JP2969249B2 - 高炉操業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉操業方法に係り、
更に詳しくは、高Ｏ／Ｃ操業時における溶融帯の厚さを
薄くして、鉄原料（以下、鉱石という場合がある）層の
通気性および鉱石の到達還元率を向上でき、また鉱石の
溶融開始温度と滴下開始温度との差を低減できる高炉操
業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スクラップを装入する高炉操業方
法として、例えば特開昭６３−１３７１１０号公報の
「高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法」に記載されてい
るようなものが知られている。この方法は、高炉に装入
する原料にスクラップ（炭素含有量０．４５重量％以
下、平均０．３重量％）を加えて装入し、このスクラッ
プの装入量を調節して、生成する溶銑中のＳｉ濃度を制
御することにより、溶銑中のＳｉ濃度を０．１５重量％
以下に調整して、製鋼工程で脱珪過程を不要とし、処理
時間の短縮やフラックス原単位を低下できるようにした
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術の
高炉操業方法においては、高ＰＣＲ（高微粉炭吹込比）
操業時など、羽口から吹き込まれる微粉炭の量が多い場
合には、高炉の炉頂部から装入される鉱石に対してコー
クスの割合が小さく、高Ｏ／Ｃの操業が行なわれてい
る。しかし、実際の操業ではコスト低減の観点から、さ
らに鉱石量を増加させてＯ／Ｃを上昇させる操業が行な
われており、この場合には鉱石層厚が厚くなって融着帯
の通気性が悪化し、炉内を降下して９００℃以上の高温
領域部に到達する鉱石の還元率（以下、到達還元率とい
う）が低下する。また、高Ｏ／Ｃが進み、コークスベー
スを低減させて鉱石量を減らしても、コークスベースが
下限値まで達してしまうと、この方法による操業は行き
詰まってしまうという問題点があった。また、高炉炉内
の鉱石の還元と昇温に伴い、鉱石の表面に徐々に溶融状
態の鉄が生成されるが、スクラップを装入することなく
鉱石のみを装入して操業する場合、高Ｏ／Ｃ化に伴って
鉱石層厚が厚くなると、鉱石層の還元率が低下して溶融
開始温度が低下するので、鉱石が溶融を開始してから滴
下するまでに時間がかかり、これが融着帯の厚さを薄く
できない一つの大きな要因となっていた。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、高Ｏ／Ｃ操業時における融着帯の厚さを薄くして、
鉱石層の通気性および鉱石の到達還元率を向上でき、ま
た鉱石の溶融開始温度と滴下開始温度との差を低減でき
る高炉操業方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の高炉操業方法は、鉄鉱石焼結鉱などの鉄原料とコ
ークスとを交互に装入すると共に羽口から微粉炭を吹き
込みつつ操業する高炉操業方法において、３〜５０mmの
粒度で、炭素を０．５〜５重量％含有した炭素含有鉄
を、前記鉄原料に対して１．０〜６．５重量％混合して
装入するように構成されている。

【０００６】

【作用】請求項１記載の高炉操業方法は、炭素含有鉄は
Ｆｅ−Ｃ系状態図から明らかなように、その融点が純
鉄、すなわち鉱石に比べて低いので、図１（ａ）、
（ｂ）に示すように、鉱石と混合して炉内に装入する
と、鉱石１１より先に炭素含有鉄１２が溶融して溶け落
ち、鉱石層１０の空隙率が増加して通気性が向上し、還
元ガスと鉱石の接触面積が増加することにより、鉱石の
到達還元率が向上する。これを示したのが、図３に示
す、鉱石中の炭素含有鉄の配合割合と、還元率との関係
を示すグラフである。グラフ中、折れ線ａは炉内を降下
する鉱石の温度が９００°Ｃに達した時、折れ線ｂは同
１０００°Ｃに達した時、折れ線ｃは同１１００°Ｃに
達した時、折れ線ｄは同１２００°Ｃに達した時を示し
ている。このグラフから明らかなように、鉱石中の炭素
含有鉄の配合割合が１．０〜６．５重量％のとき、炭素
含有鉄を配合していないベースの鉱石に比べて、還元率
が最高２％近く向上した。この配合割合が１．０重量％
未満であると前記空隙率生成効果を発現できず、また
６．５重量％を超えてしまうと、炭素含有鉄の融液が多
量に発生し、鉱石層の空隙や鉱石（特に焼結鉱）の気孔
を塞ぐ現象が顕著になり、通気性を悪化させて、図３に
示すように還元率が低下する。

【０００７】また、図２に示すように、加熱されて融液
状態になった炭素含有鉄１２に含まれる炭素は、隣合う
鉱石１１の還元により生成した表層部１１ａの鉄と結合
し、浸炭が促進されて炭素含有鉄となる。これにより、
通常時、すなわち鉱石を単に溶融して生成した鉄の場合
より融点が低下し、ベースの鉱石だけを装入（炭素含有
鉄を装入しない）した場合より鉄の滴下が早く始まるの
で、図４のグラフに示すように、鉱石の溶融開始温度と
滴下開始温度との差（以下、ΔＴという場合がある）が
低減でき、これにより融着帯の厚さがさらに薄くなり易
い。しかし、炭素含有鉄の炭素量が０．５重量％未満に
なると、鉱石表層部１１ａへの浸炭の発現が極めて少な
くなることから、これ以上の炭素含有鉄を使用する必要
がある。図４のグラフにおいて、炭素含有鉄を配合して
いないベースの鉱石のΔＴは２６０°Ｃであったが、鉱
石中の炭素含有鉄の配合割合が１．０〜６．５重量％の
ときには、最大４０℃低い２２０℃までΔＴが低下し
た。

【０００８】また、炭素含有鉄の粒度が３mm未満になる
と、高炉上部（炭素含有鉄が溶融しない位置）の鉱石層
で目詰まりを起こし、空隙率の減少を招いて通気性が悪
化し、さらには炭素含有鉄の溶融後においても、鉱石層
の空隙率の増加効果がほとんどない。さらに、炭素含有
鉄の粒度が５０mmを超えると、鉱石層中に均等に配合す
ることが難しくなり、空隙率の生成および浸炭の効果が
充分に得られない場合がある。

【０００９】

【実施例】続いて、本発明を具体化した実施例につき説
明し、本発明の理解に供するが、本発明はこれらの実施
例に限定されないのは言うまでもない。

【００１０】実施例１〜５、比較例１〜５ 内容積５０００ｍ³ 級の超大型高炉を用い、表１、２に
示す操業条件で鉱石を加熱・還元することにより溶銑を
得た。なお、表において、実施例および比較例は、互い
に同一番号どうしを対比配置している。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】表１、２から明らかなように、実施例１〜
５の高炉操業方法では、所定粒度の炭素含有鉄を、鉄原
料に対して１．０〜６．５重量％混合させたことによ
り、比較例１〜５のものより、燃料比（コークス比と微
粉炭比の合計）が２〜２３Kg/T-pigだけ低減し、炉頂ガ
ス利用率が０．６〜２．０％向上し、出銑量が最高１９
０Ｔ／Ｄ向上し、通気抵抗指数は０．０５〜０．１５だ
け低下し、ソリューションロスカーボンは１〜３Kg/T-p
igだけ低減し、溶銑中シリコンが０．０２〜０．０６％
減少した。これにより、高炉操業は安定化し、生産弾力
性が向上した。なお、比較例１は炭素含有鉄を炉内に装
入しなかった時の例である。比較例２は炭素含有鉄の粒
度が２mmと小さく、比較例４は粒度が６０mmと大きく、
いずれも本発明の範囲を外れた例である。比較例３は、
炭素含有鉄の鉱石層中への配合割合が７重量％と多く、
比較例５は０．５重量％と少なく、いずれも本発明の範
囲を外れている。

【００１４】

【発明の効果】請求項１記載の高炉操業方法において
は、このように高炉に使用する鉄原料として、３〜５０
mmの粒度で、炭素を０．５〜５重量％含有した炭素含有
鉄を、前記鉄原料に対して１．０〜６．５重量％混合し
て装入したので、鉱石より先に炭素含有鉄が溶融して溶
け落ち、鉱石層の空隙率が増加して通気性が向上し、こ
れにより鉱石の到達還元率が向上する。しかも、融液に
なった炭素含有鉄中の炭素が、鉱石表層部に浸炭し、こ
れにより通常時より鉄の融点が低下するので、鉱石の溶
融開始温度と滴下開始温度との差が低減でき、融着帯の
厚さが薄くなり易くなる。以上のことから、高炉操業を
安定化でき、生産弾力性も向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ） 本発明の一実施例に係る高炉操業方法
における鉱石層の炭素含有鉄が溶融する前の状態を示す
要部拡大断面図である。 （ｂ） 同鉱石層の炭素含有鉄が溶融した後の状態を示
す要部拡大断面図である。

【図２】同融液状態の炭素含有鉄中から鉱石側へ炭素が
移行する説明図である。

【図３】同鉱石中の炭素含有鉄の配合割合と、還元率と
の関係を示すグラフである。

【図４】鉱石中の炭素含有鉄の配合割合と、鉱石の溶融
開始温度と滴下開始温度との差との関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０ 鉱石層 １１ 鉱石 １１ａ 表層部 １１ｂ 未還元部 １２ 炭素含有鉄

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鉱石焼結鉱などの鉄原料とコークスと
   を交互に装入すると共に羽口から微粉炭を吹き込みつつ
   操業する高炉操業方法において、 ３〜５０mmの粒度で、炭素を０．５〜５重量％含有した
   炭素含有鉄を、前記鉄原料に対して１．０〜６．５重量
   ％混合して装入したことを特徴とする高炉操業方法。