JPS5827912A - 銑鉄中Si濃度の制御方法 - Google Patents

銑鉄中Si濃度の制御方法

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JPS5827912A
JPS5827912A JP12625781A JP12625781A JPS5827912A JP S5827912 A JPS5827912 A JP S5827912A JP 12625781 A JP12625781 A JP 12625781A JP 12625781 A JP12625781 A JP 12625781A JP S5827912 A JPS5827912 A JP S5827912A
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blast furnace
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Seiji Taguchi
田口 整司
Hideho Kubo
久保 秀穂
Mitsuo Kadoto
角戸 三男
Nobuo Tsuchitani
槌谷 暢男
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炉の銑鉄中の81濃度を所望の一定値に制御
する銑鉄中81濃度の制御方法に関する。
高炉操業において溶銑S1値の自由な制御は従来も重要
な課題であったし、今後も重要な課題である。例えば、
溶銑中81濃度を下げることは高炉の省エネルギーに大
きく寄与し、また最近の上吹き、下吹き転炉においては
従来の81値0,4〜0.6%より低い値、例えばSi
値0.2%以下の吹錬に最もメリットが出るケースがあ
り、一方st値の高い銑鉄が必要な場合もある。
従来、溶銑中81値の制御方法は、一定の操業条件下で
得られたアウトグツドとしての操業データ音用いながら
Si値の時間的変動すなわち炉熱変動を極力抑制しよう
とするものであった。従って、従来の操業条件と異る条
件下でSi値がどのようになるかを予測することは難し
く、また、所望S1値を得る最適条件を決定する方法も
存在しなかった。
本発明は従来の溶銑中Si値を経験的に一定値に制御す
る方法の域を脱し、高炉の操業状態を数学的に構成した
モデル式により、高炉装入物と送風条件との最適な組み
合わせを選択し、高炉内で発生ずる5oloガスの発生
を制御することにより、高炉出銑中の81値か所望の一
定値となるように制御する制御方法を提供することを目
的とするものである。
一般にS1値の高い鋳物銑を吹製する場合に、反応性の
よいコークスを使用して炉内の酸素分圧を下げて操業す
ることが知られている。本発明者らはスラグから発生ず
るSiOの発生量がコークスの反応性に強く依存するこ
とを確認し、コークスの反応性が溶銑中S1値を支配す
る要因となっていることを見出した。本発明はこの知見
に基いて完成したものである。すなわち、Sis度の低
い銑鉄の吹製に当っては、コークスの反応性がSiOガ
ス発生の抑制に対して支配的な因子となるので、目標S
1濃度に見合った適切な反応性の低いコークスを選定し
てSiOガスの発生を抑制し、一方S1濃度の高い銑鉄
の吹製に当っては、高炉内で発生するSiOガスの増加
に対して温度条件が支配的となることから高炉装入物と
送風条件との最適な組み合わせを選択することにより炉
内のSiOガス発生を制御し、目標S1濃度の銑鉄を得
ることができる。
本発明の要旨とするところは、所望の一定のSi濃度の
銑鉄を吹製するに当り、シミュレーションにより高炉装
入物と送風条件との最適な組み合わせを選択し、高炉内
で発生するSiOガスの発生量を制御することにより高
炉出銑中のSi濃度を一定値に保持することを特徴とす
る銑鉄中81濃度の制御方法に存する。
目標とする銑鉄中81濃度値に対しては、高炉の操業条
件、装入物の特性、設備特性など多数の要因が影響を与
えるので、これらを綜合的に解析する必要があり、また
、従来の操炉条件と異なる条件の検討を必要とするので
、高炉内の全領域に亙り、気相、両相、液相について非
定常微分物質収支および微分熱収支式と、炉内における
各種反応の反応速度の数学モデルとを構成し、高炉操業
条件および装入物性状を与えてシミュレーションヲ行な
い、それらの与条件下において目標S1濃度を得るのに
適合した反応性を有するコークスの選定または制御条件
の選定を行なうものである。
すなわち、高炉の炉頂ストックラインから炉底に至る全
領域に亙り、炉内装入物の主成分である鉄(re)、炭
素(0)、酸素(0)、脈石分に閃する非定常な微分物
質収支および熱収支式を作り、ガスについては少なくと
も00.002、S10の6成分な含む擬似定常の微分
物質収支および熱収支式を作り、反応速度として少なく
とも酸化鉄の間接還元反応速度式、酸化鉄の直接還元反
応速度式、炉内でのSiOの発生反応速度式、SiOガ
スから溶銑へのSi移行速度式、鉄および脈石分の溶解
速度式を用いて炉内におけるSi移行量を計算し、高炉
装入物と送風条件との最適な組み合わせを選択し、高炉
内で発生するSiOガスの発生量を制御し、この条件に
よって高炉を操業することによって高炉出銑中の81濃
度を一定に保持するものである。
以上のように高炉内の全領域で気相、固相、液相につい
て非定常微分物質収支および微分熱収支を考えると次の
(1)〜(14)式が得られる。
■)気相については蓄積順は小さいので無視して一〇 
ΣΣ22−4 Mj、i R1)   ・・・・・・(
2)j1 ここで Gg  ’気体の質量速度 2g +気体の密度 2 :高炉高さ方向の距離 R工;反応速度 添字1は各反応種を示し、R1は酸化鉄の間接還元、R
2は酸化鉄の直接還元、馬は鉄の溶解、式は脈石の溶解
、R5は5102の還元気化、均はSiOの溶銑への吸
収 Mk、□X1種の反応が起ったとき気相のに成分の発生
量。kは気相成分00、CO□、R2SN2 、SiO
等を示す添字 Ok:気相中に成分の濃度 ’j、” ’種の反応が起ったとき気相に移るj物質の
量。jはO,Fθ、0、Sl、脈石分等の物質種を示す
ここで Tg  ’気体温度 Ts:固体温度 C;気体比熱 08:固体比熱 h :気固間の伝熱係数 a :固体の比表面積 w  :1種反応が起ったとき気相に移るjj、1 物質の質量 hW:高炉炉壁の伝熱係数 r :炉牛径 TW i炉壁外部温度 ■)固相について 十ΣW  R/ρ。。、。  ・・・・・・(5)10
、 i  i 08 ρ8 ここに ρS :固体の嵩密度 Vs:固体の降下速度 θ :時間 ρore  ’鉱石の嵩密度 ρ。oke ’コークスの嵩密度 Xj:固相中j物質の重量割合 T8:固体温度 h7:固体と7相間の伝熱係数 添字lは気相、固相、溶銑相、スラグ 相についてのものであることを示す。
a7:固相〜l相間の有効比表面積 T7:!相の温度 (−△H) =1反応の反応熱 ■)液相については溶銑相、スラグ相を考えてイ)液相
の生成 十αW  RB    ・・・・・・(8)Fe、 3 ・・・・・・(9) ここに ρp :溶銑の密度 ρ8□ニスラグの密度 H::充填層単位容積中にサスペンドされる溶銑の割合 α:鉄に対する溶銑の生成重量比 口)液相の微分熱収支および物質収支 0pρpHp OB7ρel Hsノ ここに HTに溶銑のボールドアップ H81’スラグのホールドアツプ vp:溶銑の流下線速度 −Up /HpU は溶銑の
容積流量速度 p v8、ニスラグの流下線速度 −Us /”’s□Us
□はスラグの容積流量速度 PSi ’溶銑中81濃度 上述の(1)〜(14)式中の各種パラメータ値、物性
値および反応速度式はこれまでに発表されている諸家の
データを用いることができる。ただしR5(S102の
還元気化反応速度)はこれまでに報告はなく、本発明者
らの測定した次式を用いる。
R5−に、aBlas、o2・・・・・・(15)k、
  =  koexp (−177000/RT)  
・−・(16)ここに に2、ko ’反応速度定数 aSi02  ’スラグ中5102の活量本発明者らの
研究によれば、05)式中の反応速度定数に、はコーク
スの反応性に強く依存し、J工5(K2151)反応性
指数(%)とSiO発生速度定数k。(9/Cdh)と
は第1図に示すような関係にあることが明らかとなって
いる。Si濃度の低い銑鉄を得る場合は反応性の低いコ
ークスを使用することによりk。を小ざ<シ5102の
還元気化反応速度を抑制し出銑中の81濃度を低水準の
一定値に制御できる。Sl−濃度の高い銑鉄を得る場合
はSiO発生反応速度定数に、を大きくしてSiOガス
発生猷を大にする。この場合は温度Tを上げることによ
って(:1.6)式から明らかなようにに、を大きな値
とすることができ、所要操業条件を定めることができる
シミュレーションは、高炉炉頂における装入物と送風条
件とを与え、初期炉内の固体および融体の温度分布と組
成分布とを任意に仮定して、上述の偏微分方程式群(1
)〜(]4)を時間θについて積分し、羽目レベルのガ
ス成分温度、炉底湯溜りにおりる伝熱および物質収支を
求め、次いで高さ方向2について先ず羽目から湯溜りま
での間の滴下領域について、次いで羽目から溶解帯間に
ついて、さらに溶解帯および塊状帯についてそれぞれ」
二連の偏微分方程式群(1)〜(14)を積分し、出銑
滓の成分、温度を求める。
このようにして、高炉高ざ方向の分布や出銑8値等が解
として得られ、上記(15) 、(16)式中の反応速
度定数k。の設定値および温度Tの値に応じ、高炉内で
発生するSiOガスの発生量が定まり、炉床湯溜りに生
成する銑鉄中の81濃度の数値を得ることができる。第
2図はこの手順を例示するフローチャートである。
シミュレーションによって、目標とする銑鉄中81濃度
に対応する高炉操業条件、装入物性状等の最適値を定め
ることができ、Siの低濃度領域においてはこれに対応
する上記反応速度定数k。を定めることができ、第1図
によって所要の118反応性指数をもつコークスを選定
することができる。
Slの高濃度領域については、温度条件を支配する要因
を確定することができる。このコークスおよび与条件を
用いて与条件下で高炉操業を行なうことにより高炉中に
おけるSiO発生反応を制御し銑鉄中81濃度を目標の
一定値に保持することができる。
次に本発明の詳細な説明する。
実施例I 内容積1850iの高炉において、銑鉄中S1濃度0.
15〜0.18%を目標とする操業条件をシミュレーシ
ョンによって求め、第1表左欄に掲げる計画を作成した
。この場合SiO生成反応における反応速度定数は0.
04〜0.0439 / cl hにするばよい。
第1表右欄は、この制御条件の下でJ工S反応性指数1
4%のコークスを用いて8日間の試験操業を行なった結
果の実績を示す。
本実施例から明らかなように、計画値と実績値とがよく
一致し、低S1濃度の銑鉄の成製を安定的に行なうこと
ができた。
第1表 実施例■ 内容fj11380y&の高炉においてJ工5G220
2−1種1号A−(st規格1.40〜1.80%)と
o  (st規格2.21〜2.60%)の2種類の鋳
物銑を吹きわける必要があり、目標S1値をそれぞれの
中央値である1、6%と2.4%に設定し、シミュレー
ションを行ない、第2表に示すように、目標出銑量に対
して送風量、送風温度、鉱石/コークス比などの操業条
件を得た。実操業において、該当期に急速に操業条件を
目標値に近づけて操業を行なった結果第2表右欄の成績
を得た。
従来、試行錯誤により目標Si値の鋳物銑を得ていたの
で、それぞれS1規格14〜1.8%および2.2〜2
.6%の期間中の全生産量に対する規格合格生産量(的
中率)は91%、86%であったが、本発明方法により
それぞれ98%、96%と著し
【図面の簡単な説明】
第1図はコークスあるいは固体炭材518反応性指数(
%)を横軸に、SiO発生速度定数k。(9/ crl
 h )を縦軸にとってその関係を示すグラフである。 第2図は、本発明の制御条件のシミュレーションのフロ
ーチャートである。 第1図 JI5反応性詣数%

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 所望の一定Si濃度の銑鉄を吹製するに当り、シミュレ
    ーションにより高炉装入物と送風条件との最適な組み合
    わせを選択し、高炉内で発生するSiOガスの発生量を
    制御することにより高炉出銑中のS1濃度を一定値に保
    持することを特徴とする銑鉄中S1濃度の制御方法。
JP12625781A 1981-08-12 1981-08-12 銑鉄中Si濃度の制御方法 Expired JPS6014801B2 (ja)

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