JP2014132108A - 高炉の操業方法及び溶銑の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉の安定的な操業を維持しつつ出銑比を十分に高くすることが可能な高炉の操業方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、高炉の炉頂から酸化鉄原料とコークスと部分還元鉄とを装入するとともに、高炉の羽口から微粉炭及び酸素富化空気を吹き込んで、酸化鉄原料を還元して溶銑を得る高炉の操業方法であって、炉頂温度Ｔ_ｔｏｐを監視しながらコークスの装入量を調整する第１工程と、炉内空塔ガス流速ｕ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐを監視しながら微粉炭の吹き込み量を調整する第２工程と、羽口の燃焼温度Ｔ_ｆ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐを監視しながら酸素富化空気の酸素富化率を調整する第３工程と、炉内空塔ガス流速ｕの値に応じて酸素富化空気の吹き込み量の調整の要否を判断する第４工程と、を有する高炉の操業方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、高炉の操業方法及び溶銑の製造方法に関する。

高炉では、鉄鉱石等の酸化鉄原料を、コークス等を用いて還元して溶銑を製造する。一般に高炉の操業において、安定操業及び設備的な制約の観点から、高炉の炉頂温度及び羽口付近の温度を所定の温度範囲に制御することが必要である。従来、省資源等の観点から、コークスの使用量を抑制するために、微粉炭を高炉内に吹き込む技術が提案されている。

例えば、特許文献１では、羽口先のレースウェイ内の燃焼温度に着目して、微粉炭吹き込み量一定の操業下で、スクラップ又は還元鉄等の金属鉄を高炉に装入することによって、コークス比を低減することが提案されている。また、高炉を用いて溶銑を製造する場合、高炉の能力を十分に活用して、高炉の単位容積当たりの溶銑の製造量を向上することが求められる。このような銑鉄の製造量を表す指標として、出銑比が用いられている。特許文献１では、出銑比を２．１９〜２．４０ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３にできることが記載されている。

特開２００１−２３４２１３号公報

高炉の操業は、一層の効率化が求められており、出銑比を従来よりも一層高くし、生産性を向上することが求められる。出銑比を増やすには二つの方法がある。一つは、高炉に吹き込む酸素富化空気を増やすことが有効である。しかしながら、空気及び酸素等の吹き込み量を増やすと、炉内を上昇するガス流速が大きくなり、高炉内で棚吊り、フラッディング、及び流動化が発生しやすくなり、高炉の安定操業に支障をきたすため、空気の吹込み量の増加には限界がある。もう一つの方法は、空気中に含まれる酸素濃度を高めることである。酸素富化空気中の酸素濃度と大気中の酸素濃度の差を酸素富化率という。酸素富化率を増加すれば、空気の吹込み量を増加させることなく炉内に吹込む酸素量を増加できるため、高炉操業の安定性を維持したまま出銑比を高くすることができる。

酸素富化空気の酸素富化率が高くなり過ぎると、酸素富化空気に含まれる窒素などの不活性ガスの量が相対的に少なくなって、不活性ガスによる顕熱が減少し、その結果、高炉内の温度低下を招く。炉内温度が低下すると、鉄鉱石等の酸化鉄原料の還元が不十分となり、高炉の安定操業が損なわれてしまうことが懸念される。また、それと同時に、高炉の炉頂温度が低下する。炉頂温度が低下すると、高炉上部で亜鉛などの金属が析出し、このことも高炉の安定操業に支障をきたすことが懸念される。

さらに、高炉の操業においては、コークスの使用量を削減することにより、操業コストの削減と、温室効果ガスの排出削減が求められる。コークスは高炉内で酸化鉄原料の還元剤として作用するとともに、空気中の酸素と反応して還元に必要な熱を発生する。羽口から吹き込む微粉炭は、このようなコークスの働きを代替するため、微粉炭の吹込み量を増加させることによって、コークスの使用量を削減することができる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高炉の安定的な操業を維持しつつ出銑比を十分に高くすることが可能な高炉の操業方法を提供することを目的とする。また、本発明は、高炉の安定的な操業を維持しつつ出銑比を十分に高くすることが可能な溶銑の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、出銑比を増加することが可能な運転状態を探索するため、高炉の操業状態を種々検討した。その結果、部分還元鉄を装入するとともに、酸素富化率、微粉炭の吹き込み量及びコークスの装入量を調整することによって、高炉の安定操業を維持しつつ出銑比を増加できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、高炉の炉頂から酸化鉄原料とコークスと部分還元鉄とを装入するとともに、高炉の羽口から微粉炭及び酸素富化空気を吹き込んで、酸化鉄原料を還元して溶銑を得る高炉の操業方法であって、炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが所定の温度範囲にあることを監視しながらコークスの装入量を調整する第１工程と、炉内空塔ガス流速ｕ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが所定の範囲にあることを監視しながら微粉炭の吹き込み量を調整する第２工程と、羽口の燃焼温度Ｔ_ｆ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが所定の範囲にあることを監視しながら酸素富化空気の酸素富化率を調整する第３工程と、炉内空塔ガス流速ｕの値に応じて酸素富化空気の吹き込み量の調整の要否を判断する第４工程と、を有する高炉の操業方法を提供する。

上述の操業方法によれば、高炉の安定的な操業を維持しつつ出銑比を十分に高くすることができる。また、これとともに、コークスの使用量も削減することができる。すなわち、高炉の炉頂から原料の一部として部分還元鉄を装入すると、酸化鉄の還元反応に必要な熱量が減少するため、炉内の温度が上昇し、炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが上昇する。その結果、部分還元鉄を装入しない場合に比べて、炉頂温度Ｔ_ｔｏｐを適性範囲に維持したまま、酸素富化率を一層高くすることが可能となり、出銑比を高くすることができる。また、酸化鉄の還元反応に必要な熱量が減少するため、熱源となるコークスの使用量を削減することができる。

酸素富化率を増加させると、羽口の燃焼温度Ｔ_ｆが上昇する。羽口の燃焼温度Ｔ_ｆが上昇すると、酸化鉄原料やコークス中に含まれるＳｉＯ_２主体の灰分が羽口先で揮発した後、上部の充填層部分で析出して隙間を埋め、その結果、炉内の通気性が悪化する傾向がある。そこで、例えば、微粉炭の吹き込み量を増加させることは、羽口の燃焼温度Ｔ_ｆの上昇の抑制に効果的である。このように、微粉炭の吹き込み量を増加させることによって、微粉炭の熱分解による熱量の消費量が増大して、羽口の燃焼温度Ｔ_ｆの上昇を抑えることができる。

一方で、微粉炭の吹き込み量を増加させると、炉内で発生するガス量が大きくなり、炉内空塔ガス流速ｕが大きくなって、棚吊り、フラッディング、又は流動化等の事象が発生しやすくなる。このため、微粉炭の吹き込み量を増加させるときには、これらの事象が発生しないように高炉の操業状態を調整することが好ましい。本発明では、原料の一部として部分還元鉄を装入した場合に、コークスの装入量、酸素富化空気の酸素富化率、及び微粉炭の吹き込み量を調整するとともに、酸素富化空気の吹き込み量の調整の要否を判断している。これによって、このような調整及び判断を行わない場合に比べて、酸素富化率を増加させて出銑比を高くするとともに、コークスの使用量を削減することができる。

酸素富化空気の酸素富化率を調整した場合に、羽口の燃焼温度Ｔ_ｆ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが所定の範囲にあるか否かの判断結果に応じて、微粉炭の吹き込み量を調整してもよい。これによって、酸素富化率が変わっても、羽口の燃焼温度Ｔ_ｆ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐを好適な範囲に維持することが可能となるため、酸素富化率を従来に比べて高くしても安定操業を維持することができる。

また、微粉炭の吹き込み量が増えると、炉内空塔ガス流速が高くなって、棚吊り、フラッディング又は流動化が発生しやすくなる傾向にある。このような現象を回避するために、炉内空塔ガス流速が所定の範囲にあるか否かの判断結果に応じて、コークスの装入量及び／又は酸素富化空気の吹き込み量を調整してもよい。これによって、高炉の安定操業を維持しつつ出銑比を高くすることができる。また、コークス比を低くして、原料コストを低減することもできる。

部分還元鉄の装入量を増やしたときに、第１工程では、炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが下記式（１）を満たす範囲でコークスの装入量を減少させてもよい。これによって、高炉の安定運転を維持しつつ、コークスの使用量を削減することができる。
Ｔ_ｔｏｐ≧Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ} （１）
ここで、式（１）中、Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}は、１２０℃以下の範囲内に設定される任意の温度を示す。

第２工程では、炉内空塔ガス流速ｕ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが、それぞれ下記式（２）及び式（３）を満たす範囲で微粉炭の吹き込み量を増加させてもよい。
ｕ≦ｕ_ｍａｘ （２）
Ｔ_ｔｏｐ≦Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ} （３）
ここで、式（２）中、ｕ_ｍａｘは１００〜１５０ｍ／秒の範囲内に設定される任意の流速を示す。式（３）中、Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ}は１８０℃以上の範囲内に設定される任意の温度を示す。

第３工程では、燃焼温度Ｔ_ｆ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが、下記式（４）及び上記式（１）を満たす範囲で酸素富化率を増加させてもよい。
Ｔ_ｆ≦Ｔ_ｆｍａｘ （４）
ここで、式（４）中、Ｔ_ｆｍａｘは２３００℃以上の範囲内に設定される任意の温度を示す。

第４工程では、炉内空塔ガス流速ｕが上記式（２）を満足するか否かを判断し、上記式（２）を満足しないときに、炉内空塔ガス流速ｕが上記式（２）を満足するように、酸素富化空気の吹き込み量を減少させてもよい。高炉の操業を十分に安定させつつ出銑比を一層高くすることができる。

第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程を、例えばこの順番で行うことによって、羽口の燃焼温度Ｔ_ｆが上昇し過ぎること、及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが下がり過ぎることを回避して、高炉の安定操業を十分に維持することができる。また、炉内空塔ガス流速ｕが高くなり過ぎることを回避しつつ、コークス比の低減と、酸素富化空気の流量の増加を図ることができるため、コークス比の低減と出銑比の向上を、高い水準で両立することができる。

第４工程の後に、炉内空塔ガス流速ｕが下記式（７）を満たす場合、又は、炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが下記式（８）を満たす場合に、必要に応じて酸素富化空気の吹き込み量を増加させ、その後、第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程を繰り返し行ってもよい。これによって、高炉の装置能力を十分に活用して、出銑比を一層高くすることができる。
ｕ＜ｕ_ｍａｘ （７）
Ｔ_ｔｏｐ＞Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ} （８）

第２工程において、微粉炭の吹き込み量を、溶銑１ｔｏｎ当たり１３０ｋｇを超える範囲で調整することが好ましい。この範囲で微粉炭を吹き込むことによって、高炉の安定操業を維持しつつ出銑比を一層高くすることができる。

部分還元鉄の装入量は、溶銑１ｔｏｎ当たり１００〜６００ｋｇの範囲内で調整することが好ましく、溶銑１ｔｏｎ当たり１００〜３００ｋｇの範囲内で調整することがより好ましい。この範囲で部分還元鉄を装入することによって、高炉の安定操業を維持しつつ出銑比を一層高くすることができる。

第３工程では、酸素富化率を、８％を超え且つ１６％以下の範囲内で調整することが好ましい。酸素富化率をこの範囲とすることによって、高炉の安定操業を維持しつつ出銑比を一層高くすることができる。

本発明は、また、高炉の炉頂から酸化鉄原料とコークスと部分還元鉄とを装入するとともに、高炉の羽口から微粉炭及び酸素富化空気を吹き込んで、酸化鉄原料を還元して溶銑を得る製造する高炉の操業方法であって、酸素富化空気の酸素富化率をｘ（％）、及び、溶銑１ｔｏｎ当たりの微粉炭の吹き込み量をｙ（ｋｇ／ｔｏｎ）としたときに、ｘ及びｙが、下記式（９）及び（１０）を満たす高炉の操業方法を提供する。
２５ｘ−１７５＜ｙ＜３１ｘ＋３１ （９）
ｙ＞１３０ （１０）

本発明の高炉の操業方法では、部分還元鉄を装入しつつ微粉炭の吹き込み量を１３０ｋｇ／ｔｏｎを超えるように高くしているため、コークス比を下げて酸素富化空気の吹き込み量を多くすることができる。この微粉炭の吹き込み量を、酸素富化率見合いで所定の範囲、すなわち式（９）を満足する範囲内としていることから、高炉の操業を安定して継続することができる。

部分還元鉄の炭素含有率は２．３〜５．９質量％であることが好ましい。このことにより、高炉の燃料比を低減することができる。高炉に装入される部分還元鉄の全体に対する粒径５ｍｍ未満の部分還元鉄の割合は１０質量％以下であることが好ましい。高炉に装入される部分還元鉄の圧壊強度は３０ｋｇ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。これらの条件によって、一層高い水準で安定操業を継続することができる。

本発明ではまた、上述の高炉の操業方法によって溶銑を製造する溶銑の製造方法を提供する。このような溶銑の製造方法によれば、高炉の安定操業を維持しつつ溶銑を高い出銑比で製造することができる。

本発明によれば、高炉の安定的な操業を維持しつつ出銑比を十分に高くすることが可能な高炉の操業方法を提供することができる。また、本発明によれば、高炉の安定的な操業を維持しつつ出銑比を十分に高くすることが可能な溶銑の製造方法を提供することができる。

本発明の高炉の操業方法が適用される高炉の一例を示す模式図である。 部分還元鉄の圧壊強度を測定する測定装置の正面図である。 本発明の高炉の操業方法の実施形態を示すフローチャートである。 本発明の実施例１〜６及び比較例１〜３の酸素富化率と微粉炭比との関係を示すグラフである。 比較例４を基準としたときの、実施例７〜９及び比較例５〜７の出銑比の増加率及びコークス比の削減率と、金属鉄の含有率との関係を示すグラフである。

以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図面において、同一または同等の要素には同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態の高炉の操業方法が適用される高炉の一例を示す模式図である。原料は、高炉１００の炉頂部１０から高炉１００の炉内に装入される。原料には、酸化鉄原料、コークス、及び部分還元鉄が含まれる。原料は、必要に応じて石灰石等を含んでもよい。酸化鉄原料としては、鉄鉱石に由来する塊鉱石、焼結鉱、及びペレットなど、部分還元鉄以外の種々のものを用いることができる。

部分還元鉄は、酸化鉄を部分還元したものである。部分還元鉄の金属化率は、部分還元鉄に含まれる金属鉄分の重量比率である。金属化率は、下記の式にて計算することができる。部分還元鉄中の金属鉄分（Ｍ．Ｆｅ）及び全鉄分（Ｔ．Ｆｅ）は、通常の定量分析で求めることができる。
金属化率（％）＝［（部分還元鉄中の金属鉄分）／（部分還元鉄中の全鉄分）］×１００

本実施形態の部分還元鉄の金属化率は、好ましくは５０〜９４％であり、より好ましくは６５〜８５％である。金属化率が低くなり過ぎると、高炉１００で部分還元鉄の還元反応が増加して、炉内温度が低下する傾向、及びコークス比が上昇する傾向にある。一方、金属化率が高くなり過ぎると、部分還元鉄を製造する際の予備還元に時間を要することになるため、原料コストが上昇する傾向にある。

部分還元鉄としては、例えば、酸化鉄を、水素及び／又は一酸化炭素を含む還元性のガスによって直接還元した部分還元鉄を用いることができる。部分還元鉄は、熱間で成形して塊成化したものであってもよい。これをＨＢＩ（Hot Briquette Iron）という。直接還元鉄プラントで製造された部分還元鉄は、保管及び輸送中に容易に再酸化する。これは、部分還元鉄に含まれる鉄が空気中の酸素を反応して結びつくためである。

一方、部分還元鉄に含まれる鉄（Ｆｅ）が炭化鉄（Ｆｅ_ｘＣ、ｘ＝２〜３）として存在すると、部分還元鉄の再酸化を抑制することができる。例えば、部分還元鉄中の鉄（Ｆｅ）の半分がＦｅ_３Ｃとして存在すると、部分還元鉄の再酸化を十分に抑制することができる。このときの部分還元鉄中の炭素含有率は、金属化率９４％のとき約２．３質量%である。一方で、部分還元鉄中の鉄（Ｆｅ）の全量がＦｅ_３Ｃとして存在するときの部分還元鉄の炭素含有率は、金属化率９４％のとき約４．６質量％である。

例えば、部分還元鉄中の鉄（Ｆｅ）の全量がＦｅ_２Ｃとして存在すると、部分還元鉄の炭素含有率は、金属化率９４％のとき約５．９質量％である。したがって部分還元鉄の炭素含有率は、２．３〜５．９質量％であることが好ましい。部分還元鉄の炭素含有率が２．３質量％より低いとＦｅ_ｘＣの含有量が少なくなって再酸化し易くなる傾向にあり、炭素含有率が５．６質量％を超えると遊離炭素量が増加して部分還元鉄の強度が低下する傾向にある。炭素含有率が２．３〜５．９質量％である部分還元鉄は、十分な強度を有するとともに炭化鉄（Ｆｅ_ｘＣ）の含有量が高いために再酸化を十分に抑制することができる。このため、部分還元鉄を成形せずに、高炉１００装入用の原料として用いることができる。これによって、ＨＢＩに成形するための設備が不要となり、設備費と設備のメンテナンス費用を削減することができる。

部分還元鉄の炭素含有率は、例えば、ＪＩＳ １２１１−２（鉄及び鋼−炭素定量方法−第２部：燃焼−ガス容量法）に準拠して測定することができる。

原料として、炭素を含む部分還元鉄を高炉１００に装入すると、部分還元鉄中の炭素が高炉１００内で還元剤として作用する。これによって、高炉１００の燃料比を低減することができる。部分還元鉄中の鉄（Ｆｅ）を炭化鉄（Ｆｅ_ｘＣ）にする方法としては、例えばメタン（ＣＨ_４）を含む還元性ガスで酸化鉄を還元する方法が挙げられる。この方法では、式（Ｉ）の反応でＦｅ_ｘＣを生成させることができる。Ｆｅ_ｘＣの含有率は、式（Ｉ），（ＩＩ）の反応速度を制御することによって調整することができる。例えば、還元性ガス中の水分含有率を変えて式（ＩＩ）のメタンの改質反応の速度を調整することによって、式（Ｉ）の反応速度を調整することができる。

ｘＦｅ＋ＣＨ_４ → Ｆｅ_ｘＣ＋２Ｈ_２ （Ｉ）
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ_２ （ＩＩ）
上式（Ｉ）中、ｘは２．５〜３の数値である。

塊成化されていない部分還元鉄は、塊成化された部分還元鉄（ＨＢＩ）に比べて、粒径が小さく強度も低い傾向にある。一方、高炉１００に用いられる酸化鉄原料は、操業の安定性を一層向上させる観点から、所定の粒径と強度を有することが好ましい。高炉１００の操業のシミュレーション結果から、高炉１００に装入される酸化鉄原料の全体に対する粒径５ｍｍ未満の酸化鉄原料の割合は１０質量％以下であることが好ましい。このような粒度分布を有する酸化鉄原料を用いることによって、高炉１００内の通気性が良好になることから、操業の安定性を一層向上することができる。このような事実を考慮して、高炉１００に装入される部分還元鉄も、酸化鉄原料と同様に、高炉１００に装入される部分還元鉄の全体に対する粒径５ｍｍ未満の部分還元鉄の割合は１０質量％以下であることが好ましい。

本明細書における酸化鉄原料及び部分還元鉄の粒径は、ＪＩＳ Ｍ ８７００：２０１３の「粒度分析」に準じて測定することができる。すなわち、目開き５ｍｍのふるいを用いてふるい分けを行い、試料全体に対する、ふるいを通過した試料の質量割合を、粒径５ｍｍ未満の試料の割合として求めることができる。

一方で、高炉１００の装入前には、高炉１００に装入される部分還元鉄などの原料は、コンベアの乗り継ぎ部で落下による衝撃を受ける。この衝撃による破砕を十分に抑制する観点から、部分還元鉄は、３０ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧壊強度を有することが好ましい。この強度は、部分還元鉄が高炉１００内で受ける応力の最大値よりも十分に大きい。したがって、高炉１００に装入される部分還元鉄の圧壊強度は３０ｋｇ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。部分還元鉄の圧壊強度は、部分還元鉄の炭素含有率を調整することによって、３０ｋｇ／ｃｍ^２以上にすることができる。部分還元鉄の炭素含有率は、還元ガス中の水分含有率を制御することによって調整することができる。

本明細書における圧壊強度は、図２に示す測定装置６０を用いて以下の手順で測定される。図２の測定装置６０において、加圧圧力が計測可能な油圧ジャッキ６２上に載置された可動板６４の上に、測定対象である試料６６を配置する。そして、油圧ジャッキ６２のシリンダを上方に繰り出すことによって、可動板６４を上方に移動させる。これによって、試料６６は、可動板６４と可動板６４の上方に固定された固定板６８との間に挟まれる。試料６６には荷重が加えられて最終的に破壊される。破壊した時の荷重から、圧壊強度が求められる。

高炉１００の下部に設けられた羽口１２から、炉内には酸素富化空気が熱風として吹き込まれる。酸素富化空気は、空気と酸素とを混合して得ることができる。酸素富化率は、空気と酸素との混合比率を変えることによって調整することができる。微粉炭は、酸素富化空気とともに、羽口１２から高炉１００内に吹き込まれる。

高炉１００では、酸化鉄原料及び部分還元鉄を還元することによって、溶銑が得られる。溶銑は、出銑口１４から炉外に排出される。このようにして得られた溶銑を冷却することによって銑鉄が得られる。本実施形態の高炉の操業方法によれば、出銑比を例えば２．５１〜３．６５ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３、好ましくは３〜３．６５ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３にすることができる。出銑比は、一日当たり、且つ高炉１００の内容積１ｍ^３当たりに得られる溶銑の重量（ｔｏｎ）である。高炉１００の内容積は、例えば１５００〜３０００ｍ^３である。

図３は、本実施形態の高炉の操業方法の手順を示すフローチャートである。図３中、Ｔ_ｔｏｐ及びＴ_ｆは、それぞれ、高炉１００の炉頂のガス温度（炉頂温度）及び羽口１２における燃焼温度を示す。高炉１００では、Ｔ_ｔｏｐ＜Ｔ_ｆの関係が成立し、Ｔ_ｆは、通常、高炉１００の炉内の最高温度である。Ｔ_ｆは、通常２２００〜２４００℃である。Ｔ_ｆの上限（Ｔ_ｆｍａｘ）は、高炉１００の安定操業と高い出銑比とを一層高い水準で両立させる観点から、例えば２３００℃以上に設定されてもよく、２３００〜２４００℃の間に設定されてもよい。

Ｔ_ｔｏｐは、通常、高炉１００の炉内の最低温度である。Ｔ_ｔｏｐは、例えば、１００〜２００℃である。Ｔ_ｔｏｐは、炉内上部において、酸化鉄原料を適度に還元して高炉１００の操業を安定化させる観点から、所定の温度範囲とする必要がある。Ｔ_ｔｏｐの上限（Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ}）は、１８０℃以上に設定されてもよく、１８０〜２００℃の間に設定されてもよい。Ｔ_ｔｏｐの下限（Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}）は、１２０℃以下に設定されてもよく、１００℃〜１２０℃の間に設定されてもよい。

図３中、ｘは、酸素富化空気の酸素富化率（単位：％）である。ＰＣは、羽口１２から吹き込まれる溶銑１ｔｏｎ当たりの微粉炭の吹き込み量（単位：ｋｇ／ｔｏｎ）である。ＣＲは、コークス比（溶銑１ｔｏｎ当たり装入されるコークスの重量、単位：ｋｇ／ｔｏｎ）である。原料コストを低減する観点から、コークス比を小さくすることが好ましい。

図３中、ＢＶは、羽口１２から炉内に導入される酸素富化空気の流量（単位：Ｎｍ^３／分）である。ｕは、炉内空塔ガス流速（単位：ｍ／秒）である。ｕは、以下の式によって、求めることができる。
ｕ（ｍ／秒）＝炉内ガスの体積流量（ｍ^３／秒）／高炉１００の腹部の断面積（ｍ^２）

炉内の高炉１００内での還元反応を円滑に進行させる観点から、ｕは、例えば１００〜１５０ｍ／秒である。ｕの上限（ｕ_ｍａｘ）は、高炉内で棚吊り、フラッディング及び流動化が発生しない最大炉内空塔ガス流速であり、通常１００〜１５０ｍ／秒程度である。ｕ_ｍａｘは、例えば１４０〜１５０ｍ／秒の間に設定されてもよい。

図３のフローチャートに基づいて、高炉の操業方法を詳細に説明する。まず、高炉１００の炉頂から、酸化鉄原料及びコークスとともに、部分還元鉄を装入する。溶銑１ｔｏｎあたり、例えば、酸化鉄原料を１１００〜１６００ｋｇ、コークスを２００〜４００ｋｇ、部分還元鉄を１００〜６００ｋｇ装入する。このような質量比で酸化鉄原料、コークス及び部分還元鉄を装入することによって、原料コストを低減しつつ一層安定的な操業を行うことができる。

部分還元鉄の装入量は、溶銑１ｔｏｎ当たり、好ましくは１００〜６００ｋｇ、より好ましくは１００〜３００ｋｇである。このような範囲で部分還元鉄を装入することによって、原料コストを低減しつつ出銑比を十分に高くすることができる。高炉１００に装入される部分還元鉄に含まれる金属鉄の含有率は、例えば７５〜７９質量％である。

部分還元鉄の装入を開始又は部分還元鉄の装入量を増加すると、部分還元鉄の装入量の増加に応じて、酸化鉄の装入量を減少することができる。酸化鉄の装入量の減少に伴って、酸化鉄の還元反応量が減少し、還元反応に必要な熱量が余剰となる。これによって、高炉１００の炉内の温度が上昇し、このときＴ_ｔｏｐも上昇する。その結果、ＣＲを低減することが可能となる。そこで、Ｔ_ｔｏｐが常に下記式（１）を満たすように監視しながら、ＣＲを少量減少させる（Ｓ１，第１工程）。例えば、溶銑１ｔｏｎあたり、ＣＲを１ｋｇ減少させてもよい。ここでいう「監視」とは、例えば、Ｔ_ｔｏｐの値を常時又は随時に測定し、式（１）で表される目標範囲から逸脱しそうになった場合に、何らかの対処が行える状態にあることをいう。例えば、Ｔ_ｔｏｐが目標範囲から逸脱しそうになった場合には、ＣＲを減少する操作を休止したり、停止したりしてもよい。後述する各温度及び速度の「監視」も同義である。
Ｔ_ｔｏｐ≧Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ} （１）

第１工程においてＣＲを減少させると、炉内空塔ガス流速ｕが減少するとともに、高炉１００の炉内の温度が低下しＴ_ｔｏｐが低下する。そこで、ｕ及びＴ_ｔｏｐが下記式（２）及び式（３）を満たすように監視しながら、ＰＣを増加させる（Ｓ２，第２工程）。ＰＣは少しずつ増加させることが好ましい。ここの操作では、ＰＣは、溶銑１ｔｏｎあたり１ｋｇ増加させてもよい。
ｕ≦ｕ_ｍａｘ （２）
Ｔ_ｔｏｐ≦Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ} （３）

第２工程においてＰＣを増加させると、Ｔ_ｆが低下し、Ｔ_ｔｏｐが上昇する傾向になるので、酸素富化空気の酸素富化率ｘを増加させることが可能になる。そこで、酸素富化率ｘを増加させ（Ｓ３）、Ｔ_ｆ＝Ｔ_ｆｍａｘを満たすか否かを判断する（Ｓ４）。Ｔ_ｆ＝Ｔ_ｆｍａｘを満たさない場合には、Ｔ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}を満たすか否かを判断する（Ｓ５）。このように、Ｔ_ｆ及びＴ_ｔｏｐが下記式（４）、及び上記式（１）を満たすように監視しながら、Ｔ_ｆ＝Ｔ_ｆｍａｘ及び／又はＴ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}と判定されるまで、酸素富化空気の酸素富化率ｘを増加させる（第３工程）。

第３工程では、酸素富化率ｘは少しずつ増加させることが好ましい。酸素富化率ｘは、例えば０．１％ずつ増加させてもよい。酸素富化率ｘは、好ましくは６％以上、より好ましくは８％を超え且つ１６％以下とする。本明細書における酸素富化率ｘは、標準状態（２５℃、１０^５Ｐａ）における、酸素富化空気と大気との酸素濃度（体積基準）の差である。なお、図３では、Ｓ４でＴ_ｆ＝Ｔ_ｆｍａｘを満たさないことが判定された後に、Ｓ５でＴ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}を満たすか否かを判断する順序となっているが、この順序は特に限定されない。例えば、先にＴ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}を満たさないことが判定された後に、Ｔ_ｆ＝Ｔ_ｆｍａｘを満たすか否かを判断してもよい。
Ｔ_ｆ≦Ｔ_ｆｍａｘ （４）

第３工程において酸素富化率ｘを増加させると、Ｔ_ｆの上昇及びＴ_ｔｏｐの低下とともに、ｕが増加する。そこで、ｕが上記式（２）を満たすかどうかを判断する（Ｓ６）。これによって、酸素富化空気の吹き込み量の調整の要否を判断する。ｕが上記式（２）を満たさないと判定された場合は、酸素富化空気の吹き込み量ＢＶを減少させる（Ｓ７）。このようにして、ｕが上記式（２）を満たすように調整する（第４工程）。

次に、Ｔ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ}を満たすか否かを判断する（Ｓ８）。Ｔ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ}を満たさない場合には、ｕ＝ｕ_ｍａｘを満たすか否かを判断する（Ｓ９）。Ｓ９でｕ＝ｕ_ｍａｘを満たさないと判断された場合には、上述の第２工程、第３工程及び第４工程を再び行う。このようにして、ｕ＝ｕ_ｍａｘ及び／又はＴ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ}となるまで、上述の第２工程、第３工程及び第４工程の各工程を繰り返し行い、ＰＣを増加させる。その結果、ＰＣの増加とともに、酸素富化率ｘも増加させることができる。酸素富化率ｘは、６％以上であってもよく、８％を超え且つ１６％以下であってもよい。酸素富化率ｘが増加すると、酸素富化空気中の酸素の割合が増加する。これによって、高炉１００の炉内で単位時間当たりに進行する反応量が増加して出銑比が上昇する。

第２工程、第３工程及び第４工程の各工程を繰り返し行ってＰＣを増加させると、ｕも増加する傾向にある。ただし、第４工程終了後、Ｓ８においてＴ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ}と判定された場合、ｕが下記式（７）を満たすかどうかを判断する（Ｓ１０）。Ｓ１０で、ｕが下記式（７）を満たすと判定された場合、ｕ＝ｕ_ｍａｘとなるまで酸素富化空気の吹き込み量ＢＶを増加させる（Ｓ１１）。これによって、ｕ＝ｕ_ｍａｘとなるように調整することができる（第５工程）。
ｕ＜ｕ_ｍａｘ （７）

その後、ＣＲをさらに削減できるようであれば、第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程の一連の工程、又はこれらの工程に更に第５工程を加えた一連の工程を繰り返し行ってもよい。一方、Ｓ９においてｕ＝ｕ_ｍａｘを満たすと判定された場合は、Ｔ_ｔｏｐがＴ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}を満たすか否かをさらに判断する（Ｓ１２）。その結果、Ｓ９及びＳ１２において、ｕ＝ｕ_ｍａｘ及びＴ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}の両方を満たすと判定された場合、図３に示すフローチャートの手順が終了する。これによって、出銑比を最大値にすることができる。

なお、Ｓ１０においてｕが上記式（７）を満たすと判定された場合に、Ｓ１１でｕ＝ｕ_ｍａｘとなるまでＢＶを増加させた後、高炉１００内の温度（炉況）の状況に応じて、ＣＲを減少することが難しい場合がある。このような場合、又は、ＣＲの値が既に目標値に到達している場合には、Ｓ１１でＢＶを増加させた後、一連の工程を終了してもよい。

微粉炭は、高炉１００の炉内で還元剤として作用し、コークスを代替することができるので、ＰＣを増加させると、ＣＲをさらに減少させることが可能になる。ＣＲは、酸化鉄の還元量と高炉１００の炉内の温度を維持するために必要なコークス量を確保できるように調整することが好ましい。上述の第４工程後、ｕが上記式（７）を満たすと判定された場合、及び／又は、Ｔ_ｔｏｐが下記式（８）を満たす場合は、ＣＲをさらに削減することができる。
Ｔ_ｔｏｐ＞Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ} （８）

上述の第１工程、第２工程、第３工程、第４工程及び第５工程の各工程は、Ｔ_ｔｏｐがＴ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}を満たし、且つ、ｕがｕ＝ｕ_ｍａｘを満たすまで繰り返し行ってもよい。または、上述の第１工程、第２工程、第３工程、第４工程及び第５工程の各工程は、ＣＲをさらに削減することが不可能であると判断されるまで繰り返し行ってもよい。

上述の手順によって決定されるＣＲ、ＰＣ，ｘ、及びＢＶによって高炉１００を操業すれば、安定した操業状態で、出銑比を十分に高くするとともに、コークス比を削減することができる。

図３のフローチャートに示す工程を行うことによって、高炉１００を、以下のような条件で操業することができる。すなわち、酸素富化空気の酸素富化率をｘ（％）、及び、溶銑１ｔｏｎあたりの微粉炭の吹き込み量（便宜的に「微粉炭比」という。）をｙ（ｋｇ／ｔｏｎ）としたときに、ｘ及びｙが、下記式（９）及び（１０）を満たす。

２５ｘ−１７５＜ｙ＜３１ｘ＋３１ （９）
ｙ＞１３０ （１０）

微粉炭比ｙが「２５ｘ−１７５」以下になると、Ｔ_ｔｏｐが低くなる、又はＴ_ｆが高くなる現象が生じて、高炉の安定操業を継続することが困難になる。一方、微粉炭比ｙが「３１ｘ＋３１」以上になると、Ｔ_ｔｏｐが高くなる、ｕが上昇する、及び／又は空気比が低下する等の現象が生じて、高炉の安定操業を継続することが困難になる。

微粉炭比ｙは、コークス比を低減するとともに出銑比を向上する観点から、好ましくは１３０ｋｇ／ｔｏｎを超える範囲であり、より好ましくは１７５ｋｇ／ｔｏｎを超える範囲である。また、微粉炭比ｙは、一層安定した操業を継続する観点から、好ましくは２５０ｋｇ／ｔｏｎ以下である。酸素富化率ｘは、出銑比を一層高くする観点から、好ましくは６％以上、より好ましくは８％を超える範囲とする。また、酸素富化率ｘは、酸素コストを低減する観点から、好ましくは１６％以下である。

出銑比を一層高くする観点から、高炉１００への部分還元鉄の装入量は、溶銑１ｔｏｎ当たり、好ましくは１００ｋｇ以上である。一方、原料コストを低減する観点から、高炉１００への部分還元鉄の装入量は、溶銑１ｔｏｎ当たり、好ましくは６００ｋｇ以下である。

上述のとおり、高炉１００の操業方法を行うことによって、溶銑を高い出銑比で製造することができる。したがって、本実施形態の高炉の操業方法は、高い出銑比で安定して溶銑を製造することが可能な溶銑の製造方法であるともいえる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、Ｓ１〜Ｓ５の各工程は、必ずしも繰り返して行う必要はなく、一度のみ行ってもよい。また、Ｓ１〜Ｓ５の各工程は、連続して行ってもよく、断続的に行ってもよい。

以下、実施例及び比較例を用いて、本発明の内容をより詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示すような高炉（内容積：１６００ｍ^３）に、酸化鉄原料及びコークスを装入するとともに、羽口から酸素富化空気及び微粉炭を吹き込んで、溶銑の製造を行った。そして、部分還元鉄（金属化率：８２％、炭素含有率：３．５％）を１００ｋｇ／ｔｏｎ装入し、図３に示す操作を行って、高炉の安定操業が可能な運転条件を求めた。その結果を図４にプロットした。実施例１では、図４にプロットされたいくつかの運転条件のうち、酸素富化率：１３．２％、微粉炭比：２３８ｋｇ／ｔｏｎの運転条件で、出銑比を２．８７ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３にすることができた。

（実施例２）
部分還元鉄の装入量を２００ｋｇ／ｔｏｎとしたこと以外は、実施例１と同様にして、高炉の安定操業が可能な運転条件を求めた。その結果を図４にプロットした。実施例２では、図４にプロットされたいくつかの運転条件のうち、酸素富化率：１６％、微粉炭比：２３７ｋｇ／ｔｏｎの運転条件で、出銑比を２．９４ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３にすることができた。

（実施例３）
部分還元鉄の装入量を３００ｋｇ／ｔｏｎとしたこと以外は、実施例１と同様にして、高炉の安定操業が可能な運転条件を求めた。その結果を図４にプロットした。実施例３では、図４にプロットされたいくつかの運転条件のうち、酸素富化率：１６％、微粉炭比：２２５ｋｇ／ｔｏｎの運転条件で、出銑比を３．０９ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３にすることができた。

（実施例４）
部分還元鉄の装入量を４００ｋｇ／ｔｏｎとしたこと以外は、実施例１と同様にして、高炉の安定操業が可能な運転条件を求めた。その結果を図４にプロットした。実施例４では、図４にプロットされたいくつかの運転条件のうち、酸素富化率：１４％、微粉炭比：２１０ｋｇ／ｔｏｎの運転条件で、出銑比を３．２５ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３にすることができた。

（実施例５）
部分還元鉄の装入量を５００ｋｇ／ｔｏｎとしたこと以外は、実施例１と同様にして、高炉の安定操業が可能な運転条件を求めた。その結果を図４にプロットした。実施例５では、図４にプロットされたいくつかの運転条件のうち、酸素富化率：１４％、微粉炭比：１９８ｋｇ／ｔｏｎの運転条件で、出銑比を３．４４ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３にすることができた。

（実施例６）
部分還元鉄の装入量を６００ｋｇ／ｔｏｎとしたこと以外は、実施例１と同様にして、高炉の安定操業が可能な運転条件を求めた。その結果を図４にプロットした。実施例６では、図４にプロットされたいくつかの運転条件のうち、酸素富化率：１４％、微粉炭比：１９０ｋｇ／ｔｏｎの運転条件で、出銑比を３．６３ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３にすることができた。

（比較例１）
部分還元鉄の装入量を４００ｋｇ／ｔｏｎとしたこと、図３に示すような操作を行わずに、微粉炭比及び酸素富化率を一定値に維持して、高炉の操業を行った。酸素富化率が３．２％〜７．８％の範囲で安定的に運転することが可能であったものの、出銑比は２．１９〜２．３８ｔｏｎ／ｄ／ｍ^３であった。

（比較例２）
図１に示すような高炉（内容積：１６００ｍ^３）に、酸化鉄原料及びコークスを装入するとともに、羽口から酸素富化空気及び微粉炭を吹き込んで、溶銑の製造を行った。そして、実施例１で用いたものと同じ部分還元鉄を装入するとともに、酸素富化率及び微粉炭比を調整して運転を行った。比較例２では、酸素富化率及び微粉炭比を、図４に示すとおりに調整して図３に示すフローチャートに示す手順を試みた。しかしながら、炉頂温度（Ｔ_ｔｏｐ）、炉内空塔ガス流速（ｕ）、羽口の燃焼温度（Ｔ_ｆ）、又は空気比が、安定操業を継続するための範囲から外れ、安定操業ができなかった。なお、比較例２では、部分還元鉄の装入量を２００〜６００ｋｇ／ｔｏｎとした。

（比較例３）
部分還元鉄を装入しなかったこと以外は、実施例１と同様にして高炉の操業を行った。その結果を図４にプロットした。高炉の操業を安定的に行うことができたものの、酸素富化率を上げることはできなかった。

図４に示すとおり、ｙ＞１３０であり且つ直線Ａ（ｙ＝３１ｘ＋３１）及び直線Ｂ（ｙ＝２５ｘ−１７５）に挟まれる領域において、安定的に運転が継続できることが確認された。ｙ＝１３０、直線Ａ及び直線Ｂは、いずれも、実施例と比較例とを分割する境界線に相当する。すなわち、酸素富化空気の酸素富化率をｘ（％）、及び、微粉炭比をｙ（ｋｇ／ｔｏｎ）としたときに、ｘ及びｙが、上記式（５），（６）を満たすときに、高炉の運転を安定して継続することができる。

（比較例４）
図１に示すような高炉（内容積：１６００ｍ^３）に、酸化鉄原料及びコークスを装入するとともに、羽口から酸素富化空気及び微粉炭を吹き込んで、高炉の操業を行い、溶銑の製造を行った。部分還元鉄は装入せず、酸素富化率及び微粉炭比は一定とした。操業条件、並びに出銑比及びコークス比の結果を表１に示す。

（比較例５〜７）
実施例１で用いたものと同じ部分還元鉄を表１に示す量で装入したこと以外は、比較例４と同様にして、高炉の操業を行い、溶銑の製造を行った。酸素富化率及び微粉炭比は、比較例４と同様に一定とした。操業条件、並びに出銑比及びコークス比の結果を表１に示す。

（実施例７〜９）
実施例１で用いたものと同じ部分還元鉄を表１に示す量で装入するとともに、図３のフローチャートに示す手順を行った。この手順を実施した後の酸素富化率及び微粉炭比は表１のとおりであった。操業条件、並びに出銑比及びコークス比の結果を表１に示す。

表１に示すとおり、部分還元鉄を装入するとともに、図３のフローチャートに示す手順を行った実施例７〜９では、出銑比が向上し、コークス比を低減できることが確認された。また、いずれの実施例も安定して運転を継続することができた。

図５は、比較例４を基準としたときの、実施例７〜９及び比較例５〜７の出銑比の増加率及びコークス比の削減率をプロットしたものである。図５中、実線及び点線の「○」が比較例５〜７であり、「●」が実施例７〜９である。図５の横軸は、酸化鉄原料と部分還元鉄の合計量に対する金属鉄の含有率（質量基準）とした。図５の結果から、金属鉄の含有率が高くなると、すなわち部分還元鉄の量が多くなると、出銑比が増加するとともにコークス比を低減できることが確認された。また、単に部分還元鉄を装入するだけではなく、部分還元鉄の装入量に応じた運転調整を行うことによって、高炉の安定運転が可能になるとともに、出銑比を増大できることが確認された。

本発明によれば、高炉の安定的な操業を維持しつつ出銑比を十分に高くすることが可能な高炉の操業方法を提供することができる。また、本発明によれば、高炉の安定的な操業を維持しつつ出銑比を十分に高くすることが可能な銑鉄の製造方法を提供することができる。

１０…炉頂部、１２…羽口、１４…出銑口、６０…測定装置、６２…油圧ジャッキ、６４…可動板、６６…試料、６８…固定板、１００…高炉。

Claims (14)

1. 高炉の炉頂から酸化鉄原料とコークスと部分還元鉄とを装入するとともに、前記高炉の羽口から微粉炭及び酸素富化空気を吹き込んで、前記酸化鉄原料を還元して溶銑を得る高炉の操業方法であって、
   炉頂温度Ｔ_ｔｏｐを監視しながら前記コークスの装入量を調整する第１工程と、
   炉内空塔ガス流速ｕ及び炉頂温度Ｔ_ｔｏｐを監視しながら前記微粉炭の吹き込み量を調整する第２工程と、
   前記羽口の燃焼温度Ｔ_ｆ及び前記炉頂温度Ｔ_ｔｏｐを監視しながら前記酸素富化空気の酸素富化率を調整する第３工程と、
   前記炉内空塔ガス流速ｕの値に応じて前記酸素富化空気の吹き込み量の調整の要否を判断する第４工程と、を有する高炉の操業方法。
2. 前記部分還元鉄の装入量を増やしたときに、前記第１工程では、前記炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが下記式（１）を満たす範囲で前記コークスの装入量を減少させ、
   Ｔ_ｔｏｐ≧Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ} （１）
   ［式（１）中、Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ}は、１２０℃以下の範囲内に設定される任意の温度を示す。］
   前記第２工程では、前記炉内空塔ガス流速ｕ及び前記炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが、それぞれ下記式（２）及び式（３）を満たす範囲で前記微粉炭の吹き込み量を増加させ、
   ｕ≦ｕ_ｍａｘ （２）
   Ｔ_ｔｏｐ≦Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ} （３）
   ［式（２）中、ｕ_ｍａｘは１００〜１５０ｍ／秒の範囲内に設定される任意の流速を示す。式（３）中、Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ}は１８０℃以上の範囲内に設定される任意の温度を示す。］
   前記第３工程では、前記燃焼温度Ｔ_ｆ及び前記炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが、下記式（４）及び前記式（１）を満たす範囲で前記酸素富化率を増加させ、
   Ｔ_ｆ≦Ｔ_ｆｍａｘ （４）
   ［式（４）中、Ｔ_ｆｍａｘは２３００℃以上の範囲内に設定される任意の温度を示す。］
   前記第４工程では、前記炉内空塔ガス流速ｕが前記式（２）を満足しないときに、前記炉内空塔ガス流速ｕが前記式（２）を満足するように、前記酸素富化空気の吹き込み量を減少させる、請求項１に記載の高炉の操業方法。
3. 前記第４工程の後に、前記炉内空塔ガス流速ｕが下記式（５）を満たす、及び／又は、前記炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが下記式（６）を満たすまで、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程を繰り返し行う、請求項１又は２に記載の高炉の操業方法。
   ｕ＝ｕ_ｍａｘ （５）
   Ｔ_ｔｏｐ＝Ｔ_{ｔｏｐｍａｘ} （６）
4. 前記第４工程の後に、前記炉内空塔ガス流速ｕが下記式（７）を満たす場合に、前記酸素富化空気の吹き込み量を増加させ、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程を繰り返し行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
   ｕ＜ｕ_ｍａｘ （７）
5. 前記第４工程の後に、前記炉頂温度Ｔ_ｔｏｐが下記式（８）を満たす場合に、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程を繰り返し行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
   Ｔ_ｔｏｐ＞Ｔ_{ｔｏｐｍｉｎ} （８）
6. 前記第３工程において、前記酸素富化率を、８％を超え且つ１６％以下の範囲内で調整する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
7. 高炉の炉頂から酸化鉄原料とコークスと部分還元鉄とを装入するとともに、前記高炉の羽口から微粉炭及び酸素富化空気を吹き込んで、前記酸化鉄原料を還元して溶銑を得る高炉の操業方法であって、
   前記酸素富化空気の酸素富化率をｘ（％）、及び、溶銑１ｔｏｎ当たりの前記微粉炭の吹き込み量をｙ（ｋｇ／ｔｏｎ）としたときに、ｘ及びｙが、下記式（９）及び（１０）を満たす高炉の操業方法。
   ２５ｘ−１７５＜ｙ＜３１ｘ＋３１ （９）
   ｙ＞１３０ （１０）
8. 前記微粉炭の吹き込み量が、溶銑１ｔｏｎ当たり１３０ｋｇを超える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
9. 前記部分還元鉄の装入量が、溶銑１ｔｏｎ当たり１００〜６００ｋｇである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
10. 前記酸素富化率を、８％を超え且つ１６％以下の範囲内で調整する、請求項７〜９のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
11. 前記部分還元鉄の炭素含有率が２．３〜５．９質量％である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
12. 前記高炉に装入される前記部分還元鉄の全体に対する粒径５ｍｍ未満の部分還元鉄の割合が１０質量％以下である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
13. 前記高炉に装入される前記部分還元鉄の圧壊強度が３０ｋｇ／ｃｍ^２以上である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の高炉の操業方法によって前記溶銑を製造する溶銑の製造方法。

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