JPH05271727A - 高炉羽口微粉炭吹き込み操業法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の高炉羽口から微粉炭を吹き込む際に、
複数の出銑口それぞれからの溶銑のSi濃度のばらつきを
可及的に抑制し、安定的に低Si銑を製造する。 【構成】 複数の出銑口から出銑された溶銑のSi濃度の
ばらつきに応じて、微粉炭のSiO₂濃度を変更して、ばら
つきの大きな溶銑を出銑した出銑口の近傍の高炉羽口9a
〜9dから複数種の微粉炭を吹き込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉に複数設けられた
高炉羽口から微粉炭を吹き込む高炉羽口微粉炭吹き込み
操業法に関する。さらに詳しくは、本発明は、特に複数
種の微粉炭の吹き込みに伴う溶銑のSi濃度の増加や変動
を防止して高炉操業を安定的に行うことができる高炉羽
口微粉炭吹き込み操業法に関する。

【０００２】

【従来の技術】以前の高炉操業では、コークスの使用量
を抑制して製造コストの低減を図るとともに高出銑化を
図るため、高炉羽口から重油やタール等の液体燃料を多
量に吹き込む液体燃料吹き込み操業が指向されていた。
しかし、昭和50年代前半の原油価格の高騰に伴ってエネ
ルギー価格体系が大きく変化した結果、その後オールコ
ークス操業が主流になってきた。

【０００３】オールコークス操業では、液体燃料吹き込
み操業に比較して燃料コストを低減することはできるも
のの、羽口前理論燃焼温度が上昇して操業が不安定とな
り、また高炉への水素投入量も低下するために荷下がり
が不安定となり、スリップが頻発するとともに溶銑中の
Si濃度も増加する。この問題には調湿を多量に使用する
ことにより対応してきたが、代わりに、コークス比が増
加するためにコークス炉の生産能力が不足してしまうと
いう問題、および送風原単位が増加して吹抜け限界の面
から最大出銑比が低下してしまうという問題等があっ
た。

【０００４】従来は、これらの問題を解消するとともに
コークス使用量を減らすため、安価な羽口吹き込み燃料
として微粉炭を吹き込み、操業の安定と出銑比の増加と
を図っていた。今日、国内では、銑鉄トン当たり微粉炭
比 100kg以上で操業でされている高炉も見られる (例え
ば、「鉄と鋼」Vol.73(1987)S783、および日本鉄鋼協会
講演論文集、「材料とプロセス」Vol.1(1988)p.72 参
照) 。

【０００５】ところで、この微粉炭の炭種は購入する石
炭の価格変動、入荷さらには在庫状況等に応じて変動し
一定しないため、炭種の化学的組成（元素、灰分量さら
には灰組成等）は変動し、高炉内での燃焼挙動に差異が
生じる。そのため、炭種を変更する際には、その炭種差
に応じて吹き込み条件を調整する必要がある。

【０００６】また、微粉炭の吹き込みに際しては、レー
スウェイの周辺において、高炉羽口から吹き込まれた微
粉炭の灰分の中のSiO₂と上部から滴下するスラグとか
ら、下記式の反応を生じてSiO ガスを発生し、滴下帯
において、発生した SiOガスは炉下部のコークス充填層
を通過して上昇する間に溶銑中に含有されるＣと式の
反応により、溶銑中にSiとして吸収される。

【０００７】SiO₂＋C ＝SiO ＋CO ・・・・・ SiO ＋C ＝Si＋CO ・・・・・ レースウェイ周辺における式の反応は、コークス中の
灰分に含まれるSiO₂からも生成し、生成量はその操業に
おけるコークス比と微粉炭比とにより変化する。微粉炭
は、コークスに比較して比表面積が大きいため、微粉炭
比が増加しコークス比が減少した場合に発生するSiO ガ
ス量は相対的に増加する。したがって、微粉炭吹き込み
操業では、溶銑中のSi濃度は増加する傾向にある。

【０００８】溶銑中のSi濃度が増加すると、後続する製
鋼工程で行われる脱硅・脱燐の予備処理および精錬工程
での制御が難しくなり、生産性の低下を招く。そこで、
溶銑中Si濃度の過度の増加を抑制することを目的とし
て、微粉炭以外の粉体を微粉炭と同時に吹き込む技術が
提案されている。

【０００９】例えば、特開昭61−257404号公報には微粉
炭とともに粉鉱石を吹き込む操業法が提案されており、
本発明者らも特開平２−263907号公報により、微粉炭と
ともに造滓剤を吹き込む操業法を提案した。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、高炉に
おける微粉炭の吹き込みでは炭種が一定しないため、炭
種によって微粉炭中の灰分に含まれるSiO₂量が変化して
しまう。したがって、前述のように、炭種の変更の前後
ではレースウェイ周辺で生成する SiO量が変化して最終
的には溶銑中のSi濃度が増加してしまう。

【００１１】さらに、高炉内には、装入物分布やガス流
分布等に起因して円周方向偏差が存在するため、高炉羽
口から吹き込まれる微粉炭の分配量の円周方向偏差が悪
化し、円周方向に複数設置された出銑口から出銑される
溶銑中のSi濃度が一定しない。これらの問題は、いずれ
も、微粉炭の吹き込み量が多量になるほど顕著に発生す
るため、従来は低Si銑の製造は困難であった。

【００１２】特開昭61−257404号公報または特開平２−
263907号公報により提案された方法では、溶銑中のSi量
を全体として低減することはできても、複数設置された
出銑口それぞれから出銑される溶銑中のSi量の変動を解
消することはできない。また、微粉炭の吹き込み量が多
量になると微粉炭とともに同時に吹き込まれる酸化鉄や
造滓剤等を含めて高炉羽口から吹き込まれる粉体量が増
加するため、未燃焼の微粉炭、未還元の酸化鉄さらには
未滓化の造滓剤等の量が増加してレースウェイ周辺の通
気性が低下し、風圧変動を生じて高炉操業が不安定にな
る。

【００１３】ここに、本発明の目的は、複数設置された
高炉羽口から微粉炭を吹き込むに際して、複数設置され
た出銑口それぞれからの溶銑のSi濃度のばらつきを、微
粉炭の炭種を変更した場合にも、可及的に抑制し、安定
的に低Si銑を製造することができる高炉羽口微粉炭吹き
込み操業法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明の要旨と
するところは、複数設けられた高炉羽口から複数種の微
粉炭を吹き込む高炉羽口微粉炭吹き込み操業法であっ
て、複数の出銑口から出銑された溶銑のSi濃度のばらつ
きに応じて、前記微粉炭のSiO₂量を変更することを特徴
とする高炉羽口微粉炭吹き込み操業法である。

【００１５】本発明を実際の操業に適用する際の手順の
一例は次のとおりである。 複数設置された各高炉羽口から吹き込むために準備さ
れた複数種の微粉炭の灰分中に含まれるSiO₂量を、全て
の種類の微粉炭について予め測定しておく。 複数設置された各出銑口それぞれから排出される溶銑
を採取し、Si濃度を全ての溶銑について例えば迅速分析
法を用いて測定する。

【００１６】測定した全ての溶銑のSi濃度の平均値を
目標値とし、この目標値と、各出銑口からの溶銑のSi濃
度との差に応じて、複数の各出銑口の近傍の高炉羽口そ
れぞれから吹き込むべき微粉炭のSiO₂量を増加する必要
があるのかまたは減少する必要があるのかを近定する。

【００１７】微粉炭中のSiO₂量を、増加する場合は現
在添加している微粉炭よりもSiO₂量が高い微粉炭を前記
の工程での測定結果と併せて適宜選択し、一方減少す
る場合には現在添加している微粉炭よりもSiO₂量が低い
微粉炭を前記の工程での測定結果と併せて適宜選択し
て、吹き込む。

【００１８】上記の本発明において、「各出銑口の近傍
の高炉羽口」とは、水平面において、出銑口が指向する
方位と同方位または近似した方位を指向するようにして
出銑口の上方に設置された高炉羽口をいう。例えば、均
等間隔に配設された４個の出銑口と36個の高炉羽口とを
有し、４個の高炉羽口は４個の出銑口と完全に同一の方
位を有する場合には、「各出銑口の近傍の高炉羽口」と
は出銑口の直上に位置して同一方位を指向する高炉羽口
および該高炉羽口を起点として円周方向４個目以内まで
の高炉羽口をいう。換言すれば、羽口からの吹込み微粉
炭のSiO₂量を変えることで１つの出銑口から溶銑のSi濃
度を変えることのできる範囲内の羽口ということができ
る。

【００１９】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明では、複数の出銑口から出銑された溶銑のSi濃度を
全て測定し、測定値それぞれの間のばらつきを求め、こ
のばらつきを可及的に小さくするために、ばらつき幅が
大きい溶銑を出銑した出銑口の近傍の高炉羽口から、Si
O₂濃度を変更した微粉炭を吹き込んで操業する。

【００２０】本発明では、設置される出銑口の設置数は
通常の高炉と同程度の２個以上の複数であればよく、限
定を要さない。また、高炉羽口の設置数についても通常
の高炉と同程度であればよく、何ら限定を要さない。通
常、羽口の設置本数は円周方向設置間隔が約1.2mである
ため、例えば炉床径14m 級の大型高炉の場合には38本前
後である。なお、羽口先端内径は 100〜150mm 程度であ
る。

【００２１】本発明では、微粉炭のSiO₂濃度の変更方
法、すなわち測定した溶銑のSi濃度の各測定値と、高炉
羽口から吹き込む微粉炭のSiO₂濃度との間の定量的な関
係は、限定を要さない。つまり、ばらつきの大きな溶銑
のSi含有量を求めるとともにこの溶銑を出銑した出銑口
を特定し、(a) この溶銑中のSi含有量を低下する場合に
は、微粉炭のSiO₂濃度を低下して、すなわちSiO₂濃度が
低い微粉炭を適宜選択して高炉羽口から投入すること、
(b) この溶銑中のSi含有量を増加する場合には、微粉炭
のSiO₂濃度を増加すること、すなわちSiO₂濃度が高い微
粉炭を適宜選択して高炉羽口から投入すること、とすれ
ばよい。

【００２２】なお、実際の操業においては、微粉炭のSi
O₂濃度は、経験的に、2.0 〜5.0 重量％、5.0 〜8.0 重
量％と２段階に分類できる。そこで、溶銑中のSi含有量
に応じて、溶銑の目標SiO₂濃度を勘案して前記２段階に
分類した微粉炭から適宜選択すればよい。

【００２３】したがって、本発明によれば、特に炭種の
変更があったような場合にも、微粉炭中の灰分に含まれ
るSiO₂量を適当な範囲に抑制できるため、レースウェイ
周辺で生成する SiO量の変化を可及的に抑制でき、最終
的に溶銑中のSi濃度の増加を抑制することが可能とな
る。

【００２４】また、本発明によれば、円周方向に複数設
置された出銑口から出銑される溶銑それぞれのSi濃度の
ばらつきが可及的に抑制されるため、複数設置された出
銑口から出銑される溶銑中のSi量の円周方向の変動を解
消することが可能となる。

【００２５】なお、本発明は、吹き込む微粉炭の吹き込
み量を増加するものではないため、例えば、レースウェ
イ周辺の通気性を低下させ風圧変動を生じて高炉操業を
不安定にするといった問題も発生しない。さらに、本発
明を実施例を参照しながら詳述するが、これは本発明の
例示であり、これにより本発明が限定されるものではな
い。

【００２６】

【実施例】図１は、高炉羽口微粉炭吹き込み操業法を行
う高炉および吹き込み設備を示す説明図である。本実施
例では、図１内に示す高炉12 (内容積2700m³) を用い
て、本発明にかかる高炉羽口微粉炭吹き込む操業法を行
い、その効果を確認した。

【００２７】同図において、ヤードに積んである各石炭
1a、1b (後述する表１に示す炭種ａ、ｂ) を、各石炭ホ
ッパ2a、2b内にそれぞれ貯蔵し、その後各ロータリフィ
ーダ3a、3bから所定量を切り出して粉砕機４に供給し、
200 メッシュ以下の粒度のものが70重量％以上になるま
で粉砕し、混合した。

【００２８】次いで、粉砕機４に併設された熱風炉５か
ら供給される150 〜500 ℃の熱風によって、粉砕・混合
された炭種ａおよびｂを水分量が0.5 重量％以下となる
まで乾燥させて微粉炭とした。

【００２９】所定粒度および所定水分量に調整された微
粉炭は、微粉炭吹き込み設備6a、6bから切り替えバルブ
7a、7bにより吹き込み方位を決定され、隣接するもの同
士の吹き込み方位が90°ずつ異なる４つの出銑口No.1な
いしNo.4 (図示しない）のうちの対向する２つ (No.1、
No.2) と同方位で設置された高炉羽口9a、9bまでキャリ
アガス8a、8bにより気体輸送され、高炉羽口9a、9bまで
輸送された微粉炭は、吹き込みノズル10a 、10b を介し
てブローパイプ11a 、11b からの熱風と共に高炉12内に
吹き込まれた。なお、図示していないが、高炉羽口9a、
9bと直交する方向を指向した高炉羽口9c、9dにもａ炭種
および／またはｂ炭種を供給できるように構成されてお
り、高炉羽口9c、9dには、吹き込みノズル10c 、10d お
よびブローパイプ11c 、11d がそれぞれ接続されてい
る。

【００３０】表１に、本実施例における微粉炭吹き込み
の結果を示す。表１には高炉12内へ吹き込んだ微粉炭の
炭種およびSiO₂含有量と、微粉炭吹き込み後の各出銑口
からの溶銑中Si濃度を併せて示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１における実験１は、従来法により高炉
羽口9aからａ炭種からなる微粉炭の吹き込みを行った場
合である。ａ炭種のSiO₂量は6.0 重量％であり、溶銑中
のSi濃度は平均で0.45重量％であり、さらに、出銑口毎
のばらつきは標準偏差0.086であった。

【００３３】実験２は、同じく従来法により高炉羽口9b
からｂ炭種からなる微粉炭の吹き込みを行った場合であ
る。ｂ炭種のSiO₂量は3.4 重量％であり、実験１で用い
たａ炭種と比較してSiO₂量が少ないために溶銑中のSi濃
度は平均で0.32重量％と低い値になった。しかし、出銑
口毎のばらつきは高水準で存在しており、標準偏差0.07
3 であった。

【００３４】実験３は、比較例であり、ａ炭種とｂ炭種
とを50重量％ずつ配合した混合微粉炭を高炉羽口9bから
吹き込んだ場合である。混合微粉炭のSiO₂量は4.7 重量
％であり、溶銑中のSi濃度は平均で0.39重量％が達成さ
れ、実験１から実験２へ炭種を切り替えた場合に想定さ
れるような溶銑中のSi濃度レベルの大幅な変動は解消さ
れたものの、出銑口毎のばらつきは依然存在しており、
標準偏差0.083 であった。

【００３５】実験４は、本発明例であり、実験３におけ
る各出銑口からの溶銑のSi含有量を測定した結果、No.
1: 0.28重量％、No.2: 0.33重量％、No.3: 0.45重量
％、No.4: 0.45重量％であって、平均値は0.39重量％で
あった。この測定結果から、平均溶銑中Si濃度よりも出
銑Si濃度が低かったNo.1とNo.2の２つの出銑口と同方位
の高炉羽口9a、9bからは、SiO₂量の高いａ炭種の吹き込
みを行った。また、平均溶銑中Si濃度よりも出銑Si濃度
が高かったNo.3とNo.4の２つ方位の高炉羽口9c、9dから
は、SiO₂量の低いｂ炭種の吹き込みを行った。

【００３６】その結果、出銑口毎の溶銑中Si濃度のばら
つきは低減され、標準偏差0.015 と大きく改善された。
さらに、平均Si濃度は0.35重量％であり、円周方向偏差
が緩和されたため、同種の微粉炭を吹き込んだ実験３の
平均Si濃度よりも低下した。

【００３７】なお、本実施例では２種の微粉炭を吹き込
む例を述べたが、本発明は２種の微粉炭に限られるもの
ではなく、また、吹き込む微粉炭は複数種を混合したも
のを使用してもよいことは言うまでもない。

【００３８】上記の実施例から明らかなように、本発明
によれば、出銑口別の溶銑中Si濃度のばらつきが改善さ
れるため、製銑工程に続く製鋼工程での脱硅・脱燐の予
備処理および精錬工程での制御が容易となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、微粉炭の灰分中
のSiO₂量に応じて、Si含有量のばらつきの大きな溶銑を
出銑した出銑口の近傍の高炉羽口から、微粉炭の吹き込
みを行い、溶銑Si濃度のばらつきを緩和し、安定した高
炉の操業が可能となり、さらに製鋼工程での制御が容易
になった。かかる効果を有する本発明の意義は著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】高炉羽口微粉炭吹き込み操業法を行う高炉およ
び吹き込み設備を示す説明図である。

【符号の説明】

1a、1b：ａ炭種、ｂ炭種の石炭、 2a、2b：石炭ホ
ッパ 3a、3b：ロータリフィーダ、 ４：粉砕機 ５：熱風炉 6a、6b：微粉炭吹き
込み設備 7a、7b：切り替えバルブ、 8a、8b：キャリ
アガス 9a〜9b：羽口 10a〜10d ：吹き込
みノズル 11a〜11d ：ブローパイプ 12 ：高
炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀坂 修 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金 属工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数設けられた高炉羽口から複数種の微
   粉炭を吹き込む高炉羽口微粉炭吹き込み操業法であっ
   て、複数の出銑口から出銑された溶銑のSi濃度に応じ
   て、前記微粉炭のSiO₂濃度を変更することを特徴とする
   高炉羽口微粉炭吹き込み操業法。