專利名稱：高爐用自熔性球團礦及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為高爐用鐵原料使用的自熔性(selffluxing)球團礦(以下僅稱為 “球團礦”。)及其制造方法，詳細地說，涉及適用于和燒結(jié)礦一起裝入(charge)高爐使用的 自熔性球團礦及其制造方法。
背景技術(shù)：
本申請人從1970年到1980年，專心致力于作為高爐用鐵原料使用的自熔性 球團礦的改質(zhì)技術(shù)的開發(fā)，并完成了如下技術(shù)通過在鐵礦石中調(diào)配石灰石和白云石 (dolomite)作為CaO和MgO源，并使Ca0/Si02質(zhì)量比為0. 8以上，Mg0/Si02質(zhì)量比為0. 4 以上，將這樣的調(diào)配原料造球(pelletize)，并對由此而成的生球團(raw pellet)進行燒 成(burning)，從而能夠制造高溫的還原性(reducibility)優(yōu)異的自熔性球團礦(自熔性 白云石球團礦)(參照專利文獻1、2)。另一方面，與上述自熔性球團礦的改質(zhì)技術(shù)并進，本申請人還推進高爐的裝料分 布控制技術(shù)(burden distribution control)的開發(fā)，使劃時代地改善了高爐內(nèi)的透氣性、 透液性的中心加焦(center coke charging)技術(shù)得以完成(參照非專利文獻1)。通過上述自熔性白云石球團礦的使用和中心加焦技術(shù)的應(yīng)用，即使在同時使用球 團礦和燒結(jié)礦作為鐵原料的高爐中大量噴吹微粉煤(pulverizedcoal)，仍可穩(wěn)定且高產(chǎn)地 制造生鐵。在此，上述自熔性白云石球團礦(以下，簡稱為“自熔性球團礦”或“球團礦”)，在 鐵礦石中作為副原料添加石灰石和白云石，使CaCVSiO2質(zhì)量比(簡稱為“C/S比”)和MgO/ SiO2質(zhì)量比(簡稱為“M/S比”)為規(guī)定值以上，但從削減球團礦的成本的觀點出發(fā)，石灰石 和白云石的配合量要求盡可能地少。另外，為了應(yīng)對近年來的鋼鐵需求的急速增大而追求生鐵進一步的增產(chǎn)，在同時 使用球團礦和燒結(jié)礦作為鐵原料的高爐中，要求在高微粉煤比操作下進一步提高生產(chǎn)性， 高溫還原性更優(yōu)異的球團礦的供給。根據(jù)本申請人之后的認識判明，上述自熔性白云石球團礦的高溫還原性，不僅單 是通過限定C/S和M/S而一義地決定，還受球團礦的鐵等級(ironore grade即所使用的鐵 礦石的鐵等級)不小的影響。即，明確可知根據(jù)球團礦的鐵等級，最佳的C/S和M/S的組合 范圍變動。但是，對該定量的影響的比率至今為止沒有系統(tǒng)地進行研究，包括球團礦的鐵等 級的、更合適的C/S和M/S的組合范圍還不清楚。非專利文獻1松井等，“本公司的高爐操作技術(shù)的進步和作為中心加焦法的中心 流操作思想”，R&D神戶制鋼技報，第55卷，第2號，2005年9月，p. 9-1專利文獻1特公平3-77853號公報專利文獻2特公平3-77854號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種自熔性球團礦及其制造方法，其明確了自熔性 球團礦的包括鐵等級的、更合適的Ca0/Si02質(zhì)量比和Mg0/Si02質(zhì)量比的組合的范圍，更適 于和燒結(jié)礦并用作為高爐用鐵原料使用，低成本且高溫還原性優(yōu)異。本發(fā)明是一種高爐用自熔性球團礦，Ca0/Si02質(zhì)量比為0. 8以上，Mg0/Si02質(zhì)量 比為0.4以上，其中，在將鐵成分相對于球團礦總量的含有率(質(zhì)量％)設(shè)為％TFe時，％ TFe為65%以下，并且，由下式計算的高溫加載還原試驗中的壓損急上升開始溫度Ts (單 位°C )為1290°C以上。式Ts = 110 X C/S+100 X M/S+25 X % TFe-480另外，本發(fā)明是一種高爐用自熔性球團礦的制造方法，其中，具有如下工序原料 調(diào)配工序，其中，在鐵礦石中，調(diào)配含有CaO和MgO的副原料，所得的調(diào)配原料的Ca0/Si02質(zhì) 量比為0. 8以上，Mg0/Si02質(zhì)量比為0. 4以上，并且，在將鐵成分相對于球團礦總量的含有 率(質(zhì)量％ )設(shè)為％ TFe時，％ TFe為65%以下，并且，由下式計算的高溫加載還原試驗中 的壓損急上升開始溫度Ts (單位:。C)為1290°C以上；造球工序，將如此調(diào)配的原料造球， 成形為生球團；燒成工序，以1220 1300°C加熱燒成該生球團，使其成為自熔性球團礦。式Ts = 110 X C/S+100 X M/S+25 X % TFe-480根據(jù)本發(fā)明，通過將自熔性球團礦的Ca0/Si02質(zhì)量比C/S和Mg0/Si02質(zhì)量比M/S 限定為規(guī)定值以上，并且，將由C/S、M/S和％ TFe推算的壓損急上升開始溫度Ts設(shè)定為作 為燒結(jié)礦的壓損急上升開始溫度的1290°C以上，由此，作為高爐用鐵原料和燒結(jié)礦并用時， 能夠可靠地防止在高爐內(nèi)熔敷帶的寬度擴大，確保通氣性，因此，能夠進一步提高高爐的生 產(chǎn)性。
具體實施例方式本發(fā)明的高爐用自熔性球團礦的構(gòu)成本發(fā)明的高爐用自熔性球團礦，Ca0/Si02質(zhì)量比C/S為0.8以上，Mg0/Si02質(zhì)量比 M/S為0. 4以上，在將鐵相對于球團礦的含有率(質(zhì)量％ )設(shè)為％ TFe時，％ TFe為65% 以下，并且，由下式計算的高溫加載還原試驗中的壓損急上升開始溫度Ts (單位。C)為 1290°C 以上。Ts = 110 X C/S+100 X M/S+25 X % TFe-480 式(1)% TFe更優(yōu)選的范圍為64%以下。還有，％ TFe也被稱為全部鐵含量。以下，對于構(gòu)成上述本發(fā)明的各要件更詳細地進行說明。(熔渣組成)通過將規(guī)定自熔性球團礦的熔渣組成的Ca0/Si02質(zhì)量比和Mg0/Si02質(zhì)量比均提 高到規(guī)定值(0. 8和0. 4)以上，并且，添加鐵等級(％ TFe)將推算的壓損急上升開始溫度限 定在作為燒結(jié)礦的壓損急上升開始溫度的1290°C以上，由此，能夠?qū)⒏邷剡€原時的球團礦 的軟化、熔落溫度維持在和燒結(jié)礦同等甚至更高。其結(jié)果是，改善球團礦的高溫還原性，并 且，能夠?qū)⒏郀t內(nèi)的熔敷帶的寬度位置在和單獨使用燒結(jié)礦時大致相同的程度。在此，在下面對上述式(1)的導(dǎo)出過程進行說明。
本發(fā)明者們在實際的球團礦工廠中，相對于所定的鐵礦石原料，適當調(diào)整石灰石、 白云石和蛇紋巖(serpentinite)的配合比率的組成，由此，如表1所示依次變更％ TFe、C/ S和M/S三個變量，制作球團礦，對各球團礦實施高溫荷重還原試驗，測定壓損急上升開始 溫度。其結(jié)果一并表示在表1中。表 1 而且，% TFe,C/S和M/S三個變量對壓損急上升開始溫度的各影響度的程度假定 均能夠1次近似，使用上述表1的結(jié)果進行重回歸分析(multiple regression analysis), 得到上述式(1)的關(guān)系。在此，高溫荷重還原試驗是模擬高爐內(nèi)的升溫還原圖案，如下述試驗條件所示，在 石墨甘鍋(graphite crucible)中填充規(guī)定量的試料，施加一定的荷重，同時，在升溫條件 下使還原氣體流通，進行通過排氣分析進行的還原率測定、通過應(yīng)變計進行的試料填充層 的收縮率測定和通過差壓計進行的試料填充層的壓損測定。(高溫荷重還原試驗的試驗條件)
石墨甘鍋內(nèi)徑43mm 試料量大約87g (填充高度大約33. 5mm) 荷重1. Okgf/cm2 ( = 9. 80665 X 104Pa) 溫度[室溫一1000°C ] X 10°C /min, [1000°C—熔落結(jié)束]X5°C /min
還原氣體[30 容量％ C0+70 容量％ N2] X 7. 2NL/min而且，所謂壓損急上升開始溫度是從試料填充層的壓損的上升速度開始到成為 50mmH20/min ( = 490. 3325Pa/min)以上的溫度。如此，填充試料的急上升是試料的熔融開 始的情況，因此，壓損急上升開始溫度相當于高爐內(nèi)的熔敷層的上面位置的溫度。另外，使燒結(jié)礦的壓損急上升開始溫度為1290°C以上是基于公知文獻(砂原等 鐵和鋼，vol, 92 (2006)No. 12，p. 183-192)中的顯示燒結(jié)礦的高溫荷重軟化試驗(與上述 高溫荷重還原試驗相同，模擬高爐內(nèi)的升溫還原圖案的試驗)中的溫度和壓損的關(guān)系的 Fig. 23。如上所述，C/S需要為0. 8以上，優(yōu)選為1. 0以上，更優(yōu)選為1. 4以上，特別優(yōu)選為 1. 4以上。另夕卜，M/S需要為0. 4以上，優(yōu)選為0. 5以上，更優(yōu)選為0. 6以上，特別優(yōu)選為0. 7 以上。另外，由上述式(1)推算的壓損急上升開始溫度Ts為作為燒結(jié)礦的壓損急上升開始 溫度的1290°C以上，優(yōu)選為1300°C以上，更優(yōu)選為1310°C以上，特別優(yōu)選為1320°C以上。但是，C/S、M/S、壓損急上升開始溫度Ts過高時，球團礦燒成時CaO和MgO成分難 以熔渣化，燒成球團礦的強度降低，并且，作為CaO和MgO源的石灰石和白云石的使用量增 加成本上升，因此，C/S為2.0以下，更優(yōu)選為1.8以下，特別優(yōu)選為1.6以下，M/S為1. 1以 下，更優(yōu)選為1.0以下，特別優(yōu)選為0.9以下，壓損急上升開始溫度Ts為1370°C以下，更優(yōu) 選為1360°C以下，特別優(yōu)選為1350°C以下。同時滿足上述鐵等級和熔渣組成的自熔性球團礦，球團礦自身的高溫還原性優(yōu) 異，并且，作為高爐用原料和燒結(jié)礦并用也能夠防止高爐內(nèi)熔敷帶的寬度的擴大確保通氣 性，因此，高爐生產(chǎn)性能夠進一步提高。(本發(fā)明的高爐用自熔性球團礦的制造方法)上述本發(fā)明的高爐用自熔性球團礦例如能夠如下制造。(原料配合工序)根據(jù)作為鐵原料的鐵礦石(團礦料pellet feed)的鐵等級，調(diào)配石灰石和白云石 作為含有CaO和MgO的副原料，使&0/5102質(zhì)量比為0.8以上(優(yōu)選為1.0以上，更優(yōu)選 為1.2以上，特別優(yōu)選為1.4以上)，使1%0/5102質(zhì)量比為0.4以上(優(yōu)選為0.5以上，更 優(yōu)選為0. 6以上，特別優(yōu)選為0. 7以上)，使由上述式(1)限定的壓損急上升開始溫度Ts為 1290°C (優(yōu)選為1300°C以上，更優(yōu)選為1310°C以上，特別優(yōu)選為1320°C以上)，如此進行調(diào) 整。鐵礦石和副原料根據(jù)需要，事先或在調(diào)配后用球磨機(ball mill)等粉碎，使調(diào)配原料 的粒度為44 iim以下，80質(zhì)量％以上。(造球工序)在該調(diào)配原料中添加適量的水分，作為造球機使用盤式造球機(panpelletizer) 或圓筒造球機(drum pelletizer)進行造球，形成生球團。(燒成工序)如上述這樣成形的生球團，填充到作為燒成裝置的鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯(gratekiln) 或帶式焙燒機(straight grate)的移動爐篦上，使該球團層流通高溫氣體，由此經(jīng)過干燥、 脫水(只在需要的情況下進行)、預(yù)熱的各階段后，前者在回轉(zhuǎn)窯(rotary kiln)中，后者直 接在移動爐篦上，以1220 1300°C的高溫氣體被加熱燒成，得到自熔性球團礦。加熱燒成 的溫度根據(jù)所使用的鐵礦石的種類和Ca0/Si02質(zhì)量比、Mg0/Si02質(zhì)量比等，在上述溫度范
6圍適宜調(diào)整即可。如上得到的自熔性球團礦，其鐵等級和熔渣組成滿足本發(fā)明規(guī)定的Ca0/Si02質(zhì)量 比和1%0/5102質(zhì)量比，以及由上述式(1)限定的壓損急上升開始溫度Ts≥1290°C。
實施例為了確實證明將本發(fā)明的自熔性球團礦作為高爐用鐵原料與燒結(jié)礦并用時的效 果，如以下所示，使用滿足本發(fā)明規(guī)定的鐵等級和熔渣組成的實際的自熔性球團礦和實際 的燒結(jié)礦，一次變更它們的配合比率進行混合，對混合物實施高溫荷重還原試驗，進行壓損 急上升開始溫度的實測。作為實際的自熔性球團礦，使用在申請人的加古川煉鐵所內(nèi)的球團礦工廠制造的 自熔性白云石球團礦，作為實際的燒結(jié)礦，使用在申請人的加古川煉鐵所內(nèi)的球團礦工廠 制造的自熔性燒結(jié)礦。其成分組成顯示在表2中。如該表所示，本實施例中使用的自熔性球 團礦滿足本申請規(guī)定的鐵等級和熔渣組成(C/S≥0. 8，M/S≥0. 4，式(1)的值≥1290°C )。表2 高溫荷重還原試驗測定的壓損急上升開始溫度顯示在下述表3中。表3 如上述表2所示，本實施例中使用的燒結(jié)礦的壓損急上升開始溫度的實測值 為1277°C (試驗No. 1)，相對于此，自熔性球團礦的壓損急上升開始溫度的實測值為 1317°C (試驗No. 5)，比燒結(jié)礦的壓損急上升開始溫度高。而且，將這種球團礦和燒結(jié)礦混 合使用時，可知壓損急上升開始溫度比燒結(jié)礦單獨的情況高，球團礦的配合率變高，因此， 接近于球團礦單獨的壓損急上升開始溫度(試驗No. 2 4)。根據(jù)該結(jié)果確認到，通過使用滿足本發(fā)明的規(guī)定成分的自熔性球團礦，在作為高 爐用鐵原料和燒結(jié)礦并用時，能夠可靠地防止高爐內(nèi)熔敷帶的寬度的擴大。
權(quán)利要求
一種高爐用自熔性球團礦，其特征在于，CaO/SiO2的質(zhì)量比C/S為0.8以上，MgO/SiO2的質(zhì)量比M/S為0.4以上，其中，在將鐵成分相對于球團礦總量的含有率(質(zhì)量％)設(shè)為％TFe時，％TFe為65％以下，并且，由下式計算的高溫加載還原試驗中的壓損急上升開始溫度Ts(單位℃)為1290℃以上，式Ts＝110×C/S+100×M/S+25×％TFe 480。
2.一種高爐用自熔性球團礦的制造方法，其特征在于，具有如下工序原料調(diào)配工序， 其中，在鐵礦石中調(diào)配含有CaO和MgO的副原料，所得的調(diào)配原料的CaCVSiO2的質(zhì)量比為 0. 8以上，Mg0/Si02的質(zhì)量比為0. 4以上，并且，在將鐵成分相對于球團礦總量的含有率(質(zhì) 量％ )設(shè)為％ TFe時，% TFe為65%以下，并且，由下式計算的高溫加載還原試驗中的壓損 急上升開始溫度Ts為1290°C以上；造球工序，將如此調(diào)配的原料造球，成形為生球團；燒成 工序，在1220 1300°C加熱燒成該生球團，使其成為自熔性球團礦，式 Ts = IlOX C/S+100 XM/S+25 X % TFe-480
全文摘要
提供一種高爐用自熔性球團礦，CaO/SiO2質(zhì)量比為0.8以上，MgO/SiO2質(zhì)量比為0.4以上，其中，在將鐵相對于球團礦的含有率(質(zhì)量％)設(shè)為％TFe時，％TFe為65％以下，并且，由下式計算的高溫加載還原試驗中的壓損急上升開始溫度Ts(單位℃)為1290℃以上，式Ts＝110×C/S+100×M/S+25×％TFe-480。
文檔編號C21B5/00GK101896627SQ200880119899
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者北山修二, 安田榮作, 松井良行, 長谷川信弘 申請人:株式會社神戶制鋼所