JPS62260009A - ベルレス式高炉のペレツト配合原料装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ベルレス式装入装置を有する高炉の原料装入
方法に係るものであり、詳しくは、ペレットを配合した
鉄源原料（以下「鉱石」という）を装入する際に炉内半
径方向の鉱石層内におけるペレット含有率分布を的確に
制御できるベルレス式高炉の原料装入方法に関するもの
である。

（従来の技術およびその問題点） 高炉操業においては、高炉炉頂部における装入物の半径
方向分布を的確に制御して、鉱石の還元・融解を安定に
行なう必要がある。

従来のベルレス式高炉の原料装入方法を第１０図を用い
て説明する。第１０図はベルレス式高炉の炉頂部の概略
を示すものであり、高炉１の炉頂部へベルトコンベア２
によって搬送された原料３は、上部ゲート弁４、上部シ
ール弁５を介して一旦炉頂バンカー６内に貯蔵され、高
炉内の装入物が荷下がりして補給すべき所定のストック
レベル７に到達すると、装入物流量調整用の下部ゲート
弁８および下部シール弁９を開操作し、炉頂バンカー６
内の原料を分配シュート１０を介して炉内に装入するの
である。

さて、一般に高炉内における装入物分布の制御対象は、
半径方向の鉱石とコークスの重量比分布（以下「０７０
分布」という）や粒径分布の他、鉱石として焼結鉱、ペ
レットなど複数の種類の原料を合わせて使用する近年の
高炉操業においては、これら性状の相異なる各種原料の
半径方向分布も重要な制御対象となっている。

すなわち、近年の高炉操業においては、鉱石として主に
焼結鉱を使用し、これに５〜２０重量％程度のペレット
を配合して使用しているのであるが、ペレットは焼結鉱
に比較して物理的、化学的性質がかなり異なっている。

つまり、■ペレットは球形であるためそれ自身の堆積角
は小さく、ペレットを多量に使用した場合には炉中心部
の鉱石層厚が上昇し、炉中心部の通気性が悪化して当該
部のガス流亜が低下する。

■ペレットは焼結鉱に比較して被還元性が良くないこと
から、高温性状が悪く、従ってペレットを多量に含む鉱
石層の軟化融着部は通気性が不良で、荷下がり悪化の原
因にもなる。

従って焼結鉱にペレットを配合して使用する場合、ペレ
ットは炉内に局在することなく極力半径方向に均一とな
るよう分布させることが望ましいのである。

次に、従来のベルレス式高炉におけるペレット配合原料
の装入方法について述べる。すなわち、従来法において
は第１）図に示す如く、焼結鉱１８とペレット１９を炉
頂バンカー６内で上下に配置するようにして分配シュー
ト１０を介して炉内に装入する方法が採られている。

しかし、既にいくつかの報告（たとえば鉄と鋼Ｖｏ１．
７０（１９８４）Ｓ４３　）や後述する如く本発明者自
身が確かめたところによれば、このような方法ではペレ
ットを炉頂バンカー６の上段に配置した時（第１）図（
イ））は、装入末期にペレットが多量に排出され、また
ペレットを下段に配置した時（第１）図（ロ））は、装
入初期にペレットが多量に排出されることになる。すな
わち、分配シュート１０を傾動角（第１０図中のθ）の
大きな位置から順次小さくしてゆきながら原料を装入す
る従来の装入方法においては、前者のペレット配置では
炉中間〜炉中心部に、また後者では炉壁部にペレットが
多量に堆積することとなり、炉内半径方向のペレット含
有率分布は不均一となる。

そこで炉頂バンカーからの排出原料中のペレ。

ト含有率の経時変化を一定にするべく焼結鉱とペレット
を完全混合して炉頂バンカーに装入する方法が考えられ
る。

しかしながら、本発明の実施例で後述する如く堆積装入
物表面形状が炉中心部に向かって傾斜している従来の装
入法にあっては、当該混合原料が炉内堆積物表面に落下
後、斜面に沿って流れ込む際に形状、粒径が共に異なる
焼結鉱とペレットが再分離して炉内半径方向に一様にペ
レットを分布させることが困難となる。

すなわら、従来法によれば炉内半径方向に一様にペレッ
トを分布させることは困デ「であり、枠にペレット使用
比率が上昇すれば上記ペレットの著しい不均一分布が炉
況悪化をまねく底れもある。

また、従来法では積極的に炉内のペレット含有率分布を
制御しようとすることも困難である。

本発明は、上述した問題点を解消し、炉内における半径
方向のペレット含有率分布を適正な形に制御し、高炉操
業を安定化するペレット配合鉄源原料の装入方法を提供
するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ベルレス式高炉にペレットを配合した鉄源原
料を装入するに際し、分配シュートに供給される前記原
料中のペレット含有率を一定あるいは経時的に制御し、
かつ、分配シュートの傾動角度を制御して前記原料を炉
中心部から炉壁方向に装入するとともに、炉内装入後の
前記原料表面の堆積角度が２０度を超えないように分配
シュートの傾動角度、各傾動角度における旋回数、下部
ゲート弁開度のうち少なくとも一つを制御することを要
旨とするベルレス式高炉のペレット配合原料装入方法で
ある。

すなわち本発明は、炉頂バンカーから分配シュートに供
給される含ペレット原料中のペレット含有率の経時的制
御及び分配シュート運転性制御並びに炉内堆積原料の表
面形状制御とから構成される装置 次に、本発明の詳細な構成を第１図に基づいて説明する
。

まず、炉頂バンカーから分配シュートに供給されるペレ
ット配合原料中のペレット含有率の経時的制御であるが
、これは炉頂バンカーへの原料装入性制御によって行な
われる。

すなわち、炉頂バンカーからの排出原料のペレット含有
率を一定にするには焼結鉱とペレットが当該バンカー内
で完全に混合している必要がある。

このため焼結鉱貯槽工５とペレット貯槽１６の各々の排
出ゲート１７の開操作のタイミングと開度制御を行ない
、装入ベルトコンベア２上、長手方向に焼結鉱とペレッ
トが一定比率で乗るようにして、炉頂バンカー６内に原
料を装入する。なお、この際炉頂バンカー６の上部にイ
ンサート１２やセンタリングシュート１３を設置すれば
炉頂バンカー６への装入時の焼結鉱とペレットの再分離
を効果的に抑制することができる。図中１４は、前記イ
ンサート１２の昇降機構である。

一方、炉頂バンカー６からの排出原料のペレット含有率
に経時的な変化を持たせたい場合は、当該炉頂バンカー
６内原料の高さ方向のペレット含有率分布を変化させれ
ば良く、そのためには焼結鉱とペレットの各排出ゲート
１７の開閉操作タイミング及び開度制御を行なうことに
よって装入ベントコンベア２上の原料の長手方向でのペ
レット含有率分布を変化させることができる。更に、当
該炉頂バンカー６内の下部に予めインサート１２等の邪
度物を設置することにより当該炉頂バンカー６内原料の
排出パターンをマス・フロー（ブラッグ・フロー）に近
づけることができ、当該炉頂バンカー６からの排出原料
中のペレット含有率の経時変化Ｔ制御性をより確かにす
ることができる。

以上のような操作を行なうことによって、炉頂バンカー
６から分配シュート１０に供給されるペレット配合原料
中のペレット含有率を一定或いは経時的に制御すること
ができるのである。

次に分配シュート運転性制御並びに炉内堆積原料の表面
形状制御であるが、当該制御の基本は分配シュート１０
の傾動角度を制御してペレット配合原料を炉中心部から
炉壁方向に向かって装入すること及び装入後の前記含ペ
レット原料の堆積角が２０度を超えないようにする点で
ある。

すなわち、原料を炉中心部から炉壁方向に向かって装入
することにより原料装入時間変動に伴う装入物層厚変動
を緩和すると共に、装入後の原料の堆積角が２０度を超
えないようにすることにより、装入原料が斜面上を転が
ることなく落下位置近傍にそのまま止まることから焼結
鉱とペレットの装入後の再分離を抑えるだけでなくペレ
ットを多量に使用した時の鉱石堆梼角変化による半径方
向０／Ｃ分布変化も緩和することができ、更に、コーク
ス層表面への鉱石装入時に発生する所謂コークス流れ込
み、混合層形成も同時に抑制することもできる。

ところで、ペレット配合原料を炉中心部から炉壁部にむ
かって装入するために、分配シュートの傾動角度を小か
ら大に順次増加するスケジュールを設定する。第１図中
に示す矢印が分配シュート１頃動角度の動きを示してい
る。なお、第１図中第１Ｏ図と同一番号は同一部分ある
いは相当部分を示し、説明を省略する。

次に、装入後の前記含ペレット原料表面の堆積角を２０
度以下とするために、分配シュートの傾動角度、各傾動
角度における旋回数、下部ゲート弁開度のうちの少なく
とも一つを任意設定可能とするのである。

次に装入後の含ペレット原料の表面の堆積角を２０度以
下とした理由について更に詳細に述べる。

本発明者等は炉外において実物大模型を製作し、コーク
ス層の堆積角を種々変更して、鉱石装入を行ない、混合
層形成量および半径方向の粒径分布を測定した。その結
果の一例を第２図、第３図に示す。第２図はコークス層
の堆積角と中心部のコークス層の層厚増加（コークス単
味層の層厚増加＋１／２　Ｘ混合層Ｎ厚増加）の関係を
示す図であり、同図より明らかな如くコークス堆積角は
２０度を境にして、それを超えた場合には鉱石装入によ
る中心部のコークス層厚増加が顕著であるが、それ以下
では実用上無視しうることか判明した。

第３図はコークス層の堆積角と中心部の鉱石（試験は全
景焼結鉱で実施した）の粒径の関係を示す図である。コ
ークス堆積角は２０度を境にして、それを超えた場合に
は斜面での再分級によって中心部の鉱石粒径の増加が顕
著であるが、それ以下では、鉱石粒径の増加は実用上無
視しうるほど小さいことが明らかである。その理由は、
斜面の堆積角が充分小さく、装入時に当該旋回に対応す
る装入物の山が形成されても、原料が斜面を移動しない
ためと考えられる。

なお、原料の堆積角を実測し、当該堆積角が２０度以下
となっているか否かは、高炉の炉頂部に通常設置されて
いるプロフィル計で確認することができる。プロフィル
計の型式はワイヤーの先端にとりつけた重錐を堆積原料
の表面に降下させて計測する接触式でも、また、マイク
ロ波やレーザーを炉壁部または炉内原料層上の空間に設
置された発振器から発振し、原料堆積面で反射された反
射波を受信して計測する非接触式でもよい。

しかして、装入後の原料の堆積角が２０度を超えそうな
場合には、分配シュートの傾動角度、各傾動角度におけ
る旋回数、下部ゲート弁開度のうちの少なくとも一つを
制御し、前期プロフィル計による計測を実施してその降
下を確認しながら堆積角を２０度以下に維持すべく制御
するのである。

また、本発明方法では分配シュートの傾動角度を順次大
きくしてゆくのであるが、これはいかに当業者といえど
も容易に発明できるものではない。

すなわち、分配シュートの傾動角度を順次小さくしてゆ
〈従来法にあっては、分配シュート荷重および分配シュ
ート上の原料荷重によって生じるモーメントの方向と、
分配シュートの傾動方向が同一であるため、傾動モータ
にかかる軸トルクが小さく、従って、モータの定格トル
ク許容範囲内である。これに対し、分配シュートの傾動
角度を順次大きくしてゆく本発明方法では、分配シュー
ト荷重および分配シュート上の原料の荷重によって生じ
るモーメントの方向と分配シュートの傾動方向が逆であ
る。従って傾動モータにかかる軸トルクが大きく、モー
タの定格トルクを超えることが予想されたため、分配シ
ュートの傾動角度を順次大きくしてゆく本発明の如き発
明がなされていなかったのである。

しかし、本発明をするにあたり、分配シュートの傾動角
度を順次大きくしてゆく場合のモータ軸の必要トルクを
実測したところ第４図に示すように従来のモータ容量を
２０％程度増加すれば常用する分配シュート傾動角度範
囲において、分配シュートの傾動角度を順次大きくして
ゆけることが判明した。

゛　従って小額の投資で分配シュートの傾動角度を順次
太き（してゆく本発明が実施できるのである。

以上述べた装入形態は、後述する本発明の実施例で示す
如〈実施可能であり、これを実現するための分配シュー
ト傾動角の設定や各傾動角度での旋回数の設定方法は、
経験的にあるいは炉外実験等を基にして装入物分布シミ
ュレーションモデル（たとえば鉄と鋼Ｖｏ１．７１（１
９８５）Ｐ１７５）を用いてもよい。また炉内半径方向
の原料装入量の制御は、上記分配シュートの運転方法を
調整する方法の他、炉頂バンカーの原料排出速度を調整
することによっても行なえる。

すなわち、炉頂バンカーの下部ゲート弁８を開度調整可
能なものとする一方、音響或いは振動等を用いて原料排
出時間を測定する検出端１）を設け、当該検出端１）の
情幸闘を基に原料排出中に当該ゲート弁の開度を制御す
ることによって原料排出速度が調整できるのである。

（作　　　用） 本発明は、ベルレス式高炉にペレットを配合した鉄源原
料を装入するに際し、分配シュートに供給される前記原
料中のペレット含有率を一定あるいは経時的に制御し、
かつ、分配シュートの傾動角度を制御して前記原料を炉
中心部から炉壁方向に装入するとともに、炉内装入後の
前記原料表面の堆積角度が２０度を超えないように分配
シュートの傾動角度、各傾動角度における旋回数、下部
ゲート弁開度のうち少なくとも一つを制御するものであ
る為、鉱石を装入する際に炉内半径方向の鉱石層内にお
けるペレット含有率分布を的確に制御できる。

（実　施　例） 本発明の効果を検証すべく、ベルレス式装入装置を有す
る高炉炉頂部の実物大模型を製作し実験を行った。

実験はコークスベース３７ｔｏｎ　、　Ｏ／Ｃ４，０で
鉱石として焼結鉱及びペレットを９：ｌの割合で使用し
、コークス、鉱石を交互に装入して最後の鉱石を装入し
たところで装入物のストックレベルが実炉のそれに一敗
するようにし、全装入を完了した。なお、当該模型では
、実炉における装入物荷下がり及び送風の効果はないも
ののその他の基本設備は実炉のそれと同型のものである
。

■従来の装入法 原料を炉壁から炉中心部に向かって装入して装入後の装
入物表面の傾斜角が約３０度になるように分配シュート
を運転（下記第１表の（ａ）　）　Ｌ、炉頂バンカー内
の原料を第１）図（イ）のような形にしたとき及び当該
炉頂バンカー内にインサートとセンタリングシュートを
設けた上で焼結鉱とペレットを完全混合して当該炉頂バ
ンカーに装入した混合とで炉内半径方向の鉱石層中のペ
レット含有率を測定した。その結果を第８図に示す。

焼結鉱とペレットを完全に均一混合した形で、炉頂バン
カーに装入すると、第９図に示す如く、炉頂バンカーか
らの排出原料のペレット含有率の経時変化が平滑化され
るため炉内半径方向のペレット混合率分布はかなり均一
化されるが、炉中心部付近の混合率は依然低い。これは
装入物斜面上での焼結鉱とペレットの再分離によって発
生したものである。

■本発明による方法（その１） そこで、分配シュートの運転法を変更して本発明方法に
従って原料を炉中心から炉壁方向に向かって装入し、か
つ、装入後の装入物表面傾斜角が２０度以下となるよう
な装入形態（下記第１表の（ｂ））をとり、焼結鉱とペ
レットを完全均一混合してインサート及びセンタリング
シュートを介して炉頂バンカー内に装入した後、炉内へ
の装入を行なったところ、第５図に示す如く、炉中心部
まで均一に分布するようになった。

また、炉内への原料装入に際し炉頂バンカーの下部ゲー
ト弁の開度を制御し、原料装入初期の当該バンカーから
の原料排出速度を抑えるとともに、分配シュートの初期
傾動角度での旋回数を増やして装入（下記第２表）して
も、第５図に示す如く同様の結果が得られた。

■本発明による方法（その２） 今度は、装入ベルトコンベア上への焼結鉱とペレットの
切出しタイミングを変更して第６図に示す如く炉頂バン
カー下部にペレット配合率の高い原料を装入してその上
部にペレット配合率の低い原料を乗せるようにし、一方
、予め炉頂バンカー内のインサート位置をペレット配合
率の高い原料の真上に設置しておき、下記第１表の（ｂ
）と同じ分配シュート運転スケジュールで炉内に装入し
たところ、第７図に示す如く、ペレットを炉中心部に局
在化させることも可能であることを確認した。

第　　１　　表 第　　２　　表 （発明の効果） 以上説明したように本発明は、ベルレス式高炉にペレッ
トを配合した鉄源原料を装入するに際し、分配シュート
に供給される前記原料中のペレット含有率を一定あるい
は経時的に制御し、かつ、分配シュートの傾動角度を制
御して前記原料を炉中心部から炉壁方向に装入するとと
もに、炉内装入後の前記原料表面の堆積角度が２０度を
超えないように分配シュートの傾動角度、各傾動角度に
おける旋回数、下部ゲート弁開度のうち少なくとも一つ
を制御するものである為、鉱石を装入する際に炉内半径
方向の鉱石層内におけるペレット含有率分布を的確に制
御でき、高炉の操業上極めて大なる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の説明図、第２図はコークス層の堆
積角と炉中心部コークス層厚増加量との関係図、第３図
は同じくコークス層の堆積角と炉の中心部鉱石粒径との
関係図、第４図は分配シュー　１−の傾動角度とモータ
軸トルクとの関係図、第５図は本発明による装入法にお
ける炉内半径方向のペレット含有率分布図、第６図は本
発明による炉頂バンカーの原料装入例を示す図、第７図
は本発明による装入法における炉内半径方向のペレット
含有率分布図、第８図は従来の装入法における炉内半径
方向のペレット含有率分布図、第９図は炉頂バンカーか
らの排出原料中のペレット含有率の経時変化を示す図、
第１θ図は従来のベルレス式装入法の概略図、第１）図
（イ）（ロ）は従来の含ペレット原料の炉頂バンカー内
の充填状態を示す図面である。 １は高炉、８は下部ゲート弁、１０は分配シュート、１
５は焼結鉱貯槽、１６はペレット貯槽、１７は排出ゲー
ト。 特許出願人　住友金属工業株式会社 第１図 第６図 第７図 ０アヤ−４）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
炉４わ第８図 第５図 （炉外−（炉４） 第９′図 ―、コ又を装入崎閣

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベルレス式高炉にペレットを配合した鉄源原料を
   装入するに際し、分配シュートに供給される前記原料中
   のペレット含有率を一定あるいは経時的に制御し、かつ
   、分配シュートの傾動角度を制御して前記原料を炉中心
   部から炉壁方向に装入するとともに、炉内装入後の前記
   原料表面の堆積角度が２０度を超えないように分配シュ
   ートの傾動角度、各傾動角度における旋回数、下部ゲー
   ト弁開度のうち少なくとも一つを制御することを特徴と
   するベルレス式高炉のペレット配合原料装入方法。