(57)【要約】  【課題】高炉の減尺操業に際して火炎を抑制するとともに、投入する不燃物に起因する操業再開後の炉況不調を防止することができる減尺操業方法の提供。【解決手段】減尺休風を行う際に炉頂火炎抑制のために投入する不燃物として、固相析出温度が1430℃以下の不燃物を使用する。投入する不燃物は、CaＯ／SiＯ2が0.13〜1.15、Al2Ｏ3が10.0〜15.0％、MgＯが13.3％以下で、CaＯ、SiＯ2、Al2Ｏ3およびMgＯの合計が95％以上のものであることが望ましい。また、炉頂着火後に、不燃物を火炎の激しい位置に選択的に投入することが望ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
減尺休風を行う際に炉頂火炎抑制のために投入する不燃物として、固相析出温度が1430℃以下の不燃物を使用することを特徴とする高炉の減尺操業方法。
【請求項２】
投入する不燃物が、CaＯ／SiＯ2が0.13〜1.15、Al2Ｏ3が10.0〜15.0％、MgＯが13.3％以下で、CaＯ、SiＯ2、Al2Ｏ3およびMgＯの合計が95％以上のものである請求項１に記載の高炉の減尺操業方法。ただし、上記の％は質量％である。
【請求項３】
炉頂着火後、不燃物の一部を火炎の強い位置に選択的に投入することを特徴とする請求項１または２に記載の高炉の減尺操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の減尺操業方法に関するもので、特に、休風時に炉内原料から発生する火炎を抑制して補修等の作業に支障がないようにし、かつ休風後の操業再開にあたっても炉況不調を招くことのない減尺操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄用の高炉は、補修等のために操業を停止する場合がある。そのときは、炉内への原料投入を中止し、休風して、炉内に残存する装入物を少しずつ下方に下げていく操業が行われる。これを吹卸しまたは減尺操業と称している。
【０００３】
減尺操業時には防爆およびＣＯガスの無害化のために、炉内原料の表面から発生する可燃ガスに着火して、これを燃やす。これを炉頂着火という。ところが、着火後の火炎が強すぎると、炉内や炉頂での作業に支障が出る。そこで、不燃物を投入して、これを原料の表層の適当な範囲に分布させ、火炎を抑制することが行われている。
【０００４】
上記の不燃物としては、製鉄所内で入手できて取り扱いも容易な高炉スラグ（徐冷スラグ。バラスともいう。）を用いるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平２０００−２３９７１６号公報  火炎抑制のために投入される不燃物は炉内で最終的にはスラグとなる。高炉の操業を継続するためには、炉内で生成した溶銑と溶滓を出銑口から排出しなければならない。スラグの組成が不適当でその融点が高い場合、あるいは粘性が大きすぎる場合、または炉熱が低すぎてスラグの溶解が十分にできない場合には、荷下がりの悪化を引き起こし、順調な風量復帰が妨げられる。最悪の場合はスラグの排出ができなくなって、高炉操業の継続が不可能になってしまう。
【０００６】
上記の事情から、炉内に投入されるものでスラグになるものは、低温で溶融するものであることが望ましい。また、その溶融には熱が必要であるから、特に休風後の炉熱が低い状態での操業では、炉内で生成するスラグが少ないこと、換言すれば、スラグになる投入物の量はできるだけ少ないこと、が望ましい。
【０００７】
前記の特許文献１に例示されている高炉スラグは、比較的融点が高い。従って、これを不燃物として投入すると、長時間休風で炉熱が低くなった後に送風を再開したとき、投入した不燃物（高炉スラグ）の溶解が十分にできず、荷下がりの悪化による風量復帰の遅延、排滓性の悪化による通気性の低下などの支障がおきて、炉況不調を招く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、高炉の減尺操業に際して火炎を抑制するとともに、投入する不燃物に起因する操業再開後の炉況不調を防止することができる減尺操業方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、下記(1)〜(3)の減尺操業方法を要旨とする。
【００１０】
(1)減尺休風を行う際に炉頂火炎抑制のために投入する不燃物として、固相析出温度が1430℃以下の不燃物を使用することを特徴とする高炉の減尺操業方法。
【００１１】
(2)投入する不燃物が、CaＯ／SiＯ2が0.13〜1.15、Al2Ｏ3が10.0〜15.0％、MgＯが13.3％以下で、CaＯ、SiＯ2、Al2Ｏ3およびMgＯの合計が95％以上のものである上記(1)の高炉の減尺操業方法。ただし、上記の％は質量％である。
【００１２】
(3)炉頂着火後、不燃物の一部を火炎の激しい位置に選択的に投入することを特徴とする上記(1)または(2)の高炉の減尺操業方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
１．前記(1)の発明について
図１は、休風時間と、操業再開（送風再開）後の初回出銑の溶銑温度との関係を示す図である。同図のＡの領域は、休風時間が短くて炉内温度の低下が比較的小さい領域である。このときは、不燃物として通常の高炉スラグを投入しても通風再開後の操業には支障がない。一方、Ｂの領域は、50時間を超える長時間の休風を行った領域で、その場合は、操業再開後の初回出銑の溶銑温度は著しく低下する。これは、炉内温度の大きな低下を意味し、不燃物として高炉スラグを投入すると送風再開後の荷下がりや出滓に困難が生じて、炉況不調を招く。
【００１４】
前記のとおり、火炎抑制のために投入する不燃物はスラグとなるが、その溶解が不十分であれば高炉の連続操業に様々な支障が生じる。従って、投入する不燃物については、休風によって低下した炉内温度の下でも溶解可能であることが求められる。本発明では、まず、投入する不燃物の溶解温度を下げることを目標にした。
【００１５】
通常の高炉スラグは、その固相析出温度（即ち、すべてが完全に液体になる温度）は、約1470℃である。一方、図１に示すように、通常実施される50時間程度までの休風であれば、初回溶銑温度は最低1370℃程度である。ただし、休風後の送風再開時の炉内温度は、初回溶銑温度よりも高いと考えられるから、固相析出温度が約1470℃の高炉スラグを不燃物として投入しても、操業に支障はない。このことから、初回溶銑温度よりも100℃高い固相析出温度を持つ不燃物であれば、火炎抑制のための投入物として使用できると考えられる。
【００１６】
図１によれば、100時間前後の長期休風でも、最も低い初回溶銑温度は約1330℃である。従って、この温度よりも100℃高い温度、即ち、1430℃までの固相析出温度を持つ不燃物は、長期休風を前提とする減尺操業においても投入可能であると推定できる。そして、本発明者は、実炉における試験でこの推定が正しいことを確認した。そこで、(1)の発明では、投入する不燃物を、固相析出温度が1430℃以下のものとした。
【００１７】
固相析出温度が1430℃以下の不燃物としては、様々の物がある。これらは、高炉に投入されて最終的にはスラグになるのであるから、溶銑の化学組成に大きな変動をもたらす成分を含んでいなければ、その種類には特に制約はない。しかし、次に述べるような酸化物系の物が望ましい。
【００１８】
２．前記(2)の発明について
高炉スラグは、主成分がCaＯ、SiＯ2、Al2Ｏ3およびMgＯである。投入する不燃物は前記のようにスラグになるので、その組成もこれらの酸化物を主体とするものであることが望ましい。上記の酸化物の中でAl2Ｏ3は、その含有量が増えるとスラグの粘性が大きくなる。そこで、溶解した後の不燃物の粘性が大きくなりすぎないように、Al2Ｏ3の含有量を15.0％以下とした。一方、Al2Ｏ3が少なすぎると結晶化温度が上昇してしまうので、下限を10.0％とした。
【００１９】
図２は、Al2Ｏ3が15％のときのCaＯ−SiＯ2−MgＯ系状態図である。この図から明らかなように、1430℃で完全に液体である組成は、直線Ａ−Ａ、Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃで囲まれる領域の組成、即ち、CaＯ／SiＯ2が0.13〜1.15、MgＯが13.3％以下の組成である。なお、直線Ａ−ＡはCaＯ／SiＯ2が0.13、直線Ｂ−ＢはCaＯ／SiＯ2が1.15のラインであり、直線Ｃ−ＣはMgＯが13.3％のラインである。
【００２０】
図２は、Al2Ｏ3が15％のときの状態図であるが、Al2Ｏ3が10％のときも上記の直線Ａ−Ａ、Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃで囲まれる領域の組成物の溶融温度は1430℃以下になるから、Al2Ｏ3が15.0％のときのCaＯ−SiＯ2−MgＯ組成物が完全に液体である温度を基準にすればよい。
【００２１】
次に、CaＯ、SiＯ2、Al2Ｏ3およびMgＯの合計が95％以上であることとした理由は、これら以外の酸化物等、例えばFeＯやMnＯが混入していても、それらの合計量が５％未満であれば前記の固相析出温度に実質的な影響を与えず、その温度を上昇させることがないからである。
【００２２】
３．前記(3)の発明について
火炎は炉内原料の表面に投入される不燃物の量が多いほど小さくなる。従って、強い火炎を抑えようとすれば、大量の不燃物を投入する必要がある。しかし、前記のとおり、炉内に投入する不燃物はできるだけ少ない方がよい。即ち、最小限の量の不燃物で火炎を抑制するのが望ましい。
【００２３】
火炎の強さは、原料表面の位置によって異なる。そのばらつきは、実際に火炎の状態をみるまでは予測できない。一部にでも火炎の強い部分があると作業への支障が生じるので、これまでは最も強い火炎を想定して、原料表面の全体を覆うように安全を見込んだ大量の不燃物を投入していた。即ち、原料表面のどの位置に強い火炎が発生しても対処できるように、不燃物を投入していた。その結果、火炎の強くない部位では不必要に過剰な不燃物が投入されることになり、これが、前述の様々な炉況不調の原因になっていた。
【００２４】
なお、不燃物の投入は、通常、休風の前に行う。休風後は炉内ガスの放出のために炉頂部のブリーダバルブを開くので、休風後に不燃物を投入すると発生した粉塵が炉外に出るおそれがあるからである。
【００２５】
本発明の(3)の方法では、休風前の不燃物の投入量は、平均的な火炎の強さを想定した量とし、着火の後に火炎の強い部分に選択的に必要量の不燃物を追加投入する。このようにすれば、原料表面全体に過剰な不燃物を投入する必要がなくなって、後述の実施例に示すように、投入量の大幅な節減ができる。
【００２６】
不燃物の追加投入が必要な火炎の強さは、実際の作業場所から放射熱や熱風の程度を観察することで判定できる。どの部分の火炎が強いかは炉頂マンホールからの目視観察で判断できる。
【００２７】
不燃物の投入形態には特に制約はない。例えば、粉粒状や塊状のものを袋詰めにして投入するという方法が採用できる。炉頂着火後、火炎の強い位置に選択的に追加投入してもよい。着火後は炉頂部のマンホールを開いても差し支えないので、この着火後の投入は、発塵しない程度に小分けしてマンホールから行えばよい。
【実施例】
【００２８】
内容積2700ｍ3の高炉で、従来方法（ケース１）と本発明方法（ケース２および３）を実施した。実施条件を表１に示す。
【００２９】
ケース１は、一般的な高炉スラグを不燃物として使用して休風を行った。投入量は40トンで、全てを休風前に投入した。投入した高炉スラグの固相析出温度は1470℃である。これは、初回溶銑温度（送風再開後の最初に出銑した溶銑の温度）1345℃よりも125℃高い。そのために出滓率が悪く、荷下がり不良が発生したため風量復帰時間（休風前の風量まで復帰する時間）が56時間と著しく長い。なお、出滓率は「出滓時間÷出銑時間×100」で定義されるもので、これが小さいということは、不燃物が多すぎて炉内温度の上昇が十分でないこと、もしくは炉内温度での投入不燃物等の溶解が不十分であることを意味する。
【００３０】
ケース２では、Al2Ｏ3の含有率が低く、CaＯ／SiＯ2も小さい組成の不燃物を投入した。この不燃物の固相析出温度は、1420℃である。投入量はケース１と同じであり、全てを休風の前に投入した。この場合は、初回出滓率は83.7％に向上し、風量復帰時間が30時間に短縮された。これは、不燃物の固相析出温度が低いので炉内で溶融しやすいこと、および溶融スラグの粘度が小さいことによる。
【００３１】
ケース３では、休風前の不燃物の投入量を20トンとした。投入量が少ないことと、炉内原料の表面状態が均一ではないために、原料表面の一部に火炎の強い部分が生じた。その部分を炉頂マンホールから確認して、そこへ土嚢用の袋に詰めた不燃物を追加投入した。その量は0.7トンである。その結果、火炎は作業に支障がない程度に抑制された。結局、投入総量は20.7トンであった。
【００３２】
表１に示すとおり、ケース３でも初回出滓率は81.4％に向上し、風量復帰時間は29時間で、ケース１よりも著しく改善されている。しかも、不燃物投入量はケース２の約半分になっている。
【００３３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の操業方法によれば、減尺操業時に火炎を抑制できるだけでなく、生成する溶滓の流動性が改善され、休風後の送風再開が円滑に実現でき、以後の炉況不調も防止できる。また、火炎が強い位置への不燃物の選択投入によれば、生成するスラグの量を減らすことができる。スラグ量の減少は、スラグの溶解熱の減少を意味し、その分だけ炉熱回復が早くなる。また、長期休風後の炉熱低下による操業不能の危険を防止する効果もある。
【００３５】
高炉の炉命延長が要求されている中で、減尺長時間休風による補修工事の頻度が大きくなるが、本発明はこのような事態に対処するのに極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】休風時間と、送風再開後の初回出銑の溶銑温度との関係を示す図である。
【図２】Al2Ｏ3が15％のときのCaＯ−SiＯ2−MgＯ系状態図である。
【図１】
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【図２】
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