JP2808344B2 - 高炉の原料装入方法 - Google Patents

高炉の原料装入方法

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JP2808344B2 JP2121203A JP12120390A JP2808344B2 JP 2808344 B2 JP2808344 B2 JP 2808344B2 JP 2121203 A JP2121203 A JP 2121203A JP 12120390 A JP12120390 A JP 12120390A JP 2808344 B2 JP2808344 B2 JP 2808344B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高炉の原料装入方法に関する。
〔従来の技術〕
高炉操業においては、高炉半径方向のガス流の分布を
制御し、還元ガスの有効利用を図りつつ、炉内の通気抵
抗を低下させることによって、高出銑量を確保すること
が重要なターゲットとなる。高炉内下部には、融着帯と
呼ばれる、鉱石が軟化融着した通気抵抗の大きな領域が
あり、高炉全体の通気性を支配し、さらには生産性を律
速している。
融着帯の通気性を改善するには、鉱石層にコークスを
混合するいわゆる混合装入が有効であることが知られ、
適切な混合状態を得るために、多くの技術が報告されて
いる。
混合装入によって適切な混合状態を作りだすための装
入方法として次の、が提案されている。
特開昭60−149707号公報 特公昭50−35883号公報 これらの従来技術は異種の原料、特に鉱石とコークス
を混合して、炉内に装入する方法に関しての技術であ
る。鉱石とコークスをそれぞれ異なった炉頂ホッパに装
入しておき、装入装置の開閉弁を同時に作動させること
により、炉内に均一に混合されたっ状態で堆積せしめる
方法である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ベルレス高炉は、原料が炉内に装入される単位時間当
たりの量が少ないため、原料は炉内の装入物表面を流下
する際に粒度の偏析を起こし大粒径の原料が中心部に、
小粒径の原料が周辺部に堆積する。このような自然な粒
度の半径方向の偏析は高炉操業上不可避である。また、
このような偏析を活用してシャープな高炉中心ガス流、
適切な炉壁ガス流を確保することにより、適切な融着帯
形状を制御してきた。
融着帯の通気抵抗を下げるために、混合装入法を採用
した場合、上記従来技術では以下の原因で適切な高炉中
心ガス流の確保が困難になった。
混合装入により、コークスが混合された鉱石層の体
積が増加し、原料の排出速度が増加し、炉内での粒度の
偏析が不十分となり、高炉中心部の鉱石粒径が低下す
る。
混合装入により、コークスが混合された鉱石層の体
積が増加し、従来に比較して大量の鉱石が中心に流れ込
み、中心部の鉱石/コークスの割合が増加した。
これらの問題は、全て混合層(鉱石層)の体積が増大
することに由来するものであるが、1回当たりの鉱石装
入量を減少させることは、以下の理由で困難である。
(a) 通常用いられている並列2ホッパ方式のベルレ
ス高炉では装入回数が生産性を律速しており、高生産性
に対応できない。
(b) 混合装入時にコークス層の層厚が薄くなりすぎ
ると、半径方向のコークスの堆積の再現性が悪くなり、
装入物分布の制御性が低下する。高炉中心ガス流を確保
する方法としては、従来技術として特公昭64−9373号公
報が知られている。この技術は高炉に対して、鉱石とコ
ークスを交互に装入する場合のコークス装入方法であ
り、各チャージにおけるコークスを経時的に少なくとも
2系列に分け、当該チャージの総装入コークスの大部分
を鉱石層を全て覆うように装入し、最後の装入時に残り
のコークスを炉中心部に装入する方法である。
上記方法による高炉中心ガス流の確保と融着帯の通気
性改善を狙った鉱石、コークスを混合した混合装入法に
適用した場合に以下の問題が発生した。
(イ) 混合装入法と組合わせた場合には、中心に装入
するコークスの量が一定でも高炉中心ガス流が過多にな
ったり、高炉中心ガス流が不足する場合があり、再現性
に乏しい。これは、混合装入に混合したコークスの量に
応じて中心に装入するコークス量に適正な範囲があるた
めである。
(ロ) 通常の並列2ホッパ型のベルレス装入装置で
は、装入回数が設備により律速され、減産操業時以外に
は適用が困難であった。
本発明は融着帯の通気抵抗を低下させる混合装入を可
能にするために、上記従来技術の問題点を解決しようと
するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はベルレス装入装置を有する高炉で鉱石とコー
クスとの混合物及びコークスを交互に装入する原料装入
方法において、次の技術手段を講じたものである。
最初に全装入コークス量のA%を炉中心部に集中的
に装入する。
次に残余の(100−A)%のコークスを高炉半径全
体に装入する。
その後に鉱石中に別のコークスをB%混入した混合
物を装入する。
上記A、Bが以下の関係を満足すること。
0.286B−0.286 <A<0.340B+5.20 次に、上記、の順初を逆にしてもよく、この場
合、A、Bは以下の関係を満足することを特徴とする。
0.286B−0.286 <A<0.340B+4.0 以上の方法は、並列に3個以上の炉頂ホッパを用いて
行うことが好ましい。
〔作用〕
本発明は従来の混合装入法が有する問題点を解決する
ために、以下の方法で装入することを特徴とする混合装
入法である。
すなわち本発明は、先ず高炉中心部にコークスを集中
的に装入してから半径方向全体に装入し、次いで混合物
をその上に装入する。
混入するコークス量の増大に応じて中心に装入するコ
ークス量を増大させることにより、中心部に流れ込む混
合層の量を制御する。これにより、高炉中心部にコーク
スの多い層が安定的に形成され、高炉中心ガス流を確保
し、炉壁流を適正に制御することができる。
これにより、炉況が安定し、高出銑比操業を行うこと
が可能となる。また、並列に3個以上のホッパを用いる
と、本発明を円滑に実施することができる。
第1図は混合装入時の高炉1内における装入物の堆積
挙動を示す高炉の模式部分断面図である。第1図(a)
において、高炉1の上部には旋回シュート2が装着され
ている。炉頂ホッパから、まず高炉中心部に中心部装入
コークス5が装入され、次いでコークス層3が装入さ
れ、その後に混合層(鉱石とコークスとの混合物層)が
装入される。
中心に装入されるコークス5の量が多すぎると中心部
の鉱石層厚とコークス層厚の比(LO/LC)が低下し、中
心流が過大となる。
また、中心装入コークス5の量が一定でも混合層に混
合されるコークスの量が変化すると中心に流れ込む鉱石
が変化する。
混合コークス量を増大させた時には、中心に流れ込む
鉱石が増大するため、中心に装入されるコークスの量を
増加させる必要がある。
装入のシーケンスを変更した(b)の場合でも同様な
傾向がある。
そこで、好適な中心コークス装入量5を求めるため
に、種々の混合装入量に対して中心部装入コークス量を
変更して実験を行った。
第3図は高炉内における高炉中心ガス流と中心コーク
ス装入量との関係を示すグラフである。
中心流の強さを表わすシャフトガスサンプラ中心部ガ
ス温度及びシャフトガスサンプラ中心部ガス利用率(CO
2/(CO2+CO))は中心部コークス装入量によって大き
く変化する。シャフトガスサンプラ中心部ガス温度の好
適範囲は600〜800℃、シャフトガスサンプラ中心部ガス
利用率の好適範囲は25%以下である。これらの値をそれ
ぞれ好適範囲とするためには、混合コークス量に応じて
好適な中心部コークス装入量が存在する。混合コークス
量が1%と小さい場合には、中心装入コークスは必要な
いが、混合コークス量を増加するに従い、中心部コーク
ス装入量を増大する必要がある。
第3図から、シャフトガスサンプラー中心部ガス利用
率の好適範囲<25%および中心部ガス温度の好適範囲60
0〜800℃を満足する混合装入コークス量と中心部装入コ
ークスの量の関係を求め、第4図に示した。
第4図は混入コークス量に応じた中心部装入コークス
の量の好適範囲を示すグラフである。
第5図には、最初にコークスを高炉半径全体に装入
し、次に残余のコークスを炉中心部に集中的に装入し、
次いで鉱石中に別のコークスをB(%)混入した混合物
を装入した場合についても同様な手順で混合コークス量
に応じた中心部装入コークスの量の好適範囲を示すグラ
フを求めた。
混入コークス量に応じて、中心部装入コークスの量に
は最適値が存在する。中心部装入コークス量が多すぎる
と中心ガス流が過多となり、少なすぎると中心ガス流が
不足になる。その限界値は混入コークス量に応じて好適
範囲が存在する。最適値を表す関数は装入方法により異
なり、原料の装入方法が、最初にコークスのA(%)を
炉中心部に集中的に装入し、次に残余の(100−A)
(%)コークスを高炉半径全体に装入し、次いで鉱石中
に別のコークスをB(%)混入した混合物を装入する場
合(第4図の場合)には、下限は0.286B−0.286であ
る。また上限は0.340B+5.20で示される。
原料の装入方法が、最初にコークスの(100−A)
(%)のコークスを高炉半径全体に装入し、次に残余の
全体のA(%)のコークスを炉中心部に集中的に装入
し、次いで鉱石中に別のコークスをB(%)混入した混
合物を装入する場合(第5図の場合)には、下限は上記
と同様であるが上限は0.340B+4.0で示される。
混合装入法は前述のように、融着帯の圧力損失を低下
させることにより、高炉の通気性を改善し、出銑量を増
大させることが目的である。
中心装入法と混合装入法を組合わせることにより、炉
内の通気性の確保は可能になったが、1チャージ当りの
バッチ数が増大し、装入回数という設備面から出銑量の
上限が律速するようになる。
第6図は並列に設けたホッパの数と装入回数の関係を
示す説明図である。
横軸には (a)2バッチ 1チャージ(C−O装入サイクル) (b)3バッチ 1チャージ(C−C−O装入サイク
ル) (c)4バッチ 1チャージ(C−C−OM装入サイク
ル) を示している。ここでCはコークス装入、Oは鉱石装
入、OMは混合装入工程を示している。
縦軸には、1日の装入回数をとっている。好適な装入
回数は150回/日以上である。第6図中△印は垂直2段
ホッパ、○印は2並列ホッパ、●印は3並列ホッパの能
力を示している。
通常の2並列ホッパでは、同時排出を伴うサイクルで
は装入回数が追いつかず、本発明のような複雑な装入は
困難である。出銑速度が小さい場合には、2並列ホッパ
でも混合装入が可能であるが、高出銑比操業では、3以
上の並列ホッパを使用することが有効となる。
〔実施例〕
第2図は高炉の原料装入経路の系統図である。鉱石、
コークス等を貯蔵する貯蔵ビン11から排出された高炉装
入原料はベルトコンベヤ12を経てサージホッパ13に導か
れ、高炉装入コンベヤ14によって高炉1の炉頂ホッパ15
に装入される。炉頂ホッパ15から切出された原料は旋回
シュート2によって高炉1内に散布され、コークスと鉱
石との互層をなすように装入される。鉱石中にコークス
を混入して混合装入するときは、炉頂ホッパ15に鉱石と
コークスを別々に装入しておき、これを同時排出する
か、サージホッパ13に別々に入れてある鉱石とコークス
を同時排出するか、又は貯蔵ビン11から鉱石とコークス
をベルトコンベヤ12上に同時排出するかなどのいずれか
の手段によって行われる。炉頂ホッパ15が3個以上あれ
ば混合装入の操作は容易になる。
次に本発明方法の実施例を比較例(I)、(II)と対
比して第1表に示す。
第1表中の装入方式は次のとおりである。
C1−C2−OM:中心装入コークスの装入後に、全半径
にコークス装入後混合装入 C2−C1−OM:全半径にコークスの装入後中心装入コ
ークスを装入しこの後混合装入 〔発明の効果〕 本発明によれば高出銑比操業を達成することができ、
その前提条件である安定したシャープな中心流の確保が
可能であり、炉壁流の制御性が良く、再現性良く中心
流、周辺流を制御できた。
また、装入物分布の制御性を向上することができ、溶
銑成分の安定が可能になり、通気抵抗の変動が減少し、
原料、燃料コストを削減できるなどの効果がある。
さらに、設備上の律速を炉頂部に3個以上のホッパを
並列に設けることにより解消され、混合装入において中
心にコークスを単独で装入する際の問題点を解決するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は高炉の部分断面図、第2図は高炉の原料装入経
路の系統図、第3図は高炉内における高炉中心ガス流と
中心コークス装入量との関係を示すグラフ、第4図、第
5図は混入コークス量と中心部装入コークス量の関係を
示すグラフ、第6図は並列に設けた炉頂ホッパの数と装
入回数との関係を示すグラフである。 1……高炉、2……旋回シュート 3……コークス層、4……混合層 5……中心部装入コークス 11……貯蔵ビン、12……ベルトコンベヤ 13……サージホッパ、14……高炉装入コンベヤ 15……炉頂ホッパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤 義孝 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (72)発明者 江渡 卓穂 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭63−161104(JP,A) 特開 昭61−227109(JP,A) 特開 平2−54706(JP,A) 特公 昭64−9373(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21B 5/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベルレス装入装置を有する高炉で鉱石とコ
    ークスとの混合物及びコークスを交互に装入する原料装
    入方法において、 最初にコークスのA(%)を炉中心部に集中的に装入
    し、次に残余の(100−A)(%)コークスを高炉半径
    全体に装入し、次いで鉱石中に別のコークスをB(%)
    混入した混合物を装入し、かつ上記A、Bが次の以下の
    関係を満足することを特徴とする高炉の原料装入方法。 0.286B−0.286<A<0.340B+5.20
  2. 【請求項2】ベルレス装入装置を有する高炉で鉱石とコ
    ークスとの混合物及びコークスを交互に装入する原料装
    入方法において、 最初にコークスの(100−A)(%)のコークスを高炉
    半径全体に装入し、次に残余の全体のA(%)コークス
    を炉中心部に集中的に装入し、次いで鉱石中に別のコー
    クスをB(%)混入した混合物を装入し、かつ前記A、
    Bが以下の関係を満足することを特徴とする高炉の原料
    装入方法。 0.286B−0.286<A<0.340B+4.0
  3. 【請求項3】並列に3個以上の炉頂のホッパを用いて高
    炉に原料を装入することを特徴とする請求項1又は2記
    載の高炉の原料装入方法。
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