(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭の吹込み量が１００ｋｇ／ｔ以上である微粉炭吹き込み操業において、高炉羽口から微粉炭と共に、粒径が０．０１〜０．１０ｍｍであり、かつＣａＯ及びＭｇＯのうち１種または２種からなるＡグループフラックスと、粒径が０．１０超〜２．０ｍｍであり、かつＳｉＯ２、または、ＳｉＯ２及びＭｇＯからなるＢグループフラックスを高炉内に吹き込み、かつ前記微粉炭と、前記Ａグループフラックス、および、前記Ｂグループフラックスとを高炉内に吹き込む際は、高炉羽口のブローパイプ内に臨ませた２本のランスを通してそれぞれ別々に高炉内に吹き込むことを特徴とする微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【請求項２】
微粉炭の吹込み量が１００ｋｇ／ｔ以上である微粉炭吹き込み操業において、高炉羽口から微粉炭と共に、粒径が０．０１〜０．１０ｍｍであり、かつＣａＯ及びＭｇＯのうち１種または２種からなるＡグループフラックスを高炉内に吹き込み、さらに、高炉炉底温度が予め定めた所定値以下になった場合は、前記Ａグループフラックスに加えて、粒径が０．１０超〜２．０ｍｍであり、かつＳｉＯ２、または、ＳｉＯ２及びＭｇＯからなるＢグループフラックスを高炉内に吹き込み、高炉炉底温度が上昇し、前記所定値を超えた場合は、前記Ｂグループフラックスの吹き込みを止め、かつ前記微粉炭と、前記Ａグループフラックス、および、前記Ｂグループフラックスとを高炉内に吹き込む際は、高炉羽口のブローパイプ内に臨ませた２本のランスを通してそれぞれ別々に高炉内に吹き込む微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【請求項３】
微粉炭の吹込み量が１００ｋｇ／ｔ以上である微粉炭吹き込み操業において、高炉羽口から微粉炭と共に、粒径が０．０１〜０．１０ｍｍであり、かつＣａＯ及びＭｇＯのうち１種または２種からなるＡグループフラックスと、粒径が０．１０超〜２．０ｍｍであり、かつＳｉＯ２、または、ＳｉＯ２及びＭｇＯからなるＢグループフラックスを交互に高炉内に吹き込み、かつ前記微粉炭と、前記Ａグループフラックス、および、前記Ｂグループフラックスとを高炉内に吹き込む際は、高炉羽口のブローパイプ内に臨ませた２本のランスを通してそれぞれ別々に高炉内に吹き込むことを特徴とする微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【請求項４】
前記Ｂグループフラックスのうち、前記ＳｉＯ２からなるフラックスが粉珪石からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【請求項５】
前記Ｂグループフラックスのうち、前記ＳｉＯ２及びＭｇＯからなるフラックスが粉蛇紋岩からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【請求項６】
前記Ａグループフラックスのうち、前記ＭｇＯからなるフラックスが粉ドロマイド、マグネサイト、マグネシアクリンカーのうち１種または２種以上であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【請求項７】
前記Ａグループフラックスのうち、前記ＣａＯからなるフラックスが生石灰、粉ドロマイドのうち１種または２種であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉操業方法に関し、特に高炉羽口からの微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄用高炉は大量の銑鉄を製造でき、しかも熱効率が９０％と高い。このため、現在でも銑鉄製造の主流となっている。しかし、高炉は巨大な向流移動層であるために、生産性、生産弾力性等に問題があり、安定した生産性と溶銑品質の確保のためにはより一層の制御性の向上が望まれている。
【０００３】
また、高炉では鉄源コスト競争力強化の観点から、安価原燃料の多量使用や高微粉炭比・高Ｏ／Ｃ操業が実施されている。例えば、微粉炭比で１００ｋｇ／ｔ以上の微粉炭を高炉羽口から吹き込み、且つ１チャージあたりの鉱石とコークスの装入重量比（Ｏ／Ｃ）が４．０以上であるような高微粉炭比・高Ｏ／Ｃの操業下では、微粉炭比の増大に伴う炉内の粉率上昇やＯ／Ｃの増大に伴う融着帯の垂れ下がり等が発生し、特に高炉炉芯部の通気・通液性が低下しやすくなる。
【０００４】
高炉炉芯部の通気・通液性の低下は、炉床湯流れの不均一性の問題を引き起こすため、安定した高生産性操業を継続するためには、高微粉炭比・高Ｏ／Ｃの操業時における有効な炉芯の活性化技術の確立が望まれている。
【０００５】
本発明者らはこの解決法として既に特願２０００−３８９６７５号（以下先願発明と記す）として特許出願をしている。その内容を要約すると「微粉炭吹き込み操業において、高炉羽口から微粉炭と共にＳｉＯ2 系フラックスまたは、これに加えてＭｇＯ系フラックスを高炉内に吹き込むことを特徴とする微粉炭吹き込み操業における炉芯昇熱方法」にある。
この発明を実施することによって高炉炉芯の活性化を図ることができ、安定した高炉操業を行うことができる。
【０００６】
一方、高炉で製造される溶銑中のＳｉの低下は次工程における製鋼作業に大きな影響を及ぼし、製鋼での溶鋼製造コストを大幅に低減せしめることができるので、高炉からの低Ｓｉ銑の供給が強く要望されている。
【０００７】
溶銑中のＳｉについて云えば通常、羽口から吹き込まれた微粉炭は、羽口先のレースウエイ内の高温帯で燃焼するので、微粉炭の灰分中のＳｉＯ2 が赤熱したＣによって還元されＳｉＯガスとなり溶銑中に吸収され、溶銑中のＳｉを増加させる一因となっている。
【０００８】
一般に溶銑中へのＳｉの移行は次のように考えられている。主として雰囲気温度の高い羽口先レースウエイ近傍でのＳｉＯガスの発生は
ＳｉＯ2 ＋Ｃ  →  ＳｉＯ＋ＣＯ          ・・・・（１）
の反応によって生成するものと考えられ、このＳｉＯガスは上昇中に溶銑中のＣと接触し、
ＳｉＯ＋Ｃ  →  Ｓｉ＋ＣＯ              ・・・・（２）
の反応によってＳｉが溶銑中に取り込まれる。
【０００９】
溶銑中のＳｉが高い場合は高炉鋳床での脱Ｓｉの必要があり、また、高Ｓｉ銑が製鋼に送られた場合には、前記したように精錬工程において除去しなければならない等の問題点があり、高炉出銑時のＳｉ量を低く抑える必要性があった。
【００１０】
溶銑中のＳｉを下げるためには、羽口近傍でのＳｉＯガス発生量を低下せしめればよく、その一つの方法として羽口先温度の低下が有効である。しかし、そのためには送風温度を下げたり、送風中の湿分を上昇させる必要があり、燃料比を悪化させ、高炉の出銑性を阻害する。
【００１１】
他の方法としては、羽口近傍でのスラグ中ＳｉＯ2 の活量を低下させる目的で、羽口より吹き込む熱風中にＣａＯまたはＭｇＯを混入させる技術がある（例えば特開昭７−１３７４０３）。
ＣａＯまたはＭｇＯの添加は上記（１）式の反応を抑制する効果があり、ＳｉＯの発生が制限され、上記（２）式の反応を抑制する結果、溶銑中のＳｉの増大を阻止する。
しかしながら、この技術は試験操業的に効果が把握されているが、日常操業ベースでは行われていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
溶銑中のＳｉ低減に効果のあるＣａＯまたはＭｇＯフラックスの添加が現状では殆ど実用化されていないのは、該フラックスによるＳｉ低減は期待できても継続して長期間使用すると炉芯が不活性となり、円滑な高炉操業が行われないのでその利用は殆ど見送られている状態にある。
【００１３】
すなわち、安定的且つ効率的な高炉の操業状態を達成するためには、炉下部の温度レベルを確保し、溶解能力、銑・滓の流動性を保持するとともに、直接還元反応熱の補償を行うことが重要である。しかし、このような熱補償を考慮せずに溶銑中のＳｉを低下させる操業を指向すると、短期的には良好な操業を維持できる場合もあるが、熱的な余裕が徐々になくなり、炉熱レベルの低下を招き、いわゆる冷え込みといった大事故にもつながる可能性を有する。
【００１４】
上記問題点に鑑み本発明では、高炉への微粉炭吹き込み操業時において、高炉炉芯の活性化を維持したうえで、溶銑中のＳｉの低減を図ることを課題とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は従来方法における上記の問題点を解決するためになされたものであって、その要旨するところは、下記手段にある。
（１）微粉炭の吹込み量が１００ｋｇ／ｔ以上である微粉炭吹き込み操業において、高炉羽口から微粉炭と共に、粒径が０．０１〜０．１０ｍｍであり、かつＣａＯ及びＭｇＯのうち１種または２種からなるＡグループフラックスと、粒径が０．１０超〜２．０ｍｍであり、かつＳｉＯ２、または、ＳｉＯ２及びＭｇＯからなるＢグループフラックスを高炉内に吹き込み、かつ前記微粉炭と、前記Ａグループフラックス、および、前記Ｂグループフラックスとを高炉内に吹き込む際は、高炉羽口のブローパイプ内に臨ませた２本のランスを通してそれぞれ別々に高炉内に吹き込むことを特徴とする微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
（２）微粉炭の吹込み量が１００ｋｇ／ｔ以上である微粉炭吹き込み操業において、高炉羽口から微粉炭と共に、粒径が０．０１〜０．１０ｍｍであり、かつＣａＯ及びＭｇＯのうち１種または２種からなるＡグループフラックスを高炉内に吹き込み、さらに、高炉炉底温度が予め定めた所定値以下になった場合は、前記Ａグループフラックスに加えて、粒径が０．１０超〜２．０ｍｍであり、かつＳｉＯ２、または、ＳｉＯ２及びＭｇＯからなるＢグループフラックスを高炉内に吹き込み、高炉炉底温度が上昇し、前記所定値を超えた場合は、前記Ｂグループフラックスの吹き込みを止め、かつ前記微粉炭と、前記Ａグループフラックス、および、前記Ｂグループフラックスとを高炉内に吹き込む際は、高炉羽口のブローパイプ内に臨ませた２本のランスを通してそれぞれ別々に高炉内に吹き込む微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【００１６】
（３）微粉炭の吹込み量が１００ｋｇ／ｔ以上である微粉炭吹き込み操業において、高炉羽口から微粉炭と共に、粒径が０．０１〜０．１０ｍｍであり、かつＣａＯ及びＭｇＯのうち１種または２種からなるＡグループフラックスと、粒径が０．１０超〜２．０ｍｍであり、かつＳｉＯ２、または、ＳｉＯ２及びＭｇＯからなるＢグループフラックスを交互に高炉内に吹き込み、かつ前記微粉炭と、前記Ａグループフラックス、および、前記Ｂグループフラックスとを高炉内に吹き込む際は、高炉羽口のブローパイプ内に臨ませた２本のランスを通してそれぞれ別々に高炉内に吹き込むことを特徴とする微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【００１７】
（４）前記Ｂグループフラックスのうち、前記ＳｉＯ２からなるフラックスが粉珪石からなることを特徴とする（１）ないし（３）の何れかに記載の微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
（５）前記Ｂグループフラックスのうち、前記ＳｉＯ２及びＭｇＯからなるフラックスが粉蛇紋岩からなる（１）ないし（３）の何れかに記載の微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【００１８】
（６）前記Ａグループフラックスのうち、前記ＭｇＯからなるフラックスが粉ドロマイド、マグネサイト、マグネシアクリンカーのうち１種または２種以上である（１）ないし（３）の何れかに記載の微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
（７）前記Ａグループフラックスのうち、前記ＣａＯからなるフラックスが生石灰、粉ドロマイドのうち１種または２種である（１）ないし（３）の何れかに記載の微粉炭吹き込み操業における溶銑Ｓｉ制御方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
前述したように本発明者らは高炉炉芯の活性化（昇熱）を図るため、先願発明の提案を行い、ＳｉＯ2 フラックスまたはこれににＭｇＯフラックスを付加した混合フラックスを炉芯部へ吹込めばよいことを提案した。しかし、溶銑中のＳｉの低減については考慮外にあったので、その対応策についての提言はなされていなかった。
【００２０】
そこで本発明者らは、微粉炭吹き込み時において炉芯活性化を阻害せずに溶銑中のＳｉの低減を図ることのできるフラックスについての検討を行った。その結果、本発明者らは、前記した先願発明のフラックスを供給すると共に、溶銑中のＳｉを酸化除去するに適した酸化鉄（ＦｅＯ）を加えてやるならば炉芯の活性化を阻害することなしに、溶銑中のＳｉの低減効果も同時に得ることができることを思い付いた。
【００２１】
即ち、ＦｅＯは次式のような反応で溶銑中のＳｉを酸化してＳｉＯ2 にする。
Ｓｉ＋２ＦｅＯ  →  ＳｉＯ2 ＋２Ｆｅ    ・・・・（３）
ＦｅＯはレースウエイ内においては吸熱反応であるため羽口直前での炉温低下に作用を及ぼし、前述のＳｉＯの発生を抑制し、結果的に溶銑中のＳｉの低減に寄与する。
【００２２】
そこで本発明者らは、高炉炉芯の活性化効果と溶銑中のＳｉの低減効果を同時に得るためには、ＳｉＯ2 フラックス、ＭｇＯフラックス、ＦｅＯフラックスの混合フラックスが、それに適したフラックスであろうとの考えを基にして種々なる実験を行い、その適性を確認することができた。
【００２３】
さらに、前記フラックスのみでは、溶銑中のＳｉの低減効果に限界があることが判り、Ｓｉ低減に効果のあるＣａＯフラックスあるいはＭｇＯフラックス、またはこれらの混合フラックスを活用することに思い至った。
【００２４】
ここで溶銑中のＳｉ低減に効果のあるフラックスとしては、ＦｅＯ，ＣａＯ，ＭｇＯが有効であるが、このうちＣａＯ，ＭｇＯフラックスの添加は前記したように高炉の炉熱を奪い（特に炉床部）炉芯を不活性化する。
そこで本発明者らは、炉芯活性化に効果のあるＳｉＯ2 またはこれにＭｇＯを付加したフラックスを併用するならば、溶銑中のＳｉ低減効果と炉芯不活性化防止の効果の両目的を同時に満足させることができることに気付いた。
【００２５】
すなわち、フラックスをＦｅＯ，ＣａＯ，ＭｇＯ（以下Ａグループフラックスと呼ぶ）とＳｉＯ2 ，ＳｉＯ2 −ＭｇＯ（以下Ｂグループフラックスと呼ぶ）に区分し、ＡグループフラックスとＢグループフラックスから、それぞれ１種または２種以上を高炉炉況状態に応じてそれに適したフラックスを選択して使用するならば、前述した溶銑中のＳｉ低下と炉芯活性化を同時に達成できるとの見通しを得た。
【００２６】
上記ＡグループフラックスとＢグループフラックスの吹き込みは微粉炭吹き込み時に、常時実施してもよいが高炉の炉況の変化状態に応じて実施するのが好ましい。例えば溶銑中のＳｉが目標値以下であり、炉芯が活性化状態ではフラックスの吹き込みをその状況に応じて一時中断しても差支えない。
【００２７】
ここで、Ｂグループフラックスの吹き込み時期としては、高炉炉芯の不活性化が予測された時期がよく、高炉炉芯の不活性化を予測する手段としては種々考えられるが、その１例として高炉炉底の所定位置での温度を継続して測定し、該炉底温度が予め定めた所定値以下になった時を以て炉芯の不活性化が始まったものと判断し、その時点からＡグループフラックスに加えて炉芯活性化に効果のある前記Ｂグループフラックスのうち何れかのフラックスを吹き込むことが、フラックスの吹き込み管理上から好ましい。
【００２８】
当然のことながら前記した炉底温度が上昇し、通常状態に復帰したならば前記フラックスの吹き込みを取り止めてもよい。
なお、高炉炉底温度の所定測定位置および所定測定温度は高炉の規模等によって異なってくるので一義的には決められない。したがって、その高炉に応じた測定位置および測定温度を過去の実績から求めて置くことが必要である。
【００２９】
前述のように高炉炉芯活性化と溶銑中のＳｉの低減を同時に行うためには、Ｂグループフラックスは炉芯にまで到達する必要があり、ＳｉＯの発生を抑制するのであればレースウエイ内（羽口先端近傍）でＡグループフラックスが溶解・反応作用を惹起すればよく、逆に炉芯まで入り込むと炉芯部の塩基度を上昇させスラグの粘度を増す可能性があり好ましくない。
【００３０】
そこで上記両グループのフラックスの吹き込みに当たって、両グループのフラックスの粒度を調整してやることにより、両グループのフラックスの特性を上手に引き出すことができるので、この活用を図ることが大切である。
すなわち、粒度としては
Ｂグループフラックス＞Ａグループフラックス
の関係を満たすよう考慮する。
【００３１】
具体的にその一例を挙げるならばＢグループフラックスの粒度を０．１０超〜２．０ｍｍとし、Ａグループフラックスの粒度を０．０１〜０．１０ｍｍとなるよう粒度調整を行う。
かくすることによって、粒度の小さいＡグループフラックスはレースウエイ内でその作用効果を発揮したうえで消失し、Ｂグループフラックスは粒度が大きい故にレースウエイ内での消失を免れ、炉芯まで到達する。このように粒度調整を適切に行うことによってそれぞれのフラックスは、その作用効果を充分に発揮させることができる。
【００３２】
このことは、ＢグループフラックスとＡグループフラックスを混合し、混合フラックスとして吹き込んだ場合でも前記のような現象が起こることは当然期待でき、混合することによるデメリットはない。
また、上記フラックスの粒度はその大半がその範囲内にあることが望ましいことを意味し、一部のフラックス粒度がその範囲を逸脱していてもそれによる効果にはそれ程影響を与えない。
【００３３】
なお、フラックスの粒度調整に当たっては微粉炭粉砕機によって破砕し、微粉炭と混合してもよく、また、フラックスと微粉炭とで別々の粉砕機を利用する場合には、微粉炭粉砕機と高炉羽口間の微粉炭搬送ラインにフラックスを送り込んでもよい。
【００３４】
本発明においてＡグループフラックスとＢグループフラックスの吹き込みについては、両者を混合して使用してもよく、またＡグループフラックスとＢグループフラックスを交互に吹き込んでもよい。
【００３５】
ＢグループフラックスとＡグループフラックスを同時に使用する場合の個々のフラックスの選択、および各フラックスの混合比率については、高炉炉況の状態、溶銑中のＳｉの含有量等によって、それに適したものを適宜、適切と思われる混合比率および使用量を調整して用いるとよい。
【００３６】
また、これらＡグループフラックスとＢグループフラックスの交互吹き込みに当たっては、両フラックスの吹き込み時間を同一にする必要はなく、主に溶銑中のＳｉの低減効果をより重視する場合はＡグループフラックスの吹き込み時間を長くし、Ｂグループフラックスの吹き込み時間を短くすればよい。
しかしその結果、高炉炉芯が不活性な状態となり、そのため高炉操業が悪化する惧れが予測された場合は、Ｂグループフラックスの吹き込み時間を長くするような操業に変更する必要がある。この場合前述した高炉炉底温度を目安にして行うことは好ましい実施態様である。
【００３７】
また、この場合前記したＡグループフラックスとＢグループフラックスとの使用比率の変更等を考慮することにより、炉芯状態を良好に保つことができ、円滑な高炉操業が持続できる。
【００３８】
本発明におけるフラックスの吹き込み方法としては、予め微粉炭とフラックスを混合して１本のランスを介して羽口内の高温ガス通路中に吹き込む方法（混合吹き込み）、微粉炭とフラックスを２本ランスを介して別々に羽口内の高温ガス通路中に吹き込む方法（単独吹き込み）の何れも、本願の目的とする炉芯活性化を維持したうえで溶銑中のＳｉの低減を行うためには有効である。
【００３９】
前者と後者の吹き込み方法を比較するならば、前者のフラックスと微粉炭との混合吹き込みの方法は、後者のラックスの単独吹き込み方法に比べて、フラックスの温度が、混合された微粉炭の燃焼に伴い２０００℃前後に急激に上昇するため、フラックスは十分に溶融した状態となり、その効力を充分に発揮できる。
【００４０】
本発明においてはＳｉＯ2 フラックスとして粉珪石，粉蛇紋岩を用いることができ、またＭｇＯフラックスとしては粉ドロマイド，マグネサイト，マグネシアクリンカーを用いることができ、ＣａＯフラックスとしては生石灰，粉ドロマイドを用いることができ、さらにＦｅＯフラックスとしてはミルスケール，還元鉄粉，半還元鉄粉を用いることができる。
【００４１】
なお、蛇紋岩についてはＳｉＯ2 フラックスとして説明したが、組成的にはＳｉＯ2 ：３０〜４０％以外にもＭｇＯ，ＦｅＯもそれぞれ３０〜４０％，３〜７％程度含まれており、ＡグループフラックスとＢグループフラックスの混合フラックスとして単独でも使用が可能である。
【００４２】
さらにまた、本発明においては、従来高炉操業性のうえから困難を伴っていた微粉炭の吹き込み量が１００ｋｇ／ｔ以上の高微粉炭比操業においてより大きな効果が期待できる。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明を実際の高炉に適用した実施例について説明する。
操業を行った高炉は内容積３２８０ｍ3 を有する微粉炭吹き込み実施中の高炉である。表１および表２に高炉で本発明によるフラックス吹き込みパターンと、吹き込みランスの数、フラックスの粒径、吹き込み時間、微粉炭吹き込み量等を示した。
また、本発明の実施による結果はいずれも同一の吹き込み条件で操業を継続したものであり、表１，２中の数値はその間での平均値または範囲を示した。
【００４４】
【表１】
0004015873.tif 000002
【００４５】
【表２】
0004015873.tif 000003
【００４６】
実施番号１〜４、７はフラックス吹き込みパターン丸１（請求項１），実施番号８〜１１はパターン丸２（請求項２），実施番号１５はパターン丸３（請求項３）について実施したものである。なお、実施番号７、１５は発明例、実施番号１〜４、８〜１１、１７は比較例である。表１，２から明らかなように、本発明例では比較例に比して溶銑中のＳｉが低下しており、良好な炉芯状況を保持でき、安定した高炉操業を確保することができた。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、高炉操業状況に応じて適切なフラックスを選択して実施することにより、他の操業条件を変更しなくとも、高炉炉芯状況を悪化させることなしに溶銑中のＳｉ含有量を低減することができるので、生産される銑鉄の品質の向上ならびに生産量の増大を容易に達し得、しかも安定した高炉操業を行うことができる。