JP4173925B2

JP4173925B2 - 高炉の操業方法

Info

Publication number: JP4173925B2
Application number: JP13595098A
Authority: JP
Inventors: 誠章内藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: JPH11315308A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉頂から鉄鉱石およびコークスを装入するとともに、羽口から熱風等を吹き込んで製銑を行う高炉操業方法に係り、特に小粒径の還元鉄を原料として炉内に混入して製銑する高炉の操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
未還元鉱石から銑鉄を製造する方法としては、これまでに種々開発されてきたが、今日でも高炉法がその主流となっている。この高炉法では、炉頂から装入された原料は降下していく間に、下から上に向かって流れる高温ガスによって十分に予熱されるとともに、酸化鉄は一酸化炭素（ＣＯ）により、６０％以上の比率で間接還元される。高炉法では、このような間接還元率を確保するために、羽口前にレースウェイ空間を設け、ここで、ηCO（＝ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））＝０の還元ガスを製造するようにしている。また、上記の高温ガスとなる燃焼ガスの温度を高めるために、送風温度は１０００℃以上としている。
【０００３】
このような高炉の操業方法においては、高炉ガスとともに回収される炭素と鉄分を含んだガス灰，粉鉱石，ミルスケール，ダライ粉等を焼結処理して、原料鉄鉱石とともに炉内に装入している。特に、自溶性焼結鉱は、被還元性および軟化溶融特性に優れ、成分および粒度が調整されているので、原料鉄鉱石に対する配合割合が増大している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の高炉の操業方法では、原料鉄鉱石とともに小粒径の焼結鉱を混入している。しかし、焼結鉱は未還元鉱石であるため、間接還元に寄与する炉内ガスの中心流化を良好に維持することが必要であるが、充填率を上げようとすると炉内ガス流が阻害されるという問題があった。したがって、未還元鉱石を使用した場合、Ｏｒｅ（原料）／Ｃｏｋｅ（コークス）を高く設定することができなかった。
また、５ｍｍ以下の細粒の還元鉄粉は比較的安価に輸入でき、鉄屑等よりも安いにもかかわらず、製銑原料としては有効利用されていなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、小粒径の還元鉄、特に５ｍｍ以下の細粒の還元鉄粉を利用してＯｒｅ／Ｃｏｋｅを高く設定し、溶銑品質を向上させることができる高炉の操業方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係る高炉の操業方法は、炉頂から鉄鉱石および平均粒径４０〜５０ｍｍのコークスを装入するとともに、羽口から熱風等を吹き込んで製銑を行う高炉の操業方法において、高炉の半径方向における無次元半径０．７〜１．０の範囲の炉周辺部にコークス平均粒径の１／３以下で、かつ５ｍｍ以下の粒度の還元鉄粉を前記鉄鉱石および還元鉄粉の全装入量に対して２０％を上限として限定装入するようにしたものである。
【０００８】
本発明は、小粒径の還元鉄、特に５ｍｍ以下の細粒の還元鉄粉を原料鉄鉱石とともに高炉内に装入して製銑するプロセスを開発したものである。
すなわち、高炉の半径方向における炉周辺部のみに小粒径の還元鉄、特に５mm以下の細粒の還元鉄粉を限定装入することにより、炉周辺部における原料の充填率を上げて炉内ガスの中心流化を促進するものである。
還元鉄は還元の必要がないので、原料の充填率を上げることができ、Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅを高く設定して溶銑品質を向上させることができるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
まず、本発明の操業方法に用いる高炉について説明する。図１は、高炉内の状況を示す概略図である。図示するように、高炉１は上部へ向けて順次縮径された有底筒体状を呈しており、その炉頂からは鉄鉱石２および固体燃料３が装入され、側壁下部に設けられた羽口４からは熱風とともに酸素や微粉炭が吹き込まれて製銑を行っている。炉内下部に位置する炉芯５は固体燃料３が詰まった層であり、溶銑６およびスラグ７から浮力を受けて浮力と荷重の大小によって下面は溶銑中に浮遊または炉底に沈下している。
なお、高炉１の上部には、その半径方向における炉周辺部と炉中心部とに装入物を選択装入しうる不図示の炉頂装入装置が設けられている。
【００１０】
このような高炉１を使用して、本実施形態の高炉の操業方法は以下のように実施される。すなわち、本実施形態の高炉の操業方法は、炉上部から炉頂装入装置を使用して鉄鉱石２および固体燃料３を装入するが、この装入作業において、図２に示すように、高炉１の半径方向における炉周辺部に、小粒径の還元鉄を限定装入する。
鉄鉱石２としては、例えば赤鉄鉱，磁鉄鉱，焼結鉱等の未還元鉱石が採用され、固体燃料３としては、４０〜５０ｍｍ程度の粒径のコークスが採用される。
原料鉄鉱石とともに還元鉄を装入するのは、還元鉄は還元の必要がないので、炉周辺部に装入することができるからである。また、炉周辺部に還元鉄を装入するのは、炉中心部の通気性を良好に維持するためであり、かつその充填率を上げることにより、炉内ガスの中心流化を促進するためである。
【００１１】
小粒径の還元鉄の粒度は、コークス平均粒径の１／３以下に設定されており、コークスの平均粒径を５０ｍｍとした場合、その１／６以下の８mm程度であることが好ましい。還元鉄の粒度をコークス平均粒径の１／３以下に設定するのは、還元鉄の充填率を上げてＯｒｅ／Ｃｏｋｅを高く設定するためである。
特に、本実施形態では、５ｍｍ以下の細粒の還元鉄粉を採用する。５ｍｍ以下の還元鉄粉を採用するのは、この粒度の還元鉄粉は比較的安価に輸入することができるからである。また、５ｍｍ以下の還元鉄粉を使用した場合、原料の充填率を大幅に上昇させることができる。
【００１２】
小粒径の還元鉄、または細粒の還元鉄粉の装入量は、例えば原料装入量を１．５ｔとした場合約２００ｋｇ/t程度であり、原料の全装入量に対して２０％を上限として装入する。還元鉄または還元鉄粉の装入量を２０％を上限としたのは、還元鉄装入に比例して燃料比低下（ＦＲ２８ｋｇ減／還元鉄１００ｋｇ）が得られる結果、微粉炭比１３０ｋｇ／ｔ、コークス比３７０ｋｇ／ｔの標準高炉操業下では、還元鉄２０％装入レベルで熱流比上限（上限目安０．８８）あるいは炉頂ガス温度下限（下限目安１００℃）に到達し、操業限界近くに達するからである。
【００１３】
本実施形態における炉周辺部とは、炉壁部の近傍を意味しており、高炉１の半径方向における無次元半径０．７〜１．０の範囲をいう。ただし、無次元半径０．９〜１．０の範囲に集中して装入することが好ましい。
【００１４】
高炉にはベル式装入装置が設置されているベル式高炉と、ベル式装入装置が設置されていないベルレス高炉とがあるため、周辺限定装入モードや周辺限定装入装置を設置する必要性の有無を検討する。例えば、ベル高炉の場合、通常コークス↓コークス↓鉱石↓鉱石↓の順で装入する装入パターンに対し、鉱石↓と鉱石↓の間に還元鉄粉専用のモード（還元鉄粉↓）を設け、一つ目の鉱石↓にて炉壁に堰を設けることにより、還元鉄粉↓を炉壁部に限定装入することが可能である。また、コークス↓コークス↓鉱石↓鉱石↓の順の装入を指向する場合、２番目のコークス↓で炉壁に堰を設け、１番目の鉱石↓を、鉱石と還元鉄粉の混合層として炉壁に装入する方法等が考えられる。ベルレス装入の場合、炉壁部限定装入は装置特性から容易である。
なお、↓は装入操作を表わしている。
【００１５】
また、稼働中の高炉において、還元鉄粉装入時の炉内ガス流分布及び炉内ガス濃度分布の解析を行ったところ、以下のような結果が得られた。すなわち、炉内容積４０００ｍ3級の高炉において、３〜５ｍｍの還元鉄粉を１００〜１５０ｋｇ／ｔ程度、炉壁近傍に装入した場合の炉内ガス流分布の状況を図３に示す。図３において、Ａは通常操業時、Ｂは還元鉄粉の炉壁装入時である。図示するように、炉内ガス流分布は、還元鉄粉を炉壁装入した場合には周辺流指数（％）については通常操業時と変わらないが、中間流指数（％）は通常操業時よりも減少しているのに対し、中心流指数（％）は通常操業時よりも増加しており、中心流化が促進されていることが判る。
また、炉壁部ηCO（＝ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））に関しては、還元鉄を使用しない通常操業時が４５〜５０％程度、塊還元鉄（２０ｍｍ程度）やスクラップ装入時には被還元酸素量が減少する分ηCOはさらに低下するのに対し、還元鉄粉装入時にはηCO＞５０％での操業が達成できており、高炉の反応効率の高い操業が達成可能である。溶銑品質に関しても、溶銑中Ｓｉは低下方向にある。
このような実機試験において、炉周辺部における還元鉄の充填率を上げてＯｒｅ／Ｃｏｋｅを高く設定しても、安定操業を行うことができ、溶銑品質が向上することが判った。
【００１６】
かくして本実施形態によれば、高炉１の半径方向における炉周辺部のみに小粒径の還元鉄を限定装入することにより、炉周辺部における原料の充填率を上げて炉内ガスの中心流化を促進することができる。また、還元鉄は還元の必要がないので、Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅを高く設定することができ、溶銑品質をも向上させることができる。
特に、５ｍｍ以下の細粒の還元鉄粉は、比較的安価に輸入することができるので、高品質の溶銑を低コストで製造することができるものである。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る高炉の操業方法によれば、高炉の半径方向における炉周辺部に、小粒径の還元鉄、または５ｍｍ以下の細粒の還元鉄粉を限定装入するようにしたので、安価な還元鉄または還元鉄粉を利用してＯｒｅ／Ｃｏｋｅを高く設定し、溶銑品質を向上させることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高炉の操業方法の一実施形態に使用する高炉を示す概略図である。
【図２】本実施形態の高炉の操業方法における原料および固体燃料の装入状況を示す概略図である。
【図３】本実施形態の高炉の操業方法における炉内ガス流分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１高炉
２鉄鉱石
３固体燃料（コークス）
４羽口
５炉芯
６溶銑

Claims

炉頂から鉄鉱石および平均粒径４０〜５０ｍｍのコークスを装入するとともに、羽口から熱風等を吹き込んで製銑を行う高炉の操業方法において、高炉の半径方向における無次元半径０．７〜１．０の範囲の炉周辺部にコークス平均粒径の１／３以下で、かつ５ｍｍ以下の粒度の還元鉄粉を前記鉄鉱石および還元鉄粉の全装入量に対して２０％を上限として限定装入するようにしたことを特徴とする高炉の操業方法。