JPH02236210A - 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、高炉で反応性を高めたコークスとともに粒径
３〜１０■のペレットを複数個結合した塊成鉱を使用す
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、高炉を安定して操業するために、特開昭５７
−１７４４０３号公報にあっては、高炉に鉄原料とコー
クスを順次装入し精錬する高炉操業法において、高炉に
コークスを装入するにあたり、常時らしくは間欠的に炉
周辺部に１５〜２５ｍｅを平均粒度とする小塊コークス
を、炉中心部に３５〜７０ｃａｌＭを平均粒度とする大
塊コークスを装入し、操業することを特徴とする高炉操
業法が開示されている。

また、本発明者らは特願昭６２−１９３４５７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。

さらに本発明者らは特開昭６２−４０３２２号公報にお
いて、粒径３〜１０ｗ＋ｍの複数個のペレットを結合し
た塊成鉱内部に空隙部を設けたことを特徴とする製鉄用
塊成鉱を提案した。

（発明が解決しようとする課題） しかし乍ら高炉操業において、炉中心部に３５〜７０ａ
ｓを平均粒度とする大塊コークスを、炉周辺部に１５〜
２５ｍｍを平均粒度とする小塊コークスを装入すること
により、炉中心部における炉芯の通気通液性が確保でき
、安定操業が可能と考えられるが、通常コークスを使用
する操業においては、高炉の反応効率は向上できない。

一方、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
のが有効であるが、通常操業においては小塊高反応性コ
ークスはｍが少なく炉中心部に到達とないように装入す
るので、炉中心部の還元効率は向上せず、高炉半径方向
全体の反応効率は向上しにくい。また装入物分布制御に
より、小塊高反応性コークスを炉中心部に装入すると、
高炉半径方向全体の反応効率は向上できるが、炉中心部
における炉芯の通気通液性の点で問題となり安定操業に
支障となる。

また、反応効率が向上でき、低燃料比操業が可能となっ
た場合でも、低燃料比操業時に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
帯が生成し易くなるが、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。

高炉内高さ方向の温度分布は特開昭５９−１６９１７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、また、特開昭６２−０５４００６号公報に
おいては、高炉炉頂部またはシャフト上部の水素ガス利
用率または水素ガス利用率／ＣＯガス利用率を測定する
ことにより、炉内温度分布を検知する方法が開示されて
いるが、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。

第４図は低還元粉化性焼結鉱、ペレットと通常焼結鉱の
還元粉化指数（以下ＲＤＩと称する）ならびに高炉内条
件下で還元した時の間接還元率を比較したものであるが
、低還元粉化性焼結鉱、べレッドのいずれも通常焼結鉱
に比べＲＤＩは低く、高炉シャフト部の髪率を抑制し、
通気不良を解除することは可能で、低燃料比操業下にお
いて安定した操業が期待される。

しかしながら、低還元粉化性焼結鉱ならびにペレットの
両者とも、その還元性については通常焼結鉱に比べ劣っ
ており、高反応性コークス使用による燃料比低減可能量
を最大限有効に活用できていない。

そこで、本発明にあっては、高炉に装入されるコークス
の反応性を高め、かつ大塊と小塊に分別して装入するこ
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、炉内粉率を極力少なくして、効
率的に溶跣を製造すること、ならびに、低燃料比操業下
で発生しやすい焼結鉱還元粉化に伴うｔ率増加を抑制し
て、高い反応効率下、高い生産性で安定的に高炉を操業
することを目的とする。

（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、コークスを大塊
と小塊に分別して装入する高炉において、高反応性コー
クスを大塊と小塊に分別し、大塊高反応性コークスを炉
中心部に、小塊高反応性コークスを炉中間部より炉周辺
部に装入するに際し、該高反応性コークスとともに、粒
径３〜１０ｍｍのペレットを複数個結合した塊成鉱（以
下、新塊成鉱と称す）を装入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
、高炉内高さ方向の温度分布または高炉内半径方向の水
素ガス利用率分布を測定し、測定した温度または水素ガ
ス利用率と基準値との差があらかじめ設定した値になっ
た時に、通常焼結鉱から新塊成鉱に全量置換することを
特徴とする。

まず、高反応性コークスについて述べる。

本発明で使用する高反応性コークスはＪＩＳＫ２１５１
−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３０
％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ては、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
一部あるいは全量と置換し、かつ該高反応性コークスを
大塊と小塊に分別し、大塊を通常コークスと混合するか
、あるいは単独で炉中心部に鉄鉱石と交互に層状装入す
る。小塊は炉中間部から炉周辺部に鉄鉱石および／また
は通常コークスと混合して装入するか、あるいは単独で
鉄鉱石と交互に層状装入する。

本発明において、炉中心部とは高炉の炉口部半径の２０
％以内の部分を示し、例えば炉口部半径が５ｍであれば
半径ｌｍ以内を炉中心部と称する。

この炉中心部を除いた炉壁までの外側を炉中間部から炉
周辺部と称する。

炉中間部から炉周辺部に装入される鉄鉱石および／また
は通常コークスに混合使用する高反応性コークスの拉度
は１５ｍｍ以下とすることが望ましい。この粒度がｌ５
ｌＩＩＩ１以下であれば、コークスの単位重最に対する
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＋ＧＯ，＝２ＧＯ　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。たとえば、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
達点に余裕ス比を低下させることができる。

また大塊高反応性コークスとして粒度３５〜７０ｍｎ＋
の高反応性コークスを炉中心部へ装入することによって
、炉中心部における炉芯の通気通液性が確保され、安定
した操業が可能となり、かつ炉中心部に装入された鉄鉱
石の還元が促進されるため、高炉半径方向全体の還元効
率が向上できる。

また新塊成鉱は、第１図に示すように通常焼結鉱に比べ
、還元粉化性指数（ＲＤ　Ｉ　）が低く、還率の低下に
効果があり、かつ高炉内還元効率向上にも寄与し、燃料
比低減に有効な手段となる。

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、また、６００〜
７００℃の低温熱保存帯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２図は６００〜７００℃の低温熱保存帯の長さと炉内
粉率増加量との関係を示したもので、低温熱保存帯が長
くなるに伴い焼結鉱還元粉化率は増加する。

また、第３図は炉頂水素ガス利用率と炉内粉率増加量と
の関係を示したもので、水素ガス利用率が低下すると焼
結鉱還元粉化率は増加する。

還元粉化率増加量の絶対値は通常焼結鉱のＲＤ■によっ
て異なるが、例えば、第２図によると約４ｍの低温熱保
存帯が検出された時に、第３図によると約１０％の水素
ガス利用率の低下が検出された時に、炉内粉率が通常安
定操業時の基準値に比べ５％増加したと判断される。

新塊成鉱は第１図に示すように通常焼結鉱に比べ、還元
粉化性指数（ＲＤ　Ｉ　）が低いため、例えば低温熱保
存帯が成長する過程において、通常焼結鉱を新塊成鉱に
置換すると、炉内粉率増加を抑制でき、高炉内の通気性
悪化に伴う操業変動をなくすことが可能となる。また、
還元性も良好であるため、新塊成鉱の使用は高炉内還元
効率向上にも寄与しうる。低温熱保存帯生成過程におい
て、通常焼結鉱から新塊成鉱への全量置換を判断する基
準は、焼結鉱ＲＤＩによって異なるが、炉内粉率が通常
安定操業時の基準値に比べ５％増加した時とする。

本発明では、通常焼結鉱を全量、新塊成鉱に置換し、高
反応性コークスとともに装入する。あるいは、通常は普
通焼結鉱を装入しておき、６００〜７００℃の低温熱保
存帯の発生有無を検出しながら、その低温熱保存帯が発
生した時に、通常焼結鉱の装入を止め、新塊成鉱を全量
装入することによって、還元粉化量を抑制し、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、６００〜７００℃の低温熱保存帯の測定検出は垂
直ゾンデによる温度測定や水平ゾンデによる炉頂部ある
いはシャフト上部半径方向の水素ガス利用率の測定を行
うことによって検出可能である。また、ＲＤＩはサンプ
ル（１５〜２０ｍｍ．ｓｏｏｇ）を還元ガス（ＣＯ３０
％一Ｎ，７０％，１　５　Ｎ１２／ｗｉｎ）により５５
０℃で３０分間還元し、その後回転試験機で９００回転
（　３　０　ｒｐｍＸ　３　０分間）後の−３ｍｓ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および粒径３〜１０１糟のペ
レットを複数個結合した塊成鉱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３０００＋ｏ３の中型高炉であり、従
来法では重量比で炉項から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２２
７０℃（熱風温度１１００℃、添加湿分３　５　ｚ　／
　Ｎｍ’，微粉炭吹き込みなし）に維持しなからＲＤ　
Ｉ　４　０％の通常焼結鉱を使用して溶跣を製造してい
た（比較例）。

実施例ｌは通常コークスを全量高反応性コークス（ＪＩ
Ｓ反応性５０％）に置換した例で、重量比で粒度５（１
＋ｍ以上が２０％，粒度５０Ｉｌｍ未満が８０％であり
、ＲＤ　１　４　０％の通常焼結鉱を全量、粒径３〜１
０ｍｍのペレットを複数個結合した塊成鉱（新塊成鉱と
称する）に置換したときの操業例である。実施例ｌ中に
は、通常焼結鉱を装入していた時の操業結果を付記し（
新塊成鉱使用前の操業例）、新塊成鉱を全量装入した時
の操業結果と比較して示す（新塊成鉱使用後の操業例）
。

新塊成鉱の製造は、重量比で原料組成Ｆｅｔｕ３約９４
．０％，Ｓ　ｉＯ＊２．０％，Ｃａ０２．５％の粉鉄鉱
石だけを造拉して４〜６■の生ペレットをつくり、最高
焼成温度ｌ３００℃となるように、粉コークスを配合し
、焼結機で焼成した後、クラッシャーにかけて、３〜６
個結合した状態の平均直径約２５ａ＋ａ＋の塊成鉱とし
た。実施例２〜４において使用する新塊成鉱性状も同一
のものである。

実施例２は重量比で通常コークスの５０％を高反応性コ
ークス（ＪＩＳ反応性５０％）に置換し、そのうち重ｍ
比で１５１Ｉｌｍ超が７０％，粒度１５ｍｍ以下が３０
％とした例で、ＲＤ　１　４　０％の通常焼結鉱１　６
　１　５　Ｋｇ／ｐｉｇ−ｔのうち、Ｔ．Ｆｅ換算で５
０％に相当する新塊成鉱（Ｔ．Ｆｅ６６％）６８５Ｋｇ
／ｐｉｇ−ｔに置換したときの操業例である。実施例２
中には、通常焼結鉱使用時の操業結果を付記し（ｆｒ塊
成鉱使用前の操業例）、新塊成鉱を装入した時の操業結
果と比較して示す（新塊成鉱使用後の操業例）。

実施例３は重量比で通常コークスの３５％を高反応性コ
ークス（ＪＩＳ反応性４５％）に置換し、そのうち重量
比で１５ｎ＋ｍ超が５０％，粒度１５ｍｍ以下が５０％
とした例で、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（新塊成鉱使用前の操業例）、通常焼結鉱を全
量新塊成鉱に置換して操業した時の操業状態を示す（新
塊成鉱使用後の操業例）。

実施例４は重量比で通常コークスの５０％を高反応性コ
ークス（ＪＩＳ反応性５０％）に置換し、そのうち重量
比で１５ＩＩＩＩＩ１超が７０％．粒度１５１ｍｍ以下
が３０％とした例で、水平ゾンデにより高炉内半径方向
の水素ガス利用率（一Ｈｔｏ／（Ｈｔ＋Ｈ，Ｏ））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ＩＯ％低下したことを検出したので（新塊成鉱使用前
の操業例）、通常焼結鉱を全量新塊成鉱に置換して操業
した時の操業状態を示す（新塊成鉱使用後の操業例）。

装入方法は、実施例１の場合、高反応性コークスの大塊
を中心部に、小塊を炉中間部から周辺部に装入し、焼結
鉱と交互装入した。実施例２．３．４の場合、大塊高反
応性コークスは通常コークスと混合して炉中心部に装入
し、小塊コークスは通常コークスおよび新塊成鉱と１７
２ずつ混合して、炉中間部から周辺部に装入した。

第１表の実施例では、比較例に比べてガス利用率の向上
、コークス比の低下が達成され、燃料比表低下すること
ができた。なお、実施例１〜４の新塊成鉱使用前の操業
結果は新塊成鉱使用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、効率的な高炉操業とはなってい
ない。

（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
ークスを大塊と小塊に分別し、大塊高反応性コークスを
炉中心部に、小塊高反応性コークスを炉中間部より炉周
辺部に装入することにより、炉中心部における炉芯の通
気通液性を確保し、また熱保存帯の温度を低下させるこ
とができるため、シャフト効率を上げることも可能とな
り、高炉全体のガス利用効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。そして低燃料比時に生
成しやすい６００〜７００℃近傍の低温熱保存帯生成時
においても、粒径３〜１０ｎｕａのペレットを複数個結
合した塊成鉱を装入することにより、粉率増加による通
気不良を抑制でき、長期間安定した操業が可能となる。

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図は粒径３〜１０ｍｍのペレットを複数個結合した
塊成鉱と通常焼結鉱のＲＤＩならびに高炉内条件下で還
元した時の間接還元率との比較を示す図、第２図は６０
０〜７００℃の低温熱保存帯の長さと炉内粉率増加量と
の関係を示す図、第３図は炉項水素ガス利用率と炉内粉
率増加量との関係を示す図、第４図は低還元粉化性焼結
鉱、ペレットと通常焼結鉱のＲＤＩならびに高炉内条件
下で還元した時の間接還元率との比較を示す図である。 第ｉ図 第２図 出 願 人 新日本製鐵株式会社 釦建髄４Ｇ−ナＬ｝女（ト））

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）コークスを大塊と小塊に分別して装入する高炉にお
   いて、高反応性コークスを大塊と小塊に分別し、大塊高
   反応性コークスを炉中心部に、小塊高反応性コークスを
   炉中間部より炉周辺部に装入するに際し、前記高反応性
   コークスとともに粒径３〜１０ｍｍのペレットを複数個
   結合した塊成鉱を装入することを特徴とする高炉操業法
   。 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、高炉内高さ方向の温度分布または高炉内半径方向の
   水素ガス利用率分布を測定し、測定した温度または水素
   ガス利用率と基準値との差があらかじめ設定した値にな
   った時に、通常焼結鉱から粒径３〜１０ｍｍのペレット
   を複数個結合した塊成鉱に全量置換することを特徴とす
   る高炉操業法。