(57)【要約】【課題】多量に微粉炭を吹き込む場合においても、簡便な方法により鳥の巣の生成を抑制し、炉内下部の通気性が良好であって、安定した高炉操業が可能となるような、微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法を提供すること。【解決手段】高炉の羽口の手前に連接して設けられたブローパイプの周壁を貫通して挿入された微粉炭吹込み用ランスを用いて、当該高炉に１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、微粉炭吹込み用ランスの他に、ブローパイプの周壁を貫通して酸素富化ガス又は純酸素の吹込み用ノズルを挿入し、酸素富化ガス又は純酸素の吹込み用ノズルから酸素富化ガス又は純酸素のジェットを、ブローパイプから高炉内へ吹き込まれる熱風の羽口先端における流速の１．５倍以上の速度で噴射させて炉内に吹き込むことを特徴とする、微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法を用いる。【選択図】図２
2011102439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の羽口から当該高炉の炉内に熱風を吹き込むために当該羽口の手前に連接して設けられたブローパイプの周壁を貫通して挿入された微粉炭吹込み用ランスを用いて、当該高炉に１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、当該微粉炭吹込み用ランスの他に、前記ブローパイプの周壁を貫通して酸素富化ガス又は純酸素の吹込み用ノズルを挿入し、当該酸素富化ガス又は純酸素の吹込み用ノズルから当該酸素富化ガス又は純酸素のジェットを、前記ブローパイプから前記高炉内へ吹き込まれる熱風の前記羽口先端における流速の１．５倍以上の速度で噴射させて炉内に吹き込むことを特徴とする、微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法。
【請求項２】
前記酸素富化ガス又は純酸素のジェットの吹込みは、高炉の操業安定状態に応じて、当該ジェットを前記高炉内へ吹き込む時期と吹き込まない時期とを設けることを特徴とする、請求項１記載の微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法。
【請求項３】
前記酸素富化ガス又は純酸素のジェットを前記高炉の炉内へ吹き込む時期に、当該酸素富化ガス又は純酸素のジェットを当該高炉の炉内への吹き込むに当たっては、時間経過に対して間欠的にその酸素富化ガス又は純酸素のジェットを吹き込むことを特徴とする、請求項２記載の微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多量の微粉炭を高炉に吹き込みつつ、安定した操業を行なうことを可能とする、微粉炭の多量吹込みによる高炉操業技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉への微粉炭吹き込み操業技術は、微粉炭と高炉用コークスとの価格差によるコスト効果が大きいことにより多数の高炉において採用され、溶銑製造における合理化に大きく寄与している。また、高炉への微粉炭吹き込み量を増やすことによりコークス炉の負荷軽減を図ることができ、コークス炉の延命にも寄与することが可能であることにより、一層多量の微粉炭を吹き込もうとする高炉操業が指向されるようになった。
【０００３】
ところが、高炉への微粉炭吹き込み量を増やしていくと、特に微粉炭吹込み量を１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上までに増やしていくと、炉下部の通気不良、炉体熱負荷の上昇、及び炉内ガスの周辺流化に伴なう荷下がり変動の増大等、高炉の安定操業を維持する上で種々の重大な障害が顕在化してくる。
【０００４】
こうした高炉操業の安定性阻害要因の一つとして、レースウェイ奥のコークス充填層粒子の間隙に、スラグが多量にホールドアップされた層であって通気性を阻害する、通称鳥の巣といわれる層の生成・成長を挙げることができる。図１１及び図１２に、高炉の炉内に微粉炭を吹込む状況、及び鳥の巣の形成状況を説明する縦断面模式図を示す。高炉１の羽口２部に連接されたブローパイプ３の周壁を貫通して挿入された微粉炭吹込み用ランス４から微粉炭５を高速の熱風６中に噴射する。微粉炭５は、ブローパイプ３内、羽口２内、及びブローパイプ３の前方に形成されるレースウェイ７内で燃焼する。微粉炭中の灰分はこの燃焼時に遊離し一部溶融する。多量の微粉炭吹込みを行なった場合には、レースウェイ７周囲奥のコークス８充填層に対して、上方から滴下するメタル９及びスラグ１０が供給されると共に、微粉炭５及びコークス８の燃焼により発生した多量の灰分が供給される。特に、このレースウェイ７奥端の内面は、コークス８及び微粉炭５からきた灰分の酸性成分スラグＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3を主体物質として形成されているので、粘性及び融点が高く、コークス８充填層の空隙を埋め易く、こうしてレースウェイ７奥端部に鳥の巣１１が形成される。このため、レースウェイ７に入ってきたガスの炉芯方向への通気性が阻害されて、そのガスの炉周辺流が促進される。鳥の巣１１の存在は、更に炉壁１２部への熱負荷を上昇させると共に、レースウェイ７から排出されるガスの流速を上昇させるので、レースウェイ７へ落下してくるコークスやメタル９及びスラグ１０はフラッディングを起こし易い状態となるばかりか、炉内の荷下がり変動や吹抜け等の炉況悪化の原因となる場合もある。また、鳥の巣の生成は、レースウェイ深度の縮小や縦長化を誘起し、これらの現象もまた、炉内ガス流れの周辺流化や炉壁熱負荷の上昇を助長する要因となる。
【０００５】
一般に、微粉炭を多量に吹込む高炉において、安定した高炉操業を行なうためには、特に炉下部の通気性を維持して、炉壁熱負荷や荷下がり変動が起こらないような状況を作り出すことが不可欠であり、このためにはレースウェイ部における鳥の巣の生成を抑制すると同時に、レースウェイ深度を確保することが必要である。
【０００６】
この鳥の巣の生成を抑制する方法として、特許文献１には、コークス及び微粉炭からの酸性成分スラグＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3の粘性及び融点を下げることを目的として、ＣａＯ及びＭｇＯ等の塩基性微粉媒溶剤を微粉炭と同時に吹き込み、微粉炭からくる灰分の滓化を促進させることにより、これを溶解・除去する方法が開示されている（以下、先行技術１という）。この方法によれば、微粉炭及びコークスの灰分と塩基性微粉媒溶剤とは即座に反応して、低融点のスラグを形成し、滴下するので、速効性の高い方法である。
【０００７】
しかしながら、先行技術１によって溶解除去効果を発揮させるためには、塩基性微粉媒溶剤と微粉炭中の灰分とを混合したときの塩基度を調整することが必要であり、１０ｍａｓｓ％程度の灰分を含有する通常の微粉炭を使用するときには、微粉炭重量に対する約１０ｍａｓｓ％という高率の塩基性微粉媒溶剤を吹き込まなくてはならない。このため、微粉炭の吹き込み量が多くなるにつれて、塩基性微粉媒溶剤の吹込み量も多くなる。従って、微粉炭を多量に吹き込もうとする場合には、塩基性微粉媒溶剤の粉砕設備の増強を余儀なくされたり、また設備的増強が不要な場合であっても、塩基性微粉媒溶剤は微粉炭に比較して硬いので、粉砕条件の再設定等の調整が必要となる。更に、焼結鉱製造工程においても、微粉炭の吹込み量、あるいは炭種、特に灰分量の変更に応じたきめ細かな塩基度調整及び配合条件並びに焼成条件等の大幅な見直しが必要となる。また、微粉炭の燃焼促進に対して、同時に吹き込まれた塩基性微粉媒溶剤は何ら寄与しないばかりか、塩基性微粉媒溶剤自身の昇温・溶融のための吸熱を伴なうので、微粉炭の燃焼性が阻害される可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平６−８９３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、先行技術１によれば、高炉への微粉炭吹込み量が少ない場合には鳥の巣の形成・成長の抑制に対して速効性が発揮され得る。しかしながら、その際には塩基性微粉媒溶剤と微粉炭中の灰分との混合物の適切な塩基度調整操作が新たに必要となる他、特に微粉炭吹込み量を増やした場合には、当該塩基度調整上、塩基性微粉媒溶剤の大量添加問題、粉砕設備及び粉砕条件適正化問題、また焼結鉱製造条件の整合化、更には大量塩基性微粉媒溶剤の熱的補償問題が発生する。このように、先行技術１では製銑工程全般に及ぼす影響が極めて大きい。
【００１０】
従って、この発明の目的は、多量に微粉炭を吹き込む場合においても、上述した各種問題を解決し、しかもより簡便な方法により鳥の巣の生成を抑制し、炉内下部の通気性が良好であって、安定した高炉操業が可能となるような、微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上述した観点から鋭意研究を重ねた結果、下記知見を得た。即ち、鳥の巣の生成・成長機構を詳細に検討し、その生成・成長の必須要件と当該必須要件の破壊手段を検討することに着手した。具体的には下記の通りである。
【００１２】
［課題解決のための着想及び解決方法−その１］鳥の巣は、その生成・成長により形成される。その際、その生成・成長は、レースウェイ奥内面付近で起こる。そこで、本発明者等は、鳥の巣が生成し、成長する位置を強制的に移動させる状態を作り出すことにより、鳥の巣が定常的に生成・成長し得る条件の安定性を強制的に崩して、鳥の巣の形成を抑制することを着想した。しかもその際、鳥の巣の生成・成長の抑制効果を著しく高めるためには、当該生成・成長の位置を強制的に移動させる周期を、特定の範囲内に限定しなければ顕著な効果は発揮されないことを見出した。
【００１３】
先ず、鳥の巣の形成機構は前述したように、レースウェイ内で燃焼した微粉炭及びコークス中の灰分が、レースウェイ奥のコークス層へ供給され、上方から滴下してくる鉱石由来のスラグと共に、これらスラグがそのコークス層中に多量にホールドアップされた新たな層を形成するものと推定される。そして、鳥の巣の生成位置は、羽口先のガス流速、レースウェイ内コークス粒径、レースウェイ内空隙率及び温度分布等の相互作用によって総合的に決まると考えられる。送風条件がほぼ一定なら、微粉炭吹込み比が高い場合は低い場合に比べて、羽口ガス流速は大きくなりやすく、このため、レースウェイ深度を大きくする効果を有するが、反対に羽口先での急激な微粉炭燃焼によって急速に酸素を消費するため、レースウェイ内における最高温度位置は羽口先端に近づき、同時にレースウェイ奥に向かって急激に温度低下を起こすため、レースウェイ深度は低下する効果も有する。現実の高炉では、後者の効果の方が大きいので、微粉炭吹込み比が高いほどレースウェイ深度は低下すると考えられる。
【００１４】
鳥の巣の生成位置を上記の通り推定すれば、微粉炭吹込み比が一定なら、レースウェイ奥行きの位置はほぼ一定値となる。従って、鳥の巣が生成する位置もほぼ一定の位置に固定されることになる。それ故、上記通常の微粉炭吹込み方法においては、鳥の巣の形成条件が安定している定常状態となるので、極めて層厚の厚い鳥の巣が形成されているものと考えられる。
【００１５】
そこで、本発明者等は鳥の巣の生成を抑制するための方法として、微粉炭吹込みの高炉操業において制御をし易い操作因子として微粉炭吹込み比を選定し、上述のようにレースウェイ内の温度分布を変化させることによってレースウェイ深度を強制的に変化させることにした。
【００１６】
こうして、レースウェイ奥行きを一定値に安定化させることなく、レースウェイ奥内面の位置を強制的に経時変化させ、鳥の巣の形成位置に存在するコークス粒子層に対して前後方向への振動運動を起こさせたり、あるいはせん断応力等を作用させることにより、鳥の巣が安定して生成・成長し得るような定常状態へ到達する前に、その生成・成長を阻止すると共に、鳥の巣を構成するコークス粒子の間隙内にホールドアップされているスラグを、機械的作用により積極的に振るい落として、スラグのホールドアップ量を減らそうとするものである。
【００１７】
本発明者等は更に、上記のようにしてレースウェイ深度を大・小に変化させるに当っては、その変化の周期の長短を特定の範囲内に限定することによりはじめて、鳥の巣の生成・成長に対して著しい抑制効果が発揮されることをも見出した。
【００１８】
この発明の第１は、上記知見により得られたものであり、その要旨は下記の通りである。即ち、本件（１）の発明に係る微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法は、高炉の羽口からその高炉の炉内に熱風を吹き込むために、その羽口の手前に連接して設けられたブローパイプの周壁を貫通して挿入された微粉炭吹込み用ランスを用いて、上記高炉に１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、上記微粉炭吹込み用ランスからの当該微粉炭の吹込み速度を、その微粉炭の平均吹込み速度の５０〜１５０％の範囲内において変化させ、且つその変化をさせる頻度を１分間に１５回以上とすることに特徴を有するものである。
【００１９】
本件（２）の発明に係る微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法は、本件（１）の発明において、上記微粉炭の吹込み速度を変化させる頻度を、更に望ましい条件として、１分間に１５〜３０回の範囲内とすることに特徴を有するものである。
【００２０】
本件（３）の発明に係る微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法は、本件（１）の発明において、上記微粉炭吹込み用ランスとして同心２重管構造のランスを用い、その内管から当該微粉炭を吹込み、そしてその内管と外管との間隙から酸素富化ガス又は純酸素を吹き込むことに特徴を有するものである。
【００２１】
本件（４）の発明に係る微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法は、本件（２）の発明において、上記微粉炭吹込み用ランスとして同心２重管構造のランスを用い、その内管から当該微粉炭を吹込み、そしてその内管と外管との間隙から酸素富化ガス又は純酸素を吹き込むことに特徴を有するものである。
【００２２】
本件（５）の発明に係る微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法は、本件（３）又は本件（４）記載の発明において、上記２重管構造ランスの内管から吹き込む微粉炭吹込み速度の変化を、周期的変化パターンに設定し、且つ、その微粉炭吹込み速度の周期的変化パターンに同調させて、上記内管と外管との間隙から吹き込む上記酸素富化ガス又は純酸素の吹込み速度を、その酸素富化ガス又は純酸素の平均吹込み速度の５０〜１５０％の範囲内において変化させることに特徴を有するものである。
【００２３】
［課題解決のための着想及び解決方法−その２］鳥の巣は、レースウェイ内で燃焼した微粉炭及びコークス中の灰分が、レースウェイ奥内面付近のコークス層へ供給され、一方、上方から滴下する鉱石由来のスラグと同化しつつ、これらスラグが当該コークス粒子の間隙に多量にホールドアップされて、空隙率の低い層が形成されたものであると推定される。この結果、レースウェイから吹き込まれたガス流の炉芯方向への流れが阻害されるので、レースウェイ奥の温度が低下する。このため、鳥の巣の温度が低下し、従って、鳥の巣にホールドアップされたスラグの粘度が上昇するので、鳥の巣の厚さがますます厚く成長することになる。そこで、本発明者等は、鳥の巣の温度を積極的に上昇させることにより、鳥の巣の構成要素であるコークス粒子間にホールドアップされたスラグの粘度を低下させて、当該スラグがコークス粒子間にホールドアップされ難い環境条件を作り出すことを着想した。そして、本発明者等は更に、鳥の巣の他の構成要素であるコークス粒子（あるいはコークス粉）を、通常状態よりも一層積極的に燃焼させることにより、上記スラグがコークス粒子間にホールドアップされ難い環境条件を作り出すことを着想した。
【００２４】
本発明者等は、上記着想を鳥の巣形成の抑制に対する効果的な高炉操業技術とするために、鋭意研究を重ねた結果、下記知見を得た。即ち、レースウェイ奥付近の鳥の巣形成領域の温度低下を防止すると共に、当該領域の温度を積極的に高めること、及び、当該領域のコークス粒子（あるいはコークス粉）を、通常の操業状態よりも一層積極的に燃焼させること、の両方に対して同時に効果を発揮し得る方法として、下記方法によりその効果が著しく発揮され、しかも制御操作が容易であり優れていることがわかった。その方法の要点は、微粉炭吹込み用ランスに加えて更に、酸素富化ガス又は純酸素吹込み用ノズルを、微粉炭吹込み用ランスに準じ、ブローパイプ周壁を貫通して挿入し、当該ノズルから酸素富化ガス又は純酸素を、微粉炭吹込み時に、ブローパイプから高炉内へ吹き込む送風である熱風の羽口先端における流速の１．５倍以上の流速で噴射させて炉内に吹き込むことにある。このような高速流の酸素富化ガス又は純酸素を用いることにより、速度減衰が少なく、高濃度を維持した酸素ガス流が、レースウェイ内部まで到達するので、結果的に高温領域が広がると共に、酸化性のガス（Ｏ2、ＣＯ2）が、鳥の巣形成領域まで効率的に到達し得ることを見出した。
【００２５】
この発明の第２は、上記知見により得られたものであり、その要旨は下記の通りである。即ち、本件（６）の発明に係る微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法は、高炉の羽口からその高炉の炉内に熱風を吹き込むために、その羽口の手前に連接して設けられたブローパイプの周壁を貫通して挿入された微粉炭吹込み用ランスを用いて、上記高炉に１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、上記微粉炭吹込み用ランスの他に、上記ブローパイプの周壁を貫通して酸素富化ガス又は純酸素の吹込み用ノズルを挿入し、その酸素富化ガス又は純酸素の吹込み用ノズルから、その酸素富化ガス又は純酸素のジェットを、上記ブローパイプから高炉内へ吹き込まれる熱風の上記羽口先端における流速の１．５倍以上の速度で噴射させて、高炉の炉内に吹き込むことに特徴を有するものである。
【００２６】
本件（７）の発明に係る微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法は、本件（６）の発明において、上記酸素富化ガス又は純酸素のジェットを吹込む時期を高炉の操業安定状態に応じて、当該ジェットを前記高炉内へ吹き込む時期と吹き込まない時期とを設けることに特徴を有するものである。
【００２７】
本件（８）の発明に係る微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法は、本件（７）の発明において、上記酸素富化ガス又は純酸素のジェットを上記高炉の炉内へ吹き込む時期に、その酸素富化ガス又は純酸素のジェトをその高炉の炉内への吹き込むに当たっては、時間経過に対して間欠的にその酸素富化ガス又は純酸素のジェトを吹き込むことに特徴を有するものである。
【００２８】
なお、本発明者等の熱間模型実験結果によれば、レースウェイ部における鳥の巣の形成が問題になるのは、微粉炭吹込み量がおよそ１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の場合である。従って、本件（１）〜本件（５）に係る微粉炭の多量吹き込みによる高炉の操業方法は、微粉炭を１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込む場合に適用するものとする。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、微粉炭を１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の多量に吹き込む高炉の操業において、微粉炭中及びコークス中の灰分、並びに上方から滴下してくるスラグ及びメタルによって、レースウェイの奥端部に形成される厚い鳥の巣の生成・成長を抑制することが可能となる。その結果、レースウェイ周りの通気性が著しく改善され、炉下部通気性が改善され、炉内の通気性を良好に維持することができる。この結果、高炉の炉壁部熱負荷の上昇や荷下がり変動、スリップ、吹抜け等の炉況悪化を回避することが可能となり、安定した微粉炭多量吹込み操業が可能となる。この発明によればこのような高炉の安定操業を可能とする、微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１の実施形態における、微粉炭吹込み用ランスのブローパイプへの取付け状態の望ましい例を示す縦断面模式図である。
【図２】この発明の第２の実施形態における、微粉炭吹込み用ランス並びに酸素富化ガス又は純酸素吹込み用ノズルの、ブローパイプへの取付け状態の望ましい例を示す縦断面模式図である。
【図３】実施例１及び比較例１における微粉炭吹込み比の時間経過に対する変化パターンを示す図である。
【図４】実施例１及び比較例１の各試験操業期間中の代表的時期における熱風送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰの経時変化を示すグラフである。
【図５】操業中に炉芯ゾンデをレースウェイ奥に挿入する状況を説明する縦断面模式図である。
【図６】羽口先端からの前方距離に対する、炉芯ゾンデ挿入推力の変化の例を示すグラフである。
【図７】微粉炭吹込み速度及びこれに同調させた酸素富化空気の吹込み速度のサインカーブ変化の振動数が、熱風送風圧とボッシュ圧との差圧の低下に及ぼす影響を示すグラフである。
【図８】この発明の第２の実施形態における、酸素吹込み用ノズルの先端部に設けられた超音速ノズルの実施例の縦断面構造図である。
【図９】この発明の第２の実施形態の望ましい実施例における、熱風送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰの経時変化を示すグラフである。
【図１０】熱風送風圧とボッシュ内圧との差圧（ΔＰ）低下に及ぼす純酸素ガス流速の影響を示すグラフである。
【図１１】高炉の炉内に微粉炭を吹込む状況を説明する縦断面模式図である。
【図１２】レースウェイ奥に形成される鳥の巣を説明する縦断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、この発明を、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
［実施の形態−その１］図１に、本発明の第１を実施する際に用いる、微粉炭吹込み用ランスのブローパイプへの取付け状態の望ましい例を説明する縦断面模式図を示す。高炉下部の羽口２に連接して設けられたブローパイプ３の周壁を斜めに貫通・挿入して、微粉炭吹込み用ランス４を設け、当該ランス４から気体搬送により微粉炭５を噴出させる。当該ランス４先端部を羽口２近傍の所定位置に配設し、ブローパイプ３から炉内へ送風ガスとして吹き込まれる熱風６中に当該微粉炭５を噴出し、微粉炭５を熱風６と共に炉内に吹き込む。微粉炭５の吹込み量は、１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上とし、吹込み中その量を経時的に変化させるものとする。微粉炭５の吹込み量（ｋｇ／ｔ−溶銑）を経時的に変化させることにより、鳥の巣の形成位置を変化させてその形成を抑制するためである。
【００３３】
ここで、溶銑１ｔ当たりに対する微粉炭５の吹込み量（ｋｇ／ｔ−溶銑）の経時変化、従って、出銑比（ｔ−溶銑／ｄ／ｍ3）が一定の場合には、単位時間当たりに微粉炭吹込み用ランス４から噴射させる微粉炭の重量（本明細書において「微粉炭吹込み速度」という。例えば、ｋｇ／分）の変化に関して、これを当該高炉の微粉炭吹込み操業において設定された平均微粉炭吹込み速度の５０〜１５０％の範囲内において変化させる。微粉炭吹込み量の変化に関しては、その上限値は１５０％以下とする。１５０％を超える微粉炭吹込み量では、酸素量が不足するため、燃焼性が著しく悪化し、未燃焼の微粉炭が大量にレースウェイ外に排出される。このため、炉内で消費できずに炉頂からダストとして排出され、コークス置換率Ｒが低下する。また、下限値は基本的に、この上限値との平均が１００％となるように設定すればようい。但し、これを５０％以下にすると、温度分布の変化が大きくなり過ぎ、高炉操業の安定性が損なわれる可能性があるので、その変化の範囲は、５０〜１５０％の範囲内にすべきである。
【００３４】
第１の本発明においては、更に、上記微粉炭吹込み速度を変化させる頻度を、１分当たり１５回以上変化させるように設定する。当該微粉炭吹込み速度の変化頻度を、１分当たり１５回未満に少なくすると、鳥の巣の生成・成長に対して必要なレースウェイ深度の定常状態化が起こり易くなり、レースウェイ端部奥のコークス層中に灰分を多量に含んだスラグがホールドアップされる量が増加して、通気性を阻害する鳥の巣の形成が開始される。これに対して、上記微粉炭吹込み速度変化の変化頻度を、１分当たり３０回超えに多くしても、レースウェイ深度を経時的に変化させることによる鳥の巣の形成抑制効果は飽和状態に達する。一方、上記微粉炭吹込み速度の変化の頻度を１分当たり３０回超えに多くするためには、微粉炭吹込みラインの装置の制御系を性能強化する必要等が生じ、設備コストが上昇する。従って、微粉炭吹込みランス４からの微粉炭吹込み速度を上記所定の範囲において変化させる１分当たりの頻度は、少なくとも１５回以上に多くすべきであり、一層望ましくは１５〜３０回の範囲内とすべきである。
【００３５】
微粉炭吹込み用ランス４について、１本のブローパイプ３に対して２本設けた例を図１に示した。但し、この微粉炭吹込み用ランス４のブローパイプ（符号：３）１本に対する装備本数は、微粉炭吹込み比（ＰＣＲ）として１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の微粉炭吹き込み能力を有し、上述した微粉炭吹込み速度の変化範囲及びその速度変化の頻度を満たす限り、２本に限定する必要はない。また、当該微粉炭吹込み用ランス４の方式ないし構造は、常用の単管構造ランス、同心２重管構造ランス、あるいは多孔ノズル構造ランス、その他の微粉炭吹込み可能なランス等いずれでもよく、また、適宜水冷等による冷却ジャケットを付帯させたり、耐火材料で被覆したりするとよい。
【００３６】
この発明において微粉炭を高炉の炉内に吹き込むに当り、ブローパイプから送風される熱風中の２１％程度の酸素だけでは、微粉炭の燃焼性が十分ではないので、微粉炭の燃焼を促進するために別途酸素ガスを微粉炭流れに混入する。この酸素ガスの微粉炭への混入方式として、微粉炭吹込み用ランスから酸素ガスを噴射したり、それができない構造のランスを使用する場合には、ブローパイプの周壁に、別途この酸素ガスを添加し得るノズルを挿入し装備してもよい。あるいは、添加用酸素ガスの一部を空気中に予め加えた酸素富化空気を送風用熱風として使用してもよい。
【００３７】
特に、微粉炭吹込み用ランスとして、同心２重管構造ランスを用い、内管から微粉炭を吹き込み、その内管と外管との間隙から酸素富化ガス又は純酸素を吹き込む方式にすると、微粉炭の燃焼性が向上して望ましい。更に、その内管と外管との間隙から噴出させる酸素富化ガス又は純酸素の吹込み速度を、内管から噴出させる微粉炭の吹込み速度の変化に同調させて変化させる。このように両者の吹込み速度を同調させることにより、微粉炭の吹込み速度のみをその平均吹込み速度以上に上昇させる過程で生じる微粉炭の燃焼性低下を防止することができるからである。例えば、微粉炭吹込み比が２００ｋｇ／ｔ−溶銑である平均微粉炭吹込み速度で操業中の高炉において、当該平均微粉炭吹込み速度の１５０％である３００ｋｇ／ｔ−溶銑の微粉炭吹込み速度で吹込みを行なうときには、ブローパイプによる送風の熱風中の酸素流量と、この場合の微粉炭を完全燃焼させるのに必要な理論酸素流量との比が著しく低下し、微粉炭燃焼時の酸素過剰率が著しく低減して、微粉炭の燃焼性が低下する。そこで、同心２重管構造ランスから吹き込む酸素富化ガス又は純酸素の流量も、その平均流量の１５０％に増やして、微粉炭粒子周りの酸素濃度を高め、微粉炭の燃焼性低下を抑制する。ここで、上記の通り、微粉炭吹込み速度の上昇と同調させて微粉炭の燃焼に必要な十分な流量の酸素を供給する限り、酸素富化ガス中の酸素濃度は特に限定しなくてもよい。酸素富化ガスとして、例えば、２１％酸素濃度の空気から、純酸素に近い酸素濃度のガスであってもよい。また、微粉炭燃焼用酸素の内、ブローパイプによる送風中酸素分の流量に対する上記同心２重管から吹き込まれる酸素富化ガス中酸素分の流量又は純酸素流量の付加分の全量を、必ずしも同心２重管から吹き込む必要はなく、上記付加酸素分の一部を同心２重管ランスから吹き込み、残部をブローパイプによる送風中に付加して酸素富化空気を送風してもよい。なお、同心２重管ランスから吹き込む酸素富化ガスとしては、酸素富化空気、あるいは酸素ガスと窒素その他のガスとの混合ガスのいずれでもよい。また、酸素富化ガス又は純酸素の吹込み速度の変化のパターンは、微粉炭吹込み速度の変化のパターンに合わせて、段階状変化、パルス状変化、あるいはサインカーブ状変化等周期的に変化させ得るパターンである限り、いずれを採用してもよい。また、送風中に酸素を付加して酸素富化空気を送風する場合の、熱風への酸素吹き込み速度の変化のパターンについても、上述した酸素富化ガス又は純酸素の吹込み速度の変化のパターンに準じる。
【００３８】
［実施の形態−その２］図２に、本発明の第２を実施するに際して用いる、微粉炭吹込み用ランス並びに酸素富化ガス又は純酸素吹込み用ノズルの、ブローパイプへの取付け状態の望ましい例を説明する縦断面模式図を示す。高炉下部の羽口２に連接して設けられたブローパイプ３の周壁を斜めに貫通・挿入して、微粉炭吹込み用ランス４を設ける。当該ランス４から気体搬送により微粉炭５を噴出させる。当該ランス４先端部は羽口２近傍の所定位置に配設し、ブローパイプ３から炉内へ送風ガスとして吹き込まれる熱風６中に当該微粉炭５を噴出し、微粉炭５を熱風６と共に炉内に吹き込む。微粉炭５の吹込み量は、１８０ｋｇ／ｔ−溶銑以上とする。
【００３９】
一方、上記微粉炭吹込み用ランス４の他に更に、ブローパイプ３の周壁を斜めに貫通・挿入して、酸素富化ガス又は純酸素の吹込み用ノズル１３を設ける。当該ノズル１３は、羽口２先における熱風の流速の１．５倍以上の流速で当該酸素富化ガス又は純酸素１４ａを噴射能力を有するものであれば、その型式や構造等を特に限定する必要はない。例えば、単管ノズル、先端にラバールノズルを備えたノズル等が適する。また、その装着に当たっては、当該ノズル１３から噴射される酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４の方向が、ブローパイプ３内壁や羽口２内壁、あるいは微粉炭流れに衝突しないように、レースウェイ７奥端部に向けて調節することが重要である。そして、そのノズル１３から当該酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４を噴出させる。
【００４０】
酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４の流速を、ブローパイプ３から高炉内へ吹き込む上記熱風６の羽口２先端における流速の１．５倍以上の速度で噴射させて、その酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４を高炉内に吹き込む。このように、酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４を、熱風６の羽口２先端における流速の１．５倍以上の流速で噴射させると、酸素をレースウェイ７内部に一層多く到達させ得るので、結果的に酸化性ガス（Ｏ2、ＣＯ2）をレースウェイ奥までより多く供給して、その領域のコークスを一層多く燃焼させると同時に、高温域がより奥まで広がるので、鳥の巣が存在する領域の温度を上昇させることができる。しかし、当該ジェット１４の速度がそれよりも遅くなると、酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４は熱風６と急激に混合し、流速が減衰して、レースウェイ７内部まで十分に到達しなくなり、鳥の巣の温度を十分に上昇させる効果が期待できなくなる。そのために鳥の巣中のスラグの粘性低下が不十分となってそのホールドアップ量を低減させることが困難となり、そのために鳥の巣の形成抑制ができなくなる。
【００４１】
この酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４の高炉内への吹込みを行なう時期は、当該高炉の操業条件や炉の安定状態に応じて、これを吹き込む時期と吹き込まない時期とを設けることが望ましい。即ち、微粉炭吹込みの高炉操業において、上述した条件下における酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４の噴射は、間欠的に操作をすることが望ましい。即ち、当該酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４の上述した吹込み操作は、例えば、特に、炉下部通気性が良好な時期に行なってもその効果が十分に発揮されず、酸素のコストが嵩むだけである。従って、そのジェット１４の炉内への吹込みは、高炉の炉下部通気性が悪化してきたと判断されるとき等、高炉の操業安定状態に応じて、間欠的に行なうことが望ましい。例えば、高炉炉下部の通気抵抗が上昇している時期に１日に数時間、間欠的に吹き込むだけで十分である。
【００４２】
また、酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４による吹込み酸素量は、その効果を確認しながら調整することが望ましいが、ブローパイプ３から吹き込まれる送風に対する酸素富化率換算で、１〜３％の範囲内の酸素量に相当する酸素流量を吹き込めば、その効果が十分発揮される。それが１％より少なくては、その効果が十分に発揮されず、一方、３％よりも多くても、その効果は飽和する傾向にあるので、通常操業においては経済上は３％を上限として差し支えない。
【００４３】
なお、当該酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４による酸素吹込み時期における当該酸素の吹込み速度、従って、操業中におけるように、当該使用中酸素のノズル１３を他のノズルと交換できない場合には、当該酸素のノズル１３の出口における流速は、当該流速が羽口２の先端における熱風の流速の１．５倍に確保しておく限り、特に所定の範囲内の周期で変化させる必要はない。酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４の本発明における吹込み目的からわかるように、鳥の巣が成長を開始する状況を検出しながら、適切なタイミングで鳥の巣領域に対して酸素を効率よく供給することが重要だからである。なお、当該酸素吹込み時期の一部又は全期間において、実施の形態−その１において述べたように、微粉炭吹込み速度を適切な周期の範囲内において変化させて、レースウェイ深度の位置を前後に変化させることにより、鳥の巣の形成を抑制するという効果も併せねらう場合には、酸素富化ガス又は純酸素の吹込み用ノズル１３出口における当該酸素富化ガス又は純酸素のジェット１４の流速が、高炉内へ吹き込まれる熱風６の羽口２先端における流速の１．５倍以上の速度を確保することが必要であり、これを前提条件として、上記酸素富化ガス又は純酸素１４ａの吹込み速度を、段階状変化、パルス状変化あるいはサインカーブ状変化等いずれのパターンに変化させても、目的とする作用効果をある程度発揮させることができる。
【実施例１】
【００４４】
この発明を実施例により更に詳細に説明する。
【００４５】
内容積４８２８ｍ3、羽口数４０本を備えた高炉において、下記［試験１］〜［試験４］の微粉炭多量吹込みによる操業試験を、表１に示す操業条件をベースとして行なった。また、表２に、これらのすべての試験で使用した微粉炭の成分組成を示す。吹込みに使用した微粉炭は、その灰分含有率が７．５ｍａｓｓ％であり、その粒度が−７４μｍの粒子が８０ｍａｓｓ％以上になるように粉砕したものである。そして、ここで行なった操業試験は、［試験１］及び［試験２］において、この発明の第１の実施形態の望ましい試験操業を行ない、［試験３］及び［試験４］において、この発明の第２の実施形態の望ましい試験操業をおこなった。こうして、本発明の範囲内に属する微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法である実施例１〜実施例９、及び本発明の範囲外である微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法である比較例１〜比較例７の各試験を行なった。
【００４６】
【表１】
2011102439.tif 000003
【００４７】
【表２】
2011102439.tif 000004
【００４８】
［試験１］図１に示した本発明の第１の実施形態で説明した微粉炭吹込み用ランスの取付け方法及び微粉炭供給方法により、微粉炭の多量吹込み操業試験を行なった。即ち、高炉の各羽口２に連接するブローパイプ３の周壁を貫通させて、常用の単管構造の微粉炭吹込み用ランス４を各羽口２に２本ずつ取り付け、これより平均微粉炭吹込み比２００ｋｇ／ｔ−溶銑の微粉炭を高炉炉内に吹き込んだ。
【００４９】
本発明の範囲内の実施例１においては、平均２００ｋｇ／ｔ−溶銑の微粉炭を、最大３００ｋｇ／ｔ−溶銑と最低１００ｋｇ／ｔ−溶銑との範囲内で変化させた。この微粉炭吹込み量の時間経過に対する変化、従って微粉炭吹込み速度の変化がサインカーブとなるようにその吹込み量を制御し、更にそのサインカーブの振動数を２５回／分となるようにして炉内に吹き込んだ。なお、本発明の範囲外の比較例１においては、微粉炭吹込み比２００ｋｇ／ｔ−溶銑で、一定量の微粉炭吹込み速度で微粉炭を炉内に吹き込んだ。図３に、実施例１のサインカーブに基づく微粉炭吹込み比の時間経過に対する変化のパターン、及び比較例１における微粉炭吹込み比一定値の場合の微粉炭吹込みパターンを図示した。
【００５０】
実施例１及び比較例１の高炉操業試験における鳥の巣の生成・成長状況を推定し、本発明の効果を評価する方法として、実施例１及び比較例１の試験操業期間中、ブローパイプ３への熱風送風圧力（この明細書において「熱風送風圧」という）と、羽口２の軸線から上方７ｍ位置での高炉内壁近傍における圧力（この明細書において「ボッシュ内圧」という）との差圧ΔＰの経時変化を測定した。図４に、実施例１及び比較例１の各試験操業期間中の代表的時期における熱風送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰの経時変化を示す。熱風送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰの水準及びその差圧ΔＰの変動の大きさについて、微粉炭吹込み速度を上記サインカーブに従って変化させた実施例１と、微粉炭吹込み速度を変化させなかった比較例１とを比較すると、実施例１は比較例１よりも当該差圧ΔＰが小さくなり、しかもその差圧ΔＰの変動が著しく小さくなり、ほぼ解消している。
【００５１】
この試験結果より、実施例１においては、レースウェイ深度が変動せしめられ、鳥の巣に対して振動やせん断力等機械力が作用せしめられた結果、鳥の巣内のスラグのホールドアップ量が減少し、しかも鳥の巣の生成・成長のための条件の定常状態化への到達が阻止された結果、鳥の巣の厚みが大幅に減少した結果、炉下部の通気性が改善されたものと推定される。
【００５２】
次に、実施例１及び比較例１の試験操業時における、レースウェイ奥の領域の充填状態の差を把握するために、炉芯ゾンデ及び光ファイバーを用いて、レースウェイ及び充填構造の推定をした。図５に、各試験操業中に、炉芯ゾンデ１５をブローパイプ３を経由して高炉羽口２からレースウェイ７奥に挿入する状況を説明する、縦断面模式図を示す。炉芯ゾンデ１５のレースウェイ７内部への挿入推力の変化を測定すると共に、光ファイバースコープでレースウェイ７内部を直接観察した。
【００５３】
図６に、羽口先端から前方への距離に対する、炉芯ゾンデの挿入推力測定結果を示す。比較例１においては、羽口先端から約１ｍ付近から挿入推力が増加し始めていることから、レースウェイ深さは約１ｍであること、更にそれより先において挿入推力が急激な増加を続けていることから、レースウェイ奥に充填密度の高い領域が存在することを示唆している。一方、この領域を光ファイバースコープで直接観察をした結果、これは多量のスラグをホールドアップしたコークス充填層、即ち、鳥の巣であることが検証された。更に、羽口先端から約２．３ｍより前方においては、必要な挿入推力が設備能力上限に達して、これ以上挿入することができなかった。これに対して、実施例１においては、レースウェイ深さは比較例１の場合に比べてやや拡大した。また、それより前方における挿入推力の増加程度は、比較例１の場合に比べて大巾に緩和された。一方、この領域の光ファイバースコープによる直接観察でも、レースウェイ奥におけるコークス充填層にホールドアップされたスラグの量は、比較例１と比べて大幅に減少していることがわかった。
【００５４】
以上の結果より、本発明の第１の実施形態による微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法によれば、レースウェイ奥における鳥の巣の生成・成長は、従来の微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法におけるよりも大幅に抑制され、その結果、炉下部通気性が著しく改善されることがわかる。
【００５５】
［試験２］試験１と同一の、内容積４８２８ｍ3、羽口数４０本を備えた高炉において、表１に示した操業条件をベースとして、微粉炭の多量吹込み操業試験を行なった。
【００５６】
微粉炭吹込み用ランスを試験１と同じように、高炉の各羽口のブローパイプに２本ずつ取り付け、また同じ送給方法で吹き込んだ。但し、微粉炭吹込み用ランスとしては、同心２重管構造のものを使用し、内管から微粉炭を、内管と外管との間隙から酸素濃度を５０ｖｏｌ％に調製した酸素富化空気、即ち、純酸素と空気との混合ガスを吹き込んだ。この微粉炭吹込み用ランスから吹き込んだ純酸素の量は、送風中への酸素富化率に換算して、１．５％に相当する。
【００５７】
一方、内管から平均２００ｋｇ／ｔ−溶銑の微粉炭を吹き込み、最小吹込み量を２００×０．５＝１００ｋｇ／ｔ−溶銑、最大吹込み量を２００×１．５＝３００ｋｇ／ｔ−溶銑とし、この間を吹込み経過時間に対して吹込み量がサインカーブを描くように制御して吹込む。その際、酸素富化空気もこれに同調させるが、このうち純酸素量についてはその吹込み量を、送風中への酸素富化率に換算して、最小吹込み量１．５％×０．５、最大吹込み量１．５％×１．５、即ち、０．７５〜２．２５％の間の酸素量を、吹込み時間に対してサインカーブで変化させた。純酸素と混合する空気量は酸素富化空気中の酸素濃度が５０ｖｏｌ％一定になるように同様に変化させた。
【００５８】
こうして設定された微粉炭吹込み速度及び酸素富化空気の上記サインカーブによる変化の振動数を、毎分５回〜４０回の間で変化させた。但し、当該振動数は、試験操業毎に次の通り設定し、その他に、微粉炭吹込み速度を２００ｋｇ／ｔ−溶銑の一定とした場合も試験した。即ち、
比較例２：０回／分、
比較例３：５回／分、
比較例４：１０回／分、
実施例２：１５回／分、
実施例３：２０回／分、
実施例４：２５回／分、
実施例５：３０回／分、
実施例６：３５回／分、及び、
実施例７：４０回／分、
の試験を行なった。
【００５９】
上記各試験操業において、ブローパイプへの熱風送風圧と、羽口上方７ｍにおけるボッシュ内圧との差圧ΔＰを経時的に測定し、得られた差圧ΔＰの平均値ΔＰav.を、各試験操業について求めた。図７に、微粉炭吹込み速度及びこれに同調させた酸素富化空気の吹込み速度のサインカーブによる変化の振動数と、上記差圧ΔＰの平均値ΔＰav.との関係を示す。同図によれば、微粉炭吹込み速度及び酸素富化空気吹込み速度の振動数が、１５回／分未満に低下すると、上記差圧の平均値ΔＰav.が比較的急激に増大し、炉下部通気抵抗が増大することがわかる。一方、上記振動数が１５回／分以上においては上記差圧の平均値ΔＰav.は低い水準にあり、その振動数の増加につれて当該差圧の平均値ΔＰav.はますます低下し、炉下部通気性が改善されることがわかる。但し、その振動数が３０回／分を超えて大きくなっても、当該差圧の平均値ΔＰav.の低下程度は飽和する傾向にある。
【００６０】
上述した通り、微粉炭吹込み速度及び酸素富化空気の吹込み速度が、それぞれの吹込み速度の平均値の５０％〜１５０％の間を変化しても、その変化の振動数が１５回／分未満になると、炉下部通気性が悪化するのは、レースウェイ深さ、従って鳥の巣の生成・成長位置の前後への運動が緩慢になるために、当該各吹込み速度を変化させても、コークス層内にホールドアップされた多量に灰分を吸収したスラグを振るい落す作用・効果が急激に低下するためである。一方、上記吹込み速度の振動数が３０回／分を超えて大きくなっても、炉下部通気性が飽和するのは、各吹込み速度変化の周期が短くなることにより生じるレースウェイ深さ、従って鳥の巣の生成・成長位置の前後方向への運動促進効果が飽和するために、コークス層内にホールドアップされたスラグを振るい落す作用・効果の増大が停止するためである。
【００６１】
以上の結果より、本発明の第１の実施形態による微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法を、より望ましい条件で行なうことができ、レースウェイ奥における鳥の巣の生成・成長の抑制を一層安定した条件下で行なうことができ、従来の微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法におけるよりも、炉下部通気性が著しく改善されることがわかる。
【００６２】
［試験３］試験１及び試験２と同一の、内容積４８２８ｍ3、羽口数４０本を備えた高炉において、表１に示した操業条件をベースとして、本発明の範囲内に属する微粉炭の多量吹込み操業試験を、次の要領で行なった（実施例８）。
【００６３】
図２に示した本発明の第２の実施形態で説明した微粉炭吹込み用ランスの取付け方法及び微粉炭供給方法により、微粉炭の多量吹込み操業試験を行なった。即ち、高炉の各羽口２に連接するブローパイプ３の周壁を貫通させて、常用の単管構造の微粉炭吹込み用ランス４を各羽口２に１本ずつ取り付け、これより微粉炭吹込み比２００ｋｇ／ｔ−溶銑の一定量の微粉炭を高炉炉内に吹き込んだ。
【００６４】
一方、酸素吹込み用ノズル１３を、同じくブローパイプ３の周壁を貫通させて、各ブローパイプに１本ずつ取り付けた。酸素吹込み用ノズル１３の先端部には、図８に縦断面構造を示す超音速ノズル１６を設けた。
【００６５】
操業試験は、表１に示したベース操業条件下における従来の微粉炭多量吹込み条件による通常の高炉操業である比較例５を行なっているときに、ブローパイプ３からの熱風６の送風圧と、羽口２の軸線上方７ｍにおけるボッシュ内圧との差圧ΔＰが、所定の基準値を超えた時期に、図８に示した超音速ノズル１６から、工業用純酸素ガスを、圧力１０ｋｇ／ｃｍ2Ｇで噴射し、炉内に吹込んで行なった。この場合の工業用純酸素の吹込み流量は、ブローパイプ３からの熱風６の送風に対する酸素富化率換算で、３％に相当する流量である。そして、当該純酸素ガスの流速は、温度２５℃とすると、４００ｍ／ｓと算定され、これはマッハ１．２に相当するものである。
【００６６】
上記の通り、酸素吹込み用ノズル１３からの純酸素ガスの吹込みは、上記差圧ΔＰが、所定の基準値を超えた時期にこれを開始したが、当該純酸素吹込み開始後のその吹込みパターンは、次の通り行なった。即ち、純酸素吹込み開始と共に、最初の１０分間は、ブローパイプ３からの送風に対する酸素富化率換算で、３ｖｏｌ％に相当する純酸素流量を吹込み、次の１０分間は、当該純酸素ガスの吹込みを停止し、次いで次の１０分間は、再度、ブローパイプ３からの送風に対する酸素富化率換算で、３ｖｏｌ％に相当する純酸素流量を吹込み、次いで次の１０分間は、再度当該純酸素ガスの吹込みを停止するというように、純酸素ガスを１０分間隔で間欠的に炉内に吹込むというサイクル操作を、５時間繰り返して行なった後、純酸素ガスの吹込みを停止した。この停止後２０時間にわたり、酸素吹込み用ノズル１３からの純酸素ガスの炉内吹込みを停止し、その間、ΔＰをモニターした。
【００６７】
図９に、上述した実施例８を行なう前における従来の微粉炭多量吹込み高炉操業である試験操業（比較例５）と、実施例８の試験操業中とにおける、熱風６の送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰの経時変化の測定結果を示す。図９によれば、実施例８により、純酸素ガスの吹込み開始後約１時間経過した頃から、当該差圧ΔＰの低下傾向が認められ、純酸素ガスの吹込み開始後約５時間で、当該差圧ΔＰは低位に安定し、そしてその後少なくとも２０時間にわたって当該差圧ΔＰは低レベルが維持された。これは、上記純酸素ジェットの炉内吹込みにより鳥の巣内のコークスを積極的に燃焼させることにより、レースウェイ奥の通気性が改善され、また、このようにしてその通気性が一旦改善されると、その状態が長時間持続されることを示すものである。
【００６８】
以上の結果より、本発明の第２の実施形態の望ましい微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法により、操業の安定状態を判断しつつ、適切な時期に適切な時間帯に、ブローパイプに挿入されたノズルから酸素ジェットを炉内に間欠的に吹き込むことにより、鳥の巣の生成・成長を抑制することが可能であり、炉下部通気性の著しい改善効果が得られることがわかる。
【００６９】
［試験４］試験１〜試験３と同一の、内容積４８２８ｍ3、羽口数４０本を備えた高炉において、表１に示した操業条件をベースとして、本発明の範囲内に属する微粉炭の多量吹込み操業試験（実施例９）、及びブローパイプに装着した酸素吹込み用ノズルからの酸素の流速が、本発明の範囲外に遅い微粉炭の多量吹込み操業試験（比較例６、７）を次の要領で行なった。
【００７０】
実施例９並びに比較例６及び比較例７の全てについて、微粉炭吹込み用ランスの取付け方法及び微粉炭供給方法を、図２に示した本発明の第２の実施形態で説明した通り、ブローパイプ３の周壁を貫通させて、常用の単管構造の微粉炭吹込み用ランス４を１本ずつ取り付け、これより微粉炭吹込み比２００ｋｇ／ｔ−溶銑の一定量の微粉炭を高炉炉内に吹き込んだ。一方、酸素吹込み用ノズル１３を、同じくブローパイプ３の周壁を貫通させて、各ブローパイプに１本ずつ取り付け、これより工業用純酸素ガスを炉内に吹き込んだ。ここで、酸素吹込み用ノズル１３としては、単管構造のものを採用した。
【００７１】
なお、ブローパイプ３から炉内への熱風６吹き込み条件は、温度１２００℃、圧力３．７ｋｇ／ｃｍ2Ｇ、羽口２先端における流速２２０ｍ／ｓである。
【００７２】
一方、単管構造の酸素吹込み用ノズル１３から噴射させる工業用純酸素ガスの吹込み条件は、圧力を４〜６ｋｇ／ｃｍ2Ｇの範囲内において調整し、酸素吹込み用ノズル１３先端における当該純酸素ガス流速を、１００ｍ／ｓ（比較例６）、２００ｍ／ｓ（比較例７）、及び３００ｍ／ｓ（実施例９）の３水準で試験を行なった。これら場合における当該純酸素ガス吹込み流量は、送風に対する酸素富化率換算で、３ｖｏｌ％に相当する。
【００７３】
操業試験は、表１に示したベース操業条件下において、従来の微粉炭多量吹込み操業条件により通常の高炉操業を行なっている試験操業（比較例５）の所定時期に、比較例６、比較例７あるいは実施例９を実施した。当該試験条件への変更前における熱風６の送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰbf、及び、当該試験期間における当該差圧ΔＰafを測定し、それらの差ΔＰbf−ΔＰafを求めて、微粉炭多量吹込み操業における実施例の優位性を評価した。
【００７４】
上記試験結果に基づき、図１０に、熱風６の送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰの低下に及ぼす、酸素吹込み用ノズルから炉内に吹き込まれた純酸素ガスの当該ノズル先端における流速の影響を示す。なお、同図には、試験３における実施例８で得られた結果もプロットした。同図によれば、ノズルから吹き込まれる純酸素ガスの流速が、本発明の条件以下に遅い比較例６及び比較例７においては、熱風６の送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰの低下に対する改善効果が殆ど認められない。これに対して、当該純酸素ガスの流速が速くなり、本発明の条件に該当する実施例９及び実施例８においては、熱風６の送風圧とボッシュ内圧との差圧ΔＰの低下が急激に低下して、当該純酸素ガス流速の増大効果が顕著にみられる。
【００７５】
以上の結果より、本発明の第２の実施形態の望ましい微粉炭の多量吹込みによる高炉の操業方法、特に、ブローパイプから吹き込まれる酸素富化ガスの流速を速めて、熱風の羽口先端における流速の凡そ１．５倍以上の高速にすることにより、炉下部通気性が著しく改善されることがわかる。これは、羽口を通って炉内に高速で吹き込まれる酸素ガスが、レースウェイ奥まで到達することによって、レースウェイ奥の温度が上昇すると同時に、酸化性ガス（Ｏ2、ＣＯ2）が鳥の巣部分に存在するコークスを効率よく積極的に燃焼させるために、この領域のコークス層の充填密度低下と温度上昇が同時に達成され、且つこれに伴ないガス流れがレースウェイ奥に流れるようになるため、その対流伝熱によっても鳥の巣の生成・成長が抑制されたものと考えられる。
【符号の説明】
【００７６】
１    高炉
２    羽口
３    ブローパイプ
４    微粉炭吹込み用ランス
５    微粉炭
６    熱風
７    レースウェイ
８    コークス
９    メタル
１０    スラグ
１１    鳥の巣
１２    炉壁
１３    酸素富化ガス又は純酸素吹込み用ノズル
１４    酸素富化ガス又は純酸素のジェット
１４ａ    酸素富化ガス又は純酸素
１５    炉芯ゾンデ
１６    超音速ノズル
１７    装入原料層
１８    融着帯
１９    炉芯
２０    スラグ
２１    溶銑
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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