JP4326581B2

JP4326581B2 - 竪型炉の操業方法

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Publication number: JP4326581B2
Application number: JP2008176968A
Authority: JP
Inventors: 昭彦篠竹; 保彦尾松; 誠章内藤; 一志赤木; 淳坪田; 善悦菊池; 伸村瀬; ラヒナーハンス−ヤーン; ランペールミカエル
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2009-09-09
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Also published as: JP2009079287A; EP2202325A1; EP2202325A4; WO2009031369A1

Description

本発明は、炉下部内に充填したコークスベッド上に、炉頂部から、鉄源とコークスを交互に層状に装入し、炉下部の羽口から熱風又は冷風を吹き込んで鉄源を溶解する竪型炉の操業方法、特に、薄板の鉄屑を多量に含有した鉄源を用いる竪型炉の操業方法に関する。

鉄鉱石を鉄源とする銑鉄の製造方法として、高炉法が主流である。一方、鉄鉱石に比べて金属化率の高い、鉄屑、鋳物屑、銑鉄等を主体とする鉄源を、通常の高炉に比べて内容積が小さい竪型炉で溶解し、銑鉄を製造する方法として、キュポラ法などが知られている。

この種の竪型炉では、還元を必要としない鉄源を使用するので、高炉法のように、羽口から１０００℃以上の高温の熱風を吹き込み、炉内にレースウエイ空間を形成し、還元ガス（ＣＯ）を生成し、この高温の還元ガスにより鉄鉱石を間接還元する必要が乏しい。

したがって、還元を必要としないキュポラなどの竪型炉の操業では、羽口から、酸素富化した冷風や、６００℃以下の熱風を炉内に吹き込み、コークスとの燃焼により、原燃料の昇熱又は溶解に必要な熱源を確保し、主として鉄源を溶解することが行なわれている。

また、通常の還元を必要としないキュポラなどの竪型炉の操業では、コークス燃焼後のＣＯ₂ガスとコークスとの吸熱反応（ソルーションロス反応）による溶融熱量の低下を抑制するため、高炉用コークス（粒径４０〜５０ｍｍ程度）より大きい、粒径が１００〜１５０ｍｍ程度の鋳物用大径コークスを使用することが行なわれている。

しかし、鋳物用大径コークスは、高炉用コークスなどの小径コークスに比べて高価であるので、近年、燃料コストを削減するために、小径コークスの使用が試みられている。

また、近年、キュポラ法などで用いられてきた、鉄屑、鋳物屑、銑鉄等の還元を必要としない鉄源の他に、これらよりも金属化率の低い、ダスト塊成鉱、自己還元性鉱塊（炭材含有率の高い塊成鉱）などの、還元が必要な鉄源を一緒に用いて、鉄源の溶解とともに、一部還元し、銑鉄を製造する竪型炉の操業方法が提案されている。

例えば、非特許文献１には、還元機能も必要とする竪型炉において、６００℃以下の比較的送風温度が低い熱風を炉内に吹き込み、高炉法のように、羽口先にレースウエイを形成しないで、含炭ペレットを５質量％使用して操業を行ったことが報告されている。

特許文献１には、２次羽口を有する高炉と、１次羽口を有し、高炉より大きな直径を有する炉床からなる溶解炉を用い、高炉と炉床の結合部に位置する小径コークスからなる燃料ベット上に、高炉炉頂部から、鉄屑と自己還元性鉱からなる鉄源のみを装入する方法が提案されている。

この方法によれば、炉床部で、自己還元性鉱塊が、燃料ベットの小径コークスと、直接、反応し、この吸熱反応により溶融熱量が低下するが、高炉部の２次羽口で、ＣＯの燃焼反応により、発熱量を得ることができるので、高い燃焼効率η_CO（＝ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））の下で、鉄屑を溶融するための熱量が得られる。

しかし、この方法では、炉床部での自己還元性鉱塊の溶融還元による通気性の低下や、溶銑への浸炭によるベットコークスの消費量の増加などが問題となる。また、高炉からは鉄源のみを装入するため、金属化率の高い鉄屑が、２次羽口によるＣＯの燃焼熱により急激に溶融し、冷却する際に、高炉部の炉壁に接触し、付着物を形成し、原料装入物の棚吊りによる操業トラブルを招く原因となりやすい。

また、特許文献２には、炉下部内に充填されたコークスベッド上に、竪型炉の炉頂部からダスト塊成鉱、自己還元性鉱塊などの還元が必要な鉄源と、溶解だけでよい鉄屑、銑鉄などの鉄源、及び、小径コークスを装入し、炉壁の高さ方向に設けた２段の羽口から、常温又は６００℃以下の酸素含有ガスを送風して、還元と溶解を行う操業方法において、鉄源の平均金属化率に基づいて、還元と溶解に最適なη_CO（ガス利用率）を求め、排ガスのη_COを、装入物の炉内高さを調節して、最適範囲に制御する操業方法が提案されている。

上記操業方法において、炉頂部から、還元が必要でない金属化率の高い鉄源を、比較的粒径の大きなコークスと混合して炉中心部に装入し、還元が必要な金属化率が低い鉄源を、小径コークスと混合して炉周辺部に装入し、炉下部のコークスベッドの高さ、及び／又は、装入物の炉内高さを調節することにより、還元と溶解に最適なη_CO（ガス利用率）の範囲に、排ガスのη_COを制御する操業方法が提案されている。

また、特許文献３にも、自己還元性鉱塊、ダスト塊成鉱、鉄屑等の鉄源、小径コークス等の原燃料を竪型炉に装入する際に、原燃料装入の２チャージ以上を１サイクルとし、各サイクル毎に、炉中心部には、還元を必要としない鉄屑等の鉄源等と大径コークス（粒径が６０ｍｍ以上）を混合して装入し、炉周辺部には、還元を必要とする自己還元性鉱塊、ダスト塊成鉱等の鉄源等と小径コークス（粒径が６０ｍｍ以下）を混合して装入し、かつ、炉中心部の鉄源／コークスの重量比が炉周辺部に比べて大きくなるようにする方法が提案されている。

特許文献２及び３の方法によれば、鉄屑などの金属化率の高い鉄源と、自己還元性鉱塊などの金属化率の低い鉄源とを、炉半径方向に区分して、それぞれに適した粒径のコークスと混合して装入するので、特に金属化率の高い鉄屑などが、２次羽口によるＣＯの燃焼熱により急激に溶融し、冷却する際に、高炉部の炉壁に接触し、付着物を形成することを抑制し、原料装入物の棚吊りによる操業トラブルの発生を防止することができる。

しかし、上記操業方法においては、炉半径方向に区分して、それぞれに適した粒径のコークスと混合して装入するための特殊な装入装置が必要となり、また、装入時の制御要因が多く、生産性が低下する原因となるので、高生産を指向する操業には向かないという欠点がある。

特表平０１−５０１４０１号公報特開平１０−０３６９０６号公報特開平０９−２０３５８４号公報 Gokselら、Transactions of the American Foundrymen's Society Vol 85 AFSDes Plaines. III. (1977). p.327-332

一般に、製缶、家電、自動車などの製造工程で多量に発生する薄板の鉄屑や、これらの回収廃材を裁断した鉄屑は、シュレッダースクラップとも呼ばれ、板厚が薄く、比較的、低炭素であるものが多いことから、融点が高いという性状を有する。

本発明者らの検討によれば、この薄板の鉄屑は、同じく金属化率が高い、厚板の鉄屑や、バルクサイズが大きい銑鉄などの塊状スクラップに比べ、軽量で、熱容量が小さく、かつ、融点が高いという性状を有するので、薄板の鉄屑の配合率が高い鉄源を、キュポラなどの竪型炉で溶融する場合には、薄板の鉄屑が、炉高方向の高い位置で停滞し、急速に溶解を開始し、かつ、冷却凝固する場合がある。このような場合、地金の付着物が炉壁に生成し、成長し易くなる。

この高い位置の炉壁に一旦生成した地金の付着物は、高融点の組成であることにも起因して、再溶融され難く、上から降下してくるその他の装入原料の降下速度を阻害し、棚吊りの原因となり、炉頂ガス温度の上昇などの操業不安定を招き易くなる。

従来のキュポラなどの竪型溶解炉の操業においては、このような薄板の鉄屑（薄片状のシュレッダースクラップ）を鉄源にして溶融する場合、薄板の鉄屑の配合比率を制限せざるを得なかった。

本発明は、これらの従来技術の現状を踏まえ、薄板の鉄屑（薄片状のシュレッダースクラップ）を多量に配合した鉄源を、キュポラなどの竪型炉において溶解する際に、生産速度を落とすことなく、地金の付着物が炉壁に生成するのを抑制し、原料装入物の棚吊り、炉内の圧力損失の上昇や、通気悪化などを防止し、長期間、効率よく安定的な操業を行うことができる竪型炉の操業方法を提供する。

本発明は、上記課題を解決するものであって、その要旨は以下のとおりである。
（１）炉下部内に充填したコークスベッド上に、炉頂部の上方から、薄板の鉄屑を５０質量％以上含有する鉄源とコークスを、交互に、層状に装入し、炉下部の羽口から送風して、鉄源を溶解する竪型炉の操業方法において、
（ａ）原料装入バケット内の１チャージにつき、前記鉄源における前記薄板の鉄屑を、分割後の薄板の鉄屑の鉄源全量に対する比率が、何れも５０質量％以下となるように、２分割し、
（ｂ）該分割した薄板の鉄屑と薄板の鉄屑との間に、少なくとも、厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークスのうちのいずれかの原料を挿入し、その後、
（ｃ）原料装入バケットを介して、上記分割した薄板の鉄屑と薄板の鉄屑との間に、少なくとも、厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークスの何れかの原料を挿入してなる鉄源と、コークスを、交互に、層状に、炉内に装入することを特徴とする竪型炉の操業方法。
（２）前記薄板の鉄屑の最大板厚が１０ｍｍ以下であり、かつ、最大長さが１５０ｍｍ以下であることを特徴とする上記（１）に記載の竪型炉の操業方法。
（３）前記薄板の鉄屑のＣ含有量が０．５質量％以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の竪型炉の操業方法。

本発明によれば、薄板の鉄屑（薄片状のシュレッダースクラップ）を多量に配合した鉄源を、キュポラなどの竪型炉において溶解する際に、生産速度を落とすことなく、地金の付着物が炉壁に生成するのを抑制し、原料装入物の棚吊り、炉内の圧力損失の上昇や、通気性の悪化などを防止し、長期間、効率よく安定的な操業を行うことができる。

本発明について、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に、竪型炉の一態様を示す。

竪型炉１は、基本的に、炉本体２の下部に設けられた羽口６と、炉本体２の上部に設けられたガス吸引部４、及び、このガス吸引部４内に貫通して設けられた炉頂部３とで構成されている。

羽口６は、基本的には、炉の高さ方向に、上段羽口６ａ及び下段羽口６ｂの２段で設けられている。上段羽口６ａは、炉下部に充填されたコークスベット８表面の直上の高さ位置に設けられ、下段羽口６ｂは、コークスベット８内の高さ位置に設けられている。羽口径は、羽口先でレースウエイを作らないように設定する。

上段羽口６ａ及び下段羽口６ｂの２段の羽口から送風する場合は、下段羽口６ｂから、室温又は６００℃以下の空気を吹き込んで、主として、コークスを燃焼させ、上段羽口６ａから、室温の空気を吹き込んで、一部燃焼ガス（ＣＯ₂）とコークスのソルーションロス反応で生成したＣＯガスを燃焼させ、ソルーションロス反応（吸熱）による溶融熱量の低下を補償する。

なお、１段の羽口から送風する場合は、羽口を、下段羽口６ｂと同じ高さ位置に設け、コークスの燃焼を促進し、溶融熱量を高めるために、下段羽口６ｂから吹き込む室温又は６００℃以下の空気に酸素を富化し、酸素濃度を高めることが必要となる。

一方、図１に示す２段の羽口から送風する場合は、上段羽口６ａからの送風により溶融熱量を補償できるので、下段羽口６ｂから吹き込む室温又は６００℃以下の空気に酸素を富化し、コークスの燃焼を促進し、溶融熱量を高めることは、必ずしも必要でない。

原燃料１０は、それぞれの原料ホッパーから切り出され、それぞれ、秤量器で秤量された後、装入装置であるバケット７内に収容され、バケット７を介して、竪型炉１の炉頂部３から、竪型炉１の下部に形成されたコークスベット８上に装入される。

原燃料１０の堆積高さ（ストックレベル）は、炉頂部３内の上部の高さ位置に調整され、炉頂部３内のガス吸引部４から上方の高さ方向の範囲内で、原燃料１０を充填した状態とすることで、炉頂最上部（開口部）を封止している。

なお、当然のことながら、操業中、原燃料１０の溶融による原燃料１０の降下に伴い、原燃料１０の堆積高さレベル（ストックレベル）は低下する。このため、炉頂部３を封止しながら、安定した原燃料の溶融を行うためには、炉頂部３の内側にレベル計（図示なし）などを取り付け、これにより、原燃料１０の堆積高さレベル（ストックレベル）を計測し、原燃料１０の装入タイミングを制御する。

原燃料１０は、鉄源と、固体燃料とで構成され、これらは、竪型炉１の炉頂部３の上方から、バケット７を介して、交互に層状に装入され、羽口６からの送風により発生した燃焼ガス（ＣＯ₂）により、鉄源は溶解され、一部は還元ガス（ＣＯ）で還元され、生成した銑鉄は、コークスベッド８を降下して、炉底部に溜まり、出銑口９から出銑される。

なお、鉄源の還元及び溶解が行われる還元溶融領域は、主として、コークスベッド８の表面から、上方に、約１〜２．５ｍ程度の炉高さ方向の範囲（バケット７内に収容された原燃料の約１〜２．５チャージに相当する）に形成される。

固体燃料としては、製鉄プロセスで製造され、安価に安定して入手できる、粒径４０〜５０ｍｍ程度の高炉用コークス（小径コークス）を使用することが好ましい。

鉄源は、鉄屑、銑鉄、鋳物屑、ホットブリケット鉄（ＭＢＩ）、直接還元鉄（ＤＲＩ）等の金属化率が高く、溶解のみが必要な（還元を必要としない）鉄源と、ダスト塊成鉱、自己還元性鉱塊（炭材含有率の高い塊成鉱）等の金属化率の低い、還元が必要な鉄源を主体とするものからなる。

本発明は、溶解のみが必要な（還元を必要としない）鉄源の中で、特に、薄板の鉄屑（薄片状のシュレッダースクラップ）が多量に配合された鉄源を使用する竪型炉の操業方法を前提とする。

本発明者らの検討によれば、薄板の鉄屑は、同じく金属化率が高い、厚板の鉄屑や、バルクサイズが大きい銑鉄などの塊状スクラップに比べて、軽量で、熱容量が小さく、かつ、融点が高いという性状を有するので、薄板の鉄屑の配合率が高い鉄源を、キュポラなどの竪型炉で溶融する場合には、薄板の鉄屑が、還元溶融領域における炉高方向の高い位置で停滞し、急速に溶解を開始し、かつ、冷却凝固する場合がある。このような場合、地金の付着物が炉壁に生成し、成長し易くなる。

（薄板の鉄屑の最大板厚、最大長さ）
本発明者らの検討によれば、最大板厚が１０ｍｍ以下であり、かつ、最大長さが１５０ｍｍ以下の薄板の鉄屑が鉄源中に多く含有されている場合に、この薄板の鉄屑が、還元溶融領域における炉高方向の高い位置で停滞し、急速に溶解を開始し、かつ、冷却凝固する場合があり、このため、地金の付着物が炉壁に生成し、成長し易くなる。

これは、最大板厚が１０ｍｍ以下であり、かつ、最大長さが１５０ｍｍ以下の薄板の鉄屑は、特に、軽量で、熱容量が小さいため、還元溶融領域における炉高方向の高い位置で、薄板の鉄屑が停滞し、かつ、急速に溶解し易くなるためと考えられる。

（薄板の鉄屑のＣ含有量）
本発明者らの検討によれば、Ｃ含有量が０．５質量％以下の薄板の鉄屑が鉄源中に多く含有されている場合に、この薄板の鉄屑が、還元溶融領域における炉高方向の高い位置で、溶解し、凝固して、炉壁に、地金の付着物が生成した後に、原燃料の棚吊りが発生し易くなる。

これは、Ｃ含有量が０．５質量％以下の薄板の鉄屑は、融点が高く、竪型炉における還元溶融領域における炉高方向の高い位置で一旦生成した地金の付着物は、再溶融され難く、さらに、上方から降下する薄板の鉄屑が、地金の付着物に接触して、地金の付着物の成長の核となるためと考えられる。

（全鉄源に対する薄板の鉄屑の比率）
本発明者らの検討によれば、全鉄源に対する比率で、薄板の鉄屑を５０％以上含有する鉄源を、上記した竪型炉の操業方法で溶解する場合には、鉄源の還元及び溶解が行われる還元溶融領域（コークスベッド２０の表面から、上方に、約１〜２．５ｍ程度の炉高さ方向範囲〔バケット９内に収容された原燃料の約１〜２．５チャージに相当する〕）における高い位置で、薄板の鉄屑が停滞し、急速に溶融、凝固して、炉壁に、地金の付着物が生成し、地金の付着物表面に、さらに、他の薄板の鉄屑が停滞し、固相拡散などにより、地金の付着物が急速に成長し易くなる。

この理由から、本発明において、全鉄源に対する薄板の鉄屑の比率は、５０質量％以上とする。

なお、薄板の鉄屑の全鉄源に対する比率が１００質量％の鉄源を用いて、上記の竪型炉の操業方法で鉄源を溶解する場合にも、薄板の鉄屑を２分割して、薄板の鉄屑層の間にコークス層を挿入するように、竪型炉内に層状に装入することにより、薄板の鉄屑の停滞を抑制し、炉壁に付着する地金の生成・成長を抑制する効果は得られる。

しかし、薄板の鉄屑を９０質量％より多く含有する鉄源を、上記の竪型炉の操業方法で溶解する場合には、薄板の鉄屑を分割して竪型炉内に装入する際、コークスよりも比重が大きい、薄板の鉄屑以外の厚板の鉄屑や、鉄屑を除く鉄源の原料が少なくなるので、分割した薄板の鉄屑の堆積層上部に堆積した、これらの比重の重い原料層の降下により薄板の鉄屑の停滞を抑制する効果が小さくなる。

このため、薄板の鉄屑の停滞を抑制し、炉壁に付着する地金の生成・成長を抑制する効果を確実に得るためには、鉄源中の薄板の鉄屑の配合比率は、９０質量％以下とするのが好ましい。

（薄板の鉄屑の分割装入）
本発明は、薄板の鉄屑を多量に含有する鉄源を、上記の竪型炉において溶解する際、原料装入バケット内の１チャージにつき、薄板の鉄屑を、分割後の薄板の鉄源全量に対する比率が何れも５０質量％以下となるように、２分割し、この分割した薄板の鉄屑と薄板の鉄屑との間に、少なくとも、厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークスのうちのいずれかの原料を挿入し、その後、原料装入バケットを介して、分割した薄板の鉄屑と、厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークスの何れかを、交互に、層状に、炉内に装入することを特徴とする。

このように、鉄源中の薄板の鉄屑を２分割して、バケット７を介して、竪型炉１内に装入することにより、上記竪型炉の操業で、薄板の鉄屑を多量に含有する鉄源を溶解する際、炉内の、特に還元溶融領域（コークスベッド２０の表面から、上方に約１〜２．５ｍ程度の炉高さ方向範囲〔バケット７内に収容された原燃料の約１〜２．５チャージに相当する〕）において、薄板の鉄屑の堆積層の厚みが薄くなるとともに、この薄板の鉄屑の堆積層上部に位置する、厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークスの何れかの降下によって、薄板の鉄屑の停滞が抑制される。

これにより、還元溶融領域の炉高方向の高い位置で、薄板の鉄屑が停滞し、急速に溶解、凝固して、炉壁に、地金の付着物が生成することが抑制される。また、薄板の鉄屑から生成した地金の付着物の表面に、さらに、他の薄板の鉄屑が停滞し、固相拡散などにより、地金の付着物が急速に成長することを抑制することができる。

上記の薄板の鉄屑の停滞、地金の付着物の生成及び成長を抑制する効果は、原料装入バケット内の１チャージにつき、薄板の鉄屑を２分割し、この分割した薄板の鉄屑と薄板の鉄屑との間に、少なくとも、厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークスのうちの何れかの原料を挿入することにより得られるが、特に、分割した薄板の鉄屑と薄板の鉄屑との間に、コークスに比べて比重が大きい厚板の鉄屑、及び／又は、鉄屑を除く鉄源を挿入し、原料装入バケットを介して、竪型炉内に層状に装入する場合に、より効果がある。

また、一般に、鉄屑や、鉄屑を除く金属化率の高い鉄源は、リフティングマグネット式クレーンにより電磁石で吸着し、秤量器で秤量した後、原料装入バケットに収容するが、コークスなどの固体燃料は、ホッパーから切り出し、秤量器で秤量した後、原料装入バケットに収容するので、両者の収容方法は異なる。

このため、原料装入バケット内の１チャージにつき、薄板の鉄屑を２分割し、この分割した薄板の鉄屑と薄板の鉄屑との間に厚板の鉄屑、及び／又は、鉄屑を除く鉄源を挿入する場合は、コークスを装入する場合に比べて、原燃料を原料装入バケットに収容する際の作業効率の低下がないので、好ましい。

なお、原料装入バケット内の１チャージにつき、薄板の鉄屑を３分割以上に分割して、竪型炉に装入しても、薄板の鉄屑の停滞、地金の付着物の生成及び成長の抑制効果は得られるが、原料装入バケット内の１チャージ当りの原燃料収容に要する作業時間が増加し、竪型炉による銑鉄の生産性を低下させる原因となる。それ故、本発明では、薄板の鉄屑の分割を２分割とした。

（分割後の薄板の鉄屑の鉄源全量に対する比率）
また、上記の薄板の鉄屑の停滞、地金の付着物の生成及び成長を抑制する効果を十分に得るためには、薄板の鉄屑原料を分割する際に、装入バケット内の１チャージにつき、分割後の薄板の鉄屑の鉄源全量に対する比率を、何れも、５０質量％以下となるようにする必要がある。

装入バケット内の１チャージにつき、分割後の薄板の鉄屑の鉄源全量に対する比率の何れか一方が、５０質量％を超えると、この薄板の鉄屑が炉内で形成する堆積層の厚みが厚くなり、上記のような薄板の鉄屑の停滞、地金の付着物の生成及び成長を抑制する効果が十分に得られなくなる。

この理由から、上記薄板の鉄屑を分割する際には、装入バケット内の１チャージにつき、分割後の薄板の鉄屑の鉄源全量に対する比率が、何れも、５０質量％以下となるように分割する。

以上、説明したように、本発明によれば、薄板の鉄屑を５０質量％以上９０質量％以下含有する鉄源をキュポラなどの竪型炉において溶解する際、原料装入バケット内の１チャージに対する薄板の鉄屑の収容量を制限せずに、生産速度を落とすことなく、炉壁の地金付着物の生成を抑制することができ、その結果、原料装入物の棚吊り、炉内の圧力損失の上昇や通気性の悪化などを防止し、長期間、効率よく安定的な操業を行うことができる竪型炉の操業方法を提供することができる。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例）
図１に示す竪型炉に、表１に示す原燃料を装入し、表２に示す装入条件で、７日間の操業を継続した場合において、炉頂ガス温度の最高値（℃）、送風圧の最低値（ｋＰa）、休風回数（回）を測定した。なお、操業中、炉頂ガス温度の最高値が６００℃以上になった場合には、休風、即ち、生産の一時停止を行った。

固体燃料として、平均粒径が４０ｍｍの高炉用コークスを使用し、薄板の鉄屑として、最大板厚が５ｍｍ、最大長さが２００ｍｍ、平均Ｃ含有量が０．３質量％の鉄屑を用いた。

ダストペレットを配合した原料Ａを使用した場合には、スラグの塩基度を調整し、排滓性を改善するために、原燃料中に、副原料として、石灰石（ＣａＯ）を３質量％配合した。石灰石（ＣａＯ）は、コークスと一緒に、装入バケットを介して、竪型炉内に装入した。

また、オールスクラップである原料Ｂ、Ｃ、Ｄを使用した場合には、スラグの塩基度を調整し、排滓性を改善するために、原燃料中に、副原料として、石灰石（ＣａＯ）を４質量％配合した。石灰石（ＣａＯ）は、コークスと一緒に、装入バケットを介して、竪型炉内に装入した。

表２に示すように、発明例１〜５は、分割後の薄板の鉄屑の鉄源全量に対する比率（質量％）、及び、分割後の薄板層間に挿入する、その他の原燃料（厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークス）の装入条件が、本発明範囲を満足しているので、操業中の所定送風圧（１２ｋＰa以上）を維持し、かつ、炉頂ガス温度を所定温度以下（３５０℃以下）に維持し、その結果、休風する回数（１回以下）を低減し、高い生産率（オールスクラップ原料（Ｂ）で５５Ｔ／Ｈ以上、ダストペレット配合原料（Ａ）で４５Ｔ／Ｈ以上）を安定して維持することができた。発明例５は、薄板の鉄屑が９５％の場合の実施例であり、本発明の効果により、棚吊り等の不安定による休風を発生することなく、安定的に操業できたが、薄板の鉄屑が９０％以下の場合の発明例１〜４に比べて、送風圧の上昇、炉頂温度の上昇傾向がみられ、生産率も、やや低下した。

一方、比較例６及び７は、分割後の薄板の鉄屑の鉄源全量に対する比率（質量％）が、本発明範囲から大きく外れているため、操業中の送風圧が６〜７ｋＰaと低く、炉頂ガス温度が７００℃以上と高くなる場合が生じ、休風する回数が３回に増加し、その結果、生産率も低下（オールスクラップ原料（Ｂ）で５０Ｔ／Ｈ以下、ダストペレット配合原料（Ａ）で４０Ｔ／Ｈ以下）した。

このように、本発明の適用により、薄板の鉄屑が停滞することに起因して、還元溶融領域の炉高方向の高い位置で薄板の鉄屑が、急速に、溶解、凝固し、地金の付着物が炉壁に生成し、成長することによる原燃料の棚吊りの発生を抑制し、操業中の所定送風圧、炉頂ガス温度を良好に維持し、長期間、高い生産率で安定した操業をすることができる。なお、薄板の鉄屑としては、平板状のものの他、シュレッダー屑状に丸めたもの、さらに、その他の形状のものでも適用できる。

本発明に係る竪型炉の一態様を示す図である。

符号の説明

１竪型炉
２炉本体
３炉頂部
４ガス吸引部
５ガス吸引口
６羽口
６ａ上段羽口
６ｂ下段羽口
７バケット
８コークスベッド
９出銑口
１０原燃料（鉄源、固体燃料）

Claims

炉下部内に充填したコークスベッド上に、炉頂部の上方から、薄板の鉄屑を５０質量％以上含有する鉄源とコークスを、交互に、層状に装入し、炉下部の羽口から送風して、鉄源を溶解する竪型炉の操業方法において、
（ａ）原料装入バケット内の１チャージにつき、前記鉄源における前記薄板の鉄屑を、分割後の薄板の鉄屑の鉄源全量に対する比率が、何れも５０質量％以下となるように、２分割し、
（ｂ）該分割した薄板の鉄屑と薄板の鉄屑との間に、少なくとも、厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークスのうちのいずれかの原料を挿入し、その後、
（ｃ）原料装入バケットを介して、上記分割した薄板の鉄屑と薄板の鉄屑との間に、少なくとも、厚板の鉄屑、鉄屑を除く鉄源、又は、コークスの何れかの原料を挿入してなる鉄源と、コークスを、交互に、層状に、炉内に装入することを特徴とする竪型炉の操業方法。
前記薄板の鉄屑の最大板厚が１０ｍｍ以下であり、かつ、最大長さが１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の竪型炉の操業方法。
前記薄板の鉄屑のＣ含有量が０．５質量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型炉の操業方法。