JPH02254112A - 高炉操業法 - 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、反応性を高めたコークスを炉珀力＼ら装入さ
れるコークスの全量あるいは一部として使用することに
よって、生産性を向１−させた；Ｂ’７ｉ炉操業法に関
する。

（従来の技術） 通常の高炉にあっては、炉ｒｆｊから鉄鉱石及びコーク
スを層状に装入し、この鉄鉱イー１を炉内で還ノＣした
後、金属状態に還元−溶融して溶銑を製造している。

このとき、鉄鉱石の還元効率を高めるため、特公昭５２
−４　：３１６９　吋公報にあっては、鉄鉱石と小塊コ
ークスを予め混合しておき、この混合物と通常のコーク
スとを層状に装入することが開示されている。この、Ｌ
うに予めコークスと混合した鉄鉱石を使用−４゛ること
により、炉内における通気性が改善され、その還元性が
向上する。

また、高炉を安定して操業するたぬに、特開昭５７−１
７／ｌ７Ｉ０３号公報にあ−）では、高炉に鉄原料とコ
ークスを順次装入し精錬する高炉操業法において、高炉
にコークスを装入するにあたり、？：（時らしくは間欠
的に炉周辺部に１５〜２５＋Ｉ１ｍを゛１句ヒ・」粒度
とする小塊二）−クスを、炉中心部に３５〜７０ＬＩ１
ｍを毛均粒度とする大塊コークスを装入し、操業４−る
ことを特徴とする高炉操業法が開示されている。

また、本発明者゛らは特願ｌ１ｌ−（６２−１９３４５
７壮において、１５ｍｍ以ドの小塊高反応性コークスを
使用して、該高反応性＝ノークスを晋通コークス又は鉱
石と混合して高炉に装入することにより、高炉の熱保存
帯温度を低−トさＵ、１−１“、炉の反応幼牛を高める
高炉操業法を提案した。

（発明が解決しにうとする課題） ｉｊｌｉ炉装入物の一つとして使用されている現行のペ
レットは、一般に全気孔率が２０％台であり、また、気
孔の大部分か約１００μｍ以下とミクロな場合が多い。

この様な場合には還ノし過程でペレット表面から還元が
進行する、いわゆるトポケミカル還元様式となる。この
５Ｌうな還元状聾て高炉１・部帯に相当する１０００℃
以１−の１１１．温領域になると、ペレット外表面に生
成した還元鉄が焼結して、緻密な鉄膜を形成するためペ
レット内部へのカス拡散を妨げ、還元は進み難くなる。

そのため、ペレット内部に低融点スラグを基点とした融
液か量多く生成して軟化し、ベレノ）・を多１１１使用
する市タコにおいてはペレノ）・同志あるいはペレット
と焼結鉱・鉱石との融着を引き起こし、高炉のトラブル
の一因となる。

住た、間接還元率が低くなるため、高炉燃料比の、Ｖ４
いレベルでの操業を指向せざるを得ない。

一方、高炉の反応効率を向」ニさせるためには、小塊高
反応性コークスを鉱石またはコークスと混合して使用す
るのが、ｆ丁効であるが、通常操業においては小塊高反
応性コークスは量が少なく炉中心部に到達しないように
装入するので、炉中心部の還元効率は向上せず、高炉半
径方向全体の反応効率は向上しにくい。

また、装入物分布制御により、小塊高反応性コークスを
炉中心部に装入すると、高炉半径方向全体の反応効率は
向−Ｌできるが、炉中心部における炉芯の通気通液性の
点で問題となり安定操業に支障となる。

そこで、本発明にあっては、ペレットを量多く使用する
高炉において、高炉に装入されるコークスの反応性を高
めて装入する、あるいは大塊と小塊に分別して装入する
ことに」；す、熱保存帯温度を低下させて高炉全体の鉄
鉱石、特にペレットの還元反応を促進させ、高い反応効
率上“で、高生産性で安定的に高炉を操業することを［
−１的とする。

（課題を解決するための手段および作用）本発明の高炉
操業法は、その目的を達成するために、ペレット使用率
が７０％未満の範囲内においては、あらかじぬ設定した
ペレット使用率を基準として、ペレソ）・使用量の増加
割合１０％当たり、高反応性コークスを３５　Ｋｇ／ｔ
以上装入し、ペレット使用率が７０％以」二の部分に関
しては、ペレット使用量の増加割合１０％当たり高反応
性コークスｌ０Ｋｇへ以−」二装入することにより、べ
１ノット使用時においても、高炉の還元効率を向上させ
、低燃料比操業を可能とすることを特徴とする。また、
高反応性コークスを大塊と小塊に分別し、大塊高反応性
コークスを高炉の炉中心部に、小塊病反応性コークスを
高炉の炉中間部より炉周辺部に装入することにより、炉
中心部における炉芯の通気通液性を確保し、高炉全体の
還元効率を向−ヒさせ、低燃料比操業を可能とすること
を特徴とする。

まず高反応性コークスについて述べる。

本発明では使用する高反応性コークスはＪＩＳＫ２１５
１−１９７７の反応性試験方法で測定したときのＪＩＳ
反応性が３０％以上であることが望ましい。値が３０％
未満であると、熱保存帯温度の低下がほとんどみられな
い。また高反応性コークスごあっても強度を高く保つこ
とは必要であり、通常コークスと同じ程度の強度を保つ
ことが望ましい。

高反応性コークスは、たとえば次のようにして調整され
る。

その１つは冶金用コークス製造に適さない、反応性の高
い微非粘結炭、一般炭を原料炭に一部配合することであ
る。また、反応を促進する触媒としての役割をもつ石灰
石、アルカリ類を少１１ｉ、原料炭に配合することも行
われている。

高強度を有する高反応性コークスの調整法としては、強
度の高い通常コークスにアルカリ水溶液を添加する方法
または一般炭を成型して乾留する方法などがある。

高反応性コークスは通常炉頂から装入されるコークスの
全量と置換し、鉄鉱石き層状あるいは一部混合して装入
する。

また、通常炉頂から装入されるコークスの一部と置換し
、鉄鉱石および／または通常コークスとあらかじめ混合
して装入することらできる。この時の高反応性コークス
の粒度は１５ｍｍ以十と以上ことが望ましい。この粒度
が１５ｍｍ以下とｔＪ′るとき、コークスの単位＠…に
対する表面積か増加し、反応に寄与する場合が太き（な
る。

この高反応性コークスは反応性が高いことから、炉内の
ＣＯ２がコークス表面に接触してＧＯとなる界面反応が
円滑に行われる。また、その結果とし炉内に生じたＣＯ
ガスか鉄鉱石と有効に反応して低級酸化物又は金属状態
に還元する反応が促進される。

ＣＩＧＯ，＝２ＧＯのコークスのガス化反応は吸熱反応
であり、高炉シャフト部における熱保存帯の温度を低ド
させることができる。たとえば、従来法によるとき、１
０００℃程度の熱保存帯が生成し、その値がはきんど変
化しないのに対して、高反応性コークスを使用すること
によって、熱保存帯の温度を９００〜９５０℃に低下さ
せることかｉ１■能となる。その結果、還元平衡到達点
に余裕ができるため還元がより進行することになり、シ
ャフト効率、間接還元率、ＣＯガス利用率が向」ニし、
コークス比を低下させることができる。

次に、ペレット使用率と高反応性コークス使用量との関
係について述べる。

ここでいうペレット使用率とは、銑鉄１）・ン当りに占
めるペレット中鉄分のｉｆ？　Ｑｔ割合で１１分率で表
した数値を、１゛う。一般に、焼結鉱を多量使用する高
炉においては、焼結鉱の一部をペレットに置換すると、
ベレｙ　）□使用に伴う高温還元性状悪化により、燃料
比が増大する。これは、ベレ、、Ｉ・の高温還元性状が
焼結鉱の高温還元性状に比へ劣ることに起因する。そこ
で、ペレットを多重層を使用する操業において、少なく
とも基準条件の燃料比と同等レベルの操業を達成するた
めに、各開学条件に対し、ペレット使用率と最低限必要
な高反応性コークス使用置きの関係を整理し第１図に示
４′□、、。

第１図中の実線Ａは基準条！１、をペレット使用率１０
％とした場合、実線Ｂは基僧条件をペレット使用率３０
％とした場合を示す。第１図中の実線Ａ、Ｔ３はペレッ
ト使用率に対する高反応性コークス使用Ｆ限値であり、
これ以上の高反応性コークスを使用した場合には、基ダ
（条件に比べ燃料比の低下が可能であることを）ｊりす
、。

基準条件としたペレット使用率１０〜３０％の範囲は、
通常操業においては低燃料比操業を指向する場合に必要
なレベルで、ペレット使用率３０％を越えると、燃料比
増加が顕著となる。

第１図によると、ペレット使用率が０〜３０％の基準条
件では、ペレット使用量の増加割合に対する高反応性コ
ークス使用量の割合は同様の傾向を示し、ペレット使用
率が７０％未満の範囲内においては、ペレット使用量の
増加割合ＩＯ％当たり、高反応性コークス３５　Ｋｇ／
ｌ、ペレット使用率が７０％以−Ｊｌの部分に関しては
、ペレット使用率１０％当たり高反応性コークス］ＯＫ
ｇ／ｌの増量でペレット使用に伴う燃料比増加を少なく
とも抑制できる。

ペレット使用率７０％以」−において、高反応性コーク
ス使用量が異なるのは、ベレッｌ−使用率が高くなると
、炉内ガス流れが均一化する傾向にあり、ペレットの還
元効率が上昇するためと考えられる。また、各べｌノッ
ト使用率に対Ｉ２、上記した以上の使用率で高反応性コ
ークスを使用すると、燃料比低減が達成できる。

本発明は第１図に示した基準条件でのペレット使用率に
限定されることなく、例えば基壁条（ｔｌでのペレット
使用率７０％以上の場合にも適用可能である。

第２図は高炉内反応ノミクレータ−実験装置を用いて、
高炉内近仰条件下におけるペレッ）・全量使用時の炉内
還元挙動を通常コークス使用時と高反応性コークス全量
使用時において比較したもので、還元時間と炉内温度、
還元率との関係を示す。

高反応性コークスを使用した場合、熱保存帯温度低下に
伴い、ペレットの軟化・融着開始温度領域に至るまでの
還元率が向−」ニしており、通常コークス使用時に比べ
、１１００℃時点のペレット還元率は高く、高温還元性
状は良好となる。また層の通気性の指標となる圧損曲線
も、そのに昇する位置が高温側となっており、総じて高
温性状は良好きなり、高炉安定操業が期待できる。

次に、ペレットを多量に使用する高炉において、炉芯部
の通気通液性を確保し、高炉半径方向全体の反応効率を
向」ニさせる方法について述べる。

高反応性コークスは通常炉頂から装入されるコークスの
一部あるいは全量と置換し、該高反応性コークスを大塊
と小塊に分別し、大塊を通常コークスと混合するか、あ
るいは単独で炉中心部に鉄鉱石と交互に層状装入する。

高反応性コークス使用量は第１図に示すペレット配合率
との関係で示される使用量を下限とすることにより、ペ
レット多量使用時において低燃料比操業が達成できる。

本発明において、炉中心部とは高炉の炉口部半径の２０
％以内の部分を示し、例えば炉１コ１部半径が５ｍであ
れば半径１ｍ以内を炉中心部と称する。

この炉中心部を除いた炉壁までの外側を炉中間部から炉
周辺部と称する。

炉中間部から炉周辺部に装入される鉄鉱石および／また
は通常コークスに混合使用する高反応性コークスの粒度
は＋５＋ｎｍ以下とすることが望ましい。この粒度が１
５ｍｍ以トであれば、コークスの単位重徹に対する表面
積が増大し、反応に寄与４る割合が大きくなる。また、
大塊高反応性コークスとして粒度３５〜７０ｍｍの高反
応性コークスを炉中心部へ装入することによって、炉中
心部における炉芯の通気通液性か確保され、安定した操
業が可能となり、かつ炉中心部に装入された鉄鉱石の還
元が促進されるため、高炉半径方向全体の還元効率が向
上できる。

このように、ベレッ）・を多量に使用する高炉において
は、高反応性コークス使用によって、高温還元性状だけ
てなく高温融着性状、ガス通気性の面でも良好となるた
め、ペレットの高温性状に１１来する高炉トラブルは減
少し、低燃料比操業下においても、高炉の安定操業が可
能となる。また、低温で還元が進行するため、焼結鉱で
は還元粉化による通気不良が予想されるが、ペレットの
場合は還元粉化率が焼結鉱に比べ低いため、通気性は良
好のまま操業を継続できる。

（実施例） 以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。

第１表に高反応性コークスを使用した高炉操業を従来法
と比較して示す。

対象高炉は内容積３０００ｍ’の中型高炉であり、従来
法では、炉頂からＯ／Ｃ＝３．２の割合で鉄鉱石と通常
コークスを装入し、羽目前フレーム温度を２２７０℃（
熱風温度１１００℃、添加湿分３５　ｇ／Ｎｍ３、微粉
炭吹き込みなし）に維持しなから溶銑を製造していた。

比較例Ｉは基準条件のペレット使用率１０％の操業例、
比較例２は基準条件のペレット使用率３０％の操業例で
ある。

使用したペレットは粒径１２〜２０ｍｍ、平均粒度１５
ｍｍ、　ｊ　］　Ｓ還元率６９％で、全気孔率的２５％
、トータル鉄分子、Ｆｅ６５％、塩基度１２の塩基性ペ
レットである。また、焼結鉱成分はト−タル鉄分子、Ｆ
ｅ５５％、塩基度１．７である。。

ＪＩＳ還元率は、Ｊ　Ｉ　Ｓ法で測定される９００℃１
８０分後の還元率で表示している。

実施例Ｉは基準条件でのペレット使用率３０％に対し、
ペレット使用量の増加割合を３０％とした場合で、ＪＩ
Ｓ反応性４０％、粒度１５ｍｍの高反応性コークスを第
１図の実線■３に従いｌ０５Ｋｇ／ｔ装入して操業した
例である。

実施例２は実施例■において１．１１　Ｓ反応性４０％
、粒度１５ｍｍの高反応性コークス使用量を増大し、＋
　２０　Ｋｇ／ｔ装入して操業した例である。

比較例３は実施例１において、ＪＩＳ反応性４０％、粒
度１５ｎ＋ｍの高反応性コークスを９０Ｋｇ八と第１図
実線Ｂよりも高反応性コークス使用量を少なく装入した
時の操業状態を示す。

実施例３は基準条件でのペレット使用率１０％に対し、
ペレット使用歯の増加割合を６５％とした場合で１．Ｊ
　Ｉ　Ｓ反応性４５％の高反応性コークスを第１図実線
へに従い２１５　Ｋｇ／ｔ使用し、そのうち重量比で１
５ｍｍ超が６０％、粒度１５ｍｍ以下が４０％とした時
の操業状態を示す。

実施例４は実施例３において、高反応性コークス使用量
を増大して２３０　Ｋｇ／ｔ使用し、そのうち重量比で
１５ｍｍ超が６０％、粒度１５ｍｍ以下が４０％とした
時の操業状態を示す。

実施例５は実施例４において、高反応性コークスの装入
方法を変更した場合の操業状態を示す。

なお比較例４はペレット使用率６０％とした時の通常コ
ークス使用時の操業例、比較例５はペレット使用率７５
％とした時の通常コークス使用時の操業例である。

装入方法は、実施例１，２、比較例３の場合、小塊高反
応性コークスを通常コークスおよび焼結鉱と１７２ずつ
混合して装入した。実施例３，４の場合、大塊高反応性
コークスは通常コークスと混合し、小塊高反応性コーク
スは通常コークスおよび焼結鉱と１７２ずつ混合して高
炉全体に装入した。

実施例５の場合、大塊高反応性コークスは通常コークス
と混合して炉中心部に装入し、小塊病反応性コークスは
通常コークスおよび焼結鉱と」／２ずつ混合して、炉中
間部から周辺部に装入した。

第１表の実施例２では比較例２，３、実施例Ｉに比べ、
実施例４．５では比較例５、実施例３に比べ、ガス利用
率の向上、コークス比の低下か達成され、燃料比を低下
することができた。

実施例１は比較例２と同程度のコークス比が達成されて
おり、ペレット使用量を３０％増加した操業において、
比較例４のよう１こ燃料比を増加することなく操業でき
ることを示したものである。

また、実施例３は比較例１と同程度のコークス比が達成
されており、ペレット使用上を６５％増加した操業にお
いて、比較例５のように燃料比を増加することなく操業
できることを示している。

また比較例３は高反応性コークス使用用が少なずぎると
、比較例２と同程度のコークス比を達成できないことを
示している。

実施例４は大塊高反応性コークスを炉中心部に装入する
ことに、Ｌっで、実施例３に比べ安定した操業が可能と
なり、燃料比低減が達成できたことを示す。

第 表 （発明の効果） 以上に説明したように、本発明においては、高反応性コ
ークスを使用することにより、熱保存帯温度を低下させ
ることができるため、ベレｙ　Ｉ□を多量に装入する操
業においてら、カス利用効率を高めて少ないコークス比
で、ノヤフト効率の高い高炉操業を行うことができる。

また、高温還元性状だけでなく高温融着性状、ガス通気
性の面でも良好となるため、ペレットの高温性状に由来
する高炉トラブルは減少し、低燃料比操業下において、
安定した高炉操業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はペレット使用率と最小限の高反応性コークス使
用量との関係を示した図、第２図はペレット全量使用時
における通常コークス使用時と高反応性コークス使用時
の炉内還元挙動を同一還元条件下で比較した図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高反応性コークスを高炉に装入するに際し、ペレ
   ット使用率が７０％未満の範囲内においては、あらかじ
   め設定したペレット使用率を基準として、ペレット使用
   量の増加割合１０％当たり、高反応性コークスを３５Ｋ
   ｇ／ｔ以上装入し、ペレット使用率が７０％以上の部分
   に関しては、ペレット使用量の増加割合１０％当たり高
   反応性コークス１０Ｋｇ／ｔ以上装入することを特徴と
   する高炉操業法。
2. （２）ペレット使用率が７０％未満の範囲内においては
   、あらかじめ設定したペレット使用率を基準として、ペ
   レット使用量の増加割合１０％当たり、高反応性コーク
   スを３５Ｋｇ／ｔ以上装入し、ペレット使用率が７０％
   以上の部分に関しては、ペレット使用量の増加割合１０
   ％当たり高反応性コークス１０Ｋｇ／ｔ以上装入するに
   際し、高反応性コークスを大塊と小塊に分別し、大塊高
   反応性コークスを高炉の炉中心部に、小塊高反応性コー
   クスを高炉の炉中間部より炉周辺部に装入することを特
   徴とする高炉操業法。