CN106133151A - 向高炉装入原料的方法 - Google Patents

Abstract

一种向高炉装入原料的方法，其利用旋转溜槽将矿石类原料和焦炭这样的高炉装入原料装入高炉内，该方法不将装入高炉内的焦炭与矿石类原料混合，而是以焦炭层和矿石层的形式将该高炉装入原料装入高炉内，或者将装入高炉内的焦炭的一部分与矿石类原料混合，以焦炭层和焦炭与矿石类原料的混合层的形式将该高炉装入原料装入高炉内，每批装料装入炉内的焦炭层到达高炉炉腹部时，适当地控制该高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比，同时将该高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚控制为190mm以下，由此可同时实现稳定的高炉操作、和矿石层的薄层化引起的还原效率的提高。

Description

向高炉装入原料的方法

技术领域

本发明涉及向高炉装入原料的方法。

背景技术

近年来，从防止地球温室化的方面出发，要求削减CO₂。特别是在钢铁产业中，CO₂排放量的约70％来自高炉，因而要求降低高炉中的CO₂排放量。

对高炉而言，一般将烧结矿、颗粒、块状矿石等矿石类原料和焦炭从炉顶交替地以层状装入，由风口流通燃烧气体而得到生铁。所装入的作为高炉装入原料的焦炭和矿石类原料从炉顶向高炉炉腹部下降，从而产生矿石的还原和原料的升温。并且，对于矿石类原料层而言，由于升温和来自上方的负荷，在填埋矿石类原料间的空隙的同时缓慢地发生变形，在高炉炉腹部形成通气阻力非常大、气体几乎不流动的所谓熔融层。

此处，高炉中的CO₂削减可以通过削减在高炉中使用的还原材(焦炭、微粉炭、天然气等)而实现，但该情况下，提高矿石层的还原效率很重要。

作为这样的提高矿石层的还原效率的方法，例如，如非专利文献1所示，已知降低矿石层的层厚、减少未还原的矿石。

另一方面，在降低矿石层的层厚的情况下，焦炭层的层厚也同时减少。但是，若焦炭层的层厚减少，则在矿石发生软化熔融的熔融带中，通气阻力上升。此处，熔融带的通气阻力会对高炉整体的通气性产生较大影响，经验上可知，若该熔融带的通气阻力上升，则会妨碍高炉的稳定操作。

因此，为了防止高炉内、特别是熔融带的通气阻力的上升，实现高炉的稳定操作，对于焦炭层的下限层厚也在进行各种研究。

例如，非专利文献2中示出使焦炭层的下限层厚以高炉炉腹部的平均值计为190mm左右，并且示出，若层厚为该值以下，则熔融带的通气阻力上升，高炉的稳定操作被妨碍。

另外，专利文献1中公开了一种高炉装入物分布控制方法，其按照高炉炉口部的每1层焦炭层的平均层厚为60cm(600mm)以上的方式对焦炭装入量进行调整，从而避免焦炭层的局部薄层化。

需要说明的是，在装入原料的高炉炉口部和形成熔融带的高炉炉腹部，内径是不同的，因此，高炉炉口部的焦炭层的层厚一般为高炉炉腹部的焦炭层的层厚的2.2倍左右。

此外，专利文献2中公开了一种高炉操作法，其中，为了防止熔融带中的通气阻力上升，使高炉炉腹部的焦炭层厚为250mm以上。

如上所述，为了进行稳定的高炉操作，认为需要使高炉炉腹部的平均焦炭层厚为一定以上，在实际的高炉操作中，现状也是将高炉炉腹部的平均焦炭层厚至少确保为190mm左右，视条件不同而有时确保为250mm以上，从而进行焦炭的装入。

另外还已知，为了改善熔融带的通气阻力，向矿石类原料层中混合焦炭是有效的，为了获得适当的混合状态而报道了许多研究。

例如，在专利文献3中，在无料钟高炉中，向矿石料斗中的下游侧的矿石料斗装入焦炭，在输送机上向矿石上层积焦炭，将它们装入炉顶料仓，从而将矿石和焦炭经由旋转溜槽装入高炉内。

另外，在专利文献4中，将矿石和焦炭分别贮存于炉顶的料仓，从而同时混合装入焦炭和矿石，由此同时进行焦炭的通常装入用批次(batch)、焦炭的中心装入用批次以及混合装入用批次这3个支路。

此外，在专利文献5中，为了防止高炉操作中的熔融带形状的不稳定和中心部附近的气体利用率的降低，实现安全操作和热效率的提高，在高炉的原料装入方法中，将全部矿石和全部焦炭完全混合后装入炉内。

另外，在专利文献6中，作为享有混合焦炭所产生的反应性提高效果的手段，公开了下述技术：通过将高反应焦炭、和根据JIS M 8713测定的还原率即所谓JIS还原率低的矿石进行混合，由此使低反应性矿石高效率地进行反应，提高高炉的反应性。

如此，报道了许多向矿石层中混合焦炭的技术。然而现状是，即便是向矿石层中混合焦炭的情况下，为了确保熔融带的通气阻力而需要的焦炭层的层厚也未必明确。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-18310号公报

专利文献2：日本特开平6-136414号公报

专利文献3：日本特开平3-211210号公报

专利文献4：日本特开2004-107794号公报

专利文献5：日本特开昭55-079810号公报

专利文献6：日本特开昭64-036710号公报

专利文献7：日本特愿2013-264319号说明书

专利文献8：日本特开平8-189926号公报

非专利文献

非专利文献1：材料とプロセス(材料与工艺)63卷894页(2000年)

非专利文献2：鉄と鋼(铁与钢)87卷5号342-349页(2001年)

非专利文献3：鉄と鋼(铁与钢)79卷8号927-933页(1993年)

发明内容

发明要解决的课题

然而，在实际操作时对上述高炉炉腹部的熔融带的通气阻力进行测定是极其困难的，为了对此进行评价，在模拟了高炉熔融带的装置中需要精确地再现高炉内的气体流动。

此处，高炉熔融带由因发生软化收缩而通气阻力非常大的矿石熔融层、和不发生软化收缩而通气阻力小的焦炭层这两层构成。因此，在熔融带流动的气体在焦炭层横向流动。因此，为了模拟高炉熔融带中的气体流动，需要再现横向的气体流动。

为了实现该气体流动，发明人首先在专利文献7中公开了“一种模拟了高炉熔融带的反应装置，其结构为：并列配置试样加热炉和气体加热炉，该试样加热炉在内部具有能够填充铁矿石和/或烧结矿以及焦炭的试样填充容器，该反应装置使在该气体加热炉中被加热的气体相对于该试样填充容器内的试样填充层从横向水平地流通。”。

该模拟了高炉熔融带的反应装置的结构为：相对于试样填充层从水平方向流通气体，同时，相对于矿石在铅直方向施加负荷。并且，通过为这样的结构，能够以良好的精度再现现有的模拟了高炉熔融带的装置(例如专利文献8或非专利文献3)无法再现的、高炉熔融带中的横向的气体流动，即熔融带附近的气体流动，由此，能够对根据实际设备的高炉熔融带的通气阻力进行测定。

本发明的目的在于，有效利用上述反应装置，对以往未能阐明的高炉炉腹部的熔融带的气体通气性主导因素(ガス通気性支配因子)进行阐明，并进行最佳的层结构设计，由此提供一种能够同时实现稳定的高炉操作和矿石层的薄层化引起的还原效率的提高的向高炉装入原料的方法。

用于解决课题的方案

发明人为了达到上述目的，关于使用专利文献7中公开的模拟了高炉熔融带的反应装置、不将焦炭和矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况，对焦炭层和矿石层的层厚进行各种变化，对熔融带附近的气体流动、进而该熔融带的通气阻力进行了反复深入的研究。

另外，关于将焦炭的一部分与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况，也对焦炭层和焦炭与矿石类原料的混合层(下文中也称为混合层)的层厚进行各种变化，对熔融带附近的气体流动、进而该熔融带的通气阻力进行了反复深入的研究。

结果发现，即便在小于以往被认为是下限的焦炭层的平均层厚的情况下，若调整焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比，确保最低限的层厚，则也可确保熔融带中的气体的通气性，能够进行高炉的稳定操作。另外发现，通过如上所述降低焦炭层的层厚，矿石层、混合层也被薄层化，其结果，还能够同时实现还原效率的提高。

此外发现，将焦炭的一部分以与矿石类原料的混合层的形式装入时的熔融带的气体通气性还受到混合层中的焦炭混合比、以及焦炭层的层厚的影响，通过对这些关系进行适当地控制，能够同时实现更稳定的高炉操作和焦炭量的降低。

本发明是基于上述技术思想、进而加以研究而完成的。

即，本发明的要点构成如下。

1.一种向高炉装入原料的方法，其为利用旋转溜槽将矿石类原料和焦炭这样的高炉装入原料装入高炉内的向高炉装入原料的方法，其中，

不将装入高炉内的焦炭与矿石类原料混合，而是以焦炭层和矿石层的形式将该高炉装入原料装入高炉内，或者将装入高炉内的焦炭的一部分与矿石类原料混合，以焦炭层和焦炭与矿石类原料的混合层的形式将该高炉装入原料装入高炉内，

每批装料装入炉内的焦炭层到达高炉炉腹部时，将该高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比控制为下述式(1)或(2)所示的范围，同时将该高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚控制为190mm以下。

在不将焦炭与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况下：

Lcm_in/Dc≥2 (1)

在将焦炭的一部分与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况下：

Lcm_in/Dc≥-0.0063C_mix+2 (2)

此处，C_mix为混合层中的焦炭混合比(kg/t)，Lcm_in为每批装料装入炉内的焦炭层在高炉炉腹部的最小层厚(mm)，Dc为焦炭的算术平均粒径(mm)。

2.如上述1所述的向高炉装入原料的方法，其中，

将装入高炉内的焦炭的一部分与矿石类原料混合，以焦炭层和焦炭与矿石类原料的混合层的形式将上述高炉装入原料装入高炉内的情况下，

根据该混合层中的焦炭混合比，将每批装料装入炉内的上述焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚控制为下述式(3)所示的范围。

Lc_ave≥50×(-0.0063C_mix+2)+80 (3)

此处，C_mix为焦炭混合比(kg/t)，Lc_ave为每批装料装入炉内的焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚(mm)。

3.如上述2所述的向高炉装入原料的方法，其中，上述焦炭混合比C_mix为80kg/t以上。

发明的效果

根据本发明，能够同时实现稳定的高炉操作和还原效率的提高。另外，在将焦炭的一部分与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况下，焦炭量降低，还能够削减CO₂排放量。

附图说明

图1是示出模拟了高炉熔融带的反应装置的示意图。

图2是将未混合焦炭与矿石类原料而是以焦炭层和矿石层的形式将高炉装入原料装入高炉内时的1400℃的通气阻力相对于焦炭层厚Lc与焦炭的算术平均粒径D_C之比(Lc/D_C)作图而成的图。

图3是示出熔融的矿石侵入熔融带中的焦炭层的形态的示意图，(a)为焦炭层的层厚厚的情况，(b)为焦炭层的层厚薄的情况。

图4是将各焦炭混合比条件下的1400℃的通气阻力相对于焦炭层厚Lc与焦炭的算术平均粒径D_C之比(Lc/D_C)作图而成的图。

图5是将到达作为基准的通气阻力值时的焦炭层厚Lc与焦炭的算术平均粒径D_C之比(Lc/D_C)相对于焦炭混合比C_mix作图而成的图。

图6是示出高炉实际设备中的高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚Lc_min与焦炭的算术平均粒径D_C之比(Lc_min/Dc)、和高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚Lc_ave的关系的图。

图7是示出高炉内的原料装入状态的示意图。

具体实施方式

下面，具体说明本发明。

首先，在不将焦炭与矿石类原料混合而以焦炭层和矿石层的形式将高炉装入原料装入高炉内的情况下，对于获知适当地设定高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比的必要性的实验(实验1)进行说明。

(实验1)

图1中示出该实验中所用的装置的示意图。图中，符号1为试样加热炉，该试样加热炉1在其内部具备试样填充容器2和加热装置3。另外，在试样填充容器2内形成有焦炭层4和矿石层5以层状填充而成的试样填充层6。并且，试样填充层6的温度可以由加热装置3来控制。

7为气体加热炉，该气体加热炉7也在其内部具备加热装置8。需要说明的是，9为气体混合器，10为气体流通用的配管，11为压力计，12为热电偶，13为压板，14为底座，15为连接棒，该连接棒为石墨或金属制。并且，16为负荷单元，此处使用了砝码。并且，通过该砝码16对试样填充层6施加了模拟高炉内的负荷。

另外，如图所示，该测定装置的最大特征在于并列配置了试样加热炉1和气体加热炉7。即，由于并列配置，因而在气体加热炉7中被加热的气体从横向侵入试样加热炉1内，其结果，所侵入的加热气体在试样填充容器1内的试样填充层6水平流动，因而能够再现高炉熔融带中的横向的气体流动。

此外，在该测定装置中，通过在底座14上放置砝码16，能够利用连接棒15和压板13对试样填充层施加与操作条件对应的一定的负荷，因此，与上述水平方向的气体流动相配合，能够对反映了高炉熔融带中的层结构的通气阻力进行评价。

此处，在该实验中，使用上述装置，对焦炭层和矿石层的层厚进行各种变化，测定了熔融带的通气阻力。实验条件列于表1。

需要说明的是，在改变焦炭层的层厚的情况下，按照初期的每单位体积的气体流通量一定的方式还一并改变了气体流量。另外，将各层的厚度调整成与部位无关而大致一定。

[表1]

在图2中将1400℃的通气阻力的测定结果相对于焦炭层厚与焦炭的算术平均粒径之比作图而示出。此处，将焦炭层厚记为Lc(mm)，焦炭的算术平均粒径记为Dc(mm)。需要说明的是，1400℃是操作中的高炉中的熔融带的代表性温度。

由该图可知，焦炭层厚与焦炭的算术平均粒径之比(Lc/Dc)小于2时，通气阻力急剧上升。

此处，关于焦炭层厚与焦炭的算术平均粒径之比小于2时通气阻力急剧上升的理由，发明人考虑如下。

即，如图3的(a)和(b)所示，在熔融带中，与焦炭层4的层厚厚的情况相比，若焦炭层4的层厚变薄，则每单位厚度中熔融矿石层21a与焦炭层4接触的界面数增加。此处，熔融的矿石从各界面侵入焦炭层，因此，在焦炭层薄的情况下熔融的矿石对于焦炭层的相对侵入厚度增加。因此，焦炭层中气体容易流动的部分减少，通气阻力上升。图3中，符号21b为熔融的矿石的侵入层。

特别是，在焦炭层厚与焦炭的算术平均粒径之比小于2的情况下，焦炭层的层厚小于2个焦炭颗粒，会产生仅存在1个焦炭颗粒的部分。这种情况下，该焦炭颗粒从上下被熔融的矿石所包围，因此在该部分横向的气体流动被堵塞。

因此，发明人认为，若焦炭层厚与焦炭的算术平均粒径之比小于2，则通气阻力急剧地上升。

由以上的实验结果可知，本发明中，在不将焦炭与矿石类原料混合而以焦炭层和矿石层的形式将高炉装入原料装入高炉内的情况下，每批装料装入炉内的焦炭层到达高炉炉腹部时，按照高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比满足下述式(1)的关系的方式进行装入。

Lc_min/Dc≥2 (1)

此处，Lc_min为每批装料装入炉内的焦炭层在高炉炉腹部中的最小层厚(mm)，Dc为焦炭的算术平均粒径(mm)。

另外，对高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比的上限没有特别限定，从极力降低焦炭层的平均层厚的方面考虑，优选为4以下。

这样，本发明中，通过将高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比控制为上述(1)式的范围，在不将焦炭与矿石类原料混合而进行装入的情况下，能够进一步降低以往被认为是下限的高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚，具体地说能够为190mm以下。

其中，由于需要使高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比为2以上，因此，作为高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚的下限值，为180mm左右是现实的。

需要说明的是，对焦炭的算术平均粒径没有特别限定，适合为20mm～60mm的范围。

另外，此处所说的焦炭的算术平均粒径如下求出：将随机抽取的一定量的焦炭按照筛网大的顺序进行筛分，求出残留于各筛的焦炭质量与该筛网之积，用所求出的积之和除以进行筛分的焦炭的总质量，由此求出该算术平均粒径。

即，若将焦炭的算术平均粒径记为D(m)、将进行筛分的焦炭的总质量记为M(kg)、将第i个筛的筛网记为d_i(m)、将第i个筛上残留的焦炭质量记为m_i(kg)、将筛的个数记为n，则焦炭的算术平均粒径D可以如下式那样来表示。

[数学式1]

$D=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(d_i\×m_i)}{M}$

接着，在将焦炭的一部分与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况下，对于获知适当地设定高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比的必要性的实验(实验2)进行说明。另外，在该情况下，对发现主导熔融带的气体通气性的混合层中的焦炭混合比与焦炭层的层厚的关系、具体地说混合层中的焦炭混合比与每批装料装入炉内的焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚的关系的方面进行说明。

需要说明的是，此处，将焦炭混合比记为C_mix(kg/t)，将每批装料装入炉内的焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚记为Lc_ave(mm)。另外，此处所说的焦炭混合比C_mix(kg/t)是指制造铁水1t时的混合层中的焦炭量(kg)。需要说明的是，该实验中也使用了与上述图1的装置相同的装置。

(实验2)

该实验中，形成焦炭层和将焦炭与矿石类原料混合而成的混合层，利用上述装置，测定了熔融带的通气阻力。此时，焦炭混合比为0kg/t(未进行矿石类原料和焦炭的混合)、80kg/t、160kg/t、230kg/t，在各焦炭混合比之下对焦炭层厚与焦炭的算术平均粒径之比进行各种变化。此处，将焦炭层厚记为Lc(mm)、将焦炭的算术平均粒径记为Dc(mm)。另外，将各层的厚度调整成与部位无关而大致一定。

需要说明的是，该实验中，制造铁水1t时所需要的焦炭量、所谓焦炭比一定、为(320kg/t)。另外，所使用的焦炭的算术平均粒径均为10mm。此外，在改变焦炭层的层厚的情况下，按照初期的每单位体积的气体流通量一定的方式还一并改变了气体流量。

在图4中，将各焦炭混合比条件下的1400℃的通气阻力的测定结果相对于焦炭层的层厚Lc与焦炭的算术平均粒径Dc之比(Lc/Dc)作图而示出。

由该图可知，在所有焦炭混合比的条件下，随着焦炭层的层厚Lc与焦炭的算术平均粒径Dc之比(Lc/Dc)减小，通气阻力均上升。

特别是，在不进行矿石类原料与焦炭的混合的情况下(混合比为0kg/t的情况下)，如在实验1中也示出的那样，若焦炭层的层厚Lc与焦炭的算术平均粒径Dc之比(Lc/Dc)小于2，则通气阻力急剧地上升。

因此，以不进行矿石类原料与焦炭的混合的情况下的焦炭层厚Lc与焦炭的算术平均粒径Dc之比(Lc/Dc)为2时的通气阻力的值(约22kPa/m)为基准，对于各焦炭混合比求出到达该通气阻力值时的Lc/Dc的值。将所求出的Lc/Dc的值相对于焦炭混合比C_mix作图，示于图5。

由该图可知，到达作为基准的通气阻力值时的焦炭层厚Lc与焦炭的算术平均粒径Dc之比(Lc/Dc)相对于焦炭混合比C_mix能够以直线进行近似。由此可知，通过使焦炭层厚Lc与焦炭的算术平均粒径Dc之比(Lc/Dc)相对于焦炭混合比C_mix如下述式(2a)那样来进行控制，从而能够确保所期待的通气阻力。

Lc/Dc≥-0.0063C_mix+2 (2a)

其中，在实际设备的高炉中，即便是通过相同装料所堆积的焦炭层，层厚也因位置而不同。因此，为了在实际设备的高炉中确保充分的通气阻力，高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚满足上述(2a)式的关系很重要。此处，若将高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚记为Lc_min(mm)，则该关系能够如下述式(2)那样来表示。

Lc_min/Dc≥-0.0063C_mix+2 (2)

需要说明的是，在将焦炭的一部分与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况下，关于即便焦炭层厚与焦炭的算术平均粒径之比小于2，只要为上述式(2)的范围则可确保通气阻力，发明人认为其原因在于：由于混合焦炭产生的混凝料效果，软化矿石层的收缩得到抑制，因而熔融矿渣在矿石层的渗透得到缓和，所以通气性得到改善。

另外，如图6所示，利用与高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚Lc_min和焦炭的算术平均粒径Dc的关系对实际设备高炉中的高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚Lc_ave进行整理时，在Lc_ave与Lc_min/Dc之间观察到相关性，它们的关系可以如下述式(3a)那样来表示。

Lc_ave＝50(Lc_min/Dc)+80 (3a)

根据上述(2)式和(3a)式，可得到焦炭混合比C_mix与每批装料装入炉内的焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚Lc_ave的关系式(3)。

Lc_ave≥50(-0.0063C_mix+2)+80 (3)

根据以上的实验结果，可发现将焦炭的一部分与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况下的、高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比的适当关系、以及与焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚的适当关系。

需要说明的是，该情况下，从降低焦炭量的方面考虑，高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚Lc_ave的上限也为190mm以下。

另外，作为与矿石类原料混合的焦炭混合比，优选为80kg/t以上。其中，作为与矿石类原料混合的焦炭混合比的上限，为230g/t左右。

接着，对于将本发明的原料装入方法适用于实际设备的旋转溜槽方式的高炉时的例子，基于图7进行说明。

图中，符号22为高炉、22a为高炉炉口部、22b为高炉炉腹部、23a～23c为炉顶料仓、23d为中心焦炭层、23e为周边焦炭层、23f为边界部、24为集料斗、25为无料钟式装入装置、26为旋转溜槽、27为风口的鼓风管。

需要说明的是，该例中，在炉顶料仓23a中仅贮存焦炭，进而在炉顶料仓23c中仅贮存矿石类原料。

关于不将焦炭与矿石类原料混合而进行装入时的旋转溜槽方式的高炉中的原料装入，通过利用旋转溜槽26交替地装入矿石类原料和焦炭来进行，在炉内，焦炭层4和矿石层5交替地形成层状而堆积。

此处，作为具体的焦炭层的装入步骤的例子，可以举出下述方法：通过所谓顺倾动方式，首先，使旋转溜槽26的原料装入位置处于高炉22的炉壁内周部，从仅装入了焦炭的炉顶料仓23a装入焦炭，由此在炉壁内周部形成周边焦炭层23e，接着使旋转溜槽26的原料装入位置处于高炉的轴心部，从炉顶料仓23a装入焦炭，由此在高炉的轴心部形成中心焦炭层23d。

如此形成由中心焦炭层23d和周边焦炭层23e构成的焦炭层4的情况下，通常，如图7所示，在中心焦炭层23d与周边焦炭层23e的边界部23f，焦炭层7的层厚最小(t_min)。

此处，在装入原料的高炉炉口部22a和形成熔融带的高炉炉腹部22b，内径是不同的，因此，高炉炉口部22a的焦炭层的层厚一般为高炉炉腹部22b的焦炭层的层厚的2.2倍左右。

因此，由作为目标的高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚来决定每批装料装入炉内的焦炭量，在焦炭层的层厚最小的中心焦炭层与周边焦炭层的边界部，按照为在高炉炉腹部作为目标的焦炭层厚的2.2倍左右的方式来调整装入量即可，在高炉炉腹部可得到作为目标的焦炭层的层厚。

另外，关于将焦炭的一部分以与矿石类原料的混合层的形式装入时的旋转溜槽方式的向高炉中的原料装入，例如，通过交替地进行从炉顶料仓23a仅装入焦炭、和从炉顶料仓23a和23c的焦炭装入与矿石装入的同时运出来实施，在炉内，焦炭层4和焦炭与矿石类原料混合而成的混合层5交替地形成层状而进行堆积。

此处，作为焦炭层的具体装入步骤的例子，可以举出下述方法：通过所谓顺倾动方式，首先，使旋转溜槽26的原料装入位置处于高炉22的炉壁内周部，从仅装入了焦炭的炉顶料仓23a装入焦炭，由此在炉壁内周部形成周边焦炭层23e，接着使旋转溜槽26的原料装入位置处于高炉的轴心部，从炉顶料仓23a装入焦炭，由此在高炉的轴心部形成中心焦炭层23d。

需要说明的是，在通过这样的装入步骤进行焦炭层的装入的情况下，依然如图7所示，在中心焦炭层23d与周边焦炭层23e的边界部23f，焦炭层4的层厚最小(t_min)。

另外，一般来说，在装入原料的高炉炉口部22a与形成熔融带的高炉炉腹部22b，内径是不同的，因此，高炉炉口部22a的焦炭层的层厚为高炉炉腹部22b的焦炭层的层厚的2.2倍左右。

因此，由与矿石类原料混合的焦炭混合比来设定作为目标的高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚，按照高炉炉口部的焦炭层的层厚为所设定的高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚的2.2倍左右的方式对焦炭装入量进行调整，由此能够将本发明的原料装入方法适用于高炉实际设备中。

实施例

(实施例1)

该例为不将装入高炉内的焦炭与矿石类原料混合而以焦炭层和矿石层的形式装入炉内的情况。

在图7所示的旋转溜槽方式的高炉实际设备中，以同一出铁比对高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比进行各种变化，对各情况下的操作成绩进行了比较。结果列于表2。

此处，出铁比是指将高炉每一天的出铁量(t/d)除以炉内容积(m³)而得到的值。另外，还原材比、焦炭比和微粉炭比为制造铁水1t时使用的还原材量、焦炭量和微粉炭量(kg/t)。

[表2]

由该表可知，在发明例1中，压力损失与现有例为同等程度，未观察到通气阻力的上升。另外，在发明例1中，与现有例相比，焦炭层的平均层厚、进而矿石层的层厚也大幅降低，还能够同时实现还原材比的降低引起的还原效率的提高。

另一方面，比较例1中，高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比小于2，因此与现有例相比压力损失增加，通气阻力上升。

(实施例2)

该例为将装入高炉内的焦炭的一部分与矿石类原料混合而以焦炭层和焦炭与矿石类原料的混合层的形式装入炉内的情况。

在图7所示的旋转溜槽方式的高炉实际设备中，以同一出铁比对与矿石类原料混合的焦炭混合比、和高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚进行各种变化，对各情况下的操作成绩进行比较。所得到的结果列于表3。

此处，出铁比是指将高炉每一天的出铁量(t/d)除以炉内容积(m³)而得到的值。另外，还原材比、焦炭比和微粉炭比为制造铁水1t时使用的还原材量、焦炭量和微粉炭量(kg/t)。

[表3]

表3

由该表可知，在发明例2和3中，压力损失小，能够确保充分的通气性。另外，焦炭比也降低，还能够一并实现还原材比的降低。

另一方面，在比较例2中，焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚小于上述(1)式所规定的下限，因此压力损失增加，通气性变差。另外，比较例2中，伴随着通气性的变差，焦炭比也增大。

(实施例3)

以表4的条件对焦炭混合比进行各种变化，对各情况下的操作成绩进行比较。所得到的结果列于表4。需要说明的是，除了表4所示的条件以外，为与实施例2的发明例2相同的条件。

[表4]

表4

	发明例4	发明例5	发明例6
				焦炭混合比Cmix(kg/t)	60	80	100
高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚Lcave(mm)	180	180	180
				(1)式的右边值	161	155	149
还原材比(kg/t)	510	508	507
				焦炭比(kg/t)	362	360	359
微粉炭比(kg/t)	148	148	148
				气体利用率(％)	48.1	48.2	48.3
填充层的压力损失(kPa/(Nm3/min))	21.8	21.7	21.6

由该表可知，在使焦炭混合比为80kg/t以上的发明例5和6中，与使焦炭混合比为60kg/t的发明例4相比，压力损失进一步降低，得到了更良好的通气性。另外，焦炭比也降低，还能够实现还原材比的进一步降低。

符号说明

1 试样加热炉

2 试样填充容器

3 加热装置

4 焦炭层

5 矿石层

6 试样填充层

7 气体加热炉

8 加热装置

9 气体混合器

10 气体流通用的配管

11 压力计

12 热电偶

13 压板

14 底座

15 连接棒

16 负荷单元(砝码)

21a 熔融矿石层

21b 熔融的矿石的侵入层

22 高炉

22a 高炉炉口部

22b 高炉炉腹部

23a～23c 炉顶料仓

23d 中心焦炭层

23e 周边焦炭层

23f 边界部

24 集料斗

25 无料钟式装入装置

26 旋转溜槽

27 风口的鼓风管

Claims (3)

1.一种向高炉装入原料的方法，其为利用旋转溜槽将矿石类原料和焦炭这样的高炉装入原料装入高炉内的向高炉装入原料的方法，其中，

不将装入高炉内的焦炭与矿石类原料混合，而是以焦炭层和矿石层的形式将该高炉装入原料装入高炉内，或者将装入高炉内的焦炭的一部分与矿石类原料混合，以焦炭层和焦炭与矿石类原料的混合层的形式将该高炉装入原料装入高炉内，

每批装料装入炉内的焦炭层到达高炉炉腹部时，将该高炉炉腹部的焦炭层的最小层厚与焦炭的算术平均粒径之比控制为下述式(1)或(2)所示的范围，同时将该高炉炉腹部的焦炭层的平均层厚控制为190mm以下，

在不将焦炭与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况下，

Lc_min/Dc≥2 (1)

在将焦炭的一部分与矿石类原料混合而将高炉装入原料装入高炉内的情况下，

Lc_min/Dc≥-0.0063C_mix+2 (2)

此处，C_mix为混合层中的焦炭混合比，单位为kg/t；Lc_min为每批装料装入炉内的焦炭层在高炉炉腹部的最小层厚，单位为mm；Dc为焦炭的算术平均粒径，单位为mm。

2.如权利要求1所述的向高炉装入原料的方法，其中，

将装入高炉内的焦炭的一部分与矿石类原料混合，以焦炭层和焦炭与矿石类原料的混合层的形式将所述高炉装入原料装入高炉内的情况下，

根据该混合层中的焦炭混合比，将每批装料装入炉内的所述焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚控制为下述式(3)所示的范围，

Lc_ave≥50×(-0.0063C_mix+2)+80 (3)

此处，C_mix为焦炭混合比，单位为kg/t，Lc_ave为每批装料装入炉内的焦炭层在高炉炉腹部的平均层厚，单位为mm。

3.如权利要求2所述的向高炉装入原料的方法，其中，所述焦炭混合比C_mix为80kg/t以上。