JPH09296204A

JPH09296204A - 高炉操業方法

Info

Publication number: JPH09296204A
Application number: JP10946296A
Authority: JP
Inventors: Yasuhei Nouchi; 泰平野内; Takeshi Sato; 健佐藤; Kanji Takeda; 幹治武田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18
Anticipated expiration: 2016-04-30
Also published as: JP3632290B2

Abstract

(57)【要約】【課題】炉頂での装入物分布制御を用いた融着帯形状制
御による溶銑中Ｓｉの低減を高炉操業の安定性を維持し
つつ実現する。【解決手段】炉壁部の温度やガス利用率を一定に保つよ
うに、炉壁部の鉱石粒径と炉壁部鉱石／コークス層比を
同時に上昇させる。この場合に、鉱石の装入量を平均粒
径が異なる２つ以上のバッチに分割し、粗粒部の炉壁部
での層厚が高くなるように２つのピークのある装入パタ
ーンを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑中のＳｉ濃度
を低減するための高炉操業方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶銑は転炉工程で成分調整して溶鋼と
し、この溶鋼を後工程の連続鋳造工程で凝固させてい
る。近年、低硫鋼、低燐鋼の製造が盛んに行われるよう
になり、転炉工程においては、脱硫、脱燐設備が設けら
れている。この際、溶銑のＳｉ濃度が高いと前記脱硫、
脱燐の障害になることから、溶銑中のＳｉ濃度を低濃度
に維持することが望まれている。

【０００３】溶銑中のＳｉ濃度を低減する技術として
は、コークス中および炉内で生成したスラグ中のシリカ
（ＳｉＯ₂ ）から発生するＳｉＯガスを抑制する技術が
ある。このような技術としては、例えば、炉内に装入す
る装入物を含有シリカ量の少ない装入物に変更すると
か、特開昭６３−１３７１１０号公報に提案されている
ように、羽口先の温度を低減させてＳｉＯガスの発生を
抑制する技術がある。

【０００４】また、炉下部で発生したＳｉＯガスが溶銑
内に吸収されるのを抑制する技術として、例えば、特開
昭５７−８２４１０号公報に提案されているように、羽
口先温度を可能な限り上昇させたり、特開昭６１−５６
２１１号公報に提案されているように、使用焼結鉱の塩
基度を２以上とする等の調整を行って融着帯の位置を低
下させて融着帯から滴下する溶融物の距離を短くして、
前記ＳｉＯガスの吸収量を少なくする、等の技術があ
る。

【０００５】また、原燃料条件、生産条件の変更や特別
な設備を用いずに、ＳｉＯガス発生源であるレースウェ
イ先端付近の融着帯高さを低下させ、ＳｉＯガスの吸収
量を少なくする技術として、特開平７−２１６４２０号
公報や特公昭５９−４１４８２号公報に開示されている
ように、炉頂での装入物分布制御による融着帯形状制御
も提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−２１６４２
０号公報や特公昭５９−４１４８２号公報に示されてい
るように、炉頂での装入物分布制御を用いた融着帯形状
制御による溶銑中Ｓｉの低減は、原料コストや燃料比の
上昇を伴わず、ランニングコストが上昇しないため理想
的な手法である。しかし、装入物分布は操業の安定性に
直結しており、操業の安定性を維持しながら融着帯形状
のみを独立に変化させることは極めて困難である。例え
ば低Ｓｉには融着帯根（炉壁）部を低下させることが有
利とされているが、炉壁付着物管理の面から炉壁流は厳
密に管理されており、実際には炉壁流減少による融着帯
根部低下は不可能である。炉壁流抑制は過度の付着物成
長を促進し、原料降下不調や、付着物脱落による炉床の
冷え込みなどの重大トラブルの原因になるからである。

【０００７】本発明は、炉壁流を一定に保ったまま融着
帯根部のレベルを低下させることを課題とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の技術的手段は、
装入物分布制御を行う高炉操業方法において、炉壁部の
温度及びガス利用率が一定になるように、炉壁部の鉱石
粒径と、炉壁部鉱石／コークス層比とを同時に上昇さ
せ、融着帯根部を低下させ、溶銑中Ｓｉを低減させるこ
とを特徴とする高炉操業方法である。

【０００９】この場合に、鉱石の装入量を平均粒径が異
なる２つ以上のバッチに分割し、分割された粗粒部の炉
壁部での層厚が高くなるように２つのピークのある傾動
ポジションパターンを設定しておき、上記手段を構ずる
ことによってさらに好適な高炉操業状態を得ることがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】炉内に原料を装入する際に必ず原
料が斜面を形成して流れるため、実際の操業では原料の
粒径と鉱石／コークス層厚比の分布は独立に操作できな
い。また、装入物の粒径、鉱石／コークス層厚比、融着
帯形状の操業中の実測は炉内環境の面から困難である。
このため実炉のデータから、粒径、鉱石コークス層厚
比、融着帯根高さの相互の関係を解析することは困難で
ある。そこで数式モデルを用いてこれらの因子の相互の
関係を付着物管理の面から特に温度管理の重視される炉
壁部について計算した。

【００１１】高炉の数式モデルとしては、『Ｐｒｏｃ．
ＩｒｏｎｍａｋｉｎｇＣｏｎｆ．，Ｖｏｌ５０（１
９９１）ｐ．４１７〜４２３「Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ
ｌＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃ
ｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｔｈｅＰｒ
ｅｃｉｓｅＬａｙｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎ
ＳｔｏｃｋＣｏｌｕｍｎ」』に示されているものを用
いた。

【００１２】このモデルは高炉を半径方向及び軸方向に
多数の細かいメッシュに分け、各メッシュについて、直
接差分法により、物質移動、流体の流れ、伝熱、反応の
計算を行い、融着帯の形状を求め、高炉操業状態をシミ
ュレートするものである。炉壁部の粒径（Ｄｐｗａｌ
ｌ）と炉壁部鉱石／コークス層厚比（Ｌｏ／（Ｌｏ＋Ｌ
ｃ）ｗａｌｌ）とを変化させたときの融着帯根部高さ
（融着帯根−出銑口間距離）とシャフト下部炉壁ガス温
度（Ｔｗａｌｌ）との関係を図２に示す。図２に示すよ
うに、付着物厚さを維持するために、炉壁温度（Ｔｗａ
ｌｌ）が一定になるように、すなわち等温線に添って炉
壁部の粒径と炉壁部鉱石／コークス層厚比を同時に上昇
させると、融着帯根部高さは主に炉壁部鉱石／コークス
層厚比に依存するためその高さが低くなる。このことか
ら炉壁温度が一定になるように炉壁部の粒径と炉壁部鉱
石／コークス層厚比を同時に上昇させることによって、
付着物厚さを一定に保ち操業を安定させたまま、溶銑中
Ｓｉを低減させること可能なことがわかる。

【００１３】また上記数式モデルにより溶銑中Ｓｉを計
算し図１に示した。図１は図２と同様の座標上に溶銑中
のＳｉ濃度を表にしたものである。炉壁温度（Ｔｗａｌ
ｌ）が一定になるように炉壁部の粒径と炉壁部鉱石／コ
ークス層厚比とを同時に上昇させることによって、付着
物厚さを一定に保ち、操業を安定させたまま溶銑中Ｓｉ
の低減が可能である。

【００１４】炉壁部の平均粒径を上昇させる方法として
は、炉壁に装入する際に粒径が大きくなるように炉頂バ
ンカからの排出特性を調節すること、あるいは、原料の
落下位置を炉壁から離すことにより原料の炉壁側への流
れ込みによる再偏析を利用することなどが考えられる。
しかし、このような手段はいずれも原料の自然な再偏析
現象を利用するものであり制御精度や制御範囲に限界が
ある。そこで、鉱石の装入量を平均粒径が異なる２つ以
上のバッチに分割し、炉壁部での粗粒側の層厚比が高く
なるように、２つのピークのある傾動ポジションパター
ンを設定することとした。図４（ａ）はこのパターンの
例を示すもので、鉱石を粗粒鉱石１１（ＯＬ）と細粒鉱
石１２（ＯＳ）とに分割し、炉壁側と炉中心側に粗粒鉱
石１１（ＯＬ）の２つのピークを形成し、その中間に細
粒鉱石１２（ＯＳ）を投入する傾動ポジションパターン
を設定し、このパターンに従って投入する。コークス
（Ｃ１、Ｃ２）は、図４（ｂ）に示す装入パターンで装
入する。この装入パターンにより、図３に示すような粗
粒鉱石１１、細粒鉱石１２、コークス１３のような炉内
堆積分布となる。このように、炉壁部の厚い層の粗粒鉱
石と薄い層の細粒鉱石の２つの鉱石層の層厚比の変更に
よる炉壁粒径制御が可能となる。

【００１５】実際の操業でサンプラが設置されていない
場合、炉壁部の付着物厚さや温度を直接監視することは
困難であるため、原料の装入パターンはモデル計算によ
り推定される熱流比（ＨＦＲ）を維持するように制御す
ることとした。簡易的に炉頂の炉壁部のＣＯ濃度や炉壁
抜熱量等を維持するようにしてもよい。

【００１６】

【実施例】実施例として、内容積４５００Ｎｍ³ の高炉
における改善効果を説明する。従来法では鉱石は細粒鉱
石（ＯＳ）１２と粗粒鉱石（ＯＬ）１１の２種類の鉱石
を使用し、図７に装入パターンを示すように、細粒鉱石
（ＯＳ）１２を先に炉壁側に集中させて装入し、粗粒鉱
石（ＯＬ）１１を中間部に装入していた。その高炉内層
厚分布を図６に示した。炉壁側に厚い細粒鉱石層が形成
されている。

【００１７】本発明に従い、モデル計算の結果、鉱石を
平均粒径が異なる２以上のバッチに分割し、分割された
粗粒部の炉壁部での層厚が高くなるように２つのピーク
のある装入パターンを設定した（図４参照）。この設定
に従って炉壁部の温度が一定になるように、炉壁部鉱石
粒径と、炉壁部鉱石／コークス層厚比とを同時に上昇さ
せるようにした。これは細粒と粗粒の装入順序を逆転す
る装入方法である。このような変更により、炉壁部での
粗粒の層厚比を上昇させ、炉壁部での鉱石の平均径を上
昇させた。同時に炉壁部コークス層厚比を低下させ、シ
ャフトガスサンプラにより測定される炉壁部のガス温度
を維持するようにした。その結果、操業を安定させたま
ま、溶銑中Ｓｉを大幅に低減することができた。図５は
これを示すもので、従来法による図７の装入パターンに
よる操業を、図４に示す装入パターンに変更したとこ
ろ、炉壁ガス温度は変化することなく、溶銑中のＳｉ濃
度を低下させることができた。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、炉壁部の温度及びガス
利用率を一定に保つように炉壁部の鉱石粒径と炉壁部鉱
石／コークス層厚比とを同時に上昇させることにより、
操業を安定させたまま溶銑中Ｓｉを大幅に低減すること
ができた。また、鉱石の装入量を平均粒径が異なる２以
上のバッチに分割し、炉壁部での粗粒側の層厚比が高く
なるように２つのピークのある装入パターンを設定する
ことにより、高精度に炉壁平均粒径を調整することがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】炉壁粒径Ｄ_p 、炉壁部鉱石／コークス層厚比Ｌ
₀ ／（Ｌ₀ ＋Ｌ_c ）、溶銑中Ｓｉの関係を示すグラフで
ある。

【図２】炉壁粒径Ｄ_p 、炉壁部鉱石／コークス層厚比Ｌ
₀ ／（Ｌ₀ ＋Ｌ_c ）、融着帯根・出銑口間の高さの関係
を示すグラフである。

【図３】炉壁粒径上昇のための高炉内原料分布を示す図
である。

【図４】炉壁粒径上昇のための装入パターンを示す図で
ある。

【図５】本発明の効果を示す図である。

【図６】従来の高炉内原料分布を示す断面図である。

【図７】従来の装入パターンを示す図である。

【符号の説明】

１１粗粒鉱石１２細粒鉱石１３コークス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装入物分布制御を行う高炉操業方法にお
いて、炉壁部の温度及びガス利用率が一定になるよう
に、炉壁部鉱石粒径と、炉壁部鉱石／コークス層厚比と
を同時に上昇させ、高炉の溶銑中Ｓｉを低減させること
を特徴とする高炉操業方法。
【請求項２】鉱石の装入量を平均粒径が異なる２以上
のバッチに分割し、分割された粗粒部の炉壁部での層厚
が高くなるように２つのピークのある傾動ポジションパ
ターンを設定し、この設定に従って炉壁部鉱石粒径と、
炉壁部鉱石／コークス層厚比とを同時に上昇させること
を特徴とする請求項１記載の高炉操業方法。