JPS6114203B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低Si銑吹製方法に関するものである。

高炉で生産される溶銑中には、通常0.5〜1.0％
のSiが含まれている。このSiは、コークス灰分中
のSiO₂及び鉱石中のSiO₂が還元されて溶銑中に
入るもので、この還元に少なからぬ量のコークス
が消費されるので高Si銑を生産することは、エネ
ルギー経済的見地からも好ましくない。

なお最近実施されている高炉羽口から微粉炭を
吹込む高炉操業法では、この微粉炭の灰分中の
SiO₂が還元されて溶銑中に入り微粉炭吹込みし
ない場合に比して溶銑中のSiを増加させる。

一方、溶銑中Si濃度と炉熱レベルは密接な関係
があり炉熱の高い程、溶眇中Si濃度が高くなるこ
とは周知の通りである。単純に炉熱を下げること
によつて、ある程度溶銑中のSi濃度を下げること
はできるが、炉熱を下げ過ぎると冷え込み等高炉
操業不能の状態に陥いることがあるので炉熱アク
シヨンによつて溶銑中Si濃度を制御することは極
めて危険である。

このような高炉操業トラブルなく、特に微粉炭
吹込操業時の溶銑中のSi含有量を減少させる方法
が特開昭57―137402号公報で提案されている。

この提案法は、下記高炉内でのSi移行過程のメ
カニズムに着目してなされたものである。

即ちレースウエイ及びその近傍の高温度、低酸
素ポテンシヤル領域において主として、コークス
灰分中のSiO₂が還元されてSiOガスを発生する。
またシリカ活量の高いスラグがコークスと接触す
るときには、同様の反応が起こりSSiOガスを発
生し得る。炉内ガス中のSiO濃度は、高温になる
程高い。

SiO₂＋Ｃ→SiO＋CO …(1) 高炉内で溶融した溶銑が滴下する過程で吸炭す
るとSiOガスと反応して加珪される。

SiO＋〔Ｃ〕→〔Si〕＋CO …(2) 一方、高塩基度（低シリカ活量）、高酸素ポテ
ンシアル（高FeO，高MnO）のスラグが存在す
るとSiOはスラグに吸収される。

SiO＋（FeO）→（SiO₂）＋Fe …(3) また、次の脱珪反応も起こる。

〔Si〕＋２（FeO）→（SiO₂）＋2Fe …(4) 炉床に滴下する溶銑中のSi濃度は、滴下過程で
(2)式、(4)式の反応がどの程度の割合で起こるかに
よつて決まる。

そしてこの提案方法は、前記高炉内でのSi移行
過程のメカニズムに着目してなされたもので、微
粉炭の吹込みにおける高炉操業において、微粉炭
とともに酸化鉄を送風羽口から高炉内に吹込みこ
れにより炉内に高酸素ポテンシアル（高FeO，高
MnO）のスラグを存在せしめて、(3)，(4)式の反
応により溶銑中のSi濃度を制御して出銑し、銑鉄
中のSi含有量を減少させることを特徴とするもの
である。そして上記酸化鉄としては、鉄鉱石、焼
結鉱のほかに高炉ダスト、焼結ダスト、転炉ダス
トなどを使用するものである。

ところで、前述の如く高炉下部（溶融帯から湯
溜りまで）に、高FeOスラグが存在すれば、前述
の(3)式、(4)式の加珪抑制、脱珪反応が起こり溶銑
中のSi濃度は低下するが、そのためには未還元物
は一定割合で炉床部に降下させることが必要とな
るけれども通常の高炉操業においては、その制御
が極めて困難であり、一度に大量の生産が降下す
るようなことがあれば、直接還元（吸熱反応） FeO＋Ｃ→Ee＋CO …(5) の比率が高まつて炉熱が低下し、出銑滓異常とな
り更には冷え込み等操業不能の重大大トラブルに
発展しかねない。

同様に酸化鉄等溶銑中のSi濃度制御剤を吹き込
み、溶銑中のSi濃度を制御し、溶銑中のSi濃度を
低下させる際にも、その一部制御剤が(5)式の如く
コークス等によつて直接還元（吸熱反応）され
る。したがつて直接還元（吸熱反応）による炉熱
低下を防止し、これに起因する出銑滓異常並びに
冷え込み等操業不能の重大トラブルを未然に防止
するためには、小量の吹込量で有効に溶銑中Si濃
度を低下せしめるところの溶銑中のSi濃度制御効
果の大なる制御剤が望ましい。

さて、前記特開昭57―137402号公報において
は、前記酸化鉄は、既設の微粉炭吹込設備を利用
して吹込むために、酸化鉄を微粉炭と同程度にな
るまで、普通は100mesh（0.147mm）以下50％以
上になるまで粉砕したものを使用することが述べ
られている。

ところが本発明者等が、焼結鉱、特に自溶性焼
結鉱、自溶性ペレツトに代表される鉄酸化物と
CaO源及び又はMgO源との複合化合物、或はス
ケール、鉄鉱石、砂鉄等の鉄酸化物と転炉滓、電
気炉滓、ドロマイト、マグネシアクリンカー等の
高塩基度スラグ成分に富む物質に代表されるCaO
源及び又はMgO源との混合物を高炉羽口または
その近傍から高炉内に吹込むことにより、高炉下
部の高温度域に高FeOスラグを定量的に、かつ高
塩基度スラグと共存して生成せしめ高FeOスラグ
によつて前記(3)，(4)式の加珪抑制、脱珪反応を促
進させると共にこれら(3)，(4)式の反応の結果生じ
る活量の高い溶融SiO₂を高FeOスラグと共存す
る高塩基度スラグにより直ちに捕集せしめ、鉄酸
化物単味の吹込みでは、発生する溶融SiO₂が高
温のコークスと接触し(1)式によりSiOガスとな
り、再び溶銑に入るという再加珪を有効に防止
し、溶銑中のSi濃度を有効に低減せしめる低Si銑
の吹製方法において、鉄酸化物とCaO源及び又は
MgO源との複合化合物の粒度、或は鉄酸化物と
CaO源及び又はMgO源との混合物中の鉄酸化物
の粒度（以下上記複合化合物の粒度及び上記混合
物中の鉄酸化物の粒度を制御剤の粒度と略す）と
溶銑中のSi濃度低減効果との関係について調査し
た結果次の事が分つた。

(1) 微粒よりも粗粒の方がSi濃度低減効果が大き
く特開昭57―137402号公報で好ましいとされる
0.147mmに近い0.2mmに比較して0.5mm以上の粗粒
では約３倍以上のSi濃度低減効果を得ることが
できること。

(2) ５mmの粗粒と５mm以上、例えば10mmの粗粒と
では、10mmの方が若干の効果増が見られるもの
の大差がないこと。

次いで本発明者等が、制御剤の輸送、吹込設備
の面から制御剤の適正粒度について検討した結
果、輸送、吹込の媒体が気体であるか、液体であ
るかによつて若干の適正粒度の範囲は変るが、10
mm以下の粒度であれば弾常の流体による粉体輸
送、吹込方式で輸送、吹込できるが、５mm以上の
制御剤は輸送配管等の摩耗が顕著となり、輸送上
好ましくないことがわかつた。

本発明は、前記結果にもとづきなされたもので
本発明の要旨は鉄酸化物とCaO源及び又はMgO
源との複合化合物、或は鉄酸化物とCaO源及び又
はMgO源との混合物を高炉羽口またはその近傍
から高炉内に吹き込むことにより溶銑中の〔Si〕
濃度を低下させる方法において、上記複合化合
物、或は混合物の鉄酸化物の粒度を0.5mm以上、
5.0mm以下とすることを特徴とする低Si銑吹製方
法にある。

以下、本発明の低Si銑吹製方法について説明す
る。

本発明者等は、実高炉において制御剤の粒度と
溶銑中のSi低下効果との関係について調査した。

このための実施条件は次の通りである。

制御剤；自溶性焼結鉱（CaO／SiO₂＝1.6） 投入量；50Kg/t-溶銑 投入箇所；羽口 投入前の溶銑中Si濃度；0.50％ 投入後の溶銑温度；1510℃に維持 以上の条件で制御剤を整粒し、かつ整粒粒度を
0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，5.0，10.0mmに変えて
実施した結果を、第１図中〇印で示す。

なお0.05，0.1，0.2mmの制御剤の吹込みでは、
炉熱低下の方向にあつたので、溶銑温度を約1510
℃に維持するために増熱アクシヨンを行つた。

例えば0.2mmの場合、送風湿分を30g/Nm³から
15g/Nm³に低め、送風温度を1000℃から1050℃へ
高め、更にコークス比を480Kg/t-溶銑から490
Kg/t-溶銑に高めて操業した。

これらの事実は、0.05〜0.2mmの細粒の制御剤
は、(3)，(4)式で示す炉内滴下溶銑に対するSi濃度
度制御効果が小さく、その結果直接還元(5)式が増
え、炉熱低下を引き起こしたものと考えられる。

また、0.5，1.0，5.0，10.0mmの制御剤の吹込み
では、特別な増熱アクシヨンをとることなく溶銑
温度を約1510℃に維持できた。

これは、0.5〜10.0mmの粗粒の制御剤は(3)，(4)
式で示す炉内滴下溶銑に対するSi濃度制御効果が
大きく、かつその制御反応（(3)，(4)式）が発熱反
応であるため、この発応が(5)式の直接還元反応に
よる吸熱反応を補つたためと考えられる。

第１図から次の点が明らかである。

(1) 制御剤は微粒よりも粗粒の方が溶銑中のSi濃
度低減効果が大きく、特開昭57―137402号公報
で好ましいとされる0.147mmに近い0.2mmに比較
して0.5mm以上の粗粒では約３倍以上の溶銑中
Si濃度の低減効果を得ることができること。

(2) ５mmの粗粒と５mm以上例えば10mmの粗粒とで
は10mmの方が若干の効果増が見られるものの大
差がないこと。

したがつて上記(1)項が制御剤、特に複合化合物
の粒径の下限を0.5mに限定した根拠であり、上
記第(2)項並びに本発明者等が、制御剤の輸送、吹
込設備の面から制御剤の適正粒度について検討し
た結果、輸送、吹込の媒体が気体であるが、液体
であるかによつて若干の適正粒度の範囲は変る
が、10mm以下の粒度であれば通常の流体による粉
体輸送、吹込方式で輸送、吹込できるが、５mm以
上の制御剤は、輸送配管等の摩耗が顕著となり、
輸送上好ましくないことから、上記粒径の上限を
5.0mmに限定した。

以上の如く制御剤の粒度によつて溶銑中のSi濃
度低減効果に差が生じる理由について、本発明者
等は次のように考えている。

高炉羽口、またはその近傍から炉内に吹込まれ
た制御剤が、羽口又はその近傍の高温度のコーク
ス層内を拡散しつつ加熱還元され、溶融して高
FeOスラグと高塩基性スラグとなると考えられ
る。

一般に酸化鉄は1450℃以上のコークス充填層中
では、還元率が30％を越えると溶融する。例えば
第２図は、1550℃のコークス充填層上に粒径10mm
の自溶性焼結鉱30gを投入し還元状態を調査した
結果を示したもので還元率30％程度で溶解する。

従つて前記の如く炉内へ吹込まれた制御剤は、
前記高温度のコークス層内を拡散しつつ加熱還元
され還元率30％を越えると溶融してスラグとな
る。

そこで上記スラグとなるまでのコークス層内拡
散距離（範囲）に対応する環元率30％に達する時
間と制御剤粒度の関係を調査した。

第３図は、1550℃のコークス充填層上に自溶性
焼結鉱30gを投入し、自溶性焼結鉱の粒度を変え
て、還元率30％に達して溶解するまでの時間を調
査した結果を示したものであり第３図の粒度と時
間の関係が、粒度５〜10mmの粗領域を除いて、第
１図の粒度と溶銑中のSi低下量との関係に極めて
相似していることがわかる。また溶銑中のSi低下
効果の小さい自溶性焼結鉱の粒度が0.5mm以下例
えば0.2mmでは、上記Si低下効果の大きい0.5mm以
上と比較して還元率30％に達する時間が非常に短
いことがわかる。この時間は炉内へ吹込まれた制
御剤が炉内コークス層を拡散しつつ加熱、還元、
溶融するまでの炉内拡散距離（範囲）に対応する
ものであると考えられる。従つて、0.5mm以下例
えば0.2mmでは0.5mm以上と比較して溶融するまで
の時間が短かく、溶銑中のSi低減効果が少ないの
は、炉内で溶融するまでの炉内拡散距離（範囲）
が小さい（せまい）ので炉全体としての溶銑中の
Si低減効果が小さくなると考えられる。

また第３図から10mmでは５mmに比較して還元率
30％に達する時間が長くなるのに、第１図の如
く、溶銑中のSi低減効果に大差が認められないの
は、10mm程度の粒径では炉内のコークス層中への
拡散が阻害され炉内拡散距離（範囲）が小さく
（せまく）おさえられるためであると考えられ
る。

なお粒度分布を有する制御剤においては、0.5
〜５mmが50％以上であれば、十分なる溶銑中のSi
濃度低減効果を得ることができると考えられたの
で、高炉装入までに生じる自溶性焼結鉱の庫下粉
（−５mm100％）を制御剤として用い、投入量及び
投入箇所を、前記実施条件と同じくして実施し
た。

この結果を第１図に△印で併記した。なお−５
mmの庫下粉中の0.5mm以下の焼結粉の割合は約３
％であつた。本実施並びに第３図から0.5〜５mm
97％，−0.5mm３％の粒度分布を有する焼結鉱は２
mm100％の焼結鉱と同等の効果を得ることができ
ることも明らかとなつた。

又、前記庫下粉をさらにふるいを通し３mm以下
にした自溶性焼結鉱を制御剤として用い、投入量
及び投入箇所を前記実施条件と同じくして実施し
た。この結果を第１図に□印で併記した。なおこ
の制御剤中の0.5mm以下の焼結鉱の割合は約10％
であつた。本実施並びに第３図から0.5〜３mm90
％，−0.5mm10％の粉度分布を有する焼結鉱は１mm
100％の焼結鉱と同等の効果を得ることができる
ことが明らかとなつた。

以上、本発明の一方の制御剤即ち自溶性焼結鉱
に代表される鉄酸化物とCaO源及び又はMgO源
との複合化合物の粒径を0.5〜５mmに限定した理
由について述べたが、この理由は本発明の他方の
制御剤即ち、鉄酸化物とCaO源及び又はMgO源
との混合物中の鉄酸化物の粒径を0.5〜５mmに限
定した理由でもある。

例えば上記混合物中の鉄酸化物の粒径を0.5〜
５mmとすることによる溶銑中のSi低下効果を、粒
径0.5mm以下とする場合に比較して示すと次の通
りである。

実施例 制御剤；重量比で５：１の、粒度３mm100％の
鉄鉱石と粒度−５mm100％のドロマイ
ト化合物の混合物 投入量；40Kg/t-溶銑 投入箇所；羽口 投入前の溶銑中Si濃度；0.50％ 投入後の溶銑中Si濃度；0.31％（低下量0.19
％） 比較例 前記実施例の制御剤中の鉄鉱石の粒度を0.3mm
100％に変更して他の条件は、実施例と同じくし
て実施したところ制御剤投入後の溶銑中Si濃度は
0.48％（低下量0.02％）であつた。即ち実施例に
比較し溶銑中Si濃度低下量が1/9〜1/10にとどま
つた。

以上詳述した様に本発明は、溶銑中Si濃度低下
効果の大なる0.5〜５mmの粒径の制御剤を用い
て、制御剤吹込による炉熱低下を有効に防止し
て、高炉操業トラブルを生じせしめることなく有
効に溶銑中Si濃度を低下せしめるものであり、高
炉の低Si操業上極めて値価の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、炉内へ吹込んだ鉄酸化物とCaO源及
び又はMgO源との複合化合物の粒径と、溶銑中
Si低下量との関係を示す図表、第２，３図は、上
記粒径によつて、溶銑中Si低下量が変わる推定理
由の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄酸化物とCaO源及び又はMgO源との複合
   化合物、或は鉄酸化物とCaO源及び又はMgO源
   との混合物を高炉羽口またはその近傍から高炉内
   に吹き込むことにより溶銑中の〔Si〕濃度を低下
   させる方法において、上記複合化合物、或は混合
   物中の鉄酸化物の粒度を0.5mm以上、5.0mm以下と
   することを特徴とする低Si銑吹製方法。