JP2001192714A - 高炉への原料装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉頂部に設置されている原料投入用の固定ホ
ッパー等の原料ホッパーを用い鉄鉱石、焼結鉱、ペレッ
トなどの原料の二種類以上を炉内に装入する場合におい
て、それらの配合割合の特異な特定銘柄原料を特定時期
に効率よく前記原料ホッパーから高炉内へ排出、装入す
る高炉への原料装入方法を提供する。 【解決手段】 ファネルフローとなる高炉炉頂部に設置
された原料ホッパーから原料を炉内に装入するに際し、
予め原料ホッパーにおける原料積載高さ位置とファネル
フローの特性とを把握し、その把握された原料積載高さ
位置とファネルフローの特性との関係より、特定銘柄原
料を特定時期に高炉へ装入すべく原料ホッパー内の特定
銘柄原料積載高さ位置に装入して高炉へ装入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉への原料装入
方法に関し、詳細には高炉の炉頂部に設置されているフ
ァネルフローとなる原料ホッパーを用いて、鉄鉱石、焼
結鉱、ペレットなどの原料の二種類以上を炉内に装入す
る場合において、それらの配合割合の特異な特定銘柄原
料を特定時期に効率よく原料ホッパーから高炉内へ排
出、装入する高炉への原料装入方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】高炉で使用される原料は、鉄鉱石、焼結
鉱、ペレットなどの外、石灰石などの副原料があり、こ
れらを個々に、さらには粒度などによって更に細かく種
別してそれぞれの原料ホッパーに装入、貯蔵される。こ
のように種別されている原料を高炉へ装入する場合は、
高炉の操業条件の安定化、生産される銑鉄の品質の安定
化などのため、それぞれの原料を所要配合量ずつ原料ホ
ッパーからベルトコンベア上に切り出し高炉の装入バッ
チ毎の量にして集合ホッパーに予め装入するとともに、
コークスと集合ホッパーから切り出した原料とを交互に
炉頂より高炉炉内に装入しつつ高炉操業が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高炉操業に
おいては、高炉の操業条件の安定化等のため操業中にお
いても細かな原料装入の調整、例えば焼結鉱やペレット
などの配合割合を変えた特定銘柄原料を特定時期に炉内
に装入し、炉内ガスの流れを調整するなどといったこと
を行う必要があるが、このような場合、上記の高炉への
原料装入方法では、鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの配
合割合は原料ホッパーから切り出された時点で決められ
ており、また集合ホッパーから切り出されベルトコンベ
ア更にはベルレス式高炉のように炉頂部に設置されてい
る原料投入用の固定ホッパーあるいはベル式高炉のよう
にベルバンカを介して炉内に装入する時点では鉄鉱石、
焼結鉱、ペレットなどの混合度合いが高まり、炉内の所
望位置に例えばペレットやブリケット等の配合割合が相
対的に少ないなどの特定銘柄原料を装入するといったこ
とを特定時期にタイミングよく行うことはできない。

【０００４】そこで、本発明は、上記の問題点を改善す
るためになしたものであって、その目的は、炉頂部に設
置されている原料投入用の固定ホッパー等の原料ホッパ
ーを用い鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの原料の二種類
以上を炉内に装入する場合において、それらの配合割合
の特異な特定銘柄原料を特定時期に効率よく前記原料ホ
ッパーから高炉内へ排出、装入する高炉への原料装入方
法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る高炉への原料装入方法は、ファネルフ
ローとなる高炉炉頂部に設置された原料ホッパーから原
料を炉内に装入するに際し、予め原料ホッパーにおける
原料積載高さ位置とファネルフローの特性とを把握し、
その把握された原料積載高さ位置とファネルフローの特
性との関係より、特定銘柄原料を特定時期に高炉へ装入
すべく原料ホッパー内の特定銘柄原料積載高さ位置に装
入して高炉へ装入するものである。

【０００６】本発明者等は、上記の問題点を解決すべく
調査、検討を行った。その過程で、ホッパーから排出さ
れる際のホッパー内の粉粒体の流れに着目した。すなわ
ち、ホッパー内の粉粒体の流れには、ホッパーへの装入
順に排出するマスフローと、排出口直上部が優先的に排
出されるファネルフローとがある。マスフローは、図６
に示すようにホッパー傾斜壁21の傾斜角度をα、排出噴
流体22の安息角をφとした場合に、傾斜角度αを（45°
＋φ／2 ）よりも大きく形成した場合に生じるとされて
おり、また（45°＋φ／2 ）以下ではファネルフローに
なるとされている。

【０００７】ところで、高炉の炉頂部にマスフローとな
る原料ホッパーを設置する場合、そのホッパー容量を大
きくしようとすると傾斜角度αが大きくなり高さが高く
なると言った問題が懸念される。一方、ファネルフロー
となる原料ホッパー内の排出口上部に排出口以上の大き
さの流量調整用の制御板を設置して、あるいはホッパー
胴部にバイブレーター等の強制振動装置を設置して、マ
スフローとすることもできるが、このように制御板を設
置した場合、閉塞の危険が伴う、また操業中は原料が常
に装入、排出されているので制御板や強制振動装置等の
設備管理がし難い、と言った問題がある。

【０００８】そこで、本発明者等は、ファネルフローの
排出特性を利用することに思い至ったものである。ファ
ネルフローでの原料排出は、ホッパー形状や粒子の物理
性状（形状、比重等）により多少差があるが、ホッパー
下部の排出口直上部が優先的に排出され、原料の上部表
面に漏斗状（ファネル状）の穴が開き、穴周辺の原料上
部表面が内部に崩壊しながら穴が拡大し、ホッパー内部
壁に達した後、壁に沿って上部から下部に原料が排出さ
れる。図１は、その排出順を模式的に示すもので符号
〜の順に排出される。なお、図において、１は原料ホ
ッパー、２はホッパー傾斜壁、３はホッパー胴部、４は
原料、５はホッパー内の原料表面位置を示す。

【０００９】而して、原料ホッパー内の原料は、図１の
ように排出されるので、排出したい時期の原料ホッパー
内の位置に特定銘柄原料が来るように原料を装入するこ
とで、鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの原料の二種類以
上の配合割合の特異な特定銘柄原料を特定時期に効率よ
く原料ホッパーから高炉内へ排出、装入することができ
ると考えた。

【００１０】そこで、このことを実験により確認した。
原料として平均粒径に殆ど差がない焼結鉱75％、ペレッ
ト25％の実験銘柄原料を用い、原料ホッパーとして、ホ
ッパー壁傾斜角度α＝50°を持つホッパーで実験を行っ
た。

【００１１】実験は、図２に示すように、原料ホッパー
６に焼結鉱７を装入するとともに、先ず上記実験銘柄を
Ａの位置（直胴部中間）に装入した。そして排出すると
同時に切り出し時間の経過時間に対する排出されてくる
ペレットの混合割合を実測した。この要領で、順次Ｂの
位置（直胴部下部）、Ｃの位置（直胴部境上）、Ｄの位
置（コーン部 3／4)、Ｅの位置（コーン部 1／4)に実験
銘柄を装入して同様に実測した。その結果を図３に示
す。なお、図３の横軸の切り出し時間は切り出し完了ま
での時間を1.00とし無次元化して示す。

【００１２】図３から明らかなように、原料ホッパー内
の実験銘柄原料の装入（積載）高さ位置によって排出さ
れてくるペレットの混合割合が変化し、コーン部のＥや
Ｄの位置では切り出し初期と終わり頃に多くのペレット
が排出され、またＡの位置では、初期にコーン部の中心
が排出し穴ができた後にすり鉢状に排出するため、切り
出し初期は少ないが中心に穴が開いた時から排出が始ま
ることが分かる。このことは、原料ホッパー内で上記図
１に示すからの流れ、すなわちファネルフローとな
って原料が排出されることが分かる。

【００１３】また、図４は、上記図３の結果を基に、無
次元時間で切り出し開始から 0.3経た時点までに切り出
された原料中のペレットの割合と装入（積載）高さ位置
との関係を示すグラフ図であって、この図からは、Ａや
Ｅの位置に実験銘柄を装入すると 0.3までの時間に多く
のペレットが排出でき、一方ＢからＤの位置では少なく
なることが分かる。

【００１４】以上の結果から、焼結鉱やペレットなどの
配合割合を変えた特定銘柄原料の原料ホッパー内への装
入位置を制御することで、ファネルフローの特性を利用
し、特定銘柄原料を原料ホッパーから特定時期に排出制
御することができる。なお、排出したい時期の位置を検
知する手段としては、サウンジングや超音波測定計等
を用いたホッパー槽内の装入物レベル検知、装入原料
の嵩密度データと装入量から計算により求められる装入
物計算レベル、等があり、これらを利用して特定時期に
タイミングよく排出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図５は、本発明に係る原料装入方法
を適用するベルレス高炉の炉頂部の概要図である。ベル
レス高炉８の炉頂部９には、固定の原料ホッパー10、コ
ークス用のホッパー11及び旋回シュート12を備えてお
り、原料ホッパー10とコークス用ホッパー11から交互に
切り出して原料とコークスは旋回シュート12により炉内
に装入される。このとき、装入原料は旋回シュート12に
より、一般に外周部から中心部へ旋回しながら炉内に装
入されるので、原料ホッパー10から排出順通りに径方向
（外周部から中心部）の原料分布が生じる。なお、図５
には原料ホッパー10とコークス用ホッパー11を左右に分
けて設置したように描いているが、操業中の原料Ｏとコ
ークスＣの炉内への装入順（例えばＯ↓Ｏ↓Ｃ↓等）に
よっては原料ホッパー10にコークスが、またコークス用
ホッパー11側に原料が装入されることがある。

【００１６】上記ベルレス高炉８を用いて特定銘柄原料
を、無次元排出時間0.8 付近に効率よく原料ホッパー
10から排出する場合の実施要領と、逆に初期（無次元
排出時間0.3 まで）にできるだけ少なくなるように効率
よく原料ホッパー10から排出する場合の実施要領につい
て説明する。

【００１７】の特定銘柄原料を無次元排出時間0.8 付
近に効率よく排出する場合は、図２乃至図３の結果か
ら、原料ホッパー10のコーン部高さ 3／4 の位置付近
（図２のＤの位置）に特定銘柄原料をベルトコンベアを
介して装入し、切り出す。これにより、特定銘柄原料
は、炉内の無次元排出時間0.8 付近の装入位置に制御さ
れて装入される。また、の特定銘柄原料を無次元排出
時間0.3 までにできるだけ少なく排出する場合は、図４
の結果から、原料ホッパー10のコーン部と直胴部の境の
位置付近（図２のＣの位置）に特定銘柄原料をベルトコ
ンベアを介して装入し、切り出す。これにより、特定銘
柄原料は、炉内の無次元排出時間0.3 までの装入位置に
制御されて装入される。

【００１８】上記のように特定銘柄原料を炉内の所望位
置に制御して装入することができることから、例えば特
定銘柄原料としてのペレットの炉内への装入割合を、
融着帯の根部の生成時の圧損に影響があり、コークスへ
の潜り込み防止、コークステラス先端部の削り取り防止
の観点からも、初期（炉内外側）に少なく、堆積形状
の安定化のために、極端に偏析部を作らないように所望
量を均一に、中心部は急速昇温部でペレットの還元が
悪いので、末期（炉内内側）も少なく、なるような装入
が可能となる。

【００１９】なお、上記例では、ベルレス高炉を例とし
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ベル式高炉に対しても適用できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高炉
への原料装入方法によれば、排出したい時期の原料ホッ
パー内の位置に特定銘柄原料が来るように特定銘柄原料
を装入することができ、鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなど
の原料の二種類以上の配合割合の特異な特定銘柄原料を
特定時期に効率よく原料ホッパーから高炉内へ排出、装
入することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】原料ホッパー内におけるファネルフローによる
原料の排出順を示す模式図である。

【図２】原料ホッパー内の特定銘柄原料の装入位置を示
す模式図である。

【図３】原料ホッパー内の特定銘柄原料の装入位置と切
り出し後の経過時間に対する排出されてくるペレットの
混合割合との関係を示すグラフ図である。

【図４】図３を基に、無次元時間で切り出し開始から
0.3経た時点までに切り出された原料中のペレットの割
合と装入（積載）高さ位置との関係を示すグラフ図であ
る。

【図５】本発明に係る原料装入方法を適用するベルレス
高炉の炉頂部の概要図である。

【図６】ホッパーにおける粉粒体の流れを説明するため
の模式図である。

【符号の説明】

１：原料ホッパー ２：ホッパー傾斜壁
３：ホッパー胴部 ４：原料 ５：ホッパー内の原料表面位
置 ６：原料ホッパー ７：焼結鉱
８：ベルレス高炉 ９：炉頂部 10：炉頂部原料ホッパー 11：炉頂部コークス用ホッパー 1
2：旋回シュート Ａ〜Ｅ：実験銘柄の装入位置 〜：ファネルフローとなって流れ出す原料の位置 α：ホッパー傾斜壁の傾斜角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 良行 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K012 BA01 BC02 4K015 GA05 GA10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファネルフローとなる高炉炉頂部に設置
   された原料ホッパーから原料を炉内に装入するに際し、
   予め原料ホッパーにおける原料積載高さ位置とファネル
   フローの特性とを把握し、その把握された原料積載高さ
   位置とファネルフローの特性との関係より、特定銘柄原
   料を特定時期に高炉へ装入すべく原料ホッパー内の特定
   銘柄原料積載高さ位置に装入して高炉へ装入することを
   特徴とする高炉への原料装入方法。