JP5087986B2

JP5087986B2 - 高炉操業方法

Info

Publication number: JP5087986B2
Application number: JP2007124465A
Authority: JP
Inventors: 秀行鎌野; 裕文奥山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: JP2008280568A

Description

本発明は、製鉄所の高炉操業方法に係り、特に、高炉の還元材低減および生産増などのために鉄鉱石およびコークスなどの所定の還元材などと共に所定量の冷鉄源を用いるようにした高炉操業方法に関するものである。

従来、製鉄所の高炉操業方法の１つとして、還元材となるコークスや石灰石の使用量の低減および生産増ならびにＣＯ_２ガスの排出量削減などを目的として、ＨＢＩ（Hot Briquetted Iron：還元鉄）やスクラップ、スラグ（高炉予備処理）からの回収地金などの冷鉄源を原料の一部として用い、これを鉄鉱石やコークスなどの還元材と共に高炉に装入して銑鉄を生成するようにした高炉操業方法が知られている。

例えば、以下の特許文献１では、ヤードに貯蔵されたスクラップ（市中屑や上級屑）をリクレーマで搬出し、原料輸送用コンベア、高炉貯鉱層、サージホッパ、高炉装入ベルトコンベアを経由して高炉炉頂ホッパに輸送し、このホッパから鉄鉱石やコークスなどの原料と共に高炉内に装入する方法が開示されている。
特開平７−１２６７１８号公報

ところで、これら従来の冷鉄源では、コストの問題やその確保量、高炉装入時の大きさ・形状などの都合により必ずしも理想的な冷鉄源とはいえない。
すなわち、先ず還元鉄であるＨＢＩは、その殆どが海外の直接還元鉄プラントなどで生産され我が国に輸入されるものであるため、例えば１トンあたりの単価がスクラップなどに比べて約１．５倍程度と高いといった問題がある。しかも、鉄鋼需要が逼迫している現状では、今後もその価格の下落が見込めない。

一方、市中屑などのスクラップの場合は、その大きさや形状が一定でないため、高炉に装入するに際しては、予めその大きさや形状を一定にすべく粉砕処理などを行わなければならない上に、前記特許文献１に示すようにその形状によっては、高炉装入ベルトコンベアで直接搬送すると、そのベルトなどを傷付けたり、切断してしまうといった懸念があるため、ハンドリングが難しいといった問題がある。

他方、各種スラグからの回収地金の場合、それ自体の発生量が少ないため、この回収地金のみでは冷鉄源として十分な量を確保することができない。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その主な目的は、高炉に装入する原料の一部として冷鉄源を用いた際の高炉操業を経済的かつ安定的に実現できる新規な高炉操業方法を提供するものである。

前記課題を解決するために請求項１の発明は、
高炉内に、高炉内に、鉄鉱石および所定の還元材と共に所定量の冷鉄源を装入して高炉を操業する方法において、前記冷鉄源としての、予め所定サイズのモールドを用いて前記高炉に投入可能なサイズに鋳込んでなるブロック状の型銑を、ベルトコンベア上に直接載置して前記高炉炉頂に搬送して装入することを特徴とする高炉操業方法である。なお、本発明でいう「還元材」とは、主に酸化鉄（鉄鉱石）を還元するためのコークスの他に、不純物を分離除去するための石灰石などの他の添加物を含む概念である（以下の発明において同じである）。

また、請求項２の発明は、
請求項１に記載の高炉操業方法において、前記型銑は、その一辺のサイズが８０ｍｍ以下の立方体であって、一面の面積がその対向面の面積よりも小さくなった台形に鋳込まれてなることを特徴とする高炉操業方法である。

請求項１の発明によれば、高炉に投入する冷鉄源として、予め所定サイズのモールドを用いて前記高炉に投入可能なサイズに鋳込んでなるブロック状の型銑を用いるようにしたことから、高炉に装入する原料の一部として冷鉄源を用いた際の高炉操業を経済的かつ安定的に実現できる。
すなわち、この型銑は、通常の製鋼工程においてその生産アンバランス時に発生する銑鉄や、その生産過程で所定の割合で不可避的に発生する不良品（例えば、銑鋼アンマッチング品など）などの余剰の銑鋼を用いて製造することができる（さらには意図的に製造することもできる）ため、冷鉄源として高価なＨＢＩを用いる場合に比べて生産コストを大幅に低減することができる。

また、この型銑は、予め所定サイズのモールドを用いて高炉に投入可能なサイズに鋳込んでなるブロック状となっているため、従来から用いられているＨＢＩなどと同様に、既存の高炉装入ベルトコンベアや炉頂装入装置（上部バンカや下部シュート）を改良などすることなくそのままＨＢＩに代えて活用することができる。
また、請求項１に係る発明によれば、前述の型銑からなる冷鉄源を用いたため、これを高炉装入ベルトコンベア上に直接載置して高炉炉頂に搬送して装入する際に、そのコンベアベルトを切断してしまったり、傷付けたりといった不都合を未然に回避することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記型銑は、その一辺のサイズが８０ｍｍ以下の立方体であって一面の面積がその対向面の面積よりも小さくなった台形に鋳込まれていることから、前記所定サイズのモールドに鋳込んだ後の取り出しが容易になると共に、高炉装入時などにこれを粉砕したりすることなく他の原料と共にそのまま高炉内に装入することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明に係る高炉操業方法の実施の一形態を示したものである。
図において符号１０は、高炉の炉頂付近を示したものであり、その直上部には、原料となる鉄鉱石などを装入するための炉頂装入装置（上部バンカや下部シュート）２０が配置されている。

また、この高炉１０の近傍には、鉄鉱石Ｐ１が貯留された鉄鉱石貯留槽３２と、コークスなどの還元材Ｐ２が貯留された還元材貯留槽３４と、冷鉄源Ｐ３が貯留された冷鉄源貯留槽３６とが併設された原料供給ホッパ３０が設けられており、それぞれの原料Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を一定の割合で、かつ所定のタイミングで切り出して高炉装入用ベルトコンベア４０上に供給するようになっている。

この高炉装入用ベルトコンベア４０は、図示するようにこの原料供給ホッパ３０側に位置するプーリー４１と、前記炉頂装入装置２０の上部側に位置するプーリー４２間に無端状のコンベアベルト４３を架け渡してなるものであり、その搬入端側に供給された原料を高炉１０側に搬送してその搬出端から炉頂装入装置２０内へ連続して装入できるようになっている。

従って、図１に示すように、先ず、この原料供給ホッパ３０の鉄鉱石貯留槽３２から所定量の鉄鉱石Ｐ１が切り出されて高炉装入用ベルトコンベア４０上に載置された後、次に還元材貯留槽３４から所定量のコークスなどの還元材Ｐ２が切り出されて高炉装入用ベルトコンベア４０上に載置され、引き続き冷鉄源貯留槽３６から所定量の冷鉄源Ｐ３が切り出されて高炉装入用ベルトコンベア４０上に載置され、以後、この順序で順次その高炉装入用ベルトコンベア４０上に各原料Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が供給される。

次に、このようにして高炉装入用ベルトコンベア４０上に供給された各原料Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、そのままこの高炉装入用ベルトコンベア４０によって高炉１０の上部に搬送されて、その搬出端から炉頂装入装置２０に落下し、この炉頂装入装置２０を介して高炉１０内へ均一に装入される。これによって、図２に示すように高炉１０内で各原料Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３毎に層状になって均一に堆積し、その高炉１０内の熱によって互いに効果的に反応して良質な銑鉄が生成されることになる。

そして、本発明の高炉操業方法にあっては、このようにして冷鉄源貯留槽３４から供給される冷鉄源Ｐ３として、従来のＨＢＩやスクラップなどに代えて図３に示すようなブロック状をした型銑５０の集合物（バラ物）からなるものを用いたものである。
この型銑５０は、従来のスクラップなどのように装入にあたりって裁断処理などをすることなくそのまま高炉１０に投入可能な大きさ、例えばその一辺のサイズが最大で８０ｍｍ以下のほぼ立方体状となっている。

すなわち、この型銑５０は、通常の高炉操業時などにおける足元鉄鋼バランス変動時のバッファとして従来から所定量の鋳鉄（余剰銑鉄）を製造する際にその鋳鉄の一部あるいは全部として製造されるものであり、特にその際に利用する鋳型として図５および図６に示すような所定サイズのモールド６０を用いてなるものである。
図示するようにこのモールド６０は、矩形容器状をしたモールド本体６１内を断面山形をした複数の仕切板６２によって縦横に仕切ってなるものであり、各仕切室６３内に金属溶湯を流し込み、冷却することで図３に示すような形状をした型銑５０を複数纏めて鋳込んで製造するようになっている。

そして、通常の操業時における従来のモールドによって鋳込まれた各鋳鉄の重量が１個あたり約５ｋｇであるのに対し、この型銑５０の場合は１個あたり約１ｋｇであってその１／５の重量となっている。そのため、予め粉砕処理したりすることなくそのまま高炉１０の炉頂装入が可能となる。
さらに、このようにして得られる型銑５０の１ｔあたりの製造コストは、本願の出願時点においてＨＢＩの１ｔあたりの購入価格の３／４〜２／３程度であり、市中屑であるスクラップの購入価格とほぼ同じ製造コストとなっている。

従って、このような冷鉄源として高価なＨＢＩに比べて安価に用意することができ、その分だけ生産コストを低減することができる。
また、スクラップのような装入前の個別的な破砕処理などが不要となるため、効率的な供給が可能となる。
また、この型銑５０は、ほぼ立方体状のブロックであるため、高炉装入用ベルトコンベア４０のコンベアベルト４１上に直接載置しても、スクラップなどのようにこのコンベアベルト４１を切断したり傷付けたりといった不都合を招くこともない。

さらに、この型銑５０は、予め所定サイズのモールド６０を用いて高炉に投入可能なサイズに鋳込んでなるブロック状となっているため、ＨＢＩなどと同様に既存の高炉装入ベルトコンベアや炉頂装入装置（上部バンカや下部シュート）を改良などすることなく、そのまま利用することができる。
また、このような鋳造方法によれば、図６に示すように１つのモールド６０に対して溶湯を流し込むことで大量の型銑５０を纏めて効率良く生産することができる上に、このようなモールド６０からの離型を容易にすべく一面の面積がその対向面の面積よりも小さくなったやや台形に鋳込まれているため、そのモールド６０からの離型なども容易となる。

なお、図６に示したモールド６０の場合は、６×５個の合計３０個の型銑５０を鋳込むことができるが、その数はこれに限定されるものでなく、適宜増減しても良いことは勿論である。また、このようなモールド６０を用いて型銑５０を鋳込む際に、その溶湯の鋳込み量が多いと、隣接する仕切室６３間で型銑５０同士が２〜３個程度連なって生成される場合があるが、これをモールド６０から離型した際などに容易に分割することができるため、特に問題はない。

また、この型銑５０の形状も、そのまま他の原料と共に高炉１０に装入可能であってかつ生産性が高いものであれば、図３に示すようなものに限定されるものでなく、他の形状、例えば図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すような形状であっても良い。
なお、型銑の製造は、高炉出銑量が製鋼工場に供給する量を超えたときなどの余剰出銑の溶銑を用いて予め製造しておき、本発明になる高炉操業方法に用いればよい。

本発明に係る高炉操業方法における原料投入工程を示す説明図である。高炉内に装入された原料の関係を示す概念図である。本発明方法に適用可能な型銑の典型例を示す斜視図である。本発明方法に適用可能な型銑の他の例を示す斜視図である。本発明方法に適用可能なモールドの典型例を示す平面図である。本発明方法に適用可能なモールドの典型例を示す断面図である。

符号の説明

１０…高炉
２０…炉頂装入装置
３０…原料供給ホッパ
３２…鉄鉱石貯留槽
３４…還元材貯留槽
３６…冷鉄源貯留槽
４０…高炉装入用ベルトコンベア
５０…型銑
６０…モールド
Ｐ１…鉄鉱石
Ｐ２…還元材
Ｐ３…冷鉄源

Claims

高炉内に、鉄鉱石および所定の還元材と共に所定量の冷鉄源を装入して高炉を操業する方法において、
前記冷鉄源としての、予め所定サイズのモールドを用いて前記高炉に投入可能なサイズに鋳込んでなるブロック状の型銑を、ベルトコンベア上に直接載置して前記高炉炉頂に搬送して装入することを特徴とする高炉操業方法。
請求項１に記載の高炉操業方法において、
前記型銑は、その一辺のサイズが８０ｍｍ以下の立方体であって、一面の面積がその対向面の面積よりも小さくなった台形に鋳込まれてなることを特徴とする高炉操業方法。