JPH05239515A

JPH05239515A - 高炉操業方法

Info

Publication number: JPH05239515A
Application number: JP3942992A
Authority: JP
Inventors: Shusaku Komatsu; 周作小松
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-02-26
Filing date: 1992-02-26
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】高Ｏ／Ｃ操業において安定した炉況下で燃料の
多量吹き込みを可能とし、生産性の向上、コークス比の
低減および炉寿命の延長が図れる高炉操業方法の提供。【構成】炉内に装入する鉱石とコークスとの重量比（Ｏ
／Ｃ）が 4.0を超える高炉操業において、装入１回当た
りの鉱石重量、即ち、鉱石ベース (T/装入回) と高炉ベ
リー部水平断面積 (m²) との比を、0.55を超え0.62未満
に調整することを特徴とする高炉操業方法。【効果】図示のように炉壁の熱負荷の低い状態で羽口か
らの多量燃料吹込が可能となり、安定した条件で高Ｏ／
Ｃ操業ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、羽口からオイル、微
粉炭またはタール等の燃料を吹き込んで、コークス装入
量に対する鉱石の装入量の重量比（ore by coke 、以下
Ｏ／Ｃと略記する）を高くする操業に適した高炉操業方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉では、装入鉱石の加熱、還元の効率
を上げ、かつ炉況の安定化を図るため、炉内のガス流れ
分布を適正に制御しながら操業が行われている。その
際、装入物の分布は重要な制御要因であり、設備面では
炉口径、ベル・クリアランスなどの適正設計、操業面で
はストックラインレベル、装入１回当たりのコークス重
量（以下コークベースという）、鉱石とコークスとの装
入重量比（上記のＯ／Ｃ）、ムーバブルアーマーあるい
はベルレス旋回装入装置の使用条件などの制御が行われ
ている。

【０００３】上記の手段の中、コークベースおよびＯ／
Ｃは、日常操業で自由度の高い制御要因であるため、高
炉ごとに調査して定められた適正値にしたがって調整さ
れている。Ｏ／Ｃが 4.0以下の従来の操業においては、
上記高炉ごとのコークベースの適正値から、炉内のベリ
ー部コークス層厚は，300 mm前後が適正であると考えら
れてきた。このベリー部コークス層厚とは、下記の式で
表されるものである。

【０００４】

【数１】

【０００５】羽口から燃料を吹き込んで、コークス比を
下げた場合にはＯ／Ｃが上昇する。

【０００６】このため、ベリー部のコークス層厚を適正
値である約 300 mm の一定値に調整して行うコークベー
ス一定の操業では、装入１回当たりの鉱石重量が増加し
て、ベリー部の鉱石層厚が厚くなる。ベリー部の鉱石厚
とは、下記の式で定義されるものである。

【０００７】

【数２】

【０００８】特に最近実用化が進められている微粉炭多
量吹き込みによってコークス比を大幅に低減する操業で
は、Ｏ／Ｃは 4.0を超えることが多い。この場合鉱石層
厚は肥大化し、昇温や還元が遅れて溶解能力不足とな
り、炉況不調に陥る危険性がある。

【０００９】上述の高Ｏ／Ｃ操業の問題点に対して、特
公平１−58245 号公報には、 0.8％≦ (装入１回当たりの鉱石またはコークス重
量,Ton）／（１日の必要装入量，Ton ）≦0.83％とし、
かつＯ／Ｃ≧ 4.0 とする操業法が提案されている。上記は、１日の装入
回数を従来より増加させて、120 回 (＝100/0.83) 以
上、125 回(100/0.8) 以下に調整することを意味する。
上記公報の発明の実施例（Ｏ／Ｃ＝4.1)および比較例
(Ｏ／Ｃ＝3.9)において、１日の鉱石装入量が等しい操
業で、１日の装入回数を上記 120〜125 回に増やすこ
と、すなわち、従来より鉱石、およびコークス層厚を薄
くすることにより、炉頂温度およびシャフト部圧力の変
動が小さくなり、炉況が好転することを示している。

【００１０】しかし、出銑比が上昇した場合には１日の
鉱石装入量は増加する。逆に出銑比が低下した場合に
は、鉱石装入量が減少するとともにコークス装入量も低
下し、この場合はむしろコークス装入量の変化が問題に
なる。即ち、装入回数を上記範囲内の一定値に調整して
装入する上記公報に記載の方法では、出銑比の増加とと
もに装入１回当たりの鉱石重量が増加して鉱石層厚は厚
くなり、一方、出銑比が低下した場合は装入１回当たり
のコークス重量が減少して、コークス層は薄くなりすぎ
て、上述の高Ｏ／Ｃ操業の問題点が完全に解決されると
は言い難い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、羽口から多
量の燃料を吹き込んで行う高Ｏ／Ｃ操業における前記の
問題点を解決することを目的としてなされたものであ
り、ベリー部水平断面積１m²当たりの鉱石ベース（装入
１回当たりの鉱石重量を言う）を一定範囲に調整して、
Ｏ／Ｃを増加させることにより、炉内の鉱石層厚を一定
にして融着層の肥大化を防止し、安定した炉況下で燃料
の多量吹き込みを可能とし、生産性の向上、コークス比
の低減および炉寿命の延長が図れる高炉操業方法を提供
しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、高炉の微粉
炭多量吹き込み操業において、(a) 原料装入方法を従来
のコークベース一定の考え方に基づいて、Ｏ／Ｃを上昇
させると、鉱石層厚が厚くなって、融着層の肥大化、融
着帶レベルの低下を招き、炉況が悪化すること、および
(b) 原料装入方法を鉱石ベース一定に変更するとともに
炉内の鉱石層厚が一定になるようにして、Ｏ／Ｃを上昇
させると、安定した炉況下で、微粉炭吹き込み量を増量
できること、を知った。

【００１３】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
ものであり、その要旨は、『炉内に装入する鉱石とコー
クスとの重量比（Ｏ／Ｃ）が 4.0を超える高炉操業にお
いて、装入１回当たりの鉱石重量、即ち、鉱石ベース
(T/装入回) と高炉ベリー部水平断面積 (m²) との比
を、0.55を超え0.62未満に調整することを特徴とする高
炉操業方法』にある。

【００１４】なお、本発明方法において、羽口から吹き
込む燃料は、微粉炭混合燃料のほかに、重油・微粉炭混
合燃料、タール・微粉炭混合燃料などを使用することが
できる。

【００１５】

【作用】以下、本発明方法を具体的に説明する。なお、
以下に述べる試験に使用した高炉は後述する実施例で使
用したものと同じである。

【００１６】表１に微粉炭を吹き込んでＯ／Ｃを変化さ
せたときのベリー部コークス層厚および鉱石層厚の変化
を従来法と本発明法とを対比して示す。なお、高炉のベ
リー部径は 10.6 m であり、鉱石比：1600kg／溶銑T 、
燃料比：500 kg／溶銑T で一定とし、嵩密度(T/m³)は、
鉱石：1.7 、コークス：0.5 とした。また、従来法では
コークべース：13.2 T／装入１回の一定、本発明法では
鉱石ベースとベリー部水平断面積との比：0.60 T／装入
１回・m²の一定、とした。

【００１７】表に示すように、従来法では、コークベー
ス一定で、Ｏ／Ｃを増加させるので、Ｏ／Ｃが高くなる
とともに装入１回当たりの鉱石重量が多くなる。したが
って鉱石層厚は、オールコークスの 282mmに対して、微
粉炭比 150 kg/溶銑T のＯ／Ｃ 4.57 の場合には 403mm
であり、微粉炭比 200 kg/溶銑T 、Ｏ／Ｃ 5.33 の場合
には、471mm と大幅に増大する。これに対し本発明法で
は、Ｏ／Ｃを高めても鉱石層厚高は353mm の一定値に保
持される。

【００１８】一方、従来法ではコークス層厚は 300mmの
一定であるが、本発明法の場合は、コークス層厚は微粉
炭比 100 kg/溶銑、Ｏ／Ｃ 4.0の時の 300mmに対して、
微粉炭比 200 kg/溶銑T 、Ｏ／Ｃ 5.33 の時は 225 mm
に減少する。即ち、本発明法を実施して良好な高炉操業
が行われており、コークス層厚が約 200mmに低下しても
高炉操業に何ら支障を来さない。

【００１９】

【表１】

【００２０】図１は、高Ｏ／Ｃ操業時の高炉縦断面の融
着帶形状を示す図であり、図１(a)は本発明法による鉱
石層厚が薄い場合、図１(b) は、従来法による鉱石層厚
が厚い場合である。

【００２１】図示のように、従来法では高炉内壁１内に
形成される鉱石の融着層５の厚さ９および幅８がともに
本発明法に比べて肥大化している。また、従来法の融着
帶高さ７は、本発明法より高くなっており、融着帶下部
レベルも低下して炉況不良が懸念される。

【００２２】前述のように、例えばＯ／Ｃが5.33のよう
な高Ｏ／Ｃ操業においては、鉱石層３の厚さが本発明法
の 353mmに対して、従来法では 471mmに大幅に増大す
る。鉱石層３の厚さが増大すると炉内のコークス層４お
よび鉱石層３の数が減少する。

【００２３】このため、900 ℃以上の領域において、コ
ークス層４内で生ずる CO₂＋Ｃ→2COの反応と鉱石層３
内で生ずる還元反応の繰り返し回数が低下する。また、
融着帶６内の鉱石の融着層５は、肥大化しているため、
その比面積が低下し、ガスとの接触効率が低下して還元
率の低下を招くことになる。

【００２４】本発明法では、Ｏ／Ｃを増加させても鉱石
層３の厚さは一定に保持され、炉内に安定した融着帶が
形成されるため、良好な炉況下で多量の燃料吹き込みが
可能となる。

【００２５】つぎに本発明方法において、Ｏ／Ｃが 4.0
を超える高Ｏ／Ｃ操業時に、鉱石ベース／ベリー部水平
断面積比 ( T／装入１回・m²) を 0.55 を超え、0.62未
満とする理由を説明する。

【００２６】高炉の羽口から約 130 kg/溶銑・T の微粉
炭を吹き込み、鉱石ベースを44〜57T/装入１回の範囲に
変化させて、Ｏ／Ｃを 4.3とする高Ｏ／Ｃ操業を行い、
炉内圧力損失、ベリー部レンガ温度および燃料比を調査
した。表２に鉱石ベース／ベリー部水平断面積比と、鉱
石層厚およびコークス層厚との関係を示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】図２および図３は、鉱石ベース／ベリー部
水平断面積比と、炉内圧力損失およびベリー部レンガ温
度（炉壁熱負荷）との関係を示す。

【００２９】これらの図および表２に示すように、鉱石
ベース／ベリー部水平断面積比が、0.62 T／装入１回・
m²以上になると、鉱石層厚が 365mm以上に厚くなり、炉
内圧力損失およびベリー部レンガ温度の急上昇が認めら
れる。これは前述した鉱石層厚の増大による融着層の肥
大化、融着帶の高さの増大と下部レベルの低下に起因す
ると考えられる。鉱石ベース／ベリー部水平断面積比を
低下させると鉱石層の減少とともに炉内圧力損失・ベリ
ー部レンガ温度ともに低下し、上記比が 0.55T／装入１
回・m²以下になると変化が認められなくなり、炉壁の不
活性化すなわち炉内の不活性帶形成が助長される。

【００３０】したがって上記の比を0.55を超えて0.62未
満の範囲内で調整すれば、通気抵抗の増大を抑制しつ
つ、炉壁の熱負荷を制御して炉壁活性度を維持すること
ができ、良好な炉況下で高Ｏ／Ｃ操業が行える。

【００３１】図４に鉱石ベース／ベリー部水平断面積比
と燃料比との関係を示す。図示のとおり上記の比を 0.6
2T／装入１回・m²よりも低くすると、鉱石層厚が低下し
て前述したようにガス還元率が向上するともに放散熱が
低減するので、燃料比は低下する。しかし、上記の比が
0.55T／装入１回・m²以下になると、前述のように炉内
の不活性帶形成が助長され、炉況悪化を招く恐れがあ
る。即ち、高Ｏ／Ｃ操業で低燃料比を達成するには、本
発明で定める範囲が最良であると言える。

【００３２】以下実施例によって、本発明の効果を説明
する。

【００３３】

【実施例１】使用した高炉は内容積1850m³、その炉内壁
寸法は、炉高27.5m 、炉口径7.5m、ベリー部径10.6m 、
炉床径9.6mである。原料装入装置は、Mckee ２ベル式
で、炉内装入時にムーバブルアーマーを使用した。微粉
炭吹き込み設備の能力は最高22T/hrである。

【００３４】羽口からの微粉炭吹き込み量を増量しなが
ら、Ｏ／Ｃを上昇させ、Ｏ／Ｃ 4.0以上では、鉱石ベー
ス／ベリー部水平断面積比が0.60 T／装入１回・m² (ベ
リー部鉱石層厚 353 mm 一定）の原料装入を行った。そ
して、炉内圧力損失、ベリー部炉壁温度などで炉況を監
視しながら、良好な炉況下で安定した操業が行えるＯ／
Ｃ上昇可能量および微粉炭吹き込み増量可能量を調査し
た。

【００３５】

【比較例１】原料装入を、コークベースを13.2 T／装入
１回・一定（ベリー部コークス層厚300mm)にして行った
以外は、実施例とほぼ同様の条件で操業を行い、Ｏ／Ｃ
上昇と微粉炭吹き込み増量の可能量を調査した。

【００３６】

【比較例２および比較例３】高炉羽口から微粉炭を150k
g/溶銑・T 吹き込み、Ｏ／Ｃを 4.6として、鉱石ベース
／ベリー部水平断面積比を比較例２では 0.80 T/装入１
回・m²、比較例３では 0.50T/ 装入１回・m²とした以外
は、実施例１のＯ／Ｃ 4.6到達時と同じ条件で操業を行
った。

【００３７】表３に安定操業を持続することが可能なＯ
／Ｃ、微粉炭比の到達値における操業条件および操業結
果を、実施例１と比較例１〜３を対比して示す。

【００３８】表３に示すように、実施例、および比較例
１のCOガス利用率、炉内圧力損失、ベリー部レンガ温度
などは、炉況管理範囲内のほぼ等しい値が得られてい
る。このような安定操業が行えるのは、コークベース一
定でＯ／Ｃを上昇させる比較例１においては、微粉炭比
が約110kg/溶銑・T 、Ｏ／Ｃ 4.0までである。これに対
し、鉱石ベース／ベリー部水平断面積比一定でＯ／Ｃを
上昇させる実施例１においては、微粉炭比を150kg/溶銑
・T まで増量し、Ｏ／Ｃを 4.6まで上昇させても安定操
業を行うことができる。これによりコークス比は比較例
１の８％減とすることができた。表３の比較例２と３
は、鉱石ベース／ベリー部水平断面積比が本発明で定め
る範囲にない例である。

【００３９】鉱石ベース／ベリー部断面積比が実施例１
より大幅に高い比較例２は、実施例１に比較して燃料比
が約 10kg/溶銑・T 増加した。また、比較例２は、ムー
バブルアーマーポジションを実施例１と同一でスタート
した。しかし、炉内圧損が高く、ベリー温度も上昇した
ので、鉱石を炉壁側に多く装入するようポジションを変
更したが、効果はなく、１日後にコークス比を増加し
て、微粉炭吹き込みの低減を余儀なくされた。

【００４０】一方、比較例３のように鉱石ベース／ベリ
ー部断面積比を大幅に低下させた場合、一時的には、操
業成績は好調であったが、長期間（１ヶ月程度）操業を
続けると炉壁が不活性化したため１週間のクリーニング
操業を必要とした。

【００４１】

【表３】

【００４２】

【発明の効果】本発明方法によれば、炉内の鉱石層厚、
融着層の厚さと幅、および融着帶の高さを一定に維持し
ながらＯ／Ｃを上昇させることができる。したがって高
Ｏ／Ｃ操業を行っても、炉内圧力損失や炉壁熱負荷が増
加したり、炉壁が不活性化するような炉況悪化を招くこ
とがなく、羽口からの多量燃料吹き込みが可能となり、
高炉の生産性も向上する。また、高価な塊コークスの使
用量を減らすことができ、溶銑製造コストを削減するこ
とができる。その外、炉体熱負荷を低減できるので、燃
料比の低減、および炉寿命の延長という大きな実益が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高Ｏ／Ｃ操業時の融着帶形状を示す高炉縦断面
の模式図であり、 (a)は本発明方法による鉱石層厚が薄
い場合、(b) は従来の方法による鉱石層厚が厚い場合で
ある。

【図２】鉱石ベース／ベリー部水平断面積の比と、炉内
圧力損失との関係を示す図である。

【図３】鉱石ベース／ベリー部水平断面積の比と、ベリ
ー部レンガ温度（炉壁熱負荷）との関係を示す図であ
る。

【図４】鉱石ベース／ベリー部水平断面積の比と、燃料
比との関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内に装入するコークスに対する鉱石の重
量比が 4.0を超える高炉操業において、装入１回当たり
の鉱石重量（T/装入回）と高炉ベリー部の水平断面積
（m²）との比を 0.55 を超え、0.62未満に調整すること
を特徴とする高炉操業方法。