(57)【要約】【課題】極低出銑比下での微粉炭吹込み操業で良好な操業条件となる高炉操業方法を提供する。【解決手段】１日の出銑比が１．６t-pig/d/m３以下の極低出銑比で操業を行うにあたり、羽口から補助還元材として吹込む微粉炭の燃焼性を維持するために送風中酸素富化率を０．４〜０．８とし且つ微粉炭比１００〜１３０kg/t-pigで微粉炭吹込みを行うことにより、送風流量低下に伴ってレースウエイが縮小している条件下での微粉炭の燃焼性を改善することができ、未燃チャーによる炉芯通気性・通液性の悪化を防止し、安定した操業を継続することができ、コークスを安価な微粉炭で代替することで銑鉄製造コストを低減できる。また、微粉炭の燃焼性が改善され、通気性の余裕が生じるため、従来に比べて小粒径・低強度の原燃料をより多く使用することができ、高炉操業の合理化に寄与することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１日の出銑比が１．６t-pig/d/m３以下の極低出銑比で操業を行う高炉操業方法であって、羽口から補助還元材として吹込む微粉炭の燃焼性を維持するために送風中酸素富化率を０．４〜０．８とし且つ微粉炭比１００〜１３０kg/t-pigで微粉炭吹込みを行うことを特徴とする高炉操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽口から補助還元材として微粉炭を吹込んで行われる高炉操業方法に関し、特に１日の出銑比が１．６t-pig/d/m３以下の極低出銑比で操業を行う場合に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉への微粉炭吹込みは、コークスとの価格差によるコストメリットが大きいことから、多くの高炉で実施されており、高炉操業の経済性向上に大きく寄与している。特に近年、原料炭価格が急激な上昇傾向にあり、また長期的にも、この傾向は変わらないと考えられ、コークスに比べて安価な微粉炭を吹込むことの重要性はますます高まっている。このような背景のもと、微粉炭の多量吹込みついて活発な技術開発が行われてきた。例えば、下記特許文献１では微粉炭燃焼率という指標が或る範囲を満足するように操業条件を設定することで、微粉炭多量吹込操業を安定継続する技術が開示されている。この先行文献では、微粉炭燃焼率を決定する操業条件の一つとして微粉炭の燃焼に必要な理論酸素量に対する酸素の過不足を示す酸素過剰係数が用いられている。
【０００３】
一方、高炉の出銑量は景気や経済情勢に大きく左右され、銑鉄生産量を減少する場合には高炉下部の送風羽口より吹込む送風流量を減少することで対応する。低出銑比での安定操業継続のためには、炉芯通気性・通液性を確保し、炉芯不活性化を防止することが重要である。具体的な手段としては、微粉炭吹込み量低減による炉内持込み粉率低減（オールコークス操業）、還元材比上昇による炉内通過ガス量維持（高還元材比操業）、及び羽口先の燃焼空間であるレースウエイの確保といった対策がとられてきた。レースウエイの確保には、例えば酸素富化率低減により相対的に送風量を増やしたり、炉頂圧力を小さくすることでレースウエイを大きくする炉調圧調整を行ったり、羽口径を縮小することで送風速度を増大したりする対策がとられている。特に、１日の出銑比が１．６t-pig/d/m３以下の極低出銑比で操業を行う場合には、高還元材比・オールコークス操業を行うことが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５６２５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年のようにコークス価格が高騰している状況下においては、従来のようなオールコークス操業は大幅なコスト悪化を招くため、極低出銑比下においても微粉炭吹込みを継続し、コスト悪化抑制を図ることが求められる。しかしながら、従来の微粉炭吹込みについての研究は、高出銑比を前提にした多量吹込みに関する研究が主であり、低出銑比、即ちレースウエイが縮小した状態での微粉炭の燃焼性に関する研究は十分に行われて折らず、極低出銑比下での微粉炭吹込み操業における良好な操業条件の探索が不可欠であった。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、極低出銑比下での微粉炭吹込み操業で良好な操業条件となる高炉操業方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の高炉操業方法は、１日の出銑比が１．６t-pig/d/m３以下の極低出銑比で操業を行う高炉操業方法であって、羽口から補助還元材として吹込む微粉炭の燃焼性を維持するために送風中酸素富化率を０．４〜０．８とし且つ微粉炭比１００〜１３０kg/t-pigで微粉炭吹込みを行うことを特徴とするものである。
pigは、pig iron、銑鉄の略であり、t-pigは銑鉄１ｔ当たり、を意味する。出銑比とは、１日の出銑量を高炉内容積で除した値である。また、微粉炭比とは、溶銑１ｔ当たりの微粉炭量を示す。
【発明の効果】
【０００７】
而して、本発明の高炉操業方法によれば、１日の出銑比が１．６t-pig/d/m３以下の極低出銑比で操業を行うにあたり、羽口から補助還元材として吹込む微粉炭の燃焼性を維持するために送風中酸素富化率を０．４〜０．８とし且つ微粉炭比１００〜１３０kg/t-pigで微粉炭吹込みを行うことにより、極低出銑比下での微粉炭吹込み操業で良好な操業条件となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の高炉操業方法が適用された高炉の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のランスから微粉炭を吹込んだときの燃焼状態の説明図である。
【図３】レースウエイ深度と置換率の関係を示す説明図である。
【図４】置換率と還元材比の関係を示す説明図である。
【図５】置換率と炉況指数の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の高炉操業方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の高炉操業方法が適用された高炉の全体図である。図に示すように、高炉１の羽口３には、熱風を送風するための送風管２が接続され、この送風管２を貫通してランス４が設置されている。羽口３の熱風送風方向先方のコークス堆積層には、レースウエイ５と呼ばれる燃焼空間が存在し、主として、この燃焼空間でコークス燃焼、ガス化（鉄鉱石の還元、即ち造銑）が行われる。
【００１０】
図２には、ランス４から微粉炭６を吹込んだときの燃焼状態を示す。ランス４から羽口３を通過し、レースウエイ５内に吹込まれた微粉炭６は、コークス７と共に、その揮発分と固定炭素が燃焼し、燃焼しきれずに残った、一般にチャーと呼ばれる炭素と灰分の集合体は、レースウエイ５から未燃チャー８として排出される。
出銑比を低下させるために羽口３からの送風流量を減少すると、羽口から吹込まれる熱風の送風エネルギーが低下し、羽口先に形成されるレースウエイ５が縮小する。例えば、図２の破線が通常時のレースウエイ５とすると、出銑比低下時のレースウエイ５は実線のように表れる。レースウエイ５の縮小は、熱風の炉内進入距離低下による炉芯への伝熱不良と、微粉炭６の燃焼領域滞留時間短縮による未燃粉率増加と、二重の意味で炉芯不活性化の原因となる。レースウエイ５の深度確保のためには送風中の富化酸素量を減少して送風流量を増加すればよいが、富化酸素から送風流量への置換により酸素富化率が低下し、つまり送風流量が増加した分、酸素富化量が足りなくなり、その結果、微粉炭６の燃焼性が悪化する可能性がある。
【００１１】
下記表１には、出銑比、酸素富化率、微粉炭比を種々に変更したときの本発明の実施例及び比較例を示す。この高炉は、内容席が５０００ｍ３で、羽口数が４０本、各羽口には、夫々、２本ずつ微粉炭吹込ランスが設けられている。表中の実施例１、２は極低出銑比操業において酸素富化率０．４以上の酸素富化送風を行ったもの、比較例１は極低出銑比操業において富化酸素をカットしたもの、比較例２、３は高出銑比操業である。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
表中、風量比は、送風量を高炉内容積で除したものである。また、酸素富化率は、送風に対する酸素の富化率を示す。また、酸素過剰率は、送風中の酸素量を、コークス及び微粉炭が完全燃焼するのに必要な酸素量で除した値である。還元材比は、溶銑１ｔ当たりのコークス量を示す。また、置換率は、微粉炭吹込みによるコークス比（還元材比）低減量を微粉炭の吹込み量で除した値であり、微粉炭燃焼性の指標である。また、炉況指数とは、炉内通気変動・装入物降下異常を示す指標であり、ここでは５日当たりの通気・降下異常回数を表す。
【００１４】
図３には、表１のレースウエイ深度と置換率の関係を示す。高出銑比操業である比較例２、３では、レースウエイ深度１．４ｍ前後、置換率は０．８０前後であったが、極低出銑比操業に移行し、酸素富化率ゼロとした比較例１は、レースウエイ深度１．２３ｍ、置換率０．５４と大幅に低下している。これに対し、比較例１とほぼ同様の極低出銑比で酸素富化率０．４〜０．８の富化酸素送風を行った実施例１、２では、レースウエイは１．２０〜１．２３ｍと比較例２、３と比較して大幅に縮小しているが、置換率は０．７３と、高出銑比での比較例２、３に対して小幅の低下に留まっている。
【００１５】
図４には、同じく表１の置換率と還元材比の関係を、図５には、置換率と炉況指数の関係を示す。極低出銑比操業下において富化酸素をカットした比較例１では置換率が低下し、還元材比の大幅な上昇及び炉内通気変動多発により安定操業を行うことが困難であった。これに対し、実施例１、２では酸素富化率０．４〜０．８の富化酸素送風により置換率が向上し、高出銑比操業からの還元材比・通気安定性の悪化を抑制することができた。なお、酸素富化率上限は、前述した送付流量置換に伴うレースウエイ縮小から０．８以下とするのが望ましい。
【００１６】
このように本実施形態の高炉の操業方法では、１日の出銑比が１．６t-pig/d/m３以下の極低出銑比で操業を行うに際し、羽口から補助還元材として吹込む微粉炭の燃焼性を維持するために送風中酸素富化率を０．４〜０．８とし且つ微粉炭比１００〜１３０kg/t-pigで微粉炭吹込みを行うことにより、送風流量低下に伴ってレースウエイが縮小している条件下での微粉炭の燃焼性を改善することができ、未燃チャーによる炉芯通気性・通液性の悪化を防止し、安定した操業を継続することができる。また、その結果、コークスを安価な微粉炭で代替することで銑鉄製造コストを低減できる。また、微粉炭の燃焼性が改善され、通気性の余裕が生じるため、従来に比べて小粒径・低強度の原燃料をより多く使用することができ、高炉操業の合理化に寄与することができる。
【符号の説明】
【００１７】
１は高炉、２は送風管、３は羽口、４はランス、５はレースウエイ、６は微粉炭、７はコークス、８はチャー
【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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