CN111989411B - 高炉的原料装入方法 - Google Patents

Abstract

在具有无料钟式装入装置的高炉中，当在炉内形成小块焦炭与矿石的混合层时，防止炉心焦炭的细粒化并促进矿石的还原反应。具备无料钟装入装置的高炉的原料装入方法，所述无料钟装入装置在炉顶部具有多个主料斗和容量比主料斗小的副料斗，其中，在将投入到多个主料斗中的1个以上中的矿石排出并利用旋转滑槽从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入时，在开始矿石的装入后，至少直到1批次中所装入的所述矿石的总量的15质量％的装入完成为止，从旋转滑槽仅装入矿石，然后，从任意时间点起，开始将投入到副料斗中的小块焦炭的排出，然后，在任意期间，从旋转滑槽将小块焦炭与矿石一同装入。

Description

高炉的原料装入方法

技术领域

本发明涉及具有无料钟式装入装置的高炉的原料装入方法。

背景技术

近年来，从防止全球变暖的观点出发要求削减CO₂。在钢铁业中，CO₂排出量的大约70％由高炉产生，要求削减高炉中的CO₂排出量。高炉中的CO₂削减能够通过削减高炉中使用的焦炭、微粉炭、天然气等还原材料来实现。

另一方面，在削减还原材料、特别是削减焦炭的情况下，由于确保炉内通气性的焦炭减少，因此炉内通气阻力增加。在通常的高炉中，若从炉顶装入的矿石达到开始软化的温度，则由于上部存在的原料的自重而在填埋空隙的同时变形。因此，在高炉下部，矿石层的通气阻力非常大，形成气体几乎不流动的熔融带。该熔融带的通气性对于高炉整体的通气性影响很大，限制高炉中的生产率。

以往，为了改善熔融带的通气阻力而进行了许多研究。作为其中之一，已知在矿石层中混合焦炭是有效的。对此，例如，专利文献1中公开了下述方法：在无料钟式高炉中，向矿石料斗中的下游侧的料斗中装入焦炭，在输送机上使焦炭堆积在矿石之上后装入炉顶料斗，经由旋转滑槽将矿石和焦炭装入高炉内，从而将焦炭均匀混合到矿石中。在专利文献2中公开了下述方法：将矿石和焦炭分别贮存在炉顶的料斗中，并将焦炭和矿石同时混合装入，从而始终顺畅地进行焦炭的中心装入和矿石及焦炭的混合装入。

为了获得将矿石和焦炭均匀混合所带来的效果，关于向高炉的原料装入方法、装入装置的研究也是重要的，以往进行了许多研究。专利文献3公开了相对于使高炉原料贮藏用料斗与分配滑槽连通的原料的主供给通路而从副供给通路进行原料供给的原料装入方法。专利文献3中公开了对应于主原料的装入时间而依次混入副原料并向炉内供给的方式。

专利文献4中，公开了从多个主料斗同时装入多种原料的向高炉的原料装入方法。但是，在原料向高炉装入时，需要用于将主料斗内置换为高炉内气氛的均排压时间(日文：均排圧時間)，因此，为了维持生产量而难以使用仅为少量原料的料斗。

专利文献5中，公开了下述方法：为了实现少量原料的装入，在通常的料斗(第1料斗)的基础上设置小型的第2料斗，对应于原料种类而在从第1料斗装入主原料的间歇或者与主原料的装入同时从第2料斗装入原料。在专利文献5中，预先在收容作为主原料的矿石的第1料斗内的预先确定的水平(level)收容劣质矿石，在向高炉装入时，与从第1料斗排出的矿石基于漏斗流排出特性而向炉内装入的时机相应地将筛下焦炭从第2料斗排出，从而促进劣质矿石与筛下焦炭的混合。对于设置在高炉上部的料斗而言，如上所述，由于需要在向料斗的原料贮藏时置换为大气气氛、在向高炉的原料排出时置换为高炉内气氛的均排压时间，因此为了维持生产量，难以使用仅为少量原料的料斗。专利文献5中公开的第2料斗为了解决这一问题而设，能够单独装入少量原料，能够有效利用少量原料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-211210号公报

专利文献2:日本特开2004-107794号公报

专利文献3:日本特开昭57-207105号公报

专利文献4:国际公开2013/172045号

专利文献5:日本专利3948352号公报

非专利文献

非专利文献1：清水等、“关于高炉炉芯焦炭层的控制的基础的研究”、铁与钢、社团法人日本钢铁协会、1987年、第73卷、S754

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，若能够有效地将小块焦炭等少量原料装入高炉，则能够改善炉内通气性，因此对于高炉还原材料比的减小而言是有效的。另一方面，上述少量原料和矿石等主原料因其密度差及粒径差而发生偏析，因此要求对其进行控制。对此，如上述专利文献3、专利文献5所示，研究了在向高炉内装入原料时同时从多个料斗装入不同种类原料的措施。

但是，已知若小块焦炭这样的粒径小的原料被装入到炉中心部，则对在炉中心部流动的气流的阻力变大，因此这将成为妨碍形成稳定的中心气流的要因。如非专利文献1所报告那样，装入到高炉无量纲半径0.12以下的区域中的焦炭被供给至形成在熔融带的下方的炉芯。该炉心焦炭不会在从高炉的风口供给的氧气的作用下燃烧而长期间滞留在炉内，因此，若该炉心焦炭的粒径小，则成为在长期间内炉内通气性降低、不稳定化的原因。

这样的课题是无法仅通过像专利文献3、专利文献5那样在将原料向高炉内装入时同时从多个料斗装入不同种类原料来解决的。

本发明的目的在于提供一种高炉的原料装入方法，其能够解决上述现有技术的课题，在具有无料钟式装入装置的高炉中，在炉内形成小块焦炭和矿石的混合层时能够防止炉心焦炭的细粒化并促进矿石的还原反应，由此能够在抑制高炉内的通气性恶化的同时改善还原性。

用于解决课题的手段

解决上述课题的本发明的要旨如下。

[1]高炉的原料装入方法，前述高炉具备无料钟装入装置，前述无料钟装入装置在炉顶部具有多个主料斗和容量比前述主料斗小的副料斗，前述高炉的原料装入方法中，在将投入到前述多个主料斗中的1个以上中的矿石排出并利用旋转滑槽从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入时，在开始前述矿石的装入后，至少直到1批次中所装入的前述矿石的总量的15质量％的装入完成为止，从前述旋转滑槽仅装入前述矿石，然后，从任意时间点起，开始将投入到前述副料斗中的小块焦炭排出，然后，在任意期间，从前述旋转滑槽将前述小块焦炭与前述矿石一同装入。

[2]根据[1]所述的高炉的原料装入方法，其中，向前述副料斗投入多个装载量的前述小块焦炭，从前述副料斗将1个装载量的前述小块焦炭分为各批次排出。

[3]高炉的原料装入方法，前述高炉具备无料钟装入装置，前述无料钟装入装置在炉顶部具有多个主料斗和容量比前述主料斗小的副料斗，前述高炉的原料装入方法中，在将投入到前述多个主料斗中的1个以上中的矿石排出并利用旋转滑槽从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入时，与前述矿石的装入开始同时或者从装入开始后的任意时间点起，开始将投入到前述副料斗中的小块焦炭排出，从前述旋转滑槽将前述小块焦炭与前述矿石一同装入，至少直到1批次中所装入的前述矿石的总量的90质量％的装入完成的时间点为止，停止前述小块焦炭的装入。

[4]根据[3]所述的高炉的原料装入方法，其中，向前述副料斗投入多个装载量的前述小块焦炭，从前述副料斗将1个装载量的前述小块焦炭分为各批次排出。

[5]根据[1]或[2]所述的高炉的原料装入方法，其中，在从1批次中所装入的前述矿石的总量的27质量％的装入完成的时间点起至46质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从前述副料斗排出的前述小块焦炭的排出速度高于其他期间中的排出速度。

[6]根据[5]所述的高炉的原料装入方法，其中，在从1批次中所装入的前述矿石的总量的27质量％的装入完成的时间点起至46质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从前述副料斗排出的前述小块焦炭的排出速度为其他期间中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

[7]根据[3]或[4]所述的高炉的原料装入方法，其中，在从1批次中所装入的前述矿石的总量的54质量％的装入完成的时间点起至83质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从前述副料斗排出的前述小块焦炭的排出速度高于其他期间中的排出速度。

[8]根据[7]所述的高炉的原料装入方法，其中，在从1批次中所装入的前述矿石的总量的54质量％的装入完成的时间点起至83质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从前述副料斗排出的前述小块焦炭的排出速度为其他期间中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

[9]根据[1]至[4]中任一项所述的高炉的原料装入方法，其中，测定高炉内的炉半径方向上的气体组成分布，求算炉半径方向上的CO气体利用率的分布，在前述CO气体利用率为炉半径方向上的平均值以上的炉半径方向区域中，使从前述副料斗排出的前述小块焦炭的排出速度高于其他炉半径方向区域中的排出速度。

[10]根据[9]所述的高炉的原料装入方法，其中，测定高炉内的炉半径方向上的气体组成分布，求算炉半径方向上的CO气体利用率的分布，在前述CO气体利用率为炉半径方向上的平均值以上的炉半径方向区域中，使从前述副料斗排出的前述小块焦炭的排出速度为其他炉半径方向区域中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

[11]根据[1]至[10]中任一项所述的高炉的原料装入方法，其中，前述副料斗具有料斗主体及排出口，前述副料斗设置于前述料斗主体及前述排出口的中心轴与前述高炉的炉体中心轴一致的位置。

发明效果

根据本发明，能够在炉内以适当的状态形成小块焦炭和矿石的混合层，由此能够抑制炉心焦炭的细粒化和与之相伴的炉心部的通气性恶化并促进矿石的还原反应、改善还原性。

附图说明

图1是将炉体上部切缺后的状态的无料钟装入装置1a的整体立体图。

图2是图1的II-II剖视图。

图3是将炉体上部切缺后的状态的无料钟装入装置1b的整体立体图。

图4是图3的IV-IV剖视图。

图5是以无量纲半径与装入比率的关系示出由旋转滑槽4进行的原料的装入范围的图。

图6是炉内的原料装入层最上部的纵剖视图。

图7是示出标准的矿石层厚度的半径方向的分布的图。

图8是以无量纲半径与装入比率的关系示出原料的装入范围及装入中心位置的图。

图9是实施例中使用的模型试验装置的示意图。

图10是说明从模型试验装置排出的排出原料的分开回收方法的图。

图11是示出从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入原料的情况下的混合焦炭的比率与装入比率的关系的图。

图12是示出从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入原料的情况下的混合焦炭的比率与装入比率的关系的图。

具体实施方式

在矿石层中混合小块焦炭对于炉内通气性的改善是有效的，但在该情况下，需要防止由小块焦炭残留在炉芯部而引起的炉况恶化。混合在矿石中的小块焦炭发挥促进矿石的反应的作用，因此如后所述，期望在矿石的层厚变厚的区域中提高焦炭混合率。因此，在矿石层中混合小块焦炭的情况下，期望以满足上述要求的方式将小块焦炭向炉内装入。

在使用以往的原料装入装置的情况下，预先在主料斗内将小块焦炭混合到矿石中并向高炉内排出。此时，在排出初期不排出小块焦炭，而在原料投入初期仅将矿石投入主料斗，然后，包含小块焦炭的原料被投入至主料斗。但是，在主料斗内，产生由矿石与小块焦炭的密度差引起的偏析，进而这些原料以漏斗流从主料斗排出，因此以与向主料斗中投入时的小块焦炭的混合比率不同的混合比率排出。因此，难以将小块焦炭控制为上述优选的混合方式。

因而，在本发明中，使用在炉顶部具有多个主料斗和容量小于该主料斗的副料斗的无料钟装入装置，向多个主料斗中的1个以上的主料斗中投入矿石，向副料斗中投入多个装载量的小块焦炭，从该主料斗和副料斗分别将1个装载量的矿石和小块焦炭分为多个批次排出。就这样的原料装入而言，能够通过对原料从主料斗及副料斗排出的排出量进行调节来变更小块焦炭的混合比率，因此容易将小块焦炭控制为优选的混合方式。

在本发明中，所谓小块焦炭，是指在从使用室炉式焦炭炉制造的焦炭中获得在高炉中使用的块状焦炭时通过筛分除去的小粒径的块状焦炭。小块焦炭的平均粒径(D50)通常为5～25mm左右。

在本发明中，所谓矿石，是指作为铁源的烧结矿、块矿石、球团矿等中的1种以上。在主要用于调节炉渣成分的副原料(例如石灰石、硅石、蛇纹石等)混合到矿石中的情况下，矿石包含上述副原料。

在高炉的操作中，以矿石层与焦炭层交替形成的方式从炉顶部向高炉内装入原料。在矿石层中混合小块焦炭的情况下，用于形成1层矿石层所使用的矿石及小块焦炭为1个装载量的矿石及小块焦炭，该1个装载量的矿石及小块焦炭分为多个批次装入。本发明的高炉的原料装入方法以1批次中所装入的矿石及小块焦炭的装入方法为对象。

若1批次中所装入的原料的粒径存在变化，则存在炉内的气体流动变得不稳定的可能。因此，优选以副料斗内的原料的下降成为质量流(mass flow)的方式，使得投入到副料斗中的原料按照投入的顺序从副料斗排出。将副料斗的排出口的直径设为d1、将副料斗的料斗主体的直径设为d2时，优选料斗主体的直径d2满足d1＜d2≤1.5×d1。由此，副料斗内的原料的下降成为质量流。

图1及图2是示出本发明中使用的高炉的无料钟装入装置的一实施方式的示意图。图1是将炉体上部切缺后的状态的无料钟装入装置1a的整体立体图。图2是图1的II-II剖视图。无料钟装入装置1a具有料斗中心轴位于以炉体中心轴为中心的1个假想圆上的3个主料斗2和在这些多个主料斗2的外侧配置的1个副料斗3。

图3及图4是示出本发明中使用的高炉的无料钟装入装置的其他实施方式的示意图。图3是将炉体上部切缺后的状态的无料钟装入装置1b的整体立体图。图4是图3的IV-IV剖视图。与图1及图2的实施方式同样地，该无料钟装入装置1b也具有料斗中心轴位于以炉体中心轴为中心的1个假想圆上的3个主料斗2和1个副料斗3。在无料钟装入装置1b中，副料斗3设置在3个主料斗2的中心，副料斗3的料斗主体3a及排出口3b的中心轴设置为与高炉的炉体中心轴一致。

在以上各实施方式的无料钟装入装置1a、1b中，从主料斗2排出的矿石和从副料斗3排出的小块焦炭经由集合料斗5被从旋转滑槽4装入高炉内。在图1、图3中，6为高炉主体，7为装入带式输送机。在副料斗3的排出口设有流量调节阀(未图示)，以能够控制小块焦炭的排出速度。

以下，以使用上述无料钟装入装置1a、1b的情况为例，说明本发明的原料装入方法的详情。

根据非专利文献1，装入到高炉无量纲半径(将炉中心设为起点：0、将炉壁设为终点：1.0的炉的无量纲半径)为0.12以下的区域中的原料被向炉芯供给。因此，若小粒径的原料被向无量纲半径0.12以下的区域装入，则存在细小的原料被向炉芯供给而妨碍炉芯部的通气性的可能性。为了避免这样的现象，将小块焦炭装入比无量纲半径0.12靠外侧(炉壁侧)即可。

图5是以无量纲半径与装入比率的关系示出使用旋转滑槽4的原料的装入范围的图。图5中示出的装入范围通过图9中示出的1/20比例尺的模型试验装置求出。图5的(a)示出将原料从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入的情况下的原料的装入范围。图5的(b)示出将原料从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入的情况下的原料的装入范围。在此，所谓装入范围，是指在原料从旋转滑槽4向高炉内装入时，原料在炉半径方向上扩展的范围。

高炉炉顶的原料的堆积面形成为炉中心部位于最低位置的研钵状，将原料从旋转滑槽4落在其斜面上的位置设为装入中心位置。将原料从该装入中心位置朝向炉中心方向及炉壁方向扩展并堆积的范围设为装入范围。若使旋转滑槽4从炉中心侧向炉壁侧移动，则原料从研钵状的斜面的下侧装入，因此原料向炉中心侧的扩展受到抑制。因此，使旋转滑槽4从炉中心侧向炉壁侧移动而将原料装入的情况下的装入范围比使旋转滑槽4从炉壁侧向炉中心侧移动而将原料装入的情况下的装入范围窄。所谓图5的横轴的“装入比率”，表示在利用旋转滑槽4将1批次量的原料从炉中心侧朝向炉壁侧或者从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入时，炉半径方向的各装入位置处完成装入的矿石在1批次中所装入的矿石的总量中的比例(在图8、图11、图12中相同)。例如，装入比率0.1是指相应装入位置处，完成1批次所装入的矿石的总量中的10质量％的装入。

图6是炉内的原料装入层最上部的纵剖视图。图6中示意性示出“装入范围”和作为其中心的“装入中心位置”。

在将原料从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入的情况下，根据图5的(a)，通过在装入比率变为0.15以上之后将小块焦炭装入，从而能够避免小块焦炭被装入无量纲半径0.12以下的区域。在将原料从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入的情况下，根据图5的(b)，通过在装入比率变为0.9以下之后装入小块焦炭，从而能够避免小块焦炭被装入无量纲半径0.12以下的区域。

根据以上结果，对于适合于进行小块焦炭混合的区域而言，在从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入原料的情况下，为装入比率0.15以上的区域，在从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入原料的情况下，为装入比率0.9以下的区域。

因而，在本发明中，在将投入到1个主料斗2中的矿石排出并利用旋转滑槽4从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入的情况下(本发明的第一原料装入方法)，在使矿石的装入开始后，至少直到1批次中所装入的矿石的总量的15质量％的装入完成为止，从旋转滑槽4仅装入矿石，然后，从任意时间点起，开始将投入到副料斗3中的小块焦炭的装入，然后，在任意期间，从旋转滑槽4将小块焦炭与矿石一同装入。开始装入小块焦炭的时机既可以是1批次中所装入的矿石的总量的15质量％的装入完成的时间点，也可以是1批次中所装入的矿石的总量的15质量％的装入完成后、也可以是经过一定期间之后。小块焦炭的装入可以在直至矿石的总量的装入完成为止进行，也可以在矿石的总量的装入完成以前停止。开始装入小块焦炭的时机、进行小块焦炭的装入的期间对应于所需的小块焦炭的混合方式确定即可。

在将投入到1个主料斗2中的矿石排出并利用旋转滑槽4从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入的情况下(本发明的第二原料装入方法)，在与矿石的装入开始同时或者从装入开始后的任意时间点起，开始将投入到副料斗3中的小块焦炭的装入，从旋转滑槽4将小块焦炭与矿石一同装入，至少直到1批次中所装入的矿石的总量的90质量％的装入完成的时间点为止，停止小块焦炭的装入。在该情况下也同样地，开始装入小块焦炭的时机、进行小块焦炭的装入的期间根据所需的小块焦炭的混合方式确定即可。

图7是示出标准的矿石层厚度的半径方向的分布的图。图7的纵轴是装入层最上部的“矿石层厚度/全部层厚度(矿石层厚度+焦炭层厚度)”，横轴为无量纲半径。如图7所示，特别是在无量纲半径0.4～0.6的区域中矿石层厚变厚。认为该区域由于矿石的反应负荷高，因此若混合大量小块焦炭，则能够获得由混合焦炭产生的矿石的还原反应促进效果。要将大量小块焦炭装入这样的区域，以使得图6中示出的装入中心位置落入无量纲半径0.4～0.6的区域内的方式装入混合有大量小块焦炭的原料即可。参见图5的(a)、(b)，对于无量纲半径0.4～0.6的区域而言，在从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入原料的情况下为装入比率为0.27～0.46的区域，而在从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入原料的情况下为装入比率为0.54～0.83的区域。因而，在本发明中，优选在这些无量纲半径区域的一部分或全部中，使从副料斗3排出的小块焦炭的排出速度高于其他期间中的排出速度。由此，能够将更多小块焦炭装入上述无量纲半径区域，能够促进矿石的还原反应。

在上述特定的无量纲半径区域(特定的装入比率的区域)中进行提高小块焦炭的排出速度的原料装入的情况下，需要如图6所示的装入原料的堆a₁所示，使得“装入中心位置”落入其指定范围(上述特定的无量纲半径区域)内。例如，在如图6的装入原料的堆a₂所示，“装入中心位置”未在指定范围(上述特定的无量纲半径区域)内的情况下，即使装入范围与指定范围部分重叠，也存在装入原料的堆的大半位于指定范围外的情况而不理想。

图8是以无量纲半径与装入比率的关系示出原料的装入范围及装入中心位置的图。如图8所示，若以“装入中心位置”为基准，则无量纲半径0.4～0.6的区域对应于装入比率0.27～0.46的区域。

因此，在本发明中，优选的是，在将投入到1个主料斗2中的矿石排出并利用旋转滑槽4从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入的情况下(本发明的第一原料装入方法)，在从1批次中所装入的矿石的总量的27质量％的装入完成的时间点起至46质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从副料斗3排出的小块焦炭的排出速度高于其他期间中的排出速度。在将矿石从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入的情况下，在从1批次中所装入的矿石的总量的27质量％的装入完成的时间点起至46质量％的装入完成的时间点为止的期间为炉内的矿石的堆积厚度较大的区域，在该区域混合更多的小块焦炭，从而能够期待促进矿石的还原反应。在该情况下，优选小块焦炭的排出速度为其他期间中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。若小块焦炭的排出速度为其他期间中的排出速度的1.5倍以上，则能够显著地促进矿石的还原反应。另一方面，即使使小块焦炭的排出速度超过其他期间的排出速度的2倍而增加，矿石的还原反应的进行度也已饱和而不优选。

优选的是，在将投入到1个主料斗2中的矿石排出并利用旋转滑槽4从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入的情况下(本发明的第二原料装入方法)，在1批次中所装入的矿石的总量的54质量％的装入完成的时间点起至83质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从副料斗3排出的小块焦炭的排出速度高于其他期间中的排出速度。在将矿石从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入的情况下，从1批次中所装入的矿石的总量的54质量％的装入完成的时间点起至83质量％的装入完成的时间点为止的期间为炉内的矿石的堆积厚度较大的区域，通过在该区域中混合更多的小块焦炭，从而能够期待促进矿石的还原反应。基于与上述相同的理由，该情况下的小块焦炭的排出速度也优选为其他期间中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

在本发明中，优选的是，在炉顶部或轴上部测定高炉内的炉半径方向上的气体组成分布，求算炉半径方向上的CO气体利用率的分布，在该CO气体利用率为炉半径方向上的平均值以上的炉半径方向区域中，使从副料斗3排出的小块焦炭的排出速度高于其他炉半径方向区域中的排出速度。炉半径方向上的CO气体利用率高的区域相当于矿石层的厚度大且矿石的还原负荷大的区域，通过在这样的区域中混合更多的小块焦炭，从而能够期待促进矿石的还原反应。在该情况下，基于与上述相同的理由，优选小块焦炭的排出速度也为其他炉半径方向区域中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

CO气体利用率基于炉内气体组成由下式(1)定义。

CO气体利用率＝100×(CO₂体积％)/[(CO体积％)+(CO₂体积％)] (1)

在高炉炉顶部或轴上部沿炉半径方向***炉顶气体探测器或轴气体探测器，在炉半径方向的5个部位以上且10个部位以下对炉内气体进行采样，对其进行气体分析，求算炉半径方向的各部位的气体组成。能够根据炉半径方向的各部位的气体组成，求算炉半径方向的各部位的气体利用率及炉半径方向的CO气体利用率的分布。CO气体利用率的平均值设为上述全部测定部位处的CO气体利用率的算术平均值。

在将图1及图2的无料钟装入装置1a与图3及图4的无料钟装入装置1b比较的情况下，就副料斗3偏离高炉中心轴配置的图1及图2的无料钟装入装置1a而言，在旋转滑槽4的旋转位置相对于高炉中心轴位于副料斗侧的情况和位于副料斗相反侧的情况下，原料流的落下位置产生偏差。与此相对，对于副料斗3的主体及排出口的中心轴与炉体中心轴一致的图3及图4的无料钟装入装置1b而言，从主料斗2切出的原料与从副料斗3切出的原料的速度矢量的绝对值在全部的主料斗2中相同，因此未在原料流的落下位置产生上述偏差。因此，容易高精度地控制原料的落下位置。副料斗3位于集合料斗5的正上方，因此能够省略从副料斗3到集合料斗5的原料流路，排出时机等的调节也变得容易。

在本发明中，向副料斗3投入多个装载量的小块焦炭，从副料斗3将1个装载量的小块焦炭分为多个批次排出。由此，能够削减原料排出时的均排压时间，因此即使在使用独立的副料斗向高炉内装入少量原料的情况下，也能够维持高炉的生产量。

实施例

使用1/20比例尺的模型试验装置，进行矿石和焦炭的装入试验。图9是实施例中使用的模型试验装置的示意图。以能够对小块焦炭的排出速度进行控制的方式，在模型试验装置的副料斗的排出口设置流量调节阀(未图示)。在发明例中，向主料斗投入矿石，向副料斗投入小块焦炭，在矿石从主料斗排出的排出期间的一部分中，从副料斗排出小块焦炭。另一方面，在比较例中，基于以往方法，仅使用主料斗，将矿石与小块焦炭以成为规定的状态的方式向主料斗投入，并从主料斗将这些矿石排出。

图10是说明从模型试验装置排出的排出原料的分开回收方法的图。在该试验中，如图10所示，将旋转滑槽从模型试验装置拆下，在搬送输送机上设置多个采样箱，通过使该采样箱与原料排出同步地以恒定速度移动，从而分开回收排出原料。针对所回收的排出原料进行利用矿石与小块焦炭的比重差的比重分离，求出排出原料中的小块焦炭的比率。

使用模型试验装置，进行利用旋转滑槽从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入原料的装入试验，使用上述方法测定排出原料中的小块焦炭的比率(混合焦炭的比率)。图11是示出从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入原料的情况下的混合焦炭的比率与装入比率的关系的图。

根据图11，在使用以往方法的比较例1中，在原料的排出初期不排出小块焦炭，在装入比率为0.1之后排出小块焦炭。在主料斗内，由于受到小块焦炭的偏析的影响，因此在装入比率为0.9～1.0的排出末期，混合焦炭比率迅速上升，而排出中间期的混合焦炭比率处于低位。

与此相对，在发明例1～3中，在装入比率0.15之后排出小块焦炭，并能够对从副料斗排出的小块焦炭排出量进行控制，因此在发明例1中，能够在小块焦炭的整个排出期间内使得混合焦炭比率大致恒定。在发明例2、3中，能够提高特别是矿石层变厚的排出中间期的混合焦炭比率。

进行设想利用旋转滑槽从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入原料的情况的上述装入试验，以上述方法测定排出原料中的小块焦炭的比率(混合焦炭比率)。图12是示出从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入原料的情况下的混合焦炭比率与装入比率的关系的图。

根据图12，与图11的比较例1同样地，在基于以往方法的比较例2中，由于在主料斗内受到小块焦炭的偏析的影响等，因此难以大幅度变更混合焦炭比率。在比较例3中，同时进行从主料斗的矿石的装入和从副料斗的小块焦炭的装入，从炉壁侧至炉中心侧为止将小块焦炭大致均匀地混合到矿石中。与此相对，在发明例4、5中，在装入比率0.9以前停止小块焦炭的排出，并能够对从副料斗排出的小块焦炭排出量进行控制，因此，在发明例4中，能够在小块焦炭的整个排出期间内使得混合焦炭比率大致恒定。在发明例5中，能够提高特别是矿石层变厚的排出中间期的混合焦炭比率。

表1中汇总示出通过高炉操作预测模型评价各实施例及比较例的操作条件的结果。如表1所示，发明例1～5与比较例1～3相比，还原材料比及填充层的压力损失降低。根据这些结果可知，通过像发明例1～5这样装入矿石及小块焦炭，能够改善小块焦炭的混合性以改善通气性、还原性，减小高炉的还原材料比。

对于利用旋转滑槽从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入原料的发明例1～3的任意而言，与比较例1相比，通气性、还原性均有所改善。特别是，在发明例2、3(在矿石层变厚的装入比率0.3～0.7附近装入大量小块焦炭，且在原料向高炉周边部装入的装入比率1.0附近也维持了小块焦炭量)中，通气性及还原性的改善效果显著。特别是，在矿石层厚度大的装入比率0.27～0.46处装入最多小块焦炭的发明例3中，还原材料比变为最低。

对于利用旋转滑槽从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入原料的发明例4、5而言，相对于比较例2、3，通气性、还原性均得到改善。可知与难以大幅度变更混合焦炭比率的比较例2相比，在发明例4、5中，通过在从炉壁侧到炉中心附近的装入比率0.9之间混入小块焦炭而改善了通气性、还原性。特别是在使得矿石层厚度较大的装入比率0.54～0.83的区域中的小块焦炭量增加的发明例5中，还原材料比的减小很大。另一方面，在从炉壁侧到炉中心侧始终均匀地混合小块焦炭的比较例3中，在高炉轴中心区域中也装入了小块焦炭，其结果，小块焦炭残留在炉内，未发现通气性的改善效果。

根据以上结果，能够确认到通过将小块焦炭高精度地装入炉内的适当的区域，从而能够改善高炉内的通气性、还原性并减小高炉的还原材料比。

[表1]

附图标记说明

1a 无料钟装入装置

1b 无料钟装入装置

2 主料斗

3 副料斗

3a 料斗主体

3b 排出口

4 旋转滑槽

5 集合料斗

6 高炉主体

7 装入带式输送机

Claims (12)

1.高炉的原料装入方法，所述高炉具备无料钟装入装置，所述无料钟装入装置在炉顶部具有多个主料斗和容量比所述主料斗小的副料斗，所述高炉的原料装入方法中，

在将投入到所述多个主料斗中的1个以上中的矿石排出并利用旋转滑槽从炉中心侧朝向炉壁侧依次装入时，

在开始所述矿石的装入后，至少直到1批次中所装入的所述矿石的总量的15质量％的装入完成为止，从所述旋转滑槽仅装入所述矿石，

然后，从任意时间点起，开始将投入到所述副料斗中的小块焦炭排出，然后，在任意期间，从所述旋转滑槽将所述小块焦炭与所述矿石一同装入，

其中，在从1批次中所装入的所述矿石的总量的27质量％的装入完成的时间点起至46质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从所述副料斗排出的所述小块焦炭的排出速度高于其他期间中的排出速度，由此使所述小块焦炭装入到以炉中心为起点0、以炉壁为终点1.0的高炉的无量纲半径0.4～0.6的区域较其他区域更多。

2.根据权利要求1所述的高炉的原料装入方法，其中，向所述副料斗投入多个装载量的所述小块焦炭，从所述副料斗将1个装载量的所述小块焦炭分为各批次排出。

3.根据权利要求1所述的高炉的原料装入方法，其中，在从1批次中所装入的所述矿石的总量的27质量％的装入完成的时间点起至46质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从所述副料斗排出的所述小块焦炭的排出速度为其他期间中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

4.根据权利要求1或2所述的高炉的原料装入方法，其中，测定高炉内的炉半径方向上的气体组成分布，求算炉半径方向上的CO气体利用率的分布，在所述CO气体利用率为炉半径方向上的平均值以上的炉半径方向区域中，使从所述副料斗排出的所述小块焦炭的排出速度高于其他炉半径方向区域中的排出速度。

5.根据权利要求4所述的高炉的原料装入方法，其中，测定高炉内的炉半径方向上的气体组成分布，求算炉半径方向上的CO气体利用率的分布，在所述CO气体利用率为炉半径方向上的平均值以上的炉半径方向区域中，使从所述副料斗排出的所述小块焦炭的排出速度为其他炉半径方向区域中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

6.根据权利要求1或2所述的高炉的原料装入方法，其中，所述副料斗具有料斗主体及排出口，

所述副料斗设置于所述料斗主体及所述排出口的中心轴与所述高炉的炉体中心轴一致的位置。

7.高炉的原料装入方法，所述高炉具备无料钟装入装置，所述无料钟装入装置在炉顶部具有多个主料斗和容量比所述主料斗小的副料斗，所述高炉的原料装入方法中，

在将投入到所述多个主料斗中的1个以上中的矿石排出并利用旋转滑槽从炉壁侧朝向炉中心侧依次装入时，

与所述矿石的装入开始同时或者从装入开始后的任意时间点起，开始将投入到所述副料斗中的小块焦炭排出，从所述旋转滑槽将所述小块焦炭与所述矿石一同装入，

至少直到1批次中所装入的所述矿石的总量的90质量％的装入完成的时间点为止，停止所述小块焦炭的装入，

其中，在从1批次中所装入的所述矿石的总量的54质量％的装入完成的时间点起至83质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从所述副料斗排出的所述小块焦炭的排出速度高于其他期间中的排出速度，由此使所述小块焦炭装入到以炉中心为起点0、以炉壁为终点1.0的高炉的无量纲半径0.4～0.6的区域较其他区域更多。

8.根据权利要求7所述的高炉的原料装入方法，其中，向所述副料斗投入多个装载量的所述小块焦炭，从所述副料斗将1个装载量的所述小块焦炭分为各批次排出。

9.根据权利要求7所述的高炉的原料装入方法，其中，在从1批次中所装入的所述矿石的总量的54质量％的装入完成的时间点起至83质量％的装入完成的时间点为止的期间的一部分或全部中，使从所述副料斗排出的所述小块焦炭的排出速度为其他期间中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

10.根据权利要求7或8所述的高炉的原料装入方法，其中，测定高炉内的炉半径方向上的气体组成分布，求算炉半径方向上的CO气体利用率的分布，在所述CO气体利用率为炉半径方向上的平均值以上的炉半径方向区域中，使从所述副料斗排出的所述小块焦炭的排出速度高于其他炉半径方向区域中的排出速度。

11.根据权利要求10所述的高炉的原料装入方法，其中，测定高炉内的炉半径方向上的气体组成分布，求算炉半径方向上的CO气体利用率的分布，在所述CO气体利用率为炉半径方向上的平均值以上的炉半径方向区域中，使从所述副料斗排出的所述小块焦炭的排出速度为其他炉半径方向区域中的排出速度的1.5倍以上且2倍以下。

12.根据权利要求7或8所述的高炉的原料装入方法，其中，所述副料斗具有料斗主体及排出口，

所述副料斗设置于所述料斗主体及所述排出口的中心轴与所述高炉的炉体中心轴一致的位置。

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