JP7836026B2 - 高炉への還元ガス吹込方法及び高炉 - Google Patents
高炉への還元ガス吹込方法及び高炉Info
- Publication number
- JP7836026B2 JP7836026B2 JP2025543365A JP2025543365A JP7836026B2 JP 7836026 B2 JP7836026 B2 JP 7836026B2 JP 2025543365 A JP2025543365 A JP 2025543365A JP 2025543365 A JP2025543365 A JP 2025543365A JP 7836026 B2 JP7836026 B2 JP 7836026B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reducing gas
- blast furnace
- hot air
- gas inlet
- center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/16—Tuyéres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
<態様1>
高炉への還元ガス吹込方法であって、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた熱風羽口から、前記高炉の内部へと、熱風を吹き込むとともに、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた還元ガス吹込口から、前記高炉の内部へと、還元ガスを吹き込むこと、を含み、
前記還元ガスが、前記高炉の内部において還元材として機能するガスであり、
前記還元ガス吹込口が、前記熱風羽口とは別に設けられ、
前記還元ガス吹込口の中心の高さ位置P1が、前記熱風羽口の中心の高さ位置P2よりも上方に存在する、
高炉への還元ガス吹込方法。
<態様2>
高炉であって、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた熱風羽口と、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた還元ガス吹込口と、
を有し、
前記還元ガス吹込口から前記高炉の内部へと吹き込まれる還元ガスが、前記高炉の内部において還元材として機能するガスであり、
前記還元ガス吹込口が、前記熱風羽口とは別に設けられ、
前記還元ガス吹込口の中心の高さ位置P1が、前記熱風羽口の中心の高さ位置P2よりも上方に存在する、
高炉。
図1に示されるように、一実施形態に係る高炉10への還元ガス吹込方法は、
前記高炉10のシャフト下端11axよりも下方かつ出銑口12よりも上方に設けられた熱風羽口13から、前記高炉10の内部へと、熱風を吹き込むとともに、
前記高炉10のシャフト下端11axよりも下方かつ出銑口12よりも上方に設けられた還元ガス吹込口14から、前記高炉10の内部へと、還元ガスを吹き込むこと、を含む。
前記還元ガスは、前記高炉10の内部において還元材として機能するガスである。
前記還元ガス吹込口14は、前記熱風羽口13とは別に設けられる。
前記還元ガス吹込口14の中心の高さ位置P1は、前記熱風羽口13の中心の高さ位置P2よりも上方に存在する。
高炉10は、シャフト下端11axよりも下方かつ出銑口12よりも上方に熱風羽口13を有する。「シャフト下端」とは、シャフト11aと炉腹(ベリー)11bとの境界部分をいう。「シャフト」とは、炉腹11bよりも上方の部分であって、通常、上から下に向かうにつれて炉径が増大する部分をいう。「炉腹」とは、シャフトよりも下方かつ朝顔(ボッシュ)11cよりも上方の部分であって、通常、炉径が最大となる部分をいう。炉腹11bの炉径(直径)は、例えば、5m以上20m以下、又は、10m以上18m以下であってもよい。「出銑口」とは、高炉10の下部に設けられた溶銑出湯口をいう。「熱風羽口」とは、高炉に熱風を吹き込むためのノズルをいう。高炉10は、炉腹下端11bxよりも下方かつ出銑口12よりも上方に熱風羽口13を有していてもよく、朝顔下端11cxよりも下方かつ出銑口12よりも上方に熱風羽口13を有していてもよい。
高炉10は、シャフト下端11axよりも下方かつ出銑口12よりも上方に還元ガス吹込口14を有する。これにより、高炉10の内部において還元反応を効率的に進行させることができる。また、シャフト下端11axよりも下方かつ出銑口12よりも上方で、炉の高さ方向において熱風用羽口近傍に還元ガス吹込口14が設けられる場合、還元ガス吹込口14によって溶銑やスラグの排出が阻害されるようなことも起こり難い。
本実施形態において、還元ガス吹込口14の中心の高さ位置P1は、熱風羽口13の中心の高さ位置P2よりも上方に存在することが重要である。本発明者らの新たな知見によると、還元ガス吹込口14の中心の高さ位置P1が熱風羽口13の中心の高さ位置P2と同じか、それよりも下方に存在する場合で、かつ、熱風羽口13内にスラグ等が逆流するような状況下では、還元ガス吹込口14内にもスラグ等が逆流し易い状況にある。言い換えれば、熱風羽口13だけでなく還元ガス吹込口14内へとスラグ等が逆流して、還元ガス吹込口14から高炉10内へと還元ガスを安定して吹き込むことが困難となる。これに対し、還元ガス吹込口14の中心の高さ位置P1が熱風羽口13の中心の高さ位置P2よりも上方に存在する場合、熱風羽口13内にスラグ等が逆流するような状況下においても、還元ガス吹込口14内へのスラグ等の逆流は回避され得る。結果として、還元ガス吹込口14から高炉10内へと還元ガスを安定して吹き込むことができる可能性が高まる。特に、還元ガス吹込口14の中心の高さ位置P1が熱風羽口13の上端よりも上方に存在する場合に、還元ガス吹込口14内へのスラグ等の逆流が一層回避され易い。
熱風羽口13から吹き込まれる熱風は、例えば、空気からなるものであってもよいし、空気を酸素富化したものであってもよい。熱風の温度は、例えば、1000℃以上である。熱風の温度は、1000℃以上2000℃以下、1000℃以上1700℃以下、1000℃以上1500℃以下、又は、1000℃以上1300℃以下であってもよい。熱風羽口13における熱風の流速(熱風の流量(m3/s)/熱風羽口13の吹出口の開口面積(m2))は、高炉10の操業状況に応じて、調整されてもよい。一実施形態において、熱風の流速は、後述する流速V1であってもよい。
還元ガス吹込口14から吹き込まれる還元ガスは、高炉10の内部において還元材として機能するガスである。すなわち、高炉10に吹き込まれる前において還元材として機能しないようなガスであっても、高炉10の内部において熱分解するなどして還元材(還元成分)を生成し得るガスであれば、本願にいう「還元ガス」に含まれるものとする。このような還元ガスとしては、例えば、水素ガス、炭化水素ガス(例えば、メタンガス)、一酸化炭素ガス、アンモニアガス、及び、アルコールガス(例えば、メタノールガスやエタノールガス)から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。また、本開示の技術においては、還元ガスとして、コークス炉ガス(COG)、転炉ガス(LDG)、高炉ガス(BFG)、天然ガス(NG)、及び、合成ガス(Syngas)等から選ばれる少なくとも1種が用いられてもよい。これら還元ガスは、1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が複数組み合わされて用いられてもよい。還元ガス吹込口14から吹き込まれる還元ガスの温度は、例えば、0℃以上2000℃以下、又は、25℃以上1500℃以下であってもよい。また、上述の通り、本実施形態においては、熱風羽口13とは別に還元ガス吹込口14が設けられることで、還元ガスの流速(還元ガスの流量(m3/s)/還元ガス吹込口14の吹出口の開口面積(m2))を音速未満に制御可能である。すなわち、還元ガス吹込口14における還元ガスの流速は、音速未満である。尚、「音速」は気体の種類のほか、気体の温度にも依存することが知られている。「音速」は高炉10へと吹き込む気体の種類や温度に応じて計算等によって求めることができる。一実施形態において、還元ガスの流速は、後述の流速V2であってもよい。
熱風羽口13から吹き込まれる熱風の流速V1は、特に限定されるものではないが、例えば、当該流速V1が100m/s以上1000m/s以下、中でも200m/s以上400m/s以下であると、高炉10の操業が安定化し易い。また、還元ガス吹込口14から吹き込まれる還元ガスの流速V2は、特に限定されるものではないが、例えば、当該流速V2が100m/s以上1000m/s以下、中でも200m/s以上800m/s以下であると、高炉10の内部における通気が安定し、炉内還元反応が安定的に進む操業となる。
還元ガス吹込口14からは、還元ガスとともにその他のガスが吹き込まれてもよい。その他のガスとしては、例えば、窒素ガス等の不活性ガスが挙げられる。
本開示の技術は、高炉への還元ガス吹込方法としての側面のほか、高炉そのものとしての側面も有する。すなわち、図1に示されるように、一実施形態に係る高炉10は、
前記高炉10のシャフト下端11axよりも下方かつ出銑口12よりも上方に設けられた熱風羽口13と、
前記高炉10のシャフト下端11axよりも下方かつ出銑口12よりも上方に設けられた還元ガス吹込口14と、を有する。
前記還元ガス吹込口14から前記高炉10の内部へと吹き込まれる還元ガスは、前記高炉10の内部において還元材として機能するガスである。
前記還元ガス吹込口14は、前記熱風羽口13とは別に設けられる。
前記還元ガス吹込口14の中心の高さ位置P1は、前記高さ位置P2よりも上方に存在する。
高炉10の操業においては、例えば、高炉10の上部から高炉10の内部へと鉄鉱石(酸化鉄)やコークス等が装入される一方で、高炉10の外部の熱風炉から熱風管及び熱風羽口13を介して高炉10の内部へと熱風が吹き込まれるとともに、高炉10の外部の還元ガス供給源から還元ガス流路及び還元ガス吹込口14を介して高炉の内部へと還元ガスが吹き込まれる。高炉10の内部に供給されたコークス等は、燃焼して還元ガスを発生させる。当該コークス等の燃焼によって生じた還元ガスや、還元ガス吹込口14から吹き込まれた還元ガスによって、酸化鉄が還元及び溶解されて、溶銑が得られる。当該溶銑は、高炉10の下部に設けられた出銑口12から出湯される。本実施形態においては、還元ガス吹込口14を介して高炉10の内部へと還元ガスが吹き込まれることで、その分、コークス等のカーボン含有の還元材の使用量を削減することができる。結果として、CO2発生量を削減することができる。高炉10は、上記のようにして銑鉄を製造可能である限りにおいて、様々な構成を採り得る。高炉10は、例えば、上述の熱風羽口13や還元ガス吹込口14に加えて、その他の羽口や吹込口を有していてもよい。また、高炉10において、熱風羽口13と同じ高さ位置、又は、熱風羽口13よりも下方に、その他の還元ガス吹込口が存在してもよい。熱風羽口13及び還元ガス吹込口14以外の高炉10の構成については、本技術分野において公知であることから、ここでは詳細な説明を省略する。
以上の通り、本実施形態によれば、熱風羽口13とは別に設けられた還元ガス吹込口14を介して高炉10の内部へと還元ガスを吹き込むことで、還元ガスの流速を音速未満に制御可能である。また、還元ガス吹込口14の中心の高さ位置P1が、熱風羽口13の中心の高さ位置P2よりも上方に存在することで、熱風羽口13内にスラグ等が逆流するような状況下においても、還元ガス吹込口14から高炉10内へと還元ガスを安定して吹き込むことができる可能性が高まる。
シミュレーションモデルを使用し、平均出銑量12000t/dの高炉において、炭素消費原単位の削減率が30%以上となる場合の水素ガス吹込口1つ当たりの必要水素吹込量について、水素の吹込み温度600℃を前提にて推定した。推定された必要水素吹込量と、水素ガス吹込口径から、水素ガス流速を計算した。計算された流速が、水素雰囲気中の音速より遅い場合を「○」、音速以上である場合を「×」と評価した。尚、600℃における水素雰囲気における音速は約1269m/sである。下記表1に計算結果を示す。
高炉の熱風羽口へのスラグ返り発生の実績を調査したところ、過去10年間において、スラグ返りによる熱風羽口の閉塞が8回確認された。ここで、スラグ返り時のスラグの到達高さについてさらに調査した。具体的には、図3に示されるように、熱風羽口の開口の上端から下端までを高さ方向に4分割し、「最上部」、「中央上部」、「中央下部」及び「最下部」の各々にまで到達した回数を調査した。結果を下記表2に示す。
以上の結果をまとめると、以下の方法(1)や高炉(2)によれば、高炉の内部へと還元ガスを吹き込む場合に、還元ガスの流速を容易に制御可能であり、かつ、熱風羽口内へとスラグ等が逆流するような状況下においても、還元ガス吹込羽口から高炉内へと還元ガスを安定して吹き込むことができる可能性が高まるといえる。
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた熱風羽口から、前記高炉の内部へと、熱風を吹き込むとともに、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた還元ガス吹込口から、前記高炉の内部へと、還元ガスを吹き込むこと、を含み、
前記還元ガスが、前記高炉の内部において還元材として機能するガスであり、
前記還元ガス吹込口が、前記熱風羽口とは別に設けられ、
前記還元ガス吹込口の中心の高さ位置P1が、前記熱風羽口の中心の高さ位置P2よりも上方に存在する、
高炉への還元ガス吹込方法。
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた熱風羽口と、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた還元ガス吹込口と、
を有し、
前記還元ガス吹込口から前記高炉の内部へと吹き込まれる還元ガスが、前記高炉の内部において還元材として機能するガスであり、
前記還元ガス吹込口が、前記熱風羽口とは別に設けられ、
前記還元ガス吹込口の中心の高さ位置P1が、前記熱風羽口の中心の高さ位置P2よりも上方に存在する、
高炉。
11a シャフト
11b 炉腹(ベリー)
11c 朝顔(ボッシュ)
12 出銑口
13 熱風羽口
14 還元ガス吹込口
Claims (4)
- 高炉への還元ガス吹込方法であって、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた熱風羽口から、前記高炉の内部へと、熱風を吹き込むとともに、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた還元ガス吹込口から、前記高炉の内部へと、還元ガスを吹き込むこと、を含み、
前記還元ガスが、前記高炉の内部において還元材として機能するガスであり、
前記還元ガス吹込口が、前記熱風羽口に内蔵されることなく、前記熱風羽口とは別に設けられ、
前記還元ガス吹込口の中心の高さ位置P1が、前記熱風羽口の中心の高さ位置P2よりも上方に存在し、
前記還元ガス吹込口から吹き込まれる還元ガスの流速が、100m/s以上1000m/s以下である、
高炉への還元ガス吹込方法。 - 請求項1に記載の高炉への還元ガス吹込方法であって、
前記高炉の周方向において、前記還元ガス吹込口の中心が、前記熱風羽口の中心とは異なる位置に存在する、
高炉への還元ガス吹込方法。 - 高炉であって、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた熱風羽口と、
前記高炉のシャフト下端よりも下方かつ出銑口よりも上方に設けられた還元ガス吹込口と、
を有し、
前記還元ガス吹込口から前記高炉の内部へと吹き込まれる還元ガスが、前記高炉の内部において還元材として機能するガスであり、
前記還元ガス吹込口が、前記熱風羽口に内蔵されることなく、前記熱風羽口とは別に設けられ、
前記還元ガス吹込口の中心の高さ位置P1が、前記熱風羽口の中心の高さ位置P2よりも上方に存在し、
前記還元ガス吹込口から吹き込まれる還元ガスの流速が、100m/s以上1000m/s以下である、
高炉。 - 請求項3に記載の高炉であって、
前記高炉の周方向において、前記還元ガス吹込口の中心が、前記熱風羽口の中心とは異なる位置に存在する、
高炉。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024013363 | 2024-01-31 | ||
| JP2024013363 | 2024-01-31 | ||
| PCT/JP2025/000345 WO2025164230A1 (ja) | 2024-01-31 | 2025-01-08 | 高炉への還元ガス吹込方法及び高炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2025164230A1 JPWO2025164230A1 (ja) | 2025-08-07 |
| JP7836026B2 true JP7836026B2 (ja) | 2026-03-26 |
Family
ID=96590448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025543365A Active JP7836026B2 (ja) | 2024-01-31 | 2025-01-08 | 高炉への還元ガス吹込方法及び高炉 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7836026B2 (ja) |
| TW (1) | TW202538055A (ja) |
| WO (1) | WO2025164230A1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001240906A (ja) | 2000-02-29 | 2001-09-04 | Nippon Steel Corp | 高炉への還元ガス吹き込み方法 |
| JP2023540644A (ja) | 2020-09-15 | 2023-09-25 | アルセロールミタル | 製鉄生産用高炉 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11241108A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-09-07 | Nippon Steel Corp | 高炉への微粉炭吹き込み方法 |
-
2025
- 2025-01-08 WO PCT/JP2025/000345 patent/WO2025164230A1/ja active Pending
- 2025-01-08 JP JP2025543365A patent/JP7836026B2/ja active Active
- 2025-01-24 TW TW114103311A patent/TW202538055A/zh unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001240906A (ja) | 2000-02-29 | 2001-09-04 | Nippon Steel Corp | 高炉への還元ガス吹き込み方法 |
| JP2023540644A (ja) | 2020-09-15 | 2023-09-25 | アルセロールミタル | 製鉄生産用高炉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202538055A (zh) | 2025-10-01 |
| JPWO2025164230A1 (ja) | 2025-08-07 |
| WO2025164230A1 (ja) | 2025-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5087955B2 (ja) | 溶融還元方法 | |
| PL170853B1 (pl) | Sposób wytwarzania zelaza gabczastego lub surówki PL PL PL PL PL | |
| KR100728760B1 (ko) | 직접제련 방법 및 그 장치 | |
| JP2005514523A (ja) | 金属、金属溶融物、及び/またはスラグを熱冶金的に処理するための方法、並びに、インゼクター装置 | |
| JP4341131B2 (ja) | 微粉炭吹込みバーナー | |
| KR20090099538A (ko) | 용광로에서 선철을 제조하기 위한 방법 | |
| JP4743332B2 (ja) | 高炉操業方法 | |
| JP4745731B2 (ja) | キュポラによる溶銑の溶製方法 | |
| JP7836026B2 (ja) | 高炉への還元ガス吹込方法及び高炉 | |
| JP7836024B2 (ja) | 高炉への還元ガス吹込方法及び高炉 | |
| JP2918646B2 (ja) | 溶融還元炉 | |
| JP7836025B2 (ja) | 高炉への還元ガス吹込方法及び高炉 | |
| JP7849649B2 (ja) | 高炉、高炉用羽口及び高炉への還元ガス供給方法 | |
| US8071013B2 (en) | Melting starting material in a cupola furnace | |
| WO2025164231A1 (ja) | 高炉への還元ガス吹込方法及び高炉 | |
| JP7799234B1 (ja) | 高炉、高炉用羽口及び高炉への還元ガス供給方法 | |
| US9617610B2 (en) | Cokeless reverberatory furnace for melting iron with separate hearth and melting chamber | |
| JP7807648B2 (ja) | 微粉炭吹込み用ランス | |
| JPH1129804A (ja) | 高炉における微粉炭吹込み方法 | |
| CN100529109C (zh) | 直接熔炼设备及方法 | |
| JP7582567B1 (ja) | 円筒状容器内に収容された充填層の処理方法 | |
| CN216473301U (zh) | 一种欧冶炉风口喷煤枪 | |
| JP2963422B2 (ja) | 高炉操業用微粉炭バーナ | |
| JP4005682B2 (ja) | 竪型炉の操業方法 | |
| CN117187458A (zh) | 一种低碳高炉及其还原气喷吹方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250725 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20250725 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250916 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20251114 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20260210 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20260223 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7836026 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |