JPH05156329A

JPH05156329A - 高炉羽口粉体吹き込み操業法

Info

Publication number: JPH05156329A
Application number: JP31811991A
Authority: JP
Inventors: Chisato Yamagata; 千里山縣; Shinichi Suyama; 真一須山; Michihiko Yamashita; 道彦山下; Osamu Horisaka; 修堀坂
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1993-06-22

Abstract

(57)【要約】【目的】微粉炭および篩下焼結鉱を高炉羽口から吹き込
む際に安定操業を確保すること。【構成】各羽口の送風量と微粉炭吹き込み量、送風量と
粉状鉄原料吹き込み量および羽口前コークス消費量が常
に所定範囲に入るように、各羽口の送風支管に設置され
た熱風弁の開度および／または各羽口毎の粉体流送配管
に設置された粉体吹き込み量制御用ガス量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微粉炭および/ または
粉状鉄原料を多量に羽口から高炉に吹き込むことによ
り、石炭・鉄原料の原料制約を緩和すると共に、高炉出
銑比増大および溶銑成分制御をはかることのできる高炉
羽口粉体吹き込み操業法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高炉操業形態としては、羽口から
重油・タール等の液体燃料を多量に吹き込むことによ
り、低コークス比・高出銑比を図る液体燃料吹き込み操
業が指向されていた。しかし、昭和50年前半の原油価格
の高騰によりエネルギー価格体系が大きく変化した結
果、高炉操業はオールコークス操業が主流になってき
た。

【０００３】このオールコークス操業は、液体燃料吹き
込み操業に比べて、燃料コストは低下するものの、羽口
前理論燃焼温度が高くなり、かつ高炉への水素投入量も
低下するため、荷下がりが不安定となり、スリップが頻
発すると共に、溶銑中Si濃度も上昇する。この問題点は
調湿を多量に使用することにより解決してきたが、代わ
りに、コークス比が上昇したことによるコークス炉生産
能力の問題、および、送風原単位が上昇して吹抜け限界
の面から最大出銑比が低下するという問題が新らたに発
生した。

【０００４】そこで、安価な羽口吹き込み燃料として微
粉炭を採用する高炉が増加し、そのような高炉において
は、コークス比の低下が達成され、最大出銑比は上昇し
た。今日では、国内では、微粉炭比100kg/pt以上で操業
されている高炉も見られる。例えば、「鉄と鋼」vol.73
(1988)s783、日本鉄鋼協会講演論文集、「材料とプロセ
ス」vol.1(1988)pp.72) 参照。

【０００５】一方、今日、高炉装入原料として、焼結鉱
は全鉱石使用量の70〜95％と多量に使用されており、そ
の良好な被還元性および高温性状により、高炉の高出銑
比操業・低燃料比操業に寄与している。

【０００６】ここで、焼結鉱製造工程においては、焼結
鉱焼成後、高炉使用に適した粒度範囲に、焼結鉱を破砕
・篩分けする過程で篩下の細粒焼結鉱すなわち返鉱が発
生し、焼結機にリターンされている。通常、この返鉱の
量は焼結用配合原料の20〜30％を占め、これらが有効利
用されない分だけ焼結鉱焼成エネルギーの増大をもたら
している。

【０００７】この焼結鉱の返鉱量を低減し、焼結鉱の鍋
歩留まり (製品/(新原料＋返鉱)*1000) を向上させる方
法の一つとして、再々篩を設置することにより、高炉で
の小粒焼結鉱の装入量増大をはかった例が報告されてい
る。日本鉄鋼協会講演論文集「材料とプロセス」vol.11
0(1988)pp.110)参照。

【０００８】この方法によれば、返鉱量が低減され、焼
結鉱鍋歩留まりは75％から83％まで向上した。しかし、
焼結工場での篩下および再々篩下の焼結鉱は、返鉱とし
て焼結機にリターンされるため、返鉱ゼロは達成され
ず、焼結鉱焼成エネルギーの低減代を残している。

【０００９】一方、焼結鉱を粒径５mmで篩分けし、篩上
の焼結鉱を高炉炉頂部より装入する高炉操業方法におい
て、篩下焼結鉱を一定の粒径、例えば２mmを基準に再篩
分けし、微粉焼結鉱と小塊焼結鉱に区分し、微粉焼結鉱
は送風羽口より高炉内に吹き込み、小塊焼結鉱は篩上焼
結鉱と共に炉頂部より炉内に装入することを特徴とする
篩下焼結鉱の高炉使用方法も提案されている。特開昭61
−6204号公報参照。この方法によれば、焼結鉱返鉱量ゼ
ロが実現し、焼結鉱焼成エネルギーの低減に結び付く。

【００１０】また、微粉炭吹き込み操業における低Si溶
銑製造法として、微粉炭と共に、粉鉱石を吹き込む操業
法も提案されている。特開昭57−137402号公報参照。こ
の方法によれば、微粉炭比30〜150kg/ptにおいて、ペレ
ットフィードまたは焼結鉱破砕粉よりなる粉鉱石を５〜
50kg/pt 吹き込むことにより、脱珪反応 (Si＋2FeO＝Si
O₂＋2FeO) で溶銑中Siは低減される。

【００１１】さらに、微粉炭吹き込み操業における低Si
・低Ｓ溶銑製造法として、微粉炭と共に石灰石、ドロマ
イト等の塩基性物質を吹き込む操業法も提案されてい
る。特開昭57−137403号公報参照。

【００１２】また、熱風弁による支管風量制御と共に微
粉炭吹き込み量を制御することにより、円周方向方位別
のストックラインレベルを調整し出銑口方位別の偏差を
緩和する方法が提案されている。特開平１−177307号公
報参照。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法には、次に掲げる２つの問題点が存在する。微粉炭および／または粉鉱石の多量吹き込み時には、
粉体吹き込み量の多い羽口では粉体の燃焼、溶融還元に
伴う通気抵抗が大きく熱風量が低下するためレースウェ
イ内で微粉炭の燃焼および／または粉鉱石の溶融還元が
十分には進展せず、特定羽口の支管風量が低下し、吹き
込み粉体が逆流しその送風支管耐火物を損傷する危険が
あり、安定な操業を継続することは困難であった。

【００１４】微粉炭および／または粉鉱石の多量吹き
込み時には、粉体吹き込み量の多い羽口では羽口前コー
クス消費量が少なく荷下がり速度が小さいため高炉内高
さ方向の温度分布が上昇するため、高炉内円周方向での
ヒートパターンがアンバランスとなり、生鉱下がり等に
よりレースウェイ内への装入物降下量が上昇した場合に
は、特定羽口の支管風量が低下し、吹き込み粉体が逆流
しその送風支管耐火物を損傷する危険があり、安定な操
業を継続することは困難であった。

【００１５】かくして、本発明の目的は、微粉炭と焼結
鉱粉を多量に吹き込む高炉の粉体吹き込み操業におい
て、前記問題点を解決すべく、羽口毎の粉体吹き込み状
況を監視・抑制することにより高炉安定操業を実現し、
もって原燃料コストの大幅低減を図る高炉羽口粉体吹き
込み操業法を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明者らは、
上記目的を達成すべく、多くの実験を重ねながら研究を
行った結果、次のような知見を得た。

【００１７】各送風支管に送風支管流量計および熱風制
御弁をそれぞれ設置し、支管送風流量指示値が設定値以
下になった特定の方位の熱風弁開度変更により支管風量
を調整するとともに、各羽口への粉体流送配管に粉体流
量計および粉体流量調整手段を設置し、当該方位の粉体
吹き込み量を調整することにより、微粉炭燃焼および粉
鉱石溶融還元の円周方向偏差が緩和されると共に円周方
向の荷下がり速度偏差が緩和されるため、吹き込み粉体
の送風支管への逆流を未然に防止でき安定な操業の継続
が可能となる。

【００１８】本発明は、かかる知見に基づいて成された
のであって、その要旨とするところは、高炉羽口より、
微粉炭および／または粉状鉄原料である粉体を吹き込む
操業において、各羽口の送風量と微粉炭吹き込み量、送
風量と粉状鉄原料吹き込み量および羽口前コークス消費
量が常に所定範囲に入るように、各羽口の送風支管に設
置された熱風弁の開度および／または各羽口毎の粉体流
送配管に設置された粉体吹き込み量制御用ガス量を調整
することを特徴とする高炉羽口粉体吹き込み操業法であ
る。

【００１９】ここに、「粉状鉄原料」とは、粉状鉄鉱石
はもちろん粉状焼結鉱をも包含する。本発明の好適態様
によれば、微粉石炭を吹き込む場合にあってドロマイ
ト、石灰石などの造滓剤を同時に吹き込んでもよい。

【００２０】なお、上記「所定範囲」とは、特にそれに
のみ制限されるものではないが、定常値を100 ％とした
場合、70％以内の範囲であればよく、より好ましくは90
〜110 ％の範囲である。かかる範囲内の操業を各粉体吹
き込み羽口において常に維持することで安定操業が実現
される。

【００２１】各羽口からの微粉炭および／または粉状鉄
原料の粉体吹込み量は、粉体吹込み量制御用ガス量を調
整することで変更できる。この制御用ガスとしては、空
気が一般的であるが、窒素、酸素等のガスを使用しても
良い。

【００２２】

【作用】従って、本発明によれば、高炉羽口より、微粉
炭および／または粉状鉄原料を吹き込む操業において、
各羽口毎の粉体の吹き込み状況を監視・制御することに
より、安定操業が確認され、吹き込み粉体を全面的に停
止するような事態が回避され、高炉安定操業下で原燃料
コストの大幅低減をもたらす。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図４に基づいて
説明する。図１は、高炉における微粉炭、原料酸化鉄粉
および造滓剤の羽口を経由して行う吹込み経路の説明図
であり、図２はその一部の拡大図である。

【００２４】高炉19の中心線右側は焼結鉱粉体の吹込み
工程を示しており、焼結機２で製造された焼結鉱は、焼
結工場１内に設置されたホットスクリーン、コールドス
クリーン等の複数の篩３によって篩分けられ、篩下はサ
ービスホッパー11に供給される。一方、篩上は製銑工場
内に設置された複数の篩４〜７によって篩分けられ、最
終的には、篩６の篩下がサービスホッパー11に供給さ
れ、篩５〜７の篩上は、高炉炉頂より塊原料として装入
される。

【００２５】粉体吹き込み系統に供給された粉体は、サ
ービスホッパー11に貯蔵された後、中間タンク12を経由
して吹き込みタンク13に導入される。吹き込みタンク13
内の粉体は、タンク底部から導入された気体14により流
動化し、キャリアガス15によって輸送され、分配器16を
経て、羽口17に取り付けられた吹込みノズル18を介し
て、高炉内19に吹込まれる。

【００２６】なお、図示はしないが、粉体吹き込みノズ
ル18は各送風羽口17に設置されており、分配器16は必要
に応じて複数個、場合によっては多段に設置されていて
も良く、製銑工場内に篩４〜７は必要に応じて段数を増
減させても良い。

【００２７】次に高炉19の中心線左半分は微粉炭および
造滓剤の吹込み工程を示している。ヤードに積まれた石
炭20は、石炭ホッパー22に貯蔵された後、ホッパー下部
に設置されたロータリーフィーダー24によって、所定量
が連続的に粉砕機26に供給される。粉砕機26内におい
て、粉砕・混合されると共に、粉砕機26に併設された熱
風炉27から送られる150 〜500 ℃の範囲内の所定温度の
熱風によって乾燥される。この熱風は、製鉄所内で発生
するＢガス等を燃焼して得られるものを使用すれば良
い。

【００２８】所定粒度以下に粉砕された石炭は、熱風炉
27からの熱風により羽口34に向かう吹き込み系統に気体
輸送され、さらに、分配器33を経て各羽口34まで分配・
気体輸送される。そして、羽口34から吹き込みノズル35
を介して、高炉19内に吹き込まれる。この場合、必要に
応じて、粉砕機26以降の吹き込み系統において、配管32
を介して、熱風および／または冷風を付加することも可
能である。

【００２９】また、必要に応じて、ヤードに積まれたド
ロマイト、石灰石等の造滓剤21を、造滓剤ホッパー23に
貯蔵した後、ホッパー下部に設置されたロータリーフィ
ーダー25によって、所定量、連続的に石炭と共に粉砕機
26に同時供給することも可能である。所定比率で同時に
供給された石炭および造滓剤は、粉砕機26内において粉
砕・混合され、高炉羽口34より吹き込まれる。

【００３０】なお、図示はしないが、粉体吹き込みノズ
ル35は各送風羽口34に設置されており、分配器33は必要
に応じて複数個、場合によっては多段に設置されていて
も良い。造滓剤21のヤードからホッパー23に至る系統に
ついても、図示はしないが、使用する造滓剤の種類数に
応じて設置されている。

【００３１】造滓剤は、実施例では、ドロマイト・石灰
石等が使用されているが、その他のMgO 源またはCaO 源
を含有するものであっても良い。また、MgO 源とCaO 源
の両方を含有する造滓剤であっても良い。

【００３２】図２に示すように、さらに、各送風支管に
は送風支管流量計36および熱風弁37が設置され、また、
各羽口毎の粉体吹き込み系統には粉体流量計38が設置さ
れ、さらに各羽口の粉体吹き込みノズル18直前には粉体
量調整用ガス39が導入されており、微粉炭吹き込み量／
送風量、粉鉱石吹き込み量／送風量および羽口前コーク
ス消費量が所定範囲外となった場合には、当該送風支管
の熱風弁37の開度を調整し、および／または粉体の吹き
込み量を粉体量調整用ガス39の流量調整弁40を調整する
ことでそれらを所定範囲内にすることが可能なようにな
っている。

【００３３】ここで、粉体流量計38としては、静電容量
型、差圧測定型 (ベンチュリーまたはベンド) 等のいず
れかを設置しても良い。また、羽口前コークス消費量
は、送風条件 (送風量、送風湿分、酸素、微粉炭吹き込
み量・組成、粉鉱石吹き込み量・組成) およびコークス
組成を入力として、演算器で時々刻々計算・表示され
る。

【００３４】なお、図２の説明はいずれの羽口について
も同様であって粉鉱石吹き込み系統についても、微粉炭
吹き込み系統についても各送風支管に同様の設備が設置
されている。

【００３５】

【実施例】以下に、本発明に基づいて高炉の粉体吹き込
み操業をＡ高炉 (炉内容積2700m³) で行った実験結果
を、従来法に基づく実験結果と比較して説明する。ま
ず、図１および図２に準じた本発明法の実施に当たり、
送風支管流量計36の下限設定値は、従来のＡ高炉の操業
実績より決定した。

【００３６】図３および図４は、その実績を示したもの
であり、送風量／微粉炭吹き込み量、送風量／粉鉱石吹
き込み量および羽口前コークス消費量いずれも通常操業
時の変動が定常値の90〜110 ％以内であるのに対し、図
３の場合では支管微粉炭吹き込み量の増大に伴ない生鉱
下りを起こした場合であり、支管風量／微粉炭吹き込み
量は定常値の10％以下まで急激に低下し吹き込み粉体が
送風支管に逆流する事故が発生し突発休風に至った。ま
た、図４の場合では支管粉鉱石吹き込み量の増大に伴な
い生鉱下がりを起こした場合であり、やはり支管風量／
粉鉱石吹き込み量は定常値の10％以下まで急激に低下し
吹き込み粉体が送風支管に逆流する事故が発生し突発休
風に至った。これらより、支管風量／微粉炭吹き込み
量、支管風量／粉鉱石吹き込み量および羽口前コークス
消費量の下限設定値は定常値の70％とした。

【００３７】このように実施された高炉羽口粉体吹き込
み操業の実験結果を表１に示す。なお、実験で使用した
篩下焼結鉱の粒度分布および微粉炭の粒度分布を表２に
示す。本実施例で使用した粉体は鉱石については焼結鉱
−３mm、微粉炭は−200mesh90％であるが、必要に応じ
てさらに鉱石についてはペレットフィード、高炉ダスト
等の酸化鉄含有原料、微粉炭についてはさらに粗粒を吹
き込んでも良い。

【００３８】まず、表１における試験期間Ａは従来法に
よる操業例であり、試験期間Ｂは本発明法の適用例であ
る。試験期間Ａでは、羽口粉体吹き込みにともない、N
o.16およびNo.22 羽口で生鉱下がりに基づく吹き込み粉
体の送風支管への逆流事故が発生し、突発休風を余儀な
くされたため安定な粉体吹き込み操業の維持はできず、
粉体吹き込み量および出銑比共に計画を達成することが
できなかった。

【００３９】これに対し、本発明の適用例である試験期
間Ｂでは、粉体吹き込みに伴ないNo.12 およびNo.18 羽
口で送風量／微粉炭吹き込み量および羽口前コークス消
費量が共に設定値以下と判明し、当該方位の微粉炭吹き
込み量および熱風弁開度を調整し、送風量／微粉炭吹き
込み量、送風量／粉鉱石吹き込み量および羽口前コーク
ス消費量を共に設定値にまで制御したため、粉体吹き込
みは安定に継続された。さらに、所定時間後全送風支管
について送風量／微粉炭吹き込み量、送風量／粉鉱石吹
き込み量および羽口前コークス消費量が設定値の90〜11
0 ％の範囲に入っているかを判定し、さらに熱風弁開度
および粉体吹き込み量を微調整した。その結果、安定な
高炉操業が継続され、粉体吹き込み量および出銑比共に
計画を達成し、原燃料コストの大幅低減がもたらされ
た。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、微
粉炭および篩下焼結鉱を、気体輸送により高炉羽口から
吹き込む高炉粉体吹き込み操業において、安定操業を継
続することが可能となり、コークス炉生産制約の緩和、
焼結鉱焼成エネルギーの低減および高炉出銑比上昇によ
る生産弾力性の向上をはかることが可能となるなど、産
業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するのに適した装置構成の一例を
示すブロック図である。

【図２】図１の一部拡大図である。

【図３】実施例での事前テストによって得られた、送風
量／微粉炭および羽口前コークス消費量の相対値の変化
を示すグラフである。

【図４】実施例での事前テストによって得られた、送風
量／粉鉱石および羽口前コークス消費量の相対値の変化
を示すグラフである。

【符号の説明】

1 : 焼結工場 2 : 焼結機 3〜7 : 篩 11 : サービスホッパ 12 : 中間タンク 13 :
吹込みタンク 14 : 気体 15 : キャリアガス 16 :
分配器 17 : 羽口 18 : ノズル 19 : 高炉 20 : 石炭 22 : 石炭ホッパー 24 : ロ
ータリーフィーダー 26 : 粉砕機 27 : 熱風炉 34 : 羽口 35 : ノズル 36 : 送風支管流量計 37 :
熱風弁 38 : 粉体流量計 39 : 粉体量調整用ガス 40 :
流量調整弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀坂修大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉羽口より、微粉炭および／または粉
状鉄原料である粉体を吹き込む操業において、各羽口の
送風量と微粉炭吹き込み量、送風量と粉状鉄原料吹き込
み量および羽口前コークス消費量が常に所定範囲に入る
ように、各羽口の送風支管に設置された熱風弁の開度お
よび／または各羽口毎の粉体流送配管に設置された粉体
吹き込み量制御用ガス量を調整することを特徴とする高
炉羽口粉体吹き込み操業法。