JP7560735B2 - Method for designing mixture of iron-containing raw materials and method for operating blast furnace - Google Patents
Method for designing mixture of iron-containing raw materials and method for operating blast furnace Download PDFInfo
- Publication number
- JP7560735B2 JP7560735B2 JP2021049276A JP2021049276A JP7560735B2 JP 7560735 B2 JP7560735 B2 JP 7560735B2 JP 2021049276 A JP2021049276 A JP 2021049276A JP 2021049276 A JP2021049276 A JP 2021049276A JP 7560735 B2 JP7560735 B2 JP 7560735B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- raw materials
- containing raw
- ore
- fusion
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
本発明は、高炉内で鉱石層を形成する鉄含有原料の配合設計方法と、この配合設計方法によって配合された鉄含有原料を高炉に装入して鉱石層を形成する高炉の操業方法に関する。 The present invention relates to a method for designing the mix of iron-containing raw materials that form an ore layer in a blast furnace, and a method for operating a blast furnace in which iron-containing raw materials mixed according to this mix design method are charged into the blast furnace to form an ore layer.
高炉では、炉頂部から鉄含有原料としての鉱石原料(焼結鉱、ペレット、塊鉱石など)と、還元材および燃料としてのコークスが交互に装入されるとともに、炉下部の羽口から熱風が微粉炭などの補助燃料と共に吹き込まれる。炉頂部から装入された鉱石原料およびコークス(以下、総称して「装入物」ともいう)は、それぞれ交互に積層する鉱石層およびコークス層を形成する。鉱石原料およびコークスは、高炉内での荷下がりにしたがって、徐々に高炉内を炉下部に向かって降下しながら、炉下部から上昇する還元ガスにより加熱され、昇温される。 In a blast furnace, iron-containing ore raw materials (sintered ore, pellets, lump ore, etc.) and coke as a reducing agent and fuel are charged alternately from the top of the furnace, and hot air is blown in from the tuyeres at the bottom of the furnace together with auxiliary fuel such as pulverized coal. The ore raw materials and coke (hereinafter collectively referred to as "charge") charged from the top of the furnace form ore layers and coke layers that are layered alternately. As the ore raw materials and coke are lowered in the blast furnace, they gradually descend toward the bottom of the furnace, and are heated by the reducing gas rising from the bottom of the furnace, raising their temperature.
高炉内で加熱、還元されながら降下する鉱石原料は、炉下部に到達すると軟化、融着を開始し、鉱石融着層を形成する。鉱石融着層では、鉱石原料間の空隙が減少し、還元ガスの通気性が悪化する。このため、還元ガスは、鉱石融着層と隣り合うコークス層を通過して、炉頂に向かい上昇する。なお、高炉内で鉱石融着層が存在する領域(鉱石融着層と隣り合うコークス層を含む)を融着帯と称する。従って、融着帯の形状は、高炉の通気性に与える影響が極めて大きい。 The raw ore material descends while being heated and reduced in the blast furnace. When it reaches the bottom of the furnace, it begins to soften and melt, forming a fused ore layer. In the fused ore layer, the gaps between the raw ore material decrease, and the permeability of the reducing gas decreases. For this reason, the reducing gas passes through the coke layer adjacent to the fused ore layer and rises toward the top of the furnace. The area in the blast furnace where the fused ore layer exists (including the coke layer adjacent to the fused ore layer) is called the fused zone. Therefore, the shape of the fused zone has an extremely large effect on the permeability of the blast furnace.
そこで、従来は、鉱石原料の被還元性に着目し、高炉内の通気性を管理していた。 Therefore, in the past, the air permeability inside the blast furnace was controlled by focusing on the reducibility of the raw ore.
例えば、特許文献1には、全装入コークスのコークス反応性指数(CRI)の加重平均値、全装入焼結鉱の焼結鉱被還元性指数(RI)の加重平均値、および溶銑1トン当たりの高炉スラグ量を、それぞれ所定の範囲に保つことで、高炉内でのコークスの強度劣化および粉化を抑制し、炉内通気性を確保する高炉の操業方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method of operating a blast furnace that suppresses deterioration of coke strength and powdering in the blast furnace and ensures good permeability within the furnace by maintaining the weighted average value of the coke reactivity index (CRI) of all charged coke, the weighted average value of the sinter reducibility index (RI) of all charged sinter, and the amount of blast furnace slag per ton of molten iron within a predetermined range.
また、特許文献2には、高炉装入焼結鉱中のFeO,Al2O3の成分割合、高炉装入物のスラグ比、高炉の羽口から吹き込む熱風中の送風湿分のうち1つまたは複数を調整し、鉄鉱石類の還元率を50%以上に維持することで、炉下部の通気性を改善し、高炉炉況を安定化させて燃料比の低減を図る高炉操業方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a blast furnace operation method in which the reduction rate of iron ores is maintained at 50 % or more by adjusting one or more of the component ratios of FeO and Al2O3 in the sintered ore charged to the blast furnace, the slag ratio of the blast furnace charge, and the blast moisture in the hot air blown from the tuyere of the blast furnace, thereby improving the permeability in the lower part of the furnace, stabilizing the blast furnace condition, and reducing the fuel rate.
その他にも、鉱石原料などの鉄含有原料の高温性状を表す指標(以下、「高温性状評価指標」ともいう)の一つであるS値(焼結鉱を加熱還元して得られる時間-圧損曲線において、圧損が200mmH2O以上である部分の面積)に着目し、これを管理する方法が知られている(特許文献3)。より具体的には、特許文献3には、焼結鉱を高温性状(S値)により2種類に分け、高温性状の劣る焼結鉱を下部層として装入し、その上部に高温性状の優れた焼結鉱を上部層として装入することで、鉱石層全体の被還元性を改善する、焼結鉱の高炉への装入方法が開示されている。 In addition, a method is known that focuses on and manages the S value (the area of the portion where the pressure drop is 200 mmH 2 O or more in a time-pressure drop curve obtained by heating and reducing sintered ore), which is one of the indexes (hereinafter also referred to as "high temperature property evaluation indexes") that represent the high temperature properties of iron-containing raw materials such as raw ore (Patent Document 3). More specifically, Patent Document 3 discloses a method of charging sintered ore into a blast furnace, in which sintered ore is divided into two types based on its high temperature properties (S value), and the sintered ore with poor high temperature properties is charged as a lower layer and the sintered ore with excellent high temperature properties is charged above it as an upper layer, thereby improving the reducibility of the entire ore layer.
鉱石原料などの鉄含有原料の高温性状は、融着帯の形状を決定する重要な要因のひとつとなる。従来、高温性状評価指標としては、上述したS値に加え、融着開始温度(Ts)や、滴下開始温度(Te、Td)や、あるいは滴下開始温度及び融着開始温度の差(ΔT=Te-Ts)等が知られている(例えば、非特許文献1)。 The high-temperature properties of iron-containing raw materials, such as ore raw materials, are one of the important factors that determine the shape of the cohesive zone. In addition to the S value mentioned above, conventional high-temperature property evaluation indices include the fusion start temperature (Ts), the drip start temperature (Te, Td), and the difference between the drip start temperature and the fusion start temperature (ΔT = Te - Ts) (for example, Non-Patent Document 1).
一方、鉄含有原料の被還元性の観点からは、融着開始温度(Ts)時点の還元率が重要であることから、本発明ではこれを融着開始時還元率(Rs)と定義した。融着開始時還元率(Rs)を用いて、高炉内の鉄含有原料層を形成する鉄含有原料の配合を設計する配合設計方法はこれまで報告されていない。 On the other hand, from the viewpoint of reducibility of iron-containing raw materials, the reduction ratio at the melting start temperature (Ts) is important, and therefore, in the present invention, this is defined as the melting start reduction ratio (Rs). A blending design method for designing the blending of iron-containing raw materials that form the iron-containing raw material layer in a blast furnace using the melting start reduction ratio (Rs) has not been reported so far.
本発明は、融着開始時還元率(Rs)を用いて、高炉内の鉄含有原料層を形成する鉄含有原料の配合を設計する配合設計方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for designing the mix of iron-containing raw materials that form the iron-containing raw material layer in a blast furnace using the reduction rate (Rs) at the start of fusion.
上述した課題を解決するため、本発明の配合設計方法は、(1)高炉内の鉄含有原料層を形成する複数種類の鉄含有原料の配合を設計する配合設計方法であって、下記式(I)で表される、複数種類の前記鉄含有原料の融着開始時還元率の加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、複数種類の前記鉄含有原料の配合を設計し、前記下限値Rsminは、高炉の安定操業時の実績に基づいて予め決められた、高炉内の通気抵抗指数、コークス比及び出銑比のうちの少なくとも1つのパラメータと、前記加重平均値Rsavとの相関関係において、前記パラメータの目標値に対応する前記加重平均値Rsavであることを特徴とする。
(2)2つ以上の前記パラメータの目標値にそれぞれ対応する前記加重平均値Rsavのうち、最も高い値を前記下限値Rsminとして決めることを特徴とする(1)に記載の鉄含有原料の配合設計方法。 (2) The method for designing a blend of iron-containing raw materials according to (1), characterized in that the highest value among the weighted average values Rs av corresponding to the target values of two or more of the parameters is determined as the lower limit value Rs min .
(3)前記配合設計方法は、さらに、下記式(II)で表される、複数種類の前記鉄含有原料の融着開始時還元率のばらつきσRsが10%以下となるように、複数種類の前記鉄含有原料の配合を設計することを特徴とする(1)又は(2)に記載の鉄含有原料の配合設計方法である。
(4)複数種類の前記鉄含有原料のうちの1種類の鉄含有原料は、銘柄の異なる複数の塊鉱石からなり、前記塊鉱石の融着開始時還元率Rsiは、前記銘柄毎の融着開始時還元率であり、前記塊鉱石の配合比率MiRは、前記銘柄毎の配合比率である、ことを特徴とする(1)から(3)のいずれか一つに記載の鉄含有原料の配合設計方法。 (4) The method for designing a blend of iron-containing raw materials according to any one of (1) to (3), characterized in that one type of iron-containing raw material among the plurality of types of iron-containing raw materials is composed of a plurality of lump ores of different brands, the reduction ratio Rs i of the lump ores at the start of fusion is the reduction ratio of each of the brands at the start of fusion, and the blending ratio M i R of the lump ores is the blending ratio of each of the brands.
(5)複数種類の前記鉄含有原料のうちの1種類の鉄含有原料は、銘柄の異なる複数のペレットからなり、前記ペレットの融着開始時還元率Rsiは、前記銘柄毎の融着開始時還元率であり、前記ペレットの配合比率MiRは、前記銘柄毎の配合比率である、ことを特徴とする(1)から(4)のいずれか一つに記載の鉄含有原料の配合設計方法。 (5) The method for designing a blend of iron-containing raw materials according to any one of (1) to (4), characterized in that one type of iron-containing raw material among the plurality of types of iron-containing raw materials is composed of a plurality of pellets of different brands, the reduction ratio Rs i at the start of fusion of the pellets is the reduction ratio at the start of fusion of each of the brands, and the blending ratio M i R of the pellets is the blending ratio for each of the brands.
(6)複数種類の前記鉄含有原料のうちの1種類の鉄含有原料は、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる複数の焼結鉱からなり、前記焼結鉱の融着開始時還元率Rsiは、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる前記焼結鉱毎の融着開始時還元率であり、前記焼結鉱の配合比率MiRは、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる前記焼結鉱毎の配合比率である、ことを特徴とする(1)から(5)のいずれか一つに記載の鉄含有原料の配合設計方法。 (6) The method for designing a blend of iron-containing raw materials according to any one of (1) to (5), characterized in that one type of iron-containing raw material among the plurality of types of iron-containing raw materials is composed of a plurality of sintered ores having different sintering raw materials and/or firing conditions, the reduction rate Rs i of the sintered ores at the start of fusion is the reduction rate of each of the sintered ores having different sintering raw materials and/or firing conditions, and the blending ratio M i R of the sintered ores is the blending ratio of each of the sintered ores having different sintering raw materials and/or firing conditions.
(7)(1)から(6)のいずれか一つに記載の鉄含有原料の配合設計方法によって、配合が設計された複数種類の鉄含有原料を高炉に装入して鉄含有原料層を形成することを特徴とする高炉の操業方法。 (7) A method for operating a blast furnace, comprising charging into the blast furnace a plurality of types of iron-containing raw materials whose mix has been designed by the method for designing the mix of iron-containing raw materials described in any one of (1) to (6) to form an iron-containing raw material layer.
本発明によれば、融着開始時還元率(Rs)を用いて、高炉内の鉄含有原料層を形成する鉄含有原料の配合を設計する配合設計方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for designing the mix of iron-containing raw materials that form the iron-containing raw material layer in a blast furnace can be provided using the reduction rate (Rs) at the start of fusion.
まず、本発明を完成するに至った経緯を、図1を用いて説明する。 First, the process by which the present invention was completed will be explained using Figure 1.
図1は、高炉の内部を示す図である。図1に示すように、高炉1には、装入物2が装入されている。装入物2は、主にコークスと鉄含有原料(後述する鉱石原料を含む)であり、コークスと鉄含有原料が交互に装入されることにより、交互に積層するコークス層3と鉄含有原料層4が形成される。なお、鉄含有原料層4は鉄含有原料のみからなる必要は無い。例えば鉄含有原料層4はコークスを含んでいてもよい。高炉内を加熱、還元されて降下する鉄含有原料層4では、鉄含有原料が軟化と融着を開始し、融着層5が形成される。融着層5から滴下した溶銑9は、炉底10に貯留される。羽口7から高炉内部に吹き込まれた熱風は、羽口前のレースウェイ8で微粉炭とコークスを燃焼し、還元ガス(CO、H2)を発生し、還元ガス(CO、H2)は、炉内を上昇する。融着層5では、鉄含有原料が融着しているため、鉄含有原料間の空隙が少なく、還元ガスの通気性が悪い。そのため、還元ガスは、融着層5と隣り合うコークス層6を通り抜け、高炉1内を上昇する。つまり、融着帯での炉内ガスの通気は、融着層5と隣り合うコークス層6に限られるため、融着帯の形状が、高炉1の通気性に重大な影響を与える。なお、融着帯とは、融着層5間のコークス層6を含む、融着層5が存在する領域を指す。 FIG. 1 is a diagram showing the inside of a blast furnace. As shown in FIG. 1, a charge 2 is charged into the blast furnace 1. The charge 2 is mainly coke and iron-containing raw materials (including ore raw materials described later), and the coke and iron-containing raw materials are charged alternately to form a coke layer 3 and an iron-containing raw material layer 4 that are alternately stacked. The iron-containing raw material layer 4 does not have to be composed of only iron-containing raw materials. For example, the iron-containing raw material layer 4 may contain coke. In the iron-containing raw material layer 4 that is heated and reduced and descends in the blast furnace, the iron-containing raw materials begin to soften and fuse, forming a fusion layer 5. The molten pig iron 9 that drips from the fusion layer 5 is stored in the hearth 10. The hot air blown into the blast furnace from the tuyere 7 burns the pulverized coal and coke in the raceway 8 in front of the tuyere, generating reducing gas (CO, H 2 ) , which rises in the furnace. In the cohesive zone 5, the iron-containing raw materials are fused together, so there are few gaps between the iron-containing raw materials, and the permeability of the reducing gas is poor. Therefore, the reducing gas passes through the coke layer 6 adjacent to the cohesive zone 5 and rises in the blast furnace 1. In other words, the permeability of the furnace gas in the cohesive zone is limited to the coke layer 6 adjacent to the cohesive zone 5, so the shape of the cohesive zone has a significant effect on the permeability of the blast furnace 1. The cohesive zone refers to the region in which the cohesive layers 5 are present, including the coke layers 6 between the cohesive layers 5.
本発明者は、鉄含有原料の高温性状が融着帯の形状に影響を及ぼすと考え、高温性状の把握が重要であると考えた。そこで、高温性状を表す指標(高温性状評価指標)に着目して鋭意検討したところ、鉄含有原料層4を形成する複数種類の鉄含有原料の融着開始時還元率Rsを、各鉄含有原料の配合比率(質量%)に応じて加重平均した値Rsav(以下、単に「加重平均値Rsav」ともいう)が、高炉内の通気性に相関することを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors considered that the high-temperature properties of the iron-containing raw materials affect the shape of the cohesive zone, and considered it important to grasp the high-temperature properties. As a result of intensive research focusing on an index representing the high-temperature properties (high-temperature property evaluation index), the inventors found that a value Rs av (hereinafter also simply referred to as "weighted average value Rs av ") obtained by weighting the reduction ratios Rs at the start of fusion of the iron-containing raw materials of the plurality of types of iron-containing raw materials forming the iron-containing raw material layer 4 according to the blending ratios (mass%) of the iron-containing raw materials correlates with the gas permeability in the blast furnace, and thus completed the present invention.
なお、本明細書において、融着開始時還元率Rsは、後述する荷重軟化試験において、融着層が形成されたときの鉄含有原料の還元率を指す。融着層が形成された否かは、後述する荷重軟化試験において、鉄含有原料層の圧力損失が所定の値に到達したか否かにより判断することができ、例えば鉄含有原料層の圧力損失が200×9.8Paに到達したときに融着層が形成されたと判断できる。 In this specification, the reduction rate Rs at the start of fusion refers to the reduction rate of the iron-containing raw material when a fusion layer is formed in the load-softening test described below. Whether or not a fusion layer is formed can be determined by whether or not the pressure loss of the iron-containing raw material layer reaches a predetermined value in the load-softening test described below. For example, it can be determined that a fusion layer is formed when the pressure loss of the iron-containing raw material layer reaches 200 x 9.8 Pa.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will now be described.
本実施形態の配合設計方法は、鉱石層(上述した鉄含有原料層に相当する)を形成する複数種類の鉱石原料の配合を設計する方法である。鉱石原料とは、鉄分を50質量%以上含有する原料である。本実施形態の配合設計方法により配合が設計される鉱石原料には、少なくとも2種類の鉱石原料が用いられ、例えば、焼結鉱、塊鉱石、及びペレットからなる群から選択される2種類以上の鉱石原料が用いられる。 The blending design method of this embodiment is a method for designing the blending of multiple types of ore raw materials that form an ore layer (corresponding to the iron-containing raw material layer described above). The ore raw material is a raw material that contains 50% by mass or more of iron. At least two types of ore raw materials are used for the ore raw materials whose blending is designed by the blending design method of this embodiment, and for example, two or more types of ore raw materials selected from the group consisting of sintered ore, lump ore, and pellets are used.
本実施形態の配合設計方法では、複数種類の鉱石原料の融着開始時還元率Rsの加重平均値Rsavが、後述する下限値Rsmin以上となるように、複数種類の鉱石原料の配合を設計する。加重平均値Rsavは、下記式(1)で表される。 In the blending design method of the present embodiment, the blending of multiple types of ore raw materials is designed so that the weighted average value Rs av of the reduction rates Rs at the start of fusion of multiple types of ore raw materials is equal to or greater than the lower limit value Rs min described below. The weighted average value Rs av is expressed by the following formula (1).
上記式(1)における、種類iの鉱石原料の融着開始時還元率Rsiには、鉱石原料の種類毎に測定した融着開始時還元率Rsが用いられる。融着開始時還元率Rsの測定には、非特許文献1に記載される荷重軟化試験が用いられ、以下に示す測定装置及び測定条件が用いられる。 In the above formula (1), the reduction ratio Rs at the start of fusion measured for each type of ore raw material is used as the reduction ratio Rs i of the ore raw material of type i. The reduction ratio Rs at the start of fusion is measured using the load-softening test described in Non-Patent Document 1, and the following measuring device and measuring conditions are used.
(融着開始時還元率Rsの測定装置について)
図2に融着開始時還元率Rsを測定する装置を示す。この測定装置では、図2に示すように、タンマン電気炉が上下2段に配置され、両炉(上部炉12及び下部炉11)がフランジで連結される。下部炉11の下部からは、ガス17が導入される。下部炉11では、下部炉ヒーター制御手段16により下部炉ヒーターH’が制御され、ガス17が予熱される。そして、高温に予熱されたガス17は、上部の還元炉(上部炉12)に導入される。上部炉12に導入されたガス17は、底を穿孔した黒鉛るつぼ13(内径略85mm)に導入され、2つのコークス層21に挟まれる鉱石層14中の鉱石原料を加熱還元する。コークス層21及び鉱石層14には、荷重機19により荷重が負荷される。上部炉12及び下部炉11にガス17を導入して鉱石原料を加熱還元する際は、上部炉12の反応管(黒鉛るつぼ13と上部炉ヒーターHとの間に設けられる反応管)の外壁温度と試料層(コークス層21及び鉱石層14から構成される層)上部の温度との差が一定になるように、上部炉ヒーター制御手段15により上部炉ヒーターHが制御されて断熱制御が行われる。なお、上部炉ヒーター制御手段15は、後述するように加熱制御も行う。還元後ガス18は、上部炉12の上部から排出される。鉱石層14中の鉱石原料が加熱還元されて生成された溶銑は、滴下溶銑受け20に受けられる。この装置によれば、高温に予熱されたガス17の導入と断熱制御により、実炉における鉱石原料の還元・溶融挙動を正確に把握できる。
(Apparatus for measuring reduction rate Rs at the start of fusion)
FIG. 2 shows an apparatus for measuring the reduction rate Rs at the start of fusion. In this measuring apparatus, as shown in FIG. 2, Tamman electric furnaces are arranged in two stages, one above the other, and the two furnaces (upper furnace 12 and lower furnace 11) are connected by a flange. Gas 17 is introduced from the lower part of the lower furnace 11. In the lower furnace 11, the lower furnace heater H' is controlled by the lower furnace heater control means 16, and the gas 17 is preheated. Then, the gas 17 preheated to a high temperature is introduced into the upper reduction furnace (upper furnace 12). The gas 17 introduced into the upper furnace 12 is introduced into a graphite crucible 13 (inner diameter approximately 85 mm) with a perforated bottom, and the ore raw material in the ore layer 14 sandwiched between two coke layers 21 is heated and reduced. A load is applied to the coke layer 21 and the ore layer 14 by a load machine 19. When the gas 17 is introduced into the upper furnace 12 and the lower furnace 11 to heat and reduce the raw ore, the upper furnace heater H is controlled by the upper furnace heater control means 15 to perform adiabatic control so that the difference between the outer wall temperature of the reaction tube (a reaction tube provided between the graphite crucible 13 and the upper furnace heater H) of the upper furnace 12 and the temperature of the top of the sample layer (a layer composed of the coke layer 21 and the ore layer 14) is constant. The upper furnace heater control means 15 also performs heating control as described below. The post-reduced gas 18 is discharged from the top of the upper furnace 12. The molten iron generated by heating and reducing the raw ore in the ore layer 14 is received in the dripping molten iron receiver 20. According to this device, the reduction and melting behavior of the raw ore in the actual furnace can be accurately grasped by introducing the gas 17 preheated to a high temperature and performing adiabatic control.
(融着開始時還元率Rsを測定する条件について)
鉱石層14を形成する鉱石原料には、配合を設計する複数種類の鉱石原料のうちのいずれか1種の鉱石原料が用いられる。配合を設計する鉱石原料の種類毎に、荷重軟化試験が行われることで、鉱石原料の種類毎に融着開始時還元率Rsを測定できる。鉱石層14を形成する鉱石原料には、10mm~15mmに整粒した鉱石原料が用いられる。鉱石層14は、層厚が略70mmとなるように形成される。コークス層21を形成するコークスには、10~15mmに整粒したコークスが用いられる。鉱石層14を挟むコークス層21は、層厚がそれぞれ略20mmとなるように形成される。
(Conditions for measuring reduction rate Rs at the start of fusion)
The ore raw material forming the ore layer 14 is any one of a plurality of types of ore raw materials for which the blending is designed. A load-softening test is performed for each type of ore raw material for which the blending is designed, so that the reduction ratio Rs at the start of fusion can be measured for each type of ore raw material. The ore raw material forming the ore layer 14 is made of ore raw material sized to 10 mm to 15 mm. The ore layer 14 is formed to have a layer thickness of approximately 70 mm. The coke forming the coke layer 21 is made of coke sized to 10 mm to 15 mm. The coke layers 21 sandwiching the ore layer 14 are each made to have a layer thickness of approximately 20 mm.
上述した測定装置に導入されるガス17の組成及び温度の条件については、図3に示す条件が用いられる。具体的には、下部炉11におけるガス17の昇温速度は、炉最大能力の10℃/分に設定し、ガス17の温度が炉の常用最大温度(1700℃)に到達した後、この温度に保持する。上部炉12におけるガス17の昇温速度は、1000℃までは10℃/分に設定し、1000℃以上では、実炉の平均的昇温速度である5℃/分に設定する。ガス17の組成に関しては、800℃まではN2を導入し、800℃以上では、還元ガス(CO:29.4体積%-H2:3.6体積%-N2:67.0体積%)を導入する。ガス流量は、34Nl/分で一定とし、標準空塔速度10cm/秒を確保する。なお、ガス17の組成は、送風湿度15×10-3kg/Nm3,微粉炭比100kg/t-pigのときのボッシュガス組成をもととして、1000℃における鉱石原料の還元率が実態解体調査結果(実炉を解体して調査した結果)にほぼ一致する30%になるように、H2/COが一定のままN2を調整することにより決定した。 The composition and temperature conditions of the gas 17 introduced into the above-mentioned measuring device are as shown in FIG. 3. Specifically, the heating rate of the gas 17 in the lower furnace 11 is set to 10° C./min, which is the maximum capacity of the furnace, and the temperature of the gas 17 is maintained at this temperature after it reaches the maximum normal temperature of the furnace (1700° C.). The heating rate of the gas 17 in the upper furnace 12 is set to 10° C./min up to 1000° C., and is set to 5° C./min, which is the average heating rate of an actual furnace, at 1000° C. or higher. Regarding the composition of the gas 17, N 2 is introduced up to 800° C., and a reducing gas (CO: 29.4 vol.%-H 2 : 3.6 vol.%-N 2 : 67.0 vol.%) is introduced at 800° C. or higher. The gas flow rate is constant at 34 Nl/min, and a standard superficial velocity of 10 cm/sec is ensured. The composition of gas 17 was determined based on the bosh gas composition when the blast humidity was 15×10 −3 kg/Nm 3 and the pulverized coal ratio was 100 kg/t-pig, by adjusting N 2 while keeping the H 2 /CO ratio constant so that the reduction rate of the ore raw material at 1000 ° C would be 30%, which is almost the same as the results of an actual dismantling investigation (the results of an investigation after dismantling an actual furnace).
鉱石層14及びコークス層21に負荷される荷重は、図3に示すように、ガス17の温度が800℃以上であるときに0.098MPaとする。この荷重(0.098MPa)以上で、収縮および通気への荷重依存性が極めて小さいことから、前述した条件を用いる。なお、温度が800℃未満である場合には、鉱石層14及びコークス層21に荷重は負荷されない。上部炉12は、試験開始時は、加熱制御を実施し、1200℃付近より断熱制御に切り替え、試料層(鉱石層14)のほとんどにおいて溶銑が滴下した後、再度、加熱制御に切り替える。 As shown in FIG. 3, the load applied to the ore layer 14 and the coke layer 21 is 0.098 MPa when the temperature of the gas 17 is 800°C or higher. At this load (0.098 MPa) or higher, the load dependency on shrinkage and ventilation is extremely small, so the above-mentioned conditions are used. Note that when the temperature is less than 800°C, no load is applied to the ore layer 14 and the coke layer 21. The upper furnace 12 performs heating control at the start of the test, switches to adiabatic control at around 1200°C, and switches back to heating control after molten iron has dripped into most of the sample layer (ore layer 14).
図4に、上述した測定装置及び測定条件を用いて、非特許文献1に記載の荷重軟化試験により測定した焼結鉱の高温性状評価指標の一例を示す。本実施形態では、図4に示す高温性状評価指標のうち、融着層が形成されたとき(鉱石層における圧力損失が200×9.8Paに到達したとき)の還元率、つまり、融着開始時還元率Rsを用いる。 Figure 4 shows an example of the high-temperature property evaluation index of sintered ore measured by the load-softening test described in Non-Patent Document 1 using the above-mentioned measuring device and measuring conditions. In this embodiment, of the high-temperature property evaluation indexes shown in Figure 4, the reduction ratio when the fusion layer is formed (when the pressure loss in the ore layer reaches 200 x 9.8 Pa), that is, the reduction ratio at the start of fusion Rs, is used.
なお、図4には、融着開始時還元率Rsのほか、鉱石層における圧力損失の最大値(最大圧損値△Pmax)、融着層が形成されたとき(鉱石層における圧力損失が200×9.8Paに到達したとき)の温度(融着開始温度Ts)、融着層が形成されているとき(鉱石層における圧力損失が200×9.8Pa以上であるとき)の鉱石層の温度幅(温度幅△T)、融着層が形成されているとき(鉱石層における圧力損失が200×9.8Pa以上であるとき(つまり、温度幅△T間))の圧力損失の積分値(S’)、鉱石原料の滴下開始温度(滴下開始温度Td)、および、鉱石層における圧力損失が、融着層が形成されたときの圧力損失(200×9.8Pa)まで低下したときの温度(Te)を高温性状評価指標として示している。 In addition to the reduction rate Rs at the start of fusion, FIG. 4 also shows, as high-temperature property evaluation indexes, the maximum value of the pressure loss in the ore layer (maximum pressure loss value ΔP max ), the temperature when the fusion layer is formed (when the pressure loss in the ore layer reaches 200×9.8 Pa) (fusion start temperature Ts), the temperature width (temperature width ΔT) of the ore layer when the fusion layer is formed (when the pressure loss in the ore layer is 200×9.8 Pa or more), the integral value (S′) of the pressure loss when the fusion layer is formed (when the pressure loss in the ore layer is 200×9.8 Pa or more (i.e., within the temperature width ΔT)), the dripping start temperature of the ore raw material (dripping start temperature Td), and the temperature (Te) when the pressure loss in the ore layer decreases to the pressure loss when the fusion layer is formed (200×9.8 Pa).
本実施形態では、上述した試験を鉱石原料の種類ごとに行い、測定される各鉱石原料の融着開始時還元率Rsを、上記式(1)における融着開始時還元率Rsiとして用いる。 In this embodiment, the above-mentioned test is performed for each type of raw ore, and the measured reduction ratio Rs at the start of fusion of each raw ore is used as the reduction ratio Rs i at the start of fusion in the above formula (1).
上記式(1)における、種類iの鉱石原料の配合比率MiRには、鉱石原料の種類毎に取得した配合比率MR(配合を設計する全種類の鉱石原料100質量%に対する各種類の鉱石原料の質量割合)が用いられる。配合比率MRの取得方法は、特に限定されるものでなく、鉱石原料の種類毎に質量を実測したり、鉱石原料の種類毎に質量を予測したりしてもよい。 In the above formula (1), the blending ratio M i R of the ore raw material type i is the blending ratio MR (the mass ratio of each type of ore raw material to 100 mass% of all types of ore raw materials for which the blend is designed) obtained for each type of ore raw material. The method of obtaining the blending ratio MR is not particularly limited, and the mass of each type of ore raw material may be actually measured or the mass of each type of ore raw material may be predicted.
(下限値Rsminについて)
下限値Rsminは、高炉内の通気抵抗指数K2、コークス比CR及び出銑比のうちの少なくとも1つのパラメータに基づいて決められる。以下、具体的に説明するが、まず、通気抵抗指数K2について説明する。
(Regarding the lower limit Rs min )
The lower limit Rs min is determined based on at least one parameter of the airflow resistance index K2 in the blast furnace, the coke ratio CR, and the productivity. A detailed description will be given below, but first, the airflow resistance index K2 will be described.
通気抵抗指数K2は、通気抵抗を示す公知の指数(例えば、平成18年,社団法人日本鉄鋼協会、独立行政法人日本学術振興会 製銑第54委員会発行,「鉄鋼物性値便覧 製鉄編」,第250頁を参照)であり、通気抵抗が高くなるほど(言い換えれば、通気性が低下するほど)、通気抵抗指数K2は上昇する。通気抵抗指数K2は、下記式(2)から求めることができる。 The airflow resistance index K2 is a known index that indicates airflow resistance (for example, see "Handbook of Steel Properties, Steelmaking Edition," p. 250, published by the Iron and Steel Institute of Japan and the 54th Ironmaking Committee of the Japan Society for the Promotion of Science, 2006), and the higher the airflow resistance (in other words, the lower the breathability), the higher the airflow resistance index K2. The airflow resistance index K2 can be calculated using the following formula (2).
次に、通気抵抗指数K2から下限値Rsminを決める方法について説明する。 Next, a method for determining the lower limit value Rs min from the airflow resistance index K2 will be described.
加重平均値Rsav及び通気抵抗指数K2の相関関係を予め決めておけば、通気抵抗指数K2の目標値を特定することにより、この通気抵抗指数K2(目標値)に対応する加重平均値Rsavを下限値Rsminとして決めることができる。加重平均値Rsav及び通気抵抗指数K2の相関関係は、以下に説明する方法によって決めることができる。 If the correlation between the weighted average value Rs av and the airflow resistance index K2 is determined in advance, the weighted average value Rs av corresponding to the airflow resistance index K2 (target value) can be determined as the lower limit value Rs min by specifying the target value of the airflow resistance index K2. The correlation between the weighted average value Rs av and the airflow resistance index K2 can be determined by the method described below.
加重平均値Rsav及び通気抵抗指数K2を座標軸とした座標系において、高炉の操業実績をプロットし、安定操業が行われた際の高炉の操業実績がプロットされた領域(以下、「安定操業領域」という)と、安定操業が行われなかった際の高炉の操業実績がプロットされた領域(以下、「不安定操業領域」という)とを特定する。そして、安定操業領域及び不安定操業領域を区画する境界線を、加重平均値Rsav及び通気抵抗指数K2の相関関係として規定することができる。ここでいう「区画」は、安定操業領域及び不安定操業領域を厳密に区画することを意味するものではなく、安定操業領域及び不安定操業領域を大まかに区画できるものであればよい。 In a coordinate system with the weighted average value Rs av and the airflow resistance index K2 as coordinate axes, the operation performance of the blast furnace is plotted, and the area where the operation performance of the blast furnace when stable operation is performed (hereinafter referred to as the "stable operation area") is plotted, and the area where the operation performance of the blast furnace when stable operation is not performed (hereinafter referred to as the "unstable operation area") is plotted is identified. Then, the boundary line dividing the stable operation area and the unstable operation area can be defined as the correlation between the weighted average value Rs av and the airflow resistance index K2. The "division" here does not mean that the stable operation area and the unstable operation area are strictly divided, but it is sufficient if it can roughly divide the stable operation area and the unstable operation area.
なお、安定操業領域及び不安定操業領域の境界線は、例えば以下の手順で作成することができる。安定操業が行われた操業実績のうち、最も通気抵抗指数K2の小さい値をとる操業実績を加重平均値Rsavごとに抽出する。次に、抽出した操業実績及び加重平均値Rsavに基づいて近似式を作成し、これを境界線とする。また、上述したように安定操業領域及び不安定操業領域を厳密に区画する必要は無いため、安定操業領域の特定においては、安定操業が行われたすべての操業実績がプロットされた領域としなくてもよい。安定操業領域及び不安定操業領域を大まかに区画する上では、例えば、安定操業が行われたすべての操業実績のうち、90%以上の操業実績がプロットされた領域を安定操業領域とみなすことができる。 The boundary between the stable operation region and the unstable operation region can be created, for example, by the following procedure. Among the operation records in which stable operation was performed, the operation record having the smallest value of the airflow resistance index K2 is extracted for each weighted average value Rs av . Next, an approximation formula is created based on the extracted operation record and the weighted average value Rs av , and this is used as the boundary line. In addition, since it is not necessary to strictly divide the stable operation region and the unstable operation region as described above, in identifying the stable operation region, it is not necessary to use the region in which all operation records in which stable operation was performed are plotted. In roughly dividing the stable operation region and the unstable operation region, for example, the region in which 90% or more of all operation records in which stable operation was performed are plotted can be regarded as the stable operation region.
図5では、4つの高炉1~4における安定操業時の実績をプロットしているとともに、加重平均値Rsav及び補正通気抵抗指数K2cоrの相関関係(一例)を示している。図5では、通気抵抗指数K2の代わりに、補正通気抵抗指数K2cоrを用いている。本発明における「通気抵抗指数」には、通気抵抗指数K2や補正通気抵抗指数K2cоrが含まれる。 In Fig. 5, the results of stable operation in four blast furnaces 1 to 4 are plotted, and the correlation (one example) between the weighted average value Rs av and the corrected airflow resistance index K2 cor is shown. In Fig. 5, the corrected airflow resistance index K2 cor is used instead of the airflow resistance index K2. The "airflow resistance index" in the present invention includes the airflow resistance index K2 and the corrected airflow resistance index K2 cor .
補正通気抵抗指数K2cоrは、高炉操業におけるコークス比CR及びコークス強度DIに基づいて、上記式(2)で表される通気抵抗指数K2を補正した値である。通気抵抗指数K2は、コークス比CR及びコークス強度DIの影響を受けるため、コークス比CR及びコークス強度DIの影響を除外した上で、加重平均値Rsavとの相関関係を把握することが好ましい。そこで、通気抵抗指数K2の代わりに、補正通気抵抗指数K2cоrを用いた。ここで、通気抵抗指数K2は、コークス比CRが320kg/t(基準値)であり、コークス強度DIが86%(基準値)であるときの値とした。 The corrected airflow resistance index K2 cor is a value obtained by correcting the airflow resistance index K2 represented by the above formula (2) based on the coke ratio CR and coke strength DI in blast furnace operation. Since the airflow resistance index K2 is affected by the coke ratio CR and coke strength DI, it is preferable to understand the correlation with the weighted average value Rs av after excluding the influence of the coke ratio CR and coke strength DI. Therefore, the corrected airflow resistance index K2 cor was used instead of the airflow resistance index K2. Here, the airflow resistance index K2 was set to a value when the coke ratio CR was 320 kg/t (reference value) and the coke strength DI was 86% (reference value).
補正通気抵抗指数K2cоrの算出においては、高炉操業でのコークス比CRが基準値(320kg/t)に対して1kg/tだけ増加することに応じて、通気抵抗指数K2に3[-]を加算する補正を行った。また、高炉操業でのコークス比CRが基準値(320kg/t)に対して1kg/tだけ減少することに応じて、通気抵抗指数K2から3[-]を減算する補正を行った。一方、高炉操業でのコークス強度DIが基準値(86%)に対して1%だけ増加することに応じて、通気抵抗指数K2に120[-]を加算する補正を行った。また、高炉操業でのコークス強度DIが基準値(86%)に対して1%だけ減少することに応じて、通気抵抗指数K2から120[-]を減算する補正を行った。 In the calculation of the corrected air permeability resistance index K2 cor , a correction was made by adding 3 [-] to the air permeability resistance index K2 in response to an increase in the coke ratio CR in the blast furnace operation by 1 kg/t relative to the reference value (320 kg/t). In addition, a correction was made by subtracting 3 [-] from the air permeability resistance index K2 in response to a decrease in the coke ratio CR in the blast furnace operation by 1 kg/t relative to the reference value (320 kg/t). On the other hand, a correction was made by adding 120 [-] to the air permeability resistance index K2 in response to an increase in the coke strength DI in the blast furnace operation by 1% relative to the reference value (86%). In addition, a correction was made by subtracting 120 [-] from the air permeability resistance index K2 in response to a decrease in the coke strength DI in the blast furnace operation by 1% relative to the reference value (86%).
図5によれば、加重平均値Rsav及び補正通気抵抗指数K2cоrの相関関係は、下限値Rsminとして示される直線(点線)によって規定される。下限値Rsminの直線(点線)によれば、補正通気抵抗指数K2cоrが高いほど、下限値Rsminが低くなり、補正通気抵抗指数K2cоrが低いほど、下限値Rsminが高くなる。下限値Rsminの直線(点線)に対して補正通気抵抗指数K2cоrが高い側の領域は、安定操業領域となり、下限値Rsminの直線(点線)に対して補正通気抵抗指数K2cоrが低い側の領域には、不安定操業領域が含まれる。なお、図5でプロットされたすべての操業実績は、安定操業が行われた操業実績であるが、一部の操業実績を除外して、下限値Rsminの直線(点線)を決めている。 According to FIG. 5, the correlation between the weighted average value Rs av and the corrected airflow resistance index K2 cor is defined by a straight line (dotted line) shown as the lower limit Rs min . According to the straight line (dotted line) of the lower limit Rs min , the higher the corrected airflow resistance index K2 cor , the lower the lower limit Rs min , and the lower the corrected airflow resistance index K2 cor , the higher the lower limit Rs min . The region where the corrected airflow resistance index K2 cor is high relative to the straight line (dotted line ) of the lower limit Rs min is a stable operation region, and the region where the corrected airflow resistance index K2 cor is low relative to the straight line (dotted line) of the lower limit Rs min includes an unstable operation region. Note that all the operational results plotted in FIG. 5 are operational results in which stable operation was performed, but some operational results are excluded to determine the straight line (dotted line) of the lower limit Rs min .
図5に示すように加重平均値Rsav及び補正通気抵抗指数K2cоrの相関関係(すなわち、下限値Rsminの直線)を決めておけば、補正通気抵抗指数K2cоrの目標値に対応する下限値Rsminを特定することができる。例えば、補正通気抵抗指数K2cоrの目標値を800[-]とするときには、下限値Rsminが58[%]となる。 5, if the correlation between the weighted average value Rs av and the corrected airflow resistance index K2 cor (i.e., the straight line of the lower limit Rs min ) is determined, it is possible to specify the lower limit Rs min corresponding to the target value of the corrected airflow resistance index K2 cor . For example, when the target value of the corrected airflow resistance index K2 cor is 800 [-], the lower limit Rs min is 58 [%].
なお、図5に示す例では、加重平均値Rsav及び補正通気抵抗指数K2cоrの相関関係を一次関数(下限値Rsminの直線)として表しているが、これに限るものではない。上述したように、加重平均値Rsav及び補正通気抵抗指数K2cоrの相関関係は、安定操業領域及び不安定操業領域を区画する境界線として規定すればよい。 In the example shown in Fig. 5, the correlation between the weighted average value Rs av and the corrected airflow resistance index K2 cor is expressed as a linear function (a straight line with the lower limit value Rs min ), but is not limited to this. As described above, the correlation between the weighted average value Rs av and the corrected airflow resistance index K2 cor may be defined as a boundary line dividing the stable operation region and the unstable operation region.
次に、コークス比CRから下限値Rsminを決める方法について説明する。 Next, a method for determining the lower limit value Rs min from the coke ratio CR will be described.
加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係を予め決めておけば、コークス比CRの目標値を特定することにより、このコークス比CR(目標値)に対応する加重平均値Rsavを下限値Rsminとして決めることができる。加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係は、以下に説明する方法によって決めることができる。 If the correlation between the weighted average value Rs av and the coke ratio CR is determined in advance, the weighted average value Rs av corresponding to the coke ratio CR (target value) can be determined as the lower limit value Rs min by specifying the target value of the coke ratio CR. The correlation between the weighted average value Rs av and the coke ratio CR can be determined by the method described below.
加重平均値Rsav及びコークス比CRを座標軸とした座標系において、高炉の操業実績をプロットし、上述したように安定操業領域及び不安定操業領域を特定する。そして、安定操業領域及び不安定操業領域を区画する境界線を、加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係として規定することができる。 In a coordinate system with the weighted average value Rs av and the coke rate CR as the coordinate axes, the operation record of the blast furnace is plotted, and the stable operation region and the unstable operation region are identified as described above. Then, the boundary line dividing the stable operation region and the unstable operation region can be defined as the correlation between the weighted average value Rs av and the coke rate CR.
安定操業領域及び不安定操業領域の境界線は、例えば以下の手順で作成することができる。安定操業が行われた操業実績のうち、最もコークス比CRの低い値をとる操業実績を加重平均値Rsavごとに抽出する。次に、抽出した操業実績及び加重平均値Rsavに基づいて近似式を作成し、これを境界線とする。 The boundary line between the stable operation region and the unstable operation region can be created, for example, by the following procedure: Among the operational records in which stable operation was performed, the operational record having the lowest coke ratio CR is extracted for each weighted average value Rs av . Next, an approximation formula is created based on the extracted operational records and the weighted average value Rs av , and this is used as the boundary line.
図6では、4つの高炉1~4における安定操業時の実績をプロットしているとともに、加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係(一例)を示している。図6によれば、加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係は、下限値Rsminとして示される直線によって規定される。この下限値Rsminの直線によれば、コークス比CRが330[kg/t]であるときの下限値Rsminが56[%]であり、コークス比CRが10[kg/t]だけ低下することに応じて、下限値Rsminが2[%]だけ上昇することになる。 In Fig. 6, the results of stable operation in four blast furnaces 1 to 4 are plotted, and the correlation between the weighted average value Rs av and the coke ratio CR (one example) is shown. According to Fig. 6, the correlation between the weighted average value Rs av and the coke ratio CR is defined by a straight line shown as the lower limit value Rs min . According to this straight line of the lower limit value Rs min , when the coke ratio CR is 330 [kg/t], the lower limit value Rs min is 56 [%], and the lower limit value Rs min increases by 2 [%] in response to a decrease in the coke ratio CR by 10 [kg/t].
図6に示す下限値Rsminの直線によれば、コークス比CRが高いほど、下限値Rsminが低くなり、コークス比CRが低いほど、下限値Rsminが高くなる。下限値Rsminの直線に対してコークス比CRが高い側の領域は、安定操業領域となり、下限値Rsminの直線に対してコークス比CRが低い側の領域には、不安定操業領域が含まれる。なお、図6でプロットされたすべての操業実績は、安定操業が行われた操業実績であるが、一部の操業実績を除外して、下限値Rsminの直線(点線)を決めている。 According to the straight line of the lower limit Rs min shown in Fig. 6, the higher the coke rate CR, the lower the lower limit Rs min , and the lower the coke rate CR, the higher the lower limit Rs min . The region on the side of the straight line of the lower limit Rs min where the coke rate CR is high is a stable operation region, and the region on the side of the straight line of the lower limit Rs min where the coke rate CR is low includes an unstable operation region. Note that all the operation results plotted in Fig. 6 are operation results where stable operation was performed, but some operation results are excluded to determine the straight line of the lower limit Rs min (dotted line).
図6に示すように加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係(すなわち、下限値Rsminの直線)を決めておけば、コークス比CRの目標値に対応する下限値Rsminを特定することができる。例えば、コークス比CRの目標値を290[kg/t]とするときには、下限値Rsminが64[%]となる。 6, if the correlation between the weighted average value Rs av and the coke ratio CR (i.e., the straight line of the lower limit value Rs min ) is determined, it is possible to specify the lower limit value Rs min corresponding to the target value of the coke ratio CR. For example, when the target value of the coke ratio CR is set to 290 [kg/t], the lower limit value Rs min is 64 [%].
なお、図6に示す例では、加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係を一次関数(下限値Rsminの直線)として表しているが、これに限るものではない。上述したように、加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係は、安定操業領域及び不安定操業領域を区画する境界線として規定すればよい。 In the example shown in Fig. 6, the correlation between the weighted average value Rs av and the coke rate CR is expressed as a linear function (a straight line of the lower limit value Rs min ), but is not limited to this. As described above, the correlation between the weighted average value Rs av and the coke rate CR may be defined as a boundary line dividing the stable operation region and the unstable operation region.
次に、出銑比から下限値Rsminを決める方法について説明する。 Next, a method for determining the lower limit value Rs min from the productivity will be described.
加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係を予め決めておけば、出銑比の目標値を特定することにより、この出銑比(目標値)に対応する加重平均値Rsavを下限値Rsminとして決めることができる。加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係は、以下に説明する方法によって決めることができる。 If the correlation between the weighted average value Rs av and the productivity is determined in advance, the weighted average value Rs av corresponding to the productivity (target value) can be determined as the lower limit value Rs min by specifying the target value of the productivity. The correlation between the weighted average value Rs av and the productivity can be determined by the method described below.
加重平均値Rsav及び出銑比を座標軸とした座標系において、高炉の操業実績をプロットし、上述したように安定操業領域及び不安定操業領域を特定する。そして、安定操業領域及び不安定操業領域を区画する境界線を、加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係として規定することができる。 In a coordinate system with the weighted average value Rs av and the productivity as the coordinate axes, the operation record of the blast furnace is plotted, and the stable operation region and the unstable operation region are identified as described above. Then, the boundary line dividing the stable operation region and the unstable operation region can be defined as the correlation between the weighted average value Rs av and the productivity.
安定操業領域及び不安定操業領域の境界線は、例えば以下の手順で作成することができる。安定操業が行われた操業実績のうち、最も出銑比の高い値をとる操業実績を加重平均値Rsavごとに抽出する。次に、抽出した操業実績及び加重平均値Rsavに基づいて近似式を作成し、これを境界線とする。 The boundary line between the stable operation region and the unstable operation region can be created, for example, by the following procedure: Among the operational records in which stable operation was performed, the operational record having the highest productivity value is extracted for each weighted average value Rs av . Next, an approximation formula is created based on the extracted operational records and the weighted average value Rs av , and this is used as the boundary line.
図7では、4つの高炉1~4における安定操業時の実績をプロットしているとともに、加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係(一例)を示している。図6によれば、加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係は、下限値Rsminとして示される直線によって規定される。この下限値Rsminの直線によれば、出銑比が1.8[-]であるときの下限値Rsminが56[%]であり、出銑比が0.1[-]だけ上昇することに応じて、下限値Rsminが1[%]だけ上昇することになる。 In Fig. 7, the results of stable operation in four blast furnaces 1 to 4 are plotted, and the correlation between the weighted average value Rs av and the productivity is shown (one example). According to Fig. 6, the correlation between the weighted average value Rs av and the productivity is defined by a straight line shown as the lower limit value Rs min . According to this straight line of the lower limit value Rs min , the lower limit value Rs min is 56% when the productivity is 1.8-, and the lower limit value Rs min increases by 1% in response to an increase in the productivity by 0.1.
下限値Rsminの直線によれば、出銑比が高いほど、下限値Rsminが高くなり、出銑比が低いほど、下限値Rsminが低くなる。下限値Rsminの直線に対して出銑比が低い側の領域は、安定操業領域となり、下限値Rsminの直線に対して出銑比が高い側の領域には、不安定操業領域が含まれる。なお、図7でプロットされたすべての操業実績は、安定操業が行われた操業実績であるが、一部の操業実績を除外して、下限値Rsminの直線(点線)を決めている。 According to the straight line of the lower limit Rs min , the higher the productivity, the higher the lower limit Rs min , and the lower the productivity, the lower the lower limit Rs min . The region on the lower productivity side of the straight line of the lower limit Rs min is a stable operation region, and the region on the higher productivity side of the straight line of the lower limit Rs min includes an unstable operation region. All the operational results plotted in FIG. 7 are operational results in which stable operation was performed, but some operational results are excluded to determine the straight line of the lower limit Rs min (dotted line).
図7に示すように加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係(すなわち、下限値Rsminの直線)を決めておけば、出銑比の目標値に対応する下限値Rsminを特定することができる。例えば、出銑比の目標値を2.0[-]とするときには、下限値Rsminが58[%]となる。 7, if the correlation between the weighted average value Rs av and the productivity (i.e., the straight line of the lower limit value Rs min ) is determined, the lower limit value Rs min corresponding to the target value of the productivity can be specified. For example, when the target value of the productivity is set to 2.0 [−], the lower limit value Rs min is 58 [%].
なお、図7に示す例では、加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係を一次関数(下限値Rsminの直線)として表しているが、これに限るものではない。上述したように、加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係は、安定操業領域及び不安定操業領域を区画する境界線として規定すればよい。 In the example shown in Fig. 7, the correlation between the weighted average value Rs av and the productivity is expressed as a linear function (a straight line of the lower limit value Rs min ), but is not limited thereto. As described above, the correlation between the weighted average value Rs av and the productivity may be defined as a boundary line dividing the stable operation region and the unstable operation region.
下限値Rsminは、通気抵抗指数K2、コークス比CR及び出銑比のうちの2つ以上のパラメータに基づいて決めることができる。この場合には、上述した方法に基づいて、パラメータ毎に下限値Rsminが決められ、パラメータの数だけ下限値Rsmin(候補値)が発生する。これらの下限値Rsmin(候補値)のうち、最も高い値を示す下限値Rsminを本実施形態の配合設計方法における下限値Rsminとして採用することができる。これにより、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように鉱石原料の配合設計を行ったとき、加重平均値Rsavをすべての下限値Rsmin(候補値)以上とすることができる。なお、本実施形態の配合設計方法における下限値Rsminとして、複数の下限値Rsmin(候補値)の平均値とすることもできる。 The lower limit Rs min can be determined based on two or more parameters among the air permeability index K2, the coke ratio CR, and the productivity. In this case, the lower limit Rs min is determined for each parameter based on the above-mentioned method, and the lower limit Rs min (candidate value) is generated as many times as the number of parameters. Among these lower limit Rs min (candidate values), the lower limit Rs min showing the highest value can be adopted as the lower limit Rs min in the blending design method of this embodiment. As a result, when the blending design of the ore raw material is performed so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit Rs min , the weighted average value Rs av can be equal to or greater than all the lower limit values Rs min (candidate values). In addition, the lower limit Rs min in the blending design method of this embodiment can also be the average value of multiple lower limit values Rs min (candidate values).
(鉱石原料の配合設計について)
本実施形態の配合設計方法では、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、複数種類の鉱石原料の配合を設計する。後述する実施例で説明するように、加重平均値Rsavが異なるように設計した配合の鉱石原料を、鉱石層を形成するための原料(以下、「高炉原料」ともいう)として実炉で用いたところ、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上であれば高炉内の通気抵抗が低位で安定した。
(Regarding the mix design of mineral ore materials)
In the blending design method of this embodiment, a blending of multiple types of ore raw materials is designed so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min . As will be described in the examples below, when ore raw materials with blends designed to have different weighted average values Rs av were used in an actual furnace as raw materials for forming an ore layer (hereinafter also referred to as "blast furnace raw materials"), the ventilation resistance in the blast furnace was stable at a low level if the weighted average value Rs av was equal to or greater than the lower limit value Rs min .
加重平均値Rsavは、上記式(1)から理解できるように、配合比率MiRや融着開始時還元率Rsiを変化させることで調整できる。配合比率MiRは、各鉱石原料の配合量を変更することにより変化させることができる。また、融着開始時還元率Rsiは、鉱石原料の種類を変更することにより変化させることができる。従って、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、鉱石原料の配合を設計するとは、言い換えれば、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となる鉱石原料の配合比率及び鉱石原料の種類を決定することを意味する。 As can be understood from the above formula (1), the weighted average value Rs av can be adjusted by changing the blending ratio M i R and the reduction ratio Rs i at the start of fusion. The blending ratio M i R can be changed by changing the blending amount of each ore raw material. The reduction ratio Rs i at the start of fusion can be changed by changing the type of ore raw material. Therefore, designing the blending of the ore raw materials so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min means, in other words, determining the blending ratio of the ore raw materials and the type of the ore raw materials that make the weighted average value Rs av equal to or greater than the lower limit value Rs min .
下記表1に、加重平均値Rsavを求めるときの鉱石原料の配合の一例を示す。なお、図4に示す結果は、下記表1に示す焼結鉱を用いて得た結果である。また、下記表1に示すσRsは、複数種類の鉱石原料の融着開始時還元率Rsのばらつきであり、その詳細については後述する。 Table 1 below shows an example of the blending of the ore raw materials when calculating the weighted average value Rsav . The results shown in Fig. 4 were obtained using the sintered ore shown in Table 1 below. σRs shown in Table 1 below is the variation in the reduction ratio Rs at the start of fusion of multiple types of ore raw materials, and the details will be described later.
本実施形態の配合設計方法は、以下に示すように、高炉で使用している鉱石原料の配合比率を変更する際や、高炉で使用している鉱石原料の種類を変更する際に用いることができる。 The blending design method of this embodiment can be used when changing the blending ratio of the ore raw materials used in a blast furnace, or when changing the type of ore raw materials used in a blast furnace, as shown below.
高炉で使用している鉱石原料の配合比率を変更する場合には、例えば、既に使用している各鉱石原料の融着開始時還元率Rsを予め測定しておき、変更予定の配合比率としたときに、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるか否かを判断する。加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上であれば、変更予定の鉱石原料の配合比率を採用して配合を設計(決定)する。加重平均値Rsavが下限値Rsminを下回る場合には、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように配合比率を再度見直して配合を設計する。なお、加重平均値Rsavが下限値Rsminを下回る場合には、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように鉱石原料の種類を見直して配合を設計してもよい。 When changing the blending ratio of the ore raw materials used in the blast furnace, for example, the reduction rate Rs at the start of fusion of each ore raw material already used is measured in advance, and when the blending ratio to be changed is set, it is judged whether the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min . If the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min , the blending ratio of the ore raw materials to be changed is adopted and the blending is designed (determined). If the weighted average value Rs av is below the lower limit value Rs min , the blending ratio is reviewed again and the blending is designed so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min . Note that if the weighted average value Rs av is below the lower limit value Rs min , the type of ore raw material may be reviewed and the blending may be designed so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min .
高炉で使用している鉱石原料の種類を変更する場合には、変更予定の鉱石原料の融着開始時還元率Rs(変更しない鉱石原料がある場合には、その鉱石原料の融着開始時還元率Rsについても)を予め測定しておき、配合比率を変えずに鉱石原料の種類を変更したときに、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるか否かを判断する。加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上であれば、既に使用している配合比率を変えずに、その種類の変更を採用して配合を設計(決定)する。加重平均値Rsavが下限値Rsminを下回る場合には、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように鉱石原料の配合比率を見直して配合を設計する。なお、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、変更する鉱石原料の種類を再度見直して配合を設計してもよい。 When changing the type of ore raw material used in the blast furnace, the reduction rate Rs at the start of fusion of the ore raw material to be changed (if there is any ore raw material that is not changed, the reduction rate Rs at the start of fusion of the ore raw material) is measured in advance, and when the type of ore raw material is changed without changing the blending ratio, it is determined whether the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min . If the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min , the blending is designed (determined) by adopting the change in type without changing the blending ratio already used. If the weighted average value Rs av is below the lower limit value Rs min , the blending ratio of the ore raw material is reviewed and the blending is designed so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min . Note that the type of ore raw material to be changed may be reviewed again to design the blending so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min .
本実施形態の配合設計方法で配合が設計される鉱石原料は、高炉原料として用いられる。高炉原料は、本実施形態の配合設計方法で配合が設計される鉱石原料のみにより構成されてもよいが、鉱石原料の他に、例えば、コークスや、フェロコークスや、含炭塊成鉱や、副原料を含有してもよい。この場合にも、上述したように、複数種類の鉱石原料だけ(コークス、フェロコークス、含炭塊成鉱、副原料を除く)に着目して、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように鉱石原料の配合を設計すればよい。本実施形態の配合設計方法で配合が設計された鉱石原料を高炉原料として高炉操業に用いることにより、高炉内の通気性が向上する。その理由について、図8を用いて説明する。 The ore raw material, the composition of which is designed by the blending design method of this embodiment, is used as a blast furnace raw material. The blast furnace raw material may be composed only of the ore raw material, the composition of which is designed by the blending design method of this embodiment, but may contain, in addition to the ore raw material, for example, coke, ferro coke, carbon-containing agglomerates, and auxiliary materials. In this case, as described above, the composition of the ore raw material may be designed so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min, focusing only on the multiple types of ore raw materials (excluding coke, ferro coke, carbon-containing agglomerates, and auxiliary materials). By using the ore raw material, the composition of which is designed by the blending design method of this embodiment, as a blast furnace raw material for blast furnace operation, the permeability in the blast furnace is improved. The reason for this will be explained with reference to FIG. 8.
図8は、融着開始時還元率Rsと高炉内の通気性の関係を説明する図である。前述したように、融着層は、通気性が悪いため、融着層には還元ガスがほとんど流れず、融着層と隣り合うコークス層を通り抜ける。鉱石層から融着層が形成される過程では、主な還元形態が還元ガスによる間接還元(FeO+CO(g)→Fe+CO2(g)(発熱反応))から固体炭素による直接還元(FeO+C→Fe+CO(g)(吸熱反応))に遷移する。融着開始時還元率Rsが上昇することは、融着層が形成されるまでの間接還元率(発熱反応)が上昇し、炉下部における直接還元率(吸熱反応)が低下することを意味する。このため、融着開始時還元率Rsが上昇すれば、炉下部における吸熱量が低下(吸熱反応が低下)し、鉱石原料の昇温が促進される。鉱石原料の昇温が促進されると、鉱石(鉄)に対する浸炭が促進され、溶銑の滴下が促進される。その結果、融着帯のうち炉中心側の領域が縮小し、還元ガスが融着層の間を通り抜けやすくなる。そして、高炉原料として用いる鉱石原料の融着開始時還元率Rsの加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上である場合には、その現象が顕著に生じて、高炉内の通気性が向上しやすくなると考えられる。 FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the reduction rate Rs at the start of fusion and the air permeability in the blast furnace. As described above, since the fusion layer has poor air permeability, almost no reducing gas flows through the fusion layer, and passes through the coke layer adjacent to the fusion layer. In the process of forming the fusion layer from the ore layer, the main reduction form transitions from indirect reduction by reducing gas (FeO + CO (g) → Fe + CO 2 (g) (exothermic reaction)) to direct reduction by solid carbon (FeO + C → Fe + CO (g) (endothermic reaction)). An increase in the reduction rate Rs at the start of fusion means that the indirect reduction rate (exothermic reaction) until the fusion layer is formed increases, and the direct reduction rate (endothermic reaction) in the lower part of the furnace decreases. Therefore, if the reduction rate Rs at the start of fusion increases, the amount of heat absorbed in the lower part of the furnace decreases (the endothermic reaction decreases), and the temperature rise of the ore raw material is promoted. When the temperature rise of the ore raw material is promoted, the carburization of the ore (iron) is promoted, and the dripping of the molten iron is promoted. As a result, the area of the cohesive zone on the furnace center side is reduced, and the reducing gas can easily pass through the cohesive layer. When the weighted average value Rs av of the reduction rate Rs at the start of fusion of the ore raw material used as the blast furnace raw material is equal to or higher than the lower limit value Rs min , this phenomenon occurs significantly, and it is considered that the gas permeability in the blast furnace is easily improved.
本実施形態の配合設計方法では、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となることに加え、さらに、下記式(3)で表される、複数種類の鉱石原料の融着開始時還元率RsのばらつきσRs(以下、単に「ばらつきσRs」ともいう)が10%以下となるように、複数種類の鉱石原料の配合を設計することが好ましい。なお、ばらつきσRsが10%以下との条件もまた、後述する実施例に基づき本発明者が定めたものである。 In the blending design method of this embodiment, it is preferable to design the blending of multiple types of raw ore materials so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min , and further, the variation σRs (hereinafter simply referred to as "variation σRs") of the reduction rates Rs at the start of fusion of multiple types of raw ore materials, expressed by the following formula (3), is 10% or less. The condition that the variation σRs is 10% or less has also been determined by the present inventor based on the examples described later.
上記式(3)における、加重平均値Rsav,融着開始時還元率Rsi及び配合比率MiRは、上記式(1)における加重平均値Rsav,融着開始時還元率Rsi及び配合比率MiRと、それぞれ同じであるため、詳細な説明は省略する。 The weighted average value Rs av , the reduction rate Rs i at the start of fusion, and the blending ratio M i R in the above formula (3) are the same as the weighted average value Rs av , the reduction rate Rs i at the start of fusion, and the blending ratio M i R in the above formula (1), respectively, and therefore detailed explanations are omitted.
ばらつきσRsは、加重平均値Rsavと同様に、各鉱石原料の配合量や鉱石原料の種類を変化させることで調整できる。つまり、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となることに加え、ばらつきσRsが10%以下となるように、鉱石原料の配合を設計することは、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上であることに加えてばらつきσRsが10%以下となるように、鉱石原料の配合比率及び鉱石原料の種類を決定することを意味する。 The variation σRs can be adjusted by changing the blending amount of each raw ore and the type of raw ore, similarly to the weighted average value Rs av . In other words, designing the blending of raw ore so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min and the variation σRs is equal to or less than 10% means determining the blending ratio of raw ore and the type of raw ore so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min and the variation σRs is equal to or less than 10%.
加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となることに加え、ばらつきσRsが10%以下となることで、ばらつきσRsが10%を超える場合と比較して、さらに、高炉内の通気性が向上しやすくなる。 In addition to the weighted average value Rs av being equal to or greater than the lower limit value Rs min , the variation σRs being 10% or less further improves the air permeability in the blast furnace compared to the case where the variation σRs exceeds 10%.
また、上述した本実施形態では、鉱石原料の種類毎に、融着開始時還元率Rsi及び配合比率MiRを設定しているが、塊鉱石やペレットなどの各種類の鉱石原料には複数の銘柄が存在し、種類が同じ鉱石原料(塊鉱石やペレット)であっても、異なる銘柄同士で融着開始時還元率Rsが異なることがある。このため、本実施形態の配合設計方法において、塊鉱石及びペレットのうち少なくとも1種類の鉱石原料として、複数の銘柄の鉱石原料を用いる場合、当該種類の鉱石原料の融着開始時還元率Rs及び配合比率MRとして、銘柄毎に設定した融着開始時還元率Rs及び配合比率MRをそれぞれ用いることが好ましい。 In the above-described embodiment, the reduction rate Rs i at the start of fusion and the blending ratio M i R are set for each type of raw ore, but there are multiple brands of raw ore such as lump ore and pellets, and even if the type of raw ore is the same (lump ore or pellets), the reduction rate Rs at the start of fusion may differ between different brands. Therefore, in the blending design method of this embodiment, when multiple brands of raw ore are used as at least one type of raw ore among lump ore and pellets, it is preferable to use the reduction rate Rs at the start of fusion and the blending ratio MR set for each brand as the reduction rate Rs at the start of fusion and the blending ratio MR of the raw ore of that type.
具体的には、例えば、鉱石原料として焼結鉱、塊鉱石及びペレットを用いる場合であって、塊鉱石として、銘柄aの塊鉱石と銘柄bの塊鉱石を用いる場合、銘柄aの塊鉱石と銘柄bの塊鉱石のそれぞれで設定された融着開始時還元率Rs及び配合比率MRが上記式(1),(3)における融着開始時還元率Rsi及び配合比率MiRとなる。すなわち、上記式(1),(3)に示す添え字iは、鉱石原料の種類を区別するだけでなく、1つの種類に属する複数の銘柄を区別するものとして定義される。 Specifically, for example, in the case where sinter, lump ore, and pellets are used as the ore raw material, and lump ore of brand a and lump ore of brand b are used as the lump ores, the reduction ratio Rs at the start of fusion and the blending ratio MR set for the lump ore of brand a and the lump ore of brand b respectively become the reduction ratio Rs i at the start of fusion and the blending ratio M i R in the above formulas (1) and (3). That is, the subscript i shown in the above formulas (1) and (3) is defined not only to distinguish the type of ore raw material, but also to distinguish multiple brands belonging to one type.
また、例えば、鉱石原料として焼結鉱、塊鉱石及びペレットを用いる場合であって、ペレットとして、銘柄aのペレットと銘柄bのペレットを用いる場合、銘柄aのペレットと銘柄bのペレットのそれぞれで設定された融着開始時還元率Rs及び配合比率MRが上記式(1),(3)における融着開始時還元率Rsi及び配合比率MiRとなる。すなわち、上記式(1),(3)に示す添え字iは、鉱石原料の種類を区別するだけでなく、1つの種類に属する複数の銘柄を区別するものとして定義される。 For example, when sinter, lump ore, and pellets are used as raw ore materials, and when pellets of brand a and brand b are used as pellets, the reduction ratio Rs at the start of fusion and the blending ratio MR set for the pellets of brand a and the pellets of brand b are the reduction ratio Rs i at the start of fusion and the blending ratio M i R in the above formulas (1) and (3). That is, the subscript i shown in the above formulas (1) and (3) is defined not only to distinguish the type of raw ore materials, but also to distinguish multiple brands belonging to one type.
なお、銘柄としては、鉱石原料の産地(鉱山)や製造者の社名を付けたものなどがある。また、銘柄ごとに設定される配合比率MRは、全種類及び全銘柄(種類毎)の鉱石原料100質量%に対する各銘柄の鉱石原料の質量割合であって、全銘柄の塊鉱石に対する各銘柄の塊鉱石の質量割合(つまり、塊鉱石100質量%に対する各銘柄の塊鉱石の質量割合)や、全銘柄のペレットに対する各銘柄のペレットの質量割合(つまり、ペレット100質量%に対する各銘柄のペレットの質量割合)ではない。 The brands include those named after the place of origin (mine) of the ore raw material or the manufacturer's company. The blending ratio MR set for each brand is the mass ratio of each brand of ore raw material to 100% mass of all types and brands (by type), and is not the mass ratio of each brand of lump ore to all brands of lump ore (i.e., the mass ratio of each brand of lump ore to 100% mass of lump ore) or the mass ratio of each brand of pellets to all brands of pellets (i.e., the mass ratio of each brand of pellets to 100% mass of pellets).
同様に、焼結鉱には、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる複数の焼結鉱が存在し、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる焼結鉱同士で融着開始時還元率Rsが異なることがある。焼結原料が異なる場合としては、焼結原料自体の成分や粒度が異なる場合や、焼結原料の配合比率が異なる場合がある。焼結原料が異なると、例えば焼結鉱の成分が異なることになるため、融着開始時還元率Rsが異なることがある。一方、焼成条件としては、例えば、燃料比がある。焼成条件が異なると、焼結鉱の気孔構造等が異なることになるため、融着開始時還元率Rsが異なることがある。 Similarly, there are multiple sintered ores with different sintering raw materials and/or firing conditions, and the reduction rate Rs at the start of fusion may differ between sintered ores with different sintering raw materials and/or firing conditions. When the sintering raw materials are different, the components or particle size of the sintering raw materials themselves may be different, or the blending ratio of the sintering raw materials may be different. When the sintering raw materials are different, for example, the components of the sintered ore will be different, and the reduction rate Rs at the start of fusion may be different. On the other hand, an example of a firing condition is the fuel ratio. When the firing conditions are different, the pore structure of the sintered ore will be different, and the reduction rate Rs at the start of fusion may be different.
このため、本実施形態の配合設計方法において、焼結鉱として、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる複数の焼結鉱を用いる場合、上記式(1),(3)に示す融着開始時還元率Rsi及び配合比率MiRとして、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる焼結鉱毎に設定した融着開始時還元率Rs及び配合比率MRをそれぞれ用いることが好ましい。また、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる焼結鉱毎に設定する配合比率MRは、全種類の鉱石原料100質量%に対して焼結原料・焼成条件の異なる各焼結鉱の質量割合であって、焼結原料・焼成条件の異なる全焼結鉱に対して焼結原料・焼成条件の異なる各焼結鉱の質量割合ではない。 For this reason, in the blending design method of this embodiment, when a plurality of sintered ores with different sintering raw materials and/or firing conditions are used as the fusion start reduction rate Rs and blending ratio M i R shown in the above formulas (1) and (3), it is preferable to use the fusion start reduction rate Rs and blending ratio MR set for each sintered ore with different sintering raw materials and/or firing conditions, respectively. In addition, the blending ratio MR set for each sintered ore with different sintering raw materials and/or firing conditions is the mass ratio of each sintered ore with different sintering raw materials and firing conditions to 100 mass% of all types of ore raw materials, and is not the mass ratio of each sintered ore with different sintering raw materials and firing conditions to all sintered ores with different sintering raw materials and firing conditions.
同じ種類の鉱石原料であっても、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる鉱石原料(焼結鉱)や、銘柄の異なる鉱石原料(塊鉱石,ペレット)毎に、融着開始時還元率Rs及び配合比率MRを設定することで、鉱石原料の実際の高温性状(融着開始時還元率Rs)が、より正確に反映された加重平均値Rsav及びばらつきσRsが求めやすくなる。 Even if the ore raw material is the same type, by setting the reduction ratio Rs at the start of fusion and the blending ratio MR for each sintered raw material and/or ore raw material (sintered ore) with different firing conditions or for each brand of ore raw material (lump ore, pellets), it becomes easier to obtain the weighted average value Rs av and the variation σRs that more accurately reflect the actual high-temperature properties (reduction ratio Rs at the start of fusion) of the ore raw material.
焼結原料及び/又は焼成条件の異なる鉱石原料(焼結鉱)や、銘柄の異なる鉱石原料(塊鉱石,ペレット)について加重平均値Rsav及びばらつきσRsを調整して配合設計を行う際には、種類毎の鉱石原料の配合比率のほか、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる鉱石原料(焼結鉱)や銘柄の異なる鉱石原料(塊鉱石,ペレット)毎の配合比率を変更することができるとともに、鉱石原料の種類のほか、焼結原料及び/又は焼成条件や銘柄を変更することができる。 When adjusting the weighted average value Rs av and the variation σRs for sintering raw materials and/or ore raw materials (sintered ore) with different firing conditions or ore raw materials of different brands (lump ore, pellets) to perform blending design, in addition to the blending ratio of each type of ore raw material, it is possible to change the blending ratio of each sintering raw material and/or ore raw material (sintered ore) with different firing conditions or ore raw material of different brands (lump ore, pellets), and it is also possible to change the type of ore raw material, as well as the sintering raw material and/or the firing conditions and the brand.
(高炉の操業方法)
本実施形態の配合設計方法によって配合が設計された複数種類の鉱石原料は、高炉操業において、高炉に装入されることにより、高炉内で鉱石層(本発明における鉄含有原料層に相当する)を形成する。
(Blast furnace operation method)
In blast furnace operation, multiple types of ore raw materials whose mixes are designed by the mix design method of this embodiment are charged into the blast furnace to form an ore layer (corresponding to the iron-containing raw material layer in the present invention) in the blast furnace.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
本実施形態は、鉄含有原料層を形成する複数種類の鉄含有原料の配合を設計する方法である。鉄含有原料とは、鉄分を15質量%以上含有する原料であり、具体的には、焼結鉱、ペレット及び塊鉱石に加えて、含炭塊成鉱及びフェロコークスなどを含む。鉄含有原料は、鉱石原料を包含する概念である。また、鉄含有原料の種類とは、焼結鉱、ペレット、塊鉱石、含炭塊成鉱及びフェロコークスなどの分類を指す。 This embodiment is a method for designing a blend of multiple types of iron-containing raw materials that form an iron-containing raw material layer. The iron-containing raw materials are raw materials that contain 15% or more by mass of iron, and specifically include sintered ore, pellets, lump ore, as well as carbon-containing agglomerated ore and ferro-coke. The iron-containing raw materials are a concept that includes ore raw materials. In addition, the types of iron-containing raw materials refer to classifications such as sintered ore, pellets, lump ore, carbon-containing agglomerated ore, and ferro-coke.
上述したように、融着層は、鉄含有原料層に含まれる鉱石原料が軟化及び融着することで形成されるが、鉄含有原料層に鉱石原料以外の鉄含有原料が含まれる場合、その鉄含有原料も融着層の形成に関与することがある。つまり、融着帯の形状に影響を及ぼすことがある。そこで、本実施形態では、鉄含有原料の種類ごとに融着開始時還元率Rsを設定し、その加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、複数種類の鉄含有原料の配合を設計する。 As described above, the cohesive layer is formed by softening and fusing the ore raw material contained in the iron-containing raw material layer, but when the iron-containing raw material layer contains iron-containing raw materials other than the ore raw material, the iron-containing raw materials may also contribute to the formation of the cohesive layer. In other words, they may affect the shape of the cohesive zone. Therefore, in this embodiment, a reduction ratio Rs at the start of fusing is set for each type of iron-containing raw material, and the blending of multiple types of iron-containing raw materials is designed so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min .
本実施形態の配合設計方法で配合を設計する鉄含有原料には、2種類以上の鉄含有原料が用いられ、例えば、焼結鉱、塊鉱石、ペレット、フェロコークス、及び含炭塊成鉱からなる群から選択される2種類以上の鉄含有原料を用いることができる。 Two or more types of iron-containing raw materials are used for the iron-containing raw materials for which the blending design method of this embodiment is used, and for example, two or more types of iron-containing raw materials selected from the group consisting of sintered ore, lump ore, pellets, ferrocoke, and carbon-containing agglomerated ore can be used.
本実施形態の配合設計方法では、下記式(4)で表される、複数種類の鉄含有原料の融着開始時還元率Rsの加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、複数種類の鉄含有原料の配合を設計する。下限値Rsminは、第1実施形態で説明したように、通気抵抗指数K2(又は補正通気抵抗指数K2cоr)、コークス比CR及び出銑比のうちのいずれか1つに基づいて決めることもできるし、通気抵抗指数K2(又は補正通気抵抗指数K2cоr)、コークス比CR及び出銑比のうちの2つ以上のパラメータに基づいて決めることもできる。 In the blending design method of the present embodiment, a blending of a plurality of types of iron-containing raw materials is designed so that a weighted average value Rs av of the reduction ratios Rs at the start of fusion of a plurality of types of iron-containing raw materials, which is expressed by the following formula (4), is equal to or greater than a lower limit value Rs min . As described in the first embodiment, the lower limit value Rs min can be determined based on any one of the air permeability index K2 (or the corrected air permeability index K2 cor ), the coke ratio CR, and the pig iron productivity, or can be determined based on two or more parameters of the air permeability index K2 (or the corrected air permeability index K2 cor ), the coke ratio CR, and the pig iron productivity.
上記式(4)における、種類iの鉄含有原料の融着開始時還元率Rsiには、鉄含有原料の種類毎に測定した融着開始時還元率Rsが用いられる。鉄含有原料の融着開始時還元率Rsの測定には、第1実施形態と同様に、非特許文献1に記載される荷重軟化試験を用いることができる。非特許文献1に記載される荷重軟化試験や、その試験に用いる装置及び条件は、第1実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、上記式(4)における、種類iの鉄含有原料の配合比率MiRは、第1実施形態の配合比率MiR(上記式(1)の配合比率MiR)の求め方と同じであるため、詳細な説明は省略する。 In the above formula (4), the reduction ratio Rs at the start of fusion of the iron-containing raw material of type i is the reduction ratio Rs at the start of fusion measured for each type of iron-containing raw material. The reduction ratio Rs at the start of fusion of the iron-containing raw material can be measured by the load-softening test described in Non-Patent Document 1, as in the first embodiment. The load-softening test described in Non-Patent Document 1 and the device and conditions used for the test are the same as those in the first embodiment, so a detailed description will be omitted. In addition, the blending ratio M i R of the iron-containing raw material of type i in the above formula (4) is calculated in the same way as the blending ratio M i R in the first embodiment (the blending ratio M i R in the above formula (1)), so a detailed description will be omitted.
上記式(4)で表される加重平均値Rsavは、各鉄含有原料の配合量や、鉄含有原料の種類を変化させることで調整できる。したがって、本実施形態において、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、鉄含有原料の配合を設計することは、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、鉄含有原料の配合比率及び鉄含有原料の種類を決定することを意味する。 The weighted average value Rs av expressed by the above formula (4) can be adjusted by changing the blending amount of each iron-containing raw material and the type of iron-containing raw material. Therefore, in this embodiment, designing the blending of the iron-containing raw materials so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min means determining the blending ratio of the iron-containing raw materials and the type of the iron-containing raw materials so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min .
本実施形態の配合設計方法は、第1実施形態の配合設計方法と同様に、高炉で使用する鉄含有原料の配合比率を変更する際や、高炉で使用する鉄含有原料の種類を変更する際に用いることができる。具体的な方法は、第1実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。 The blending design method of this embodiment, like the blending design method of the first embodiment, can be used when changing the blending ratio of the iron-containing raw materials used in the blast furnace or when changing the type of iron-containing raw materials used in the blast furnace. The specific method is the same as in the first embodiment, so a detailed description is omitted.
本実施形態の配合設計方法で配合が設計された鉄含有原料は、鉄含有原料層を形成するための原料(高炉原料)として用いられる。高炉原料は、本実施形態の配合設計方法で配合が設計される鉄含有原料のみにより構成されてもよいが、鉄含有原料の他に、例えば、コークスや副原料を含有してもよい。この場合にも、上述したように、複数種類の鉄含有原料だけ(コークスや副原料を除く)に着目して、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように鉄含有原料の配合を設計すればよい。本実施形態の配合設計方法で配合が設計された鉄含有原料を高炉原料として高炉操業に用いることにより、高炉内の通気性が向上する。これは、第1実施形態で説明したように、炉中心側の融着帯が縮小し、炉内の還元ガスが融着層と隣り合うコークス層を通り抜けやすくなる現象が顕著に生じることが原因の一つとして考えられる。 The iron-containing raw materials whose composition is designed by the composition design method of this embodiment are used as raw materials (blast furnace raw materials) for forming an iron-containing raw material layer. The blast furnace raw materials may be composed only of the iron-containing raw materials whose composition is designed by the composition design method of this embodiment, but may contain, for example, coke and auxiliary raw materials in addition to the iron-containing raw materials. In this case, as described above, the composition of the iron-containing raw materials may be designed so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min, focusing only on the multiple types of iron-containing raw materials (excluding coke and auxiliary raw materials). By using the iron-containing raw materials whose composition is designed by the composition design method of this embodiment as blast furnace raw materials for blast furnace operation, the permeability in the blast furnace is improved. This is thought to be one of the reasons that, as described in the first embodiment, the cohesive zone on the furnace center side is reduced, and the phenomenon that the reducing gas in the furnace easily passes through the coke layer adjacent to the cohesive layer occurs significantly.
本実施形態の配合設計方法では、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上であることに加えて、さらに、下記式(5)で表される、複数種類の鉄含有原料の融着開始時還元率RsiのばらつきσRs(以下、単に「ばらつきσRs」ともいう)が、10%以下となるように、複数種類の鉄含有原料の配合を設計することが好ましい。 In the blending design method of the present embodiment, it is preferable to design the blending of the plurality of types of iron-containing raw materials so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min , and further, the variation σRs (hereinafter, simply referred to as "variation σRs") of the reduction rates Rs i at the start of fusion of the plurality of types of iron-containing raw materials, which is expressed by the following formula (5), is 10% or less.
上記式(5)における、加重平均値Rsav,融着開始時還元率Rsi及び配合比率MiRは、上記式(4)における加重平均値Rsav,融着開始時還元率Rsi及び配合比率MiRと、それぞれ同じであるため、詳細な説明は省略する。 The weighted average value Rs av , the reduction rate Rs i at the start of fusion, and the blending ratio M i R in the above formula (5) are the same as the weighted average value Rs av , the reduction rate Rs i at the start of fusion, and the blending ratio M i R in the above formula (4), respectively, and therefore detailed explanations are omitted.
ばらつきσRsは、各鉄含有原料の配合量や鉄含有原料の種類を変化させることで調整できる。つまり、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となることに加え、ばらつきσRsが10%以下となるように、鉄含有原料の配合を設計することは、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となることに加えてばらつきσRsが10%以下となるように、鉄含有原料の配合比率及び鉄含有原料の種類を決定することを意味する。 The variation σRs can be adjusted by changing the blending amount of each iron-containing raw material and the type of iron-containing raw material. In other words, designing the blending of the iron-containing raw materials so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min and the variation σRs is equal to or less than 10% means determining the blending ratio of the iron-containing raw materials and the type of the iron-containing raw materials so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min and the variation σRs is equal to or less than 10%.
鉄含有原料の配合について、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上であることに加え、ばらつきσRsが10%以下であることで、ばらつきσRsが10%を超えるである場合と比較して、さらに、高炉内の通気性が向上しやすくなる。 Regarding the blending of the iron-containing raw materials, when the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min and the variation σRs is equal to or less than 10%, the air permeability in the blast furnace is further improved compared to the case where the variation σRs exceeds 10%.
また、本実施形態の配合設計方法では、第1実施形態と同様に、同じ種類の鉄含有原料であっても、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる鉄含有原料(焼結鉱)や、銘柄の異なる鉄含有原料(塊鉱石,ペレット,含炭塊成鉱,フェロコークス)を用いる場合、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる鉄含有原料や銘柄の異なる鉄含有原料毎に、融着開始時還元率Rs及び配合比率MRを設定することが好ましい。この場合、鉄含有原料の実際の高温性状(融着開始時還元率Rs)が、より正確に反映された加重平均値Rsav及びばらつきσRsが求めやすくなる。 In the blending design method of the present embodiment, as in the first embodiment, when using iron-containing raw materials (sintered ore) with different sintering raw materials and/or firing conditions or different brands of iron-containing raw materials (lump ore, pellets, carbon-containing agglomerated ore, ferro-coke) even if they are the same type of iron-containing raw materials, it is preferable to set the reduction ratio Rs at the start of fusion and the blending ratio MR for each iron-containing raw material with different sintering raw materials and/or firing conditions or different brands of iron-containing raw materials. In this case, it becomes easier to obtain the weighted average value Rs av and the variation σRs that more accurately reflect the actual high-temperature properties (reduction ratio Rs at the start of fusion) of the iron-containing raw materials.
(高炉の操業方法)
本実施形態の配合設計方法によって配合が設計された複数種類の鉄含有原料は、高炉操業において、高炉に装入されることにより、高炉内で鉄含有原料層を形成する。
(Blast furnace operation method)
In blast furnace operation, a plurality of types of iron-containing raw materials whose mixes are designed by the mix design method of the present embodiment are charged into the blast furnace to form an iron-containing raw material layer in the blast furnace.
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
高炉原料として用いる鉱石原料について、融着開始時還元率の加重平均値Rsavが異なる複数の配合を設計した。設計した配合の鉱石原料を高炉原料として、内容積3000~5500m3クラスの3つの高炉A~Cでそれぞれ用いた。なお、各高炉において、鉱石原料は、焼結鉱、塊鉱石及びペレットを用いた。 For the ore raw material used as blast furnace raw material, multiple blends with different weighted average reduction rates at the start of fusion Rs av were designed. The ore raw material of the designed blends was used as blast furnace raw material in three blast furnaces A to C with internal volumes of 3000 to 5500 m3. In each blast furnace, sintered ore, lump ore, and pellets were used as the ore raw material.
(配合設計1)
高炉Aにおいて、高炉原料(鉱石原料)の配合設計を行った。この配合設計を行うに際し、まず、加重平均値Rsav及び補正通気抵抗指数K2cоrの相関関係(図5参照)を用い、補正通気抵抗指数K2cоrの目標値に対応する下限値Rsminを特定した。ここで、補正通気抵抗指数K2cоrの目標値を550[-]としたところ、下限値Rsminは65[%]となった。
(Mixture design 1)
In the blast furnace A, a mix design of the blast furnace raw materials (ore raw materials) was carried out. When carrying out this mix design, first, the correlation between the weighted average value Rs av and the corrected airflow resistance index K2 cor (see FIG. 5) was used to specify the lower limit Rs min corresponding to the target value of the corrected airflow resistance index K2 cor . Here, when the target value of the corrected airflow resistance index K2 cor was set to 550 [-], the lower limit Rs min was 65 [%].
加重平均値Rsavが下限値Rsmin(65%)以上となるように、鉱石原料の配合設計を行った。具体的には、上述した3種類の鉱石原料のうち、融着開始時還元率Rsが低い塊鉱石の配合比率MRを低下させるとともに、配合設計前の焼結鉱よりも融着開始時還元率Rsが高い焼結鉱に変更した。配合設計前の加重平均値Rsavは、下限値Rsmin(65%)よりも低かったが、配合設計後の加重平均値Rsavは、下限値Rsmin(65%)よりも高くなった。すなわち、配合設計後の加重平均値Rsavは、配合設計前の加重平均値Rsavに対して2~5%だけ上昇した。この配合設計によって、図9に示すように補正通気抵抗指数K2cоrが著しく減少した。図9に示す結果によれば、配合設計によって、高炉の通気性が向上することを確認できた。 The ore raw material blending design was performed so that the weighted average value Rs av was equal to or greater than the lower limit value Rs min (65%). Specifically, among the above-mentioned three types of ore raw materials, the blending ratio MR of the lump ore having a low reduction rate Rs at the start of fusion was lowered, and the sintered ore was changed to a sintered ore having a higher reduction rate Rs at the start of fusion than the sintered ore before the blending design. The weighted average value Rs av before the blending design was lower than the lower limit value Rs min (65%), but the weighted average value Rs av after the blending design was higher than the lower limit value Rs min (65%). That is, the weighted average value Rs av after the blending design increased by 2 to 5% compared to the weighted average value Rs av before the blending design. This blending design significantly reduced the corrected air permeability resistance index K2 cor as shown in FIG. 9. According to the results shown in FIG. 9, it was confirmed that the blending design improved the permeability of the blast furnace.
(配合設計2)
高炉Aにおいて、高炉原料(鉱石原料)の配合設計を行った。この配合設計を行うに際し、まず、加重平均値Rsav及びコークス比CRの相関関係(図6参照)を用い、コークス比CRの目標値に対応する下限値Rsminを特定した。ここで、コークス比CRの目標値を285[kg/t]としたところ、下限値Rsminは65[%]となった。
(Mixture Design 2)
In the blast furnace A, a blending design of the blast furnace raw materials (ore raw materials) was carried out. In carrying out this blending design, first, a lower limit value Rs min corresponding to the target value of the coke ratio CR was specified using the correlation between the weighted average value Rs av and the coke ratio CR (see FIG. 6). Here, when the target value of the coke ratio CR was set to 285 [kg/t], the lower limit value Rs min was 65 [%].
加重平均値Rsavが下限値Rsmin(65%)以上となるように、鉱石原料の配合設計を行った。具体的には、上述した3種類の鉱石原料のうち、融着開始時還元率Rsが低い塊鉱石の配合比率MRを低下させるとともに、配合設計前の焼結鉱よりも融着開始時還元率Rsが高い焼結鉱に変更した。配合設計前の加重平均値Rsavは、下限値Rsmin(65%)よりも低かったが、配合設計後の加重平均値Rsavは、下限値Rsmin(65%)よりも高くなった。すなわち、配合設計後の加重平均値Rsavは、配合設計前の加重平均値Rsavに対して2~5%だけ上昇した。この配合設計によって、コークス比CRを低下させることができ、このコークス比CRの低下は、高炉内の通気性の向上に起因するものである。 The ore raw material blending design was performed so that the weighted average value Rs av was equal to or higher than the lower limit value Rs min (65%). Specifically, among the above-mentioned three types of ore raw materials, the blending ratio MR of the lump ore having a low reduction rate Rs at the start of fusion was reduced, and the sintered ore was changed to a sintered ore having a higher reduction rate Rs at the start of fusion than the sintered ore before the blending design. The weighted average value Rs av before the blending design was lower than the lower limit value Rs min (65%), but the weighted average value Rs av after the blending design was higher than the lower limit value Rs min (65%). That is, the weighted average value Rs av after the blending design increased by 2 to 5% compared to the weighted average value Rs av before the blending design. This blending design can reduce the coke ratio CR, and this reduction in the coke ratio CR is due to the improvement in permeability in the blast furnace.
(配合設計3)
高炉Cにおいて、高炉原料(鉱石原料)の配合設計を行った。この配合設計を行うに際し、まず、加重平均値Rsav及び出銑比の相関関係(図7参照)を用い、出銑比の目標値に対応する下限値Rsminを特定した。ここで、出銑比の目標値を2.7[-]としたところ、下限値Rsminは65[%]となった。
(Mixture design 3)
In the blast furnace C, a blending design of the blast furnace raw materials (ore raw materials) was carried out. When carrying out this blending design, first, the correlation between the weighted average value Rs av and the productivity (see FIG. 7) was used to specify the lower limit Rs min corresponding to the target value of the productivity. Here, when the target value of the productivity was set to 2.7 [-], the lower limit Rs min became 65 [%].
加重平均値Rsavが下限値Rsmin(65%)以上となるように、鉱石原料の配合設計を行った。具体的には、上述した3種類の鉱石原料のうち、配合設計前の焼結鉱よりも融着開始時還元率Rsが高い焼結鉱に変更するとともに、変更後の焼結鉱の配合比率を増加させた。配合設計前の加重平均値Rsavは、下限値Rsmin(65%)よりも低かったが、配合設計後の加重平均値Rsavは、下限値Rsmin(65%)よりも高くなった。すなわち、配合設計後の加重平均値Rsavは、配合設計前の加重平均値Rsavに対して4~5%だけ上昇した。この配合設計によって、出銑比を上昇させることができ、この出銑比の上昇は、高炉内の通気性の向上に起因するものである。 The ore raw material blending design was performed so that the weighted average value Rs av was equal to or higher than the lower limit value Rs min (65%). Specifically, among the above-mentioned three types of ore raw materials, the sintered ore was changed to one having a higher reduction rate Rs at the start of fusion than the sintered ore before the blending design, and the blending ratio of the sintered ore after the change was increased. The weighted average value Rs av before the blending design was lower than the lower limit value Rs min (65%), but the weighted average value Rs av after the blending design was higher than the lower limit value Rs min (65%). That is, the weighted average value Rs av after the blending design increased by 4 to 5% compared to the weighted average value Rs av before the blending design. This blending design can increase the productivity, and this increase in the productivity is due to the improvement in permeability in the blast furnace.
一方、高炉B,Cのそれぞれでは、配合設計後の加重平均値Rsavが同程度であるにも関わらず、高炉Cよりも高炉Bの方が補正通気抵抗指数K2cоrが大きい傾向にあった。そこで、高炉B,Cにおける鉱石原料の配合に関し、鉱石原料の融着開始時還元率のばらつきσRsと、補正通気抵抗指数K2cоrの関係を調べた。結果を図12に示す。 On the other hand, in the blast furnaces B and C, although the weighted average value Rs av after the blending design was about the same, the corrected permeability resistance index K2 cor of the blast furnace B tended to be larger than that of the blast furnace C. Therefore, regarding the blending of the ore raw materials in the blast furnaces B and C, the relationship between the variation σRs of the reduction degree at the start of fusion of the ore raw materials and the corrected permeability resistance index K2 cor was investigated. The results are shown in FIG.
図12に示すように、高炉Cでは、全ての配合について、ばらつきσRsが10%以下であったのに対し、高炉Bでは、大部分の配合について、ばらつきσRsが10%を超えていた。この結果から、加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上であることに加え、ばらつきσRsが10%以下となるように鉱石原料の配合を設計することで、ばらつきσRsが10%を超えるように鉱石原料の配合を設計する場合と比較して、高炉内の通気性がさらに向上しやすいことが理解できた。 As shown in Fig. 12, in the blast furnace C, the variation σRs was 10% or less for all blends, whereas in the blast furnace B, the variation σRs exceeded 10% for most blends. From this result, it was understood that by designing the blend of the ore raw materials so that the weighted average value Rs av is equal to or greater than the lower limit value Rs min and the variation σRs is 10% or less, the permeability in the blast furnace is more likely to be improved than in the case where the blend of the ore raw materials is designed so that the variation σRs exceeds 10%.
1 高炉
2 装入物
3 コークス層
4 鉄含有原料層
5 融着層
6 融着層と隣り合うコークス層
7 羽口
8 レースウェイ
9 滴下した溶銑
10 炉底
11 下部炉
12 上部炉
13 黒鉛るつぼ
14 鉱石層
15 上部炉ヒーター制御手段
16 下部炉ヒーター制御手段
17 ガス
18 還元後ガス
19 荷重機
20 滴下溶銑受け
21 コークス層
H 上部炉ヒーター
H’ 下部炉ヒーター
Reference Signs List 1 Blast furnace 2 Charge material 3 Coke layer 4 Iron-containing raw material layer 5 Cohesive layer 6 Coke layer adjacent to the cohesive layer 7 Tuyere 8 Raceway 9 Dripped molten iron 10 Hearth 11 Lower furnace 12 Upper furnace 13 Graphite crucible 14 Ore layer 15 Upper furnace heater control means 16 Lower furnace heater control means 17 Gas 18 Post-reduced gas 19 Loading machine 20 Dripped molten iron receiver 21 Coke layer H Upper furnace heater H' Lower furnace heater
Claims (7)
下記式(I)で表される、複数種類の前記鉄含有原料の融着開始時還元率の加重平均値Rsavが下限値Rsmin以上となるように、複数種類の前記鉄含有原料の配合を設計し、
前記下限値Rsminは、高炉の安定操業の実績に基づいて予め決められた、高炉内の通気抵抗指数、コークス比及び出銑比のうちの少なくとも1つのパラメータと、前記加重平均値Rsavとの相関関係において、前記パラメータの目標値に対応する前記加重平均値Rsavであることを特徴とする鉄含有原料の配合設計方法。
A blend of the plurality of types of iron-containing raw materials is designed so that a weighted average value Rs av of reduction rates at the start of fusion of the plurality of types of iron-containing raw materials, which is represented by the following formula (I), is equal to or greater than a lower limit value Rs min ;
The method for designing a blending ratio of iron-containing raw materials, characterized in that the lower limit value Rs min is a weighted average value Rs av corresponding to a target value of at least one parameter selected from a permeability resistance index in a blast furnace, a coke ratio, and a productivity ratio, the weighted average value Rs av being determined in advance based on a track record of stable operation of the blast furnace.
前記塊鉱石の融着開始時還元率Rsiは、前記銘柄毎の融着開始時還元率であり、
前記塊鉱石の配合比率MiRは、前記銘柄毎の配合比率である、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の鉄含有原料の配合設計方法。 One type of the iron-containing raw material among the plurality of types of iron-containing raw materials is composed of a plurality of lump ores of different brands,
The reduction ratio Rs i of the lump ore at the start of fusion is the reduction ratio at the start of fusion for each brand,
The lump ore blending ratio M i R is the blending ratio for each brand.
4. The method for designing a blend of iron-containing raw materials according to claim 1 .
前記ペレットの融着開始時還元率Rsiは、前記銘柄毎の融着開始時還元率であり、
前記ペレットの配合比率MiRは、前記銘柄毎の配合比率である、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の鉄含有原料の配合設計方法。 One type of iron-containing raw material among the plurality of types of iron-containing raw materials is composed of a plurality of pellets of different brands,
The reduction rate Rs i of the pellets at the start of fusion is the reduction rate of each brand at the start of fusion,
The blending ratio M i R of the pellets is the blending ratio for each brand.
5. The method for designing a blend of iron-containing raw materials according to claim 1 .
前記焼結鉱の融着開始時還元率Rsiは、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる前記焼結鉱毎の融着開始時還元率であり、
前記焼結鉱の配合比率MiRは、焼結原料及び/又は焼成条件の異なる前記焼結鉱毎の配合比率である、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の鉄含有原料の配合設計方法。 One type of iron-containing raw material among the plurality of types of iron-containing raw materials is composed of a plurality of sintered ores having different sintering raw materials and/or sintering conditions,
The reduction rate Rs i of the sintered ore at the start of fusion is a reduction rate at the start of fusion for each of the sintered ores having different sintering raw materials and/or firing conditions;
The blending ratio M i R of the sintered ore is a blending ratio of each of the sintered ores having different sintering raw materials and/or firing conditions;
6. The method for designing a blend of iron-containing raw materials according to claim 1 .
A method for operating a blast furnace, comprising charging a plurality of types of iron-containing raw materials, the composition of which is designed by the method for designing the composition of iron-containing raw materials according to any one of claims 1 to 6, into the blast furnace to form an iron-containing raw material layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021049276A JP7560735B2 (en) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Method for designing mixture of iron-containing raw materials and method for operating blast furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021049276A JP7560735B2 (en) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Method for designing mixture of iron-containing raw materials and method for operating blast furnace |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022147836A JP2022147836A (en) | 2022-10-06 |
JP7560735B2 true JP7560735B2 (en) | 2024-10-03 |
Family
ID=83462563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021049276A Active JP7560735B2 (en) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Method for designing mixture of iron-containing raw materials and method for operating blast furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7560735B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009081784A1 (en) | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Self-fluxing pellets for use in a blast furnce and process for the production of the same |
JP2011099150A (en) | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Kobe Steel Ltd | Blast furnace operation method |
JP2015108184A (en) | 2013-10-22 | 2015-06-11 | 新日鐵住金株式会社 | Charge weight determination method of carbon high reactivity charging material and furnace operation method using the same |
-
2021
- 2021-03-23 JP JP2021049276A patent/JP7560735B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009081784A1 (en) | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Self-fluxing pellets for use in a blast furnce and process for the production of the same |
JP2011099150A (en) | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Kobe Steel Ltd | Blast furnace operation method |
JP2015108184A (en) | 2013-10-22 | 2015-06-11 | 新日鐵住金株式会社 | Charge weight determination method of carbon high reactivity charging material and furnace operation method using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022147836A (en) | 2022-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4418836B2 (en) | Self-fluxing pellets for blast furnace and manufacturing method thereof | |
JP4793501B2 (en) | Blast furnace operation method using ferro-coke | |
JP7560735B2 (en) | Method for designing mixture of iron-containing raw materials and method for operating blast furnace | |
BRPI0810521B1 (en) | SELF-LOADING SEAL PELLETS | |
JPH08134516A (en) | Operation of blast furnace | |
JPH1161284A (en) | Evaluation test method of reduction degradation characteristic of sintered ore | |
JP4971662B2 (en) | Blast furnace operation method | |
JP2006028538A (en) | Blast furnace operation method using sintered ore with excellent high temperature reducibility | |
JP5768563B2 (en) | Blast furnace operation method | |
JP6070131B2 (en) | Method for producing reduced iron | |
KR102491194B1 (en) | Method for Estimating the Reduction Degree in Furnace Depending | |
Kawashiri et al. | Effect of Nitrogen-less Reducing Atmosphere on Permeability of Cohesive Layer in Blast Furnace | |
JP2008240028A (en) | Method for operating blast furnace | |
JP7644352B2 (en) | Methods for estimating the amount of slag in the cohesive zone of a blast furnace and methods for its operation | |
JP3589016B2 (en) | Blast furnace operation method | |
JP6376095B2 (en) | Blast furnace operation method | |
JP2012087375A (en) | Method for operating blast furnace | |
KR20220122294A (en) | Method for controlling slag composition for hydrogen-based reduction ironmaking process by controlling the mixing ratio of low-reduced iron, sintered ore and coke, and slag compostion thereof | |
US20240167109A1 (en) | Method for producing pig iron | |
JP2024020713A (en) | How to operate a blast furnace | |
JP5400600B2 (en) | Blast furnace operation method | |
JP3746842B2 (en) | Blast furnace operation method when a large amount of pulverized coal is injected | |
JP6123723B2 (en) | Blast furnace operation method | |
RU2829744C2 (en) | Method of producing cast iron | |
JP2023050036A (en) | Operation method of blast furnace and blend design method of ore raw material for blast furnace |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240814 |
|
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: 20240820 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240902 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7560735 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |