(57)【要約】【課題】  羽口から微粉炭を多量に吹き込む高炉操業において、溶銑[Ｓｉ]を増加させることなく、Ａｓｈ中ＳｉＯ２成分の高い低品質の微粉炭をより多く吹き込むこと。【解決手段】  高炉の羽口から複数の炭種の微粉炭を２本の微粉炭ランスを用いて吹き込む方法であって、２本のランスのブローパイプ先端の位置を前後にずらして設置し、炉壁側のランスから吹き込まれる微粉炭のＡｓｈ中のＳｉＯ２成分濃度が、炉内側のランスから吹き込まれる微粉炭のＡｓｈ中のＳｉＯ２成分濃度より高いことを特徴とする高炉羽口からの微粉炭吹き込み方法。【選択図】図２
2014224292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の羽口から複数の炭種の微粉炭を２本の微粉炭ランスを用いて吹き込む方法であって、
２本のランスのブローパイプ先端の位置を前後にずらして設置し、炉壁側のランスから吹き込まれる微粉炭のＡｓｈ中のＳｉＯ２成分濃度が、炉内側のランスから吹き込まれる微粉炭のＡｓｈ中のＳｉＯ２成分濃度より高いことを特徴とする高炉羽口からの微粉炭吹き込み方法。
【請求項２】
前記炉壁側のランス先端の位置と前記炉内側のランス先端の位置の間隔が、５０ｍｍ〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の高炉羽口からの微粉炭吹き込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉羽口からの微粉炭吹き込み方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所の高炉においては、燃料として、主にコークスを使用している。コークスの原料である高粘結炭の枯渇に対応し、微粉炭（以下、ＰＣと記すこともある。）の使用量を増加させてきた。高炉への微粉炭吹き込み方法は、高炉への熱風吹き込み管であるブローパイプ内に微粉炭吹き込みパイプ（以下、ランスと記すこともある。）を挿入し、高炉羽口に吹き込み、羽口前レースウェイで微粉炭を燃焼させる方法が一般的である。
【０００３】
高炉への補助燃料吹き込みに際し、複数の補助燃料吹き込みパイプをブローパイプに挿入し、複数の補助燃料を吹き込む高炉操業方法の提案がある（特許文献１）。当該提案によれば、微粉炭の他に重油の吹き込みも同時に実施することができ、多様な補助燃料吹き込みが可能である。
【０００４】
近年は、高価な高粘結炭を原料とするコークスの使用量を極力低減し、安価な微粉炭を大量に高炉へ吹き込む技術が望まれている。
微粉炭吹き込み量の増加に対して、前記特許文献１に記載の複数の微粉炭吹き込みパイプにより、微粉炭を多量に吹き込む方法がある（図１）。この技術によれば、微粉炭吹き込みパイプ１本当たりの微粉炭吹き込み負荷が軽減され、微粉炭吹き込み量の増大に貢献することができる。
また、微粉炭吹き込み量の増加に対応して、羽口の摩耗が増加するという問題もある。これに対しては、微粉炭吹き込みノズル先端位置を規定し、先端形状が羽口側に向くようにする提案がある（特許文献２）。
しかし、微粉炭吹き込み量の増加に対し、微粉炭の燃焼が羽口前レースウェイ内で完全に燃焼し終えず、微粉炭内のカーボンが未燃チャーとして高炉炉芯内に燃え残るという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開１９９２−２０２６１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１３１８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高炉羽口から微粉炭を吹き込む場合、微粉炭比（ＰＣＲ）が高くなると微粉炭が羽口先のレースウェイ内で完全に燃焼し終えずに炉芯（コークス充填層）に未燃チャーが侵入する。炉芯に侵入した未燃チャー中の炭素Ｃは、Ａｓｈ中ＳｉＯ２と反応し、(ＳｉＯ)ガスを発生する。炉内を滴下中の溶銑は、(ＳｉＯ)ガスと接触すると、(ＳｉＯ)を還元して吸収し、溶銑中の[Ｓｉ]が上昇する。溶銑中[Si]は製鋼工程で酸化されて製鋼スラグとなる。製鋼スラグは、未反応のＣａＯや吹錬中に再酸化されたＦｅＯが含まれるため、高炉スラグに比べて再利用が難しく、製鋼スラグの増大は、製銑・製鋼トータルではコストの上昇を招く。一方、微粉炭はＡｓｈ中ＳｉＯ２が多く低品位の方が安価であるため、高炉はＡｓｈ中ＳｉＯ２が多い微粉炭を多く使用した方がコストを低減できる。Ａｓｈ中ＳｉＯ２が多く低品位で安価な微粉炭を多く使用しても溶銑中の[Si]が増大しない高炉羽口からの微粉炭を吹き込む方法が望まれている。
【０００７】
本発明の課題は、Ａｓｈ中ＳｉＯ２が多く低品位で安価な微粉炭を多く使用しても溶銑中の[Ｓｉ]が増大しない高炉羽口からの微粉炭吹き込み方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、Ａｓｈ中のＳｉＯ２成分濃度が高い微粉炭を炉壁側の微粉炭吹き込みランスから吹き込み、Ａｓｈ中のＳｉＯ２成分濃度が低い微粉炭を炉内側の微粉炭吹き込みランスから吹き込むことにより、安価な微粉炭を大量に吹き込んでも溶銑のＳｉの上昇を防止することができるという知見を得た。
本発明は、この知見に基づいて上記の課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは、以下のとおりである。
【０００９】
（１）  高炉の羽口から複数の炭種の微粉炭を２本の微粉炭ランスを用いて吹き込む方法であって、２本のランスのブローパイプ先端の位置を前後にずらして設置し、炉壁側のランスから吹き込まれる微粉炭のＡｓｈ中のＳｉＯ２成分濃度が、炉内側のランスから吹き込まれる微粉炭のＡｓｈ中のＳｉＯ２成分濃度より高いことを特徴とする高炉羽口からの微粉炭吹き込み方法。
（２）  前記炉壁側のランス先端の位置と前記炉内側のランス先端の位置の間隔が、５０ｍｍ〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の高炉羽口からの微粉炭吹き込み方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、Ａｓｈ中ＳｉＯ２が多く低品位で安価な微粉炭を多く使用しても溶銑中のＳｉが増大することなく、高炉羽口から微粉炭を吹き込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】先端位置が同じである微粉炭吹き込みランスを示す図。
【図２】先端位置をずらした微粉炭吹き込みランスを示す図。
【図３】レースウェイ中のガス成分と温度を示す図。
【図４】レースウェイ模擬燃焼実験装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
高炉の羽口から微粉炭を吹き込む場合、微粉炭ランスをブローパイプ１に挿入し、羽口先端の手前で微粉炭を吹き出すように設置する。微粉炭の吹き込み量（ＰＣＲ）が大きい場合ランスを２本設置して吹き込むことができる（図１．ダブルランス構造）。この場合、
吹き込み位置が同じの吹き込みランス２を用いる。これに対し、本発明では、複数の炭種の微粉炭を２本の微粉炭吹き込みランスを用いて吹き込む場合に、図２のように微粉炭ランスをずらして設置し、Ａｓｈ中ＳｉＯ２成分の濃度が高い微粉炭を炉壁側のランス３から、Ａｓｈ中ＳｉＯ２成分濃度が低い微粉炭を炉内側のランス４から吹き込むように操業を行う。
【００１３】
図３に羽口前レースウェイ中のガス成分及び断熱温度の一例を示す（日本鉄鋼協会鉄鋼便覧第４．１版０２０１０５の図５・３４）。羽口前レースウェイの反応は、以下の式（１）〜式（４）の通りである。即ち、微粉炭吹き込みランスから吹き込まれた微粉炭は熱風により昇温され、一定温度以上になるとまず揮発分（ＶＭ(ＣｍＨｎ)と記すことがある。）を放出する(１)。揮発分が熱風中の酸素により燃焼して発熱し高温の燃焼ガスとなる(２)。この熱により微粉炭中の固体成分が昇温し、熱風中の酸素と反応する(３)。酸素が消費されると燃焼生成ガスのＣＯ２またはＨ２Ｏと固体炭素が反応して固体炭素がガス化消費される(４)。これら一連の反応は、一部は平行して進行する。
PC (昇温)  →  VM(CmHn) + C・・・・・・・・・・・(１)
VM(CmHn) +  O2 →  CO2+ H2O・・・・・・・・・・(２)
C + O2 →  CO2,  C + (1/2)O22 →  CO・・・・・・・・(３)
C + CO2 →  2CO,  C + H2O →  CO + H2・・・・・・(４)
【００１４】
図３においては、羽口先端より約１ｍの位置にCO2成分と温度のピークがある。微粉炭吹き込み量が増加すると、上記式（１）により揮発分の放出が多く、式（２）による燃焼により温度のピークは炉壁側に移動し、炉壁側の熱負荷が増大するという問題がある。これに対し、微粉炭吹き込みランスの先端位置を炉内側にシフトさせ、炉壁側の熱負荷の増大を抑制するという対応策が考えられる。
【００１５】
一方、微粉炭吹き込みランスの先端位置を炉内側にシフトさせると、レースウェイ内で完全に燃焼しなかったチャー（以下、未燃チャーと言う。）が炉芯のコークス充填層に侵入し、(ＳｉＯ)ガス発生を増加し、溶銑中[Si]濃度が増大するという問題がある。即ち、未燃チャーは固体炭素が主成分であるが、微粉炭中のＡｓｈ成分も含まれる。レースウェイで高温に昇温された未燃チャーが酸素ポテンシャルの低い炉芯に入ると、未燃チャー内部の炭素ＣとＡｓｈ中ＳｉＯ２が反応し、下記の式（５）により、(ＳｉＯ)ガスが発生する。
(ＳｉＯ)ガスが炉芯内を滴下してくる溶銑と接触すると、下記の式（６）により、Ｓｉが溶銑に吸収され、溶銑中[Ｓｉ]濃度が上がる。
SiO2 + C → (SiO) + CO ・・・・・・・・・・・・・(５)
(SiO) + [C] →  [Si] + CO・・・・・・・・・・・・（６）
【００１６】
本発明者は、上記の相反する課題を解決する方策として、２本のランスをずらして微粉炭を吹き込むという方策を考えた。
炉壁側のランス３から吹き込まれた微粉炭は、先行して上記(１)〜(４)の反応が起こるため、レースウェイで燃焼しきれず炉芯に侵入する未燃チャーの発生は少ない。レースウェイ内で燃焼が完了して固体炭素がすべてガス化し、燃焼しない灰分は固体として残るが、レースウェイ内では酸素分圧が高いためＳｉＯ２の還元が起こらず、残留灰分にはCがないため(ＳｉＯ)ガスの発生は起こらない。
一方、炉内側から吹き込まれた微粉炭は、レースウェイで燃焼しきれず、炉芯に侵入する未燃チャーは発生するが、ＳｉＯ２の少ない微粉炭を選択的に吹き込めば、(ＳｉＯ)ガスの発生量を低減できるとともに、炉壁側の熱負荷の増大を抑制することができる。
【００１７】
そこで、本発明では、Ａｓｈ中のＳｉＯ２が高い微粉炭は、微粉炭吹き込みランスの先端位置を炉壁側にシフトすることにより炉芯の未燃チャーの減少をはかり、溶銑[Ｓｉ]濃度の上昇を防止する。一方、Ａｓｈ中のＳｉＯ２が低い微粉炭は、微粉炭吹き込みランスの先端位置を炉内側にシフトすることにより炉壁側の熱負荷の増大を抑制することとした。
【００１８】
微粉炭吹き込みランスの先端位置はそれぞれの微粉炭の揮発分を考慮して調整するべきであるが、２本のランスの先端位置を５０〜３００ｍｍ程度の範囲でずらすことが好ましい。すなわち、５０ｍｍ以下では２本のランスをずらした効果が発現しにくい。３００ｍｍ以上ずらすと、炉壁側のランスから出た微粉炭の揮発分の燃焼がブローパイプ内で始まってしまいブローパイプ内や炉壁部が高温になるため望ましくない。
【実施例】
【００１９】
（レースウェイ炉実験）
図４に示すようなレースウェイ模擬燃焼炉実験装置を用いて、表１に示す各実験条件で２種類の微粉炭（ＰＣ）を別々のランスから吹き込んで燃焼させる実験を行った。表２に、用いた高ＳｉＯ２の微粉炭（ａ）と高ＳｉＯ２の微粉炭（ｂ）の組成を示す。レースウェイ模擬燃焼炉実験装置は、下部炉５と中部炉６からなり、試験終了後の下部炉５の炉内容物のサンプリングの便宜のため、中部炉６は、取り外し可能である。コークスは、中部炉６の上部より装入される。コークスと、下部炉の羽口７から吹き込まれた微粉炭は、羽口前レースウェイ８で燃焼する。試験終了後は、レースウェイの解体調査を行い、微粉炭の未燃チャー及び蓄積していたダストを調べた。ダストは、羽口中心から上部３００ｍｍ、炉壁から３００ｍｍに位置する個所から採取し、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の成分分析を行った。
【００２０】
従来方式のランス配置（１）、すなわち２本のランスを羽口先端から手前５０ｍｍの位置でそろえて微粉炭を噴出した場合、蓄積していたダスト中のＳｉＯ２/Ａｌ２Ｏ３の比が１．５であった。これに対し、本発明方式のランス配置（２）、すなわち２本のランスからの微粉炭噴出位置を羽口先端から手前１００ｍｍと羽口先端位置にずらし、高ＳｉＯ２の微粉炭（ａ）を手前１００ｍｍのランスから、低ＳｉＯ２の微粉炭（ｂ）を羽口先端位置のランスから噴出した場合、蓄積していたダスト中のＳｉＯ２/ Ａｌ２Ｏ３の比は２．０であった。これに対してもともとの微粉炭の平均のＳｉＯ２/ Ａｌ２Ｏ３の比は２．３である。微粉炭が燃焼してもＡｌ２Ｏ３はそのまま灰分中に残存すると考えられるから、ＳｉＯ２/ Ａｌ２Ｏ３が減少した分は灰分中ＳｉＯ２が(ＳｉＯ)ガスとして揮発して減少した分であると考えられる。したがって本発明方式（２）のランス配置により、（１）従来方式のランス配置に比べて(ＳｉＯ)ガスの発生量が低減できたものと考えられ、実炉では溶銑[Ｓｉ]が低減できると考えられる。
【００２１】
【表１】
2014224292.tif 000003
【００２２】
【表２】
2014224292.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００２３】
羽口から微粉炭を多量に吹き込む高炉操業において、溶銑[Ｓｉ]を増加させることなく、Ａｓｈ中ＳｉＯ２成分の高い低品質の微粉炭をより多く吹き込むことに利用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１…ブローパイプ、２…吹き込み位置が同じの吹き込みランス、３…炉壁側のランス、４…炉内側のランス、５…下部炉、６…中部炉、７…羽口、８…レースウェイ。
【図１】
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【図２】
2014224292.tif 000006
【図３】
2014224292.tif 000007
【図４】
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