JP5589765B2 - Blast furnace operation method - Google Patents
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Description
本発明は、高炉の操業方法に関し、特に炉頂から装入される原燃料品質の変動に対応して、還元材比を維持しながら、安定した操業を可能にする高炉操業方法に関する。 The present invention relates to a method for operating a blast furnace, and more particularly to a method for operating a blast furnace that enables stable operation while maintaining a reducing material ratio in response to fluctuations in raw fuel quality charged from the top of the furnace.
高炉は巨大な向流移動層反応炉であり、炉頂部から酸化鉄を主体とする鉄原料である酸化鉄原料（焼結鉱や塊鉱石）とコークスとを装入し、炉下部の羽口から吹き込まれる熱風によりコークスを燃焼させ、生成したＣＯを含む還元性ガスで酸化鉄原料中の酸化鉄を還元し、銑鉄を製造する。近年では環境問題の観点から、高炉操業は低還元材比操業を指向しているが、この場合には、コークス比の低下により炉内の通気抵抗が増大する。そのため、粉発生量の少ない高炉装入物を使用することにより、通気改善を図る必要があり、一般的には、焼結鉱の還元粉化性改善による通気性改善、及びコークスの冷間強度上昇による通気性改善が実施されている。 The blast furnace is a huge counter-current moving bed reactor, charged with iron oxide raw material (sintered or massive ore) and coke from the top of the furnace, mainly iron oxide, and tuyere at the bottom of the furnace The coke is burned by hot air blown from, and the iron oxide in the iron oxide raw material is reduced with the reducing gas containing CO produced to produce pig iron. In recent years, from the viewpoint of environmental problems, blast furnace operation is directed to operation with a low reducing material ratio. In this case, the resistance to ventilation in the furnace increases due to a decrease in the coke ratio. Therefore, it is necessary to improve ventilation by using a blast furnace charge with a small amount of powder generation. Generally, improvement of air permeability by improving reduced powdering property of sintered ore, and cold strength of coke. Breathability improvement by the rise has been implemented.
焼結鉱の還元粉化性は還元粉化指数（ＲＤＩ）で、コークスの冷間強度はドラム試験１５０回転指数である冷間強度指数（ＤＩ）で、それぞれ数値化されている。焼結鉱の還元粉化性の改善（低ＲＤＩ化）、及びコークスの冷間強度改善（高ＤＩ化）は、炉内における粉の発生量を低減し、通気性を改善することによって、高炉操業の安定性に寄与することが知られている。しかし、焼結鉱の還元粉化の対策として行われる低ＲＤＩ化、及びコークス粉化の対策として行われる高ＤＩ化は、それぞれ高品位の鉄鉱石及び石炭を原料として行なう必要があるため、製造コストを増大させる傾向にある。特に、鉄原料として装入される焼結鉱や塊鉱石は、装入量が多いことや、その配合比率・銘柄により性状が大きく異なるため、この影響が大きい。
高品位の鉄鉱石、石炭を用いないでも、炉内における粉の発生量を低減することのできる高炉操業方法として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。これは、鉄原料の一部または全部が高炉装入前に還元率１１〜３０％に還元されているものを用いる方法である。
The reduced powdering property of sintered ore is quantified by the reduced powdering index (RDI), and the cold strength of coke is quantified by the cold strength index (DI) which is the drum test 150 rotation index. Improved reduction powdering of sintered ore (lower RDI) and improved cold strength of coke (higher DI) reduce the amount of powder generated in the furnace and improve air permeability. It is known to contribute to operational stability. However, low RDI, which is performed as a measure for reducing powdered sinter ore, and high DI, which is used as a measure for coke pulverization, must be performed using high-grade iron ore and coal as raw materials. There is a tendency to increase costs. In particular, sinter or lump ore charged as an iron raw material has a large influence because of the large amount of charge and the properties greatly differ depending on the blending ratio and brand.
As a blast furnace operating method that can reduce the amount of powder generated in the furnace without using high-grade iron ore and coal, there is a technique described in
また、高ＲＤＩ焼結鉱及び低ＤＩコークスのような、低品位な原燃料を使用した高炉操業においても、還元材比を増加させずに、安定した操業を、低コストで継続することができる高炉操業方法として、例えば、特許文献２に記載の技術がある。これは、焼結鉱の還元粉化指数が基準値以上の場合や、コークスの強度指数が基準値以下の場合には、還元材比を増加させることなく酸化鉄原料の一部をスクラップで代替する方法である。
In addition, even in blast furnace operation using low grade raw fuel such as high RDI sintered ore and low DI coke, stable operation can be continued at low cost without increasing the reducing material ratio. As a blast furnace operating method, for example, there is a technique described in
しかしながら、上記特許文献１に記載の高炉操業方法にあっては、回転炉床炉などのクロスフロー型移動層や、シャフト型移動層を用いて鉄鉱石中のＦｅ2０3（ヘマタイト）を全て還元してＦｅ3０4（マグネタイト）やＦｅＯの状態に変化させて、還元率１１〜３０％に還元された鉄原料を製造する必要がある。そのため、新たな設備投資が必要となり、コストアップにつながる。
However, in the blast furnace operating method described in
また、上記特許文献２に記載の高炉操業方法にあっては、酸化鉄原料の一部をスクラップで代替することで、炉内の通気性を維持することができるものであるが、スクラップは焼結鉱や塊鉱石と比べて高価であるため、やはりコストアップにつながる。
そこで、本発明は、高ＲＤＩの鉄原料のように低品位な原料を使用した高炉操業においても、還元材比を増加させずに、低コストで、安定した操業を継続することができる高炉操業方法を提供することを課題としている。
Further, in the blast furnace operating method described in
Therefore, the present invention provides a blast furnace operation capable of continuing stable operation at a low cost without increasing the reducing material ratio even in a blast furnace operation using a low-grade raw material such as a high RDI iron raw material. The challenge is to provide a method.
上記課題を解決するために、本発明に係る高炉操業方法は、炉頂から酸化鉄を主体とする鉄原料とコークスとを装入し、鉱石層とコークス層とを交互に形成する高炉操業方法であって、
前記鉱石層は、還元粉化指数の異なる複数の鉄原料を含んでおり、
前記鉄原料及び前記コークスを装入する際に、炉周辺部において鉱石層厚とコークス層厚との和に対する前記鉱石層厚の比を低減するか、前記炉周辺部において前記鉄原料及び前記コークスの少なくとも一方の粒径を増大するか、あるいは前記鉱石層厚の比を低減し且つ前記粒径を増大することで、前記炉周辺部のガス流量を増加させて操業して、前記炉周辺部において還元粉化が助長される５００〜７００℃の低温領域を短くし、前記鉄原料の装入を行う際に、前記鉱石層を形成するための鉄原料の装入の１チャージを、炉中心部への装入バッチと当該炉中心部より炉壁側の前記炉周辺部への装入バッチとの少なくとも２バッチに分割し、前記炉周辺部への装入バッチの前記鉄原料中に混合される還元粉化指数が基準値（ＲＤＩ値：３５％）以上の鉄原料の比率が、前記炉中心部への装入バッチと比較して高くなるようにすることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a blast furnace operating method according to the present invention is a blast furnace operating method in which an iron raw material mainly composed of iron oxide and coke are charged from the top of the furnace, and ore layers and coke layers are alternately formed. Because
The ore layer includes a plurality of iron raw materials having different reduced powdering indexes,
When charging the iron raw material and the coke, the ratio of the ore layer thickness to the sum of the ore layer thickness and the coke layer thickness is reduced in the furnace peripheral part, or the iron raw material and the coke in the furnace peripheral part. By increasing the gas flow rate in the furnace peripheral part by increasing at least one of the particle diameters or by reducing the ratio of the ore layer thickness and increasing the particle diameter. When reducing the low temperature region of 500 to 700 ° C. at which reduced powdering is promoted and charging the iron raw material, one charge of the charging of the iron raw material for forming the ore layer is performed at the center of the furnace. Divided into at least two batches: a batch charged to the furnace and a batch charged to the furnace peripheral part on the furnace wall side from the furnace center, and mixed into the iron raw material of the batch charged to the furnace peripheral part reference value reduction degradation index is (RDI value: 35% Above a ratio of iron raw material is characterized to Rukoto to be higher as compared to the charged batch to the furnace center.
鉱石層とコークス層とを交互に形成する際、炉周辺部のガス流量が増加するように鉄原料とコークスとを装入することにより、炉周辺部において、還元粉化が助長される５００〜７００℃の低温領域を短くすることができる。その結果、還元粉化が助長されやすい領域での滞留時間を短縮させることができ、高炉内における還元粉化量を抑制することができる。 When the ore layer and the coke layer are alternately formed, reducing powdering is promoted in the furnace peripheral part by charging the iron raw material and the coke so that the gas flow rate in the furnace peripheral part increases. The low temperature region of 700 ° C. can be shortened. As a result, the residence time in the region where reduced powdering is easily promoted can be shortened, and the reduced powdered amount in the blast furnace can be suppressed.
このように、ガス流量を増加して上記低温領域が狭められた炉周辺部に、還元粉化指数が基準値以上の鉄原料（高ＲＤＩの鉄原料）の比率が高い装入バッチを用いるので、高ＲＤＩの鉄原料の還元粉化を抑制し通気性悪化を抑制することができる。そして、低品位な原燃料を使用したとしても還元材比を増加せずに安定した操業を継続することができるので、高炉の操業コストを削減することができる。
すなわち、原燃料性状の向上やコストアップ、還元材比の増加を行うことなく、安定した操業を継続することができる高炉操業方法とすることができる。
In this way, a charging batch with a high ratio of iron raw material (high RDI iron raw material) having a reduced pulverization index equal to or higher than a reference value is used in the periphery of the furnace where the low-temperature region is narrowed by increasing the gas flow rate. Moreover, the reduction | restoration powdering of the high RDI iron raw material can be suppressed, and deterioration of air permeability can be suppressed. Even if low-grade raw fuel is used, stable operation can be continued without increasing the reducing material ratio, so that the operating cost of the blast furnace can be reduced.
That is, it is possible to provide a blast furnace operating method capable of continuing stable operation without improving raw fuel properties, increasing costs, and reducing the reducing material ratio.
また、前記炉周辺部において鉱石層厚とコークス層厚との和に対する前記鉱石層厚の比を低減するか、前記炉周辺部において前記鉄原料及び前記コークスの少なくとも一方の粒径を増大するか、あるいは前記鉱石層厚の比を低減し且つ前記粒径を増大することで、前記炉周辺部のガス流量を増加させて操業する。
炉周辺部において鉱石層厚とコークス層厚との和に対する鉱石層厚の比を低減することにより、効果的に炉周辺部のガス流量を増加させることができる。このとき、全体のコークス量を変えずに炉周辺部のガス流量を増加することができるので、還元材比を維持することができる。
The front SL furnace or periphery smell Te to reduce the ore layer thickness the ratio of the sum of the ore layer thickness and coke layer thickness Prefecture, at least one of the particle diameter of the iron raw material and the coke in the furnace peripheral portion or increasing, or by increasing and the particle size reduces the ratio of the ore layer thickness, it operates by increasing the gas flow rate of the furnace peripheral portion.
By reducing the ratio of the ore layer thickness to the sum of the ore layer thickness and the coke layer thickness in the furnace periphery, the gas flow rate in the furnace periphery can be effectively increased. At this time, the gas flow rate around the furnace can be increased without changing the total amount of coke, so that the reducing material ratio can be maintained.
さらに、炉周辺部において鉄原料及びコークスの少なくとも一方の粒径増大することにより、効果的に炉周辺部のガス流量を増加させることができる。このとき、炉中心部と炉周辺部とで装入物の粒径を変更するだけなので、比較的制御が容易である。 Further, by the furnace peripheral portion smell Te at least one of particle size increase in the iron raw material及beauty coke, it is possible to effectively increase the gas flow rate in the furnace peripheral portion. At this time, since the particle size of the charge is only changed between the furnace center and the furnace periphery, the control is relatively easy.
また、上記において、前記炉周辺部は、高炉の半径をＲ、高炉の中心からの半径方向の位置をｒとしたときの高炉の無次元半径ｒ／Ｒが０．７以上１以下の領域内で設定することを特徴としている。
高炉の無次元半径ｒ／Ｒが０．７以上１以下の領域は、炉中心に比べ低温領域５００〜７００℃が広がっている。還元粉化による炉内の通気性不良が問題となるのは装入物が低温領域に長く留まる炉壁側であることから、この０．７≦ｒ／Ｒ≦１の領域内で上記炉周辺部を設定し、ガス流量を増加させることで、効果的に炉内の還元粉化量を抑制することができる。
Further, in the above, the furnace peripheral portion is in a region where the dimensionless radius r / R of the blast furnace is 0.7 or more and 1 or less when the radius of the blast furnace is R and the position in the radial direction from the center of the blast furnace is r. It is characterized by setting in.
In a region where the dimensionless radius r / R of the blast furnace is 0.7 or more and 1 or less, a low temperature region of 500 to 700 ° C. is widened compared to the center of the furnace. The problem of poor air permeability in the furnace due to reduced powdering is the furnace wall side where the charge stays in the low temperature region for a long time, so that the periphery of the furnace is within this 0.7 ≦ r / R ≦ 1 region. By setting the part and increasing the gas flow rate, the amount of reduced powder in the furnace can be effectively suppressed.
さらに、上記において、還元粉化指数が前記基準値以上の鉄原料は、高結晶水含有の塊鉱石であることを特徴としている。
高結晶水含有の塊鉱石は、高炉で一般的に使用される他の塊鉱石類に比べて還元粉化指数ＲＤＩが高く、通気抵抗悪化を引き起こし易い。このような鉄原料を用いた場合であっても、効果的に安定操業を確保することができ有用である。
Further, in the above, the iron raw material having a reduced powdering index equal to or higher than the reference value is a massive ore containing high crystal water.
Bulk ore containing high crystal water has a high reduced powdering index RDI compared to other block ores generally used in a blast furnace, and easily causes deterioration in ventilation resistance. Even when such an iron raw material is used, a stable operation can be effectively secured and useful.
本発明によれば、鉱石層とコークス層とを交互に形成する際、炉周辺部に高ＲＤＩの鉄原料を多配合すると共に、炉周辺部のガス流量が増加するように鉄原料とコークスとを装入する。そのため、高ＲＤＩの鉄原料のような低品位な原料を使用した高炉操業においても、還元材比の増加やコストアップを伴うことなく高炉内の通気性改善を図ることができ、安定した操業を継続することができる。 According to the present invention, when the ore layer and the coke layer are alternately formed, the iron raw material and the coke are mixed so that a high RDI iron raw material is mixed in the furnace peripheral part and the gas flow rate in the furnace peripheral part is increased. Is charged. Therefore, even in blast furnace operation using low-grade raw materials such as high RDI iron raw materials, the air permeability in the blast furnace can be improved without increasing the ratio of reducing materials and increasing costs, and stable operation is possible. Can continue.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明者らは、還元粉化指数ＲＤＩの高い鉄原料を装入した条件での炉内通気性を評価するために、高炉数式モデルを使用して高炉操業状態をシミュレートした。
高炉数式モデルとしては、『「高炉操業シミュレータの開発と溶銑シリコン低減への適用」，川崎製鉄技報，Ｖｏｌ２９（１９９７），ｐ３０−３６』に示されているものを用いた。このモデルは、装入物分布予測モデルと高炉２次元定常モデルから構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present inventors simulated a blast furnace operation state using a blast furnace mathematical model in order to evaluate the in-furnace air permeability under the condition of charging an iron raw material having a high reduced powder index RDI.
As the blast furnace mathematical model, the one shown in “Development of Blast Furnace Operation Simulator and Application to Reduction of Molten Silicon”, Kawasaki Steel Technical Report, Vol 29 (1997), p30-36 ”was used. This model is composed of a charge distribution prediction model and a blast furnace two-dimensional steady model.
装入物分布予測モデルは、傾動角に応じた落下軌跡をシミュレートすることで、原料の堆積形状をシミュレートするものである。また、高炉モデルは、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。両者は結合されており、装入物分布の変更が出銑成分やガス利用率などの操業結果に及ぼす影響をシミュレートできる。
計算条件及び炉内圧損失の計算結果を表１に示す。
The charge distribution prediction model simulates the deposition shape of the raw material by simulating a drop trajectory according to the tilt angle. In the blast furnace model, the blast furnace is divided into a large number of fine meshes in the radial direction and the axial direction, and mass transfer, fluid flow, heat transfer, and reaction are calculated for each mesh by the direct difference method. The shape is obtained and the blast furnace operating state is simulated. Both are combined, and the effects of changes in the charge distribution on operational results such as output components and gas utilization can be simulated.
Table 1 shows the calculation conditions and the calculation results of the pressure loss in the furnace.
ここでは、炉頂から酸化鉄を主体とする鉄原料とコークス（以下、「原料」と記載する）を交互に装入することで、コークス層と鉱石層とを交互に形成するものとし、代表的な操業条件と鉱石層厚比分布とを適用した例をＢａｓｅとしている。ここで、鉱石層厚比とは、鉱石層厚（ＬＯ）とコークス層厚（ＬＣ）との和に対する鉱石層厚（ＬＯ）の比（ＬＯ／（ＬＯ＋ＬＣ）)である。 Here, a coke layer and an ore layer are formed alternately by charging iron raw material mainly composed of iron oxide and coke (hereinafter referred to as “raw material”) from the top of the furnace. An example in which typical operating conditions and ore layer thickness ratio distribution are applied is Base. Here, the ore layer thickness ratio is the ratio of the ore layer thickness (LO) to the sum of the ore layer thickness (LO) and the coke layer thickness (LC) (LO / (LO + LC)).
図１は、鉱石層厚比分布のパターンを示す図である。図１において、横軸は高炉の半径をＲ、高炉の中心からの半径方向の位置をｒとしたときの高炉の無次元半径ｒ／Ｒであり、縦軸は、鉱石層厚比（ＬＯ／（ＬＯ＋ＬＣ））である。なお、無次元半径ｒ／Ｒは、０≦ｒ／Ｒ≦１となる値であり、高炉の中心で０、高炉の炉壁で１となる。
図１に示すように、ｒ／Ｒが０．８５以上の炉壁側領域で、炉中間部の鉱石層厚比（ＬＯ／（ＬＯ＋ＬＣ））を維持する装入パターン［１］と、ｒ／Ｒが０．８５以上の炉壁側領域で、炉中間部に対して鉱石層厚比（ＬＯ／（ＬＯ＋ＬＣ））を低減する装入パターン［２］との２つの装入パターンを用意し、シミュレートする。なお、（ＬＯ／（ＬＯ＋ＬＣ））が小さいほどガス流量が多いことを示す。
FIG. 1 is a diagram showing a pattern of ore layer thickness ratio distribution. In FIG. 1, the horizontal axis is the dimensionless radius r / R of the blast furnace when the radius of the blast furnace is R, and the radial position from the center of the blast furnace is r, and the vertical axis is the ore layer thickness ratio (LO / (LO + LC)). The dimensionless radius r / R is a value that satisfies 0 ≦ r / R ≦ 1, and is 0 at the center of the blast furnace and 1 at the furnace wall of the blast furnace.
As shown in FIG. 1, a charging pattern [1] for maintaining the ore layer thickness ratio (LO / (LO + LC)) in the furnace middle part in the furnace wall side region where r / R is 0.85 or more; In the furnace wall side region where R is 0.85 or more, prepare two charging patterns with a charging pattern [2] that reduces the ore layer thickness ratio (LO / (LO + LC)) with respect to the furnace middle part, Simulate. A smaller (LO / (LO + LC)) indicates a higher gas flow rate.
図２は、装入パターン［１］で原料を装入した場合の鉱石層とコークス層とを模式的に示す側面断面図である。また、図３は、装入パターン［２］で原料を装入した場合の鉱石層とコークス層とを模式的に示す側面断面図である。
図２及び図３において、符号１は炉壁、符号２は高炉の中心軸である。ここでは、コークス層を形成する１チャージ分のコークスを２バッチに分割して装入するものとし、１バッチ目でコークス層３ａを形成し、２バッチ目でコークス層３ｂを形成する。また、鉱石層を形成するための鉄原料の装入の１チャージを、炉中心部への装入バッチと当該炉中心部より炉壁側の炉周辺部への装入バッチとの２バッチに分割し、１バッチ目で鉱石層４ａを形成し、２バッチ目で鉱石層４ｂを形成する。
FIG. 2 is a side cross-sectional view schematically showing an ore layer and a coke layer when a raw material is charged with a charging pattern [1]. FIG. 3 is a side cross-sectional view schematically showing the ore layer and the coke layer when the raw material is charged with the charging pattern [2].
2 and 3,
原料を炉周辺部に装入する方法は、高炉設備により異なり、例えば、ムーバブルアーマーの突出し量を調整する方法や、旋回シュートの傾動角を調節する方法等がある。このときの平均装入位置は、例えば、炉中心部の面積と炉周辺部の面積との比率を示す装入面積比を１：１とした場合ｒ／Ｒ＝０．７の位置、装入面積比を２：１とした場合ｒ／Ｒ＝０．８５の位置とする。また、ベル−ムーバブルアーマー装入であっても、ベルレス装入で壁側から中心に向けて装入する順傾動装入であっても、更には中心から壁側に向けて装入する逆傾動装入であってもよい。 The method of charging the raw material into the furnace periphery varies depending on the blast furnace equipment, and includes, for example, a method of adjusting the protruding amount of the movable armor, a method of adjusting the tilt angle of the turning chute, and the like. The average charging position at this time is, for example, a position of r / R = 0.7 when the charging area ratio indicating the ratio between the area of the furnace center and the area of the furnace periphery is 1: 1. When the area ratio is 2: 1, the position is r / R = 0.85. Moreover, even if it is a bell-movable armor charging or a forward tilting charging from the wall side toward the center by the bell-less charging, a reverse tilting is performed from the center toward the wall side. It may be a charge.
鉱石層を形成する際には、先ず、１バッチ目で炉中心部に鉱石層４ａを形成した後、２バッチ目で炉周辺部に鉱石層４ｂを形成する。このように、１バッチ目で中心部〜中間部（炉中心部）に鉄原料を留めた状態で、２バッチ目の鉄原料を炉周辺部に装入することで、２バッチ目に装入された鉄原料は、鉱石層４ａの形成後に炉周辺部に形成されるポケット部に安定して装入される。したがって、２バッチ目に装入する鉄原料の中心部への流れ込みを起こりにくくして、安定した鉱石層を形成することができる。
When forming the ore layer, first, the
そして、Ｂａｓｅとしては、鉱石層厚比分布として装入パターン［１］を適用する。また、鉄原料の平均ＲＤＩ値を３０％とし、炉中心部と炉周辺部とで平均ＲＤＩ値を等しくしている。このＢａｓｅでは、装入面積比を１：１、即ちｒ／Ｒ＝０．７以上１以下の領域を炉周辺部とする。
Ｃａｓｅ１は、Ｂａｓｅに対して、炉中心部と炉周辺部とで均一にＲＤＩ値を増加させた例（平均ＲＤＩ値：３３％）である。また、Ｃａｓｅ２は、平均ＲＤＩ値はＣａｓｅ１と同等とし、高ＲＤＩの鉄原料を炉周辺部に多配合した例（周辺部ＲＤＩ値：３６％）である。これらＣａｓｅ１及びＣａｓｅ２では、Ｂａｓｅと同様に、装入面積比を１：１、即ちｒ／Ｒ＝０．７以上１以下の領域を炉周辺部とすると共に、鉱石層厚比分布として装入パターン［１］を適用している。
And as Base, charging pattern [1] is applied as an ore layer thickness ratio distribution. Further, the average RDI value of the iron raw material is set to 30%, and the average RDI value is made equal between the furnace center and the furnace periphery. In this Base, the charging area ratio is 1: 1, that is, a region where r / R = 0.7 or more and 1 or less is set as the furnace peripheral portion.
Ｃａｓｅ３は、平均ＲＤＩ値及び周辺部ＲＤＩ値はＣａｓｅ２と同等とし、鉱石層厚比分布を装入パターン［２］に変更した例である。また、Ｃａｓｅ４は、平均ＲＤＩ値と鉱石層厚比分布はＣａｓｅ３と同等とし、炉周辺部の鉄原料のＲＤＩ値をＣａｓｅ３より高めた例（周辺部ＲＤＩ値：３９％）である。さらに、このＣａｓｅ４では、装入面積比を２：１、即ちｒ／Ｒ＝０．８５以上１以下の領域を炉周辺部としている。すなわち、Ｃａｓｅ４では、炉壁側のより狭い領域を炉周辺部とし、その炉周辺部により高いＲＤＩ値の鉄原料を装入した例である。
図４は、炉内圧力損失の計算結果を示す図である。この図４からも明らかなように、Ｃａｓｅ１ではＲＤＩ値の増加に伴い炉内圧力損失が増加している。またＣａｓｅ２のように、炉周辺部の鉱石層厚比を低減せずに（ガス流量を増加せずに）炉周辺部に高ＲＤＩ鉱石を偏析装入するだけでは、炉内圧力損失が増加してしまうことがわかる。
Case 3 is an example in which the average RDI value and the peripheral RDI value are the same as
FIG. 4 is a diagram showing the calculation result of the furnace pressure loss. As is apparent from FIG. 4, in
一方、Ｃａｓｅ３のように、炉周辺部の鉱石層厚比を低減して炉周辺側のガス流量を増加させた場合には炉内圧力損失は低下し、さらに、Ｃａｓｅ４のように、より炉壁側のより狭い領域に高ＲＤＩ鉱石を偏析装入した場合にはさらに炉内圧力損失は低下することがわかる。
図５は、炉周辺部（ｒ／Ｒ＝０．９）における高炉内の温度分布を示す図である。ここでは、装入パターン［１］での高炉内温度分布と、装入パターン［２］での高炉内温度分布とを示している。
図５の［１］に示すように、一般に炉周辺部においては、炉内に装入された焼結鉱や塊鉱石などの鉄原料の還元粉化が最も発生しやすい５００〜７００℃の低温領域が広範囲に広がっている。ところが、炉周辺部の鉱石層厚比を低減してガス流量を増加すると、図５の［２］に示すように、この炉周辺部において低温領域となる範囲が狭くなる。
On the other hand, when the ore layer thickness ratio in the furnace peripheral part is reduced as in Case 3 and the gas flow rate on the furnace peripheral side is increased, the pressure loss in the furnace is decreased, and further, as in Case 4, the furnace wall is further reduced. It can be seen that the pressure loss in the furnace is further reduced when high RDI ore is segregated in a narrower region on the side.
FIG. 5 is a diagram showing the temperature distribution in the blast furnace at the furnace peripheral part (r / R = 0.9). Here, the blast furnace temperature distribution in the charging pattern [1] and the blast furnace temperature distribution in the charging pattern [2] are shown.
As shown in [1] of FIG. 5, generally, in the furnace peripheral part, a low temperature of 500 to 700 ° C. is most likely to cause reduction powdering of iron raw materials such as sintered ore or lump ore charged in the furnace. The area is widespread. However, when the ore layer thickness ratio in the furnace periphery is reduced and the gas flow rate is increased, the range of the low temperature region in the furnace periphery becomes narrower as shown in [2] of FIG.
低温領域となる範囲が狭くなると、低温領域での滞留時間が短くなって還元粉化量が抑制される。そのため、高ＲＤＩの鉄原料を使用する場合には、高ＲＤＩの鉄原料を低温領域が狭められた領域に装入することで、炉内の通気性悪化を抑制できると考えられる。
Ｃａｓｅ３及びＣａｓｅ４では、炉周辺部のガス流量を増加させて低温領域となる範囲を狭くし、その炉周辺部に高ＲＤＩの鉄原料を装入したために、炉内圧力損失が低下したものと考えられる。
そこで、本実施形態では、炉頂から酸化鉄を主体とする鉄原料とコークスとを装入することで、コークス層と鉱石層とを交互に形成するものとし、炉周辺部において鉱石層圧比（ＬＯ／（ＬＯ＋ＬＣ））を低減することで、炉周辺部のガス流量を増加する。すなわち、図３に示す装入パターン［２］を適用する。
When the range to be the low temperature region is narrowed, the residence time in the low temperature region is shortened and the amount of reduced powder is suppressed. Therefore, when using a high RDI iron raw material, it is considered that the deterioration of the air permeability in the furnace can be suppressed by charging the high RDI iron raw material into a region where the low temperature region is narrowed.
In Case 3 and Case 4, the gas flow rate in the furnace periphery is increased to narrow the range that becomes the low temperature region, and high RDI iron material is charged in the furnace periphery so that the pressure loss in the furnace is reduced. It is done.
Therefore, in this embodiment, the coke layer and the ore layer are alternately formed by charging the iron raw material mainly composed of iron oxide and the coke from the top of the furnace, and the ore layer pressure ratio ( By reducing LO / (LO + LC)), the gas flow rate around the furnace is increased. That is, the charging pattern [2] shown in FIG. 3 is applied.
酸化鉄を主体とする鉄原料としては、焼結鉱、塊鉱石、ペレット、高炉・転炉・電気炉等の冶金炉から発生するダストなどを用いることができる。また、この鉄原料には、ＲＤＩ値の異なる複数の鉄原料が混合されているものとし、本実施形態では、炉周辺部の鉄原料中に混合される高ＲＤＩの鉄原料の比率が、炉中心部と比較して高くなるように鉄原料を装入する。ここで、高ＲＤＩの鉄原料とは、ＲＤＩ値が予め設定した基準値（ＲＤＩ値：３５％）以上である鉄原料のことをいう。
高ＲＤＩの鉄原料としては、高結晶水含有の塊鉱石（結晶水を４．０質量％以上含有）を用いる。また、炉周辺部は、無次元半径ｒ／Ｒが、０．８５以上１以下の範囲となる領域とする。
As iron raw materials mainly composed of iron oxide, sintered ore, lump ore, pellets, dust generated from metallurgical furnaces such as blast furnaces, converters, and electric furnaces can be used. Further, it is assumed that a plurality of iron raw materials having different RDI values are mixed in this iron raw material, and in this embodiment, the ratio of the high RDI iron raw material mixed in the iron raw material in the periphery of the furnace is the furnace The iron material is charged so that it is higher than the center. Here, the high RDI iron material refers to an iron material having an RDI value equal to or higher than a preset reference value (RDI value: 35%).
As a high RDI iron raw material, a massive ore containing high crystal water (containing 4.0% by mass or more of crystal water) is used. Further, the periphery of the furnace is a region where the dimensionless radius r / R is in the range of 0.85 to 1.
（実施例）
以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明する。
ここでは、内容積５０００ｍ3の高炉を用い、炉頂から酸化鉄を主体とする鉄原料とコークスとを装入して鉱石層とコークス層とを交互に形成する際に、鉄原料を２バッチに分割して１バッチ目を炉中心部に装入、２バッチ目を炉周辺部に装入する装入方法で操業を行った。
比較例１として、還元材比：４９５ｋｇ／ｔ、鉄原料の平均ＲＤＩ値：３５％、鉱石層厚比分布を装入パターン［１］（炉周辺部のガス流量：ｂａｓｅ）として操業を行い、これを基準とした。この比較例１では、炉中心部と炉周辺部とで、鉄原料のＲＤＩ値を等しくしている。
(Example)
Hereinafter, the effect of the present invention will be specifically described with reference to examples.
Here, using a blast furnace with an internal volume of 5000 m 3 , two batches of iron raw material are used when an iron raw material mainly composed of iron oxide and coke are charged from the top of the furnace to alternately form an ore layer and a coke layer. The first batch was charged into the furnace center and the second batch was charged into the furnace periphery.
As Comparative Example 1, the reducing material ratio: 495 kg / t, the average RDI value of the iron raw material: 35%, the ore layer thickness ratio distribution is operated as the charging pattern [1] (the gas flow rate at the furnace periphery: base), Based on this. In this comparative example 1, the RDI value of the iron raw material is made equal between the furnace center and the furnace periphery.
また、比較例２として、平均ＲＤＩ値および鉱石層厚比分布は比較例１と等しくし、ＲＤＩ値が高い鉄原料を炉周辺部に多配合して（周辺部ＲＤＩ：３８％）操業を行った。
さらに実施例として、平均ＲＤＩ値は比較例１と等しくし、ＲＤＩ値が高い鉄原料を炉周辺部に多配合すると共に（周辺部ＲＤＩ：３８％）、鉱石層厚比分布を装入パターン［２］（炉周辺部のガス流量：ｕｐ）に変更して操業を行った。
上記の方法でそれぞれ操業を行い、通気抵抗指数と還元材比とを調査した。その結果を表２に示す。
Further, as Comparative Example 2, the average RDI value and the ore layer thickness ratio distribution are the same as those of Comparative Example 1, and the operation is performed by mixing many iron raw materials having a high RDI value in the furnace peripheral part (peripheral part RDI: 38%). It was.
Further, as an example, the average RDI value is equal to that of Comparative Example 1, and an iron raw material having a high RDI value is compounded in the furnace peripheral part (peripheral part RDI: 38%), and the ore layer thickness ratio distribution is charged pattern [ 2] (The gas flow rate around the furnace: up) was changed to the operation.
Each operation was performed by the above method, and the ventilation resistance index and the reducing material ratio were investigated. The results are shown in Table 2.
表２を参照すると、比較例２では、比較例１に対して通気抵抗指数と還元材比とが増加していることがわかる。すなわち、炉周辺部のガス流量を増加することなく、炉周辺部のＲＤＩ値を高くするだけでは、通気性が悪化して操業が不安定となり、還元材比が増加してしまう。 Referring to Table 2, it can be seen that in Comparative Example 2, the ventilation resistance index and the reducing material ratio are increased compared to Comparative Example 1. That is, simply increasing the RDI value in the furnace periphery without increasing the gas flow rate in the furnace periphery results in poor air permeability, unstable operation, and an increased reducing material ratio.
一方、実施例では、比較例１に対して通気抵抗指数と還元材比とが低減していることがわかる。このように、鉄原料の装入に際し、炉周辺部の鉄原料中に混合する還元粉化指数ＲＤＩが高い鉄原料の比率を炉中心部と比較して高めると共に、炉周辺部のガス流量を増加することで、高炉内の通気性を改善することができ、還元材比を低下することができる。したがって、この場合には安定した操業を継続することができる。
このように、炉周辺部のガス流量を増加するので、当該炉周辺部において５００〜７００℃の低温領域が広がっている範囲を狭めることができる。そのため、還元粉化を抑制して安定操業を継続することができる。このとき、炉周辺部の鉱石層圧比を低減することで、効果的に炉周辺部のガス流量を増加することができる。
On the other hand, in the Examples, it can be seen that the airflow resistance index and the reducing material ratio are reduced as compared with Comparative Example 1. In this way, when charging the iron raw material, the ratio of the iron raw material having a high reduced powder index RDI mixed in the iron raw material around the furnace is increased as compared with the furnace central part, and the gas flow rate around the furnace is increased. By increasing, the air permeability in the blast furnace can be improved, and the reducing material ratio can be lowered. Therefore, in this case, stable operation can be continued.
Thus, since the gas flow rate in the furnace peripheral part is increased, the range in which the low temperature region of 500 to 700 ° C. spreads in the furnace peripheral part can be narrowed. Therefore, it is possible to suppress the reduction powdering and continue the stable operation. At this time, the gas flow rate in the furnace periphery can be effectively increased by reducing the ore layer pressure ratio in the furnace periphery.
また、高ＲＤＩの鉄原料を低温領域が狭められた炉周辺部に装入することで、高ＲＤＩの鉄原料の還元粉化を抑制することができるので、還元材比を維持したまま通気性悪化を抑制することができる。このように、高ＲＤＩの鉄原料のような低品位な原料を使用する場合であっても安定操業を実現できるので、低ＲＤＩの鉄原料のような高品位な原料を用いて通気性改善を図る場合と比較して、コストを削減することができる。 In addition, by introducing high RDI iron material into the periphery of the furnace where the low temperature region is narrowed, reducing powdering of the high RDI iron material can be suppressed, so that the air permeability is maintained while maintaining the reducing material ratio. Deterioration can be suppressed. In this way, stable operation can be realized even when low-grade raw materials such as high RDI iron raw materials are used, so air permeability can be improved using high-grade raw materials such as low RDI iron raw materials. Cost can be reduced compared with the case where it aims.
さらに、炉周辺部を無次元半径ｒ／Ｒが０．８５以上１以下の領域とするので、一般に５００〜７００℃の低温領域が広範囲に広がっている領域のガス流量を増加して、当該領域の低温領域となる範囲を狭めることができる。そのため、効果的に還元粉化を抑制することができ、安定操業を実現できる。
以上のように、原燃料性状の向上やコストアップ、還元材比の増加を行うことなく、高炉内の通気性を改善して、安定した操業を継続することができる高炉操業方法とすることができる。
Furthermore, since the non-dimensional radius r / R is a region of 0.85 or more and 1 or less in the periphery of the furnace, the gas flow rate is generally increased in a region where a low temperature region of 500 to 700 ° C. is widespread. The range of the low temperature region can be narrowed. Therefore, reduction powdering can be suppressed effectively and stable operation can be realized.
As described above, a blast furnace operation method capable of improving the air permeability in the blast furnace and continuing stable operation without improving the raw fuel properties, increasing the cost, and increasing the reducing material ratio. it can.
なお、上記実施形態においては、鉱石層厚比を低減することでガス流量を増加する場合について説明したが、鉱石層を形成する鉄原料またはコークス層を形成するコークスの粒径を増大することで、ガス流量を増加するようにしてもよい。さらには、鉱石層厚比と原料の粒径の両方を制御してガス流量を増加するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、鉱石層を形成する際、１チャージ分の鉄原料を２バッチに分割して装入する場合について説明したが、３バッチ以上としてもよい。
In the above embodiment has described the case to increase the gas flow rate by reducing the ore layer thickness ratio, by increasing the particle size of the coke to form the iron material or coke layer to form an ore layer The gas flow rate may be increased. Furthermore, the gas flow rate may be increased by controlling both the ore layer thickness ratio and the particle size of the raw material.
Moreover, in the said embodiment, when forming an ore layer, although the case where the iron raw material for 1 charge was divided | segmented and charged into 2 batch was demonstrated, it is good also as 3 batches or more.
さらに、上記実施形態においては、高ＲＤＩの鉄原料として高結晶水含有の塊鉱石を使用する場合について説明したが、ＲＤＩ値が基準値以上となる鉄原料であれば、焼結鉱及び塊鉱石の何れであってもよい。
さらに、上記実施形態では、高炉の無次元半径ｒ／Ｒが０．８５以上１以下の領域を炉周辺部として設定する場合について説明したが、無次元半径ｒ／Ｒが０．７以上１以下の領域内であれば同様の効果を得られるため、例えば、無次元半径ｒ／Ｒが０．７以上１以下の領域を炉周辺部としてもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the case where the high ore water containing lump ore was used as a high RDI iron raw material was demonstrated, if it is an iron raw material whose RDI value becomes more than a reference value, sintered ore and lump ore Any of these may be used.
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the region where the dimensionless radius r / R of the blast furnace is 0.85 or more and 1 or less is set as the furnace peripheral portion, the dimensionless radius r / R is 0.7 or more and 1 or less. For example, a region having a dimensionless radius r / R of 0.7 or more and 1 or less may be used as the furnace peripheral portion.
１…炉壁、２…高炉の中心軸、３ａ，３ｂ…コークス層、４ａ，４ｂ…鉱石層
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記鉱石層は、還元粉化指数の異なる複数の鉄原料を含んでおり、
前記鉄原料及び前記コークスを装入する際に、炉周辺部において鉱石層厚とコークス層厚との和に対する前記鉱石層厚の比を低減するか、前記炉周辺部において前記鉄原料及び前記コークスの少なくとも一方の粒径を増大するか、あるいは前記鉱石層厚の比を低減し且つ前記粒径を増大することで、前記炉周辺部のガス流量を増加させて操業して、前記炉周辺部において還元粉化が助長される５００〜７００℃の低温領域を短くし、前記鉄原料の装入を行う際に、前記鉱石層を形成するための鉄原料の装入の１チャージを、炉中心部への装入バッチと当該炉中心部より炉壁側の前記炉周辺部への装入バッチとの少なくとも２バッチに分割し、前記炉周辺部への装入バッチの前記鉄原料中に混合される還元粉化指数が基準値（ＲＤＩ値：３５％）以上の鉄原料の比率が、前記炉中心部への装入バッチと比較して高くなるようにすることを特徴とする高炉操業方法。 A blast furnace operation method in which iron raw materials mainly composed of iron oxide and coke are charged from the top of the furnace, and ore layers and coke layers are alternately formed,
The ore layer includes a plurality of iron raw materials having different reduced powdering indexes,
When charging the iron raw material and the coke, the ratio of the ore layer thickness to the sum of the ore layer thickness and the coke layer thickness is reduced in the furnace peripheral part, or the iron raw material and the coke in the furnace peripheral part. By increasing the gas flow rate in the furnace peripheral part by increasing at least one of the particle diameters or by reducing the ratio of the ore layer thickness and increasing the particle diameter. When reducing the low temperature region of 500 to 700 ° C. at which reduced powdering is promoted and charging the iron raw material, one charge of the charging of the iron raw material for forming the ore layer is performed at the center of the furnace. charged is divided into at least two batches of the charging batch to batch and the furnace peripheral portion of the furnace wall side of the furnace center portion of the part, mixing the iron raw material in charging the batch into the furnace peripheral portion reference value reduction degradation index is (RDI value: 35% Blast furnace operation wherein the the ratio of the above iron raw material to be higher as compared to the charged batch to the furnace center.
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