JPH10219315A - 高炉における粉状鉄源吹込み操業方法 - Google Patents

高炉における粉状鉄源吹込み操業方法

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JPH10219315A
JPH10219315A JP3975197A JP3975197A JPH10219315A JP H10219315 A JPH10219315 A JP H10219315A JP 3975197 A JP3975197 A JP 3975197A JP 3975197 A JP3975197 A JP 3975197A JP H10219315 A JPH10219315 A JP H10219315A
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JP
Japan
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raceway
furnace
iron source
blast furnace
slag
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JP3975197A
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Kazuyoshi Yamaguchi
一良 山口
Kyoichi Araki
恭一 荒木
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 羽口部から粉状鉄源を吹込む際に、レースウ
ェイ中で粉状鉄源を完全還元溶解させ、溶銑中の硫黄濃
度を低く維持し、かつ生産量、燃料費、溶銑品質を向上
させる。 【解決手段】 高炉の炉頂部から鉄鉱石とコークスを交
互に層状に装入し、羽口部から補助燃料および粉状鉄源
を吹込む操業において、炉周辺部のガス利用率および粉
状鉄源吹込み量を調節して、レースウェイでのメタル中
のS濃度を0.05wt%以下にすることを特徴とす
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、高炉の羽口部から
吹込む粉状鉄源を安定して還元溶融させることにより、
溶銑中の硫黄含有量を低減させ、品質良好な溶銑を製造
する高炉操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の高炉操業にあっては、後工程であ
る製鋼工程における品質の向上、経済性の観点から低シ
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または還元鉄
粉などの粉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】このようにして吹込まれた酸化鉄粉、還元
鉄粉などの粉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
応して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。高炉操業安定
時には、羽口部から吹込む粉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、
炉頂から装入する鉄鉱石は、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代えて価格の安い粉状鉄源を使用す
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】また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高い燃料(微粉炭、
石油、重油、ナフサ等)を羽口部より吹込み、溶銑製造
コスト低減、生産性向上をはかってきており、特公昭4
0−23763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(コスト低減)、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効
率的な還元反応を行う。したがって炉頂より装入された
鉄鉱石は素早く金属状態に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粉状鉄源は、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上昇、燃料比増加等で与えて
いるが、粉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、吹込み量が多い場合は、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ほとんど動かない炉芯といわれる
領域の表層部)に到達する。そして、この領域に蓄積し
急激に還元溶融が起るため、この領域の温度が低下し、
完全に還元溶融されないでFeOが残留する。この結
果、この領域のメタル中の硫黄が除去されず、その含有
量が高いため、出銑中硫黄も高く、品質の悪い溶銑が生
成する。このため粉状鉄源の吹込み量には限界があっ
た。
【0007】また高炉の周辺部において、炉頂部の鉄鉱
石とコークスの装入比率(O/C)が高いと、この領域
の鉄鉱石の還元が不十分となり、炉芯表層部に到達して
急激に還元溶融が起るため、この領域の温度が低下し、
完全に還元溶融されないでFeOが残留するという、粉
状鉄源を多量に吹込んだ場合と同じ現象が起こる。
【0008】このとき周辺部のO/Cを減らし、その分
中間部から中心部のO/Cを増加する。中間部から中心
部のO/Cを増加できない場合は、周辺部のO/Cを減
らすとともに全体のO/Cを減らす。これにより周辺部
のガス流を強化して、この領域の温度を上昇させ、鉄鉱
石の還元を促進する。全体のO/Cを減らすことは燃料
比の上昇となり、生産量の減少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粉状鉄源の量
を減少するかカットしてしまうこともあり、この場合も
生産量の減少を招く。
【0009】そこで本発明は、羽口部から吹込んだ粉状
鉄源をレースウェイ内で、完全に還元溶融させ、出銑中
硫黄を低く維持し、燃料比の上昇を行わないで、一定の
生産量、安定した品質の溶銑を製造することを目的とす
る。
【0010】
【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、高炉の炉頂部から鉄鉱石とコークス
を交互に層状に装入し、羽口部から補助燃料および粉状
鉄源を吹込む操業において、炉周辺部のガス利用率およ
び粉状鉄源吹込み量を調節して、レースウェイでのメタ
ル中のS濃度を0.05wt%以下にすることを特徴と
する。
【0011】また、レースウェイでのスラグ中のFeO
濃度および(CaO/SiO2 )比とレースウェイでの
メタル中のS濃度との関係を予め求め、炉周辺部のガス
利用率および粉状鉄源吹込み量によりレースウェイでの
スラグ中のFeO濃度を調節し、炉周辺部のガス利用率
によりレースウェイでのスラグ中の(CaO/SiO
2 )比を調節して、レースウェイでのメタル中のS濃度
を0.05wt%以下とすることを特徴とする。さら
に、炉頂周辺部の装入物分布を変化させて、炉周辺部の
ガス利用率を調節することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明者らは、レースウェイのメ
タル中[S]≦0.05wt%を満足すれば、出銑中
[S]≦0.025wt%となり良好な溶銑品質となる
ことを見出した。発明者らはさらに、モデル実験および
実高炉の炉内サンプリングの結果から、レースウェイ奥
におけるスラグ中(FeO)含有量、スラグ中(CaO
/SiO2 )比、メタル中硫黄[S]含有量の3者の間
に、例えば図1に示す関係があることを見出した。図1
における(CaO/SiO2 )比と(FeO)の関係の
平面上で、斜線部分がメタル中[S]≦0.05wt%
を満足する範囲であり、これ以外は[S]>0.05w
t%となる。したがって、レースウェイのスラグ中の
(FeO)含有量と(CaO/SiO2 )比を、図1の
斜線部分の範囲に入るように調整すれば、良好な溶銑品
質を製造できる。
【0013】次に、発明者らは、同様にモデル実験およ
び実高炉の炉内サンプリングの結果から、高炉周辺部の
COガス利用率(ηCO)、レースウェイ奥におけるスラ
グ中(FeO)含有量、スラグ中(CaO/SiO
2 )、羽口部からの粉状鉄源吹込み量(kg/t−溶
銑)の4者の間に、図2および図3に例を示す関係があ
ることを見出した。
【0014】図2において、羽口部からの粉状鉄源吹込
み量がある一定値のとき、レースウェイのスラグ中(F
eO)含有量はηCOに対して極小値をもち、ηCOが高く
ても低くても(FeO)は増加する。ηCOが高いときに
(FeO)が増加する理由は、周辺部のO/Cが高いた
めに鉄鉱石の還元が不十分なためであり、ηCOが低いと
きに(FeO)が増加する理由は、周辺部のO/Cが低
く鉄鉱石の還元溶融が早すぎるため、装入物降下異常が
起こるためである。また図2において、同じηCOのとき
は、羽口部からの粉状鉄源吹込み量が多いほど(Fe
O)が多くなる。
【0015】図3において、ηCOが高いほどレースウェ
イのスラグ中(CaO/SiO2 )比は低下しており、
この理由は、周辺部のO/Cが高いために鉄鉱石の還元
が不十分となり、CaO/SiO2 比が低く、FeOを
多量に含有したスラグが優先的に溶融するためである。
ただし図3の関係は粉状鉄源吹込み量によらない。
【0016】ここで、高炉の半径方向におけるCOガス
利用率(ηCO)の分布は、従来用いられている炉頂部装
入物表面近傍に設置した炉頂ゾンデ、あるいはシャフト
上部(炉頂部装入物表面から測定して2〜6m下)の装
入物中に挿入したシャフトゾンデを用いて測定できる。
本発明における周辺部とは、半径方向において、中心部
を0.0、周辺部を1.0としたときの、0.6〜0.
9の範囲と定義する。なお、周辺部ηCOの調整には、従
来用いられているムーバブルアーマーあるいは旋回シュ
ートの傾動角度、旋回数等を変更して装入物分布を調節
することで対処できる。
【0017】次に、図1〜3を用いた、本発明による高
炉操業方法を説明する。図3において、周辺部ηCO=4
0%のときスラグ中(CaO/SiO2 )=1.2であ
り、図1の斜線部分に入るためには、スラグ中(Fe
O)≦0.5wt%とする必要がある。図2において、
周辺部ηCO=40%のときスラグ中(FeO)≦0.5
wt%となるためには、羽口部からの粉状鉄源吹込み量
≦30kg/t−溶銑とする必要があり、この量に粉状
鉄源吹込み量を調節する。
【0018】また図3において、周辺部ηCO=30%の
ときスラグ中(CaO/SiO2 )=1.3であり、図
1の斜線部分に入るためには、スラグ中(FeO)≦
1.5wt%とする必要がある。図2において、周辺部
ηCO=30%のときスラグ中(FeO)≦1.5wt%
となるためには、羽口部からの粉状鉄源吹込み量は40
kg/t−溶銑で問題ない。このときは粉状鉄源吹込み
量を40kg/t−溶銑以上に調節することもできる。
さらに図3において、周辺部ηCO=50%のときスラグ
中(CaO/SiO2)=1.0であり、図1の斜線部
分に入るためには、スラグ中(FeO)≦0.5wt%
とする必要がある。図2において、周辺部ηCO=50%
のときスラグ中(FeO)≦0.5wt%となるために
は、羽口部からの粉状鉄源吹込み量≦20kg/t−溶
銑とする必要があり、この量に粉状鉄源吹込み量を調節
する。
【0019】なお、図1〜3は、発明者がモデル実験お
よび特定実高炉の炉内サンプリングの結果から見出した
ものであり、高炉が変わると数字が異なってくる。した
がって、ある特定の実高炉に適用する場合は、高炉ごと
に炉内サンプリングを行い、図1〜3の関係を予め求め
ておく。
【0020】さらに、粉状鉄源としては、焼結粉、ダス
ト類、還元鉄粉等、種々のものを吹込めるが、還元鉄粉
吹込みの場合は、図2における粉状鉄源吹込み量が大幅
に増加するが、予め使用する粉状鉄源吹込み量に対して
図2のような関係を求めておけば問題ない。
【0021】
【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。表1に操業結果を示す。 (実施例1)微粉炭145kg/t−溶銑吹込んでいた
操業に対して、羽口部から粉状鉄源の吹込みを実施し
た。炉頂ゾンデを用いて半径方向のCOガス利用率(η
CO)分布を測定して、周辺部ηCOを算出し、一方、実高
炉の炉内サンプリングの結果より図1〜3の関係が得ら
れた。そして図1の斜線部分に入るように、図2、図3
を用いて周辺部ηCOを旋回シュートの旋回角度の変更に
より調整するとともに、粉状鉄源の吹込み量をレースウ
ェイでのメタル中のS濃度を0.05wt%に調整し
た。表1に示すように後述する比較例1に対比すると、
出銑量が多く、燃料比が低く、溶銑中硫黄が0.025
wt%と低くなった。
【0022】
【表1】
【0023】(実施例2)微粉炭150kg/t−溶銑
吹込んでいた操業に対して、粉状鉄源の吹込みを実施し
た。シャフトゾンデ(装入物表面より4m下)を用いて
半径方向のCOガス利用率(ηCO)分布を測定して、周
辺部ηCOを算出し、一方、実高炉の炉内サンプリングの
結果より図1〜3の関係が得られた。そして図1の斜線
部分に入るように、図2、図3を用いて周辺部ηCOをム
ーバブルアーマーの傾動角度の変更により調整するとと
もにレースウェイでのメタル中のS濃度を0.04wt
%に調整した。表1に示すように後述する比較例2に対
比すると、出銑量が多く、燃料比が低く、溶銑中硫黄が
0.020wt%と低くなった。
【0024】(比較例1)微粉炭145kg/t−溶銑
吹込んでいた操業に対して、粉状鉄源の吹込みを実施
し、従来どおりの操業を行った操業例である。実施例1
に対比すると、出銑量が少なく、燃料比が高く、溶銑中
硫黄が0.030wt%と高かった。また比較例2は、
微粉炭150kg/t−溶銑吹込んでいた操業に対し
て、粉状鉄源の吹込みを実施し、従来どおりの操業を行
った操業例である。実施例2に対比すると、出銑量が少
なく、燃料比が高く、溶銑中硫黄が0.025wt%と
高かった。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、粉状鉄源を吹込む際に、レースウェイのスラグ中
(FeO)含有量と(CaO/SiO2 )比を、レース
ウェイのメタル中硫黄が低い組成範囲になるように、周
辺部COガス利用率(ηCO)を装入物分布変更により調
整し、かつ羽口部からの粉状鉄源吹込み量を調整するこ
とにより、出銑中硫黄を低く維持できる。この結果、高
炉の生産量、燃料比を維持し、安定した品質の溶銑を製
造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する際の、レースウェイのスラグ
中(FeO)、スラグ中(CaO/SiO2 )比、メタ
ル中[S]の3者の関係を示す図
【図2】本発明を実施する際の、周辺部COガス利用率
(ηCO)、レースウェイのスラグ中(FeO)、粉状鉄
源吹込み量の3者の関係を示す図
【図3】本発明を実施する際の、周辺部COガス利用率
(ηCO)と、レースウェイのスラグ中(CaO/SiO
2 )比との関係を示す図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉の炉頂部から鉄鉱石とコークスを交
    互に層状に装入し、羽口部から補助燃料および粉状鉄源
    を吹込む操業において、炉周辺部のガス利用率および粉
    状鉄源吹込み量を調節して、レースウェイでのメタル中
    のS濃度を0.05wt%以下にすることを特徴とする
    高炉における粉状鉄源吹込み操業方法。
  2. 【請求項2】 レースウェイでのスラグ中のFeO濃度
    および(CaO/SiO2 )比とレースウェイでのメタ
    ル中のS濃度との関係を予め求め、炉周辺部のガス利用
    率および粉状鉄源吹込み量によりレースウェイでのスラ
    グ中のFeO濃度を調節し、炉周辺部のガス利用率によ
    りレースウェイでのスラグ中の(CaO/SiO2 )比
    を調節して、レースウェイでのメタル中のS濃度を0.
    05wt%以下とすることを特徴とする請求項1に記載
    の高炉における粉状鉄源吹込み操業方法。
  3. 【請求項3】 炉頂周辺部の装入物分布を変化させて、
    炉周辺部のガス利用率を調節することを特徴とする請求
    項1または請求項2に記載の高炉における粉状鉄源吹込
    み操業方法。
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Effective date: 20040511