JPWO2020166347A1 - ベルレス高炉の原料装入方法および高炉操業方法 - Google Patents

Abstract

生産性を阻害することなく、原料を炉内の所定位置に装入できるベルレス高炉の原料装入方法および当該原料装入方法を用いた高炉操業方法を提供する。
分配シュートを旋回させて、高炉炉内に鉄源原料および炭材を装入するベルレス高炉の原料装入方法であって、分配シュートは、分配シュートの先端に分配シュートの搬送方向より下向きに傾斜する反発板を有し、分配シュートの旋回速度は１０ｒｐｍより速い。

Description

本発明は、高炉の還元材比低減を目的としたベルレス高炉の原料装入方法および原料装入方法を用いた高炉操業方法に関する。

高炉操業においては、一般に、高炉の炉上部から装入物としてコークスと鉄源原料とが交互に装入される。コークスは還元材および燃料として利用される。鉄源原料は焼結鉱、ペレット、塊鉱石などの鉄を含有する酸化物である。以下の説明では、これら鉄源原料を総称して「鉱石」と記載する。高炉の炉内ではコークス層と鉱石層が交互に形成され、原料堆積層が形成される。高炉の炉下部の羽口からは熱風が送風されると同時に、微粉炭やタールなどの補助燃料が吹き込まれる。

高炉の安定操業を維持するには、 炉下部から炉上部へ向けて流れるガスに対して、原料堆積層の良好な通気性を確保し、炉内ガス流れを安定化させることが必要である。炉内ガス流れの安定化は、安定した中心ガス流および炉壁ガス流の確保により達成される。原料堆積層の通気性は、主としてコークスおよび鉱石の性状、粒度および装入量により大きく影響をうける。そして、さらに炉頂からの装入物の装入方法、つまり、炉内に装入する装入物の分布状況にも大きく影響される。以下の説明では、この装入物分布状況を「装入物分布」と記載する。

この装入物分布の制御については、従来から、高炉の半径方向におけるコークス層と鉱石層の質量比の分布の制御が最もよく用いられている。以下の説明では、コークス層と鉱石層の質量比を「［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］」と記載する。高炉は原料装入装置の形式により、ベルレス高炉またはベル高炉に分類される。ベルレス高炉またはベル高炉のいずれの場合であっても、特に安定したガス流れを得るためには、炉中心部における［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］の値を小さくすることが有効である。

近年では、高出銑比かつ高微粉炭比、低燃料比操業が行われている。このような操業では、装入されるコークス量に対して鉱石量が多い操業条件となる。以下の説明では、このような操業条件を「高Ｏ／Ｃ条件」と記載する。「高Ｏ／Ｃ条件」の高炉操業では、原料堆積層内に通気抵抗の大きい鉱石層の比率が高くなるので、炉上部の圧損が増加する。この結果、吹き抜けの発生や、装入物が安定して降下せずに棚吊りやスリップなどが発生しやすくなる。このような現象により、高炉の安定操業が大きく阻害され、生産性が著しく低下する。したがって、高Ｏ／Ｃ条件下での安定操業を実現するためには、（Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ）をより精密に制御する必要がある。

特許文献１には、炉半径方向における炉中心からの距離をｒ（ｍ）、炉口部での炉内半径をＲｔ（ｍ）とした場合に、炉半径方向における炉内領域を、炉中心側から順に、ｒ／Ｒｔ≦０．２０：第１領域、０．２０＜ｒ／Ｒｔ≦０．８０：第２領域、０．８０＜ｒ／Ｒｔ：第３領域とし、［Ｌｏ／（Ｌｃ＋Ｌｏ）］（但し、Ｌｏ：鉱石層厚さ、Ｌｃ：コークス層厚さ）が下記（ａ）〜（ｄ）の条件を満足する装入分布となるよう制御する方法が開示されている。
（ａ）第１領域の平均値：０．５未満
（ｂ）第２領域の平均値：０．６以上０．９未満
（ｃ）第３領域の平均値：０．４以上０．８未満
（ｄ）第１領域の平均値＜第３領域の平均値＜第２領域の平均値
この方法では、第１および第３領域で高炉炉内の通気性を確保しつつ、第２領域の［Ｌｏ／（Ｌｃ＋Ｌｏ）］を高くすることで、高炉全体の還元効率を高めている。

ところで、炉頂部から原料を装入する手段として、分配シュートを備えたベルレス装入装置が広く用いられている。このベルレス装入装置は、分配シュートの傾動角度と旋回数を変えることで炉半径方向での原料の落下位置と堆積量とを調整できるので、これにより、［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］を制御できる。分配シュートの傾動角度とは、鉛直方向と分配シュートのシュート面上の原料の流れる角度とのなす角である。

原料を炉内の所定位置に堆積させるには、炉内に装入した原料の堆積幅を小さくすることが有効である。特許文献２には、分配シュート先端の線速度Ｖを、装入する原料の性状から定まる所定値以下として、堆積物の堆積幅を小さくする方法が開示されている。

特開２０１８−１９３５７９号公報 特開２００３−３２８０１８号公報

近年の高Ｏ／Ｃ条件下の操業では、単に中心部の［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］を低減させて、逆Ｖ字型の融着帯形状を形成させて通気の安定を図るだけでは十分ではない。炉壁部の［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］も低減させて通気を確保しつつ、中間部の［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］を高めて炉全体の還元効率を高める必要がある。このためには、原料を炉頂部から分配シュートを介して炉内の所定位置に安定かつ確実に堆積させる必要がある。

原料を炉内の所定位置に堆積させるには、特許文献２に開示されたような原料の堆積幅を小さくするだけでなく、所定位置に堆積させた原料の崩れの抑制も必要になる。従って、堆積幅を小さくすると共に、所定位置に堆積させた原料の崩れの抑制も考慮しながら、原料装入時の分配シュートの旋回速度を適正化する必要がある。

特許文献２に開示された分配シュートの先端速度の低減は、装入時間の延長を招くので、生産性を阻害する可能性がある。本発明は、上記の課題を解決し、生産性を阻害することなく、原料を炉内の所定位置に装入できるベルレス高炉の原料装入方法および当該原料装入方法を用いた高炉操業方法を提供することを目的とする。

このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
[１]分配シュートを旋回させて、高炉炉内に鉄源原料および炭材を装入するベルレス高炉の原料装入方法であって、前記分配シュートは、前記分配シュートの先端に前記分配シュートの搬送方向より下向きに傾斜する反発板を有し、前記分配シュートの旋回速度は１０．０ｒｐｍより速い、ベルレス高炉の原料装入方法。
[２]前記分配シュートの旋回速度は１２．０ｒｐｍ以上である、［１］に記載のベルレス高炉の原料装入方法。
[３]前記分配シュートの旋回中心から原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルまでの距離ｄ、炉口半径Ｒｏおよび下記（１）式で定まる角度αに対して分配シュートの傾動角を１．３６α以上にする、［２］に記載のベルレス高炉の原料装入方法。
ｔａｎα＝Ｒｏ／ｄ・・・（１）
[４]前記分配シュートの旋回速度は１４．０ｒｐｍ以上である、［１］に記載のベルレス高炉の原料装入方法。
[５]前記分配シュートの旋回中心から原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルまでの距離ｄ、炉口半径Ｒｏおよび下記（１）式で定まる角度αに対して分配シュートの傾動角を１．４１α以上にする、［４］に記載のベルレス高炉の原料装入方法。
ｔａｎα＝Ｒｏ／ｄ・・・（１）
[６]［１］から［５］のいずれか１つに記載のベルレス高炉の原料装入方法で、前記高炉炉内に鉄源原料および炭材を装入する、高炉操業方法。

本発明に係るベルレス高炉の原料装入方法では、分配シュートの旋回速度を１０．０ｒｐｍより速くして鉱石および炭材を高炉内に装入する。これにより、生産性を阻害することなく、炉壁周辺部の炭材の堆積角を大きくでき、その堆積幅も小さくできる。この結果、炉壁部において［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］を低減させている領域の面積を小さくできるので、高炉のガス利用率が向上し、低還元材比低コークス比操業が実現する。

図１は、模型設備１０の概要を示す模式図である。 図２は、反発板２２を含む分配シュート１８の先端部を示す斜視図と断面図である。 図３は、装入実験により得られた重量分布を示すグラフである。 図４は、コークスの堆積角測定実験に用いた模型設備３０の断面模式図である。 図５は、原料の装入を開始した時の炉内の状況を示す模式図である。

本発明者らは、ベルレス高炉における分配シュートからのコークスの落下挙動を確認するべく、内容積５，００５ｍ^３で炉口径が１１．２ｍの高炉の１／１７．８スケールの模型設備１０を用いてコークスの装入実験を行った。図１は、模型設備１０の概要を示す模式図である。

模型設備１０は、炉頂バンカー１２と、集合ホッパー１６と、分配シュート１８と、サンプリングボックス２４と、を有する。炉頂バンカー１２は、コークスや鉱石を収容する３個のホッパー１４を有する。各ホッパー１４の下部には、収容された原料の排出を許容するゲートが設けられている。集合ホッパー１６は、炉頂バンカー１２から排出された原料を分配シュート１８に供給する。分配シュート１８は、シュート２０と、反発板２２を有する。サンプリングボックス２４は、分配シュート１８の旋回中心に対応した位置を中心として放射状に４方向に設けられている。各サンプリングボックス２４は、中心側から外側に向けて２０ｍｍ間隔で分割された複数の収容部２６を有する。

サンプリングボックス２４を設置した高さは、分配シュート１８の傾動・旋回の中心位置から鉛直下方に４２４ｍｍのレベルに、サンプリングボックス２４の上部の開口がくるように定めた。このレベル差は、模型設備１０の炉口径が６３０ｍｍなので、炉口径の０．６７倍に相当する。

図２は、反発板２２を含む分配シュート１８の先端部を示す斜視図と断面図である。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は断面図である。分配シュート１８の搬送方向を図２（ｂ）の矢印２１方向とすると、反発板２２は、分配シュート１８の先端に搬送方向より下向きに傾斜して設けられる。

反発板２２は、シュート２０の搬送方向を水平と平行にした場合に、シュート２０の先端から反発板２２までの水平方向の距離（図２（ｂ）のＬ）が７０ｍｍとなるように設けられている。反発板２２の傾斜角度（図２の（ｂ）のθ）は、水平方向に対して２３°である。反発板２２の角度を変更する場合には、シュート２０から反発板２２までの水平方向の距離を変えないように、反発板２２の長さを調整した。

模型設備１０を用いたコークスの装入実験は、以下の手順で行った。まず、粒径２．０ｍｍから２．８ｍｍのコークス３ｋｇを炉頂バンカー１２に装入した。３ｋｇのコークスを１７秒で切出せるように炉頂バンカー１２のゲート開度を調整した。次に、ゲートを開き、コークスを炉頂バンカー１２から集合ホッパー１６に切出し、分配シュート１８を介してコークスを落下させた。分配シュート１８から落下したコークスは、サンプリングボックス２４の収容部２６に収容した。コークスは炭材の一例である。

このサンプリングボックス２４の各収容部２６に収容されたコークスの重量を測定し、落下したコークスの半径方向の重量分布を算出した。図３は、装入実験により得られた重量分布を示すグラフである。図３の横軸は、中心から半径方向の位置（ｍｍ）であり、縦軸は、累積重量頻度（％）である。累積重量頻度とは、中心から所定の距離離れた位置において、その位置より中心側に到達したコークス重量の全コークス重量に対する割合で定義される。

装入実験では、累積重量頻度が５０％の位置を主流落下位置と定義し、累積重量頻度が５％から９５％までの半径方向の間隔を落下幅と定義した。分配シュート１８の傾動角度は、傾動・旋回の中心から４２４ｍｍ鉛直下方における炉壁位置が、累積重量頻度９５％と一致する、すなわち、炉中心から３１５ｍｍとなるように調整した。

分配シュート１８のシュート２０長さを２４０ｍｍとし、分配シュート１８の旋回速度を４２．２、５０．６、５９．１ｒｐｍに変えて装入実験を行った。模型設備１０は実機高炉の１／１７．８スケールなので、分配シュート１８から落下する原料の軌跡が実機と相似となる条件としてフルード数が一定であることを考慮すると、模型設備１０における旋回速度４２．２ｒｐｍは、実機高炉の旋回速度１０．０ｒｐｍに相当する。模型設備１０における旋回速度５０．６ｒｐｍは、実機高炉の旋回速度１２．０ｒｐｍに相当する。模型設備１０における旋回速度５９．１ｒｐｍは、実機高炉の旋回速度１４．０ｒｐｍに相当する。この装入実験を、反発板２２を装着した場合と装着しない場合とで行った。実験条件および結果を下記表１に示す。

表１に示すように、先端に反発板２２を装着した分配シュート１８を用いた場合、旋回速度の上昇に伴ってコークスの落下幅が小さくなった。一方、先端に反発板２２を装着していない分配シュートを用いた場合、旋回速度の上昇に伴ってコークスの落下幅は大きくなった。この結果から、先端に反発板２２を装着した分配シュート１８を用い、分配シュート１８の旋回速度を４２．２ｒｐｍより速くしてコークスを装入することで、コークスの落下幅を小さくできることが確認された。

次に、コークスの堆積角測定実験について説明する。図４は、コークスの堆積角測定実験に用いた模型設備３０の断面模式図である。模型設備３０は、炉頂バンカー１２と、集合ホッパー１６と、分配シュート１８と、炉口径６３０ｍｍの模型炉３２と、を有する。炉頂バンカー１２と、集合ホッパー１６と、分配シュート１８は、模型設備１０で用いたものと同じである。堆積角測定実験では、まず、模型炉３２内に傾斜角１６°の堆積面を作製した。その後、装入実験と同じ手順で、当該堆積面上に分配シュート１８を介してコークスを落下させ、炉壁近傍に堆積したコークスの堆積角を測定した。分配シュート１８の傾動角度は、傾動・旋回の中心から４２４ｍｍ鉛直下方における主流落下位置が、炉中心から２８５〜３２５ｍｍとなる範囲内で調整した。主流落下位置は、模型設備１０を用いたコークスの装入実験を行い測定した。この結果を下記表２、表３に示す。

表２に示すように、先端に反発板２２を装着した分配シュート１８を用いた場合、旋回速度が同一の条件では、コークスの堆積角が極大となる傾動角度が存在した。主流落下位置が壁面から中心側に離れている場合は、壁面に衝突するコークスの粒子数が少ないため堆積角が小さくなる。主流の落下位置が壁面に近い場合においても、壁面に衝突するコークスの粒子数が多く、壁面からの反発が大きくなってコークスの堆積角が小さくなる。このように、主流落下位置が壁面から離れていても堆積角が小さくなり、主流落下位置が壁面に近づいてもコークスの堆積角が小さくなるので、この間にコークスの堆積角が極大となる傾斜角が存在する。

分配シュート１８の旋回速度が高速になると、堆積角が極大となる傾動角度における主流落下位置は炉壁側に変化した。旋回速度を高くした場合、旋回速度が低い場合と比較すると、分配シュート１８を流れるコークスに遠心力が働くため、より遠くにコークスが落下する。上述したように、主流落下位置が同一であったとしても、旋回速度が低い場合よりも旋回速度が高い場合の方が、落下幅が小さくなるので、堆積面に到達する前に炉壁に衝突するコークスの粒子数が減少する。このため、旋回速度が低い場合よりも旋回速度が高い場合の方が、コークスの堆積角が極大となる傾動角度における主流落下位置は炉壁側に変化する。

旋回速度が高速になると、主流落下位置が炉中心側においても、コークスの堆積角が大きくなっている。これは、旋回速度を高速にしたことで、コークス粒子の水平方向の速度も速くなり、主流落下位置が炉中心側であっても、堆積面と衝突したコークス粒子が炉壁側に移動し、これにより、コークスの堆積角が大きくなったと考えられる。旋回速度を同一にした条件でのコークスの堆積角の極大値をそれぞれの旋回速度で比較すると、旋回速度の上昇に伴って堆積角の極大値が大きくなった。

一方、表３に示すように、先端に反発板２２を装着していない分配シュートを用いた場合、旋回速度が同一の条件での堆積角の極大値は旋回速度の上昇に伴って小さくなった。これは、旋回速度の上昇により、半径方向の落下幅が大きくなってコークスが疎に堆積したためと考えられる。

このように、先端に反発板２２を装着した分配シュート１８を用いた場合、分配シュート１８の旋回速度を上げることで、コークスの堆積角を大きくできることが確認された。この結果から、先端に反発板２２を装着した分配シュート１８を用い、分配シュート１８の旋回速度を４２．２ｒｐｍより速くしてコークスを装入することで炉壁近傍のコークスの堆積角を大きくできることが確認された。

炉壁近傍のコークスの堆積角が大きくなった理由は、分配シュート１８の旋回速度が速くなったことで半径方向のコークスの落下幅が小さくなりコークスが半径方向の特定の領域に密に堆積したことに加え、旋回方向のコークスの落下速度が上昇したことで、堆積したコークスの崩れる方向が、旋回速度が低い場合と比較して炉中心方向から旋回方向へと変化し、この結果、堆積したコークスが崩れにくくなったことによると考えられる。

次に、分配シュート１８のシュート長の影響を確認することを目的として、同様の装入実験を分配シュート１８のシュート長を変化させて行った。この結果を下記表４に示す。傾動角度は、旋回および傾動中心から４２４ｍｍ鉛直下方における主流落下位置が炉中心から２８５〜３２５ｍｍとなる範囲内において、コークスの堆積角が極大となる条件で行った。

表４に示すように、分配シュートのシュート長を２４０ｍｍから２２０ｍｍに短縮すると、表１に示したシュート長が２４０ｍｍ分配シュートを用いた場合よりもコークスの落下幅が大きくなり、コークスの堆積角は小さくなった。しかしながら、シュート長が２２０ｍｍの分配シュートを用いた場合であっても、分配シュートの旋回速度を５０．６ｒｐｍ以上にすることで、旋回速度を４２．２ｒｐｍとした場合よりもコークスの落下幅は小さくなり、炉壁近傍のコークス堆積角は大きくなった。

分配シュートのシュート長を２４０ｍｍから２６０ｍｍに延長すると、シュート長が２４０ｍｍの分配シュートを用いた場合よりもコークスの落下幅が小さくなり、コークスの堆積角は小さくなった。シュート長が２６０ｍｍの分配シュートを用いた場合においても、分配シュートの旋回速度を５０．６ｒｐｍ以上にすることで、旋回速度を４２．２ｒｐｍとした場合よりもコークスの落下幅は小さくなり、炉壁近傍のコークス堆積角は大きくなった。この結果から、コークスの落下幅およびコークスの堆積角は、分配シュートのシュート長が変わることで若干の影響は受けるものの、旋回速度を４２．２ｒｐｍより速くすることでコークスの落下幅を小さくし、コークスの堆積角を大きくできるという傾向は変わらないことが確認された。

本発明に係るベルレス高炉の原料装入方法は、上記コークスの装入実験結果に基づいてなされたものである。模型設備１０および模型設備３０における分配シュート１８の旋回速度４２．２ｒｐｍ、５０．６ｒｐｍ、５９．１ｒｐｍは、実機高炉における分配シュートの旋回速度１０．０ｒｐｍ、１２．０ｒｐｍ、１４．０ｒｐｍに相当する。従って、本実施形態に係るベルレス高炉の原料装入方法では、先端に分配シュートの搬送方向より下向きに傾斜する反発板を有する分配シュートを用い、当該分配シュートの旋回速度を１０．０ｒｐｍより速くして高炉炉内に鉱石および炭材を装入する。これにより、生産性を阻害することなく、高炉の炉壁部に装入される炭材の堆積角を大きくでき、その落下幅を小さくできる。この結果、高炉の炉壁部において［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］を低減させている領域の面積を小さくでき、これにより、高炉のガス利用率が向上し、高炉における低還元材比低コークス比操業が実現できる。

分配シュートの旋回速度は１２.０ｒｐｍ以上であることが好ましい。これにより、炉壁部のコークス堆積角を、旋回速度を１２．０ｒｐｍ未満とした場合よりも大きくでき、後述する実施例に示すように、高炉操業における還元材比およびコークス比をさらに低減できる。

分配シュートの旋回速度は１４.０ｒｐｍ以上であることがさらに好ましい。これにより、炉壁部のコークス堆積角を、旋回速度を１４．０ｒｐｍ未満とした場合よりも大きくでき、高炉操業における還元材比およびコークス比をさらに低減できる。

さらに、分配シュートの傾動・旋回の中心位置から原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルまでの距離を短くすると、シュート先端から堆積面までの距離が低減し、コークスの落下幅がさらに小さくなる。しかしながら、主流落下位置を炉壁に到達させるには、傾動角度を増加させる必要がある。傾動角度を増加させると、原料の堆積面が降下した場合、主流落下位置の炉壁側への落下幅が大きくなる。このため、高炉の操業において原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルが変動した場合の影響を受けやすくなるといえる。この観点から、分配シュートの傾動・旋回の中心位置から原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルまでの距離を炉口半径の０．６０倍以上とすることが好ましい。ここで原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルとは、分配シュートから原料の装入を開始する時点における炉内の原料の堆積表面のレベルである。

図５は、原料の装入を開始した時の炉内の状況を示す模式図である。図５を用いて、原料装入開始時における炉内の原料の堆積表面レベルを説明する。

高炉内では原料の堆積表面は水平ではないが、高炉操業では原料装入開始のタイミングを決定するために、例えば、炉壁近傍の原料の堆積表面レベルを検知するサウンジング等の検知手段を使用している。この検知手段で堆積表面レベルが一定のレベルまで降下したことを検知し、検知したタイミングで所定量の原料装入を開始する。これにより、炉内の堆積表面レベルが所定の範囲となるように管理されている。したがって、本実施形態では、原料装入開始時における炉内の原料の堆積表面レベルを、検知手段で検知される炉壁近傍の原料の堆積表面レベルにおける水平面４０と定義する。また、次に説明する実施例では分配シュート１８の傾動角を分配シュートの傾動・旋回の中心位置４２と原料装入開始時における炉内の原料の堆積表面レベルである水平面４０までの距離ｄ、炉口半径Ｒｏおよび下記（１）式で定まる角度αを用いて表す。また、本実施例における分配シュートの傾動角とは、分配シュート１８による原料の搬送方向と、鉛直下方方向とのなす角である。
ｔａｎα＝Ｒｏ／ｄ・・・（１）

次に、実施例を説明する。内容積５，００５ｍ^３で炉口径が１１．２ｍである高炉を使用した。貯鉱槽より鉱石を切出して炉頂ホッパーに貯蔵し、貯骸槽よりコークスを切出して別の炉頂ホッパーに貯蔵した。そして、鉱石とコークスを交互に反発板を有する分配シュートに切出し、高炉炉内に鉱石およびコークスを堆積させ、高炉操業を実施した。

比較例１では反発板を有する分配シュートのシュート長を４．２ｍとし、分配シュートの旋回および傾動中心より７．５５ｍ鉛直下方を原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルとし、高炉炉内に鉱石およびコークスを堆積させた。この時、分配シュートの傾動・旋回の中心位置と原原料装入開始時における炉内の原料の堆積表面レベルまでの距離ｄと炉口半径Ｒｏおよび上記（１）で定まる角度αは３６.６°になる。

コークスの装入に際しては、シュートの傾動角度を５４．５°としてから装入を開始し、旋回速度を１０．０〜１４．０ｒｐｍとして炉中心にコークスが堆積するまで傾動角度を順次低減させて装入した。

発明例１〜１５では、反発板を有する分配シュートのシュート長を４．２ｍとし、分配シュートの傾動・旋回の中心位置より７．５５ｍ鉛直下方を原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルとし、高炉炉内に鉱石およびコークスを堆積させ、高炉操業を実施した。

発明例１〜１５においても、分配シュートの傾動・旋回の中心位置と原原料装入開始時における炉内の原料の堆積表面レベルまでの距離ｄと炉口半径Ｒｏおよび上記（１）で定まる角度αは３６.６°になる。

コークスの装入に際しては、装入開始時の分配シュートの傾動角度を、旋回速度の上昇に合わせて順次小さくし、装入開始後は炉中心にコークスが堆積するまで傾動角度を順次小さくして装入を行った。分配シュートの旋回速度は、１０．５〜１４．０ｒｐｍとした。この発明例、比較例の操業条件および操業結果を下記表５、表６に示す。炉壁部でのコークス堆積角は、コークス装入後に装入物のプロフィールデータを取得し、このプロフィールデータにおける炉壁から１．８ｍまでの傾斜角から算出した。

比較例１では、原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルにおけるコークスの落下幅が大きく、炉壁部のコークス堆積角が２６．１°と小さかったのに対し、発明例１〜１５では炉壁部のコークス堆積角が２６．５°以上になった。この結果、炉壁部において［Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ］を低減させている領域の面積が小さくなり、炉内全体のガス利用率が向上し、発明例１〜１５の還元材比およびコークス比は、比較例１よりも低減した。

分配シュートの旋回速度が１２．０ｒｐｍ以上となる発明例４〜１５では、同じ旋回速度であれば、分配シュートの傾動角度が１．３６α未満とするよりも分配シュートの傾動角度が１．３６α以上とすることで炉壁部のコークス堆積角が大きくなり、還元材比およびコークス比が小さくなった。この結果から、分配シュートの旋回角度を１．３６α以上にすることで高炉操業における還元材比およびコークス比をさらに低減できることが確認された。

さらに、分配シュートの旋回速度が１４．０ｒｐｍ以上となる発明例１３〜１５では、分配シュートの傾動角度が１．４１α未満とするよりも分配シュートの傾動角度が１．４１α以上とすることで、炉壁部のコークス堆積角が大きくなり、還元材比およびコークス比が小さくなった。この結果から、分配シュートの旋回角度を１．４１α以上にすることで高炉操業における還元材比およびコークス比をさらに低減できることが確認された。

１０ 模型設備
１２ 炉頂バンカー
１４ ホッパー
１６ 集合ホッパー
１８ 分配シュート
２０ シュート
２１ 矢印
２２ 反発板
２４ サンプリングボックス
２６ 収容部
３０ 模型設備
３２ 模型炉
４０ 水平面
４２ 中心位置

Claims (6)

1. 分配シュートを旋回させて、高炉炉内に鉄源原料および炭材を装入するベルレス高炉の原料装入方法であって、
   前記分配シュートは、前記分配シュートの先端に前記分配シュートの搬送方向より下向きに傾斜する反発板を有し、
   前記分配シュートの旋回速度は１０．０ｒｐｍより速い、ベルレス高炉の原料装入方法。
2. 前記分配シュートの旋回速度は１２．０ｒｐｍ以上である、請求項１に記載のベルレス高炉の原料装入方法。
3. 前記分配シュートの旋回中心から原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルまでの距離ｄ、炉口半径Ｒｏおよび下記（１）式で定まる角度αに対して分配シュートの傾動角を１．３６α以上にする、請求項２に記載のベルレス高炉の原料装入方法。
   ｔａｎα＝Ｒｏ／ｄ・・・（１）
4. 前記分配シュートの旋回速度は１４．０ｒｐｍ以上である、請求項１に記載のベルレス高炉の原料装入方法。
5. 前記分配シュートの旋回中心から原料装入開始時の炉内の原料堆積レベルまでの距離ｄ、炉口半径Ｒｏおよび下記（１）式で定まる角度αに対して分配シュートの傾動角を１．４１α以上にする、請求項４に記載のベルレス高炉の原料装入方法。
   ｔａｎα＝Ｒｏ／ｄ・・・（１）
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のベルレス高炉の原料装入方法で、前記高炉炉内に鉄源原料および炭材を装入する、高炉操業方法。

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