JP2000273508A - 高炉中心ガス流の強化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ベル高炉の操業においてコークス
等の固体炉芯部の活性化を図り、通気性を良好に保ち、
炉況を安定に維持することに最適な高炉中心ガス流の強
化方法を提供する。 【解決手段】 高炉内へコークスと鉄鉱石を層状に装入
するベル高炉の操業において、先に装入した高炉内のコ
ークス表面に鉄鉱石を装入するに当たり、大ベル上を排
出する鉄鉱石の排出速度を調節する高炉中心ガス流の強
化方法。 【効果】 適切な高炉内融着帯形状を安定して得ること
が可能となり、炉中心部の通気性を常に適正な状態に保
つことができ、高炉操業状況を安定に維持しつつ高レベ
ルの操業を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベル高炉の操業に
おいてコークス等の固体炉芯部の活性化を図り、通気性
を良好に保ち、炉況を安定に維持することに最適な高炉
中心ガス流の強化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年高炉の大型化に伴い、銑鉄の生産量
は飛躍的に増大しているが、大型化の利点を最大限に生
かすためには、高炉操業状況を如何に安定的に維持して
いくかが重要な課題となっている。殊に大型高炉では、
炉況が悪化すれば生産量は大幅に低下し、また次工程に
及ぼす影響も多大である。したがって、高炉操業に当た
っては種々の操業条件を適正に調整しなければならな
い。特に炉内における鉄鉱石・コークス等の装入原料の
分布を適正に管理することは重要なことである。

【０００３】一般に高炉は高炉炉頂部より鉄鉱石、焼結
鉱、ペレット（以下、単に鉄鉱石と称す）と、コークス
を交互に装入し、炉下部の送風羽口（以下、単に羽口と
称す）より熱風を吹き込んで操業を行っている。高炉に
おいては、羽口先端部分でコークスと熱風との反応によ
り生じたＣＯガスを含む高温の炉内ガスで、前記鉄鉱石
を炉内降下中に加熱−還元（間接還元）−溶融する。さ
らに、鉄鉱石の溶融物を滴下中に滴下帯部に存在するコ
ークスで還元（直接還元）しつつ湯溜り部に集め、適
時、出銑口より炉外に排出する。この鉄鉱石は溶融滴下
する直前に軟化融着状態（以下、単に融着帯と称する）
となり、コークスを挟んで炉内に存在している。

【０００４】このように、高炉内においては、装入した
鉄鉱石が塊の状態にある塊状帯部、軟化融着した状態に
ある融着帯、溶融滴下状態にある滴下帯部が存在してお
り、前記炉内ガスは羽口先端部よりこの滴下帯部、融着
帯、塊状帯部を順次通って炉外に排出している。この三
者の通気抵抗は融着帯が最も大きく、次いで塊状帯部で
あり、滴下帯部が最も小さくなっている。したがって、
融着帯の形状によって塊状帯部と滴下帯部の形状も異な
り、炉内の通気性およびガス利用率が異なったものとな
る。

【０００５】例えば、融着帯の頂部が高くなるいわゆる
中心流型融着帯（逆Ｖ型）においては、塊状帯部が狭く
なる反面、滴下帯部が広くなるので通気性は良好となる
と同時に、炉内ガスが炉心部を常時流れてガス流が安定
化するためにガス利用率も高位のレベルに維持できる。
また、融着帯頂部が低くなる、いわゆるフラット型融着
帯においては、塊状帯部が広くなる反面、滴下帯部が狭
くなるので通気性は悪くなると同時に、炉内ガスが偏流
する可能性があり、ガス利用率が低下する場合もある。
この通気性およびガス利用率は生産性および燃料比に深
い関係を有するものであり、高炉操業中に該融着帯の位
置および形状を検知し、これによって融着帯を最適状態
に制御すれば、通気性およびガス利用率を調節すること
ができ、生産性の増大、燃料比の節減を図ることができ
る。

【０００６】このような高炉内での融着帯の制御方法と
しては、幾つかの発明が開示されているが、例えば特公
昭６３−６１３６７号公報に提示されている技術によれ
ば、高炉の炉腹部あるいはそれ以下の部分から炉内に１
個または複数個のゾンデを挿通し、該ゾンデから得られ
るガス体および固体温度、ガス組成の実測値から融着帯
の上側および下側の位置を求めるとともに、該融着帯の
位置が高炉操業上最適な位置を占めるように、高炉の半
径方向の鉄鉱石（Ｏ）層厚とコークス（Ｃ）層厚の比
（Ｏ／Ｃ）の分布および粒度分布を制御することを特徴
としている。すなわち、融着帯の制御として高炉へ装入
する鉄鉱石（Ｏ）とコークス（Ｃ）の（Ｏ／Ｃ）の分布
を制御することによって適切な融着帯を得ることができ
るとされており、その理由として、鉄鉱石層はコークス
層に比べて粒子径および層の空間率が小さいので、高炉
の半径方向のうちで鉄鉱石層厚が相対的に厚い部分では
ガスの通気性は悪く、そのためその部分を流れるガス流
速、ガス流量が低下する。

【０００７】ガス流量の低下はいろいろな面に影響を及
ぼし、伝熱に関しては単位断面積を流れるガス顕熱量の
低下、固体物質への伝熱性の悪化をもたらす。反応に関
しては、鉄鉱石を還元するのに充分なガス量が供給され
ないために還元ガスの濃度が低下し、還元推進力が弱ま
ることから、還元率の相対的低下をもたらす。以上のこ
とから、半径方向でＯ／Ｃの高い部分は還元率の低下、
ガス体および固体温度の低下をもたらす。したがって、
例えば中心部で高い融着帯を実現するためには炉下部の
中心部に充分な熱を供給することが必要である。そのた
めには炉中心部にガスの供給を増加する操作、すなわち
中心部のＯ／Ｃを小さくすることが必要であり、また周
辺部で高い融着帯を実現するためには同様な理由から、
周辺部のＯ／Ｃを小さくする操作が必要であると述べら
れている。

【０００８】しかし、従来法における通常の高炉装入物
の装入方法に従えば、例えば図４に示すように、コーク
ス（Ｃ）と鉄鉱石（Ｏ）とを順次層状に装入すると炉中
心部においては、鉄鉱石装入層の厚みが厚くコークス装
入層の厚みが薄くなる傾向を避けることはできなかっ
た。これは鉄鉱石の安息角がコークスの安息角に比べて
小さく、かつ鉄鉱石とコークスの嵩密度が大きく異な
り、勢い炉中心部において鉄鉱石層が必然的に厚くなる
現象を生じるためである。したがって、炉中心部の鉄鉱
石層の厚い部分では通気性が悪くなり、その結果ガスは
ガス流れが比較的容易な炉周辺部に向かい、その部分を
流れることになる。

【０００９】このような状況下で操業を安定的に維持し
ていくためには、炉内ガス流を単に均等に分散させるだ
けではなく、ガス流の一部を一定の領域、特に炉心部に
集中させ、炉内ガス圧の上昇に対する安全弁的機能を果
たさせるというのが最近の一般的な傾向になっている。
ベル高炉における通常の装入方式であると鉄鉱石もコー
クスも炉壁側から流入落下するが、前述のように鉄鉱石
の安息角はコークスのそれに比べて小さいから炉心側に
流動し易く、鉄鉱石層とコークス層の厚み比Ｏ／Ｃは炉
心部において高くなる。特にペレット化された鉄鉱石を
使う高炉では、該ペレット状鉱石の安息角が一層小さい
ため、該鉄鉱石の炉中心部への流れは顕著であって、炉
中心部のＯ／Ｃがさらに高くなる傾向は避けられない。

【００１０】このような状態にある現況での装入物の炉
内Ｏ／Ｃ分布においては、ガス上昇流は所望とするガス
流にはなっておらず、炉中心部のＯ／Ｃを低下するよう
な処置が要望されている。この対策としてベル高炉で大
ベルより排出される装入物により、高炉内にコークス層
と鉄鉱石層を交互に形成するに当たり、ムーバブル・ア
ーマ（以下、Ｍ・Ａと呼ぶ）のプレートを変位させるこ
とによって、装入原料の炉内への落下流入位置を変更す
ることができる。

【００１１】例えばコークスを装入するときは、Ｍ・Ａ
プレートの角度を炉中心方向へ向けた状態、または炉中
心方向へ押出した状態にしてコークスの落下位置を炉中
心側へ指向させ、一方、鉄鉱石を装入するときは、Ｍ・
Ａプレートをコークスの装入状態とは逆の操作、すなわ
ち、Ｍ・Ａプレートの角度を炉壁方向へ向けた状態、ま
たは炉壁方向へ引き込んだ状態にして鉄鉱石の落下位置
を炉壁側に指向させるような処置を図る。このような処
置を執ることによって、炉心部のＯ／Ｃが小さくなり炉
中心部のコークス比が高まって中心流の形成を強めると
いう効果が期待できるはずである。

【００１２】しかし上記の方法では、Ｏ／Ｃは炉壁部か
ら炉心に向かって徐々に小さくなるという変化態様であ
るから、高炉内の各部におけるガス流速は炉壁側から炉
中心側にかけて徐々に高くなるという漸増型パターンと
なり、ガス利用率および熱効率を十分に高めることがで
きない。すなわち理想的には、炉中心部のごく限られた
領域のみでガス流速が早く、他の領域ではほぼ均一なガ
ス流速分布が得られるのが望ましが、このようなガス流
速分布を得ようとすれば、炉中心部の限られた狭い領域
にコークス層あるいはＯ／Ｃが極端に小さい装入物層を
形成し、他の広い領域にはＯ／Ｃができるだけ等しくな
るような装入物層を形成することが必要になる。

【００１３】上述のような理想形に近い装入物分布を
得、高炉中心部に上昇ガスを適正に確保するための原料
装入分布制御法については、多くの提案がなされてい
る。例えば、特公昭６４−９３７３号公報に記載される
発明においては、専用の装入ルートを設けてコークスの
一部を高炉中心部に装入することにより、中心部の鉱石
に対するコークス量を増加させ、中心流を強める方法が
とられている。この方法によれば、良好な融着帯形状お
よびガス利用率を維持しながら中心流が強められるの
で、高炉操業の安定化、炉壁熱負荷の軽減等の効果が得
られると述べられている。

【００１４】一方、後述する本発明の技術分野に属する
先行技術例として、特開昭５４−１１８０７号公報が開
示されている。この技術は、「高炉の炉頂部に配設され
その開放動作により原料を高炉内に投入するベルと、こ
のベルの下方に配設されその前進または後退ストローク
と作動速度により前記原料の分配制御を行う原料分配板
とを有する高炉において、投入される原料の性状情報、
炉内原料分布情報、炉況情報および操業方針に基づき、
前記ベルの開速度および開度と前記分配板の前進または
後退ストロークおよび作動速度とを演算し、この演算結
果に基づき原料分布制御を行うことを特徴とする高炉に
おける原料分布制御方法」にある。

【００１５】また、前記技術に類似した同様な技術とし
て特開平１−４９７７０号公報が開示されている。この
技術は、「高炉炉内ガスの組成分布または温度分布に応
じた原料装入による最適操業をもたらす大ベルの開度一
時間特性曲線を時間軸に沿って数区分し、各区分内の曲
線に近似する定速度に、大ベル開速度を制御するに当た
り、上記各区分点に対応する各時点における大ベルの到
達開度を逐次に検出し、上記開度一時間特性曲線上の区
分点の開度と照合して補正制御を行うことによって上記
開度一時間特性曲線と折れ線近似となる大ベルの開速度
制御を行うことを特徴とする高炉炉頂部の大ベル開速度
制御方法」にある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、融着
帯の適切な形状については既に知られており、融着帯を
中心部が高い逆Ｖ型にすることが、現状の高炉操業を行
う上で理想的な形状とされている。この形状を得るため
には上記したように、炉中心部のＯ／Ｃを小さくする必
要があり、これは言い換えると炉中心部のコークス量が
できるだけ多くなるような装入物の装入方法が好ましい
と言うことである。そこでこのような装入方法を確保す
るための手段として、鉄鉱石やコークスの装入方法、積
層形状、通気性等について様々の検討が進められている
が、それらの検討の殆んどは、融着帯の形状改善あるい
は該融着帯よりも上方の塊状帯における上昇ガス流の適
正化、さらには、鉄鉱石とコークスの積層形状の改善に
主眼を置くものである。

【００１７】これに対し融着帯よりも下方に位置する炉
芯部コークス層についてはその性状等が操業安定性等に
どの様な影響を及ぼすか、といった点についての検討は
余りなされていなかった。融着帯の形状が炉芯部コーク
ス層の通気性の良否によって大きく左右されるものであ
り、炉芯部コークス層の通気性が良好であるときは、ガ
スが炉の中心部に集まって中心流を形成し、融着帯の形
状が適正な逆Ｖ型に維持され、安定した高炉操業状況が
保たれる。ところが炉芯部コークス層の通気性が悪くな
ると、上昇ガスの周辺流の比率が高くなりはじめて融着
帯はＷ型となり、操業状況は不安定になってくる。

【００１８】炉芯部コークス層の通気性が良好に保たれ
ている状況では、炉下部の羽口から吹き込まれた熱風
は、通気性の良い炉芯部コークス層の中心部まで進入し
易くなるので、炉中心寄りのガスが多くなり、上昇ガス
は中心流を形成し融着帯の形状も逆Ｖ型で安定に保たれ
る。また融着帯が逆Ｖ型を形成することによって、ガス
の流れは一層中心流の傾向を強めることになる。

【００１９】これに対し炉芯部コークス層の通気性が悪
い場合は、炉芯部コークス層の通気抵抗が大きいため、
羽口から吹き込まれる熱風は高炉壁面方向に分流せざる
を得なくなり、それに伴って周辺部の鉱石が相対的に早
い時期（高い位置）に還元を受けはじめる。その結果融
着帯はＷ型となり、炉壁に近い側の高さ方向への通気抵
抗は一層小さくなって上昇ガスの周辺流がさらに助長さ
れ、吹き抜け、付着物の生成、装入物の異常降下といっ
た現象が表われる。

【００２０】このような状況下では、実際の高炉におけ
る装入物の装入分布状態、すなわち、高炉半径方向で適
切なＯ／Ｃを保つための分布状態を得るためには、それ
に適した装入方法が必要となる。しかしながら、前述し
た原料装入分布制御法には次のような問題点がある。す
なわち、特公昭６４−９３７３号公報に提示されている
方法では、炉中心部へコークスを装入するため、炉頂部
の装入物堆積レベルの上部空間にコークス専用の装入装
置を設ける必要がある。しかし、この装入方法の場合、
特に炉頂中心部は常時高温の上昇ガスに曝されているた
め、装置のメンテナンスに支障を生ずる惧れがある。

【００２１】さらに、高出銑操業時には装入回数が増加
し、装入１回に要する時間に制限が生じるため、通常装
入の装入回数に別系統からの装入回数が付加される上記
方法では、円滑な高出銑操業に支障をきたすことも考え
られる。また、炉中心部へのコークス装入は炉中心部を
上昇するガス流の影響を受けるので、その対応策も考慮
したうえで適切な装入方法を採用しなければ、目的とす
る効果が得られないという懸念がある。

【００２２】一方、前述した特開昭５４−１１８０７号
公報に開示されている技術は、投入される原料の性状情
報、炉内原料分布情報、炉況情報および操業方針に基づ
き、ベルの開速度および開度と分配板の前進または後退
ストロークおよび作動速度とを演算し、この演算結果に
基づき原料分布制御を行うもので、大ベルの操作を精度
よく行い、目的とした原料分布を得ようとするものであ
る。また、前記特開平１−４９７７０号公報に開示され
ている技術は、各時点における大ベルの到達開度を逐次
に検出し、開度一時間特性曲線上の区分点の開度と照合
して補正制御を行うことにあり、開度一時間特性曲線と
折れ線とができるだけ近似するような大ベルの開速度制
御を行うことを目的とし、高精度の大ベル開速度制御を
得ようとするものである。これら両公報に記載されてい
る技術は、基本的には後述する本発明とは無関係な技術
である。

【００２３】本発明は、上記した種々の事柄を総括した
うえで、従前の装入設備によって簡便容易に前記した如
き炉半径方向でのＯ／Ｃ分布状態を得ることができる装
入方法を提供することを目的とするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来方
法における問題点を解決するためになされたものであっ
て、その要旨するところは、下記手段にある。 （１） 高炉内へコークスと鉄鉱石を層状に装入するベ
ル高炉の操業において、先に装入した高炉内のコークス
表面に鉄鉱石を装入するに当たり、大ベル上を排出する
鉄鉱石の排出速度を調節する高炉中心ガス流の強化方
法。 （２） 前記鉄鉱石の排出速度を調節するに当たり、大
ベルのストローク長さの調整をもって行う（１）記載の
高炉中心ガス流の強化方法。 （３） 前記鉄鉱石の排出速度を調節するに当たり、大
ベル開度の速さの調整をもって行う（１）記載の高炉中
心ガス流の強化方法。

【００２５】（４） 前記鉄鉱石の排出速度を調節する
に当たり、大ベルストローク長さと大ベル開度の速さと
の組合せ調整をもって行うことを特徴とする請求項１記
載の高炉中心ガス流の強化方法。 （５） 前記高炉内のコークス表面に鉄鉱石を装入する
に当たり、最初に装入する鉄鉱石の排出量を増大する
（１）ないし（４）のいずれかに記載の高炉中心ガス流
の強化方法。 （６） 前記大ベル上を排出する鉄鉱石の排出速度を調
節するに当たり、高炉炉頂部の炉内半径方向のガス利用
率を尺度として行うこ（１）ないし（５）のいずれかに
記載の高炉中心ガス流の強化方法。 （７） 前記大ベル上を排出する鉄鉱石の排出速度を一
定にし、鉄鉱石装入割合（１／ｎ）を調整制御する
（１）ないし（６）のいずれかに記載の高炉中心ガス流
の強化方法。

【００２６】（８） （７）において、ガス利用率（η
ＣＯ）の値が炉中心部において１０％を超えた場合に
は、鉄鉱石装入割合（１／ｎ）を増加する高炉中心ガス
流の強化方法。 （９） 前記（８）において、ガス利用率（ηＣＯ）の
値が炉中心部において９％以下を満足し、かつ、中間部
でのηＣＯの値が５５％以上になった場合には、鉄鉱石
装入割合（１／ｎ）を減ずる高炉中心ガス流の強化方
法。 （１０） 前記ガス利用率（ηＣＯ）の値が（８）また
は（９）に定めた値を逸脱した状態が、少なくとも８時
間経過した場合には、鉄鉱石装入割合（１／ｎ）の増減
を行う高炉高炉中心ガス流の強化方法。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明方法は上記手段によって構
成されるが、要は炉芯部コークスの通気性が高炉操業効
率に重大な影響を与えると言う見解を基にして、こうし
た事実を操業効率の向上に役立たせるべく検討を行った
結果発明されたものであって、炉芯部コークスの通気性
が良好である場合は、高炉上昇ガスが中心流を形成する
と共に融着帯の形状は逆Ｖ型で安定した操業を行うこと
ができる点に着目したものである。

【００２８】また、本発明者らは高炉内へ装入されるコ
ークスのうち、炉頂周辺側へ装入されるコークスは高炉
内を降下しつつ羽口から吹き込まれる熱風によって殆ん
どが燃焼・消失し、炉頂中心部の一定領域内へ装入され
るコークスのみが高炉の中心を降下して炉芯部コークス
層へ取り込まれる。すなわち、炉芯部コークス層は炉頂
中心部の特定領域内へ装入されるコークスによって実質
的に占められるので、炉中心部へ装入されるコークスを
適切に調整することによって、炉芯部コークスの通気性
を良好に保てるとの知見を得ることができた。本発明に
おいては、ベル高炉での炉芯部コークス層の通気性を向
上させるための具体的手段として、コークスの一部をで
きるだけ高炉の炉中心部方向にに流れ込ませるために適
した方法を用い、高炉操業における炉芯部コークス層の
活性化を図り、通気性を良好に保ち炉況を安定に維持し
ようとするものである。

【００２９】本発明者らが高炉における装入物の装入状
態を考察したところでは、前述したように高炉中心部に
装入されるコークスはその比重が軽く、かつ嵩密度が小
さいため炉下部からの上昇ガス流によって吹き上げられ
飛散するので、その間隙部に比重の重い鉄鉱石が流れ込
み（鉄鉱石は安息角が小さいので容易）、炉中心部に所
望とするコークスの堆積層を得るには多くの困難性が伴
うことが判明した。そこで本発明者らは高炉内融着帯の
制御において、高炉装入物中の高炉半径方向でのＯ／Ｃ
を適切な分布状態に調整するために、特別の装入装置を
要せず従来の装入物装入装置（ベル）を用いて行うべく
鋭意研究・検討を重ねた結果、ベル高炉においては、炉
内へ装入したコークスに次いで装入する鉄鉱石を適切に
調整することによって、上記問題点の解決を図ることが
容易になし得るとの結論に到達した。

【００３０】このような見解を基にして鉄鉱石装入の適
正化について種々の実験を行い、多くの試行錯誤を重ね
た結果、大ベルのストローク長さまたは／および大ベル
開度の速さを調節することによって、上記鉄鉱石が大ベ
ル上を落下していく排出速度を調整し、鉄鉱石の炉心方
向へ向かう流動力を利用し、堆積しているコークスを炉
中心部へ押し込み、炉中心部に比較的多くのコークスが
堆積した中心部コークス層を形成せしめることができる
との見通しを得たものである。

【００３１】次に、本発明者らが上記見解を得るに至っ
た由縁を図１以降で説明する。図１〜図３は何れも１／
２０の高炉模型による実験の結果であるが、後述する実
際の高炉における実施例での操業結果とその傾向はよく
一致している。図１は大ベルストロークと鉄鉱石の排出
速度との関係の１例を示したもので、図から明らかなよ
うに、大ベルストロークの長さが長くなると単位時間当
たりの鉄鉱石の排出速度が増していることが判る。この
結果、鉄鉱石の排出速度の上昇に伴い、落下した鉄鉱石
が落下軌跡上に堆積しているコークスに対し、落下によ
る衝撃作用を与える。したがって、その部分に存在する
コークスが中心方向へ押し出される、いわゆるコークス
の流れ込み現象をより顕著に発現する。

【００３２】図２はコークス層厚分布に及ぼす大ベルス
トローク長さの影響を調査したもので、大ベルストロー
クを１０ｍｍに設定した場合に、４０ｍｍに設定した場
合に比べると、炉中心からの距離７５ｍｍ（炉中心を０
とし炉壁を１とした場合の相対距離で０．３０に相当）
で約０．５（相対コークス層厚）程度厚くなっているこ
とが認められた。したがって、当然のことながら炉壁側
のコークス層は相対的に薄くなっている。

【００３３】図３は鉄鉱石（Ｏ）／コークス（Ｃ）の相
対Ｏ／Ｃ分布状況と大ベルストローク長さとの関係を示
したもので、上記（図２）の結果から炉中心からの距離
７５ｍｍ（炉中心を０とし炉壁を１とした場合の相対距
離で０．３０に相当）においてＯ／Ｃ値が低下し、炉壁
部分においては、それに見合って高い値を示している。
このことは中心方向へ崩れ込むコークスが増加している
ことを裏付けているものである。

【００３４】本発明においては、ベル高炉における装入
物の高炉内装入に当たり、コークスの装入によりコーク
ス層を形成後、次いで鉄鉱石等を大ベルから装入するに
際し、大ベルの動きを適切に調節することにより、該鉄
鉱石はコークス堆積部に向けて落下させ、堆積している
コークスを落下鉄鉱石の大きな降下力で炉心部方向に押
し込み、炉芯の更新を図り炉中心部における通気性を向
上させ、上昇ガス流を炉中心流が主体となるような流れ
に保持する。

【００３５】本発明は上記装入手段を用い炉況を安定に
維持するものであるが、高炉操業が安定に保たれている
ときの炉中心部コークス層の通気性・通液性は良好であ
って、上昇ガスは中心流を形成し、溶融物は炉芯内を滴
下し、融着帯は適正な逆Ｖ型を形成する。これとは逆に
炉中心部コークス層の通気性が悪くなると、上昇ガス中
に占める周辺流の比率が増大し融着帯はＷ型に変形して
炉況は不安定となる。前記のように通気性の向上に適し
た装入状態に調整し、炉中心部の通気性を適正な値に維
持すれば、高炉操業状況を安定に保つことができる。

【００３６】本発明の実施に当たって、装入物の装入方
法について以下、図面で説明する。図４は高炉内上部の
装入物の装入状況と装入物の炉内堆積状態の概略を模式
的に示したものである。１は小ベルであり、該ベルを降
下することにより、装入物（本例では鉄鉱石）は大ベル
２上に貯留される。大ベル２に所定量の装入物が貯留さ
れると大ベル２を降下し（例えば点線で示した位置ま
で）、装入物を高炉内に装入する。このときＭ．Ａ３を
操作し（プレートの角度の調整、またはプレートの炉内
への前・後進）、所望する場所へ装入物を落下せしめ
る。なお図中４は装入物の落下軌跡を示した。

【００３７】次に、実操業において、鉄鉱石の排出速度
を調節する手段として考えられる方法について述べる。
その１つは大ベルストロークの調整、すなわちストロー
クを比較的長くすることである。大ベルストロークを長
くすることにより、一度に排出する鉄鉱石量を多くな
し、その落下エネルギーを一時に発揮させることによっ
てコークスに付与する衝撃力を強め、コークスを炉中心
方向へ押し出す作用を増長せしめるものである。

【００３８】次に、その２としては大ベル開度を早める
ことである。この手段も有効な方法である。すなわち、
大ベル開度を早くすることにより大ベル上に貯留されて
いた鉄鉱石は短時間に全量排出され、上記に述べたと同
様の作用効果を出現する。さらに、その３としては上記
その１とその２の組み合わせ操作を同時に実施すること
である。かくすることにより夫々の作用を結合すること
により相乗効果が発揮され、より優れた効果を得ること
ができる。また、両者の量を適宜調節することにより、
その自由度を大きくとることができ、コークスの崩れ込
み量を大きな範囲に亙ってで制御することが可能とな
る。

【００３９】その他の手段としては、上記手段にプラス
して用いるもので、例えばコークス表面に鉄鉱石を排出
する際、鉄鉱石の排出量を増大することも実施態様の一
つとして採用できる。すなわち、高炉における通常の装
入形態は１チャージとして、コークス（Ｃ）と鉄鉱石
（Ｏ）の装入を１Ｃ，２Ｃ，１Ｏ，２Ｏの順序で行って
いるので、堆積されたコークス上に装入する１回目の鉄
鉱石（１Ｏ）の量を増加して置き、一度に排出する多量
の鉄鉱石により大きな落下エネルギーを発揮させ、その
衝撃力を活用することである。

【００４０】高炉によっては設備上の制約もあるが、許
容できる範囲内で上記のごとき操作を行うことにより、
多量の鉄鉱石を一時に排出することができ、前記に優る
効果が期待できる。ただし、装入物全体でのＯ／Ｃを定
まった値に保持する必要があるので、１Ｏを増加した場
合はその分２Ｏの量を減じておき、Ｏ／Ｃ全体でのバラ
ンスには常に配慮することが肝要である。なお、鉄鉱石
の排出時にＭ・Ａを使用すると、鉄鉱石の衝突するとき
の衝撃力がＭ・Ａによって一部吸収され、その力が減少
することが懸念されるので、Ｍ・Ａはできるだけ使用し
ない方が好ましい。

【００４１】ここで、炉内でのガス流分布状況を表す指
標としてガス利用率がある。これは普通ηＣＯが用いら
れ、ηＣＯ＝（ＣＯ2 ／（ＣＯ＋ＣＯ2 ））で示され
る。従来のベル高炉におけるシャフト上部ゾンデで測定
されたηＣＯの高炉半径方向での分布状況の例を示すと
図５のようになる（高炉中心部を０とし、高炉炉壁を１
として示している）。同図は通常のベル高炉での平均的
な値を示したもので、ηＣＯの分布は点線で示されるよ
うに炉中心部で１０％前後、高炉半径方向０．４〜０．
８（以下中間部と称す）で５０％前後、高炉炉壁部で４
５％前後の値となっている。

【００４２】このような状況下で本発明による鉄鉱石の
装入方法を適切に実施したときの炉内ガス流分布（ηＣ
Ｏ）は、実線で示されるように炉中心部で５％前後、中
間部で５３％前後、炉壁部で４５％前後の値となり、炉
中心部のηＣＯ値が改善され、炉内ガス流の分布として
はほぼ理想に近い状態を保持することができる。しか
し、これは飽くまで前記した高炉操業条件の変動がな
く、全ての装入物の装入が理想的に行われたときに実現
されるものであって、実操業においては何等かの要因に
よって図５の実線で示されるようなガス流分布を絶えず
維持できるとは限らず、ガス流分布状態に異常な事態を
生ずることが起こる。

【００４３】すなわち、高炉の操業状況は種々の要因に
よって変動するため、時によっては炉中心部のガスの流
れが過大となる状態を生じる場合がある。このような場
合にはこの流れを抑制し、炉中心部以外の箇所にも適当
量のガスが流れるように調整してやらねばならない。し
たがって、炉内でのガス流れが適切に行われているか否
かを見極めたうえで、前記した大ベル上を排出する鉄鉱
石を制御するものであり、その時の目安として上述した
ηＣＯの炉内分布を尺度としてガス流分布の状態を判断
し、排出する鉄鉱石を調整制御するものである。

【００４４】本発明においては、高炉への鉄鉱石装入に
際して、調整した鉄鉱石排出速度で鉄鉱石装入毎に全て
のチャージに対して行う場合もあるが、数チャージに対
して１回の割合で実施するのみでよい場合もあり、あく
までも高炉操業状況に合わせてその回数を定める必要が
ある。このように、鉄鉱石の排出速度の調整により、炉
内ηＣＯ分布を適正に管理することは可能であるが、鉄
鉱石の装入の都度排出速度を変更することは、作業の繁
雑化を招くので、調整した鉄鉱石の装入割合（１／ｎ）
を増減することによって、ηＣＯ分布の適正化を図るこ
ともできる。この場合、鉄鉱石の排出速度を一定にして
置き、鉄鉱石装入割合（１／ｎ）を調整する。なお、こ
こでｎは鉄鉱石の装入回数（チャージ数）を表す。

【００４５】具体的には炉中心部のガスの流れが過大と
なった場合はｎを大きくし、逆に炉中心部のガスの流れ
が過小となった場合はｎを小さくする処置を採る。この
外にも炉中心部以外の箇所でηＣＯ分布値に異常が発生
した場合、例えば炉中間部および炉壁部でηＣＯがそれ
ぞれ５５，５０％以上の値まで上昇するようなガス流分
布が発生したときには、それに応じｎ数を増す対処を行
い、高炉半径方向でηＣＯ分布値が適切な値を回復維持
するような調整を行う。このｎ数を調整するには、高炉
によってはηＣＯ分布値に特有の変動を有する場合があ
り、一率にきめることは困難を伴うものであり、高炉の
特性に応じ、さらには高炉操業条件の変動を考慮し、実
施すべき高炉において多くの試行錯誤を繰り返したう
え、経験上から適切な値を求めて置くことが望ましい。

【００４６】一般的には、ガス利用率（ηＣＯ）の値が
炉中心部において１０％を超えた場合、または、炉壁部
で３０％台になる場合は、鉄鉱石の装入割合（１／ｎ）
を増加する処置をとり、また、ηＣＯの値が炉中心部に
おいて９％以下を満足し、中間部でのηＣＯの値が５５
％以上、または炉壁部で５０％を超えた場合には、鉄鉱
石の装入割合（１／ｎ）を減らし、図５に実線で示され
るようなηＣＯ分布に近付ける必要がある。

【００４７】上述の鉄鉱石の装入割合（１／ｎ）変更の
操作を行うに当たっては、ガス利用率（ηＣＯ）の値が
上記値を逸脱した状態が、少なくとも８時間経過しても
同様な状態を保つていることが確認された時点で実施す
るのが好ましく、炉内ガス利用率を測定するためのサン
プリング誤差、分析誤差等、またはその他の要因の一時
的な変動を考慮し、ηＣＯ値が上記範囲外になったとし
ても、直ちにアクションを採ることは好ましくない。逆
に前記時間を経過した後でもなんらのアクションも採ら
ないことは、高炉操業に悪影響を及ぼすことに繋がるの
で、これもまた好ましいものではない。また、本発明で
の高炉におけるコークスと鉄鉱石の装入については、全
装入量中での鉄鉱石（Ｏ）とコークス（Ｃ）の比（Ｏ／
Ｃ）を高炉操業状況に応じて予め決めておき、その比に
合わせてコークスと鉄鉱石が交互に層状に堆積するよう
に、順次コークスと鉄鉱石の装入を行うのは通常の操業
と同様である。

【００４８】

【実施例】以下、本発明を実際の高炉に適用した実施例
について説明する。操業を行った高炉は内容積４８８４
ｍ³ を有する微粉炭吹き込み実施中のベル式高炉であ
る。表１に高炉で本発明による大ベル操作パターン（
ベルのストローク長さの調整，ベル開度の速さの調
整，ベルストローク長さと大ベル開度の速さとの組合
せ調整）と全装入物でのＯ／Ｃを示した。

【００４９】

【表１】

【００５０】実施番号１〜９は大ベル操作パターン、
、を変更して実施したものであり、実施番号１０〜
１１については１回目に装入する鉄鉱石量を増加して実
施した。なお、実施番号１２については比較のために従
来例を挙げた。表１から明らかなように、本発明によれ
ば良好な融着帯が従来例に比して安定して得られ、か
つ、炉芯部コークス層の活性化が図られた結果、炉中心
部の通気性・通液性が良好に保たれ、高炉操業が安定に
維持することができ、高出銑比を確保することができ
た。

【００５１】

【発明の効果】本発明は上記に述べたような装入方法を
採用した結果、高炉操業時における炉芯部の活性度に応
じて、コークスを炉半径方向でその分布を適正かつ確実
に形成させることができ、適切な高炉内融着帯形状を安
定して得ることが可能となったため、炉芯部の通気性を
常に適正な状態に保つことができる。したがって、炉芯
部コークス層の通気性・通液性不良に由来する炉況異常
をきたすことなく推移させることができ、高炉操業状況
を安定に維持しつつ高レベルの操業を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】大ベルストロークと鉄鉱石の排出速度との関係
の１例を示した図

【図２】コークス層厚分布に及ぼす大ベルストローク長
さの影響を示した図

【図３】Ｏ／Ｃ分布状況と大ベルストローク長さとの関
係を示した図

【図４】高炉内上部の装入物の装入状況と装入物の炉内
堆積状態の概略を模式的に示した図

【図５】ベル高炉における高炉半径方向でのガス利用率
（ηＣＯ）の分布状態を示した図。

【符号の説明】

１：小ベル ２：大ベル ３：ムーバブル・アーマ（Ｍ・Ａ） ４：落下軌跡

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉内へコークスと鉄鉱石を層状に装入
   するベル高炉の操業において、先に装入した高炉内のコ
   ークス表面に鉄鉱石を装入するに当たり、大ベル上を排
   出する鉄鉱石の排出速度を調節することを特徴とする高
   炉中心ガス流の強化方法。
2. 【請求項２】 前記鉄鉱石の排出速度を調節するに当た
   り、大ベルのストローク長さの調整をもって行うことを
   特徴とする請求項１記載の高炉中心ガス流の強化方法。
3. 【請求項３】 前記鉄鉱石の排出速度を調節するに当た
   り、大ベル開度の速さの調整をもって行うことを特徴と
   する請求項１記載の高炉中心ガス流の強化方法。
4. 【請求項４】 前記鉄鉱石の排出速度を調節するに当た
   り、大ベルストローク長さと大ベル開度の速さとの組合
   せ調整をもって行うことを特徴とする請求項１記載の高
   炉中心ガス流の強化方法。
5. 【請求項５】 前記高炉内のコークス表面に鉄鉱石を装
   入するに当たり、最初に装入する鉄鉱石の排出量を増大
   することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ
   かに記載の高炉中心ガス流の強化方法。
6. 【請求項６】 前記大ベル上を排出する鉄鉱石の排出速
   度を調節するに当たり、高炉炉頂部の炉内半径方向のガ
   ス利用率を尺度として行うことを特徴とする請求項１な
   いし請求項５のいずれかに記載の高炉中心ガス流の強化
   方法。
7. 【請求項７】 前記大ベル上を排出する鉄鉱石の排出速
   度を一定にし、鉄鉱石装入割合（１／ｎ）を調整制御す
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか
   に記載の高炉中心ガス流の強化方法。
8. 【請求項８】 請求項７において、ガス利用率（ηＣ
   Ｏ）の値が炉中心部において１０％を超えた場合には、
   鉄鉱石装入割合（１／ｎ）を増加することを特徴とする
   高炉中心ガス流の強化方法。
9. 【請求項９】 前記請求項８において、ガス利用率（η
   ＣＯ）の値が炉中心部において９％以下を満足し、か
   つ、中間部でのηＣＯの値が５５％以上になった場合に
   は、鉄鉱石装入割合（１／ｎ）を減ずることを特徴とす
   る高炉中心ガス流の強化方法。
10. 【請求項１０】 前記ガス利用率（ηＣＯ）の値が請求
    項８または請求項９に定めた値を逸脱した状態が、少な
    くとも８時間経過した場合には、鉄鉱石装入割合（１／
    ｎ）の増減を行うことを特徴とする高炉高炉中心ガス流
    の強化方法。