JP3632290B2

JP3632290B2 - 高炉操業方法

Info

Publication number: JP3632290B2
Application number: JP10946296A
Authority: JP
Inventors: 泰平野内; 健佐藤; 幹治武田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-04-30
Also published as: JPH09296204A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑中のＳｉ濃度を低減するための高炉操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑は転炉工程で成分調整して溶鋼とし、この溶鋼を後工程の連続鋳造工程で凝固させている。近年、低硫鋼、低燐鋼の製造が盛んに行われるようになり、転炉工程においては、脱硫、脱燐設備が設けられている。この際、溶銑のＳｉ濃度が高いと前記脱硫、脱燐の障害になることから、溶銑中のＳｉ濃度を低濃度に維持することが望まれている。
【０００３】
溶銑中のＳｉ濃度を低減する技術としては、コークス中および炉内で生成したスラグ中のシリカ（ＳｉＯ_２）から発生するＳｉＯガスを抑制する技術がある。このような技術としては、例えば、炉内に装入する装入物を含有シリカ量の少ない装入物に変更するとか、特開昭６３−１３７１１０号公報に提案されているように、羽口先の温度を低減させてＳｉＯガスの発生を抑制する技術がある。
【０００４】
また、炉下部で発生したＳｉＯガスが溶銑内に吸収されるのを抑制する技術として、例えば、特開昭５７−８２４１０号公報に提案されているように、羽口先温度を可能な限り上昇させたり、特開昭６１−５６２１１号公報に提案されているように、使用焼結鉱の塩基度を２以上とする等の調整を行って融着帯の位置を低下させて融着帯から滴下する溶融物の距離を短くして、前記ＳｉＯガスの吸収量を少なくする、等の技術がある。
【０００５】
また、原燃料条件、生産条件の変更や特別な設備を用いずに、ＳｉＯガス発生源であるレースウェイ先端付近の融着帯高さを低下させ、ＳｉＯガスの吸収量を少なくする技術として、特開平７−２１６４２０号公報や特公昭５９−４１４８２号公報に開示されているように、炉頂での装入物分布制御による融着帯形状制御も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−２１６４２０号公報や特公昭５９−４１４８２号公報に示されているように、炉頂での装入物分布制御を用いた融着帯形状制御による溶銑中Ｓｉの低減は、原料コストや燃料比の上昇を伴わず、ランニングコストが上昇しないため理想的な手法である。しかし、装入物分布は操業の安定性に直結しており、操業の安定性を維持しながら融着帯形状のみを独立に変化させることは極めて困難である。例えば低Ｓｉには融着帯根（炉壁）部を低下させることが有利とされているが、炉壁付着物管理の面から炉壁流は厳密に管理されており、実際には炉壁流減少による融着帯根部低下は不可能である。炉壁流抑制は過度の付着物成長を促進し、原料降下不調や、付着物脱落による炉床の冷え込みなどの重大トラブルの原因になるからである。
【０００７】
本発明は、炉壁流を一定に保ったまま融着帯根部のレベルを低下させることを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の技術的手段は、装入物分布制御を行う高炉操業方法において、炉壁部の温度が一定になるように、炉壁部の鉱石粒径と、炉壁部鉱石／コークス層比とを同時に上昇させ、融着帯根部を低下させ、溶銑中Ｓｉを低減させることを特徴とする高炉操業方法である。
【０００９】
この場合に、鉱石の装入量を、粗粒鉱石と細粒鉱石に分割し、炉壁側と炉中心側に粗粒鉱石を装入し、その中間に細粒鉱石を装入して、炉壁部での層厚が厚くなるようにし、それにより炉壁部鉱石粒径と、炉壁部鉱石／コークス層厚比とを同時に上昇させることによってさらに好適な高炉操業状態を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
炉内に原料を装入する際に必ず原料が斜面を形成して流れるため、実際の操業では原料の粒径と鉱石／コークス層厚比の分布は独立に操作できない。また、装入物の粒径、鉱石／コークス層厚比、融着帯形状の操業中の実測は炉内環境の面から困難である。このため実炉のデータから、粒径、鉱石コークス層厚比、融着帯根高さの相互の関係を解析することは困難である。そこで数式モデルを用いてこれらの因子の相互の関係を付着物管理の面から特に温度管理の重視される炉壁部について計算した。
【００１１】
高炉の数式モデルとしては、『Ｐｒｏｃ．ＩｒｏｎｍａｋｉｎｇＣｏｎｆ．，Ｖｏｌ５０（１９９１）ｐ．４１７〜４２３「ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｔｈｅＰｒｅｃｉｓｅＬａｙｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＳｔｏｃｋＣｏｌｕｍｎ」』に示されているものを用いた。
【００１２】
このモデルは高炉を半径方向及び軸方向に多数の細かいメッシュに分け、各メッシュについて、直接差分法により、物質移動、流体の流れ、伝熱、反応の計算を行い、融着帯の形状を求め、高炉操業状態をシミュレートするものである。
炉壁部の粒径（Ｄｐｗａｌｌ）と炉壁部鉱石／コークス層厚比（Ｌｏ／（Ｌｏ＋Ｌｃ）ｗａｌｌ）とを変化させたときの融着帯根部高さ（融着帯根−出銑口間距離）とシャフト下部炉壁ガス温度（Ｔｗａｌｌ）との関係を図２に示す。図２に示すように、付着物厚さを維持するために、炉壁温度（Ｔｗａｌｌ）が一定になるように、すなわち等温線に添って炉壁部の粒径と炉壁部鉱石／コークス層厚比を同時に上昇させると、融着帯根部高さは主に炉壁部鉱石／コークス層厚比に依存するためその高さが低くなる。このことから炉壁温度が一定になるように炉壁部の粒径と炉壁部鉱石／コークス層厚比を同時に上昇させることによって、付着物厚さを一定に保ち操業を安定させたまま、溶銑中Ｓｉを低減させること可能なことがわかる。
【００１３】
また上記数式モデルにより溶銑中Ｓｉを計算し図１に示した。図１は図２と同様の座標上に溶銑中のＳｉ濃度を表にしたものである。炉壁温度（Ｔｗａｌｌ）が一定になるように炉壁部の粒径と炉壁部鉱石／コークス層厚比とを同時に上昇させることによって、付着物厚さを一定に保ち、操業を安定させたまま溶銑中Ｓｉの低減が可能である。
【００１４】
炉壁部の平均粒径を上昇させる方法としては、炉壁に装入する際に粒径が大きくなるように炉頂バンカからの排出特性を調節すること、あるいは、原料の落下位置を炉壁から離すことにより原料の炉壁側への流れ込みによる再偏析を利用することなどが考えられる。しかし、このような手段はいずれも原料の自然な再偏析現象を利用するものであり制御精度や制御範囲に限界がある。そこで、鉱石の装入量を平均粒径が異なる２つ以上のバッチに分割し、炉壁部での粗粒側の層厚比が高くなるように、２つのピークのある傾動ポジションパターンを設定することとした。図４（ａ）はこのパターンの例を示すもので、鉱石を粗粒鉱石１１（ＯＬ）と細粒鉱石１２（ＯＳ）とに分割し、炉壁側と炉中心側に粗粒鉱石１１（ＯＬ）の２つのピークを形成し、その中間に細粒鉱石１２（ＯＳ）を投入する傾動ポジションパターンを設定し、このパターンに従って投入する。コークス（Ｃ１、Ｃ２）は、図４（ｂ）に示す装入パターンで装入する。この装入パターンにより、図３に示すような粗粒鉱石１１、細粒鉱石１２、コークス１３のような炉内堆積分布となる。このように、炉壁部の厚い層の粗粒鉱石と薄い層の細粒鉱石の２つの鉱石層の層厚比の変更による炉壁粒径制御が可能となる。
【００１５】
実際の操業でサンプラが設置されていない場合、炉壁部の付着物厚さや温度を直接監視することは困難であるため、原料の装入パターンはモデル計算により推定される熱流比（ＨＦＲ）を維持するように制御することとした。簡易的に炉頂の炉壁部のＣＯ濃度や炉壁抜熱量等を維持するようにしてもよい。
【００１６】
【実施例】
実施例として、内容積４５００Ｎｍ^３の高炉における改善効果を説明する。従来法では鉱石は細粒鉱石（ＯＳ）１２と粗粒鉱石（ＯＬ）１１の２種類の鉱石を使用し、図７に装入パターンを示すように、細粒鉱石（ＯＳ）１２を先に炉壁側に集中させて装入し、粗粒鉱石（ＯＬ）１１を中間部に装入していた。その高炉内層厚分布を図６に示した。炉壁側に厚い細粒鉱石層が形成されている。
【００１７】
本発明に従い、モデル計算の結果、鉱石を平均粒径が異なる２以上のバッチに分割し、分割された粗粒部の炉壁部での層厚が高くなるように２つのピークのある装入パターンを設定した（図４参照）。この設定に従って炉壁部の温度が一定になるように、炉壁部鉱石粒径と、炉壁部鉱石／コークス層厚比とを同時に上昇させるようにした。これは細粒と粗粒の装入順序を逆転する装入方法である。このような変更により、炉壁部での粗粒の層厚比を上昇させ、炉壁部での鉱石の平均径を上昇させた。同時に炉壁部コークス層厚比を低下させ、シャフトガスサンプラにより測定される炉壁部のガス温度を維持するようにした。その結果、操業を安定させたまま、溶銑中Ｓｉを大幅に低減することができた。図５はこれを示すもので、従来法による図７の装入パターンによる操業を、図４に示す装入パターンに変更したところ、炉壁ガス温度は変化することなく、溶銑中のＳｉ濃度を低下させることができた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、炉壁部の温度及びガス利用率を一定に保つように炉壁部の鉱石粒径と炉壁部鉱石／コークス層厚比とを同時に上昇させることにより、操業を安定させたまま溶銑中Ｓｉを大幅に低減することができた。また、鉱石の装入量を平均粒径が異なる２以上のバッチに分割し、炉壁部での粗粒側の層厚比が高くなるように２つのピークのある装入パターンを設定することにより、高精度に炉壁平均粒径を調整することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】炉壁粒径Ｄ_ｐ、炉壁部鉱石／コークス層厚比Ｌ_０／（Ｌ_０＋Ｌ_ｃ）、溶銑中Ｓｉの関係を示すグラフである。
【図２】炉壁粒径Ｄ_ｐ、炉壁部鉱石／コークス層厚比Ｌ_０／（Ｌ_０＋Ｌ_ｃ）、融着帯根・出銑口間の高さの関係を示すグラフである。
【図３】炉壁粒径上昇のための高炉内原料分布を示す図である。
【図４】炉壁粒径上昇のための装入パターンを示す図である。
【図５】本発明の効果を示す図である。
【図６】従来の高炉内原料分布を示す断面図である。
【図７】従来の装入パターンを示す図である。
【符号の説明】
１１粗粒鉱石
１２細粒鉱石
１３コークス

Claims

装入物分布制御を行う高炉操業方法において、炉壁部の温度が一定になるように、炉壁部鉱石粒径と、炉壁部鉱石／コークス層厚比とを同時に上昇させ、高炉の溶銑中Ｓｉを低減させることを特徴とする高炉操業方法。
鉱石の装入量を、粗粒鉱石と細粒鉱石に分割し、炉壁側と炉中心側に粗粒鉱石を装入し、その中間に細粒鉱石を装入して、炉壁部での層厚が厚くなるようにし、それにより炉壁部鉱石粒径と、炉壁部鉱石／コークス層厚比とを同時に上昇させることを特徴とする請求項１に記載の高炉操業方法。