JP4052047B2

JP4052047B2 - 高炉への原料装入方法

Info

Publication number: JP4052047B2
Application number: JP2002203916A
Authority: JP
Inventors: 史朗渡壁; 博文西村; 伸二長谷川; 滋明後藤; 秀行鎌野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004043901A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルレス装入装置を有する高炉への原料装入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉操業においては、高炉の炉頂から原料である塊状の鉄鉱石、焼結鉱、ペレット等の鉱石と、コークスとを交互に層状に装入する。高炉下部の羽口から吹き込まれた高温の空気によってコークスが燃焼し、発生した高温の還元性ガスが炉頂から装入される原料を加熱、還元して鉱石から銑鉄の生産を行う。
【０００３】
高炉に装入する１サイクル（以下、１チャージ）の鉱石とコークスの量は、鉱石の還元性、伝熱性、炉頂での堆積面の安定性などを考慮して決定され、また炉内を上昇するガスの流れと鉱石の還元性を適切にするように、高炉半径方向の鉱石量及びコークス量が調整される。
【０００４】
ベルレス式の装入装置では、高炉の炉頂上部に設置された炉頂バンカーから排出された鉱石及びコークスは、装入シュートを介して高炉内に装入される。装入シュートは高炉の中心軸の周囲を旋回するとともに、高炉の中心軸下方向と装入シュート上を原料が流れる方向とがなす角度（以下、傾動角）を変更して、高炉半径方向の鉱石およびコークスの装入量分布の調節を行うことができる。すなわち、傾動角を大きくすると旋回シュートからの鉱石およびコークスの飛び出し角度が大きくなって炉壁側に堆積し、逆に小さくすると炉中心側に堆積する。この傾動角の変更は、旋回シュートを旋回させながら随時行う。傾動角が大きい方から小さい方へ変更すると、原料は炉壁側から炉中心側へ向かって堆積し、傾動角が小さい方から大きい方へ変更すると、原料は炉中心側から炉壁側へ向かって堆積する。
【０００５】
高炉に装入される鉱石として、塊状の鉄鉱石、焼結鉱、ペレット等、さまざまな種類の原料が用いられる。また、劣質原料や細粒原料の使用比率の増大によるコスト低減が常に要請されている。このような条件下で粒度範囲の大きい原料を高炉に装入すると、小粒径の原料が大粒径の原料の間隙に入ってガスの通気性を阻害する。これを防止するため、粒径毎に鉱石を分割してバッチ装入する方法が一般に用いられている。通常は断面積が大きく、堆積が安定しやすい炉壁近傍に小粒径の原料を多く装入することが多いが、小粒径の原料の量が増えると、これが装入の途中で中心側に流れ込み、通気性を阻害する。
【０００６】
そこで特公平８−１１８０４号公報には、装入シュートを高炉中心側から炉壁方向へ向かって傾動させ、かつ原料を粒径等の性状によって複数のバッチに分割して装入する技術が開示されている。しかし、この技術では大粒径の原料が炉中心側に向かって流れ込まないため、中心部のガス流れの確保が難しいという問題があった。
【０００７】
さらに、今後の高炉操業で指向されると考えられる低コークス比操業においては、炉内の原料とコークスとの存在比（以下、Ｏ／Ｃ）が大きくなって、炉上部での通気性の悪化、融着帯の肥大化による炉下部の通気性、通液性の悪化等が引き起こされることが知られている。このような高Ｏ／Ｃ時の操業改善対策の一つとして、原料中に小粒径のコークスを混合させる技術がある。これは、軟化融着帯において、原料から発生したＦｅＯ系の融液がコークスと接触して溶融還元され、還元特性が向上すること、混合されたコークスの周囲に空隙が生じて通気抵抗が低下すること、混合層内のコークスが優先的にソリューションロス反応を起こすために他のコークス層の劣化を抑制することなどを利用する技術である。また、これによって鉱石の還元性の向上も期待される。
【０００８】
しかるに、実際の高炉操業において原料へのコークスの混合量を増やした場合、原料とコークスの粒径や比重が異なるために、ベルや旋回シュートからの落下時や堆積面上に落下したときに、両者が分離してしまうという問題がある。そのために、原料層へのコークスの混合量は質量比率で４％程度を上限とするにとどまっている。この混合層中の原料とコークスとの分離を防止する技術に関しては従来から様々な技術が開発されている。
【０００９】
特開昭６２−１２７４１４号公報には、ベルレス式高炉での原料装入において、原料を炉中心側から炉壁側に装入することにより、原料の中心への流れ込みを防止する技術を開示している。すなわち、炉中心側から炉壁側へ順次装入することにより、ある時点での装入物が次旋回時の装入物の中心への流れ込みを防止するものである。さらに、特開昭６２−２６００１０号公報には、鉄源と還元剤の混合原料の堆積角度が２０度を越えないようにすることによって、上記の技術をより効果あるものとしている。
【００１０】
これらの従来技術によって、混合層中の原料とコークスとの分離、特に高炉堆積面上におけるコークスの分離と中心部への流れ込みの抑制が可能となった。しかしその反面、炉壁近傍のコークス混合率や細粒原料の割合が増大し、ガス分布の制御が困難になるという問題があった。また、中心部から中間部にかけてのガス流れが不安定になるという前述の問題点も残されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、小粒径の原料を多量に使用した場合の高炉操業の安定化を図り、また鉱石中に小粒径のコークスを混合することによって、低被還元性鉱石の使用増大を図る技術を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、装入シュートを有するベルレス装入装置を用いる高炉への原料装入方法において、１チャージ分の鉱石を２バッチに分割し、前記装入シュートを炉壁側から炉中心方向へ傾動させながら前記鉱石の１バッチ目の装入を行い、次いで、装入シュートを、前記鉱石の１バッチ目の装入開始ポイントと同じもしくはそれよりも炉壁側の装入開始ポイントから炉壁方向へ傾動させながら、前記鉱石の２バッチ目の装入を行うことを特徴とする高炉への原料装入方法である。
【００１３】
上記高炉への原料装入方法において、前記２バッチ目の鉱石中に小粒径のコークスを混合して装入すると分離が抑制され好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明の原料装入方法を用いて原料を装入する例を示す模式図である。
【００１６】
１チャージ分の原料を粒径等の性状によって２バッチに分割して装入する場合、まず装入シュート３を高炉１の中心軸を中心として回転させながら炉半径方向の中間位置から炉中心方向へ傾動させて原料の第１バッチ４を装入する。次に原料の第２バッチ５を炉半径方向の中間位置から炉壁方向へ傾動させて装入する。原料の第１バッチを中間位置から炉中心方向へ傾動させて装入することにより、粒径の大きい原料は炉中心部の方へ流れ込み、比較的粒径の小さい原料は中間部にとどまる。次に原料の第２バッチ５を中間位置から炉壁方向へ傾動させて装入することにより、小粒径の原料が中心部に流れ込むことを防ぐ。
【００１７】
第１バッチ４を装入したあとの堆積面は、装入開始時に落下した位置の近傍を頂点とした山状を呈しており、次に装入された第２バッチ５の原料の堆積位置が不安定になりやすい。特に、中間位置から炉壁方向へ傾動させて装入すると原料の流れ込み量が少ないために、この影響が顕著となる。そこで、原料の第２バッチ５の装入開始点を第１バッチ４の装入開始点よりも炉壁側に設定することにより、第１バッチ４装入後の堆積面の炉壁側のポケット部に安定して装入することができる。
【００１８】
さらに、第２バッチ５の原料中に小粒径のコークスを混合する場合、中間位置から炉壁方向へ傾動させて装入することによって原料が流れ込む量を低減することができ、粒径、および比重の異なる鉱石とコークスの装入中の分離を抑制することが可能である。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
本発明の効果を確認するために本発明による装入方法を用いて、実機高炉での操業実験を行った。実験を行った高炉は内容積が５１５３ｍ³、炉口直径１１．４ｍ、炉腹直径１６．６ｍで、４０本の羽口を備えている。装入する鉱石、コークスをそれぞれ２バッチずつに分割して高炉に装入した。装入方法による操業への効果は、炉頂ガス中の組成から下記（１）式によって求めたガス利用率ηＣＯの標準偏差σ_g、と、下記（２）式で求めた炉内圧力損失指数Ｋの標準偏差σ_kによって評価した。
【００２０】

ただし、
ＢＰ：送風圧力（ＭＰａ）
ＴＰ：炉頂圧力（ＭＰａ）
ＢＧ：炉内ガス量（ｍ³（標準状態）／ｍｉｎ）
である。実験はまず図２に示すように従来方法で装入した。図２は高炉の原料装入部の模式断面図で従来例を説明するものである。高炉１の炉頂バンカ２から高炉装入原料が供給され、旋回シュート（装入シュート）３を経て炉内に散布される。既装入層６上に第１バッチ４は、矢印１１で示すように炉半径中間部から炉中心側へ向って装入され、次いで第２バッチ５は矢印１３で示すように炉壁側から炉中心側に向って散布される。すなわち、２バッチに分けた鉱石の双方を炉壁側から炉中心側に向かって傾動しながら旋回シュートを旋回させた。第１バッチの装入開始点は、炉半径を１として中心から０．８の位置とし、第２バッチの装入開始点は同様に中心から０．９の位置とした。
【００２１】
次に、図１に示す本発明の方法を用いて原料を装入した。図１は図２と同様の高炉装入部の模式断面図で、図２と異なる点は第２バッチ５を矢印１２で示すように装入シュート３を炉中心側から炉壁側へ向って傾動するように装入する。すなわち、第１バッチの装入開始点は従来方法での実験と同じく炉半径を１として中心から０.８の位置とし、第２バッチの装入開始点は同様に中心から０．７、０．８、０．９の位置に変化させた。
【００２２】
実験の結果を図３に示す。比較例（１）は第２バッチの装入開始点を中心から０．７の位置とした結果を示すものであり、実施例（１）は第２バッチの装入開始点を中心から０．８の位置とした結果を示し、実施例（２）は第２バッチの装入開始点を中心から０．９の位置とした結果を示したものである。従来方法および比較例（１）と比較して、本発明を用いて装入した実施例（１）、（２）ではガス利用率と圧力損失の変動が低下しており、本発明の効果が示されている。
（実施例２）
実施例１と同じ高炉において、鉱石とコークスとを混合して装入する実験を行い、本発明の効果を確認した。装入する鉱石、コークスをそれぞれ２バッチずつに分割し、第２バッチの鉱石中に小粒径のコークスを混合して高炉に装入した。実験は実施例１と同様に、まず図２のように従来方法で装入した後、本発明の方法を用いて原料を装入した。従来法、本発明法ともに、第１バッチの装入開始点は、炉半径を１として中心から０．８、第２バッチの装入開始点は同様に中心から０．９の位置とした。
【００２３】
実験の結果を図４に示す。従来方法では鉱石の炉中心への流れ込みによると思われる圧力損失やガス利用率の変動が非常に大きいの対して、本発明を用いて装入した実験ではいずれの変動も顕著に低下しており、本発明によって鉱石、コークスの混合層の安定な装入が可能であることが示された。
【００２４】
【発明の効果】
本発明を用いた原料、コークスの装入方法によって高炉操業を安定化させ得ることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する高炉の原料装入部の模式断面図である。
【図２】従来例を説明する高炉の原料装入部の模式断面図である。
【図３】実施例の効果を示すチャートである。
【図４】実施例の効果を示すチャートである。
【符号の説明】
１高炉
２炉頂バンカ
３旋回シュート（装入シュート）
４第１バッチ
５第２バッチ
６既装入層
１１、１２、１３矢印

Claims

装入シュートを有するベルレス装入装置を用いる高炉への原料装入方法において、１チャージ分の鉱石を２バッチに分割し、前記装入シュートを炉壁側から炉中心方向へ傾動させながら前記鉱石の１バッチ目の装入を行い、次いで、装入シュートを、前記鉱石の１バッチ目の装入開始ポイントと同じもしくはそれよりも炉壁側の装入開始ポイントから炉壁方向へ傾動させながら、前記鉱石の２バッチ目の装入を行うことを特徴とする高炉への原料装入方法。
前記２バッチ目の鉱石中に小粒径のコークスを混合して装入することを特徴とする請求項１記載の高炉への原料装入方法。