JP2001271104A - 高炉への原料の装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】還元鉄やスクラップ等の鉄鋼原料を用いる高炉
操業において、その高炉内への前記鉄鋼原料の好ましい
炉内装入方法を提案すること。 【解決手段】高炉内に鉄鉱石やコークスとともに還元鉄
やスクラップ等の鉄鋼原料を装入する方法において、前
記鉄鋼原料の粒径を、装入鉄鉱石の粒径よりは大きくす
る一方で装入コークスの粗径よりは小さくなるように調
整し、かつその鉄鋼原料の装入時期として、コークスを
装入した後の鉄鉱石装入の前に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉への原料の装
入方法に関し、とくに鉄鉱石やコークスの他に還元鉄や
スクラップ等の鉄鋼原料を、高炉炉頂装入原料として用
いる方法において、該鉄鋼原料の粒径と装入時期とを工
夫して、炉内通気性のより一層の改善ならびに反応効率
の高い高炉操業を実現するための方法を提案する。

【０００２】

【従来の技術】高炉の操業において重要なことは、炉内
のガス流分布と通気性を適正な状態に保ち、ガスの持つ
顕熱と還元能力をいかに効率良く利用するかにあり、こ
のことが、安定かつ良好な高炉操業を行うために必要な
条件となる。一般に、炉内ガス流分布や通気性は、原料
の性状や粒径に影響されるほか、原料の装入状態にも大
きく左右されることが知られている。従って、高炉操業
においては、炉内装入物分布をいかに適正に維持し管理
するかに大きな配慮が払われている。そのために、炉頂
の原料装入部にムーバブルアーマや分配シュート等の装
入装置を設け、これら装入装置を利用して鉱石類とコー
クスの装入物分布、すなわち装入物の厚み等を調整し、
通気性やガス流分布の制御を行っている。しかし、従来
のこのような調整の効果は必ずしも十分な成果が得られ
ている訳ではなく、特に通気性については十分な効果を
上げていないのが実情である。

【０００３】このような背景の下で従来、高炉内に型銑
やスクラップ等を装入することにより、通気性の改善や
安定操業を実現しようとする幾つかの試みがある。例え
ば、特開平７−２１６４１８号公報や特開平７−２１６
４１９号公報では、ベルトコンベヤ上に鉱石を切り出し
たのち、そのベルトコンベヤ上にスクラップを切り出し
て鉱石層の上に載せるという装入方法を採用すること
で、塊状鉄鉱石や焼結鉱等の塊成鉱（以下は、単に「鉱
石等」という）とスクラップとが予め均一に混合された
装入物を、高炉内に装入し堆積させるという方法が提案
されている。また、特開平８−９２６１５号公報では、
上述したのと同じ要領の装入方法を採用することによ
り、スクラップの溶解を推進するため、コークスとスク
ラップとが予め均一に混合された装入物の形態で高炉内
に装入堆積させる方法を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記各従来技術はいず
れも、鉱石等もしくはコークスとスクラップとを予め均
一に混合した上で炉内に装入する方法であるが、スクラ
ップの存在により、粉化率の低下ならびに炉内通気性の
改善、燃料比の向上等を通じて生産性の向上が期待でき
る。しかしながら、これらの従来技術については、粒径
の大きいコークスと粒径の小さい鉄鉱石とが隣り合わせ
で堆積層を形造って空隙率の低下を招くという、通常装
入法の欠点が完全に克服できていないのである。

【０００５】というのは、スクラップを鉄鉱石やコーク
スとともに予め混合して高炉内に装入すれば、この鉄鉱
石等とコークスとの直接的な接触を避けることができな
いので、小径の鉄鉱石等が大径のコークス中に侵入して
埋没するために、コークス層がもつ高い空隙率が低下す
るという現象を阻止できず、そのために、予期した程に
通気性が改善されないからである。たしかに、特開平７
−２１６４１９号公報に開示されているように、スクラ
ップは収縮抵抗が大きいことから、鉱石層に空隙を確保
するのには有効に作用する。しかしながら、この技術の
場合も、装入初期に見られる鉱石のコークス層への侵入
という充填形態そのものの欠点まで克服するものではな
く、それの解決手段の開発が望まれていた。また、上記
各従来技術の場合、鉄鉱石や塊成鉱とコークスとが直接
的に接することになるから、還元帯においてさえも直接
還元反応が進行し、熱不足を招くことを抑制できないと
いう本質的な問題も抱えていた。

【０００６】そこで、本発明の主たる目的は、還元鉄や
スクラップ等の鉄鋼原料を用いる高炉操業において、そ
の高炉内への前記鉄鋼原料の好ましい炉内装入方法を提
案することにある。本発明の他の目的は、通気性ならび
に還元率の向上と、コークスの劣化防止による熱不足を
解消するために有効な、鉄鋼原料装入方法を提案するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的の実現に向けて
検討を兼ねた結果、発明者らは、スクラップの装入は、
鉱石等やコークスと予め均一に混合した上で炉内に装入
するのではなくして、むしろ分別装入することの方が通
気性の改善によるガス利用効率の向上や還元率の向上に
有効に作用するということを知見した。そして、このよ
うな作用効果を確実なものにするには、鉄鉱石、コーク
スならびにスクラップ等の鉄鋼原料について、これらの
粒径調整が重要なポイントになるという知見を得て、下
記要旨構成に係る本発明を開発した。

【０００８】即ち、本発明は、高炉内に鉄鉱石やコーク
スとともに還元鉄やスクラップ等の鉄鋼原料を装入する
方法において、前記鉄鋼原料の粒径を、装入鉄鉱石の粒
径よりは大きくする一方で装入コークスの粒径よりは小
さくなるように調整し、かつその鉄鋼原料の装入時期と
して、コークスを装入した後の鉄鉱石装入の前に行うこ
とを特徴とする高炉への原料の装入方法である。なお、
上記鉄鋼原料の粒径は２０〜４５mmの大きさに調整する
ことが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】通気性は、高炉内原料装入層の構
造に強く影響されることはよく知られているが、その構
造というのは主として、炉内半径方向における装入物分
布、堆積角、層厚あるいは混合層等である。上述したよ
うに、これまでは、高炉内原料装入層の構造, とくに混
合層の存在については知られていたが、その混合層 (鉱
石層とコークス層との境界に不可避的に発生する相互侵
入領域) の影響について論じられてはいるが、その有効
な解決方法についてまでは究明されていないのが実情で
ある。

【００１０】このことに関し発明者らは、上記混合層、
即ち、大径のコークス（約50〜100mm) 堆積層の上に、
小径の塊状鉄鉱石（約５〜20mm) を装入堆積させたとき
に、図１（ａ）に示すように、その小径鉄鉱石がコーク
ス粒子間間隙に侵入して混合層を形造ることによる通気
性阻害を、解消するために鋭意研究した。

【００１１】その結果、上記通気性阻害を解消するに
は、スクラップ等の鉄鋼原料を装入して高炉操業を行う
場合に限って言えば、その鉄鋼原料の大きさを、上掲の
小径塊状鉄鉱石と大径コークスとの中間の大きさにする
と同時に、これを、コークスを装入した後、鉄鉱石の装
入に先立つタイミングで装入することが有効であり、こ
のような原料装入法を採用すれば、小径の鉄鉱石が大径
のコークス粒子間に生じる間隙中に侵入して混合層を形
造るのを阻止できることがわかった。

【００１２】即ち、大径（50〜100mm)のコークスを装入
したあと、２０〜４５mm、好ましくは３０〜４０mmの大
きさに調整した還元鉄、粒鉄、型銑、鋼屑やシュレッダ
ー屑などのスクラップ等のいずれか１種以上の鉄鋼原料
を装入し、次いで小径（５〜20mm) の塊鉄鉱石を装入す
る。このような原料の装入を行うと、コークス層と鉄鉱
石層との間に中間粒の鉄鋼原料が介在することになるこ
とから、従来見られたいわゆる混合層が消滅することに
なる。

【００１３】このような高炉内原料装入層の構成は、通
気性の劣化を解消することは勿論、不均一な通気吹き抜
けや、炉内ガス流分布の生成を阻止し、さらには片減
り、棚吊り等の高炉操業の阻害要因をなくす上で有効に
作用する。従って、安定した高炉操業を確保できる。

【００１４】一方で、このような原料装入層の構成は、
鉱石層とコークス層との直接的な接触を、還元鉄やスク
ラップ等によって阻止し、両者を隔離することになるか
ら、炉内還元帯での鉄鉱石−コークスの直接還元反応が
著しく減少し、そのためにコークスの劣化（粉化）が抑
制できると共に、ヒートバランスの向上による熱エネル
ギーの有効な利用ができるという効果を奏する。

【００１５】図２は、本発明にかかる原料装入方法を実
施するための概念図である。この図に示すように、本発
明では、従来の上置き装入法（ベルトコンベヤ上に切り
出された鉱石、コークスの上に還元鉄等を切り出して予
混合状態で高炉炉頂に運び装入する方法）とは異なり、
まず、炉頂装入コンベヤ１上にコークス槽２からコーク
ス３を切り出した後、次に還元鉄槽４から還元鉄５を切
り出し、その後鉱石槽６から鉱石７を切り出し、これら
を炉頂装入装置８を使って前記切り出し順に従って順次
に分別装入し、図１（ｂ）に示すような原料装入層とす
る。

【００１６】以上説明したように本発明によれば、コー
クスの上部に還元鉄が堆積することになるため、鉱石と
コークスが直接接触するようなことがなくなり、直接還
元によるコークスの劣化を大幅に抑制できる。その結
果、高炉炉床でのコークスの粒径、強度を優位に維持で
きる。また、還元鉄等の鉄鋼原料粒度を調整することに
より、コークス層の空隙率を望ましい状態に維持するこ
とができ、高炉炉内の通気抵抗を改善することができ
る。なお、本発明の応用形態としては、還元鉄等の鉄鋼
原料装入位置を、高炉の半径方向で調整することによ
り、高炉炉内のガス流分布、融着帯形状を調整するよう
な高炉操業もできる。

【００１７】

【実施例】内容積4500ｍ^３の高炉を用いて還元鉄装入操
業を従来法および本発明法により行った。従来法に従う
方法としては、ベルトコンベアー上にまずコークスを切
り出すと共に、その上に還元鉄を切り出した。この場合
還元鉄はほぼ均一にコークスと混合された状態で炉内に
装入された。なお、この場合のコークスの装入量は２５
t/ch、還元鉄の装入量は、５t/chとし、その後約125 t/
chの焼結鉱を装入し、約100 日間操業した。一方、本発
明法に従う方法として、ベルトコンベヤー上にまず平均
粒径５０mmのコークス２５t/chを切り出し、そのコーク
スの切り出しを終えてから、平均粒径約３５mmの還元鉄
を５t/ch切り出し、その還元鉄の切り出しを終えてから
平均粒径約１５mmの鉄鉱石を切り出し、これらを順次に
高炉内に装入して図１（ｂ）のように堆積させた。その
結果、焼結鉱はコークスの間隙内に侵入することなく、
還元鉄層の上に堆積させることができた。なお、この高
炉操業においては、コークス比はいずれも400 kg/tと
し、送風温度、送風圧力はそれぞれ1200℃、4.5 kg/cm
^２を目標にして操業した。

【００１８】上記高炉操業試験において、本発明法、従
来法における直接還元率、高炉内通気抵抗指数について
調査した。その結果を、図３に示すが、図示のように従
来装入法と比べると本発明装入法の方が、直接還元率、
高炉内通気抵抗指数ともに低減できることがわかった。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
炉内通気性の向上、コークスの劣化（粉化）の抑制を通
じて高炉操業の安定化を実現すると共に、熱バランスの
向上を通じて燃料比の低下、コスト低下を実現できる
他、生産性の向上をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高炉内原料装入層の構造を示す、従来例（ａ）
と本発明例（ｂ）の模式図である。

【図２】高炉原料装入設備の略線図である。

【図３】実施例における高炉操業時の直接還元率ならび
に高炉炉内通気抵抗指数に及ぼす従来例と本発明例の比
較を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 装入ベルトコンベヤ ２ コークス槽 ３ コークス ４ 還元鉄槽 ５ 還元鉄 ６ 鉱石槽 ７ 鉱石 ８ 装入装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉内に鉄鉱石やコークスとともに還元
   鉄やスクラップ等の鉄鋼原料を装入する方法において、
   前記鉄鋼原料の粒径を、装入鉄鉱石の粒径よりは大きく
   する一方で装入コークスの粒径よりは小さくなるように
   調整し、かつその鉄鋼原料の装入時期として、コークス
   を装入した後の鉄鉱石装入の前に行うことを特徴とする
   高炉への原料の装入方法。
2. 【請求項２】 上記鉄鋼原料の粒径を、２０〜４５mmの
   大きさに調整することを特徴とする請求項１に記載の装
   入方法。