JP7339222B2 - 銑鉄製造方法 - Google Patents
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Description
図1に示す銑鉄製造方法は、図2に示す高炉1を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であり、積層工程S1と、溶解工程S2とを備える。
高炉1は、図2に示すように、炉下部に設けられた羽口1aと、出銑口1bとを有する。羽口1aは通常複数設けられる。高炉1は、固気向流型のシャフト炉であり、高温の空気に、必要に応じて高温又は常温の酸素を加えた熱風を羽口1aから炉内に吹き込んで、後述する鉱石原料11の還元及び溶融等の一連の反応を行い、出銑口1bから銑鉄を取り出すことができる。また、高炉1には、ベル・アーマー方式の原料装入装置2が装備されている。この原料装入装置2については、後述する。
積層工程S1では、図2に示すように、高炉1内に第1層10と第2層20とを交互に積層する。つまり、第1層10及び第2層20の層数は、それぞれ2以上である。
第1層10は、鉱石原料11を含む。また、第1層10には、骨材12が混合されている。
第2層20はコークス21を含む。
第1層10及び第2層20を交互に積層する方法は、種々の方法を用いることができる。ここでは、図2に示すようなベル・アーマー方式の原料装入装置2(以下、単に「原料装入装置2」ともいう)を搭載した高炉1を例にとり、その方法について説明する。
溶解工程S2では、羽口1aから送風する熱風により補助燃料を高炉内へ吹込みつつ、積層された第1層10の鉱石原料11を還元及び溶解する。なお、高炉操業は連続操業であり、溶解工程S2は連続して行われている。一方、積層工程S1は間欠的に行われており、溶解工程S2で第1層10及び第2層20の還元及び溶解処理の状況に応じて、新たに溶解工程S2で処理すべき第1層10及び第2層20が追加されていく。
当該銑鉄製造方法では、鉱石原料11を含む第1層10が、骨材12として還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含む。この還元鉄成形体により、溶解工程S2で第1層10の軟化融着時に熱風が通過し易くなるため、当該銑鉄製造方法では、通気性を確保するためのコークス21の量が少なくて済む。従って、当該銑鉄製造方法を用いることで高炉の安定操業を維持しつつコークス21の使用量を低減することができる。
図3に示す銑鉄製造方法は、図4に示す羽口1aを有する高炉1を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であって、高炉1内に鉱石原料11を含む第1層10とコークス21を含む第2層20とを交互に積層する工程(積層工程S1)と、羽口1aから送風する熱風により補助燃料を高炉1内へ吹込みつつ、積層された第1層10の鉱石原料11を還元及び溶解する工程(溶解工程S2)とを備え、上記熱風を高炉1の中心部まで通気させるための骨材12が第1層10に混合されており、骨材12が、還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含む。また、当該銑鉄製造方法は、中心部装入工程S3を備える。
高炉1は、第1実施形態の高炉1と同様であるので、同一構成に同一番号を付して説明を省略する。
(第1層)
鉱石原料11が、気孔径が4μm以上の粗大開気孔の気孔率が21%以上である鉄鉱石ペレットを含むとよい。鉄鉱石ペレットとは、ペレットフィードと、鉄鉱石微粉と、必要に応じて副原料とを用い、高炉用に適した性状(例えばサイズ、強度、還元性など)に、品質を向上させて作り込んだものである。
第2層20は、第1実施形態の第2層20と同様に構成されるので、詳細説明を省略する。
第1層10及び第2層20を交互に積層する方法としては、第1実施形態で説明した方法と同様の方法を用いることができるので、詳細説明を省略する。
中心部装入工程S3では、高炉1の中心部にコークス31及び還元鉄成形体32の混合物を装入する。この混合物の装入により、図5に示すように中心層30が形成される。
上記混合物における還元鉄成形体32のうち、粒径5mm以上の還元鉄成形体が占める割合が90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。溶解工程S2で羽口1aから吹き込まれる熱風は、高炉1の中心部まで到達すると、中心層30を昇温する。中心層30に、粒径5mm以上の還元鉄成形体を上記下限以上含めることで、上記熱風の流れを妨げることなく高温ガスの顕熱を回収できる。また、粒径の小さい還元鉄成形体32は再酸化され易い。再酸化された還元鉄成形体32は再還元する必要が生じるため、高温であることが好ましい高炉1の中心部の温度を下げることとなる。また、再酸化された還元鉄成形体32は、中心層30や炉心Bのコークスと反応し、コークスを劣化させてしまう。以上より、再酸化され難い粒径5mm以上の還元鉄成形体を上記下限以上含めることで、顕熱を効果的に利用することができる。従って、コークス21の使用量をさらに低減することができる。なお、還元鉄成形体32の粒径の上限は、特に限定されないが、例えば100mmとすることができる。
中心層30の積層は、種々の方法を用いることができるが、例えば第1層10及び第2層20と同様にベル・アーマー方式の原料装入装置2を用いて行うことができる。具体的には、第1層10及び第2層20を積層する間、つまり第1層10を積層した後で次の第2層20を積層する前、及び第2層20を積層した後で次の第1層10を積層する前に、原料装入装置2を用いて高炉1の中心部に中心層30の一部(直後に積層する第2層20又は第1層10の厚さに相当する厚さ分)を積層するとよい。つまり、積層工程S1と中心部装入工程S3とは同時に進行する。
溶解工程S2は、第1実施形態の溶解工程S2と同様とできるので、詳細説明を省略する。
当該銑鉄製造方法では、第1層10における還元鉄成形体の含有量を30質量%以下とするので、還元鉄成形体が高炉周辺部に分離及び偏析を抑止することができる。このため、還元鉄成形体が高炉1の中心部まで比較的均一に存在するので、融着帯Dで骨材効果を発揮し、溶解工程S2の熱風を高炉1の中心部まで確実に通気させることができるようになる。
図6に示す銑鉄製造方法は、図1に示す羽口1aを有する高炉1を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であって、高炉1内に鉱石原料11を含む第1層10とコークス21を含む第2層20とを交互に積層する工程(積層工程S1)と、羽口1aから送風する熱風により補助燃料を高炉1内へ吹込みつつ、積層された第1層10の鉱石原料11を還元及び溶解する工程(溶解工程S2)とを備え、上記熱風を高炉1の中心部まで通気させるための骨材12が第1層10に混合されており、骨材12が、還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含む。また、当該銑鉄製造方法は、微粉砕工程S4を備える。
高炉1は、第1実施形態の高炉1と同様であるので、詳細説明を省略する。
積層工程S1は、第1実施形態の積層工程S1と同様に行えるので、詳細説明を省略する。
微粉砕工程S4では、還元鉄成形体に由来する粉体及び石炭を微粉砕する。
溶解工程S2は、微粉砕工程S4で得られる微粉体41を補助燃料として含める以外は、第1実施形態の溶解工程S2と同様である。微粉体41を補助燃料として含める点を以下に説明し、他の説明は、省略する。
当該銑鉄製造方法では、還元鉄成形体に由来する粉体を微粉砕し、羽口1aから吹き込む補助燃料として用いることで、還元鉄成形体の有効利用を図ることができるとともに、高炉1内の通気性を改善することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
鉱石原料の平均粒径に対する還元鉄成形体の平均粒径の比(以下、「HBI粒径比」ともいう)が通気性に与える影響について、高炉周辺部を模擬した大型荷重還元実験を行って、調査した。
HBIの銑鉄1トン当たりの装入量が通気性に与える影響について、高炉周辺部を模擬した大型荷重還元実験を行って、調査した。
HBIの塩基度が通気性に与える影響について、高炉周辺部を模擬した大型荷重還元実験を行って、調査した。
case(1):T.Fe=74.2~80.4質量%、及び
Al2O3=1.99~2.20質量%
case(2):T.Fe=89.9~91.7質量%、及び
Al2O3=0.66~1.31質量%
HBIの含まれる酸化アルミニウムの含有量が通気性に与える影響について、高炉周辺部を模擬した大型荷重還元実験を行って、調査した。
第1層10におけるHBIの含有量が通気性に与える影響について、ベル・アーマー方式の原料装入装置を模擬した高炉装入物分布実験を行って、調査した。
鉱石原料として含まれる鉄鉱石ペレットの開気孔率が還元性に与える影響について、高炉周辺部を模擬した大型荷重還元実験を行って、調査した。
中心層が通気性に与える影響について、高炉中心部を模擬した大型荷重還元実験を行って、調査した。
還元鉄成形体に由来する粉体を石炭とともに微粉砕した微粉体を補助燃料に含める効果をシミュレーションにより検証した。
1a 羽口
1b 出銑口
1c 補助燃料吹込口
2 原料装入装置
2a ベルカップ
2b 下ベル
2c アーマー
10 第1層
11 鉱石原料
12 骨材
13 滴下スラグ
20 第2層
21 コークス
30 中心層
31 コークス
32 還元鉄成形体
41 微粉体
41a 微粉還元鉄
41b 微粉炭
7 大型荷重還元実験炉
71 黒鉛坩堝
72 試料充填層
72a 上部コークス層
72b 鉱石層
72c 下部コークス層
73 電気炉
74 ガス供給管
75 ガス排出管
76 熱電対
77 荷重棒
78 錘
8 高炉装入物分布実験装置
8a 中心装入シュート
81 コークス層
82 中心コークス層
83 鉱石層
84 実験層
A レースウェイ
B 炉心
C 滴下帯
D 融着帯
E 塊状帯
F 溶銑
G 溶融スラグ
H 熱風
J 鳥の巣スラグ
Claims (6)
- 羽口を有する高炉を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であって、
上記高炉内に鉱石原料を含む第1層とコークスを含む第2層とを交互に積層する工程と、
上記羽口から送風する熱風により補助燃料を高炉内へ吹込みつつ、積層された上記第1層の上記鉱石原料を還元及び溶解する工程と
を備え、
上記熱風を上記高炉の中心部まで通気させるための骨材が上記第1層に混合されており、
上記骨材が、還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含み、
上記還元鉄成形体の装入量が銑鉄1トン当たり100kg以上であり、
上記鉱石原料の平均粒径に対する上記還元鉄成形体の平均粒径の比が1.3以上であり、
上記還元鉄成形体のタンブラー回転試験後の通気抵抗指数が0.1以下である銑鉄製造方法。 - 羽口を有する高炉を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であって、
上記高炉内に鉱石原料を含む第1層とコークスを含む第2層とを交互に積層する工程と、
上記羽口から送風する熱風により補助燃料を高炉内へ吹込みつつ、積層された上記第1層の上記鉱石原料を還元及び溶解する工程と
を備え、
上記熱風を上記高炉の中心部まで通気させるための骨材が上記第1層に混合されており、
上記骨材が、還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含み、
上記還元鉄成形体の塩基度が0.9以上1.4以下である銑鉄製造方法。 - 羽口を有する高炉を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であって、
上記高炉内に鉱石原料を含む第1層とコークスを含む第2層とを交互に積層する工程と、
上記羽口から送風する熱風により補助燃料を高炉内へ吹込みつつ、積層された上記第1層の上記鉱石原料を還元及び溶解する工程と
を備え、
上記熱風を上記高炉の中心部まで通気させるための骨材が上記第1層に混合されており、
上記骨材が、還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含み、
上記還元鉄成形体が酸化アルミニウムを含み、
上記還元鉄成形体中の上記酸化アルミニウムの含有量が1.5質量%以下である銑鉄製造方法。 - 羽口を有する高炉を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であって、
上記高炉内に鉱石原料を含む第1層とコークスを含む第2層とを交互に積層する工程と、
上記羽口から送風する熱風により補助燃料を高炉内へ吹込みつつ、積層された上記第1層の上記鉱石原料を還元及び溶解する工程と
を備え、
上記熱風を上記高炉の中心部まで通気させるための骨材が上記第1層に混合されており、
上記骨材が、還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含み、
上記鉱石原料が、気孔径が4μm以上の粗大開気孔の気孔率が21%以上であり、かつ圧潰強度が180kg/P以上の鉄鉱石ペレットを含む銑鉄製造方法。 - 羽口を有する高炉を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であって、
上記高炉内に鉱石原料を含む第1層とコークスを含む第2層とを交互に積層する工程と、
上記高炉の中心部にコークス及び還元鉄成形体の混合物を装入する工程と、
上記羽口から送風する熱風により補助燃料を高炉内へ吹込みつつ、積層された上記第1層の上記鉱石原料を還元及び溶解する工程と
を備え、
上記熱風を上記高炉の中心部まで通気させるための骨材が上記第1層に混合されており、
上記骨材が、還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含み、
上記混合物における上記還元鉄成形体のうち、粒径5mm以上の還元鉄成形体が占める割合が90質量%以上であり、
上記混合物における上記還元鉄成形体の含有量が75質量%以下である銑鉄製造方法。 - 羽口を有する高炉を用いて銑鉄を製造する銑鉄製造方法であって、
上記高炉内に鉱石原料を含む第1層とコークスを含む第2層とを交互に積層する工程と、
上記羽口から送風する熱風により補助燃料を高炉内へ吹込みつつ、積層された上記第1層の上記鉱石原料を還元及び溶解する工程と
還元鉄成形体に由来する粉体及び石炭を微粉砕する工程と
を備え、
上記熱風を上記高炉の中心部まで通気させるための骨材が上記第1層に混合されており、
上記骨材が、還元鉄を圧縮成形した還元鉄成形体を含み、
上記微粉砕工程で、粉砕する還元鉄成形体の粒径が3mm以下であり、微粉砕後の還元鉄成形体の平均粒径が100μm以下であり、
上記補助燃料として上記微粉砕工程で得られる微粉体を含める銑鉄製造方法。
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