JPH05239516A - 高炉羽口粉体吹き込み操業法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微粉炭および／または粉鉱石を吹き込む高炉
操業にあって、長期間にわたり安定した多量の吹き込み
が可能となる輸送方式の確立。 【構成】 プラグ輸送方式により送給された酸化鉄含有
粉体および／または微粉炭を、各羽口に設置された吹き
込みノズル直前でブースターガスを導入することでプラ
グを破壊し、粉体を分散させて高炉に吹き込むととも
に、プラグ形成条件を、〔ガス供給バルブ開時間〕≦１
秒、および、〔粉供給バルブ開時間〕／〔ガス供給バル
ブ開時間〕≧１（秒／秒）を満たすように調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラグ輸送された酸化
鉄含有粉体および／または微粉炭等の粉体を高炉羽口か
ら吹き込む操業法、特に、吹き込みノズル直前でプラグ
を破壊してから粉体を連続流として吹き込むことによ
り、長期間の安定な粉体の多量吹き込みを可能とする高
炉羽口粉体吹き込み操業法に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、酸化鉄含有粉体および微粉炭を高
炉に吹き込む場合を例にとって本発明を説明する。従
来、高炉の操業形態としては、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、高出銑比を図る補助燃料吹き込み操業が指向されて
いた。

【０００３】しかし、最近の原油価格の高騰により、液
体燃料を使用しないオイルレス操業やオールコークス操
業が行われるようになってきている。このような操業で
は、羽口前温度が上昇し操業が不安定になりやすく、ま
た最大出銑比が抑えられるなどの操業上のデメリットが
ある。このデメリットを解消すると共にコークス使用量
の低減を目的として、コークスの一部を微粉炭に置き換
え、補助燃料としてこの微粉炭を羽口から吹き込むこと
が行われている。しかし、液体燃料吹き込み操業に比べ
て微粉炭吹き込み操業では、羽口前温度が上昇するため
に微粉炭由来のSiO₂がレースウェイ近傍で炭素と反応
し、SiO ガスを発生させ、溶銑中のSi濃度の上昇をきた
す問題がある。また、オールコークス操業に比べて微粉
炭吹き込み操業時には、微粉炭中のＳがレースウェイ内
でガス化し、溶銑中のＳ濃度の上昇をきたす問題点もあ
る。特に、かかる問題は微粉炭の吹き込み量が増大する
につれて顕著となっており、その解決が求められてい
る。

【０００４】そこで、微粉炭の多量吹き込みに伴う溶銑
中のSi濃度の上昇に対処するために、羽口からの粉鉱石
の吹き込みが行われている。一方、近年の良質塊鉄鉱石
の減少、粉鉱石の増加にともない焼結機の負荷が増大し
ており、高炉における粉鉱石の直接使用による銑鉄製造
コストの低減が志向されつつある。したがって、この点
からも粉鉱石の高炉吹き込みが求められている。

【０００５】このように、今日、高炉への粉体( 微粉
炭、粉鉱石等) の吹き込みはその必要性を高めている。
そのような粉粒体吹き込み操業に際して、高炉羽口への
粉粒体の輸送は、通常、浮遊輸送で行われている。しか
しながら、特に今日、多量の高炉吹き込みが求められて
いる粉鉄鉱石のように粉体硬度の高い粉粒体では、流送
速度が高くなり、輸送配管が摩耗して長時間の安定な多
量吹き込みができない。

【０００６】そのような配管摩耗対策の一つとして、特
開平２−66107 号公報に開示されているように輸送速度
の低いプラグ輸送を行うことが提案されている。ここ
で、「プラグ輸送」とは、低流速高濃度輸送を達成する
手段の一つであり、粒子群が管断面全体をプラグ (栓)
状に塞ぐ部分と、輸送キャリアガスのみの部分が、輸送
配管内に交互に連なるように存在して、キャリアガスの
圧力によってプラグを押し動かして輸送する方法であ
る。

【０００７】しかしながら、プラグ輸送は、輸送粉体の
混合比 (粉体の質量／輸送キャリアガスの質量) が、浮
遊輸送に比べて大きく、粉粒体とキャリアガスが交互に
やってくるため、粉粒体の吹き込み量の時間変動が極め
て大きな吹き込み方法であり、次のような問題点があ
る。

【０００８】１) ピーク時の粉粒体吹き込み量が非常に
多いので、ブローパイプ内面および羽口内面の摩耗原因
となる。 ２) 微粉炭吹き込みにおいては、ピーク時吹き込み量が
多く、しかも粉体が分散していないため酸素との混合が
不十分となり、微粉炭がレースウェイ内で燃焼しきれず
多量の未燃チャーが生じ炉況不調に陥る可能性がある。 ３) 焼結鉱篩下、粉鉄鉱石といった酸化鉄粉吹き込みに
おいても、ピーク時吹き込み量が多いため直接還元反
応、ソリューションロス反応による羽口前温度の低下が
起こり、粉鉄鉱石の溶融還元が十分に進展しない。この
ため、レースウェイ近傍の通液性が悪化し、風圧変動お
よびスリップ頻度の増大に結びつき、突発休風に至る恐
れがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、微粉炭お
よび／または粉鉄鉱石を吹き込む高炉操業にあっては、
浮遊輸送では、設備的に安定稼働が難しい。一方、プラ
グ輸送では、炉況異常を起こしやすく、設備的にも粉体
種の制約が大きくなるため長期安定多量吹き込みには適
さない。

【００１０】ここに、本発明の目的は、粉体硬度の高い
粉粒体であっても高炉への安定した多量の吹き込みが可
能となる輸送方式の確立である。より具体的には、本発
明の目的は、微粉炭および／または粉鉄鉱石を吹き込む
高炉操業にあって、安定した多量の吹き込みが可能とな
る輸送方式による高炉羽口粉体吹き込み操業法を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく種々検討を重ね、プラグ輸送方式の優位
性に着目し、プラグ輸送方式により酸化鉄含有粉体
(例: 粉鉄鉱石) および微粉炭を高炉羽口から吹き込む
操業において、吹き込み粉体のプラグを羽口手前で破壊
し、粉体が分散した連続的な状態になって時点で高炉羽
口から吹き込むことにより、配管摩耗量の低減と羽口前
での粉鉱石の溶融還元性の改善および、微粉炭の燃焼性
の向上をはかり、長期間の安定多量吹き込みが可能とな
ることを知り、本発明を完成した。

【００１２】ここに、本発明の要旨とするところは、プ
ラグ輸送にて送給された粉体を、各高炉羽口に設置され
た吹き込みノズルを介して、該高炉羽口より高炉中に吹
き込む操業法において、前記吹き込みノズルの直前でブ
ースターガスをプラグに導入して該プラグの破壊および
粉体の分散を行うとともに、プラグ輸送時のプラグ形成
条件として、〔ガス供給バルブ開時間〕≦１秒、およ
び、〔粉供給バルブ開時間〕／〔ガス供給バルブ開時
間〕≧１（秒／秒）を満たすように調節することを特徴
とする高炉羽口粉体吹き込み操業法である。

【００１３】また、別の面からは、本発明は、プラグ輸
送にて送給された粉体を、各羽口に設置された吹き込み
ノズルを介して、該高炉羽口より高炉中に吹き込む操業
において、前記吹き込みノズルの直前でブースターガス
を該粉体に導入してプラグの破壊および分散を行うとと
もに、ブースターガス吹き込み場所の直前に、〔配管垂
直上昇部分の高さ〕≧〔プラグが１秒間に進む距離〕の
条件を満たすような配管の垂直上昇部分を設け、その上
端にてブースターガスを吹き込むことを特徴とする高炉
羽口粉体吹き込み操業法である。

【００１４】

【作用】次に、本発明における処理条件を上述のように
限定した理由について説明する。図１は、実験に用いた
配管系統の模式図である。微粉炭および／または酸化鉄
含有粉体は、適宜配合されて吹き込みタンク内1aに投入
され、切り出し弁２にてガス供給源1bからのガスの作用
でプラグが生成させ、プラグ輸送にて輸送配管３内を輸
送され、ブースターガス導入部４でプラグ状態から分散
状態にされる。切出弁２は、粉供給バルブ2aとガス供給
バルブ2bとから構成されている。分散状態となった粉粒
体は、吹き込みノズル５からブローパイプ６内の熱風と
ともに高炉７内に吹き込まれる。

【００１５】本発明によれば、プラグ輸送にて高炉羽口
から粉体を吹き込む操業において、粉体のプラグを生成
するときの切出弁２のバルブ開のタイミングを、〔ガス
供給バルブ開時間〕≦１秒、および、〔粉供給バルブ開
時間〕／〔ガス供給バルブ開時間〕≧１（秒／秒）の２
条件を満たすように調整する。これは、ブースターガス
吹き込みによる粉体のプラグの破壊効果を助長するため
である。

【００１６】プラグ輸送方式において、輸送終了時にプ
ラグ流を連続流にすることは、すなわち間欠的にやって
くるプラグを破壊し、プラグ前後のガスのみの部分にま
で粉体を分散させることである。このためには、プラグ
が壊れ易いことおよび、粉体を分散させるべくキャリア
ガスの部分の長さが短いことが必要条件となる。まず、
〔粉供給バルブ開時間〕／〔ガス供給バルブ開時間〕≧
１（秒／秒）を満たす範囲で〔粉供給バルブ開時間〕お
よび〔ガス供給バルブ開時間〕を短くすることで、一つ
一つのプラグの長さを短くする。つまり、短いプラグを
多数生成することによりプラグの通気性は確保され、プ
ラグの空隙率が高い状態で流送されるため、流送されて
きたプラグは、ブースターガス吹き込みにより簡単に破
壊される。

【００１７】また、〔ガス供給バルブ開時間〕＜１秒と
することで、キャリアガスの部分の長さを短くすること
ができるので、ブースターガス吹き込みによりプラグを
破壊し、粉体をキャリアガスのみの部分へも分散させる
ことがたやすくなる。図２は、高炉炉内圧に相当する圧
力に調整したタンク中に微粉炭を吹き込む試験を行った
ときの結果を示すグラフである。図１に示すように微粉
炭の吹き込みに先立って、ブースターガス吹き込みによ
りプラグを壊すが、図２は、プラグを生成するときのバ
ルブタイミングを変更して輸送したときに粉体を受け入
れるタンク内での輸送量の時間偏差 (プラグの有無によ
る) を数値化して示すグラフである。輸送量の時間偏差
は、同一輸送ラインで浮遊輸送を行ったときの輸送量の
時間偏差で規格化してある。

【００１８】〔ガス供給バルブ開時間〕が１秒以下の場
合は、バルブタイミングが〔粉供給バルブ開時間〕／
〔ガス供給バルブ開時間〕≧１（秒／秒）の範囲で輸送
量偏差は浮遊輸送と同程度となった。一方、〔ガス供給
バルブ開時間〕≧１秒の場合は、バルブタイミング〔粉
供給バルブ開時間〕／〔ガス供給バルブ開時間〕を増加
させるに伴い輸送量偏差は小さくなるが、〔粉供給バル
ブ開時間〕、すなわちプラグ一つの長さが長くなるため
に配管閉塞が生じ輸送不能となった。したがって、〔ガ
ス供給バルブ開時間〕が１秒超の場合は、輸送量偏差を
浮遊輸送並にすることができなかった。

【００１９】また、粉体受けタンクに設けた覗き窓から
粉体の吹き込み状況を観察したところ、輸送量偏差が少
ないときは、ほぼ連続的に粉体が吹き込まれていること
が確認された。ブースターガスの吹込み量は特に制限さ
れないが、通常キャリアガス（エアナイフガス量）と同
程度供給されれば問題はない。以上のようなことから、
ブースターガス吹き込みによりプラグを効果的に壊すに
は、バルブタイミングを〔ガス供給バルブ開時間〕≦１
秒、および、〔粉供給バルブ開時間〕／〔ガス供給バル
ブ開時間〕≧１ (秒／秒) とすることが有効である。ま
た、上記条件を満たすようにしながら、なるべく〔粉供
給バルブ開時間〕を短くする方がプラグ破壊の効果は大
きい。

【００２０】図３は、本発明の別の態様を示す説明図で
あって、この場合にも、微粉炭および／または、酸化鉄
含有粉体は、適宜配合されて吹き込みタンク1aに投入さ
れ、切り出し弁２において粉供給バルブ2aと、ガス供給
源1bからのガスを供給するバルブ2bとが設けられ、これ
らを調整してプラグが生成され、プラグ輸送にて輸送配
管３内を輸送され、ブースターガス導入部４でプラグ状
態から分散状態にされる。分散状態となった粉粒体は、
吹き込みノズル５からブローパイプ６内に熱風とともに
高炉７内に吹き込まれる。しかし、図示例では、輸送配
管３はブースターガス導入部４の直前で垂直上昇部８を
構成しており、このためプラグ破壊の効果はブースター
ガス吹き込みだけの場合と比べて大となる。

【００２１】このように、ブースターガス導入部分の直
前の輸送配管に垂直上昇部分を設けた場合には、プラグ
の再構成が行われるので、ブースターガス吹き込みによ
り容易にプラグを破壊し粉体を分散させることができ
る。つまり、配管の垂直上昇部分では、キャリアガスの
圧力によりプラグは上方に進むが、プラグ下端の粉体
は、重力により下方に落下し、下からやってくる次のプ
ラグの上端に堆積するという現象が生じる。このため、
プラグとプラグの間にあるブースターガスのみの部分に
も粉体が分散し、プラグの周期性が曖昧になるので、小
量のブースターガス吹き込みにより、容易にプラグを破
壊し粉体を分散させることができる。

【００２２】図４は、同じく高炉炉内圧に調整した内圧
のタンクに微粉炭を吹き込む試験を行った場合の結果を
示すグラフである。この場合にも、ブースターガス吹き
込みによりプラグを壊してからタンク内に吹き込みを行
っているが、図３に示すようにブースターガス吹き込み
直前に配管垂直部分を設けており、図４はこの長さを変
更して輸送したときの粉体を受けるタンクでの輸送量の
時間偏差 (プラグの有無による) を数値化してグラフで
示すものである。

【００２３】輸送量の時間偏差は、同一輸送ラインで浮
遊輸送を行った時の輸送量の時間偏差で規格化して示し
てある。垂直配管の長さも、プラグが１秒間に進む距離
で規格化して示している。グラフに示す結果からも分か
るように、いずれの流送速度にあっても輸送量偏差は配
管の垂直上昇部分の長さが長くなると緩和される。

【００２４】また、覗き窓からの観察によっても、プラ
グは破壊され、粉体は連続流化していることが確認され
た。この場合にも、ブースターガスの吹込み量は特に制
限されず、前述の場合と同様であってよい。このよう
に、粉粒体を分散した連続的な状態、すなわち吹き込み
量の時間変化の小さい状態で、羽口から吹き込むため
に、風圧変動は小さくなる。また、ピーク吹き込み量も
少なくなるので、吹き込まれた微粉炭の多くは、レース
ウェイ内で消費されてしまうため、未燃チャーの発生量
は減少する。酸化鉄含有粉体においても溶融還元が十分
進み、羽口前の温度もほとんど低下しないので、溶融ス
ラグの羽口への付着もなくなり、安定な多量吹き込みが
実施できる。

【００２５】このような態様にあっては、特にバルブタ
イミングは従来のままであってもよいが、本発明にした
がって上述のようなバルブタイミングの変更、および、
輸送配管に垂直上昇部を設けることの両方を同時に行う
とさらに効果があるのは言うまでもない。次に、実施例
によって本発明をさらに具体的に説明する。

【００２６】

【実施例】

(実施例１)図１および図３に示す系統図にしたがって本
発明による高炉羽口粉粒体吹き込み方法をＡ高炉 (内容
積2700m³) に適用した。図５(a) 、(b) 、(c) 、(d)
は、Ａ高炉でプラグ輸送による吹き込みを行ったときの
プラグ壊し部分の下流側での輸送配管差圧を測定したも
のを示している。図５(a) はバルブタイミングが粉／ガ
ス＝１／３ (秒／秒) においてブースターガス吹き込み
がない場合についての内圧変動量をグラフに示すもの
で、息つき、つまり輸送量偏差が非常に大きく炉況不調
に陥った。同(b) はバルブタイミングは同じでブースタ
ーガス吹き込みのみを実施した場合の結果で、息つきは
改善されているが吹き込みに際しては粉体の有無がはっ
きりと見て取れる。同(c) はバルブタイミング粉／ガス
＝１／１ (秒／秒) に変更し、ブースターガス吹き込み
を実施した場合で、息つきが非常に少なくなっている。
同(d) は輸送配管に垂直上昇部分を設けた場合で、この
場合も息つきはほとんど見られない。

【００２７】このように、図５(b) のブースターガス吹
き込みだけを実施したのに比べて、同(c) 、(d) のよう
にブースターガス吹き込みを実施すると共にバルブタイ
ミングの変更または、配管垂直上昇部分の設置により、
差圧変動が抑えられ、連続的に高炉内に粉体が供給され
ていることがわかる。

【００２８】(実施例２)本例でも実施例１と同様の操作
を繰り返した。表１は、微粉炭100kg/pt、粉鉱石100kg/
ptの吹き込みをＡ高炉において従来方および本発明法で
一定期間ずつ操業した結果を示している。期間１のよう
に浮遊輸送の場合は、配管摩耗が顕著であったので、配
管損耗による突発休風が多発し、燃料比の上昇、出銑比
の下降が顕著となった。

【００２９】期間２のようにプラグ状態のままで吹き込
んだ場合は、配管摩耗は軽減されるが、羽口内面の摩耗
が起こると共に、吹き込んだ粉体の燃焼率・還元率が低
下し、レースウェイ内の銑滓の排出性が悪化するために
スリップ回数も増加している。このため、炉況不調によ
る休風が発生し、燃料比の上昇、出銑比の下降が生じ
た。

【００３０】また、期間３のようにブースターガス吹き
込みだけを実施した場合、羽口内面の損耗、スリップの
回数とも低下したが、吹き込んだ粉体の燃焼率・還元率
は十分なレベルではない。これに対し、本発明にしたが
ってブースターガス吹き込み、および、バルブタイミン
グを調節した期間４では、輸送配管および羽口の摩耗も
なく、吹き込み粉体の燃焼率・還元率も確保され、燃料
比の減少、出銑比の上昇が実現し安定な操業が継続され
た。

【００３１】輸送配管に垂直上昇部分を設け、ブースタ
ーガス吹き込みを行った期間５でも、羽口損耗もなく安
定経済操業が継続された。期間６のように、輸送配管に
垂直上昇部分を設け同時にバルブタイミングの変更およ
びブースターガスの吹き込みを実施しても、低燃料比・
高出銑比が実現し、粉体の安定多量吹き込み操業が実施
された。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、送
風圧力の変動、未燃粉の多量発生などの高炉への悪影響
なく、微粉炭および酸化鉄含有粉体の多量吹き込み操業
の長期間継続が可能となり、製銑工程の安定した経済的
操業に結びつく。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラグ輸送にて製鉄高炉の羽口から粉粒タイミ
ングを吹き込んだ実施例における本発明による装置構成
の模式図である。

【図２】バルブタイミングを変えてプラグ輸送を行い、
ブースターガス吹き込みの効果を調査したものである。

【図３】実施例における本発明による装置構成の模式図
である。

【図４】配管に垂直上昇部を設け、そのプラグ破壊効果
を調査した結果を示すグラフである。

【図５】図５(a) 、(b) 、(c) 、(d) は、ブースターガ
スを吹き込んだときの輸送配管の差圧の変化を示したも
ので、図５(a) はブースターガス吹き込みがない場合、
同(b) はブースターガス吹き込みのみを実施した場合、
同(c) はバルブタイミングを変更し、ブースターガス吹
き込みを実施した場合、同(d) は輸送配管に垂直上昇部
を設け、ブースターガス吹き込みを実施した場合であ
る。

【符号の説明】

1a: 切り出しタンク 1b: ガス供給源 2 : 切出弁 3 : 輸送配管 4 : ブースターガス導入部 5 : 吹き込みノズ
ル 6 : ブローパイプ 7 : 高炉 8 : 垂直上昇部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 道彦 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉羽口より、プラグ輸送にて酸化鉄含
   有粉体および／または微粉炭を各羽口に設置された吹き
   込みノズルを介して高炉内に吹き込む操業において、 吹き込みノズル直前でブースターガスを導入するととも
   に、プラグ形成条件として、〔ガス供給バルブ開時間〕
   ≦１秒および、〔粉供給バルブ開時間〕／〔ガス供給バ
   ルブ開時間〕≧１（秒／秒）を満たすように調節するこ
   とを特徴とする高炉羽口粉体吹き込み操業法。
2. 【請求項２】 高炉羽口より、プラグ輸送にて酸化鉄含
   有粉体および／または微粉炭を各羽口に設置された吹き
   込みノズルを介して高炉内に吹き込む操業において、 ブースターガス吹き込み場所の直前に、〔配管垂直上昇
   部分の高さ〕≧〔プラグが１秒間に進む距離〕の条件を
   満たすような配管の垂直上昇部分を設け、その上端にて
   ブースターガスを吹き込むことを特徴とする高炉羽口粉
   体吹き込み操業法。
3. 【請求項３】 高炉羽口より、プラグ輸送にて酸化鉄含
   有粉体および／または微粉炭を各羽口に設置された吹き
   込みノズルを介して高炉内に吹き込む操業において、 ブースターガス吹き込み場所の直前に、〔配管垂直上昇
   部分の高さ〕≧〔プラグが１秒間に進む距離〕の条件を
   満たすような配管の垂直上昇部分を設け、その上端にて
   ブースターガスを吹き込みかつ、プラグ形成条件とし
   て、〔ガス供給バルブ開時間〕≦１秒および、〔粉供給
   バルブ開時間〕／〔ガス供給バルブ開時間〕≧１（秒／
   秒）を満たすように調節することを特徴とする高炉羽口
   粉体吹き込み操業法。