JPH02228428A - 高炉装入物およびその製造方法 - 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、原燃料一体型の高炉用装入物およびその製造
方法に関し、詳細には、高炉用冶金塊コークス粒子を核
として、その外殻表面に微粉鉄鉱石の被覆を造粒付着さ
せた原燃料複合物と焼結原料造粒物との混合物を焼結し
てなる新規な高炉装入物およびその製造方法に関する。

（従来の技術） 製鉄用高炉に供せられる装入原料は、現状では、鉄鉱石
粉粒体（粉鉱石）に適量の石灰石粉と粉コークスとを混
合して焼結した自溶性焼結鉱を主体に一部の塊状鉄鉱石
やベレットを配合した鉄鉱石類と、コークス炉にて原料
炭を乾留した冶金用コークスとに大別される。第２図の
工程図に示すように、焼結鉱は、焼結原料である粉鉱石
、石灰石粉および粉コークスを混合・造粒（工程１）し
た後、焼結機２で焼結し、最後に破砕・整粒（工程３）
して得られる。一方、冶金用コークスは、独立した別系
統により、原料炭を粉砕・混合（工程４）後、コークス
炉５で乾留し、最後に破砕・整粒（工程６）シて得られ
る。得られた塊状焼結鉱を含む鉄鉱石類と塊状コークス
とは別々に貯蔵され、適量ずつ交互に切り出して、高炉
操業条件によって決定される一定の重量比で、交互に層
状となるように高炉７に装入されている。

このような装入法によれば、鉄鉱石とコークスは層状の
充填構造を維持しながら高炉内を降下し、鉄鉱石は炉内
を降下するにしたがって順次加熱・還元され、シャフト
下段付近で軟化し、融着層を形成する。この融着層はコ
ークス層に比べて空隙率が著しく小さく、層内をほとん
どガスが流れないため、コークス層がガスの主要な流路
となる。

このため、融着層は炉全体の圧力損失と炉内のガス流れ
とを支配し、高炉の安定性と効率を決定することになる
。層状装入を実施する限り融着層が存在することは避け
られないため、融着層の集合体である融着帯の形状を′
Ｍ御することが高炉操業技術の大きな課題となっている
。

上記層状装入に対して、鉄鉱石とコークスとをあらかじ
め混合し、その混合物を高炉内に装入する混合装入法（
例えば、特開昭５５−７９８１０号公報）が提案されて
いる。この混合装入法によれば、比較的通気性の良好な
融着帯が生成し、炉全体の圧力損失は大幅に低下すると
述べられているが、現状の旋回シュート・ベル式装入設
備では、炉内装入までの輸送系において、あるいは炉内
での落下・降下過程において鉄鉱石とコークスとの分離
は避けられない、これは、両袋入物の粒径、密度、形状
等が異なるためであり、両袋入物の混合層を、炉内に意
図した通りに制御して形成させることは非常に難しい。

このような両袋入物の分離を避けるために、予め両者を
結合材で結合した原燃料一体型の装入物を高炉に装入す
る方法が提案されている。特開昭６０−２６２９０７号
公報には、セメント等の水硬性バインダーを添加して鉄
鉱石とコークスとの結合を図る方法が提案されている。

この方法によれば、結合材の強度が失われない限り鉄鉱
石とコークスとの混合一体化状態は確保されるものと考
えられるが、水硬性バインダーを使用するために、塊成
化の段階で強度発現のための養生期間が必要となること
、および結合時に水を加えるため、この一体型装入物と
ともにかなりの量の水分が高炉内に持ち込まれ、この水
分の蒸発用熱量が必要となるので、その分だけコークス
原単位が増大することから、経済的に不利であるという
問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、現状の旋回シェード・ベル式装入設備
を用いても、高炉内に鉄鉱石とコークスとの混合層を意
図した通りに制御して形成することができ、その結果、
高炉操業成績を著しく向上させることが可能な高炉装入
物を提供することである。

本発明の別の目的は、高炉内の反応過程を考慮して、積
極的に鉄鉱石とコークスとの配置を改善し、高炉内性状
を著しく向上させることができる、原燃料一体型の高炉
装入物を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、高炉操業に悪影響を及ぼさない適当な結
合材を用いて、鉄鉱石とコークスとを一体化すること、
および一体化の際には高炉内の反応過程を考慮した鉄鉱
石・コークス間の配置の工夫により、装入物の高炉性状
を向上させることを目指して、種々検討を重ねた結果、
微粉の焼結およびペレット原料もしくは焼結原料自体を
微粉化して結合材として利用することにより上記目的が
達成されることを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明は最も広義には塊コークス粒子ｌ が二重焼結鉱組織により包含されてなる、高炉装入物で
ある。

より特定的には、本発明は、高炉用冶金塊コークスの外
表面に微粉鉄鉱石を主体とする焼結性粉体を造粒被覆し
た原燃料複合物７５重量部以下と、焼結原料の造粒物２
５重量部以上との焼結混合物から成る高炉装入物である
。

好適ａ様にあっては、前記焼結性粉体が微粉鉄鉱石の他
にバインダーおよび石灰石粉を含有し、これを塊コーク
スに対する重量比が１：１〜４：ｌの範囲内となる量で
使用する。

さらに別の面からは、本発明は高炉用冶金塊コークスの
外表面に微粉鉄鉱石を主体とする焼結性粉体を前記塊コ
ークスに対して１：１〜４：１の範囲内の重量比で造粒
被覆して得た原燃料複合物７５重量部以下と、焼結原料
の造粒物２５重量部以上とを混合し、この混合物を焼結
することからなる高炉装入物の製造方法である。

（作用） 本発明の高炉装入物においては、鉄鉱石とコークスとを
一体化するための結合材として、現状で最も適切な高炉
装入物として評価されている自溶性焼結鉱の組織そのも
のを利用する。すなわち、上記原燃料複合物において、
塊コークスの核の周囲に配置した微粉鉄鉱石を主体とす
る焼結性粉体が焼結反応の際にカルシウムフェライト系
融体を生成し、これが冷却により固化することによって
、その周囲に共存する通常の焼結原料造粒物と結合し、
塊コー゛クスが焼結鉱組織で二重に被覆された原燃料一
体型の高炉装入物が得られるのである。

焼結鉱ｍ織は熱間反応で生成するため、当然ながら組織
に水分を含まず、融液生成を介した緻密化が図られる。

また、一体化に際して、塊コークスを槍とし、その外殻
に二重焼結ｍ＆［Ｉを配した有核構造とすることによっ
て、高炉内で表面の焼結鉱層の還元反応が促進されると
ともに、内部のコークスは炉内のガスとの接触が妨げら
れて、ソリューシッンロス反応とコークスの反応劣化作
用が遅延することが期待される。

本発明の高炉装入物は、第１図の工程図に示した方法に
より製造することができる。

高炉用冶金塊コークスは、従来法と同様に、原料炭を粉
砕・混合（工程４）後、コークス炉５にて乾留し、破砕
・整粒（工程６）することにより得られる。得られたコ
ークスの全量もしくは一部を高炉７へ直送せず、微粉鉄
鉱石を主体とする焼結性粉体と混合・造粒（工程８）シ
て、塊コークスの表面外殻に微粉鉄鉱石を被覆し、有核
構造の原燃料一体化複合物を製造する。工程８の造粒・
被覆は任意の造粒装置で実施できるが、製鉄所内のペレ
タイザーを利用することが便利である。

塊コークスの平均粒径は１０〜５０部程度が好ましく、
その外表面に造粒被覆する微粉鉄鉱石を主体とする焼結
性粉体は、平均粒径が１鶴以下、好ましくは２５０ｐ１
以下のものが適している。したがって、微粉鉄鉱石とし
てはペレタイジング用（ベントナイード、ＰＦ）の微粉
鉱石を用いることが便利である。

塊コークスの被覆を形成し、塊コークスと焼結原料との
結合材として作用する焼結性粉体の組成は特に限定され
るものではないが、焼結時には核となるコークス塊の燃
焼を防止し、焼結後はカルシウムフェライト相を主体と
した強固な被覆が形成されるように、微粉の高塩基度材
料であることが望ましい。使用する微粉鉄鉱石の塩基度
に応じて、適量の石灰石粉（ドロマイトや蛇紋岩などの
？１ｇＯ源をさらに添加してもよい）を配合して、粉体
の塩基度を所望の値に高めることができる。

また、被覆の強度を増大させるために、微粉鉄鉱石に適
当なバインダーを配合することもできる。

バインダーとしては、焼結鉱の製造に利用されている、
生石灰、消石灰、ベントナイト、セメント、セメントタ
リン力粉などを用いることができるが、これらに限らず
、生石灰と同等以上の結合効果が得られるものであれば
任意のものを使用できる。

さらに、焼結時に焼結を促進させ、容易に焼結組織化す
るように、石灰面分に加えて、少量のコークス粉を配合
することが好ましい。

焼結性粉体の適当な配合例は、重量で微粉鉄鉱石１００
部に対して、石灰石粉１９〜２５部、バインダーの生石
灰６〜８部、コークス粉３〜５部であるが、これに限定
されるものではない。

前記一体化複合物の造粒において、核の塊コークスに対
して被覆材の焼結性粉体の量が多すぎると被覆が厚くな
り、後の焼結過程で十分な融体化と緻密化が進行せず、
十分な被覆強度が得られないため、輸送過程の衝撃で被
覆が脱落し、焼結鉱と塊コークスとが分離する恐れが出
てくる。逆に、焼結性粉体の量が少なすぎて被覆が薄く
なると、後の焼結過程で核の塊コークスが一部むき出し
となり、燃焼する可能性がある。

塊コークスに対する焼結性粉体の重量比（０７Ｃ値）を
変動させて造粒被覆した一体化複合物の鉱石被覆剥離率
（直径１．０＋ｗ、長さ０．５ｍのＩＳＯ回転強度試験
機中で試料２０ｋｇを２５ｒｐ＋ｓで２００回回転衝撃
後の直径１０ｆｉ未満の粒子の比率（１）〉、ならびに
この一体化複合物４０重量部と焼結原料６０部との混合
物を、後出の実施例に記載の条件で焼結した場合の塊コ
ークスの焼損率を調査した結果を第３図に示す、第３図
から分かるように、０／Ｃ値が１〜４、すなわち、焼結
性粉体：塊コークスの重量比が１＝１〜４：１の範囲内
である場合に、被覆の剥離および核の塊コークスの焼損
のいずれもが少ない望ましい厚みの被覆が形成される。

本発明の高炉装入物は、第１図の工程８において上記の
ように塊コークスと焼結性粉体とを混合・造粒すること
により得られた原燃料一体化複合物を、別系統の工程１
で得られた焼結原料の造粒物と合流させて混合し、焼結
機２で焼結したものである。焼結物は、必要により工程
３で破砕・整粒した後、高炉７に装入される。

焼結原料の造粒物は、現在高炉に使用されている鉄鉱石
類の大半を占める自溶性焼結鉱と同様の組成のものでよ
い、すなわち、焼結鉱製造ラインの混合・造粒過程で得
られた造粒物をそのます用いることができる。一般に、
焼結原料の造粒物は、平均粒径１０鶴以下の粉鉱石（返
鉱や少量のスラグを添加することが多い）に副原料の石
灰石（および所望によりｈｇＯ源）および粉コークスを
配合して、混合・造粒したものである。

焼結４１！２への装入方法は、通常、ディフレクタ−プ
レートを介した転動偏析装入方式が採用されており、こ
の装入方式では、粗粒の造粒物はど焼結層の下層を形成
することになる。本発明の高炉装入物の製造においては
この方式の採用が有利に働き、焼結層の下層部はど粒径
が大きい原燃料−体化複合物で満たされ、上層部は塊コ
ークスが少なく、はとんど焼結原料の造粒物で占められ
ることになる。このため、焼結時に原料層表面の着火と
ガス通気が均一化するとともに、焼結反応の後半になっ
て、上層部に蓄積された熱により粗大な一体化複合物の
適量の鉱石被覆が融体化してその組織が緻密化する。そ
の結果、核の塊コークスの焼損を防止しながら、塊コー
クスがその外表面の被覆層によって焼結鉱に＠固に結合
し、周囲の焼結鉱組織に包囲された原燃料一体型の高炉
装入物が得られる。

焼結は、一体化複合物を７５重量部以下、焼結用造粒物
を２５重量部以上の割合で配合して行う、第４図に、Ｏ
／Ｃ値が１および３の一体化複合物と焼結原料の造粒物
との配合比を変動させて焼結した場合に得られた高炉装
入物の成品歩留まりの結果を示す０合計を１００重量部
として、一体化複合物の配合量が７５重量部より多くな
ると、製品歩留まりが悪化する。これは、一体化複合物
の配合比が過大であると、焼結機上に装入された原料混
合物充填層の通気の位置的偏差が過大となって、いわゆ
る「焼けむら」が発生し、焼結作業後の焼結体の成品歩
留まりが悪化する。極端な場合には、焼結反応の途中で
失火することもある。一方、一体化複合物の配合比が低
下すると従来の焼結プロセスの原料構成に近くなり、上
記の問題点は解消する。しかし、同時にその分だけ、本
発明の特徴である原燃料一体化複合物の配合効果は低下
する。

したがって、一体化複合物の配合量の下限は特に限定さ
れないが、本発明の効果を意義あるものにするには、全
体を１００重量部として一体化複合物を少なくとも２０
重量部以上配合することが好ましい。特に好ましい配合
比は、一体化複合物４０〜７０重量部および焼結原料造
粒物６０〜３０重量部である０以上のようにして製造さ
れる本発明の高炉装入物を用いると、コークスと鉄鉱石
とを一体化して高炉に装入することができ、また、一体
化複合物の原料配合比および一体化複合物と焼結原料の
配合比を調整することで、高炉内の混合層および融着帯
形状を意図したように制御することが可能となる。それ
により、炉全体の圧力損失を低く抑え、高炉操業を安定
化することができる。

次に、本発明の高炉装入物による効果を以下の実施例に
より説明する。

（実施例） 第１表に、本実施例において使用した原料の組成を示す
。

一体化複合物の核となる塊コークスには、従来の冶金コ
ークス炉で製造したものを篩分けて粒径３０〜５（ｂｓ
に整粒したコークスを用いた。塊コークスの外殻表面を
被覆する焼結用粉体は、Ｐ、Ｆ、クドレムク鉱石、石灰
石粉、および微粉コークスをいずれも平均粒径１ｆｌ以
下に整粒し、バインダーとして生石灰粉を焼結用粉体の
４．８重量％となる量で添加し、混合したものである。

この塊コークスと焼結用粉体とを１／１または１／３の
重量比でディスクペレタイザーに装入し、適量の水分を
加えながら造粒することによって、核コークスが焼結用
粉体で被覆された０／Ｃ値が１または３の原燃料一体化
複合物を得た。

別に、従来の焼結鉱の代表的な配合構成を用いて、慣用
のドラムミキサーにより焼結原料を混合・造粒化して焼
結原料の造粒物を得た。

上記の一体化複合物と焼結原料造粒物とを各種の混合比
率で混合し、直径３００龍の試験用焼結鍋に装入し、層
厚３００鶴、焼成風量１．７５　Ｎｎ−ｒ／分、点火用
ＬＰＧガス供給１ｉ００ｊ！／分（２分間）の条件で焼
結実験を行った。得られた焼結塊を落下強度試験機を利
用して破砕し、＋５龍に整粒して塊成物を得た。

比較のために、前記焼結原料のみからなる従来例につい
ても同様の条件で焼結を行い、焼結鉱を得た。

第２表の実施例３に示す混合比率で得られた焼結塊の塊
成籾粒子の写真を第５図に示すが、塊コークス表面を焼
結鉱組織が被覆した燃原料一体型の塊成物が得られたこ
とがわかる。

上記の原燃料一体型高炉装入物の製造時の緒特性値と品
質試験結果を、従来例の焼結鉱の製造の場合と比較して
、第２表に示す。なお、第２表には、一体化複合物／焼
結原料の混合重量比が４０／６０および７０／３０の例
を示した。

消費電力指数は、従来例を基準（１００）とした指数で
示した。成品歩留まりは、装入した原料に対する破砕後
の＋５ｆｌの成品の割合である。落下強度は、ＪＩＳ　
Ｍ８７１１に規定された焼結鉱の落下強度試験法に準じ
て、成品を２ｍの高さから鉄板上の４回繰り返し落下さ
せた後の＋５鶴の粒子の割合である。還元粉化率および
還元率も、それぞれ焼結鉱の還元粉化試験法および還元
試験法に従って測定した。荷重軟化試験損は、焼結鉱試
料の厚さ１００訪の充填層に１ｋｇ／ｃ＋ｗ”の一定荷
重を加え、高炉内ガスに近似させた組成のガスを流通さ
せながら試料を１０℃／５ｈｉｎの昇温速度で１２５０
℃まで加熱する荷重軟化試験における、１２５０℃での
充填層間最大圧力損失の測定値である。

第２表 第２表から分かるように、本発明の実施例１〜４により
得られた塊成物は、成品歩留り、落下強度、および還元
粉化率の点では従来の焼結鉱と大差ないが、製造時の消
費電力指数、還元率、および荷重軟化試験時の１２５０
℃での充填層間最大圧力損失に関しては、いずれも大幅
な高温性状の改善効果が得られた。この結果から、本発
明の高炉装入物は、実炉において極めて良好な操業安定
性をもたらすと考えられ、本発明の高炉装入物の使用に
より、高炉操業成績の著しい向上が期待される。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明の高炉装入物は従来より
高炉に装入されてきた材料のみを使用し、製鉄所内の既
存の設備を利用して製造することができ、しかも、焼結
塊成化工程における消費電力が従来の焼結鉱の製造に比
べて大幅に低減する。

より重要な利点として、本発明の高炉装入物は、塊コー
クスを核としてその周囲をこのコークス粒子に強固に結
合した焼結鉱組織で包囲した原燃料一体型のものである
ため、炉内で分離することなく一体性を保持したまま高
炉に装入することができる。そのため、炉内での混合層
の形成および融着帯の形状を容易に制御できる。また、
鉄鉱石自体を結合材として使用して焼結するため、本発
明の高炉装入物は水分を含まず、それによるコークス原
単位の増大などの不都合が起こらない、さらに、本発明
の高炉装入物は、高炉内の反応過程が円滑に進行するよ
うに鉄鉱石とコークスの配置を改善することができるの
で、これを使用すると、実施例に示したように高炉内に
おける高温性状が大幅に改善されるため、高炉操業の安
定化と操業成績の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の高炉装入物の製造方法の概略を示す
工程図； 第２図は、従来の高炉装入物の製造方法の概略を示す工
程図； 第３図は、一体化複合物中の焼結性粉体と塊コークスの
重量比（０／Ｃ値）が、塊コークス焼損率と被覆＝２Ｉ
Ｉ離率とに及ぼす影響を示すグラフ；第４図は、一体化
複合物と焼結造粒物との混合比率の変化による、焼結塊
成物の成品歩留りへの影響を示すグラフ；および 第５図は、本発明の塊成化高炉装入物の粒子構造を示す
写真である。 １．８混合・造粒工程　　２　焼結機 ３．６破砕・整粒工程　　４　粉砕・混合工程５　コー
クス炉　　　　７　高炉 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）塊コークス粒子が二重焼結鉱組織により包囲され
   てなる、高炉装入物。
2. （２）高炉用冶金塊コークスの外表面に微粉鉄鉱石を主
   体とする焼結性粉体を造粒被覆した原燃料複合物７５重
   量部以下と、焼結原料の造粒物２５重量部以上との焼結
   混合物から成る高炉装入物。
3. （３）高炉用冶金塊コークスの外表面に微粉鉄鉱石を主
   体とする焼結性粉体を前記塊コークスに対して１：１〜
   ４：１の範囲内の重量比で造粒被覆して得た原燃料複合
   物７５重量部以下と、焼結原料の造粒物２５重量部以上
   とを混合し、この混合物を焼結することからなる高炉装
   入物の製造方法。