JPH0995706A - 高炉操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶銑中のSi、Ｓの低減を図る。 【構成】 下記(i) 〜(iii) を少なくとも一回行い、溶
銑中のSi、Ｓ含有量を低下させる。 (i) コークスを、その落下位置が、炉壁側から無次元半
径0.11以上の距離となるよう装入すること、(ii)引続い
て、コークスと造滓剤との混合物を、その総体積が、底
辺の長さが炉口半径の25％で、一辺が炉壁、他の一辺が
底辺とのなす角がコークスの堆積角に等しい三角形を高
炉炉軸を中心として回転して得られる体積以下となるよ
う装入すること、そして(iii) 引続いて鉱石を、その落
下位置が前記装入コークスの堆積頂点よりも炉中心側と
なるよう装入すること。 【効果】 設備の大幅な改造を必要とせずに、レースウ
エイのみに造滓剤を供給して溶銑中のSi、Ｓを低減する
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、溶銑中のSi、Ｓ含
有量を低下させることのできる高炉の低Si、Ｓ操業方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日一般的に行われている微粉炭吹込み
高炉操業にあっては、高炉の炉下部に設置された羽口か
ら吹き込まれる熱風と、コークスや微粉炭との反応によ
って生成する還元性ガス (CO) の作用で、炉上部から装
入された鉱石が炉内を降下しつつ徐々に還元され、軟化
融着帯を形成した後、炉芯コークス層の隙間を滴下して
炉底に溜まり、定期的にまたは連続的に出銑口より抜き
出される。

【０００３】このような高炉の操業において、高炉内羽
口前方のレースウェイ高温部では、コークスや微粉炭中
の灰分から式(1) SiO₂ ＋Ｃ＝ SiO ＋CO ・・・・ (1) の反応を起こしてSiO ガスが発生し、滴下してきた溶銑
中に吸収されて溶銑中のSiを増加させる。

【０００４】また微粉炭中のＳがレースウェイ内でガス
化し、溶銑中Ｓ濃度が上昇する。したがって、微粉炭吹
込み高炉操業にあっては、高炉からの溶銑中のSi、Ｓ濃
度の上昇は避けられないのであるが、しかし溶銑中のSi
およびＳは、溶銑を製鋼で精錬する場合の有利性から、
可及的低水準に押さえる必要がある。

【０００５】このようなSiおよびＳの低減を目的とする
技術としては、例えば特開平１−168802号公報には、ミ
ルスケールと造滓剤の混合物を羽口から吹き込んで、溶
銑中Si含有量を調整する方法が開示されている。この方
法では、CaO 系またはMgO 系造滓剤を羽口より添加する
ことにより、レースウェイで生成されるスラグ中のSiO₂
の活量が低下し、上記(1) 式によるSiO ガス発生が抑制
される。さらにミルスケールを添加することにより、下
記式(2) Si＋２FeO ＝SiO₂＋２Fe ・・・・ (2) のような反応で溶銑中に溶融したSiを酸化してSiO₂に
し、溶銑中のSi濃度を低下させるというのである。

【０００６】また特開平５−311217号公報では、造滓剤
を高炉の炉頂から炉周辺部のコークス層だけに装入する
方法が提案されている。この方法では、まず１バッチ目
コークスを炉内に装入後、アーマを押し出して２バッチ
目コークスを１バッチ目コークス層の上の炉中心から炉
中間部までの領域に装入する。次に、CaO 系またはMgO
系造滓剤を添加した造滓剤添加コークスを、今度はアー
マを引いて装入し、高炉炉壁と２バッチ目コークス層の
炉壁側斜面との間に造滓剤添加コークス層を形成する。
そして、次にアーマを引いた状態で鉱石を装入するとい
うのである。

【０００７】この方法によれば、炉周辺部のコークス層
のみに造滓剤が添加され、造滓剤は荷下がり中に十分に
加熱され、レースウェイ内に降下したときは容易に溶融
して、レースウェイ内で燃焼される微粉炭由来のSiO₂を
滓化するばかりでなく、さらに、レースウェイ内で生成
するＳ含有ガスが造滓剤に効果的に吸収されるので、溶
銑中のＳ含有量も下がるというのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１−16
8802号公報で示されるような羽口からのミルスケール＋
造滓剤の吹き込み方法には、設備増設あるいは改造とそ
の後の維持費にコストがかかるという欠点がある。ま
た、塩基性物質吹き込みによる温度低下を羽口部で熱補
償する必要があり、熱補償が不十分で吹き込み粉体の昇
温、溶融が十分に進展しない場合にはレースウェイの通
気性悪化を引き起こす。

【０００９】また特開平５−311217号公報で示されるよ
うな方法では、コークス−造滓剤混合物装入直後に炉壁
側最外側に装入される鉱石が、先に投入されたコークス
−造滓剤混合物層を内側に崩すので、造滓剤の炉中心部
への流れ込みの可能性がある。炉中心部へ流れ込んだ造
滓剤は炉芯コークス層中に残存して、炉中心部の通液性
を悪化させるとともに、造滓剤のレースウェイ領域以外
への供給による添加効率低下が懸念される。

【００１０】本発明は高炉操業、特に微粉炭吹込み高炉
操業にみられるこのような問題点に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、設備の大幅な改造を必
要とせずに、レースウェイのみに造滓剤を供給して溶銑
中のSi、Ｓ含有量を効率的に低減させることができる高
炉操業方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的達成のために種々検討を重ね、コークス装入時にそ
の落下位置を正確に調整することでその後に投入するコ
ークス造滓剤混合物の分布をレースウェイ領域に集中で
きること、およびコークス造滓剤混合物の投入後に行
う鉱石の装入を先に装入したコークス層の堆積頂点より
内側にくるようにすれば上述のコークス・造滓剤混合物
の分布をみだすことがないことを知り、本発明を完成し
た。

【００１２】ここに、本発明は、鉱石、コークスを層状
に炉内に装入する高炉操業法において、下記(i) 〜(ii
i) を少なくとも一回行うことを特徴とする溶銑中のS
i、Ｓ含有量を低下させる高炉操業方法である。

【００１３】(i) コークスを、その落下位置が、炉壁側
から無次元半径0.11以上の距離となるよう装入するこ
と、(ii)引続いて、コークスと造滓剤との混合物を、そ
の総体積が、底辺の長さが炉口半径の25％で、一辺が炉
壁、他の一辺が底辺とのなす角がコークスの堆積角に等
しい三角形を高炉炉軸を中心として回転して得られる領
域の体積以下となるよう装入し、装入に際しては炉壁近
傍に落下点がくるようにすること、そして(iii) 引続い
て鉱石を、その落下位置が前記装入コークスの堆積頂点
よりも炉中心側となるよう装入することである。

【００１４】本発明の好適態様にあっては、コークスと
造滓剤との混合物の装入に際しては、大ベル上での位置
が造滓剤が下、コークスが上になるように配置し、その
落下点が炉壁近傍になるようにしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】このように、本発明は、大幅な設
備改造をすることなしに、高炉内に造滓剤を炉内に装入
して溶銑中Si、Ｓを低減する手段として、コークスと鉱
石の装入の間に、コークスと混合した造滓剤を装入する
際に、(1) 直前に装入するコークスの落下位置が、炉壁
側から無次元半径0.11以上の距離になるように装入す
る、(2) コークス−造滓剤混合物の総体積が、底辺の長
さが炉口半径の25％で、１辺が炉壁、残りの１辺と底辺
とのなす角がコークスの堆積角に等しい三角形を、高炉
炉軸を中心にして炉壁の周りで回転したときに得られる
図１のようなリング状の立体の領域の体積以下となるよ
うに当該領域に装入する、(3) 直後に装入する鉱石の落
下位置が、コークス−造滓剤混合物の直前に装入したコ
ークスの堆積頂点より炉内側になるように装入するので
ある。

【００１６】さらに好適態様にあっては、コークス−造
滓剤混合物の装入に際しては、大ベル上での位置が造滓
剤が下、コークスが上になるよう配置し、その落下点が
炉壁近傍になるよう装入するのである。

【００１７】なお、図１にあっては、炉口断面を考えて
高炉炉壁からその半径の1/4 、つまり25％の長さの辺
と、これに相当する位置から、先に装入したコークスの
堆積角に等しい角度で炉壁に向かう辺と、炉壁とから構
成される三角形を考え、次いで図中、太線のハッチで示
すこの三角形を断面とする高炉炉軸を中心の回転体の体
積を考えるのである。

【００１８】ここで、添付図面を参照しながら、本発明
の作用ならびに効果をさらに具体的に説明する。図２
は、高炉へ装入する原料が炉内で堆積する様子を定量化
するための実験を行ったときに用いた高炉炉頂部の1/2
縮尺矩形模型の略式説明図である。高炉への原料装入実
験は、図２の装置を用いて以下の手順で行った。

【００１９】まず大ベル１上に鉱石粒子を装入し、大ベ
ル駆動装置２によって大ベル１を降下させ、これを繰り
返すことにより、一定の堆積角を持った鉱石充填層をス
ロープ４の上に形成した。

【００２０】次にコークス粒子を大ベル１上に装入し、
大ベル駆動装置２によって大ベル１を降下させ、先に形
成した鉱石充填層上に装入し、コークス層とした。さら
にコークス−造滓剤混合物を大ベル１上に装入し、大ベ
ル駆動装置２によって大ベル１を降下させ、コークス層
上に装入した。最後に再び鉱石を大ベル１上に装入し、
大ベル駆動装置２によって大ベル１を降下させ、コーク
ス−造滓剤混合物層上に装入した。

【００２１】ここで、この装置にはムーバブルアーマ３
が設置されており、プッシュロッド５を押し込むこと
で、実際の高炉におけるムーバブルアーマの操作による
原料落下位置の変更が再現できるようになっている。

【００２２】また各原料を装入後、そのプロフィルを測
定し、実験終了後は装入物を回収してそれぞれの堆積状
況を長さ方向 (実際の高炉では半径方向に相当) で測定
した。

【００２３】実験に使用した原料の粒径は、鉱石、コー
クスおよび造滓剤のそれぞれの粒度分布が実際の高炉に
おける鉱石、コークスおよび造滓剤のそれぞれの粒度分
布の1/2 のものを使用した。具体的には鉱石粒径3.22mm
(調和平均径７mm) 、コークス粒径18〜39mm (調和平均
径25mm) 、造滓剤 (蛇紋岩) 粒径３〜22mm (調和平均径
７mm) であった。

【００２４】また、コークス−造滓剤混合物の大ベル内
での堆積方法であるが、大ベルからの原料排出初期に造
滓剤が優先的に排出されるように、大ベル上では造滓剤
を下に、コークスを上に配置した。

【００２５】このように図２の装置を用いてコークスの
装入実験を行い、プロフィルを計測した結果が図３(a)
〜(e) である。ここで、Ｃはコークス装入、Ｍはコーク
ス−造滓剤混合装入を指す。以下の説明でムーバブルア
ーマ (以下、単にアーマ) の押し出し角度をノッチで示
し、装入時のアーマノッチをＣやＭの横に下付き文字で
表すが、10ノッチで無次元半径で約0.02 (40mm) 落下点
が炉中心側にずれた。

【００２６】コークス装入時にアーマを全く押し出さな
かった場合 (図３(a))とアーマノッチが10 (図３(b))の
時、コークスのプロフィル (△) は炉壁から炉芯に向か
ってスロープができた。アーマノッチが20 (図３(c))の
時は壁側で堆積角が０の部分ができ、アーマノッチが30
を越える (図３(d) 、(e))と、炉壁に向かってスロープ
ができた。

【００２７】図中にはアーマノッチ０の状態で混合装入
を行ったときのコークス−造滓剤混合物のプロフィル
(□) も示しているが、コークス層のプロフィルの変化
に伴い、コークス−造滓剤混合物の堆積状況も変化し
た。

【００２８】図４(a) 〜(e) はコークス−造滓剤混合物
中の半径方向での造滓剤存在率 [＝造滓剤体積/(コーク
ス体積＋造滓剤体積)]を、実験後試料を採取して求めた
結果を示すグラフである。

【００２９】実験の結果、コークスのアーマを押し出す
ほど、炉壁側の造滓剤存在率が上がることが確認され
た。これは、コークス装入時にアーマを押し出すことで
側壁にポケット部ができ、例えば大ベルからの原料排出
初期に優先的に排出されるよう大ベル下部に配置した造
滓剤のほとんどがポケット内に堆積するためである。

【００３０】以上の結果から、コークス−造滓剤を炉壁
近傍に堆積させるためには、コークスのアーマノッチを
30以上、すなわちコークスの落下点を無次元半径で炉壁
より0.11以上にすればよいことが判った。

【００３１】次に、図５は、図２の実験装置を用いてコ
ークス30ノッチ、コークス−造滓剤混合物０ノッチで装
入した (図５中△) 層の上に、落下地点を変化させて鉱
石を装入したときの、実験後の造滓剤の分布変化を調査
した結果を示す (図中□、○) 。ここで、括弧内の数字
は鉱石の落下点を炉壁からの無次元距離で示している。

【００３２】鉱石落下点がコークスの堆積頂点より炉壁
側であると、炉壁側での造滓剤の存在率が低下すること
が判る (図中□) 。これは、鉱石がコークス−造滓剤混
合物層の上に装入されることで混合物層の崩れを引き起
こし、造滓剤の分布が変化するためである。

【００３３】従って、コークス−造滓剤の混合物装入後
に装入される鉱石の落下点は、コークスの堆積頂点より
も中心側にすればよいことが判った。最後に、コークス
−造滓剤混合物の装入量について説明する。図６は30ノ
ッチで装入したコークスの層の上に、コークス−造滓剤
混合物の量を変化させて装入した時の造滓剤の半径方向
での分布を示すグラフである。

【００３４】本実験においては、図６からも分かるよう
に、コークス−造滓剤混合物の体積Ｖが、底辺の長さが
装置長さの25％で、底辺と斜辺とのなす角がコークスの
堆積角に等しい直角三角形を、装置幅方向に積分したと
きに得られる体積Ｖ₀ より大きくなると、造滓剤の炉中
間部〜炉中心部への流入が見られた。よって実炉におけ
るコークス−造滓剤混合物の総体積は、底辺の長さが炉
口半径の25％で、１辺が炉壁、底辺と残りの辺のなす角
がコークスの堆積角に等しい三角形を、高炉炉軸を中心
にして炉壁の周りで回転したときに得られる立体の体積
以下にするのが良い。

【００３５】なお、本発明において使用される造滓剤
は、CaO を主として含有する石灰石、MgO を主として含
有する蛇紋岩、CaO およびMgO を主として含有するドロ
マイト、マグネサイト等であり、これらは単独または複
合して使用することができる。かくして、本発明によれ
ば高炉操業、特に微粉炭吹込み操業において得られる溶
銑中のＳ、Siの含有量を効果的に低減できるのである。

【００３６】

【実施例】本発明に基づき、実際のベル式高炉 (炉容18
50m³) において、表１に示す操業条件下でコークス−造
滓剤混合装入を実施した。

【００３７】図７は本発明にかかる高炉操業法適用の前
後における溶銑中Siの変化を示すグラフである。表１に
示すように溶銑中のSiとＳとはほぼ同じ挙動を示したの
で図７では便宜上Siについてのみ示す。なお、コークス
−造滓剤混合物の装入に際しては大ベル上では造滓剤が
下、コークスが上になるように配置した。

【００３８】図中、期間Ａの操業はコークス↓・コーク
ス↓・鉱石↓・鉱石↓・鉱石↓の５バッチ装入で、１サ
イクルで装入するコークスの総量が９ｔ、１サイクル中
に装入する鉱石量／コークス量＝4.5 であったが、溶銑
中のSi濃度が0.5 ％であった。

【００３９】そこで期間Ｂよりコークス↓・コークス↓
・コークス−造滓剤↓・鉱石↓・鉱石↓の５バッチ装入
を行った。期間Ｂではコークスおよび鉱石ノッチを同じ
にし、しかもコークスのノッチが25 (落下位置は無次元
半径で炉壁より0.10) であったので、溶銑中Si、Ｓの低
下量は予測値よりも低かった。

【００４０】そこで、期間Ｃにおいてアーマノッチを30
(落下位置は無次元半径で炉壁より0.11) にしたとこ
ろ、期間Ｂよりは溶銑中Si、Ｓは低下したものの、依然
予測値よりもSi、Ｓ低下量は予測値よりも低かった。

【００４１】よって期間Ｄにおいても本発明を適用し、
鉱石のアーマノッチを30以上にし、落下点がコークスの
堆積頂点よりも内側になるようにしたところ、溶銑中S
i、Ｓは予測値通り低下した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、新らたに設備を増設す
るなどの必要がなく、単に原料 (コークス、鉱石、造滓
剤) の投入態様を変更調整するだけで高炉の低Si、Ｓ操
業を実現できるなど優れた効果を奏するのであって、そ
の実用上の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるコークス−造滓剤混合物の体積
の上限決定法を示す概念図である。

【図２】装入実験装置の概略図である。

【図３】図３(a) 〜(e) は実験結果のデータをプロット
したグラフである。

【図４】図４(a) 〜(e) は実験結果のデータをプロット
したグラフである。

【図５】実験結果のデータをプロットしたグラフであ
る。

【図６】実験結果のデータをプロットしたグラフであ
る。

【図７】本発明の実施例の効果を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉱石、コークスを層状に炉内に装入する
   高炉操業法において、下記(i) 〜(iii) を少なくとも一
   回行うことを特徴とする溶銑中のSi、Ｓ含有量を低下さ
   せる高炉操業方法。 (i) コークスを、その落下位置が、炉壁側から無次元半
   径0.11以上の距離となるよう装入すること、(ii)引続い
   て、コークスと造滓剤との混合物を、その総体積が、底
   辺の長さが炉口半径の25％で、一辺が炉壁、他の一辺が
   底辺とのなす角がコークスの堆積角に等しい三角形を高
   炉炉軸を中心として回転して得られる領域の体積以下と
   なるよう装入し、装入に際してはその落下点が炉壁近傍
   になるようにすること、そして(iii) 引続いて鉱石を、
   その落下位置が前記装入コークスの堆積頂点よりも炉中
   心側となるよう装入すること。
2. 【請求項２】 コークスと造滓剤との混合物の装入に際
   しては、大ベル上での位置が造滓剤が下、コークスが上
   になるように配置し、その落下点が炉壁近傍になるよう
   に装入する請求項１記載の高炉操業法。