JPS6043403B2 - 微粉炭吹込みによる高炉操炉方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炉操炉方法に係り、特に好適にして実用性
の高い微粉炭（石炭粉及びコークス粉等の微粉炭素）を
空気、炭酸ガス、空気、コークス炉ガス、高炉ガス、天
然ガス等の気体で搬送して吹込む高炉操炉方法に関する
ものてある。

従来高炉は、還元剤と熱源の一部としてコークスを用
いていた。

その後、送風羽口から炭化水素類、主としてオイルを吹
込んで炉下部からの熱と還元剤の供給方法を確立し、高
炉操炉方法を飛躍的に進歩せしめた。 近年このオイル
価格の高謄により、製銑コストの上昇が避け得ぬ事態と
なり、従来産炭地においてその立地条件を活用して行な
われていた高炉の送風羽口からの微粉炭吹込み操炉法が
着目されている。

しカルながら、これら従来の方法は、炉内反応を前提
にしたものでなく、産炭地の宿命である産炭の吹込みが
前提となつており、従つて極めて合理性に欠け、効率の
低い近代的操炉法にそぐわない方法であつた。

本発明者はこれらの変遷をふまえて、高炉本来の炉内
反応論と、微粉炭吹込みによつて変化し、かつ操炉に寄
与する作用と、悪影響を及ぼす作用を解明しつつ実験、
解析と、検討を重ね次の知見を得た。

１ 微粉炭の粒度と、ＶＭにレースウェイ内の温度分布
（最高温度位置およびまたは全温度レベル）を調整しう
る作用があり、これを利用する と炉頂部からの原料装
入条件（鉱石／コークス比、粒度分布等）が一定でもレ
ースウェイ内温度分布を変化せしめて融着帯の形状、炉
内の伝熱、還元効率、更にそれらのバランスを制御でき
、ひいては良好な炉内反応を維持しつつ生産性を大きく
制御できること。

２炉内の直接還元と間接還元の反応熱バランスと、還元
剤である炭素の利用効率の変化の関係が従来のコークス
操炉法及びオイル吹込み操炉法と異る特性を活用すると
、燃料比（全装入燃料原単位）を最も低減しつつ良好な
炉内反応が得られること、又、この好ましい炉内還元反
応形態を維持しつつ装入水素量を制御すると、更に燃料
比の低減域での操炉が安定すること。

３羽口先温度（レースウェイ内温度）をある範囲に維持
すると、鉱石割合を増加した装入物であつても、羽口先
溶融滴下域で安定して、充分に溶解させつつＶＭのの低
い、かつ粒度の大きい微粉石炭を吹込んでも微粉炭中灰
分もレースウェイ内で充分に溶融滴下でき、レースウェ
イ内面及びその上方の塊状帯ての付着、通気性阻害を防
止できること。

本発明は、上記知見をもとになされたものでその特徴と
するところは、送風羽口から熱風と共に微粉炭を吹込む
高炉の操炉法において、微粉炭の粒度範囲を４０〜１８
０μ、揮発分（以下ＶＭと称す）を０〜５０％の範囲で
単独または複合して調製し、レースウェイ（送風時羽口
前方に生ずる空洞部）の温度分布を制御して高炉炉内反
応熱バランスを制御すると共に、装入水素量（送風コー
クス、微粉炭等から持込む全装入水素原単位）を４．５
〜８．０ｋ９／ｔ−ｐの範囲て炉況制御することを特徴
とする微粉炭吹込みによる高炉操炉方法にある。

以下、本発明の実験、検討例をもとに説明する。

第１図は、次の表１に示す条件でレースウェイ内のガス
の温度分布に及ぼす微粉炭粒度の関係を示したものであ
る。

粒度はＡ，ｂ，ｃの順に大きくなつており、それについ
て最高温度の位置は、炉内側に移動している。

この現象は微粉炭を４０ｋ９／ｔ−ｐ程度吹込む時は顕
著でなく、５０ｋ９／ｔ−ｐ以上吹込むと明らかに発生
し、制御性が得られる。これに加えてＶＭを変化させる
と全体の温度レベルを調整することができ、しかも最高
温度位置も制御でき、高〜１Ｍはレベルを高め、かつ最
高位置を粒度ａと同様変化せしめ、低ＶＭはその逆に変
化せしめる。従つて、粒度と■Ｍを単味又は複合して変
化せしめると、最高温度位置及び温度レベルの調整は広
い範囲で実施できる。しかもこの制御調整方法は、オイ
ル吹込み法とは異なり、装入燃料の量の変化を伴わない
ので、炉頂からの装入原料の鉱石／コークス比の変更を
必要としないので、操炉上は原料条件の変化しない、つ
まり外乱の発生の全くない炉反応制御方法であり、この
確立によつてはじめて微粉炭吹込み法は、その制御性と
実用性と経済性が他の何れの方法よりも優れたものとな
つたのである。

第２図はレースウェイ内の温度分布を調整することによ
つて、融着帯Ｕの形状が変化する様子を示した模式図で
ある。

第１図と同様にＡ，ｂ，ｃと最高温度は順次、炉内側に
移行する。ａは最高温度が羽口上部での最高の溶解能力
を発揮し、融着帯Ｕの形状がこの例では最も安定してい
るが、Ｂ，ｃと次第に最高温度位置が炉内側に移動する
と、融着帯Ｕの根部（壁際の部分）が下り始め、ｃにな
るとそれが大きく、時折未還元鉱石が炉床部に落下し、
不安定な炉況を招くと共に後述する径緯を経て銑鉄中の
〔Ｓｉ〕のバラツキを呼ぶ。

図中１は羽口、２はレースウェイ、３は炉芯コークスの
法面である。又第２図ａで、極端に温度最高位置が炉壁
羽口側に近い時は、融着帯Ｕの根部が極めて高温を示し
、ここを通過するガス温度の上昇によつて、羽口上部の
ステーブ、冷却函等の耐火物及び本体を損傷し溶損する
懸念が生ずる。

このような時は粒度と■Ｍを調整して、最高温度位置を
炉内へ移動するか、全体の温度レベルを低下せしめるこ
とが望ましい。第３図は、送風羽口から微粉炭を吹込ん
だ時に炉内における装入水素量と、水素還元率との関係
及び水素還元率と直接還元率との関係並びに直接還元率
と燃料比の関係を示した図である。

ます直接還元率と燃料比の関係を見ると、知見の所で前
述した様に直接還元との反応熱バランスと還元剤として
の炭素の利用効率の変化から、燃料比が低減する領域が
直接還元率（全還元反応に対する割合）の３３．５〜３
６．０％の飯囲内にある。

図中の実線５は、直接還元率が増大する際、反応熱バラ
ンスでは吸熱側に移行するにもかかわらず、炭素の利用
効率における直接還元反応の間接還元反応に対する優位
性により燃料比が低下する関係を示すもので、実線５は
逆に直接還元反応の炭素の利用効率における優位性より
、吸熱反応の増大による熱補償が燃料比の増加によつて
行なわれる関係を示している。次に直接還元率と水素還
元率との関係を見ると、実績より推定し、直接還元率が
図中の実線８に示すように水素還元率により調整できる
。

そこで、直接還元率の適正領域３３．５〜３６％を実線
ｄの関係で水素還元率に換算すると、５．５〜８．０％
の範囲となる。又、水素還元率と装入水素量との関係は
、図中の実線４に示す様な正相関にある。

水素還元率を実線４の関係て装入水素量に置きなおすと
、４．５〜８．０ｋｇ／ｔ−ｐとなる。すなわち、第２
図全体として、装入水素量を−４．５〜８．０ｋ９／ｔ
−ｐとすることによつて、炉内の反応形態を燃料費がよ
り低減できる領域に操炉できることを示している。

したがつて、装入水素量を上記の範囲に設定するとが、
微粉炭吹込操業においては極めて重要である。第４図は
、羽口先温度と銑中〔Ｓｉ〕のバラツキを示したもので
ある。

羽口先温度が２３００℃以下になると銑中〔Ｓｉ〕のバ
ラツキが増加傾向にある。これは、羽口先温度がレース
ウェイ部での溶解能力を示す指標であり、微粉炭吹込み
時の鉱石の重量割合が高い装入物に対しては、羽口先温
度が２３００℃以下では、レースウェイ上部での鉱石の
溶解が十分ないため、、未還元の鉱石が炉床部に落下し
、銑中〔Ｓｉ〕のバラツキを助長していると考えられる
。第５図は、羽口先温度と通気抵抗指数との関係を示し
たものである。

羽口先温度が２３００′Ｃ以下になると、通気抵抗指数
が増大している。これは、羽口先温度が２３０σＣ以下
では、微粉炭中の灰分が、レースウェイ内部で十分溶融
滴下できず、そのままガス流に集り、融着帯に付着たり
、塊状帯内に到つてガス通路を遮断するような現象が発
生し始めるものと考えられる。したがつて、微粉炭吹込
み操業においては、溶解能力の確保および微粉炭中の灰
分の溶解の点からも羽口先温度を２３００℃以上にする
ことが極めて重要である。

次に本発明の実施例について説明する。

炉容積が４０００ｄの対象高炉における操業条件および
その結果について、本発明例と従来例を対比して表２に
示す。

上表から明らかなように、本発明例１，２，３，４，５
，６，７は微粉炭の粒度及び■Ｍを装入条件に対して制
御し、装入水素量を４．５〜＆０ｋ９／ｔ−Ｐの範囲と
し羽口先温度を２３００℃から２４００゜Ｃの範囲で制
御した。

その結果、燃料比及び銑中〔Ｓｉ〕の低減が達成され、
併せて銑中〔Ｓｉ〕のバラツキも低下し、良好な炉況の
もとに円滑、安定な生産が継続できた。これに比べて円
滑、安定な生産が継続できた。これに比べて比較例は、
微粉炭による炉況制御が行われないので、８．５ｋ９／
ｔ−Ｐの装入水素量のもとに羽口先温度も２３００℃を
超えることができず、炉内反応状態の変化、装入原料の
基本条件の変更、生産条件の変化に応じて充分な迫縦が
できず、融着帯の位置と形状及び還元反応系態と熱の良
好なバランスの維持が難しく、風圧変動や炉熱変動を伴
なう炉況となり、燃料比及び銑中〔Ｓｉ〕の悪化は避け
られず、その変化巾も大きい不安定な操炉となつた。以
上説明した本発明は、従来の融着帯の制御が炉頂からの
装入物分布制御に強く依存していたのに対し羽口からの
制御補助手段として、従来から用いていた羽口先風速、
羽口先ガスの運動エネルギー、羽口角度などの制御要素
に加え、新たに微粉炭の有する特性を活用して開発した
強力な調整手段即ち、微粉炭の粒度及び■Ｍの調整によ
る炉内反応制御方法を用いたので、これまでの高炉操業
方法を大きく一新し、好ましい装入水素量及び羽口先温
度の範囲を活用しつつ、微粉炭の粒度とＶＭを調整する
ことにより、羽口からのオイル吹込み法を用いることな
く、この方法に優るとも劣らない燃料比４５５ｋｇ／ｔ
−ｐ以下、銑中〔Ｓｉ〕３５×１０−２％以下で高位に
安定した操炉を可能にした。これは銑鋼一貫工程の省エ
ネルギー、コスト低減に多大の効果がある。又、本発明
方法による融着帯の積極的制御は炉命の重要ポイントで
あるシャフト下部から炉腹部１のステーブ、又は冷却盤
の熱負荷の調整を可能とするので、これらの損耗防止に
も有効であり、炉命の延長対策にも優れた効果を発揮し
高炉改修周期の延長を可能にする等、もたらす産業上の
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は微粉炭の粒度の変化がレースウェイ内の温度分
布におよぼす影響を示す図、第２図Ａ，ｂ，ｃはレース
ウェイ内の温度分布調整による融着帯形状の制御状況を
示す模式図、第３図は微粉”炭吹込操業時における装入
水素量と水素還元率との関係、水素還元率と直接還元率
との関係及び直接還元率と燃料比の関係を連結して示す
図、第４図は羽口先温度と銑中〔Ｓｉ〕のバラツキの関
係を示す図、第５図は羽口先温度と通気抵抗指数の関係
を示す図である。 １・・・・・・羽口、２・・・・・ルースウエイ、３・
・・・・・炉芯コークスの法面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送風羽口から熱風と共に微粉炭を吹込む高炉の操炉
   法において、微粉炭の粒度範囲を４０〜１８０μ、揮発
   分（以下ＶＭと称す）を０〜５０％の範囲で単独または
   複合して調整し、レースウェイ（送風時羽口前方に生ず
   る空洞部）の温度分布を制御して高炉炉内反応熱バラン
   スを制御すると共に装入水素量（送風、コークス、微粉
   炭等から持込む全装入水素原単位）を４．５〜８．０ｋ
   ｇ／（ｔ−ｐ）の範囲で炉況制御することを特徴とする
   微粉炭吹込みによる高炉操炉方法。 ２ 羽口先温度を２３００℃以上とすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の微粉炭吹込みによる高炉
   操炉方法。