JPS6033305A - 高炉操業法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 物層内での水分凝縮、酸化亜鉛の沈着及び焼結鉱の還元
粉化を防止すること（でよって炉内壁への付着物形成の
抑止と通気性の改善を行い高炉の安定操業を図る高炉操
業法に関するものである。

−股に高炉は、炉頂部から熱源および還元剤としてのコ
ークスと、焼結鉱やペレット等の含鉄原料（以下鉱石と
称す）を順次装入すると共に炉下部から／．２θθ℃前
後の加熱空気を送風しコークスを燃焼させて銑鉄ｆ：溶
製すべく操業を何っている。

かかる冒炉内において炉内ガスは、第１図へに示すよう
に炉下部の羽口レベルで一θθθ℃以上の温朋に達する
が、順次炉内装入物中を上昇する間に鉱石との還元反応
と共に装入物との間に活発な熱ｙ（！！！が行われ、炉
頂部では７５６〜．２５６℃にまで低下する。

しかるして最近は、高炉へ装入する原料の品質や装入方
法或は操業条件の改善と、炉頂装入装置の改良や機能の
強化により、高炉操業における燃料消費量は太幅１て減
少されつつあるが以下に述べるような新たな問題が生じ
当業者はその技術的課題の解決に苦慮している。

即ち、最近の高炉操業のように装入物品質の向上と高炉
刊帯設備（幾能の強化により炉内でのコークス消費量が
大幅に減少してくると、羽口部で発生する冒炉装入物単
位量当りの炉内ガス量か少なくなる。このため炉内ガス
温度分布は第１図Ｂのように低下し、炉頂ガス温度がダ
θ〜Ｓθ℃になることがある。これは高炉装入物が通常
低い温度（、、２０〜ｊθ℃）で装入されるととてよっ
て生ずる０炉項ガス温度がこの上う匠低くなると、装入
物とともに炉内に持込まれた水分や、炉下部から上昇す
るガス中の水蒸気が炉頂部の装入物層中で凝縮する。こ
の凝縮水分は装入物粒子表面ｆ！：濡らし、粒子間の空
隙を埋め更にはダストの付着が著しくなる為炉内ガスの
通気が悪化し、ガスと装入物間の伝熱を著しく阻害する
。

また一般に高炉炉内でのガス流速分布は、炉体保護上、
炉壁側近の円周部では流速を抑制し、炉軸側で高流速に
なるように管理されている。ごすして高炉炉頂部（炉内
装入物の上側）での炉径方向のガス温度分布の測定例で
ある第３図（イ）に示す如く炉頂ガス温度が炉軸側で高
く、炉壁側で低い分布が達成される。毛かし、このため
にガス温度の低い炉壁側において炉内ガス中の水分が、
装入物層内で凝縮しやすくなる。この結果、炉壁近傍で
は、装入物層の通気性が悪化し、カス温度も炉下部まで
低く々るため、第２図（１）Ｋ示す如く充分に加熱され
ない原料Ｍが炉内を降下することになる。第２図（ロ）
は第一図（イ）と同時に測定した炉頂ガスのηｃｏの炉
径方向分布である。ηＣＱは高炉内の鉱石の還元状況を
示す指標で、炉頂ガス中の成分比ＣＯ２／’（ＣＯ＋　
ＣＯ２）を意味するが、第２図（ハ）匠示すように炉壁
側に低温の原料層Ｍが形成された場合１（は、第３図（
ロ）Ｋ示すよう（（炉壁近傍でηｃｏが大幅に低下する
ことから炉内の炉壁近傍に還元の停滞が生じていること
が把握できる。なお、同図において炉軸部でもηｃｏの
低下が認められるが、こり、は炉軸部のガス流速が太き
く、単位鉱石量当りのガス量が多いために起こる現象で
あって通常−Ｊ献Ｖζみられる現象である。

このように、低燃比を志向した高炉操業法においては、
操業成績が向上する程炉頂ガス温度の低下しζよる水分
凝縮現象が部分的１で顕在化し、装入物が十分に昇温し
ないまま、炉下部に降下することになり鉱石の還元反応
が遅れることとなる。

一方、最近はオイルの高騰からオールコークス操業が多
くの市炉で実施されている。オールコークス操業になる
と送風羽口でのコークス燃焼量が増加するので、送風羽
口へのコークス供給量も必然的て多くなる。このために
装入物の降下速度が大きくなる。一般に装入物の降下速
度は炉中心部で小さく、周辺部は大きい。これは、コー
クスの燃焼が主に送風羽口先端から約／、？ｍの深さに
おいてのみ生ずることに起因している。

炉周辺部において、装入物の降下速度が大きくなること
は装入物の加熱時間が短くなることを意味する。このた
め、シャフト部のレベルで―、装入物が十分昇温されな
いままに、炉下部に降下するので鉱石の還元反応が遅れ
ることとなる。第３図（イ）、（ロ）に垂直ゾンデで炉
中心、中間、周辺域の炉内高さ方向の温度分布を測定し
た例を示す。

炉周辺部の温度は中間・中心部にくらべ、低く、かつそ
の温度は操業状況によって大きく変化し、第３図（イ）
で示すオイル吹込時に比較して第３図（ロ）で示すオー
ルコークス操業時には炉周辺部の昇温の遅れが一層顕著
になる。

このように、低燃料比操業やオールコークス操業では、
シャフト部の炉周辺部において装入物温度が十分得られ
ないため、上記［７たように、水分凝縮による通気性の
悪化や鉱石の還元反応の停滞を生じさせること匠なる。

装入物温度がシャフト部の周辺領域で広い範囲にわたっ
て低い値を示すことはさらに下記の如き一次的な問題を
発生させる。

その第一点は、炉壁側面に刊着物が生成するときの結合
剤の役割をはたす酸化亜鉛の装入物粒子への蒸着である
。酸化亜鉛は鉱石中に微量含まれて炉内π入り、炉下部
の高温域で還元されてガス状の金属亜鉛となるが、炉内
ガス流に乗って再び炉上部に」二昇し、５０９〜６０６
℃の温度域で酸化されて固体の酸化亜鉛となる。亜鉛は
このよって炉内で俯環するので、５０９〜６０６℃の低
温の装入物層が広く分布すると酸化亜鉛が炉内で捕捉さ
れや−Ｊ−りなり、付着物形成を助長させること（でな
る。

第二点は、鉱石として使用される焼結鉱においてから７
する粉化量の増大である。焼結鉱は一般に３．３θ℃前
後でヘマタイトからマグネタイトに還元される途上にお
いて急激に粉化する。これは、低温還元粉化と呼ばれよ
く知られている。したがって、３．Ｓ０℃前後の低温の
装入物層が広く分イ１］する七一層焼結鉱の粉化が助長
される。この粉化物は３　ｍｍ以下でみると３θ〜グθ
係の重量比にも達し、付着物形成の主な構成物体となる
。

以上のようにシャフト部の炉内周辺域において５００〜
６０９℃の低温の装入物が存在することは、付着物を容
易に形成させることになる。この結果、棚吊り、スリッ
プ等の装入物の降下異常を誘発させて高炉の操業を著し
く乱すことに々る。

したがって、付着物の形成を防ぐには、シャフト部の炉
周辺域でみらｔしる装入物の低温状態を解消することが
必要である。低温状態が解消さｆ’Ｌれば、炉頂部に上
昇するガス温度が高くなるので、水分の凝縮現象もなく
なる。また、酸化亜鉛の蒸着や還元粉化を生ずる領域も
縮少させ得る。

本発明は、シャフト部の炉内周辺域の装入物層中に高温
の燃焼ガスを吹込み、装入物の温度を高めて炉内壁に付
着する付着物の形成を防止する操業法である。

一般にシャフト部の５６８〜６６８℃の温度レベルでは
装入物の還元率は７６〜７５％と低く、この温度域で大
幅な還元率増を図る必要がない。還元率が低いのは、こ
のレベルの装入物層中を流れるガス成分がほぼＣｏ　、
２θ％、ＣＯ２，２θ係、Ｈ２，２係、Ｎ７．　Ｊｇ係
Ｏｌａを示し、ＣＯ２の量が多いことに起因している。

したがって、装入物層中には、部分酸化させた高温の燃
焼ガスを吹込むことによって炉内の還元反応を乱すこと
なく装入物を加熱することができる。寸だ吹込むガスの
浸透深さは、炉壁面への付着物形成を防止することが狙
いであるので３０θｍｍ前後あれば十分である。これは
シャフト部の壁面に形成される付着物の厚さがほぼ３θ
θｍｍ前後であることによる。

以下、図面にもとづき本発明を説明する。第９図は本発
明の実施例を示す略図である。

第９図に基づき本発明を説明すれば、高炉どの炉内シャ
ツ］・部周辺域のガス温度は炉壁全通して炉内に突き出
した測温計／、、２によって検知される。測温計７はシ
ャフト上段、測温計！（ｄシャフト中段のガス温度及び
ガス露点を検知するもので、装入物の低温度領域の拡が
シ状況を調べる。測温計は燃焼ガスの吹込孔３と同数で
、縦方向で同列とし、かつ吹込孔の上方に設けることが
望せしい。

燃焼ガスの吹込みは、炉壁に取付けた吹込孔３によって
なされる。吹込孔３は２段のレベルに設けるのが望ぽし
く、この場合上段レベルのものは主に水分の凝縮防止を
目的としたものであるから炉壁近傍の温度が７０θ℃±
５θ℃となる刺通、例えばストックラインから５ｍ±／
ｍの位置に設置するのが望ましい。また、下段レベルの
吹込孔は主に酸化亜鉛の凝縮及び焼結鉱の還元粉化の防
止を目的としたものであるから炉壁近傍の温度が、５０
θ℃±／θθ℃付近、例えばストックラインから／θｍ
±、２ｍの位置に設置するのが望捷しい。

吹込孔３をシ段ニ設けることにより吹込みガスと装入物
の熱交換効率も向上する。従って、炉壁の強度上の問題
がなければ３段以上に吹込孔を設けることは一層望まし
いといえる。また、炉周方向の吹込孔の数は送風羽口と
はソ同数とし、送風羽口に対して千鳥状とするのがガス
流を均一化するうえで好ましい。

燃焼ガスは燃焼炉ダにて空気、酸素とＢＦＣｌＣＯＧ、
微粉コークス、微粉炭、重油、天然ガス、含炭スラジさ
ら１てはコークス炉、焼結炉、熱風炉等の燃焼炉の排ガ
スを加えて発生させる。

この燃焼ガスは、完全燃焼させないでＣＯがＳ〜／θ飴
程度含まれる燃焼ガスであることが望ましい０これは炉
内のガス成分に大きな外乱を与えないことを狙いとして
いる。しかし、装入物温度を一層高めたいときには、完
全燃焼させたガスを吹込むことも有効である。

発生した燃焼ガスは流量調節弁Ｓを経て炉内に吹込まれ
る。吹込み圧力を確保するため匠、燃料ガスと燃焼炉の
廃ガスは、昇圧ブロワ−７１てて昇圧すれる。乙はコン
トロールボックスである。

流量調節弁３−の開度は、測温計／、、２にて検知され
た炉内ガス温度にて設定される。炉内ガス温度と弁開度
との関係は、高炉の操業条件（コークス比、出銑比、装
入物性状、装入物分布状況など）によって異なるので個
別に定める必要がある。

吹込みガス量表ガス温度、装入物温度の関係は第５図の
如く示される。この図はシャフト部中段に設けた３９個
の吹込み孔（藁炉の羽口と同数とした）からンθ０℃の
ガスを吹込んだ時のシャフト部中段レベルの炉内壁周辺
の温度変化を示している。

したがって、７６６℃のガスの吹込み量を１１００Ｎ　
３／ｍ　ｉ　ｎとすると炉周辺域の装入物温度は約グθ
℃上昇することになる。

この温度の上昇によって、５６６〜４６６℃の低温度領
域は第３図に示すように従来の約ｇ　ＩＴ＋から約３ｍ
の範囲に縮少された。

本発明に係る燃焼ガスの吹込みは、常時行なつ・必要は
なく、測温計７．、；１で検知される温度によって決定
される。シャフト上段レベルで吹込む場合には、主に、
水分の凝縮を防止することに狙いがあるので、ガス中で
水分が結露する温度（５θ〜乙θ℃）より高い値であれ
ば吹込む必要が々い。

一方シャフト中段レベルで吹込む場合にも、同じく酸化
亜鉛の蒸着や還元粉化が生じ易い温度の上昇値（約６θ
θ℃〜７θθ℃）より高い値であれば吹込む必要はない
。吹込みは測温計で検知された温度（Ｔｇ）と管理温度
（Ｔｗ　；露点温度、捷たは酸化亜鉛蒸着もしくは粉化
上限温度）との差（ΔＴ　＝　Ｔｗ−Ｔｇ）が５〜７９
℃以下になれば開始し、差がそれ以上に拡大すれば差に
比例して吹込み量を増すことになる。

実施例 シャフト周辺部へのガス吹込みの実炉での実施例を第１
表及び第７図に示す。

第　／　表 ○・・・有、×無 第１表中人は従来操業、Ｂは従来操業でコークス比を低
減した場合、ＣはＢの操業条件下で、水分凝縮防止を目
的としてシャフト上段の吹込み孔からガス吹込みを実施
した場合、ＤはＣの操業下でさらにコークス比を低減し
た場合（シャフト上段からのガス吹込は継続実施）、Ｅ
はＤと同一操業条件下でシャフト中段の温度低下を防止
し、酸化亜鉛の凝縮及び還元粉化を防止する目的で、上
段の吹込み孔からのガス吹込みに加えてシャフト中段の
吹込み孔からもガス吹込を実施した場合のデータである
。

Ａではコークス比’ｌ　７５　ｋｉｔ−ｐと適正レベル
であり、炉頂温度も／、２０°Ｃと確保され荷下り不順
指数二３回／日、通気抵抗指数＝３５１ηｃｏ＝３／／
と良好である。丑だこのときの測温計／］てよるシャフ
ト上段のガス温度、露点の測定結果はガス温度１’ｇ−
６３−℃、ガス露点Ｔｗ＝３５℃であシΔＴ＝Ｔｇ　Ｔ
ｗ＝Ｊθ℃で、炉頂部での水分凝縮は生じていないこと
を示している。

次ＫＢではグＳ　、３　ｋｇ／　ｔ−ｐまでコークス比
を低減した結果、炉頂温度は７３℃まで低下し、荷下り
不順指数；７ｇ回７日、通気抵抗指数−ｑ？、ηｃＯ−
ダｇθ係と悪化した０まだこの時測温計／による測定結
果がＴｇ　＝　３、．２℃、Ｔｗ＝３．２℃、ΔＴ＝Ｔ
ｇ　Ｔｗ−６℃となり、炉上部で水分凝縮の生じている
ことが判明した。従ってこれを解消する為、シャフト上
段に設けた吹込み孔３によるガス吹込を実施しだ０ガス
の吹込条件は、吹込ガス温度＝ｊθθ℃、吹込ガス量吹
込み孔７本当り／ｇＮｍ３／ｍｉｎ、吹込み孔数フθ個
で３乙θＮｍ３／Ｉｍ］ｎであった。ガス成分は燃焼ガ
スの成分に左右されることになるか、この時は、ｃｏ、
、　：　、２ダ係、Ｎ２：乙／ｌ−係、Ｈ２０ニゲ係、
その他ｇ係であつ　１こ。

この結果ＣＭ示すように炉頂温度二ｇθ℃、荷下り不順
指数：、Ｓ回／Ｂ、通気抵抗指数：３９、ηＣＯ：ｓｏ
ｓ条、Ｔｇニアθ℃、ＴＷ　：　３３℃　ΔＴ＝、２７
℃と回復したＣ またＤではさらに１ｌ−１１９ｋｐ／ｌ−ｐまでコーク
ス比を低減したが、これに応じてシャフト上部の吹込み
孔３からのガス吹込、送風湿分の低下などの対策を講じ
た結果Ｔｇ：乙ａ℃、Ｔｗ　：　、、２ソ℃、ΔＴ：３
３℃　と水分の凝縮は防止できた。

しかしながら、シャフト中段の測温計、２による測温計
、２による測温結果がダθθ℃まで低下し、荷下り不順
指数、通気抵抗、ηｃｏが各々７３回／Ｂ。

り３．グ２７％と悪化してきた。

これはシャフト中段部の温度低下に伴い酸化亜鉛の凝縮
、焼結鉱の還元粉化などが生じた結果と考えられた。

従って、これを解消するためシャフト中段の吹込み孔３
によるガスの吹込を行った。

吹込条件は、ガス温度二′？θ０℃、ガス量：吹込み孔
／本当シβθＮｍ３／ｍｉｎ、で吹込み孔数２８個でダ
θθＮｍ３／ｍ　ｉ　ｎであった。

この結果Ｅに示すようにシャフト中段の温度は乙βθ℃
まで増加し荷下り不順指数、通気抵抗指数、ηｃｏは各
々２回／日、３ｇ、３１．２％と改善された。

このように本発明はシャフト上段及び中段に設けたガス
吹込み孔からのガス吹込みにより水分凝縮、酸化亜鉛の
凝縮、還水粉化等を原因と。する操業トラブルを未然に
防止できるものであり低コークス比操業に於いても安定
した高炉操業が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は高炉内の垂直方向の温度分布を示す図、第３図
（イ）は高炉炉頂部での炉径方向のガス温度分布を例示
する図、第２図（ロ）は第２図（イ）と同時に測定した
炉頂ガスのηＣＯの炉径方向分布を示す図、第２図（ハ
）は高炉炉内高さ方向の断面を例示する図、第３図（イ
）及び（ロ）は高炉炉内高さ方向の温度分布を例示する
図、第７図は本発明の実施例を示す説明図、第５図は本
発明て係る高温ガス吹込み量と温度差との関係を炉内装
入物及びガス温度について示す図、第６図は本発明に係
るガス吹込みによる炉内高さ方向の温度分布の変化を例
示する図、第７図は本発明の実施例を示す操業データで
ある。 ／、２・・・測温計　乙　コントロールボックス３・・
吹込み孔　７・・・昇圧ブロワーグ・・・燃焼炉　に・
・・高炉 ｊ・・・流量調整弁 第１図 ｊ、１ＬＬ（６０ ７１”ス’ｊＡ−Ｌ（７０ 第２図 第Ｊ Ｇン 盈崖（°Ｃ〕 ｚｙｔ〔υ σｒぐ じ　ｃ）１　蛙 妊 手続補正書（方式） 昭和５８年１２　月１　日 特許庁長官　殿 １　事件の表示 昭和５８年特許願第１４１９３４号 ２　発明の名称　高炉操業法 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都千代田区大手町２丁目６番３号（６６５）
新日本製鐵株式会社 氏名０名称）　代表者　武　１）　豊 ４代理人〒１０８　置　２４１−０４４１５　補正命令
の日付 昭和５８年１１月２９日（発送日） 補正の内容 ■）明細書１６頁６行〜９行目「第２図（イ）は・・・
・・・例示する図」を以下の通り補正する０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高炉／ヤフト部側壁の周方向にはソ等間隔に設置した複
   数個のガス吹込孔から高温の燃焼ガスを吹込んでシャフ
   ト部の炉内壁周辺部の装入物を加熱することを特徴とす
   る高炉操業法。