(57)【要約】【課題】高炉の主原料にフェロコークスを混合して使用して操業する際に、炉内の通気性悪化を防止することのできる高炉の操業方法を提供すること。【解決手段】石炭と鉄鉱石とを主成分とする原料を成型して乾留して製造したフェロコークスと、鉄原料とを混合して炉頂から装入する高炉操業において、前記フェロコークスの半径方向での炉内装入位置を、無次元半径で０．１２〜１．０の範囲内とすることを特徴とする高炉操業方法を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭と鉄鉱石とを主成分とする原料を成型して乾留して製造したフェロコークスと、鉄原料とを混合して炉頂から装入する高炉操業において、前記フェロコークスの半径方向での炉内装入位置を、無次元半径で０．１２〜１．０の範囲内とする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、フェロコークスを高炉原料として使用する際の高炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭と鉄鉱石とを混合して成型した成型物を乾留して製造されるフェロコークスは、鉄鉱石が一部還元されていると同時に、鉄鉱石の触媒効果でコークスの反応性を高めることができ、焼結鉱、塊鉱石、ペレット等から構成される鉄原料（以下、主原料と記載する。）と混合して高炉原料として使用することにより高炉中のガス利用率を高め、還元材比を低下させることができることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１によれば、コークスは単独で高炉内に装入してコークス層を形成させ、鉄鉱石とフェロコークスとを混合して高炉内に装入することで、還元材比が低減し、生産性も向上するとされている。これは、フェロコークスを用いたことによる、高炉の熱保存帯温度低下と部分還元した鉄鉱石装入の双方の効果が同時に発現する手法であり、非常に有効である。
【０００３】
一方で、フェロコークスの使用には炉内通気性悪化の問題がある。高炉内において、コークスは下記式（１）に示すガス化反応の進行により脆弱化し、強度が低下する。
Ｃ＋ＣＯ2＝２ＣＯ  ・・・（１）
式（１）のＣＯ2は主原料の還元反応の際に発生する。高炉内の上・中部においてコークスが反応を受けるのは主に熱保存帯〜融着帯の領域であるが、劣化したコークスがさらに下方に移動する際に、または上記ガス化反応を受ける過程で、装入物荷重や移動する際の摩擦等により粉が発生する。発生した粉は炉下部に移動すると考えられるが、炉芯部のコークス粉率増加は通気性悪化の要因となることが知られている。通気性悪化時にはスリップ等の装入物降下不順、それに伴う炉熱変動等により安定操業が阻害され、銑鉄生産量の減少やコークス比上昇につながるため、炉内におけるコークス粉の発生は望ましくない。
【０００４】
上記の現象は、高炉原料として通常の室炉コークスより反応性の高いフェロコークスを用いた場合により顕著化すると考えられる。従って、フェロコークス使用時には、コークスの高反応性化によって高炉中のガス利用率を高めることにより還元材比低下が期待できる反面、フェロコークスを高炉原料として多量に使用すると炉内通気性悪化により安定操業が阻害される恐れがある。
【特許文献１】特開２００６−２８５9４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、フェロコークス使用時にフェロコークスから発生した粉が炉芯に蓄積するような状態となると、還元材比が低減しない場合があり問題である。
【０００６】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、高炉の主原料にフェロコークスを混合して使用して操業する際に、炉内の通気性悪化を防止することのできる高炉の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】
【０００７】
このような課題を解決するために本発明では、石炭と鉄鉱石とを主成分とする原料を成型して乾留して製造したフェロコークスと、鉄原料とを混合して炉頂から装入する高炉操業において、前記フェロコークスの半径方向での炉内装入位置を、無次元半径で０．１２〜１．０の範囲内とすることを特徴とする高炉操業方法を用いる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高炉原料としてフェロコークスを多量に使用しても炉内の通気性を良好に維持可能であり、還元材比を低下させた操業を安定して行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明においては、フェロコークスを焼結鉱、塊鉱石、ペレット等から構成される鉄原料（主原料）と混合した「主原料＋フェロコークス」層と、通常のコークス層とを高炉内に交互に装入して操業を行なう。本発明で用いるフェロコークスは、石炭と鉄鉱石とを主成分とする原料を成型して製造した成型物を加熱して、成型物中の石炭を乾留して製造されたものである。なお、石炭と鉄鉱石とを主成分とするとは、フェロコークスの原料が主として石炭と鉄鉱石であることを意味するものであり、石炭と鉄鉱石とを７０ｍａｓｓ％以上含有する原料を用いてフェロコークスを製造するものであるが、通常は石炭と鉄鉱石とを８０ｍａｓｓ％以上含有する原料を使用する。石炭と鉄鉱石の他に成型のためのバインダー等を使用することができる。
【００１０】
背景技術で述べたように、高炉の炉芯部におけるコークス粉率の増加が、通気性悪化の要因である。炉芯を構成するコークスは、炉中心の狭い領域に装入されたコークスから構成されることが知られている。実炉を模擬した模型実験によれば、炉口部の無次元半径０〜０．１２の範囲に装入された粒子が炉芯を構成することが確認されている。従って、フェロコークスを主原料と混合して使用する際に、上記無次元半径範囲以外の領域にフェロコークスが存在するのであれば、反応で劣化したフェロコークス、またはフェロコークスから発生した粉の炉芯への流入を避けることができ、炉芯内の粉の蓄積を回避することができると考えられる。したがって、フェロコークスの半径方向での炉内装入位置を、無次元半径で０．１２〜１．０の範囲内とする。０．１２〜１．０の範囲内とするとは、少なくとも無次元半径０〜０．１２の範囲にフェロコークスを存在させないことを意味するものであり、必ずしも無次元半径で０．１２〜１．０の範囲内の全てにフェロコークスが存在しなければならないという意味ではない。フェロコークスを炉口部の無次元半径０〜０．１２の範囲に存在させない手段としては、（ａ）通常コークスの堆積形状を調整する方法、（ｂ）主原料へのフェロコークス混合状態を調整する方法を用いることができる。
【００１１】
（ａ）通常コークスの堆積形状を調整する方法について。
「主原料＋フェロコークス」とは別に装入する、通常コークスの堆積形状を調整して、高炉の半径方向位置で、無次元半径０〜０．１２の範囲に「主原料＋フェロコークス」の混合層を存在させない方法である。図１に示すように、高炉内に主原料とフェロコークスの混合層１と、通常コークス層２とを装入する際に、無次元半径０〜０．１２の範囲に厚く通常コークス層２を形成する。図１において、左側が炉中心であり、右側が炉壁５である。このような堆積状態とするためには、中心にコークスを装入するための専用のシュートを用いるか、原料装入用の回転シュートがほぼ垂直となる位置でコークスを装入する。
【００１２】
（ｂ）主原料へのフェロコークス混合状態を調整する方法について。
主原料へのフェロコークス混合状態を調整して、無次元半径０〜０．１２の範囲に「主原料＋フェロコークス」の混合層を存在させない方法である。図２に示すように、通常コークス層２は通常通りに装入し、無次元半径０〜０．１２の範囲には主原料のみの主原料層３を形成し、残りの半径位置に「主原料＋フェロコークス」の混合層を形成する。このような堆積状態とするためには、「主原料＋フェロコークス」の混合物の装入に先立って中心近傍に主原料のみを別バッチで装入するか、中心近傍に装入物が堆積するタイミングでは炉頂バンカーから「主原料＋フェロコークス」の混合物が排出しないように、炉頂バンカーへ主原料およびフェロコークスを装入する順序を調整する方法を採用すればよい。
【００１３】
図３は、「主原料＋フェロコークス」の混合層１を、通常コークス層２の上に装入した例であるが、無次元半径０〜０．１２の炉中心部にフェロコークスが存在するため、フェロコークスの主原料に対する混合量が多いと、フェロコークスから発生した粉が炉芯部に移動し通気性が悪化する。
【００１４】
本発明では、無次元半径０〜０.１２以内の炉中心部にフェロコークスを存在させないことが重要であり、その他の領域においてはフェロコークスと主原料の混合状態は任意である。ただし、還元性向上という観点からはフェロコークスは主原料と均一に混合することが望ましい。例えば、図４に示すように炉壁５付近の領域にフェロコークスのみの層４を形成した場合、図３の場合と比較して、フェロコークス層４のフェロコークスは主原料の還元性改善に寄与しないため、フェロコークスの持つ還元材比低減効果が充分に発現されない。従って、無次元半径０〜０.１２以内の炉中心部にフェロコークスを存在させず、かつ、それ以外の半径位置では主原料とフェロコークスとが均一に混合されていることが望ましい。
【実施例１】
【００１５】
内容積５０００ｍ3の高炉において、コークス比３７０ｋｇ／ｔ、微粉炭比１３０ｋｇ／ｔの操業条件をベースとし（操業Ｎｏ．１）、質量比で鉄：コークス＝０．４：０．６で製造したフェロコークスを使用した操業（操業Ｎｏ．２〜４）を行なった。操業Ｎｏ．１は、塊鉱石および焼結鉱からなる主原料と、コークスとを交互に炉内に装入する通常の操業形態であり、フェロコークスを使用する操業では、フェロコークスは主原料と混合して使用した。表１に操業条件、および下部通気抵抗指数、出銑比の変化を示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
操業Ｎｏ．２〜４の操業は以下のようにして行なった。操業Ｎｏ．２として、図３に示すように、通常のコークス層２と「主原料＋フェロコークス」の混合層１とを交互に装入した。炉中心部にフェロコークスが存在する状態での操業である。フェロコークス使用により還元材比は低減したが、通気抵抗が上昇したために送風量を低下させる操業を行なったところ、出銑量が低下した（比較例）。
【００１８】
これに対し、操業Ｎｏ．３では、通常コークスを図１に示すように中心部に厚く装入し、無次元半径０.１２以内にフェロコークスと主原料の混合層１が存在しないような操業を実施したところ、通気変動が抑制され、操業が安定した（本発明例）。
【００１９】
また、主原料へのフェロコークス混合状態を調整し、図２に示すように炉中心部を主原料のみの層３として、無次元半径０.１２以内にフェロコークスと主原料の混合層が存在しないような操業を実施したところ、通気変動が抑制され、操業が安定した（本発明例）。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の装入物分布の一実施形態を示す概略図（中心部に主原料無し）。
【図２】本発明の装入物分布の一実施形態を示す概略図（中心部に主原料有り）。
【図３】装入物分布の一例を示す概略図（比較例）。
【図４】装入物分布の一例を示す概略図（好ましくない例）。
【符号の説明】
【００２１】
１    主原料とフェロコークスの混合層
２    通常コークス層
３    主原料層
４    フェロコークス層
５    炉壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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