(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽口からの微粉炭吹き込み量１５０ｋｇ／ｐｔ以上の高炉操業において、高炉から排出されるスラグ中のＭｇＯ  濃度を８ｍａｓｓ％超になるようにスラグ調整を行うことを特徴とする、高炉操業方法。
【請求項２】
羽口からの微粉炭吹き込み量１５０ｋｇ／ｐｔ以上の高炉操業において、高炉から排出されるスラグ中のＴｉＯ２濃度を１．５  ｍａｓｓ％以上になるようにスラグ調整を行うことを特徴とする、高炉操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉炭の多量吹き込みの時の高炉操業の安定化を目的とする高炉操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来にあっても、高炉における羽口からの微粉炭吹き込み操業は、コークスとの置き換えによるコスト低減を図るため、あるいはコークス炉の老朽化に伴うコークス生産量の低下対応策として、高炉メーカ各社とも実施している。さらに最近では微粉炭吹き込み量は１５０ｋｇ／ｐｔ（  溶銑トン当たりの微粉炭ｋｇ、以下同じ）  を越え、２５０ｋｇ／ｐｔのレベルで操業する高炉もみられるようになった。
【０００３】
ここで、羽口からの微粉炭吹き込み量が１５０ｋｇ／ｐｔを超える操業を、特に「高微粉炭吹き込み操業」と称する。
しかしながら、高微粉炭吹き込み操業では、吹き込まれた微粉炭は羽口先端のレースウェイでは完全には燃焼しきれず、未燃カーボンおよび燃焼後の灰分がレースウェイ奥のコークス充填層  （以下、炉芯コークス層）  内に粉状体として残留する。以下、「残留粉」という。
【０００４】
図１は、微粉炭吹き込み量に対する未燃カーボン量  （計算値）  と休風時羽口より採集したコークス中に含まれる−３ｍｍの粉率を示すグラフである。同図には、付随条件として羽口吹込み空気中の酸素富化率をも併せて示す。
【０００５】
図１の結果からも分かるように、この未燃カーボンは微粉炭吹き込み量１５０ｋｇ／ｐｔ以上で急激に増加する。
微粉炭吹き込み量１５０ｋｇ／ｐｔ以上では上部から溶融した銑鉄およびスラグが滴下し、未燃カーボンおよび灰、つまり残留粉を巻き込み炉床に滴下していく。特にスラグが残留粉を含有した場合、その流動性が悪化することは、基礎研究でも知られており  （ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ  ＶＯＬ．１（１９８８）−１０７０）  、また実際の操業においても、高微粉炭吹き込み操業で炉内に残る溶銑およびスラグの量の増加、あるいは排出されるスラグの流動性の悪化はときに経験されるところである。
【０００６】
このような現象は、高炉の安定操業を阻害するものであり、高微粉炭吹き込み操業の微粉炭吹き込み量の増加の妨げになっている。
ところで従来にあっても、高微粉炭吹き込み操業においてスラグの性状を規定した技術としては、特開平１１−４３７１０  号公報や特開平１１−２９８０３  号公報に開示された発明などがある。しかし、それらは更なる生産性の向上のために焼結鉱の被還元性を改善することを目的とするものである。
【０００７】
例えば、特開平１１−４３７１０  号公報の開示する発明では、主原料である焼結鉱のＳｉＯ２を３．９  ％未満、およびＭｇＯ  を０．５  〜１．２  ％、Ａｌ２Ｏ３  を１．８  〜２．５  ％、かつ  （ＣａＯ／ＳｉＯ２    を１．９  〜２．５  とし、焼結鉱の被還元性を向上させた結果、高炉スラグのＡｌ２Ｏ３  が１３．０〜１６．０％、ＭｇＯ  が４．０  〜８．０  ％となるものである。
【０００８】
しかし、スラグの流動性に対する改善効果が認められず、かつスラグの組成成分も異なる。
特開平１１−２９８０３  号公報の開示する発明も、主原料である焼結鉱のＳｉＯ２を５．０  ％未満、およびＭｇＯ  を１．０  ％かつ  （ＣａＯ／ＳｉＯ２）  を１．８  〜２．５  とし、焼結鉱の被還元性を向上させかつ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ  源である塊状副原料を高炉炉頂から装入、あるいは粒状副原料を羽口から吹き込み、その結果、高炉スラグのＡｌ２Ｏ３  が１３．０〜１６．０％、ＭｇＯ  が４．０  〜８．０  ％となる。
【０００９】
これも上述の場合と同様に、スラグ流動性の問題を解決するものではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高微粉炭吹き込み操業での炉内に残る溶銑およびスラグの量の増加による、あるいは排出されるスラグの流動性悪化による高炉の安定操業の阻害という問題を解決する有効な技術を開発することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決すべく、種々検討を重ね、まず、スラグに含有されるＭｇＯ  、ＴｉＯ２はその濃度が高いほど、スラグの粘性を低下させ、かつ結晶化温度を低下させる成分であることに着目した。そして、そのようなＭｇＯ  、ＴｉＯ２の特徴を生かし、高微粉炭吹き込み操業時に悪化するスラグの粘度を、それらの濃度を増加させることにより、スラグの粘度を低下させ高微粉炭吹き込み操業時の悪影響を改善することができることを知り、本発明を完成した。
【００１２】
ここに、本発明は、次の通りである。
（１）羽口からの微粉炭吹き込み量１５０ｋｇ／ｐｔ以上の高炉操業において、高炉から排出されるスラグ中のＭｇＯ  濃度を８ｍａｓｓ％超になるようにスラグ調整を行うことを特徴とする、高炉操業方法。
【００１３】
（２）羽口からの微粉炭吹き込み量１５０ｋｇ／ｐｔ以上の高炉操業において、高炉から排出されるスラグ中のＴｉＯ２濃度を１．５  ｍａｓｓ％以上になるようにスラグ調整を行うことを特徴とする、高炉操業方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明するが、これらの説明は本発明の単なる説明であって、それによって本発明を不当に制限するものではない。なお、以下の説明においてスラグ組成を示す「％」は、特にことわりがないかぎり、「ｍａｓｓ％」である。
【００１５】
本発明においては、微粉炭吹き込みによる高炉操業を前提とするが、このような高炉操業は、すでに公知であって、本発明においてもそれを繰り返すことでよいが、その他、本発明の精神を逸脱しないかぎりその多くの変更例も考えられる、特定のものに制限されないこと当業者には容易に理解されよう。
【００１６】
すでに述べたように高微粉炭吹き込み操業での問題は残留粉の増大である。
そこで、まず、そのような微粉炭吹き込み操業において、炉芯コークス層での残留粉の含有量を少なくする手段として、微粉炭の燃焼率向上を目的とした酸素富化量の増加などが挙げられるが、酸素コストの増加などで限度がある。従って、本発明にあっては、残留粉の含有により悪化したスラグの流動性を、スラグの成分を調整する事により改善するのである。
【００１７】
高炉スラグの組成成分は、ＳｉＯ２、ＣａＯ  、Ａｌ２Ｏ３  、ＭｇＯ  、ＴｉＯ２    などである。
これらのうちまず最も濃度の高いＳｉＯ２、ＣａＯ  については塩基度  （ＣａＯ／ＳｉＯ２）  が挙げられるが、流動性を高めるために、塩基度を高めると、粘性は低下するが、一方、結晶化温度が上昇し出銑口から排出されるスラグ温度との結晶化温度との差がなくなり、炉熱変動時などにスラグが凝固してしまうというリスクが高まるため、通常、ＣａＯ／ＳｉＯ２＝１．２０〜１．３０の範囲で調整される。
【００１８】
またＡｌ２Ｏ３  は低いほどスラグの粘性を低下させるが、低Ａｌ２Ｏ３  の鉄鉱石が必要とされ経済的に限度がある。通常は１４．５〜１５．５％含有される。
したがって、本発明では残りの成分である、ＭｇＯ  、ＴｉＯ２    についてその濃度を規定した。
【００１９】
スラグに含有されるＭｇＯ  、ＴｉＯ２はその濃度が高いほど、スラグの粘性を低下させ、かつ結晶化温度を低下させる成分である。このような特徴を生かし、高微粉炭吹き込み操業時に悪化するスラグの粘度を、それらの濃度を増加させることにより、スラグの粘度を低下させ高微粉炭吹き込み操業時の悪影響を改善するものである。
【００２０】
ここで、スラグの粘度は組成と温度の関数であって、例えば、「材料とプロセス」ｖｏｌ．１２（１９９９），ｐ７１０  に記される下記の式に従って求められる。
ηＴ  ＝｛１＋０．００７０（１５００  −Ｔ）  ｝η１５００
η１５００＝１２．６  （Ｃ／Ｓ）２    −３３．１  （Ｃ／Ｓ）  −０．５２（ＭｇＯ）  ＋
０．４２  （Ａｌ２Ｏ３）−０．２９（ＴｉＯ２）＋２１．７２
η：粘度  （ｐｏｉｓｅ）、Ｔ：温度  （℃）  、Ｃ／Ｓ：塩基度  （−）
Ａｌ２Ｏ３  、ＭｇＯ  、ＴｉＯ２    ［ｍａｓｓ  ％］
ＭｇＯ  はスラグ塩基度を調整する際、ＳｉＯ２を含む原料に同時に含まれ、高炉に炉頂から投入される。
【００２１】
通常ＭｇＯ  は８％以下の濃度でスラグに含まれる。しかし、本発明ではスラグ粘度を低下させるため８％超含有するスラグを得るべくスラグ調整を行う。また８％超の濃度で調整すべく炉内に装入する原料の配合量を増しても、ＭｇＯ  は溶銑中のＳｉあるいはＳ濃度を下げるため、経済面では悪化にならない。したがって、上限はない。しかし、一般には８．０  ％以下である。下限値を８％超に規定するのは、８％以下の濃度の場合、スラグの粘性低下の効果が十分でなく、しかも溶銑中のＳｉあるいはＳ濃度が過度に上昇し、製鋼工程でのコストを悪化させるからである。好ましくは８．５  ％以上である。
【００２２】
さらに、本発明ではスラグ組成がＴｉＯ２  １．５％以上となるようにスラグ調整を行う。ＴｉＯ２は通常、炉底耐火物を保護するために、装入ＴｉＯ２の原単位として５ｋｇ／ｐｔ  程度装入される。この場合、スラグ中のＴｉＯ２濃度は１．５  ％程度である。またスラグの流動性を改善するためにＴｉＯ２濃度を高めるべく、ＴｉＯ２源となる鉱石の投入量を増すことで、より一層炉底耐火物の保護が図れ、高炉の寿命延長効果を考慮すると、経済面では悪化にならない。下限値として１．５  ％に規定するのは、それより少ない濃度では、炉底レンガ保護の観点より悪影響が出るためである。
【００２３】
このように本発明にあっては、スラグ中のＭｇＯ  および／またはＴｉＯ２を上述のように規定すべく、スラグ調整を行うが、かかるスラグ調整は、すでに説明したように、ＭｇＯ  、ＴｉＯ２供給源を高炉原料と一緒に投入するか、あるいは羽口から炉内に投入することで行う。羽口からの投入は微粉状としてから行う。そのときすでに高炉原料として投入されているＭｇＯ  、ＴｉＯ２の量を考慮して、あるいはさらにスラグ調整を行う以前のスラグ組成中のＭｇＯ  、ＴｉＯ２濃度を考慮して、スラグ調整を行う。そして、新たに投入するあるいは吹込むＭｇＯ  源、ＴｉＯ２源は、歩留り等を考慮して経験的にスラグ組成への変動量を推測して、その    投入  （吹込）  量を決定すればよい。好ましくはＭｇＯ  、ＴｉＯ２の両者を調整するのがよい。
【００２４】
スラグ調整のために添加するＭｇＯ  およびＴｉＯ２は、その供給源を炉頂もしくは羽口から投入するが、羽口からの場合には微粉状で供給する必要がある。通常は、炉頂から他の原料とともに供給すればよい。
【００２５】
ＭｇＯ  源としては、蛇絞岩、ドロマイト、ＴｉＯ２源としては砂鉄を挙げることができる。
本発明によるスラグ調整後のスラグ組成の好適例は次の通りである。
【００２６】
ＳｉＯ２：３０〜３５％
ＣａＯ  ：４０〜４３％
ＣａＯ／ＳｉＯ２：１．２０〜１．３０
ＭｇＯ  ：８．０  〜９．５  ％
ＴｉＯ２：１．６  〜２．３  ％
次に、本発明の作用効果を実施例によってさらに具体的に説明する。
【００２７】
【実施例】
高微粉炭吹き込み操業による高炉操業に際して、本発明に従い、テスト的に炉頂よりＭｇＯ  源としての蛇絞岩およびＴｉＯ２源としての砂鉄を焼結鉱に添加し、焼成した焼結鉱を投入し、スラグのＭｇＯ  濃度、ＴｉＯ２濃度を調整した。
【００２８】
図２および図３は、本例の実施例の条件を説明する模式図である。
図２は、微粉炭吹き込み量とスラグ中のＭｇＯ  含有量との関係を示すが、本発明例にあっては、スラグ中のＭｇＯ  含有量は８％超であった。
【００２９】
図３は、微粉炭比とスラグ中のＴｉＯ２含有量との関係を示すが、本発明例にあっては、スラグ中のＴｉＯ２含有量は１．５  ％以上であった。
本発明例によれば、微粉炭吹き込み量が１５０ｋｇ／ｐｔ以上であっても安定操業が実現され、操業上のトラブルは何ら発生しなかった。一方、本発明例の条件を外れた従来例にあっては、いずれの場合も、微粉炭吹き込み量が１５０ｋｇ／ｐｔ以上となると、出銑およびスラグ排出に際して操業上のトラブルを引き起し、操業の安定化が図れなかった。
【００３０】
かくして、本発明によれば、スラグ調整を実施することで、スラグの流動性が改善され、高操業が安定化することが分かる。
図４は、本発明例の定量データをグラフで示す。
【００３１】
これにより分かるように、本発明にしたがって、微粉炭の吹き込み量の増加（１００ｋｇ／ｐｔ  以下から１５０ｋｇ／ｐｔ以上）  に伴い、本発明にかかるスラグ調整を行った結果、微粉炭の増加に伴い、残銑滓に起因する減風回数の増加を抑制することが可能となった。図中、白抜き棒グラフは従来例、黒棒グラフは本発明例を示す。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スラグ調整という簡便な手段でもって、微粉炭吹き込み量１５０ｋｇ／ｐｔ以上の操業においても、出銑およびスラグ排出滓の作業の安定化を維持することができ、高炉操業を安定化させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】微粉炭吹込み量１５０ｋｇ／ｐｔ以上の操業における未燃カーボン粉の増加を表すグラフである。
【図２】従来例におけるスラグ中のＭｇＯ  レベルを本発明のそれと比較して表す模式的説明図である。
【図３】従来例のスラグ中のＴｉＯ２レベルを本発明のそれと比較して表す模式的説明図である。
【図４】本発明により微粉炭を増加しても、出銑滓の悪化を招かない例を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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