(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑温度の変動に応じて高炉スラグの成分組成を調整する際、現在の溶銑温度Ｔｃ、目標とする溶銑温度Ｔｏ、現在のスラグ塩基度Ｂ２ｃから、溶銑温度を目標温度に換算したときの予測スラグ塩基度Ｂ２ｒを下記式から求め、
0005971485.tif 000015
この予測スラグ塩基度Ｂ２ｒがスラグ塩基度の目標値Ｂ２になるようにスラグ成分の調整を行なうことを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項２】
前記スラグ成分の調整を、炉頂より装入する原料および／または羽口からの粉体吹き込みを変更することによって行なうことを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項３】
前記溶銑温度の変動によって変化するスラグ塩基度の変化（ｄＢ２／ｄＴ）を、スラグの成分組成および、溶銑とスラグとの間のＳｉの分配平衡に基づいて推定することを特徴とする請求項１または２に記載の高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の操業方法、特に高炉スラグの成分調整方法に着目して行なわれる操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉内に、鉄鉱石やコ−クス、微粉炭、その他副原料を供給して溶銑を製造する際、その高炉内では、副生成物としてＣａＯやＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯなどからなる多量の高炉スラグが生成する。一般に、この高炉スラグは、ＣａＯとＳｉＯ２との質量比である２元系スラグ塩基度（Ｂ２）を上昇させればスラグの脱珪能や脱硫能が向上すると共に、スラグの粘性や融点が上昇することは公知であり（例えば、特許文献１参照）、高炉の操業と溶銑の成分を共に安定させるためには、このスラグ塩基度（Ｂ２）を一定の範囲に保つ必要があることはよく知られている。また、高炉スラグをセメント原料として利用するという観点からは、スラグ中の(ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ)とＳｉＯ２との質量比である３元系スラグ塩基度（Ｂ３）が指標として用いられ、スラグ塩基度（Ｂ２）と同様にこれを一定範囲に保つ必要のあることが推奨されている。
【０００３】
そのための方法として、従来、高炉の炉頂から装入される原料の調整だけでなく、スラグ成分を調整するためのアクションが早期に反映されるように、ＣａＯやＳｉＯ２源となる粉体を羽口から吹き込む方法なども知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−４３４１１号公報
【特許文献２】特開平１−２５９１１１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】田村健二ら；鉄と鋼，６７(１９８１)，ｐｐ.２６３５−２６４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高炉内では、溶銑とスラグとが接触することにより、溶銑中のＳｉ分とスラグ中のＳｉＯ２分とが下記(１)式に示される平衡状態にあると考えられている。なお、式中の[  ]は溶銑中の成分、(  )はスラグ中の成分を表し、添え字の(g)はガスの成分を表す(以下同じ)。
0005971485.tif 000002
【０００７】
この反応は発熱反応であるため、溶銑・スラグ温度が上昇すると化学平衡が左側に寄ってスラグ中のＳｉＯ２分が減少し、スラグ塩基度の上昇が起こる。それ故に、高炉操業においては、溶銑温度を安定させることが重要である。しかし、溶銑温度は、原料の性状や生産量によって不可避に変動することから、これらを安定させることは容易なことではない。
【０００８】
ところで、高炉操業では、スラグ成分、特にスラグの塩基度を安定させるために、スラグの塩基度に応じて装入原料を変更したり、羽口からの粉体吹込みによって調整するというアクションをとるが、このスラグ塩基度の変化が溶銑温度の変動によるものなのか、あるいは原料性状などの変動によるものかが判然としていないため、過剰なアクションになったり、アクション遅れになったりという問題が生じていた。
【０００９】
特に、溶銑温度が低い場合や溶銑中のＳｉ量を厳しく管理しなければならない場合には、スラグ成分やスラグ塩基度の調整が必要になるが、そのための好適な方法についての研究は遅れているのが実情である。
【００１０】
そこで、本発明は、溶銑温度の変動にかかわらず安定したスラグ成分の調整を行なうことができる高炉の操業方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従来技術が抱えている前述の課題を解決し、前記の目的を実現するために鋭意研究した結果、発明者は、溶銑温度の変動に応じて高炉スラグの成分組成を調整する際、現在の溶銑温度Ｔｃ、目標とする溶銑温度Ｔｏ、現在のスラグ塩基度Ｂ２ｃから、溶銑温度を目標温度に換算したときの予測スラグ塩基度Ｂ２ｒを下記式から求め、
0005971485.tif 000003
この予測スラグ塩基度Ｂ２ｒがスラグ塩基度の目標値Ｂ２になるようにスラグ成分の調整を行なうことを特徴とする高炉の操業方法を採用することが有効であることを知見し、本発明を開発するに到った。
【００１２】
なお、前記のように構成される本発明に係る高炉の操業方法においては、
（１）スラグ成分の調整を、炉頂より装入する原料および／または羽口からの粉体吹き込みを変更することによって行なうこと、
（２）溶銑温度の変動によって変化するスラグ塩基度の変化（ｄＢ２／ｄＴ）を、スラグの成分組成および、溶銑とスラグとの間のＳｉの分配平衡に基づいて推定すること、
が、より好ましい解決手段となるものと考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
前記のような構成を有する本発明に係る高炉の操業方法によれば、スラグ塩基度（Ｂ２）の変化のうち、溶銑温度の変動に起因する変化の割合を定量的に把握することができるようになるので、過剰なアクションやアクション遅れを招くようなことがなくなり、スラグ成分、特にスラグの塩基度をより安定させることができる。その結果として、本発明によれば、スラグ塩基度の影響が大きい溶銑中ＳｉやSの変動を抑制することができるようになると共に、過剰アクションに起因する石灰石や珪石などの副原料投入量の削減やスラグ比を低減させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれスラグ塩基度調整基準を説明する図である。
【図２】従来法と本発明でのスラグ塩基度調整アクションの違いを示す比較グラフである。
【図３】従来法と本発明によるスラグ塩基度分布のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するために、溶銑温度の変動に起因するスラグ塩基度の変化を考慮してスラグ成分の調整を行なう手段を提案するものである。
即ち、本発明は、溶銑温度（Ｔ）の変動に伴うスラグ塩基度（Ｂ２）の変化（ｄＢ２/ｄＴ）を予め求めておくことで、実測された溶銑温度の変動に応じたスラグ塩基度の変化を推定し、その上で、必要なスラグ成分の調整、特にスラグ塩基度の調整アクションをとることにより、該スラグ塩基度を精度よく調整する方法である。
【００１６】
まず、溶銑温度（Ｔ）の変動に伴うスラグ塩基度（Ｂ２）の変化（ｄＢ２/ｄＴ）を推定する方法について説明する。
高炉に装入するＳｉ総量が一定の場合、高炉より排出されるＳｉの総量は一定であることから、下記(２)式が成立する。ただし、Vは溶銑１ｔあたりのスラグ生成量であるスラグ比[t−ｓｌａｇ／ｔ−ｐｉｇ]である。
0005971485.tif 000004
【００１７】
上記(２)式の全微分を取ると、下記(３)式のようになる。
0005971485.tif 000005
ただし、
0005971485.tif 000006
【００１８】
従って、上記(２)式の溶銑温度（Ｔ）についての全微分は下記(４)式のようになる。
0005971485.tif 000007
【００１９】
そこで、これらの式を整理すると、溶銑温度（Ｔ）とスラグ塩基度（Ｂ２）との間に下記関係式(５)が得られる。
0005971485.tif 000008
【００２０】
次に、前記関係式より、溶銑中の[Ｓｉ]の下記偏微分
0005971485.tif 000009
を求めると、その時のスラグ成分が判れば、スラグ塩基度（Ｂ２）の変化（ｄＢ２/ｄＴ）を求めることができる。
なお、溶銑中の[Ｓｉ]は、溶銑とスラグとの間のＳｉの分配平衡（１）式の影響を強く受けるものであり、上記の[Ｓｉ]の偏微分は、例えば、非特許文献１の(４７)式(４８)式に示された方法のように、高炉の操業解析によって求めることができる。
【００２１】
このようにして、溶銑温度の変動によるスラグ塩基度の変化（ｄＢ２/ｄＴ）を、スラグ成分および溶銑とスラグとのＳｉの分配平衡に基づいて推定することができる。なお、スラグ塩基度の変化（ｄＢ２/ｄＴ）を推定する方法は、非特許文献１以外の溶銑中のＳｉ成分の推算式や、重回帰分析その他の統計的、理論的手法によっても求めることができ、こうした場合でも同じような効果が得られる。
【００２２】
また、前述したと同様にして、下記（６）式に基づき、３元系スラグ塩基度（Ｂ３）：Ｂ３＝（（ＣａＯ）＋（Ａｌ２Ｏ３）＋（ＭｇＯ））／（ＳｉＯ２）の調整も可能である。さらに、下記（７）式の（ｄＢ２/ｄＴ）とＳｉＯ２の関係を利用して、スラグ成分の調整や、２元系スラグ塩基度（ｄＢ２/ｄＴ）の高い精度での推定も可能である。
0005971485.tif 000010
【００２３】
次に、推定された前記２元系スラグ塩基度（ｄＢ２/ｄＴ）を用いて、溶銑温度の変動によるスラグ塩基度の変化を考慮してスラグ塩基度を調整する方法について説明する。
まず、溶銑温度（Ｔ）とスラグ塩基度（Ｂ２）との関係式（５）より、現在の溶銑温度（Ｔｃ）、目標とする溶銑温度（Ｔｏ）、現在のスラグ塩基度（Ｂ２ｃ）から、溶銑温度を目標温度に換算したときのスラグ塩基度（Ｂ２ｒ）が下記（８）式を適用することによって求められる。
0005971485.tif 000011
【００２４】
前記の溶銑温度を目標温度に換算したときのスラグ塩基度（Ｂ２ｒ）とは、溶銑温度が目標値に達し、スラグ塩基度に対するその他のアクションを取らなかった時の予測のスラグ塩基度（Ｂ２）を意味する。そこで、溶銑温度を目標値に近づけるアクション、例えば、還元材比の上下、送風温度の上下、送風湿分の上下などのアクションを取るとともに、前記スラグ塩基度（Ｂ２ｒ）がスラグ塩基度の目標値（Ｂ２）になるようにアクションを取ることで、溶銑温度とスラグ塩基度の両方を目標値に近づけることができる。
【００２５】
例えば、具体的なスラグ塩基度の調整アクションとしては、炉頂より装入する原料によるアクションがある。即ち、スラグ塩基度の目標値（Ｂ２）を上昇させたい場合には炉頂より装入するＣａＯ源(主に石灰石)を増量またはＳｉＯ２源(主に珪石)を減量し、一方、スラグ塩基度の目標値（Ｂ２）を低下させたい場合にはＳｉＯ２源を増量またはＣａＯ源を減量する。そのアクション量は、操業実績に基づいて求めた所望のＢ２増減量とアクション量の関係に基づいて行なうことで対応が可能である。
【００２６】
この場合において、羽口からスラグ塩基度調整のための粉体吹込みを行わない場合、溶銑温度に対するアクションについては羽口からの送風温度その他の調整が可能なのに対し、スラグ塩基度の調整は炉頂より装入する原料によるアクションしか行なうことができないため、スラグ塩基度調整のアクションから結果が出るまでに長時間を要する。従って、スラグ塩基度調整のために溶銑温度を定量的に考慮しないと、溶銑温度に変動があるときにはスラグ塩基度を合わせるまでに数度のアクションが必要になり、その間のスラグ塩基度変化が長時間にわたってしまう。これに対し、本発明に従う上記（８）式による調整方法を採用したときは、スラグ塩基度を少ないアクションで速やかに目標値に調整することができるようになる。
【実施例】
【００２７】
表１に示したような操業条件で、本発明方法によって２元系スラグ塩基度（Ｂ２）を調整する操業実験を行った。高炉にて、２元系スラグ塩基度（Ｂ２）を調整する方法は、例えば、図１（ａ）〜（ｃ）に示すような調整基準を適用することができるが、本発明例では、溶銑温度を目標温度に換算したときのスラグ塩基度（Ｂ２ｒ）を実績Ｂ２として、図１（ａ）の基準で調整を実施した。すなわち、図１（ａ）の手順に従って、２元系スラグ塩基度（Ｂ２）が所定の数値範囲より下降すれば、炉頂より装入するＣａＯ源(主に石灰石)を増量するかＳｉＯ２源(主に珪石)を減量し、２元系スラグ塩基度（Ｂ２）が所定の数値範囲より上昇すれば、炉頂より装入するＳｉＯ２源を増量するかＣａＯ源を減量する操作を行なった。
【００２８】
なお、高炉の操業においては、一般にＢ２が１．４を超えると操業上好ましくない。本実施例においては、目標Ｂ２を１．２８に設定したので、１．４と１．２８の差（０．１２）の半分である０．０６を図１（ｃ）の方法における管理範囲、さらにその半分である０．０３を図１（ａ）、（ｂ）における管理範囲とした。図１の方法は塩基度調整基準の例を示したものであり、本発明の塩基度調整基準は図１の方法に限られるものではない。
【００２９】
【表１】
0005971485.tif 000012
【００３０】
表２に示す操業条件で、溶銑温度（Ｔ）の変動に伴うスラグ塩基度（Ｂ２）の変化を（５）式に基づいて求めると、
0005971485.tif 000013
が得られた。この値を（８）式で用いて溶銑温度を目標温度に換算したときのスラグ塩基度を計算した。
【００３１】
【表２】
0005971485.tif 000014
【００３２】
従来法では、図１（ａ）〜（ｃ）の実績Ｂ２にはサンプリング結果(補正前Ｂ２)をそのまま代入していたのに対し、本発明方法に適合する前記操業実験では(８)式のスラグ塩基度（Ｂ２ｒ)（補正後Ｂ２)を代入してスラグ塩基度調整アクションを行った。
【００３３】
図２に、従来法と本発明でのスラグ塩基度調整アクションの違いを模式的に示した。図２では、（８）式から求めた補正後Ｂ２を実績Ｂ２として図１（ａ）の方法で実際に行ったアクション（本発明）のタイミングを実線矢印で示し、仮にサンプリング結果(補正前Ｂ２)を実績Ｂ２とした場合（従来法）に図１（ａ）の方法でとられたであろうアクションのタイミングを破線矢印で示した。従来法では、補正前Ｂ２に基づいてアクションを取るため、図中に示すようなアクション遅れや不要なアクションが発生したが、本発明に適合する方法では補正後Ｂ２を目標に合わせるアクションを取ったため、それらの解消が可能となった。
【００３４】
図３は、従来法を用いてスラグ塩基度調整を実施した場合と、本発明方法に基づいてスラグ塩基度調整を実施した場合の、スラグ塩基度の度数分布を同一高炉で比較して表わしたものである。スラグ塩基度目標値１.２８の下で、従来法ではスラグ塩基度（Ｂ２）の平均が１.２７２で標準偏差が０.０３７であったのに対し、本発明方法を用いた場合ではスラグ塩基度（Ｂ２）の平均が１.２７８で標準偏差が０.０３４と改善が見られた。
【００３５】
なお、この実施例は、表１に示すような操業条件の下で実施した例であるが、本発明はこの方法に限るものではなく、各操業条件に対して、[ｄＢ２／ｄＴ]を求めることで、種々の操業条件に対応することができる。また、羽口からの粉体吹込みによるスラグ成分調整を実施している場合にも適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
前述した本発明に係る高炉操業方法の技術は、例示した高炉スラグ成分の調整だけでなく、一般的なスラグ成分の調整技術としても有効な方法である。
【図１】
0005971485.tif 000016
【図２】
0005971485.tif 000017
【図３】
0005971485.tif 000018