JPH11172307A - 高炉内水平型テラス形成困難時の高炉装入物装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ベルレス式高炉の炉頂部における
コークス、鉱石等の装入物層による水平型テラス形成が
困難時の装入物の装入方法を提供するものである。 【解決手段】 ベルレス高炉において、高炉炉内の装入
物装入用旋回シュートを調整することによって、高炉炉
壁側から装入物による水平型テラスを形成するに際し、
所要の水平型テラス面の形成に困難が伴う場合、高炉炉
中心部所定範囲内へ積極的にコークスを装入する高炉内
水平型テラス形成困難時の高炉装入物装入方法。 【効果】 水平型テラスの形成が困難時に本発明を実施
することにより水平型テラスを確実に形成させることが
でき、炉壁近傍の装入物の堆積形状の安定性を確保でき
るため、円周方向に安定した周辺ガス流を形成させるこ
とが容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルレス式高炉の
炉頂部におけるコークス、鉱石等の装入物層による水平
型テラス形成が困難時の装入物の装入方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】高炉における主な制御手段の一つとし
て、装入物分布制御がある。装入物分布制御は、炉内の
反応伝熱を左右するガス流分布および融着帯の形状を決
める唯一の手段であるため、最もよく用いられかつ最も
重要な制御手段である。ベルレス式高炉においては、高
炉炉頂部の装入物装入旋回シュート（以降旋回シュート
と呼ぶ）の先端から排出した装入物を炉内に落下させる
が、装入物は落下した位置を頂点として堆積する。した
がって、落下点が炉壁側にある場合には、装入物の堆積
プロフィルはＶ型になり、落下点が炉壁側から離れて炉
内側にある場合には装入物の堆積プロフィルはＭ型にな
る。

【０００３】従来の装入方法では、鉱石、コークス共に
堆積プロフィルはＶ型あるいはＭ型になるか、Ｖ型とＭ
型の組み合わせになる。しかして、上記堆積プロフィル
により決まる通気抵抗の半径方向分布により、炉内ガス
流分布および融着帯形状が決まってくる。しかし、Ｖ型
分布の場合には粒度偏析を最大限利用できるため中心流
の強化には適しているが、装入物の落下位置が炉壁側に
あるため炉内に装入された装入物の粉が炉壁近傍に濃縮
して堆積することになり、炉壁への付着物生成の要因と
なる可能性が大きい。

【０００４】Ｍ型分布の場合あるいはＶ型とＭ型の組み
合わせ分布の場合には、落下軌跡の変動に起因する装入
物頂点の半径方向位置の変化により、炉壁近傍の鉱石と
コークスの層厚比（以降Ｏ／Ｃと呼ぶ）が大幅に変化し
やすくなるため、炉壁近傍のガス流の不安定化を招く可
能性が大きい。

【０００５】図１は通常の旋回シュートによるＶ型とＭ
型の組み合わせ分布の場合の鉱石とコークスの装入状態
を示したもので、該旋回シュートの位置が同一位置にあ
っても鉱石とコークスとでは落下場所にずれを生じ、ま
た安息角の違いによって堆積する装入層の状態が異なる
ことが判る。なお、点線はコークス装入時の装入位置の
ずれを示したもので、旋回シュートの摩耗およびコーク
スの種類、粒度が異なったために炉内側に若干偏った装
入位置となったことを表している。このため炉壁側のコ
ークス量が少なくなり、不均一な装入層が形成される。

【０００６】このような状態では炉壁部分での装入物堆
積状態が不均一となり、この不均一によって炉内通気性
が変わり、炉内のガス流分布中、特に周辺ガス流の異常
を生ずる結果、いわゆる荷下がり異常、壁付き等、炉况
異常を誘発する原因となる。したがって、粉を炉壁近傍
からできるだけ分散させ、しかも落下軌跡の変動に起因
する炉壁近傍のＯ／Ｃの大幅変動が極めて小さく、か
つ、装入層表面を水平型テラス状に形成することが望ま
しい。すなわち、図２に示すような理想型のテラスが形
成されれば均一性に優れた装入層となり、前記した装入
層の乱れによる種々の障害を克服することができる。

【０００７】従来、水平型テラスを形成する方法とし
て、例えば特開平６−１４５７３１号公報にその技術が
開示されている。その技術は特別な設備を必要とするも
ので、高炉内炉頂部の円周方向の複数位置に設けた装入
物掻き均し具により、高炉内の円周方向各位置で往復運
動させ、炉壁側の堆積装入物を炉中心方向へ押し出し、
かつ、掻き均すことによって炉壁部分に原料平坦部を所
定量形成するものである。したがって、炉円周方向での
装入物堆積状態、特に炉壁部分での装入物堆積状態を均
一化できる。

【０００８】このような従来方法では、高炉炉頂部の円
周方向の複数の位置に装入物を掻き均すための装置が必
要となり、高炉が大型化するに従い、それに要する設備
規模も大きくならざるを得ず、コスト的な見地からみて
も優れた方法とは言い難い。そこで本発明者らは、上記
問題点の解決を特別な設備を要さずに、目的とするコー
クス、鉱石ともに水平型のテラス形成を達成させるため
に、鋭意検討を行いその開発を試みた。その結果、単に
高炉装入時に装入物の装入パターンを操作するという簡
易な方法により上記目的を達成できることに成功し、特
願平９−２６９１６１号「高炉炉頂装入物の水平型テラ
ス形成方法」（以下、先願発明と記す）として既に出願
済みである。

【０００９】その概要を記すと、ベルレス高炉におい
て、高炉炉内の装入物装入用旋回シュートを調整するこ
とによって、炉頂部装入物層表面の傾斜角を水平に対し
て±１５度の範囲内に収まり、かつ炉頂部装入物層のテ
ラス先端が炉半径で除した相対距離で高炉炉壁面から
０．１〜０．６の範囲に収まるようなテラスを形成する
こと、また、テラスの形成は炉壁側から行い、装入物の
装入をそれに合わせ旋回シュートによる装入パターンを
調整すること、さらに、テラスを形成させたい範囲にお
いて、旋回シュートの傾斜角のきざみ幅を２°以内にし
て装入物を装入すること、さらにまた、テラス形成操作
は、鉱石装入時に先立ちコークス装入にて行う等による
高炉炉頂装入物の水平型テラス形成方法にある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
開発した前記発明を実施したところ、水平型テラス形成
の初期においては、時によって所望する水平型テラスが
得られない事態が起こることが判明した。そこで本発明
者らは、その理由を解明すべく多くの検討を重ねたとこ
ろ、現状の高微粉炭吹き込み操業下においては、高炉シ
ャフト部を上昇する羽口部から送風されるガスの上昇流
が不均一化し、高炉炉壁周辺部に偏った流れを発生し、
例えば図３に示すように炉壁側にガス上昇流の流れが強
く生ずる場合があり、高炉への装入物装入を炉壁周辺部
から行う先願発明の実施に際してはその影響を諸に受
け、炉壁周辺部への装入物の堆積をスムーズに行うのに
困難を伴う事態が発生することがある。

【００１１】また、炉壁周辺部に装入した装入物と、炉
中心部または／および炉壁部と中心部間の装入物との間
で降下速度が異なる（装入物の降下が非常に速い場合、
逆に非常に遅い場合）場合があり、装入物の装入に対し
ては同様の影響を及ぼすことが判った。本発明は上記の
ような現象が発生したときに、高炉内での上昇ガス流の
均一化を図り、また装入物の降下速度を安定化させるた
めの適切な手段を提供することを目的とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記手段にある。 （１）ベルレス高炉において、高炉炉内の装入物装入用
旋回シュートを調整することによって、高炉炉壁側から
装入物による水平型テラスを形成するに際し、所要の水
平型テラス面の形成に困難が伴う場合、高炉炉中心部所
定範囲内へ積極的にコークスを装入する高炉内水平型テ
ラス形成困難時の高炉装入物装入方法。 （２）前記高炉炉中心部の所定範囲内へ装入するコーク
スは、通常装入時とは別個にコークス装入のみを行う
（１）記載の高炉内水平型テラス形成困難時の高炉装入
物装入方法。

【００１３】（３）前記高炉炉中心部の所定範囲内を少
なくとも炉中心から炉口半径で１０％の領域とした
（１）または（２）記載の高炉内水平型テラス形成困難
時の高炉装入物装入方法。 （４）前記高炉炉中心部の所定範囲内に装入するコーク
スの粒径を５０ｍｍ以上とした（１）ないし（３）のい
ずれかに記載の高炉内水平型テラス形成困難時の高炉装
入物装入方法。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者らは前述した従来の技術
的問題点を如何にして解決を図るかにつき、種々の研
究、検討を重ねた結果、本発明の如き解決法を見出した
ものである。前記「発明が解決しようとする課題」の項
で述べたように、高炉内でのガス上昇流が不均一の場合
は、その不均一な流れを早急に解消してやらねば目的と
する高炉装入物による水平型テラスの形成が、前記先願
発明に記した装入方法を採用しても安定した水平型テラ
スの形成に時間を要し、高炉操業上多くの不都合な事態
が惹起する恐れがある。

【００１５】そこで本発明者らは、先ず、高炉炉壁周辺
部を多量に流れる上昇ガス流を抑制するためには、ガス
流れに対する抵抗の少ないコークスを炉中心部に多く装
入することにより、上昇ガス流の流れが容易な部分を炉
中心部に作り込み、その部分での上昇ガス流れを一時的
に多くさせることによって、炉壁周辺部に流れていた大
量の上昇ガス流を短期間で阻止し、炉内全体のガス流れ
をほぼ均一な状態に確保してやることができるとの結論
を得、それを高炉への装入物装入時に適用することによ
って、前記先願発明の実施を滞りなく行うことができる
ことを確認し、本発明の開発をみるに至った。

【００１６】高炉中心部へ装入するコークスの装入方法
については特に限定しないが、通常の装入物装入時に意
図的にコークスのみが炉中心部に多く装入できるように
旋回シュートの位置、装入時期、装入量等を調整するこ
とによって行うこともでき、また、コークス装入のみを
通常装入とは別個に行うことも可能である。

【００１７】高炉中心部に装入するコークスの装入範囲
は少なくとも炉中心部から炉口半径で１０％の領域が好
ましく、また、コークスの粒度については、ガス上昇流
の抵抗度を小さくするという見地からは５０ｍｍ以上の
粒度が好ましい。これら高炉中心部に装入するコークス
は、装入物全体のＯ／Ｃの決められた範囲内でその量を
調整し、装入物全体のＯ／Ｃを維持するよう考慮すべき
である。

【００１８】高炉内上昇ガス流が不安定でかつ不均一で
ある場合には、本発明方法を実施することにより、安定
かつ均一な上昇ガス流の分布状態を得ることが可能とな
るので、その後は、上記した先願発明に記載された装入
物の装入方法により水平型テラスの形成を極めて容易に
行うことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明について稼動中の高炉において
実施し、その効果の確認を行ったのでその例について説
明する。操業を行った高炉は、微粉炭の吹き込みを実施
中の３２８０ｍ³ の内容積を有するベルレス高炉であ
り、先願発明での装入物による水平型テラスの形成が期
待していたような形状に形成されなかったので、本発明
の実施に踏み切った。そこで通常の旋回シュートによる
高炉装入物の装入時に、通常の装入とは別個に高炉中心
部（炉中心から炉半径でほぼ１０％）にコークスの投入
を試みた。コークスの粒度は約７０ｍｍ（平均粒径）で
あり、それを１０チャージ繰り返して行った（約２時間
にわたって）ところ、以後の装入物の装入による水平型
テラス形成が目的とする所定範囲内に収めることができ
るようになった。

【００２０】この効果の確認として、シャフトゾンデに
よる高炉炉壁周辺部のη_COの変化状況を時系列で図４に
示した。本発明の実施により２時間後からその変化が小
さくなり、安定していることが図からも明らかである。
なお、本発明において記述したテラスの形成状態の判断
は何れも炉頂に設置されたプロフィルメーターで測定し
た得られた堆積プロフィルの検知結果に基づくものであ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明法の装入
方法によれば、水平型テラスの形成が困難時にその効果
を発揮することができる。本発明実施後は水平型テラス
を確実に形成させることができ、炉壁近傍の装入物の堆
積形状の安定性を確保できるため、円周方向に安定した
周辺ガス流を形成させることが容易となり、高炉操業に
おいて格段の優位性を保つことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常の装入による装入物の堆積状態の一例を示
す図

【図２】理想型の水平型テラスの形成を示す図

【図３】上昇ガスが偏流し炉壁面を多く流れる状況を示
す図

【図４】本発明実施前・後のシャフトゾンデによる炉周
辺部のη_CO変化を示す図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルレス高炉において、高炉炉内の装入
   物装入用旋回シュートを調整することによって、高炉炉
   壁側から装入物による水平型テラスを形成するに際し、
   所要の水平型テラス面の形成に困難が伴う場合、高炉炉
   中心部所定範囲内へ積極的にコークスを装入することを
   特徴とする高炉内水平型テラス形成困難時の高炉装入物
   装入方法。
2. 【請求項２】 前記高炉炉中心部の所定範囲内へ装入す
   るコークスは、通常装入時とは別個にコークス装入のみ
   を行うことを特徴とする請求項１記載の高炉内水平型テ
   ラス形成困難時の高炉装入物装入方法。
3. 【請求項３】 前記高炉炉中心部の所定範囲内を少なく
   とも炉中心から炉口半径で１０％の領域としたことを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の高炉内水平型テ
   ラス形成困難時の高炉装入物装入方法。
4. 【請求項４】 前記高炉炉中心部の所定範囲内に装入す
   るコークスの粒径を５０ｍｍ以上としたことを特徴とす
   る請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高炉内水
   平型テラス形成困難時の高炉装入物装入方法。