JP3498969B2 - ベルレス高炉への原料装入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、内容積の大きい大型高
炉に好適な高炉への原料装入方法に関し、さらに詳しく
は送風羽口から熱風と共に微粉炭を吹き込むことによっ
て炉内に装入するコークス総装入量を減少させるに当
り、原料（鉱石とコークス）の積層状態を調整すること
によって中心流を確保する方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】高炉の大型化により高炉の出銑量は著し
く増大しているが、大型化のメリットを生かすためには
高炉操業を安定化することが大切である。特に大型高炉
では、炉況の悪化により出銑量が大幅に低下し、次工程
に大きな影響を及ぼすことになる。このため高炉操業に
際して種々の操業条件をコントロールしなければならな
いが、特に高炉の炉頂における鉱石とコークスの分布の
コントロールには各種要因が複雑に絡み合っているが、
主な要因は下記の通りである。 (1) 原料（鉱石、コークス）の物理的特性−密度、粒
度、内部摩擦係数など (2) 原料の装入速度 (3) 装入条件−鉱石とコークスとの層厚比、ストックラ
インレベル (4) 旋回シュートの傾動角 (5) 装入シーケンス (6) 炉内ガス流 【０００３】ベルレス高炉で旋回シュートを介して原料
が装入されると鉱石とコークスの分布が決まるが、燃料
比の低減、操業上の安定化の上で重要なのは炉内原料の
鉱石層とコークス層の高炉半径方向の分布である。すな
わち高炉操業における装入原料分布制御の考え方はコー
クス量に対する鉱石量の比(Ore/Coke)の半径方向分布の
最適化を問題にしてきた。 【０００４】高炉内に装入された鉱石を炉内を上昇する
高温の還元ガスによって効率よく加熱と還元を行うに
は、鉱石に還元ガスを均等に供給する必要があるが、実
操業では原料特性、堆積特性等が影響するため均等にす
るのが難しく、原料の物理的、化学的変動、炉況の不調
等による原料分布の乱れが生じ易い。上昇する還元ガス
のバランスがくずれると局部的な偏流を生じ、棚吊りや
スリップ等が多発して炉況が悪化する。 【０００５】このため炉内ガスを均等に分散させるので
はなく還元ガス流の一部を炉中心部に集中させるという
のが一般的になってきている。例えば特公昭64-9373 号
公報には、各チャージにおけるコークスの装入を経時的
に少なくとも２系列に分け、当該チャージのコークス総
装入量の92〜98.5重量％を前装入の鉱石層を全て覆うよ
うに装入し、最終の装入系列では当該チャージのコーク
ス総装入量の８〜 1.5重量％を炉中心部へ集中的に装入
することにより、炉中心部の(Ore/Coke)比を炉中心部以
外の(Ore/Coke)比よりも実質的に小さくなるように堆積
させる方法が開示されている。また特開平３-232912 号
公報にはベルレス高炉におけるコークス装入方法におい
て、総装入量の15〜20重量％を炉中心部に装入するもの
が開示されている。 【０００６】ところで従来高炉では還元剤と熱源の一部
としてコークスを用いていたが、高価な粘結炭を使用す
る必要のあるコークス使用量を減らすため送風羽口から
オイルを吹き込んで炉下部から還元剤と熱とを供給する
方法を確立して高炉の操業を進歩させた。その後のオイ
ル価格の上昇により送風羽口から熱風と共に微粉炭を吹
き込む方法が採用されるようになった。微粉炭吹き込み
による高炉操業の安定化および増産効果が実証され、最
近では銑鉄１ｔ当り180kg もの多量の微粉炭を吹き込む
までに至った。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】前記公報に開示されて
いるように高炉内にコークスを装入するに際し、コーク
ス総装入量に対して一定割合のコークスを炉中心部に集
中的に装入するような方法では、微粉炭の多量吹き込み
によってコークス総装入量が減少する場合、炉中心部に
装入するコークス量も比例して減少することになる。そ
れと共にコークス総装入量の減少は(Ore/Coke)比を大き
くすることになるので炉中心部に流れ込む鉱石量を増加
させることにもなり、炉中心部へのコークス集中装入に
よって還元ガスを炉中心部に集中させて通気性を向上さ
せるという所期の効果が得られなくなってしまうという
問題があった。 【０００８】本発明はこのような事情にかんがみてなさ
れたものであって、高炉羽口から熱風とともに吹き込む
微粉炭量を増加させて高炉内に装入するコークス総装入
量が減少しても炉中心部の通気性を確保することができ
る高炉への原料装入方法を提供することを目的とするも
のである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明者のベルレス高炉
の操業経験によれば、送風羽口から微粉炭を吹き込まな
い場合、コークス量(Coke)に対する鉱石量(Ore) の比(O
re/Coke)＝3.3 の高炉操業では、当該チャージのコーク
スを前装入の鉱石層を全て覆うように装入した後、次チ
ャージの鉱石を装入する前に、炉中心部に装入するコー
クス量を１チャージ当り 2.0〜3.0 ｔの範囲でコントロ
ールすれば炉床が活性化され、炉床に難透過層が無くな
り、通気性および通液性が良好になることを知得してい
る。 【００１０】そこでまず本発明者は、高炉の縮尺模型を
用いて、送風羽口から微粉炭を吹き込まない場合でコー
クス量に対する鉱石量の比(Ore/Coke)＝3.3 の時に炉床
を活性化できる装入条件で原料の装入を行った時の炉中
心部のコークス層に対する鉱石層の比を測定した。次に
縮尺模型を用いて送風羽口よりの微粉炭吹き込みによ
り、炉内へのコークス装入量が減少し、したがってコー
クス量に対する鉱石量の比(Ore/Coke)が大きくなるよう
な操業時にも、前記のように送風羽口より微粉炭を吹き
込まない場合でコークス量に対する鉱石量の比(Ore/Cok
e)＝3.3 で炉床を活性化した時と、同程度に炉床を活性
化するのに必要な炉中心部のコークス層に対する鉱石層
の比が得られる中心部へのコークス装入量を求めるため
実験を行った結果、本発明をなすに至ったものであり、
本発明の要旨とするところは下記の通りである。 【００１１】 本発明は、鉱石とコークスとを交互に装
入するベルレス高炉への原料装入方法において、送風羽
口から熱風と共に微粉炭を吹き込むことによって炉内に
装入するコークス(Coke)量に対する鉱石(Ore) 量の比(O
re/Coke)を大きくして炉内に装入するコークス総装入量
を減少させる操業を行うに当り、 当該チャージのコー
クスを前装入の鉱石層を全て覆うように装入した後、
次チャージの鉱石を装入する前に旋回シュートを介して
炉中心部に１チャージ当り 2.5〜3.0 ｔからなる一定量
のコークスを集中して装入し中心部鉱石層厚比を0.15以
下とし、引き続きその周辺領域全面に次チャージの鉱石
を装入することを特徴とするベルレス高炉への原料装入
方法である。 【００１２】 【作用】図１は本発明の高炉の炉頂装入装置を示す概略
説明図である。図示のように鉱石とコークスとを交互に
装入するベルレス高炉14への原料装入に際し、炉下部に
設けた送風羽口（図示せず）から熱風と共に微粉炭を吹
き込むことによって炉内へのコークス総装入量を減少さ
せる。当該チャージのコークス層Ｂを前装入の鉱石層Ａ
を全て覆うように装入する。 【００１３】その後、次チャージの鉱石を装入する前に
旋回シュート16を傾斜角度の下限限界以上にオーバーラ
ンさせ炉中心部に１チャージ当り 2.5〜3.0 ｔのコーク
スＣを集中して装入し、引き続きコークスＣの周辺領域
に次チャージの鉱石を旋回シュート16の傾斜角度を制御
しながら装入する。 このようにすることによって鉱石層
Ａは中心部にコークスＣの層を有するので、炉中心部の
通気性を確保することができる。 【００１４】コークスＣを炉中心部のみに供給するため
には前述のように傾斜角度を下限限界以上にオーバーラ
ンさせ旋回シュート16を形骸化させ、炉頂バンカ10より
直接炉内へ装入すれば炉中心部に落下させることができ
る。しかしながら炉頂バンカ10からのコークスＣの装入
方向ベクトルは常に一定ではない。すなわち常に中心に
向いておらずばらつくということ、また炉頂バンカ10の
配置の特性によってある特定の方向に向いたベクトルと
なることにより、必ずしも正確に炉中心部にのみ落下す
るとは限らない。例えば、炉頂バンカ10よりコークスＣ
は流量調整ゲート12の開動作により炉内へ落下させる
と、コークスＣは落下過程において点線矢印（ロ）で示
すように飛散、分散して炉内中心部に落下集積しない場
合がある。そこで本発明では次の操作により旋回シュー
ト16を用いて炉内の中心部にコークスＣを集積して装入
するようにするのが好ましい。 【００１５】図１に示すように、炉頂バンカ10内のコー
クスＣを高炉14の中心部に装入するに先立って、旋回シ
ュート16は傾動位置制御装置30で制御される傾動電動機
31により駆動される。このとき傾動角度検出器32によっ
て規定位置（イ）を検出したら、傾動位置制御装置30は
停止指令を傾動電動機31に与え傾動を停止する。この傾
動規定位置（イ）は、旋回シュート16の先端の下端位置
が炉内断面中心線を越えた位置で、従来操業位置より大
幅にオーバーランした位置であり、実際には、約12°で
運用している。 【００１６】次に、旋回位置制御装置33より旋回シュー
ト16の旋回電動機34を高速で旋回回転させる。本発明で
は、高速の限界である従来操業スピードの約 120％で運
用している。このような状態になった段階で、コークス
Ｃは流量調整ゲート12が流量調整ゲート制御装置36によ
り開けられることで、 落下を開始し始め、炉内への落下
に従って漏斗状の旋回シュート16の旋回軌跡をガイドと
して炉内中心部へ局所的に集積堆積される。旋回シュー
ト16の旋回方向は正転でも逆転でもよい。炉頂シーケン
ス制御装置37は、上述の傾動位置制御装置30、旋回位置
制御装置33、流量調整ゲート制御装置36及びその他を含
めて一連の制御を司るものである。 【００１７】図３は、高炉へ装入するコークス量に対す
る鉱石量の比(Ore/Coke)を3.3 にして、送風羽口から微
粉炭を吹き込まない場合におけるコークス層に対する中
心部鉱石層厚比と炉底底盤温度（℃）との関係を示した
ものである。炉底底盤の温度管理値の下限は180 ℃であ
るが、図３からこの温度管理下限値180 ℃以上に炉底底
盤の温度を保持する。すなわち、炉床を活性化した状態
にするには中心部鉱石層厚比を0.15以下にすればよいこ
とがわかる。 【００１８】また図２は、前述のようにして炉中心部に
装入したコークスの量（ｔ／チャージ）と炉中心部鉱石
層厚比の関係をコークス量に対する鉱石量の比(Ore/Cok
e)を3.3 から5.3 まで６水準で変化させた場合について
示している。なお、比(Ore/Coke) ＝3.3 を除く５水準
のものは送風羽口から応分の微粉炭を吹き込んでいるの
は云うまでもない。 【００１９】図２からコークス量に対する中心部鉱石層
厚比を0.15以下確保するためにはコークス量に対する鉱
石量の比(Ore/Coke)が4.1 までは炉中心部へのコークス
装入量を 2.5ｔ／チャージ、4.1 を越えるときには 3.0
ｔ／チャージが必要であることを示している。これが本
発明において炉中心部に集中して装入するコークス量を
2.5〜3.0 ｔ／チャージの範囲とする根拠になってい
る。 【００２０】 【実施例】次に本発明の実施例について説明する。炉内
容積3363m³のベルレス高炉14において、出銑比2.1 のと
き、図１に示すように旋回シュート16の下端部が炉内断
面中心線を越えた位置、鉛直に対して約12°の傾斜角度
にして高速回転しながら炉中心部にコークスＣを１チャ
ージ当り、3.0 ｔを装入した。なお、１サイクル当りの
原料装入量は鉱石層Ａを形成する焼結鉱75.5ｔと塊鉱石
15.5ｔ、コークス層Ｂを形成するコークス18.3ｔとし
た。 【００２１】この場合のコークス比は390kg/t ・pig で
あり、送風羽口から130kg/t ・pigの微粉炭を吹き込ん
だ。コークス量に対する鉱石量の比(Ore/Coke)＝4.27で
ある。またコークス層に対する炉中心部の鉱石層厚比＝
0.142 であり、炉中心部の装入物に対する還元ガスの通
気性ならびに溶融物の通液性を良好にすることができた
ので、炉底底盤の温度は温度管理下限値180 ℃以上で推
移した。その結果、炉床の活性化が保持され、送風羽口
からの微粉炭吹き込みにより炉内へのコークス装入量が
少なくなったにも拘らず、高炉の安定した操業を行うこ
とができた。 【００２２】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ークスを高炉の中心部に集中して装入を行う際に、装入
量をコークス総装入量の一定重量％とするのではなく、
コークス総装入量と関係なしに 2.5〜3.0 ｔ／チャージ
とすることにより、微粉炭吹き込みによる装入物(Ore/C
oke)増加時にも炉中心部に選択的に塊コークスを多量に
装入しているため、中心ガス流の促進による通気性が改
善され、その結果炉床の活性化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の高炉の炉頂装入装置を示す概略説明図
である。 【図２】コークス量に対する鉱石量の比(Ore/Coke)を3.
3 から5.5 までの間で変化させた場合の炉中心部に装入
したコークス量（ｔ／チャージ）と炉中心部鉱石層厚比
との関係を示すグラフである。 【図３】高炉へ装入するコークス量に対する鉱石量の比
(Ore/Coke)を3.3 にして送風羽口から微粉炭を吹き込ま
ない場合におけるコークス層に対する中心部鉱石層比と
炉底底盤温度（℃）との関係を示すグラフである。 【符号の説明】 10 炉頂バンカ 12 流量調整ゲート 14 高炉 16 旋回シュート 22 集合ホッパー 30 傾動位置制御装置 31 傾動電動機 32 傾動角度検出器 33 旋回位置制御装置 34 旋回電動機 35 旋回角度検出器 36 流量調整ゲート制御装置 37 炉頂シーケンス制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−228408（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65207（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−6206（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−232912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65218（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 鉱石とコークスとを交互に装入するベル
   レス高炉への原料装入方法において、送風羽口から熱風
   と共に微粉炭を吹き込むことによって炉内に装入するコ
   ークス(Coke)量に対する鉱石(Ore) 量の比(Ore/Coke)を
   大きくして炉内に装入するコークス総装入量を減少させ
   る操業を行うに当り、当該チャージのコークスを前装入
   の鉱石層を全て覆うように装入した後、次チャージの鉱
   石を装入する前に旋回シュートを介して炉中心部に１チ
   ャージ当り2.5 〜 3.0ｔからなる一定量のコークスを集
   中して装入し中心部鉱石層厚比を0.15以下とし、 引き
   続きその周辺領域全面に次チャージの鉱石を装入するこ
   とを特徴とするベルレス高炉への原料装入方法。