高炉的操作方法以及铁水的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及高炉的操作方法以及铁水的制造方法。
【背景技术】
[0002] 高炉中，使用焦炭等将铁矿石等氧化铁原料还原来制造铁水。一般而言，高炉的操 作中，从稳定操作和设备方面制约的观点出发，需要将高炉的炉顶温度和风口附近的温度 控制在规定的温度范围。以往，从节省资源等的观点出发，为了抑制焦炭的用量，提出了向 高炉内吹送粉煤的技术。
[0003]例如，专利文献1着眼于风口前的循环区内的燃烧温度，提出了在粉煤吹送量固 定的操作下将废料或还原铁等金属铁装入高炉内，由此降低焦比。另外，使用高炉制造铁水 的情况下，要求充分利用高炉的能力，提升高炉的每单位容积的铁水的制造量。作为表示这 种生铁的制造量的指标，采用了出铁比。专利文献1中记载了出铁比达到2. 19~2. 40吨 / 天 /m3。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2001-234213号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]高炉的操作被要求进一步的效率化，要求相比以往进一步提高出铁比、提升生产 率。增加出铁比有两种方法。一种有效的方法是增加向高炉吹送的富氧空气。然而，增加 空气和氧气等的吹送量时，在炉内上升的气速变大。其结果，在高炉内变得容易发生结瘤、 崩料和流化，担心给高炉的稳定操作带来障碍。因此，空气的吹送量的增加有限度。另一种 方法是提高空气中含有的氧气浓度的方法。将富氧空气中的氧气浓度与大气中的氧气浓度 之差称为富氧率。只要增加富氧率，就能够增加向炉内吹送的氧气量却不使空气的吹送量 增加。其结果，能够维持着高炉操作的稳定性地提高出铁比。
[0009]富氧空气的富氧率过度变高时，富氧空气中含有的氮气等非活性气体的量相对地 变少，非活性气体产生的显热减少。其结果，高炉内的温度下降。炉内温度下降时，铁矿石等 氧化铁原料的还原变得不充分，担心高炉的稳定操作会受损。另外，与此同时，高炉的炉顶 温度下降。炉顶温度下降时，锌等金属在高炉上部析出，担心给高炉的稳定操作带来障碍。
[0010] 此外，高炉的操作中，要求削减焦炭的用量，由此削减操作成本以及削减温室效应 气体的排出。焦炭在高炉内起着氧化铁原料的还原剂的作用，并且与空气中的氧气反应而 产生还原所需的热。由风口吹送的粉煤代替这种焦炭的功能。因此，通过使粉煤的吹送量 增加，能够削减焦炭的用量。
[0011] 本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供能够维持高炉的稳定操作并充分 提高出铁比的高炉的操作方法。另外，本发明的目的在于提供能够维持高炉的稳定操作并 充分提尚出铁比的铁水的制造方法。
[0012]用于解决问题的方案
[0013] 本发明人等为了探索能够增加出铁比的运转状态，对于高炉的操作状态进行了各 种研宄。结果发现，通过在装入部分还原铁的同时调整富氧率、粉煤的吹送量和焦炭的装入 量，能够维持高炉的稳定操作并增加出铁比，从而完成了本发明。
[0014] 即，本发明提供一种高炉的操作方法，在由高炉的炉顶装入氧化铁原料、焦炭和部 分还原铁的同时，由高炉的风口吹送粉煤和富氧空气，将氧化铁原料还原而得到铁水，所述 方法具有：第1工序，边监视炉顶温度1_处于规定的温度范围边调整焦炭的装入量；第2 工序，边监视炉内空塔气速u和炉顶温度T_处于规定的范围边调整粉煤的吹送量；第3工 序，边监视风口的燃烧温度Tf和炉顶温度于规定的范围边调整富氧空气的富氧率； 以及第4工序，根据炉内空塔气速u的值来判断是否需要调整富氧空气的吹送量。
[0015] 若采用上述的操作方法，则能够维持高炉的稳定操作并充分提高出铁比。另外，与 此同时，还能够削减焦炭的用量。即，由高炉的炉顶装入部分还原铁作为原料的一部分时， 氧化铁的还原反应所需的热量减少，因此炉内的温度上升、炉顶温度T_上升。其结果，与 不装入部分还原铁的情况相比，能够将炉顶温度T_维持在适应范围地进一步提高富氧率， 能够提高出铁比。另外，由于氧化铁的还原反应所需的热量减少，能够削减作为热源的焦炭 的用量。
[0016] 使富氧率增加时，风口的燃烧温度Tf上升。风口的燃烧温度Tf上升时，氧化铁原 料、焦炭中含有的Si02主体的灰分在风口前挥发，然后在上部的填充层部分析出而填埋空 隙，结果炉内的透气性有变差的倾向。因此，例如使粉煤的吹送量增加对于抑制风口的燃烧 温度1的上升来说有效。如此，通过使粉煤的吹送量增加，粉煤的热解需要的热量消耗量 增大，能够抑制风口的燃烧温度乙的上升。
[0017] 另一方面，使粉煤的吹送量增加时，在炉内产生的气体量变大、炉内空塔气速u变 大，容易发生结瘤、崩料或流化等现象。因此，使粉煤的吹送量增加时，优选调整高炉的操作 状态而不使这些现象发生。本发明中，装入部分还原铁作为原料的一部分的情况下，在调整 焦炭的装入量、富氧空气的富氧率和粉煤的吹送量的同时，判断是否需要调整富氧空气的 吹送量。由此，与不进行这样的调整和判断的情况相比，在使富氧率增加而提高出铁比的同 时，可以削减焦炭的用量。
[0018] 调整富氧空气的富氧率的情况下，可以根据风口的燃烧温度Tf和炉顶温度T_是 否处于规定的范围的判断结果来调整粉煤的吹送量。由此，即使富氧率变化，仍能够将风口 的燃烧温度Tf和炉顶温度T_维持在优选的范围。因此，即使相比以往提高了富氧率，仍能 够维持稳定操作。
[0019] 另外，粉煤的吹送量增加时，炉内空塔气速变高，有容易发生结瘤、崩料或流化的 倾向。为了避免这种现象，可以根据炉内空塔气速是否处于规定的范围的判断结果来调整 焦炭的装入量和/或富氧空气的吹送量。由此，能够维持高炉的稳定操作并提高出铁比。另 外，还可以降低焦比、减低原料成本。
[0020] 在增加部分还原铁的装入量时，第1工序中，可以在炉顶温度Tt()p满足下述式（1) 的范围内使焦炭的装入量减少。由此，可以维持高炉的稳定运转，并且削减焦炭的用量。
[0021] Ttop^ T topfflin (1)
[0022] 在此，式⑴中，Tt_n表示于120°C以下的范围内设定的任意温度。
[0023]第2工序中，可以在炉内空塔气速u和炉顶温度1^分别满足下述式（2)和式（3) 的范围内使粉煤的吹送量增加。
[0024]u彡umax (2)
[0025]Ttop^Ttopfflax (3)
[0026] 在此，式⑵中，umax表示于100~150m/秒的范围内设定的任意流速。式（3)中， 表示于18〇°C以上的范围内设定的任意温度。
[0027] 第3工序中，可以在燃烧温度Tf和炉顶温度Tt()p满足下述式（4)和上述式⑴的 范围内使富氧率增加。
[0028]Tf^Tffflax (4)
[0029] 在此，式⑷中，Tfmax表示于2300°C以上的范围内设定的任意温度。
[0030] 第4工序中，判断炉内空塔气速u是否满足上述式（2)，不满足上述式（2)时，可以 使富氧空气的吹送量减少以使炉内空塔气速u满足上述式（2)。可以使高炉的操作充分稳 定并进一步提尚出铁比。
[0031] 通过例如按照该顺序进行第1工序、第2工序、第3工序和第4工序，可以避免风 口的燃烧温度Tf过度上升和炉顶温度T_过度下降，充分维持高炉的稳定操作。另外，可以 避免炉内空塔气速u过度变高，并且实现焦比的减低和富氧空气的流量的增加，因此能够 以高水准地兼顾焦比的减低和出铁比的提升。
[0032] 在第4工序之后，炉内空塔气速u满足下述式（7)的情况下或者炉顶温度T_满足 下述式（8)的情况下，可以根据需要进行以下的操作。即，可以使富氧空气的吹送量增加， 此后反复进行第1工序、第2工序、第3工序和第4工序。由此，可以充分利用高炉的装置 能力，进一步提尚出铁比。
[0033] u<ufflax (7)
[0034] Ttop>Ttopfflin (8)
[0035] 第2工序中，可以以每吨铁水超过130kg的范围调整粉煤的吹送量。通过以该范 围吹送粉煤，可以维持高炉的稳定操作并进一步提高出铁比。
[0036] 关于部分还原铁的装入量，可以在每吨铁水100~600kg的范围内调整，也可以在 每吨铁水100~300kg的范围内调整。通过以该范围装入部分还原铁，可以维持尚炉的稳 定操作并进一步提尚出铁比。
[0037] 第3工序中，可以在超过8%且16%以下的范围内调整富氧率。通过使富氧率为 该范围，可以维持尚炉的稳定操作并进一步提尚出铁比。
[0038] 本发明还提供一种高炉的操作方法，制造在由高炉的炉顶装入氧化铁原料、焦炭 和部分还原铁的同时，由高炉的风口吹送粉煤和富氧空气，将氧化铁原料还原而得到铁水， 其中，在将富氧空气的富氧率记作X (% )以及将每吨铁水的粉煤的吹送量记作y(kg/吨） 时，x和y满足下述式（9)和（10)。
[0039] 25x-175 <y< 31x+31 (9)
[0040] y> 130 (10)
[0041] 本发明的高炉的操作方法中，装入部分还原铁并提高粉煤的吹送量以超过130kg/ 吨。因此，可以降低焦比、增加富氧空气的吹送量。使该粉煤的吹送量符合富氧率且为规定 的范围、即在满足式（9)的范围内。因此，可以稳定地持续高炉的