JPH06271907A - ベルレス高炉における原料装入方法 - Google Patents
ベルレス高炉における原料装入方法Info
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- JPH06271907A JPH06271907A JP5810093A JP5810093A JPH06271907A JP H06271907 A JPH06271907 A JP H06271907A JP 5810093 A JP5810093 A JP 5810093A JP 5810093 A JP5810093 A JP 5810093A JP H06271907 A JPH06271907 A JP H06271907A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高炉へ装入する原料の炉半径方向の分布を制
御する。 【構成】 炉頂ホッパ10の下部に配設された流量調整ゲ
ート22から排出される原料１を傾動角θを可変とする旋
回シュートを一定の旋回速度ωで旋回させて炉内に装入
するに際し、旋回シュート24から投入される原料１が炉
内装入物の上面に衝突するときの平面的な落下点軌跡の
合計長（ＬO ）と、当バッチの原料装入総量（ＷO ）と
から落下点軌跡の単位長さ当りの原料装入量Ｗd ＝ＷO
／ＬO を求め、このＷd が一定になるように流量調整ゲ
ート22の開度を制御して、炉半径方向の分布をバランス
させる。
御する。 【構成】 炉頂ホッパ10の下部に配設された流量調整ゲ
ート22から排出される原料１を傾動角θを可変とする旋
回シュートを一定の旋回速度ωで旋回させて炉内に装入
するに際し、旋回シュート24から投入される原料１が炉
内装入物の上面に衝突するときの平面的な落下点軌跡の
合計長（ＬO ）と、当バッチの原料装入総量（ＷO ）と
から落下点軌跡の単位長さ当りの原料装入量Ｗd ＝ＷO
／ＬO を求め、このＷd が一定になるように流量調整ゲ
ート22の開度を制御して、炉半径方向の分布をバランス
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はベルレス式原料装入装置
の下部に配設され旋回半径を可変とした旋回シュートを
介して炉内に装入される原料の炉半径方向の分布を最適
に制御することができるベルレス高炉における原料装入
方法に関するものである。
の下部に配設され旋回半径を可変とした旋回シュートを
介して炉内に装入される原料の炉半径方向の分布を最適
に制御することができるベルレス高炉における原料装入
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 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。
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 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。
【０００３】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。原料分布の乱れに
より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。
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。原料分布の乱れに
より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。
【０００４】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。
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。
【０００５】ところで一般にベルレス式の原料装入装置
を有する高炉における原料装入方法では、炉頂ホッパの
下部に配設された流量調整ゲートから排出される原料の
量（体積）を一定にすると共に、旋回シュートの旋回速
度を一定にし、さらに設定旋回数内で投入を終了するよ
うにする排出速度一定制御が行われている。
を有する高炉における原料装入方法では、炉頂ホッパの
下部に配設された流量調整ゲートから排出される原料の
量（体積）を一定にすると共に、旋回シュートの旋回速
度を一定にし、さらに設定旋回数内で投入を終了するよ
うにする排出速度一定制御が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように単位時間
当りに排出する原料の量を一定にする排出速度一定制御
のような方法では、たとえば旋回シュートにより原料を
炉壁部分から高炉中心部分にかけて原料を装入するよう
な原料装入パターンを選択した場合、炉壁部分に投入し
た場合と高炉中心部分に投入した場合では、原料が直接
装入される部分の長さが半径に比例して小さくなってい
く。
当りに排出する原料の量を一定にする排出速度一定制御
のような方法では、たとえば旋回シュートにより原料を
炉壁部分から高炉中心部分にかけて原料を装入するよう
な原料装入パターンを選択した場合、炉壁部分に投入し
た場合と高炉中心部分に投入した場合では、原料が直接
装入される部分の長さが半径に比例して小さくなってい
く。
【０００７】それにもかかわらず、原料装入シュートの
旋回速度は常に一定であるため、必然的に高炉中心部分
では炉壁部分に較べて、単位長さ当りに装入される原料
の量は多くなって中心部分で層厚は厚くなる。特に鉱石
を装入する場合には、炉壁部分にまいた鉱石はその落下
エネルギーによってコークス層を崩して中心部分へと流
れ込むため、高炉中心部分の鉱石層厚はますます厚くな
ってしまう。
旋回速度は常に一定であるため、必然的に高炉中心部分
では炉壁部分に較べて、単位長さ当りに装入される原料
の量は多くなって中心部分で層厚は厚くなる。特に鉱石
を装入する場合には、炉壁部分にまいた鉱石はその落下
エネルギーによってコークス層を崩して中心部分へと流
れ込むため、高炉中心部分の鉱石層厚はますます厚くな
ってしまう。
【０００８】このため炉中心部の（ Ore／Coke）比が目
標通りに小さくならず炉中心部の通気性や通液性が悪化
し、高炉中心部の活性化を阻害するという問題点があっ
た。本発明は、前記従来技術の問題点を解決し、旋回半
径を可変とした旋回シュートを介して炉内に装入される
原料の炉半径方向の分布を最適に制御することができる
ベルレス高炉における原料装入方法を提供することを目
的とするものである。
標通りに小さくならず炉中心部の通気性や通液性が悪化
し、高炉中心部の活性化を阻害するという問題点があっ
た。本発明は、前記従来技術の問題点を解決し、旋回半
径を可変とした旋回シュートを介して炉内に装入される
原料の炉半径方向の分布を最適に制御することができる
ベルレス高炉における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】前記目的を達成するため
の本発明は、炉頂ホッパの下部に配設した流量調整ゲー
トから排出される原料を旋回半径を可変とすることので
きる旋回シュートを介して炉内に装入するベルレス高炉
における原料装入方法において、前記旋回シュートを一
定の旋回速度で旋回させて投入される１バッチ当りの原
料落下点軌跡の合計長（Ｌ0 ）と、予め決定されている
原料装入総量（Ｗ0 ）とから落下点軌跡の単位長さ当り
の原料装入量Ｗd ＝（Ｗ0 ／Ｌ0 ）を求め、この単位長
さ当りの原料装入量（Ｗd ）が一定となるように前記流
量調整ゲートから排出される原料排出速度を制御しつ
つ、前記旋回シュートからの原料落下点軌跡の合計長
（Ｌ0）に従って原料を装入することを特徴とするベル
レス高炉における原料装入方法である。
の本発明は、炉頂ホッパの下部に配設した流量調整ゲー
トから排出される原料を旋回半径を可変とすることので
きる旋回シュートを介して炉内に装入するベルレス高炉
における原料装入方法において、前記旋回シュートを一
定の旋回速度で旋回させて投入される１バッチ当りの原
料落下点軌跡の合計長（Ｌ0 ）と、予め決定されている
原料装入総量（Ｗ0 ）とから落下点軌跡の単位長さ当り
の原料装入量Ｗd ＝（Ｗ0 ／Ｌ0 ）を求め、この単位長
さ当りの原料装入量（Ｗd ）が一定となるように前記流
量調整ゲートから排出される原料排出速度を制御しつ
つ、前記旋回シュートからの原料落下点軌跡の合計長
（Ｌ0）に従って原料を装入することを特徴とするベル
レス高炉における原料装入方法である。
【００１０】
【作用】本発明によれば、旋回シュートを旋回させると
共に旋回半径を変更して直接炉内に装入される原料装入
バッチ当りにおける原料落下点軌跡の合計長さ（Ｌ0 ）
を割り出したのち、原料装入総量（Ｗ0 ）から、単位長
さ当りに装入される原料量（Ｗd ＝Ｗ0 ／Ｌ0 ）が一定
となるように炉頂バンカの下部に設けた流量調整ゲート
から排出される原料排出速度を制御する。
共に旋回半径を変更して直接炉内に装入される原料装入
バッチ当りにおける原料落下点軌跡の合計長さ（Ｌ0 ）
を割り出したのち、原料装入総量（Ｗ0 ）から、単位長
さ当りに装入される原料量（Ｗd ＝Ｗ0 ／Ｌ0 ）が一定
となるように炉頂バンカの下部に設けた流量調整ゲート
から排出される原料排出速度を制御する。
【００１１】このため特に鉱石を高炉の炉壁部から炉中
心部にかけて装入するような場合に中心部の鉱石層厚
が、このような制御によらない従来の場合に較べて小さ
くなる。その結果、高炉中心部の鉱石層が厚くなること
による炉心部の不活性化を防止できる。図２は旋回シュ
ートの旋回半径を可変にして一定の旋回速度（角速度
ω）で１バッチの原料を装入したときの高炉内の原料上
面における原料落下点の軌跡の一例を平面で示す線図で
ある。
心部にかけて装入するような場合に中心部の鉱石層厚
が、このような制御によらない従来の場合に較べて小さ
くなる。その結果、高炉中心部の鉱石層が厚くなること
による炉心部の不活性化を防止できる。図２は旋回シュ
ートの旋回半径を可変にして一定の旋回速度（角速度
ω）で１バッチの原料を装入したときの高炉内の原料上
面における原料落下点の軌跡の一例を平面で示す線図で
ある。
【００１２】この図２において、高炉内の原料上面にお
ける原料落下点の軌跡は、主に半径３ｒ0 と半径２ｒ0
と半径ｒ0 との３つの円によってなされている。この３
つの円をそれぞれ１旋回する際の原料落下点の軌跡にお
いて、ＬS は旋回シュートによる原料の装入開始点であ
り、Ｌe は装入終了点である。またＬa は半径３ｒ0の
円軌跡から半径２ｒ0 の円軌跡へ移るときの軌跡長さで
あり、Ｌb は半径２ｒ 0 の円軌跡から半径ｒ0 の円軌跡
へ移るときの軌跡の長さである。さらにＬ1 は半径３ｒ
0 の円周長であり、Ｌ2 は半径２ｒ0 の円軌跡の円周長
であり、Ｌ3 は半径ｒ0 の円軌跡の円周長である。
ける原料落下点の軌跡は、主に半径３ｒ0 と半径２ｒ0
と半径ｒ0 との３つの円によってなされている。この３
つの円をそれぞれ１旋回する際の原料落下点の軌跡にお
いて、ＬS は旋回シュートによる原料の装入開始点であ
り、Ｌe は装入終了点である。またＬa は半径３ｒ0の
円軌跡から半径２ｒ0 の円軌跡へ移るときの軌跡長さで
あり、Ｌb は半径２ｒ 0 の円軌跡から半径ｒ0 の円軌跡
へ移るときの軌跡の長さである。さらにＬ1 は半径３ｒ
0 の円周長であり、Ｌ2 は半径２ｒ0 の円軌跡の円周長
であり、Ｌ3 は半径ｒ0 の円軌跡の円周長である。
【００１３】この図２において、円周長Ｌ1 とＬ2 とＬ
3 は、それぞれ次式で表すことができる。 Ｌ1 ＝３×２πｒ0 …（１） Ｌ2 ＝２×２πｒ0 …（２） Ｌ3 ＝２πｒ0 …（３） したがって高炉内の原料上面における原料落下点軌跡の
合計長さＬ0 は次式で表すことができる。
3 は、それぞれ次式で表すことができる。 Ｌ1 ＝３×２πｒ0 …（１） Ｌ2 ＝２×２πｒ0 …（２） Ｌ3 ＝２πｒ0 …（３） したがって高炉内の原料上面における原料落下点軌跡の
合計長さＬ0 は次式で表すことができる。
【００１４】Ｌ0 ＝Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ＋Ｌa ＋Ｌb ここでＬa とＬb の円周方向の長さは極く短いのでこれ
を無視すると、落下点軌跡の合計長さは次式で表すこと
ができる。 Ｌ0 ≒Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ＝12πｒ0 …（４） 前述の（１）〜（３）式から明らかなように円周長Ｌ1
と円周長Ｌ2 とはそれぞれ円周長Ｌ3 のそれぞれ３倍と
２倍の長さになるような落下点軌跡による原料装入の場
合を示している。
を無視すると、落下点軌跡の合計長さは次式で表すこと
ができる。 Ｌ0 ≒Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ＝12πｒ0 …（４） 前述の（１）〜（３）式から明らかなように円周長Ｌ1
と円周長Ｌ2 とはそれぞれ円周長Ｌ3 のそれぞれ３倍と
２倍の長さになるような落下点軌跡による原料装入の場
合を示している。
【００１５】この場合における３つの円による原料の総
装入量をＷ0 とすると落下点軌跡の単位長さ当りの原料
装入量Ｗd は次式により求めることができる。 Ｗd ＝Ｗ0 ／Ｌ0 ＝Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ＝Ｗ0 ／（３×２πｒ0 ＋２×２πｒ0 ＋２πｒ0 ） …（５） また旋回速度（角速度ω）が一定の旋回シュートから投
入される原料が、炉内装入物の表面に衝突する寸前の半
径３ｒ0 、２ｒ0 およびｒ0 における原料周速度Ｖ1 、
Ｖ2 およびＶ3 は次式で表すことができる。
装入量をＷ0 とすると落下点軌跡の単位長さ当りの原料
装入量Ｗd は次式により求めることができる。 Ｗd ＝Ｗ0 ／Ｌ0 ＝Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ＝Ｗ0 ／（３×２πｒ0 ＋２×２πｒ0 ＋２πｒ0 ） …（５） また旋回速度（角速度ω）が一定の旋回シュートから投
入される原料が、炉内装入物の表面に衝突する寸前の半
径３ｒ0 、２ｒ0 およびｒ0 における原料周速度Ｖ1 、
Ｖ2 およびＶ3 は次式で表すことができる。
【００１６】Ｖ1 ＝３ｒ0 ×ω …（６） Ｖ2 ＝２ｒ0 ×ω …（７） Ｖ3 ＝ｒ0 ×ω …（８） 式（１）、（２）および（３）により求まる円周長
Ｌ1 、Ｌ2 およびＬ3 への各原料装入量Ｗ1 、Ｗ2 およ
びＷ3 は式（５）で求まる落下点軌跡の単位長さ当りの
原料装入量Ｗd を用いてそれぞれ次式で表すことができ
る。
Ｌ1 、Ｌ2 およびＬ3 への各原料装入量Ｗ1 、Ｗ2 およ
びＷ3 は式（５）で求まる落下点軌跡の単位長さ当りの
原料装入量Ｗd を用いてそれぞれ次式で表すことができ
る。
【００１７】Ｗ1 ＝Ｌ1 ×Ｗd …（９） Ｗ2 ＝Ｌ2 ×Ｗd …（10） Ｗ3 ＝Ｌ3 ×Ｗd …（11） なお、ここでは軌跡から軌跡への移行長さＬa 、Ｌb へ
の単位長さ当りの原料装入量は無視しているのでＷ0 ≒
Ｗ1 ＋Ｗ2 ＋Ｗ3 となるが軌跡移行長さＬa 、Ｌb に対
応する円周長さを求めてここに装入される原料を計算に
取り込むことも可能である。
の単位長さ当りの原料装入量は無視しているのでＷ0 ≒
Ｗ1 ＋Ｗ2 ＋Ｗ3 となるが軌跡移行長さＬa 、Ｌb に対
応する円周長さを求めてここに装入される原料を計算に
取り込むことも可能である。
【００１８】前述のように旋回シュートの角速度ωが一
定であるから原料が円周長Ｌ1 、Ｌ 2 およびＬ3 に沿っ
て１旋回する所要時間ｔは同じであり、１旋回する所要
時間は次式により求まる。すなわち式（１）、（２）、
（３）および式（６）、（７）、（８）式より ｔ＝Ｌ1 ／Ｖ1 ＝Ｌ2 ／Ｖ2 ＝Ｌ3 ／Ｖ3 ＝２π／ω …（12） したがって総所要時間Ｔ＝３ｔ＝６π／ωとなる。
定であるから原料が円周長Ｌ1 、Ｌ 2 およびＬ3 に沿っ
て１旋回する所要時間ｔは同じであり、１旋回する所要
時間は次式により求まる。すなわち式（１）、（２）、
（３）および式（６）、（７）、（８）式より ｔ＝Ｌ1 ／Ｖ1 ＝Ｌ2 ／Ｖ2 ＝Ｌ3 ／Ｖ3 ＝２π／ω …（12） したがって総所要時間Ｔ＝３ｔ＝６π／ωとなる。
【００１９】式（12）で示す所要時間ｔで円周長Ｌ1 、
Ｌ2 およびＬ3 に沿って装入される式（９）、（10）、
（11）で求まる各原料装入量Ｗ1 、Ｗ2 およびＷ 3 の
単位時間当りの装入量すなわち流量調整ゲートからの原
料排出速度Ｗg1、Ｗg2およびＷg3は式（９）、（10）、
（11）および式（12) ならびに式（１）、（２）、
（３）を用いると次式で表すことができる。
Ｌ2 およびＬ3 に沿って装入される式（９）、（10）、
（11）で求まる各原料装入量Ｗ1 、Ｗ2 およびＷ 3 の
単位時間当りの装入量すなわち流量調整ゲートからの原
料排出速度Ｗg1、Ｗg2およびＷg3は式（９）、（10）、
（11）および式（12) ならびに式（１）、（２）、
（３）を用いると次式で表すことができる。
【００２０】 Ｗg1＝Ｗ1 ／ｔ＝（Ｌ1 ×Ｗd ）／（２π／ω）＝３ｒ0 ωＷd …（13) Ｗg2＝Ｗ2 ／ｔ＝（Ｌ2 ×Ｗd ）／（２π／ω）＝２ｒ0 ωＷd …（14) Ｗg3＝Ｗ3 ／ｔ＝（Ｌ3 ×Ｗd ）／（２π／ω）＝ｒ0 ωＷd …（15) 従来のように旋回シュートの旋回速度一定でかつ流量調
整ゲートからの原料排出速度を一定とした場合、高炉の
旋回シュートを炉壁部から炉心部に原料を装入するほ
ど、すなわち原料落下点の半径ｒが小さくなるほど原料
落下点の周速度が小さくなる。このため高炉炉心部ほど
原料落下点の軌跡単位長さ当りの装入量が増大してい
た。
整ゲートからの原料排出速度を一定とした場合、高炉の
旋回シュートを炉壁部から炉心部に原料を装入するほ
ど、すなわち原料落下点の半径ｒが小さくなるほど原料
落下点の周速度が小さくなる。このため高炉炉心部ほど
原料落下点の軌跡単位長さ当りの装入量が増大してい
た。
【００２１】これに対して本発明では落下点軌跡の単位
長さ当りの原料装入量Ｗ0 を求め、旋回シュートを旋回
すると共に旋回半径を変更しながら１バッチの原料装入
過程で原料落下点の軌跡上に単位長さ当り、例えば図２
の円周長Ｌ1 、Ｌ2 およびＬ3 に原料排出速度Ｗg1、Ｗ
g2およびＷg3がそれぞれ式（13) 、 (14) 、 (15)から
求まる３Ｗd 、２Ｗd 、Ｗd になるように流量調整ゲー
トの開度を制御するものである。これによって炉半径方
向の原料分布の最適化を達成する。
長さ当りの原料装入量Ｗ0 を求め、旋回シュートを旋回
すると共に旋回半径を変更しながら１バッチの原料装入
過程で原料落下点の軌跡上に単位長さ当り、例えば図２
の円周長Ｌ1 、Ｌ2 およびＬ3 に原料排出速度Ｗg1、Ｗ
g2およびＷg3がそれぞれ式（13) 、 (14) 、 (15)から
求まる３Ｗd 、２Ｗd 、Ｗd になるように流量調整ゲー
トの開度を制御するものである。これによって炉半径方
向の原料分布の最適化を達成する。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図１は、本発明が実施された高炉へのベルレス式原
料装入装置の構成図である。図１に示すように炉頂ホッ
パ20には高炉10へ装入される原料１が蓄えられている。
流量調整ゲート22は排出速度Ｗg に従った開度で所定時
間だけ聞くことにより、旋回シュート24へ原料を供給す
るものである。旋回シュート24は一定の角速度ωで旋回
しながら傾斜角θを可変とすることができるものであ
り、これにより高炉10内の原料１上面の炉壁側円周部に
も炉心部にも原料を装入できるようになっている。
る。図１は、本発明が実施された高炉へのベルレス式原
料装入装置の構成図である。図１に示すように炉頂ホッ
パ20には高炉10へ装入される原料１が蓄えられている。
流量調整ゲート22は排出速度Ｗg に従った開度で所定時
間だけ聞くことにより、旋回シュート24へ原料を供給す
るものである。旋回シュート24は一定の角速度ωで旋回
しながら傾斜角θを可変とすることができるものであ
り、これにより高炉10内の原料１上面の炉壁側円周部に
も炉心部にも原料を装入できるようになっている。
【００２３】レベル計26は、例えばマイクロ波測長セン
サにより、高炉10内の原料１上面と旋回シュート24との
間の距離ｌ2 の測定を行い、この測定された長さｌ2 を
旋回シュート制御演算器50へ出力する。また傾動制御装
置30は、旋回シュート制御演算器50からの傾動角指令に
従ってサーボモータ31の位置決めを行い、これにより、
傾動駆動機構32を介して旋回シュート24を指令された傾
動角θにするものである。
サにより、高炉10内の原料１上面と旋回シュート24との
間の距離ｌ2 の測定を行い、この測定された長さｌ2 を
旋回シュート制御演算器50へ出力する。また傾動制御装
置30は、旋回シュート制御演算器50からの傾動角指令に
従ってサーボモータ31の位置決めを行い、これにより、
傾動駆動機構32を介して旋回シュート24を指令された傾
動角θにするものである。
【００２４】旋回制御装置35は、旋回シュート制御演算
器50の指令に従ってインダクションモータ37の速度制御
を行い、これにより旋回駆動機構39を介して旋回シュー
ト24を一定の角速度ωをもって旋回させるものである。
原料落下点の旋回半径ｒは、傾斜角θにおける旋回シュ
ート24の旋回半径ｒ1とし、旋回シュートからの原料１
の落下距離をｒ2 とし、旋回シュート24の長さをｌ1 と
し、レベル計26により求められる高炉10内の原料１上面
から旋回シュート24までの距離をｌ2 とすると次式のよ
うに求めることができる。
器50の指令に従ってインダクションモータ37の速度制御
を行い、これにより旋回駆動機構39を介して旋回シュー
ト24を一定の角速度ωをもって旋回させるものである。
原料落下点の旋回半径ｒは、傾斜角θにおける旋回シュ
ート24の旋回半径ｒ1とし、旋回シュートからの原料１
の落下距離をｒ2 とし、旋回シュート24の長さをｌ1 と
し、レベル計26により求められる高炉10内の原料１上面
から旋回シュート24までの距離をｌ2 とすると次式のよ
うに求めることができる。
【００２５】 ｒ1 ＝ｌ1 sin θ ｒ2 ＝√｛４Ｐ（ｌ2 −ｌ1 cos θ）｝ ｒ ＝ｒ1 −ｒ2 ｌ1 sin θ−√｛４Ｐ（ｌ2 −ｌ1 cos θ）｝… （16） なお式（16）では、係数Ｐが用いられているがこれは、
旋回シュート24から落下する原料の排出速度Ｗg や、旋
回シュート24の傾動角θや、装入される原料１の粒度、
性状の相違等により、たとえば高炉10内の原料１上面と
旋回シュート24との間の距離ｌ2 や、旋回シュート24の
傾動角θが同一であっても、前述の落下距離が異なるた
めである。
旋回シュート24から落下する原料の排出速度Ｗg や、旋
回シュート24の傾動角θや、装入される原料１の粒度、
性状の相違等により、たとえば高炉10内の原料１上面と
旋回シュート24との間の距離ｌ2 や、旋回シュート24の
傾動角θが同一であっても、前述の落下距離が異なるた
めである。
【００２６】このような係数Ｐは、このような落下距離
ｒ2 に影響を与える要因毎にマップとして旋回シュート
制御演算器50に記憶されている。本発明ではまず式（1
6）を用いて高炉10内の原料１上面において図２に示す
ような原料装入開始点ＬS から原料落下点軌跡が半径３
ｒo 、中径２ｒo および半径ｒo の３つの円によってな
されて装入終了点ＬE で終了するような、原料落下軌跡
が得られる旋回シュート24の角速度ωおよび傾動角度θ
のスケジュルを演算器52から旋回シュート制御演算器50
に入力する。
ｒ2 に影響を与える要因毎にマップとして旋回シュート
制御演算器50に記憶されている。本発明ではまず式（1
6）を用いて高炉10内の原料１上面において図２に示す
ような原料装入開始点ＬS から原料落下点軌跡が半径３
ｒo 、中径２ｒo および半径ｒo の３つの円によってな
されて装入終了点ＬE で終了するような、原料落下軌跡
が得られる旋回シュート24の角速度ωおよび傾動角度θ
のスケジュルを演算器52から旋回シュート制御演算器50
に入力する。
【００２７】旋回シュート制御演算器50では（１）、
（２）、（３）を用いて半径３ｒO 、２ｒO 、ｒO にお
ける原料落下軌跡の３つの円周長Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 を求
めると共に式（４）を用いて原料落下点の軌跡合計長さ
ＬO を算出する。一方、設定器52から旋回シュート制御
演算器50に当該バッチの原料総装入量ＷO を入力する。
旋回シュート制御演算器50の内部では、入力された軌跡
合計長さＬO と原料総装入量ＷO とから前記の式（５）
を用いて落下軌跡の単位長さ当りの原料装入量Ｗ d ＝Ｗ
O ／ＬO を求める。
（２）、（３）を用いて半径３ｒO 、２ｒO 、ｒO にお
ける原料落下軌跡の３つの円周長Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 を求
めると共に式（４）を用いて原料落下点の軌跡合計長さ
ＬO を算出する。一方、設定器52から旋回シュート制御
演算器50に当該バッチの原料総装入量ＷO を入力する。
旋回シュート制御演算器50の内部では、入力された軌跡
合計長さＬO と原料総装入量ＷO とから前記の式（５）
を用いて落下軌跡の単位長さ当りの原料装入量Ｗ d ＝Ｗ
O ／ＬO を求める。
【００２８】次に旋回シュート制御演算器50では、設定
器52から入力された一定の角速度ωをもって１旋回の所
要時間ｔ＝２πｒO をもって旋回シュートから投入され
る原料の半径３ｒO 、２ｒO およびｒO における原料落
下軌跡の原料周速度Ｖ1 、Ｖ 2 およびＶ3 を前記の式
（６）、（７）、（８）を用いて求めると共に、３つの
円周長Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 および単位長さ当りの原料装入
量Ｗd から式（９）、（10）、（11）を用いて円周長Ｌ
1 、Ｌ2 、Ｌ3 上に沿ってそれぞれ装入される原料装入
量Ｗ1 、Ｗ2 およびＷ3 を求める。
器52から入力された一定の角速度ωをもって１旋回の所
要時間ｔ＝２πｒO をもって旋回シュートから投入され
る原料の半径３ｒO 、２ｒO およびｒO における原料落
下軌跡の原料周速度Ｖ1 、Ｖ 2 およびＶ3 を前記の式
（６）、（７）、（８）を用いて求めると共に、３つの
円周長Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 および単位長さ当りの原料装入
量Ｗd から式（９）、（10）、（11）を用いて円周長Ｌ
1 、Ｌ2 、Ｌ3 上に沿ってそれぞれ装入される原料装入
量Ｗ1 、Ｗ2 およびＷ3 を求める。
【００２９】そして旋回シュート制御演算器50の内部で
は円周長Ｌ1 、Ｌ2 およびＬ3 上にそれぞれ装入される
原料装入量Ｗ1 、Ｗ2 およびＷ3 を式（９）、（10）、
（11）を用いて算出する。さらに演算器50では、旋回シ
ュート24が一旋回する時間ｔ＝２π／ωであるので原料
落下軌跡の円周長Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 に沿って装入される
単位時間当りの原料装入量、換言すれば流量調整ゲート
22からの原料排出速度Ｗg1、Ｗg2、Ｗg3を前記の式（1
3）、（14）、（15）を用いて算出する。
は円周長Ｌ1 、Ｌ2 およびＬ3 上にそれぞれ装入される
原料装入量Ｗ1 、Ｗ2 およびＷ3 を式（９）、（10）、
（11）を用いて算出する。さらに演算器50では、旋回シ
ュート24が一旋回する時間ｔ＝２π／ωであるので原料
落下軌跡の円周長Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 に沿って装入される
単位時間当りの原料装入量、換言すれば流量調整ゲート
22からの原料排出速度Ｗg1、Ｗg2、Ｗg3を前記の式（1
3）、（14）、（15）を用いて算出する。
【００３０】本発明では、前述のように傾動角θを可変
にした旋回シュート24を一定の旋回角速度ωで旋回させ
て高炉10内に投入される原料１の１バッチ当りの原料落
下点軌跡が図２に示すように原料１の装入開始点ＬS か
ら炉内への装入を開始し、半径３ｒO 、２ｒO およびｒ
O の３つの円によってなされ、装入終了点ＬE で装入を
終了するものである。
にした旋回シュート24を一定の旋回角速度ωで旋回させ
て高炉10内に投入される原料１の１バッチ当りの原料落
下点軌跡が図２に示すように原料１の装入開始点ＬS か
ら炉内への装入を開始し、半径３ｒO 、２ｒO およびｒ
O の３つの円によってなされ、装入終了点ＬE で装入を
終了するものである。
【００３１】この場合にまず原料落下点軌跡が半径３ｒ
O で円周長Ｌ1 に沿って装入する場合には流量調整ゲー
ト22から原料排出速度Ｗg1＝３ｒO ωＷd として排出す
る。次に半径２ｒO で円周長Ｌ2 に沿って装入する場合
には原料排出速度Ｗg2＝２ｒ O ωＷd として排出し、さ
らに半径ｒO で円周長Ｌ3 に沿って装入する場合には原
料排出速度Ｗg3＝ｒO ωＷd で装入するものである。
O で円周長Ｌ1 に沿って装入する場合には流量調整ゲー
ト22から原料排出速度Ｗg1＝３ｒO ωＷd として排出す
る。次に半径２ｒO で円周長Ｌ2 に沿って装入する場合
には原料排出速度Ｗg2＝２ｒ O ωＷd として排出し、さ
らに半径ｒO で円周長Ｌ3 に沿って装入する場合には原
料排出速度Ｗg3＝ｒO ωＷd で装入するものである。
【００３２】このような原料装入を行うことによって落
下軌跡の単位長さ当りの原料装入量Ｗd を一定とした装
入が達成され、炉心部の原料層厚が炉壁部より極端に厚
くなるのを防止することができる。図３は本発明を実施
した結果を示す炉半径方向の鉱石層厚率（ＬO ／（ＬO
＋ＬC ））の変化を示したものである。実線は本発明に
よる制御を実施する前のものを示し、破線は実施した後
のものを示している。どちらも同じ装入量、装入パター
ンで行ったもであるが、制御実施後の方が制御実施前に
較べて高炉中心部のＬO ／（ＬO ＋ＬC ）が小さくなっ
ている。この結果、制御実施後は中心部鉱石層厚の増加
による炉心部の不活性化を防ぐことができるようになっ
た。
下軌跡の単位長さ当りの原料装入量Ｗd を一定とした装
入が達成され、炉心部の原料層厚が炉壁部より極端に厚
くなるのを防止することができる。図３は本発明を実施
した結果を示す炉半径方向の鉱石層厚率（ＬO ／（ＬO
＋ＬC ））の変化を示したものである。実線は本発明に
よる制御を実施する前のものを示し、破線は実施した後
のものを示している。どちらも同じ装入量、装入パター
ンで行ったもであるが、制御実施後の方が制御実施前に
較べて高炉中心部のＬO ／（ＬO ＋ＬC ）が小さくなっ
ている。この結果、制御実施後は中心部鉱石層厚の増加
による炉心部の不活性化を防ぐことができるようになっ
た。
【００３３】すなわち図４に示すように本発明の実施前
に較べて実施後は炉底温度の低下による炉心部の不活性
化が解消され、炉底温度が好適な範囲に維持することが
でき炉心部を活性化することができた。
に較べて実施後は炉底温度の低下による炉心部の不活性
化が解消され、炉底温度が好適な範囲に維持することが
でき炉心部を活性化することができた。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、ベルレス方式の原料装入装置
を有する高炉において、原料を装入する際にどの部分に
おいても単位長さ当りに装入する原料の量が一定になる
ように装入するようにしたため、炉壁部分と高炉中心部
分での原料装入量のアンバランスがなくなって中心部分
の層厚を小さくすることができる。その結果、高炉中心
部分での鉱石層厚の低下による炉心部の活性化が達成で
きる。
を有する高炉において、原料を装入する際にどの部分に
おいても単位長さ当りに装入する原料の量が一定になる
ように装入するようにしたため、炉壁部分と高炉中心部
分での原料装入量のアンバランスがなくなって中心部分
の層厚を小さくすることができる。その結果、高炉中心
部分での鉱石層厚の低下による炉心部の活性化が達成で
きる。
【図１】本発明が実施された高炉への原料装入装置の構
成図である。
成図である。
【図２】旋回半径を可変して原料を装入したときの高炉
内原料上面における原料落下点の軌跡の一例を示す線図
である。
内原料上面における原料落下点の軌跡の一例を示す線図
である。
【図３】炉半径方向のＬO ／（ＬO ＋ＬC ）分布を本発
明の実施前と実施後とを比較して示す線図である。
明の実施前と実施後とを比較して示す線図である。
【図４】炉底温度の推移を本発明の実施前と制御実施後
とを比較して示す線図である。
とを比較して示す線図である。
１ 原料 10 高炉 20 炉頂ホッパ 22 流量調整ゲート 30 傾動制御装置 31 サーボモータ 32 傾動駆動機構 35 旋回制御装置 37 インダクションモータ 39 旋回駆動機構 50 旋回シュート制御演算器 52 設定器
Claims (1)
- 【請求項１】 炉頂ホッパの下部に配設した流量調整ゲ
ートから排出される原料を旋回半径を可変とすることの
できる旋回シュートを介して炉内に装入するベルレス高
炉における原料装入方法において、前記旋回シュートを
一定の旋回速度で旋回させて投入させる１バッチ当りの
原料落下点軌跡の合計長（Ｌ0 ）と、予め決定されてい
る原料装入総量（Ｗ0 ）とから落下点軌跡の単位長さ当
りの原料装入量Ｗd ＝（Ｗ0 ／Ｌ0 ）を求め、この単位
長さ当りの原料装入量Ｗd が一定になるように前記流量
調整ゲートから排出される原料排出速度を制御しつつ、
前記旋回シュートからの原料落下点軌跡の合計長
（Ｌ0 ）に従って原料を装入することを特徴とするベル
レス高炉における原料装入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5810093A JPH06271907A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ベルレス高炉における原料装入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5810093A JPH06271907A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ベルレス高炉における原料装入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06271907A true JPH06271907A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13074543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5810093A Pending JPH06271907A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ベルレス高炉における原料装入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06271907A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110735011A (zh) * | 2018-07-20 | 2020-01-31 | 马永涛 | 高炉放料角度模拟模型及其*** |
-
1993
- 1993-03-18 JP JP5810093A patent/JPH06271907A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110735011A (zh) * | 2018-07-20 | 2020-01-31 | 马永涛 | 高炉放料角度模拟模型及其*** |
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