JPH07305103A

JPH07305103A - 高炉の原料装入方法

Info

Publication number: JPH07305103A
Application number: JP9475094A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Inada; 隆信稲田; Kazuaki Sato; 和明佐藤; Kohei Sunahara; 公平砂原; Masahiro Kashiwada; 昌宏柏田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1995-11-21
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JP2725595B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高炉中心部のガス流分布の安定化、炉芯コーク
ス温度の高位維持。【構成】下記の１および２を特徴とする高炉の原料装入
方法。1. コークスおよび鉄源原料の一部を、下記式
を満足する重量比で混合すること、 0.05 ×（Ｏ／Ｃ）≦（Ｏ_M／Ｃ_M）≦ 0.30 ×（Ｏ／
Ｃ）・・・ただし、Ｏ／Ｃ：炉内装入全コークス（Ｃ）に対す
る全鉄源原料（Ｏ）の重量比Ｏ_M／Ｃ_M：混合原料中のコークス（Ｃ_M）に対する鉄
源原料（Ｏ_M）の重量比上記の混合原料Ｍを、コークスの通常装入Ｃ₁、Ｃ₂
および鉄源原料の通常装入Ｏ₁、Ｏ₂に先だって、また
は、鉄源原料Ｏ₁、Ｏ₂の通常装入に先だって炉中心部
に装入すること。混合原料の中心部への装入は、通常の炉頂装入装置とは
別ルートの装入装置から行うのが望ましい。【効果】高炉操業の安定化と炉況不調の早期回復ができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高炉中心部に設定ど
おりの装入物分布を付与し、炉況不調の早期回復を可能
にする高炉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、鉄源原料を円滑に
還元・溶解し、課せられた量の銑鉄を経時的に安定して
製造することが重要である。

【０００３】ところで、高炉内部は鉄源原料が昇温によ
り軟化溶解する領域（以下、「融着帯」と記す）を境に
して、それより上部と下部（以下、「炉上部」、「炉下
部」と記す）とではその状態が大きく異なっている。す
なわち、炉上部においては、鉄源原料はコークスととも
に固体状態で存在し、下方に降下しつつその空隙を通っ
て上昇してくるガスによって還元・昇温される。従っ
て、炉上部におけるガス流分布の安定化、さらには鉄源
原料とガスとの有効接触の確保が、高炉の反応効率や溶
解効率を向上させるための制御の重点になっている。

【０００４】一方、炉下部においては、鉄源原料の還元
・融解によって生成した溶銑および溶滓は、コークス充
填層の空隙を通って下方に滴下し、羽口から吹き込まれ
たガスは、コークス充填層の空隙を通って炉中心方向に
広がりつつ上昇している。また、炉下部のコークスは、
その大部分が羽口部燃焼帯に向かって移動して消失し、
一部は物流の極めて緩慢な炉中心部に滞留して、いわゆ
る「炉芯コークス」となる。この炉芯コークスは、高炉
内の物流場において「死領域(dead zone) 」に相当する
部分であり、燃焼による熱の供給や還元ガスの生成には
関係しないので銑鉄の生成過程に直接寄与するものでは
ないが、高炉の安定操業には重要な意味を持っている。

【０００５】すなわち、炉芯コークスは羽口から炉内を
見たとき羽口前方の燃焼帯（以下、「レースウェイ」と
記す）の奥に存在することから、炉芯コークスの通気性
が悪化すればレースウェイで発生したガスの流路が狭ま
り、送風圧が上昇する。この現象は炉下部のコークスの
降下不順や甚だしい場合は吹き抜けを引き起こし、安定
操業の阻害要因になる。従って、多くの高炉においては
休風時にコークスサンプリングを行って炉芯コークスの
状態を定期的に監視することが行われている。

【０００６】採取コークスの黒鉛化度測定で検出される
コークス温度は、炉芯コークスの状態を評価するもっと
も重要な指標であり、これが低下すると炉況不調につな
がることが経験的に知られている。すなわち、炉芯コー
クス温度が約1400℃以上に保たれていれば、融着帯から
滴下してきた溶銑滓は、炉芯コークスの中を通過できる
が、温度がこれより著しく低下すると、溶銑滓は、その
流動性が悪化して炉芯コークスの空隙に滞留するので、
炉芯コークスの通気性が阻害される。このような炉芯コ
ークス温度の低下要因としては、次のようなことが考え
られる。

【０００７】(a) 炉内荷下り時における装入コークスの
強度低下による粉化やレースウェイでの粉化で発生した
コークス粉が炉芯コークスの周辺部に蓄積して、レース
ウェイ発生ガスから炉芯コークスへの熱供給が阻害され
る。

【０００８】(b) スリップ等により低温の未還元物が炉
芯コークス内に浸入して、吸熱反応である直接還元量が
急上昇し、炉下部を滴下する溶銑滓の温度が低下する。

【０００９】上述のように、高炉操業において安定かつ
効率良く銑鉄を製造するために、高炉内状態分布を制御
する重点は、以下のとおりである。

【００１０】炉上部では、炉内ガス流分布の変動をな
くし、かつガスと鉄源原料との接触効率の悪化を防ぐ。

【００１１】炉下部では、炉芯コークス温度を高位に
維持する。

【００１２】次に、上記およびの高炉内状態分布を
制御する従来法の問題点を述べる。

【００１３】まず、炉上部の炉内ガス流分布は、炉内半
径方向の装入物分布、具体的には鉄源原料（以下、「鉱
石」とも言う）とコークスの重量比(ore／coke、以下、
「Ｏ／Ｃ」と記す) や装入物粒径の炉内半径方向分布に
より定まる炉内半径方向の通気性分布に応じて形成され
る。このため、従来からベル式装入装置を備えた高炉に
おいては、鉱石装入とコークス装入とでムーバブルアー
マの設定位置を各々独立に制御することにより、Ｏ／Ｃ
の炉内半径方向分布 (以下、単に「Ｏ／Ｃ分布」と記
す) を制御している。また、ベルレス式装入装置を備え
た高炉においては、分配シュートの傾動角度 (鉛直線と
なす角度) の調節によりＯ／Ｃ分布を制御することが行
われている。

【００１４】しかしながら、ベル式高炉のムーバブルア
ーマの設定位置による制御では、鉱石装入時に鉱石の保
有している衝撃エネルギーによって、炉内に既に堆積し
ているコークスの表層部の一部が層崩れを起こし、鉱石
とともに炉中心部に流れ込んで、この部分にコークスと
の混合層を形成することが知られている (例えば、梶原
ら：Trans.ISIJ, 23巻, 1983年, 1045頁) 。そして、こ
の現象は、鉱石装入量、鉱石粒度構成、ムーバブルアー
マ位置、コークス充填層の堆積角、ストックレベル、ガ
ス流分布等の種々の要因によって様々に変化する。従っ
て、上記混合層の形成を定量的に予測することは困難で
あり、特に炉中心部近傍におけるＯ／Ｃ分布 (以下、
「炉中心部Ｏ／Ｃ分布」と記す) の制御精度を著しく悪
化させる。

【００１５】一方、ベルレス式高炉においては、分配シ
ュートの傾動角度を小さく設定すれば、上記のムーバブ
ルアーマによる制御よりも炉中心寄りに原料を装入でき
るので、Ｏ／Ｃ分布の制御性はベル式高炉より優れてい
る。しかし、コークス装入後の充填層表面と水平面とが
なす堆積角が15°を超えると、ムーバブルアーマによる
制御の場合と同様に鉱石装入時にコークス層崩れが生
じ、炉中心部Ｏ／Ｃ分布の制御性が低下する。

【００１６】また、上記の既設装入装置では、装入原料
の大部分が、装入時に炉内周辺部に落下し、その後、炉
中心方向に流入して堆積する。この流入移動中に層頂
(炉内装入物の最上部の層）の堆積斜面上で装入原料が
再分級を起こし、堆積後の充填層内に粒径の半径方向分
布 (以下、「粒径分布」と記す) を生じる。この再分級
現象もコークス層崩れと同様、種々の要因によって変化
し、特に炉中心部近傍に堆積する原料はこの影響を大き
く受けて粒径が大きく変動する。

【００１７】従って、上述の従来法は、炉中心部近傍に
おける装入物分布の制御精度が低く、これによってガス
流分布の安定化を図ることは容易ではない。

【００１８】特公昭64−9373号公報の発明では、ベル式
またはベルレス式等の既設の装入装置とは別ルートで設
けた専用の装入シュートを用いて、高炉中心部にコーク
スを直接装入・堆積させることにより、炉中心部Ｏ／Ｃ
を下げて、いわゆる「中心流」を強める方法が採られて
いる。この方法によれば、ベル式またはベルレス式等の
既設装入装置だけを用いる場合に比べて、炉中心部Ｏ／
Ｃ分布の制御性はかなり向上する。そして、炉中心部へ
のコークスの直接装入量を充分大きくとり、既設装入装
置から装入される鉱石が炉中心部に流入するのを阻止す
れば、炉中心部Ｏ／Ｃは、ゼロに近くなり変動の余地は
なくなる。従って、炉中心部のガス流変動は抑制され
る。しかし、炉中心部の堆積層を構成するコークスの一
部は既設装入装置から装入されたコークスであり、前述
の再分級現象による堆積粒径変動による炉中心部のガス
流分布の変動は避けられない。また、炉中心部Ｏ／Ｃが
大幅に低下するため、炉中心部を上昇するガスは鉄源の
還元溶解には寄与せず、還元ガス利用効率が低下して燃
料比は悪化することになる。

【００１９】本出願人が開示した特開昭61−227109号公
報の発明では、装入物の一部すなわちコークスだけでな
く、鉱石をも専用の装入ルートから炉中心部に装入する
ことにより、炉中心部だけではなく、炉内半径方向全域
にわたってＯ／Ｃおよび堆積粒径のバラツキを少なくす
る方法が採られている。しかし、この方法では炉中心部
への原料装入が、周辺部と同様、鉱石およびコークスの
層状装入よって行われているため、中心装入された原料
の堆積範囲、堆積角が変動し、炉中心部Ｏ／Ｃの局所的
制御精度は不十分になる。このため、中心部の還元ガス
利用効率の改善程度は低く、燃料比を十分に低下させ得
ないという問題がある。

【００２０】さらに、本出願人が開示した特開平１−29
0708号公報の発明では、鉱石およびコークスを層状装入
するに先だって、鉱石とコークスを予め所定重量比で混
合した原料を炉中心部に装入することにより、炉中心部
に狙いどおりのＯ／Ｃを付与する方法が採られている。
この方法では、炉中心部Ｏ／Ｃを管理目標にほぼ完全に
維持できるので、炉上部における炉中心部ガス流分布が
安定化し、ガスと鉱石の熱交換および反応が促進され
る。これにより、還元ガス利用効率が向上し、燃料比を
低減することができる。

【００２１】しかし、炉中心部の還元ガス利用効率を向
上させるには、炉中心部Ｏ／Ｃ、すなわち中心装入混合
原料の混合重量比 (以下、「Ｏ_M／Ｃ_M」と記す) を全
装入原料のＯ／Ｃに近い高い値にして、中心ガス流量を
抑制する必要がある。そうすると、炉中心部の還元・溶
融鉄量が多くなるので、炉芯コークスに流入する溶融鉄
温度を高くすることは難しい。また、塊状帯中心部を上
昇するガス中の CO₂も高くなり、炉芯に供給されるコー
クスは、 CO₂とのガス化反応を受けて強度・粒径が劣化
し、炉芯コークスの通気、通液性が阻害される。このた
め、炉芯コークスと溶融鉄、ガスとの熱交換が悪く、炉
芯コークス温度の高位維持が難しくなるという問題があ
る。

【００２２】炉芯コークス温度は高炉操業の重要な管理
項目となっており、従来から炉芯コークス温度の低下を
阻止するため種々の方法が行われている。

【００２３】例えば、 CO₂ガスとの反応によるコークス
強度の劣化を抑止して粉発生量を減らしたり、羽口前温
度や羽口風速を適正値に制御してレースウェイでの粉発
生量を減らすこと等により、羽口前燃焼帯から炉芯につ
ながる領域および炉芯コークスの通気性を良好に維持し
て、羽口前燃焼帯で発生した高温ガスと炉芯コークスと
の熱交換を促進する方法が採られている。

【００２４】特公昭64−9373号公報の発明では、前述し
たように炉中心部にコークスを装入し、炉中心部へのコ
ークス堆積量を増やしてその部分の鉱石の存在量を極め
て低くしている。このため、鉱石還元で生成する CO₂ガ
スは少なくなり、炉中心部に存在するコークスは、 CO₂
ガスとの反応による強度劣化を受けず、また、これにと
もなう粒径の細粒化も生じない。一方、炉芯に流入する
コークスは主に層頂の炉中心軸近傍に装入されたコーク
スであるという特性を利用しており、炉芯には強度や粒
径の劣化を受けないコークスが供給されることになる。
従って、この発明では、炉芯コークスの通気性が確保さ
れ、羽口前燃焼帯で発生した高温ガスと炉芯コークスと
の熱交換が促進されると考えられる。

【００２５】しかし、前述したように、炉芯周辺部にお
けるレースウェイ発生粉の蓄積、溶銑滓流動性悪化によ
る溶銑滓滞留量の増加で、同部の通気性が悪化し、ガス
による炉芯への熱供給が阻害されて炉芯コークス温度が
低下すると、炉芯コークスの動きは極めて緩慢であり、
置換によって炉芯コークスの状態を回復するにはかなり
の時間を要するので、この発明の方法ではこれを速やか
に元に戻すことは難しい。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、炉中
心部Ｏ／Ｃを設定どおりに付与することにより、炉上部
においては炉中心部近傍のガス流分布を安定化して、反
応効率および溶解効率を高め、炉下部においては低下し
た炉芯コークスの温度を速やかに回復させてこれを高位
に維持し、燃料比を悪化させることなく、安定して銑鉄
が製造できる高炉の原料装入方法を提供することにあ
る。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、炉頂部
からコークスと鉄源原料とを交互に層状に炉内に装入す
る高炉の原料装入方法において、下記の１および２を特
徴とする高炉の原料装入方法にある。

【００２８】1. コークスおよび鉄源原料の一部を、下
記の式を満足する重量比で混合すること。

【００２９】 0.05 ×（Ｏ／Ｃ）≦（Ｏ_M／Ｃ_M）≦ 0.30 ×（Ｏ／Ｃ）・・・ただし、Ｏ：炉内装入全鉄源原料重量、Ｏ_M：混合原
料中の鉄源原料重量Ｃ：炉内装入全コークス重量、Ｃ_M：混合原料中のコ
ークス重量 2. 上記の混合原料を、コークスの装入および鉄源原料
の装入に先だって、または鉄源原料の装入に先だって、
高炉中心部に装入すること。

【００３０】通常、高炉操業では、炉頂部に設けたベル
式装入装置またはベルレス式装入装置を用いる。この通
常装入装置を用いてコークスと鉄源原料を交互に装入
し、炉内に層状に堆積させる。以下、通常装入装置によ
って層状に装入される原料を「通常装入鉄源」あるいは
「通常装入コークス」と記す。

【００３１】鉄源原料の主体は、焼結鉱および鉄鉱石で
あるが、本発明方法では、コークスおよび鉄源原料の１
チャージ当たりの装入量の一部を、前記式に示す重量
比で混合する混合原料として使用する。そして、この混
合原料を炉の中心部に重点的に装入するのである。

【００３２】上記の混合原料は、炉中心部に堆積させる
必要上、鉄源原料の通常装入およびコークスの通常装入
に先だって、または鉄源原料の通常装入に先だって、望
ましくは通常装入装置とは別ルートの装入装置から炉中
心部に装入する。

【００３３】図１は、本発明方法によって装入された原
料層の堆積状態の一例を模式的に示す高炉中心部の縦断
面図である。同図において、Ｏ₁及びＯ₂は２回に分割
されて通常装入された鉄源原料層である。この場合、Ｏ
₁とＯ₂とで一つの鉄源原料層を形成することになる。
Ｃ₁及びＣ₂は２回に分割されて通常装入されたコーク
ス層であり、Ｃ₁とＣ₂とで一つのコークス層を形成す
ることになる。Ｏ₀は一つの層を形成する鉄源原料を一
括して通常装入された鉄源原料層であり、Ｃ₀は同じく
通常一括装入されたコークス層である。そして、Ｍは中
心部に重点的に装入された混合原料層である。

【００３４】本発明方法では、Ｍ→Ｃ₁→Ｃ₂→Ｍ→Ｏ₁→Ｏ₂ ( 図１の(a) ) Ｍ→Ｃ₀→Ｍ→Ｏ₀ ( 同 (b) ) Ｃ₁→Ｃ₂→Ｍ→Ｏ₁→Ｏ₂ ( 同 (c) ) またはＣ₀→Ｍ→Ｏ₀ ( 同 (d)
) の順に原料層を形成していくのである。なお、図示はし
ていないが、例えば、Ｍ→Ｃ₁→Ｍ→Ｃ₂→Ｍ→Ｏ₁→Ｍ→Ｏ₂ のように、分割された各通常装入の前にＭの装入を行っ
てもよい。上記のようにして形成させた原料層の上に
は、再度同じ装入順序の原料層を必要なだけ積み上げて
いくのである。

【００３５】

【作用】まず、本発明方法による炉中心部近傍における
ガス流分布の安定化について、前述の図１(a) 、同(c)
を用いて説明する。

【００３６】図１(a) に示すように、中心装入混合原料
Ｍの装入量は、通常装入鉄源原料層Ｏ₁、Ｏ₂および通
常装入コークス層Ｃ₁、Ｃ₂の内部に埋没しない量が選
択されている。そして、Ｃ₁、Ｃ₂の通常装入およびＯ
₁、Ｏ₂の通常装入に先だってＭが中心装入される。従
って、炉中心部堆積層をＭだけで構成することができ
る。これにより、前述のコークス層崩れあるいは再分級
現象の影響を受けた通常装入原料が炉中心部に流入して
堆積するのを阻止することができる。また、炉中心部の
Ｏ／Ｃは、混合原料のＯ_M／Ｃ_Mに設定どおりに付与さ
れ、堆積粒径も混合原料中の鉄源原料およびコークスの
粒径と一致しており、変動要因の入る余地は全く無くな
る。

【００３７】図１(c) では、Ｏ₁、Ｏ₂の通常装入に先
だってＭが中心装入される。この場合は、再分級現象の
影響を受けた通常装入コークスの中心部への流入は避け
られないが、後続のＯ₁、Ｏ₂の通常装入による炉中心
部のＯ／Ｃ、および堆積粒径の分布変動は抑止すること
ができる。（ただし、Ｍの装入量を増やしてＯ₂層の中
心部でＭを上方に突出させ、後続の通常装入コークス層
にＭが埋没しないようにすれば、図１(a) の場合と同様
な効果を得ることはできる。）上述のように、本発明方法によれば、炉中心部における
Ｏ／Ｃおよび鉄源とコークスの堆積粒径の分布、すなわ
ち通気性分布の変動を抑止することができる。

【００３８】そして、炉中心部近傍におけるガス流分布
を安定させることができる。これにより、炉中心部にお
ける還元ガス利用効率、燃料比を安定化することができ
る。

【００３９】次に、本発明方法による炉芯コークス温度
の高位維持について説明する。

【００４０】高炉内における炉芯コークスへの熱供給
は、レースウェイでコークスの燃焼により発生した高温
ガスとの熱交換によるか、あるいは、滴下溶銑滓との熱
交換によりなされていると考えられる。そこで、これら
の熱供給要因のどちらがより有効に炉芯コークスの昇温
に作用するかを調べるために高炉の縮小模型を用いて実
験的検討を行った。

【００４１】図２に、炉芯コークスの昇温におよぼす熱
供給要因の影響度を検討する模型実験装置の概略断面図
を示す。この実験装置は、羽口より上部の高炉炉内を模
したもので、炉頂から装入物ホッパー８、ベル１および
ムーバブルアーマー２を介して、コークス、擬似鉱石
（通常「金属石鹸」と呼ばれるもの）を装入し、羽口下
の切り出し口から排出装置４を用いて装入物を排出物溜
め６に排出する。このようにして装入物を順次降下させ
る。７は排ガス用配管である。

【００４２】一方、羽口３から温風を吹き込んで装入物
を加熱する。これによって擬似鉱石は降下の途中で溶解
し液体となって装置底部に滴下する。即ち、この装置
は、反応を除く高炉炉内の基本現象をシミュレートでき
るようになっている。また、炉内には多数の熱電対測温
点５が設置されており炉内温度の動きがわかるようにな
っている。

【００４３】実験は表１に示す条件で行った。まず、炉
内をコークスで充填し、送風を開始した。そして羽口下
からコークスを排出する一方、炉頂からコークスだけを
装入し、一定時間この装入・排出を継続した後、炉頂か
らの装入をコークスと擬似鉱石との交互装入に切り替
え、さらにその状態で実験を続け、羽口レベルの炉中心
部、すなわち炉芯コークスの温度の推移を調査した。

【００４４】

【表１】

【００４５】図３は、炉芯コークスの昇温におよぼす熱
供給要因の影響度を示す図である。

【００４６】図中左半分は、コークス単独装入の時期
で、炉芯コークスの昇温は羽口からのガスとの熱交換だ
けで行われている。これに対して図中右半分は、コーク
スと擬似鉱石との相互装入の時期に対応し、ここでは羽
口からのガスとの熱交換および溶解して滴下する擬似鉱
石との熱交換によって炉芯コークスは加熱されている。

【００４７】図示のように、装入された擬似鉱石が溶解
を開始した時点から炉芯コークスの昇温速度は急激に上
昇しており、滴下する擬似鉱石の熱により炉芯コークス
の加熱が促進されることが明らかである。すなわち、炉
芯コークスの昇温には滴下溶銑との熱交換の促進が有効
であり、高温の溶銑を炉芯部に滴下させることにより、
速やかに炉芯コークスを加熱することができるのであ
る。

【００４８】実高炉において上述の効果を出すために
は、層状に装入された原料の炉中心部に適正量の鉄源原
料を堆積させこれを溶解・滴下させる必要がある。通常
鉄源原料中のFeは酸化鉄の形で含有されており、これら
を溶解・還元して溶銑を製造するには多量の熱を供給し
なければならない。そして、この熱の供給は、塊状帯で
はガスとの熱交換で、滴下帯ではガスおよび滴下帯コー
クスとの熱交換で行われる。しかし、鉄源原料の塊状帯
における降下速度に比べ、溶解後の滴下帯における降下
（滴下）速度は極めて速いことから、滴下帯での熱交換
効率は塊状帯でのそれよりかなり悪いと推定される。従
って、炉中心部に適正量以上の鉄源原料を堆積させる
と、多量の熱を必要とする溶融還元が滴下帯で進行し、
さらに熱交換効率も悪いため、溶銑の昇温は不十分とな
り、炉芯コークスに高温の溶銑を供給できなくなる。

【００４９】本発明方法では、Ｏ_M／Ｃ_Mが炉内に装入
される全コークスに対する全鉄源原料の重量比（以下、
「装入Ｏ／Ｃ」と記す）の 0.05 倍以上でかつ 0.30 倍
以下の混合原料が炉中心部に装入される。こうすれば、
炉中心部には比較的に少量の鉄源原料粒子と多量のコー
クス粒子とが隣接して存在することになる。従って、鉄
源原料の還元により生成する CO₂あるいはH₂O は隣接す
るコークス粒子とガス化反応を起こし、いちはやくCO、
H₂に再生されることになり、還元の進行を加速させるこ
とができる。これにより、鉄源原料の溶け落ち還元率が
高められ、滴下帯での未還元FeO の溶融還元 (吸熱反
応) を抑制できるので、溶銑の温度を高めることができ
る。

【００５０】ここで、本発明において前記式、即ち、 0.05× (装入Ｏ／Ｃ) ≦混合原料のＯ_M／Ｃ_M≦0.30× (装入Ｏ／Ｃ) ・・なる要件を定めた理由について、後述の実施例で得た結
果を示す図５〜図７を用いて説明する。

【００５１】Ｏ_M／Ｃ_Mを装入Ｏ／Ｃの0.30倍を超える
値 (ケース４、８) にすると、溶解還元に必要な熱が増
加するため、溶銑温度を十分に昇温させることができ
ず、溶銑と炉芯コークスとの熱交換効率が上記式を満
足する実施例 (ケース２、３、６、７) より悪くなる。
さらに、還元反応で生成される CO₂、H₂O ガスが増加す
るので、炉中心部に堆積した炉芯に供給されるコークス
は、 CO₂、H₂O とのガス化反応による強度劣化を受け
る。このため、図５(a) に示すように、炉芯コークスの
粒径が従来例と同様に細粒化し、炉芯コークスの通気性
そのものが悪化して、レースウェイで発生した高温ガス
と炉芯コークスとの熱交換が阻害される。従って、図５
(b) に示すごとく、炉芯コークス温度の高位維持は難し
くなる。そして、炉芯コークス周辺部におけるコークス
粉の集積あるいはスリップ等の低温未還元物の流入等に
より、炉芯コークス温度が低下したとき、これを速やか
に昇温させて炉況不調を早期に回復できなくなる。

【００５２】Ｏ_M／Ｃ_Mを装入Ｏ／Ｃの 0.05 倍未満
(ケース１、５) にして、炉中心部にコークスだけを堆
積させると、炉上部の中心部の通気性が高くなり「中心
流」が強められる。一方、炉中心部にはほとんど鉄源原
料が存在しないため、炉中心部ガス利用率は低下する。
このため、炉内平均ガス利用率が低下して、図７に示す
ように、燃料比が実施例より悪化する。また、炉中心部
に堆積して炉芯に供給されるコークスは、 CO₂、H₂O と
のガス化反応による強度劣化を受けない。従って、図５
(a) に示すように、炉芯コークスの粒径劣化は実施例よ
り少なくなるので、炉芯コークスの通気性が確保されて
レースウェイ発生ガスとの熱交換効率は実施例より高く
なる。しかし、高温溶銑と炉芯コークスとの熱交換がな
いので、結果的には図５(b) に示すように、炉芯コーク
ス温度の高位維持は実施例に比べて難しくなる。

【００５３】なお、本発明方法ではＯ_M／Ｃ_Mが装入Ｏ
／Ｃより低いため、図７に示すように、炉中心部Ｏ／Ｃ
が装入Ｏ／Ｃに近い従来の装入方法に比べて燃料比が増
加するのは避けられない。しかし、所定Ｏ_M／Ｃ_Mの混
合原料が炉中心部に装入されて堆積するので、炉中心部
Ｏ／Ｃの変動は抑制される。従って、図６(a) 、同(b)
に示すように、炉中心部ガス利用率変動、送風圧変動
は、従来例より少なくなり、燃料比の増加を最小限に止
めて、より安定した操業を維持することが可能になる。

【００５４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。実施例で
は、炉容2700m³でベル式装入装置を備えた高炉を用い
た。

【００５５】図４は、実施例に用いた高炉の上部の装入
装置を説明する縦断面図である。図示のように、通常の
ベル式装入装置９の外に、炉中心部に装入を行うための
別ルート装入装置14が設けられている。別ルートから装
入される原料は、バケットコンベアー15で上部ホッパー
16に一旦貯蔵され、下部ホッパー19内の排圧が完了した
後、上部シール弁18、続いて上部ゲート17を開操作して
下部ホッパー19に移される。

【００５６】次に、上部ゲート17、上部シール弁18を閉
操作した後、下部ホッパー19内を炉内圧に均圧して炉内
装入準備が完了する。そして、炉中心部への装入タイミ
ングが来たところで下部シール弁21、続いて下部ゲート
20を開操作して原料を装入シュート23を介して炉中心部
に落下させ、24のように堆積させる。25は通常の装入ル
ートから装入された原料で、図示のように中央部が窪ん
だ層状に堆積させるのが普通である。

【００５７】表２に実施例の主な操業諸元を示す。ここ
で原料装入は次のように実施した。

【００５８】（ａ）コークスの通常装入１チャージ分 (14トン) の内、中心装入される混合原料
中のコークスを除いたコークスを２等分し、２回に分け
てベル式装入装置９を用いて炉頂から炉周辺部へ装入。

【００５９】（ｂ）鉄源原料の通常装入１チャージ分 (52.1〜55.3トン) の内、中心装入される
混合原料中の鉄源原料を除いた鉄源原料を２等分し、２
回に分けてベル式装入装置９を用いて炉頂から炉周辺部
へ装入。

【００６０】（ｃ）混合原料の中心装入表３に示すように、Ｏ_M／Ｃ_Mおよび (Ｏ_M／Ｃ_M) ／
(装入Ｏ／Ｃ) を変えた混合原料を、同表に示す装入量
で別ルート装入装置14から炉中心部へ装入。

【００６１】（ｄ）装入の順序実施例１（図１(a) の装入パターン) では、１．混合原料の中心装入２．コークスの通常装入（１回目）３．コークスの通常装入（２回目）４．混合原料の中心装入５．鉄源原料の通常装入（１回目）６．鉄源原料の通常装入（２回目）とし、これを１サイクルとして繰り返した。なお、比較
例１では、混合原料の代わりにコークス単味を中心装入
した。

【００６２】実施例２ (図１(c) の装入パターン) で
は、上記の１を行わず、２→６の順序で装入し、これを
１サイクルとして繰り返した。比較例２では、混合原料
の代わりにコークス単味を中心装入した。

【００６３】

【表２】

【００６４】

【表３】

【００６５】実施例および比較例の操業は、本発明方法
を用いない通常装入操業（図４の別ルート装入装置を用
いない従来例）の間にはさんで実施し、各操業期間を約
２週間とした。そして、各操業期間終了後の休風時に羽
口から炉芯コークスのサンプリングを行った。

【００６６】操業中における炉芯コークスの粉化状態お
よび昇温状態を評価するため、羽口レベルの炉中心近傍
で採取された炉芯コークスの平均粒径と黒鉛化度の測定
データから推定される炉芯コークスの履歴温度（最高到
達温度）を調査した。

【００６７】また、炉内ガス流分布変動の尺度として
は、送風圧変動指数（送風圧の連続記録チャート上の送
風圧記録曲線の長さをチャート送り長さで割った値）
と、シャフト上部サンプラーで１時間間隔に計測される
炉中心部のガス利用率、即ち、CO₂/(CO+CO₂) の標準偏
差を用いた。

【００６８】図５は、実施例の炉芯コークスの粉化およ
び昇温状態を、比較例、従来例と対比して示す図で、
(a)図は炉芯コークス平均粒径、 (b)図は炉芯コークス
履歴温度 (最高到達温度) を示す。

【００６９】図示のように、混合原料をコークスの通常
装入および鉄源原料の通常装入に先だって、中心装入し
たケース１〜４では、比較例１（ケース１、４）に比べ
実施例１（ケース２、３）は、炉芯コークス履歴温度が
高くなっており、炉芯コークス温度を高位に維持でき
た。また、中心装入混合原料のＯ_M／Ｃ_Mが装入Ｏ／Ｃ
の 0.5倍のケース４では、炉芯コークス粒径が従来例よ
り小さくなっており、炉芯コークスの通気・通液性が悪
化する傾向が認められた。

【００７０】混合原料を鉄源原料の通常装入に先だって
中心装入したケース５〜８でも、上記とほぼ同じ傾向の
結果が得られた。

【００７１】上述の結果から、本発明の要件を満たす混
合原料を中心装入することにより、炉芯部の通気・通液
性を悪化させることなく炉芯コークス温度を高位に維持
できることが判明した。

【００７２】図６は、実施例のガス流分布安定性を、比
較例、従来例と対比して示す図で、(a) 図は炉中心部ガ
ス利用率変動、(b) 図は送風圧変動指数を示す。

【００７３】図示のように、中心装入を行わなかった従
来例に比較して、中心装入を行った実施例、比較例のい
ずれのケースにおいても炉中心部ガス利用率変動および
送風圧変動がともに低くなっており、炉中心部の装入物
分布の安定化の効果が認められた。

【００７４】図７は、実施例の各操業期間における燃料
比を比較例、従来例と対比して示す図である。

【００７５】図示のように、いずれの装入パターンにお
いても、 (混合原料Ｏ_M／Ｃ_M) ／(装入Ｏ／Ｃ) が、
低くなるとともに燃料比が増加し、コークスだけを中心
装入した比較例１のケース１、比較例２のケース５で燃
料比は最も悪くなった。 (混合原料Ｏ_M／Ｃ_M) ／ (装
入Ｏ／Ｃ) が、本発明範囲の上限に近い 0.28 の実施例
１のケース３では、従来例と同等の燃料比が得られた。

【００７６】

【発明の効果】本発明方法によれば、炉中心部のガス流
分布を安定化して、反応効率および溶解効率を高めるこ
とができる。そして、炉芯コークスと高温溶銑およびレ
ースウェイ発生ガスとの熱交換を促進することができ、
操業中の炉芯コークス温度を高めに維持できる。また、
炉芯コークスの冷え込みが発生した時にも炉芯コークス
の昇温が速やかに行われ、炉況不調の早期回復への対応
が可能になる。従って、高炉の安定操業維持が容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法による原料堆積状態を模式的に示す
高炉中心部の縦断面図である。

【図２】炉芯コークスの昇温に及ぼす熱供給要因の影響
度を検討する模型実験装置の概略断面図である。

【図３】炉芯コークスの昇温に及ぼす熱供給要因の影響
度を示す図である。

【図４】本発明の実施に用いた炉中心部への別ルート装
入装置を有する高炉上部の概略断面図である。

【図５】本発明の実施例の炉芯コークスの粉化・昇温状
態を比較例、従来例と対比して示す図で、（ａ）図は炉
芯コークス平均粒径、（ｂ）図は炉芯コークス履歴温度
を示す図である。

【図６】本発明の実施例のガス流分布安定性を比較例、
従来例と対比して示す図で、（ａ）図は炉中心部ガス利
用率変動であり、（ｂ）図は送風圧変動指数を示す図で
ある。

【図７】本発明の実施例の各操業期間における燃料比を
比較例、従来例と対比して示す図である。

【符号の説明】

１：ベル、２：ムーバブルアーマ、３：
羽口、４：装入物排出装置、５：熱電対測温点、
６：排出物溜め、７：排ガス配管、８：装入
物ホッパー、９：ベル式装入装置、 10：小ベル、
11：大ベル、12：ムーバブルアーマ、 13：高
炉炉内、 14：別ルート装入装置、15：バケット
コンベアー、16：上部ホッパー、 17：上部ゲート、
18：上部シール弁、 19：下部ホッパー、 20：
下部ゲート、21：下部シール弁、 22：均圧管、
23：装入シュート、24：別ルート装入原料、
25：通常ルート装入原料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柏田昌宏和歌山県和歌山市湊1850番地住友金属工業株式会社和歌山製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉頂部からコークスと鉄源原料とを交互に
層状に炉内に装入する高炉の原料装入方法において、上
記のコークスおよび鉄源原料の一部を、下記式を満足
する重量比で混合すること、並びに上記の混合原料をコ
ークスの装入および鉄源原料の装入に先だって、または
鉄源原料の装入に先だって、高炉中心部に装入すること
を特徴とする高炉の原料装入方法。 0.05 ×（Ｏ／Ｃ）≦（Ｏ_M／Ｃ_M）≦ 0.30 ×（Ｏ／Ｃ）・・・ただし、Ｏ：炉内装入全鉄源原料重量、Ｏ_M：混合原
料中の鉄源原料重量Ｃ：炉内装入全コークス重量、Ｃ_M：混合原料中のコ
ークス重量