(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭を１８０ｋｇ／溶銑トン以上吹き込んで行う高炉の操業において、コークスの熱間反応後強度ＣＳＲに応じて、下記(1)及び(2)の条件を満足するように送風空気量と送風空気中への酸素富化量を制御することを特徴とする高炉の操業方法。
(1)炉内装入されるコークスの熱間反応後強度ＣＳＲが６０％未満の場合
Ｖbosh／Ｖin≦２．０５
(2)炉内装入されるコークスの熱間反応後強度ＣＳＲが６０％以上の場合
Ｖbosh／Ｖin≦２．２０
ここで、Ｖｂｏｓｈ／Ｖｉｎ：下式で定義される、高炉ボッシュ部におけるガス量と高炉内容積の比
（［送風空気量（Ｎｍ３／分）］×０．７９＋２×［送風空気量（Ｎｍ３／分）］×０．２１＋２×［送風空気中への酸素富化量（Ｎｍ３／分）］）／［高炉内容積（ｍ３）］
【請求項２】
羽口先理論燃焼温度が１９５０℃以上となるよう、送風空気中への酸素富化量、送風温度、送風湿分の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、微粉炭を１８０ｋｇ／溶銑トン以上吹き込んで行う高炉の操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、高炉操業では炉頂部から鉱石とコークスを交互に装入し、炉下部の羽口部から吹き込まれる１２００℃程度の熱風でコークスを燃焼させ、その発生したガスにより鉱石を還元して溶銑を得るものである。
最近の高炉操業では、コークス炉の寿命延長や溶銑コストの低減などを目的としてコークスの代わりに羽口部から微粉炭を吹き込む操業が主流となっており、その吹き込み量も年々増加する傾向にある。
【０００３】
微粉炭を溶銑トン当り１８０ｋｇ以上吹き込む高微粉炭吹込み操業においては、溶銑トン当りの鉱石装入量とコークス装入量の比（Ｏ／Ｃ比）の増加による装入物層内の空隙率の低下、溶銑トン当りの装入物と炉内ガスの熱容量比（熱流比）の低下による炉内ガス温度の上昇、それに伴う炉内ガス流速の増加といった原因により、炉内での通気抵抗及び圧損の増加を招くことが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状態が生じると、送風圧力の著しい上昇や装入物が安定して降下せずに炉上部に吹き上げられる吹き抜け現象が引き起こされ、その結果、高炉の安定操業が大きく阻害され、操業弾力性が著しく低下する。したがって、高微粉炭吹込み操業下での安定操業を実現するためには、炉内通気性を良好に保つことが極めて重要である。
したがって本発明の目的は、高微粉炭吹き込み操業において炉内通気性を良好に保ち、安定した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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは高微粉炭吹き込み操業、特に微粉炭を溶銑トン当り１８０ｋｇ以上吹き込んで行う高微粉炭吹き込み操業における炉内通気性の改善について詳細な検討を行い、その結果、Ｖbosh／Ｖin すなわち［送風空気量（Ｎｍ３／分）］×０．７９＋２×［送風空気量（Ｎｍ３／分）］×０．２１＋２×［送風空気中への酸素富化量（Ｎｍ３／分）］）／［高炉内容積（ｍ３）］で定義される高炉ボッシュ部（朝顔部）におけるガス量と高炉内容積の比と炉内通気抵抗との間に明確な相関関係があり、このＶbosh／Ｖinを制御することにより炉内通気性の改善が可能であること、具体的には炉内に装入されたコークスの熱間反応後強度ＣＳＲに応じてＶbosh／Ｖinを所定のレベル以下の範囲に制御することにより、高微粉炭吹き込み操業における炉内通気性を良好に保ち、安定した操業を行い得ることを見い出した。
【０００６】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下のとおりである。
[1] 微粉炭を１８０ｋｇ／溶銑トン以上吹き込んで行う高炉の操業において、コークスの熱間反応後強度ＣＳＲに応じて、下記(1)及び(2)の条件を満足するように送風空気量と送風空気中への酸素富化量を制御することを特徴とする高炉の操業方法。
(1)炉内装入されるコークスの熱間反応後強度ＣＳＲが６０％未満の場合
Ｖbosh／Ｖin≦２．０５
(2)炉内装入されるコークスの熱間反応後強度ＣＳＲが６０％以上の場合
Ｖbosh／Ｖin≦２．２０
ここで、Ｖｂｏｓｈ／Ｖｉｎ：下式で定義される、高炉ボッシュ部におけるガス量と高炉内容積の比
（［送風空気量（Ｎｍ３／分）］×０．７９＋２×［送風空気量（Ｎｍ３／分）］×０．２１＋２×［送風空気中への酸素富化量（Ｎｍ３／分）］）／［高炉内容積（ｍ３）］
【０００７】
[2] 上記[1]の操業方法において、羽口先理論燃焼温度が１９５０℃以上となるよう、送風空気中への酸素富化量、送風温度、送風湿分の少なくとも１つを制御することを特徴とする高炉の操業方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、微粉炭を１８０ｋｇ／溶銑トン以上吹き込んで行う高炉の操業において、炉内装入コークスの熱間強度指数に応じてＶbosh／Ｖin、すなわち下式、
（［送風空気量（Ｎｍ３／分）］×０．７９＋２×［送風空気量（Ｎｍ３／分）］×０．２１＋２×［送風空気中への酸素富化量（Ｎｍ３／分）］）／［高炉内容積（ｍ３）］
により定義される高炉ボッシュ部（朝顔部）におけるガス量と高炉内容積（高炉内全容積）の比が、下記(1)及び(2)の条件を満足するよう送風空気量と送風空気中への酸素富化量を制御する。
(1)炉内装入コークスの熱間反応後強度ＣＳＲが６０％未満の場合
Ｖbosh／Ｖin≦２．０５
(2)炉内装入コークスの熱間反応後強度ＣＳＲが６０％以上の場合
Ｖbosh／Ｖin≦２．２０
【０００９】
本発明において炉内装入コークスの熱間反応後強度ＣＳＲ（以下、単に“ＣＳＲ”という）に応じてＶbosh／Ｖinを異なる条件に制御するのは、炉内装入コークスは、そのＣＳＲにより炉内での粉コークスの発生量及び粒径低下の程度が異なるためである。
ここで、コークスのＣＳＲ（coke strength after reaction）は、粒径２０±１ｍｍのコークスをＣＯ２雰囲気中にて１１００℃で２時間加熱した後、室温でＩ型ドラム試験（２０ｒｐｍ×６０分）を行い、試験後の粒径９．５ｍｍ以上のコークスの割合（％）で表わされる。
【００１０】
図１は、微粉炭を１８０ｋｇ／溶銑トン以上吹き込んで行った高炉の実操業のデータに基づくＶbosh／Ｖinと炉内通気抵抗との関係の一例を示したものである。ここで、送風圧力Ｐｂ（ｋｇ／ｃｍ２）と炉頂圧力Ｐｔ（ｋｇ／ｃｍ２）との差であるＰｂ−Ｐｔは炉内通気抵抗を示す指標である。図１によれば、炉内装入されるコークスのＣＳＲが６０％未満の場合にはＶbosh／Ｖin≦２．０５、炉内装入されるコークスのＣＳＲが６０％以上の場合にはＶbosh／Ｖin≦２．２０を満足することにより、炉内通気抵抗の指標であるＰｂ−Ｐｔを１．６ｋｇ／ｃｍ２以下に抑えることができる。また、ＣＳＲが６０％以上のコークスを用いた場合にはＰｂ−Ｐｔが全体的に低下し、通気抵抗の改善に有効であることが判る。
【００１１】
ここで、Ｖbosh／Ｖinの制御は、例えば送風空気中への酸素富化量を調整することにより行うことができる。一般に、高炉操業においては溶銑生産量に応じて酸素原単位が決まるため、仮に生産量を一定とした場合には、送風空気中への酸素富化率が高いほどＶbosh／Ｖinの値は小さくなる。
本発明ではＶbosh／Ｖinの下限は特に規定しないが、高炉内でのガス流れの安定性を確保するという観点からは、１．５０程度を下限とすることが好ましい。
【００１２】
高炉内への微粉炭の吹き込み量を増大させた場合、一般に以下のような要因により炉内通気抵抗が増大するものと考えられる。
▲１▼ 微粉炭吹き込み量を増大させると、微粉炭吹き込み密度が上昇するため微粉炭と酸素との接触効率が低下し、微粉炭の燃焼効率が低下する。このため多量の未燃炭（未燃チャー）が生じることになるが、この未燃炭によるソリューションロス反応（ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ）によって炉内のＣＯ２が消費されるため、コークスの粉化により生じたコークス粉がソリューションロス反応によって消費されにくくなる。このためコークス粉が炉芯部に滞留・蓄積され、炉内通気抵抗が増大することになる。
【００１３】
▲２▼ 微粉炭によるコークスの置換には限界があるため、微粉炭の吹き込み量を増加させると必然的に燃料比（コークス比＋微粉炭比）は増加する。したがって、これに伴い送風原単位が上昇するため炉内ガス流量が増大し、この結果、炉内通気抵抗が増大することになる。
▲３▼ 上記のように燃料比と送風原単位が上昇する結果、熱供給量が大きくなるので融着帯が炉の上部領域側に移行し、これに伴い融着帯の表面積が増大するため炉内通気抵抗が増大する。
▲４▼ 溶銑トン当りの鉱石装入量とコークス装入量の比（Ｏ／Ｃ比）が増加するため装入物層内の空隙率が低下し、炉内通気抵抗が増大する。
▲５▼ 燃料比の増大に伴ってスラグ比も増大するため、その分炉内通気抵抗が増大する。
【００１４】
このような要因による炉内通気抵抗の増大に対し、本発明法においてＶbosh／Ｖinを上記(1)及び(2)の条件に制御することにより、以下のような作用によって炉内通気抵抗が低減され、炉内通気性が改善されるものと考えられる。
(a) 送風空気中の酸素富化率が相対的に高められる結果、炉内における微粉炭の燃焼効率が改善されて未燃炭量が減少し、未燃炭によるソリューションロス反応が抑えられる。この結果、コークスの粉化により生じたコークス粉（コークス粉の発生量は炉内装入コークスのＣＳＲにより異なる）がソリューションロス反応によって消費され易くなり、炉芯部でのコークス粉の滞留・蓄積量が減少し、炉内通気抵抗が低下する。
【００１５】
(b) 炉内における微粉炭の燃焼効率が改善されるため微粉炭によるコークスの置換率が向上し、燃料比（コークス比＋微粉炭比）を低減させることができる。これに伴い送風原単位が低減するため炉内ガス流量が減少し、この結果炉内通気抵抗が低下する。
(c) 上記のように燃料比と送風原単位が低減される結果、熱供給量が小さくなるため融着帯を炉の下部領域側に維持することができ、この結果炉内通気抵抗が低下するる。
(d) 燃料比が低減することにともなってスラグ比も低減するため、その分炉内通気抵抗が低下する。
【００１６】
さらに、本発明の高炉操業では、羽口先理論燃焼温度（以下、ＴＦＴという）が１９５０℃以上となるように送風空気中への酸素富化量、送風温度、送風湿分の少なくとも１つを制御することが好ましい。
ここで、ＴＦＴとは羽口先でコークス及び微粉炭が燃焼する時のフレーム温度であり、このフレーム温度は炉熱に大きな影響を及ぼす。このＴＦＴは下式（ラムの式）により計算される。
ＴＦＴ＝（２４５０＋Ｑｆ＋Ｑｂ＋Ｑｃ）／（Ｃｇ・Ｖｇ）
但し  Ｑｆ：送風燃料反応熱（ｋｃａｌ／ｋｇＣ，Ｃ：羽口先で燃焼するＣ）
Ｑｂ：送風顕熱（ｋｃａｌ／ｋｇＣ，Ｃ：羽口先で燃焼するＣ）
Ｑｃ：羽口先の燃焼帯に流入するコークス顕熱（ｋｃａｌ／ｋｇＣ，Ｃ：羽口先で燃焼するＣ）
Ｃｇ：生成ガス定圧比熱（ｋｃａｌ／Ｎｍ３・℃）
Ｖｇ：生成ガス量（Ｎｍ３／ｋｇＣ，Ｃ：羽口先で燃焼するＣ）
【００１７】
このＴＦＴを１９５０℃以上とすることにより微粉炭の燃焼性が維持され、炉内通気性の改善がより効果的に促進されるとともに、供給熱量の確保も促進される。
図２はＴＦＴと微粉炭吹込量との関係を示すもので、微粉炭の吹き込み量を増大させるとＶＭ（揮発分）の分解熱のためにＱｆが減少し、ＴＦＴが低下する。そして、ＴＦＴが１９５０℃以下になると炉況の不安定化が顕在化する。
【００１８】
ＴＦＴを高めて炉況の不安定化を回避するには酸素富化率を高めることが有効であり、送風空気中の酸素濃度の上昇によりＣＯ燃焼熱の発生が促進される結果、微粉炭吹き込み量の増大に伴うＱｆの減少が抑えられる。また、ＴＦＴを上昇させるには送風温度の上昇、送風添加湿分の低減化なども有効であり、これらの１つ以上を制御することにより、所望のＴＦＴを得ることができる。
【００１９】
【実施例】
実機高炉において、表１に示す条件で高微粉炭吹き込み操業を実施した。その結果を表１に併せて示す。
【００２０】
【表１】
0003855635.tif 000002
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明法によれば、高炉内に微粉炭を１８０ｋｇ／溶銑トン以上吹き込んで行う高微粉炭吹き込み操業において、炉内通気抵抗を効果的に低減させ、安定した操業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉の実操業のデータに基づくＶbosh／Ｖinと炉内通気抵抗との関係を示すグラフ
【図２】微粉炭吹込量とＴＦＴとの関係を示すグラフ
【図１】
0003855635.tif 000003
【図２】
0003855635.tif 000004