JPH0421710A

JPH0421710A - 高炉羽口粉体吹き込み操業法

Info

Publication number: JPH0421710A
Application number: JP12583990A
Authority: JP
Inventors: Chisato Yamagata; 山縣　千里; Shinichi Suyama; 須山　真一
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1992-01-24
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2827451B2

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、微粉炭と酸化鉄を多量に高炉羽口から吹き込
むことにより石炭・鉱石の原料制約を緩和すると共に、
高炉高出銑比操業および溶銑成分制御を図る高炉羽口粉
体吹き込み操業法に関するものである。

（従来の技術）従来、高炉操業形態としては、羽口から重油・タール等
の液体燃料を多量に吹き込むことにより、低コークス比
・高出銑比を図る液体燃料吹き込み操業が指向されてい
た。しかし、昭和５０年前半の原油価格の高騰によりエ
ネルギー価格体系が大きく変化した結果、高炉操業はオ
ールコークス操業が主流になってきた。

ところが、このオールコークス操業は、液体燃料吹き込
み操業に比べて燃料コストは低下するものの、羽口前理
論燃焼温度が高くなり、かつ高炉への水素投入量も低下
するため、荷下がりが不安定となってスリップが頻発す
ると共に、溶銑中３１濃度も上昇させる。この問題に対
しては調湿を多量に使用することにより解決してきたが
、その代わりにコークス比が上昇したことによるコーク
ス炉生産能力の問題、および送風原単位が上昇して吹抜
は限界の面から最大出銑比が低下するという問題が新た
に発生した。

そこで、安価な羽口吹き込み燃料として微粉炭を採用す
る高炉が増大し、当該高炉においてはコークス比の低下
が達成され、最大出銑比は上昇した。今日、国内では、
微粉炭比１００　ｋｇ／ｐｔ以上で操業されている高炉
も見られる（例えば、鉄と鋼ｖｏ１．７３（１９８Ｂ）
ｓ７８３　、日本鉄鋼協会講演論文集材料とプロセスｖ
ｏ１．Ｉ（１９８８）Ｐ、７２）　、また、大型高炉で
の高出銑比操業としては、国内では出銑比２．６９７／
日・ボの実績が見られる（日本鉄鋼協会講演論文集　材
料とプロセスｖｏ１．３（１９９０）Ｐ、６９）　。

一方、今日、高炉装入原料として、焼結鉱は全鉱石使用
量の７０〜９５％と多量に使用されておりその良好な被
還元性および高温性状により高炉の高出銑比操業・低燃
料比操業に寄与している。ここで、焼結鉱製造工程にお
いては、焼結鉱焼成後高炉使用に通した粒度範囲に焼結
鉱を破砕・篩分けする過程で篩下の細粒焼結鉱すなわち
返鉱が発生し、焼結機にリターンされている。通常、こ
の返鉱の量は焼結用配合原料の２０〜３０％を占め、焼
結鉱焼成エネルギーの増大に結び付いている。

この焼結鉱の返鉱量を低減し、焼結鉱の鍋歩留まり（（
製品／（新原料＋返鉱量）　）　Ｘ１００）を向上させ
る方法の一つとして、再々篩を設置することにより高炉
での小粒焼結鉱の装入量増大をはかった例が報告されて
いる（日本鉄鋼協会講演論文集　材料とプロセスｖｏ１
．１１０（１９８８）ｐ、１１０）。この方法ムこよれ
ば、返鉱量が低減され、焼結鉱鍋歩留まりは７５％から
８３％まで向上した。しかし、焼結工場での篩下および
再々篩下の焼結鉱は、返鉱として焼結機にリターンされ
るため、返鉱０は達成されず、焼結鉱焼成エネルギーの
低域化を残している。

なお、焼結鉱を粒径５ＩＩＩａ！で篩分けし、篩上の焼
結鉱を高炉炉頂部より装入する高炉操業方法において、
篩下焼結鉱を一定の粒径、例えば２ｍを基準に再篩分け
して微粉焼結鉱と小塊焼結鉱に区分し、このうち微粉焼
結鉱は送風羽口より高炉内に吹き込み、他方小塊焼結鉱
は篩上焼結鉱と共に炉頂部より炉内に装入することを特
徴とする篩下焼結鉱石の高炉使用方法を本出願人は提案
している（特開昭６１−６２０４号公報）、この方法に
ょれば、焼結鉱返鉱蓋Ｏが実現し、焼結鉱焼成エネルギ
ーの低減に結び付く。

また、微粉炭吹き込み操業における低Ｓｉ溶銑製造法と
して、微粉炭と共に粉鉱石を吹き込む操業法も提案され
ている（特開昭５７−１３７４０２号公報）。この方法
によれば、微粉炭比３ｏ〜１５０ｋｇ　／　ｐ　ｔにお
いて、ベレットフィードまたは焼結鉱破砕粉よりなる粉
鉱石を５〜５０ｋｇ／ｐｔ吹き込むことにより、脱珪反
応（Ｓｉ　＋　２　ＦｅＯ＝ｓｉｏ２＋２　Ｆｅ）で溶
銑中Ｓｉは低減される。

さらに、微粉炭吹き込み操業における低Ｓｉ・低Ｓ溶銑
製造法として、微粉炭と共に石灰石、ドロマイト等の塩
基性物質を吹き込む操業法も提案されている（特開昭５
７−１３７４０３号公報）。

（発明が解決しようとする課Ｂ）しかしながら、これらの方法には、次に掲げる３つの問
題点が存在している。

■　微粉炭の多量吹き込み事例および焼結鉱粉の多量吹
き込み事例は見られるが、微粉炭と焼結鉱粉の同時多量
吹き込みではな・いため、原料炭費と焼結鉱焼成エネル
ギーとの同時削減による原料コストの大幅削減には結び
付かない。

■　微粉炭多量吹き込み時には、レースウェイ内での微
粉炭燃焼が十分に進展せず、通気性悪化や荷下がり変動
を起こし、炉冷に結び付く場合がある。

■　焼結鉱粉多量吹き込み時には、レースウェイ先端で
溶融還元が十分に進展せず、風圧変動・荷下がり変動を
起こし、炉冷に結び付く場合がある。

■　高出銑比操業時には、炉内通ガス量が増大するため
、装入物の吹抜は現象が発生し安定な操業の維持が困難
である。

本発明は、微粉炭と焼結鉱粉を多量に吹き込む高炉の粉
体吹き込み操業において、前記問題点を解決することを
目的とするもので、微粉炭の燃焼性および焼結鉱粉の溶
融還元を確保すると共に吹抜けを防止することにより、
高炉炉況安定下で、原料コストの大幅低減および高出銑
比操業を実現する高炉羽口粉体吹き込み操業法を従供す
るものである。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、上記目的を達成すべく、多くの実験を重
ねながら研究を行った結果、 ■　羽口前理論燃焼温度を所定範囲に入れることにより
、レースウェイ内での微粉炭の燃焼性が確保される。

■　上記■の対策を講じた場合には、微粉炭と焼結鉱粉
を同時に多量吹き込みしても、微粉炭の燃焼熱により粉
鉱石を溶融還元が確保される。

■　炉頂圧を所定値まで上昇させることにより高出銑比
操業を指向しても、吹抜は発生が防止される。

■　従って、微粉炭および焼結鉱粉を気体輸送して高炉
羽口から吹き込むに当り、羽目前理論燃焼温度を所定範
囲とした上で、炉頂圧を所定値に調整することにより、
レースウェイ内での微粉炭燃焼およびレースウェイ先端
での粉焼結鉱の溶融還元が十分に進展すると共に装入物
の吹抜けが防止され、風圧変動・荷下がり変動等の炉況
悪化もなく操業を継続することが可能である。

との知見を得るに至ったのである。

すなわち、本発明はかかる知見に基づいて成されたもの
であり、羽口前理論燃焼温度を１８００〜２６００℃、
炉頂圧を２．５〜６．０　ｋｇ／ｃｄＧに設定した状態
下において、高炉羽目より微粉炭を１５０ｋｇ／ｐｔ以
上及び／又は酸化鉄を５０ｋｇ／ｐｔ以上を吹き込むこ
とを要旨とする高炉羽口粉体吹き込み操業法、及び、前
記高炉羽口粉体吹込み操業法に加えて更に高炉羽口より
造滓剤を３０〜６０ｋｇ／ｐｔ吹き込むことを要旨とす
る高炉羽口粉体吹き込み操業法である。

（作　　用）上記本発明における羽口前理論燃焼温度および高炉炉頂
圧は、それぞれの所定の上下限範囲において、コークス
比、出銑比等の高炉操業度に応じて決定される。

従って、微粉炭および焼結鉱粉を気体輸送して高炉羽口
から吹き込むに当り、羽口前理論燃焼温度を１８００〜
２６００°Ｃの範囲に入れた上で炉頂圧を２．５〜６．
０　ｋｇ／　ｃｊｃに設定することにより、微粉炭燃焼
およびレースウェイ先端での粉焼結鉱の溶融還元が十分
に進展すると共に装入物の吹抜けが防止され、風圧変動
、荷下がり変動等の炉況悪化がなく出銑比２．５〜５．
ＯＴ／日・Ｃで操業を継続することが可能であり、原燃
料コストの大幅削減および高炉生産性の大幅向上に結び
付く。

（実　施　例）以下、本発明方法を第１図に示す一実施例に基づいて説
明する。

高炉１９の中心線右側は焼結鉱粉体の吹き込み工程を示
しており、焼結機２で製造された焼結鉱は、焼結工場１
内に設置されたホットスクリーン、コールドスクリーン
等の複数の篩３によって篩分けられ、篩下は粉体吹き込
み系統に供給される。

一方、篩上は焼結工場内に設置された複数の篩４〜７に
よって篩分けられ、最終的には、篩６の篩下が粉体吹き
込み系統に供給され、篩５〜７の篩上は、高炉炉頂より
塊原料として装入される。

一方、粉体吹き込み系統に供給された粉体は、サービス
ホッパー１１に貯蔵された後、中間タンクＩ２を経由し
て吹き込みタンク１３に導入される。吹き込みタンク１
３内の粉体は、タンク底部から導入された気体１４によ
り流動化し、キャリアガス１５によって輸送され、分配
器１６を経て、羽口１７に取り付けられた吹き込みノズ
ル１８を介して、高炉１９内に吹き込まれる。

なお、図示省略したが、粉体吹き込みノズル１８は各送
風羽口１７に設置されており、分配器１６は必要に応じ
て複数個、場合によっては多段に設置されていても良く
、製銑工場内の篩４〜７は必要に応して段数を増減させ
ても良い。また、第１図中８〜１０は夫々貯蔵タンクを
示す。

次に高炉１９の中心線左半分は微粉炭及び造滓剤の吹き
込み工程を示している。

ヤードに積まれた石炭２０は、石炭ホンパー２２に貯蔵
された後、ホッパー下部に設置されたロータリーフィー
ダー２４によって、所定量が連続的に粉砕機２６に供給
される。そして、粉砕機２６内において、粉砕・混合さ
れると共に、粉砕機２６に併設された熱風炉２７から送
られる１５０〜５００°Ｃの範囲内の所定温度の熱風に
よって乾燥される。なお、この熱風は、製鉄所内で発生
するＢガス等を燃焼して得られるものを使用すれば良い
。

所定粒度以下に粉砕された石炭は、熱風炉２７からの熱
風により羽口１７に向かう吹き込み系統、すなわちサー
ビスホッパー２８、中間タンク２９、吹込みタンク３０
に気体輸送され、さらに、吹込みタンク３０からは気体
３１とキャリアガス３２で、またその途中からは更に熱
風炉２７からの熱風との混合気体により、分配器１６を
経て各羽口１７まで分配・気体輸送される。そして、羽
口１７から吹き込みノズル１８を介して、高炉１９内に
吹き込まれる。この場合、必要に応じて、粉砕機２６以
降の吹き込み系統において、配管を介して熱風及び／又
は冷風を付加することも可能である。

また、必要に応じて、ヤードに積まれたドロマイト、石
灰石等の造滓剤２１を、造滓剤ホッパー２３に貯蔵した
後、ホッパー下部に設置されたロータリーフィーダー２
５によって、所定量、連続的に石炭と共に粉砕機２６に
同時供給することも可能である。所定比率で同時に供給
された石炭および造滓剤は、粉砕機２６内において粉砕
・混合され、高炉羽口１７より吹き込まれる。

なお、図示省略したが、粉体吹き込みノズル１８は各送
風羽口１７に設置されており、分配器１６は必要に応じ
て複数個、場合によっては多段に設置されていても良い
。造滓剤２１のヤードからホッパー２３に至る系統につ
いても、図示はしないが、使用する造滓剤の種類数に応
じて設置されている。

造滓剤は、実施例では、ドロマイト・石灰石等が使用さ
れているが、その他のＭｇＯ源またはＣａＯ源を含有す
るものであっても良い。また、ＭｇＯ源とＣａＯ源の両
方を含有する造滓剤であっても良い。

さらに、図示省略したが、高炉高炉頂圧化に伴い、炉頂
排ガス処理系統、装入系統、送風系統および出銑口耐火
物等は高炉頂圧仕様に変更されていることは言うまでも
ない。

以下に、本発明に基づいて高炉の粉体吹き込み操業をＡ
高炉（炉内容積４８００ｍ’）で行った実験結果を、従
来法に基づく実験結果と比較して説明する。

まず、本発明法の実施に当り、羽口前理論燃焼温度の上
下限値は、従来のＢ高炉（炉内容積５０５゜麟３）の操
業実績より決定した。第２図は、その実績を示したもの
であり、羽目前理論燃焼温度の下限設定値は送風顕熱不
足により溶銑温度確保が困難となる最低温度によって決
定され、羽口前理論燃焼温度下限値として１８００’Ｃ
が得られた。一方、羽口前理論燃焼温度の上限設定値は
、ＳｉＯ（ｇ）等の金属蒸気分圧が高くなり棚吊り発生
により荷下がり困難となる最高温度によって決定され、
羽口前理論燃焼温度として２６００°Ｃが得られた。さ
らに、充填層の流動化条件は、充填層荷重と圧力損失と
が釣合う条件で与えられ、次式で表される。

ΔＰ＝Ｌ　（１−ε、、）・　（ρ、−ρ）ここで、Δ
Ｐは圧力損失、Ｌは層高、ε１は空隙率、ρ、は充填粒
子密度、ρはガス密度を表す。

また、下式を吹抜は指数と定義し、局所的にみた場合は
ＰＬ＞１で吹抜けが発生する。

ＰＬ−ΔＰ　／　Ｌ　／　（１ｔ　、ｒ）／（ρ、−ρ
）しかし、高炉内は高さ方向・半径方向に温度・装入物
粒径等の分布を持っており、ΔＰを送風圧と炉頂圧の差
圧とした場合、従来のＢ高炉の吹き抜は限界実績として
Ｐ　Ｌｍａｘ　＝０．６７５を得ている。

また、微粉炭の燃焼性についても、高炉下部実験炉によ
る各種熱間テストの結果、羽口前理論燃焼温度を１８０
０〜２６００°Ｃの範囲に維持することによりレースウ
ェイ内での燃焼率は低下してもコークス充填層でＣ十Ｃ
Ｏ□＝２ＣＯ反応で微粉炭が消費されるためレースウェ
イ上２．０　ｍでの微粉炭燃焼率は９８％以上に維持さ
れることが確認された。

このように実施された高炉羽口粉体吹き込み操業の実験
結果を第１表に示す。なお、実験で使用した篩下焼結鉱
の粒度分布を第２表に、また懲粉炭の粒度分布を第３表
に示す。

第表第表第３表まず、第１表における試験期間Ａから試験期間Ｃは従来
法による比較例である。

試験期間Ａでは、焼結鉱を篩目３ｍで篩分けし、篩上焼
結鉱を高炉炉頂部より装入すると共に、篩下焼結鉱を全
量気体輸送により羽口から炉内に吹き込んだ、送風温度
上昇アクションにより、羽目前理論燃焼温度を２０２２
°Ｃとしたが、焼結鉱単味吹き込みのため、粉体の昇温
が十分でなく、溶融還元の進展が十分に行かず、送風圧
力変動、荷下がり変動が頻発し、炉冷に至った。

また、試験期間Ｂでは、微粉炭を気体輸送により羽目よ
り炉内に吹き込んだ。羽口前理論燃焼温度が１７６３°
Ｃと低かったため、微粉炭の燃焼が十分に行われず、通
気性が悪化するとともに、荷下がり変動が頻発し、炉冷
に至った。

さらに、試験期間Ｃでは、微粉炭と共に焼結鉱篩下（−
３ｍ）を、気体輸送により羽口から炉内に吹き込んだ。

送風温度上昇および富化酸素増大アクションをとり、羽
口前理論燃焼温度を２１７８’Ｃとしたため、微粉炭の
燃焼および粉鉱石の溶融還元は十分に進展したが、炉頂
圧が２．３　ｋｇ／ｃ１ｉ１Ｇであったため吹抜は防止
の観点より出銑比は２．４７／日・−３までしか上昇で
きなかった。

これに対し、試験期間りは本発明法を通用した例であり
、微粉炭と共に焼結鉱篩下（−３ＩＩＩ＋）を気体輸送
により羽口から炉内に吹き込む点は前述した期間Ｃの場
合と同様であるが、羽口前理論燃焼温度と共に炉頂圧を
所定範囲に入る様に、送風アクションをとった。その結
果、微粉炭の燃焼および粉鉱石の溶融還元が十分に進展
すると共に出銑比も４．１５　Ｔ／日１３まで増産可能
となり、風圧・荷下がり安定下で高炉操業が継続され、
原燃料コストの大幅低減が達成されると共に出銑比の上
昇がはかれた。

（発明の効果）以上述べた様に、本発明によれば、微粉炭および篩下焼
結鉱を、気体輸送により高炉羽口から吹き込む高炉粉体
吹き込み操業において、風圧変動や荷下がり変動を起こ
すことなく操業を継続することが可能となり、コークス
炉生産制約の緩和、焼結鉱焼成エネルギーの低減および
高炉出銑比上昇による生産弾力性の向上を図ることが可
能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに適した装置構成の一例を
示すブロック図、第２図は、実施例での事前テスト結果
によで得られた、羽口前理論燃焼温度の上下限値を示す
グラフである。１７は羽口。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）羽口前理論燃焼温度を１８００〜２６００℃、炉
頂圧を２．５〜６．０ｋｇ／ｃｍ＾２に設定した状態下
において、高炉羽口より微粉炭を１５０ｋｇ／ｐｔ以上
及び／又は酸化鉄を５０ｋｇ／ｐｔ以上を吹き込むこと
を特徴とする高炉羽口粉体吹き込み操業法。
（２）請求項１記載の高炉羽口粉体吹き込み操業法にお
いて、更に高炉羽口より造滓剤を３０〜６０ｋｇ／ｐｔ
吹き込むことを特徴とする高炉羽口粉体吹き込み操業法
。