JPH09157712A - 高炉における微粉炭および紛状鉄源の同時吹込み操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 羽口部から吹込まれた紛状鉄源の予熱を促進
し、レースウェイ内で完全な還元溶融を達成させ、高炉
通気性、通液性を確保し、生産量アップ、燃料比および
溶銑中シリコンの低減を達成する。 【解決手段】 紛状鉄源の吹込み位置から５０〜５００
ｍｍ風上の位置に微粉炭を吹込む。また、微粉炭の揮発
分含有量に応じて、微粉炭吹込み位置、紛状鉄源吹込み
量、および紛状鉄源の予備還元率の少なくとも１つを調
整する。 【効果】 微粉炭吹込みにより形成された１５００〜２
０００℃の高温雰囲気の温度場に紛状鉄源を吹込むこと
により、紛状鉄源の予熱、還元溶融の促進を図ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の羽口部から
吹込まれた紛状鉄源が安定して還元溶融するような操業
を行うことにより、高炉の通気性を維持しながら、生産
性を向上させ、かつ燃料比を低下させる高炉の操業方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の高炉操業にあっては、後工程であ
る製鋼工程において品質の向上、並びに経済性の確保を
図る必要から低シリコン操業が指向されている。この種
の操業形態の代表的なものとして、微粉炭とともに酸化
鉄粉あるいは還元鉄粉等の紛状鉄源を羽口部から吹込む
方法があり、特開昭５７−１３７４０２号公報に開示さ
れている。

【０００３】このように吹き込まれた酸化鉄粉あるいは
還元鉄粉等の紛状鉄源は、高炉内で還元反応を受けて金
属状態に還元されるとともに、還元途中で高炉内の溶銑
と反応し、２（ＦｅＯ）＋Ｓｉ＝２Ｆｅ＋（ＳｉＯ₂ ）
の反応により溶銑中のシリコンを低下させる。また、高
炉操業安定時には、羽口部から吹込まれる紛状鉄源の分
だけ高炉の炉頂から装入する鉄鉱石の量を減らすことが
できる。通常、炉頂から装入される鉄鋼石は、炉内の通
気性を維持するために、塊成化されたものが使用されて
いるから、予備処理の必要な鉄鉱石に換えて価格の安い
紛状鉄源を使用することは、高炉操業の経済性を高める
上でも効果が大きい。

【０００４】さらに、高炉操業にあっては、コークス代
替として、安価で燃焼性が良く、発熱量の大きい燃料
（微粉炭、石油、重油、ナフサ等）を羽口部より吹込
み、溶銑製造コストの低減、生産性向上を図ってきてお
り、特公昭４０−２３７６３号公報にその技術が開示さ
れている。特に直近では価格の点から微粉炭吹込みが主
流となっており、燃料比低減（コスト削減）、生産性向
上に大きく寄与している。

【０００５】このようにして吹込まれた微粉炭は高炉内
で一部のコークスの代わりに燃焼し、その燃焼性の良さ
と高い発熱量のために、高温で多量の還元ガスを生成し
て効率的な還元反応を行う。従って、炉頂より装入され
た鉄鉱石はすばやく金属状態まで還元されるとともに、
溶融して高温の溶銑となり、高炉の炉熱が高く生産性が
向上する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の高炉
操業において、羽口部から吹込まれた紛状鉄源は、コー
クスが旋回燃焼するレースウェイといわれる領域で、還
元溶融されて溶銑となる。その還元溶融のために必要な
熱量は、あらかじめ送風温度の上昇、燃料費の増加等で
与えることができるが、紛状鉄源がレースウェイ内に滞
留する時間が極めて短いために、完全に還元溶融されな
いうちにレースウェイ奥（高炉炉下部中心部においてコ
ークス主体で構成され、ほとんど動くことのない炉芯と
いわれる領域の表層部）に到達してしまう。そしてこの
領域に蓄積したのち、急激に還元溶融が起こるため、こ
の領域の温度が低下して、結局通気性、通液性、を阻害
する場合が生じる。

【０００７】そこで、この時の中心部の鉱石とコークス
の比率（以下Ｏ／Ｃと略す）を減らし、その分中間部か
ら周辺部のＯ／Ｃを増加させる。もし、中間部から周辺
部のＯ／Ｃを増加できない場合には、中心部のＯ／Ｃを
減らすとともに全体のＯ／Ｃも減らす。これにより炉下
部中心部のガス流を強化して、この領域の温度を上昇さ
せ、通気性、通液性を維持することができる。しかしな
がら、全体のＯ／Ｃを減らすことは燃料比が上昇するこ
ととなり、生産性の減少、溶銑中シリコンの増加を招く
ため、高炉操業上好ましくない。また、羽口部から吹込
んでいる紛状鉄源の量を減少するかカットしてしまうこ
ともできるが、この場合も生産量の減少、溶銑中シリコ
ンの増加を招くので好ましくない。

【０００８】さらに、羽口部から吹込んでいる微粉炭の
量を増加することもできるが、この場合も全体のＯ／Ｃ
を減らすことになり、燃料比の上昇となり、生産量の減
少、溶銑中シリコンの増加を招く。そこで、本発明は、
羽口部から吹込まれた紛状鉄源をレースウェイ内で、完
全に還元溶融させ、高炉の通気性、通液性を確保しなが
ら燃料比を上昇させずに、一定の生産量、一定の溶銑中
シリコンを維持する方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、炉頂から鉄鉱石とコークスを交互に
層状に装入し、羽口部に設置したランスから補助燃料お
よび副原料を同時に吹込む高炉の操業方法において、羽
口部の送風支管に設置した紛状鉄源吹込み用ランスから
紛状鉄源を吹込むとともに、送風支管の送風方向に対し
て紛状鉄源吹込み位置より５０〜５００ｍｍ風上に微粉
炭吹込み位置が来るように設置した微粉炭吹込み用ラン
スから微粉炭を吹込むことを特徴とする。その際、羽口
部より吹込む微粉炭の揮発分含有量に応じて、微粉炭吹
込み用ランスの微粉炭吹込み位置を、数４を満足するよ
うに調整する。

【００１０】

【数４】

【００１１】さらに、羽口部より吹込む微粉炭の揮発分
含有量に応じて、紛状鉄源吹込み用ランスから吹込む紛
状鉄源の量を、数５を満足するように調整する。

【００１２】

【数５】

【００１３】またさらに、羽口部より吹込む微粉炭の揮
発分含有量に応じて、紛状鉄源吹込み用ランスから吹込
む紛状鉄源の予備還元率を、数６を満足するように調整
する。

【００１４】

【数６】

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明においては、羽口部の送風
支管の送風方向に対して紛状鉄源の吹込み位置より風上
に、微粉炭吹込み位置を設ける。すなわち、図１は高炉
羽口部の断面図であり、羽口１に取り付けられた送風支
管２の側壁から挿入したランスから紛状鉄源および微粉
炭を吹込む。しかし、紛状鉄源吹込み用ランス３と微粉
炭吹込み用ランス４は、図１のように吹込み位置をずら
して設置する。なお、図１において５は鉄皮、６はレン
ガである。

【００１６】通常、高炉の羽口部から高炉内に吹き込ま
れる熱風の温度は１２００〜１２５０℃程度であり、送
風支管側壁部よりランスを挿入してこの温度場に紛状鉄
源を吹込んでも、十分に予熱することはできない。その
ため、紛状鉄源は、レースウェイ内に侵入しても還元溶
融速度が遅く、完全に還元溶融されないうちにレースウ
ェイ奥に到達する。そしてこの領域に蓄積した後、急激
に還元溶融が起こるため、この領域の温度が低下して、
結局通気性、通液性を阻害することとなる。これに対し
て、微粉炭は粒度が細かく着火性も良好なため、送風支
管側壁部より挿入したランスを用いて１２００〜１２５
０℃の温度場に吹込む。すると、揮発分の脱離が進行し
て燃焼性が良好となり、吹き込まれた雰囲気の温度は１
５００〜２０００℃に上昇する。当然のことであるが、
レースウェイ内に侵入しても燃焼速度は速く、未燃のま
まレースウェイ奥に到達することはない。

【００１７】本発明においては、紛状鉄源吹込み位置の
手前風上側より吹き込んだ微粉炭によって形成される１
５００〜２０００℃の温度場に、紛状鉄源を吹込む。こ
のとき、温度が高いために、紛状鉄源は十分に予熱さ
れ、レースウェイ内に侵入したのちも、速やかに還元溶
融して溶銑となる。従って、紛状鉄源が完全には還元溶
融されずにレースウェイ奥まで到達することはない。そ
の結果、これによって通気性、通液性が不良に至ること
はない。

【００１８】紛状鉄源吹込み位置の手前風上側に設けた
微粉炭吹込み位置は、両者間の距離を５０〜５００ｍｍ
とすることにより、紛状鉄源の予熱、並びにレースウェ
イ内での完全な還元溶融を達成することができる。な
お、５０ｍｍ以上という数値限定は、５０ｍｍ未満だと
紛状鉄源の予熱が十分でないことによる。また、５００
ｍｍ以下という数値限定は、５００ｍｍを越えると紛状
鉄源の予熱効果は大きくなるが、送風支管側壁に挿入す
るランスの設置が構造上難しくなり、実用的ではないこ
とによる。

【００１９】また、微粉炭の揮発分含有量により揮発分
の脱離の進行が異なり、紛状鉄源の吹込み位置付近の雰
囲気温度が異なってくるため、後から吹き込まれる紛状
鉄源の予熱に影響を及ぼす。従って本発明においては、
微粉炭の揮発分含有量に応じて、微粉炭吹込み位置を調
整する。本発明によって見いだされた、微粉炭の揮発分
含有量と、紛状鉄源吹込み位置と微粉炭吹込み位置の距
離との関係を図２に示す。

【００２０】この図２において、微粉炭の揮発分含有量
が多いほど、揮発分の脱離が急速に進行するため、揮発
分の燃焼が促進されて、吹込まれた雰囲気の温度がより
高温まで上昇する。従って、紛状鉄源吹込み位置の手前
風上側にある微粉炭吹込み位置は両者間の距離が短くて
良い。なお、図２のグラフが示す距離は必要最低の距離
を示しており、５０〜５００ｍｍの間であれば距離がこ
れより長くなっても構わない。

【００２１】さらに、微粉炭の揮発分含有量により揮発
分の脱離の進行が異なり紛状鉄源の吹き込み位置の雰囲
気温度が異なってくるため、そのままでは後から吹き込
まれる紛状鉄源の予熱に影響を及ぼす。そこで、本発明
においては、微粉炭の揮発分含有量に応じて、紛状鉄源
吹込み量も調整する。本発明によって見いだされた、微
粉炭の揮発分含有量と、紛状鉄源吹込み量の関係を図３
に示す。

【００２２】この図３において、微粉炭の揮発分含有量
が多いほど、揮発分の脱離が急速に進行するため、揮発
分の燃焼が促進されて、吹込まれた雰囲気の温度がより
高温まで上昇する。従って、紛状鉄源吹込み量を多くで
きる。なお、図３に示す紛状鉄源吹込み量は最大値を示
し、この値以下であれば任意の量を吹込むことができ
る。またさらに、同様に微粉炭の揮発分含有量により揮
発分の脱離の進行が異なり、紛状鉄源の吹込み位置付近
の雰囲気温度が異なってくるため、そのままでは後から
吹き込まれる紛状鉄源の予熱に影響を及ぼす。

【００２３】そこで、本発明においては、微粉炭の揮発
分含有量に応じて、紛状鉄源の予備還元率も調整する。
本発明によって見いだされた、微粉炭の揮発分含有量
と、紛状鉄源の予備還元率の関係を図４に示す。この図
４において、微粉炭の揮発分含有量が多いほど、揮発分
の脱離が急速に進行するため、揮発分の燃焼が促進され
て、吹込まれた雰囲気の温度がより高温まで上昇する。
従って、紛状鉄源の予備還元率は低くてもよい。なお、
図４に示す紛状鉄源の予備還元率は最小値を示し、この
値以上であれば任意の予備還元率を採用できる。 本発
明においては、微粉炭の揮発分含有量に応じて、紛状鉄
源吹込み位置と、微粉炭吹込み位置との距離、紛状鉄源
吹込み量、紛状鉄源の予備還元率の３つのうち、１つま
たは２つ以上を同時に調整することもでき、これにより
紛状鉄源の予熱はさらに促進される。このように、高炉
の通気性に問題が生じた場合は、この発明の方法を採用
することにより、容易に通気性改善を図ることができ
る。

【００２４】

【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。なお、表１には、本発明の実施例および比較例
の両者に対する操業結果を示す。 実施例１ 揮発分含有量３５ｗｔ％の微粉炭を１５５ｋｇ／ｔ−ｐ
ｉｇ（トン溶銑当たり）吹込んでいた高炉操業に対し
て、紛状鉄源の吹込みを実施した。図２に示す紛状鉄源
吹込み位置と微粉炭吹込み位置との最低所要距離は１０
０ｍｍであり、また図３に示す紛状鉄源吹込み最大量は
７０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ（トン溶銑当たり）である。さら
に図４に示す紛状鉄源の予備還元率の最低所要値は０％
である。そこで、微粉炭吹込み位置を、紛状鉄源吹込み
位置の手前風上側１５０ｍｍのところにし（このとき紛
状鉄源が吹込まれた位置での雰囲気の温度は１７００℃
である）、予備還元率０％の紛状鉄源を吹込み量４５ｋ
ｇ／ｔ−ｐｉｇ（トン溶銑当たり）で吹込んだ操業例で
ある。後述する比較例１に対比すると、高炉の通気性を
示す送風圧力が低く、出銑量が多く、燃料比が低く、ま
た、溶銑中シリコンが低くなっている。

【００２５】実施例２ 揮発分含有量１５ｗｔ％の微粉炭を１３０ｋｇ／ｔ−ｐ
ｉｇ（トン溶銑当たり）吹込んでいた高炉操業に対し
て、紛状鉄源の吹込みを実施した。図２に示す紛状鉄源
吹込み位置と微粉炭吹込み位置との最低所要距離は３０
０ｍｍであり、また図３に示す紛状鉄源に示す紛状鉄源
吹込み最大量は３０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ（トン溶銑当た
り）である。さらに図４に示す紛状鉄源の予備還元率の
最低所要値は４５％である。そこで、微粉炭吹込み位置
を、紛状鉄源吹込み位置の手前風上側３５０ｍｍのとこ
ろに（このとき紛状鉄源が吹き込まれた位置での雰囲気
の温度は１８５０℃である）、予備還元率５０％の紛状
鉄源を吹込み量２５ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ（トン溶銑当た
り）で吹き込んだ操業例である。後述する比較例２に対
比すると、高炉の通気性を示す送風圧力が低く、出銑量
が多く、燃料比が低く、また、溶銑中シリコンが低くな
っている。

【００２６】比較例 比較例１は、揮発分含有量３５ｗｔ％の微粉炭を１５５
ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ（トン溶銑当たり）と予備還元率０％
の紛状鉄源４５ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ（トン溶銑当たり）を
同じランスから吹込んだ従来の操業例である。実施例１
に対比すると、送風圧力が高く、出銑量が少なく、燃料
比が高く、また、溶銑中シリコンが高い。比較例２は、
揮発分含有量１５ｗｔ％の微粉炭を１３０ｋｇ／ｔ−ｐ
ｉｇ（トン溶銑当たり）と予備還元率５０％の紛状鉄源
２５ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ（トン溶銑当たり）を同じランス
から吹込んだ従来の操業例である。実施例２に対比する
と、送風圧力が高く、出銑量が少なく、燃料比が高く、
また、溶銑中シリコンが高い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、紛状鉄源を吹込む際に、その吹込み位置の手前風上
側より微粉炭を吹込んで、１５００〜２０００℃高温雰
囲気を形成し、その温度場に紛状鉄源を吹込むことによ
り、紛状鉄源の予熱を促進して、レースウェイ内での紛
状鉄源の還元溶融を達成することができる。さらに、微
粉炭の揮発分含有量に応じて、微粉炭吹込み位置、紛状
鉄源吹込み量、および紛状鉄源の予備還元率の少なくと
も１つを調整するきめ細かな操業を実施することによ
り、紛状鉄源の還元溶融化はより完全なものとなる。そ
の結果、高炉通気性、通液性が確保され、生産量アッ
プ、燃料比および溶銑中シリコンの低減を図ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する方法を説明する高炉羽口部の
断面図である。

【図２】本発明を実施する際の、微粉炭の揮発分含有量
と、紛状鉄源吹込み位置と微粉炭吹込み位置の距離との
関係を示す図である。

【図３】本発明を実施する際の、微粉炭の揮発分含有量
と、紛状鉄源吹込み量との関係を示す図である。

【図４】本発明を実施する際の、微粉炭の揮発分含有量
と、紛状鉄源の予備還元率との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 羽口 ２ 送風支管 ３ 紛状鉄源吹込み用ランス ４ 微粉炭吹込み用ランス ５ 鉄皮 ６ レンガ

【表１】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉頂から鉄鉱石とコークスを交互に層状に
   装入し、羽口部に設置したランスから補助燃料および副
   原料を同時に吹込む高炉の操業方法において、羽口部の
   送風支管に設置した紛状鉄源吹込み用ランスから紛状鉄
   源を吹込むとともに、送風支管の送風方向に対して紛状
   鉄源吹込み位置より５０〜５００ｍｍ風上に微粉炭吹込
   み位置がくるように設置した微粉炭吹込み用ランスから
   微粉炭を吹込むことを特徴とする高炉における微粉炭お
   よび紛状鉄源の同時吹込み操業方法。
2. 【請求項２】羽口部より吹込む微粉炭の揮発分含有量に
   応じて、微粉炭吹込み用ランスの微粉炭吹込み位置を、
   数１を満足するように調整することを特徴とする請求項
   １記載の高炉における微粉炭および紛状鉄源の同時吹込
   み操業方法。 【数１】
3. 【請求項３】羽口部より吹込む微粉炭の揮発分含有量に
   応じて、紛状鉄源吹込み用ランスから吹込む紛状鉄源の
   量を、数２を満足するように調整することを特徴とする
   請求項１または請求項２記載の高炉における微粉炭およ
   び紛状鉄源の同時吹込み操業方法。 【数２】
4. 【請求項４】羽口部より吹込む微粉炭の揮発分含有量に
   応じて、紛状鉄源吹込み用ランスから吹込む紛状鉄源の
   予備還元率を、数３を満足するように調整することを特
   徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の
   高炉における微粉炭および紛状鉄源の同時吹込み操業方
   法。 【数３】