KR102062969B1 - 고로에의 원료 장입 장치 - Google Patents

Abstract

노정 벙커 내에서의 고로 원료의 입도를 의도적으로 편석시키는 편석 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 노정 벙커 (10) 내에 배치되고, 노정 벙커 (10) 에 투입된 고로 원료를 벽면을 향하여 유도하는 경사진 경사판 (11) 과, 노정 벙커 (10) 내에 저류되어 있는 고로 원료의 산의 정부 (P) 의 높이를 판정하는 정상 판정부 (13) 와, 정상 판정부 (13) 가 판정한 높이의 변화에 따라, 경사판 (11) 의 경사각 (θ) 을 연속적 혹은 단속적으로 작아지는 방향으로 변경하는 경사각 조정부 (14) 를 구비한다. 초기 투입량 중 1/10 이하의 범위의 양인 최초로 투입되는 고로 원료는, 코크스를 함유하지 않는 광석 원료이다.

Description

고로에의 원료 장입 장치 {APPARATUS FOR LOADING MATERIAL INTO BLAST FURNACE}

본 발명은, 고로 상부에 배치되어 고로에 고로 원료를 장입하기 위한 노정 (爐頂) 벙커에, 고로 원료를 편석시켜 저류시키는 기술에 관한 것이다.

최근, 지구 온난화 방지의 관점에서 CO₂ 삭감이 요구되고 있다.

철강업에 있어서는, CO₂ 배출량의 약 70 ％ 가 고로에 의한 것으로, 고로에 있어서의 CO₂ 배출량의 삭감이 요구된다. 고로에 있어서의 CO₂ 삭감은, 고로에서 사용하는 환원재 (코크스, 미분탄, 천연 가스 등) 의 삭감에 의해 가능하다.

그러나, 고로에 사용하는 환원재, 특히 코크스를 삭감한 경우, 노 내 통기성을 담보하고 있는 코크스가 감소하기 때문에, 고로 내의 통기 저항이 증가한다. 즉, 일반적인 고로에서는, 노정으로부터 장입된 광석이 연화를 개시하는 온도에 도달하면, 상부에 존재하는 고로 원료의 하중에 의해 공극을 메우면서 변형된다. 그 때문에 고로 하부에서는, 광석층의 통기 저항은 매우 크고 가스가 거의 흐르지 않는 융착대가 형성된다. 이 융착대의 통기성이 고로 전체의 통기성에 크게 영향을 미치고 있어, 고로에 있어서의 생산성을 율속하고 있다.

융착대의 통기 저항을 개선하기 위해서는, 광석층에 코크스를 혼합한 혼합 원료로 하는 것이 유효한 것이 알려져 있고, 이 광석층에 코크스를 혼합하기 위해서, 많은 발명이 보고되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에서는, 벨리스식 고로에 있어서, 광석 호퍼 중 하류측의 호퍼에 코크스를 장입하고 컨베이어 상에서 광석 위에 코크스를 퇴적시킨 후, 노정 벙커에 장입하고, 광석과 코크스를 선회 슈트를 개재하여 고로 내에 장입하게 한다. 특허문헌 2 에서는, 노정 벙커에 광석과 코크스를 따로 따로 저류하고, 코크스와 광석을 동시에 혼합 장입함으로써, 코크스의 통상적인 장입용 배치, 코크스의 중심 장입용 배치 및 혼합 장입용 배치의 3 가지 방법을 동시에 실시한다. 또, 특허문헌 3 에서는, 고로 조업에 있어서의 융착대 형상의 불안정 및 중심부 부근에 있어서의 가스 이용률의 저하를 방지하고, 안정 조업과 열 효율의 향상을 도모하기 위해, 고로에 있어서의 고로 원료 장입 방법에 있어서, 전체 광석과 전체 코크스를 완전 혼합한 후, 노 내에 장입한다.

또, 혼합 원료에 의한 융착대에서의 통기 저항 저감 효과를 향수하기 위해서는, 고로 내에 있어서 혼합 원료의 장입 위치를 적절히 제어할 필요가 있다. 이 때문에, 종래부터 고로 노정 벙커에 장입하는 고로 원료의 편석 기술이 개발되고 있다. 이것은, 광석의 장입량이 많고 통기성이 나쁜 지점에 임의로 코크스를 혼합하기 위해서, 고로 노정 벙커 내에서 코크스를 편석시킴으로써, 고로 노정 벙커로부터의 혼합 원료의 배출 타이밍을 제어하는 기술이다.

이와 같은 편석시키는 기술로서, 특허문헌 4 에서는, 고로 원료의 낙하 방향을 변경하는 자유롭게 경동할 수 있는 경사판을 형성하고, 고로 원료의 장입 위치를 설정함으로써 고로 원료의 입도를 의도적으로 편석시키는 것이 제안되어 있다. 특허문헌 4 에는, 이와 같이 노정 벙커 내의 고로 원료 입도를 편석시킴으로써, 혼합 원료의 배출이 바람직한 타이밍에 코크스를 노 내에 장입할 수 있게 된다고 기재되어 있다.

또 특허문헌 5 에서는, 노정 벙커의 내벽에 간섭할 우려가 없는 편석 유도통을 채용하여, 고로 원료 낙하구를, 노체 중심 가까이의 내벽면 근처에 배치 형성하고, 고로 원료의 편석 효과를 높이는 것이 기재되어 있다.

또 특허문헌 6 에서는, 고로의 노정에 형성된 노정 벙커에 고로 원료를 편석하여 장입하는 편석 장치로서, 노정 벙커의 횡단면 중앙부의 연직축 둘레로 회전 가능하고 또한 상방으로부터 장입되는 고로 원료를 받는 상하 방향 하측면이 당해 고로 원료의 안식각보다 큰 편석 분배기를 노정 벙커 내의 상부에 구비한다.

또, 특허문헌 7 에 기재된 장치에서는, 노정 벙커의 내부에 고로 원료가 맞닿아 낙하 방향을 변경시키는 자유롭게 경동할 수 있는 편석 제어판을 배치 형성하고, 그 편석 제어판의 고로 원료가 맞닿는 면과는 반대측의 면에 고로 원료 퇴적면으로의 고로 원료의 단위 면적당의 장입량을 저하시키는 자석을 배치하고 있다. 이 구성에 의하면, 노정 벙커에 공급되는 고로 원료가 편석 제어판에 맞닿을 때, 자석의 흡인력에 의해, 당해 편석 제어판으로의 고로 원료의 맞닿음 폭을 확장시킨다. 이로써 고로 원료의 고로 원료 퇴적면에 대한 단위 면적당의 장입량을 저하시켜, 퇴적면에서의 붕괴나 무너짐을 방지하고, 노정 벙커 내에서의 세립 및 조립 (粗粒) 의 편석 현상을 강화하여, 노정 벙커로부터의 고로 원료 배출 입도 분포를 원하는 패턴으로 제어한다고 특허문헌 7 에 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 평3-211210호 일본 공개특허공보 평16-107794호 일본 공개특허공보 소53-152800호 일본 공개특허공보 2008-179899호 일본 공개특허공보 2011-132597호 일본 공개특허공보 2012-132056호 일본 공개특허공보 2012-72471호

그러나, 어느 특허문헌에 대해서도, 노정 벙커 내에 저류된 고로 원료의 퇴적 형상의 변화를 고려하고 있지 않다. 이 때문에, 노정 벙커 내에 저류시킨 고로 원료의 편석의 정밀도가 그 만큼 좋지 않다.

본 발명은, 상기와 같은 점에 주목하여 이루어진 것으로, 고로 원료의 입도를 의도적으로 편석시키는 편석 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다.

발명자가 검토한 결과, 경사판에서 노정 벙커 내의 입도의 편석을 실시하는 경우에, 노정 벙커 내에 퇴적되어 있는 재료의 산의 정부 (頂部) 의 위치가, 상면에서 보았을 때 노정 벙커 벽면으로부터 떨어져 있으면, 벽면측과 벽면의 반대측의 2 개 지점에 퇴적된 원료의 스커트부가 발생하고, 그 스커트부가 길수록 혼합 코크스의 편석이 조장되기 때문에, 입도 편석이 촉진되는 것을 알아내었다. 즉, 고로 원료 퇴적면에 있어서의 산의 정부의 어느 쪽으로 치우치도록 원재료를 양호한 정밀도로 투입시키는 것이 어렵다.

또, 노정 벙커 내에 퇴적되어 있는 고로 원료의 산의 정부의 위치가, 상면에서 보았을 때 노정 벙커 벽면에 가까워져 존재하고 있는 경우에도, 그 산의 정부에 가까운 노정 벙커 벽면측에 재료가 닿는 경우, 산의 정부의 높이보다 소정 이상 높은 경우에는, 노정 벙커 벽면으로부터의 반동이 커져, 역시 편석의 정밀도를 나쁘게 하는 원인이 되는 것을 알아내었다.

즉, 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 양태의 고로에의 원료 장입 장치는, 고로에 장입하기 위한 노정 벙커에 투입된 고로 원료를, 당해 노정 벙커 내에 편석시켜 저류시키기 위한 고로에의 원료 장입 장치로서, 상기 노정 벙커 내에 배치되고, 상기 노정 벙커에 투입된 고로 원료를 받아 상기 노정 벙커 내의 벽면을 향하여 유도하는 경사진 경사판과, 상기 노정 벙커 내에 저류되어 있는 고로 원료의 산의 정부의 높이를 검출 혹은 추정에 의해 판정하는 정상 판정부와, 상기 노정 벙커 내에 미리 설정한 초기 투입량 이상으로 고로 원료가 저류되면, 상기 정상 판정부가 판정한 높이와 동일한 높이의 상기 노정 벙커의 벽면 위치, 혹은 그 벽면 위치와 그 벽면 위치로부터 미리 설정한 마진분만큼 상방의 위치의 범위에 위치하는 벽면 위치를 향하여 고로 원료가 유도되도록, 상기 정상 판정부가 판정한 높이에 따라, 상기 경사판의 경사각을 변경하는 경사각 조정부를 구비하고, 상기 초기 투입량 중, 당해 초기 투입량의 적어도 1/10 의 범위의 양인 최초로 투입되는 고로 원료는, 코크스를 함유하지 않는 광석 원료인 것을 특징으로 한다.

경사판이 동일한 방향의 부각 (俯角) 으로 경사진 상태에서, 투입된 고로 원료를 경사판에서 유도하면, 경사판에서 유도되는 측의 벽면측에 고로 원료의 산의 정부가 치우쳐 퇴적된 상태에서, 고로 원료는 노정 벙커 내에 저류된다.

이 때, 본 발명에서는, 저류된 산의 정부와 동일한 높이로부터 마진분만큼의 범위의 벽면 위치를 향하여 투입된 고로 원료를 유도함으로써, 저류되는 산의 정부를 당해 벽면 위치 혹은 그 벽면에 근접한 위치로 제어할 수 있음과 함께, 벽면으로부터 반발하여 튀어오르는 것에 의한 악영향을 작게 억제하는 것이 가능해진다.

이 때문에, 퇴적된 고로 원료의 산은, 상기 벽면으로부터 일 방향으로만 경사진 사면을 갖는 상태로 퇴적되어, 보다 양호한 정밀도로 입도 편석을 발생시키는 것이 가능해진다.

이 때문에, 본 발명에 의하면, 고로 노정으로부터 혼합 원료를, 조립, 세립의 순서로 내보낼 수 있게 되므로, 고로 내에 있어서의 임의의 위치에 코크스를 다량으로 장입하는 것이 가능해진다. 이것은, 노 내 반응성의 향상을 도모하여, 환원재비의 저감으로 이어지는 것이 가능해진다.

도 1 은 본 발명에 기초하는 실시형태에 관련된 노정 벙커 및 원료 장입 장치를 설명하는 모식도이다.
도 2 는 고로에의 원료 퇴적 상황예를 나타내는 도면이다.
도 3 은 종래의 고로 원료의 퇴적 상태의 문제를 설명하는 도면이다.
도 4 는 고로 상부의 노정 벙커로부터 배출되는 고로 원료 중의 혼합 재료의 양의 추이를 나타내는 도면이다.
도 5 는 발명예 및 비교예에 있어서의 각 혼합도의 표준편차를 나타내는 도면이다.
도 6 은 경사판의 경시 추이를 설명하는 도면이다.

다음으로, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

여기서, 도면은 모식적인 것으로, 치수 등은 현실의 것과는 상이하다. 또, 이하에 나타내는 실시형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 구성을 예시하는 것으로서, 본 발명의 기술적 사상은, 구조 등이 하기의 것으로 특정되는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 사상은, 특허청구범위에 기재된 청구항이 규정하는 기술적 범위 내에서, 여러 가지의 변경을 가할 수 있다.

(구성)

고로에의 원료 장입 장치는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 노정 벙커 (10), 노정 벙커 (10) 내에 배치된 경동 가능한 경사판 (11), 경사판 (11) 의 경사각 (θ) 을 변경하는 구동부 (12), 정상 판정부 (13), 및 경사각 조정부 (14) 를 구비한다.

노정 벙커 (10) 는, 고로 (20) 의 노정에 배치된다.

본 실시형태의 노정 벙커 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상단부에 투입구 (10a) 가 형성되어 있음과 함께, 하단부에는, 일방으로 치우쳐 배출구 (10b) 가 형성되어 있다. 도 1 에서는, 배출구 (10b) 가 좌측으로 치우쳐 형성되어 있다.

그리고, 노정 벙커 (10) 의 투입구 (10a) 까지 벨트 컨베이어 (15) 에 의해 옮겨져 온 고로 원료가, 당해 투입구 (10a) 로부터 노정 벙커 (10) 내에 순차적으로 투입되도록 되어 있다.

여기서, 벨트 컨베이어 (15) 상의 고로 원료는, 도 1 과 같이, 하층에 광석 원료 (16) 가 퇴적되고, 그 위에 코크스 (17) 가 퇴적된 상태로 반송된다. 단, 노정 벙커 (10) 로의 투입 초기 부분에 대해서는, 광석 원료 (16) 위에 코크스 (17) 가 퇴적되지 않는 상태로 되어 있어, 최초로, 소정량만큼 광석 원료 (16) 만이 노정 벙커 (10) 내에 투입된다 (도 1 의 「1」부분). 이로써 노정 벙커 (10) 내에 투입되는 최초의 고로 원료를 광석 원료만으로 할 수 있다. 그 후, 광석 원료 (16) 와 코크스 (17) 의 혼합 재료로 이루어지는 혼합 원료가 노정 벙커 (10) 내에 투입 (도 1 의 「2」및 「3」의 부분) 되도록 설정되어 있다. 또한, 광석 원료 (16) 로는 소결광, 괴광석, 펠릿 등의 광석 원료이다.

경사판 (11) 은, 투입구 (10a) 로부터 투입된 고로 원료가 낙하하는 위치의 하방에 배치되고, 투입구 (10a) 로부터 투입된 고로 원료가 경사판 (11) 의 상면에 맞닿는다.

그 경사판 (11) 은, 수평 방향에 대해 소정의 부각으로 경사져 있고, 그 경사 방향은, 상면에서 보았을 때, 배출구 (10b) 로부터 떨어진 측에 위치하는 노정 벙커 (10) 의 벽면 (10c) 측이 아래가 되도록 경사져 있다. 도 1 에서는, 경사판 (11) 은 우측의 벽면 (10c) 측으로 경사져 있다. 경사판 (11) 의 경사각 (θ) 은, 수평 방향에 대한 부각으로 정의한다.

또한, 경사판 (11) 의 폭 방향 양측에 상방으로 일어서는 상승부 (도시 생략) 를 형성하여, 폭 방향 양측으로부터 고로 원료가 넘쳐 흐르기 어렵게 해두어도 된다.

경사판 (11) 은, 좌우에 축을 향한 축부를 갖고, 그 축부를 개재하여 노정 벙커 (10) 에 지지되어 있다. 그리고, 경사판 (11) 은, 그 축부를 회전축으로 하여 경동 가능하게 되어 있다.

그 축부에 대해, 축부를 축 회전시키는 구동부 (12) 가 접속되어 있다. 구동부 (12) 는, 예를 들어 스테핑 모터로 이루어진다. 이 구동부 (12) 는, 노정 벙커 (10) 의 외측에 위치한다.

정상 판정부 (13) 는, 노정 벙커 (10) 내에 퇴적된 고로 원료 (1) 의 산의 정부 (P) 의 높이를 검출 혹은 추정에 의해 판정하는 장치이다.

여기서, 도 1 중, 우측을 향하여 고로 원료를 유도하고 있으므로, 노정 벙커 (10) 내에 저류되는 고로 원료 (1) 는, 도 1 중 우측에 고로 원료 (1) 의 정부 (P) 가 치우쳐 퇴적되어 간다. 이 때문에, 그 우측의 고로 원료의 퇴적 상태를 검출함으로써, 고로 원료 (1) 의 산의 정부 (P) 의 높이를 검출할 수 있다.

본 실시형태의 정상 판정부 (13) 는, 레이저 거리계 등의 거리계로 구성된다. 정상 판정부 (13) 는, 경사판 (11) 에서 재료가 유도되는 벽면 (10c) 측의 상방에 배치되고, 하방에 위치하는 고로 원료 (1) 의 위치까지의 거리를 측정함으로써, 산의 정부 (P) 의 높이를 검출한다. 레이저 거리계는, 경사판 (11) 의 경사 방향으로 나열되도록 복수 배치하고, 그 복수의 레이저 거리계에서의 검출값으로부터, 산의 정부 (P) 를 검출하도록 해도 된다. 예를 들어, 형성될 퇴적면의 경사면을 따라 거리를 측정하고, 그 검출된 복수의 점의 연장선이 노정 벙커 (10) 벽면과 교차되는 위치를 산의 정부 (P) 의 높이로 간주한다. 도 1 에서는, 거리계가 2 개인 경우를 예시하고 있지만 3 개 이상이어도 된다.

정상 판정부 (13) 의 구성은, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 노정 벙커 (10) 로의 고로 원료의 투입량이나 중량과 퇴적되어 있는 고로 원료 (1) 의 산의 정부 (P) 의 높이의 관계를, 실험이나 이론으로부터 미리 구해 두고, 노정 벙커 (10) 로의 투입량이나 노정 벙커 (10) 의 무게와, 상기 관계로부터 퇴적되어 있는 산의 정부 (P) 를 추정함으로써, 정부 (P) 의 높이를 판정해도 된다.

경사각 조정부 (14) 는, 정상 판정부 (13) 가 판정한 높이와 동일한 높이의 상기 노정 벙커 (10) 의 벽면 위치, 혹은, 그 벽면 위치와 그 벽면 위치로부터 미리 설정한 마진분만큼 상방의 위치의 범위에 위치하는 벽면 위치에 고로 원료가 유도되도록, 상기 정상 판정부 (13) 가 판정한 높이의 변화에 따라, 상기 경사판 (11) 의 경사각 (θ) 을, 연속적 혹은 단속적으로 작아지도록 변경한다.

상기 마진은 최대 1 m 로 한다. 정부 (P) 의 높이로부터 1 m 이내의 범위이면, 벽면에 충돌하여 반발하여 튀어오르는 것에 의한 문제가 작은 것을 확인했기 때문이다. 마진은 바람직하게는 0.5 m 이다.

여기서, 실험 혹은 이론으로부터, 낙하하여 경사판 (11) 에 맞닿은 고로 원료가 경사판 (11) 을 따라 안내되고, 또한 경사판 (11) 으로부터의 자유 낙하의 궤적을, 경사각 (θ) 에 관련지어 구한다. 그리고, 경사각 (θ) 과, 경사판 (11) 에서 유도된 고로 원료가 벽면에 맞닿는 평균 위치의 관계를 구하고, 테이블이나 관계식 등의 상태로 기억부에 기억해 둔다.

그리고 경사각 조정부 (14) 는, 정상 판정부 (13) 가 판정한 높이와 동일한 높이의 상기 노정 벙커 (10) 의 벽면 위치에 고로 원료를 유도 가능한 경사각 (θ) 을, 기억부의 정보에 기초하여 구하고, 그 구해진 경사각 (θ) 이 되도록, 경사판 (11) 의 경사각 (θ) 을 변경한다. 경사판 (11) 으로부터의 고로 원료의 유도에는 편차가 있기 때문에, 정상 판정부 (13) 가 판정한 높이와 동일한 높이의 상기 노정 벙커 (10) 의 벽면 위치보다 예를 들어 10 ㎝ ∼ 20 ㎝ 높은 위치를 목표로 한 경사각 (θ) 을 구하고, 고로 원료를 유도하도록 하는 것이 바람직하다. 경사각의 조정은, 소정 샘플링 시간에 연속적으로 실시해도 되고, 정부 (P) 의 높이 변화가 소정 이상 변화할 때마다 변화하도록 해도 된다.

경사각 조정부 (14) 는, 노정 벙커 (10) 내에 미리 설정한 초기 투입량 이상의 고로 원료가 투입되어 저류되었다고 판정한 경우에 개시한다. 예를 들어, 정상 판정부 (13) 가 원료층의 증가를 검지한 경우에, 노정 벙커 (10) 내에 초기 투입량 이상의 고로 원료가 저류되었다고 판정한다. 또한, 노정 벙커 (10) 의 무게를 계량하고, 초기 투입량에 대응하는 중량의 증가를 검출함으로써 초기 투입량 이상의 고로 원료가 저류되었다고 판정하는 등, 다른 수단에 의해 초기 투입량 이상의 고로 원료가 저류되었다고 판정해도 된다.

여기서, 원료층의 투입량의 초기 투입량 중, 최초의 1/10 이상의 범위로 투입되는 고로 원료를, 코크스를 함유하지 않는 광석 원료로 한다. 노정 벙커 (10) 에 최초로 투입한 영역의 고로 원료는, 가장 초기에 노정 벙커로부터 배출되기 때문에, 고로 무차원 반경의 중심부에 장입되는 것이 된다. 한편으로, 혼합 코크스에 의해 광석층의 반응성을 개선할 필요가 있는 것은 광석량이 많은, 광석층 중간부이다. 이와 같은 것으로부터, 혼합 코크스는 배출의 중기에 가장 많이 혼합되는 것이 바람직하다. 그것은, 배출 초기에는 혼합되는 코크스를 저감시킬 필요가 있기 때문이다. 그 때문에, 원료 배출 초기에는 혼합 코크스를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 노정 벙커 (10) 의 배출구 (10b) 를 포함하는 초기 부분에는 광석 원료만이 퇴적된 층이 된다. 이 경우에도, 한 번 경사판 (11) 에 맞닿고 나서 저류가 이루어지므로, 입경이 거친 광석이 주로 배출구 (10b) 측에 편석되어 저류된다. 초기 투입량의 1/2, 나아가서는 전부가 코크스를 함유하지 않는 광석 원료여도 된다.

또, 경사판 (11) 의 경사각 (θ) 의 수평 방향에 대한 초기 각도를 45 도로 한다. 또, 본 실시형태에서는, 경사각 (θ) 이 25 도 미만이 되었다고 판정하면, 노정 벙커 (10) 로의 고로 원료의 장입을 종료한다. 고로 원료의 장입 종료 조건은, 다른 조건을 채용해도 상관없다.

단, 경사각 (θ) 이 지나치게 큰 경우에는, 벽면에 재료를 유도할 수 없을 우려가 있다. 반대로 경사각 (θ) 이 지나치게 작으면, 경사각 (θ) 의 측방으로부터도 원재료가 소정량 이상 낙하하기 쉬워짐과 함께, 낙하 속도가 얻어지지 않아 벽면에 재료를 유도할 수 없을 우려가 있다. 이 관점에서, 본 실시형태에서는, 경사각 (θ) 을 45 도 내지 25 도의 범위로 하고 있다. 또, 산이 높아질수록 경사각 (θ) 을 작게 하므로, 본 실시형태에서는, 25 도 미만이 된 경우를 장입 종료로 하고 있다.

(동작과 그 외)

최근, 고로 조업에 있어서는, 장입물의 노 내 입도 분포를 적절히 하여, 고로 (20) 내를 상승하는 가스의 노 반경 방향에서의 유량 분포를 조정하고, 노 내에 있어서의 통기성이나 고로 원료의 환원 및 노체의 열부하 등을 원하는 상태로 하고 있다. 구체적으로는, 노 중심부에 가스가 많이 흐르는 조업이 바람직하다고 여겨지고 있다. 덧붙여서, 이것을 중심류 지향 혹은 중심류 조업이라고 한다.

그와 같은 가스의 유량 분포 (이하, 간단히 가스류 분포라고도 한다) 는, 주로, 노 내에 형성되는 광석층과 코크스층의 두께비나, 그것들의 장입시에 조정되는 노 반경 방향에서의 입도 분포에 의해 결정된다. 특히, 선회 슈트 (21) 를 구비하고, 노정에 노정 벙커 (10) 를 병렬로 배치한 벨리스형 장입 장치를 사용하는 경우, 그 노정 벙커 (10) 내에 고로 원료를 장입하면, 퇴적된 고로 원료의 사면상에서 분급되어, 입경에 의한 편재가 발생한다. 요컨대, 노정 벙커 (10) 내의 우측으로 낙하한 고로 원료는, 낙하 위치로부터 떨어진 중심부인 배출구 (10b) 측으로 조립이 이동하므로, 세립이 낙하 위치인 우벽측으로 편석되어 퇴적되고, 조립이 배출구 (10b) 측인 좌측으로 편석되어 퇴적되게 된다.

이로써, 노정 벙커 (10) 의 배출구 (10b) 로부터 조립, 중립, 세립 등의 순서로, 고로 원료를 내보낼 수 있게 된다. 이와 같이, 입도별로 내보내 고로 (20) 내에 성층함으로써, 고로 (20) 의 중심부에 조립을 퇴적시키는 것이 가능해지고, 중심류가 발달한 가스류 분포가 안정적으로 얻어지게 된다.

여기서, 노정 벙커 (10) 로부터, 고로 원료를 고로 (20) 로의 장입시에, 그 노정 벙커 (10) 로부터, 하방에 배치한 고로 (20) 내의 선회 슈트 (21) 로 내보낼 때, 중심측으로부터, 즉 막자사발상의 사면의 하측으로부터 고로 원료를 쌓아올리듯이 퇴적시키는 편이, 노벽측으로부터 막자사발상의 사면의 상측으로부터 고로 원료를 굴리듯이 퇴적시키는 것보다도, 퇴적 고로 원료의 무너짐 등의 현상이 없어, 원하는 퇴적 형상이 된다. 이것을 고려하여, 본 실시형태에서는, 선회 슈트 (21) 의 선단을 노의 중심부에서 주변 방향으로 이동 경동시키면서 선회시켜, 고로 원료를 장입하도록 (역경동 장입) 설정한다.

즉, 선회 슈트 (21) 의 선단을, 고로 (20) 의 중심으로부터 주변을 향하여 서서히 경동시키면서 선회시키는 역경동 장입을 실시함으로써, 노정 벙커 (10) 내의 고로 원료의 낙하 위치를 내보냄구로부터 떨어진 측벽으로 하도록 경사판 (11) 을 경동시키고, 소정의 고로 원료 입도 분포를 얻는다. 그리고, 선회 슈트 (21) 로 상기와 동일하게 내보냄으로써, 고로 (20) 의 중심부에 조립이, 주변부에 세립이 모이게 된다.

또한, 상기에서는 중심류가 발달한 가스류 분포를 얻는 경우의 설명이지만, 조업자의 의향에 의해 주변류를 발달시키고자 하는 경우에는, 고로 (20) 의 주변으로부터 중심을 향하여 서서히 경동시키면서 선회시키는 순경동 장입을 실시하여, 주변측에 조립을 배치하도록 해도 된다.

또한, 고로 (20) 의 상부에는 복수의 노정 벙커가 배치되고, 소정의 순서로 각 노정 벙커 (10) 의 고로 원료가 고로 (20) 내에 장입된다. 본 발명은 혼합 재료를 장입하는 경우에 특히 유효하다.

여기서, 정상 판정부 (13) 가 원료층의 증가를 검지하는 정도로, 요컨대 노정 벙커 (10) 내에 미리 설정한 초기 투입량 이상의 고로 원료가 저류되고 나서, 경사판 (11) 의 제어를 개시하고 있는 것은, 퇴적되어 있는 고로 원료의 정부 (P) 를 향하여 재료를 유도하는 것이 곤란하기 때문이다.

실시예

도 2 에, 고로 (20) 내에 있어서의 일반적인 고로 원료의 퇴적 형상을 나타낸다. 도 2 에 기재된 스톡 라인이란, 고로 원료를 장입하는 기준이 되는 위치로서, 원료 장입 기준면이 되는 위치이다. 이 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 특히 광석 (1) 은 무차원 반경에서 0.3 ∼ 0.7 부근에 집중하여 퇴적되어 있는 것을 알 수 있다. 광석은 코크스와 비교하여 입경이 1/3 정도로 작고, 가스를 흘리기 어려운 것으로부터, 이 부분의 광석의 반응성 개선이 필요하고, 이 부분에 코크스를 혼합하는 것이 유효하다고 생각된다. 광석 (1) 은 무차원 반경 0 내지 1 을 향하여 장입되기 때문에, 이 부분에 코크스를 혼합하기 위해서는 배출 초기부터 중기에 걸쳐 혼합 원료를 배출하는 것이 유효하다고 생각된다.

도 3 에, 고로 (20) 상부에 배치하는 비교예의 노정 벙커 (10) 를 나타낸다. 이 노정 벙커 (10) 에서는, 배출구 (10b) 근방의 「1」의 부분의 고로 원료가 먼저 배출된다. 또한, 비교예 2 에서는, 「1」의 부분도 혼합 코크스로 되어 있다. 계속해서 배출구 (10b) 바로 위에 위치하는 「2」의 부분의 고로 원료가 배출되고, 그 후에 「3」의 부분이 배출된다. 또 노정 벙커 (10) 내에서는, 고로 원료의 입도에 따라, 조립이 퇴적면 하부에 편석된다. 여기서, 노정 벙커 (10) 에 장입되는 코크스는 광석보다 크기 때문에, 스커트부의 하부에 편석된다. 즉 도 3 중 「2」의 부분에 코크스를 편석시킬 수 있으면, 혼합 원료를 무차원 반경에서 0.3 ∼ 0.7 부근에 집중하여 장입하는 것이 가능해진다.

그러나, 1 회의 고로 원료 장입 중에 고로 원료 퇴적면 (퇴적된 고로 원료 (1) 의 상면) 의 정부 (P) 에 따라 경사판 (11) 의 각도를 조정하지 않는 경우에는, 도 3 에 기재된 바와 같이 고로 원료 「3」의 부분에도 스커트부가 발생되어, 「3」의 부분에 편석되는 고로 원료가 존재한다.

이에 대해, 본 실시형태에서는, 그것을 피하기 위해, 고로 원료 퇴적면의 정부 (P) 에 따라 경사판 (11) 의 각도를 제어하고, 도 1 에 나타내는 바와 같이 고로 원료의 배출구 (10b) 바로 위의 대면 (먼 측) 의 벽면에 고로 원료 퇴적물 (1) 의 정부 (P) 를 만들어, 배출구 (10b) 를 향하여 스커트부를 형성하도록 제어하였다.

본 실시형태에 의하면, 도 3 에 나타내는 바와 같은, 종래에는 퇴적 고로 원료 「3」의 부분에 편석되어, 배출 말기에 장입되어 있던 코크스가 감소하고, 혼합 원료의 장입 위치의 제어가 보다 정확해진다.

여기서, 고로 원료 장입면으로부터의 고로 원료 장입 위치의 높이와, 혼합 원료를 광석과 혼합할 때의 혼합 타이밍이, 코크스 혼합량에 큰 영향을 미치는 것을 알아내었기 때문에, 각각을 변화시켰을 때의 고로 (20) 의 조업 평가를 실시하였다.

여기서, 발명예 1 ∼ 4, 비교예 2 는, 고로 원료 퇴적면 (퇴적된 고로 원료 (1) 의 상면) 의 정부 (P) 에 따라 경사판 (11) 의 각도를 조정한 경우의 예이고, 비교예 1 은, 경사판 (11) 의 경사 각도를 25 도로 고정하여 실시한 경우이다.

또 발명예 1 ∼ 4, 비교예 1 은, 혼합 코스 혼합 타이밍을 늦춘 예이고, 발명예 1, 2, 4, 비교예 1 은, 초기 투입량의 1/10 이 코크스를 함유하지 않는 광석 원료인 경우이고, 발명예 3 은, 초기 투입량의 2/10 가 코크스를 함유하지 않는 광석 원료인 경우이다. 비교예 2 는, 코크스를 함유하지 않는 광석 원료의 부분이 없는 경우의 예이다.

이 때의, 각 발명예 및 비교예에 있어서의 배출 비율과 혼합비의 관계를 도 4 에 나타낸다. 또, 각 발명예 및 비교예에 있어서의 각 혼합도의 표준편차를 나타낸다. 이것들로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명예에서는, 비교예에 비해, 편석이 대폭 억제되는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 발명예 3 이 가장 편석이 작고, 비교예 4 에서 가장 편석이 커져 있는 것을 알 수 있다. 편석이 억제되는 경우에는, 배출 말기에 장입되어 있던 코크스가 감소하여, 혼합 코크스의 장입 위치의 제어를 보다 정확하게 할 수 있게 된다.

또, 표 1 에 그 때의 조업 결과를 나타낸다.

표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명예 1 ∼ 4 와 비교예 1 을 비교하면, 경사판 (11) 의 경사각을 고정시킨 경우 (비교예 1) 에 비해, 고로 원료 퇴적면의 상승에 따라 경사판 (11) 의 경사각을 변경하고 있는 발명예 1 ∼ 4 쪽이, 가스 이용률이 향상되고 또한 환원재비가 저하되는 것을 알 수 있었다.

또한, 발명예 1 ∼ 3 과 발명예 4 로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명예 1 ∼ 3 과 같이 원료면으로부터의 장입 높이를 1.0 m 이하로 억제함으로써, 원료면으로부터의 장입 높이가 1.0 m 보다 큰 경우에 비해, 가스 이용률이 향상되고 또한 환원재비가 저하되는 것을 알 수 있었다. 여기서 발명예 4 와 같이, 고로 원료 장입면으로부터의 장입 높이를 1.0 m 보다 상승시키면, 일부의 고로 원료가 벽에 반발하여 튀어올라, 노정 벙커 (10) 내의 고로 원료 퇴적의 정부 (P) 가 매끄럽게 되었기 때문에 혼합 원료의 편석이 억제되고, 그 결과, 고로 원료 배출 후기에 일부의 코크스가 배출되게 되어 코크스 혼합량이 불균일해져, 그 만큼, 가스 이용률이 저하되고, 또 환원재비가 상승하였다고 추정된다.

이 결과들로부터, 고로 원료 퇴적면의 상승에 따라 경사판 (11) 의 경사각을 변경하고, 또한 고로 원료 장입 위치는 1 m 이하로 설정하는 것이 바람직하다고 생각된다.

또, 발명예 1 ∼ 4 와 비교예 2 의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 고로 원료 퇴적면의 상승에 따라 경사판 (11) 의 경사각을 변경해도, 혼합 원료의 혼합 타이밍이 「0.0」인 경우 (비교예 2) 에 비해, 혼합 원료의 혼합 타이밍을 0.1 이상으로 늦춤으로써, 초기에 편석되는 코크스가 억제되어, 무차원 반경에서 0.3 ∼ 0.7 부근에 혼합 원료를 잘 혼합할 수 있었던 것에서 기인하여, 가스 이용률의 향상과 환원재비의 저하를 확인할 수 있었다.

이상으로부터, 고로 원료 퇴적면의 상승에 따라 경사판 (11) 의 경사각을 변경하고, 또한, 혼합 원료의 혼합 타이밍을 0.1 이상으로 늦춤으로써, 가스 이용률의 향상과 환원재비의 저하를 실시할 수 있는 것을 알 수 있었다.

여기서, 도 6 에 고로 원료의 배출 비율과, 고로 원료면으로부터의 장입 높이를 1 m 로 했을 때의 경사판 (11) 의 각도의 변화를 나타낸다. 또한 노정 벙커 (10) 의 하부에서 벽면이 비스듬하게 되어 있는 부분에 고로 원료를 계속 장입하는 동안에는, 경사판 (11) 을 45 도로 일정하게 하였다.

이 결과, 배출 비율이 20 ％ 까지는 제어판의 각도를 45 도로 일정하게 하고, 그 후 배출 비율이 100 ％ 가 됨에 따라, 25 도까지 단조 감소하였다. 이것들로부터 경사판 (11) 의 각도 제어는, 고로 원료 장입 비율이 20 ％ 이후의 영역에 있어서 45 도 내지 25 도까지 단조 감소시키는 것이 바람직하다.

이상, 본원이 우선권을 주장하는, 일본 특허출원 2015-108624호 (2015년 5월 28일 출원) 의 전체 내용은, 참조에 의해 본 개시의 일부를 이룬다.

여기서는, 한정된 수의 실시형태를 참조하면서 설명했지만, 권리 범위는 그것들에 한정되는 것은 아니고, 상기 개시에 기초하는 각 실시형태의 개변은 당업자에게 있어 자명한 것이다.

1 : 퇴적된 고로 원료
10 : 노정 벙커
10a : 투입구
10b : 배출구
10c : 벽면
11 : 경사판
12 : 구동부
13 : 정상 판정부
14 : 경사각 조정부
15 : 벨트 컨베이어
16 : 광석 원료
17 : 코크스
20 : 고로
21 : 선회 슈트
P : 정부
θ : 경사각

Claims (5)

1. 고로에 장입하기 위한 노정 벙커에 투입된 고로 원료를, 당해 노정 벙커 내에 편석시켜 저류시키기 위한 고로에의 원료 장입 장치로서,
   상기 노정 벙커 내에 배치되고, 상기 노정 벙커에 투입된 고로 원료를 받아 상기 노정 벙커 내의 벽면을 향하여 유도하는 경사진 경사판과,
   상기 노정 벙커 내에 저류되어 있는 고로 원료의 산의 정부의 높이를 검출 혹은 추정에 의해 판정하는 정상 판정부와,
   상기 노정 벙커 내에 미리 설정한 초기 투입량 이상으로 고로 원료가 저류되면, 상기 정상 판정부가 판정한 높이와 동일한 높이의 상기 노정 벙커의 벽면 위치, 혹은 그 벽면 위치와 그 벽면 위치로부터 미리 설정한 마진분만큼 상방의 위치의 범위에 위치하는 벽면 위치를 향하여 고로 원료가 유도되도록, 상기 정상 판정부가 판정한 높이에 따라, 상기 경사판의 경사각을 변경하는 경사각 조정부를 구비하고,
   상기 초기 투입량 중, 당해 초기 투입량의 적어도 1/10 의 범위의 양인 최초로 투입되는 고로 원료는, 코크스를 함유하지 않는 광석 원료이고, 상기 초기 투입량은 중량으로 규정되는 것을 특징으로 하는 고로에의 원료 장입 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마진은 1 m 인 것을 특징으로 하는 고로에의 원료 장입 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 경사각 조정부에서 경사각의 조정이 실시되는 상태에서는, 상기 노정 벙커에 투입되는 고로 원료는, 광석 원료와 코크스의 혼합 원료인 것을 특징으로 하는 고로에의 원료 장입 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 경사판의 경사각은, 수평 방향에 대한 부각의 초기 각도를 45 도로 하고, 그 경사각이 25 도 미만이 되었다고 판정하면, 상기 노정 벙커로의 고로 원료의 투입을 종료하는 것을 특징으로 하는 고로에의 원료 장입 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 경사판의 경사각은, 수평 방향에 대한 부각의 초기 각도를 45 도로 하고, 그 경사각이 25 도 미만이 되었다고 판정하면, 상기 노정 벙커로의 고로 원료의 투입을 종료하는 것을 특징으로 하는 고로에의 원료 장입 장치.

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