JPH05255719A - 高炉操業法 - Google Patents

高炉操業法

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JPH05255719A
JPH05255719A JP8837092A JP8837092A JPH05255719A JP H05255719 A JPH05255719 A JP H05255719A JP 8837092 A JP8837092 A JP 8837092A JP 8837092 A JP8837092 A JP 8837092A JP H05255719 A JPH05255719 A JP H05255719A
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JP
Japan
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furnace
coke
reactivity
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highly reactive
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Withdrawn
Application number
JP8837092A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Yamaguchi
一良 山口
Hiromitsu Ueno
浩光 上野
Masaaki Naito
誠章 内藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 JIS反応性が30%以上の高反応性コーク
スを大塊と小塊に分別し、大塊を炉中心部に、小塊を炉
中間部より炉周辺部に装入するに際し、高い還元効率の
もとで燃料比を低下でき、高生産性で安定的に高炉を操
業する。 【構成】 炉周辺部に装入した高反応性コークスの装入
量とJIS反応性に応じて、炉周辺部における鉱石とコ
ークスの比率、羽口前フレーム温度を調整する。 【効果】 上記操業法を実施することにより、融着帯の
根を一定の位置、厚みに保持することができ、生産性向
上、燃料比低下ができ、安定した溶銑供給が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反応性を高めたコーク
スを炉頂から装入される通常冶金用コークスの全量ある
いは一部と置換して使用することにより、燃料比を低下
させ、生産性を向上させた高炉操業法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常の高炉にあっては、炉頂から鉄鉱石
および通常冶金用コークスを層状に装入し、この鉄鉱石
を炉内で還元した後、金属状態に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52−43169号公報にあっては、鉄鉱石と小塊
コークスをあらかじめ混合しておき、この混合物と通常
冶金用コークスを層状に装入することが開示されてい
る。このようにあらかじめコークスと混合した鉄鉱石を
使用することにより、炉内における通気性が改善され、
その還元性が向上する。
【0003】また特公昭63−30964号公報にあっ
ては、炉中心部に大塊コークスを炉中間部より炉周辺部
に小塊コークスを装入し、炉下部炉中心におけるコーク
スのほとんど動かない層(炉芯と称する)の通気・通液
性を確保し、安定的に高炉を運転する操業法が開示され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高炉の熱保
存帯温度は1000℃程度であり、この温度はコークス
のガス化開始温度に相当する。つまり、高炉内でC+C
2 =2COのコークスのガス化反応が起こるために、
約1000℃以上の温度が必要となる。鉄鉱石の還元は
熱保存帯より高温領域で約70%が生じるが、温度が高
くなるに伴い還元平衡ガス組成が高CO側となること、
および鉄鉱石からの融液生成が約1100℃以上で見ら
れ、還元ガスの浸透が不十分になることから、熱保存帯
の温度が高いと鉄鉱石の間接還元を有効に活用できず、
還元効率もある値以上に向上しない。
【0005】ところで、鉄鉱石と混合された小塊コーク
スは通常冶金用コークスと同じ性状であるから、粒度の
小さい分だけCO2 との反応がより活発である。しかし
鉄鉱石と混合しているため鉄鉱石のCO還元で生成した
CO2 がコークスのより近くにあり、反応が速いという
有利さだけで熱保存帯温度の低下を伴わないため、その
還元効率向上には限界があった。
【0006】この限界を改善するために、高反応性コー
クスを通常冶金用コークスの全量あるいは一部と置換し
て使用することが操業として行われている。この高反応
性コークスは反応性が高いことから、高炉内のCO2
コークス表面に接触してC+CO2 =2COの反応がよ
り低温から活発に行われる。またその結果として炉内に
生じたCOガスが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。
【0007】C+CO2 =2COの反応は吸熱反応であ
り、高炉における熱保存帯温度を低下させることができ
る。従来法によるとき、1000℃程度の熱保存帯が生
成しその値がほと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温度を900
〜950℃に低下させることが可能となる。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、還元効率が向上しコークス比を低下させる
ことができる。この高反応性コークスは通常冶金用コー
クスの全量あるいは一部と置換し、大塊と小塊に分別
し、大塊を炉中心部に小塊を炉中間部より炉周辺部に装
入する。高反応性コークスは、単独でも鉄鉱石と混合し
ても、通常冶金用コークスと混合しても使用される。
【0008】とくに、炉周辺部に装入された鉄鉱石は高
炉レースウェイで生成した高温還元性ガスとの間で反応
伝熱が行われ、鉄鉱石の軟化融着によって融着帯を生成
する(炉周辺部に生成するものを根と称する)。この根
は、通常の高炉操業においては炉下部炉周辺部に安定し
て存在し、位置や厚みに変動のないことが望ましい。し
かるに、高反応性コークスの炉周辺部への装入により、
この領域における還元効率向上がはかられることから、
反応伝熱のバランスが崩れ、位置や厚みが変動し、ひい
ては高炉操業に変動を及ぼす。炉周辺部に装入した高反
応性コークスの装入量、JIS反応性によってこの変動
幅が異なるため、通常は変動が起きたときにアクション
をとり、変動抑制のために燃料比上昇、送風量低下のア
クションを行い、高炉の生産性は低下していた。
【0009】そこで、本発明にあっては、高反応性コー
クスを炉周辺部に装入し、その装入量、JIS反応性が
変化しても、反応伝熱のバランス、根の位置や厚みの変
動を抑制し、高い還元効率のもとで高生産性で安定的に
高炉を操業することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、コークスを大塊と小塊に分別して装
入する高炉操業法において、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炉中心部に小塊
高反応性コークスを炉中間部より炉周辺部に装入するに
際し、炉周辺部に装入した高反応性コークスの装入量、
JIS反応性に応じて炉周辺部における鉱石とコークス
の比率または羽口前フレーム温度の少なくとも一方を調
整することを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明でいう炉周辺部とは、炉壁から炉口径の
15%の距離までの領域を示し、炉中心部とは、炉口径
の15%の半径の領域を示す。本発明で使用する高反応
性コークスはJIS K2151−1977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
ることが必要である。30%以上という数値限定は特開
平1−36710号に示すように、実炉試験結果より3
0%未満ではほとんどその結果が見られないことによ
る。特開平1−36710号では高反応性コークスの調
整法として、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か、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
を少量、原料炭に配合する方法を開示した。成型コーク
スもこれに属する。
【0012】高反応性コークスを炉周辺部に装入すると
この領域の還元効率が向上するから、結果としてC+C
2 =2COのソルーションロス反応(吸熱反応)が抑
制される。このため高炉の炉熱に余裕ができ、融着帯の
根は上昇する。この上昇を抑制するためには、まず炉周
辺部における鉱石とコークスの比率(O/Cと称する)
を上昇させる。O/Cの上昇により炉周辺部に降下する
鉄鉱石の量が増加するから、ソルーションロス反応は増
加し、融着帯の根は一定の位置、厚みに保持される。図
1は操業試験によって求めた、炉周辺部に装入する高反
応性コークスの装入量およびJIS反応性と炉周辺部O
/Cの変化幅の関係を示す。
【0013】炉周辺部O/Cを上昇させると炉中心部か
ら炉中間部のO/Cが低下し、高炉は安定操業を維持で
きるが、低下させすぎるとこれらの領域の還元効率が低
下し、高炉全体としての還元効率が低下するため、その
ときは全体のO/Cを上昇させる。炉中心部から炉中間
部のO/Cの下限は高炉によって、あるいは同一高炉で
も操業条件によって異なるから、炉頂ゾンデ、シャフト
ゾンデ等の測定値により管理することが望ましい。
【0014】次に炉周辺部のO/Cの変化幅には上限が
存在するため、図1でのアクションには限界がある(図
1においては、変化幅にして+3.0)。このため、O
/Cの変化幅の上限に達したときには、羽口前フレーム
温度を低下させる。羽口前フレーム温度の低下により、
融着帯の根の溶解能力が低下するから、融着帯の根は一
定の位置、厚みに保持される。図2は操業試験によって
求めた、炉周辺部に装入する高反応性コークスの装入量
およびJIS反応性と羽口前フレーム温度の変化幅の関
係を示す。
【0015】羽口前フレーム温度Tf(℃)は次の式に
よって計算され、羽口前フレーム温度低下のためには、
送風温度Tb(℃)低下、送風湿度Hb(g/Nm3
air)上昇、酸素量O2 (Nm3 /Nm3 −air)
減少、微粉炭量PC(g/Nm3 −air)増加のいず
れか、あるいはこれらを組合せて実施する。
【0016】 Tf=1559+0.839×Tb−6.033×Hb+4972×O2 −3.010×PC
【0017】上述した操業法においては、炉周辺部O/
Cに引き続いて羽口前フレーム温度のアクションを実施
したが、逆に羽口前フレーム温度に引き続いて炉周辺部
O/Cのアクションを実施することもできる。このとき
は羽口前フレーム温度の変化幅の下限(図2において
は、変化幅にして−80℃)に達したときに、炉周辺部
O/Cを低下させる。
【0018】
【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。表1に高反応性コークスを使用した本発明に
よる高炉操業結果を従来法と比較して示す。対象高炉は
内容積3000m3 の中型高炉であり、炉頂からO/C
=4.2の割合で鉄鉱石と通常冶金用コークス(JIS
反応性20%)を層状に装入し、羽口前フレーム温度を
2180℃(送風温度1200℃、送風湿度25g/N
3 −air、酸素富化量0.013Nm3 /Nm3
air、微粉炭吹込み量100g/Nm3 −air)に
維持しながら溶銑を6000t/日製造していた。炉周
辺部のO/Cは3.6であった。
【0019】
【表1】
【0020】実施例1 JIS反応性40%の小塊高反応性コークス50kg/
t−pigを通常冶金用コークスと置換して、鉄鉱石と
混合して炉周辺部に装入したときに、図1にしたがって
炉周辺部O/Cを3.6から4.6(+1.0)とした
操業例である。
【0021】実施例2 JIS反応性50%の小塊高反応性コークス75kg/
t−pigを通常冶金用コークスと置換して、通常冶金
用コークスと混合して炉周辺部に装入したときに、図1
にしたがって炉周辺部O/Cを3.6から5.6(+
2.0)とした操業例である。このとき、炉中心部のO
/Cが低下しすぎ、この領域の炉頂ガス利用率が低下し
たことが炉頂ゾンデの測定結果より判明したので、全体
のO/Cを4.2より4.25(+0.05)上昇させ
た。
【0022】実施例3 JIS反応性60%の小塊高反応性コークス140kg
/t−pigを通常冶金用コークスと全量置換して、炉
周辺部に装入したときに、図1にしたがうと炉周辺部O
/Cを3.6から6.6まで上限一杯(+3.0)上昇
しても80kg/t−pig分しか調整できない。よっ
て残りの60kg/t−pig分を図2にしたがって、
羽口前フレーム温度を2170℃から2115℃(−5
5℃)とした操業例である。
【0023】実施例4 JIS反応性30%の小塊高反応性コークス100kg
/t−pigを通常冶金用コークスと置換して、鉄鉱石
に50kg/t−pig、通常冶金用コークスに50k
g/t−pigそれぞれ混合して炉周辺部に装入したと
きに、図2にしたがっ羽口前フレーム温度を2170℃
から2145℃(−25℃)とした操業例である。
【0024】実施例5 JIS反応性60%の小塊高反応性コークス140kg
/t−pigを通常冶金用コークスと全量置換して、炉
周辺部に装入したときに、図2にしたがうと羽口前フレ
ーム温度を2170℃から2090℃まで下限一杯(−
80℃)低下しても110kg/t−pig分しか調整
できない。よって残りの30kg/t−pig分を図1
にしたがって、炉周辺部O/Cを3.6から5.1(+
1.5)とした操業例である。
【0025】いずれの場合も、下記の比較例に対して燃
料比が低く、出銑量が多い。比較例は、JIS反応性4
0%の小塊高反応性コークス50kg/t−pigを通
常冶金用コークスと置換して、鉄鉱石と混合して炉周辺
部に装入した従来法の操業例であり、通気性が変動し悪
化したため、燃料比を上昇させ、送風量を低下させるア
クションを実施した。実施例1に対して燃料比が高く、
出銑量が少ない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、JIS反応性が30%以上の高反応性コークスを大
塊と小塊に分別し、大塊を炉中心部に、小塊を炉中間部
より炉周辺部に装入するに際し、炉周辺部に装入した高
反応性コークスの装入量とJIS反応性に応じて、炉周
辺部における鉱石とコークスの比率、羽口前フレーム温
度を調整することにより、融着帯の根を一定の位置、厚
みに保持することができ、高い還元効率のもとで燃料比
を低下でき、高生産性で安定的に高炉を操業することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】炉周辺部に装入する高反応性コークスの装入量
およびJIS反応性と炉周辺部O/Cの変化幅の関係を
示すグラフ
【図2】炉周辺部に装入する高反応性コークスの装入量
およびJIS反応性と羽口前フレーム温度の変化幅の関
係を示すグラフ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コークスを大塊と小塊に分別して装入す
    る高炉操業法において、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炉中心部に小塊高反
    応性コークスを炉中間部より炉周辺部に装入するに際
    し、炉周辺部に装入した高反応性コークスの装入量、J
    IS反応性に応じて炉周辺部における鉱石とコークスの
    比率または羽口前フレーム温度の少なくとも一方を調整
    することを特徴とする高炉操業法。
JP8837092A 1992-03-13 1992-03-13 高炉操業法 Withdrawn JPH05255719A (ja)

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Effective date: 19990518