関するものである。

（従来の技術） 近年、高炉操業においては、安価な原燃料の利用によ
る銑鉄コストの低減や溶銑成分の制御を目的として高炉
羽口からの粉体吹き込み操業方法が検討されてきた。そ
して、これまでに検討された高炉羽口粉体吹き込み操業
法の代表的技術とその背景を以下に述べる。

１）微粉炭の吹き込み 高炉におけるコークス使用量を低減するために、過去
には液体燃料（重油、タールなど）が使用されていた
が、石油価格の高騰にともないオールコークス操業に移
行する高炉が増加した。

しかし、オールコークス操業の場合には、羽口前温度
が上昇して操業が不安定になりやすく、また最大出銑比
が抑えられるなどの操業上のデメリットがある。

そこで、このデメリットを解消することとコークス使
用量の低減を図るために、燃料として微粉炭を吹き込
み、コークス比の低減や出銑比の上昇を図る。

２）酸化鉄粉の吹き込み 鉄鉱石粉を塊成化せずに直接利用したり、焼結鉱粉を
返鉱として焼結工場に戻すことなく利用して焼結鉱焼成
エネルギーの低減を図る、などにより原料コストの低減
を図る方法である。この方法には酸化鉄粉が脱珪反応を
生じて、溶銑中Siが低減する効果も付随する。

３）造滓剤の吹き込み 石灰石粉、ドロマイト粉等の塩基性物質を吹き込み、
溶銑中SiやＳの低減を図る方法である。第２図は、高炉
羽口からの粉体吹き込みを実施するためのブロック図で
ある。

粉体はサービスホッパー21に貯蔵されたのち、中間タ
ンク22を経て吹き込みタンク23に導入され、吹き込みタ
ンク23内で加圧、流動化され、キャリアガス24により輸
送される。輸送された粉体はブローパイプ25内を通過す
る熱風と共に、羽口26から高炉27内に吹き込まれる。

さらに、上記した作用の複合効果を目的として、２種
以上の粉体を吹き込む技術が開発されており、例えば、
微粉炭と共に粉鉱石を吹き込む操業法（特公昭58-56721
号公報）が提案されている。これは、微粉炭比30〜150k
g/ptにおいて、ペレットフィードまたは焼結鉱破砕粉よ
りなる粉鉱石を５〜50kg/pt吹き込むことにより溶銑中S
iを低減するものである。

このように微粉炭と酸化鉄粉を同時に吹き込む技術
は、安価な燃料および原料を利用できるので大幅なコス
ト削減に結び付く。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、高炉羽口から炉内に吹き込まれる微粉
炭と酸化鉄粉の量が多くなると、以下の問題が発生し、
原燃料コスト削減の限界をもたらしている。

高炉内へ吹き込まれた粉体により通気性悪化、荷下
がり変動等を生じて炉冷に結び付く場合があり、安定な
高炉操業が阻害される。以下にその内容を詳述する。

すなわち、吹き込まれる微粉炭の量が多くなると、レ
ースウェイ内での微粉炭の燃料が十分に進展せず、未燃
焼の微粉炭がコークス充填層に持ち込まれて通気性の悪
化や荷下がり変動等を生じて炉冷に結び付く場合があ
る。

また、吹き込まれる酸化鉄粉の量が多くなると、レー
スウェイ近傍での酸化鉄粉の溶融還元が十分に進展しな
いため、風圧変動や荷下がり変動等を生じて炉冷に結び
付く場合がある。

一方、微粉炭を酸化鉄粉をと時に吹き込む方法は、酸
化鉄粉の溶融のために微粉炭の燃焼熱を利用できる方法
ではあるが、レースウェイ内での粉体量が粉体単味の吹
き込みより多くなるために、同時多量吹き込み時には、
微粉炭の燃焼性が悪化したり、微粉炭の燃焼性は確保さ
れても酸化鉄粉の昇温が十分でなく、レースウェイ先端
での酸化鉄粉の溶融還元が十分に進展せず、炉冷に結び
付く場合がある。

各粉体の輸送量が増加するため、輸送配管の閉塞や
磨耗による損傷が生じたり、吹き込み粉体の散乱が激し
くなるため羽口内面の磨耗が増える等の設備トラブルが
頻発して安定な吹き込みを継続することが不可能となる
恐れがある。

本発明は、高炉羽口から微粉炭と酸化鉄粉とを同時に
吹き込む操業方法において、前記問題点を解決すること
を目的とするもので、高炉安定操業下において、微粉炭
と酸化鉄粉との同時多量吹き込みを実現することのでき
る方法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明による高炉羽口粉体吹き込み法は、前述の問題
点を解決するために、高炉の送風羽口を上段羽口と下段
羽口を有する２段羽口構造とし、少なくとも上下いずれ
かの羽口から微粉炭と酸化鉄粉の同時吹き込みを行うに
際し、上段羽口からは微粉炭および酸化鉄を常温の酸素
または必要に応じてさらに窒素、水蒸気とともに吹き込
み、下段羽口からは微粉炭および酸化鉄を高温の酸化富
化空気とともに吹き込むものである。

ところで、高炉の生産性を向上させるために高酸素富
化送風とシャフト部からの予熱ガスの吹き込みを行う、
いわゆる酸素高炉において、熱風送風羽口と酸素送風羽
口の２種の羽口を同じ高さ位置に具備し、酸素送風羽口
から微粉炭吹き込みを行う方法が提案されている。（特
開昭63-166914号公報）。

また、堅型のコークス充填層炉を用い、上部から燃料
としてコークスを装入し、下部の羽口から原料として粉
状の鉄鉱石もしくはその他の金属酸化物の粉状鉱石また
は予備還元鉱石等を吹き込んで精錬する形式のいわゆる
溶融還元炉において、熱風の送風羽口を上下に２段もし
くはそれ以上に多段に設置し、吹き込まれた鉱石を、下
段羽口からの熱供給により溶融還元させる方法が提案さ
れている（例えば、特開昭57-198205号方法、特開昭59-
80705号公報）。

さらに、燃料コスト低減のため微粉炭を利用し、上段
羽口から粉状鉱石、予備還元鉱石、微粉炭の吹き込みを
行い、下段ね口から微粉炭吹き込みを行う操業方法も提
案されている。（「鉄と鋼」、73（1987）,S123）が、
いずれも熱風送風の多段吹き込み方法である。

これに対して、本発明では、高炉における微粉炭と酸
化鉄粉の同時多量吹き込みを実施するために、粉体を吹
き込む羽口の本数を増加し羽口１本あたりの粉体吹き込
みによる負担を軽減することに着眼しており、さらにそ
の実施形態においては以下の特徴がある。

まず、従来の技術に前述した通常の高炉における粉体
吹き込み法では、既設羽口と同じ高さ位置に羽口を増設
することは、羽口間隔や作業性の面から困難であり現実
的ではない。

そこで、本発明では既設羽口は下段羽口としてそのま
ま使用して、熱風炉ならびに熱風配管などの熱風送風設
備は特に増設する必要はなく、既設羽口より上の位置に
増設する上段羽口については、付随する酸素配管、窒素
配管、水蒸気配管ならびに粉体吹き込み配管を増設する
のみで、羽口本数および粉体輸送配管の増加を実現して
いる。

さらに、上下段羽口とも微粉炭と酸化鉄の同時吹き込
みを行うに際して、本発明では上段羽口は粉体の吹き込
みを円滑に実施するために増設する羽口であるので、吹
き込まれた粉体の燃焼と溶融を確保するための送風設備
を備えていればよく、下段羽口とは独立に粉体吹き込み
を伴う送風アクションを行うので、操業上の変動が生じ
た際にも、柔軟な制御が可能である。

本発明において、上下両方の羽口から微粉炭と酸化鉄
粉の同時吹き込みを行うのは、全量上段羽口からの吹き
込みでは、原料として装入された鉱石に由来する溶融物
の温度を確保するために、羽口１本あたりの負荷が大き
くなること、全量下段羽口から吹き込みでは、上段羽口
と下段羽口間の高温部が炉頂装入鉱石の溶融に対して有
効に利用されないので風圧変動を生じやすいこと、によ
る。

（作用） 上述したように、微粉炭と酸化鉄粉を気体輸送して高
炉羽口から吹き込むにあたり、高炉に上下２段の羽口を
配置して、少なくとも上下いずれかの羽口から微粉炭と
酸化鉄粉の同時吹き込みを行うに際し、上段羽口からは
微粉炭および酸化鉄粉を常温の酸素または必要に応じて
さらに窒素、水蒸気とともに吹き込み、下段羽口からは
微粉炭および酸化鉄粉を高温の酸素富化空気とともに吹
き込むことにより、微粉炭と酸化鉄粉の同時多量吹き込
み時においても、羽口１本あたりの粉体量が軽減される
ので、適正な温度条件下で、レースウェイ内での微粉炭
の燃焼およびレースウェイ先端での酸化鉄粉の溶融が進
展し、風圧変動、荷下がり変動などの炉況悪化を招くこ
とがなく、また、装入物分布の不均一等による操業上の
変動にも柔軟な対処が可能である。さらに、微粉炭及び
酸化鉄粉の輸送についても、配管１本当たりの輸送量が
軽減されるため、配管閉塞や配管破損等の設備トラブル
の発生を未然に防ぐことが可能となり、安定な操業が継
続できるため、原燃料コストの大幅削減に結び付く。

（実施例） 第１図は本発明による高炉羽口粉体吹き込み法を実施
するためのブロック図である。

微粉炭は、微粉炭用サービスホッパー１に貯蔵された
後、同中間タンク２を経由して微粉炭用吹き込みタンク
３に導入される。

一方、酸化鉄粉は、酸化鉄粉用サービスホッパー４に
貯蔵された後、同中間タンク５を経由して酸化鉄粉用吹
き込みタンク６に導入される。

これら各吹き込みタンク３、６では、図示しない配管
によりタンク内を加圧、流動化し、キャリアガス７、
８、９、10により粉体を輸送する構成となされている。

キャリアガス７、８により輸送された微粉炭と酸化鉄
粉は、酸化ホルダー11内からの酸素衝風、さらに図示し
ないが必要に応じて、窒素、水蒸気と共に上段羽口12よ
り高炉15内に吹き込まれる。

一方、キャリアガス９、10により輸送された微粉炭と
酸化鉄粉は、ブローパイプ13内を通過する熱風衝風と共
に下段羽口14より高炉15内に吹き込まれる。

ここで熱風は、加熱した空気または加熱した酸素富化
空気である。

第１図に示す高炉多段羽口粉体吹き込み法を、内容積
2700m³の高炉に適用した場合の実験結果を下記第１表に
示す。

下段羽口は従来の高炉の送風羽口のレベルであり、そ
の上部に上段羽口を設けてある。実験に使用した酸化鉄
粉は篩下の焼結鉱粉である。微粉炭と焼結鉱粉の粒度分
布を下記第２表及び第３表に示す。

従来例は、ベース期間同様に上段羽口を使用せず、微
粉炭と焼結鉱粉と全量下段羽口から吹き込んだ例である
が、羽口１本当たりの吹き込み量が多いため、送風アク
ションにより羽口前温度を2251℃としたにもかかわらず
通気性が悪化し、ベース期間に比べて、スリップ回数や
炉冷回数が増加した。さらに、配管閉塞や配管破損など
の粉体輸送設備トラブルも生じた。

これに対して本発明例では、微粉炭と焼結鉱粉をそれ
ぞれ100kg/ptずつ上下段から吹き込みを行い、合計でそ
れぞれ200kg/ptの吹き込みを行った例であるが、焼結鉱
粉の羽口１本当たりの負荷が減少すると共に、微粉炭と
焼結鉱粉が同一の羽口から吹き込まれるため、微粉炭の
燃焼と焼結鉱粉の溶融還元が安定に進展し、スリップ・
冷炉のない炉況安定下で操業された。さらに、輸送配管
１本当たりの負荷が減少したために配管閉塞や配管破れ
などの設備トラブル回数は大幅に減少した。

なお、本実施例では、酸化鉄粉として焼結鉱粉を使用
したが、ペレットフィード、集塵ダスト等の酸化鉄を使
用しても同様な結果が得られる。

また、吹き込む酸化鉄粉量が少ない場合には、上下段
の両羽口に均等に吹き込んでも、上段、下段のどちらか
一方から吹き込んでもよいが、後者の場合には、炉頂か
ら装入された鉱石に由来する溶融物の温度を確保して、
円滑に荷下がり行わせるために、上段羽口から微粉炭
を、下段羽口から微粉炭と酸化鉄粉を吹き込む方法が望
ましい。

（発明の効果） 上述した実施例からも明らかなように、本発明によれ
ば、微粉炭と酸化鉄粉の高炉羽口からの吹き込み操業に
おいて、既存の高炉設備で熱風配管の変更を伴わずに、
上段羽口への酸素、窒素、水蒸気配管などの若干の改造
により、風圧変動や荷下がり変動を生じない状況下で、
粉体輸送系統の設備トラブルもなく安定に同時多量吹き
込み操業を行うことが可能であり、銑鉄コストの低減を
実現しつつ、高炉の生産弾力性向上が図られ、高炉操業
上きわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高炉多段羽口吹き込み法を実施す
るためのブロック図、第２図は、高炉への粉体吹き込み
を実施するための通常の方法のブロック図である。 １は微粉炭用サービスホッパー、２は微粉炭用中間タン
ク、３は微粉炭用吹き込みタンク、４は酸化鉄粉用サー
ビスホッパー、５は酸化鉄粉用中間タンク、６は酸化鉄
粉用吹き込みタンク、７〜10はキャリアガス、11は酸素
ホルダー、12は上段羽口、13はブローパイプ、14は下段
羽口、15は高炉。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高炉羽口から粉体吹き込みを行う高炉操業
   方法において、上下２段に羽口を設置して、少なくとも
   上下のいずれかの羽口から微粉炭と酸化鉄粉の同時吹き
   込みを行うに際し、上段の羽口から微粉炭および酸化鉄
   粉を常温の酸素または必要に応じてさらに窒素、水蒸気
   とともに、また下段の羽口からは微粉炭および酸化鉄粉
   を高温の酸素富化空気とともに吹き込むことを特徴とす
   る高炉羽口粉体吹き込み方法。