(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の出銑時に、スラグ中のＦｅＯ，ＭｎＯの各濃度およびメタル中のＣ，Ｓｉ，Ｍｎの各濃度の測定値を求め、これらの測定値と、高炉内のＦｅとＭｎに関するスラグ−メタル間の平衡反応に基づいて得られる下記の（１）式により高炉内のスラグ−メタル界面温度Ｔ［Ｋ］を求めて、その温度が管理範囲を外れたときに管理範囲内に復帰するような燃料比の増減および／または送風条件の調整を行う操業アクションをとることを特徴とする高炉操業方法。
0003590466.tif 000002
ただし、
γMnO (t1) ：温度ｔ1 ［Ｋ］におけるスラグ中のＭｎＯの活量係数［−］
γFeO (t2) ：Ｆｅと平衡する純溶融ＦｅＯを基準とする温度ｔ2 ［Ｋ］におけるスラグ中のＦｅＯの活量係数［−］
［％Ｃ］：メタル中のＣ濃度［ｍａｓｓ％］
［％Ｓｉ］：メタル中のＳｉ濃度［ｍａｓｓ％］
［％Ｍｎ］：メタル中のＭｎ濃度［ｍａｓｓ％］
ｘC ：メタル中のＣのモル分率［−］
ＸMnO ：スラグ中のＭｎＯのモル分率［−］
ＸFeO ：スラグ中のＦｅＯのモル分率［−］
【請求項２】
ｔ1 ＝１９２３［Ｋ］，ｔ2 ＝１７２３［Ｋ］，γMnO (t1) ＝１．２［−］．γFeO (t2) ＝１．４［−］とすることを特徴とする請求項１記載の高炉操業方法。
【請求項３】
高炉内のスラグ−メタル界面温度Ｔ［Ｋ］が、管理範囲よりも大きくなったときには、
１  燃料比を下げる、
２  送風湿分を上げる、
３  送風温度を下げる、
の３通りのアクションのうち、１つまたは２つ以上を実施し、高炉内のスラグ−メタル界面温度Ｔ［Ｋ］が、管理範囲よりも小さくなったときには、
１  燃料比を上げる、
２  送風湿分を下げる、
３  送風温度を上げる、の３通りのアクションのうち、１つまたは２つ以上を実施することを特徴とする請求項１または２記載の高炉操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉炉下部の熱レベルを適切に保ち、安定して銑鉄を生産することができる高炉操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでは高炉炉下部の熱レベルを推定する方法として、［％Ｓｉ］、溶銑温度、炉腹から炉底にかけてのレンガ温度等を測定し、その測定値から判定することが行われていた。しかし、これらの方法はそれぞれ以下のような理由で、精度良く、かつ短時間で炉下部の熱レベルを推定することが困難であった。
【０００３】
まず、［％Ｓｉ］はスラグ組成、特に（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ２  ）と（％ＦｅＯ）の影響が大きく、単純に［％Ｓｉ］が高いときに炉下部熱レベルが高いとは限らないことに加え、羽口前の溶銑の滴下帯でＳｉＯガスによる加珪が生じると［％Ｓｉ］が変わることが挙げられる。
【０００４】
次に、溶銑温度は炉底湯溜まり部の滞留溶銑がバッファーの役割をすることと、高密度・低粘性のために滴下帯での滞留時間が非常に短く、炉下部での熱交換が不十分であるため、炉下部の熱レベルに変化が現れにくいことが挙げられる。さらに、炉腹から炉底にかけてのレンガ温度は、レンガの熱伝導率が小さいために炉内の熱レベルが変化してから、それをレンガ温度の変化として計測するまでに時間がかかり、対応が遅れることが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の技術では精度良く、かつ短時間で炉下部の熱レベルを推定することが困難であった。そこで、本発明では短時間で炉下部の熱レベルを精度良く推定し、高炉の安定操業のために速やかな対応をとることを可能とする方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の高炉操業方法は、上記の課題を解決するために、以下の手段を提供する。すなわち、高炉の出銑時に、スラグ中のＦｅＯ，ＭｎＯの各濃度およびメタル中のＣ，Ｓｉ，Ｍｎの各濃度の測定値を求め、これらの測定値と高炉内のＦｅとＭｎに関するスラグ−メタル間の平衡反応に基づいて得られる下記の（１）式により高炉内のスラグ−メタル界面温度Ｔ［Ｋ］を求めて、その温度が管理範囲を外れたときに管理範囲内に復帰するような燃料比の増減および／または送風条件の調整を行う操業アクションをとることを特徴とする。
【０００７】
Ｔ＝（２０１２４−４２３３［％Ｓｉ］−ｔ１  ｌｎγＭｎＯ （ｔ１）＋ｔ２  ｌｎγＦｅＯ （ｔ２）＋３９１５（ｘＣ  ／（１−ｘＣ  ））２  ）／（９．４１＋０．１２４［％Ｃ］−２．２２［％Ｓｉ］−０．８２９（ｘＣ  ／（１−ｘＣ  ））２  ＋ｌｎ（ＸＭｎＯ  ・（１−２ｘＣ  ）／（［％Ｍｎ］・ＸＦｅＯ  ・（１−ｘＣ  ））））            ・・・（１）
ただし、
γＭｎＯ （ｔ１）：温度ｔ１  ［Ｋ］におけるスラグ中のＭｎＯの活量係数［−］
γＦｅＯ （ｔ２）：Ｆｅと平衡する純溶融ＦｅＯを基準とする温度ｔ２  ［Ｋ］におけるスラグ中のＦｅＯの活量係数［−］
［％Ｃ］：メタル中のＣ濃度［ｍａｓｓ％］
［％Ｓｉ］：メタル中のＳｉ濃度［ｍａｓｓ％］
［％Ｍｎ］：メタル中のＭｎ濃度［ｍａｓｓ％］
ｘＣ  ：メタル中のＣのモル分率［−］
ＸＭｎＯ  ：スラグ中のＭｎＯのモル分率［−］
ＸＦｅＯ  ：スラグ中のＦｅＯのモル分率［−］
【０００８】
なお、ｔ１  ，ｔ２  ，γＭｎＯ （ｔ１），γＦｅＯ （ｔ２）の各数値は、ｔ１  ＝１９２３［Ｋ］，ｔ２  ＝１７２３［Ｋ］，γＭｎＯ （ｔ１）＝１．２［−］，γＦｅＯ （ｔ２）＝１．４［−］のように、有効数字を２桁とった一定値とすることで本発明のデータとしては十分であり、これらの値を前記の（１）式に代入すればよい。
【０００９】
また、操業アクションとしては、
すなわち、高炉内のスラグ−メタル界面温度Ｔ［Ｋ］が管理範囲よりも大きくなったときには、
１  燃料比を下げる、
２  送風湿分を上げる、
３  送風温度を下げる、
の３通りのアクションのうち、１つまたは２つ以上を実施する。
【００１０】
また、高炉内のスラグ−メタル界面温度Ｔ［Ｋ］が管理範囲よりも小さくなったときには、
▲１▼燃料比を上げる、
▲２▼送風湿分を下げる、
▲３▼送風温度を上げる、
の３通りのアクションのうち、１つまたは２つ以上を実施する。
【００１１】
ここで、（１）式の導出は以下のように行った。
ほぼ平衡に到達していると考えられるＦｅ−Ｍｎ−Ｏ系の反応を考え、スラグ組成とメタル組成のデータのみからスラグ−メタル界面温度を推定する。すなわち、下記（２）式の反応を考えることにより、スラグ組成とメタル組成からスラグ−メタル界面温度Ｔ［Ｋ］を推定することができる。
【００１２】
まず、ＦｅとＭｎに関するスラグ−メタル間の分配平衡から、炉内のスラグ−メタル界面温度と酸素分圧を計算する。
スラグ−メタル間のＦｅとＭｎの反応は、
Ｆｅ（１）＋ＭｎＯ（ｓ）＝ＦｅＯ（１）＋Ｍｎ            ・・・（２）
ΔＧ°（２）  ＝１６７３１６−７８．２６Ｔ
∴  Ｋ（２）  ＝（γＦｅＯ  ・ＸＦｅＯ  ・ｆＭｎ・［％Ｍｎ］）／（ａＦｅ（１）  ・γＭｎＯ  ・ＸＭｎＯ  ）＝ｅｘｐ（−ΔＧ°（２）  ／ＲＴ）
【００１３】
一方、
ｌｎγＦｅＯ  ＝ｔ２  ｌｎγＦｅＯ （ｔ２）／Ｔ
ｌｏｇ  ａＦｅ（１）  ＝−（０．３６＋１７００／Ｔ）（ｘｃ／（１−ｘＣ  ））２  ＋ｌｏｇ（（１−２ｘＣ  ）／（１Ｋ−ｘＣ  ））
ｌｎ  γＭｎＯ  ＝ｔ１  ｌｎγＭｎＯ （ｔ１）／Ｔ
ｌｏｇ  ｆＭｎ＝０．０５３８［％Ｃ］＋（−１８３８／Ｔ＋０．９６４）［％Ｓｉ］
これらの式をＴについて整理することにより、（１）式が得られる。
【００１４】
すなわち、
Ｔ＝（２０１２４−４２３３［％Ｓｉ］−ｔ１  ｌｎγＭｎＯ （ｔ１）＋ｔ２  ｌｎγＦｅＯ （ｔ２）＋３９１５（ｘＣ  ／（１−ｘＣ  ））２  ）／（９．４１＋０．１２４［％Ｃ］−２．２２［％Ｓｉ］−０．８２９（ｘＣ  ／（１−ｘＣ  ））２  ＋ｌｎ（ＸＭｎＯ  ・（１−２ｘＣ  ）／（［％Ｍｎ］・ＸＦｅＯ  ・（１−ｘＣ  ））））            ・・・（１）
ここで、
ΔＧ°（２）  ：（２）式の反応の標準自由エネルギー変化［Ｊ／ｍｏｌ］
Ｋ（２）  ：（２）式の反応の平衡定数［−］
ｆＭｎ：温度Ｔ［Ｋ］におけるメタル中のＭｎの活量係数［−］
γＭｎＯ  ：温度Ｔ［Ｋ］におけるスラグ中のＭｎＯの活量係数［−］
γＦｅＯ  ：Ｆｅと平衡する純溶融ＦｅＯを基準とする温度Ｔ［Ｋ］におけるスラグ中のＦｅＯの活量係数［−］
ａＦｅ（１）  ：メタル中のＦｅの活量［−］
ｘＣ  ：メタル中のＣのモル分率［−］
Ｒ  ：気体定数［Ｊ／Ｋ］
以上の方法で求めたＴは、γＭｎＯ （ｔ１）等の物性値により異なるが、通常の管理では一定の概略値を用いても差し支えない。つまり、Ｔの絶対値はγＭｎＯ （ｔ１）等の物性値により変わるが、実際の使用においては通常操業時との比較として相対的に用いるからである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について実施例をあげて説明する。
まず、実施例１として、スラグ−メタル界面温度の管理範囲を１５２０〜１６００℃としている高炉で、該温度が管理下限の１５２０℃よりも低下したケースを考える。通常操業時には、該温度は管理範囲にあるが、例えば装入鉱石中の焼結鉱比が７０％から６５％に低下し、ペレット比が１０％から１５％に増加した場合で、該温度が日平均で１４９５℃まで低下した。このまま操業を継続すれば炉下部が不活性化する危険があるため、燃料比を通常の４８５〜４９０ｋｇ／ｔから４９５ｋｇ／ｔに増やすと共に、送風湿分を通常の３５〜３８ｋｇ／Ｎｍ３  から３０ｇ／Ｎｍ３  に下げた。その結果、２４時間後には該温度が１５２５℃まで回復し、炉下部を通常の状態に戻すことができた。
【００１６】
次に、実施例２として、スラグ−メタル界面温度の管理範囲を１５００〜１５７０℃としている高炉で、該温度が管理上限の１５７０℃よりも上昇したケースを考える。通常操業時には、該温度は管理範囲にあるが、例えば装入焼結鉱のＪＩＳ−ＲＩが通常の６７〜６９から７２に改善した場合で、該温度が日平均で１５８６℃まで上昇した。このまま操業を継続すれば炉下部の熱レベルが過剰に高くなり、［％Ｓｉ］の増加やレンガ溶損等のおそれがあるため、燃料比を通常の４９５〜５００ｋｇ／ｔから４９０ｋｇ／ｔに減らすと共に、送風温度を通常の１２００℃から１１７０℃に下げた。その結果、２４時間後には該温度が１５５０℃まで低下し、炉下部の熱レベルを適切な状態に回復することができた。
【００１７】
【発明の効果】
本発明により、高炉炉下部の熱レベルを適切に保ち、安定して銑鉄を生産することが可能となる。