(57)【要約】【課題】高炉改修後の立上げに際して、融着帯の肥大化を抑制して炉内の通気性を良好に維持すると共に、炉底部における通液性を良好に維持して、高炉の炉況を安定して高速に立上げることを可能とする高炉改修後の立上げ用焼結鉱を提供する。【解決手段】改修した高炉を立上げるに際し、高炉炉内にコークスと交互に装入する焼結鉱は、アルミナが０．８質量％以上１．２質量％以下、塩基度が１．３以上１．６５以下であるので、高炉の立上げ時における高炉炉内の通気性及び炉底部の通液性の悪化を防止し、高炉を安定かつ高速に立上げることができる。【選択図】図１
2007138274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改修した高炉を立上げるに際し、該高炉炉内にコークスと交互に装入する焼結鉱は、アルミナが０．８質量％以上１．２質量％以下、塩基度が１．３以上１．６５以下であることを特徴とする高炉改修後の立上げ用焼結鉱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の状況を安定に維持しつつ高速（短日間）に立ち上げることに適した高炉改修後の立上げ用焼結鉱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉改修後の高炉の立上げにおいては、まず、炉底上にコークスを敷き詰め、その上に枕木とコークスを順次充填し、続いて、焼結鉱及びコークスを交互に層状に装入し、この状態で、高炉炉内に熱風を供給して火入れ操業を行っていた。
この焼結鉱としては、例えば、特許文献１に記載されているように、通常操業で使用されている成分構成、即ち、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）が１．２５〜２．５、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が１．６〜２．８程度のものを使用していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１３１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した火入れ立上げ時においては、高炉炉内にコークスが多量（通常操業のおよそ１０倍）に装入されているため、このコークスが燃焼することによって、炉内に多量のアッシュが残る。このアッシュに含まれるアルミナとシリカにより、高炉炉内に形成される融着帯が通常操業時よりも肥大化し、炉内の圧損が大きくなってその通気性が悪化すると共に、炉底部に溜まった溶銑の通液性が悪化し、高炉を安定かつ高速に立上げることが困難であった。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高炉改修後の立上げに際して、融着帯の肥大化を抑制して炉内の通気性を良好に維持すると共に、炉底部における通液性を良好に維持して、高炉の炉況を安定して高速に立上げることを可能とする高炉改修後の立上げ用焼結鉱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その手段（１）は、改修した高炉を立上げるに際し、該高炉炉内にコークスと交互に装入する焼結鉱は、アルミナが０．８質量％以上１．２質量％以下、塩基度が１．３以上１．６５以下である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の高炉改修後の立上げ用焼結鉱は、高炉改修後の高炉の立上げに際し、アルミナと塩基度を所定範囲に規定した焼結鉱を使用するので、高炉炉内に形成される融着帯の肥大化を抑制すると共に、この融着帯による圧損を従来よりも抑制でき、高炉の立上げ時における炉内の通気性及び炉底部の通液性の悪化を防止して、高炉を安定かつ高速に立上げることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る高炉改修後の立上げ用焼結鉱（以下、単に焼結鉱ともいう）は、改修した高炉を立上げるに際し、高炉炉内にコークスと交互に装入するものであり、アルミナが０．８質量％以上１．２質量％以下、塩基度が１．３以上１．６５以下のものである。以下、詳しく説明する。
【０００９】
高炉の立上げ時における操業は、炉内に熱風を供給して炉内に充填した枕木及びコークスを燃焼し、炉内を昇温させる過程において、炉上部に融着帯を形成させると共に、炉下部に炉芯を形成させ、通常の高炉操業へと移行させる操業である。
この立上げ時において、炉内容積が５０００ｍ3 を超える超大型高炉を使用する場合、炉床径が１５ｍ程度まで及ぶようになる。このため、前記したように、炉内に熱風を供給して枕木及びコークスを燃焼したとしても、炉床に形成されている炉芯の炉径方向中央部まで充分に高温にできていない状態で、形成された融着帯から溶融物（溶銑とスラグの混合物）が滴下し始める。
このため、滴下する溶融物の温度が低いと炉芯内で凝固する。
【００１０】
従来のように、高炉の立上げを長期間（３〜４日程度）かけて行う場合には、熱風量が徐々に増加することから、その凝固した溶融物が再溶解するため、さほど問題になるものではなかった。
しかし、炉内に供給する熱風量を急速に増加して高速（１日程度）に立ち上げる場合には、それが通気阻害を引き起こして、炉況を悪化させる原因になることが、本発明者らのシミュレーションから判明した。
そこで、本発明者らが更に検討を進めた結果、溶融物の滴下が始まる時期と炉芯の中央部の温度との関係があるとしても、溶融物の温度が１４００℃以上であれば、炉芯部で溶融物が凝固して炉下部での通液性障害を引き起こすことが無いことを見出した。
【００１１】
これを基にして、溶融物の発生原因となる焼結鉱の滴下開始温度を高温化することを検討した。この結果、焼結鉱の滴下開始温度を高くしていくと、図１に示すように、１４２０℃を超える場合に溶融物の滴下率が８０％から急激に低下することから、この温度以下にする必要があることが判明した。なお、滴下率とは、加熱する焼結鉱に対する滴下した溶融物の割合を意味する。
即ち、この滴下率が急激に低下すると、融着帯で焼結鉱が軟化し溶融しているにも関わらず滴下しないため、高炉炉内に形成される融着帯が肥大化して垂れ下がり、炉下部の通気性が悪化する。ここで、羽口から炉内に供給する熱風を急速に増大すると炉況が不安定になるため、滴下開始温度を１４２０℃以下にする。
以上のことから、高炉立上げ時に使用する焼結鉱は、その滴下開始温度が１４００〜１４２０℃の範囲になる組成とする必要がある。
【００１２】
次に、この滴下開始温度に関係する焼結鉱の組成について検討する。
焼結鉱の滴下開始温度、即ち、融点を左右するものとしては、焼結鉱中のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）があり、この関係について調査した。なお、図２は、焼結鉱の滴下開始温度とアルミナ量の関係を示し、図３は、焼結鉱の滴下開始温度と塩基度の関係を示している。
図２から明らかなように、滴下開始温度を１４００〜１４２０℃の範囲に設定するには、焼結鉱中のアルミナ量を０．８〜１．２質量％とする必要がある。これは、焼結鉱中のアルミナ量が０．８質量％未満になると、焼結鉱の滴下開始温度が１４２０℃超となり、一方、１．２質量％超となると滴下開始温度が１４００℃未満になることによる。従って、焼結鉱中のアルミナ量の下限値を０．９質量％とすることが好ましく、一方上限値を１．１質量％とすることが好ましい。
【００１３】
また、図３に示すように、焼結鉱中のアルミナ量が０．８〜１．２質量％のもとで、焼結鉱の滴下開始温度を１４００〜１４２０℃の範囲にするには、塩基度を１．３〜１．６５にする必要がある。これは、焼結鉱中のアルミナ量が１．２質量％の場合に塩基度が１．３未満になると、焼結鉱の滴下開始温度が１４００℃未満となり、一方、アルミナ量が０．８質量％の場合に塩基度が１．６５超となると、滴下開始温度が１４２０℃を超えることによる。従って、塩基度の下限値を１．４とすることが好ましく、一方上限値を１．６とすることが好ましい。
【００１４】
以上に示した焼結鉱を製造するに際しては、焼結鉱の原料となる鉄鉱石として、その鉱石中で、例えば、アルミナ量が１．０質量％以下の低Ａｌ2Ｏ3鉱石（例えば、カラジャス）を使用し、しかも焼結鉱石中の低Ａｌ2Ｏ3鉱石の配合割合を高くする。そして、焼結原料中の鉄鉱石量を、高炉の通常操業時に使用する鉄鉱石量よりも増加させ、かつ、焼結原料に配合するＣａＯ量を減少させて、焼結鉱の塩基度を調整する。
これにより、Ａｌ2Ｏ3量と塩基度を、前記した範囲に調整した焼結鉱を製造できる。
【実施例】
【００１５】
次に、実施例に係る高炉改修後の立上げ用焼結鉱を、実際の高炉の立ち上げに使用するため、図４に示す試験装置１０を用いて焼結鉱の滴下開始温度を確認した結果について説明する。
この試験装置１０は、直径１０ｍｍ程度の孔（図示せず）が等間隔に開けられた試料台１１を内部に備える反応管１２と、この反応管１２を内部に垂直方向に配置した電気炉１３とを有している。反応管１２は、電気炉１３の下方に配置された受皿１４上に載置され、しかも試料台１１上に配置した試料を、電気炉１３の上方に配置されたエアーシリンダー１５により、シリンダーロッド１６を介して押圧可能になっている。また、電気炉１３の下部には、反応管１２内に還元ガスを導入する導入管１７が設けられ、上部には還元ガスを排出する排出管１８が設けられている。なお、導入管１７及び排出管１８には、ガス圧を測定する圧力計１９、２０がそれぞれ設けられ、しかも電気炉１３には、反応管１２内を流通する還元ガス温度を測定するための温度計２１が設けられている。
【００１６】
この試験装置１０の試料台１１上に、粒径１０〜１５ｍｍの焼結鉱２２を粒径４０〜５０ｍｍのコークス２３でサンドイッチ状態に挟んだ試料を載置した後、エアーシリンダー１５を作動させ、シリンダーロッド１６を介して、試料に荷重を加えた。
この状態で、電気炉１３内の温度を上昇すると共に、導入管１７によって反応管１２内へ還元ガスを導入し、試料台１１の孔を通過して試料と接触した還元ガスを排出管１８から外部へ排出した。なお、この試料と接触する還元ガスの温度は、図５に示す昇温パターンで昇温されるように、温度計２１を監視しつつ、電気炉１３を制御している。
この試験結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
2007138274.tif 000003
【００１８】
表１において、滴下開始温度とは、試料台１１上の焼結鉱２２が溶融して、受皿１４に滴下する溶融物の温度を、受皿１４近傍の反応管１２に取付けた温度計２４で測定した値である。
また、軟化開始温度とは、還元ガスの温度が上昇していく過程で、焼結鉱２２の軟化に伴って、シリンダーロッド１６が下方に移動した際の温度計２１の測定値である。
また、合計圧損とは、焼結鉱２２が軟化を開始した時点から、電気炉１３を通過する還元ガスが１５００℃になるまでにおける合計圧損であり、圧力計１９と圧力計２０との圧力差である。なお、この合計圧損は、試料層の圧力差を、軟化開始から滴下開始を経て、還元ガスが１５００℃となるまでを１５秒間隔で積分した値である。
【００１９】
アルミナ量及び塩基度が本発明の範囲内にある実施例１〜３の焼結鉱は、滴下開始温度が目標の１４００〜１４２０℃の範囲内になることを確認できた。一方、アルミナ量が１．２質量％を超える従来例１の焼結鉱の滴下開始温度は、目標下限の１４００℃に到達せず、また塩基度が１．６５を超える従来例２の焼結鉱の滴下開始温度は、目標上限の１４２０℃を超えるものであった。
また、実施例１〜３は従来例1 、2 と比較して、合計圧損も小さくなり通気性も良好であることが確認できた。
更に、実施例１〜３は従来例１、２と比較して、焼結鉱の圧損も少なくなり通気性も良好になることが確認できた。これは、焼結鉱の軟化開始温度と滴下開始温度との差が狭くなったためであると思われる。
【００２０】
次に、製造した焼結鉱を、内容積５７００ｍ3の高炉の火入れ操業に使用した実施例について説明する。
従来の高炉の立上げと同様、火入れ前に、表１の実施例３に示す成分を有する焼結鉱を炉内に充填し、高炉炉内に熱風の供給を開始して火入れ操業を行った。この結果、トラブルもなく安定した状態で、火入開始から３日目に通常操業と同等の送風量レベルに移行することが可能となった。
以上のことから、高炉の立上げ時においては、本発明の焼結鉱を使用することで、高炉炉内に形成される融着帯の肥大化を抑制し、高炉炉内での通気性及び通液性を確保して、高炉を安定かつ高速に立ち上げることができることを確認できた。
【００２１】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の高炉改修後の立上げ用焼結鉱を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】焼結鉱の使用による溶融物の滴下率と滴下開始温度との関係を示す説明図である。
【図２】焼結鉱の含有アルミナ量と滴下開始温度との関係を示す説明図である。
【図３】焼結鉱の塩基度と滴下開始温度との関係を示す説明図である。
【図４】実施例に係る焼結鉱の滴下開始温度を測定するための試験装置の説明図である。
【図５】同試験装置の還元ガスの昇温パターンを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０：試験装置、１１：試料台、１２：反応管、１３：電気炉、１４：受皿、１５：エアーシリンダー、１６：シリンダーロッド、１７：導入管、１８：排出管、１９、２０：圧力計、２１：温度計、２２：焼結鉱、２３：コークス、２４：温度計
【図１】
2007138274.tif 000004
【図２】
2007138274.tif 000005
【図３】
2007138274.tif 000006
【図４】
2007138274.tif 000007
【図５】
2007138274.tif 000008