JP6183412B2 - 高炉への原料装入装置 - Google Patents

Description

本発明は、高炉上部に配置されて高炉に高炉原料を装入するための炉頂バンカーに、高炉原料を偏析させて貯留させる技術に関する。

近年、地球温暖化防止の観点からＣＯ_２削減が求められている。
鉄鋼業においては、ＣＯ_２排出量の約７０％が高炉によるものであり、高炉におけるＣＯ_２排出量の削減が求められる。高炉におけるＣＯ_２削減は、高炉で使用する還元材（コークス、微粉炭、天然ガスなど）の削減により可能である。
しかし、高炉に使用する還元材、特にコークスを削減した場合、炉内通気性を担保しているコークスが減少することから、高炉内の通気抵抗が増加する。すなわち、一般的な高炉では、炉頂から装入された鉱石が軟化を開始する温度に到達すると、上部に存在する高炉原料の荷重により空隙を埋めながら変形する。そのため高炉下部では、鉱石層の通気抵抗は非常に大きくガスがほとんど流れない融着帯が形成される。この融着帯の通気性が高炉全体の通気性に大きく影響を及ぼしており、高炉における生産性を律速している。

融着帯の通気抵抗を改善するためには、鉱石層にコークスを混合した混合原料とすることが有効であることが知られており、この鉱石層にコークスを混合するために多くの発明が報告されている。
例えば特許文献１では、ベルレス式高炉において、鉱石ホッパーのうち下流側のホッパーにコークスを装入しコンベア上で鉱石の上にコークスを堆積させた後、炉頂バンカーに装入して、鉱石とコークスとを旋回シュートを介して高炉内に装入せしめる。特許文献２では、炉頂バンカーに鉱石とコークスを別々に貯留して、コークスと鉱石を同時に混合装入することで、コークスの通常装入用バッチ、コークスの中心装入用バッチおよび混合装入用バッチの３通りを同時に行う。また、特許文献３では、高炉操業における融着帯形状の不安定および中心部付近におけるガス利用率の低下を防止し、安定操業と熱効率の向上を図るために、高炉における高炉原料装入方法において、全鉱石と全コークスを完全混合したる後、炉内に装入する。

また、混合原料による融着帯での通気抵抗低減効果を享受するには、高炉内において混合原料の装入位置を適切に制御する必要がある。このため、従来から高炉炉頂バンカーに装入する高炉原料の偏析技術が開発されている。これは、鉱石の装入量が多く通気性が悪い箇所に任意にコークスを混合するために、高炉炉頂バンカー内でコークスを偏析させることで、高炉炉頂バンカーからの混合原料の排出タイミングを制御する技術である。
このような偏析させる技術として、特許文献４では、高炉原料の落下方向を変更する傾動自在な傾斜板を設け、高炉原料の装入位置を設定することで高炉原料の粒度を意図的に偏析させることが提案されている。このように炉頂バンカー内の高炉原料粒度を偏析させることで、混合原料の排出が望ましいタイミングでコークスを炉内に装入可能となると記載されている。

また特許文献５では、炉頂バンカーの内壁に干渉する恐れのない偏析誘導筒を採用して、高炉原料落下口を、炉体中心寄り内壁面近くに配設して、高炉原料の偏析効果を高めることが記載されている。
また特許文献６では、高炉の炉頂に設けられた炉頂バンカーに高炉原料を偏析して装入する偏析装置として、炉頂バンカーの横断面中央部の鉛直軸回りに回転可能で且つ上方から装入される高炉原料を受ける上下方向下側面が当該高炉原料の安息角より大きい偏析分配器を炉頂バンカー内の上部に備える。

また、特許文献７に記載の装置では、炉頂バンカーの内部に高炉原料が当接して落下方向を変更させる傾動自在な偏析制御板を配設し、該偏析制御板の高炉原料が当接する面とは反対側の面に高炉原料堆積面への高炉原料の単位面積当たりの装入量を低下させる磁石を配置している。この構成によると、炉頂バンカーに供給される高炉原料が偏析制御板に当接する際に、磁石の吸引力によって、当該偏析制御板への高炉原料の当接幅を拡張する。これによって高炉原料の高炉原料堆積面に対する単位面積当たりの装入量を低下させて、堆積面での崩壊や崩れを防止して、炉頂バンカー内での細粒及び粗粒の偏析現象を強化し、炉頂バンカーからの高炉原料排出粒度分布を所望パターンに制御すると記載されている。

特開平３−２１１２１０号公報 特開平１６−１０７７９４号公報 特開昭５３−１５２８００号公報 特開２００８−１７９８９９号公報 特開２０１１−１３２５９７号公報 特開２０１２−１３２０５６号公報 特開２０１２−７２４７１号公報

しかしながら、いずれの特許文献についても、炉頂バンカー内に貯留した高炉原料の堆積形状変化を考慮していない。このため、炉頂バンカー内に貯留させた高炉原料の偏析の精度がその分、良くない。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、高炉原料の粒度を意図的に偏析させる偏析精度を向上させることを目的としている。

発明者が検討したところ、傾斜板で炉頂バンカー内の粒度の偏析を行う場合に、炉頂バンカー内に堆積している材料の山の頂部の位置が、上面視で炉頂バンカー壁面から離れていると、壁面側と壁面の逆側の２箇所に堆積した原料の裾野が生じ、その裾野が長いほど混合コークスの偏析が助長されるため、粒度偏析が促進されることを見出した。即ち、高炉原料堆積面における山の頂部のどちらかに偏るように原材料を精度良く投入させることが難しい。
また、炉頂バンカー内に堆積している高炉原料の山の頂部の位置が、上面視で炉頂バンカー壁面に近づいて存在している場合であっても、その山の頂部に近い炉頂バンカー壁面側に材料が当たる場合、山の頂部の高さよりも所定以上高い場合には、炉頂バンカー壁面からの跳ね返りが大きくなって、やはり偏析の精度を悪くする原因となることを見出した。

すなわち、課題を解決するために、本発明の一態様の高炉への原料装入装置は、高炉に装入するための炉頂バンカーに投入された高炉原料を、当該炉頂バンカー内に偏析させて貯留させるための高炉への原料装入装置であって、上記炉頂バンカー内に配置され、上記炉頂バンカーに投入された高炉原料を受けて上記炉頂バンカー内の壁面に向けて誘導する傾斜した傾斜板と、上記炉頂バンカー内に貯留している高炉原料の山の頂部の高さを検出若しくは推定により判定する頂上判定部と、上記炉頂バンカー内に予め設定した初期投入量以上に高炉原料が貯留すると、上記頂上判定部が判定した高さと同じ高さの上記炉頂バンカーの壁面位置、若しくはその壁面位置と該壁面位置から予め設定した余裕代分だけ上方の位置との範囲に位置する壁面位置に向けて高炉原料が誘導されるように、上記頂上判定部が判定した高さに応じて、上記傾斜板の傾斜角を変更する傾斜角調整部と、を備え、上記初期投入量のうち、当該初期投入量の少なくとも１／１０の範囲の量の最初に投入される高炉原料は、コークスを含まない鉱石原料であることを特徴とする。

傾斜板を同じ方向の俯角で傾斜された状態で、投入された高炉原料を傾斜板で誘導すれば、傾斜板で誘導する側の壁面側に高炉原料の山の頂部が偏って堆積状態した状態で、高炉原料は炉頂バンカー内に貯留する。
このとき、本発明では、貯留した山の頂部と同じ高さから余裕代分だけの範囲の壁面位置に向けて投入された高炉原料を誘導することで、貯留する山の頂部を当該壁面位置若しくはその壁面に近接した位置に制御出来ると共に、壁面からの跳ね返りによる悪影響を小さく抑えることが可能となる。

このため、堆積した高炉原料の山は、上記の壁面から一方向にだけ傾斜した斜面を有する状態で堆積して、より精度よく粒度偏析を発生させることが可能となる。
このため、本発明によれば、高炉炉頂から混合原料を、粗粒、細粒の順序で払い出すことができるようになるので、高炉内における任意の位置にコークスを多量に装入することが可能となる。このことは、炉内反応性の向上を図り、還元材比の低減に繋がることが可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る炉頂バンカー及び材料偏記装置を説明する模式図である。 高炉への原料堆積状況例を示す図である。 従来の高炉原料の堆積状態の問題を説明する図である。 高炉上部の炉頂バンカーから排出される高炉原料中の混合材料の量の推移を示す図である。 発明例及び比較例における各混合度の標準偏差を示す図である。 傾斜板の経時推移を説明する図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
ここで、図面は模式的なものであり、寸法などは現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（構成）
高炉への原料装入装置は、図１に示すように、炉頂バンカー１０、炉頂バンカー１０内に配置された傾動可能な傾斜板１１、傾斜板１１の傾斜角θを変更する駆動部１２、頂上判定部１３、及び傾斜角調整部１４を備える。
炉頂バンカー１０は、高炉２０の炉頂に配置される。
本実施形態の炉頂バンカー１０は、図１に示すように、上端部に投入口１０ａが形成されていると共に、下端部には、一方に偏って排出口１０ｂが形成されている。図１では、排出口１０ｂが左側に偏って形成されている。
そして、炉頂バンカー１０の投入口１０ａまでベルトコンベア１５で運ばれてきた高炉原料が、当該投入口１０ａから炉頂バンカー１０内に順次、投入されるようになっている。

ここで、ベルトコンベア１５上の高炉原料は、図１のように、下層に鉱石原料１６が堆積し、その上にコークス１７が堆積した状態で搬送される。但し、炉頂バンカー１０への投入初期の部分については、鉱石原料１６の上にコークス１７が堆積しない状態となっていて、最初に、所定量だけ鉱石原料１６だけが炉頂バンカー１０内に投入される（図１の「１」の部分）。これによって炉頂バンカー１０内に投入される最初の高炉原料を鉱石原料だけとすることができる。その後、鉱石原料１６とコークス１７の混合材料からなる混合原料が炉頂バンカー１０内に投入（図１の「２」及び「３」の部分）されるように設定されている。尚、鉱石原料１６としては焼結鉱、塊鉱石、ペレットなどの鉱石原料である。

傾斜板１１は、投入口１０ａから投入された高炉原料が落下する位置の下方に配置されて、投入口１０ａから投入された高炉原料が当接する。
その傾斜板１１は、水平方向に対して所定の俯角をもって傾斜しており、その傾斜方向は、上面視で排出口１０ｂから離れた側に位置する炉頂バンカー１０の壁面１０ｃ側が下になるように傾斜している。図１では、傾斜板１１は右側の壁面１０ｃ側に傾斜している。傾斜板１１の傾斜角θは、水平方向に対する俯角で定義する。
尚、傾斜板１１の幅方向両側に上方に立ち上がる立上り部（不図示）を設けて、幅方向両側から高炉原料がこぼれ難くしておいても良い。

傾斜板１１は、左右に軸を向けた軸部を有し、その軸部を回転軸として傾動可能に炉頂バンカー１０に支持されている。その軸部に軸部を軸回転させる駆動部１２が接続している。駆動部１２は、例えばステッピングモータからなる。この駆動部１２は、炉頂バンカー１０の外側に位置する。
頂上判定部１３は、炉頂バンカー１０内に堆積した高炉原料１の山の頂部Ｐの高さを検出若しくは推定により判定する装置である。
ここで、図１中、右側に向けて高炉原料を誘導しているので、炉頂バンカー１０内に貯留する高炉原料１は、図１中右側に高炉原料１の頂部Ｐが偏って堆積していく。このため、その右側の高炉原料の堆積状態を検出することで、高炉原料１の山の頂部Ｐの高さを検出可能である。

本実施形態の頂上判定部１３は、レーザ距離計などの距離計から構成される。頂上判定部１３は、傾斜板１１で材料が誘導される壁面１０ｃ側の上方に配置されて、下方に位置する高炉原料１の位置までの距離を測定することで、山の頂部Ｐの高さを検出する。レーザ距離計は、傾斜板１１の傾斜方向に並ぶように複数配置し、その複数のレーザ距離計での検出値から、山の頂部Ｐを検出するようにしても良い。例えば、形成されるであろう堆積面の斜面に沿って距離を測定し、その検出した複数の点の延長線が炉頂バンカー１０壁面と交わる位置を山の頂部Ｐの高さとする。図１では、距離計が２つの場合を例示しているが３つ以上でも良い。

頂上判定部１３の構成は、これに限定されない。例えば、炉頂バンカー１０への高炉原料の投入量や重量と堆積している高炉原料１の山の頂部Ｐの高さとの関係を、実験や理論から予め求めておき、炉頂バンカー１０への投入量や炉頂バンカー１０の重さと、上記の関係から堆積している山の頂部Ｐを推定することで、頂部Ｐの高さを判定してもよい。
傾斜角調整部１４は、頂上判定部１３が判定した高さと同じ高さの上記炉頂バンカー１０の壁面位置、若しくは、その壁面位置と該壁面位置から予め設定した余裕代分だけ上方の位置との範囲に位置する壁面位置に高炉原料が誘導されるように、上記頂上判定部１３が判定した高さの変化に応じて、上記傾斜板１１の傾斜角θを連続的若しくは断続的に小さくなるように変更する。

上記余裕代は最大１ｍとする。頂部Ｐの高さから１ｍ以内の範囲であれば、壁面に衝突して跳ね返ることによる不具合が小さいことを確認したためである。余裕代は好ましくは０．５ｍである。
ここで、実験若しくは理論から、落下して傾斜板１１に当接した高炉原料が傾斜板１１に沿って案内され、更に傾斜板１１からの自由落下の軌跡を、傾斜角θに関連付けて求める。そして、傾斜角θと傾斜板１１で誘導された高炉原料が壁面に当接する平均位置との関係を求めて、テーブルや関係式などの状態で記憶部に記憶しておく。

そして傾斜角調整部１４は、頂上判定部１３が判定した高さと同じ高さの上記炉頂バンカー１０の壁面位置に高炉原料を誘導可能な傾斜角θを、記憶部の情報に基づき求め、その求めた傾斜角θとなるように、傾斜板１１の傾斜角θを変更する。傾斜板１１からの高炉原料の誘導にはバラツキがあるため、頂上判定部１３が判定した高さと同じ高さの上記炉頂バンカー１０の壁面位置よりも例えば１０ｃｍ〜２０ｃｍ高い位置を目標とした傾斜角θを求めて、高炉原料を誘導するようにすることが好ましい。傾斜角の調整は、所定サンプリング時間で連続的に実施しても良いし、頂部Ｐの高さ変化が所定以上変化するたびに変化するようにしても良い。

傾斜角調整部１４は、炉頂バンカー１０内に予め設定した初期投入量以上の高炉原料が投入されて貯留したと判定した場合に開始する。例えば、頂上判定部１３が原料層の増加を検知した場合に、炉頂バンカー１０内に初期投入量以上の高炉原料が貯留したと判定する。なお、炉頂バンカー１０の重さを計量して、初期投入量に対応する重量の増加を検出することで初期投入量以上の高炉原料が貯留したと判定するなど、他の手段によって初期投入量以上の高炉原料が貯留したと判定しても良い。
ここで、原料層の投入量の初期投入量のうちの最初の１／１０以上の範囲に投入される高炉原料が、コークスを含まない鉱石原料とする。炉頂バンカー１０に最初に投入した領域の高炉原料は、最初期に炉頂バンカーから排出されるため、高炉無次元半径の中心部に装入されることとなる。一方で混合コークスにより鉱石層の反応性を改善する必要があるのは鉱石量の多い、鉱石層中間部である。このようなことから、混合コークスは排出の中期に最も多く混合されることが望ましく、排出初期は混合されるコークスを低減する必要があるからである。そのために、原料排出初期には混合コークスを含まないことが望まれる。このようにすると、炉頂バンカー１０の排出口１０ｂを含む初期部分には鉱石原料だけが堆積した層となる。この場合も、一度傾斜板１１に当接してから貯留がなされるので、粒径が粗い鉱石が主として排出口１０ｂ側に偏析して貯留する。初期投入量の１／２、更には全部がコークスを含まない鉱石原料であっても良い。

また、傾斜板１１の傾斜角θの水平方向に対する初期角度を４５度とする。また、傾斜角θが２５度未満になったと判定すると、炉頂バンカー１０への高炉原料の装入を終了する。
傾斜角θが大きすぎる場合には、壁面に材料を誘導出来ないおそれがある。逆に傾斜角θが小さすぎると、傾斜角θの側方からも原材料が所定量以上落下しやすくなると共に、落下速度が稼げずに壁面に材料を誘導出来ないおそれがある。この観点から、傾斜角θを４５度から２５度の範囲としている。また、山が高くなるほど傾斜角θを小さくするので２５度未満となった場合を装入終了としている。

（動作その他）
近年、高炉操業に際しては、装入物の炉内粒度分布を適切にして、高炉２０内を上昇するガスの炉半径方向での流量分布を調整し、炉内における通気性や高炉原料の還元及び炉体の熱負荷等を所望の状態にしている。具体的には、炉中心部にガスが多く流れるような操業が望ましいとされている。ちなみに、このことを中心流指向あるいは中心流操業という。
そのようなガスの流量分布（以下、単にガス流分布ともいう）は、主に、炉内に形成する鉱石層とコークス層の厚み比や、それらの装入時に調整される炉半径方向での粒度分布で決定される。特に、旋回シュート２１を備え、炉頂に炉頂バンカー１０を並列に配置したベルレス型装入装置を用いる場合、該炉頂バンカー１０内に高炉原料を装入すると、堆積した高炉原料の斜面上で分級し、粒径による偏在が生じる。つまり、炉頂バンカー１０内の右側に落下した高炉原料は、落下位置から離れた中心部である排出口１０ｂ側に粗粒が移動するので、細粒が落下位置である右壁側に、粗粒が排出口１０ｂ側である左側に偏析して堆積することになる。

これによって、炉頂バンカー１０の排出口１０ｂから粗粒、中粒、細粒などの順で、高炉原料を払い出しできるようになる。即ち、粒度別に払い出して高炉２０内に成層することで、高炉２０の中心部に粗粒を堆積させることが可能となり、中心流が発達したガス流分布が安定して得られるようになる。
ここで、炉頂バンカー１０から高炉原料を、高炉２０への装入する時に、該炉頂バンカー１０から、下方に配置した高炉２０内の旋回シュート２１へ払い出す際、中心側から、すなわちすり鉢状の斜面の下側から高炉原料を積み上げるように堆積させる方が、炉壁側からすり鉢状の斜面の上側から高炉原料をころがすように堆積させるよりも、堆積高炉原料の崩れ等の現象がなく、所望の堆積形状になる。このことを考慮して、本実施形態では、旋回シュート２１の先端を炉の中心部から周辺方向に移動傾動させながら旋回させて、高炉原料を装入する（逆傾動装入）ように設定する。

すなわち、旋回シュート２１の先端を、高炉２０の中心から周辺に向けて徐々に傾動させつつ旋回させる逆傾動装入を行うことで、炉頂バンカー１０内の高炉原料の落下位置を払い出し口から離れた側壁とするように傾斜板１１を傾動し、所定の高炉原料粒度分布を得る。そして、旋回シュート２１に上記同様に払い出すことで、高炉２０の中心部に粗粒が、周辺部に細粒が集まるようになる。
なお、上記では中心流が発達したガス流分布を得る場合の説明であるが、操業者の意向で周辺流を発達させたい場合には、高炉２０の周辺から中心に向けて徐々に傾動させつつ旋回させる順傾動装入を行って、周辺側に粗粒を配置するようにしても良い。

尚、高炉２０の上部には複数の炉頂バンカーが配置されて、所定の順番に各炉頂バンカー１０の高炉原料が高炉２０内に装入される。本発明は混合材料を装入する場合に特に有効である。
ここで、炉頂判定部１３が原料層の増加を検知する程度に、つまり炉頂バンカー１０内に予め設定した初期投入量以上の高炉原料が貯留してから、傾斜板１１の制御を開始しているのは、堆積している高炉原料の頂部Ｐに向けて材料を誘導するのが、困難であるためである。

図２に高炉２０内における一般的な高炉原料の堆積形状を示す。図２に記載のストックラインとは、高炉原料を装入する基準となる位置であって、原料装入基準面となる位置である。この図２から分かるように、特に鉱石（１）は無次元半径で０．３〜０．７付近に集中して堆積していることが分かる。鉱石はコークスと比べ粒径が１／３程度と小さく、ガスを流しにくいことから、この部分の鉱石の反応性改善が必要であり、この部分へコークスを混合することが有効と考えられる。鉱石（１）は無次元半径０から１へ向かって装入されるため、この部分へコークスを混合するには排出初期から中期にかけて混合原料を排出することが有効と考えられる。

図３に高炉２０上部に配置する比較例の炉頂バンカー１０を示す。この炉頂バンカー１０では、排出口１０ｂ近傍の「１」の部分の高炉原料がまず排出される。なお、比較例２では、「１」の部分も混合コークスとなっている。続いて排出口１０ｂ直上に位置する「２」の部分の高炉原料が排出され、その後に「３」の部分が排出される。また炉頂バンカー１０内では、高炉原料の粒度に応じて、粗粒が堆積面下部に偏析する。ここで、炉頂バンカー１０に装入されるコークスは鉱石よりも大きいため、裾野の下部へ偏析する。すなわち図３中「２」の部分へコークスを偏析させることができれば、混合原料を無地次元半径で０．３〜０．７付近に集中して装入することが可能となる。

しかしながら、一回の高炉原料装入中に高炉原料堆積面（堆積した高炉原料１の上面）の頂部Ｐに応じて傾斜板１１の角度を調整しない場合には、図３に記載のように高炉原料「３」の部分にも裾野ができてしまい、「３」の部分へ偏析する高炉原料が存在する。
これに対し、本実施形態では、それを避けるべく、高炉原料堆積面の頂部Ｐに応じて傾斜板１１の角度を制御し、図１に示すように高炉原料の排出口１０ｂ直上の対面（遠い側）の壁面に高炉原料堆積物１の頂部Ｐを作り、排出口１０ｂに向けて裾野を形成するように制御した。

本実施形態によると、図３に示すような、従来は堆積高炉原料「３」の部分に偏析し、排出末期に装入されていたコークスが減少し、混合原料の装入位置の制御がより正確になる。
ここで、高炉原料装入面からの高炉原料装入位置の高さと、混合原料を鉱石と混合する際の混合タイミングが、コークス混合量に大きな影響を与えることをみいだしたため、それぞれを変化させたときの高炉２０の操業評価を行った。
ここで、発明例１〜４，比較例２は、高炉原料堆積面（堆積した高炉原料１の上面）の頂部Ｐに応じて傾斜板１１の角度を調整した場合の例であり、比較例１は、傾斜板１１の傾斜角度を２５度に固定して行った場合である。

また発明例１〜４，比較例１は、混合コース混合タイミングを遅らせた例であり、発明例１，２，４，比較例１は、初期投入量の１／１０がコークスを含まない鉱石原料の場合であり、発明例３は、初期投入量の２／１０がコークスを含まない鉱石原料の場合である。比較例２は、コークスを含まない鉱石原料の部分が無い場合の例である。
このときの、各発明例及び比較例における排出比率と混合比との関係を図４に示す。また、各発明名及び比較例における各混合度の標準偏差を示す。これらから分かるように、発明例では、比較例に比べて、偏析が大幅に抑制されることが分かる。具体的には、発明例３が一番偏析が小さく、比較例４で一番偏析が大きくなっていることが分かる。偏析が抑えられる場合には、排出末期に装入されていたコークスが減少して、混合コークスの装入位置の制御をより正確に出来るようになる。
また、表１にそのときの操業結果を示す。

表１から分かるように、発明例１〜４と比較例１とを比較すると、傾斜板１１の傾斜角を固定した場合（比較例１）に比べて、高炉原料堆積面の上昇に従って傾斜板１１の傾斜角を変更している発明例１〜４の方が、ガス利用率が向上し且つ還元材比が低下することが分かった。
更に、発明例１〜３と発明例４から分かるように、発明例１〜３のように原料面からの装入高さを１．０ｍ以下に抑えることで、原料面からの装入高さが１．０ｍよりも大きい場合に比べて、ガス利用率が向上し且つ還元材比が低下することが分かった。ここで発明例４のように、高炉原料装入面からの装入高さを１．０ｍよりも上昇させると、一部の高炉原料が壁に跳ね返り、炉頂バンカー１０内の高炉原料堆積の頂部Ｐが滑らかになったため混合原料の偏析が抑制され、その結果、高炉原料排出後期に一部のコークスが排出されるようになりコークス混合量が不均一になり、その分、ガス利用率が低下し、また還元材比が上昇したと推定される。

これらの結果から、高炉原料堆積面の上昇に従って傾斜板１１の傾斜角を変更し、更に
高炉原料装入位置は１ｍ以下に設定するのが望ましいと考えられる。
また、発明例１〜４と比較例２との比較から分かるように、高炉原料堆積面の上昇に従って傾斜板１１の傾斜角を変更しても、混合原料の混合タイミングが、「０．０」の場合（比較例２）に比べて、混合原料の混合タイミングを０．１以上に遅らせることで、初期に偏析するコークスが抑制され、無次元半径で０．３〜０．７付近に混合原料をよく混合できたことに起因し、ガス利用率の向上と還元材比の低下が確認できた。

以上のことから、高炉原料堆積面の上昇に従って傾斜板１１の傾斜角を変更し、且つ、混合原料の混合タイミングを０．１以上に遅らせることで、ガス利用率の向上と還元材比の低下を行うことができることが分かった。
ここで、図６に高炉原料の排出比率と、高炉原料面からの装入高さを１ｍとしたときの傾斜板１１の角度の変化を示す。なお炉頂バンカー１０の下部で壁面が斜めになっている部分に高炉原料を装入しつづける間は、傾斜板１１を４５度で一定とした。
この結果、排出比率が２０％までは制御板の角度を４５度で一定とし、その後排出比率が１００％なるにつれて、２５度まで単調減少した。これらから傾斜板１１の角度制御は、高炉原料装入比率が２０％以降の領域において４５度から２５度まで単調減少させることが望ましい。

１ 堆積した高炉原料
１０ 炉頂バンカー
１０ａ 投入口
１０ｂ 排出口
１０ｃ 壁面
１１ 傾斜板
１２ 駆動部
１３ 頂上判定部
１４ 傾斜角調整部
１５ ベルトコンベア
１６ 鉱石原料
１７ コークス
２０ 高炉
２１ 旋回シュート
Ｐ 頂部
θ 傾斜角

Claims (4)

1. 高炉に装入するための炉頂バンカーに投入された高炉原料を、当該炉頂バンカー内に偏析させて貯留させるための高炉への原料装入装置であって、
   上記炉頂バンカー内に配置され、上記炉頂バンカーに投入された高炉原料を受けて上記炉頂バンカー内の壁面に向けて誘導する傾斜した傾斜板と、
   上記炉頂バンカー内に貯留している高炉原料の山の頂部の高さを検出若しくは推定により判定する頂上判定部と、
   上記炉頂バンカー内に予め設定した初期投入量以上に高炉原料が貯留すると、上記頂上判定部が判定した高さと同じ高さの上記炉頂バンカーの壁面位置、若しくはその壁面位置と該壁面位置から予め設定した余裕代分だけ上方の位置との範囲に位置する壁面位置に向けて高炉原料が誘導されるように、上記頂上判定部が判定した高さに応じて、上記傾斜板の傾斜角を変更する傾斜角調整部と、
   を備え、
   上記初期投入量のうち、当該初期投入量の少なくとも１／１０の範囲の量の最初に投入される高炉原料は、コークスを含まない鉱石原料であり、上記初期投入量は重量で規定されることを特徴とする高炉への原料装入装置。
2. 上記余裕代は１ｍであることを特徴とする請求項１に記載した高炉への原料装入装置。
3. 上記傾斜角調整部で傾斜角の調整が行われる状態では、上記炉頂バンカーに投入される高炉原料は、鉱石原料とコークスの混合原料であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した高炉への原料装入装置。
4. 上記傾斜板の傾斜角は、水平方向に対する俯角の初期角度を４５度とし、その傾斜角が２５度未満になったと判定すると、上記炉頂バンカーへの高炉原料の投入を終了することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した高炉への原料装入装置。
   

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