JP3068967B2 - 高炉操業法 - Google Patents
高炉操業法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焼結鉱品質に応じて、
高炉内における熱保存帯温度を制御することによって、
生産性を向上させた高炉操業法に関する。
高炉内における熱保存帯温度を制御することによって、
生産性を向上させた高炉操業法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の高炉にあっては、炉頂から鉄鉱石
およびコークスを層状に装入し、この鉄鉱石を炉内で還
元した後、金属状態に還元・溶融して溶銑を製造してい
る。このとき、鉄鉱石の還元効率を高めるため、特公昭
５２−４３１６９号公報にあっては、鉄鉱石と小塊コー
クスを予め混合しておき、この混合物と通常冶金用コー
クスを層状に装入することが開示されている。このよう
に予めコークスと混合した鉄鉱石を使用することによ
り、炉内における通気性が改善され、その還元性が向上
する。
およびコークスを層状に装入し、この鉄鉱石を炉内で還
元した後、金属状態に還元・溶融して溶銑を製造してい
る。このとき、鉄鉱石の還元効率を高めるため、特公昭
５２−４３１６９号公報にあっては、鉄鉱石と小塊コー
クスを予め混合しておき、この混合物と通常冶金用コー
クスを層状に装入することが開示されている。このよう
に予めコークスと混合した鉄鉱石を使用することによ
り、炉内における通気性が改善され、その還元性が向上
する。
【０００３】ところで、高炉の熱保存帯温度は１０００
℃程度であり、この温度はコークスのガス化開始温度に
相当する。つまり、高炉内でＣ＋ＣＯ2 ＝２ＣＯのコー
クスのガス化反応が起こるために、約１０００℃以上の
温度が必要となる。鉄鉱石の還元は熱保存帯より高温領
域で約７０％が生じるが、温度が高くなるに伴い還元平
衡ガス組成が高ＣＯ側となること、および鉄鉱石からの
融液生成が約１１００℃以上で見られ、還元ガスの浸透
が不十分になることから熱保存帯の温度が高いと鉄鉱石
の間接還元を有効に活用できず、還元効率もある値以上
に向上しない。
℃程度であり、この温度はコークスのガス化開始温度に
相当する。つまり、高炉内でＣ＋ＣＯ2 ＝２ＣＯのコー
クスのガス化反応が起こるために、約１０００℃以上の
温度が必要となる。鉄鉱石の還元は熱保存帯より高温領
域で約７０％が生じるが、温度が高くなるに伴い還元平
衡ガス組成が高ＣＯ側となること、および鉄鉱石からの
融液生成が約１１００℃以上で見られ、還元ガスの浸透
が不十分になることから熱保存帯の温度が高いと鉄鉱石
の間接還元を有効に活用できず、還元効率もある値以上
に向上しない。
【０００４】ところで、鉄鉱石と混合された小塊コーク
スは通常冶金用コークスと同じ性状であるから、粒度の
小さい分だけＣＯ2 との反応がより活発である。しか
し、鉄鉱石と混合しているため鉄鉱石のＣＯ還元で生成
したＣＯ2 がコークスのより近くにあり、反応が速いと
いう有利さだけで、熱保存帯温度の低下を伴わないた
め、その還元効率向上には限界があった。
スは通常冶金用コークスと同じ性状であるから、粒度の
小さい分だけＣＯ2 との反応がより活発である。しか
し、鉄鉱石と混合しているため鉄鉱石のＣＯ還元で生成
したＣＯ2 がコークスのより近くにあり、反応が速いと
いう有利さだけで、熱保存帯温度の低下を伴わないた
め、その還元効率向上には限界があった。
【０００５】この限界を改善するために、高反応性コー
クスを通常冶金用コークスの全量あるいは一部と置換し
て使用することが操業として行われている。この高反応
性コークスは反応性が高いことから、高炉内のＣＯ2 が
コークス表面に接触してＣ＋ＣＯ2 ＝２ＣＯの反応がよ
り低温から活発に行われる。またその結果として炉内に
生じたＣＯガスが鉄鉱石と有効に反応して低級酸化物ま
たは金属状態に還元する反応が促進される。このＣ＋Ｃ
Ｏ2 ＝２ＣＯの反応は吸熱反応であり、高炉における熱
保存帯温度を低下させることができる。従来法によると
き、１０００℃程度の熱保存帯が生成し、その値がほと
んど変化しないのに対して、高反応性コークスを使用す
ることによって、熱保存帯温度を９００〜９５０℃に低
下させることが可能となる。その結果、還元平衡到達点
に余裕ができるため還元がより進行することになり、還
元効率が向上しコークス比を低下させることができる。
クスを通常冶金用コークスの全量あるいは一部と置換し
て使用することが操業として行われている。この高反応
性コークスは反応性が高いことから、高炉内のＣＯ2 が
コークス表面に接触してＣ＋ＣＯ2 ＝２ＣＯの反応がよ
り低温から活発に行われる。またその結果として炉内に
生じたＣＯガスが鉄鉱石と有効に反応して低級酸化物ま
たは金属状態に還元する反応が促進される。このＣ＋Ｃ
Ｏ2 ＝２ＣＯの反応は吸熱反応であり、高炉における熱
保存帯温度を低下させることができる。従来法によると
き、１０００℃程度の熱保存帯が生成し、その値がほと
んど変化しないのに対して、高反応性コークスを使用す
ることによって、熱保存帯温度を９００〜９５０℃に低
下させることが可能となる。その結果、還元平衡到達点
に余裕ができるため還元がより進行することになり、還
元効率が向上しコークス比を低下させることができる。
【０００６】高炉に装入する塊鉱石については、比較的
還元性が良く、しかも、熱割れ性の少ない優良鉄鉱石と
してのハマスレー鉱石，ニューマン鉱石などを通常、５
から２０％程度使用している。また、ＭＢＲ鉱石などの
熱割れ性鉱石、又は、熱割れ性の少ない鉱石であるが多
孔質で結晶水及び付着粉鉱石（３ミリメートル以下）が
多く、しかも、脈鉱成分の多い安価なローブリバー，ゴ
ア鉱石などの多孔質塊鉄鉱石は高炉シャフト部での粉化
量が多く通気不良を惹起して安定した操業を維持するこ
とが出来なくなることが懸念され、この種の鉱石は直接
高炉に装入することは行わず、破砕して焼結原料に供さ
れてきた。近年においては、特開平１−２１９１１１号
公報に見られるように、熱割れ性鉱石を炉壁側部に、前
記優良鉄鉱石を炉中心部に装入する方法が提案されてい
る。
還元性が良く、しかも、熱割れ性の少ない優良鉄鉱石と
してのハマスレー鉱石，ニューマン鉱石などを通常、５
から２０％程度使用している。また、ＭＢＲ鉱石などの
熱割れ性鉱石、又は、熱割れ性の少ない鉱石であるが多
孔質で結晶水及び付着粉鉱石（３ミリメートル以下）が
多く、しかも、脈鉱成分の多い安価なローブリバー，ゴ
ア鉱石などの多孔質塊鉄鉱石は高炉シャフト部での粉化
量が多く通気不良を惹起して安定した操業を維持するこ
とが出来なくなることが懸念され、この種の鉱石は直接
高炉に装入することは行わず、破砕して焼結原料に供さ
れてきた。近年においては、特開平１−２１９１１１号
公報に見られるように、熱割れ性鉱石を炉壁側部に、前
記優良鉄鉱石を炉中心部に装入する方法が提案されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平１
−２１９１１１号公報で提案の熱割れ性鉱石に変えて、
上記の様に焼結原料に供されて来た多孔質塊鉄鉱石をそ
のままの状態で装入すると、高炉炉壁部であっても、粉
鉱石に起因する装入物の目詰まりが発生し、使用できた
としても精々装入する全鉄源量の１％程度と非常に少な
いものであった。また、高反応性コークスの使用によ
り、熱保存帯温度を低下でき、高炉の反応効率を向上さ
せることが可能であるが、熱保存帯温度の下限レベルは
約９００℃程度である。
−２１９１１１号公報で提案の熱割れ性鉱石に変えて、
上記の様に焼結原料に供されて来た多孔質塊鉄鉱石をそ
のままの状態で装入すると、高炉炉壁部であっても、粉
鉱石に起因する装入物の目詰まりが発生し、使用できた
としても精々装入する全鉄源量の１％程度と非常に少な
いものであった。また、高反応性コークスの使用によ
り、熱保存帯温度を低下でき、高炉の反応効率を向上さ
せることが可能であるが、熱保存帯温度の下限レベルは
約９００℃程度である。
【０００８】また、焼結鉱性状変化が高炉操業に及ぼす
影響については、Ａｌ2 Ｏ3 成分などの原料条件によっ
て、焼結鉱被還元性が変化し、還元指標であるＪＩＳ−
ＲＩが低下するような場合、高炉操業が不安定化し、燃
料比が上昇する問題があった。そのため、焼結鉱品質悪
化時にも反応効率を維持し、燃料比上昇量を極力少なく
することが課題である。そこで、本発明にあっては、熱
保存帯温度の制御範囲を７５０〜１０００℃の範囲内と
し、その範囲内で、焼結鉱被還元性に見合った熱保存帯
温度を測定し、制御することにより、高炉全体の鉱石類
の還元反応を促進させ、高い反応効率下で、高生産性で
安定的に溶銑を製造することを目的とする。
影響については、Ａｌ2 Ｏ3 成分などの原料条件によっ
て、焼結鉱被還元性が変化し、還元指標であるＪＩＳ−
ＲＩが低下するような場合、高炉操業が不安定化し、燃
料比が上昇する問題があった。そのため、焼結鉱品質悪
化時にも反応効率を維持し、燃料比上昇量を極力少なく
することが課題である。そこで、本発明にあっては、熱
保存帯温度の制御範囲を７５０〜１０００℃の範囲内と
し、その範囲内で、焼結鉱被還元性に見合った熱保存帯
温度を測定し、制御することにより、高炉全体の鉱石類
の還元反応を促進させ、高い反応効率下で、高生産性で
安定的に溶銑を製造することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、その目的を達成するために、その発
明の要旨とするところは、以下の通りである。 （１）製銑原料の一部として焼結鉱、結晶水３％以上を
有する多孔質塊鉱石及び非焼成塊成鉱のうちの１種また
は２種、及び高反応性コークスを装入して高炉操業を行
なう方法において、前記焼結鉱の被還元性指数に応じ
て、前記高反応性コークスの使用量、ＪＩＳ反応性、粒
径のうちの一つ、または二つ以上を調整するとともに、
前記多孔質塊鉱石及び前記非焼成塊成鉱のうちの１種ま
たは２種の使用量を調整することにより、所定の反応効
率になるように熱保存帯温度を７５０〜１０００℃の範
囲内で制御し、かつ炉頂水素ガス利用率ηH2を測定し、
該ηH2の値が予め設定した下限値を下回らないように、
焼結鉱の還元粉化性指数（ＲＤＩ）を調整することを特
徴とする高炉操業法。 （２）製銑原料の一部として焼結鉱、結晶水３％以上を
有する多孔質塊鉱石及び非焼成塊成鉱のうちの１種また
は２種、及び高反応性コークスを装入して高炉操業を行
なう方法において、前記焼結鉱の被還元性指数に応じ
て、前記高反応性コークスの使用量、ＪＩＳ反応性、粒
径のうちの一つ、または二つ以上を調整するとともに、
前記多孔質塊鉱石及び前記非焼成塊成鉱のうちの１種ま
たは２種の使用量を調整することにより、所定の反応効
率にするように熱保存帯温度を７５０〜１０００℃の範
囲内で制御し、かつ炉頂水素ガス利用率ηH2を測定し、
該ηH2の値が予め設定した下限値を下回らないように、
低還元粉化性焼結鉱の使用量を調整することを特徴とす
る高炉操業法である。
するものであって、その目的を達成するために、その発
明の要旨とするところは、以下の通りである。 （１）製銑原料の一部として焼結鉱、結晶水３％以上を
有する多孔質塊鉱石及び非焼成塊成鉱のうちの１種また
は２種、及び高反応性コークスを装入して高炉操業を行
なう方法において、前記焼結鉱の被還元性指数に応じ
て、前記高反応性コークスの使用量、ＪＩＳ反応性、粒
径のうちの一つ、または二つ以上を調整するとともに、
前記多孔質塊鉱石及び前記非焼成塊成鉱のうちの１種ま
たは２種の使用量を調整することにより、所定の反応効
率になるように熱保存帯温度を７５０〜１０００℃の範
囲内で制御し、かつ炉頂水素ガス利用率ηH2を測定し、
該ηH2の値が予め設定した下限値を下回らないように、
焼結鉱の還元粉化性指数（ＲＤＩ）を調整することを特
徴とする高炉操業法。 （２）製銑原料の一部として焼結鉱、結晶水３％以上を
有する多孔質塊鉱石及び非焼成塊成鉱のうちの１種また
は２種、及び高反応性コークスを装入して高炉操業を行
なう方法において、前記焼結鉱の被還元性指数に応じ
て、前記高反応性コークスの使用量、ＪＩＳ反応性、粒
径のうちの一つ、または二つ以上を調整するとともに、
前記多孔質塊鉱石及び前記非焼成塊成鉱のうちの１種ま
たは２種の使用量を調整することにより、所定の反応効
率にするように熱保存帯温度を７５０〜１０００℃の範
囲内で制御し、かつ炉頂水素ガス利用率ηH2を測定し、
該ηH2の値が予め設定した下限値を下回らないように、
低還元粉化性焼結鉱の使用量を調整することを特徴とす
る高炉操業法である。
【００１０】
【作用】本発明で使用する高反応性コークスはＪＩＳ
Ｋ２１５１−１９７７の反応性試験方法で測定したとき
のＪＩＳ反応性が３０％以上であることが必要である。
３０％以上という数値限定は特開平１−３６７１０号公
報に示すように、実炉試験結果より３０％未満ではほと
んどその効果が見られないことによる。特開平１−３６
７１０号公報では高反応性コークスの調整法として、冶
金用コークス製造に適さない反応性の高い微非粘結炭，
一般炭を原料炭に一部配合するか、反応を促進する触媒
としての役割をもつ石灰石、アルカリ類を少量、原料炭
に配合する方法を開示した。成型コークスもこれに属す
る。高反応性コークスを通常冶金用コークスの一部と置
き換えて高炉に装入すると、熱保存帯温度が低下し還元
平衡到達点に余裕ができるため、還元がより進行し還元
効率が向上するから、結果としてＣ＋ＣＯ2 ＝２ＣＯの
ソルーションロス反応（吸熱反応）が抑制される。この
ため高炉の炉熱に余裕ができ、高炉のシャフト下部から
炉腹部にかけての還元効率低下を防止することができ
る。
Ｋ２１５１−１９７７の反応性試験方法で測定したとき
のＪＩＳ反応性が３０％以上であることが必要である。
３０％以上という数値限定は特開平１−３６７１０号公
報に示すように、実炉試験結果より３０％未満ではほと
んどその効果が見られないことによる。特開平１−３６
７１０号公報では高反応性コークスの調整法として、冶
金用コークス製造に適さない反応性の高い微非粘結炭，
一般炭を原料炭に一部配合するか、反応を促進する触媒
としての役割をもつ石灰石、アルカリ類を少量、原料炭
に配合する方法を開示した。成型コークスもこれに属す
る。高反応性コークスを通常冶金用コークスの一部と置
き換えて高炉に装入すると、熱保存帯温度が低下し還元
平衡到達点に余裕ができるため、還元がより進行し還元
効率が向上するから、結果としてＣ＋ＣＯ2 ＝２ＣＯの
ソルーションロス反応（吸熱反応）が抑制される。この
ため高炉の炉熱に余裕ができ、高炉のシャフト下部から
炉腹部にかけての還元効率低下を防止することができ
る。
【００１１】まず、熱保存帯温度を低下させる方法につ
いて述べる。熱保存帯温度はコークスの反応開始点に相
当し、現行のコークス性状では熱保存帯温度は約１００
０℃であるが、特願昭６２−１９３４５７号に示す高反
応性コークス使用下では、熱保存帯温度の下限値は約９
００℃である。９００℃以下に熱保存帯温度を低下させ
る手段として、高反応性コークス使用に加え、３％以上
の結晶水を含有した塊鉄鉱石（塊鉄鉱石の使用技術につ
いては、特願平３−４２４０６号に提案した）および／
または非焼成塊成鉱を使用した。これは、塊鉄鉱石中な
らびに非焼成塊成鉱中に含まれる結晶水の分解吸熱反応
が７５０℃前後で生じること、非焼成塊成鉱に含まれる
セメント中のＣａＣＯ3の分解吸熱反応が約８５０℃付
近で生じること、非焼成塊成鉱中の内装炭素の吸熱反応
が約８００〜８５０℃付近で生じることを利用してい
る。
いて述べる。熱保存帯温度はコークスの反応開始点に相
当し、現行のコークス性状では熱保存帯温度は約１００
０℃であるが、特願昭６２−１９３４５７号に示す高反
応性コークス使用下では、熱保存帯温度の下限値は約９
００℃である。９００℃以下に熱保存帯温度を低下させ
る手段として、高反応性コークス使用に加え、３％以上
の結晶水を含有した塊鉄鉱石（塊鉄鉱石の使用技術につ
いては、特願平３−４２４０６号に提案した）および／
または非焼成塊成鉱を使用した。これは、塊鉄鉱石中な
らびに非焼成塊成鉱中に含まれる結晶水の分解吸熱反応
が７５０℃前後で生じること、非焼成塊成鉱に含まれる
セメント中のＣａＣＯ3の分解吸熱反応が約８５０℃付
近で生じること、非焼成塊成鉱中の内装炭素の吸熱反応
が約８００〜８５０℃付近で生じることを利用してい
る。
【００１２】このように、高反応性コークス使用下で
は、シャフト部で７５０〜８５０℃付近で吸熱反応を生
じる物体を混入することにより、熱保存帯温度の低下が
可能となる。熱保存帯温度の制御範囲については、７５
０〜１０００℃の範囲が有効である。１０００℃が現状
の熱保存帯温度レベルに相当し、１０００℃以上では反
応の効率が落ち、燃料比低減に繋がらない。また７５０
℃以下では、焼結鉱の還元粉化が顕著で、安定操業継続
に支障となる。
は、シャフト部で７５０〜８５０℃付近で吸熱反応を生
じる物体を混入することにより、熱保存帯温度の低下が
可能となる。熱保存帯温度の制御範囲については、７５
０〜１０００℃の範囲が有効である。１０００℃が現状
の熱保存帯温度レベルに相当し、１０００℃以上では反
応の効率が落ち、燃料比低減に繋がらない。また７５０
℃以下では、焼結鉱の還元粉化が顕著で、安定操業継続
に支障となる。
【００１３】つぎに、熱保存帯温度の制御方法について
述べる。図１は高反応性コークスの使用方法、粒度、使
用比率と熱保存帯温度の低下幅との関係を示したもので
あるが、熱保存帯温度の低下幅は高反応性コークスの使
用比率と粒度によって変化し、高反応性コークス使用比
率の増大もしくは細粒化により、熱保存帯温度は低下す
る。言い換えれば、高反応性コークスの反応性、粒度、
使用比率を調整することにより、９００〜１０００℃の
範囲内の熱保存帯温度の制御が可能である。９００℃以
下の熱保存帯温度制御については、高反応性コークスの
使用に加え、３％以上の結晶水を含有した塊鉄鉱石およ
び／または非焼成塊成鉱の使用量を調節することによっ
て、制御可能である。図２は重量比で通常コークスの２
０％をＪＩＳ反応性７０、粒度５〜１０ｍｍの高反応性
コークスに置換した操業下での、３％以上の結晶水を含
有した塊鉄鉱石および／または非焼成塊成鉱の使用量と
熱保存帯温度の変化幅との関係を示す。
述べる。図１は高反応性コークスの使用方法、粒度、使
用比率と熱保存帯温度の低下幅との関係を示したもので
あるが、熱保存帯温度の低下幅は高反応性コークスの使
用比率と粒度によって変化し、高反応性コークス使用比
率の増大もしくは細粒化により、熱保存帯温度は低下す
る。言い換えれば、高反応性コークスの反応性、粒度、
使用比率を調整することにより、９００〜１０００℃の
範囲内の熱保存帯温度の制御が可能である。９００℃以
下の熱保存帯温度制御については、高反応性コークスの
使用に加え、３％以上の結晶水を含有した塊鉄鉱石およ
び／または非焼成塊成鉱の使用量を調節することによっ
て、制御可能である。図２は重量比で通常コークスの２
０％をＪＩＳ反応性７０、粒度５〜１０ｍｍの高反応性
コークスに置換した操業下での、３％以上の結晶水を含
有した塊鉄鉱石および／または非焼成塊成鉱の使用量と
熱保存帯温度の変化幅との関係を示す。
【００１４】つぎに、熱保存帯温度の適正レベルについ
て述べる。高炉の反応効率向上には、熱保存帯温度は極
力低いレベルにあることが望ましいが、シャフト上部の
温度も低下するため、適正な熱保存帯温度の設定には、
焼結鉱の低温還元性を考慮する必要がある。そこで、Ｊ
ＩＳ−ＲＩ６２％およびＪＩＳ−ＲＩ５５％の各焼結鉱
の適正熱保存帯温度を求めるため、実公平１−２７０３
８号公報に提案の高炉内反応シミュレーター（上部より
多孔質塊鉱石を充填すると共に下部より還元ガスを導通
して、該還元ガスと多孔質塊鉄鉱石を向流接触する炉芯
管と、該炉芯管の一部を包囲して前記還元ガス下流側方
向に移動自在に設けた加熱器を有する装置）を用いて調
査した。
て述べる。高炉の反応効率向上には、熱保存帯温度は極
力低いレベルにあることが望ましいが、シャフト上部の
温度も低下するため、適正な熱保存帯温度の設定には、
焼結鉱の低温還元性を考慮する必要がある。そこで、Ｊ
ＩＳ−ＲＩ６２％およびＪＩＳ−ＲＩ５５％の各焼結鉱
の適正熱保存帯温度を求めるため、実公平１−２７０３
８号公報に提案の高炉内反応シミュレーター（上部より
多孔質塊鉱石を充填すると共に下部より還元ガスを導通
して、該還元ガスと多孔質塊鉄鉱石を向流接触する炉芯
管と、該炉芯管の一部を包囲して前記還元ガス下流側方
向に移動自在に設けた加熱器を有する装置）を用いて調
査した。
【００１５】この結果、図３に示すように、ＪＩＳ−Ｒ
Ｉ６２％および５５％の各焼結鉱において、反応効率の
最も高い熱保存帯温度は、それぞれ８８０℃，９３０℃
であった。このように、熱保存帯温度は低いほど、反応
効率が向上するわけではなく、焼結鉱品質に応じて、適
正な熱保存帯温度が存在する。図４は焼結鉱全気孔率、
ＪＩＳ−ＲＩと適正熱保存帯温度との関係を調査したも
のである。最も反応効率の高い適正熱保存帯温度レベル
は、全気孔率、鉱石の被還元性を示す指標であるＪＩＳ
−ＲＩによって異なり、気孔率が高くなるほど、ＪＩＳ
−ＲＩが高くなるほど、適正熱保存帯温度は低下する。
このように、焼結鉱被還元性レベルによって、効率を最
大限享受できる熱保存帯温度レベルが異なる。
Ｉ６２％および５５％の各焼結鉱において、反応効率の
最も高い熱保存帯温度は、それぞれ８８０℃，９３０℃
であった。このように、熱保存帯温度は低いほど、反応
効率が向上するわけではなく、焼結鉱品質に応じて、適
正な熱保存帯温度が存在する。図４は焼結鉱全気孔率、
ＪＩＳ−ＲＩと適正熱保存帯温度との関係を調査したも
のである。最も反応効率の高い適正熱保存帯温度レベル
は、全気孔率、鉱石の被還元性を示す指標であるＪＩＳ
−ＲＩによって異なり、気孔率が高くなるほど、ＪＩＳ
−ＲＩが高くなるほど、適正熱保存帯温度は低下する。
このように、焼結鉱被還元性レベルによって、効率を最
大限享受できる熱保存帯温度レベルが異なる。
【００１６】つぎに、焼結鉱の還元粉化抑制方法と炉頂
水素ガス利用率ηH2の管理の必要性について述べる。高
炉内半径方向の一部に、５００〜７００℃領域が長くな
ると、焼結鉱の還元粉化が生じ、高炉シャフト部のガス
流れを偏流化させるとともに、前記低温領域での還元遅
れにより、高炉の反応効率を低下させ、高炉操業を不安
定化させる要因となる。前記低温領域が長くなると、そ
の領域内で水性ガスシフト反応（Ｈ2Ｏ＋ＣＯ＝ＣＯ2
＋Ｈ2 ）が生じ、ηH2が低下するため、炉頂水素ガス利
用率ηH2を常時測定することにより、５００〜７００℃
領域の長さを監視できる。通常操業では、半径方向の一
部に高熱流比部位が存在し、中心部あるいは周辺部から
のクロスフローで、炉上部が熱せられることにより、５
００〜７００℃の低温領域が長くなることが知られてい
るが、本発明で指向するように、熱保存帯温度を低下さ
せる場合にも、前記低温領域が長くなる可能性がある。
そのため、高炉操業を安定化させるためにも、ηH2の管
理が必要となる。
水素ガス利用率ηH2の管理の必要性について述べる。高
炉内半径方向の一部に、５００〜７００℃領域が長くな
ると、焼結鉱の還元粉化が生じ、高炉シャフト部のガス
流れを偏流化させるとともに、前記低温領域での還元遅
れにより、高炉の反応効率を低下させ、高炉操業を不安
定化させる要因となる。前記低温領域が長くなると、そ
の領域内で水性ガスシフト反応（Ｈ2Ｏ＋ＣＯ＝ＣＯ2
＋Ｈ2 ）が生じ、ηH2が低下するため、炉頂水素ガス利
用率ηH2を常時測定することにより、５００〜７００℃
領域の長さを監視できる。通常操業では、半径方向の一
部に高熱流比部位が存在し、中心部あるいは周辺部から
のクロスフローで、炉上部が熱せられることにより、５
００〜７００℃の低温領域が長くなることが知られてい
るが、本発明で指向するように、熱保存帯温度を低下さ
せる場合にも、前記低温領域が長くなる可能性がある。
そのため、高炉操業を安定化させるためにも、ηH2の管
理が必要となる。
【００１７】そこで、５００〜７００℃の低温領域の滞
留時間の増加量とηH2との関係を求めるため、実公平１
−２７０３８号公報に提案の高炉内反応シミュレーター
（上部より鉱石を充填すると共に下部より還元ガスを導
通して、該還元ガスと鉱石を向流接触する炉芯管と、該
炉芯管の一部を包囲して前記還元ガス下流側方向に移動
自在に設けた加熱器を有する装置）を用いて調査した。
その結果、図５に示すように、５００〜７００℃の滞留
時間が長くなるに伴い、ηH2は低下する。
留時間の増加量とηH2との関係を求めるため、実公平１
−２７０３８号公報に提案の高炉内反応シミュレーター
（上部より鉱石を充填すると共に下部より還元ガスを導
通して、該還元ガスと鉱石を向流接触する炉芯管と、該
炉芯管の一部を包囲して前記還元ガス下流側方向に移動
自在に設けた加熱器を有する装置）を用いて調査した。
その結果、図５に示すように、５００〜７００℃の滞留
時間が長くなるに伴い、ηH2は低下する。
【００１８】該ηH2が予め設定した下限値を下回ったと
きは、高炉半径方向の一部に５００〜７００℃の低温領
域が拡がり、焼結鉱の還元粉化が助長され、炉内粉率が
増加する結果、炉内通気性が悪化し、炉況が不安定化す
るため、炉況安定化対策が必要となる。本発明では、焼
結鉱被還元性に応じて、適正熱保存帯温度を設定制御し
た上で、高炉炉頂水素ガス利用率ηH2を監視し、この値
が予め設定した下限値を下回ったときは、炉内粉率低減
のため、通常焼結鉱の一部もしくは全量を低還元粉化性
焼結鉱に置換する。あるいは、通常は普通焼結鉱を装入
しておき、５００〜７００℃の低温領域拡大を炉頂水素
ガス利用率（特公昭５９−２２６１０９号公報）により
検知しながら、その低温領域の拡大が発生したときに、
還元粉化性指数（ＲＤＩ）を調整する。
きは、高炉半径方向の一部に５００〜７００℃の低温領
域が拡がり、焼結鉱の還元粉化が助長され、炉内粉率が
増加する結果、炉内通気性が悪化し、炉況が不安定化す
るため、炉況安定化対策が必要となる。本発明では、焼
結鉱被還元性に応じて、適正熱保存帯温度を設定制御し
た上で、高炉炉頂水素ガス利用率ηH2を監視し、この値
が予め設定した下限値を下回ったときは、炉内粉率低減
のため、通常焼結鉱の一部もしくは全量を低還元粉化性
焼結鉱に置換する。あるいは、通常は普通焼結鉱を装入
しておき、５００〜７００℃の低温領域拡大を炉頂水素
ガス利用率（特公昭５９−２２６１０９号公報）により
検知しながら、その低温領域の拡大が発生したときに、
還元粉化性指数（ＲＤＩ）を調整する。
【００１９】高炉内で５００〜７００℃の低温領域が拡
がり、還元粉化を助長する高炉炉頂水素ガス利用率ηH2
は、操業条件によって異なるため、予め操業試験によっ
て求めておく。この下限値を下回った度合に応じて必要
とされる低還元粉化性塊鉱石の使用量あるいは焼結鉱還
元粉化性指数（ＲＤＩ）の低減幅を予め求め、安定操業
に必要な炉内上限粉率（高炉によって異なるが３ｍｍ以
下の粉率３０％前後）以下に維持する。ηH2の低下量と
低還元粉化性焼結鉱の使用量、焼結鉱還元粉化性指数
（ＲＤＩ）の低減幅との関係を、前記高炉内反応シミュ
レーターを用いて評価し、図６に示す。低還元粉化性焼
結鉱（ＲＤＩが３０以下）の製造は、焼結操業における
原料配合調整，操業調整（コークス燃料使用量の変更な
ど）で可能であり、また、普通焼結鉱に海水や高炉シッ
クナー水などのアルカリ水溶液を添加して製造すること
もできる。
がり、還元粉化を助長する高炉炉頂水素ガス利用率ηH2
は、操業条件によって異なるため、予め操業試験によっ
て求めておく。この下限値を下回った度合に応じて必要
とされる低還元粉化性塊鉱石の使用量あるいは焼結鉱還
元粉化性指数（ＲＤＩ）の低減幅を予め求め、安定操業
に必要な炉内上限粉率（高炉によって異なるが３ｍｍ以
下の粉率３０％前後）以下に維持する。ηH2の低下量と
低還元粉化性焼結鉱の使用量、焼結鉱還元粉化性指数
（ＲＤＩ）の低減幅との関係を、前記高炉内反応シミュ
レーターを用いて評価し、図６に示す。低還元粉化性焼
結鉱（ＲＤＩが３０以下）の製造は、焼結操業における
原料配合調整，操業調整（コークス燃料使用量の変更な
ど）で可能であり、また、普通焼結鉱に海水や高炉シッ
クナー水などのアルカリ水溶液を添加して製造すること
もできる。
【００２０】
【実施例】以下、実施例により本発明の特徴を具体的に
説明する。表１に、高反応性コークス、３ｍｍ以下を１
％以下にした気孔率３０％以上、結晶水３％以上を有す
る多孔質塊鉄鉱石、非焼成塊成鉱を使用した高炉操業を
従来法と比較して示す。対象高炉は内容積３０００ｍ3
の中型高炉であり、炉頂からＯ／Ｃ＝４．２の割合で鉄
鉱石と通常冶金用コークス（ＪＩＳ反応性２０％）を層
状に装入し、通常冶金用コークスの小塊（ＪＩＳ反応性
２０％、平均粒度２０ｍｍ、鉄鉱石と混合）を２０ｋｇ
／ｔ装入していた。通常塊鉱石使用比率は１３％、ペレ
ット使用比率は９％である。羽口前フレーム温度を２１
８０℃（送風温度１２００℃、添加湿分２５ｇ／Ｎｍ
3 、酸素富化量０．０１３Ｎｍ3 ／Ｎｍ3 −ａｉｒ、微
粉炭吹き込み量１００ｇ／Ｎｍ3 −ａｉｒ）に維持しな
がら溶銑を６０００ｔ／日製造していた（比較例１）。
通常操業時の熱保存帯温度は９８０℃であった。焼結鉱
品質は全気孔率３８％、ＪＩＳ−ＲＩ６２％、ＲＤＩ３
７である。通常操業時の熱保存帯温度は９８０℃であっ
た。高炉シャフト部において４００〜７００℃に低温領
域が生成し、高炉操業を不安定化させる時の高炉炉頂水
素ガス利用率ηH2の下限値は４２％であった。ここで、
結晶水８．１％、３ｍｍ以下を１％以下にした多孔質塊
鉄鉱石をＡ塊鉱石として表示し、結晶水３．０％、３ｍ
ｍ以下を１％以下にした多孔質塊鉄鉱石をＢ塊鉱石とし
て表示する。
説明する。表１に、高反応性コークス、３ｍｍ以下を１
％以下にした気孔率３０％以上、結晶水３％以上を有す
る多孔質塊鉄鉱石、非焼成塊成鉱を使用した高炉操業を
従来法と比較して示す。対象高炉は内容積３０００ｍ3
の中型高炉であり、炉頂からＯ／Ｃ＝４．２の割合で鉄
鉱石と通常冶金用コークス（ＪＩＳ反応性２０％）を層
状に装入し、通常冶金用コークスの小塊（ＪＩＳ反応性
２０％、平均粒度２０ｍｍ、鉄鉱石と混合）を２０ｋｇ
／ｔ装入していた。通常塊鉱石使用比率は１３％、ペレ
ット使用比率は９％である。羽口前フレーム温度を２１
８０℃（送風温度１２００℃、添加湿分２５ｇ／Ｎｍ
3 、酸素富化量０．０１３Ｎｍ3 ／Ｎｍ3 −ａｉｒ、微
粉炭吹き込み量１００ｇ／Ｎｍ3 −ａｉｒ）に維持しな
がら溶銑を６０００ｔ／日製造していた（比較例１）。
通常操業時の熱保存帯温度は９８０℃であった。焼結鉱
品質は全気孔率３８％、ＪＩＳ−ＲＩ６２％、ＲＤＩ３
７である。通常操業時の熱保存帯温度は９８０℃であっ
た。高炉シャフト部において４００〜７００℃に低温領
域が生成し、高炉操業を不安定化させる時の高炉炉頂水
素ガス利用率ηH2の下限値は４２％であった。ここで、
結晶水８．１％、３ｍｍ以下を１％以下にした多孔質塊
鉄鉱石をＡ塊鉱石として表示し、結晶水３．０％、３ｍ
ｍ以下を１％以下にした多孔質塊鉄鉱石をＢ塊鉱石とし
て表示する。
【００２１】実施例１は、通常焼結鉱品質に対して、図
４で得られる適正熱保存帯温度８８０℃に熱保存帯温度
を設定した時の操業例である。熱保存帯温度の制御は、
通常使用小塊コークスの全量と通常使用大塊コークスの
一部を、重量比で通常コークスの２０％となるように、
ＪＩＳ反応性７０、粒度５〜１０ｍｍの高反応性コーク
スに置換し、さらに図２にしたがって、通常使用塊鉱石
の１１％をＡ塊鉱石に置換した操業下で、ηH2が４０％
となり下限値４２％を下回り、操業が変動し始めたため
（比較例２）、図６にしたがって、焼結鉱還元粉化性指
数（ＲＤＩ）を３ポイント下げた時の操業例である。実
施例１は比較例２に比べ、操業が安定した分、燃料比が
低減できている。
４で得られる適正熱保存帯温度８８０℃に熱保存帯温度
を設定した時の操業例である。熱保存帯温度の制御は、
通常使用小塊コークスの全量と通常使用大塊コークスの
一部を、重量比で通常コークスの２０％となるように、
ＪＩＳ反応性７０、粒度５〜１０ｍｍの高反応性コーク
スに置換し、さらに図２にしたがって、通常使用塊鉱石
の１１％をＡ塊鉱石に置換した操業下で、ηH2が４０％
となり下限値４２％を下回り、操業が変動し始めたため
（比較例２）、図６にしたがって、焼結鉱還元粉化性指
数（ＲＤＩ）を３ポイント下げた時の操業例である。実
施例１は比較例２に比べ、操業が安定した分、燃料比が
低減できている。
【００２２】実施例２は実施例１の熱保存帯温度８８０
℃の操業に対し、焼結鉱品質を変えた時（全気孔率４２
％で、ＪＩＳ−ＲＩ６８）の操業例（比較例３）に対
し、図４で評価される適正熱保存帯温度８４０℃に制御
すべく、通常塊鉱石の全量をＡ塊鉱石に置換し、焼結鉱
の一部を非焼成塊成鉱に置換（使用量１２％）した操業
過程で、ηH2が４０％（比較例４）となり下限値４２％
を下回ったため、図６にしたがって、通常焼結鉱の３０
％を低還元粉化性焼結鉱に置換した時の操業例である。
熱保存帯温度は約８４０℃と変わらず、高炉の燃料比
は、比較例３，４に比べ低減し、また、比較例４に比べ
操業は安定した。
℃の操業に対し、焼結鉱品質を変えた時（全気孔率４２
％で、ＪＩＳ−ＲＩ６８）の操業例（比較例３）に対
し、図４で評価される適正熱保存帯温度８４０℃に制御
すべく、通常塊鉱石の全量をＡ塊鉱石に置換し、焼結鉱
の一部を非焼成塊成鉱に置換（使用量１２％）した操業
過程で、ηH2が４０％（比較例４）となり下限値４２％
を下回ったため、図６にしたがって、通常焼結鉱の３０
％を低還元粉化性焼結鉱に置換した時の操業例である。
熱保存帯温度は約８４０℃と変わらず、高炉の燃料比
は、比較例３，４に比べ低減し、また、比較例４に比べ
操業は安定した。
【００２３】実施例３は、実施例２において、被還元性
の不良な焼結鉱（気孔率３８％、ＪＩＳ−ＲＩ５５％）
を使用した時の操業例（比較例５）に対し、図４で評価
される適正熱保存帯温度９３０℃に制御すべく、ＪＩＳ
反応性７０、粒度５〜１０ｍｍの高反応性小塊コークス
をＪＩＳ反応性４０、粒度１０〜１５ｍｍの高反応性小
塊コークスに置換して焼結鉱層と混合し、また通常塊鉱
石の全量をＢ塊鉱石に置換し、ペレットの７％を非焼成
塊成鉱に置換した操業下で、ηH2が４０％と、下限値４
２％を下回り、操業が不安定化し始めたため（比較例
６）、通常焼結鉱を低還元粉化性焼結鉱に全量置換し
た。操業は安定化し、ηH2は４３％に上昇するとともに
高炉の反応効率は、比較例５，６に比べ向上し、燃料比
は低減した。
の不良な焼結鉱（気孔率３８％、ＪＩＳ−ＲＩ５５％）
を使用した時の操業例（比較例５）に対し、図４で評価
される適正熱保存帯温度９３０℃に制御すべく、ＪＩＳ
反応性７０、粒度５〜１０ｍｍの高反応性小塊コークス
をＪＩＳ反応性４０、粒度１０〜１５ｍｍの高反応性小
塊コークスに置換して焼結鉱層と混合し、また通常塊鉱
石の全量をＢ塊鉱石に置換し、ペレットの７％を非焼成
塊成鉱に置換した操業下で、ηH2が４０％と、下限値４
２％を下回り、操業が不安定化し始めたため（比較例
６）、通常焼結鉱を低還元粉化性焼結鉱に全量置換し
た。操業は安定化し、ηH2は４３％に上昇するとともに
高炉の反応効率は、比較例５，６に比べ向上し、燃料比
は低減した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、高反応性コークス使用下、結晶水３％以上有する多
孔質塊鉄鉱石および／または非焼成塊成鉱を使用するに
際し、炉頂水素ガス利用率ηH2を監視し、このηH2が予
め設定した下限値を下回り、還元粉化が助長される高炉
操業下に至った時に、焼結鉱の還元粉化指数（ＲＤＩ）
を調整したり、通常使用焼結鉱の一部あるいは全量を低
還元粉化性焼結鉱に置換する。この操業法は、高反応性
コークス使用・上記多孔質塊鉄鉱石・非焼成塊成鉱を使
用することにより、熱保存帯温度を７５０〜１０００℃
に制御可能であり高い還元効率のもとで、燃料比が低下
でき、安定的な高炉操業を可能とさせる。
は、高反応性コークス使用下、結晶水３％以上有する多
孔質塊鉄鉱石および／または非焼成塊成鉱を使用するに
際し、炉頂水素ガス利用率ηH2を監視し、このηH2が予
め設定した下限値を下回り、還元粉化が助長される高炉
操業下に至った時に、焼結鉱の還元粉化指数（ＲＤＩ）
を調整したり、通常使用焼結鉱の一部あるいは全量を低
還元粉化性焼結鉱に置換する。この操業法は、高反応性
コークス使用・上記多孔質塊鉄鉱石・非焼成塊成鉱を使
用することにより、熱保存帯温度を７５０〜１０００℃
に制御可能であり高い還元効率のもとで、燃料比が低下
でき、安定的な高炉操業を可能とさせる。
【図１】高反応性コークスの使用方法、粒度、使用比率
と熱保存帯温度の低下幅との関係を示す図、
と熱保存帯温度の低下幅との関係を示す図、
【図２】重量比で通常コークスの２０％をＪＩＳ反応性
７０、粒度１０ｍｍの高反応性コークスに置換した操業
下での、非焼成塊成鉱および／または３％以上の結晶水
を含有した塊鉄鉱石の使用量と熱保存帯温度の変化幅と
の関係を示す図、
７０、粒度１０ｍｍの高反応性コークスに置換した操業
下での、非焼成塊成鉱および／または３％以上の結晶水
を含有した塊鉄鉱石の使用量と熱保存帯温度の変化幅と
の関係を示す図、
【図３】熱保存帯温度とＪＩＳ−ＲＩ６２％および５５
％の各焼結鉱の反応効率との関係を示す図、
％の各焼結鉱の反応効率との関係を示す図、
【図４】焼結鉱の全気孔率、ＪＩＳ−ＲＩと適正熱保存
帯温度との関係を示す図、
帯温度との関係を示す図、
【図５】５００〜７００℃の低温領域の滞留時間の増加
量とηH2の関係を示す図、
量とηH2の関係を示す図、
【図６】ηH2の低下量と低還元粉化性焼結鉱の使用量な
らびに焼結鉱還元粉化性指数（ＲＤＩ）の低減幅との関
係を示す図である。
らびに焼結鉱還元粉化性指数（ＲＤＩ）の低減幅との関
係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安倍 正己 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本 製鐵株式会社 大分製鐵所内 (56)参考文献 特開 平３−162509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−104404（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236210（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236209（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 5/00 - 5/06
Claims (2)
- 【請求項１】 製銑原料の一部として焼結鉱、結晶水３
％以上を有する多孔質塊鉱石及び非焼成塊成鉱のうちの
１種または２種、及び高反応性コークスを装入して高炉
操業を行なう方法において、前記焼結鉱の被還元性指数
に応じて、前記高反応性コークスの使用量、ＪＩＳ反応
性、粒径のうちの一つ、または二つ以上を調整するとと
もに、前記多孔質塊鉱石及び前記非焼成塊成鉱のうちの
１種または２種の使用量を調整することにより、所定の
反応効率になるように熱保存帯温度を７５０〜１０００
℃の範囲内で制御し、かつ炉頂水素ガス利用率ηH2を測
定し、該ηH2の値が予め設定した下限値を下回らないよ
うに、焼結鉱の還元粉化性指数（ＲＤＩ）を調整するこ
とを特徴とする高炉操業法。 - 【請求項２】 製銑原料の一部として焼結鉱、結晶水３
％以上を有する多孔質塊鉱石及び非焼成塊成鉱のうちの
１種または２種、及び高反応性コークスを装入して高炉
操業を行なう方法において、前記焼結鉱の被還元性指数
に応じて、前記高反応性コークスの使用量、ＪＩＳ反応
性、粒径のうちの一つ、または二つ以上を調整するとと
もに、前記多孔質塊鉱石及び前記非焼成塊成鉱のうちの
１種または２種の使用量を調整することにより、所定の
反応効率にするように熱保存帯温度を７５０〜１０００
℃の範囲内で制御し、かつ炉頂水素ガス利用率ηH2を測
定し、該ηH2の値が予め設定した下限値を下回らないよ
うに、低還元粉化性焼結鉱の使用量を調整することを特
徴とする高炉操業法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298377A JP3068967B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 高炉操業法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298377A JP3068967B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 高炉操業法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06145729A JPH06145729A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3068967B2 true JP3068967B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=17858909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4298377A Expired - Lifetime JP3068967B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 高炉操業法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068967B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010041770A1 (ja) | 2008-10-10 | 2010-04-15 | 新日本製鐵株式会社 | 含炭非焼成ペレットを用いる高炉操業方法 |
| JP2014224286A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 新日鐵住金株式会社 | 高炉の操業方法 |
| JP6627469B2 (ja) * | 2015-12-08 | 2020-01-08 | 日本製鉄株式会社 | シャフト炉を用いた酸化鉄原料の還元方法 |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP4298377A patent/JP3068967B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06145729A (ja) | 1994-05-27 |
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