JPH0978110A

JPH0978110A - 高炉の操業方法

Info

Publication number: JPH0978110A
Application number: JP23288195A
Authority: JP
Inventors: Kenji Katayama; 賢治片山; Takanobu Inada; 隆信稲田; Toshinobu Ootsuki; 年伸大槻
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1997-03-25
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JP3171066B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高炉炉底レンガの損耗を抑制し、炉寿命の延長
を図る。【解決手段】高炉炉頂部からコークスと鉄源原料を交互
に炉内に装入するとき、コークス装入に先だっては代替
塊状物を、鉄源原料の装入に先だってはコークスもしく
は代替塊状物、または還元鉄もしくは鉄スクラップを炉
中心領域に重点的に装入する。【効果】炉芯コークス堆積層 (25) の大部分が、コーク
スより重い代替塊状物で構成され、その自重力 (25Ｗ)
が増し、さらに、装入物荷重 (27) も増加してコークフ
リー層が消失する。また、粒径劣化が少なく、堆積層自
体の通液性が改善される。これにより、出銑時の炉底溶
銑流速が低下して、炉底レンガの損耗が抑制され炉の寿
命が延びる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高炉の操業方法
に関し、特に高炉下部および炉底部の原料堆積状態を制
御して、炉底部耐火物の溶銑流動による損耗を抑制する
原料装入方法を特徴とする高炉操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】銑鉄を製造する高炉は近年大型化が進
み、それに伴って改修費用も莫大なものになっている。
このため、最近の高炉操業においては、銑鉄の安定製造
とともに、炉寿命の延長が重要な課題になっている。

【０００３】高炉の寿命判断は、生産計画に沿った吹き
止めを除けば、炉本体の損傷程度に基づいて下されるこ
とになるが、そのポイントは一時的な休風による補修で
は対処できないほど炉内面の損傷が甚だしくなっている
か否かにある。

【０００４】近年の高炉操業においては、稼動開始以
降、定期的にあるいは必要に応じて休風し、炉内面から
の補修が行われる。この補修技術の進歩により高炉炉体
の中で羽口より上部の側壁部については、ある程度の炉
体維持が可能となっている。しかし、羽口より下方の炉
体側壁部および底部（以下、それぞれ「炉底側壁」およ
び「炉底底部」という）は、溶銑滓が存在する部位であ
り、また、羽口より下部の内容物の排出が容易でないた
め、同部の損傷に対する抜本的な補修は不可能である。
従って、炉底側壁および炉底底部の損傷状況が高炉の寿
命を決すると言ってよく、炉寿命延長の主眼点は同部の
損傷抑止にある。

【０００５】なお、高炉炉体は、外壁を構成する鉄皮
と、その中側に設置されたステーブ、冷却盤、冷却パイ
プ等の炉体冷却手段、さらにその内側に敷設された耐火
レンガからなるが、前記の炉底底部、炉底側壁の損傷抑
止とは、具体的には炉内面にある耐火レンガの損耗を抑
制することを意味する。

【０００６】さて、炉底底部、炉底側壁のレンガ損耗の
機構は複雑であるが、損耗の主たる要因はレンガ表面に
接触する溶銑の流動による溶損にあり、炉底底部、炉底
側壁近傍の溶銑が強く流動するほどレンガ損耗は進行す
る。従って、炉底底部、炉底側壁のレンガ損耗を抑制す
るには、炉底部の通液性を制御して炉底底部、炉底側壁
近傍における溶銑流速を低下させる必要がある。

【０００７】従来、炉底側壁あるいは炉底底部のレンガ
損耗を抑制するために行われている高炉への含Ti鉄源原
料の装入あるいは含Ti鉱石の羽口吹き込みは、Ti濃度を
高めて溶銑の粘度を上昇させ、これによって同部近傍の
溶銑流速を低下させようとするものである。しかし、含
Ti鉱石は高価なものであり、これを常用することは製銑
コストを上げることになる。さらに、含Ti鉱石を多量に
使用すれば、出銑・出滓状況が悪化する危険がある。

【０００８】ところで、高炉内の装入物の降下挙動は次
のとおりである（例えば、日本鉄鋼協会、鉄鋼基礎共同
研究会の高炉反応部会最終報告書（昭和57年７月）『高
炉内現象とその解析』の中の「解体調査の総合検討結
果」参照）。

【０００９】図７は従来の高炉解体調査で判明した炉内
状態を説明する断面模式図である。

【００１０】図示の高炉１の上半部の塊状部29は、交互
に積層されたコークス層と鉱石層とが層状を維持しなが
ら降下する領域である。その下部の軟化融着帯30は、鉱
石層が軟化融着し、最終的には溶解する領域である。鉱
石層が溶解して消失するとコークスの降下が促進され、
軟化融着帯30の下部と炉芯部32のコークス堆積層との間
にコークス帯31が形成されている。このコークス帯31
は、大部分が羽口21の先端の燃焼帯24へのコークス供給
源となり、一部が炉芯部32へのコークス供給源となる領
域である。

【００１１】炉芯部32は円錐状のコークス堆積層（以
下、「炉芯コークス堆積層」という）であり、この領域
のコークスは溶鉄中への炭素溶解に消費される以外はほ
とんど反応に関与せず、長時間炉内に滞留する。そし
て、炉底底部19近傍は炉芯コークス堆積層により完全に
占められているのではなく、コークスが存在しない溶銑
だけで占められる空間（以下、「コークフリー層（28)
」という）が存在し得ることが確認されている。

【００１２】上記のコークフリー層28は溶銑流動にとっ
て自由空間であるため、その通液性は、炉芯コークス堆
積層の通液性に比べて著しく高い。このため、コークフ
リー層の存在の有無あるいはその層厚が溶銑流動を大き
く支配する因子となる。すなわち、このコークフリー層
28を無くすることができれば、炉底底部19近傍の溶銑流
速を低下させることができ、同部のレンガ損耗の進行を
抑制できることになる。

【００１３】さて、コークフリー層28は、炉芯コークス
堆積層に作用する溶銑の浮力が、炉芯コークス堆積層の
自重およびその上部の装入物の荷重を上回ることによっ
て生じると考えられる。従って、炉芯コークス堆積層の
自重を増すか、あるいはこれにかかる上部荷重を増加さ
せることによって、炉芯コークス堆積層の浮上を阻止
し、コークフリー層28を無くすることができる。この後
者の観点から、炉中心部の鉄源原料／コークス重量比
（以下、「Ｏ／Ｃ比」という）を上昇させて、炉中心部
の装入物荷重を上げることにより、炉底底部近傍のコー
クス堆積層の浮上を抑止する方法が、特公平５−7443号
公報に開示されている。しかし、炉中心部のＯ／Ｃ比を
上昇させることは、上述の効果を炉底部に与える一方
で、羽口より上部の半径方向ガス流れ分布にも影響を与
えることから、高炉内製銑反応の効率的な進行を妨げ、
さらには高炉の安定操業を阻害する恐れがある。

【００１４】一方、炉頂部からコークスと鉄源原料（以
下、「鉱石」ともいう）を交互に装入する際に鉱石層あ
るいはコークス層の炉中心部にコークスあるいは通気
性、通液性の向上に適した固体還元剤を装入して、炉芯
コークス堆積層内の通気性、通液性の半径方向分布を均
一化する方法が、特公平５−8245号公報に開示されてい
る。この方法により、炉内の軟化融着帯形状が逆Ｖ型と
なり中心流を得ることができ、操業の安定化に結びつ
く。また、出銑時に、溶銑滓が炉底部を均一な流速で流
動するので、炉芯コークス堆積層の通気性低下による溶
銑の周辺流化に基因する炉底周辺壁の浸食速度が抑えら
れるとしている。しかし、前述のように、高炉炉底と炉
芯コークス堆積層との間にはコークフリー層が存在す
る。この場合、炉底部を流動する溶銑滓の流速は、炉芯
コークス堆積層の通液性よりコークフリー層の通液性が
非常に良いため、コークフリー層の厚さに支配されると
考えられる。従って、この方法は炉底側壁レンガの浸食
軽減に有効であるが、コークフリー層の厚さの制御によ
る炉底底部レンガの浸食軽減を意図してなされたもので
はない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、炉芯
コークス堆積層の自重を増加させ、あるいはさらにこれ
にかかる炉上部の装入物荷重を増加させ、溶銑の浮力に
よる炉芯コークス堆積層の浮上を阻止することにより、
高炉の効率的かつ安定な銑鉄製造を阻害することなく、
炉底底部および炉底側壁のレンガ損耗を抑制できる高炉
の操業方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
高炉操業方法にある。

【００１７】高炉炉頂部からコークスと鉄源原料を交互
に炉内に装入するに際し、上記コークスの装入量の一部
を、見掛比重が 1.3以上、固定炭素含有率が80重量％以
上、揮発分含有率が１重量％以下で、かつ、粒径が30〜
200mm の塊状物で代替する高炉の操業方法であって、下
記およびを特徴とする高炉の操業方法。

【００１８】上記コークスの装入に先だっては、上記
塊状物を炉中心領域に重点的に装入すること。

【００１９】上記鉄源原料の装入に先だっては、
（イ）上記塊状物もしくは上記コークスの一部を炉中心
領域に重点的に装入すること、または（ロ）鉄スクラッ
プもしくは還元鉄を炉中心領域に重点的に装入するこ
と。

【００２０】上記の塊状物とは、炭素系または黒鉛系の
レンガまたは電極などを破砕したもので、鉄源原料の還
元剤として作用するものである。この塊状物による代替
量は、通常装入で一つのコークス層を形成するための１
チャージ当たりのコークス量（以下、「コークス・ベー
ス」と記す）のおよそ２〜15重量％が目安である。この
程度の塊状物を同量のコークスと置換し、炉中心領域へ
の重点的装入用として使用することになる。以下、この
塊状物を「代替塊状物」と記す。

【００２１】本発明方法で使用する鉄スクラップは市中
鉄屑であってもよいが、Cu、Ni、Sn等の不純物を含有し
ない製鉄所発生屑を用いるのが望ましい。また、還元鉄
は、一般に製造されているFe純度約85％以上の高品位の
ものでも、あるいは、例えば製鉄所発生ダストから製造
されるような低品位のものであってもよい。

【００２２】通常、高炉操業では、炉頂部に設けたベル
式装入装置またはベルレス式装入装置を用いて、コーク
スと鉄源原料を交互に装入し、炉内に層状に堆積させ
る。以下、この装入方法を「従来法」と記す。鉄源原料
は、鉄鉱石および焼結鉱が主体であるが、本明細書では
これらをまとめて「鉱石」と記す。

【００２３】図１は、本発明方法を実施した場合の原料
堆積状態の例を説明する高炉上部の模式的断面図であ
り、(a) は鉱石の装入に先だって代替塊状物またはコー
クスを炉中心部に装入した場合、(b) 同様に鉄スクラッ
プまたは還元鉄を炉中心部に装入した場合である。

【００２４】図１ (a)に示すように、代替塊状物は通常
装入装置とは別ルートの装入装置６を用い、ホッパー
８、装入シュート７を介し、装入物落下軌跡９に沿って
炉中心領域に重点的に装入され、代替塊状物堆積層11を
形成する。つぎに、ベル式装入装置２の大ベル３とベル
カップ４の内部に貯えたコークス10が、ムーバブルアー
マー５で反撥されて装入物落下軌跡９’のように炉周辺
部に装入され、コークス層12を形成する。このとき、コ
ークスおよび代替塊状物の炉芯降下領域（以下、「Ｄ領
域」と記す）へのコークス層12の浸入を抑制し、代替塊
状物堆積層11がコークス層12内に埋没されないようにし
て、Ｄ領域内の代替塊状物存在比率を高めるのが望まし
い。ついで、別ルートの装入装置６から上記と同様に、
代替塊状物またはコークスを炉中心領域に重点的に装入
し、代替塊状物堆積層またはコークス堆積層13を形成す
る。その後、ベル式装入装置２から上記と同様に、鉱石
10を炉周辺部に装入して鉱石層15を形成する。このと
き、Ｄ領域における通気性を制御するとともに、生産性
低下を最小限に抑制するため、代替塊状物堆積層または
コークス堆積層13を適度に鉱石層15内に埋没させるのが
よい (同図(a))。

【００２５】図１(b) の例では、上記と同様にコークス
層12の炉中心領域に代替塊状物堆積層11を形成した後、
別ルートの装入装置６からスクラップまたは還元鉄が炉
中心領域に重点的に装入され、スクラップ堆積層または
還元鉄堆積層14が形成される。その後、ベル式装入装置
２から鉱石10が炉周辺部に装入される。

【００２６】上記のようにして形成させた原料層の上に
は、再度同じ装入順序の原料層を必要なだけ積み上げて
いくのである。

【００２７】なお、ベル式装入装置２から装入されるコ
ークスまたは鉱石10は、１チャージ当たりの装入量を複
数バッチに分割して装入してもよい。また、ベル式装入
装置に代えてベルレス式装入装置を用いてもよい。

【００２８】

【発明の実施の態様】図２は、本発明方法を説明するた
めの高炉の炉内状態の一つを示す模式的断面図である。
同図は、コークスの装入に先だって代替塊状物を、鉱石
の装入に先だってコークスを、炉中心領域領域に重点的
に装入する態様例の場合を示す。なお、以下の説明で
は、コークスだけを中心装入する方法を「従来法」と記
し、コークスの装入に先だっては代替塊状物を中心装入
するが、鉱石の装入に先だっては中心装入を行わない方
法を「比較法」と記す。

【００２９】図示のように、高炉上半部の塊状部におい
て、炉周辺部から炉中間部の領域では、例えばベル式装
入装置から装入されたコークス層12と鉱石層15とが交互
に積層され、層状を維持しながら炉内を降下する。炉中
心領域では、別ルート装入装置から装入された代替塊状
物堆積層11とコークス堆積層16とが交互に積層された状
態で炉内を降下する。

【００３０】ここで、前記図１(a) に示したＤ領域内に
流入したコークス層12中のコークスおよびコークス堆積
層16中のコークスと代替塊状物堆積層11中の代替塊状物
17とが、炉芯コークス堆積層25内に降下して長時間炉内
に滞留する。一方、炉周辺部から炉中間部の領域に存在
するコークス18は、炉芯コークス堆積層25と鉱石軟化融
着層22とで作られるすり鉢状の領域23を降下して、羽口
21の先端に向って流入し、コークス燃焼帯24内で燃焼消
費される。

【００３１】上述のように、本発明方法の図２に示す態
様では、炉芯コークス堆積層25を見掛比重が約１程度の
コークス18と見掛比重が 1.3以上と大きい代替塊状物17
とから構成できるので、炉芯コークス堆積層25の自重力
25Ｗを従来法のコークスだけを装入した場合より高める
ことができる。従って、炉芯コークス堆積層25の自重力
25Ｗが溶銑26の浮力26Ｆを上回って炉芯コークス堆積層
25の浮上を減殺し、炉底におけるコークフリー層28の厚
さを薄くすることができる。これにより、炉底底部19近
傍の溶銑流速が低下して炉底底部19のレンガ損耗を少な
くすることができる。

【００３２】上記に対する比較法では、Ｄ領域内に流入
したコークス層中のコークスと代替塊状物堆積層中の代
替塊状物とだけが炉芯コークス堆積層に降下する。これ
に対し、図２に示す態様では、コークス堆積層16中のコ
ークスがさらに余分に降下してくる。従って、炉芯コー
クス堆積層25の代替塊状物構成比率は低くなり、その自
重力25Ｗが比較法より低下する。また、鉱石層15の中心
領域に、嵩密度が鉱石層より低いコークス堆積層16を形
成するので、炉中心領域の炉上部装入物荷重も比較法よ
り低下する。このため、後述の図５の炉底底部貫流熱量
に見られるように、コークフリー層28の浮上抑制効果
は、比較法よりわずかに低下することになる。

【００３３】一方、鉱石層15の中心領域にコークス堆積
層16が形成されているので、Ｄ領域内の鉱石存在量は、
比較法より少なくなり、鉱石還元で生成する CO₂ガスの
発生量も少なくなる。このため、Ｄ領域内を降下するコ
ークスおよび代替塊状物は、CO₂ガスとの反応による粒
度劣化 (以下、「反応劣化」と記す) をあまり受けな
い。また、代替塊状物はコークスよりも緻密で強度が大
きいので、炉内を降下する際に受ける摩耗による粒度劣
化 (以下、「摩耗劣化」と記す) がコークスより少なく
なる。さらに、揮発分がコークスと同等または同等以下
と低いので、炉内でガスを発生し、自壊して粉化 (以
下、「自壊粉化」と記す) するようなことはない。

【００３４】従って、Ｄ領域内のコークスおよび代替塊
状物は、粒径劣化が抑制された状態で炉芯コークス堆積
層25内に降下する。これにより、炉芯コークス堆積層25
の通液性は、装入粒径が同じであっても、反応劣化、摩
耗劣化を強く受けたコークスだけで構成される従来法の
炉芯コークス堆積層の通液性よりも良好になる。そし
て、従来のコークスだけを装入した場合に見られる炉芯
コークス堆積層の通液性悪化による炉底側壁20の近傍の
溶銑流速の増加、およびそれに伴う炉底側壁20のレンガ
損耗の進行も同時に抑止することができる。また、炉芯
コークス堆積層25の通液性は、反応劣化を受けたコーク
スと代替塊状物とで構成される比較法のそれよりわずか
に良好となる。このため、後述の図５の炉底側壁貫流熱
量に見られるように、炉底側壁20近傍の溶銑流速低下効
果は、比較法よりわずかに向上する。

【００３５】上述したように、コークフリー層抑制効果
が比較法より若干劣ることになるにもかかわらず、鉱石
層15の中心領域にコークス堆積層16を形成させる理由
は、次のとおりである。すなわち、代替塊状物の下限粒
径は高炉装入コークスの下限粒径と等しい値に設定され
ているので、代替塊状物堆積層11は、炉中心領域の通気
性を悪化させることがない。また、通気性の悪い鉱石層
15の中心領域に通気性の良いコークス堆積層16が堆積さ
れているので、炉中心領域の通気性が良好になる。この
コークス堆積層16の厚さは装入量によって制御されるの
で、炉中心領域の装入物通気性が適正に確保される。し
かも鉱石量が比較法よりも少ないため、還元により発生
するCO₂ガス量が減少し、代替塊状物またはコークスの
反応劣化も抑制される。そのため、炉芯コークス堆積層
25の通液性は装入物粒径が同じであっても反応劣化の量
が少ないことから、比較法、従来法の炉芯コークス堆積
層の通液性よりも良好となる。

【００３６】図３は、本発明方法を説明するための高炉
の炉内状態の他の一つを示す図である。同図は、コーク
スの装入に先だって、また、鉱石の装入に先だって代替
塊状物を炉中心領域に重点装入する態様を示す。なお、
図２と重複する説明は省略する。

【００３７】図示のように、炉中心領域では、別ルート
装入装置から装入された代替塊状物堆積層11が次々に積
層された状態で炉内を降下する。前記図１(a) に示した
Ｄ領域内に流入したコークス層12中のコークスと、代替
塊状物堆積層11中の代替塊状物17とが、炉芯コークス堆
積層25内に降下して長時間炉内に滞留する。

【００３８】本発明方法の図３に示す態様では、前述の
比較法に比べて鉱石層15の中心領域に形成された代替塊
状物堆積層11から降下する分だけ代替塊状物が増加す
る。このため、炉芯コークス堆積層25の代替塊状物構成
比率は、前記図２に示した態様あるいは比較法より高く
なり、炉芯コークス堆積層25の自重力25Ｗがさらに増加
する。従って、溶銑26の浮力26Ｆによる炉芯コークス堆
積層25の浮上が阻止され、コークフリー層の厚さをさら
に薄くすることができる。これにより、炉底底部19近傍
の溶銑流速は、前記図２に示した態様あるいは比較法の
場合よりさらに低下し、炉底底部25のレンガ損耗抑止効
果をさらに高めることができる。

【００３９】一方、Ｄ領域内を降下する代替塊状物の反
応劣化、摩耗劣化は、従来法、比較法より少ない。従っ
て、代替塊状物構成比率の高い炉芯コークス堆積層25の
通液性は、従来法、比較法よりも良好になる。そして、
炉芯コークス堆積層の通気性悪化による炉底側壁20近傍
の溶銑流速の増加は、それに伴う炉底側壁20のレンガ損
耗の進行も同時に抑止することができる。

【００４０】図４は、本発明方法を説明するための高炉
の炉内状態の更にもう一つを示す図である。同図はコー
クスの装入に先だって代替塊状物を、鉱石の装入に先だ
って鉄スクラップまたは還元鉄を炉中心領域に重点装入
する態様を示す。なお、図２と重複する説明は省略す
る。

【００４１】図示のように、炉中心領域では、別ルート
装入装置から装入された代替塊状物堆積層11と鉄スクラ
ップ堆積層または還元鉄堆積層14が交互に積層された状
態で炉内を降下する。そして、前記図１(b) に示したＤ
領域内に流入したコークス層12中のコークスと、代替塊
状物堆積層11中の代替塊状物とが、炉芯コークス堆積層
25内に降下して長時間炉内に滞留する。

【００４２】従って、図４に示す態様では、炉芯コーク
ス堆積層25の代替塊状物構成比率は比較法と同等にな
り、従来法あるいは前記図２に示した態様よりも高くす
ることができ、炉芯コークス堆積層25の自重力25Ｗが増
加する。さらに、後記の表３に示すように、鉄スクラッ
プ堆積層の嵩密度は、コークス堆積層の 3.8倍以上、代
替塊状物堆積層の 2.2倍以上と高い。また、還元鉄堆積
層の嵩密度は、鉄スクラップ堆積層の 1.6倍とさらに高
くなる。従って、炉上半部の塊状部における炉中心領域
の装入物荷重27は、前記図２、図３に示した態様よりも
増加する。このため、溶銑26の浮力26Ｆによる炉芯コー
クス堆積層25の浮上が阻止され、コークフリー層をほと
んどなくすことができる。これにより、炉底底部19近傍
の溶銑流速はさらに低下し、炉底底部19のレンガ損耗抑
止効果をさらに高めることができる。鉄スクラップおよ
び還元鉄はすでに還元されているので、還元にともない
発生するCO₂ガスによる代替塊状物の反応劣化はほとん
どない。

【００４３】従って、炉芯コークス堆積層25の通液性
は、前記図３に示した態様と同様、従来法、比較法ある
いは前記図２に示した態様よりも良好になり、炉底側壁
20のレンガ損耗の進行も同時に抑止することができる。

【００４４】また、前記図２、図３に示した態様では、
Ｄ領域内に存在する鉱石から溶鉄を生成する際に、鉱石
の昇温以外に直接還元（吸熱反応）の熱供給が必要とな
る。

【００４５】これに対し、図４に示す態様では、鉄スク
ラップまたは還元鉄を昇温する熱供給だけでよい。従っ
て、高温、多量の溶鉄を生成することができ、多量の溶
銑と熱交換されて、炉芯コークス堆積層25の温度は、従
来法、比較法、図２および図３の場合より高く維持され
る。そして、炉芯コークス堆積層25内で滴下する溶銑、
溶滓の流動性が改善され、目標出銑量の溶銑を安定して
製造することが可能となる。

【００４６】

【実施例１】炉容が2700m³でベル式装入装置および図１
に示すような別ルートからの装入装置を備えた高炉を用
いて本発明方法を実施した。使用したコークス代替塊状
物は、炭素系耐火物を破砕して粒度調整したもので、本
発明で定める特性を備えた下記の性状のものである。

【００４７】平均粒径：50mm、見掛比重：1.73 固定炭素含有率：92重量％、揮発分：0.6 ％高炉への原料装入は、コークスの装入に先だって代替塊
状物を、鉱石の装入に先だってコークスまたは代替塊状
物を炉中心領域に重点装入して行った (前記図１(a))。
コークスの装入および鉱石の装入は、１チャージを２分
割して２バッチ装入とした。なお、従来例 (ベース)
は、ベル式装入装置からコークスと鉱石を交互に装入す
る従来法で装入した。また、比較例 (ケース１) はコー
クスの装入に先だっては、代替塊状物を中心装入する
が、鉱石の装入に先だっては中心装入を行わない装入法
である。

【００４８】実炉試験は、コークスの装入に先だって中
心装入する代替塊状物のコークス・ベースに対する重量
分率（以下、「代替比率」と記す）を７重量％一定と
し、鉱石の装入に先だって中心装入するコークス・ベー
スに対する重量分率（以下、「置換比率」と記す）また
は代替塊状物の代替比率を表２に示すように変化させ、
表１に示す操業条件で行った。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】次に、効果の評価方法について述べる。炉
底底部および炉底側壁近傍の溶銑流速が変化すると、炉
底部溶銑と炉底耐火物との間の熱移動もそれに応じて変
化するので、炉底耐火物中の熱流束から溶銑流速を推定
することができる。そこで、炉底底部および炉底側壁の
耐火レンガ内に複数箇所埋設した温度計のデータから得
られる炉底底部、および炉底側壁の耐火物内の温度勾配
に基づいて計算される炉底底部および炉底側壁部の熱流
束値（以下、それぞれ「炉底底部貫流熱量」、「炉底側
壁貫流熱量」という）を炉底底部および炉底側壁近傍の
溶銑流速の評価指標とした。

【００５２】実炉操業は各ケースでの操業を一定期間続
け、操業期間の最後の５日間の炉底底部および炉底側壁
の貫流熱量値を評価指標とした。さらに、この時の送風
圧変動指数（送風圧の連続記録チャート上の送風圧記録
曲線の長さをチャート送り長さで割った値）を、操業の
安定度を示す指数として用いた。また、燃料比を調査し
た。なお、本発明法を適用する前の状態（以下、「ベー
ス」と記す）を従来例として比較に用いた。

【００５３】図５は、本発明方法の実施例１における炉
底底部貫流熱量、炉底側壁貫流熱量、送風圧変動指数の
測定結果および燃料比を従来例、比較例と対比して示す
図である。

【００５４】図示のように、炉底底部貫流熱量について
は、コークス層の中心領域に代替塊状物を装入した比較
例のケース１、およびさらに鉱石層の中心領域にもコー
クスを装入した（置換比率で示す）実施例のケース２〜
５、または代替塊状物を装入した（代替比率で示す）ケ
ース６〜９が、従来例のベースに比べて低くなってお
り、炉底底部近傍の溶銑流速の低下が認められた。

【００５５】ケース１との対比では、鉱石層に中心装入
されるコークスの置換比率が、ケース２（１重量％）→
ケース３（２重量％）→ケース４（４重量％）→ケース
５（８重量％）と増加するとともに、炉底底部貫流熱量
が微増し、炉底底部近傍の溶銑流速の微増が認められ
た。これは、炉芯コークス堆積層の代替塊状物構成比率
が置換比率の増加とともに減少してその自重力が減少す
ること、あるいは炉中心領域の鉱石存在量の減少により
上部装入物荷重が減少することにより、コークフリー層
の層厚が微増したことによると判断される。

【００５６】鉱石層に中心装入される代替塊状物の代替
比率が、ケース６（１重量％）→ケース７（３重量％）
→ケース８（10重量％）と増加するとともに炉底底部貫
流熱量が減少し、炉底底部近傍の溶銑流速の低下が認め
られた。これは、ケース１に比べて炉芯コークス堆積層
の代替塊状物構成比率の増加による自重力の増加が、鉱
石存在量の減少による上部装入物荷重の減少を上回り、
コークフリー層の層厚が薄くなったことによると判断さ
れる。ケース９（15重量％）では、上部装入物荷重の減
少の影響が強く表れ、炉底底部近傍の溶銑流速はケース
１と同等程度まで上昇した。

【００５７】一方、炉底側壁貫流熱量および送風圧変動
指数については、コークスの置換比率の増加（ケース１
→ケース２→ケース３→ケース４→ケース５）あるいは
代替塊状物の代替比率の増加（ケース１→ケース６→ケ
ース７→ケース８→ケース９）とともに減少し、炉底側
壁近傍の溶銑流速の低下および送風圧の安定化が認めら
れた。これは、置換比率あるいは代替比率の増加ととも
に炉中心領域の鉱石存在量が減少するので、反応劣化が
少ないコークスまたは代替塊状物が炉芯コークス堆積層
に降下すること、そして、コークフリー層の浮上を抑え
た状態での炉芯コークス堆積層の通気性、通液性が改善
されたこと、によると考えられる。

【００５８】炉芯コークス堆積層の代替塊状物構成比率
を高くしたケース７〜９は、構成比率が低いケース１〜
５に比較して炉底側壁貫流熱量および送風圧変動指数が
低下している。これは、代替塊状物の方がコークスより
摩耗劣化が少なく、また、自壊粉化することもないので
代替塊状物構成比率の高いケース７〜９の炉芯コークス
堆積層の通気性、通液性が、ケース１〜５のそれより良
好になっていたことを示すものと解釈される。

【００５９】燃料比については、ケース１（比較例）が
ベース（従来例）より 10kg/溶銑ｔ程度高くなった。そ
して、コークスの置換比率の増加（ケース１→ケース２
→ケース３→ケース４→ケース５）とともに、あるいは
代替塊状物の代替比率の増加（ケース１→ケース６→ケ
ース７→ケース８→ケース９）とともに燃料比は微増
し、ケース５、ケース９においてはケース１よりさらに
10kg/溶銑ｔ程度悪化した。これは、置換比率あるいは
代替比率の増加とともに炉中心領域の鉱石存在量が減少
し、炉中心領域の塊状部を上昇する還元ガスの利用効率
が低下することによると考えられる。従って、燃料比の
悪化を比較例とほぼ同程度に抑えるには、コークスの置
換比率は２重量％以上８重量％未満、代替塊状物の代替
比率は２重量％以上15重量％未満の範囲にするのがよい
ことがわかる。

【００６０】

【実施例２】実施例１と同じ炉を使用し、コークスの装
入に先だってはコークス・ベースの７重量％に相当する
代替塊状物を、鉱石の装入に先だっては還元鉄またはス
クラップを炉中心領域に重点装入した (前記図１(b))。
使用した原料の粒度または寸法および各原料堆積層の嵩
密度を表３に示す。

【００６１】

【表３】

【００６２】実炉試験は表５に示すように、還元鉄また
はスクラップの全鉄源原料に対する重量分率（以下、
「鉄源置換比率」と記す）を変えて、表４に示す操業条
件で行った。そして、前記実施例１と同様にして、各ケ
ースについて炉底底部および炉底側壁の貫流熱量と送風
圧変動指数を調査した。さらに、各ケースの操業終了後
の休風時に羽口部からコークスサンプリングを実施し、
炉芯部から採集した炉芯コークスの粒径を実測して、炉
頂部から装入されるコークス、代替塊状物の粒径に対す
る粒径減少率を調査した。

【００６３】

【表４】

【００６４】

【表５】

【００６５】図６は、本発明の実施例２における炉底底
部貫流熱量、炉底側壁貫流熱量、送風圧変動指数および
粒径減少率の測定結果を従来例、比較例と対比して示す
図である。

【００６６】図示のように、実施例２のケース10〜15
は、従来例のベースおよび比較例のケース１と比較し
て、炉底底部および炉底側壁の貫流熱量がともに低下し
ている。

【００６７】そして、貫流熱量の低下は還元鉄またはス
クラップの鉄源置換比率の増加 (ケース１→ケース10→
ケース11→ケース12またはケース１→ケース13→ケース
14→ケース15) ともに多くなる。この貫流熱量の低下効
果は嵩密度の大きい還元鉄を中心装入したケース10〜12
で顕著であり、特に炉底底部貫流熱量の低下は炉芯コー
クス堆積層に炉中心上部からかかる装入物荷重との正相
関がある。また、炉芯コークスの粒径減少率は、ベース
およびケース１と比較して低下している。これは摩耗劣
化の少ない代替塊状物が強い反応劣化を受けずに炉芯に
降下し、炉芯コークス堆積層を構成していることによる
と考えられる。

【００６８】上述の結果から、実施例２における炉底底
部貫流熱量の低下は、炉芯コークス堆積層の大部分がコ
ークスより重い代替塊状物で構成され、堆積層の自重が
増すとともに、その上部にかかる装入物荷重も増えてコ
ークフリー層が消失し、炉底底部の溶銑流速が低下した
ことによると推察される。また、炉底側壁貫流熱量の低
下は、炉芯コークス堆積層自体の通液性が改善され、堆
積層の通液性悪化時に見られる炉底側壁近傍の溶銑流速
の上昇が回避されたことによると推察される。

【００６９】なお、送風圧変動指数は、鉄源置換比率の
増加とともに上昇しているが、いずれも管理上限値1.35
以下であり、安定操業上の支障とはならない。

【００７０】

【発明の効果】本発明方法によれば、炉芯コークス堆積
層の自重、さらにその上部にかかる装入物荷重が増し、
その結果コークフリー層が消失する。また、反応による
粒径劣化が抑制され、炉芯コークス堆積層の通液性が改
善される。従って、出銑時に炉底底部および炉底側壁近
傍の溶銑流速を低下させることができる。これにより炉
底底部および炉底側壁のレンガ損耗の進行が抑止され、
高炉寿命を大幅に延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施態様例と原料堆積状態を説明
する高炉上部の模式的断面図であり、(a) は鉱石の装入
に先だって代替塊状物またはコークスを炉中心部に装入
した場合、(b) 同様に鉄スクラップまたは還元鉄を炉中
心部に装入した場合である。

【図２】本発明の一つの方法を説明するための高炉の炉
内状態を示す模式的断面図である。

【図３】本発明のもう一つの方法を説明するための高炉
の炉内状態を示す模式的断面図である。

【図４】本発明の更にもう一つの方法を説明するための
高炉の炉内状態を示す模式的断面図である。

【図５】本発明の１実施例における炉底底部貫流熱量、
炉底側壁貫流熱量、送風圧変動指数の測定結果および燃
料比を示す図である。

【図６】本発明の他の実施例における炉底底部貫流熱
量、炉底側壁貫流熱量、送風圧変動指数および粒径減少
率の測定結果を示す図である。

【図７】一般的な高炉の炉内状態を説明する模式的断面
図である。

【符号の説明】

１：高炉２：ベル式装入装置３：大ベル４：ベルカップ５：ムーバブルアーマー６：別ルート装入装置７：装入シュート８：ホッパー９、９’：装入物落下軌跡 10：コークスまたは鉱石 11：代替塊状物堆積層 12：コークス層 13：代替塊状物堆積層またはコークス堆積層 14：スクラップ堆積層または還元鉄堆積層 15：鉱石層 16：コークス堆積層 17：代替塊状物 18：コークス 19：炉底底部 20：炉底側壁 21：羽口 22：鉱石軟化融着帯 23：すり鉢状領域 24：コークス燃焼帯 25：炉芯コークス堆積層 26：溶銑 26Ｆ：浮力 27：装入物荷重 28：コークフリー層 29：塊状部 30：軟化融着帯 31：コークス帯 32：炉芯部Ｄ：コークス、代替塊状物の炉芯降下領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉炉頂部からコークスと鉄源原料を交互
に炉内に装入するに際し、上記コークスの装入量の一部
を、見掛比重が 1.3以上、固定炭素含有率が80重量％以
上、揮発分含有率が１重量％以下で、かつ、粒径が30〜
200mm の塊状物で代替する高炉の操業方法であって、下
記およびを特徴とする高炉の操業方法。上記コークスの装入に先だっては、上記塊状物を炉中
心領域に重点的に装入すること。上記鉄源原料の装入に先だっては、（イ）上記塊状物
もしくは上記コークスの一部を炉中心領域に重点的に装
入すること、または（ロ）鉄スクラップもしくは還元鉄
を炉中心領域に重点的に装入すること。