JPH0637646B2 - 高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法 - Google Patents
高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法Info
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- JPH0637646B2 JPH0637646B2 JP28320786A JP28320786A JPH0637646B2 JP H0637646 B2 JPH0637646 B2 JP H0637646B2 JP 28320786 A JP28320786 A JP 28320786A JP 28320786 A JP28320786 A JP 28320786A JP H0637646 B2 JPH0637646 B2 JP H0637646B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法に関し、
特にＳｉ濃度が0.15重量％以下の溶銑を高炉で製造する
方法に関する。
特にＳｉ濃度が0.15重量％以下の溶銑を高炉で製造する
方法に関する。
高炉で生成する溶銑中のＳｉ濃度が低いと製鋼工程での
処理コストが低下する。特に溶銑中Ｓｉ濃度が0.15重量
％以下になると製鋼工程で脱珪過程が不要となり、処理
時間の短縮やフラックス原単位の低下など著しくメリッ
トがある。
処理コストが低下する。特に溶銑中Ｓｉ濃度が0.15重量
％以下になると製鋼工程で脱珪過程が不要となり、処理
時間の短縮やフラックス原単位の低下など著しくメリッ
トがある。
これまでに溶銑中のＳｉ濃度を低下させる方法として
は、 溶融帯と羽口レベル間の距離を短くして、滴下帯で
のＳｉＯからメタルへのＳｉ移行を抑える方法（例えば
『鉄と鋼』、６２巻（１９７６）１１号、Ｓ３９１およ
び同誌６４巻（１９７８）６号、Ｐ６９１） スラグ中のＳｉＯ２の活量もしくはコークス中のＳ
ｉＯ２の活量を下げて、あるいはスラグがコークスの炉
内での最高到達温度を下げてＳｉＯ２のＳｉＯまたはＳ
ｉへの還元を抑制しようとする方法（例えば、『鉄と
鋼』５８巻（１９７２）１１号、Ｓ２８４） 羽口から酸化鉄などの脱珪材を吹き込み溶銑中のＳ
ｉを減少させる方法（例えば、『鉄と鋼』６９巻（１９
８３）１２号、Ｓ７９１およびＳ７９２） の３つに大別される。
は、 溶融帯と羽口レベル間の距離を短くして、滴下帯で
のＳｉＯからメタルへのＳｉ移行を抑える方法（例えば
『鉄と鋼』、６２巻（１９７６）１１号、Ｓ３９１およ
び同誌６４巻（１９７８）６号、Ｐ６９１） スラグ中のＳｉＯ２の活量もしくはコークス中のＳ
ｉＯ２の活量を下げて、あるいはスラグがコークスの炉
内での最高到達温度を下げてＳｉＯ２のＳｉＯまたはＳ
ｉへの還元を抑制しようとする方法（例えば、『鉄と
鋼』５８巻（１９７２）１１号、Ｓ２８４） 羽口から酸化鉄などの脱珪材を吹き込み溶銑中のＳ
ｉを減少させる方法（例えば、『鉄と鋼』６９巻（１９
８３）１２号、Ｓ７９１およびＳ７９２） の３つに大別される。
上記に関する技術には例えば特開昭５５−１０７７０
５、特開昭５５−１０７７０６のようにスラグ中のＳｉ
Ｏ２活量や送風要因、出銑比、溶銑温度などを調整し
て、前述の溶融滴下帯距離Ｈｃを目標範囲内に納めよう
としたり、溶銑中のＳｉ濃度の予測計算値の目標範囲内
に納めようとするものがある。しかし、溶銑中のＳｉ濃
度を大幅に下げる方法については何も述べられていな
い。
５、特開昭５５−１０７７０６のようにスラグ中のＳｉ
Ｏ２活量や送風要因、出銑比、溶銑温度などを調整し
て、前述の溶融滴下帯距離Ｈｃを目標範囲内に納めよう
としたり、溶銑中のＳｉ濃度の予測計算値の目標範囲内
に納めようとするものがある。しかし、溶銑中のＳｉ濃
度を大幅に下げる方法については何も述べられていな
い。
上記に関する技術としては、例えば特開昭５７−１３
１３０４のようにコークス灰分中のＳｉＯ２の活量を下
げるためにＣａＯを添加したコークスを作り、低Ｓｉ銑
を得ようとするものがある。このようなＣａＯを添加す
るとコークス製造過程で強度の低下を招き、これを回復
しようとすればコークス製造コストの上昇が避けられな
い。
１３０４のようにコークス灰分中のＳｉＯ２の活量を下
げるためにＣａＯを添加したコークスを作り、低Ｓｉ銑
を得ようとするものがある。このようなＣａＯを添加す
るとコークス製造過程で強度の低下を招き、これを回復
しようとすればコークス製造コストの上昇が避けられな
い。
上記については、例えば特開昭５７−１３７４０２や
特開昭５７−１３７４０３があり、羽口より微粉炭と酸
化鉄や還元鉄もしくは石灰石、ドロマイト等の塩基性物
質とを混合して吹き込むことにより、溶銑中のＳｉ濃度
を低下させるものである。しかしこの方法では粉体を高
炉羽口へ導入する設備が必要であり、操業コストも高く
なり、結果として溶銑コストが高くなってしまう。
特開昭５７−１３７４０３があり、羽口より微粉炭と酸
化鉄や還元鉄もしくは石灰石、ドロマイト等の塩基性物
質とを混合して吹き込むことにより、溶銑中のＳｉ濃度
を低下させるものである。しかしこの方法では粉体を高
炉羽口へ導入する設備が必要であり、操業コストも高く
なり、結果として溶銑コストが高くなってしまう。
以上に述べた方法では長期に亘り、溶銑中のＳｉ濃度が
0.15重量％以下のような操業を維持することは難しく、
また無理矢理Ｓｉ濃度を下げても製鋼工程を含めめた鋼
中の成分調整コストは上昇してしまう欠点があった。
0.15重量％以下のような操業を維持することは難しく、
また無理矢理Ｓｉ濃度を下げても製鋼工程を含めめた鋼
中の成分調整コストは上昇してしまう欠点があった。
以上述べてきたように、これまでの溶銑中のＳｉ濃度を
低下させる操業法では、本発明で述べるような、溶銑中
のＳｉ濃度を0.4重量％から0.15重量％へ低下させるこ
とは極めて難しかった。高炉の操業条件を整えて溶銑中
のＳｉ濃度を0.15重量％まで下げようとすると、前記
の方法では融着帯の低下によるスリップや炉床冷えが発
生する問題があり、前記の方法ではスラグ融点の上昇
やコークス強度低下に基づく通液性の不良からくる高炉
操業の不安定が避けられず、また上記の方法では炉熱
低下や溶融物の出銑、滓不良に起因する炉況不安定を招
き、長期間安定して低Ｓｉ濃度の溶銑を製造することが
できない。
低下させる操業法では、本発明で述べるような、溶銑中
のＳｉ濃度を0.4重量％から0.15重量％へ低下させるこ
とは極めて難しかった。高炉の操業条件を整えて溶銑中
のＳｉ濃度を0.15重量％まで下げようとすると、前記
の方法では融着帯の低下によるスリップや炉床冷えが発
生する問題があり、前記の方法ではスラグ融点の上昇
やコークス強度低下に基づく通液性の不良からくる高炉
操業の不安定が避けられず、また上記の方法では炉熱
低下や溶融物の出銑、滓不良に起因する炉況不安定を招
き、長期間安定して低Ｓｉ濃度の溶銑を製造することが
できない。
本発明は、極めて低いＳｉ濃度の溶銑を長期に亘って安
定に製造し、かつ経済的にもコスト低減効果の大きい方
法を提供することを目的とするものである。
定に製造し、かつ経済的にもコスト低減効果の大きい方
法を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、高炉の炉頂より装入する原料にスクラップ、
還元鉄、予備還元鉱石などのメタリック鉄分を加え、該
原料を高炉炉頂より装入すると同時に、該メタリック鉄
分の装入量に応じて、熱流比を一定もしくは増加させ、
かつ理論燃焼ガス温度を低下させるように操業を調節し
て、出銑する溶銑のＳｉ濃度を制御することを特徴とす
る高炉の操業方法であり、その際、好ましくは出銑する
溶銑トン当り１２０ｋｇ以上のメタリック鉄を装入する
ことを特徴とする高炉の操業方法である。
還元鉄、予備還元鉱石などのメタリック鉄分を加え、該
原料を高炉炉頂より装入すると同時に、該メタリック鉄
分の装入量に応じて、熱流比を一定もしくは増加させ、
かつ理論燃焼ガス温度を低下させるように操業を調節し
て、出銑する溶銑のＳｉ濃度を制御することを特徴とす
る高炉の操業方法であり、その際、好ましくは出銑する
溶銑トン当り１２０ｋｇ以上のメタリック鉄を装入する
ことを特徴とする高炉の操業方法である。
溶銑中のＳｉ濃度を下げようとする場合、次のような因
子を変えればよいことが分っている。（日本学術振興会
製銑第５４委員会資料No.５４委−１７５８、昭和６０
年１１月１３日） ｄ〔Ｓｉ％〕＝Ａ１・ｄｘ１＋Ａ２・ｄｘ２ ＋Ａ３・ｄｘ３＋Ａ４・ｄｘ４ ＋Ａ５・ｄｘ５＋Ａ６・ｄｘ６ ＋Ａ７・ｄｘ７Ａ８・ｄｘ８ …（１） ここで、 〔Ｓｉ％〕：溶銑中のＳｉ濃度 Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８：寄
与係数 ｘ１：熱流比、Ａ１＜０ 〔ここで、熱流比とは、高炉シャフト部熱保存帯で形成
される固／気向流移動層における（固体熱容量の降下速
度ＷＳ）／（気体熱容量の上昇速度ＷＧ）であり、気体
を固体の質量速度をＧ、Ｓ（kg/sec/m2）とし、気体と
固体の比熱をＣＧ、ＣＳ（kcal/kg/℃）としたとき、Ｗ
Ｇ＝Ｇ・ＣＧ（kcal/sec/m2/℃）とＷＳ＝Ｓ・Ｃ
Ｓ（（kcal/sec/m2/℃）となる（日本鉄鋼協会編新版鉄
鋼技術講座 第１巻 製鉄製鋼法、（１９７８）、Ｐ．
31〜Ｐ．32（他人書館）。
子を変えればよいことが分っている。（日本学術振興会
製銑第５４委員会資料No.５４委−１７５８、昭和６０
年１１月１３日） ｄ〔Ｓｉ％〕＝Ａ１・ｄｘ１＋Ａ２・ｄｘ２ ＋Ａ３・ｄｘ３＋Ａ４・ｄｘ４ ＋Ａ５・ｄｘ５＋Ａ６・ｄｘ６ ＋Ａ７・ｄｘ７Ａ８・ｄｘ８ …（１） ここで、 〔Ｓｉ％〕：溶銑中のＳｉ濃度 Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８：寄
与係数 ｘ１：熱流比、Ａ１＜０ 〔ここで、熱流比とは、高炉シャフト部熱保存帯で形成
される固／気向流移動層における（固体熱容量の降下速
度ＷＳ）／（気体熱容量の上昇速度ＷＧ）であり、気体
を固体の質量速度をＧ、Ｓ（kg/sec/m2）とし、気体と
固体の比熱をＣＧ、ＣＳ（kcal/kg/℃）としたとき、Ｗ
Ｇ＝Ｇ・ＣＧ（kcal/sec/m2/℃）とＷＳ＝Ｓ・Ｃ
Ｓ（（kcal/sec/m2/℃）となる（日本鉄鋼協会編新版鉄
鋼技術講座 第１巻 製鉄製鋼法、（１９７８）、Ｐ．
31〜Ｐ．32（他人書館）。
ｘ２：理論燃焼ガス温度、Ａ２＞０ 〔ここで、理論燃焼ガス温度とは、｛〔燃焼コークスの
顕熱〕＋〔送風の顕熱〕＋〔燃焼の反応熱〕｝／｛〔発
生ガス量〕×〔ガスの比熱〕｝となる（日本鉄鋼協会編
新版鉄鋼技術講座 第１巻 製銑製鋼法、（１９７
８）、Ｐ．４４（他人書館）。〕 ｘ３：出銑比（炉断面積当りの出銑速度）、Ａ３＜０ ｘ４：溶銑温度、Ａ４＞０ ｘ５：ボッシュガス中水素濃度、 Ａ５＜０ ｘ６：炉壁ステーブへの熱流束（熱負荷）、Ａ６＞０ ｘ７：装入焼結鉱の塩基度、（ＣａＯ／ ＳｉＯ２）、Ａ７＜０ ｘ８：装入焼結鉱のＭｇＯ濃度、 Ａ８＜０ これらの因子のうちｘ３〜ｘ８の因子に関しては、通常
その変化幅の範囲が大きくとれないか、もしくはその因
子の溶銑中のＳｉ濃度への寄与係数（Ａ３〜Ａ８）が小
さい。例えば出銑比ｘ３については寄与係数Ａ３の絶対
値は大きいが、通常、高炉の出銑比は能力一杯に近い所
で操業しており、出銑比の増加しろは少ない。したがっ
て、出銑比を下げることは比較的容易であるが、出銑比
を現状より大幅に増加させることは難しい。すなわちＡ
３・ｄｘ３（Ａ２＜０）は溶銑中のＳｉ濃度の増加方向
への変化範囲は大きいが、減少幅は小さい。
顕熱〕＋〔送風の顕熱〕＋〔燃焼の反応熱〕｝／｛〔発
生ガス量〕×〔ガスの比熱〕｝となる（日本鉄鋼協会編
新版鉄鋼技術講座 第１巻 製銑製鋼法、（１９７
８）、Ｐ．４４（他人書館）。〕 ｘ３：出銑比（炉断面積当りの出銑速度）、Ａ３＜０ ｘ４：溶銑温度、Ａ４＞０ ｘ５：ボッシュガス中水素濃度、 Ａ５＜０ ｘ６：炉壁ステーブへの熱流束（熱負荷）、Ａ６＞０ ｘ７：装入焼結鉱の塩基度、（ＣａＯ／ ＳｉＯ２）、Ａ７＜０ ｘ８：装入焼結鉱のＭｇＯ濃度、 Ａ８＜０ これらの因子のうちｘ３〜ｘ８の因子に関しては、通常
その変化幅の範囲が大きくとれないか、もしくはその因
子の溶銑中のＳｉ濃度への寄与係数（Ａ３〜Ａ８）が小
さい。例えば出銑比ｘ３については寄与係数Ａ３の絶対
値は大きいが、通常、高炉の出銑比は能力一杯に近い所
で操業しており、出銑比の増加しろは少ない。したがっ
て、出銑比を下げることは比較的容易であるが、出銑比
を現状より大幅に増加させることは難しい。すなわちＡ
３・ｄｘ３（Ａ２＜０）は溶銑中のＳｉ濃度の増加方向
への変化範囲は大きいが、減少幅は小さい。
一般に、溶銑中Ｓｉ濃度が0.4％程度の高炉操業におい
て、 であり、ｘ３〜ｘ８の因子のみを変えて大幅に溶銑中の
Ｓｉ濃度を下げることは難しい。
て、 であり、ｘ３〜ｘ８の因子のみを変えて大幅に溶銑中の
Ｓｉ濃度を下げることは難しい。
他方、熱流比ｘ１と理論燃焼ガス温度ｘ２は操業者が広
い範囲に変化させることができて、寄与係数Ａ１，Ａ２
の絶対値はそれぞれ大きい。しかしながら、ｘ１とｘ２
とは、所定の温度と成分を満足する溶銑を得るためには
次の関係をもって変化させなければならない。すなわ
ち、ｘ１とｘ２とを独立に変えることができない。
い範囲に変化させることができて、寄与係数Ａ１，Ａ２
の絶対値はそれぞれ大きい。しかしながら、ｘ１とｘ２
とは、所定の温度と成分を満足する溶銑を得るためには
次の関係をもって変化させなければならない。すなわ
ち、ｘ１とｘ２とを独立に変えることができない。
ここでＱは単位量の溶銑を作るに必要な熱量であり、ｘ
１およびｘ２の変化によってＱはかわらない。すなわち
ｄＱ＝０であり、また、 ∂Ｑ／∂ｘ１＜０ ∂Ｑ／∂ｘ２＞０ である。そこでｘ１およびｘ２のＳｉ濃度に対する寄与
は次式のようになる。
１およびｘ２の変化によってＱはかわらない。すなわち
ｄＱ＝０であり、また、 ∂Ｑ／∂ｘ１＜０ ∂Ｑ／∂ｘ２＞０ である。そこでｘ１およびｘ２のＳｉ濃度に対する寄与
は次式のようになる。
ｄ〔Ｓｉ％〕＝Ａ１・ｄｘ１＋Ａ２・ｄｘ２ （２）式を代入すれば、 ここで、 上式は熱流比を上昇させて操業すると融着帯が羽口レベ
ルに向って下がってきて、溶銑中のＳｉ濃度が低下する
という、これまでのＳｉ濃度低下方法をよく表してい
る。しかし、実炉の操業結果を第２図中にＡ領域で示す
ようにｘ１の変化幅に対して溶銑中のＳｉ濃度の変化幅
は0.1重量％程度で大きくない。
ルに向って下がってきて、溶銑中のＳｉ濃度が低下する
という、これまでのＳｉ濃度低下方法をよく表してい
る。しかし、実炉の操業結果を第２図中にＡ領域で示す
ようにｘ１の変化幅に対して溶銑中のＳｉ濃度の変化幅
は0.1重量％程度で大きくない。
ここで本発明者らは上記（３）式中のｄｘ１とｄｘ２の
変化を（２）式に縛られることなく変える手段として、
高炉にスクラップ、還元鉄あるいは予備還元鉱石などの
メタリック鉄分の装入量を徐々に増しながら、可能な限
りｘ１を大きく、ｘ２を低く保つ操業を行った。実験の
結果、確かに（２）式に縛られずに熱流比と理論燃焼ガ
ス温度との関係を外れて独立にｘ１、ｘ２を変化させる
ことができ、溶銑中のＳｉ濃度を大幅に下げることがで
きたのである。
変化を（２）式に縛られることなく変える手段として、
高炉にスクラップ、還元鉄あるいは予備還元鉱石などの
メタリック鉄分の装入量を徐々に増しながら、可能な限
りｘ１を大きく、ｘ２を低く保つ操業を行った。実験の
結果、確かに（２）式に縛られずに熱流比と理論燃焼ガ
ス温度との関係を外れて独立にｘ１、ｘ２を変化させる
ことができ、溶銑中のＳｉ濃度を大幅に下げることがで
きたのである。
従来より高炉において、製鉄所で発生するダスト処理物
として還元鉄や製鋼工程で使いづらい小片ないし粉状ス
クラップを少量使うことは稀ではない。
として還元鉄や製鋼工程で使いづらい小片ないし粉状ス
クラップを少量使うことは稀ではない。
しかし、この場合に装入鉄鉱石原料と混ぜもメタリック
鉄分を投入するのみでは、ほとんど溶銑中Ｓｉ濃度の低
下は得られない。これは、 （ａ）メタリック鉄分を投入しても炉頂装入物分布や送
風条件を変化させずに、単に燃料比を下げるだけではＳ
ｉ濃度の低下は第２図中のＡ領域に沿って変化するのみ
で、Ｂ領域に向って下げることは難しいこと、 （ｂ）メタリック鉄分が２０〜５０ｋｇ／ｔのような少
量ではＳｉ濃度低下への寄与が顕著には判断し難い量で
ある。
鉄分を投入するのみでは、ほとんど溶銑中Ｓｉ濃度の低
下は得られない。これは、 （ａ）メタリック鉄分を投入しても炉頂装入物分布や送
風条件を変化させずに、単に燃料比を下げるだけではＳ
ｉ濃度の低下は第２図中のＡ領域に沿って変化するのみ
で、Ｂ領域に向って下げることは難しいこと、 （ｂ）メタリック鉄分が２０〜５０ｋｇ／ｔのような少
量ではＳｉ濃度低下への寄与が顕著には判断し難い量で
ある。
という２点による。
上記（ａ）の効果を補足すると、こういう場合にはメタ
リック鉄分の装入量の増加により燃料比は下げられる
が、同時に炉頂ガスカロリー（炉頂ガス中ＣＯ％）の増
加や炉頂ガス顕熱の増加を伴い、メタリック鉄分の装入
に見合った効果的な炉内投入熱量の低下が実現されない
からである。
リック鉄分の装入量の増加により燃料比は下げられる
が、同時に炉頂ガスカロリー（炉頂ガス中ＣＯ％）の増
加や炉頂ガス顕熱の増加を伴い、メタリック鉄分の装入
に見合った効果的な炉内投入熱量の低下が実現されない
からである。
従って本発明で述べているようにｘ１を一定もしくは増
加させながら、積極的にｘ２を低下させることが肝要で
ある。すなわち、メタリック鉄分の装入量が増しつつ、
送風条件を変えて単位送風量が炉内に持ち込む熱量を下
げながら、第２図中の領域Ａから領域Ｂに向ってＳｉ濃
度を下げることが重要である。この場合、炉頂装入物分
布を調整して炉頂ガスカロリーの低下（炉頂ガス利用率
ＣＯ２／（ＣＯ＋ＣＯ２）の上昇）や炉頂ガス顕熱の低
下（装入物とガス流との向流熱交換効率の上昇）を可能
な限り図ることは、後に述べるように溶銑単位量を製造
するに必要な熱量を少なくし、より低いＳｉ濃度の溶銑
を得るのに効果がある。
加させながら、積極的にｘ２を低下させることが肝要で
ある。すなわち、メタリック鉄分の装入量が増しつつ、
送風条件を変えて単位送風量が炉内に持ち込む熱量を下
げながら、第２図中の領域Ａから領域Ｂに向ってＳｉ濃
度を下げることが重要である。この場合、炉頂装入物分
布を調整して炉頂ガスカロリーの低下（炉頂ガス利用率
ＣＯ２／（ＣＯ＋ＣＯ２）の上昇）や炉頂ガス顕熱の低
下（装入物とガス流との向流熱交換効率の上昇）を可能
な限り図ることは、後に述べるように溶銑単位量を製造
するに必要な熱量を少なくし、より低いＳｉ濃度の溶銑
を得るのに効果がある。
本発明をさらに詳細に説明すると次の通りである。
メタリック鉄分を使わない場合には、高炉の操業者は熱
流比：ｘ１と、理論燃焼ガス温度：ｘ２を広い範囲に変
化させ得るが、ｘ１とｘ２との間には生成する溶銑が熱
量的に十分な温度を有するという前提を満たす必要があ
るため、（２）式の関係は外せない。もしこの（２）式
の関係に束縛されることなくｘ１とｘ２を自由に変える
ことができるならば、すなわちＡ１＜０より、ｄｘ１＞
０とし、Ａ２＞０よりｄｘ２＜０と選ぶことにより、ｘ
３〜ｘ８を一定として（１）式より、 ｄ〔Ｓｉ％〕 ＝Ａ１・ｄｘ１＋Ａ２・ｄｘ２＜０ とすることが容易に実現できる。これは高炉内反応とし
ては次のような現象と対応づけられる。
流比：ｘ１と、理論燃焼ガス温度：ｘ２を広い範囲に変
化させ得るが、ｘ１とｘ２との間には生成する溶銑が熱
量的に十分な温度を有するという前提を満たす必要があ
るため、（２）式の関係は外せない。もしこの（２）式
の関係に束縛されることなくｘ１とｘ２を自由に変える
ことができるならば、すなわちＡ１＜０より、ｄｘ１＞
０とし、Ａ２＞０よりｄｘ２＜０と選ぶことにより、ｘ
３〜ｘ８を一定として（１）式より、 ｄ〔Ｓｉ％〕 ＝Ａ１・ｄｘ１＋Ａ２・ｄｘ２＜０ とすることが容易に実現できる。これは高炉内反応とし
ては次のような現象と対応づけられる。
１）前記従来技術の項で述べたように溶銑中のＳｉ濃度
を低下させる手段の１つとして、前期の溶融帯と羽口
レベル間の距離を短くして、滴下帯を流下する溶銑中へ
のＳｉＯガスからのＳｉ吸収反応（すなわちＳｉＯ＋Ｃ
→Ｓｉ＋ＣＯ）を、ＳｉＯガスと流下溶銑との向流接触
時間を短くすることにより抑制するという手段がある。
この溶融帯と羽口レベルの間の距離を短くするために
は、例えばコークス比を下げて熱流比ｘ１を大きく（す
なわちｄｘ１＞０）すると溶融帯は羽口レベルに向って
低下する。すなわちｄｘ１＞０とすればｄ〔Ｓｉ％〕＜
０となり、従ってＡ１＜０とする実績回折の回帰分析結
果はこのことを支持している。
を低下させる手段の１つとして、前期の溶融帯と羽口
レベル間の距離を短くして、滴下帯を流下する溶銑中へ
のＳｉＯガスからのＳｉ吸収反応（すなわちＳｉＯ＋Ｃ
→Ｓｉ＋ＣＯ）を、ＳｉＯガスと流下溶銑との向流接触
時間を短くすることにより抑制するという手段がある。
この溶融帯と羽口レベルの間の距離を短くするために
は、例えばコークス比を下げて熱流比ｘ１を大きく（す
なわちｄｘ１＞０）すると溶融帯は羽口レベルに向って
低下する。すなわちｄｘ１＞０とすればｄ〔Ｓｉ％〕＜
０となり、従ってＡ１＜０とする実績回折の回帰分析結
果はこのことを支持している。
２）また、前記の方法と同じ範疇に属する離論燃焼温
度ｘ２の低下（ｄｘ２＜０）によっても溶銑中のＳｉ濃
度の低下が得られる。すなわち、理論燃焼温度を下げる
ことにより、高炉内羽口近傍の最も温度が高い領域の過
熱を防ぐことにより、スラグ中のＳｉＯ２やコークス灰
分中のＳｉＯ２が固体炭素と反応してＳｉＯガスとなる
反応： （ＳｉＯ２）スラグ＋Ｃ→ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ （ＳｉＯ２）コークス灰分＋Ｃ→ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ を抑制する。ＳｉＯガス分圧が低くなれば、溶銑へのＳ
ｉＯガスからのＳｉ吸収速度が小さくなり、溶銑中のＳ
ｉ濃度を下げることができる。
度ｘ２の低下（ｄｘ２＜０）によっても溶銑中のＳｉ濃
度の低下が得られる。すなわち、理論燃焼温度を下げる
ことにより、高炉内羽口近傍の最も温度が高い領域の過
熱を防ぐことにより、スラグ中のＳｉＯ２やコークス灰
分中のＳｉＯ２が固体炭素と反応してＳｉＯガスとなる
反応： （ＳｉＯ２）スラグ＋Ｃ→ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ （ＳｉＯ２）コークス灰分＋Ｃ→ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ を抑制する。ＳｉＯガス分圧が低くなれば、溶銑へのＳ
ｉＯガスからのＳｉ吸収速度が小さくなり、溶銑中のＳ
ｉ濃度を下げることができる。
ここで、メタリック鉄を高炉へ装入することの作用を繰
返して述べると、酸化鉄より酸素を奪うための熱量は次
式で示されるように非常に大きい。
返して述べると、酸化鉄より酸素を奪うための熱量は次
式で示されるように非常に大きい。
これは銑鉄１ｔを造るために高炉内に投入する熱量のお
よそ半分に相当する。従って酸化鉄を一部メタリック鉄
分に置換すれば、メタリック鉄の装入により銑鉄ｔ当り
の所要製造熱量が低下し、ｄｘ１＞０およびｄｘ２＜０
のように操作量を変化させることができるのである。も
しメタリック鉄分の装入なしにこのような操作を行う
と、（２）式および∂Ｑ／∂ｘ１＜０、∂Ｑ／∂ｘ２＞
０より、 ｄＱ＝（∂Ｑ／∂ｘ１）・ｄｘ１ ＋∂Ｑ／∂ｘ２）・ｄｘ２＜０ となり、熱量が足りなくなって溶銑を製造することが不
可能になる。
よそ半分に相当する。従って酸化鉄を一部メタリック鉄
分に置換すれば、メタリック鉄の装入により銑鉄ｔ当り
の所要製造熱量が低下し、ｄｘ１＞０およびｄｘ２＜０
のように操作量を変化させることができるのである。も
しメタリック鉄分の装入なしにこのような操作を行う
と、（２）式および∂Ｑ／∂ｘ１＜０、∂Ｑ／∂ｘ２＞
０より、 ｄＱ＝（∂Ｑ／∂ｘ１）・ｄｘ１ ＋∂Ｑ／∂ｘ２）・ｄｘ２＜０ となり、熱量が足りなくなって溶銑を製造することが不
可能になる。
高炉にスクラップ、還元鉄あるいは予備還元鉱石などの
メタリック鉄分を装入すると、溶銑単位量を製造するに
必要な熱量はｄＱ（＜０）だけ少なくて済む。すなわち
（２）式にかわって、次の（２ａ）式のようになる。
メタリック鉄分を装入すると、溶銑単位量を製造するに
必要な熱量はｄＱ（＜０）だけ少なくて済む。すなわち
（２）式にかわって、次の（２ａ）式のようになる。
従って、ｘ１の値が不変（ｄｘ１＝０）でも、 だけｘ２を下げることができ、次式に示すように溶銑中
のＳｉ濃度を小さくすることができる。
のＳｉ濃度を小さくすることができる。
上記（５）式より明らかな如くＱを下げれば下げるほ
ど、すなわちメタリック鉄分の装入量に応じて決まるｄ
Ｑの絶対値が大きいほどｄ〔Ｓｉ％〕の絶対値も大きく
なり、溶銑中のＳｉ濃度も下げ得ることになる。なおこ
こではｘ３〜ｘ８の因子は一定としたが、上記の効果は
ｘ３〜ｘ８のような因子の変化と無関係に生ずることは
明白である。
ど、すなわちメタリック鉄分の装入量に応じて決まるｄ
Ｑの絶対値が大きいほどｄ〔Ｓｉ％〕の絶対値も大きく
なり、溶銑中のＳｉ濃度も下げ得ることになる。なおこ
こではｘ３〜ｘ８の因子は一定としたが、上記の効果は
ｘ３〜ｘ８のような因子の変化と無関係に生ずることは
明白である。
実施例Ｉ 内容積３０００ｍ３の高炉でスクラップと還元鉄を原単
位１１０ｋｇ／ｈ−ｐｉｇで長期間に亘って操業した。
位１１０ｋｇ／ｈ−ｐｉｇで長期間に亘って操業した。
スクラップおよび還元鉄は装入鉄鉱石原料と混ぜて高炉
内に装入した。この装入方法としてはスクラップおよび
還元鉄の炉頂装入口および炉頂への搬送バケットエレベ
ータ等を設けることにより、単独で炉内に装入してもよ
い。もちろんスクラップおよび還元鉄をコークスと共に
炉頂から装入しても一向に差し支えない。
内に装入した。この装入方法としてはスクラップおよび
還元鉄の炉頂装入口および炉頂への搬送バケットエレベ
ータ等を設けることにより、単独で炉内に装入してもよ
い。もちろんスクラップおよび還元鉄をコークスと共に
炉頂から装入しても一向に差し支えない。
第２図は操業結果を示しものである。第２図中Ａ領域は
従来の実操業例であり、Ｂ領域はスクラップと還元鉄と
を加えて装入した場合の同一高炉の操業例である。
従来の実操業例であり、Ｂ領域はスクラップと還元鉄と
を加えて装入した場合の同一高炉の操業例である。
Ａ，Ｂそれぞれの領域での代表的な操業結果を第１表に
示す。
示す。
メタリック鉄分の装入原単位が１１２ｋｇ／ｔの操業期
（II）では、メタリック鉄分なしのベース操業期（Ｉ）
に比べて、コークス比を下げ、かつ送風温度を低下させ
て操業した。このとき、第１表に示すように熱流比（ｘ
１）の増加はわずかに留め、理論燃焼ガス温度（ｘ２）
を大きく低下させる操業を指向し、送風温度の低下を図
っている。その結果、溶銑中Ｓｉ濃度は0.29％から0.19
％へと0.1％低下した。
（II）では、メタリック鉄分なしのベース操業期（Ｉ）
に比べて、コークス比を下げ、かつ送風温度を低下させ
て操業した。このとき、第１表に示すように熱流比（ｘ
１）の増加はわずかに留め、理論燃焼ガス温度（ｘ２）
を大きく低下させる操業を指向し、送風温度の低下を図
っている。その結果、溶銑中Ｓｉ濃度は0.29％から0.19
％へと0.1％低下した。
この低下量は上記（５）式によるＳｉ濃度低下の期待値
である0.09％とよく一致した。この場合、Ａ２は0.0009
5であった。
である0.09％とよく一致した。この場合、Ａ２は0.0009
5であった。
高炉炉況はメタリック使用時においても好調に推移し
た。
た。
実施例II 第１図は内容積４３００ｍ３のＭ高炉と内容積３００ｍ
３のＮ高炉でそれぞれスクラップと還元鉄の使用原単位
を増加させた時の溶銑中のＳｉ濃度の変化を示したもの
である。
３のＮ高炉でそれぞれスクラップと還元鉄の使用原単位
を増加させた時の溶銑中のＳｉ濃度の変化を示したもの
である。
スクラップおよび還元鉄は装入鉄鉱石原料と混ぜて高炉
内に装入したが、スクラップおよび還元鉄の炉頂装入口
および炉頂への搬送バケットエレベータ等を設けること
により、単独で炉内に入れてもよい。もちろんスクラッ
プおよび還元鉄をコークスと共に炉頂から装入しても一
向に差し支えない。
内に装入したが、スクラップおよび還元鉄の炉頂装入口
および炉頂への搬送バケットエレベータ等を設けること
により、単独で炉内に入れてもよい。もちろんスクラッ
プおよび還元鉄をコークスと共に炉頂から装入しても一
向に差し支えない。
Ｍ，Ｎの両高炉とも実施例Ｉと同様に、メタリック鉄分
装入量の増加に伴なうコークス比の低下量は、熱流比の
値が横ばいないし微増する範囲に留め、炉内の熱的余剰
分の減少は主として送風温度を低下することによって調
整した。
装入量の増加に伴なうコークス比の低下量は、熱流比の
値が横ばいないし微増する範囲に留め、炉内の熱的余剰
分の減少は主として送風温度を低下することによって調
整した。
その結果、Ｍ高炉ではスクラップと還元鉄の原単位１２
０ｋｇ／ｔ以上で溶銑中のＳｉ濃度が0.15重量％を下廻
り、Ｎ高炉ではスクラップと還元鉄の原単位２００ｋｇ
／ｔで溶銑中のＳｉ濃度が0.15重量％以下となった。両
者の高炉の溶銑中のＳｉ濃度の違いは、もともとＭ高炉
は高出銑、高ガス利用効率の高炉であり、基準期のＳｉ
濃度も最も低い部類の高炉であった。このように高効率
な操業を行っている高炉においても、溶銑中のＳｉ濃度
を0.15重量％以下にするためには最低１２０ｋｇ／ｔの
メタリック鉄使用原単位が必要であった。
０ｋｇ／ｔ以上で溶銑中のＳｉ濃度が0.15重量％を下廻
り、Ｎ高炉ではスクラップと還元鉄の原単位２００ｋｇ
／ｔで溶銑中のＳｉ濃度が0.15重量％以下となった。両
者の高炉の溶銑中のＳｉ濃度の違いは、もともとＭ高炉
は高出銑、高ガス利用効率の高炉であり、基準期のＳｉ
濃度も最も低い部類の高炉であった。このように高効率
な操業を行っている高炉においても、溶銑中のＳｉ濃度
を0.15重量％以下にするためには最低１２０ｋｇ／ｔの
メタリック鉄使用原単位が必要であった。
操業の安定性については、第２図で熱流比ｘ１が0.81以
上に上昇すると炉内温度分布は低温領域が拡大して、急
激な炉熱低下やスリップをしばしば生ずるようになる。
従って実際の操業上では、安定操業の限界としてｘ１＜
0.81の範囲で操作するが、第２図から明らかなようにＡ
領域の操業に比べてＢ領域の操業の方が操業安定条件下
での溶銑中のＳｉ濃度を低くすることができる。
上に上昇すると炉内温度分布は低温領域が拡大して、急
激な炉熱低下やスリップをしばしば生ずるようになる。
従って実際の操業上では、安定操業の限界としてｘ１＜
0.81の範囲で操作するが、第２図から明らかなようにＡ
領域の操業に比べてＢ領域の操業の方が操業安定条件下
での溶銑中のＳｉ濃度を低くすることができる。
また第３図は低Ｓｉ濃度の溶銑を製造するため、および
後工程での処理コストの増減分を含めた銑鉄ｔ当りのコ
ストを前記従来の〜法および本発明との対比で示し
たものである。
後工程での処理コストの増減分を含めた銑鉄ｔ当りのコ
ストを前記従来の〜法および本発明との対比で示し
たものである。
図中の・印は焼結鉱の配合比を６５重量％から７２重量
％、７８重量％、８１重量％、９５重量％と上昇させて
燃料比を低下させ（すなわち熱流比を上昇させ）て融着
帯を低下させるという方法によってＳｉＯガスから溶融
メタルへのＳｉ吸収量を低下させた場合（従来の法）
のコスト計算結果である。
％、７８重量％、８１重量％、９５重量％と上昇させて
燃料比を低下させ（すなわち熱流比を上昇させ）て融着
帯を低下させるという方法によってＳｉＯガスから溶融
メタルへのＳｉ吸収量を低下させた場合（従来の法）
のコスト計算結果である。
また▲印は装入焼結鉱の塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２を1.6
〜2.1まで上昇させて溶融スラグ中のＳｉＯ２の活量を
低下させて、発生するＳｉＯガスの分圧を下げた場合
（従来の法）の操業結果であり、〇印は羽口からの酸
化鉄吹込みにより溶銑Ｓｉの低下を図った場合（従来の
法）のコスト計算結果である。
〜2.1まで上昇させて溶融スラグ中のＳｉＯ２の活量を
低下させて、発生するＳｉＯガスの分圧を下げた場合
（従来の法）の操業結果であり、〇印は羽口からの酸
化鉄吹込みにより溶銑Ｓｉの低下を図った場合（従来の
法）のコスト計算結果である。
いずれのケースでも溶銑中のＳｉ濃度の低下に伴ない、
銑鉄コストが増大しており、法のようにコスト上昇が
最も少ないケースでも後工程での処理コストの低下を考
慮したトータルの銑鉄コストは上昇してしまう。
銑鉄コストが増大しており、法のようにコスト上昇が
最も少ないケースでも後工程での処理コストの低下を考
慮したトータルの銑鉄コストは上昇してしまう。
これに対し本発明法ではスクラップや製鉄ダストを処理
した還元鉄を最大１２０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇまで装入する
ことによって、溶銑の製造コストはむしろ低下させなが
ら溶銑中のＳｉ濃度を下げることができた。この効果は
甚だ大きいメットをもたらすものである。
した還元鉄を最大１２０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇまで装入する
ことによって、溶銑の製造コストはむしろ低下させなが
ら溶銑中のＳｉ濃度を下げることができた。この効果は
甚だ大きいメットをもたらすものである。
高炉の基準操業状態によっても異なるが、１２０ｋｇ／
ｔ−ｐｉｇないしそれ以上のメタリック鉄分原単位の使
用により溶銑中のＳｉ濃度0.15重量％に下げることがで
き、長期間安定操業することができる。またスクラップ
と製鉄工場内で発生する還元鉄とを使用することによ
り、銑鉄のコストもほぼ変らず、Ｓｉ濃度が低下したこ
とにより溶銑予備処理工程で多大なメリットを計上する
ことができる。スクラツプ使用可能とするために行った
装入物搬送系の設備改造の投資費用の回収は0.5箇月程
度で可能である。
ｔ−ｐｉｇないしそれ以上のメタリック鉄分原単位の使
用により溶銑中のＳｉ濃度0.15重量％に下げることがで
き、長期間安定操業することができる。またスクラップ
と製鉄工場内で発生する還元鉄とを使用することによ
り、銑鉄のコストもほぼ変らず、Ｓｉ濃度が低下したこ
とにより溶銑予備処理工程で多大なメリットを計上する
ことができる。スクラツプ使用可能とするために行った
装入物搬送系の設備改造の投資費用の回収は0.5箇月程
度で可能である。
第１図はメタリック鉄分使用原単位と溶銑中のＳｉ濃度
との関係を示すグラフ、第２図はメタリック鉄分使用に
より溶銑中のＳｉ濃度の低下が得られたことを示すグラ
フ、第３図は操業方法による溶銑中のＳｉ濃度低下とそ
の時の銑鉄コストの増減比較を表したグラフである。
との関係を示すグラフ、第２図はメタリック鉄分使用に
より溶銑中のＳｉ濃度の低下が得られたことを示すグラ
フ、第３図は操業方法による溶銑中のＳｉ濃度低下とそ
の時の銑鉄コストの増減比較を表したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 行雄 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 板谷 宏 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭61−223112（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−56721（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】高炉の炉頂より装入する原料にメタリック
鉄分を加え、該原料を高炉炉頂より装入すると同時に、
該メタリック鉄分の装入量に応じて、熱流比を一定もし
くは増加させ、かつ理論燃焼ガス温度を低下させるよう
に操業を調節して、出銑する溶銑のＳｉ濃度を制御する
ことを特徴とする高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法。 - 【請求項２】出銑する溶銑トン当り１２０ｋｇ以上のメ
タリック鉄を装入することを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28320786A JPH0637646B2 (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28320786A JPH0637646B2 (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63137110A JPS63137110A (ja) | 1988-06-09 |
| JPH0637646B2 true JPH0637646B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=17662505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28320786A Expired - Lifetime JPH0637646B2 (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 高炉での低Ｓｉ濃度溶銑の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637646B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856721A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-04-04 | Nissan Motor Co Ltd | 板材の切断装置 |
| JPS61223112A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-03 | Nippon Steel Corp | 高炉溶銑の成分調整方法 |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28320786A patent/JPH0637646B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63137110A (ja) | 1988-06-09 |
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