JP2853557B2 - 高炉の操業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高炉の操業方法に係
わり、特に、操業中、高炉の下部を健全な状態に維持す
ることにより、高炉の安定操業を確保するために炉頂部
における原料の炉半径方向分布を制御する高炉の操業方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉操業においては、鉄源原料を円滑に
還元・溶解し、課せられた量の銑鉄を経時的に安定して
製造することが重要である。

【０００３】ところで、高炉内部は鉄源原料が昇温によ
り軟化溶解する領域（以下、「融着帯」と記す）を境に
して、それより上部と下部（以下、「炉上部」、「炉下
部」と記す）とではその状態が大きく異なっている。即
ち、炉上部においては、鉄源原料はコークスとともに固
体状態で存在し、下方に降下しつつその空隙を通って上
昇してくるガスによって還元・昇温される。一方、炉下
部においては、鉄源原料の還元・溶解によって生成した
溶銑および溶滓は、コークス充填層の空隙を通って下方
に滴下し、羽口から吹き込まれたガスは、コークス充填
層の空隙を通って炉中心方向に広がりつつ上昇してい
る。

【０００４】炉下部のコークスはその大部分が羽口部燃
焼帯に向かって移動し消失するが、その一部は物流の極
めて緩慢な炉中心部に滞留していわゆる「炉芯コーク
ス」となる。この炉芯コークスは、高炉内の物流場にお
いて「死領域 (dead zone)」に相当する部分であり、燃
焼による熱の供給や還元ガスの生成には関係しないので
銑鉄の生成過程に直接寄与するものではないが、高炉の
安定操業には重要な意味を持っている。

【０００５】即ち、炉芯コークスは羽口から炉内を見た
とき羽口前方の燃焼帯（以下、「レースウェイ」とい
う）の奥に存在することから、炉芯コークスの通気性が
悪化すればレースウェイで発生したガスの流路が狭ま
り、送風圧が上昇する。このことは、炉下部のコークス
の降下不順や甚だしい場合は吹き抜けを引き起こし、安
定操業の阻害要因になる。このため、多くの高炉におい
ては休風時にコークスサンプリングを行って炉芯コーク
スの状態を定期的に監視することが行われている。

【０００６】採取コークスの黒鉛化度測定で検出される
コークス温度は、炉芯コークスの状態を評価するもっと
も重要な指標であり、これが低下すると炉況不調につな
がることが経験的に知られている。即ち、炉芯コークス
温度が約1400℃以上に保たれていれば、融着帯から滴下
してきた溶銑滓は炉芯コークスの中を通過できるが、温
度がこれより著しく低下すると、溶銑滓はその流動性が
悪化して炉芯コークスの空隙に滞留するので、炉芯コー
クスの通気性が阻害される。このような炉芯コークス温
度の低下要因としては、次のようなことが考えられる。

【０００７】炉内荷下り時における装入コークスの強
度低下による粉化やレースウェイでの粉化で発生したコ
ークス粉が炉芯コークスの周辺部に蓄積して、レースウ
ェイ発生ガスから炉芯コークスへの熱供給が阻害され
る。

【０００８】スリップ等により低温の未還元物が炉芯
コークス内に浸入して、吸熱反応である直接還元量が急
上昇し、炉下部を滴下する溶銑滓の温度が低下する。

【０００９】上述のように、高炉操業において炉芯コー
クス温度は重要な隔離項目となっており、従来から炉芯
コークス温度の低下を抑止するため種々の方法が採られ
ている。

【００１０】例えば、CO₂ ガスとの反応によるコークス
強度の劣化を抑止して粉発生量を減らしたり、羽口前温
度や羽口風速を適正値に制御してレースウェイでの粉発
生量を減らすこと等により、炉芯コークスの通気性を確
保してガスとの熱交換を促進する方法がある。

【００１１】特公昭64−9373号公報の発明では、炉芯に
流入するコークスが主に層頂 (炉内装入物の最上部の
層) の炉中心軸近傍に装入されたコークスであることに
着目して、専用の装入ルートから炉中心部にコークスを
装入し、炉中心部へのコークス堆積量を増やしてその部
分の鉄源原料とコークスとの重量比 (ore/coke、以下、
「Ｏ／Ｃ比」と記す) を下げることにより、炉芯コーク
スの空隙率を確保して、いわゆる中心流を強める方法が
採られている。しかし、この方法では、炉の中心部は殆
どコークスで占められることになり、通気性が過度に高
まり、その結果、炉頂ガス温度が高くなりすぎて付帯設
備に負担をかけることになる。また、炉中心部には鉱石
が殆どないから、この領域は溶銑の生産に寄与しないこ
とになり、設備効率の面でも不利になる。

【００１２】本出願人は、コークスだけでなく、鉱石を
も専用の装入ルートから炉中心部に供給し炉中心部近傍
のＯ／Ｃ比を自在に調整する方法を特開昭61−227109号
公報によって提案している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】炉中心部の通気性を上
げて、炉芯コークスの温度を高く保つのに、前記特開昭
61−227109号公報に開示される方法等、従来から知られ
る方法はそれぞれ効果がある。しかし、コークスだけを
炉の中心部に重点的に装入する方法には前記のような問
題点があり、また、一旦、炉芯コークスの温度が低下し
た場合、炉芯コークスの動きが極めて緩慢であることか
ら、上述した従来の方法では、炉芯コークスの望ましい
状態を回復するにはかなりの時間が必要であり、その
間、高炉の不安定な操業を余儀なくされる。

【００１４】本発明の目的は、低下した炉芯コークスの
温度を速やかに上昇させて、短時間のうちに炉況を回復
させることができ、しかも炉の中心部にコークスだけを
堆積させる方法における前記の問題がない高炉の操業方
法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、炉頂部
からコークスと鉄源原料とを交互に層状に炉内に装入す
る高炉の操業方法において、下記の、、および
を特徴とする高炉の操業方法にある。

【００１６】 鉄源原料の一部として被還元性指数が
65％以上の高被還元性焼結鉱を使用すること、 通常の鉄源原料とは別に、上記の高被還元性焼結鉱
とコークスとの混合物を炉の中心部に装入すること、 通常のコークスとは別に、コークスを炉の中心部に
装入すること、 炉の中心部に装入した混合物およびコークスは通常
の鉄源原料の層内に堆積させること。

【００１７】上記高被還元性焼結鉱と混合するコークス
の量は、高被還元性焼結鉱の１重量部に対して0.05〜0.
10重量部とすることが望ましい。また、このコークスと
して、反応後強度指数が50％以下で、かつ平均粒径が40
mm以下のコークスを用いることが望ましい。

【００１８】なお、焼結鉱の被還元性指数とは下記の試
験方法 (詳しくは JIS M 8713 参照) で測定されるもの
である。即ち、反応管 (内径75±１mmの耐熱金属製で、
内部には穴の直径２〜３mmの目皿を有し、目皿の下には
アルミナボールからなる熱交換物質を充填) 内に、粒径
を19〜22.4mmに整粒した焼結鉱 500ｇを装入し、温度90
0℃において、CO 30 ％、N₂ 70 ％の還元ガスにより３
時間還元する。還元後、還元による重量減少と、還元前
試料中の全鉄および酸化鉄（２価) の含有量とから還元
率を求め、被還元性指数とする。この被還元性指数が高
い焼結鉱は、炉芯コークスに流入する未還元FeO が少な
い鉄源原料と評価される。本明細書ではこの還元性指数
が65％以上の焼結鉱を高被還元性焼結鉱という。

【００１９】また、コークスの反応後強度指数は、例え
ば下記の試験方法 (詳しくは、第３版「鉄鋼便覧II」 2
02頁参照) で測定される。即ち、反応管 (内径 87.1 m
m、長さ 250mm) の中に、粒径を 20 ±１mmに整粒した
コークス試料 200ｇを装入し、温度 1100 ℃、 CO₂流量
５リットル／分の条件下で 120分間反応させ、反応後の
試料をＩ型ドラム試験機 (管径 130mm、管長 700mm、回
転速度 20rpm、総回転数600 回転) で摩耗粉化させる。
試験後のコークス試料を篩分けして10mm以上の粒径を有
する部分の重量％を反応後強度指数とする。コークスが
CO₂と反応しやすいほど強度劣化が多くなるので、この
反応後強度指数が低いコークスは、CO₂ をCOに変成しや
すい高反応性のコークスと評価される。

【００２０】通常、高炉操業では、炉頂部に設けたベル
式装入装置またはベルレス式装入装置を用いる。この通
常装入装置を用いてコークスと鉄源原料を交互に装入
し、炉内に層状に堆積させる。以下、通常装入装置によ
って層状に装入される原料を『通常装入鉄源』あるいは
『通常装入コークス』と記す。

【００２１】鉄源原料の主体は、焼結鉱または焼結鉱で
あるが、本発明方法では、一つの層を形成する鉄源原料
（以下『１チャージ分鉄源原料』という）の一部に代替
して還元性指数が65％以上の焼結鉱、即ち、高被還元性
焼結鉱を使用する。そして、この高被還元性焼結鉱にコ
ークスを混合したもの（以下『コークス混合焼結鉱』と
いう）を炉の中心部に重点的に装入するのである。な
お、１チャージ分の鉄源原料から、高被還元性焼結鉱で
代替された分を除いたもの (鉄源原料単体として装入さ
れる分) を便宜的に『単独装入鉄源原料』と記す。

【００２２】上記のコークス混合焼結鉱は、炉中心部に
堆積させる必要上、単独装入鉄源原料の通常装入に先立
って、望ましくは通常装入装置とは別の装入ルートか
ら、炉中心部に装入する。

【００２３】本発明方法では、炉中心部へのコークス混
合焼結鉱の装入に加えて、炉中心部のＯ／Ｃ比を小さく
する対策を併用する。これは、炉の中心部のコークス層
の厚みを厚くすることによって実施できる。具体的に
は、一つの層を形成するコークス（以下『１チャージ分
コークス』という）の一部を単独装入鉄源原料の装入に
先立って炉中心部へ装入する。この装入も通常の装入装
置とは別のルートの装入装置を用いるのが望ましい。

【００２４】図１〜図５は、本発明方法によって装入さ
れた原料層の堆積状態 (パターン)を模式的に例示する
高炉中心部の縦断面図である。記号Ｄで示すのは後述す
る着熱影響領域である。

【００２５】I 図１のパターン：図１において、Ｃ₀
は通常操業時に通常装入されたコークス層である。Ｏ₀
は単独装入鉄源原料が一括して通常装入された鉄源原料
層である。この場合、Ｏ_０で一つの鉄源原料層を形成す
ることになる。本明細書における「一つの層」とはこの
層をいう。そして、Ｍは中心部に重点的に装入されたコ
ークス混合焼結鉱の層、Ｃｃ は同じく中心部に重点的
に装入されたコークス層である。上記のＭおよびＣc は
いずれか一方を優先させて中心部に連続装入される。即
ち、 Ｃ₀ →Ｍ→Ｃc →Ｏ₀ (図１の(a)) または Ｃ₀ →Ｃc →Ｍ→Ｏ₀ ( 同 (b)) の順に原料層を形成していく。なお、Ｃ₀ は２回以上に
分割して装入してもよい。上記のようにして形成させた
原料層の上には、再度Ｃ₀ から始まる同じ装入順序の原
料層を必要なだけ積み上げていくのである。

【００２６】II 図２のパターン：図２において、Ｃ
₁ およびＣ₂ は２回に分割されて通常装入されたコーク
ス層である (Ｃ₁ とＣ₂ とで一つのコークス層となる)
。Ｏ₁ およびＯ₂ は２回に分割されて通常装入された
鉄源原料層である。この場合、Ｏ₁ とＯ₂ とで一つの鉄
源原料層を形成することになる。このＯ₁ およびＯ₂ の
通常装入に先立ってＭおよびＣc がいずれか一方を優先
させて中心部に連続装入する。即ち、Ｃ₁ →Ｃ₂の通常
装入後、 Ｍ→Ｃc →Ｏ₁ →Ｍ→Ｃc →Ｏ₂ (図２の(a))、 Ｃc →Ｍ→Ｏ₁ →Ｃc →Ｍ→Ｏ₂ ( 同 (b))、 Ｃc →Ｍ→Ｏ₁ →Ｍ→Ｃc →Ｏ₂ （ 同 (c)) また
は Ｍ→Ｃc →Ｏ₁ →Ｃc →Ｍ→Ｏ₂ ( 同 (d)) の順に原料層を形成していくのである。なお、Ｃ₁ およ
びＣ₂ は分割せずに一括装入してもよい。

【００２７】III 図３のパターン：図３に示すよう
に、Ｏ₁ またはＯ₂ の通常装入に先立って、ＭおよびＣ
c の中心装入を行う。即ち、Ｃ₁ →Ｃ₂ の通常装入後 Ｍ→Ｃc →Ｏ₁ →Ｍ→Ｏ₂ (図３の(a))、 Ｃc →Ｏ₁ →Ｃc →Ｍ→Ｏ₂ ( 同 (b))、 Ｃc →Ｍ→Ｏ₁ →Ｍ→Ｏ₂ ( 同 (c)) または Ｍ→Ｃc →Ｏ₁ →Ｃc →Ｏ₂ ( 同 (d)) の順に原料層を形成していくのである。

【００２８】IV 図４のパターン：図４に示すよう
に、Ｏ₁ またはＯ₂ の通常装入に先立って、ＭまたはＣ
c の単独中心装入を行う。即ち、Ｃ₁ →Ｃ₂ の通常装入
後 Ｍ→Ｏ₁ →Ｃc →Ｏ₂ (図４の(a))、または Ｃc →Ｏ₁ →Ｍ→Ｏ₂ ( 同 (b)) の順に原料層を形成していくのである。なお、Ｏ₁ とＯ
₂ を更に２回以上に分割装入してもよい。例えば、Ｏ₂
を２回以上に分割して装入する場合には、分割された各
装入の前にＣc またはＭの装入を行ってもよい。

【００２９】上記のように形成させた原料層の上には、
再度Ｃ₁ から始まる同じ装入順序の原料層を必要なだけ
積み上げていく。

【００３０】以上、コークス混合焼結鉱およびコークス
の中心装入の形態は種々あるが、いずれにしてもこうし
て中心装入されたものは、通常装入の鉄源原料の層内に
堆積しなければならない。これらが、通常装入のコーク
ス層内に有っては、前述した本発明の目的は達成できな
い。

【００３１】

【作用】高炉内における炉芯コークスへの熱供給は、レ
ースウェイでコークスの燃焼により発生した高温ガスと
の熱交換によるか、あるいは、滴下溶銑滓との熱交換に
よりなされていると考えられる。そこで、これらの熱供
給要因のどちかがより有効に炉芯コークスの昇温に作用
するかを調べるために高炉の縮小模型を用いて実験的検
討を行った。

【００３２】図５に、炉芯コークスの昇温におよぼす熱
供給要因の影響度を検討する模型実験装置の概略断面図
を示す。この実験装置は、羽口より上部の高炉炉内を模
したもので、炉頂から装入物ホッパー８、ベル１および
ムーバブルアーマー２を介して、コークス、模似鉱石
（通称「金属石鹸」と呼ばれるもの）を装入し、羽口下
の切り出し口から排出装置４を用いて装入物を排出物溜
め６に排出する。このようにして装入物を順次降下させ
る。７は排出ガス用配管である。

【００３３】一方、羽口３から温風を吹き込んで装入物
を加熱する。これによって模似鉱石は降下の途中で溶解
し液体となって装置底部に滴下する。即ち、この装置
は、反応を除く高炉炉内の基本現象をシミュレートでき
るようになっている。また、炉内には多数の熱電対測温
点５が設置されており炉内温度の動きがわかるようにな
っている。

【００３４】実験は表１に示す条件で行った。まず、炉
内をコークスで充填し、送風を開始した。そして羽口下
からコークスを排出する一方、炉頂からコークスだけを
装入し、一定時間この装入・排出を継続した後、炉頂か
らの装入をコークスと模似鉱石との交互装入に切り替
え、さらにその状態で実験を続け、羽口レベルの炉中心
部、すなわち炉芯コークスの温度の推移を調査した。

【００３５】

【表１】

【００３６】図６は、炉芯コークスの昇温におよぼす熱
供給要因の影響度を示す図である。

【００３７】図中左半分は、コークス単独装入の時期
で、炉芯コークスの昇温は羽口からのガスとの熱交換だ
けで行われている。これに対し図中右半分は、コークス
と模似鉱石との交互装入の時期に対応し、ここでは羽口
からのガスと熱交換および溶解して滴下する模似鉱石と
の熱交換によって炉芯コークスは加熱されている。

【００３８】図示のように、装入された模似鉱石が溶解
を開始した時点から炉芯コークスの昇温速度は急激に上
昇しており、滴下する模似鉱石の熱により炉芯コークス
の加熱が促進されることが明らかである。すなわち、炉
芯コークスの昇温には滴下溶銑との熱交換の促進が有効
であり、高温の溶銑を多量に炉芯部に滴下させることに
より、速やかに炉芯コークスを加熱することができるの
である。

【００３９】本発明は、上述の模型実験で得られた知見
を基にしてなされたものである。以下、実高炉において
本発明方法を実施する態様を説明する。

【００４０】実高炉において上述の効果を出すために
は、層状に装入された原料の炉中心部にある程度の量の
鉄源原料を堆積させてこれを溶解し、高温に昇温された
状態で炉芯コークス内に滴下させる必要がある。通常鉄
源原料の中はFeは酸化鉄の形で含有されており、これら
を溶解・還元して溶銑を製造するには多量の溶解熱や還
元に要する熱を供給しなければならない。そして、この
熱の供給は、塊状帯ではガスとの熱交換で、滴下帯では
ガスおよび滴下帯コークスとの熱交換で行われる。しか
し、鉄源原料の塊状帯における降下速度に比べ、溶解後
の滴下帯における降下（滴下）速度は極めて速いことか
ら、滴下帯での熱交換効率は塊状帯でのそれよりかなり
悪いと推定される。

【００４１】従って、鉄源原料溶解以降に吸熱反応であ
る直接還元反応が進行した場合、すなわち、溶融還元が
滴下帯で起こる場合は熱交換効率が悪いため、溶銑の昇
温は不十分となり高温の溶銑を造るのは容易でない。さ
らに還元により生成する CO₂、 H₂Oガスとの反応により
コークスは劣化するので、炉芯部に到達したときの強度
が低下する。そして、炉芯供給コークスの反応劣化が大
きくなれば、炉芯コークスの通気性そのものが悪化し、
炉芯部が不活性になって炉況不調につながることにな
る。

【００４２】本発明方法では、層状に通常装入される鉄
源原料の一部を被還元性指数が65％以上の焼結鉱 (高被
還元性焼結鉱) で代替し、この焼結鉱にコークスを混合
したコークス混合焼結鉱を炉中心部に装入する。こうす
れば、高被還元性焼結の粒子とコークス粒子とが隣接し
て存在することになる。焼結鉱の還元により生成するCO
₂ あるいはH₂O は隣接するコークス粒子とガス化反応を
起こし、いちはやくCO、H₂に再生されることになり、還
元の進行を加速させることができる。これにより、鉄源
原料の溶け落ち還元率が高められ、滴下帯での未還元Fe
O の溶融還元を抑制できるので、溶銑の温度を高めるこ
とができる。なお、高炉に使用される一般的な焼結鉱の
被還元性指数はおよそ55〜65％である。

【００４３】上述の CO₂あるいはH₂O によるコークスの
ガス化反応は、高被還元性焼結鉱に混合されたコークス
との間で優先的に進行する。このため、炉中心部近傍の
コークス層内のコークスは、 CO₂、H₂O ガスとの反応に
よる劣化をほとんど受けなくなり、炉芯に供給されるコ
ークスの強度を高めに維持できる。

【００４４】本発明方法における高被還元性焼結鉱に対
するコークスの混合重量比は、0.05〜0.10 (高被還元性
焼結鉱の１重量部に対して、コークスを0.05〜0.10重量
部）とするのが望ましい。これは、焼結鉱に混合された
コークス粒子が、滴下帯にはいるまでにガス化により完
全消滅するために望ましい条件である。コークスの混合
量を増やしすぎるとガス化反応後に細粒化した低強度の
コークスが残ってしまい、これが炉芯に降下して炉芯コ
ークスの通気性が阻害される。また、混合量が少なすぎ
ると、 CO₂およびH₂O のガス化反応が十分に進行せず、
還元の促進が阻害される。また、混合コークスのガス化
反応量が十分でなければ、通常装入されたコークス層内
のコークスでこれを賄わなければならず、炉芯に供給さ
れるコークスの強度が下がってしまう。

【００４５】本発明方法では、高被還元性焼結鉱に混合
すべきコークスを、反応後強度指数が50％以下でかつ平
均粒径が40mm以下のコークスとするのが更に望ましい。
これも混合コークスを完全消滅させるために望ましい条
件である。こうすれば、混合コークスのガス化反応性を
高めることができ、また細粒化した低強度のコークスが
残存するような事態を回避することができる。従って、
炉芯コークスの通気性が良好に維持される。なお、高炉
に使用される一般的なコークスの反応後強度指数はおよ
そ50〜60％、粒径は平均径でおよそ50〜55mm程度であ
る。

【００４６】上記のとおり、還元性指数65％以上の高被
還元性焼結鉱にコークスを混合して炉中心部に装入する
ことにより、 CO₂、H₂O によるコークスのガス化反応を
上記混合コークスで選択的に行わせ、炉芯に供給される
炉中心部近傍のコークス層内のコークスの反応による強
度劣化を抑えて炉芯コークスの通気性を確保するととも
に、十分昇温された高温の溶銑を炉芯に滴下させること
ができるのである。

【００４７】つぎに、本発明方法におけるコークス混合
焼結鉱およびコークスを炉の中心部に装入することの意
義を、前記の図１〜図５を用いて説明する。

【００４８】高炉休風時のコークスサンプリングによる
計測から、特に炉の中心軸からの無次元距離（実際の距
離を炉口半径で割って無次元化した量）にして約 0.2よ
り内側 (炉中心側) の領域 (図中にＤで示す「着熱影響
領域」) のコークス温度が炉芯状態評価の重要な指標に
なること、および同領域での着熱が容易でないことが経
験的に知られている。

【００４９】本発明方法では、炉中心部に装入されるコ
ークス混合焼結鉱およびコークスの装入量を、少なくと
も炉中心には通常装入鉄源が存在することがないように
調整して、図示のように、引き続いて形成される通常装
入鉄源原料層の炉中心部にコークス混合焼結鉱およびコ
ークスを重点的に堆積させる。従って、着熱影響領域内
の被還元性が低い通常装入鉄源の存在量を、中心装入を
行わない通常装入法に比べて低くすることができる。ま
た、炉中心部のＯ／Ｃ比あるいはコークス層厚を精度よ
く制御することができる。これにより、炉中心部の溶銑
温度を高めて炉芯コークスの着熱を促進し、炉芯の通気
性を良好に維持して炉況不調を回避することができる。
さらに、通常装入鉄源に代替した高被還元性焼結鉱が中
心装入されているので、コークス単独の中心装入に比べ
て着熱影響領域内を銑鉄生産に有効に寄与させることが
できる。

【００５０】図１および図２は、コークス混合焼結鉱
(Ｍ) とコークス (Ｃc)の連続中心装入のパターンであ
る。

【００５１】ＭをＣc に優先させて連続中心装入する図
１(a) 、図２(a) では、通常装入鉄源原料層Ｏ₀ あるい
はＯ₁ 、Ｏ₂ とＭとの間に、着熱影響領域Ｄの炉壁側端
から斜め上方に炉中心に向かってＣc 層が形成される。
炉中心部の排ガス温度が高くなり過ぎる場合は、Ｍの装
入量を増加させてＣc 層の厚さを薄くすることにより温
度を調整できる。

【００５２】１チャージ分鉄源原料を一括装入した図１
(a) の方が２分割装入した図２(a)よりＤ領域内の被還
元性が低い通常装入鉄源の存在量を少なくすることがで
きる。一方、図２(a) では、炉中心の２分割されたＭ層
の厚さは、図１(a) のＭ層の厚さより薄くなるので、２
分割装入の方が炉中心のＭの還元促進には有利である。

【００５３】Ｃc をＭに優先させて連続中心装入する図
１(b) 、図２(b) では、Ｏ₀ あるいはＯ₁ 、Ｏ₂ とＣc
との間にＭ層が形成される。従って、Ｍ層の厚さは半径
方向に均一化される。一方、炉中心部の一酸化炭素（C
O）リッチガス流は、Ｃc の装入量を調整して制御する
ことができる。従って、Ｍの還元は、上述のＭをＣc に
優先させる連続中心装入の場合より有効に促進すること
ができる。

【００５４】Ｃc をＭに優先させる連続中心装入とＭを
Ｃc に優先させる連続中心装入とを組合せた図２(c) 、
図２(d) では、上述したそれぞれの効果の平均的な効果
が得られる。

【００５５】図３は、コークス混合焼結鉱 (Ｍ) および
コークス (Ｃc)の連続中心装入とコークス混合焼結鉱ま
たはコークスの単独中心装入との組合せ装入のパターン
である。

【００５６】ＭおよびＣc のいずれか一方を優先させる
連続中心装入の効果は、上述のとおりである。この連続
中心装入を通常装入鉄源Ｏ₁ の装入に先立って行い、Ｍ
の単独中心装入を通常装入鉄源Ｏ₂ の装入に先立って行
った図３(a) 、図３(c) では、前述の図２(a) 、図２
(c) の場合より着熱影響領域Ｄ内のＭの存在量が増加
し、Ｄ領域内を銑鉄生産に有効に寄与させることができ
る。一方、Ｃc の装入量が少なくなり、一酸化炭素（C
O）リッチガスの炉中心上昇流が弱められるので、炉中
心部の排ガス温度を低下させる操業に適している。

【００５７】Ｃc の単独中心装入とＣc およびＭの連続
中心装入とを組合せた図３(b) 、図３(d) では、炉中心
部のコークス層厚を厚くすることができ、一酸化炭素
（CO）リッチガスの炉中心上昇流を強めることができ
る。従って、Ｍの還元を促進することができる。ただ
し、Ｍの装入量は少なくなるので、Ｄ領域内の銑鉄生産
に対する寄与度は、図３(a) 、図３(c) より劣る。

【００５８】図４は、コークス混合焼結鉱 (Ｍ) の単独
中心装入とコークス (Ｃc)の単独中心装入との組合せ装
入のパターンである。

【００５９】図４(a) 、図４(b) に示すように、通常装
入鉄源原料層の炉中心部にＭおよびＣc が重点的に装入
されており、一酸化炭素（CO）リッチガスの炉中心上昇
流を強めて、Ｍの還元を促進することができる。また、
Ｄ領域内も銑鉄生産に寄与することができる。この方法
では、Ｄ領域内のＭの存在量および一酸化炭素（CO）リ
ッチガスの炉中心上昇流の抑制幅は狭いものの、中心装
入回数あるいは中心装入量の変更回数が鉄源２分割装入
の場合のＭとＣc との連続中心装入に比べて少なくてす
むので、操作性の面で実操業に適している。

【００６０】コークス混合焼結鉱およびコークスの炉中
心部への装入は、後述の図７に示すように、通常のベル
式装入装置またはベルレス式装入装置の外に別ルートの
装入装置を設けて、これによって行うのがよい。

【００６１】本発明方法によれば、操業中に炉芯コーク
スの温度が下がってもこれを速やかに昇温させることが
でき、迅速に炉況を回復させて安定操業を維持すること
ができる。また、炉中心部も鉄源の溶融・還元に寄与す
るので、炉の生産性低下のおそれもない。

【００６２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。この実施
例では、炉容2700m³でベル式装入装置を備えた高炉を用
いた。

【００６３】図７は、実施例に用いた高炉の上部の装入
装置を説明する縦断面図である。図示のように、通常の
ベル式装入装置９の外に、炉中心部に装入を行うための
別ルート装入装置14が設けられている。別ルートから装
入される原料は、バケットコンベアー15で上部ホッパー
16に一旦貯蔵され、下部ホッパー19内の排圧が完了した
後、上部シール弁18、続いて上部ゲート17を開操作して
下部ホッパー19に移される。

【００６４】次に、上部ゲート17、上部シール弁18を閉
操作した後、下部ホッパー19内を炉内圧に均圧して炉内
装入準備が完了する。そして、炉中心部への装入タイミ
ングが来たところで下部シール弁21、続いて下部ゲート
20を開操作して原料を装入シュート23を介して炉中心部
に落下させ、24のように堆積させる。25は通常の装入ル
ートから装入された原料で、図示のように中央部が窪ん
だ層状に堆積させるのが普通である。

【００６５】表２に実施例の主な操業諸元を示す。ここ
で原料装入は次のように実施した。

【００６６】（ａ）コークスの装入 １チャージ分 (16トン) の内、15.5トン (実施例１、実
施例３) 、15.7トン (実施例２) を２等分し、２回に分
けて通常ルートで炉頂から装入し、残り 500kgを２回に
分けた250kg(実施例１) 、残り300kg(実施例２) 、残り
500kg(実施例３) を別ルート装入装置14から炉中心部へ
装入。

【００６７】（ｂ）鉄源原料の装入 鉄源原料（焼結鉱および鉄鉱石）の１チャージ分 (63ト
ン) を２等分して、２回に分けて通常ルートで炉頂から
装入することとし、その１回分の中から 550kg、500kg
(実施例１) 、 400kg、1050kg (実施例２) 、1050kg
(実施例３) を表３に示す還元性指数の焼結鉱に代替
し、コークス混合焼結鉱用として使用した。即ち、この
焼結鉱に表３に示す平均粒径と反応後強度指数のコーク
スを配合してコークス混合焼結鉱とした。混合重量比も
表３に示した。このコークス混合焼結鉱は別ルート装入
装置14から炉中心部へ装入した。

【００６８】（ｃ）装入の順序 実施例１ (図２(b) の態様) １．コークス（１回目） ２．コークス（２回目） ３．別ルートからのコークスの中心装入 ４．別ルートからのコークス混合焼結鉱の中心装入 ５．鉄源原料（１回目） ６．別ルートからのコークスの中心装入 ７．別ルートからのコークス混合焼結鉱の中心装入 ８．鉄源原料（２回目） 実施例２ (図３(a) の態様) １．コークス（１回目） ２．コークス（２回目） ３．別ルートからのコークス混合焼結鉱の中心装入 ４．別ルートからのコークスの中心装入 ５．鉄源原料（１回目） ６．別ルートからのコークス混合焼結鉱の中心装入 ７．鉄源原料（２回目） 実施例３ (図４(b) の態様) １．コークス（１回目） ２．コークス（２回目） ３．別ルートからのコークスの中心装入 ４．鉄源原料（１回目） ５．別ルートからのコークス混合焼結鉱の中心装入 ６．鉄源原料（２回目） とし、これを１サイクルとして繰り返した。

【００６９】表３に示すように、別ルートから中心装入
するコークス混合焼結鉱については、被還元性指数が65
％の焼結鉱を使用し、実施例３のみ混合するコークスの
反応後強度指数と粒径、および焼結鉱に対する混合コー
クスの混合重量比を変えて操業を行った。また、実施例
３の比較例として、被還元性指数が60％の焼結鉱を使用
した。

【００７０】なお、表３でコークスの混合重量比が0.10
という条件は、本発明方法を実施する前の炉中心部の直
接還元率 (40％) に基づいて直接還元量に見合うコーク
ス量を混合した条件である。

【００７１】実施例および比較例の操業は、本発明方法
を用いない通常装入操業 (図７の別ルート装入装置によ
る中心装入をしない従来例) の間にはさんで実施し、各
操業期間を約３週間とした。そして、各操業期間終了後
の休風時に羽口から炉芯コークスのサンプリングを行っ
た。

【００７２】操業中における炉芯コークスの粉化状態お
よび昇温状態を評価するため、羽口レベルの炉中心近傍
で採取された炉芯コークスの平均粒径と黒鉛化度の測定
データから推定される炉芯コークスの履歴温度（最高到
達温度）を調査した。

【００７３】

【表２】

【００７４】

【表３】

【００７５】図８は、表３の実施例１、実施例２および
実施例３のケース１〜６の炉芯コークスの粉化および昇
温状態を、原料の通常装入のみを行った従来例と比較し
て示す図で、 (a)図は炉芯コークス平均粒径、 (b)図は
炉芯コークス履歴温度 (最高到達温度) を示す。

【００７６】図示のように、コークス混合焼結鉱の焼結
鉱被還元性指数が本発明で定める値であり、また、混合
コークスの混合重量比、粒径および反応後強度指数とが
望ましい値である実施例１、実施例２および実施例３の
ケース１およびケース２では、炉芯コークスの平均粒径
および履歴温度が通常装入を行った従来例より高くなっ
ており、炉芯コークスの通気性の改善と炉芯コークスの
温度上昇による炉況の改善が見られる。

【００７７】比較例は、コークスを混合した焼結鉱の被
還元性指数を60％にした以外は実施例３のケース１と同
じ条件で操業した例である。この比較例では、中心装入
されたコークスおよび混合コークスにより、炉芯コーク
スには粒度劣化が少ない通常装入コークスが供給され
る。また、反応後に細粒化した混合コークスが残存し、
これが炉芯コークスに供給されないように、コークス混
合重量比が定められているので、炉芯コークスの平均粒
径は従来例より高くなっている。しかし、中心装入され
る焼結鉱の被還元性がケース１より低く、未還元 FeOの
炉芯コークスへの流入量が増加するので、炉芯コークス
の履歴温度の改善は見られない。この結果から、コーク
ス混合焼結鉱とコークスの一部を中心装入して、本発明
の目的である速やかな炉芯コークスの昇温と炉況の回復
とを達成するには、コークス混合焼結鉱の焼結鉱被還元
性指数が65％以上であればよいことが判る。

【００７８】また、コークス混合焼結鉱のコークス混合
重量比を炉中心の直接還元量に見合う0.10より高い0.20
としたケース３、あるいは混合コークスの反応後強度指
数を50％以下より低反応性の55％としたケース４、平均
粒径を40mm以下より低反応性の50mmにしたケース５で
も、いずれも焼結鉱の被還元性指数が65％と高いので還
元が促進され、未還元 FeOの炉芯コークスへの流入量が
減少して炉芯コークスの履歴温度は改善されている。し
かし、中心装入されたコークス混合焼結鉱層内にガス化
反応で焼結鉱の被還元性を高めて細粒化したコークスが
残存し、これが炉芯コークス内に流入して、平均粒径の
低下を招く。この結果から、炉芯コークスの昇温を促進
し、炉況を改善するとともに、炉芯コークスの通気・通
液性を維持するためには、焼結鉱に対するコークス混合
重量比を0.05〜0.10、さらに混合コークスの反応後強度
指数を50％以下、かつ平均粒径を40mm以下にして操業を
行うのが望ましいことが判る。

【００７９】

【発明の効果】本発明方法によれば、炉芯コークスと高
温溶銑および高温の一酸化炭素(CO)リッチガスの炉中心
上昇流との熱交換を促進することができ、操業中の炉芯
コークス温度を高めに維持できる。また、炉芯コークス
の冷え込みが発生した時にも炉芯コークスの昇温が速や
かに行われ、炉況をすばやく正常に回復させることがで
きる。従って、高炉の安定操業維持が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法による原料堆積状態を模式的に示す
高炉中心部の縦断面図である。

【図２】本発明方法による原料堆積状態の他の例を模式
的に示す高炉中心部の縦断面図である。

【図３】本発明方法による原料堆積状態の更に他の例を
模式的に示す高炉中心部の縦断面図である。

【図４】本発明方法による原料堆積状態の更にもう一つ
の例を模式的に示す高炉中心部の縦断面図である。

【図５】炉芯コークスの昇温におよぼす熱供給要因の影
響度を検討する模型実験装置の概略断面図である。

【図６】炉芯コークスの昇温におよぼす熱供給要因の影
響度を示す図である。

【図７】本発明の実施に用いた炉中心部への別ルート装
入装置を有する高炉上部の概略断面図である。

【図８】実施例で確認した炉芯コークスの粉化・昇温状
態を対比して示す図で、（ａ）図は炉芯コークス平均粒
径、（ｂ）図は炉芯コークス履歴温度を示す図である。

【符号の説明】

１：ベル、 ２：ムーバブルアーマ、３：
羽口、４：装入物排出装置、 ５：熱電対測温点、
６：排出物溜め、７：排ガス配管、 ８：装入
物ホッパー、９：ベル式装入装置、 10：小ベル、
11：大ベル、12：ムーバブルアーマ、 13：高
炉炉内、 14：別ルート装入装置、15：バケット
コンベアー、16：上部ホッパー、 17：上部ゲート、
18：上部シール弁、 19：下部ホッパー、 20：
下部ゲート、21：下部シール弁、 22：均圧管、
23：装入シュート、24：別ルート装入原料、
25：通常ルート装入原料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−35610（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−290708（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−256819（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】炉頂部からコークスと鉄源原料とを交互に
   層状に炉内に装入する高炉の操業方法において、鉄源原
   料の一部として被還元性指数が65％以上の高被還元性焼
   結鉱を使用すること、この高被還元性焼結鉱とコークス
   との混合物を、通常の鉄源原料とは別に、炉の中心部に
   装入すること、および通常のコークスとは別に、コーク
   スを炉の中心部に装入すること、および炉の中心部に装
   入した混合物およびコークスは通常の鉄源原料の層内に
   堆積させること、を特徴とする高炉の操業方法。
2. 【請求項２】上記混合物中のコークスの量を、高被還元
   性焼結鉱の１重量部に対して0.05〜0.10重量部とするこ
   とを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
3. 【請求項３】上記高被還元性焼結鉱と混合するコークス
   として、反応後強度指数が50％以下で、かつ平均粒径が
   40mm以下のコークスを用いることを特徴とする請求項１
   または２に記載の高炉の操業方法。