JPH02236209A - 高炉操業法 - 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、反応性を高めたコークスを炉頂から装入され
るコークスの全量あるいは一部として使用することによ
って、生産性を向上させた高炉操業法に関する。

（従来の技術） 通常の高炉にあっては、炉項から鉄鉱石及びコークスを
層状に装入し、この鉄鉱石を炉内で還元した後、金属状
態に還元・溶融して溶跣を製造している。

このとき、鉄鉱石の還元効率を高めるため、特公昭５２
−４３１６９号公報にあっては、鉄鉱石と小塊コークス
を予め混合しておき、この混合物と通常のコークスとを
層状に装入することが開示されている。このように予め
コークスと混合した鉄鉱石を使用することにより、炉内
における通気性が改善され、その還元性が向上する。

また、本発明者らは特願昭６２−１　９３４　５７号に
おいて、１５ｍｍ以下の小塊高反応性コークスを使用し
て、該高反応性コークスを普通コークス又は鉱石と混合
して高炉に装入することにより、高炉の熱保存帯温度を
低下させ、高炉の反応効率を高める高炉操業法を提案し
た。

（発明が解決しようとする課題） ところで高炉の反応効率を向上させるためには、小塊高
反応性コークスを鉱石またはコークスと混合して使用す
るのが有効であり、この高炉操業による反応効率向上効
果によって、低燃料比操業が可能となる。

しかしながら、従来の低燃料比操業時にはよく見られる
ように、ガス流れが不均衡になり、ガス流量の少ない領
域が高炉シャフト部に生成すると、６００〜７００℃の
低温熱保存帯が生成し易くなり、この部位では焼結鉱還
元粉化が助長され、それに伴う高炉シャフト部の通気不
良が生じる結果、鉱石還元の遅れ、装入物の降下不良な
ど、高炉安定操業に支障となるケースが多い。

また高炉内の高さ方向の温度分布は特開昭５９１６９１
７号公報に開示されているように、垂直ゾンデによって
測定されており、高さ方向の圧力分布は特開昭４９−７
９２７２号公報に開示されているように、炉壁部の静圧
を測定している。

しかしこれらの情報を用いてペレット使用量を調整する
までには至っていない。

さらに、特開昭６２−０５４００６号公報においては、
高炉炉項郎またはシャフト上部の水素利用率または水素
利用率／Ｇｏ利用率を測定することにより、炉内温度分
布を検知する方法が開示されている。しかし完ａ％ｑこ
れらの情報を用いてペレット使用量を調整するまでには
至っていない。

そこで、本発明は、高炉に装入されるコークスの反応性
を高めて装入することにより、熱保存帯温度を低下させ
て高炉全体の鉄鉱石の還元反応を促進させ、かつ還元反
応が低温で促進されるために生ずる焼結鉱還元粉化によ
る粉率の増加量を減少させて、高い生産性で溶跣を製造
するにある。

（課題を解決するための手段および作用）本発明の高炉
操業法は、その目的を達成するために、高反応性コーク
スを高炉に装入して操業を行うに際し、高炉内高さ方向
の圧力分布および／または温度分布を測定し、各段の差
圧および／または温度があらかじめ設定した基準値にな
るように、ペレット使用比率を調整することを特徴とし
、さらに高反応性コークスを高炉に装入して操業を行う
に際し、高炉内の半径方向の水素ガス利用率分布を測定
し、その水素ガス利用率分布があらかじめ設定した基準
値になるように、ペレット使用比率を調整することを特
徴とする。

まず、高反応性コークスについて述べる。

本発明では使用する高反応性コークスはＪＩＳＫ２１５
１−１９７７の反応性試験方法で測定したときのＪＩＳ
反応性が３０％以上であることが望ましい。その値が３
０％未満であると、後述する熱保存帯温度の低下がほと
んどみられない。また高反応性コークスであっても強度
を高く保つことは必要であり、通常コークスと同じ程度
の強度を保つことが望ましい。

高強度を有する高反応性コークスの調整法としテハ、強
度の高い通常コークスにアルカリ水溶液を添加する方法
または一般炭を成型して乾留する方法などがある。

高反応性コークスは通常炉頂から装入されるコークスの
全量と置換し、鉄鉱石と層状あるいは一郎混合して装入
する。

また、通常炉頂から装入されるコークスの一部と置換し
鉄鉱石および／または通常コークスとあらかじめ混合し
て装入することもできる。このときの高反応性コークス
の粒度は１５ｍｍ以下とすることが望ましい。この粒度
がｌ５ＩＩＩＩＩ１以下となるとき、コークスの単位重
量に対する表面積が増加し、反応に寄与する割合が大き
くなる。

この高反応性コークスは反応性が高いことから、炉内の
ＣＯ，がコークス表面に接触してＣＯとなる界面反応が
円滑に行われる。また、その結果として炉内に生じたＣ
Ｏガスが鉄鉱石と有効に反応して低級酸化物又は金属状
態に還元する反応が促進される。

ｃ＋ｃｏｔ　＝２ｃｏのコークスのガス化反応は帯の温
度を低下させることができる。例えば、従来法によると
き、１０００℃程度の熱保存帯が生成し、その値がほと
んど変化しないのに対して、高反応性コークスを使用す
ることによって、熱保存帯の温度を９００〜９５０℃に
低下させることが可能となる。その結果、還元平衡到達
点に余裕ができるため還元がより進行することになり、
シャフト効率、間接還元率、Ｃｏガス利用率が向上し、
コークス比を低下させることができる。

次に焼結鉱の還元粉化現象について述べる。

高反応性コークスを使用することにより、還元効率は向
上するが、低温での還元が促進された結果、焼結鉱の還
元粉化が助長され、粉発生量が増加し、高炉内の通気性
が悪化し、この悪化抑制策を実施しなければ、高反応性
コークスの効果を最大限に発揮できず、高い生産性を確
保できない。

通気性が悪化すると、高炉内高さ方向の温度分布に６０
０〜７００℃の低温熱保存帯が発生し、炉壁部の静圧分
布に差圧がほとんどゼロになる部分が生じる。また、６
００〜７００℃の低温熱保存帯部における水性ガスシフ
ト反応の進行により、水素ガス利用率が低下する。

第４図は上述低温熱保存帯生成時の焼結鉱とペレットの
還元粉化量を比較したものであるが、図に見られるよう
に、ペレットは焼結鉱に比べ還元粉化量が半分以下と少
ないことから、焼結鉱の一部をペレットに置換すること
は還元粉化量を抑制する手段となる。

第１〜３図は各操業状態における炉内の粉率を、基準値
（銑鉄１トン当たりに占めるペレット中鉄分の重量割合
が７％、つまりペレット重量１００Ｋｇ／ｔ−ｐｉｇで
ある操業時の値）における炉内粉率とほぼ同程度に保つ
ために必要なペレブト使用量の増加割合を示したもので
、第１図は垂直ゾンデにより測定した低温熱保存帯の長
さとペレット使用屑の増加割合との関係、第２図は炉壁
部静圧の差圧レベルとベレブト使用量の増加割合との関
係、第３図は水平ゾンデにより測定した水素ガス利用率
の値とペレット使用量の増加割合との関係を示す。ここ
でいうペレット使用量の増加割合（％）とは、焼結鉱の
一部をペレットに置換した後の銑鉄１トン当たりに占め
るペレット中鉄分の重量割合と、焼結鉱の一部をペレブ
トに置換する前の銑鉄１トン当たりに占めるペレット中
鉄分の重量割合との差で百分率で表した数値を言う。

低温熱保存帯の長さの基準値はＯｍ，炉壁郎静値は５０
％である。

例えば、第１図の場合、低温熱保存帯の長さが約６ｍ程
度の高炉では、ペレット使用量の増加割合を１５％とす
ることによって、基準値と同程度の炉内粉率とすること
が可能となる。第２図の場合、炉壁部静圧の差圧が１　
８　ｇ／ｃｍ″を示す高炉では、ペレット使用量の増加
割合を１５％とすることによって、また第３図の場合、
水素ガス利用率４０％の高炉では、ペレット使用量の増
加割合を９％とすることによって、基準値と同程度の炉
内粉率とすることか可能で、この操作によって通気性悪
化を抑制し、低温熱保存帯を解消する操業が指向できる
。

なお、水素ガス利用率が５０％を越える時、あるいは炉
壁部静圧の差圧が６　０　ｇ／ｃｍ”を越えるときは、
ペレット使用量を変更する必要はない。

本発明では、焼結鉱還元粉化助長、通気性悪化の結果と
して生じる高炉内高さ方向の温度分布における６００〜
７００℃の低温熱保存帯の発生を垂直ゾンデ等の測定に
より検知し、および／または高さ方向の圧力分布におけ
る差圧がほとんどゼロになる通気不良帯の発生を炉壁部
の静圧を測定することによって検知し、あるいは高炉炉
頂部および／または高炉シャフト部の水素ガス利用率を
水平ゾンデ等の測定によって検知し、その結果を受けて
還元粉化の顕著な焼結鉱の一部を還元粉化の少ないペレ
ットに置換して、還元粉化量を抑制することにより、上
述低温熱保存帯および／または通気不良帯を解消し、安
定した高炉操業を行うことができる。

なお、焼結鉱の還元粉化指散はサンプル（１５〜２０ｍ
ｍ，５００ｇ）を還元ガス（Ｃｏ　　３０％−Ｎ，７０
％，　　１　５ＮＮ／ｓｉｎ）により５５０℃で３０分
間還元し、その後回転試験機で９００回転（３０ｒｐｍ
　８　３　０分間）後の−３重一の重量割合をもって示
される。

（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。

第１表に高反応性コークスを使用した高炉操業を従来法
と比較して示す。

対象高炉は内容積３０００ｍ３の中型高炉であり、従来
法では炉頂からＯ／Ｃ＝３．２の割合で鉄鉱石と通常コ
ークスを装入し、羽口前フレーム温度を２２７０℃（熱
風温度１１００℃、添加湿分３　５　ｇ／Ｎｉ３、微粉
炭吹き込みなし）に維持しなから溶銑を製造していた（
比較例） 焼結鉱の還元粉化指数として３８％のものを使用した。

実施例ｌは、重量比で通常コークスの３５％をＪＩＳ反
応性４５％、粒度Ｉ５１ＩＩＩ１の高反応性コークスに
置換し、該高反応性コークスを鉄鉱石と混合して装入し
た操業において、垂直ゾンデにより、高炉シャフト上部
の約４ｍにわたり、６００〜７００℃の低温熱保存帯を
検出したので（ペレット調整前の操業例）、第１図に従
って焼結鉱を減らし、ペレット使用量の増加割合を８％
増加させて操業した結果を示す（ペレット調整後の操業
例）。

実施例２は実施例ｌと同じ操業形態において、高炉内高
さ方向の圧力分布を測定し、各段の差圧を検出した際、
基準値６　０　ｇ７ｃｍ”に比べ、差圧が１　８　ｇ／
ｃｔａ”と低いことを検知したので（ペレット調整前の
操業例）、第２図に従って、ペレット使用Ｉｔ（Ｔ．Ｆ
ｅ６５％）の増加比率を１５％増加させて操業した時の
操業状態を示す（ペレット調整後の操業例）。

実施例３は実施例ｌと同じ操業形態において、垂直ゾン
デによる高炉内高さ方向の温度分布を測定し、かつ高炉
内高さ方向の圧力分布を測定して、逐次基準値と比較し
てペレット使用比率を増減し、各基準値を満足する操業
を継続している時の操業結果を示す。

実施例４は通常コークスの全量をＪＩＳ反応性４３％の
高反応性コークスに置換し、水平ゾンデにより高炉内半
径方向の水素ガス利用率（一Ｈ，０／　（　Ｈ　，＋　
｝｛　ｔｏ　）　）分布を検出した操業において、高炉
の炉壁からｌｍの位置の水素ガス利用率が基準値（水素
ガス利用率５０％）よりもｌＯ％低下していることを検
出したので（ペレット調整前の操業例）、ペレット使用
量の増加比率を９％増加させた時の操業結果を示す（ペ
レット調整後の操業例）。

実施例１，２，３．４ともに比較例に比べコークス比の
低下が達成されている。

なお、実施例！，２．４のペレット調整前の操業結果は
ペレット使用比率変更を行った後の操業結果に比較して
、コークス比の低下度合が小さく、溶銑温度、溶銑中［
Ｓｉ］も高く、効率的な高炉操業とはなっていない。実
施例３にみられるように垂直ゾンデによる高炉内高さ方
向の温度分布の測定および圧力分布の測定を併用して制
御すると、高炉操業を安定化でき、コークス比を低下さ
せた操業が可能となる。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明においては、高反応性コ
ークスを使用することにより、ガス利用率を高めて少な
いコークス比で高炉操業を行うことができる。また熱保
存帯の温度を低下させてら通気不良抑制対策を実施し、
安定したガス流を確保することができるため、シャフト
効率を上げることも可能となる。このようにして、本発
明によるとき、高炉操業の生産性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高炉内高さ方向の低温熱保存帯の長さとペレッ
ト使用量の増加割合を示す図、第２図は炉壁部分の静圧
の差圧とペレブト使用量の増加割合を示す図、第３図は
水素ガス利用率とペレット使用量の増加割合を示す図、
第４図は焼結鉱、ペレットと還元粉化率の関係を示す図
である。 第亀図 整２図 展掬顎・（系コ｝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、高反応性コークスを高炉に装入して操業を行う
   に際し、高炉内高さ方向の圧力分布および／または温度
   分布を測定し、各段の差圧および／または温度が基準値
   になるように、ペレット使用比率を調整することを特徴
   とする高炉操業法。
2. （２）、高反応性コークスを高炉に装入して操業を行う
   に際し、高炉内の半径方向の水素ガス利用率分布を測定
   し、その水素ガス利用率分布があらかじめ設定した基準
   値になるように、ペレット使用比率を調整することを特
   徴とする高炉操業法。