專利名稱：高爐操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐的操作方法，該方法用于將鐵焦炭用作高爐原料而穩(wěn)定地實施低還原材料比操作，所述鐵焦炭是對煤和鐵礦石的混合物進行成型并干餾而制造的。
背景技術(shù)：
近年來，由于碳酸氣體排出量的增加而導(dǎo)致的地球溫暖化成為問題，在煉鐵行業(yè)中，排出CO2的抑制也是重要的課題。受此影響，在最近的高爐操作中，強力地推進低還原材料比(低RAR)操作。RAR是Reduction Agent Ratio的簡略，是每制造It生鐵的吹入還原材料和從爐頂裝入的焦炭的合計量。高爐主要將焦炭和微粉炭用作還原材料，為了達成低還原材料比并進而達成碳酸氣體排出抑制而利用廢塑料、LNG (Liquefied Natural Gas 液化天然氣)、重油等氫含有率高的還原材料來置換焦炭等的策略是有效的。作為在高爐中使用氫含有率高的還原材料的技術(shù)，例如在下列專利文獻1中記載了將LNG從風(fēng)口吹入高爐并使在煉鐵工序中排出的碳酸氣體降低的低碳酸氣體排出煉鐵法。另外，作為別的方法，還存在著將已經(jīng)被還原了的鐵廢料作為鐵源用作高爐原料而不是將鐵礦石作為高爐原料的方法，但在考慮高爐操作的情況下，存在著裝入的鐵廢料的大小(尺寸)、鋅、銅等的雜質(zhì)濃度的制約，需要恰當(dāng)?shù)那疤幚?。而且，如下列專利文獻2所記載的那樣，還存在著使用鐵焦炭的方法，所述鐵焦炭是將煤和鐵礦石混合并成型、將成型后的成型物干餾而制造的。鐵焦炭因高反應(yīng)性而促進燒結(jié)礦的還原，并且含有一部分被還原了的鐵礦石，因而能夠降低高爐的熱保存帶溫度，能夠使還原材料比下降。然而，如果RAR下降，則原理上送風(fēng)量下降，結(jié)果，在爐身上部即爐頂部，裝入物的升溫延遲，不僅無法達成順利的還原，而且助長鋅化合物等的在壁上的附著，有可能招致風(fēng)壓變動及裝入物下降異常等爐況不良。另外，在像爐頂氣體溫度下降而跌入100°c那樣的情況下，產(chǎn)生排氣中的水分在配管內(nèi)凝縮的問題。作為使用鐵焦炭時的爐頂氣體溫度控制方法，存在著如下列專利文獻3所記載的方法將高爐裝入原料加熱后從爐頂裝入，或者，如下列專利文獻4所記載的那樣，對從來自風(fēng)口的送風(fēng)的氧富化率、來自風(fēng)口的還原材料的吹入量、來自風(fēng)口的送風(fēng)的氮富化率中選擇的1種或兩種以上進行控制的方法。專利文獻1 日本特開平3-M0906號公報專利文獻2 日本特開2006-28594號公報
專利文獻3 日本特開2008-111145號公報專利文獻4 日本特開2008-111172號公報
在通常的高爐操作中，為了防止?fàn)t頂氣體溫度的下降所導(dǎo)致的問題的發(fā)生，進行將爐頂氣體溫度保持為100°C以上、優(yōu)選120°C以上的操作。然而，在面向如前所述地將鐵焦炭用作高爐原料而由于熱保存帶(thermal reserve zone)溫度下降而導(dǎo)致的低還原材料比操作的情況下，爐頂氣體溫度大大地下降，難以通過通常的操作范圍內(nèi)的操作條件的變更來避免各種爐況不良特別是爐上部的升溫不良，在前述現(xiàn)有技術(shù)中存在著以下的問題點。(專利文獻1)
如果來自風(fēng)口的投入氫量增加，氧化鐵的還原中的氫還原的比率變大，則爐身部的溫度下降，暗示著存在著鐵礦石、燒結(jié)礦等裝入物在低溫區(qū)域的滯留時間擴大的可能性。爐身部的低溫區(qū)域的擴大意味著燒結(jié)礦的還原粉化區(qū)域的擴大，由于還原所導(dǎo)致的鐵礦石等的粉化而使通氣性和裝入物降下動作惡化。(專利文獻3)
是在將鐵焦炭用作高爐裝入原料的一部分的高爐操作時，在設(shè)置于高爐的爐頂部的原料裝入用的燃料倉內(nèi)加熱高爐裝入原料的方法，但考慮到在例如1日制造IOOOOt的鐵液的高爐中，為了將約15000t的鐵礦石、約3200t的焦炭預(yù)熱至100°C 200°C，需要龐大的熱量，不具有經(jīng)濟性。(專利文獻4)
是在將鐵焦炭用作高爐裝入原料的一部分的高爐操作時，控制從來自風(fēng)口的送風(fēng)的氧富化率、來自風(fēng)口的還原材料的吹入量、來自風(fēng)口的送風(fēng)的氮富化率中選擇的1種或兩種以上的方法，但在該方法中，考慮到需要事前詳細地調(diào)查各高爐的每次操作的最佳條件，另外還考慮到對于送風(fēng)的氧富化、氮富化、吹入還原材料的吹入量，在每個高爐的設(shè)備能力的方面調(diào)節(jié)幅度存在著界限，雖然是非常優(yōu)異的技術(shù)，但存在著下述可能性需要涉及送風(fēng)機、氧分離器、吹入還原材料干燥、粉碎、搬送設(shè)備等多方面的大規(guī)模的設(shè)備投資。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是著眼于如上所述的問題點而做出的，其目的在于提供一種高爐操作方法，該高爐操作方法即使在進行低RAR操作(碳酸氣體排出量削減)的情況下也能夠以低成本避免特別是爐頂部的升溫不良。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供這樣的高爐操作方法將鐵焦炭用作向高爐的裝入原料，從所述高爐的爐身部向高爐內(nèi)吹入爐身氣體，根據(jù)高爐的爐頂氣體溫度，對從由所述爐身氣體的吹入溫度、吹入量、以及吹入高度位置構(gòu)成的組中選擇的至少一項進行控制。所謂爐身氣體是從高爐的爐身部吹入高爐內(nèi)的氣體。所述裝入原料含有鐵礦石、焦炭以及所述鐵焦炭，優(yōu)選所述鐵焦炭為焦炭和鐵焦炭的合計的總焦炭量的2質(zhì)量％以上、60質(zhì)量％以下。更優(yōu)選為10質(zhì)量％以上、35質(zhì)量％ 以下。優(yōu)選所述對至少一項進行控制包括下述情況對從由從高爐的爐身部吹入的氣體的吹入溫度、吹入量、以及吹入高度位置構(gòu)成的組中選擇的至少一項進行控制，從而將爐頂氣體溫度控制為超過80°C。期望所述對至少一項進行控制包括下述情況控制爐身氣體吹入高度位置，使得高爐的爐內(nèi)溫度比所述爐身氣體的溫度更低的位置成為爐身氣體吹入高度位置。優(yōu)選所述氣體的吹入為從設(shè)在爐身部的爐身氣體的吹入管以6 100m/S的頂端氣體流速將爐身氣體吹入高爐內(nèi)。更優(yōu)選，所述頂端氣體流速是10 72m/s，最優(yōu)選為 15 72m/s。優(yōu)選所述爐身氣體的吹入溫度是200 1000°C。
優(yōu)選所述爐身氣體的吹入量是20 200Nm3/t。優(yōu)選所述爐身氣體的吹入包括下述情況以水平或從水平向下45°的范圍的角度將爐身氣體從爐身部吹入高爐內(nèi)。更優(yōu)選所述角度是向下15° 45°。期望所述爐身氣體的吹入包括下述情況從自原料表面深7m以上的位置將爐身氣體吹入高爐內(nèi)。期望所述爐身氣體的吹入包括下述情況從高爐圓周方向的四處以上的位置將氣體吹入高爐內(nèi)。期望所述爐身氣體是除去了 &的燃燒排氣。另外，期望所述爐身氣體是至少含有CO及(X)2的任一方或雙方的燃燒排氣。另外，期望所述爐身氣體是高爐氣體。于是，根據(jù)本發(fā)明的高爐操作方法，在將鐵焦炭用作裝入原料的一部分的高爐操作時，根據(jù)爐頂氣體的溫度，對來自爐身部的爐身氣體的吹入溫度、吹入量以及吹入高度位置的任一種或兩種或三種組合而進行控制，從而抑制爐頂氣體溫度的下降，因而即使在進行低RAR操作(碳酸氣體排出量削減)的情況下，也不需要大規(guī)模的設(shè)備投資，能夠以低成本避免爐頂部的升溫不良。另外，用作所述裝入原料的一部分的鐵焦炭是出現(xiàn)熱保存帶溫度下降效果的總焦炭量的2質(zhì)量％以上且用于避免爐下部處的鐵焦炭存在量過多而導(dǎo)致的通氣性惡化的60 質(zhì)量％以下的高爐操作時，根據(jù)爐頂氣體溫度而抑制爐頂氣體溫度的下降，因而能夠在鐵焦炭使用下實現(xiàn)高爐的穩(wěn)定操作。另外，由于能夠?qū)⑺鰻t頂氣體溫度維持為超過80°C，因而不會產(chǎn)生下述不良 粉塵排出量下降而導(dǎo)致通氣變動而阻礙高爐的穩(wěn)定操作。而且，由于使所述爐身氣體的吹入管的頂端氣體流速為6 100m/S以下，從爐身部吹入爐身氣體，因而在吹入部位不易產(chǎn)生礦石、焦炭的混合層的形成，不對高爐操作造成壞影響。另外，由于所述爐身氣體的吹入在200 1000°C的溫度下進行，因而能夠效率良好地加熱裝入物，能夠有效果地將高爐爐頂部的爐頂氣體溫度維持為超過80°C。另外，由于使所述爐身氣體的吹入量為20 200Nm3/t而進行裝入物的加熱，因而能夠有效率地進行裝入物的升溫。另外，根據(jù)從所述爐身部吹入的爐身氣體溫度而使?fàn)t內(nèi)溫度比爐身氣體溫度更低的位置成為爐身氣體吹入高度位置，因而爐內(nèi)不會被爐身氣體冷卻。另外，由于所述爐身氣體吹入角度在水平0°至向下45°的范圍進行，因而不會使?fàn)t身氣體吹入部分堵塞。另外，由于從所述爐身部吹入的爐身氣體在自高爐內(nèi)裝入物的原料表面起深7m 以上的位置進行，因而能夠防止吹入的爐身氣體的偏流而有效地實現(xiàn)吹入的爐身氣體所導(dǎo)致的裝入物的加熱。另外，所述爐身氣體的吹入從高爐圓周方向的四處以上進行，由此，能夠在高爐圓周方向上進行均勻的爐頂氣體溫度維持。另外，由于將除去了 &的燃燒排氣用作爐身氣體，因而不會阻礙爐內(nèi)的還原作用。另外，由于將含有至少CO和(X)2的任一方或雙方的燃燒排氣用作爐身氣體，因而能夠不阻礙爐內(nèi)的還原作用地利用以高爐氣體為首的多種燃燒排氣及其顯熱。另外，由于將高爐氣體用作爐身氣體，因而能夠確保爐內(nèi)環(huán)境。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的高爐操作方法的高爐的一個實施方式的縱剖視圖。圖2是爐身氣體對爐頂氣體溫度和裝入物溫度的影響的說明圖。圖3是圖1的爐身氣體吹入管部分的放大圖(θ =0° )。圖4是圖1的爐身氣體吹入管部分的放大圖(θ >0° )。圖5是圖1的爐身氣體吹入管部分的放大圖(θ <0° )。圖6是表示在實驗中使用的冷模型裝置的概略的縱剖視圖。圖7是圖6的爐身氣體吹入管部分的放大圖。圖8是表示從冷模型實驗得到的爐身氣體吹入管頂端的氣體流速和平均混合層深度的關(guān)系的圖表。圖9是表示從冷模型實驗得到的爐身氣體吹入角度和原料的流入長度的關(guān)系的圖表。圖10是表示從冷模型實驗得到的爐身氣體吹入角度和原料堆積面處的氣體流速的關(guān)系的圖表。
具體實施例方式接著，參照附圖對本發(fā)明的高爐操作方法的一個實施方式進行說明。圖1是應(yīng)用本實施方式的高爐操作方法的高爐的整體圖。爐身是該高爐中從高爐上部朝向下方而下部變寬的部分。在該高爐1中，進行這樣的操作從風(fēng)口 2吹入熱風(fēng)，使裝入爐內(nèi)的焦炭燃燒，使鐵礦石還原并熔融而成為鐵液，從設(shè)在爐底部的圖中未表示的出鐵孔出鐵。此外，圖中的箭頭表示氣體流動。在本實施方式中，作為裝入原料的一部分，使用對煤和鐵礦石的混合物進行成型并干餾而制造的鐵焦炭，本發(fā)明中的鐵焦炭是使用含有70質(zhì)量％以上的煤和鐵礦石的原料來制造的鐵焦炭。鐵焦炭中一部分鐵礦石被還原，同時能夠利用鐵礦石的催化效果來提高焦炭的反應(yīng)性，提高高爐中的氣體利用率。因此，優(yōu)選至少使鐵礦石的配合比率為5質(zhì)量％ 以上，優(yōu)選為10質(zhì)量％以上。如果鐵礦石的配合比率超過40質(zhì)量％，則鐵焦炭的強度急劇地下降，因而優(yōu)選使鐵礦石為鐵礦石和煤的合計量的5 40質(zhì)量％，優(yōu)選為10 40質(zhì)量％。 如上所述地配合的原料由成型機成型而成為塊狀成型物。前述塊狀成型物由豎爐型熱處理爐等利用使用熱風(fēng)的直接加熱法來干餾而制造鐵焦炭。另外，由于在前述豎爐內(nèi)，塊狀成型物為900°C以上的溫度，因而與煤接觸的鐵礦石被還原，是鐵礦石的還原率超過60%的鐵焦炭。如果鐵礦石中的鐵的還原率變高為60% 以上，優(yōu)選70%以上，則根據(jù)鐵礦石的配合而鐵焦炭的焦炭鼓強度和抗壓強度變高，能夠進一步抑制高爐內(nèi)的鐵焦炭的粉化，因而優(yōu)選。這樣的鐵焦炭時，一部分鐵礦石被還原，同時能夠利用鐵礦石的催化效果來提高焦炭的反應(yīng)性，提高高爐中的氣體利用率，因而通過使用這樣的鐵焦炭，能夠使高爐的還原
7材料比下降。此外，對于本發(fā)明中的成為基于爐身氣體吹入的爐頂氣體溫度控制的對象的鐵焦炭的使用量，發(fā)現(xiàn)有熱保存帶溫度下降效果，優(yōu)選為從開始產(chǎn)生高爐爐頂氣體溫度的下降的總焦炭量的2質(zhì)量％以上直到在高爐爐內(nèi)未完全氣化的鐵焦炭大量存在于爐下部而高爐內(nèi)部的通氣性惡化的總焦炭量的60質(zhì)量％。而且，更優(yōu)選前述鐵焦炭是總焦炭量的10質(zhì)量％以上、35質(zhì)量％以下。在高爐內(nèi)產(chǎn)生的高爐氣體從高爐爐體經(jīng)由設(shè)置于爐頂?shù)纳仙裏煹蓝蛲馀懦霾⒈换厥?。在本發(fā)明中，爐頂氣體溫度為在前述上升煙道處測定的高爐氣體溫度，將該高爐氣體溫度規(guī)定為爐頂氣體溫度。在下列表1中表示基于高爐的熱物質(zhì)收支模型的爐頂氣體溫度變化的研討結(jié)果。使熱損失、微粉炭比一定而調(diào)查熱保存帶溫度、爐身效率對爐頂氣體溫度的影響。在通過裝入物分布調(diào)節(jié)等而使表示氣體還原效率的爐身效率相對于表中的基準(zhǔn)而改善 0. 05的情況的案例1中，還原材料比相對于基準(zhǔn)為-18. ^cg/t，爐頂氣體溫度下降14. 6°C。 另一方面，在使用鐵焦炭的情況下設(shè)想的熱保存帶溫度大幅地下降的案例2中，還原材料比為-37.0 kg/t，爐頂氣體溫度下降85.7°C?？芍?，任一個案例都因還原材料比的下降而導(dǎo)致爐頂氣體溫度下降，熱保存帶溫度下降的案例2時，對爐頂氣體溫度下降的影響大。另外可知，一般而言，如果使還原材料比下降，則爐頂氣體溫度也下降，還原材料比降低Ikg/ t時的爐頂氣體溫度下降量在案例1中為-0. 8V /kg/t，在案例2中為-2. 320C /kg/t，在伴有熱保存帶溫度下降的還原材料比下降時，爐頂氣體溫度的下降幅度大。所以，在通過使用鐵焦炭而經(jīng)由熱保存帶溫度下降而謀求還原材料比降低時，與通常的還原材料比降低相比，更需要留意爐頂氣體溫度的確保。因此，在高爐中使用鐵焦炭時，作為爐頂氣體溫度的降低對策，進行本發(fā)明所示的基于來自爐身部的爐身氣體的吹入的溫度控制的高爐操作方法變得更有效。 [表 1]
權(quán)利要求
1.一種高爐操作方法，其中， 將鐵焦炭用作向高爐的裝入原料，從所述高爐的爐身部向高爐內(nèi)吹入氣體，根據(jù)高爐的爐頂氣體溫度，對從由所述氣體的吹入溫度、吹入量、以及吹入高度位置構(gòu)成的組中選擇的至少一項進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于， 所述裝入原料含有鐵礦石、焦炭以及所述鐵焦炭，所述鐵焦炭為焦炭和鐵焦炭的合計的總焦炭量的2質(zhì)量％以上、60質(zhì)量％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，所述鐵焦炭是焦炭和鐵焦炭的合計的總焦炭量的10質(zhì)量％以上、35質(zhì)量％以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，所述對至少一項進行控制包括下述情況對從由從高爐的爐身部吹入的氣體的吹入溫度、吹入量、以及吹入高度位置構(gòu)成的組中選擇的至少一項進行控制，從而將爐頂氣體溫度維持為超過80°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，所述氣體的吹入包括下述情況從設(shè)在爐身部的氣體的吹入管以6 100m/S的頂端氣體流速將氣體吹入高爐內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高爐操作方法，其特征在于， 所述頂端氣體流速是10 72m/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高爐操作方法，其特征在于， 所述頂端氣體流速是15 72m/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于， 所述氣體的吹入溫度是200 1000°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于， 所述氣體的吹入量是20 200Nm3/t。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，所述對至少一項進行控制包括下述情況控制氣體吹入高度位置，使得高爐的爐內(nèi)溫度比所述氣體的溫度更低的位置成為氣體吹入高度位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，所述氣體的吹入包括下述情況以水平或從水平向下45°的范圍的角度將氣體從爐身部吹入高爐內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高爐操作方法，其特征在于， 所述角度是向下15° 45°。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，所述氣體的吹入包括下述情況從自原料表面深7m以上的位置將氣體吹入高爐內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，所述氣體的吹入包括下述情況從高爐圓周方向的四處以上的位置將氣體吹入高爐內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，所述氣體是除去了 A的燃燒排氣。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于， 所述氣體是含有CO和(X)2的任一方或雙方的燃燒排氣。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于， 所述氣體是高爐氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高爐操作方法，該高爐操作方法即使在進行低RAR操作(碳酸氣體排出量削減)的情況下，也能夠以低成本避免特別是爐頂部的升溫不良。在將鐵焦炭用作裝入原料的一部分的高爐操作時，根據(jù)爐頂氣體的溫度而組合控制來自爐身部的氣體的吹入溫度、吹入量以及吹入高度位置的任一種或兩種或三種，從而抑制爐頂氣體溫度的下降，由此，即使在進行低RAR操作的情況下，也不需要大規(guī)模的設(shè)備投資，能夠以低成本避免爐頂部的升溫不良。另外，根據(jù)從爐身部吹入的爐身氣體溫度而使?fàn)t內(nèi)溫度比爐身氣體溫度更低的位置成為爐身氣體吹入高度位置，從而爐內(nèi)不會被爐身氣體冷卻。
文檔編號C21B5/06GK102449173SQ20108002370
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者佐藤健, 村尾明紀(jì), 淺沼稔, 竹內(nèi)直幸, 野內(nèi)泰平 申請人:杰富意鋼鐵株式會社