JP6638680B2 - Blast furnace operation method - Google Patents
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Description
本発明は、石炭と鉄鉱石との混合物を成型し乾留して製造された、コークス中に金属鉄が混在するフェロコークスを高炉原料として使用する高炉の操業方法に関する。 The present invention relates to a method for operating a blast furnace using ferro-coke, which is made by molding and carbonizing a mixture of coal and iron ore and containing metal iron in coke, as a blast furnace raw material.
高炉では、通常、原料である鉄鉱石(単に、「鉱石」とも記す)と、還元材であるコークスとを、それぞれが交互に層状となるように炉頂から装入し、高炉内に鉱石層とコークス層とを形成している。高炉における還元材比を低下させるためには、高炉原料としてフェロコークスを使用し、フェロコークスを用いることによる、高炉の熱保存帯の温度を低下させる効果を利用することが有効である。ここで、「還元材比」とは、還元材の種類にかかわらず、溶銑1トンを製造するのに必要な還元材(コークス、微粉炭など)の質量合計であり、「kg/溶銑−t」で表示される。また、コークス層を形成するコークスとしては、通常、コークス炉で製造されるコークスを使用しており、以下、フェロコークスと区別するために、コークス炉で製造されるコークスを「室炉コークス」とも呼ぶ。 In a blast furnace, usually, iron ore as a raw material (also simply referred to as “ore”) and coke as a reducing agent are charged from the furnace top so as to be alternately layered, and the ore layer is introduced into the blast furnace. And a coke layer. In order to reduce the reducing agent ratio in the blast furnace, it is effective to use ferro-coke as a raw material for the blast furnace and use the effect of lowering the temperature of the heat preservation zone of the blast furnace by using ferro-coke. Here, the “reducing material ratio” is the total mass of the reducing material (coke, pulverized coal, etc.) necessary to produce one ton of hot metal, regardless of the type of the reducing material, and “kg / hot metal−t Is displayed. Further, as the coke forming the coke layer, coke produced in a coke oven is usually used.Hereinafter, in order to distinguish it from ferro coke, coke produced in a coke oven is also referred to as `` room furnace coke ''. Call.
石炭と鉄鉱石とを混合して成型した成型物を乾留して製造されるフェロコークスは、触媒である鉄(Fe)を含むため、低温から吸熱反応であるガス化反応を起こし、高炉の熱保存体温度を低下させる。熱保存体温度の低下により、還元平衡点が、還元反応が進行する方向にシフトするため、焼結鉱の還元が促進され、還元材比が低下する。 Ferro-coke produced by dry-distilling a molded product obtained by mixing and molding coal and iron ore contains iron (Fe) as a catalyst. Reduce the temperature of the preservative. The reduction of the temperature of the heat preservation body shifts the reduction equilibrium point in the direction in which the reduction reaction proceeds, so that the reduction of the sintered ore is promoted and the ratio of the reducing material decreases.
フェロコークスを用いた高炉の操業方法としては、特許文献1に開示されるように、コークスは単独で高炉内に装入してコークス層を形成し、鉄鉱石及びフェロコークスは、鉄鉱石とフェロコークスとを混合して高炉内に装入し、フェロコークスを混合する鉱石層を形成する方法が挙げられる。 As a method of operating a blast furnace using ferro-coke, as disclosed in Patent Document 1, coke is independently charged into a blast furnace to form a coke layer, and iron ore and ferro-coke are mixed with iron ore and ferro-coke. There is a method of forming an ore layer in which coke is mixed and charged into a blast furnace to mix ferro-coke.
フェロコークスは、コークス炉などで石炭を乾留して製造される従来の冶金用コークスに比べて、下記の(1)式に示すCO2ガスとの反応性が高いことが特徴である。下記の(1)式の反応は、下記の(2)式に示す鉄鉱石の還元反応で生成したCO2ガスを、還元力を有するCOガスに再生する反応といえる。 Ferro coke is characterized by having higher reactivity with CO 2 gas represented by the following formula (1) than conventional coke for metallurgy produced by carbonizing coal in a coke oven or the like. The reaction represented by the following formula (1) can be said to be a reaction for regenerating CO 2 gas generated by the reduction reaction of iron ore represented by the following formula (2) into CO gas having a reducing power.
CO2+C→2CO・・・(1)
FeO+CO→Fe+CO2・・・(2)
したがって、上記の(2)式の反応によってCO2ガス濃度が高められた領域において、上記の(1)式の反応が速やかに起これば、CO2ガスが還元力を有するCOガスに再生され、鉄鉱石の還元が促進される。
CO 2 + C → 2CO (1)
FeO + CO → Fe + CO 2 (2)
Therefore, in the region where the CO 2 gas concentration is increased by the reaction of the above formula (2), if the reaction of the above formula (1) occurs promptly, the CO 2 gas is regenerated to a CO gas having a reducing power. The reduction of iron ore is promoted.
フェロコークスを使用することで、還元材比の低下が期待できる反面、フェロコークスを鉄鉱石と混合して多量に使用すると、コークスをフェロコークスで置き換えた分、コークス使用量が減少する。 By using ferro-coke, a reduction in the reducing agent ratio can be expected. On the other hand, when ferro-coke is mixed with iron ore and used in a large amount, the amount of coke used decreases because coke is replaced with ferro-coke.
高炉に装入するコークス量が減少すると、高炉内の融着帯において、ガスの流れる部位となるコークス層(コークススリット)が薄層化し、通気抵抗が上昇する。通気抵抗が上昇することで、高炉の安定操業が阻害されるおそれがある。また、近年、高微粉炭比、低コークス比での操業が進んでおり、コークススリットの薄層化の問題は益々顕著になっている。ここで、「コークス比」とは、溶銑1トンを製造するのに必要なコークスの質量であり、「kg/溶銑−t」で表示される。フェロコークス中のコークスも、コークス比にカウントされる。 When the amount of coke charged into the blast furnace decreases, the coke layer (coke slit), which is a gas flow site, becomes thinner in the cohesive zone in the blast furnace, and the ventilation resistance increases. An increase in the ventilation resistance may hinder stable operation of the blast furnace. In recent years, the operation at a high pulverized coal ratio and a low coke ratio has been advanced, and the problem of thinning the coke slit has become more and more prominent. Here, the “coke ratio” is the mass of coke required to produce one ton of hot metal, and is expressed as “kg / hot metal-t”. Coke in ferro coke is also counted in the coke ratio.
従来、融着帯の通気抵抗を低下させる技術として、特許文献2に開示されるように、鉄鉱石に小塊コークスを混合して高炉内に装入する技術、つまり、小塊コークスを混入した鉱石層とコークス層とを層状に形成する技術が知られており、多くの高炉で実施されている。 Conventionally, as a technique for reducing the airflow resistance of the cohesive zone, as disclosed in Patent Document 2, a technique of mixing small coke with iron ore and charging it into a blast furnace, that is, mixed with small coke A technique for forming an ore layer and a coke layer in layers is known and is practiced in many blast furnaces.
また、フェロコークスを使用する場合には、特許文献3に開示されるように、併用するコークスの粒度や強度を向上させて通気性を確保する方法や、特許文献4に開示されるように、フェロコークスを炉中心部に装入しないようにして、炉芯の通気性を確保する方法が提案されている。
Further, when using ferro coke, as disclosed in
しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。 However, the above prior art has the following problems.
即ち、特許文献1では、フェロコークスを使用する際の通気性改善策が提示されていないので、コークススリットの薄層化によって融着帯の通気抵抗が上昇し、吹き抜けや荷下がりの不安定化が起こり、炉況が不安定化する可能性がある。 That is, Patent Literature 1 does not show a measure for improving air permeability when using ferro-coke, so that the thinning of the coke slit increases the airflow resistance of the cohesive zone, and makes blow-through and unloading unstable. May occur and the reactor condition may become unstable.
特許文献2のように、小塊コークスを鉱石層に混合する方法は、混合した小塊コークスが炉下部に到達するまでにガス化反応によって消費される場合には有効であるが、フェロコークスを併用した場合には、小塊コークスよりも反応性の高いフェロコークスが優先的に消費されるので、小径化した小塊コークスが炉下部に残留し、かえって通気性が悪化するおそれがある。 As described in Patent Document 2, the method of mixing small coke with the ore layer is effective when the mixed small coke is consumed by the gasification reaction before reaching the furnace lower part. When used together, ferro coke having higher reactivity than small coke is preferentially consumed, so that small coke having a reduced diameter remains at the lower part of the furnace, which may deteriorate air permeability.
また、融着帯の通気性は、コークススリットの通気性と、融着した鉱石層の通気性との双方に影響されており、小塊コークスを鉱石層に混合する技術は、融着した鉱石層の通気性を改善する技術であり、コークススリットの薄層化が進むと、コークススリットの通気性悪化が、小塊コークスを鉱石層に混合することによる鉱石層の通気性改善効果を上回り、十分な効果が得られないという問題がある。 In addition, the permeability of the cohesive zone is influenced by both the permeability of the coke slit and the permeability of the fused ore layer. It is a technology to improve the permeability of the layer, and as the coke slit becomes thinner, the deterioration of the permeability of the coke slit exceeds the effect of improving the permeability of the ore layer by mixing small coke into the ore layer, There is a problem that a sufficient effect cannot be obtained.
特許文献3は、コークス層を形成するコークスとして、調和平均粒径が40mm以上のコークスを使用することを提案しており、通常、高炉で使用するコークスの粒度調整は、篩分器による篩分けにより行われており、使用するコークスの粒度を増大することは、篩目の拡大を意味することになり、その結果、使用しない篩下のコークスが増えて、使用可能なコークスの歩留りが悪化する。また、コークス強度を上昇させるためには、高品位の石炭銘柄を配合する必要があり、コークス製造コストの大幅な増加を招き、現実的ではない。
特許文献4は、炉芯の通気悪化を防ぐことはできるが、コークススリットの薄層化による融着帯の通気悪化を防ぐことはできない。したがって、融着帯の通気性がボトルネックになる場合においては、抜本的な対策とはなりえない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、フェロコークスを高炉原料として使用する高炉の操業方法において、融着帯の良好な通気性を確保してコークス比を低減することのできる、高炉の操業方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce coke ratio by securing good air permeability of a cohesive zone in a blast furnace operating method using ferro-coke as a blast furnace raw material. And a method of operating a blast furnace.
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
[1]小塊コークス及びフェロコークスが混在する鉱石層とコークス層とを、高炉内に交互に形成して行う高炉の操業方法であって、
前記フェロコークスの使用時に、前記コークス層を形成する室炉コークスの量を、前記フェロークス中に含まれるコークス分と同一量以上同一量の2倍未満の範囲で減少させ、
減少させた室炉コークス中の塊コークスの量と同一量±20質量%の範囲の量の小塊コークスを、コークス層を形成するコークスとして補充し装入することを特徴とする、高炉の操業方法。
[2]コークス層を形成するコークスとして補充した前記小塊コークスを、コークス層の炉壁側に前記塊コークスと分離して装入することを特徴とする、上記[1]に記載の高炉の操業方法。
[3]高炉炉壁部での鉱石層厚比(=鉱石層厚/(鉱石層厚+コークス層厚))が0.5以下になるような層厚分布を形成することを特徴とする、上記[1]または上記[2]に記載の高炉の操業方法。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
[1] A method of operating a blast furnace in which an ore layer and a coke layer in which small coke and ferro-coke are mixed are alternately formed in a blast furnace,
When using the ferro coke, the amount of the furnace coke forming the coke layer is reduced in the range of less than twice the same amount or more and the same amount as the coke component contained in the ferro coke,
Blast furnace operation, characterized by replenishing and charging small coke of the same amount in the range of ± 20 mass% as the reduced coke in the reduced furnace coke as coke forming a coke layer. Method.
[2] The blast furnace according to [1], wherein the small lump coke replenished as coke for forming a coke layer is charged separately from the lump coke on the furnace wall side of the coke layer. Operation method.
[3] forming a layer thickness distribution such that an ore layer thickness ratio (= ore layer thickness / (ore layer thickness + coke layer thickness)) at the blast furnace wall becomes 0.5 or less; The method for operating a blast furnace according to the above [1] or [2].
本発明によれば、高炉でフェロコークスを使用する際に、コークス層を形成する室炉コークスの量を、フェロークス中に含まれるコークス分と同一量以上同一量の2倍未満の範囲で減少させ、減少させた室炉コークス中の塊コークスの量と同一量±20質量%の範囲の量の小塊コークスを、コークス層を形成するコークスとして補充するので、コークススリットとして使用するコークス量を増やすことができ、コークススリットの薄層化による融着帯の通気性悪化を防ぐことが実現される。また、小塊コークスをコークス層に装入する際、塊コークスと分離して小塊コークスを炉壁側に装入することで、空隙率の低下を防ぎ、塊状帯の通気性悪化を抑止できる。更に、炉壁の鉱石層厚比を低下させることで、周辺部のCOガス分圧が上昇し、小塊コークスの反応劣化による炉下部での粉化を防ぐことができる。これらにより、融着帯だけでなく、塊状帯及び滴下帯の通気性も改善することができ、高炉全体の通気性を大幅に向上させることが可能となり、従来よりも低コークス比でフェロコークスを使用することが可能となる。 According to the present invention, when ferro-coke is used in a blast furnace, the amount of the coke in the chamber furnace forming the coke layer is reduced within a range of the same amount or more and less than twice the same amount as that of the coke contained in the ferrokes. The small coke having the same amount as that of the reduced coke in the furnace coke in the range of ± 20% by mass is replenished as coke for forming a coke layer. It is possible to prevent the deterioration of the permeability of the cohesive zone due to the thinning of the coke slit. Also, when charging the small coke into the coke layer, by separating the small coke from the coke and charging the small coke to the furnace wall side, it is possible to prevent a decrease in the porosity and to suppress the deterioration of the air permeability of the massive band. . Furthermore, by lowering the ore layer thickness ratio of the furnace wall, the partial pressure of CO gas in the peripheral portion increases, and it is possible to prevent powdering in the lower part of the furnace due to the reaction deterioration of small coke. As a result, not only the cohesive zone, but also the air permeability of the lump zone and the drip zone can be improved, and the air permeability of the entire blast furnace can be greatly improved. It can be used.
以下、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described specifically.
従来、コークス層は、高炉融着帯の通気性を確保するコークススリット層として重要な役割を担うことから、コークス層を形成するためのコークスとしては、室炉コークスのうちで、一定以上の篩目(例えば、目開き寸法が35mm)の篩分器で篩った粒径の大きいコークス(「塊コークス」という)を使用するのが一般的である。しかしながら、コークス炉で製造される室炉コークスは、幅広い粒度分布を有しており、塊コークスの篩下である小塊コークスが、常に、一定量発生する。この小塊コークスを高炉での還元材として有効的に活用する方法として、特許文献2に提案された、小塊コークスを鉱石層に混合する技術(「小塊コークス混合装入技術」ともいう)が実施されてきた。 Conventionally, the coke layer plays an important role as a coke slit layer for ensuring the air permeability of the blast furnace cohesive zone. It is common to use coke having a large particle size (referred to as “lump coke”) sieved with a sieve having meshes (for example, a mesh size of 35 mm). However, the furnace coke produced in the coke oven has a wide particle size distribution, and a small amount of small coke, which is under the mass of coke, is always generated. As a method of effectively utilizing the small coke as a reducing agent in a blast furnace, a technique of mixing small coke with an ore layer proposed in Patent Document 2 (also referred to as "small coke mixing charging technique"). Has been implemented.
しかしながら、フェロコークスを使用する場合、フェロコークスは、基本的に鉱石層に混合して使用され、且つ、フェロコークス中のコークス分が室炉コークスと置換して使用されるので、フェロコークスの使用量に応じて室炉コークスの使用量が低下し、その分コークススリット層が薄層化する。コークススリット層が薄層化すると、融着帯の通気抵抗が上昇し、吹き抜けやスリップなどが引き起こされる結果、安定操業の継続が困難となり、減産やコークス比上昇などの対応が必要となる。 However, when ferro-coke is used, ferro-coke is basically used in a mixed state with the ore layer, and the coke component in the ferro-coke is used in place of the room-furnace coke. Depending on the amount, the amount of coke used in the furnace decreases, and the coke slit layer becomes thinner. When the coke slit layer is made thinner, the ventilation resistance of the cohesive zone increases, causing blow-through and slippage. As a result, continuation of stable operation becomes difficult, and it is necessary to take measures such as reducing production and increasing the coke ratio.
本発明では、フェロコークスの使用時に、コークス層を形成する室炉コークスの量を、フェロークス中に含まれるコークス分と同一量以上同一量の2倍未満の範囲で減少させ、減少させた室炉コークス中の塊コークスの減少分を補充するために、減少させた室炉コークス中の塊コークスの量と同一量±20質量%の範囲の量の小塊コークスを、コークス層を形成するコークスとして補充し、コークス層に装入する。 In the present invention, when ferro-coke is used, the amount of the chamber furnace coke forming the coke layer is reduced in the range of the same amount or more and less than twice the same amount as the coke contained in the ferrokes, and the reduced chamber is used. In order to supplement the reduced amount of the lump coke in the furnace coke, a small lump coke having the same amount as the reduced amount of the lump coke in the room furnace coke in the range of ± 20% by mass is coke-formed to form a coke layer. And charged to the coke layer.
これにより、フェロコークスの使用に伴う、コークススリット層の薄層化が防止され、コークススリット層厚が確保される。尚、コークス層に補充する小塊コークスは、鉱石層に混合していた小塊コークスを振り分けることが好ましい。 This prevents the coke slit layer from becoming thinner due to the use of ferro-coke, and secures the coke slit layer thickness. In addition, it is preferable to sort the small coke mixed in the ore layer with the small coke to be added to the coke layer.
本発明において、コークス層を形成する室炉コークスの量をフェロコークス中のコークス分と同一量以上減少させる理由は、コークスの総使用量を増加させないため(本発明の前提条件)であり、コークス層を形成する室炉コークスの減少量の上限を2倍未満とした理由は、室炉コークスをフェロークス中に含まれるコークス分と同一量の2倍以上減少させると、通気性が悪化して操業が困難になるためである。 In the present invention, the reason for reducing the amount of the coke in the furnace furnace forming the coke layer by at least the same amount as the coke in the ferro coke is because the total use amount of coke is not increased (precondition of the present invention). The reason that the upper limit of the reduction amount of the furnace coke forming the layer is less than twice is that if the furnace coke is reduced by at least twice the same amount as the coke contained in the ferrokes, the air permeability deteriorates. This is because the operation becomes difficult.
また、本発明において、減少させた室炉コークス中の塊コークスの量と同一量±20質量%の範囲の量の小塊コークスを、コークス層を形成するコークスとして補充する理由は、補充する小塊コークスが同一量−20質量%未満の場合は、コークス層を形成するコークス量が少なく、本発明の効果が十分発揮できず、また、補充する小塊コークスが同一量+20質量%を超える場合は、コークス層を形成するコークス量が十分となり、本発明の効果は飽和し、むしろ、コークス層の平均粒径が低下することによる通気性の悪化が懸念されるためである。 In the present invention, the reason for replenishing small coke in the same amount in the range of ± 20% by mass as the coke in the reduced coke in the furnace coke as the coke forming the coke layer is as follows. When the lump coke is less than the same amount -20% by mass, the amount of coke forming the coke layer is small, the effect of the present invention cannot be sufficiently exhibited, and the small lump coke to be replenished exceeds the same amount + 20% by mass. This is because the amount of coke forming the coke layer becomes sufficient, the effect of the present invention is saturated, and rather, there is a concern that the average particle size of the coke layer is reduced and the air permeability is deteriorated.
小塊コークスをコークス層に混合する場合、小塊コークスと塊コークスとを分離しておき、小塊コークスが高炉の炉壁側に装入されるように、小塊コークス及び塊コークスの装入方法を制御することが好ましい。 When the small coke is mixed with the coke layer, the small coke and the lump coke are separated, and the small coke and the lump coke are charged so that the small coke is charged on the furnace wall side of the blast furnace. It is preferred to control the method.
図1に、本発明を適用した場合の高炉装入物分布の概念図を示す。図1において、符号1は、高炉中心線、2は、高炉炉壁、3は、塊コークスで形成されるコークス層、4は、小塊コークスで形成されるコークス層、5は、鉱石層、6は、鉱石層中の鉄鉱石、7は、鉱石層中のフェロコークス、8は、鉱石層中の小塊コークスである。 FIG. 1 shows a conceptual diagram of a blast furnace charge distribution when the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 is a blast furnace center line, 2 is a blast furnace wall, 3 is a coke layer formed of lump coke, 4 is a coke layer formed of small lump coke, 5 is an ore layer, 6 is iron ore in the ore layer, 7 is ferro coke in the ore layer, and 8 is small coke in the ore layer.
本発明者らは、高炉内において、フェロコークスが、小塊コークス混合装入技術と類似の融着層通気性の改善効果を発現すること、しかも、小塊コークスよりも優先的に効果を発現することを見出し、本発明に至った。 The present inventors have found that in a blast furnace, ferro-coke expresses an effect of improving the permeability of a cohesive layer similar to the small-coke coke mixed charging technique, and moreover, expresses an effect preferentially over the small-coke coke. And reached the present invention.
図2及び図3に、60kg/溶銑−tの小塊コークスを混合装入している鉱石層中にフェロコークスを追加で混合した場合と、フェロコークス単体を鉱石層に混合した場合について、高炉内模擬条件で荷重軟化試験を行った結果を示す。 FIGS. 2 and 3 show blast furnaces in a case where ferro-coke is additionally mixed in an ore layer in which small coke of 60 kg / hot metal-t is mixed and a case where ferro-coke alone is mixed in an ore layer. The results of a load softening test performed under simulated conditions are shown.
図2は、1200℃到達時の還元率を示し、図3は、軟化溶融時の最大差圧を示している。図2及び図3より、フェロコークス使用量の増加に伴い、具体的には、フェロコークスの使用量が30kg/溶銑−t以上の場合には、小塊コークスによる還元性改善効果及び通気性改善効果は小さくなり、フェロコークス単体の場合と同等であることがわかった。これは、フェロコークスが小塊コークスよりも優先的に反応して鉄鉱石の還元を改善するためである。 FIG. 2 shows the reduction ratio when the temperature reached 1200 ° C., and FIG. 3 shows the maximum differential pressure during softening and melting. From FIGS. 2 and 3, as the usage of ferro-coke increases, specifically, when the usage of ferro-coke is 30 kg / hot metal-t or more, the effect of reducing small coke and the improvement of air permeability are improved. The effect was reduced, and was found to be equivalent to the case of ferrocoke alone. This is because ferro coke reacts preferentially over small coke to improve the reduction of iron ore.
即ち、本発明は、フェロコークスを鉱石層に混合した場合は、小塊コークスを鉱石層に混合する利点が小さくなる点に着目し、小塊コークスの新たな活用法を見出したものである。 That is, the present invention focuses on the point that, when ferro-coke is mixed into an ore layer, the advantage of mixing small-lume coke into an ore layer is reduced, and has found a new method of utilizing small-lume coke.
本発明者らは、コークス層として装入されるコークスの原単位(以下、「スリットコークス比」と記す)が、高炉通気性に強く影響する点に注目した。図4に、スリットコークス比と高炉の圧力損失との関係を示す。 The present inventors have noticed that the basic unit of coke charged as a coke layer (hereinafter referred to as “slit coke ratio”) strongly affects the blast furnace air permeability. FIG. 4 shows the relationship between the slit coke ratio and the pressure loss of the blast furnace.
図4に示すように、スリットコークス比の低下とともに圧力損失が上昇し、スリットコークス比が250kg/溶銑−t以下、特に、230kg/溶銑−t以下になると、その傾向が顕著になることがわかった。換言すれば、スリットコークス比を、230kg/溶銑−t以上、望ましくは250kg/溶銑−t以上に確保することで、圧力損失の上昇を抑制できることがわかった。 As shown in FIG. 4, it is found that the pressure loss increases as the slit coke ratio decreases, and the tendency becomes remarkable when the slit coke ratio becomes 250 kg / hot metal-t or less, particularly 230 kg / hot metal-t or less. Was. In other words, it has been found that an increase in pressure loss can be suppressed by securing the slit coke ratio to 230 kg / hot metal-t or more, desirably 250 kg / hot metal-t or more.
本発明では、フェロコークスと置換した分の塊コークスの減少量を、小塊コークスで補充することで、塊コークスの使用量を増加することなく、スリットコークス比の低下を防ぐことができる。塊コークス比が250kg/溶銑−tを下回る場合、特に、塊コークス比が230kg/溶銑−tを下回る場合に、本発明を適用してスリットコークス比を230kg/溶銑−t以上、望ましくは250kg/溶銑−t以上にすることで、高炉の通気性改善効果が得られる。 In the present invention, by reducing the amount of lump coke replaced with ferro coke with small lump coke, it is possible to prevent a decrease in the slit coke ratio without increasing the amount of lump coke used. When the lump coke ratio is less than 250 kg / hot metal-t, particularly when the lump coke ratio is less than 230 kg / hot metal-t, the present invention is applied to make the slit coke ratio 230 kg / hot metal-t or more, preferably 250 kg / hot metal-t. By setting the hot metal to -t or more, an effect of improving the permeability of the blast furnace can be obtained.
小塊コークスをコークス層に混合する場合に、塊コークスを炉半径方向の中心側に装入し、小塊コークスを炉半径方向の炉壁側に装入することが好ましい。具体的には、小塊コークスを炉半径方向の1/2位置から外側の範囲に、好ましくは、炉半径方向の2/3位置から外側の範囲に装入し、塊コークスは小塊コークスの炉半径方向内側に装入する。これによって、小塊コークスの炉芯への流入を防ぐことができ、また、コークス層を形成する室炉コークスの粒度範囲の拡大による空隙率低下を防ぐことができる。その結果、炉内の圧力損失上昇を更に抑制することが可能となる。 When the small coke is mixed with the coke layer, it is preferable that the coke is charged at the center side in the furnace radial direction and the small coke is charged at the furnace wall side in the furnace radial direction. Specifically, the small coke is charged in a range from the 1/2 position in the furnace radial direction to the outside, preferably in a range from the 2/3 position in the furnace radial direction to the outside. Charge inside the furnace in the radial direction. Thereby, it is possible to prevent small coke from flowing into the furnace core, and it is possible to prevent a decrease in porosity due to an increase in the particle size range of the chamber coke forming the coke layer. As a result, it is possible to further suppress an increase in pressure loss in the furnace.
また、フェロコークス使用時には、一般的に、炉内反応で消費しきれずに小径化した小塊コークスの炉下部残存量が増えることから、炉下部の通気性の悪化が懸念される。しかしながら、本発明では、小塊コークスの一部を鉱石層からコークス層に移すことで、小塊コークスと鉱石との近接配置効果(=反応促進効果)が減少して、小塊コークスの反応速度が低下し、反応による小径化や強度低下を防止することができる。これにより、炉下部の通気性の悪化を抑止できるという効果も発揮される。 In addition, when ferro-coke is used, the amount of small coke remaining in the lower part of the furnace, which has not been completely consumed in the furnace reaction and has been reduced in diameter, generally increases, and there is a concern that the permeability of the furnace lower part may deteriorate. However, in the present invention, by transferring a part of the small coke from the ore layer to the coke layer, the proximity arrangement effect (= reaction promoting effect) between the small coke and the ore is reduced, and the reaction speed of the small coke is reduced. Is reduced, and a reduction in diameter and a decrease in strength due to a reaction can be prevented. Thereby, the effect that the deterioration of the air permeability in the lower part of the furnace can be suppressed is also exerted.
更に、高炉炉壁部の鉱石層厚比(=鉱石層厚/(鉱石層厚+コークス層厚))を0.5以下に抑えることで、炉壁部のCO2ガス分圧を下げることができ、小塊コークスの反応を更に抑制することができる。但し、炉壁部の鉱石層厚比を下げ過ぎると、炉壁近傍を流れるガスが増加し、ヒートロスの上昇やガス利用率の低下に繋がるので、炉壁部の鉱石層厚比の下限は0.2程度にするのが望ましい。 Further, by controlling the ore layer thickness ratio (= ore layer thickness / (ore layer thickness + coke layer thickness)) of the blast furnace wall to 0.5 or less, the partial pressure of CO 2 gas at the furnace wall can be reduced. The reaction of the small coke can be further suppressed. However, if the ore layer thickness ratio of the furnace wall is excessively reduced, gas flowing near the furnace wall increases, which leads to an increase in heat loss and a decrease in gas utilization rate. It is desirable to set it to about 2.
本発明では、フェロコークスの使用量に影響されることなく、小塊コークスの使用量と塊コークスの使用量との比率が或る一定値に維持されるように、小塊コークス及び塊コークスの使用量を設定することが好ましい。 In the present invention, the small coke and the lump coke are controlled so that the ratio between the use amount of the small coke and the use amount of the lump coke is maintained at a certain value without being affected by the use amount of the ferro coke. It is preferable to set the usage amount.
塊コークスの篩下である小塊コークスは、篩分けによって得られた塊コークスの質量に対してほぼ一定の比率で発生する。高炉に装入する小塊コークスの使用量と塊コークスの使用量との比率を、篩下の発生比率と同等の比率とすることで、篩下である小塊コークスを無駄なく還元材として有効利用することができる。 Small lump coke, which is below the lump coke, is generated at a substantially constant ratio to the mass of the lump coke obtained by sieving. By setting the ratio of the amount of small coke used to the blast furnace and the amount of lump coke used to the same ratio as the rate of generation under the sieve, the small coke under the sieve is effectively used as a reducing agent without waste. Can be used.
本発明の効果を確認するために、炉容積5000m3の高炉で操業試験を行った。使用したフェロコークスは、石炭と鉄鉱石とを、乾留後のフェロコークスにおけるコークス分が70質量%、金属鉄分が約30質量%となるように配合して成型し、その後、竪型の乾留炉で乾留して製造したものである。フェロコークスの使用量を0〜60kg/溶銑−tの範囲で変更して試験を行い、通気性や出銑比、コークス比などを評価した。表1に、操業条件及び試験結果を示す。 In order to confirm the effect of the present invention, an operation test was performed in a blast furnace having a furnace volume of 5000 m 3 . The ferro-coke used was formed by blending and molding coal and iron ore such that the coke content in the ferro-coke after dry distillation was 70% by mass and the metallic iron content was approximately 30% by mass. It was manufactured by carbonization. The test was performed by changing the usage amount of ferro-coke in the range of 0 to 60 kg / hot metal-t, and the air permeability, tapping ratio, coke ratio, and the like were evaluated. Table 1 shows the operating conditions and test results.
期間1〜7が比較例であり、期間8〜13が本発明例である。ここで、コークス比は、フェロコークス中のコークス分の原単位(フェロコークス中コークス)と室炉コークスとの合計として示した。また、室炉コークス中の小塊コークスの比率は約23.1質量%の一定値とした。通気抵抗指数としては、K=(PB 2−PT 2)/VB 1.7×106により求められるK値を使用した。ここで、PBは送風圧(atm)、PTは炉頂圧(atm)、VBは送風量(Nm3/min)である。コークス層に小塊コークスを配合する場合には、小塊コークスと塊コークスとを分け、小塊コークスを炉半径方向の1/2位置から外側の範囲に装入した。
Periods 1 to 7 are comparative examples, and
期間1は、フェロコークスを使用せず、小塊コークスの全量を鉱石層に混合させ、塊コークスのみでコークス層を形成した場合の操業結果である。期間1におけるスリットコークス比は240kg/溶銑−tであった。期間1の操業条件及び操業結果を基準として、以下、他の期間を比較する。 Period 1 is an operation result when ferro coke was not used, the entire amount of small lump coke was mixed with the ore layer, and the coke layer was formed only with lump coke. The slit coke ratio in period 1 was 240 kg / hot metal-t. Hereinafter, other periods will be compared based on the operation conditions and operation results in the period 1.
期間2は、フェロコークスを使用せずに、期間1よりもコークス比を下げ、スリットコークス比の低下した分を、小塊コークスをコークス層に振り替えて補充した場合の操業結果である。 The period 2 is an operation result in a case where the coke ratio is lower than that in the period 1 without using the ferro coke, and the reduced coke ratio is refilled by transferring the small coke to the coke layer.
期間2は、期間1と比べて、通気性が悪化し、出銑比を下げなければ安定的な操業が継続できなかった。これは、小塊コークスを鉱石層からコークス層に移したことで、鉱石の還元性が悪化し、融着帯が肥大化したためである。また、未還元の鉱石が炉下部に降下し、還元材比も上昇した。 In period 2, as compared with period 1, air permeability deteriorated, and stable operation could not be continued unless the tapping ratio was reduced. This is because the transferability of the small coke from the ore layer to the coke layer deteriorated the reducibility of the ore and increased the size of the cohesive zone. Unreduced ore fell to the lower part of the furnace, and the ratio of reducing material also increased.
期間3及び期間4は、30kg/溶銑−tまたは60kg/溶銑−tのフェロコークスを鉱石層に混合し、小塊コークスの全量を鉱石層に混合して使用した場合の操業結果である。期間3及び期間4では、小塊コークスを鉱石層からコークス層に移していないので、スリットコークス比は、期間3で219kg/溶銑−t、期間4で203kg/溶銑−tになり、期間1に対して大幅に低下した。
その結果、期間1に対して、期間3及び期間4では、フェロコークス使用によって、還元材比は低下したが、スリットコークス比が大幅に低下したことから、通気性が悪化し、減産やコークス比の上昇を余儀なくされた。特に、期間4では、コークス比は期間3と比べて低下しておらず、フェロコークス使用の効果が十分に得られていないといえる。
As a result, in
期間5は、30kg/溶銑−tのフェロコークスを鉱石層に混合し、フェロコークスのコークス分(21kg/溶銑−t)の2倍以上の量の室炉コークスを減少させた場合の操業結果である。期間5では、フェロコークスの使用量に対して、室炉コークスを減らしすぎたため、通気性が悪化し、減産を余儀なくされた。
期間6は、30kg/溶銑−tのフェロコークスを鉱石層に混合し、塊コークスを、フェロークス中に含まれるコークス分と同一量以上同一量の2倍未満の範囲で減少させたが、塊コークスの減少量に対して、コークス層に補充した小塊コークスが塊コークスの減少量−20質量%未満の場合の操業結果である。期間6では、スリットコークス比が維持できず、通気性が悪化し、減産を余儀なくされた。 In period 6, the ferro coke of 30 kg / hot metal-t was mixed into the ore layer, and the lump coke was reduced in the range of the same amount or more and less than twice the same amount as the coke contained in the ferrokes. This is an operation result when the amount of small coke replenished in the coke layer is less than the reduced amount of coke by less than -20% by mass with respect to the reduced amount of coke. In period 6, the slit coke ratio could not be maintained, the air permeability deteriorated, and the production had to be reduced.
期間7は、30kg/溶銑−tのフェロコークスを鉱石層に混合し、塊コークスを、フェロークス中に含まれるコークス分と同一量以上同一量の2倍未満の範囲で減少させたが、塊コークスの減少量に対して、コークス層に補充した小塊コークスが塊コークスの減少量+20質量%を超えた場合の操業結果である。期間7では、コークス層の平均粒径の低下による通気性の悪化がフェロコークスによる通気改善効果を上回り、減産を余儀なくされた。 In period 7, 30 kg / hot metal-t of ferro-coke was mixed into the ore layer, and the lump coke was reduced in the range of the same amount or more and less than twice the same amount as the coke contained in the ferrokes. This is an operation result when the small coke replenished in the coke layer exceeds the coke reduction amount by more than the coke reduction amount of + 20% by mass. In the period 7, the deterioration of the air permeability due to the decrease in the average particle diameter of the coke layer exceeded the effect of improving the air permeability by the ferro-coke, and forced to reduce the production.
期間8は、30kg/溶銑−tのフェロコークスを使用し、また、期間9は、60kg/溶銑−tのフェロコークスを使用し、スリットコークス比が期間1と同じ240kg/溶銑−tになるように、フェロコークスの使用量に応じて、小塊コークスをコークス層に振り替えた場合の操業結果である。
期間8及び期間9では、期間1と同等の通気性及び出銑比を保ちつつ、フェロコークスの使用量が同一である期間3、4と比較して、コークス比及び還元材比が大きく低下しており、高出銑比操業及び低コークス比操業が安定的に継続できた。
In
期間10は、60kg/溶銑−tのフェロコークスを使用し、スリットコークス比が期間1と同じ240kg/溶銑−tになるように、小塊コークスをコークス層に振り替え、更に、炉壁部の鉱石層厚比を0.3に調整した場合の操業結果である。期間10では、フェロコークスの使用量が同一である期間9と比べても、更にコークス比を3kg/溶銑−t低減することができた。
期間11は、30kg/溶銑−tのフェロコークスを鉱石層に混合し、塊コークスを、フェロークス中に含まれるコークス分と同一量減少させ、且つ、塊コークスの減少分と同一量の小塊コークスを鉱石層からコークス層に振り替えた場合の操業結果である。期間11では、コークス比を期間1と同一としているので、通気性の改善が顕著であり、出銑比を大幅に増加させることができた。 In the period 11, 30 kg / hot metal-t of ferro-coke is mixed into the ore layer, the lump coke is reduced by the same amount as the coke contained in the ferrokes, and the same amount of small lump is reduced by the lump coke. It is an operation result when coke is transferred from an ore layer to a coke layer. In the period 11, since the coke ratio was the same as that in the period 1, the improvement of the air permeability was remarkable, and the tapping ratio could be greatly increased.
期間12及び期間13は、30kg/溶銑−tのフェロコークスを使用し、コークス比及びコークス層の塊コークス比を期間8と同一にするものの、塊コークスの減少量に対して、コークス層に振り替えた小塊コークスの量を指定範囲内で変化させた場合の操業結果である。期間12及び期間13では、通気性、出銑比ともに期間8と同等であり、問題なく操業することができた。
In the period 12 and the period 13, the ferro coke of 30 kg / hot metal-t is used, and the coke ratio and the lump coke ratio of the coke layer are set to be the same as those in the
以上の結果により、本発明の有効性が確認できた。 From the above results, the effectiveness of the present invention was confirmed.
1 高炉中心線
2 高炉炉壁
3 塊コークスで形成されるコークス層
4 小塊コークスで形成されるコークス層
5 鉱石層
6 鉱石層中の鉄鉱石
7 鉱石層中のフェロコークス
8 鉱石層中の小塊コークス
Reference Signs List 1 blast furnace center line 2
Claims (3)
前記フェロコークスの使用時に、前記コークス層を形成する室炉コークスの量を、前記フェロークス中に含まれるコークス分と同一量以上同一量の2倍未満の範囲で減少させ、
減少させた室炉コークス中の塊コークスの量と同一量±20質量%の範囲の量の小塊コークスを、コークス層を形成するコークスとして補充して装入し、
コークス層として装入されるコークスの原単位(スリットコークス比)を230kg/溶銑−t以上とすることを特徴とする、高炉の操業方法。 A method of operating a blast furnace by forming an ore layer and a coke layer in which small coke and ferro-coke are mixed alternately in a blast furnace,
When using the ferro coke, the amount of the furnace coke forming the coke layer is reduced in the range of less than twice the same amount or more and the same amount as the coke component contained in the ferro coke,
Small lump coke in the amount of volume and the same amount ± 20 wt% range of lump coke was reduced chamber furnace coke, charged supplemented as coke that forms a coke layer,
A method for operating a blast furnace, wherein a basic unit (slit coke ratio) of coke charged as a coke layer is 230 kg / hot metal-t or more .
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