JP7127676B2 - 高炉への原料装入方法及び溶銑の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高炉への原料装入方法及び溶銑の製造方法に関する。

高炉操業においては、一般に、炉上部から還元材および燃料としてのコークス、および鉄源としての焼結鉱、ペレット、塊鉱石など（以下、これらの鉄源を総称して「鉱石」と記す）が交互に装入されてコークス層、鉱石層の重層構造が形成され、炉下部においては羽口から熱風が送風されると同時に微粉炭やタールなどの補助燃料が吹き込まれて高温の還元性ガスが生成して炉内を上昇し、鉱石を還元、溶融して溶銑を製造する。
高炉を安定にしかも効率よく操業するためには、炉内を上昇する還元性ガスのガス流分布を適正に制御することが重要であり、そのためには鉱石の軟化溶融帯の通気抵抗を低減させることが重要である。

鉱石の軟化溶融帯の通気性を改善する方法としては、一度に高炉に装入する鉱石の量を減らして軟化溶融帯の厚みを低減する方法や鉱石にコークスを混合して高炉に装入する方法がある。
ここで、鉱石にコークスを混合して高炉に装入する方法として、従来、例えば、特許文献１及び特許文献２に示すものが知られている。
特許文献１に示す高炉操業法は、鉱石層とコークス層とを高炉内に交互に形成するように装入し製銑するに当って鉱石層中に２０％までのコークス若しくは石炭を混入するものである。

また、特許文献２に示す高炉へのコークス装入方法は、高炉に鉱石とコークスを交互に装入する場合におけるコークス装入方法である。そして、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、当該チャージの総装入コークス量の９２～９８．５重量％を前装入の鉱石層を全て覆うように装入し、最後の装入系列では当該チャージの総装入コークス量の８～１．５重量％を炉中心部へ集中的に装入する。これにより、炉中心部のＯｒｅ／Ｃｏｋｅ比を炉中心部以外の領域のＯｒｅ／Ｃｏｋｅ比よりも実質的に小さくなるように堆積させるものである。

しかしながら、従来の特許文献１に示す高炉操業法にあっては、通気抵抗の高い軟化溶融帯へのガスの侵入を可能ならしめ、炉の状況を改善するものであるが、同時に高炉へ装入する鉱石とコークスの粒径比が規定されていない。高炉に鉱石とコークスとを混合して装入する場合において、鉱石とコークスとに粒径差がある場合、その粒径差により、粒度偏析が起こる。つまり、鉱石とコークスとが分離し、鉱石とコークスとを混合装入することによる被還元性や通気性の向上効果が得られない。

また、特許文献２に示す高炉へのコークス装入方法にあっては、炉中心部へコークスの一部を装入するため、炉頂部にコークス専用の装入装置を設ける必要があるが、炉上部の装入物堆積レベルの上部空間は、鉱石とコークスとの同時装入により特に中心部は常時高温の上昇ガスに晒されているため、装入装置のメンテナンスが困難である。また、高出銑操業時では、コークスの装入回数が増加するため、コークス装入１回に要する時間に制限が生じ、コークスの装入が間に合わなくなり、減尺［原料面の最上部が基準面より低下する現象］してしまうおそれがあるため、通常装入に比較して別系統からのコークスの装入により装入回数が付加される方法では、円滑な高炉操業に支障をきたすことになる。

これに対し、通常のコークス装入に対して別系統からのコークスの装入をすることなく、鉱石に混合されるコークスの偏析を抑制し、高炉内のコークス混合鉱石層における鉱石とコークスとの混合状態を制御できるのとして、例えば、特許文献３に示すものが提案されている。

特許文献３に示す高炉への原料装入方法は、炉頂バンカーに貯留された鉱石および混合コークス（小中塊コークス）からなる混合原料を、炉頂バンカーの下方に設置された旋回シュートを用いて、高炉に装入するベルレス式高炉への原料装入方法である。ここで、鉱石の平均粒径に対する混合コークスの平均粒径の比率が１．３以上であり、１チャージで装入する混合原料を２バッチに分割し、第１バッチの装入位置より炉壁側の位置または前記装入位置と同じ位置から第２バッチの混合原料の装入を開始し、前記装入位置よりも炉中心側の位置にわたって第２バッチの混合原料を装入する。そして、１チャージで装入する鉱石の質量に対する第２バッチで装入する鉱石の質量比をＲＯ２とし、１チャージで装入する混合コークスの質量に対する第２バッチの混合コークスの質量比をＲＯ２ＭＣとした場合に、ＲＯＭＣ２が次の式を満たすようにしてある。
ＲＯＭＣ２≦ＲＯ２×１．３８×（混合コークス（小中塊コークス）の平均粒径／鉱石の平均粒径）^{－１．０６}

特開昭５９－４１４０２号公報 特公昭６４－９３７３号公報 特開２０１８－７０９５４号公報

しかしながら、この従来の特許文献３に示す高炉への原料装入方法にあっては、以下の問題点があった。
即ち、第２バッチの混合原料を、第１バッチの装入位置より炉壁側の位置または前記装入位置と同じ位置から装入を開始し、前記装入位置よりも炉中心側の位置にわたって装入するようにし、ＲＯＭＣ２を前述の式を満たすようにしても、粒径の大きい混合コークスが炉中心側に偏析する現象が完全にはなくならず、混合コークスが高炉内の原料堆積面で鉱石と分離するのを確実に抑制することができなかった。このため、鉱石の軟化溶融帯の通気抵抗を低減させる効果が不十分であった。

従って、本発明はこの従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、鉱石の平均粒径に対して１．３倍以上の平均粒径の混合コークスを鉱石に混合装入してコークス混合鉱石層を形成させる場合に、当該混合原料が高炉内に装入された後における混合コークスの偏析を確実に抑制し、鉱石の軟化溶融帯の通気抵抗を確実に低減させることができる高炉への原料装入方法及び溶銑の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の高炉への原料装入方法及び溶銑の製造方法を提供するものである。
［１］炉頂バンカーに貯留された鉱石及び混合コークスからなる混合原料を、前記炉頂バンカーの下方に設置された旋回シュートを用いて、高炉に装入する高炉への原料装入方法であって、前記鉱石の平均粒径に対する前記混合コークスの平均粒径の比率が１．３以上であり、１チャージで前記高炉に装入する前記混合原料を第１バッチと第２バッチとに分割し、前記第１バッチでは、前記混合原料を装入する高さでの高炉炉体半径をＲ、前記混合原料を装入する位置の前記混合原料を装入する高さでの炉中心からの水平方向の距離をｒとしたとき、ｒ／Ｒ≧０．２となる位置を装入位置として前記混合原料の装入を開始し、炉壁の位置に至るまで前記混合原料を装入し、前記第２バッチでは、前記第１バッチの混合原料の装入位置よりも炉壁側の位置を装入位置として前記混合原料の装入を開始し、炉壁の位置に至るまで混合原料を装入し、前記第１バッチの前記混合コークスの質量をＷ１、前記第２バッチの前記混合コークスの質量をＷ２とした場合に、前記Ｗ１、Ｗ２が、（１）式を満たすことを特徴とする高炉への原料装入方法。
１≦Ｗ２／Ｗ１≦１．５ ・・・（１）

［２］前記第１バッチ及び前記第２バッチにおいて前記混合原料を装入する際の前記炉壁の位置は、前記高炉の径方向位置につき前記炉中心を０、前記炉壁を１としたときに、０．６から１までの位置であることを特徴とする請求項１に記載の高炉への原料装入方法。
［３］［１］又は［２］に記載の高炉への原料装入方法によって前記混合原料を前記高炉に装入する工程を含むことを特徴とする溶銑の製造方法。

本発明に係る高炉の原料装入方法及び溶銑の製造方法によれば、鉱石の平均粒径に対して１．３倍以上の平均粒径の混合コークスを鉱石に混合装入してコークス混合鉱石層を形成させる場合に、当該混合原料が高炉内に装入された後における混合コークスの偏析を確実に抑制し、鉱石の軟化溶融帯の通気抵抗を確実に低減させることができる高炉への原料装入方法及び溶銑の製造方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る高炉への原料装入方法が適用される原料装入設備の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る高炉への原料装入方法で混合原料を装入した後のコークス混合鉱石層の堆積状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。ここで、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。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装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

本発明者らは、鉱石の平均粒径に対する混合コークスの平均粒径の比率（以後、「混合コークスの粒径比」という）が１．３以上である混合コークスと鉱石とが混合された混合原料を用いてコークス混合鉱石層を形成させる場合において、炉頂バンカーの下方に設置された旋回シュートから混合原料が装入された後に、鉱石と混合コークスの粒径差に起因して、粒径が大きい混合コークスが偏析することを見出した。そして、この対策として、１チャージで高炉に装入する混合原料を第１バッチと第２バッチの２バッチに分割し、第１バッチでは、炉中間部（炉中心と炉壁との間の位置）を装入位置として混合原料の装入を開始し、炉壁に至るまで混合原料を装入し、第２バッチでは、第１バッチの装入位置よりも炉壁側の位置を装入位置として混合原料の装入を開始し、炉壁に至るまで混合原料を装入し、第２バッチの混合コークス比を第１バッチの混合コークス比と同等かやや多めにすることで、高炉内に装入された後における混合コークスの偏析を確実に抑制できることを見出して本発明を完成させた。

本発明の実施形態の説明において、混合コークスとは、鉱石に混合される小中塊コークスを意味し、この小中塊コークスの平均粒径の鉱石の平均粒径に対する比率が１．３以上であればよい。この小中塊コークスの平均粒径の鉱石の平均粒径に対する比率が１．３以上ということで、小中塊コークスの平均粒径は鉱石の平均粒径を考慮し１８ｍｍ以上であればよく、その小中塊コークスの平均粒径の上限は３６ｍｍである。

また、本発明の実施形態の説明において、混合コークス比とは、１チャージで装入する混合コークスの全質量に対する各バッチで装入する混合コークスの質量比を意味し、例えば、第２バッチの混合コークス比は、１チャージで装入する混合コークスの全質量に対する第２バッチで装入する混合コークスの質量比を意味する。

また、コークス混合率とは、混合原料の質量に対する混合コークスの質量割合（質量％）を意味し、鉱石混合率とは、混合原料の質量に対する鉱石の質量割合（質量％）を意味する。また、鉱石比とは、１チャージで装入する鉱石全質量に対する各バッチで装入する鉱石の質量比を意味する。

図１には、本発明の一実施形態に係る高炉への原料装入方法が適用される原料装入設備の概略構成が示されており、原料装入設備１は、炉頂バンカー２に貯留されるコークス（塊コークス）３１と鉱石３２及び混合コークス（小中塊コークス）３３の混合原料とを順次層状に高炉１１に装入するものである。
ここで、炉頂バンカー２は、上部バンカー３と、上部バンカー３の下方に設置された下部バンカー４とを備えている。

上部バンカー３は、その内部の上部に旋回シュート５を備えるとともに、底面に４つのポート６を備えている。各ポート６は、仕切ゲート７によって開閉される。上部バンカー３内に貯留された原料（ここでは、コークス３１と混合原料とを総称して原料という）は、各ポート６を開くことによって上部バンカー３の下方に設置された下部バンカー４内に貯留される。

下部バンカー４は、その頂面にポート６に対応した複数の入口８を設け、その底面に流量調整ゲート１０によって開閉するポート９を設けてある。下部バンカー４内に貯留された原料は、ポート９を開くことによって高炉１１内に設置された旋回シュート１２を介して高炉１１内に装入される。

高炉１１は、いわゆるベルレス式の高炉で、その上部に旋回シュート１２を備えるとともに、その底部近傍の側壁に熱風及び微粉炭等の補助還元材を高炉１１内に吹き込む複数の羽口１４を備え、更に羽口１４の下方に図示しない出銑口を備えている。
ここで、旋回シュート１２は、炉中心軸ＣＬを中心として旋回するとともに、傾動角θを変更しながら原料を高炉１１内に装入する。図１中の矢印ａは旋回シュート１２の旋回方向を示し、矢印ｂは原料の落下を示す。高炉１１内に原料を装入する際に、旋回シュート１２を旋回させ、かつ傾動角θを順次変更することによって、高炉１１の炉頂部の原料堆積面１３上の広い範囲に亘って原料を装入することができる。

原料を構成するコークス３１の旋回シュート１２への投入と鉱石３２及び混合コークス３３の混合原料の旋回シュート１２への投入とは所定時間ごとに交互になされ、図２に示すコークス層３４とコークス混合鉱石層３５，３６とを層状に形成することができる。
次に、原料装入設備１において、原料を炉頂バンカー２を構成する上部バンカー３に搬送する原料搬送設備について図１を参照して説明する。

先ず、この原料搬送設備において、コークス（塊コークス）３１を貯留する複数のコークス槽２１と、複数のコークス槽２１の下方に設置され、各コークス槽２１から秤量されたコークス３１を搬送するコークスベルトコンベア２２と、コークスベルトコンベア２２の下方に設置され、コークスベルトコンベア２２によって搬送されたコークス３１を貯留する複数のコークス秤量ホッパー２５とを備えている。

また、原料搬送設備において、鉱石３２を貯留する複数の鉱石槽２３と、複数の鉱石槽２３の下方に設置され、各鉱石槽２３から秤量された鉱石３２を搬送する鉱石ベルトコンベア２４と、鉱石ベルトコンベア２４の下方に設置され、鉱石ベルトコンベア２４によって搬送された鉱石３２を貯留する複数の鉱石リザービングホッパー２６とを備えている。
更に、原料搬送設備において、混合コークス（小中塊コークス）３３を貯留する混合コークスリザービングホッパー２７を備えている。

複数のコークス秤量ホッパー２５、複数の鉱石リザービングホッパー２６及び混合コークスリザービングホッパー２７は、上流側から下流側に向けて順に設置される。
そして、これら複数のコークス秤量ホッパー２５、複数の鉱石リザービングホッパー２６及び混合コークスリザービングホッパー２７の下方から上部バンカー３の上方に延びるように装入ベルトコンベア２８が設置されている。この装入ベルトコンベア２８は、複数のコークス秤量ホッパー２５から秤量されたコークス３１と、複数の鉱石リザービングホッパー２６から秤量された鉱石３２と、混合コークスリザービングホッパー２７から秤量された混合コークス３３とを上部バンカー３の上方に搬送し、それら原料を旋回シュート５に投入可能となっている。

次に、原料装入設備１を用いて高炉１１内に鉱石３２及び混合コークス（小中塊コークス）３３の混合原料を装入する方法について説明する。
鉱石３２及び混合コークス（小中塊コークス）３３の混合原料を高炉１１に装入するに際し、１チャージで高炉１１に装入する混合原料を第１バッチと第２バッチの２バッチとに２分割する。

そして、第１バッチの混合原料を装入するに際しては、先ず、図１に示すように、混合コークスリザービングホッパー２７から混合コークス３３を秤量してから装入ベルトコンベア２８上に送り出す。

次いで、図１に示すように、複数の鉱石リザービングホッパー２６から鉱石３２を所定量秤量してから装入ベルトコンベア２８上に送り出す。
次いで、上部バンカー３において旋回シュート５を所定位置に停止させ、この状態で装入ベルトコンベア２８によって混合コークス３３を上部バンカー３の上方に搬送し、旋回シュート５を介して上部バンカー３の４つのポート６中の任意の１つのポート６へ混合コークス３３を装入する。

次いで、旋回シュート５を旋回させながら、装入ベルトコンベア２８によって鉱石３２を上部バンカー３の上方に搬送し、旋回シュート５を介して上部バンカー３内へ鉱石３２を装入する。
その後、上部バンカー３における全てのポート６の仕切ゲート７を開き、鉱石３２及び混合コークス３３を入口８を介して下部バンカー４内に排出する。この状態では、図１に示すように、鉱石３２と混合コークス３３とが分離した状態で堆積する。
次いで、下部バンカー４における流量調整ゲート１０を開き、鉱石３２と混合コークス３３とを高炉１１内の旋回シュート１２に向けて同時に投入する。

そして、旋回シュート１２は、炉中心軸ＣＬを中心として旋回するとともに、傾動角θを変更しながら鉱石３２と混合コークス３３とからなる混合原料を高炉１１内に装入する。この際に、第１バッチでは、図２に示すように、炉中間部（炉中心と炉壁との間の位置）を装入位置として混合原料の装入を開始し、炉壁の位置に至るまで混合原料を装入してコークス混合鉱石層３５をコークス層３４上に形成する。

図２は、本実施形態に係る高炉への原料装入方法で混合原料を装入した後のコークス混合鉱石層の堆積状態を示す断面図である。図２において、横軸はｒ／Ｒ比であり、縦軸は、ＳＬからの距離（原料のストックラインからの距離（ｍ）である。このＳＬからの距離は、図１においてＳＬで示すストックラインと炉中心（炉中心軸ＣＬ）との交点を０としたときの炉中心軸ＣＬの垂直方向の距離を意味する。なお、ｒ／Ｒ比のｒは、コークス混合鉱石層３５が形成された高さでのコークス混合鉱石層３５の端部の炉中心（炉中心軸ＣＬ）からの水平方向の距離（ｍ）であり、Ｒは、ｒと同じ高さにおける高炉炉体半径である。

このとき、第１バッチは、炉中間部を装入位置として混合原料を装入するが、炉中心近傍を装入位置とすると、炉中心部のガス流れが阻害されるため、ｒ／Ｒが０．２以上であることが必要である。
また、後述する第２バッチでの混合原料の装入との関係から、ｒ／Ｒの上限は０．５、より好ましくは０．４である。

炉中心部での通気性改善という観点に対しては、炉中心部への鉱石（混合鉱石層３５中の鉱石）の装入によって、炉中心部にあるコークス（コークス層３４のうち炉中心部にあるもの）との還元反応が生じてしまい、炉中心部のコークスの粒径が小さくなってしまい、炉中心部のガスの流れが阻害されてしまうので、本実施形態では、第１バッチにおいて、ｒ／Ｒが０．２以上の装入位置から混合原料の装入を行うことにしている。
そして、第１バッチの混合原料の高炉１１への装入が完了した後、第２バッチの混合原料の高炉１１への装入を行う。

この際に、図１に示すように、第１バッチと同様に、混合コークスリザービングホッパー２７から混合コークス３３を秤量してから装入ベルトコンベア２８上に送り出す。
次いで、図１に示すように、複数の鉱石リザービングホッパー２６から鉱石３２を秤量してから装入ベルトコンベア２８上に送り出す。

次いで、上部バンカー３において旋回シュート５を所定位置に停止させ、この状態で装入ベルトコンベア２８によって混合コークス３３を上部バンカー３の上方に搬送し、旋回シュート５を介して上部バンカー３の４つのポート６中の任意の１つのポート６へ混合コークス３３を装入する。
次いで、旋回シュート５を旋回させながら、装入ベルトコンベア２８によって鉱石３２を上部バンカー３の上方に搬送し、旋回シュート５を介して上部バンカー３内へ鉱石３２を装入する。

その後、上部バンカー３における全てのポート６の仕切ゲート７を開き、鉱石３２及び混合コークス３３を下部バンカー４内に排出する。
次いで、下部バンカー４における流量調整ゲート１０を開き、鉱石３２と混合コークス３３とを高炉１１内の旋回シュート１２に向けて同時に投入する。

そして、旋回シュート１２は、炉中心軸ＣＬを中心として旋回するとともに、傾動角θを変更しながら鉱石３２と混合コークス３３とからなる混合原料を高炉１１内に装入する。この際に、第２バッチでは、図２に示すように、第１バッチの混合原料の装入位置（炉中間部、ｒ／Ｒ≧０．２となる位置、ｒ／Ｒの上限は０．５）よりも炉壁側の位置を装入位置として混合原料の装入を開始し、炉壁の位置に至るまで混合原料を装入してコークス混合鉱石層３６をコークス混合鉱石層３５上に形成する。
ここで、第２バッチの混合原料の装入位置は、本実施形態では、ｒ／Ｒ＝０．６近傍であることが好ましい。

これにより、１チャージ分の混合原料の高炉１１への装入が完了する。
そして、この混合原料の高炉１１への装入とコークス３１の高炉への装入とを交互に繰り返し、原料の高炉１１への装入が完了する。
ここで、１チャージ分の混合原料の高炉１１への装入に際し、本実施形態に係る原料装入方法にあっては、第２バッチの混合コークス比を第１バッチの混合コークス比と同等かやや多めにすることで、高炉１１内に装入された後における混合コークスの偏析を確実に抑制する。

具体的に述べると、第１バッチの混合コークス３３の質量をＷ１、第２バッチの混合コークス３３の質量をＷ２とした場合に、このＷ１、Ｗ２が、次の（１）式を満たすようにする。
１≦Ｗ２／Ｗ１≦１．５ ・・・（１）
このように、第２バッチの混合コークス比と第１バッチの混合コークス比とを制御することにより、混合コークス３３が高炉１１内の原料堆積面１３で炉中心（炉中心軸ＣＬ）側へ移動して鉱石３２と分離するのを確実に抑制することができ、これにより、鉱石の軟化溶融帯の通気抵抗を効果的に低減させることができる。つまり、鉱石３２の平均粒径に対して１．３倍以上の平均粒径の混合コークス３３を鉱石３２に混合装入してコークス混合鉱石層３５，３６を形成させる場合に、当該混合原料が高炉１１内に装入された後における混合コークス３３の偏析を確実に抑制し、鉱石の軟化溶融帯の通気抵抗を確実に低減させることができる。

ここで、Ｗ２／Ｗ１が１よりも小さいと、鉱石の軟化溶融帯の通気抵抗が悪化する。一方、Ｗ２／Ｗ１が１．５よりも大きいと、還元材比が上昇すると共に、鉱石の軟化溶融帯の通気抵抗が悪化する。
なお、第１バッチのコークス混合率は３％程度、第１バッチの鉱石混合率は９７％程度、第１バッチで装入する鉱石の鉱石比は６２％程度、第２バッチのコークス混合率は３％程度、第２バッチの鉱石混合率は９７％程度、第２バッチで装入する鉱石の鉱石比は３８％程度とすることが好ましい。

そして、溶銑は、前述の高炉１１への原料装入方法によって混合原料を高炉１１に装入する工程を経て製造され、出銑口から排出される。
このＷ２／Ｗ１の最適化（１≦Ｗ２／Ｗ１≦１．５とする）の効果は、第２バッチにおいて、第１バッチの混合原料の装入位置よりも炉壁側の位置を装入位置として混合原料の装入を開始し、炉壁の位置に至るまで混合原料を装入することとの相互作用により、更に強化される。

炉周辺部（高炉１１内における炉中心部よりも炉壁側の部分）の還元性向上という視点でいえば、炉中心部に対して面積の大きい炉周辺部への鉱石装入量を増やしてやればよいが、これでは炉周辺部でのガスの流れが阻害され、炉周辺部の通気性が悪化してしまう。なお、炉周辺部での還元性が悪化すると還元材比が高位となる。ここで、設備能力の制約を考慮すると、通気性が悪化した場合には、炉内の圧損が上昇してしまい、高炉１１内の還元反応を行う送風量の確保が困難となり、結局のところ減産となってしまう。従って、炉周辺部の還元性を確保しつつ炉周辺部での通気性を良好なものとする必要がある。

本実施形態にあっては、炉周辺部の還元性を確保するために、第２バッチにおいて、第１バッチの混合原料の装入位置よりも炉壁側の位置を装入位置として混合原料の装入を開始し、炉周辺部（炉壁）の位置に至るまで鉱石を含む混合原料を装入することにしている。また、炉周辺部での通気性を良好なものとするために、第２バッチの混合コークス量が第１バッチの混合コークス量に対して多くなるように、Ｗ１、Ｗ２が、前述の（１）式を満たすようにしている。

なお、旋回シュート１２から混合原料を装入する場合、粒状体の落下挙動から装入初期には粒径の大きな鉱石が高炉１１内に転がり落ち、粒径の小さな鉱石は最終位置に装入されるから、現実には、炉中間部には粒径の大きい鉱石類原料が、炉周辺部には粒径の小さい鉱石類原料が装入されることになる。そうすると、炉周辺部において粒径の小さい鉱石による還元性の向上と、第２バッチ目の混合コークスの配合比率を増加させることによる炉周辺部での通気性の改善が実現されることになる。

また、本実施形態において、第１バッチでは、炉中間部の位置を装入位置として混合原料の装入を開始し、炉壁の位置に至るまで混合原料を装入している。また、第２バッチでは、第１バッチの混合原料の装入位置よりも炉壁側の位置を装入位置として混合原料の装入を開始し、炉壁の位置に至るまで混合原料を装入している。この第１バッチ及び第２バッチにおいて混合原料を装入する際の装入終了にあたる前述の炉壁の位置は、高炉１１の径方向位置につき炉中心を０、炉壁を１としたときに、０．６から１までの位置である。つまり、第１バッチ及び第２バッチにおいて、混合原料を装入する際に、高炉１１の径方向位置につき炉中心を０、炉壁を１としたときに、０．６から１までの位置である炉壁の位置に至るまでに装入すればよく、炉壁そのものではなく炉壁近傍に至るまで装入するようにしてもよい。なお、前述の炉壁の位置は、より好ましくは０．７から０．９までの位置、更に好ましくは０．７から０．８までの位置である。
以上、本発明の実施形態いついて説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。

例えば、炉頂バンカー２は、上部バンカー３と下部バンカー４とで構成する必要はなく、単段であってもよい。
また、原料装入設備１における原料搬送設備は、図１に示す例に限られない。
また、第１バッチのコークス混合率は３％程度、第１バッチの鉱石混合率は９７％程度、第１バッチで装入する鉱石の鉱石比は６２％程度、第２バッチのコークス混合率は３％程度、第２バッチの鉱石混合率は９７％程度、第２バッチで装入する鉱石の鉱石比は３８％程度としてあるが、１≦Ｗ２／Ｗ１≦１．５を満たすものであればこれらに限られない。

また、第２バッチの混合原料の装入位置は、第１バッチの混合原料の装入位置よりも炉壁側の位置を装入位置として混合原料の装入を開始すればよく、ｒ／Ｒ＝０．６近傍に限られない。

図１に示す原料装入設備１において内容積が５０００ｍ^３の高炉１１を用いて、高炉操業を実施して、還元材比及び通気性（通気抵抗指数）の低減効果を評価した。ここでは、出銑比、送風条件、混合コークス（小中塊コークス）の性状は一定として、Ｗ２／Ｗ１を変えて還元材比及び通気性（通気抵抗指数）の低減効果の評価を行った。実施例１～３及び比較例１の評価条件及び評価結果を表１に示す。

表１において、通気抵抗指数は、高炉１１の頂部近傍の位置ＴＰ（図１参照）と高炉１１の上下方向略中央部の位置ＳＰ２（図１参照）との間の上部の送風の通気抵抗指数と、高炉１１の上下方向略中央部の位置ＳＰ２と高炉１１の底部近傍の位置ＢＰ（図１参照）との間の下部の送風の通気抵抗指数と、これら上部の送風の通気抵抗指数と下部の送風の通気抵抗指数とのトータルの通気抵抗指数が示されている。

比較例１（従来の操業条件）は、Ｗ２／Ｗ１を０．６７として操業したもので、還元材比及びトータルの通気抵抗指数がそれぞれ５２６．２ｋｇ／ｔ、２．６６となっている。
実施例１は、第２バッチの混合コークス３３の質量Ｗ２の第１バッチの混合コークス３３の質量Ｗ１に対する比Ｗ２／Ｗ１を１．０として操業したもので、還元材比及びトータルの通気抵抗指数がそれぞれ５１９．６ｋｇ／ｔ、２．４９となり、比較例１に対して十分に低減されている。

実施例２は、Ｗ２／Ｗ１を１．２５として操業したもので、還元材比及びトータルの通気抵抗指数がそれぞれ５２６．２ｋｇ／ｔ、２．５８と実施例１と比較して高くなっているが、比較例１に対しては低減しており、低減効果が問題となることはない。
実施例３は、Ｗ２／Ｗ１を１．５として操業したもので、還元材比及びトータルの通気抵抗指数がそれぞれ５２６．８ｋｇ／ｔ、２．６０と実施例２とほとんどかわらず、低減効果が問題となることはない。

なお、実施してはいないが、Ｗ２／Ｗ１を１．５よりも大きくして操業すると、還元材比が実施例３の５２６．８ｋｇ／ｔを超え、トータルの通気抵抗指数が実施例３の２．６０を超えると推定され、還元材比が上昇し、通気性が悪化してしまうと予想される。

このように、第１バッチの混合コークス３３の質量をＷ１、第２バッチの混合コークス３３の質量をＷ２とした場合に、このＷ１、Ｗ２が、前述の（１）式を満たすように操業すると、還元材比が低減し、通気性が改善するということが確認された。
また、実施例１～３及び比較例１について、ｒ／Ｒ：０～１．０の各位置に対するガスの流れを調査した。その結果を表２に示す。表２においては、実施例１～３及び比較例１について、ｒ／Ｒ：０～１．０の各位置に対するガス流れの指数が示されており、その指数が大きいほど、ガスの流れが活性化している。

ｒ／Ｒ：１．０について比較例1では、指数が０．９８となっており、Ｗ２／Ｗ１が大きくなっていく実施例１、２、３については指数がそれぞれ１．０４、１．０７、１．１３と大きくなっているので、周辺流が強化されている。
ｒ／Ｒ：０．０について比較例1では、１．７４となっており、Ｗ２／Ｗ１が大きくなっていく実施例１、２、３については指数がそれぞれ１．９８、１．６８、１．７０であり実施例１では指数が大きくなっており、実施例２、３ではほぼ同等である。

比較例1に対して、実施例1ではｒ／Ｒ：０．０に関しては大きくなり、ｒ／Ｒ：１．０に関しても大きくなっているので、通気性の改善が十分になされている。
比較例1に対して、実施例２ではｒ／Ｒ：０．０に関しては小さくなるがほぼ同等で、ｒ／Ｒ：１．０に関しては大きくなっており、面積効果を考慮すると周辺流の効果が非常に大きいので、通気性の改善が十分になされているといえる。
比較例1に対して、実施例３ではｒ／Ｒ：０．０に関しては小さくなるがほぼ同等で、ｒ／Ｒ：１．０に関しては大きくなっており、面積効果を考慮すると周辺流の効果が非常に大きいので、通気性の改善が十分になされているといえる。

１ 原料装入設備
２ 炉頂バンカー
３ 上部バンカー
４ 下部バンカー
５ 旋回シュート
６ ポート
７ 仕切ゲート
８ 入口
９ ポート
１０ 流量調整ゲート
１１ 高炉
１２ 旋回シュート
１３ 原料堆積面
１４ 羽口
２１ コークス槽
２２ コークスベルトコンベア
２３ 鉱石槽
２４ 鉱石ベルトコンベア
２５ コークス秤量ホッパー
２６ 鉱石リザービングホッパー
２７ 混合コークスリザービングホッパー
２８ 装入ベルトコンベア
３１ コークス（塊コークス）
３２ 鉱石
３３ 混合コークス（小中塊コークス）
３４ コークス層
３５、３６ コークス混合鉱石層

Claims (2)

1. 炉頂バンカーに貯留された鉱石及び混合コークスからなる混合原料を、前記炉頂バンカーの下方に設置された旋回シュートを用いて、高炉に装入する高炉への原料装入方法であって、
   前記鉱石の平均粒径に対する前記混合コークスの平均粒径の比率が１．３以上であり、
   １チャージで前記高炉に装入する前記混合原料を第１バッチと第２バッチとに分割し、前記第１バッチでは、前記混合原料を装入する高さでの高炉炉体半径をＲ、前記混合原料を装入する位置の前記混合原料を装入する高さでの炉中心からの水平方向の距離をｒとしたとき、ｒ／Ｒ≧０．２となる位置を装入位置として前記混合原料の装入を開始し、前記高炉の径方向位置につき前記炉中心を０、前記炉壁を１としたときに、０．６から１までの位置に至るまで前記混合原料を装入し、前記第２バッチでは、前記第１バッチの混合原料の装入位置よりも炉壁側の位置を装入位置として前記混合原料の装入を開始し、前記高炉の径方向位置につき前記炉中心を０、前記炉壁を１としたときに、０．６から１までの位置に至るまで混合原料を装入し、
   前記第１バッチの前記混合コークスの質量をＷ１、前記第２バッチの前記混合コークスの質量をＷ２とした場合に、前記Ｗ１、Ｗ２が、（１）式を満たすことを特徴とする高炉への原料装入方法。
   １≦Ｗ２／Ｗ１＜１．２５ ・・・（１）
2. 請求項１に記載の高炉への原料装入方法によって前記混合原料を前記高炉に装入する工程を含むことを特徴とする溶銑の製造方法。

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