JPH08246011A - 高炉の原料装入方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ベルレス高炉の内容物の炉内降下が均一になる
ように高炉装入を制御する。 【構成】炉頂ホッパ１から原料を排出し、原料貯留室２
に一時滞留させ、原料貯留室２の下部に開口位置及び開
口面積調整可能な排出ゲート３を設け、高炉内容物の炉
内降下が均一になるように排出ゲート３の開口位置及び
開口面積を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉における原料装入
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉は軸対称形をなしており、操業の安
定には炉内における還元・溶解反応を軸対称にする必要
がある。近年作られた高炉では、上記の条件を満たす装
入装置としてベルレス式装入装置が採用され、例えば実
公昭５９−５７２５号公報では炉中心軸上に排出口を有
するホッパを２個垂直に配置した装入装置を開示してい
る。また特公昭６１−３０９９３号公報ではカットゲー
トを設けて鉛直シュート内の流れを絞って炉中心軸上に
原料が落下するようにしている。また、特開平２−１６
６２０９号公報のように旋回シュート内に補助シュート
を取付け、旋回シュート上の原料落下位置を一定に保つ
ようにした装入装置も知られている。

【０００３】これらのいずれの技術においても、その流
量調整ゲートは図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スラ
イドゲート５１，５２が形成する開口５３の中心が高炉
中心軸（Ｘ，Ｙ軸５４，５５の交点のＺ方向軸）に一致
するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高炉の炉内の原料消費
は円周方向偏差がないこと、すなわち完全軸対称である
ことが望ましく、そのため原料の装入も円周方向偏差を
なくす必要があるとの考えから、先に示したようなベル
レス装入装置が開発された。しかし現実の高炉において
原料が円周方向で均一に消費されることはまれであり、
原料の降下速度には円周方向に偏差が生じている。落下
速度の円周方向偏差の要因はいくつか挙げられるが、 ａ．炉壁に生成される付着物 ｂ．炉壁損耗 ｃ．送風量の不均一 等が主な原因であると考えられている。

【０００５】高炉の原料装入は円周方向のある位置の原
料表面高さが一定値まで下がった時点で行われる。この
とき、図５に示すように炉内容物９の炉内降下が不均一
であると、旋回シュートから落下する原料７，８の落下
位置の半径方向の距離１０１、１０２は炉内容物９の降
下速度の速い方向では炉壁側になり、降下速度の遅い方
向では炉中心側になる。

【０００６】このため、装入原料の軸対称性が益々不良
となり炉内の還元・溶解反応の円周方向偏差はさらに助
長され、最終的には高炉の安定操業を害するという重大
な問題が発生する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の技術手段は、旋
回シュートを備えたベルレス高炉の原料装入方法におい
て、旋回シュート直上に原料を貯留し、高炉内の内容物
の炉内降下に対応して貯留した原料の旋回シュートへの
供給位置を高炉中心に対して偏心させることを特徴とす
る高炉の原料装入方法である。この場合、前記旋回シュ
ートへの供給位置は、炉内容物の炉内降下が均等になる
位置を追跡し、追跡したデータを記憶させ、このデータ
により位置決めするとともに、前記記憶データを学習に
より修正することとすれば好適である。

【０００８】上記本発明方法を好適に実施するための本
発明の高炉の原料装入装置は、旋回シュートを備えたベ
ルレス高炉の炉頂装入装置において、旋回シュート上方
に原料一時貯留室を設け、この貯留室底に任意方向、任
意位置に偏心可能な排出口を設け、この排出口の位置を
炉内観測に基づいて変更制御する制御装置を設けたこと
を特徴とする高炉の原料装入装置である。前記排出口は
Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ独立に移動可能な４枚のカットゲ
ートにより周囲を形成した開口とすればよく、前記Ｘ方
向又はＹ方向の何れか一方の一対のカットゲートが円弧
に沿って摺動する円弧状板カットゲートで他方の一対の
カットゲートが円弧状板カットゲートに内接して円弧軸
方向に摺動するカットゲートとすると好ましい。

【０００９】

【作用】原料の落下を炉中心部から偏心させる機構の一
例を図３に示す。原料貯留室２の下端に円弧板状の一対
のカットゲート３１，３２を設け、円弧状に摺動方向３
５，３６方向に移動可能となっている。この一対のカッ
トゲート３１，３２の内側の円弧に沿って一対の平板状
カットゲート３３，３４がそれぞれシュートを形成する
ように設けられており、それぞれ円弧の軸方向３７，３
８方向に摺動可能である。これらのカットゲート３１，
３２，３３，３４がそれぞれ独立に移動することによっ
て、これらのカットゲート３１，３２，３３，３４の中
央に形成される開口３９は任意の方向に任意の量だけ中
心が移動し、また開口の大きさ形状を自由に変更するこ
とができる。すなわち本発明の流量調整ゲートは図３の
ように東西南北のゲートを独立に制御することにより、
原料流を炉中心から偏心させることと流量（開口面積）
を調整することが同時に可能である。このゲートを用い
て図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように原料落下位置を
炉中心軸に合致させたり偏心させたりする。すなわち、
旋回シュートが右向きのときは原料は旋回シュート先端
側に落ち、旋回シュートが左向きのときは根本側に落下
するようにする。結果として、シュートを滑る距離５，
６が長い左方向の方が原料のシュート先端での速度が速
くなる。

【００１０】図２は本発明方法の実施例を示すフローチ
ャートである。原料装入前の高炉内の内容物の炉内降下
を観測し、次の原料の供給位置を決定する。このとき、
シミュレーションデータ、過去の実績データの記憶から
決定し、この決定に従ってゲート位置を変更する。そし
て原料を装入し、装入後の炉内堆積物を観測し、均等降
下が得られているか否かを観測する。もし不均等であれ
ばデータ修正信号を出して記憶データを修正する。高炉
はいつまでも同じ状態にある訳ではないので、本発明で
は上記データ修正による学習によって試行錯誤的な学習
制御を行うことにより、常に実情に合致した制御を行う
ことができる。

【００１１】高炉の１／１０の冷間模型による装入実験
を行った。図６はその説明図であってホッパ１から原料
貯留室２、旋回シュート４を経て原料８を流下させ、そ
の下方に配設したサンプリングボックス９１内に堆積さ
せた。模型に使用した炉中心部の流量調整ゲートはＸ方
向とＹ方向の２組が２段重ねになっており、原料落下位
置を垂直シュートの開口の範囲内で自由に移動させるこ
とができ、高炉中心から偏心させることができるように
してある。この実験装置の垂直シュートの下部開口は直
径１２０ｍｍである。

【００１２】図７に示すように原料の落下位置９３、９
４それぞれ垂直シュート２の中心及び中心から５０ｍｍ
偏った位置に変化させ、サンプリングボックス９１で落
下位置を計測した。垂直シュートの中心から旋回シュー
トに供給したとき、及び垂直シュートの中心から５０ｍ
ｍ偏位させて旋回シュートに供給したとき、旋回シュー
トの傾斜角がそれぞれ３９°、４３°、５２°の場合の
各方位での落下位置を図８及び図９に示す。垂直シュー
ト内から旋回シュートへの供給位置の変更により炉内で
の落下位置に強く影響を与えることが分かる。

【００１３】実験ではコークスを均一に充填した後に原
料を不均一に抜き出して降下させ、その後鉱石を垂直シ
ュートの内のいろいろな位置に落下させて炉内に装入し
た。図１０、図１１はその状況を示すもので高炉内溶物
９の左右の高さの差は１００ｍｍ、旋回シュートの傾動
角θ（図７参照）は４０°、旋回速度は３２ｒｐｍ（実
機における８ｒｐｍに相当する）とした。鉱石装入前後
の堆積形状を計測し、その計測値の差が鉱石層厚である
とした。

【００１４】垂直シュート内の高炉中心軸位置に原料を
落下させた場合は、高炉内容物の降下速度が大きい側で
の装入物表面位置が低く、原料が炉壁側に落下するた
め、図１０（ａ）に示すように鉱石層厚分布は炉断面の
左右で大きな差が生じた。図１０（ｂ）はこれを示すも
ので高炉内容物の左右の高さの差が１００ｍｍのとき、
装入物の頂面のプロフィール１０３は左右の高さの差１
０４が４０ｍｍであった。一方、図１１に示すように、
高炉炉内容物の降下速度の速い右側の落下位置が炉中心
側になるように、垂直シュートから旋回シュートへの原
料落下位置を調整すると鉱石層厚の堆積プロフィール１
０３は図１１（ｂ）に示すように、左右の差１０４が１
７ｍｍと大幅に改善されたことが観察された。最適な垂
直シュート内の落下位置は傾動角や旋回速度により変化
するが、本実験では高炉内容物の左右の偏差が最も大き
い方向から中心角で３０°旋回上流側にずらした位置に
垂直シュート下の開口を位置させたときに最適であっ
た。この場合、鉱石層厚の偏差は上記のように半分以下
に縮小した。

【００１５】

【実施例】図１に本発明の実施例の説明図を示した。炉
頂ホッパ１から原料を排出し、原料貯留室２に一時滞留
させる。原料貯留室２の下部に開口位置、大きさ調整可
能な排出ゲート３を設け、高炉内内容物の炉内降下を観
測し、炉内降下が均一になるように排出ゲートの開口位
置及び開口面積を調整する。この調整シミュレーション
及び過去の実績データを蓄積し学習制御を行う。図２は
そのフローチャートを示している。

【００１６】実施例として、内容責４５００Ｎｍ³ のベ
ルレス式炉頂装入装置を持つ高炉における改善効果を示
す。垂直シュート下端に設置したカットゲートの開口中
心位置を制御し、模型実験と同じように高炉内容物の降
下速度の速い方位の原料落下位置が炉中心側になるよう
に原料を垂直シュートから偏流させて旋回シュートに供
給した。

【００１７】図８に溶銑Ｓｉ濃度偏差、高炉上部の円周
方向の均一性を表す８個のスキンフロー温度計８点の偏
差、溶銑温度偏差、溶銑温度、溶銑中Ｓｉ濃度、ΔＰ／
Ｖ（風量当りの圧力損失）、減風頻度の推移を示した。
装入物の円周方向バランスが均一になったことにより、
溶銑中のＳｉ濃度の偏差、スキンフロー温度計偏差、溶
銑温度偏差がいずれも小さくなり、溶銑温度を低下させ
ることができ、溶銑中Ｓｉ濃を小さくすることができ
た。これにより、下流工程における精錬コストを大幅に
低減することができ、大きなメリットが得られた。ま
た、炉況が安定し減風頻度も低下し、溶銑コスト低減に
結びついた。

【００１８】

【発明の効果】本発明により、溶銑温度を低下させるこ
とができ、溶銑中Ｓｉ濃度を小さくすることができ、炉
況が安定し減風頻度も低下し、溶銑コストが低減すると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の実施例の説明図である。

【図２】実施例のフローチャートである。

【図３】実施例の原料流量調整ゲートの説明図である。

【図４】従来の原料流量調整ゲート例を示す平面図であ
る。

【図５】炉内降下速度偏差と原料落下位置の関係を示す
説明図である。

【図６】冷間模型実験の斜視図である。

【図７】旋回シュートの（ａ）側面図、（ｂ）平面図で
ある。

【図８】落下位置を示すグラフである。

【図９】落下位置を示すグラフである。

【図１０】炉内降下速度偏差と原料落下位置の関係を示
す説明図である。

【図１１】実施例の説明図である。

【図１２】実施例の効果を示すチャートである。

【符号の説明】

１ ホッパ ２ 原料貯
留室 ３ 排出口ゲート ４ 旋回シ
ュート ５，６ 距離 ７，８ 原料流
れ ９ 炉内容物 １０ 炉壁 ３１，３２，３３，３４ カットゲ−ト ３５，３６ 摺動方向 ３９ 開口 ５１，５２ ゲート ５３ 開口 ５４，５５ 軸 ９１ サンプ
リングボックス ９３ 落下位置 ９４ 落下位
置 １０，１０２ 半径方向距離 １０３ 堆積プ
ロフィール １０４ 堆積高さ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋回シュートを備えたベルレス高炉の原
   料装入方法において、旋回シュート直上に原料を貯留
   し、高炉内の内容物の炉内降下に対応して該貯留した原
   料の旋回シュートへの供給位置を高炉中心に対して偏心
   させることを特徴とする高炉の原料装入方法。
2. 【請求項２】 前記旋回シュートへの供給位置は、炉内
   容物の炉内降下が均等になる位置を追跡し、追跡したデ
   ータを記憶させ、該データにより位置決めするととも
   に、該記憶データを学習により修正することを特徴とす
   る請求項１記載の高炉の原料装入方法。
3. 【請求項３】 旋回シュートを備えたベルレス高炉の炉
   頂装入装置において、旋回シュート上方に原料一時貯留
   室を設け、該貯留室底に任意方向、任意位置に偏心可能
   な排出口を設け、該排出口の位置を炉内観測に基づいて
   変更制御する制御装置を設けたことを特徴とする高炉の
   原料装入装置。
4. 【請求項４】 前記排出口はＸ方向に独立に移動可能な
   一対のカットゲートと、Ｙ方向に独立に移動可能な一対
   のカットゲートとの４枚のカットゲートにより周囲を形
   成した開口であることを特徴とする請求項３記載の高炉
   の原料装入装置。
5. 【請求項５】 前記Ｘ方向又はＹ方向の何れか一方の一
   対のカットゲートが円弧に沿って摺動する円弧状板カッ
   トゲートで、他方の一対のカットゲートが該円弧板状カ
   ットゲートに内接して円弧軸方向に摺動するカットゲー
   トであることを特徴とする請求項４記載の高炉の原料装
   入装置。