JPS61266510A - 高炉の操業方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、荷下がり安定下での高炉の溶銑中Ｓｉ濃度の
低減を目的とする高炉操業方法に関するものである。

（従来の技術およびその８Ｎ点） 高炉円Ｃζおける溶銑中へのＳｔの移行は、炉床湯溜部
におけるスラグ−メタル反応よりもむしろＳｉＯガスを
媒介とするガス−メタル反応が主要な役割を果たしてい
る。而して、ＳｉＯガスを媒介とする溶銑中へのＳｉの
移行は、次の２つの過程ｉｔ−大別すれル（「鉄と鋼Ｊ
Ｖｏ１．５８．１９７２゜２１９〜２８０頁）。

すなわち、■レースウェイ近傍の高温低酸素分圧領域Ｃ
ζおけるコークス中灰分を主源とする／りＳ　ｔ　Ｏ２
とコークス中の固定炭素との反応艮よる〆ＳＩＯガスの
生成過程、■軟化融着帯以下の上昇ガス流中（こ含まれ
るＳｉＯガスと滴下している溶銑中の炭素との反応によ
る溶銑中へのＳｉ移行過程、である。この両過程を反応
式で表わすと下記■、■式のようになる。

（ＳｉＯ）＋Ｃ＝ＳｉＯ（ロ））＋ｃｏ（ｇ）　　　・
・・・・・■ＳｉＯ（ｇ）＋Ｃ＝　　Ｓｔ　　＋Ｃ０（
２））　　・・・・・・■なお、前記の、■式において
、（）はその化金物がスラグ中に存在することを示す慣
用表記法であり、元素名の下線はその成分が溶銑中１こ
存在することを示す慣用表記法である。また、（ｇ）は
その化合物が気体であることを示す慣用表記法であるＯ 従って、前記■、■式より明らかなように、溶銑中のＳ
ｔ濃度の制御法としては、ＳｉＯガス発生反応の制御（
０式）と、溶銑中へのＳｉ移行反応の制御（■式）とが
ある。

ところで、実際の高炉操業において、前者の制御手段と
しては、コークス中灰分量の制御による羽口前持ち込み
５ｉ０２量の制御や羽口前温度制御によるＳｉＯガス発
生速度の制御等が実施されている。また、後者の制御手
段としては、装入物分布制御に基づいたコークス比制御
による融着帯レベルの管理や焼結鉱の被還元性、軟化融
着性状制御による融着帯レベルの制御等がある（「鉄と
鋼」Ｖｏｌ、６８．１９８２．Ａｌ２９〜Ａ１８２頁）
。

ここで、前記した前者の制御手段において、羽目前温度
制御によるＳｉＯガス発生速度の制御に関しては、送風
温度の低下および／又は送風湿分上昇による操業が一般
的に行なわれている。この場合、送風温度低下操業につ
いては熱風炉の珪石レンガ下限温度の問題から送風温度
の下限が決まり、通常は９００℃前後である。また、送
風湿分上昇操業すなわち調湿操業については、熱風炉入
側の冷風本管において送風機の直後で蒸気を添加し、通
常８０〜４０ｇ７Ｎｍまで加湿している。

この調湿操業は、羽目前温度低下による低Ｓｉ操業に対
して可動である。第２図に本出願人のＡ高炉における操
業実績を示すが、調湿量を増大させるに伴い、羽目前温
度が低下すると共に荷下がりが安定化し、溶銑中Ｓｉの
低下に結びついているのがわかる。特に、水素投入量７
＃／Ｐ二Ｔ以上では、荷下がりが安定化してスリップの
発生が無くなり、溶銑中５ｉｌｌ差も低下している。

しかしながら、この調湿操業は、熱風炉〜熱風本管〜環
状管においてドレンの発生をきたして耐火物に悪影響を
与える点、また、調湿蒸気の多量使用は、銑鉄エネルギ
コストを上昇させる点において問題がある。

そこで、この調湿操業に代替する安価な高炉投入湿分上
昇の一方法として、熱風炉冷風管において水を霧化状態
で添加し、熱風炉壷こ入るまでに蒸発させる方法が開示
されている（特開昭５６−１１９７１２）。

この方法では、冷風管での水の蒸発愚によって冷風温度
が低下することにより熱風炉熱効率が向上する１こめ、
蒸気発生所要熱の低減量に比べて、送風温度を一定に保
持することによって変化する熱風炉燃焼用熱量の上昇量
の万が少なく省エネルギとなるものである。

しかしながら、現状は、送風機直後の断熱圧縮された空
気の温度は１５０〜２６０℃であるため、熱風炉冷風管
において水を完全に属化・蒸発させてドレン発生を起こ
させないためには水添加量に上限（１０〜１５４７Ｐ−
Ｔ）が存在することになる。

一万、高炉羽目またはブローパイプに設置した吹き込み
ノズルから直接炉内に水を吹き込む方圧も既（こ報告さ
れているが（「鉄と鋼Ｊ　Ｖｏｌ、　４０゜１９５４．
６６５〜６７５頁）、これは炉床湯溜り部に吹き込む方
法であり、吹き込みランスの寿命の問題、および未蒸発
の水Ｃζよる炉１氏レンガの損耗の危険性の問題がある
ため稼動高炉で長期的に使用するには適していない。

また、羽目から水または水蒸気を吹き込んで精錬効率を
向上させる方法についても特開昭５８−７１８１１ｆζ
開示されているが、この方法においても、水１ｉ４が羽
目周囲の耐火物に対して悪影響を与えないようにするｆ
こめには、水滴が羽目部およびレースウェイ内で完全曇
こ蒸発・反応させる必要があり、この面からやはり羽口
水状き込み量の上限が存在する。ま１こ、生鉱落ち等で
レースウェイ内が低温になつ７：場合にも、未蒸発の水
滴が原因で、羽目周囲の耐火物を損耗する危険がある。

本発明は、高炉水素投入量の上昇により低Ｓｉ操業を行
なうことを目的として高炉に湿分または水分を投入する
高炉操業方法における従来の前記問題点全解決すべく成
されたものであり、＃４風炉周辺および羽目周辺におけ
るドレン発生を起こさずに、しかも経済的に、高炉水素
投入１１１ｆｔ７に９／Ｐ−Ｔ以上醗こ上昇させ荷下が
り安定下で低Ｓｉ操業を行なうことのできる高炉操業方
法を提供せんとするものである。

（問題点を解決するπめの手段） 本発明は、送風機圧縮昇温後の熱風炉冷風管に、ドレン
を発生させない範囲で水を添加して前記熱風炉冷風管内
で蒸発させると共に、目標高炉水素投入量に応じた残り
の水必要量を送風羽口またはブローパイプに設置した吹
き込みノズルより直接炉内（こ吹き込むことによって高
炉水素投入ｆｔ−７＃／Ｐ−Ｔ　以上に保持し、荷下が
り安定下で溶銑中のＳｉ濃度を低下させることを要旨と
する高炉の操業方法である。

本発明方法において、高炉水素投入量を７＃／Ｐ−Ｔ以
上に保持する場合に限ったのは、７＃／Ｐ−Ｔ未満の場
合には、従来方法（特開昭５６−１１９７１２等）でも
十分目的を達成できるからである。

（実施例） 以下本発明方法全第１図に基づいて説明する。

第１図は本発明方法を実施するための装置構成を示すも
ので、高炉ｌへの熱風送風は、突気を送風ブロアー２で
断熱圧縮した後、熱風炉８における熱交換によって昇温
し、しかる後送風羽口４より高炉１内に送風される。

しかして、熱風炉冷風管５への水添加は、純水貯蔵タン
ク６から、流量制御弁７、流量計８を介して行なわれる
。−万、送風羽口４への直接水吹き込みは、前記純水貯
蔵タンク６より、流量制御弁９、流量計１０を介して送
風羽口４またはブローバイブ１１に配設されに吹き込み
ノズル１２から高炉ｌ内に吹き込まれる。なお、図示省
略したが、送風羽口４への直接水吹き込み系統、すなわ
ち流量制御弁９、流量計１０および吹き込みノズル１２
は、各送風羽口４Ｃζ設置されており、また、純水貯蔵
タンク６は出銑口方位側に出航口の数またはそれ以上羽
口本数まで必要Ｉζ応じて複数個設置されている。

前記両系統によって高炉１円に添加される水の量は、出
銑口１８で公知の発光分光法により測定されたｆＢｆｊ
Ａ中のＳｔ　濃度と、設定されに目標Ｓｉ震度および大
気湿分針１４によって測定された大気湿分値を中央演算
器１５に入力して両者の溶銑中Ｓｔ濃度の差Ｇこ応じて
必要な高炉水素投入量を前記中央演算器１５に内蔵され
たシミュレータにより算出することｆこよって求められ
る。すなわち、該算出値と、現状の大気湿分値との差に
応じて必要な熱風炉冷風管５への水添加量および送風羽
口４への直接水吹き込み量の和が決定され、そして、ド
レン発生を起こさない範囲で熱風炉冷風管５への水添加
量上限を決定し、残りの高炉水素投入必要量から各送風
羽口４への直接水吹き込み量が決定されるのである。

前記、熱風炉冷風管５への水添加可能量の上限は、大気
湿分針１４の計測値、送風フロア−２直後の熱風炉冷風
ｔ＃５内に設置された温度計１６の計測値、熱風炉８直
前の熱風炉冷風管５内に設置された温度計１７の計測値
、熱風炉冷風ｗ５に設置された夫々の圧力計１８．１８
の計測値、および送風流量計測値全中央演算器１５に入
力し、該中火演算器１５円に入力された例えば熱風炉冷
風！６内での２次元の伝熱蒸発モデルによって算出され
、該算出値に基づいて流′Ｊ１制御弁７の開度が調整さ
れるのである。また、ドレン発生に対しては温度計１７
の下限値によってもモニターされている。

また、送風羽口４からの直接水吹き込み量については、
中央演算器１５において前記方法により算出された高炉
水素必要投入量と、同じく中央演算器１５１こおいて前
記方法により算出されＴこ熱風炉冷風管５への水添加可
能量との差より中央演算器１５＃こおいて算出される。

そして、前記送風別口４からの直接水吹き込み必要総量
と、送風羽口４一本当りの水吹き込み制御可能量下限と
の関係により、水吹き込み送風羽目本数が決定され、該
当送風羽口４１ζついて流量制御弁９の開度が調整され
、吹き込みノズル１２から高炉ＩＦ１′３ｆこ水が吹き
込まれるのである。ｔた、各羽目のぞき窓Ｃζは、テレ
ビカメラまたは輝度計１．９　’に設置してレースウェ
イへの生鉱下りｔ＝監視し、監視装置の信号に基き生鉱
下りを検知すると流量制御弁９が作動して自Ｉｌ！ＩＪ
ｒＢに該当送風羽目４へ吹き込んでいる水が停止し、生
鉱下りによってレースウェイ内が低温になった場合に未
蒸発の水滴が原因で送風羽口４周囲の耐火物が損耗する
のｔ−ｉ止できるようになっている。

また、熱風本管に設置された温度計２０で計測される送
風温度を目標値と合わせるために、熱風炉８ａ前の熱風
炉冷風管６内に設置された温度計１７の計測値、大気湿
分計１４の計測値、流量計８の計測値、および、送風流
量計測値を中央演算器１５に入力し、該中央演算器１６
円に入力された熱風炉伝熱制御モデルにより熱風炉諸元
が算出されて熱風炉燃焼用Ｍガス（コークス炉ガスと高
炉ガスの混合ガス）の流量制御弁２１の開度が調整され
るようになっている。なお、図中２２はＭガスタンク、
２８は流量針である。

なお、前記送風羽口４からの直接水吹き込みは、出銑口
１８毎の溶銑中Ｓｉ憾に応じて総吹き込み量一定で、か
つ、溶銑中ｓｉ　ｍ度の高い出航口４１８万位の水吹き
込み量を増大させること１こより、出銑口１８万位毎の
溶銑中５ｉｌ１度の偏差を緩和することも可能である。

また、図中２４は演算器である。

（実験結果） Ａ高炉（内容量　５０５０　ｍ８−）ｆこお（１て本発
明方法を実施した結果を、従来方法と比較して下記表に
示す。

表 本実験は、大気湿分１２ｇ／Ｎｍのオールコークス操業
下で熱風炉冷風管水添加と羽口水吹き込みを組み合わせ
て高炉水素投入量７＃／Ｐ−Ｔ　　以上を目標に操業を
行なった場合の例で一期間Ａでは従来方法によりドレン
発生のおこらない範囲で熱風炉冷風管５への水添加を実
施した。

すなわち、熱風炉冷風管５内に設置された温度計１６．
１７の計測値に基づいて、ドレン発生のおこらない範囲
での熱風炉冷風管５への水添加可能量を前記した伝熱蒸
発モデノ因こより算出し、その結果に基づき１８ｇ／Ｎ
ｍの水添２７１１を行なったが、高炉水素投入量は４．
５０　ｋｇ／Ｐ　−Ｔ　　までしか上昇できず、また、
溶銑中Ｓｌ　も０，４４％から４０．８６％までの低下
−ことどまつた。まＴこ、熱風炉冷風管５への水添加Ｃ
ζ伴い、水の蒸発により熱風炉８人側のガス温度が１８
０℃から１６５℃まで低下した為、送風温度をベースと
同じくするために熱風炉８の熱量原単位は上昇したが、
冷風温度の低下に伴い排ガス温度が８０℃から７０℃ま
で低下し１ここと暑こより熱風炉熱効率が８５．６％か
ら８６．７％まで上昇した。

従って、熱風炉８の熱ｊｌｔ原単位の上昇は、蒸気発生
所要熱の低減量の約８０％となるため、同一量調湿操業
を行なった場合に比べてトータルで省エネルギとなる。

一万、期間Ｂでは、本発明方法を適用し、大気湿分１２
ｇ／Ｎｍのオールコークス操業下でドレン発生上限まで
熱風炉冷風Ｖ５への水添加を行なうと共に、送風羽口４
への水吹き込みを組み合わせることにより、高炉水素投
入量７ｋｆ／Ｐ−Ｔ以上の高炉操業を行なった。

すなわち、熱風炉冷風１！Ｆ５への水添２１１１は先の
期間Ａと同一条件で行ない、１８　ｇ／Ｎｍ８の水添加
を行なった。更に、高炉水素投入量が７に９／Ｐ−Ｔ以
上で、かつ、目標溶銑中Ｓｔ濃度を０．２０％として、
送風羽口４からの水吹き込みａｔ第１図に示した中央演
算器１５内（ζ設置された前記したシミュレータによっ
て算出し、８０ｇ／Ｎｍ　と決定しに０なお、送風羽口
４一本当りの平均水吹き込み量は０．８５Ｔ／ｈｒ　で
ある。

高炉水素投入量は８．１７＃／Ｐ−Ｔ　まで上昇して羽
口前温度は２０４７℃まで低下し、荷下がりも安定化す
ると共に、溶銑中Ｓｔ　　もほぼ目標通り０６１９％ま
で低下し１こ。また、ベース期間において、出銑口方位
別の溶銑中Ｓｉ偏差が存在した為、送風羽口４からの水
吹き込みは送風羽口４一本毎の流量制御が可能な長所を
利用してトータルの水吹き込み量一定条件下において、
ベース期間でＳｆレベルの高い出銑口方位の水吹き込み
社を上昇させ、また、ＳＩ　　レベルの低い出銑口方位
の水吹き込みｔ’を低下させたところ、溶銑中Ｓｉのば
らつき、α乍も０．１０５から０．０８２まで顕著に低
下した。ｔｍ、送風羽口４からの水吹き込みに伴い、各
羽口のぞき窓に輝度計１９を設置してレースウェイへの
生鉱下りを監視しγこ為、送風羽口４４囲の耐火物への
悪影響は防止できた。

（発明の効果） 以上述べに如く本発明方法によれば、酊記実験結果から
も明らかなように、熱風炉冷風口への水添加と共に、送
風羽目への水吹き込みを併用することにまり、調湿操業
に比べて安価に高炉水素投入量’ｔ７＃／Ｐ−Ｔ　以上
（こ維持し、荷下がり安定下でばらつきの少ない低Ｓｔ
溶銑が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法全実施するための装置構成を示すブ
ロック図、第２図はＡ高炉における大気湿分上昇時の高
炉操業成績の推移を示す図面である。 １は高炉、２は送風ブロアー、８は熱風炉、４は送風１
口、６は熱風炉冷風管、６は純水貯蔵タンク、７．９は
流量制御弁、８．１０は流量計、ＩＮ、ｔ７’ローパイ
プ、１２は吹き込みノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送風機圧縮昇温後の熱風炉冷風管に、ドレンを発
   生させない範囲で水を添加して前記熱風炉冷風管内で蒸
   発させると共に、目標高炉水素投入量に応じた残りの水
   必要量を送風羽口またはブローパイプに設置した吹き込
   みノズルより直接炉内に吹き込むことによつて高炉水素
   投入量を７ｋｇ／Ｐ−Ｔ以上に保持し、荷下がり安定下
   で溶銑中のＳｉ濃度を低下させることを特徴とする高炉
   の操業方法。