(57)【要約】    【課題】反応性の高いコークスを使用する場合においても、コークスの劣化を抑制して高炉内での通気性を確保し、還元材使用量を低減できる高炉の操業方法を提供する。    【解決手段】羽口から微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、全装入コークスのコークス反応性指数（ＣＲＩ）が加重平均値で３０％以上のコークスと、全装入焼結鉱の焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）が加重平均値で７０％以上の焼結鉱とを使用するとともに、高炉スラグ量を２７０ｋｇ／ｔ−溶銑以下とする高炉の操業方法。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽口から微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、全装入コークスのコークス反応性指数（ＣＲＩ）が加重平均値で３０％以上のコークスと、全装入焼結鉱の焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）が加重平均値で７０％以上の焼結鉱とを使用するとともに、高炉スラグ量を溶銑１トン当たり２７０ｋｇ以下とすることを特徴とする高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元材使用量の低減を図る高炉の操業方法に関し、詳細には、微粉炭を吹き込みながら、反応性指数の高いコークスと被還元性指数の高い焼結鉱を装入し、高炉スラグ量を低減させて操業する高炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の反応効率を向上させ、還元材使用量を低減する技術は、銑鉄製造コストの削減のみならず、近年のＣＯ2ガス削減問題にとっても重要な課題である。
【０００３】
高炉操業においては、炉頂部から鉄源としての焼結鉱、ペレット、塊鉱石など（以下、総称して「鉱石」とも称する）、ならびに還元材および燃料としてのコークスが交互に装入され、炉下部の羽口からは熱風が送風されるとともに、微粉炭などの補助燃料が吹き込まれる。炉頂部から装入された鉱石およびコークスは、交互に積層された鉱石層およびコークス層を形成し、高炉内の鉱石およびコークス（以下、総称して「装入物」ともいう）の荷下がりにしたがって、徐々に高炉内を炉下部に向かって降下しながら、炉下部から上昇するガスにより加熱され、昇温される。
【０００４】
一般に、高炉内では、炉頂部から装入された装入物の温度が５００℃前後に達すると鉱石のガス還元が始まり、９００〜１０００℃の温度域に達するまでに鉱石はウスタイト（ＦｅＯ）に還元される。装入物の温度が上昇するにつれて装入物とガスの温度差は減少し、９００〜１０００℃付近で、その温度差および炉高方向の温度勾配が小さくなって、鉱石のガス還元が停滞する、いわゆる「熱保存帯領域」が形成されることが知られている。その後さらに昇温が進むと、鉱石のガス還元反応（ＦｅＯ＋ＣＯ→Ｆｅ＋ＣＯ2）およびコークスのソリューションロス反応（Ｃ＋ＣＯ2→２ＣＯ）がともに活発に進行して鉱石の還元が促進され、還元鉄が生成するとともに、生成した還元鉄の溶解および浸炭が進行して銑鉄が生成される。
【０００５】
上記の熱保存帯領域においては、鉄（Ｆｅ）−ウスタイト（ＦｅＯ）共存相が、炉内を上昇するガスの酸素ポテンシャルに応じて、還元平衡（ＦｅＯ＋ＣＯ＝Ｆｅ＋ＣＯ2）に近い状態にあるため、鉱石のガス還元が停滞すると考えられている。
【０００６】
この還元平衡に近い状態を脱して、鉱石の還元反応を回復し促進させるため、反応性の高いコークスを使用する操業方法が知られている。すなわち、熱保存帯領域において反応性の高いコークスを使用して、ソリューションロス反応（Ｃ＋ＣＯ2→２ＣＯ）を促進させ、炉内を上昇するガス中のＣＯ濃度を高めて鉱石の還元反応を促進する方法である。  反応性の高いコークスを使用して還元反応を促進する操業方法としては、例えば、下記の特許文献１および特許文献２に開示された方法がある。
【０００７】
特許文献１には、焼結鉱を主体とする鉄源と通常冶金用コークスとＪＩＳ反応性が３０％以上で平均粒径が２５ｍｍ以下の高反応性コークスを装入する高炉の操業方法において、焼結鉱の被還元性に応じて高反応性コークスの使用比率、粒径、ＪＩＳ反応性の少なくとも１つを調整することにより高炉内の熱保存帯温度を制御する高炉の操業方法が開示されている。また、特許文献２には、上記の特許文献１に開示された方法において、さらに鉄源として結晶水３％以上を有する塊鉄鉱石を加え、熱保存帯温度の調整因子の選択肢の１つとして、この塊鉱石の使用比率も加えた操業方法が開示されている。
【０００８】
しかしながら、コークスの反応性を上昇させると、コークスがガス化反応によってその質量を減ずるとともに、コークスの基質が脆弱化して粒子としての強度が低下し、高炉内での荷重、衝撃、摩擦などによって粉化し、高炉内における通気性の悪化や、ひいては炉況不調を惹起するおそれがある。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１４５７３０号公報（特許請求の範囲および段落［０００８］）
【００１０】
【特許文献２】特許第３０６１９６５号公報（特許請求の範囲および段落［０００８］）
【特許文献３】特開平９−１７０００８号公報（特許請求の範囲およびお段落［００１０］）
【非特許文献１】岩永祐治：「鉄と鋼」  Ｖｏｌ．７７（１９９１）Ｎｏ．１  ｐ７１〜７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、反応性の高いコークスを使用して高炉の還元材使用量を低減する高炉の操業方法において、コークスの冷間強度を向上させることによる銑鉄製造コストの上昇を伴うことなく、高炉内でのコークスの強度劣化および粉化を抑制し、炉内通気性を確保して安定操業を可能とす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】
【００１２】
本発明者らは、前記の課題を解決するために、従来の問題点を踏まえて、高炉内における温度、ガス組成および装入物荷重条件にシミュレートさせた高温までの昇温荷重軟化試験および試験高炉を用いた試験操業により種々の検討を重ね、下記の（ａ）〜（ｃ）に示す知見を得て、本発明を完成させた。
【００１３】
（ａ）コークスの反応性指数（ＣＲＩ）が３０％以上であれば、ソリューションロス反応の進行により還元ガス中のＣＯ濃度が十分に上昇するので、鉱石の到達還元率は高くなるが、コークスの反応率（質量減少率）も増加することから、コークス強度が低下し、高炉内におけるコークス粉化が進行する。
【００１４】
（ｂ）焼結鉱の被還元性指数（ＲＩ）が７０％以上であれば、高炉内における到達還元率が高くなり、溶融滴下時におけるスラグ中のＦｅＯ濃度が低下するので、コークスとＦｅＯとの反応によるコークスの劣化が抑制され、高炉下部におけるコークス強度は高い値に維持される。
【００１５】
（ｃ）高炉におけるスラグ量が溶銑１トン当たり２７０ｋｇ以下であれば、吹き込まれた微粉炭に由来する未燃焼チャーがスラグ中にトラップされる量が低下し、未燃焼チャーがガス化反応に消費されることから、その分だけコークスのガス化反応量が低減し、高炉下部におけるコークス強度の低下が抑制される。
【００１６】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記に示す高炉の操業方法にある。
【００１７】
すなわち、「羽口から微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、全装入コークスのコークス反応性指数（ＣＲＩ）が加重平均値で３０％以上のコークスと、全装入焼結鉱の焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）が加重平均値で７０％以上の焼結鉱とを使用するとともに、高炉スラグ量を溶銑１トン当たり２７０ｋｇ以下とすることを特徴とする高炉の操業方法」である。
【００１８】
本発明において、「全装入コークス」とは、高炉内に装入される全ての種類のコークスを意味し、例えば、反応性指数、粒度などの性状の異なるコークスを配合または分割して装入した場合は、それら全てのコークスをいう。
【００１９】
「コークス反応性指数（ＣＲＩ）」とは、粒径１９〜２１ｍｍのコークスを、１１００℃にて、ＣＯ2ガスを５ＮＬ／分の流量で流して１２０分間反応させた時のコークスの質量減少率をいい、詳細は、後述するとおりである。
【００２０】
「全装入焼結鉱」とは、高炉内に装入される全ての種類の焼結鉱を意味し、例えば、被還元性指数、粒度などの性状の異なる焼結鉱を配合ないしは分割して装入した場合は、それら全ての焼結鉱をいう。
【００２１】
「焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）」とは、ＪＩＳ  Ｍ  ８７１３に規定された焼結鉱の被還元性指数を意味し、粒径１９〜２１ｍｍの焼結鉱に、９００℃にて、ＣＯ：３０％およびＣＯ2：７０％の混合ガスを１５ＮＬ／分の流量で流して、１８０分間還元反応を行わせた時の最終還元率をいい、詳細は、後述するとおりである。
【００２２】
「加重平均値」とは、コークスの種類別装入量（質量または容積）による加重平均値、または焼結鉱の種類別装入量（質量または容積）による加重平均値を意味する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の方法によれば、反応性の高いコークスを使用する場合であっても、コークスの反応性、焼結鉱の被還元性および高炉のスラグ量を適正化することにより、コークスの冷間強度の改善による銑鉄製造コストの上昇を伴うことなく、高炉内でのコークスの強度劣化および粉化を抑制し、安定した炉内通気性のもとで、高炉の還元材使用量の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の高炉の操業方法についてさらに詳細に説明する。本発明は、羽口から微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、全装入コークスのコークス反応性指数（ＣＲＩ）が加重平均値で３０％以上のコークスと、全装入焼結鉱の焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）が加重平均値で７０％以上の焼結鉱とを使用するとともに、高炉スラグ量を溶銑１トン当たり２７０ｋｇ以下とする高炉の操業方法である。
【００２５】
前述のとおり、コークスの反応性を上昇させると、コークスがガス化反応によって質量を減じるとともに、粒子を構成するコークス基質が脆弱となり、構造体としての粒子の強度が低下して、高炉内での荷重、衝撃、摩擦などによって粉化しやすくなる。このように、高炉内においてコークスの粉化が進行すると、炉内の通気性が悪化し、ひいては炉況不調に陥るおそれもある。
【００２６】
（Ａ）コークスの反応性および焼結鉱の被還元性が炉内反応におよぼす効果
本発明者らは、コークスの反応性指数（ＣＲＩ）および焼結鉱の被還元性指数（ＲＩ）を変化させたときに、高炉内においてコークスおよび焼結鉱の反応効率がどのように変化するのかを調査するため、高温荷重軟化試験を実施した。
【００２７】
図１は、高炉装入物の高温荷重軟化試験装置を示す図であり、同図（ａ）は試験装置の縦断面図を表し、同図（ｂ）は試料部分の縦断面の拡大図を表す。また、図２は、高炉装入物の高温荷重軟化試験条件を示す図であり、同図（ａ）は試料温度の時間的変化を、同図（ｂ）は還元ガス流量の時間的変化を、そして同図（ｃ）は荷重の時間的変化をそれぞれ表す。
【００２８】
底部に還元ガス流通用の貫通孔を多数設けた黒鉛坩堝２の中に高炉装入物試料３として、コークス試料３１および鉱石試料３２を交互に合計４層装入し、これらを竪型電気炉１中に装入後、竪型電気炉１の下部から還元ガス４を導入して、黒鉛坩堝２内の高炉装入物試料３の充填層に還元ガス４を通じながら、荷重制御装置６により試料充填層に荷重を負荷し、昇温加熱条件下にて荷重軟化および還元試験を行った。
【００２９】
ここで、温度測定装置７により測定される試料充填層の温度は、竪型電気炉１の黒鉛発熱体５に供給する電力を制御することにより、また、還元ガス組成は、ガス流量制御装置１０によりＣＯガス、ＣＯ2ガスおよびＮ2ガスの流量を制御することにより、そして、荷重は荷重制御装置６により、それぞれ、図２に示される条件で時間的に変化させた。また、還元ガス４が試料充填層を通過した後の排ガス組成は、排ガス分析装置１２により連続的に分析し、試料充填層のガス圧力損失は、試料充填層入側および出側のガスの圧力差を圧力測定装置８により測定することにより求めた。溶融滴下物は、竪型電気炉１の下方に設けたターンテーブル９により回収し、その化学分析を行ってＦｅＯなどのスラグ組成を求めた。
【００３０】
まず、焼結鉱の性状を一定として、コークスの反応性指数（ＣＲＩ）を変化させた場合の影響を調査した。
【００３１】
図３は、焼結鉱の到達還元率におよぼすコークス反応性指数（ＣＲＩ）の影響を示す図であり、図４は、コークスの反応率におよぼすコークス反応性指数（ＣＲＩ）の影響を示す図である。
【００３２】
図３の結果によれば、コークス反応性指数（ＣＲＩ）を上昇させると焼結鉱の到達還元率が向上し、高炉内における焼結鉱の還元反応効率が改善される。特に、コークス反応性指数（ＣＲＩ）が３０％以上では、ソリューションロス反応の進行により還元ガス中のＣＯ濃度が十分に上昇するので、焼結鉱の還元率は約８８％以上の高い値に達する。
【００３３】
しかしながら、コークスのガス化反応も同時に促進されるため、前記図４の結果に見られるとおり、コークス反応率（質量減少率）が増加することに起因して、コークスの基質が劣化し、コークス強度が低下して、コークス粒子の崩壊や粉化が発生すると予想される。ここで、コークス反応率とは、｛（反応前コークス質量−反応後コークス質量）／（反応前コークス質量）｝×１００（％）により算出される値である。
【００３４】
ここで、本発明者らが対象としているコークス反応性指数（ＣＲＩ）は、前記特許文献１または特許文献２にて記載されているコークスのＪＩＳ反応性とは測定方法が相違し、内容が全く異なる指数である。すなわち、コークス反応性指数（ＣＲＩ）は、粒子径が１９〜２１ｍｍのコークス２００ｇに、１１００℃にてＣＯ2ガスを５ＮＬ／分の流量で流して１２０分間反応させた後のコークスの質量減少率を下記（１）式により算出したものである。
【００３５】
ＣＲＩ＝｛（反応前コークス質量−反応後コークス質量）／（反応前コークス質量）｝×１００（％）  ・・・（１）
一方、コークスのＪＩＳ反応性は、ＪＩＳ  Ｋ  ２１５１に規定された、いわばコークスの基質の反応性を評価する指標であり、粒径８４０〜１６８０μｍのコークス約１００ｇに９５０℃にて、５０ｍＬの流量のＣＯ2ガスを流して反応させ、反応後の排ガス組成に基いて反応性を求めるものである。排ガス組成は反応開始後の２０分〜６０分までの間で少なくとも２回以上測定して平均値を求め、下記（２）式を用いて反応性を算出する。
【００３６】
ＪＩＳ反応性＝｛ＣＯ／（ＣＯ＋ＣＯ2）｝×１００（％）    ・・・（２）
ここで、ＣＯは反応によって生成したＣＯガスの濃度（％）を、ＣＯ2は未反応のＣＯ2ガスの濃度（％）（すなわち、ＣＯ2＝１００−ＣＯ）をそれぞれ表す。
【００３７】
上述のとおり、本発明において、使用するコークス反応性指数（ＣＲＩ）は、高炉内におけるコークスの反応条件に近似させた塊コークスの反応性を示す指数であり、コークス基質の反応性を評価するＪＩＳ反応性とは基本的の相違する指数である。
【００３８】
次に、コークス試料の性状を一定として、焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）を変化させたときのコークスの反応後強度におよぼす影響につき調査した。
【００３９】
図５は、コークスの反応後強度におよぼす焼結鉱の被還元性指数（ＲＩ）の影響を示す図である。ここで、コークス試料としてはコークス反応性指数（ＣＲＩ）が３０．５％のものを用いた。同図の結果によれば、焼結鉱の被還元性指数（ＲＩ）が上昇するにともない、コークスの反応後強度（Ｉ（６００、＋９．５））は上昇する。これは、焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）が向上することにより、焼結鉱の溶融滴下時における到達還元率が上昇して、滴下するスラグ中のＦｅＯ濃度が低下し、コークスと溶融ＦｅＯとの反応量が減少したために、コークスの反応による劣化が抑制されたことによるものである。また、同図の結果から、焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）が７０％以上であれば、高炉下部におけるコークス強度は高い水準に維持されることが理解される。
【００４０】
ここで、焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）およびコークス反応後強度（Ｉ（６００、＋９．５））について説明する。
【００４１】
焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）は、前述のとおり、ＪＩＳ  Ｍ  ８７１３に規定された焼結鉱の被還元性指数を意味し、粒径１９〜２１ｍｍの焼結鉱５００ｇに、９００℃にて、ＣＯ：３０％およびＣＯ2：７０％の混合ガスを１５ＮＬ／分の流量で流して、１８０分間還元反応を行わせ、還元後の試料の最終還元率および質量変化から、下記の（３）式を用いて算出するものである。
【００４２】
ＲＩ＝｛（ＷＯ−ＷＦ）／Ｗ１×（０．４３０Ａ−０．１１２Ｂ）｝×１００（％）
・・・（３）
ここで、Ｗ１は測り取った試料質量（ｇ）を、ＷＯは還元開始直前の試料質量（ｇ）を、ＷＦは還元終了時の試料質量（ｇ）を、Ａは還元前試料中の全鉄分の含有率（％）を、そして、Ｂは還元前試料中の酸化第一鉄の含有率（％）をそれぞれ表す。
【００４３】
また、コークスの反応後強度（Ｉ（６００、＋９．５））は、前記の荷重軟化試験後または後述の試験高炉内から採取した粒径１５〜２０ｍｍのコークス１４０〜１５０ｇを直径１４０ｍｍ、長さ７００ｍｍの両端を閉じた円筒形の金属製のドラム（以下、「Ｉ型ドラム」とも記す）に装入し、ドラムの長手方向の中心を通り円筒中心軸と直交する軸の周りに２０ｒｐｍにて３０分間、すなわち合計６００回転させた後のコークス試料中の粒径９．５ｍｍ以上の粒子の質量分率を百分率（％）により表示したものである。なお、コークスの反応後強度（Ｉ（６００、＋９．５））は、以下、「コークス反応後強度（Ｉ）」とも記す。
【００４４】
反応性の高いコークスを使用する際にコークスの粉化を抑制する方法としては、特許文献３に、羽口からの微粉炭吹き込み量に応じて、コークスの反応性を変化させる操業方法が開示されている。この方法は、コークスのレースウェイにおける粉化に着目したものであり、微粉炭の吹き込み量が増加した場合にはレースウェイ内の酸素濃度が低下するため、コークス表面の劣化層が消費されずに粉化することを防止しようとするものである。すなわち、微粉炭吹き込み量が増加したときには、コークスの反応性を向上させ、コークスがレースウェイに到達する以前にコークス粒子表面の劣化層をガス化反応により消滅させて、レースウェイ内におけるコークスの粉化を抑制するという方法である。
【００４５】
これに対して、非特許文献１には、上記とは異なる微粉炭吹き込み時のコークス劣化挙動が報告されている。すなわち、レースウェイ内で燃焼されずにレースウェイ領域の外部に吹き出された未燃焼チャーは、比表面積が大きく反応性が高いため、コークスが炉内を降下してレースウェイに到達するまでに、この未燃焼チャーが優先的にガス化反応に消費され、したがって、コークスの反応による劣化は生じにくいとするものである。
【００４６】
（Ｂ）高炉スラグ量がコークス強度の低下におよぼす効果
そこで、本発明者らは、さらに、未燃焼チャーの挙動に着目し、コークスの反応による劣化を最大限に抑制する方法を検討した。つまり、コークスの反応による劣化を抑制するためには、未燃焼チャーをコークスよりも先に優先的にガス化反応により消費させる必要があり、そのためには、未燃焼チャーがガス化反応以外の要因により消滅することを防止する必要があるとの観点から研究を進め、炉下部において大量に溶融・滴下するメタルおよびスラグに着目した。
【００４７】
上述の未燃焼チャーが大量に滴下するメタルおよびスラグにトラップされ、浸炭に消費されれば、ガス化反応に消費される未燃焼チャーは減少し、したがって、炉下部におけるコークスのガス化反応を抑制し強度劣化を抑制することは困難となる。メタル量およびスラグ量を低減させることができれば、未燃焼チャーがコークスに優先してガス化反応に消費され、コークスの反応による劣化を抑制できる。メタル量は計画された銑鉄生産量により定められていることから、その量を減じることは難しいが、スラグ量は原料品質設計により調整し、低減することが可能である。
【００４８】
そこで、試験高炉を用いてスラグ量を変化させた試験操業を行い、炉内におけるコークスの反応後の強度変化を調査した。  図６は、試験操業に使用した試験高炉の縦断面を模式的に示す図である。試験高炉は、炉床径（図中のｂ）が０．９ｍ、羽口からストックレベルまでの高さ（図中のａ）が４．５ｍ、炉内容積が３．６ｍ3である。炉底から０．８ｍの高さの位置の炉体側壁部には３本の羽口１０１が円周方向に１２０度づつ方位を違えて設置されている。炉底側壁部には出銑滓口１０２が１個、炉上部にはコークス装入用ホッパー１０３および鉱石装入用ホッパー１０４ならびに炉内ガス排出口１０５が設置されている。また、羽口レベルから３００ｍｍ上方にはコークスサンプラー１０７が設置されており、操業中にコークスを採取して、強度などの性状を調査した。
【００４９】
図７は、試験高炉のコークスサンプラーにより炉下部から採取したコークスの強度におよぼす高炉スラグ量の影響を示す図である。同図に示される結果によれば、高炉スラグ量を低下させることにより、コークス強度指数（Ｉ）を上昇させることができる。特に、高炉におけるスラグ量が溶銑１トン当たり２７０ｋｇ（以下、「２７０ｋｇ／ｔ−溶銑」または「２７０ｋｇ／ｔ」とも記す）以下であれば、吹き込まれた微粉炭に由来する未燃焼チャーがスラグ中にトラップされる量が低下し、未燃焼チャーがガス化反応に消費されて、その分だけコークスのガス化反応量が低減し、高炉下部におけるコークス強度の低下が抑制されてコークス強度を高い値に維持することができる。
【００５０】
（Ｃ）コークスおよび焼結鉱の性状ならびに高炉スラグ量の適正範囲
以下に、本発明を前記の範囲に限定した理由および好ましい範囲について説明する。
【００５１】
１）全装入コークスの反応性指数（ＣＲＩ）が加重平均値で３０％以上：
前述のとおり、コークス反応性指数（ＣＲＩ）が３０％以上であれば、ソリューションロス反応の進行により還元ガス中のＣＯ濃度が十分に上昇し、炉内での焼結鉱の高い還元効率が得られることから、ＣＲＩの適正範囲を３０％以上とした。また、コークス反応性指数などの性状の異なるコークスを配合または分割して装入する場合は、それら全ての種類のコークスのＣＲＩを装入量により加重平均した値を用いればよい。なお、ＣＲＩの好ましい範囲は、３３％以上である。
【００５２】
２）全装入焼結鉱の被還元性指数（ＲＩ）が加重平均値で７０％以上：
焼結鉱の被還元性指数（ＲＩ）が７０％以上であれば、高炉内における到達還元率が高くなり、焼結鉱の滴下時におけるスラグ中のＦｅＯ濃度が低下して、コークスと溶融ＦｅＯとの反応に基くコークスの劣化が抑制され、炉下部におけるコークス強度は高い値に維持されることから、ＲＩの適正範囲を７０％以上とした。ここで、ＲＩの値が異なる焼結鉱を配合または分割して装入する場合は、それら全ての種類の焼結鉱のＲＩを装入量により加重平均した値を用いる。なお、ＲＩの好ましい範囲は、７１％以上である。
【００５３】
３）高炉スラグ量が２７０（ｋｇ／ｔ−溶銑）以下：
高炉でのスラグ量が２７０ｋｇ／ｔ−溶銑以下であれば、吹き込まれた微粉炭由来の未燃焼チャーがスラグ中にトラップされる量が低下し、ガス化反応に消費されることから、コークスのガス化反応に起因するコークス強度の低下が抑制される。そこで、高炉のスラグ量を２７０（ｋｇ／ｔ−溶銑）以下とした。なお、好ましいスラグ量の範囲は、２６０（ｋｇ／ｔ−溶銑）以下である。
【００５４】
上述した１）〜３）の適正範囲を全て満足させるように操業諸元を調整することにより、コークスの劣化を抑制して高炉内通気性を確保し、かつ還元材使用量を低減できる高炉操業が達成される。
【実施例】
【００５５】
本発明の高炉操業方法の効果を確認するため、前述した試験高炉を用いて試験操業を行い、その結果を評価した。
【００５６】
表１に、試験操業に使用した装入物の主要成分組成を、また、表２に、装入物装入量、微粉炭吹込量およびスラグ量の実績をそれぞれ示した。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
【表２】
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【００５９】
なお、試験高炉では、実高炉に比べて溶銑単位質量（１ｔ）当たりの熱損失が大きいために、還元材比が実高炉に比較して高くなり、したがって、還元材に由来するスラグ生成量が多くなる。そこで、試験操業においては、スラグ量を実高炉なみの値に低減するために、普通コークスと灰分の低いオイルコークスとをそれぞれ５０質量％づつ配合して使用した。
【００６０】
表３に、装入されたコークスの反応性指数（ＣＲＩ）および焼結鉱の被還元性指数（ＲＩ）、スラグ量、ならびに、試験結果としての還元材比、炉内採取コークスの強度（Ｉ）をそれぞれ示した。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
表３において、還元材比は、コークス比と微粉炭比との和を表し、また、コークス強度（Ｉ）は、試験高炉に設置した前記のコークスサンプラーにより試験操業中に炉下部から採取したコークスを冷却後、目視により普通コークスとオイルコークスとに分別し、普通コークスについて、前記のＩ型ドラムにより測定した反応後強度（Ｉ（６００、＋９．５））の値を示す。
【００６３】
また、試験結果の評価は下記のとおり区分した。すなわち、還元材比については、７００ｋｇ／t未満の場合を良好（○）、７００ｋｇ／t以上の場合を不良（×）とし、コークス強度（Ｉ）については、８４．５％以上の場合を良好（○）、８４．５％未満の場合を不良（×）とした。そして、両者が良好の場合は、総合評価を良好（○）とし、上記の少なくともいずれかが不良の場合は総合評価を不良（×）とした。
【００６４】
試験番号１および２は、本発明で規定するコークスＣＲＩ、焼結鉱ＲＩおよび高炉スラグ量の範囲を全て満足する本発明例についての試験であり、試験番号３〜７は、コークスＣＲＩ、焼結鉱ＲＩまたは高炉スラグ量の少なくともいずれかが、本発明で規定する範囲を外れた比較例である。
【００６５】
本発明例の試験番号１および２では、還元材比が低く、また、コークス強度（Ｉ）は高いレベルに維持された。すなわち、炉内における焼結鉱の高い還元効率が達成され、しかも炉内の通気性も良好に維持され、総合評価は良好であった。
【００６６】
これに対して、比較例の試験番号３では、コークスＣＲＩおよび焼結鉱ＲＩはいずれも本発明で規定する範囲内であったことから、還元材比は低く良好であったが、スラグ量が高かったために、コークスの反応量が増大してコークス強度（Ｉ）が低下し、炉内通気性も阻害されて、総合評価は不良となった。また、比較例の試験番号４は、焼結鉱ＲＩが低く、またスラグ量も多かったために、還元材比が高く、コークス強度（Ｉ）も低下し、総合評価は不良となった。
【００６７】
比較例の試験番号５では、焼結鉱ＲＩおよびスラグ量は、本発明で規定する範囲を満足していたが、コークスＣＲＩが低かったために、コークス強度（Ｉ）は高く維持されたものの、焼結鉱の還元効率が低く、還元材比が上昇して、総合評価は不良となった。比較例の試験番号６では、焼結鉱ＲＩは本発明で規定する範囲内にあったが、コークスＣＲＩが低く、また、スラグ量が高かったために、コークス強度（Ｉ）は高く維持されたものの、焼結鉱の還元効率が低く、還元材比は上昇して総合評価は不良となった。そして、比較例の試験番号７においては、コークスＣＲＩ、焼結鉱ＲＩおよびスラグ量の全てが本発明で規定する範囲を外れたために、焼結鉱の還元効率は極めて低く、したがって、還元材比が極めて高くなり、総合評価も不良となった。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の方法によれば、反応性の高いコークスを使用する場合であっても、コークスの反応性、焼結鉱の被還元性および高炉のスラグ量を適正範囲に調整することにより、コークスの冷間強度の改善による銑鉄製造コストの上昇を伴うことなく、高炉内でのコークスの強度劣化および粉化を抑制し、安定した炉内通気性のもとで、高炉の還元材使用量の低減を図ることができる。したがって、本発明の高炉操業方法は、良好な炉内通気性と還元材比の低減の両立を要求される高炉の操業分野において広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】高炉装入物の高温荷重軟化試験装置を示す図であり、同図（ａ）は試験装置の縦断面図を表し、同図（ｂ）は試料部分の縦断面の拡大図を表す。
【図２】高炉装入物の高温荷重軟化試験条件を示す図であり、同図（ａ）は試料温度の時間的変化を、同図（ｂ）は還元ガス流量の時間的変化を、そして同図（ｃ）は荷重の時間的変化をそれぞれ表す。
【図３】焼結鉱の到達還元率におよぼすコークス反応性指数（ＣＲＩ）の影響を示す図である。
【図４】コークスの反応率におよぼすコークス反応性指数（ＣＲＩ）の影響を示す図である。
【図５】コークスの反応後強度におよぼす焼結鉱被還元性指数（ＲＩ）の影響を示す図である。
【図６】試験高炉の縦断面を模式的に示す図である。
【図７】炉下部から採取したコークスの強度におよぼす高炉スラグ量の影響を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１：竪型電気炉、  ２：黒鉛坩堝、  ３：高炉装入物試料、  ３１：コークス試料、
３２：焼結鉱試料、  ４：還元ガス、  ５：黒鉛発熱体、  ６：荷重制御装置、
７：温度測定装置、  ８：ガス圧力測定装置、  ９：ターンテーブル、              １０：ガス流量制御装置、  １１：排ガス、  １２：排ガス分析装置、１０１：羽口、
１０２：出銑滓口、１０３：コークス装入用ホッパー、１０４：鉱石装入用ホッパー、
１０５：炉内ガス排出口、１０６：断熱材および耐火物、１０７：コークスサンプラー。
【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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【図６】
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【図７】
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