JPH02179804A - 高炉操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は鉄鉱石原料層とコークス層を交互に形成して行
なう高炉操業の改良法に関し、特に高炉内反応特性の異
なる２種以上の鉄鉱石を用いて高炉操業を行なう場合に
おける前記鉄鉱石原料層の形成を工夫することによって
高炉操業の安定性を向上させる方法に関するものである
。

［従来の技術］ 第２図は操業中の高炉内部を模式的に示す断面説明図で
あり、図中Ｏは鉄鉱石原料層、Ｃはコークス層、には塊
状帯、ＳＭは軟化融着帯、Ｃｏは炉芯コークス、Ｌはレ
ースウェイ、Ｂは羽口、Ｆは溶鉄、Ｅは出湯口を夫々示
す。即ち高炉頂部から交互に装入される鉄鉱石原料とコ
ークスは層状を呈しつつ徐々に降下し、羽口Ｂから吹込
まれる熱風とコークスとの反応によって生成する還元性
ガス（ＣＯ）の作用を受けた鉄鉱石原料は塊状帯Ｋを降
下しつつ徐々に還元され、軟化融着帯ＳＭを形成した後
炉芯コークス層ＣＯの隙間を伝りて炉底部に溜まる。そ
してこの溶銑は、定期的にまたは連続的に出湯口Ｅから
抜き出される。

この様な高炉操業の効率および安定性を高めるための制
御法についてはこれまで多くの提案がなされているが、
現在のほぼ確立した考えでは、高炉上昇ガスを中心流化
して軟化融着帯ＳＭの形状を逆Ｖ字型に維持したときに
操業効率が最も高く且つ安定すると言われている。

［発明が解決しようとする課題］ ところでこの様な高炉操業においては、鉄鉱石の供給事
情により焼結鉱、ベレット、塊鉱石等の様に高炉内反応
特性の異なる２　ｆ！Ｉ！以上の鉄鉱石原料を併用する
のが一般的であり、従来は鉄鉱石原料層Ｏがマクロ的に
見て均一な高炉内反応挙動を示すことを狙って、これら
の鉄鉱石原料が高炉内でできるだけ完全に均一混合され
ることを期して装入方法が工夫されている。

本発明者らはこの様な装入方法についてこれを詳細に見
直しを行ない、せっかく高炉反応特性の異なる鉄鉱石原
料を用いるのであるから、これを適材適所の感覚で夫々
最適の位置に集積する様な装入方法を採用すべきではな
いかと考えて本発明を検討した。即ち本発明の目的は、
高炉内反応特性の異なる２　ｆｍ以上の鉄鉱石原料を使
用して高炉操業を行なう際に、全体として最も良好な高
炉内反応特性が発揮される様な鉄鉱石原料層を形成する
ことのできる方法を提供することにある。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成し得た本発明とは、鉄鉱石原料層とコー
クス層を交互に形成して高炉操業を行なうに当たり、コ
ークス層と接触する面に存在する鉄鉱石原料の構成を、
コークス層と接触しない部分に存在する鉄鉱石原料に比
べて、還元時の滴下温度が高い鉄鉱石原料を相対的に多
くする様に制御して行なう点に要旨を有する高炉操業方
法である。

［作用コ 鉄鉱石原料の高炉内反応特性のうち特に重要な事項は、
■鉄鉱石原料層Ｏの通気抵抗が大きくなる温度、■溶融
滴下し始める温度、■直接還元速度と量および被還元性
等であると言われている。

即ち■通気抵抗が大きくなる温度が高いほど還元ガスと
の接触時間が長く、且つより高温になるまで還元ガスと
の接触が保たれているので好ましい。また■溶融滴下温
度が高くなればなるほど滴下物の温度が高くなり、出銑
、出滓の各操業が安定化するので好ましい。更に、■直
接還元速度が小さいほど、またその量が少ないほど吸熱
反応による熱変動が小さくなるので好ましいとされてい
る。

そこで本発明者らは、高炉内の鉄鉱石原料層の挙動を近
似的にシュミレートできる荷重還元試験法によって、種
々の鉄に石原料の軟化、溶融。

溶は落ち挙動、更には通気抵抗等について調査、研究を
進めてきた。その結果、次の様な知見が得られた。

■通気抵抗が上昇し始めるのは鉄鉱石原料層内に溶融ス
ラグが形成し始めた時点であり、この時点ではまだガス
の通過が十分に可能な状態である。

■溶融滴下開始温度はコークスとの接触の有無によって
大きく変化し、接触する部分では接触しない部分に比べ
てより低温で滴下する。

■コークスと接触しても比較的高温で滴下する特性の鉄
鉱石原料も存在する。

本発明者らは上記の知見に基づき更に研究を重ねた。そ
の結果、高炉内に鉄鉱石原料層を堆積させる際に、コー
クス層と接触する面に存在する鉄鉱石原料の構成を、コ
ークス層と接触しない部分に存在する鉄鉱石原料に比べ
て、還元時の滴下温度が高い鉄鉱石原料を相対的に多く
する様に制御すれば、マクロ的にみた場合における鉄鉱
石原料層の特性が最良になることを見出し、本発明を完
成した。

尚本発明を実施する為の具体的な装入手順としては例え
ば下記の手順が挙げられる。但し滴下温度が高い鉱石を
Ｈｏ、低い鉱石をＬｏとする。

（ａ）旋回シュートによる装入法 １チヤージの鉱石を３バツチで装入する。

最初と最後のバッチはＨ６鉱石、中間のバッチはＨ０鉱
石を装入する。１バツチ内で装入物表面を鉱石で覆うよ
うに多重旋回する必要がある。

（ｂ）ベル方法による装入法 ２バツチで装入する場合は１バツチの鉱石ホッパー内の
下部へＨ８鉱石、上部へＬ鉱石を装入し、２バツチ目は
下部へＬｏ鉱鉱石上部へＨ鉱石を装入して、ベル上へ落
し、次にベルより鉱炉内へ装入する。

３バッチ以上で装入する場合は中間バッチでＬ鉱石を装
入し、前期、後期のバッチでＨ鉱石を装入する。

［実施例］ 前記荷重還元試験は次の要領で行なった。尚この試験法
によれば、例えば第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　に示す様
に鉄鉱石原料（以下、試料と呼ぶことがある）の収縮率
、還元率、試料層上下間の圧力差、差圧上昇開始温度Ｔ
ｓおよび滴下開始温度Ｔｂ等が検出できる。またこれら
の結果に基づいて解析すれば、試料の収縮率速度、還元
速度１間接還元率および直接還元率等も明らかになる。

本発明者らは試料に対するコークスの接触による影響を
明らかにする為、第４図に示す様なアルミナで内面を被
覆した黒鉛るつぼ（内径７５ｍｍ＋　）を用いて荷重還
元試験を行なった。このとき荷圧棒による荷重は１　ｋ
ｇ７ｃｍ２とし、第５図に示す組成の還元ガスを流量４
０　ＩＬ／ｍｉｎで流し、試料が溶は落ちるに至るまで
加熱した。そして前記るつぼ内に試料（鉄鉱石原料）を
充填すると共に、該試料の上下にアルミナボール（１０
ｍｍ”）を置いた場合とコークス（９〜１２ｍｍす）を
置いた場合の条件で試験をした。尚試料の厚さは７ｃｍ
とし、その重さは鉄鉱石原料の種類によって異なり５８
０〜６６０ｇの範囲であった。またアルミナボールまた
はコークスの層厚は約２０ｍｍとした。

試料としては、下記第１表の化学組成および平均粒径か
らなる焼結鉱ベレット（＾）、塊鉱石（Ｃ）およびこれ
らの混合物を用いた。

第１図は、コークスと接触するときまたは接触しないと
きの鉄鉱石原料における差厚上昇開始（１００ｍｍＨ２
０）温度Ｔｓ（△、ム印）と滴下開始温度Ｔｄ（Ｑ、・
印）示したものである。

第１図から明らかである様に、コークスと接触しないと
きの差圧上昇開始温度Ｔｓ（図中Δ印で示す）は、ベレ
ット配合率が５０％以上では１３２５℃以上を示すが、
ベレット配合率が５０％未満では１２５０℃程度に低下
する。またコークスと接触しないときの滴下開始温度Ｔ
ｄ（図中・印で示す）は鉄鉱石原料の種類にほとんど依
存せず、はぼ１５１０〜１５３０℃の範囲内にある。こ
れに対し、コークスと接触するときは、差圧上昇開始温
度Ｔｓ（図中Ｏ印で示す）は、ベレット配合率が５０％
未満では１１８０〜１１９０℃程度を示し、ベレット配
合率の上昇に伴って１２９５℃迄上昇する。またコーク
スと接触するときの滴下開始温度Ｔｄ（図中Δ印で示す
）はベレットの配合率の上昇に伴って低下し、ベレット
８０％、塊鉱石２０％では１３９０℃を示す。

上記の如く、鉄鉱石原料がコークスと接触するときは低
温時から差圧が大きくなり、滴下開始温度Ｔｄも低下す
る。

これらの結果から以下の点が明らかになった。

ベレットが３０％以上混合されている鉄鉱石原料層が約
１２００℃程度に達すると、コークスと接触している上
下面では溶融を開始するが、鉄鉱石原料層内部は部分的
に溶融することがあったとしてもその多くは溶融に至っ
ていない。これはコークスと接触する部分の金属Ｆｅが
浸炭によってＦｅＣを多く形成し、溶融温度が下がり、
１２００℃という低い温度で溶融を開始するからである
と考えられる。その結果１４００〜１５００℃の温度域
では融液が非常に多い状態が持続することになり、差圧
上昇開始温度Ｔｓが高くても鉱石充填層の空隙を溶融物
が満たすため通気抵抗は小さくならない、またこのとき
吸熱反応である溶融還元反応［Ｆ　ｅ　Ｏ（１）　＋　
Ｃ（ｓ）→Ｆ　ｅ　（１）　＋　ＣＯ（ｇ）　］が、第
６図に示す如く急激に起こるため、熱変動と融液粘度上
昇の要因になり、好ましくない。

そこでコークスと接触する部位における鉄鉱石原料層の
上下部に滴下温度が比較的高いと言われる焼結鉱を８０
％以上存在させ、内部（コークスと接触しない部分）に
残りの鉄鉱石原料種を存在させれば、１４７５〜１５３
０℃の高温且つ狭い温度域で鉄鉱石原料層全体が溶融し
得ることを明らかにした。即ち高炉内特性の異なる２種
以上の鉄鉱石原料を用いる場合であっても、焼結鉱のみ
を用いた場合と同じ挙動を示すことができたのである。

尚上記では、コークス層と接触する試料層の上下部に還
元時の滴下温度が比較的高いと言われる焼結鉱を相対的
に多くする場合について示したものであるが、本発明を
実施する場合の具体的構成はこの様な構成に限定されな
い。例えば本出願人が先に開発した自溶性ベレット（特
願昭６２−２９４５７４、特願昭６２−２９４５７５）
は還元時の滴下温度が比較的高いものであり、この様な
ペレットを併用する場合は、このペレットがコークスと
接触する部位に多くなる様な構成を採用してもよい。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、高炉内反応特性の異な
る２種以上の鉄鉱石原料を使用して高炉操業を行なう際
に、最も良好な高炉内反応特性を示す鉄鉱石原料層を形
成することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はコークスと接触および非接触条件での試料層に
おける差圧上昇開始温度Ｔｓおよび滴下開始温度Ｔｄを
示すグラフ、第２図は高炉操業時の内部状況を示す断面
模式図、第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は荷重還元試験結果
の例を示すグラフ、第４図は荷重還元試験装置の要部を
示す概略説明図、第５図は荷重還元試験に用いた還元ガ
スのガス組成と温度パターンを示すグラフ、第６図はコ
ークスと接触する条件での各種鉄鉱石原料（試料）の最
大直接還元速度を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉄鉱石原料層とコークス層を交互に形成して高炉操業を
   行なうに当たり、コークス層と接触する面に存在する鉄
   鉱石原料の構成を、コークス層と接触しない部分に存在
   する鉄鉱石原料に比べて、還元時の滴下温度が高い鉄鉱
   石原料を相対的に多くする様に制御して行なうことを特
   徴とする高炉操業方法。