JP4751010B2

JP4751010B2 - 高炉操業方法

Info

Publication number: JP4751010B2
Application number: JP2003105447A
Authority: JP
Inventors: 隆折本; 眞六松崎; 誠章内藤; 誠治野村; 岳志中山; 祐之鮎川; 芳幸松岡; 聡小泉; 良晋尾方; 豊鈴木; 朝夫圃中; 誠磯部; 幸一山口; 義明中嶋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004307966A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉内において、ＳｉＯ(ｇ)の生成を抑制し、低Ｓｉ濃度の溶銑を製造する高炉操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉操業においては、従来から、製造コストの高いコークスの使用量を低減するため、微粉炭（コークスの代替還元材）を羽口から炉内に吹き込む操業（ＰＣＩ操業）が行なわれている。
【０００３】
しかし、微粉炭には、約１０％程度の灰分（ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣａＯ等）が含まれているが、この灰分はスラグ中に混入するので、灰分中のＳｉＯ₂含有量が多い（例えば、約５０〜６０％程度）と、スラグ中のＳｉＯ₂量が増大する。
【０００４】
また、同様に、高炉炉頂から装入するコークス中のＳｉＯ₂量も、コークス製造時に用いられる原料炭中の灰分の増加により増大する。
【０００５】
溶銑中のＳｉは、コークス及びスラグ中のＳｉＯ₂が還元されて生成する。この還元反応は、以下の２つの過程を経て起こる。
【０００６】
（ｉ）ＳｉＯ(ｇ)の発生
ＳｉＯ₂(コークス中／スラグ中)＋Ｃ(コークス中)→ＳｉＯ(ｇ)＋ＣＯ(ｇ)
（ii）ＳｉＯ(ｇ)の吸収
ＳｉＯ(ｇ)＋Ｃ(溶銑中)→Ｓｉ(溶銑中)＋ＣＯ(ｇ)
溶銑中のＳｉ量が増加すると、後続の製鋼工程で、Ｓｉ量を所定のレベルまで低減する脱Ｓｉ処理を十分に行なう必要が生じ、生産性の低下と石灰系フラックスの原単位の増加を免れない。
【０００７】
それ故、これまで、ＰＣＩ操業において、溶銑中のＳｉ量の増大を抑制する高炉操業方法が幾つか提案されている（特許文献１〜３、参照）。
【０００８】
特許文献１には、微粉炭を吹き込む高炉操業法において、微粉炭とともに塩基性物質（石灰石、ドロマイト又はそれらの焼成物、又は、カルシウム、マグネシウムの水酸化物等）を送風羽口から高炉内へ吹き込むことが提案されている。
【０００９】
特許文献２には、羽口より微粉炭と酸化鉄を同時に吹き込む高炉羽口粉体吹き込み操業法において、高炉羽口より造滓剤を吹き込むことが提案されている。
【００１０】
さらに、特許文献３には、微粉炭を多量に高炉羽口より吹き込む高微粉炭吹き込み高炉操業において、微粉炭とともに塩基性フラックス（ＣａＯ／ＳｉＯ₂＝０．８〜３．５、又は、［ＣａＯ＋ＭｇＯ］／［ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃］＝０．６〜２．０）を高炉羽口より吹き込むことが提案されている。
【００１１】
これらの提案は、いずれも、ＳｉＯ(ｇ)の発生を、他の物質（塩基性物質や酸化鉄からなるフラックス）の使用で抑制しようとするものであり、スラグから発生するＳｉＯ(ｇ)の抑制には有効であると考えられる。
【００１２】
しかし、実際のＳｉＯ(ｇ)発生の大部分はコークス中のＳｉＯ₂に起因するものであり、前記特許文献に記載の方法では、コークスから発生するＳｉＯ(ｇ)の抑制は困難であり、溶銑中のＳｉ低減の効果が小さい。
【００１３】
また、羽口から常温に近いフラックスを吹き込むため、（ａ）羽口先の温度が低下する、（ｂ）フラックスの不充分な滓化が通気阻害を招く等の問題が顕在化し、安定的な生産ができなくなる可能性もある。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭５７−１３７４０３号公報
【特許文献２】
特開平２−２６３９０７号公報
【特許文献３】
特開２００２−６０８１４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑み、羽口からの他の物質の吹き込みによらず、灰分中の灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークス（炉頂装入）を用い、溶銑中のＳｉ量を低減する高炉操業方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述したように、ＳｉＯ₂は、次の反応により還元され、溶銑中に移行する。
【００１７】
（ｉ）ＳｉＯ(ｇ)の発生
ＳｉＯ₂(コークス中／スラグ中)＋Ｃ(コークス中)→ＳｉＯ(ｇ)＋ＣＯ(ｇ)
（ii）ＳｉＯ(ｇ)の吸収
ＳｉＯ(ｇ）＋Ｃ(溶銑中)→Ｓｉ(溶銑中)＋ＣＯ(ｇ)
それ故、溶銑中Ｓｉ量を効果的に低減するには、ＳｉＯ(ｇ)の発生／吸収のどちらの反応が律速になっているのかを知る必要があるが、これは、溶銑温度（横軸）と溶銑中Ｓｉ量（縦軸）との関係から判断できる。
【００１８】
低熱流比のＰＣＩ操業では、融着帯の位置が高いので、融着帯が、上記（ｉ）の反応で発生したＳｉＯ(ｇ)を吸収しきってしまい、結局、ＳｉＯ(ｇ)の発生量が溶銑中Ｓｉ量を決定する（ＳｉＯ(ｇ)発生律速）と考えられる。
【００１９】
そこで、本発明者は、ＳｉＯ(ｇ)発生律速の場合における溶銑中Ｓｉ量の低減策について検討した。
【００２０】
ＳｉＯ(ｇ)の大部分は、コークスの灰分中のＳｉＯ₂を起源とするから、該灰分中のＳｉＯ₂の活量を低下することが、溶銑中Ｓｉ量の低減に効果的であると考えられる。
【００２１】
そして、灰分中のＳｉＯ₂の活量（ａＳｉＯ₂）の低下は、ＳｉＯ₂量の低減、灰分中の他成分（ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃）量の増加で図ることができるので、本発明者は、コークス灰分中のＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃のそれぞれの含有量が多いコークスを用い、該成分量が“ａＳｉＯ₂”に及ぼす影響について調査した。
【００２２】
その結果を、図１〜３に示す。
【００２３】
図１〜３から、コークス灰分中のＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃のそれぞれの含有量が増大すれば、“ａＳｉＯ₂”が低下することが解かる。このことから、本発明者は、コークス灰分中のＣａＯ、ＭｇＯ、及び、Ａｌ₂Ｏ₃の１種又は２種以上の含有量が多いコークスを還元材として用いれば、灰分中のＳｉＯ₂の活量（ａＳｉＯ₂）は低いので、上記（ｉ）の反応の進行を抑制し、その結果、溶銑中のＳｉ量を低減できるとの知見を得るに至った。
【００２４】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、以下のとおりである。
【００２５】
（１）炉頂から鉄鉱石、コークス、及び、副原料を装入し、低熱流比で操業する高炉操業方法において、炉頂から、灰分中のＡｌ₂Ｏ₃の含有量が３５質量％以上、ＣａＯの含有量が２．９質量％以上、及び、ＭｇＯの含有量が０．２質量％以上であるコークスを装入し、溶銑中のＳｉ濃度を低減することを特徴とする高炉操業方法。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明においては、溶銑中のＳｉ濃度を低減するため、炉頂から、灰分中のＳｉＯ₂の活量（ａＳｉＯ₂）の低いコークスを装入する。
【００３５】
炉頂から通常装入するコークスに灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークスを追加して装入してもよいし、また、炉頂から通常装入するコークスの一部を、灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークスに替えて装入してもよい。
【００３６】
本発明においては、炉頂から、灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークスを装入するとともに、羽口から、直接、灰分中のＳｉＯ₂の活量の低い微粉炭を吹き込んでもよい。
【００３７】
吹き込みに際しては、灰分中のＳｉＯ₂の活量の低い微粉炭を、通常、羽口から吹き込む微粉炭に混ぜてもよい。吹き込みの態様は、操業態様に合せ、適宜、変更し得る。
【００３８】
上記の灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークスとしては、灰分中のＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、及び、ＭｇＯのうちの１種又は２種以上の含有量の多いコークスが用いられる。
上記の灰分中のＳｉＯ₂の活量の低い微粉炭としては、灰分中のＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、及び、ＭｇＯのうちの１種又は２種以上の含有量の多い微粉炭が用いられる。
【００３９】
灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークスは、灰分中のＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、及び、ＭｇＯのうちの１種又は２種以上の含有量の多い石炭をコークス用石炭に配合し、通常のコークス製造方法に従って製造する。配合量は、所望の溶銑中Ｓｉ量（好ましくは０．３〜０．４％）に基づいて、適宜決定する。
【００４０】
また、灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークスは、灰分中のＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、及び、ＭｇＯのうちの１種又は２種以上の含有量の多いスラグ及び／又はダストの微粉をコークス用石炭に散布して製造してもよい。
【００４１】
本発明においては、前記溶銑中のＳｉ濃度を、好ましくは、０．３〜０．４％に低減するが、このＳｉ濃度を維持するには、灰分中のＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、及び、ＭｇＯのうちの１種又は２種以上の含有量の多いコークスにおけるＣａＯまたはＭｇＯの含有量は、少なくとも、４％以上必要であり、または、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、少なくとも、３５％以上必要である。
【００４２】
なお、灰分中のＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、及び、ＭｇＯのうちの１種又は２種以上の含有量の多い微粉炭におけるＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、及び、ＭｇＯのそれぞれの含有量もコークスと同様である。
【００４３】
本発明において、灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークスを用いる理由は、前述したとおりであるが、その具体的な作用は、以下のように考えられる。
【００４４】
（ｘ）コークス中のＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃が、コークス中のＳｉＯ₂の活量を低下させる。その結果、コークス中のＣによるＳｉＯ₂の還元反応が抑制される。
【００４５】
（ｙ）コークス中にＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃が微細に分散して存在するため上記反応を抑制する効果が大きい。
【００４６】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明を実施するための条件は、本発明の目的の範囲内で、適宜設定し得るものである。それ故、本発明は、以下に説明する実施例で採用する条件に限定されるものではない。
【００４７】
（参考例１）
生石灰をコークス用炭に０．５％配合して、灰分中のＣａＯ含有量の高いコークスを製造した。製造したコークスの化学組成を表１に示す。
【００４８】
Ａ高炉で通常使用しているコークス中のＣａＯ含有量は３％程度であり、溶銑中のＳｉ含有量は０．５％程度であった。
【００４９】
この通常コークスの全量を上記ＣａＯ含有量の高いコークスに置き換え、３５０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇの割合で炉頂から装入した。溶銑温度はほぼ一定の１５３０℃を維持しているが、溶銑中のＳｉ含有量は０．３５％まで低下した。
【００５０】
（参考例２）
ＭｇＯ源としてジュナイト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）を、コークス用炭に１％配合して、灰分中のＭｇＯ含有量の高いコークスを製造した。製造したコークスの化学組成を表１に示す。
【００５１】
Ｂ高炉で通常使用しているコークス中のＭｇＯ含有量は０．５％程度であり、溶銑中のＳｉ含有量は０．４５％程度であった。
【００５２】
この通常コークスの半分の量を上記ＭｇＯ含有量の高いコークスに置き換え、１８０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇの割合で炉頂から装入した。溶銑温度はほぼ一定の１５２５℃を維持しているが、溶銑中のＳｉ含有量は０．４％まで低下した。
【００５３】
（実施例３）
Ａｌ₂Ｏ₃含有量の高い石炭をコークス用炭に多量に配合して、灰分中のＡｌ₂Ｏ₃含有量の高いコークスを製造した。製造したコークスの化学組成を表１に示す。
【００５４】
Ｃ高炉で通常使用しているコークス中のＡｌ₂Ｏ₃含有量は２５％程度であり、溶銑中Ｓｉは０．５％程度であった。
【００５５】
この通常コークスの全量を上記Ａｌ₂Ｏ₃含有量の高いコークスに置き換え、３３０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇの割合で炉頂から装入した。溶銑温度はほぼ一定の１５３０℃を維持しているが、溶銑中のＳｉ含有量は０．４％まで低下した。
【００５６】
【表１】

【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、灰分中のＳｉＯ₂の活量の低いコークスを用い、高炉操業制御を複雑化することなく、低Ｓｉ溶銑を製造することができる。
【００５８】
したがって、本発明は、銑鉄製造技術の発展に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】コークス灰分中のＣａＯ量が「ａＳｉＯ₂」に及ぼす影響を示す図である。
【図２】コークス灰分中のＭｇＯ量が「ａＳｉＯ₂」に及ぼす影響を示す図である。
【図３】コークス灰分中のＡｌ₂Ｏ₃量が「ａＳｉＯ₂」に及ぼす影響を示す図である。

Claims

炉頂から鉄鉱石、コークス、及び、副原料を装入し、低熱流比で操業する高炉操業方法において、炉頂から、灰分中のＡｌ₂Ｏ₃の含有量が３５質量％以上、ＣａＯの含有量が２．９質量％以上、及び、ＭｇＯの含有量が０．２質量％以上であるコークスを装入し、溶銑中のＳｉ濃度を低減することを特徴とする高炉操業方法。