(57)【要約】低シリコン溶銑の製造方法は、微粉炭を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込み、且つ高炉スラグのＭｇＯを５．５〜８．５％に制御することにより、溶銑Ｓｉを０．３％以下に制御することからなる。高炉から排出される溶銑の温度を少なくとも１４８０℃以上に制御するのが好ましい。スラグ比を溶銑トン当たり少なくとも２７０ｋｇ以上に制御するのが望ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の羽口から微粉炭を溶銑トン当たり少なくとも１５０ｋｇ以上吹き込む工程；
前記高炉から溶銑と溶融スラグを排出する工程；
前記高炉から排出されるスラグのＭｇＯ含有率を５．５〜８．５ｍａｓｓ％に調整する工程；
前記溶銑のＳｉ濃度を０．３ｍａｓｓ％以下に制御する工程、
を有する低シリコン溶銑の製造方法。
【請求項２】
さらに、高炉から排出される溶銑の温度を少なくとも１４８０℃以上に制御する工程を有する請求の範囲１に記載の低シリコン溶銑の製造方法。
【請求項３】
さらに、スラグ比を溶銑トン当たり少なくとも２７０ｋｇ以上に制御する工程を有する請求の範囲１に記載の低シリコン溶銑の製造方法。
【請求項４】
さらに、前記スラグ中のＣａＯ（ｍａｓｓ％）／ＳｉＯ２（ｍａｓｓ％）を１．２〜１．３の範囲に、且つ当該スラグ中Ａｌ２Ｏ３濃度を１３〜１６ｍａｓｓ％の範囲に制御する工程を有する請求の範囲１に記載の低シリコン溶銑の製造方法。
【請求項５】
高炉の羽口から微粉炭を溶銑トン当たり少なくとも１５０ｋｇ以上吹き込む工程；
高炉の炉頂から焼結鉱、コークスとＭｇＯ源副原料を装入する工程；
前記焼結鉱の割合を、装入されるコークスを除く装入物の７０ｍａｓｓ％以上に制御する工程；
前記焼結鉱のＳｉＯ２含有率を４．５ｍａｓｓ％以下に、且つＭｇＯ含有率を１．３ｍａｓｓ％以下に制御する工程；
前記高炉から溶銑と溶融スラグを排出する工程；
ＭｇＯ源副原料の装入量を制御することにより高炉から排出されるスラグ中のＭｇＯ含有率を５．５〜８．５ｍａｓｓ％の範囲内に調整する工程、
を有する低シリコン溶銑の製造方法。
【請求項６】
さらに、前記溶銑のＳｉ濃度を０．３０ｍａｓｓ％以下に制御する工程を有する請求の範囲５に記載の低シリコン溶銑の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、微粉炭（ＰＣ）を高炉の羽口から多量に吹き込む高炉操業において、安定して低シリコン溶銑を製造する技術に関するものである。
背景技術
高炉における溶銑製造コストの削減と、更にはコークス炉の寿命延長を図ることに寄与することを目的として、高炉羽口から微粉炭を多量に吹き込み、コークス使用量を低減させる高炉操業方法、即ちコークス置換率を高めるための高炉操業方法が開発されてきた。高炉への微粉炭吹込み設備の一例を図１（ａ）と図１（ｂ）に示す。同図に概略縦断面図を示すように、高炉１の下部に設けられた炉内への送風用ブローパイプ２の側壁を斜めに貫通挿入して微粉炭吹込み用ランス３を設け、この微粉炭吹込み用ランス３からブローパイプ２内を流れる熱風７中に微粉炭５を吹き出させて、羽口４から高炉１の炉内へ吹き込む。こうして吹き込まれた微粉炭５は、ブローパイプ２及び羽口４、並びに羽口４の前方に形成されるレースウェイ６内において燃焼するが、一部分は未燃分がチャーとなって、あるいは石炭中の揮発分が不完全燃焼して煤となり、これらは炉内に持ち込まれる。未燃チャー及び煤は炉内で燃焼されるが、高炉に吹き込まれる微粉炭の量が多くなると、これらは完全には燃焼消費されずに、炉内に蓄積されるか、又は炉頂部よりダストの一部となって排出される。従って、微粉炭の多量吹込みの効果を発揮させるためには、微粉炭の反応効率の向上を図って、コークス置換率を上昇させると共に、安定した高炉操業の確保が必要である。
ところが、多量の微粉炭を吹き込む高炉の操業は一般に、原燃料の性状や出銑滓の影響を受け易く、操業変動が増大する。微粉炭の吹込み量を増やしていくと、高炉内の鉱石／コークス比（Ｏ／Ｃ）の増加により熱流比（固体装入物の熱容量／ガスの熱容量）が低下し、炉頂排ガスの持ち出し顕熱が増加して熱効率が低下すると共に、炉内上・中部においては装入物の昇温速度が上昇し、炉下部において融着帯が上方に移動すると共にその厚さが増大し、また塊コークスの滞留時間増加による劣化が起こり、炉内圧損が増大して操業変動の要因となる。
そこで、このような操業変動の増大や熱効率の低下対策として、炉熱レベルを上げて操業の安定化を図る。しかしその結果、溶銑温度レベルが上昇して溶銑中Ｓｉ濃度が上昇する。また、微粉炭の吹込み量を増やしていくと、鉱石／コークス比の増加、コークスの劣化あるいは微粉炭の未燃チャーの増加により、高炉下部炉芯部の通気・通液性が悪化して不活性化する。その結果、スラグがレースウェイ近傍を流下するようになり、スラグ中ＳｉＯ２がコークスや微粉炭のＣで還元されてＳｉＯガスが生成し、これが溶銑中Ｃで還元されてＳｉが溶銑に移行し、溶銑のＳｉ濃度が上昇する。この間の状況は、下記化学式：
（ＳｉＯ２）＋Ｃ（コークス又はＰＣ）
＝ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）        …………  （１）
ＳｉＯ（ｇ）＋［Ｃ］＝［Ｓｉ］＋ＣＯ（ｇ）          …………  （２）
で表わされる。
溶銑のＳｉ濃度上昇は、高炉内でＳｉＯ２を還元するために多量の熱量が消費されたことを意味する。また、出銑後の溶銑炉外脱珪処理では、脱珪剤使用量の増加をきたし、莫大なコストデメリットを招く。そこで、このデメリットを抑制するために、高炉炉内において溶銑のＳｉ濃度を低下させておくことが重要となる。
高炉炉内で溶銑のＳｉ濃度を低下させる技術は多数提案されている。
従来の一般的方法として、溶銑温度を低下させる方法が行なわれている（以下、「先行技術１」という）。しかし、この方法では、スラグ粘性の上昇（スラグの流動性悪化）や、高炉内付着物の脱落等による溶銑温度の急激な低下が引き起こされ、操業リスクが増加するという欠点がある。特に、微粉炭の多量吹込み時にはその影響が大きくなる。
溶銑Ｓｉ濃度低下の他の方法として、特開昭５７−２３７４０２号公報には、微粉炭と共に酸化鉄を吹込み、羽口先の高温帯において、脱珪反応：［Ｓｉ］＋２（ＦｅＯ）＝（ＳｉＯ２）＋２Ｆｅにより溶銑中Ｓｉを酸化低減させる方法が提案され（以下、「先行技術２」という）、先行技術２を更に改善した特開昭５９−１５３８１２号公報には、微粉炭に、酸化鉄と共にＣａＯ源又はＭｇＯ源物質を混合して吹き込むことにより、上記高温帯におけるスラグの適切な高塩基度化を図り、ＳｉＯ（ｇ）＋２（ＦｅＯ）＝（ＳｉＯ２）＋２Ｆｅ反応及び上記脱珪反応を促進すると共に、上記２反応で生成する高活量のＳｉＯ２を高塩基度スラグに速やかに吸収させて再加珪反応を阻止するという方法が提案されている（以下、「先行技術３」という）。
また、特開昭６１−３７９０２号公報には、微粉炭と共にＭｎ鉱石粉を吹込み、羽口先の高温帯において、（ＭｎＯ）及び（ＦｅＯ）により脱珪反応を起こさせて、溶銑中Ｓｉを酸化低減させる方法が提案されている（以下、「先行技術４」という）。しかしながら、これらの方法では酸化物の吹込みのために鉱石の粉砕工程や粉砕されたものの羽口への搬送設備の増設が必要となり、溶銑製造コストが非常に高くなる。
また、特開平５−７８７１８号公報には、吹き込まれる微粉炭中ＳｉＯ２の下記（３）〜（５）式：
ＳｉＯ２（コークス）＋Ｃ（コークス）＝ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）                                                        …………  （３）
（ＳｉＯ２）＋［Ｃ］＝ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）      …………  （４）
ＳｉＯ（ｇ）＋［Ｃ］＝［Ｓｉ］＋ＣＯ（ｇ）          …………  （５）
による溶銑への加珪を抑制するために、ＳｉＯ２含有率の高い微粉炭と低い微粉炭とを別々のホッパーに入れ、目標溶銑Ｓｉ濃度に応じて、使用する微粉炭を選択する方法が提案されている（以下、「先行技術５」という）。しかし、この方法では別個のホッパーを設置し、装入を調節しなければならないので、設備コストがかかり、石炭需給工程に制約が加えられる。
また、特開平７−７０６１６号公報には、作り分けのベース溶銑Ｓｉ濃度を低減させる方法として、コークスに使用する非微粘結炭よりもＳｉＯ２含有率が低い微粉炭を使用することにより、溶銑Ｓｉ濃度を低下させる方法が提案されている（以下、「先行技術６」という）。しかし、この方法によるとＳｉＯ２含有率の低い石炭が必ずしも安価ではなかったり、使用原料の制約を受けて原料需給上の制約が多くなり、長期間の操業を継続するのは現実的ではない。
上述したように、先行技術１〜先行技術６にはいずれも一長一短があり、微粉炭の多量吹込みが安定して行なわれ、総合的コストメリットが得られるような高炉の低Ｓｉ操業技術は見当たらない。高炉への微粉炭多量吹込み操業において、高炉装入原料の需給工程に制約されないことを前提条件とし、低Ｓｉ溶銑製造の高炉操業に関連する基本事項を整理すると、下記の通りである。ここで、下記（１）及び（２）式は、加珪（加Ｓｉ）に関連し、
（ＳｉＯ２）＋Ｃ（コークス又はＰＣ）
＝ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）          …………  （１）
ＳｉＯ（ｇ）＋［Ｃ］＝［Ｓｉ］＋ＣＯ（ｇ）            …………  （２）
下記（３）式：
（ＳｉＯ２）＋２［Ｆｅ］＝［Ｓｉ］＋２ＦｅＯ          …………  （３）
は、炉床部湯溜部での復珪（復Ｓｉ）に関連する反応式である。
基本事項１：羽口先での高温反応領域の温度を低下させて、（１）式及び（２）式の反応速度及び化学平衡恒数が小さくなる方向にコントロールして、溶銑中Ｓｉ濃度を下げること、
基本事項２：溶融スラグ中ＳｉＯ２の活量を小さくして、（１）式の化学平衡恒数が小さくなる方向にコントロールし、これによって（２）式の化学平衡恒数が小さくなる方向にコントロールして、溶銑中Ｓｉ濃度を下げること、
基本事項３：溶融スラグが羽口先の高温反応領域に近づくのを抑制することにより、スラグ中ＳｉＯ２成分が（１）式の反応に関らないようにすること、更に、ＳｉＯガスと溶銑との接触、特に羽口先の高温反応領域における両者の接触を抑制することにより、（２）式の反応量を低減させて、溶銑への加珪（加Ｓｉ）を抑制すること、
基本事項４：炉熱レベルを下げて低温出銑操業を行ない、（３）式の反応速度を低下させることにより、復珪（復Ｓｉ）を抑制すると共に、（１）式の反応速度を低下させることにより加珪を抑制すること。
従来、上記基本事項１〜４項の中でも、炉熱レベルを低下させ、特に羽口先での高温反応領域の温度を低下させることが、高炉から排出される溶銑のＳｉ濃度低下に対して有効な手段であり、且つ炉床部湯溜部における溶銑温度の低下による溶融スラグからの復珪（復Ｓｉ）を抑制するために有効であるとして、高炉の低温操業が広く採られてきた。
ところが、前述したように、溶銑温度を低下させた高炉操業には、スラグの粘性増加や炉内付着物の脱落等による溶銑温度の急激な低下を招くことがあり、操業不安定のリスクを増加させるという欠点を伴う。このような傾向は、特に微粉炭の吹込み量が多い場合には、炉内通気性の悪化傾向が加わり、一層顕著になる。
そこで、本発明者等は、微粉炭多量吹込みの高炉操業において、特別な設備の新設あるいは改造をすることなく、品位の高い高価な原料を特別に調達することもなく、変動する原料需給工程に従い予め与えられた所定の主原料と副原料等を用い、それら原料の配合構成の調整手段により、高炉の低温操業時に発生し易い炉内付着物の脱落事故等を引き起こすことなく、炉内圧損、特に炉下部における圧損を増大させることなく、更に、炉内滴下帯及びその下方部領域の炉芯部における溶銑滓の降下流路を、羽口先の高温領域に近づかせることなく、できるだけ炉内半径方向の中央部を降下させるようにすることが効果的であることに着眼した。
こうして、特に、上記基本事項３で述べた対策を講ずることにこの発明の課題解決の重点をおき、そのための方法として、高炉スラグの粘性を低下させてその流動性を高めることを本発明の最大の課題とした。
次に、上記課題の解決に際し、溶銑製造のコストミニマムを目指し、焼結鉱製造工程から高炉操業までの一貫コスト低減の観点から、焼結鉱として低シリカ焼結鉱を適切に使用する場合について、上記高炉スラグ粘性の適切な低下技術を開発することを課題とした。
発明の開示
本発明の目的は、高炉への微粉炭多量吹込み操業を実施するに当たり、高炉装入原料に制約されることなく、低コストで安定した操業を行なうことができ、更には、低シリカ焼結鉱を使用して焼結工程から高炉における溶銑製造工程までの一貫コストの低減を図ることができる、低シリコン溶銑の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は，以下からなる低シリコン溶銑の製造方法を提供する。
［１］微粉炭を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込む、高炉への微粉炭多量吹込み操業における低シリコン溶銑の製造方法において、高炉から排出されるスラグ中のＭｇＯ含有率を５．５〜８．５ｍａｓｓ％の範囲内に調整し、そして、溶銑のＳｉ濃度を０．３ｍａｓｓ％以下に制御することを特徴とする低シリコン溶銑の製造方法。
［２］［１］に記載の低シリコン溶銑の製造方法において、１４７０℃以上の出銑温度で高炉を操業することを特徴とする低シリコン溶銑の製造方法。
［３］［１］又は［２］に記載の低シリコン溶銑の製造方法において、２７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上のスラグ比で高炉を操業することを特徴とする低シリコン溶銑の製造方法。
［４］［１］から［３］のいずれかに記載の低シリコン溶銑の製造方法において、上記スラグ中のＣａＯ（ｍａｓｓ％）／ＳｉＯ２（ｍａｓｓ％）を１．２〜１．３の範囲内で、且つ当該スラグ中Ａｌ２Ｏ３濃度を１３〜１６ｍａｓｓ％の範囲内で高炉を操業することを特徴とする低シリコン溶銑の製造方法。
［５］微粉炭を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込む、高炉への微粉炭多量吹込み操業における低シリコン溶銑の製造方法において、炉頂から装入されるコークスを除く装入物の７０ｍａｓｓ％以上に、ＳｉＯ２含有率が４．５ｍａｓｓ％以下で、且つＭｇＯ含有率が１．３ｍａｓｓ％以下の焼結鉱を装入し、そして、ＭｇＯ源副原料の装入により高炉から排出されるスラグ中のＭｇＯ含有率を５．５〜８．５ｍａｓｓ％の範囲内に調整することに特徴とする低シリコン溶銑の製造方法。
［６］［５］記載の低シリコン溶銑の製造方法において、上記低シリコン溶銑のＳｉ濃度を０．３０ｍａｓｓ％以下に制御することを特徴とする低シリコン溶銑の製造方法。
発明を実施するための形態
本発明者等は、高微粉炭吹込み比（高ＰＣＲ）条件下における高炉操業（高ＰＣＲ高炉操業）において、変動する原燃料の需給条件及び原燃料の低コスト維持、並びに設備費等の低コスト維持を前提条件として、先ず、高炉スラグの流動性をよくするために、高炉スラグの成分組成の調整について検討した。
高炉で生成するスラグの成分組成は、使用する主原料及び副原料の各銘柄別スラグ化成分の含有率及びその配合構成、並びにコークス及び微粉炭製造用石炭の銘柄別スラグ化成分の含有率及びその配合構成等に依存して変化する。高炉スラグの粘性は、上記スラグの成分組成に依存して変化し、更に、スラグの温度、従って溶銑温度に依存して変化する。
高炉スラグの主要構成成分は、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３の４成分からなる。この内、ＳｉＯ２及びＣａＯの含有率は、スラグの塩基度（ＣａＯｍａｓｓ％／ＳｉＯ２ｍａｓｓ％）が溶銑成分中Ｓ濃度の重要な決定要因の一つであるから、この塩基度設定値の制約を受けるので、ＳｉＯ２及びＣａＯの含有率をそれぞれ独立的に設定することは困難である。従って、ＳｉＯ２及びＣａＯの含有率をスラグ粘性の調整因子とするのは必ずしも適切でない。スラグのＡｌ２Ｏ３含有率は、Ａｌ２Ｏ３が主として、コークス中の灰分や鉱石中に含まれているので、原燃料需給バランスにより変動する。例えば、近年の高品位鉄鉱石の枯渇化傾向を反映して、Ａｌ２Ｏ３含有率の高い所謂高アルミナ鉄鉱石が増加している。但し、高アルミナ鉄鉱石の価格は安価である利点を有する。従って、スラグ中Ａｌ２Ｏ３含有率を従来水準以下に制限することは得策でないと同時に、鉄鉱石の原料需給工程上、困難を伴う。
これに対して高炉スラグ中ＭｇＯ成分は、従来、その機能がスラグの粘性調整にある。ところが、スラグ中ＭｇＯ含有率の設定は、従来、ＭｇＯ源副原料であるＭｇＯ−ＳｉＯ２系の蛇紋岩やＭｇＯ−ＣａＯ系のドロマイトを、高炉スラグ比（溶銑１ｔ当たりのスラグ量（ｋｇ））が、固有の高炉操業条件により定められた目標上限値以下となるようにした上で、スラグ中ＭｇＯ含有率が必要最小限の値となるように、そのときの原料配合率に応じて高炉装入時に調整される。
そこで、本発明者等は、スラグ中ＭｇＯ含有率の上昇による、スラグの粘性低下及び溶銑中Ｓｉ濃度の低下に対する作用・効果について検討した。
以下、実用高炉における操業データを図２〜図４に図示する。
図２は、スラグのＭｇＯ含有率とスラグ比との関係を示し、ＭｇＯ含有率の増加と共にスラグ比が減少していることがわかる。
図３は、スラグのＭｇＯ含有率と溶銑Ｓｉ含有率との関係を示し、ＭｇＯ含有率の増加につれて溶銑Ｓｉ含有率は低減し、ＭｇＯ含有率が７ｍａｓｓ％程度になると、溶銑Ｓｉ含有率に極小値が存在することが推定される。
図４は、スラグのＭｇＯ含有率に対する当該スラグの粘度の計算値との関係を示し、ＭｇＯ含有率の増加につれてスラグの粘度が低下することを示す。同図におけるスラグ粘度のバラツキは、主に高炉間における主原料の構成差に起因するものである。
以上により下記知見を得た。
１．溶融スラグ中のＭｇＯ濃度を高めることにより、スラグの粘性を低下させる。その結果、高炉下部の滴下帯、及びその下方部位の炉芯部における溶融スラグの降下流路が、羽口前方に形成されているレースウェイ近傍の高温反応領域側に逸れるのを防いで、鉛直下方に真っ直ぐ下りるようになる。その結果、上記（１）及び（２）式の反応を抑制し、溶銑への加珪を抑制することができる。
２．溶融スラグ中のＭｇＯ濃度を高めることにより、レースウェイ近傍の高温反応領域におけるＭｇガス蒸気圧を高め、前記（２）式の反応におけるＳｉＯガスの分圧を下げてＳｉＯガスの活量を低下させることにより、（２）式の反応を抑制して、スラグ中ＳｉＯ２の還元による溶銑中へのＳｉの移行を抑制して溶銑中Ｓｉ濃度の上昇を抑制することができる。
３．上記１及び２項に加えて更に、高炉の適切な低温操業を行なうことにより、安定した操業下において、一層の低Ｓｉ溶銑の製造が可能となる。
４．従来、スラグ比の増加につれて炉下部圧損は増大すると考えられていたが、本発明者等は、今回、高炉炉内全体の通気性を表わす指数として、羽口上方１．５ｍの位置から炉頂までに至る間の炉内圧損に基づく通気性を指数（−）表示に変換して、スラグ比と当該炉内通気性を示す指数（−）との関係を調査した結果、スラグ中ＭｇＯ含有率を５．５〜８．５ｍａｓｓ％の範囲内まで高めれば、微粉炭を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込む高炉操業においても、出銑温度を１４８０℃以上に保持し、スラグ比が３００ｋｇ／ｔ−溶銑以下であれば、炉内通気性を悪化させることなく、安定した低シリコン操業ができることがわかった。
本発明は、上記知見に基づきなされたものである。
本発明に係る低シリコン溶銑の製造方法は、微粉炭を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込む、高炉への微粉炭多量吹込み操業における低シリコン溶銑の製造方法において、高炉から排出されるスラグ中のＭｇＯ含有率を５．５〜８．５ｍａｓｓ％の範囲内に調整し、そして、溶銑のＳｉ濃度を０．３ｍａｓｓ％以下に制御することに特徴を有するものである。
図１に示した高炉における微粉炭の吹込み設備において、この発明の方法を下記の通り行なう。高炉１の羽口４部に取り付けられたブローパイプ２に斜めに貫通して装着された微粉炭吹込み用ランス３から、微粉炭を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上、熱風７と共に、高炉１内に吹き込み、溶銑を製造する。この高炉操業において、装入原料は、出銑滓口８から排出される高炉スラグの成分組成の内、ＭｇＯ含有率が５．５〜８．５ｍａｓｓ％の範囲内に入るように、装入主原料及び副原料中のスラグ化成分組成を考慮してその装入量の配合をきめる。また、炉熱レベルは、従来の微粉炭吹込み比が１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の高炉操業において採用されているような高熱レベル操業、あるいは低Ｓｉ溶銑製造操業において従来採用されているような低温出銑操業は行なわない。その他の高炉操業条件については特別のアクションを採る必要はない。
装入原料及び装入コークスの配合率に関しては、高炉スラグの成分組成の内、ＭｇＯ＝５．５〜８．５ｍａｓｓ％となるように調整され、炉熱レベルが低温操業にならない範囲、例えば出銑温度が１４８０℃程度以上となるようにすれば、特に制限しなくてもよいが、下記条件で行なえば、焼結鉱製造工程から高炉操業までの一貫工程における溶銑のコスト低減上一層有利であり、また、高炉における鉱石の還元性を良好保持できると共に、高炉スラグ比（ｋｇ−スラグ／ｔ−溶銑）が低減して、高ＰＣＲ高炉操業の安定化に寄与する。即ち、装入コークスを除く装入物の７０ｍａｓｓ％以上に、ＳｉＯ２≦４．５ｍａｓｓ％で且つＭｇＯ≦１．３ｍａｓｓ％の焼結鉱を用い、そして、高炉スラグのＭｇＯ含有率が、５．５〜８．５ｍａｓｓ％の範囲内に入るよう調整するために、ＭｇＯ源副原料を適宜装入する。ここで、ＭｇＯ源副原料としては、蛇紋岩やドロマイト等を適宜用いる。
上述した高炉操業において、低シリコン溶銑が得られるように、例えば、溶銑Ｓｉ濃度が０．３０ｍａｓｓ％以下となるように、炉熱レベルを適宜調整する。この場合、スラグのＭｇＯ＝５．５〜８．５ｍａｓｓ％に調節しておけば、高炉スラグ比は、２７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上であっても、３００ｋｇ／ｔ−溶銑以下であれば差し支えない。
なお、この発明のいずれの場合においても、高炉スラグ中のＣａＯ（ｍａｓｓ％）／ＳｉＯ２（ｍａｓｓ％）（塩基度）が１．２〜１．３の範囲内で、且つＡｌ２Ｏ３濃度を１３〜１６ｍａｓｓ％の範囲内に調整して高炉を操業することが望ましい。
スラグ塩基度を１．２〜１．３の範囲内に調整することにより、溶銑のＳ含有率を所定の目標値以下に安定してすることができる。また、前述した近年増加傾向にあるＡｌ２Ｏ３含有率の高い所謂高アルミナ鉄鉱石（例えば、Ａｌ２Ｏ３≧３．０ｍａｓｓ％）を多量に用いた焼結鉱を装入原料として使用することができ、鉄鉱石の原料需給工程上の制約解消に寄与すると共に、原料コスト低減に寄与する。
上記実施形態をとることにより、高炉操業状態及び炉内反応等において下記特徴的現象がみられる。即ち、スラグの成分組成中、特にＭｇＯ濃度を通常操業におけるよりも高くして５．５〜８．５ｍａｓｓ％の範囲にしたので、スラグの粘性が低下すると共に、羽口先近傍の高温反応領域におけるＭｇの蒸気分圧が高くなる。スラグの粘性低下により炉芯部における通液性が改善され、溶融スラグが羽口先近傍の高温反応領域であるレースウェイ近傍を通らずにそのまま炉芯部を流下するようになるので、（１）式で示した（ＳｉＯ２）の微粉炭やコークスによる還元反応が抑制されて、ＳｉＯガスの生成が抑制される。更に、この領域におけるＭｇの蒸気分圧の上昇により、ＳｉＯガスの活量が低下するので、（２）式で示したＳｉＯガスの溶銑中Ｃによる還元反応が抑制されて、溶銑中Ｓｉ濃度の上昇が抑制される。かくして、溶銑のＳｉ濃度を０．３ｍａｓｓ％以下に制御することが可能となる。また、上記の通り、炉芯部における通液性が改善されるので、スラグ量の上限を３００ｋｇ／ｔ−溶銑まで許容しても、操業の安定性を確保することができる。
Ａｌ２Ｏ３含有率を１３〜１６ｍａｓｓ％の範囲内に調整することにより、前述の通り、鉄鉱石銘柄やコークス用原料炭銘柄を特定する必要がないことを意味し、使用する原燃料に自由度を与えることができる他に、スラグ粘性が上昇しない範囲内にあることを意味し、高炉操業を一層行ない易くすることができる。
このようにして、この発明の高炉操業方法により、微粉炭を羽口から多量に吹き込んでも、溶銑の低シリコン操業を安定して行なうことが可能となる。
図５は、高炉内への微粉炭吹込み方法の他の例を示す断面図、図６は、図５の側面図である。
図５および図６において、３は、羽口４に接続されたブローパイプ２内に挿入された２本の微粉炭吹込み用ランスである。ランス３は、その先端が羽口４側に向くように、各ランス３の中心軸線（ｌ）がブローパイプ２の軸線（Ｌ）と交差しないように、そして、ブローパイプ２の中心軸線（Ｏ）に関して軸対称となるように配置されている。
微粉炭は、２本のランス３からキャリアガスと共に１５ｍ／ｓｅｃ程度の流速でブローパイプ２内に吹込まれるが、２本のランス３の先端は、同一直線上において対向せず、軸対称位置に配置されているので、微粉炭は互いに干渉されずにブローパイプ２内に吹込まれて，速やかにブローパイプ２内において拡散する。しかも、微粉炭は、ブローパイプ２内において旋回しながら羽口４側に移動するので、熱風中の酸素との接触効率が一段と良くなり、したがって、微粉炭の燃焼効率が向上する。キャリアガスは、窒素、空気、酸素、ＣＯ，ＣＯ２ガスの内の少なくとも一つからなる。
この発明を実施例により更に説明する。
本発明に係る低シリコン溶銑の製造方法の範囲内にある実施例、及びその範囲外にある比較例について試験を行なった。実施例における高炉操業方法及び条件は、この発明の実施の形態において上述した方法及び条件に準じて行なった。表１〜２に試験結果を、表３、４に微粉炭及び焼結鉱の成分組成をそれぞれ示す。
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試験における操業条件及び操業成績判定の指標として、炉熱レベルは出銑温度で、高炉の炉内全体の通気性は羽口上方１．５ｍ位置から炉頂に至るガスの圧損で、スラグの粘性はスラグ樋におけるスラグオーバーフローの発生状況で、そして、高炉操業の安定性は出銑比で評価した。これらの結果より、下記事項が明らかである。
１．微粉炭吹込み比（ＰＣＲ）が本発明の範囲外に低い１２０ｋｇ／ｔ−溶銑の操業において、従来操業における通常の炉熱レベル条件で、本発明の範囲外に低い高炉スラグのＭｇＯ含有率（＝５．０ｍａｓｓ％）となるように装入物の配合調整をした場合には、溶銑Ｓｉ濃度が所期目的を満たさない水準の高い値（Ｓｉ含有率＝０．３０ｍａｓｓ％）に留まっている（比較例１参照）。これに対して、比較例２の高炉操業においては、低Ｓｉ溶銑を得るために、他の主要条件を比較例１と同一水準において、炉熱レベルを低下させると、溶銑Ｓｉ濃度は低下するが、スラグ粘性の上昇や微粉炭の燃焼率の低下により、炉内の通気性が悪化する傾向を示し、操業の安定性が十分確保されない。
２．比較例１における操業条件を基準にして、ＰＣＲを本発明の範囲内となる１５０ないし２００ｋｇ／ｔ−溶銑に高めると（それぞれ比較例３、比較例４）、炉内全体の通気性が悪化し、特に高炉下部における通気・通液性が悪化する。その結果、高炉操業の安定性が悪くなる。
３．そこで、炉熱レベルを比較例２の低水準に対して通常水準まで高めて復旧させると同時に、ＰＣＲを本発明の範囲内に入る１５０ないし２００ｋｇ／ｔ−溶銑に高めた高炉操業において（それぞれ実施例１、実施例２）、スラグのＭｇＯ濃度を本発明の範囲内まで高めると、スラグの粘性が低下してスラグの流動性がよくなり、高炉下部における通気・通液性が改善・向上して炉下部の圧損が低減すると共に、溶銑Ｓｉ濃度が低下して満足すべき低シリコン溶銑の製造が行なわれた。しかも、高炉操業の安定性も得られた。
４．次に、炉熱レベルを通常水準のままにおいて、焼結鉱のＳｉＯ２含有率が一層低い焼結鉱を装入して、高炉スラグ比を低め、且つスラグのＭｇＯ濃度を本発明の範囲内まで高めた装入原料配合条件で操業した。その結果、炉内通気性は良好に保持されて高炉操業の安定性が確保され、更にスラグの粘性が低下し、またレースウェイ近傍における高温反応域におけるＭｇガス分圧の上昇が加わり、低シリコン溶銑を安定して製造することができたと、上記Ｍｇガス分圧の上（実施例３、実施例４参照）。また、ＳｉＯ２含有率の低い焼結鉱の高炉装入比率を上げることにより、炉内還元性が向上し、生産性が一層向上した（実施例５、６参照）。
５．なお、実施例７の高炉操業では、実施例６の操業条件の内、炉熱レベルを通常水準よりも下げたが、スラグの流動性改善効果昇作用により、炉内通気性が確保されて安定操業が行なわれると共に、Ｓｉ濃度の一層低い溶銑が製造された。
６．実施例８は実施例２とほぼ同条件で微粉炭吹込みのランスとして、偏芯ダブルランスを使用したものである。（実施例１から７はシングルランス使用）この結果、微粉炭の燃焼性が向上し、高炉の通気性を一定に確保したうえで実施例２では微粉炭２００ｋｇ／ｔであったものが実施例８では２１６ｋｇ／ｔまで上昇し、尚且つスラグ粘性、Ｓｉ濃度ともに上昇することはなかった。
７．実施例９は実施例６とほぼ同条件で偏芯ダブルランスを使用したものである。この場合は微粉炭を２００ｋｇ／ｔと一定にした結果、スラグ比が低下しＳｉ濃度の低下が得られた。
上述した通り、この発明によれば、特別に炉熱レベルを下げなくても、また高炉スラグ比を特に低下させなくても、１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の高ＰＣＲ操業において、低シリコン溶銑を安定操業下において製造することができることがわかる。また、ＳｉＯ２含有率を適切に下げた焼結鉱の使用、適度の高炉スラグ比の低減、あるいは適度の炉熱レベル低下の採用を適宜組み合わせることにより、１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の高ＰＣＲ操業において、一層の低Ｓｉ濃度の溶銑を安定操業下において製造することができることが明らかとなった。
上述した通り、この発明の方法によれば、原料需給工程の制約を受けることなく、微粉炭を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上という高水準の多量吹込み高炉操業において、溶銑のＳｉ濃度を低く抑えることができる操業を、安定して行なうことが可能となる。その場合、必ずしも、炉熱レベルを低く抑える必要はなく、また高炉スラグ比上限を厳しく制限する必要もない。このような高炉への微粉炭吹込み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】
図１（ａ）と（ｂ）は、高炉への微粉炭吹込み方法の例を示す概略縦断面図である。
図２は、高炉スラグのＭｇＯ含有率とスラグ比との関係を例示するグラフである。
図３は、高炉スラグのＭｇＯ含有率と溶銑Ｓｉ含有率との関係を例示するグラフである。
図４は、高炉スラグのＭｇＯ含有率に対する当該スラグの粘度の計算値との関係を例示するグラフである。
図５は、高炉内への微粉炭吹込み方法の他の例を示す断面図である。
図６は、図５の側面図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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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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【国際調査報告】
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