JPS5855505A - 低強度コ−クスの高炉使用方法 - Google Patents

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、高炉に低強度のコークスを使用した場合に、
羽口前における扮コークスの発生を抑制し、炉況を順調
に保つ方法に関する４のである。

高炉内を降下するコークスはは埋１０００℃以上の炉下
部高温帯で、下部よシ上昇するガス中のＣ０２あるいは
りによって反応を受け、コークス生地が侵蝕を受ける。

侵蝕を受けたコークスは程度の差こそあれ、外力に対し
であるいはコークス粒子同士の摩耗に対しての抵抗が弱
まっている。したがって高炉下部高温帯においては反応
量による劣化の程度、外力の程度に応じてコークスは粉
化する。このようにして発生したコークス扮は降下して
いる装入物の空間を埋め、このことが高炉内を流通する
ガスの通気機能を阻害し、炉況不調に到らしめる原因と
もなっている。

高炉のさらに下部においてＦ！仁の扮コークスの蓄積が
下部高温帯を滴下するスラブわるいは銑鉄の通液性をも
阻害する。

以上のことから、コークスの粉粒化を低減させることが
高炉操業上極めて重要であることは首を待たない。

一方、高炉の羽口先の燃焼Ｎ（以下レースウェイという
）においては装入コークスの約６０１が消費される。レ
ースウェイにおけるコークスは、送風中の酸素とコーク
ス中の炭素が激しい燃焼反応、あるいは急激なガス化反
応を起し消耗している。この燃焼帯における上記諸過程
において同時にコークスはコークス同士の衝突あるいは
レースウェイへの急速降下に伴う摩耗劣化を激しく受け
ることになる。このような状態においてはコークスは最
も粉化しやすく、シかも発生したコークス粉は先にも述
べた如くレースウェイの先方のコークス層の空間を埋め
、あるいは送風にのって燃焼帯上部へ運ばれ、ここに於
てもコークス層の空間を埋めることにより、通気性、通
液性を阻害する主たる原因となり得る。

特にレースウェイは高炉上部へのガスの分配の起点にあ
たることから、レースウェイで発生した粉がレースウェ
イのさらに奥を埋めることは、炉の中心へのガスの侵入
を抑制することを意味する。

燃焼ガスは炉芯への熱のキャリアとして重要な役目を担
っているから、炉芯へのガスの供給の抑制は炉の中心部
の冷えこみを招き、ひいては滴下過程のスラグや銑鉄を
凝固させることにつながる。

′さらにはこのことがレースウェイ上部の装入物の降下
、スラグや銑鉄の滴下をもさまたげることにもなる。

したがって、レースウェイにおいてとの粉コークスの発
生をいかに低減させるかが高炉操業上重要な指針となる
ことは自明である。

つまシ、燃焼反応、ガス化反応を起し、生地の侵蝕を受
けて強度の弱まったコークスが衝突あるいは摩耗によっ
て粉化することになるが、反応を受けて衝突しても粉化
しない充分な強度をもつ品質のコークスを使用するか、
あるいはこのレースウェイ部において粉発生を抑制する
有効な手段を開発することが望まれている。

従来より高炉に装入されるコークスの品質は冷間強度Ｄ
Ｉで評価されて来た。この強度は言わばコークスの装入
落下による破壊、あるいは粒子同士の摩擦による摩耗の
程度を評価する方法として広く用いられてきている。

一方、最近になシ反応後の強度を表わすＣ３Ｒ（Ｃｏｋ
＠Ｓｔｒａｎｇｔｈ　ａｆｔｅｒ　Ｒａａｃｔｌｏｎ　
）値がコークスの高温帯における管理指標として広く用
いられている。

粒子直径２０±１態、重量２００±２？のコークス試料
を用い、ＣＯ２５Ｎ４／ｌｏ　ｉ　ｎ　ｓ　　反応温度
１１００℃で１２０分反応を起させ、反応後の試料減量
の装入量に対する比を百分率で表わし、これｔ−ＣＲＩ
（Ｃａｋ＠Ｒ＠ａｃｔｌｖｌｔｙ　Ｉｎｄ＠ｘ）と定義
されている。

次いで反応後の試料全ｆ［を直径１３０１φ、長さ７０
０Ｍの■型ドラムで回転数２　Ｏｒ、ｐ、ｒｎ、で３０
分間回転させた後、篩分けし、＋１０ｕの電量の装入重
量に対する百分率で表示した値をＣ８Ｒと定ｍされてい
る。

通常の高炉操業ではＣ８Ｒ値は５７〜５８に管理されて
いる。これに対し、低Ｃ８Ｒコークスを高炉に使用した
例によると、例えばＣ８Ｒを５４１で下げｆｃ場合には
高炉内を降下する装入物の荷下シネ１ｍが血在化するな
ど不安定な炉況となシ、大巾な炉熱低下を起臥溶銑中の
Ｓｔ含有蓋の変動が大きくなる。またコークス粉の増加
に起因すると思われる高炉全体の通気抵抗が増大した。

また炉床部に与える影響としては、出銑毎の残銑滓蓋が
多くなシ、炉底中心部の温度から推定される付着物の厚
みが増加し、その結果炉底部を流れる揚の流れの悪化を
もたらしている・ 一方高炉内の化学反応１１ｉｉＫおよぼす影響としては
、コークスの反応性（ＣＲＩ）の増加に伴いコークスが
ガス化反応を受けやすくなるため、ソルーシ四ンロス温
度域が相対的に低下し、ソルーシ璽ンロス反応の吸熱に
よるガス温度の低下、炉の比較的上部に高Ｃ〇一度域の
拡大が起勺、ガス利用率の低下をもたらし、ひいては燃
料消費量の拡大につながっている。結果として燃料比は
”、Ｃ’８Ｒの低下と共に増加し、ＣＢＲＢｉＯ２少に
対して燃料比は２に＃／ｌｐの増加となった。

しかし何といってもＣ８Ｒ低下によって一番大きな影響
を受ける部分は羽目前燃焼帯部分である。

高炉休風時に羽目前のコークスを採取し、粒度分布測定
からコークス平均粒径を計算するとｊｉｇ１図の如く、
装入コークスのＣ８Ｈの低下とともに明らかに羽口前コ
ークスの粒度低下が認められる。

またレースウェイよル奥の部分に微粉コークスが蓄積す
るが、Ｃ８Ｒ値の低いコークス程粉率が多くなる傾向を
示す（第２図参照）。

また操業中のレースウェイ深度を口ｌトチストにより測
定したがＣ８Ｒ低下とともにレースウェイ深度は減少傾
向を示す。

以上の如く、実高炉においてもＣ８Ｒ低下によってレー
スウェイの英への微粉蓄積によって炉芯の不活性化をも
たらし、あるいはレースウェイの煽小に伴うガス吹出し
面積が減少することによって現口前の通気抵抗の悪化を
招いている。

本健明者等は羽目前レースウェイ燃焼帯において粉を発
生しやすい低Ｃ３Ｈのコークスを使用した場合において
、羽口から吹き込むＨ２Ｏの量を通常の羽口冷却以上に
高めることによって羽口先のコークスの粉発生を抑制す
ることを考え、本発明を完成した。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明を遂行するため、高炉の羽口先コークスの＃焼粉
化状況を測定するための箱型の実験用燃焼炉を用いてコ
ークスの燃焼試験を行った。

羽ロ風速１８５ｍ／ｓ、送風温度８００℃で一定時１ｄ
ｊコークスを燃焼させた後Ｎ２がス冷却して、炉内コー
クスを採取し、−３鶴の扮軍ｔ−飼定した。

コークス燃焼量Ｉｒｉ燃焼時間、吹き込み空気菫、吹き
込み水分ｋを８慮し、物質収支計算から求められるから
、炉内全体の篩分はデータにもとづき、コークス単位燃
焼首当シの一３關平均扮化１をＩｆと定義した。

レースウェイにおいて発生したコークス扮は周囲の光＊
鳩に容易に侵入することが出来る。そこで本実験ではレ
ースウェイ内の粉率のみではなくその周囲まで含めた粉
率を考慮している。

第３図Ｆｉｓ焼後のＩｆ指数とＣ８Ｒ値の関係を見たも
のであるがＣ８Ｒが５７よシ大きい範囲では、粉発生ｋ
に大きな変化はないが、ＣＡＲが通常レベルの５７よシ
低い場合にはＣ８Ｒ低下とともに粉発生Ｍは増加する。

これに対して６０　ｊ’／　Ｎｒｎ”　ａｉｒのＨ２Ｏ
を吹き込んだ例では粉発生倉は大巾に減少し、たとえば
Ｃ８Ｒが５２のコークスを使用した例では６．　Ｏｆ７
Ｎｍ’　ａｉｒ（大気湿分）にくらべて粉発生ｊｌｕ約
７０％に減少している。第３図に示すように、たとえＣ
８Ｒ値が５５に低下しても３０ｉＶＮｍ”ａｌｔ以上の
水を吹き込むことによりＣ８Ｒ５７で６シＮｍ”ａｌｒ
のＨ２Ｏ吹き込みの粉発生蓋と同等以下の粉率にすぎな
いことがわかる。

大気湿分でＣ３Ｒ５７なみの粉率を保とうとすればＨ２
Ｏ（ｉ−６０１１／Ｎｍ”ａｌｔの吹き込みでＣ３Ｒ４
７のコークスが使用できることになる。

燃焼コークスは羽目前で旋回しなからＣ０２とＨ２Ｏに
よってガス化を受け、さらに＃突によシ扮化する。ガス
化しきれない扮コークスはガス流によってレースウェイ
の奥に運ばれ再び炉芯の空隙を埋める。

Ｈ２Ｏ吹き込みが粉化抑制に効果があるの＃′１Ｃ０２
とＣの反応よ）Ｈ２ＯとＣの反応の方が反応速度におい
て約ｌＯ倍速いため、粒子の表面で急速に反応を受は反
応ガスが粒子の奥まで入シこまないために母粒子の崩壊
が抑制されるためか、おるいは発生した粉の消費を速め
る作用をもつことによると考えられる。

いずれにしてもＨ２０添加がレースウェイの扮抑制に大
きな効果をもち、Ｈ２０添加によって低Ｃ３ＲＱ→スを
使用することが可能になる。

またＨ２０添加はレースウェイ体積を者しく拡張する効
果をもつ。

同一の燃焼炉を用いて吹き止め直前に軽量アルミナ？−
ルを吹き込んでレースウェイ空洞をうめ、解体後測定し
たレースウェイ体積とＨ２０吹込み量との関係を第４図
に示す。

この体積の増加は単なるＨ２Ｏの反応ガス生成量の増大
の寄与だけでは説明しきれないほど大きな効果をもって
いる。

レースウェイ部は高炉内の圧力損失の大きな比率を占め
ている。レースウェイへのＨ２０添加効果はレースウェ
イ拡大によって外殻充填層への風の侵入面積を広°げる
からレースウェイ部での圧力損失低下に大きな効果をも
つ。事実圧力損失は第５図に示すようにレースウェイ形
成過程で著しく低下することは注目に値する。

この原因は先に述べた如く、レースウェイの幾何学的拡
大、粉率の低下に起因するものである。

その他、羽目部からのＨ２０吹込に付随する効果として
、Ｈ２Ｏとコークスとの反応によって生成するＨ２が炉
の上部で鉄鉱石の還元に寄与することである。

Ｈ２による酸化鉄の還元速度はＣＯによるそれの約６〜
８倍といわれておシ、低濃度のＨ２でおってもＣＯなみ
の還元能力を有する。

つぎに羽口からＨ２０′Ｊｋ添加した場合の効果を実高
炉で確認するために、レースウェイ深さと送風湿分との
関係を第６図に示す０羽口先スピードをほぼ一定に保っ
た状態で送風湿分を変化させた場合、Ｈ２０吹込量がθ
〜３０Ｊｉ’／Ｎが迄はレースウェイ除さに大きな変化
はないが、３（１／Ｎ−以上では加速的にレースウェイ
深度は深くなっている。

レースウェイ深さは炉中心部へのガスの侵透しやすさを
表わす指標である故、送風湿分増加によってレースウェ
イが深まりガスが奥まで侵透したことを第６図は示して
いる。

第７図はＣ８Ｒ５２と５７のコークスを用い、かつ理＠
慾焼温度を一定に保った条件下におけるＨ２０吹込の効
果を表わしている。休風時に羽口先端のコークスを採取
し一３鴎の粉率分布を羽口からの距離に対して検討する
と、Ｈ２Ｏが１０　？／　Ｎｍ”ではＣ３Ｒ５５はＣ３
Ｒ５７よシもレースウェイ奥の粉率ではっさシと差が見
られる。一方Ｃ８Ｒｔ　５５にしＨ２゜を３０ｔにした
例では、レースウェイ奥の粉率ははぼＣ３Ｒ５７なみに
回復していることがわかる。このことがらＨ２０吹込み
の効果はレースウェイ先端の粉率低減に効果のあること
が明らかである。

またレースウェイ深さはＨ２０吹込みによって大きくな
っておシ、レースウェイ奥の風の侵透を容易にしている
ことがわかる。

従来よりＨ２Ｏ吹き込みはガス化に際し余分なコークス
を消賛し、また余分なＭｊｔを必要とする次め、燃料消
費量の増大をまねき、経済的に不利とされてきた。

そのためどちらかといえば空気中の湿分を除湿装置によ
って積極的に除去しようとする方向が指向されている。

しかし近年、重油の吹込みが極端に抑制されている高炉
操業下においては、Ｈ２Ｏは羽目前の温度を調節する手
段として吹込量はほぼ３０　Ｐ／Ｎｍ”以下で用いられ
ている程度である。

そのｔは送風Ｉ　Ｎｍ”浩り３０ＪＰ程度でめり、これ
以上吹き込むことは設備上の問題、燃料比の増加を伴う
ので不利とされてきた。

しかし前述の如く、安価な原料炭によって作られるＣ８
Ｈの低いコークスが高炉で使うことが出来る経済的利益
はこの不利を補って余りおる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、装入コークスのＣＡＲと羽口先におけるコー
クス粒度の関係を、示す図、 ｇ　２　ＩｇＪは、レースウェイ部におけるコークスの
粉化状況におよぼすＣ８Ｈの影響を示す説明図、第３図
は、コークスの粉化状況におよぼすＣ８Ｒと１（２０吹
込みの影響を示す説＃８Ｊ図、第４図は、ル−スウェイ
体積におよばず水蒸気（Ｈ２Ｏ）添加の効果を示す図面
、 第５図は、レースウェイ形成過程における羽目的圧力の
経時変化を示した図、 第６図は、実高炉における送風湿分とレースウェイ深度
の関係を示匂た図、 第７図は実高炉における羽目前コークスの粉率分布と送
風湿分の関係を示した図である。 第１図 第２図 羽口先ｆｉＨｔｒｓｆ）距Ａ！（ｍ） 第３図 ＳＲ 第４図 Ｘａ気Ａ力ｎ量（９／ｗｍ’ａｒｒ） 第６図 ｇｍ這分（Ｖ〜ｊＩＪ） 第　７１ 羽口先ｊ１汀５の距ＭケＯ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ５Ｈ１０未満のコークスを用いかつ送風中に送風Ｉ　
   Ｎｍ”当Ｆ）３０１−以上ｅ）　Ｈ２Ｏを添加すること
   により、羽目前のコークス扮発生を抑制させることを特
   徴とする低強度コークスの高炉使用方法。