专利名称：高炉用自熔性球团矿及其制造方法
技术领域：
本发明涉及作为高炉用铁原料使用的自熔性(selffluxing)球团矿(以下仅称为 “球团矿”。)及其制造方法，详细地说，涉及适用于和烧结矿一起装入(charge)高炉使用的 自熔性球团矿及其制造方法。
背景技术：
本申请人从1970年到1980年，专心致力于作为高炉用铁原料使用的自熔性 球团矿的改质技术的开发，并完成了如下技术通过在铁矿石中调配石灰石和白云石 (dolomite)作为CaO和MgO源，并使Ca0/Si02质量比为0. 8以上，Mg0/Si02质量比为0. 4 以上，将这样的调配原料造球(pelletize)，并对由此而成的生球团(raw pellet)进行烧 成(burning)，从而能够制造高温的还原性(reducibility)优异的自熔性球团矿(自熔性 白云石球团矿)(参照专利文献1、2)。另一方面，与上述自熔性球团矿的改质技术并进，本申请人还推进高炉的装料分 布控制技术(burden distribution control)的开发，使划时代地改善了高炉内的透气性、 透液性的中心加焦(center coke charging)技术得以完成(参照非专利文献1)。通过上述自熔性白云石球团矿的使用和中心加焦技术的应用，即使在同时使用球 团矿和烧结矿作为铁原料的高炉中大量喷吹微粉煤(pulverizedcoal)，仍可稳定且高产地 制造生铁。在此，上述自熔性白云石球团矿(以下，简称为“自熔性球团矿”或“球团矿”)，在 铁矿石中作为副原料添加石灰石和白云石，使CaCVSiO2质量比(简称为“C/S比”)和MgO/ SiO2质量比(简称为“M/S比”)为规定值以上，但从削减球团矿的成本的观点出发，石灰石 和白云石的配合量要求尽可能地少。另外，为了应对近年来的钢铁需求的急速增大而追求生铁进一步的增产，在同时 使用球团矿和烧结矿作为铁原料的高炉中，要求在高微粉煤比操作下进一步提高生产性， 高温还原性更优异的球团矿的供给。根据本申请人之后的认识判明，上述自熔性白云石球团矿的高温还原性，不仅单 是通过限定C/S和M/S而一义地决定，还受球团矿的铁等级(ironore grade即所使用的铁 矿石的铁等级)不小的影响。即，明确可知根据球团矿的铁等级，最佳的C/S和M/S的组合 范围变动。但是，对该定量的影响的比率至今为止没有系统地进行研究，包括球团矿的铁等 级的、更合适的C/S和M/S的组合范围还不清楚。非专利文献1松井等，“本公司的高炉操作技术的进步和作为中心加焦法的中心 流操作思想”，R&D神户制钢技报，第55卷，第2号，2005年9月，p. 9-1专利文献1特公平3-77853号公报专利文献2特公平3-77854号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种自熔性球团矿及其制造方法，其明确了自熔性 球团矿的包括铁等级的、更合适的Ca0/Si02质量比和Mg0/Si02质量比的组合的范围，更适 于和烧结矿并用作为高炉用铁原料使用，低成本且高温还原性优异。本发明是一种高炉用自熔性球团矿，Ca0/Si02质量比为0. 8以上，Mg0/Si02质量 比为0.4以上，其中，在将铁成分相对于球团矿总量的含有率(质量％)设为％TFe时，％ TFe为65%以下，并且，由下式计算的高温加载还原试验中的压损急上升开始温度Ts (单 位°C )为1290°C以上。式Ts = 110 X C/S+100 X M/S+25 X % TFe-480另外，本发明是一种高炉用自熔性球团矿的制造方法，其中，具有如下工序原料 调配工序，其中，在铁矿石中，调配含有CaO和MgO的副原料，所得的调配原料的Ca0/Si02质 量比为0. 8以上，Mg0/Si02质量比为0. 4以上，并且，在将铁成分相对于球团矿总量的含有 率(质量％ )设为％ TFe时，％ TFe为65%以下，并且，由下式计算的高温加载还原试验中 的压损急上升开始温度Ts (单位:。C)为1290°C以上；造球工序，将如此调配的原料造球， 成形为生球团；烧成工序，以1220 1300°C加热烧成该生球团，使其成为自熔性球团矿。式Ts = 110 X C/S+100 X M/S+25 X % TFe-480根据本发明，通过将自熔性球团矿的Ca0/Si02质量比C/S和Mg0/Si02质量比M/S 限定为规定值以上，并且，将由C/S、M/S和％ TFe推算的压损急上升开始温度Ts设定为作 为烧结矿的压损急上升开始温度的1290°C以上，由此，作为高炉用铁原料和烧结矿并用时， 能够可靠地防止在高炉内熔敷带的宽度扩大，确保通气性，因此，能够进一步提高高炉的生 产性。
具体实施例方式本发明的高炉用自熔性球团矿的构成本发明的高炉用自熔性球团矿，Ca0/Si02质量比C/S为0.8以上，Mg0/Si02质量比 M/S为0. 4以上，在将铁相对于球团矿的含有率(质量％ )设为％ TFe时，％ TFe为65% 以下，并且，由下式计算的高温加载还原试验中的压损急上升开始温度Ts (单位。C)为 1290°C 以上。Ts = 110 X C/S+100 X M/S+25 X % TFe-480 式(1)% TFe更优选的范围为64%以下。还有，％ TFe也被称为全部铁含量。以下，对于构成上述本发明的各要件更详细地进行说明。(熔渣组成)通过将规定自熔性球团矿的熔渣组成的Ca0/Si02质量比和Mg0/Si02质量比均提 高到规定值(0. 8和0. 4)以上，并且，添加铁等级(％ TFe)将推算的压损急上升开始温度限 定在作为烧结矿的压损急上升开始温度的1290°C以上，由此，能够将高温还原时的球团矿 的软化、熔落温度维持在和烧结矿同等甚至更高。其结果是，改善球团矿的高温还原性，并 且，能够将高炉内的熔敷带的宽度位置在和单独使用烧结矿时大致相同的程度。在此，在下面对上述式(1)的导出过程进行说明。
本发明者们在实际的球团矿工厂中，相对于所定的铁矿石原料，适当调整石灰石、 白云石和蛇纹岩(serpentinite)的配合比率的组成，由此，如表1所示依次变更％ TFe、C/ S和M/S三个变量，制作球团矿，对各球团矿实施高温荷重还原试验，测定压损急上升开始 温度。其结果一并表示在表1中。表 1 而且，% TFe,C/S和M/S三个变量对压损急上升开始温度的各影响度的程度假定 均能够1次近似，使用上述表1的结果进行重回归分析(multiple regression analysis), 得到上述式(1)的关系。在此，高温荷重还原试验是模拟高炉内的升温还原图案，如下述试验条件所示，在 石墨甘锅(graphite crucible)中填充规定量的试料，施加一定的荷重，同时，在升温条件 下使还原气体流通，进行通过排气分析进行的还原率测定、通过应变计进行的试料填充层 的收缩率测定和通过差压计进行的试料填充层的压损测定。(高温荷重还原试验的试验条件)
石墨甘锅内径43mm 试料量大约87g (填充高度大约33. 5mm) 荷重1. Okgf/cm2 ( = 9. 80665 X 104Pa) 温度[室温一1000°C ] X 10°C /min, [1000°C—熔落结束]X5°C /min
还原气体[30 容量％ C0+70 容量％ N2] X 7. 2NL/min而且，所谓压损急上升开始温度是从试料填充层的压损的上升速度开始到成为 50mmH20/min ( = 490. 3325Pa/min)以上的温度。如此，填充试料的急上升是试料的熔融开 始的情况，因此，压损急上升开始温度相当于高炉内的熔敷层的上面位置的温度。另外，使烧结矿的压损急上升开始温度为1290°C以上是基于公知文献(砂原等 铁和钢，vol, 92 (2006)No. 12，p. 183-192)中的显示烧结矿的高温荷重软化试验(与上述 高温荷重还原试验相同，模拟高炉内的升温还原图案的试验)中的温度和压损的关系的 Fig. 23。如上所述，C/S需要为0. 8以上，优选为1. 0以上，更优选为1. 4以上，特别优选为 1. 4以上。另夕卜，M/S需要为0. 4以上，优选为0. 5以上，更优选为0. 6以上，特别优选为0. 7 以上。另外，由上述式(1)推算的压损急上升开始温度Ts为作为烧结矿的压损急上升开始 温度的1290°C以上，优选为1300°C以上，更优选为1310°C以上，特别优选为1320°C以上。但是，C/S、M/S、压损急上升开始温度Ts过高时，球团矿烧成时CaO和MgO成分难 以熔渣化，烧成球团矿的强度降低，并且，作为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为2.0以下，更优选为1.8以下，特别优选为1.6以下，M/S为1. 1以 下，更优选为1.0以下，特别优选为0.9以下，压损急上升开始温度Ts为1370°C以下，更优 选为1360°C以下，特别优选为1350°C以下。同时满足上述铁等级和熔渣组成的自熔性球团矿，球团矿自身的高温还原性优 异，并且，作为高炉用原料和烧结矿并用也能够防止高炉内熔敷带的宽度的扩大确保通气 性，因此，高炉生产性能够进一步提高。(本发明的高炉用自熔性球团矿的制造方法)上述本发明的高炉用自熔性球团矿例如能够如下制造。(原料配合工序)根据作为铁原料的铁矿石(团矿料pellet feed)的铁等级，调配石灰石和白云石 作为含有CaO和MgO的副原料，使&0/5102质量比为0.8以上(优选为1.0以上，更优选 为1.2以上，特别优选为1.4以上)，使1%0/5102质量比为0.4以上(优选为0.5以上，更 优选为0. 6以上，特别优选为0. 7以上)，使由上述式(1)限定的压损急上升开始温度Ts为 1290°C (优选为1300°C以上，更优选为1310°C以上，特别优选为1320°C以上)，如此进行调 整。铁矿石和副原料根据需要，事先或在调配后用球磨机(ball mill)等粉碎，使调配原料 的粒度为44 iim以下，80质量％以上。(造球工序)在该调配原料中添加适量的水分，作为造球机使用盘式造球机(panpelletizer) 或圆筒造球机(drum pelletizer)进行造球，形成生球团。(烧成工序)如上述这样成形的生球团，填充到作为烧成装置的链篦机-回转窑(gratekiln) 或带式焙烧机(straight grate)的移动炉篦上，使该球团层流通高温气体，由此经过干燥、 脱水(只在需要的情况下进行)、预热的各阶段后，前者在回转窑(rotary kiln)中，后者直 接在移动炉篦上，以1220 1300°C的高温气体被加热烧成，得到自熔性球团矿。加热烧成 的温度根据所使用的铁矿石的种类和Ca0/Si02质量比、Mg0/Si02质量比等，在上述温度范
6围适宜调整即可。如上得到的自熔性球团矿，其铁等级和熔渣组成满足本发明规定的Ca0/Si02质量 比和1%0/5102质量比，以及由上述式(1)限定的压损急上升开始温度Ts≥1290°C。
实施例为了确实证明将本发明的自熔性球团矿作为高炉用铁原料与烧结矿并用时的效 果，如以下所示，使用满足本发明规定的铁等级和熔渣组成的实际的自熔性球团矿和实际 的烧结矿，一次变更它们的配合比率进行混合，对混合物实施高温荷重还原试验，进行压损 急上升开始温度的实测。作为实际的自熔性球团矿，使用在申请人的加古川炼铁所内的球团矿工厂制造的 自熔性白云石球团矿，作为实际的烧结矿，使用在申请人的加古川炼铁所内的球团矿工厂 制造的自熔性烧结矿。其成分组成显示在表2中。如该表所示，本实施例中使用的自熔性球 团矿满足本申请规定的铁等级和熔渣组成(C/S≥0. 8，M/S≥0. 4，式(1)的值≥1290°C )。表2 高温荷重还原试验测定的压损急上升开始温度显示在下述表3中。表3 如上述表2所示，本实施例中使用的烧结矿的压损急上升开始温度的实测值 为1277°C (试验No. 1)，相对于此，自熔性球团矿的压损急上升开始温度的实测值为 1317°C (试验No. 5)，比烧结矿的压损急上升开始温度高。而且，将这种球团矿和烧结矿混 合使用时，可知压损急上升开始温度比烧结矿单独的情况高，球团矿的配合率变高，因此， 接近于球团矿单独的压损急上升开始温度(试验No. 2 4)。根据该结果确认到，通过使用满足本发明的规定成分的自熔性球团矿，在作为高 炉用铁原料和烧结矿并用时，能够可靠地防止高炉内熔敷带的宽度的扩大。
权利要求
一种高炉用自熔性球团矿，其特征在于，CaO/SiO2的质量比C/S为0.8以上，MgO/SiO2的质量比M/S为0.4以上，其中，在将铁成分相对于球团矿总量的含有率(质量％)设为％TFe时，％TFe为65％以下，并且，由下式计算的高温加载还原试验中的压损急上升开始温度Ts(单位℃)为1290℃以上，式Ts＝110×C/S+100×M/S+25×％TFe 480。
2.一种高炉用自熔性球团矿的制造方法，其特征在于，具有如下工序原料调配工序， 其中，在铁矿石中调配含有CaO和MgO的副原料，所得的调配原料的CaCVSiO2的质量比为 0. 8以上，Mg0/Si02的质量比为0. 4以上，并且，在将铁成分相对于球团矿总量的含有率(质 量％ )设为％ TFe时，% TFe为65%以下，并且，由下式计算的高温加载还原试验中的压损 急上升开始温度Ts为1290°C以上；造球工序，将如此调配的原料造球，成形为生球团；烧成 工序，在1220 1300°C加热烧成该生球团，使其成为自熔性球团矿，式 Ts = IlOX C/S+100 XM/S+25 X % TFe-480
全文摘要
提供一种高炉用自熔性球团矿，CaO/SiO2质量比为0.8以上，MgO/SiO2质量比为0.4以上，其中，在将铁相对于球团矿的含有率(质量％)设为％TFe时，％TFe为65％以下，并且，由下式计算的高温加载还原试验中的压损急上升开始温度Ts(单位℃)为1290℃以上，式Ts＝110×C/S+100×M/S+25×％TFe-480。
文档编号C21B5/00GK101896627SQ200880119899
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月15日 优先权日2007年12月20日
发明者北山修二, 安田荣作, 松井良行, 长谷川信弘 申请人:株式会社神户制钢所