(57)【要約】【課題】  高炉の炉内状況を的確に反映し、従来よりも精度よく焼結鉱の被還元性を評価して高炉操業を安定に行うことが可能な焼結鉱の被還元性評価方法を提供する。【解決手段】  焼結鉱に還元ガスを接触させて、被還元性を評価する方法において、還元ガスのＣＯ2 含有割合及び温度を変数とするカルシウムフェライトの還元平衡線と酸化鉄の還元平衡線とで挟まれ、かつ８００℃以上間接還元温度以下の温度範囲で囲まれる領域内で、焼結鉱の還元率を測定するので、高炉の炉内状況を的確に反映し、従来よりも精度よく焼結鉱の被還元性を評価して高炉操業を安定に行うことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結鉱に還元ガスを接触させて、被還元性を評価する方法において、
前記還元ガスのＣＯ2 含有割合及び温度を変数とするカルシウムフェライトの還元平衡線と酸化鉄の還元平衡線とで挟まれ、かつ８００℃以上間接還元温度以下の温度範囲で囲まれる領域内で、焼結鉱の還元率を測定することを特徴とする焼結鉱の被還元性評価方法。
【請求項２】
請求項１記載の焼結鉱の被還元性評価方法において、前記カルシウムフェライトの還元平衡線は（１）式であり、前記酸化鉄の還元平衡線は（２）式であることを特徴とする焼結鉱の被還元性評価方法。
Ｔ＝−５０×Ｒ＋２１５０・・・（１）
Ｔ＝−５０×Ｒ＋２５００・・・（２）
ここで、Ｔは還元ガス温度（℃）、Ｒは還元ガス中のＣＯ2 含有割合（％）である。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の焼結鉱の被還元性評価方法において、前記間接還元温度は１０００℃であることを特徴とする焼結鉱の被還元性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の炉内状況を的確に反映可能な焼結鉱の被還元性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉においては、その炉頂部から焼結鉱とコークスとを交互に装入し、焼結鉱とコークスとを炉内で交互に積層して、炉内を上昇する高温の還元ガスにより焼結鉱の還元を行い、溶銑を製造している。このとき、生成した溶銑は、溶融して炉底部に滴下し出銑口から炉外へ排出される。
多くの製鉄所では、この高炉操業を安定に行うため、使用する焼結鉱の還元率を予め測定しており、焼結鉱の被還元性の指標としてＪＩＳ−ＲＩを使用している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】「ＪＩＳ  Ｍ  ８７１３  鉄鉱石類の還元試験方法」財団法人日本規格協会、１９７７年、ｐ．３１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＪＩＳ−ＲＩを使用して焼結鉱の還元率を測定した場合、大きな還元力（全てＣＯガス又は窒素ガスを含むＣＯガス）の下で焼結鉱の被還元性が評価されることになる。このため、高炉炉内で生じる焼結鉱の主要構成物である酸化鉄のみならず、カルシウムフェライトまでが鉄に還元される環境下で、焼結鉱の被還元性が評価されることになり、高炉の炉内状況を反映した評価ができない。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高炉の炉内状況を的確に反映し、従来よりも精度よく焼結鉱の被還元性を評価して高炉操業を安定に行うことが可能な焼結鉱の被還元性評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る焼結鉱の被還元性評価方法は、焼結鉱に還元ガスを接触させて、被還元性を評価する方法において、
前記還元ガスのＣＯ2 含有割合及び温度を変数とするカルシウムフェライトの還元平衡線と酸化鉄の還元平衡線とで挟まれ、かつ８００℃以上間接還元温度以下の温度範囲で囲まれる領域内で、焼結鉱の還元率を測定する。
【０００７】
また、本発明に係る焼結鉱の被還元性評価方法において、前記カルシウムフェライトの還元平衡線は（１）式であり、前記酸化鉄の還元平衡線は（２）式であることが好ましい。
Ｔ＝−５０×Ｒ＋２１５０・・・（１）
Ｔ＝−５０×Ｒ＋２５００・・・（２）
ここで、Ｔは還元ガス温度（℃）、Ｒは還元ガス中のＣＯ2 含有割合（％）である。
【０００８】
更に、本発明に係る焼結鉱の被還元性評価方法において、前記間接還元温度は１０００℃であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１〜３記載の焼結鉱の被還元性評価方法は、カルシウムフェライトと酸化鉄の各還元平衡線で挟まれ、かつ８００℃以上間接還元温度以下の温度範囲で囲まれる領域内で焼結鉱の還元率を測定するので、高炉の炉内状況を的確に反映した条件下で、従来よりも精度よく焼結鉱の被還元性を評価して高炉操業を安定に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の被還元性評価方法の説明図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の被還元性評価方法は、従来使用しているＪＩＳ−ＲＩの代わりに使用して焼結鉱の還元率を測定するものであり、高炉の炉内状況を的確に反映した条件下で焼結鉱の被還元性を評価する方法である。以下、詳しく説明する。
【００１２】
図１は、還元ガスのＣＯ2 含有割合（％）と温度（℃）との関係を示しており、このＣＯ2 含有割合（以下、ガス量ともいう）を、ＣＯ2 ／（ＣＯ＋ＣＯ2 ）×１００で表している。
従来、高炉に使用する焼結鉱の還元率は、ＪＩＳ−ＲＩで測定されている。このＪＩＳ−ＲＩは、ＣＯガス（又は窒素ガスを含むＣＯガス）１００％の雰囲気下において、温度を９００℃に維持して例えば３時間経過した時点（図１中の点Ｘ）の還元率である。
しかし、これは、強還元下での条件であるため、平衡論的には、焼結鉱の主要構成物である酸化鉄及びカルシウムフェライト（ＣａＯ・２Ｆｅ2 Ｏ3 ）が鉄まで還元されてしまう。
【００１３】
一方、通常の高炉操業条件下のガス還元条件は、例えば、１０００℃以下において、カルシウムフェライトが鉄まで還元できない。
従って、従来使用しているＪＩＳ−ＲＩでは、高炉の炉内状況を的確に反映できないので、焼結鉱の正確な被還元性を評価できない。
そこで、以下の条件下で、焼結鉱に還元ガスを接触させて被還元性を評価する。
【００１４】
まず、還元ガスのＣＯ2 含有割合は、還元ガスのＣＯ2 含有割合及び温度を変数とするカルシウムフェライトの還元平衡線と酸化鉄（ウスタイト：ＦｅＯ）の還元平衡線とで挟まれる領域とする。
ここで、カルシウムフェライトの還元平衡線よりも還元ガス中のＣＯ2 含有割合が少ない領域、即ち強還元領域（図１の左側）では、カルシウムフェライトが鉄まで還元され、この還元平衡線よりも還元ガス中のＣＯ2 ガス量が多い領域、即ち弱還元領域（図１の右側）では、カルシウムフェライトが鉄に還元されることなく安定に存在する。一方、酸化鉄の還元平衡線よりも還元ガス中のＣＯ2 ガス量が少ない強還元領域（図１の左側）では、酸化鉄が鉄まで還元され、この還元平衡線よりも還元ガス中のＣＯ2 ガス量が多い弱還元領域（図１の右側）では、酸化鉄が鉄に還元されることなく安定に存在する。
【００１５】
従って、カルシウムフェライトの還元平衡線と酸化鉄の還元平衡線とで挟まれる領域が、酸化鉄が還元されて生成した鉄とカルシウムフェライトとが共存する領域となるので、この領域内のＣＯ2 含有割合になるように測定温度に応じて還元ガスのＣＯ2 含有割合を調整する。ここで、還元ガス中には、必要に応じて窒素ガスを混入させてもよい。
なお、カルシウムフェライトの還元平衡線と酸化鉄の還元平衡線は、そのまま曲線を使用してもよいが、近似した直線を使用してもよい。
【００１６】
近似したカルシウムフェライトの還元平衡線Ｌ１は（１）式であり、酸化鉄の還元平衡線Ｌ２は（２）式である。
Ｔ＝−５０×Ｒ＋２１５０・・・（１）
Ｔ＝−５０×Ｒ＋２５００・・・（２）
ここで、Ｔは還元ガス温度（℃）、Ｒは還元ガス中のＣＯ2 含有割合（％）である。
この近似式は、各還元平衡線の両側の点、即ち間接還元温度との交点及び８００℃との交点の２点を使用して求めているが、カルシウムフェライト及び酸化鉄の還元平衡線上の各点を最小二乗法を用いて求めることも可能である。
これにより、前記した曲線であるカルシウムフェライト及び酸化鉄の各還元平衡線を使用する場合よりも、被還元性を評価する条件設定が容易になる。
【００１７】
また、焼結鉱の被還元性を評価する温度範囲は、８００℃以上間接還元温度以下の温度範囲とする。
温度の下限値を８００℃としたのは、８００℃未満では反応速度が遅くなり、作業性が悪いためである。一方、上限値を間接還元温度としたのは、間接還元温度を超えると焼結鉱が溶融し始め、高炉の炉内状況を反映できなくなるからである。
従って、間接還元温度は、焼結鉱の直接還元が始まらない温度で、しかも高炉の炉内状況を的確に反映できる温度、即ち１０００℃とすることが好ましい。
【００１８】
以上の条件下、即ちカルシウムフェライトの還元平衡線と酸化鉄の還元平衡線とで挟まれ、かつ８００℃以上間接還元温度以下の温度範囲で囲まれる領域Ｙ（図１中の網かけ部分）内で、焼結鉱の還元率を測定する。ここで、還元率は、例えば、還元ガスのＣＯ2 含有割合及び温度の条件によって変わるため、その条件に応じて、焼結鉱の還元開始から例えば、１時間以上５時間以下の範囲内で測定する。
なお、測定に使用する装置としては、従来ＪＩＳ−ＲＩの測定を行っている従来公知の還元試験装置（ＪＩＳ  Ｍ  ８７１３）を使用するが、他の装置を使用することも勿論可能である。
このようにして求めた焼結鉱の還元率に基づき、高炉の操業条件、例えば、焼結鉱及びコークスの装入速度、高炉の炉内温度、及び羽口からの熱風吹込み量を決定し、高炉を安定に操業することで、溶銑の生産性を従来よりも高めることができる。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。ここで、図２（Ａ）は本発明の実施例に係る焼結鉱の被還元性評価方法を使用した焼結鉱の還元率と高炉での実際の還元率との関係、（Ｂ）は従来使用しているＪＩＳ−ＲＩを使用した焼結鉱の還元率と高炉での実際の還元率との関係を示す説明図である。なお、本実施例については、従来例と同様に、測定温度を前記した８００℃以上間接還元温度以下の範囲内の９００℃としている。
【００２０】
図２（Ａ）に示すように、実施例に係る焼結鉱の被還元性評価方法を使用した焼結鉱の還元率、即ちＣＯ2 を含んだ還元力の弱いガスを使用した焼結鉱の還元率は、高炉内における間接還元率との相関性が高く、かつ正相関となっている。なお、ここでは、還元率の相関性が確認できればよいため、本実施例を使用した焼結鉱の還元率については示していないが、例えば、２０％以上４０％以下の範囲内である。
一方、図２（Ｂ）に示すように、従来例に係る焼結鉱の被還元性評価方法（ＪＩＳ−ＲＩ）を使用した焼結鉱の還元率、即ちＣＯ2 を含まない還元力の強いガスを使用した焼結鉱のＪＩＳ−ＲＩは、高炉内における間接還元率との相関性が低く、しかも逆相関になっている。
以上のことから、高炉炉内での焼結鉱の被還元性を表す指標として、本発明に係る焼結鉱の被還元性評価方法を使用し、高炉操業を行うことが適切であることが分かる。
【００２１】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結鉱の被還元性評価方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の被還元性評価方法の説明図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施例に係る焼結鉱の被還元性評価方法を使用した焼結鉱の還元率と高炉での実際の還元率との関係、（Ｂ）は従来使用しているＪＩＳ−ＲＩを使用した焼結鉱の還元率と高炉での実際の還元率との関係を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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