JPH0635604B2

JPH0635604B2 - 高炉操業方法

Info

Publication number: JPH0635604B2
Application number: JP60104765A
Authority: JP
Inventors: 千里山縣; 義雅梶原; 隆信稲田; 真一須山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPS61261408A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、高炉低焼結鉱比操業において、高炉出滓塩基
度CaO／SiO₂および出滓Al₂O₃濃度を所定範囲に維持する
ことにより、荷下がり安定下で溶銃中Si濃度および溶銃
中Ｓ濃度を低減させ得る高炉操業方法に関するものであ
る。

（従来の技術およびその問題点）高炉内における溶銃中へのSiの移行は、炉床湯溜部にお
けるスラグ−メタル反応よりむしろSiOガスを媒介とす
るガス−メタル反応が主要な役割を果たしている。而し
て、SiOガスを媒体とする溶銃中へのSiの移行は、次の
２つの過程に大別される（「鉄と鋼」Vol.５８，１９７
２、２１９〜２３０頁）。

すなわち、レースウエイ近傍の高温低酸素分圧領域に
おけるコークス中灰分を主源とするSiO₂とコークス中の
固定炭素との反応によるSiOガスの生成過程、軟化融
着帯以下の上昇ガス流中に含まれるSiOガスと滴下して
いる溶銃中の炭素との反応による溶銃中へのSi移行過
程、である。この両過程を反応式で表わすと下記，
式のようになる。

(SiO₂)＋Ｃ＝SiO(g)＋CO(g) … SiO(g)＋Ｃ＝Si＋CO(g) … なお、前記，式において、（）はその化合物が
スラグ中存在することを示す慣用表記法であり、元素名
の下線はその成分が溶銃中に存在することを示す慣用表
記法である。また、(g)はその化合物が気体であること
を示す慣用表記法である。

従つて、前記，式より明らかなように、溶銃中のSi
濃度の制御法としては、SiOガス発生反応の制御（
式）と、溶銃中へのSi移行反応の制御（式）とがあ
る。

ところで、実際の高炉操業において、前者の制御手段と
しては、コークス中灰分量の制御による羽口前持ち込み
SiO₂量の制御や羽口前温度制御によるSiOガス発生速度
の制御等が実施されている。また、後者の制御手段とし
ては、装入物分布制御に基づいたコークス比制御による
融着帯レベルの管理や焼結鉱の被還元性、軟化融着性状
制御による融着帯レベルの制御等がある（「鉄の鋼」Vo
l.６８．１９８２、Ａ１２９〜Ａ１３２頁）。

しかしながら、前者の制御手段におけるコークス中灰分
量の制御については、原料炭配合面からの制約がある。
また、後者の制御手段に関しては、操業面および原料面
からもほぼ限界に達しており、特に焼結鉱性状の改善は
コスト上昇につながる。

一方、高炉内における溶銃中へのＳ移行については、レ
ースウエイ近傍でガス化したコークスおよび液体燃料中
のＳはシヤフト部において鉱石中に加硫され、軟化融着
帯以下において主にスラグ−メタル反応によつて脱硫さ
れることが知られている。以下にスラグ−メタル間のＳ
分配反応を示す。

Ｓ＝（Ｓ） … ここで、Ｔは温度（Ｋ）、f_sは溶銃中Ｓの活量係数、Cs
は脱硫能（Sulphide Capacity）を表わす。また、
N_CaO、Ｎ_SiO2、Ｎ_Al2O3、Ｎ_MgOは当該成分のスラグ中で
のモル分率を表わす。

すなわち、実際の高炉操業においては、溶銃中Ｓの低下
手段として、溶銃温度の上昇、装入Ｓ量の低減、スラグ
量の上昇あるいはスラグ組立の調整すなわちCaO／SiO₂
上昇、Al₂O₃低下、MgO上昇が採られている。しかし、溶
銃温度の上昇は、コークス比の上昇および溶銃中Siの上
昇に結びつくために制約がある。また、装入Ｓ量の低減
についても原料炭配合面からの制約がある。

スラグ量の上昇については、コークス比の上昇をきたす
と共に、過渡に上昇させると残銃滓量が増大して荷下が
り不順に陥る危険もある。また、スラグ組成の調整につ
いても安定操業を維持するためには、出銃温度と最終ス
ラグの融点の差を一定値以上に維持する必要がある。

ここで、溶銃中のSi制御手段としてのSiOガス発生反応
抑制策としては、スラグ中のSiO₂の活量ａ_SiO2を低下さ
せることも有効である。特に、レースウエイ近傍は高温
低酸素分圧雰囲気で、かつ、コークス由来SiO₂が多いこ
とによりスラグ中SiO₂の活量ａ_SiO2も高く、SiOガスの
活発な発生領域であるため、この領域のスラグCaO／SiO
₂を上昇させてスラグ中SiO₂の活量ａ_SiO2を低下させる
と共に、スラグ年度を低下させることは、溶銃中Siと共
に溶銃中Ｓの有効な制御手段である。

そして、前記レースウエイ近傍のスラグ中SiO₂の活量ａ
SiO₂を低下させるための一手段として、コークス製造過
程で生石灰を添加し、成品コークス中のCaO含有量を増
大させることが試みられている（「コークスサーキユラ
ー」Vol．１７，１９６８、９７頁〜１０３頁）。しか
し、高流動成配合炭に石灰石を５〜１０％添加すると、
強粘結炭の配合割合を少なくして強度の高い高炉用コー
クスを製造可能ではあるが、コークスの生産性がかなり
低下すること、および、添加石灰石によるコークス炉壁
珪石レンガの侵食が問題とされる。

一方、最近の高炉操業は、安定操業下で高生産性を発揮
させるために大半の高炉が自溶性焼結鉱比が７０％以上
で操業している。ところで、焼結鉱のCaO／CiO₂は高被
還元性、良好な高温性状をねらいとして大半が１．６〜
２．０の範囲内に維持されている。従つて、最終スラグ
のCaO／SiO₂およびAl₂O₃量が一定範囲に維持されるよう
に、前記焼結鉱のCaO／SiO₂は焼結鉱比およびコークス
比に応じて決定されているが、微調整は副原料、例え
ば、石灰石、蛇紋岩、珪石等を炉頂から鉱石類と一緒に
装入することにより行なつている。

また、レースウエイ近傍でのスラグ中SiO₂の活量ａ_SiO2
を低下させる第２の方法として、羽口からの石灰石粉の
吹き込みが挙げられる。しかし、前記条件下では、最終
スラグの量、組成の制約より、吹き込み可能量が限られ
て大きな効果は期待できない。

これに対し、焼結鉱比７０％以上配合し、羽口から燃料
吹き込みのある高炉操業において、焼結鉱CaO／SiO₂を
０．６〜１．０に低下させ、最終スラグ量・組成の調整
を行なうために羽口から石灰石粉を吹き込む法について
の発明が特公昭３９−２８００４号に開示されている。
この方法は、羽口からの石灰石粉吹き込み可能量が多い
ため、溶銃中SiおよびＳの低減には有利であるが、焼結
鉱性状に関して落下強度は向上するものの焼結鉱高温性
状、すなわち被還元性・軟化融着性状の悪化をきたし、
高炉操業は荷下がり不順に陥る危険がある。

本発明は、レースウエイ近傍のスラグ中SiO₂の活量ａ
_SiO2を低下させると共に、スラグ粘度を調整することに
より、低Siかつ低Ｓ操業を行なうことを目的とした高炉
操業方法における従来の前記問題点を解決するためにな
されたものであり、焼結鉱性状を悪化させることなく、
しかも、多量に羽口から造滓剤吹き込みを可能にして荷
下がり安定下で大きな低Siかつ低Ｓ操業効果を得ること
が可能な高炉操業方法を提供せんとすることを目的とす
るものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、焼結鉱比５０％以下の高炉低焼結鉱比操業に
おいて、造滓剤としてCaO源および／又はMgO源との複合
化合物または混合物の粉体の羽口吹き込みを行なうこと
により、高炉出滓塩基度CaO／SiO₂を１．２２〜１．３
０の範囲に、また、出滓Al₂O₃を１７％以下に調整し
て、溶銃中Si濃度および溶銃中Ｓ濃度を低減させること
を要旨とするものである。

すなわち、本発明は、焼結鉱比５０％以下の高炉低焼結
鉱比操業において最終スラグ組成を調整するに際して、
造滓剤として例えば石灰石および蛇紋岩の粉を高炉羽口
から吹き込む方法である。

本発明方法において、焼結鉱比が５０％以下の高炉低焼
結鉱比操業における高炉羽口からの造滓剤の粉体吹き込
み方法を採用したのは、下記の理由による。

複数基の高炉が稼働している特定の製鉄所に生産が集中
し、かつ、焼結機生産能力との関係により高炉での焼結
鉱使用量の低下が余儀なくされた場合等には、例えば
Ａ，Ｂ高炉には焼結鉱を集中配合させて焼結鉱比を極力
７０％以上に維持して操業し、Ｃ高炉で焼結鉱使用量を
５０％以下として高炉低焼結鉱比操業が行なわれる。

ところで、焼結鉱に比べて、ペレツトや生鉱は、下記第
１表に示すように、CaO量およびCaO／SiO₂が低い。従つ
て、低焼結鉱比操業では、最終スラグのCaO／SiO₂、Al₂
O₃を調整する必要があり、通常は炉頂から蛇紋岩および
石灰石を装入する。例えば、焼結鉱比３０％、ペレツト
比３５％、生鉱比３５％の低焼結鉱比操業においては、
最終スラグ組成をCaO／SiO₂＝１．２６、Al₂O₃＝１４．
５％とするために、石灰石９０kg／Ｐ−Ｔ、蛇紋岩３０
kg／Ｐ−Ｔを炉頂から装入しているのである。

一方、羽口近傍は、高温強還元性雰囲気で、かつ、コー
クス灰分由来のCaO／SiO₂の非常に低いスラグが多い
為、この領域のスラグCaO／SiO₂を上昇させることは、
スラグ中SiO₂の活量ａ_SiO2の低下に結びつく、すなわ
ち、前記式のSiOガス発生反応抑制効果が大きいた
め、造滓剤による最終スラグの調整は、羽口からの粉体
吹き込みで実施したほうが溶銃中SiおよびＳの低減効果
は大きい。特に、低焼結鉱比操業においては、最終スラ
グ調整に対する造滓剤吹き込み可能量が増大するため、
溶銃中SiおよびＳの制御性は大きい。

なお、羽口からの造滓剤吹き込みに際しては、高炉送風
条件を入力として羽口前コークス消費量を算出し、公知
の状態図（例えば、A.Muan,E.F.Osborn:Phase Eguilibr
ia among Oxides in Steelmaking，ＡＤＤＩＳＯＮ−Ｗ
ＥＳＬＥＹＰＵＢＬＩＳＨＩＮＧＣＯＭＰＡＮＹ．
ＩＮＣ．１９６５．１３０〜１４２頁）を使用して羽口
近傍でのCaO−SiO₂−Al₂O₃−MgO ４元系スラグの融点
を１６００℃以下になるように、石灰石、蛇紋岩等の造
滓剤の吹き込み量を制御することにより、荷下がり安定
下での操業が可能である。

（実験結果）Ａ高炉（内容積２７００ｍ）において、本発明方法を実
施した結果を、従来法と比較して下記第２表に示す。な
お、造滓剤としての石灰石および蛇紋岩、藁びに、焼結
鉱、ペレツト、生鉱は前記第１表に示す組成のものを使
用した。

本実験は、焼結鉱比３０％および０％の高炉低焼結鉱比
操業における例で、期間Ｉ，IIでは従来法により最終ス
ラグ調整としてスラグCaO／SiO₂およびAl₂O₃を夫々一定
とするべく、高炉炉頂より塊状の石灰石および蛇紋岩の
装入を行なつた。

この従来法では、羽口前スラグの条件もベース期間と変
わらないため溶銃中Siの低下は得られず、また、最終ス
ラグ中のMgOの上昇により粘度は低下しているがスラグ
量も低下しているため、溶銃中のＳも若干低下しただけ
であつた。

これに対し、期間III，IVでは、本発明方法を適用し、
焼結鉱比３０％および０％の高炉低焼結鉱比操業におい
て、最終スラグ調整としてスラグCaO／SiO₂およびAl₂O₃
を夫々一定とするべく高炉羽口より粉状の石灰石、蛇紋
岩の吹き込みを行なつた。なお、このときの石灰石、蛇
紋岩の使用は、従来法の場合と同一であつた。

本発明方法を適用した場合には、羽口前スラグのCaO／S
iO₂が上昇して、SiO₂の活量ａ_SiO2が低下すると共に、C
aO−SiO₂−Al₂O₃−MgO ４成分系のスラグ融点も低下
し、１６００℃以下に維持されている。従つて、その結
果、溶銃中Siが焼結鉱比３０％の場合で０．３０％から
０．２１％まで低下し、また、焼結鉱比０％の場合で
０．３０％から０．１９％まで低下した。併せて、溶銃
中Ｓも焼結鉱比３０％の場合で０．０２５％から０．０
２０％まで低下し、また、焼結鉱比０％の場合で０．０
２４％から０．０１８％まで低下した。更に、本発明方
法を適用した場合には、荷下がり状況もスリップ回数が
０．１回／日から０回／日と低下して安定化傾向を呈す
るようになつた。

なお、本実験結果は、低焼結鉱比操業において、造滓剤
として粉状の石灰石および蛇紋岩を羽口から吹き込んだ
場合のものであるが、CaO源および／又はMgO源との複合
化合物または混合物の粉体を羽口から吹き込んだ場合に
も同様の効果が期待できる。

（発明の効果）以上述べた如く本発明方法によれば、低焼結鉱比操業下
において、最終スラグの調整に必要な造滓添加量が多い
ことを有効に活用して、CaO源および／又はMgO源を含有
する造滓剤を粉状にして大量に羽口から安定に吹き込む
ことにより、溶銃中Siおよび溶銃中Ｓの高い低減効果が
得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須山真一兵庫県尼崎市西長洲本通１丁目３番地住友金属工業株式会社中央技術研究所内 (56)参考文献特公昭48−3046（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭59−7327（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結鉱比５０％以下の高炉低焼結鉱比操業
において、造滓剤としてCaO源および／又はMgO源との複
合化合物又は混合物の粉体を羽口より吹き込み、高炉出
滓塩基度CaO／SiO₂を１．２２〜１．３０の範囲に、ま
た、出滓Al₂O₃を１７％以下に調整して溶銃中のSi濃度
およびＳ濃度を低減させることを特徴とする高炉操業方
法。