JP2002003910A - 高炉操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高Ｏ／Ｃ操業において、炉中心部が高く且つ
炉中間部から周辺部の垂れ下がりのない良好なＶ型の融
着帯形状を制御できる装入方法を提供する。 【解決手段】 鉄鉱石とコークス質量比（Ｏ／Ｃ）が
４．５以上となるように高炉炉頂部より鉄鉱石とコーク
スを交互に層状に装入する高炉操業方法において、高炉
内の鉄鉱石層の炉半径方向の中間部から周辺部（炉半径
をｒとすると、０．５ｒからｒの範囲）の鉄鉱石中に粒
径が５ｍｍ〜４０ｍｍの中小塊コークスを混合し、その
混合比率を１％以上１０％以下とする高炉操業方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、融着帯形状を制御
して炉況を安定に維持することに最適な高炉中間部から
周辺部ガス流の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年高炉の大型化に伴い、銑鉄の生産量
は飛躍的に増大しているが、大型化の利点を最大限に生
かすためには、高炉操業状況を如何に安定的に維持して
いくかが重要な課題となっている。殊に大型高炉では、
炉況が悪化すれば生産量は大幅に低下し、また次工程に
及ぼす影響も多大である。したがって、高炉操業に当た
っては種々の操業条件を適正に調整しなければならな
い。特に炉内における鉄鉱石・コークス等の装入原料の
分布を適正に管理することは重要なことである。

【０００３】一般に高炉は高炉炉頂部より鉄鉱石、焼結
鉱、ペレット（以下、単に鉄鉱石と称す）と、コークス
を交互に装入し、炉下部の送風羽口（以下、単に羽口と
称す）より熱風を吹き込んで操業を行っている。高炉に
おいては、羽口先端部分でコークスと熱風との反応によ
り生じたＣＯガスを含む高温の炉内ガスで、前記鉄鉱石
を炉内降下中に加熱−還元（間接還元）−溶融する。さ
らに、鉄鉱石の溶融物を滴下中に滴下帯部に存在するコ
ークスで還元（直接還元）しつつ湯溜り部に集められ、
適時、出銑口より炉外に排出する。この鉄鉱石は溶融滴
下する直前に軟化融着状態（以下、単に融着帯と称す
る）となり、コークスを挟んで炉内に存在している。

【０００４】このように、高炉内においては、装入した
鉄鉱石の状態によって、塊の状態にある塊状帯部、軟化
融着した状態にある融着帯、溶融滴下状態にある滴下帯
部に区分され、羽口先端部で生じた前記炉内ガスは、上
方へ滴下帯部、融着帯、塊状帯部を順次通って高炉炉頂
部から炉外に排出されている。これらの内、炉内ガスの
通気抵抗は、融着帯が最も大きく、次いで塊状帯部であ
り、滴下帯部が最も小さい。したがって、融着帯の形状
の変化によって塊状帯及び塊状帯の形状も大きく左右
し、高炉内全体の通気性およびガス利用率を大きく支配
している。

【０００５】例えば、融着帯の頂部が高くなるいわゆる
中心流型融着帯（逆Ｖ型）においては、塊状帯部が狭く
なり、滴下帯部が広くなるので炉内の通気性は良好とな
ると同時に、炉内ガスが炉心部を常時流れてガス流が安
定化するためにガス利用率も高位のレベルに維持でき
る。また、融着帯の頂部が低くなるいわゆるフラット型
融着帯においては、塊状帯部が広くなり、滴下帯部が狭
くなるので炉内の通気性は悪くなると同時に、炉内ガス
が偏流する可能性があり、ガス利用率が低下する場合も
ある。この炉内の通気性およびガス利用率は高炉の生産
性および燃料比に深い関係を有するものであり、高炉操
業中に該融着帯の位置および形状を検知し、これによっ
て融着帯を適正に制御すれば、炉内の通気性およびガス
利用率を最適状態に調節することができ、生産性の増
大、燃料比の節減を図ることができる。

【０００６】このような高炉内での融着帯の制御方法と
しては、幾つかの発明が開示されているが、例えば特公
昭６３−６１３６７号公報に提示されている技術によれ
ば、高炉の炉腹部あるいはそれ以下の部分から炉内に１
個または複数個のゾンデを挿通し、該ゾンデから得られ
るガス体および固体温度、ガス組成の実測値から融着帯
の上側および下側の位置を求めるとともに、該融着帯の
位置が高炉操業上最適な位置を占めるように、高炉の半
径方向の鉄鉱石（Ｏ）層厚とコークス（Ｃ）層厚の比
（Ｏ／Ｃ）の分布および粒度分布を制御している。すな
わち、融着帯の制御として高炉へ装入する鉄鉱石（Ｏ）
とコークス（Ｃ）の（Ｏ／Ｃ）の分布を制御することに
よって適切な融着帯を得ることができるとされており、
その理由として、鉄鉱石層はコークス層に比べて粒子径
および層の空間率が小さいので、高炉の半径方向のうち
で鉄鉱石層厚が相対的に厚い部分ではガスの通気性は悪
く、そのためその部分を流れるガス流速、ガス流量が低
下する。

【０００７】ガス流量の低下はいろいろな面に影響を及
ぼし、伝熱に関しては単位断面積を流れるガス顕熱量の
低下、固体物質への伝熱性の悪化をもたらす。反応に関
しては、鉄鉱石を還元するのに充分なガス量が供給され
ないために還元ガスの濃度が低下し、還元推進力が弱ま
ることから、還元率の相対的低下をもたらす。以上のこ
とから、半径方向でＯ／Ｃの高い部分は還元率の低下、
ガス体および固体温度の低下をもたらす。したがって、
例えば炉内中心部が高くなる融着帯形状を実現するため
には炉下部の中心部に充分な熱を供給することが必要で
ある。そのためには炉中心部にガスの供給を増加する操
作、すなわち中心部のＯ／Ｃを小さくすることが必要で
あり、また炉内周辺部が高くなる融着帯形状を実現する
ためには同様な理由から、周辺部のＯ／Ｃを小さくする
操作が必要であると述べられている。

【０００８】しかし、従来の高炉装入物の装入方法に従
えば、例えば図４に示すように、コークス（Ｃ）と鉄鉱
石（Ｏ）とを順次層状に装入すると炉中心部において
は、鉄鉱石の装入層の厚みが厚くコークス装入層の厚み
が薄くなる傾向を避けることはできなかった。これは鉄
鉱石の安息角がコークスの安息角に比べて小さく、かつ
鉄鉱石とコークスの嵩密度が大きく異なり、勢い炉中心
部において鉄鉱石層が必然的に厚くなる現象を生じるた
めである。したがって、炉中心部の鉄鉱石層の厚い部分
では通気性が悪くなり、その結果ガスはガス流れが比較
的容易な炉周辺部に向かい、その部分を流れることにな
る。

【０００９】前述のように鉄鉱石の安息角はコークスの
それに比べて小さいから炉中心側に流動し易く、鉄鉱石
層とコークス層の厚み比Ｏ／Ｃは炉中心部において高く
なる。特にペレット化された鉄鉱石を使う高炉では、該
ペレット状鉱石の安息角が一層小さいため、該鉄鉱石の
炉中心部への流れは顕著であって、炉中心部のＯ／Ｃが
さらに高くなる傾向は避けられない。このような状態に
ある現況での装入物の炉内Ｏ／Ｃ分布においては、ガス
上昇流は所望とするガス流にはなっておらず、炉中心部
のＯ／Ｃを低下するような処置が要望されている。

【００１０】この対策としてベル高炉の場合には、大ベ
ルより排出される装入物により、高炉内にコークス層と
鉄鉱石層を交互に形成するに当たり、ムーバブル・アー
マ（以下、Ｍ・Ａと呼ぶ）のプレートを変位させること
によって、装入原料の炉内への落下流入位置を変更する
ことができる。例えばコークスを装入するときは、Ｍ・
Ａプレートの角度を炉中心方向へ向けた状態、または炉
中心方向へ押出した状態にしてコークスの落下位置を炉
中心側へ指向させ、一方、鉄鉱石を装入するときは、Ｍ
・Ａプレートをコークスの装入状態とは逆の操作、すな
わち、Ｍ・Ａプレートの角度を炉壁方向へ向けた状態、
または炉壁方向へ引き込んだ状態にして鉄鉱石の落下位
置を炉壁側に指向させる処置を図る。

【００１１】ベルレス高炉の場合には、旋回シュートよ
り排出される装入物により、高炉内にコークス層と鉄鉱
石層を交互に形成するに当たり、旋回シュートの角度を
変位させることによって、装入原料の炉内への落下流入
位置を変更することができる。例えばコークスを装入す
るときは、旋回シュートの角度を炉中心方向へ向けた状
態にしてコークスの落下位置を炉中心側へ指向させ、一
方、鉄鉱石を装入するときは、旋回シュートをコークス
の装入状態とは逆の操作、すなわち、旋回シュートの角
度を炉壁方向へ向けた状態にして鉄鉱石の落下位置を炉
壁側に指向させる処置を図る。このような処置を執るこ
とによって、炉中心部のＯ／Ｃが小さくなり炉中心部の
コークス比が高まって中心流の形成を強めるという効果
が期待できるはずである。

【００１２】しかし上記の方法では、Ｏ／Ｃは炉壁部か
ら炉心に向かって徐々に小さくなるという変化態様であ
るから、高炉内の各部におけるガス流速は炉壁側から炉
中心側にかけて徐々に高くなるという漸増型パターンと
なり、ガス利用率および熱効率を十分に高めることがで
きない。すなわち理想的には、炉中心部のごく限られた
領域のみでガス流速が早く、他の領域ではほぼ均一なガ
ス流速分布が得られるのが望ましいが、このようなガス
流速分布を得ようとすれば、炉中心部の限られた狭い領
域にコークス層あるいはＯ／Ｃが極端に小さい装入物層
を形成し、他の広い領域にはＯ／Ｃができるだけ等しく
なるような装入物層を形成することが必要になる。

【００１３】上述のような理想形に近い装入物分布を
得、高炉中心部に上昇ガスを適正に確保するための原料
装入分布制御法については、多くの提案がなされてい
る。例えば、特公昭６４−９３７３号公報に記載される
発明においては、専用の装入ルートを設けてコークスの
一部を高炉中心部に装入することにより、中心部の鉱石
に対するコークス量を増加させ、中心流を強める方法が
とられている。この方法によれば、良好な融着帯形状お
よびガス利用率を維持しながら中心流が強められるの
で、高炉操業の安定化、炉壁熱負荷の軽減等の効果が得
られると述べられている。

【００１４】また、鉄鉱石に小塊コークスを混合装入し
て融着帯の通気性を改善する方法として、特公平０４−
４２４４３号公報、特許第２８０８３４２号、特許第２
８０８３４３号らが提示されている。特公平０４−４２
４４３号公報では、ＣＬ（塊コークス）、Ｃｓ（小塊コ
ークス）、Ｏ１、（Ｃｓ＋Ｏ２）の原料装入パターン
（但し、ＣＬ：塊コークス、Ｃｓ：小塊コークス）によ
り鉄鉱石と小塊コークスの混合装入により、従来の小塊
コークスの鉄鉱石層上部への偏在を抑制し、炉内中心部
に広範囲な小塊コークスの混合層が形成できる原料装入
方法が開示されている。

【００１５】さらに、特許第２８０８３４２号、特許第
２８０８３４３号には、最初に塊コークスの一部を炉内
中心部に集中的に装入後、その塊コークス層の高さの半
分の高さまで、残り塊コークスを装入し、その後鉄鉱石
に小塊コークスを混合した混合層を炉内半径方向全体に
均一に装入することにより高炉内中心部及び全体の融着
帯の通気性を改善する方法が開示されている。しかしな
がら、これらの技術は、融着帯の中心部または全体的の
通気性を向上する技術であり高Ｏ／Ｃ操業時に問題とな
る融着帯の中間部から周辺部の局部的な垂れ下がりを改
善するものではない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、融着
帯の適切な形状については既に知られており、融着帯の
形状を炉内中心部が高い逆Ｖ型形状にすることが、現状
の高炉操業を行う上で理想的な形状とされている。この
形状を得るためには上記したように、炉中心部のＯ／Ｃ
を小さくする必要があり、これは言い換えると炉中心部
のコークス量ができるだけ多くなるような装入物の装入
方法が好ましいと言うことである。そこでこのような装
入方法を確保するための手段として、鉄鉱石やコークス
の装入方法、積層形状、通気性等について様々の検討が
進められているが、それらの検討の殆んどは、融着帯形
状の改善、特に炉内中心部から中間部の融着帯形状の改
善に主眼を置くものである。

【００１７】上記のように、従来は、融着帯形状の中間
部から周辺部の制御を如何に行うか、といった点につい
ての検討は余りなされていなかった。一方、近年の高出
銑比かつ高微粉炭比低燃料比操業のような高Ｏ／Ｃ条件
下の操業では、中間部から周辺部の融着帯形状が、炉芯
部コークス層の通気性の良否を大きく左右するようにな
ってきた。すなわち、中間部の融着帯の垂れ下がりや周
辺部の融着帯根部肥大化がある場合には、未還元の焼結
鉱や高ＦｅＯのスラグが大量に炉芯内に滴下するため、
炉芯内のコークスはＦｅＯとの吸熱反応のために温度低
下やコークス自体の劣化・粉化が促進される。炉芯内コ
ークスの温度低下と粉化促進により、融着帯から滴下す
るメタル・スラグのホールドアップも増加し、炉芯内の
通気性・通液性が悪化し、操業状況は不安定になってく
る。

【００１８】高出銑比かつ高微粉炭比低燃料比操業のよ
うな高Ｏ／Ｃ条件下での高炉操業では、炉内中心部のＯ
／Ｃを小さくして炉内中心部が高い逆Ｖ型の融着帯形成
にして中心流を常時確保するだけではなく、炉内中間部
から周辺部のガス流を維持して融着帯の炉内中間部の垂
れ下がりや周辺部の融着帯根部の肥大化を抑制すること
が安定操業を行ううえで必要となる。すなわち、高Ｏ／
Ｃ条件下での操業では、高炉内中心流は強化する必要は
なく、炉芯部コークス層の通気性を良好に保つことで、
安定した逆Ｖ型の融着帯を形成するための適度な中心流
を維持し、特に問題となる融着帯の中間部から周辺部の
局部的な垂れ下がりを抑制することが常に安定した逆Ｖ
型の融着帯を形成するうえで重要である。このような高
Ｏ／Ｃ条件下での操業では、実際の高炉における装入物
の装入分布状態、すなわち、高炉半径方向で適切なＯ／
Ｃを保つための分布状態を得るための装入方法が必要と
なる。

【００１９】しかしながら、前述した従来の原料装入分
布制御法には次のような問題点があった。すなわち、特
公昭６４−９３７３号公報で提示されている方法では、
高出銑比かつ高微粉炭比低燃料比操業のような高Ｏ／Ｃ
条件下での中心流の確保はできるが、中間部から周辺部
の融着帯の垂れ下がりを抑制できる保証はない。また、
融着帯の通気性改善を目的として、特公平０４−４２４
４３号公報、特許第２８０８３４２号、特許第２８０８
３４３号で提示されている方法では、通気抵抗の最も大
きい融着帯の通気抵抗を中心部を含む全体的に下げるこ
とを目的としており、融着帯の中間部から周辺部の局部
的な垂れ下がりに対応したものではない。中間部から周
辺部の融着帯の垂れ下がりがある場合には、炉芯内コー
クスの温度低下と粉化促進により、融着帯から滴下する
メタル・スラグのホールドアップも増加し、炉芯内の通
気性・通液性が悪化し、操業状況は不安定になる惧れが
ある。本発明は、上記した種々の事柄を総括したうえ
で、従前の装入設備によって中間部から周辺部の融着帯
形状を制御できる装入方法を提供することを目的とする
ものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来方
法における問題点を解決するためになされたものであっ
て、その要旨とするところは、下記手段にある。 （１）鉄鉱石とコークス質量比（Ｏ／Ｃ）が４．５以上
となるように高炉炉頂部より鉄鉱石とコークスを交互に
層状に装入する高炉操業方法において、高炉内の鉄鉱石
層の炉半径方向の中間部から周辺部（炉半径をｒとする
と、０．５ｒからｒの範囲）の鉄鉱石中に粒径が５ｍｍ
〜４０ｍｍの中小塊コークスを混合する高炉操業方法。 （２）前記鉄鉱石層中の鉄鋼石に混合する中小塊コーク
スの質量比率を１％以上１０％以下とする上記（１）に
記載の高炉操業方法。 （３）鉄鉱石を２回に分けて高炉炉頂部より装入して炉
内に２つの鉄鉱石層を形成するとともに、何れか１方の
鉄鉱石層の炉半径方向の中間部から周辺部（炉半径をｒ
とすると、０．５ｒからｒの範囲）の鉄鉱石中に粒径が
５ｍｍ〜４０ｍｍの中小塊コークスを混合する上記
（１）または（２）のいずれかに記載の高炉操業方法。 （４）鉄鉱石をベルトコンベア上に切り出して炉頂ホッ
パーに供給する際に、ベルトコンベア上の鉄鉱石の先頭
部分のみに重なるように粒径が５ｍｍ〜４０ｍｍの中小
塊コークスを切り出して、その後、炉頂ホッパーから高
炉炉内へ鉄鉱石と一緒に中小塊コークスを装入する上記
（１）から（３）のいずれかに記載の高炉操業方法。

【００２１】

【発明の実施の形態】上述のように高出銑比かつ高微粉
炭比低燃料比操業のような高Ｏ／Ｃ条件下の操業におい
ては、特に融着帯の炉内中間部から周辺部の局部的な垂
れ下がりが顕著になることから、高Ｏ／Ｃ操業時の操業
安定化のためには、炉内中心の通気性だけでなく、如何
にして炉内中間部から周辺部の通気性を確保するかが重
要な課題である。この課題認識に基づき、本発明者ら
は、融着帯の炉内中心部が高く、かつ炉内中間部から周
辺部の局部的な垂れ下がりを抑制した逆Ｖ型の融着帯を
安定的に形成し、炉芯部コークス層の劣化抑制及び通気
性・通液性を良好に維持して高出銑比かつ高微粉炭比低
燃料比操業のような高Ｏ／Ｃ条件下での操業安定化の方
法について鋭意検討をおこなった。

【００２２】高炉内中心流（中心部の通気性）を確保す
る方法として、ベルレス高炉では専用シュートにより炉
内中心部にコークスを集中的に装入する方法や炉半径方
法の鉱石不等量装入により炉内中心部へのコークスの流
れ込み量を増加させる方法が知られている。また、ベル
レス高炉では旋回シュートの傾動角度の調整によりコー
クスを中心および中心近傍に装入する方法がある。本発
明においても、融着帯の中心部が高い逆Ｖ型形状を形成
させるための炉内中心部の通気性を確保するために、こ
れらの方法が用いられる。しかしながら、従来、高Ｏ／
Ｃ操業時の操業安定化のために問題になる融着帯の炉内
中間部から周辺部の垂れ下がりを抑制するための、炉内
中間部から周辺部の通気性を向上させる有効な方法は見
当たらない。そこで本発明者らは、炉内中間部から周辺
部の鉱石層内に高比率で中小塊のコークスを混合させる
ことにより、その領域の通気性を向上させ融着帯の垂れ
下がりを抑制する方法について種々の条件で実験・検討
を行った。

【００２３】従来から、中小塊コークスを鉄鉱石と混合
して炉内に装入する場合、予め中小塊コークスと鉄鉱石
と均一に混合しても、中小塊コークスは鉄鉱石に比べて
比重が低く、かつ嵩密度が小さいために、装入時にはか
なりの中小塊コークスが中心部に流れ込み、炉内中心部
に中小塊コークスが多く混合する傾向があることが知ら
れている。そこで本発明者らは、従来の装入装置を用い
て鉱石層の周辺部から中間部に集中的に多くの中小塊コ
ークス混合させる方法を鋭意研究・検討を重ねた結果、
ベルトコンベアで炉頂ホッパーへ供給する際の鉄鉱石と
中小塊コークスの切り出し（混合方法）の調整によっ
て、鉱石層の炉内中間部から周辺部に多くの中小塊コー
クス混合させることができることが判った。

【００２４】鉄鉱石及びコークスの高炉原料の高炉内へ
の装入は、先ず、それぞれの原料をホッパーからベルト
コンベア上に切り出してベルトコンベアにより炉頂ホッ
パーに供給され、ベル高炉の場合は、大ベルを介して、
ベルレス高炉の場合は、旋回シュートを介して、高炉内
に順次層状に装入される。通常、高炉のコークス（Ｃ）
と鉄鉱石（Ｏ）の原料装入パターンは、１チャージとし
て、コークス（Ｃ）、鉄鉱石（Ｏ）、またはコークス
（１Ｃ）、コークス（２Ｃ）、鉄鉱石（１Ｏ）、鉄鉱石
（２Ｏ）の順序で行っている。

【００２５】本発明者らは、鉄鉱石に中小塊コークスを
混合して高炉内に装入する場合、炉頂ホッパー用のベル
トコンベア上に切り出された鉄鉱石の先頭部分のみに重
なるように中小塊コークスを切り出すことによって、炉
頂ホッパーの下部に鉄鉱石の先頭部分にある高比率の中
小塊コークスが供給され、炉頂ホッパーから炉内への供
給時には、その中小塊コークスの混合割合が高い装入物
を炉壁近傍に装入することができ、その結果、炉内周辺
部から中間部の鉱石層内に高い混合比率で中小塊コーク
スを留めることができることが判った。本発明では、こ
のような原料装入方法を用いて、高炉内の鉄鉱石層の中
間部から周辺部に中小塊コークスを高い混合割合で装入
することにより、高Ｏ／Ｃ操業時に問題になる高炉内の
中間部から周辺部の通気性を改善することができる。

【００２６】図１は、従来法と本発明法を用いて中小塊
コークスの混合装入した場合の鉄鉱石層中の中小塊コー
クスの存在分布を１／２０の高炉模型による実験炉で調
査したものである。図から明らかなように、ベルトコン
ベア上に切り出された鉄鉱石の先頭部分のみに重なるよ
うに中小塊コークスを切り出した本発明法（中小塊コー
クス先頭切出：△、□）を用いた場合は、ベルトコンベ
ア上に切り出された全ての鉄鉱石上にほぼ均等に中小塊
コークスを切り出した従来法（中小塊コークス均等切
出：▲、■）に比べて、高炉内の中間部および周辺部に
高混合比率で中小塊コークスを装入することができる。

【００２７】本発明では、上記の中小塊コークスを先頭
切出により、高炉内の鉱石層の中間部から周辺部の中小
塊コークスの比率を上昇させ、高炉内の中間部から周辺
部の融着帯の通気性を改善し、融着帯の垂れ下がりを抑
制することができる。通常のベル高炉の装入パターンと
して用いられる１Ｃ、２Ｃ、１Ｏ、２Ｏの場合、１Ｏ及
び２Ｏの何れの鉄鉱石層中に中小塊コークスを装入して
も、高炉内の中間部から周辺部の融着帯の通気性改善、
融着帯の垂れ下がり抑制の効果が得られるが、還元性向
上の観点からは、より還元性の向上が必要とされる２Ｏ
の鉱石層に中小塊コークスを混合した方がより好まし
い。

【００２８】本発明の実施にあたっての装入物の装入方
法について図２及び図３を用いて説明する。図２は本発
明法をベル高炉で実施する場合、図３はベルレス高炉で
実施する場合の鉄鉱石と中小塊コークスの混合装入方法
及び炉内堆積状態を示す。大塊コークスと鉱石は、それ
ぞれベルトコンベアで炉頂に巻き上げられた後、大ベル
１（ベル高炉の場合）あるいは旋回シュート２（ベルレ
ス高炉の場合）を介して順次高炉の炉内に装入され、大
塊コークスの堆積層（１Ｃ、２Ｃ）３、鉄鉱石層（１
Ｏ、２Ｏ）４が形成される。本発明の鉄鉱石層４（この
場合は、２Ｏに小中塊コークスを混合する）の炉内中間
部から周辺部に高比率で小中塊コークスを混合させる方
法としては、粒径が５〜４０ｍｍの中小塊コークスをベ
ルトコンベア上に切り出された鉄鉱石の先頭部分に重な
るように切り出して、炉頂まで巻き上げて炉頂ホッパー
内に供給することで、炉頂ホッパー内下部（炉壁側）に
高比率で小中塊コークスが混合５した鉄鉱石６と小中塊
コークスの混合物を形成し、その後、大ベル１（ベル高
炉の場合）あるいは旋回シュート２（ベルレス高炉の場
合）を介して炉内に装入することにより、大塊コークス
の堆積層３の上に、炉内周辺部から中間部に粒径が５〜
４０ｍｍの中小塊コークスがかなり多く存在した鉱石層
４を形成することができる。

【００２９】本発明では、鉄鉱石に混合して装入する中
小塊コークスの粒径を５〜４０ｍｍと規定する。この理
由は、粒径が４０ｍｍを超えると、炉内中間部から周辺
部の通気抵抗が小さくなり中間流や周辺流が過度に高く
なり、良好な逆Ｖ型の融着帯形状を維持するための適正
な中心流がでなくなり、５ｍｍより小さい粒径では炉内
中間部から周辺部の通気抵抗が大きくなって中間流や周
辺流を高くして融着帯の炉内中間部から周辺部の垂れ下
がりを抑制する効果が得られなくなるためである。

【００３０】また、本発明では、鉄鉱石に混合する中小
塊コークスの重量比率を鉄鉱石量の１％から１０％以下
とする必要がある。その重量比率が１％未満になると、
炉内中間部から周辺部の中小塊コークスの量が過度に少
なくなり溶着帯の垂れ下がり部の通気性の改善効果が充
分えられなくなる。また、その重量比率が１０％を超え
ると、炉内中間部から周辺部の通気抵抗が小さくなって
炉内中間流や周辺流、とくに周辺流が過度に高くなり、
良好な逆Ｖ型の融着帯形状を維持するための適正な中心
流がでなくなるためである。

【００３１】本発明での炉内の鉄鉱石と中小塊コークス
の混合層における炉内中間部から周辺部の中小塊コーク
スの存在比率の調整は、中小塊コークスを鉱石と混合し
て装入する直前に装入された鉱石層あるいはコークス層
の堆積プロフィルを制御、例えば、鉱石層あるいはコー
クス層の一部にテラスあるいは堰を形成させることによ
って調整しても良い。なお、前記鉱石層あるいはコーク
ス層の堆積プロフィルの制御は、ベル式高炉の場合には
ムーバブルアーマーの傾動角の調整により、ベルレス式
高炉の場合には旋回シュート２傾動角の調整により行う
ことができる。

【００３２】本発明で使用する粒径が５ｍｍ〜４０ｍｍ
の中小塊コークスとしては、通常操業において、使用さ
れない振動篩にかけた後の篩下コークスを使用できる。
なお、中小塊コークスの使用量が多く、通常の篩下コー
クスのみでは不足する場合には、振動篩の網目を大きく
して篩下コークスの量を増やしたり、通常の塊コークス
を破砕して製造することも考えられる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実際の高炉に適用した実施例
について説明する。操業試験では、内容積５０００ｍ³
超の高炉を用い、出銑比：２．３（ｔ／ｄ／ｍ³ ）以
上、微粉炭吹き込み量：１５０ｇ／ｔ以上、燃料比：５
００ｋｇ／ｔ以下、Ｏ／Ｃ：４．９以上の高出銑比且つ
高微粉炭比低燃料比指向の高Ｏ／Ｃ操業を行った。表１
に本発明例（実施番号：１〜９）と比較例（実施番号：
１０〜１８）の操業条件及び操業結果を示す。本発明例
では、Ｃ、Ｏの装入パターン時のＯ、または、１Ｃ、２
Ｃ、１Ｏ、２Ｏの装入パターン時の１Ｏまたは２Ｏのそ
れぞれの鉄鉱石に対して１０％以下の比率で、粒径：５
〜４０ｍｍの中小塊コークスを混合し、炉頂ホッパーか
ら炉内中間部から周辺部（炉口部の炉中心を０とした相
対半径で０．５〜１．０の範囲）に中小塊コークスが集
中するように中小塊コークスと鉄鉱石の混合物を装入し
た。

【００３４】炉内中間部から周辺部に中小塊コークスが
集中させる装入方法としては、中小塊コークスを炉頂ホ
ッパー用ベルトコンベアに予め切り出された鉄鉱石の先
頭部に重ねるように切り出して炉頂ホッパー内に供給
し、炉頂ホッパーから中小塊コークスと鉄鉱石の混合物
を炉内に装入することでおこなった。比較例では、中小
塊コークスを全く用いない場合、中小塊コークスを鉄鉱
石に混合物させて炉内に装入するが、従来の中小塊コー
クスが炉中心方向に流れ込みやすい装入方法を用いた場
合、鉄鉱石に混合する中小塊コークスの粒径または鉄鉱
石に対する混合物比率が本発明の範囲から外れる場合を
示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】比較例の実施番号１０及び１１は、中小塊
コークスを用いずＣ、Ｏの従来の装入パターンで装入し
た例であり、炉内中間部の高Ｏ／Ｃ領域のために炉内中
間部のガス利用率が５５以上と高くなりすぎて融着帯の
炉内中間部の垂れ下がりが生じた。比較例の実施番号１
２及び１３は、中小塊コークスを用いず１Ｃ、２Ｃ、１
Ｏ、２Ｏの従来の装入パターンで装入した例あり、周辺
部の高Ｏ／Ｃ領域のために炉内中間部のガス利用率が５
５以上と高くなりすぎて融着帯根部の肥大化が生じた。

【００３７】比較例の実施番号１４は、鉄鉱石に対する
中小塊コークスの比率が多すぎた例であり、周辺部の通
気性が良くなりすぎて周辺流が出過ぎたために、炉内中
心部のガス利用率が１５％以上、炉内中間部のガス利用
率が５５以上と高くなりすぎて融着帯の炉内中心部の低
下、中間部の垂れ下がりが生じた。比較例の実施番号１
５は、中小塊コークスの粒径が小さい過ぎた例であり、
中間から周辺部の通気性が改善されなかったために、炉
内中間部のガス利用率が５５以上と高くなりすぎて融着
帯の炉内中間部の垂れ下がりが生じた。比較例の実施番
号１６は、中小塊コークスの粒径が大き過ぎた例であ
り、周辺部の通気性が良くなりすぎために、炉内中間部
のガス利用率が５５以上と高くなり、炉内周辺部のガス
利用率が４０％未満と低くなりすぎて融着帯の炉内中間
部の垂れ下がりが生じた。

【００３８】比較例の実施番号１７は、中小塊コークス
比率が１％と少なすぎた例であり、中間部から周辺部の
通気性が改善されなかっために、炉内中間部のガス利用
率が５５以上と高くなり、融着帯の炉内中間部の垂れ下
がりが生じた。比較例の実施番号１８は、従来法である
中小塊コークスを炉頂ホッパー用ベルトコンベアに予め
切り出された全ての鉄鉱石上に均等重ねるように切り出
し（均等切出）て炉頂ホッパー内に供給後、炉頂ホッパ
ーから中小塊コークスと鉄鉱石の混合物を炉内に装入し
た。その結果、中小塊コークスと鉄鉱石の混合物層の炉
中心方向に中小塊コークスが偏積し、炉内中間部から周
辺部の通気性が改善されなかっために、炉内中間部のガ
ス利用率が５５以上と高くなり、融着帯の炉内中間部の
垂れ下がりが生じた。

【００３９】一方、本発明例の実施番号１〜９では、炉
内中間部から周辺部に小塊コークスを多く装入でき、炉
内中間部から周辺部の中間部や周辺部のガス利用率が局
部的に５５％以上になったり、中心部のガス利用率が１
５％以上になることがなく、炉内中心部が高く、且つ炉
内中間部から周辺部の垂れ下がりを抑制した逆Ｖ型の良
好な融着帯形状が安定的に得られ、且つ炉中心部の通気
性・通液性が良好に保たれた。その結果、本発明により
高出銑比かつ高微粉炭比低燃料比指向の高Ｏ／Ｃ操業時
においても高炉の安定操業が可能となった。

【００４０】

【発明の効果】本発明は上記に述べたような中小塊コー
クス装入方案を採用した結果、良好な融着帯形状が従来
に比較して安定的に得ることが可能となったため、炉芯
部の通気性を常に適正な状態に保つことができる。した
がって、炉芯コークス層の通気性・通液性不良に由来す
る炉況異常をきたすことなく、高出銑比かつ高微粉炭比
低燃料比下での高炉操業が安定に維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】中間部から周辺部の鉱石層内の中小塊コークス
比率に及ぼす中小塊コークス装入方案の影響を示した図

【図２】ベル高炉で本発明法を実施した場合の鉱石と中
小塊コークスおよび大塊コークスの堆積状態を示した図

【図３】ベルレス高炉で本発明法を実施した場合の鉱石
と中小塊コークスおよび大塊コークスの堆積状態を示し
た図

【図４】通常の高炉装入における鉄鉱石層とコークス層
の形状を示す図

【符号の説明】

１：大ベル ２：旋回シュート ３：大塊コークス層 ４：中間部から周辺部に中小塊コークスが混合した鉱石
層 ５：中小塊コークスの比率が多い鉱石 ６：鉱石 ７：ムーバブル・アーマー(Ｍ・Ａ) ８：落下軌跡

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鉱石とコークス質量比（Ｏ／Ｃ）が
   ４．５以上となるように高炉炉頂部より鉄鉱石とコーク
   スを交互に層状に装入する高炉操業方法において、高炉
   内の鉄鉱石層の炉半径方向の中間部から周辺部（炉半径
   をｒとすると、０．５ｒからｒの範囲）の鉄鉱石中に粒
   径が５ｍｍ〜４０ｍｍの中小塊コークスを混合すること
   を特徴とする高炉操業方法。
2. 【請求項２】 前記鉄鉱石層中の鉄鉱石に混合する中小
   塊コークスの質量比率を１％以上１０％以下とすること
   を特徴とする請求項１に記載の高炉操業方法。
3. 【請求項３】 鉄鉱石を２回に分けて高炉炉頂部より装
   入して炉内に２つの鉄鉱石層を形成するとともに、何れ
   か１方の鉄鉱石層の炉半径方向の中間部から周辺部（炉
   半径をｒとすると、０．５ｒからｒの範囲）の鉄鉱石中
   に粒径が５ｍｍ〜４０ｍｍの中小塊コークスを混合する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに
   記載の高炉操業方法。
4. 【請求項４】 鉄鉱石をベルトコンベア上に切り出して
   炉頂ホッパーに供給する際に、ベルトコンベア上の鉄鉱
   石の先頭部分のみに重なるように粒径が５ｍｍ〜４０ｍ
   ｍの中小塊コークスを切り出して、その後、炉頂ホッパ
   ーから高炉炉内へ鉄鉱石と一緒に中小塊コークスを装入
   することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に
   記載の高炉操業方法。