JP2001279309A

JP2001279309A - 高炉への原料装入方法

Info

Publication number: JP2001279309A
Application number: JP2000089016A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 健佐藤; Shiro Watakabe; 史朗渡壁; Masahiro Takahata; 雅博高畑; Hideyuki Kamano; 秀行鎌野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】装入効率を低下させることなく、高炉の中
心部に粗粒原料を装入して、炉中心部で強いガス流を安
定して確保するベルレス型高炉への原料装入方法を提供
する。【解決手段】炉頂バンカーの底部に粗粒原料を貯溜
し、次いでその粗粒原料の上に細粒原料を貯溜して、装
入シュートを炉中心部から炉壁方向へ傾動させながら装
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、ベルレス装入装置
を有する高炉（以下、ベルレス型高炉という）への原料
装入方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に高炉の操業においては、高炉の炉
頂から原料である塊鉱石，焼結鉱，ペレット等の鉱石や
コークスを交互に装入して、原料である鉱石およびコー
クスを層状に堆積させる。一方、高炉の下方の羽口から
吹き込まれる熱風がコークスを燃焼して発生する高温の
還元性ガスが、高炉内に堆積された原料の間隙を上昇し
ながら、鉱石の昇温や還元を行なうことによって銑鉄を
製造している。

【０００３】高炉内に堆積されたコークスは燃焼して、
また鉱石は還元あるいは溶融して、高炉内の下方へ降下
していく。そこで炉頂から新たに鉱石およびコークスを
交互に装入して、高炉内の原料を常時ほぼ一定の高さに
維持しながら、連続的に銑鉄を製造する。高炉の生産性
を向上するためには、高炉内の半径方向や円周方向の原
料の分布を適切な状態に維持することによって高炉内の
上昇ガス流を適切な状態に維持し、原料が連続的に降下
するように調整する必要がある。

【０００４】この適切な状態の上昇ガス流は原料の粒径
分布などによって変化するものであるが、基本的には炉
中心部のガス流は強く、かつ炉壁部のガス流が炉中間部
よりもやや強くするのが好ましいとされている。このた
め、通常の操業では高炉内の中心部近傍の鉱石層厚／コ
ークス層厚比を、他の箇所より低くなるように層厚分布
を制御し、炉中心部の堆積厚みが薄くなるので、炉中心
部で強いガス流を確保している。

【０００５】ベルレス型高炉において、高炉の炉頂に配
設された炉頂バンカーから排出された原料は、装入シュ
ートを介して高炉内に装入される。装入シュートは高炉
の中心軸の周囲を旋回するとともに、高炉の中心軸と装
入シュートとのなす角を変更（以下、傾動という）する
ことができる。原料を装入する際に、装入シュートの傾
動は、炉壁部から炉中心方向へ傾動させる場合と、炉中
心部から炉壁方向へ傾動させる場合の２通りが選択でき
る。たとえば装入シュートを回転させながら炉中心部か
ら炉壁方向へ傾動させると、原料は炉中心部から炉中間
部を経て炉壁部へ堆積されていき、所定の厚さの層が形
成される。こうして原料である鉱石とコークスを交互に
装入して、鉱石層とコークス層を交互に堆積させて操業
を行なっている。

【０００６】ベルレス型高炉では、装入シュートを傾動
させることによって原料を堆積させる位置を容易に調整
できる。したがって鉱石層あるいはコークス層を１層形
成するに要する鉱石やコークスを、粒径等の性状や種類
別に分割して装入（以下、バッチという）し、それぞれ
のバッチを所定の位置に堆積させることができる。その
ため、装入シュートを旋回かつ傾動させて原料を装入す
る種々の方法が提案されている。

【０００７】たとえば特公平8-11804 号公報には、ベル
レス式高炉の異種原料装入方法が開示されている。この
方法は、装入シュートを炉中心側から炉壁方向へ傾動さ
せ、鉄源および還元剤を複数のバッチに分割して炉内の
所定の位置にそれぞれ装入することによって、炉内の堆
積量分布の制御性を向上させようとするものである。し
かしこの方法では、原料を装入するに先立って、各バッ
チをそれぞれ別個の炉頂バンカーに貯溜する。高炉内は
大気圧より高圧に保持されているので、各バッチを装入
するごとに、それぞれの炉頂バンカー内の圧力を均排圧
しなければならない。したがって原料層を１層形成する
に要する時間が長くなるので、高炉の生産能力が低下す
るという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解消し、装入効率を低下させることなく特定の種
類の原料を炉中心部に装入できるベルレス型高炉への原
料装入方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、炉頂バンカー
から排出される原料を装入シュートを用いて炉内へ層状
に堆積させるベルレス装入装置を有する高炉への原料装
入方法において、原料層を１層形成するに要する複数種
類の原料の内、特定の種類の原料の所要装入量を炉頂バ
ンカーの底部に貯溜し、次いでその他の原料の所要装入
量を炉頂バンカー内の特定の種類の原料の上に貯溜した
後、炉頂バンカーの下部から原料を排出して、装入シュ
ートを高炉の中心部から炉壁方向へ傾動しつつ旋回させ
ながら装入する高炉への原料装入方法である。

【００１０】前記した発明においては、好適態様とし
て、特定の種類の原料の所要装入量を炉頂バンカーの底
部に貯溜し、次いでその他の原料の所要装入量を炉頂バ
ンカー内の特定の種類の原料の上に貯溜するにあたり、
複数の原料槽から原料をベルトコンベアへ排出するタイ
ミングを調整し、ベルトコンベア上の原料の移動方向先
頭部に特定の種類の原料を堆積させ、その後方にその他
の原料を堆積させて移送することにより、特定の種類の
原料の所要装入量を炉頂バンカーの底部に貯溜し、その
他の原料の所要装入量を炉頂バンカー内の特定の種類の
原料の上に貯溜することが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の原料装入方法を適
用する例を示す配置図である。図１中の矢印は、装入シ
ュート３の傾動方向を示す。原料は、あらかじめ特定の
種類の原料（以下、特定原料という）４とその他の原料
５とが、それぞれ個別に原料槽６に貯溜される。

【００１２】まず特定原料４のみを原料槽６から排出
し、ベルトコンベア10を用いてサージホッパー７へ送給
する。特定原料４の排出量は、高炉１内の原料層を１層
形成するに要する原料のうちの中心部に装入する所要の
装入量である。ベルトコンベア10上に載置された特定原
料４が、その他の原料５を貯溜した原料槽６を通過した
後、原料槽６からその他の原料５を排出する。その他の
原料５の排出量は、高炉１内の原料層を１層形成するに
要する原料のうちの炉中間部から炉壁部に装入する所要
の装入量である。

【００１３】本発明においては、特定原料５の排出を開
始する時期を制御する方法は、特定の方法に限定しな
い。ベルトコンベア10上に載置された特定原料４が通過
した後で、細粒原料５を排出すれば良いのであり、タイ
マーや各種センサーを使用して制御すれば良い。こうし
てベルトコンベア10上には、特定原料４が先行し、その
他の原料５が後続する状態で載置される。これらの原料
がサージホッパー７内に貯溜されるときには、サージホ
ッパー７内は原料が貯溜されていない状態であるため、
ベルトコンベア10上で先行する特定原料４はサージホッ
パー７の底部に貯溜され、続いてその他の原料５が特定
原料４上に貯溜される。

【００１４】次いでサージホッパー７の下部から原料を
排出して装入コンベア11を介して炉頂バンカー２に送給
する際には、サージホッパー７の底部に貯溜されている
特定原料４が先に排出され、その後、その他の原料５が
排出される。このとき、炉頂バンカー２内は原料が貯溜
されていない状態であるため、炉頂バンカー２において
も、特定原料４は炉頂バンカー２の底部に貯溜され、続
いてその他の原料５が特定原料４上に貯溜される。

【００１５】なおここでは搬送手段としてベルトコンベ
アを用いる例について説明したが、ベルトコンベア上の
原料の移動方向先頭部に堆積した原料は、常に先のホッ
パーあるいはバンカーの底部に貯溜されるため、好適に
使用される。ただし、本発明においてはベルトコンベア
に限定せず、炉頂バンカー２の底部に特定原料４を貯溜
し、その特定原料４上にその他の原料５を貯溜すれば良
い。

【００１６】炉頂バンカー２から高炉１内へ装入すると
きは、炉頂バンカー２の下部から原料を排出する。つま
り炉頂バンカー２の底部に貯溜された特定原料４が先に
排出され、その後、その他の原料５が排出される。した
がって装入シュート３を炉中心部から炉壁方向に傾動さ
せると、炉中心部に特定原料４が装入され、炉中間部か
ら炉壁部にその他の原料５が装入される。

【００１７】サージホッパー７や炉頂バンカー２には原
料層を１層形成するに要する特定原料４とその他の原料
５が貯溜されるので、装入シュート３を炉中心部から炉
壁方向に傾動させて装入が終了したときには、サージホ
ッパー７や炉頂バンカー２内は原料が貯溜されていない
状態になる。本発明の適用に際しては、目的に応じて炉
中心部に装入する特定原料４を選択できる。原料中の焼
結鉱比率を低下させ、塊鉱石比率を増大させる操業を指
向する場合、炉中心部に装入する特定原料４は塊鉱石と
し、その他の原料５は焼結鉱であることが望ましい。一
般に塊鉱石は焼結鉱よりも被還元性が劣るが、前記した
ように炉中心部近傍はガス流が強く、ガス還元ポテンシ
ャルが他の領域よりも高いためである。

【００１８】また、炉中心部に強いガス流を得ようとす
る場合、特定原料４は粒径の大きいものを使用するのが
望ましい。鉱石のみならず、コークスを装入する際にも
本発明を適用し、特定原料４を粗粒コークスとすれば、
炉中心部の空隙率を増大させ、炉中心部および炉床部の
通液性を向上させる効果もある。本発明では炉頂バンカ
ー２を１個使用して原料を装入するので、炉頂バンカー
２内の圧力を均排圧するに要する時間が短縮される。し
かも、たとえば鉱石を装入中に、他方の炉頂バンカー２
にコークスを貯溜して装入の準備ができるので、原料の
輸送能力が大幅に向上する。

【００１９】また本発明においては、その他の原料５
を、その粒径等の性状によって、さらに分級しても良
い。たとえば細粒原料５を、その粒径によって中間粒径
原料８と微細粒径原料９とに分級して，それぞれ個別に
原料槽６に貯溜する例を図２に示す。図２中の矢印は、
装入シュート３の傾動方向を示す。なお図２にはその他
の原料５を粒径によって２種に分級する例を示したが、
本発明においてはその他の原料５を３種以上に分級して
も良いし、粒径以外の要因で分級しても良い。いずれの
場合も、炉頂バンカー２の底部に特定原料４を貯溜し、
その特定原料４上にその他の原料５を貯溜した後、炉頂
バンカー２の下部から原料を排出して装入シュート３を
炉中心部から炉壁方向へ傾動させながら装入することに
よって、特定原料４を炉中心部に装入し、その他の原料
５を炉中間部から炉壁部に装入すれば良い。

【００２０】

【実施例】原料として使用する鉱石の内、塊鉱石を特定
原料４とし、焼結鉱をその他の原料５として、個別に貯
鉱槽に貯溜した。ここでは鉱石を貯溜する原料槽６を貯
鉱槽といい、コークスを貯溜する原料槽６を貯骸槽とい
う。内容積5100ｍ³の高炉の操業において、図３に示す
ように、鉱石層を１層形成するに要する所要の装入量の
塊鉱石と焼結鉱とを同時に貯鉱槽から排出し、ベルトコ
ンベア10を用いてサージホッパー７へ送給した。塊鉱石
と焼結鉱は、ベルトコンベア10からサージホッパー７に
落下するときに混合され、その後、炉頂バンカー２にお
いても混合された状態で貯溜された。次いで、炉頂バン
カー２の下部から混合された鉱石を排出して装入シュー
ト３を炉中心部から炉壁方向に傾動させながら装入し、
鉱石層を形成した。

【００２１】サージホッパー７や炉頂バンカー２には鉱
石層を１層形成するに要する塊鉱石と焼結鉱が貯溜され
るので、装入シュート３を炉中心部から炉壁方向に傾動
させて装入が終了したときには、サージホッパー７や炉
頂バンカー２内は鉱石が貯溜されていない状態になっ
た。この方法を用いて、原料である鉱石とコークスの装
入を繰り返して、鉱石とコークスを交互に装入しながら
２週間にわたって高炉を操業した。この方法では炉内の
通気抵抗が増大し、操業状態が不安定になった。これを
比較例とする。

【００２２】その後、発明例１として図１に示すような
本発明の原料装入方法で原料を装入しながら、高炉の操
業を継続した。すなわち、まず鉱石層を１層形成するに
要する鉱石のうちの所要の装入量の塊鉱石のみを貯鉱槽
から排出し、ベルトコンベア10を用いてサージホッパー
７へ送給した。ベルトコンベア10上に載置された塊鉱石
が、焼結鉱を貯溜した貯鉱槽を通過した後、鉱石層を１
層形成するに要する鉱石のうちの所要の装入量の焼結鉱
を貯鉱槽から排出した。塊鉱石と焼結鉱がサージホッパ
ー７内に貯溜されるときは、サージホッパー７内は原料
が貯溜されていない状態であるため、ベルトコンベア10
上で先行する塊鉱石がサージホッパー７の底部に貯溜さ
れ、続いて焼結鉱が塊鉱石の上に貯溜された。

【００２３】その後、これらの鉱石が炉頂バンカー２に
貯溜されるときは、炉頂バンカー２内は原料が貯溜され
ていない状態であるため、炉頂バンカー２においても塊
鉱石が底部に貯溜され、その上に焼結鉱が貯溜された。
次いで、炉頂バンカー２の下部から鉱石を排出して装入
シュート３を炉中心部から炉壁方向に傾動させながら装
入することによって、炉中心部に塊鉱石を装入し、炉中
間部から炉壁部に焼結鉱を装入した。

【００２４】サージホッパー７や炉頂バンカー２には鉱
石層を１層形成するに要する塊鉱石と焼結鉱が貯溜され
るので、装入シュート３を炉中心部から炉壁方向に傾動
させて装入が終了したときには、サージホッパー７や炉
頂バンカー２内は鉱石が貯溜されていない状態になっ
た。こうして発明例１の装入方法を用いて、原料である
鉱石とコークスの装入を繰り返して、鉱石とコークスを
交互に装入しながら操業を継続した。この方法では炉内
の通気抵抗の増加は認められず、安定した操業が継続で
きた。

【００２５】このようにして比較例の装入方法および発
明例１の装入方法を用いて、原料である鉱石とコークス
を交互に装入しながら送風圧力Ｐ₁（ｋPa），炉頂圧力
Ｐ₂（ｋPa）および送風量Ｖ（Ｎｍ³／min ）を測定
し、その測定値から通気抵抗指数（ｋPa／Ｎｍ³／min
）を算出した。また、塊鉱石の使用量Ｍ_O（kg）と焼
結鉱の使用量Ｍ_S（kg）から処理鉱比（％）を算出し
た。通気抵抗指数（ｋPa／Ｎｍ³／min ）と処理鉱比
（％）の推移を図４に示す。

【００２６】なお通気抵抗指数（ｋPa／Ｎｍ³／min ）
は下記の (1)式で算出され、処理鉱比（％）は下記の
(2)式で算出される。通気抵抗指数（ｋPa／Ｎｍ³／min ）＝（Ｐ₁−Ｐ₂）／Ｖ・・(1) Ｐ₁：送風圧力（ｋPa）Ｐ₂：炉頂圧力（ｋPa）Ｖ：送風量（Ｎｍ³／min ）処理鉱比（％）＝ 100×Ｍ_S／（Ｍ_O＋Ｍ_S）・・(2) Ｍ_S：焼結鉱の使用量（kg）Ｍ_O：塊鉱石の使用量（kg）図４から明らかなように、比較例の装入方法で原料を装
入しながら操業した期間は、処理鉱比が低下すると通気
抵抗指数が上昇した。これは炉中心部のガス流を強化す
る層厚分布制御下において、ガス流が比較的弱い中間部
の塊鉱石比率の増大により、当該部の融着帯が肥大化し
たためである。

【００２７】一方、発明例１の装入方法で原料を装入し
た期間は、塊鉱石の装入量が増加して処理鉱比が低下し
ても、通気抵抗指数は低いレベルを維持し、しかもばら
つきが小さかった。これは還元ポテンシャルの高い炉中
心部に塊鉱石を集中させることにより、融着帯の肥大化
を抑制したためである。つまり本発明を適用することに
よって、装入原料の平均物性値が変化したときに、炉中
心部に特定原料４を堆積させ、安定した操業ができた。

【００２８】また、前記した比較例と同様の方法で鉱石
を装入しながら、本発明の原料装入方法を用いてコーク
スを装入した。これを発明例２とする。通常、コークス
は粒径30〜75mm程度であるが、コークス層を１層形成す
るに要するコークスの内、50質量％を50mmの篩によって
篩い分けし、粒径50mm以上のコークスを分離して、特定
原料４として別個の貯骸槽に貯溜した。その量はコーク
ス層を１層形成するに要するコークスの20〜25％の量で
あった。

【００２９】この粒径50mm以上の粗粒コークスを特定原
料４として、貯骸槽からベルトコンベア10への排出の際
に、ベルトコンベア10上に最初に排出して輸送し、サー
ジホッパー７および炉頂バンカー２の底部に貯溜させ
て、装入シュート３を介して高炉１内に装入した。この
とき装入シュート３は炉中心部から炉壁方向へ傾動しつ
つ旋回して装入したため、粒径50mm以上の粗粒コークス
（すなわち特定原料４）は炉中心部に装入された。この
実施例２の操業を４週間継続した。

【００３０】一般に、高炉１の出銑滓は炉床部に開孔さ
れた出銑口から溶銑滓を排出して行なわれるが、溶銑の
排出が先行し、その後に溶銑に加えて溶銑滓の同時排出
が見られるのが普通である。さらに溶銑滓の排出が続く
と、出銑口が溶銑滓により損耗されて開孔径が拡大して
単位時間あたりの溶銑滓量が徐々に増加して、最後には
炉内の溶銑滓の滞留レベルが低下するために、出銑口か
ら炉内ガスが噴出するようになるため、出銑口をマッド
材で閉塞する。

【００３１】このとき１個の出銑口の開孔から閉塞まで
の時間の内、溶銑滓の排出する時間の割合をスラグ指数
と呼び、炉床部の通液性の指標として管理している。炉
床部の通液性が良好であると、炉内のスラグの貯溜レベ
ルが低いため、溶銑滓の排出が早くなり、スラグ指数は
大きくなる（すなわち１に近づく）。一方、通液性が悪
い場合は、スラグの排出が遅れるため、スラグ指数は小
さくなる（すなわち０に近づく）。

【００３２】前記した比較例の操業期間におけるスラグ
指数は0.73であったが、実施例２の操業期間の内、後半
の２週間においてはスラグ指数は0.88まで向上した。こ
れは炉中心部へ粗粒コークスを選択的に装入することが
できたために、炉中心部の空隙率を増大させることがで
き、この粗粒コークスが炉床部へ降下することで、炉床
部の通液性を向上させることができたためと考えられ
る。

【００３３】つまり実施例２においては、本発明を適用
することによって、炉床部のコークスを粗粒コークスに
置きかえることができたため、炉床部の通液性を良好な
ものとすることができ、溶銑滓の排出を促進することが
できた。

【００３４】

【発明の効果】本発明では、ベルレス装入装置を有する
高炉で、炉頂バンカーの底部に特定の種類の原料を貯溜
して、装入シュートを炉中心部から炉壁方向へ傾動させ
ながら装入することによって、炉中心部に特定の酒類の
原料を選択的に装入することができる。そのため、被還
元性の劣る塊鉱石であっても、炉中心部に装入すること
によって安定した操業を継続することができる。また粗
粒コークスを炉中心部へ装入することによって、出銑滓
を良好にすることもできる。

【００３５】また原料槽からベルトコンベア上へ原料を
排出する際に、特定の種類の原料をベルトコンベア上の
移動方向先頭部に堆積させることによって、容易に炉頂
バンカーの底部に特定の種類の原料を貯溜させることが
可能であり、生産能力を低下させることなく、安定した
操業を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原料装入方法を適用する例を示す配置
図である。

【図２】本発明の原料装入方法を適用する他の例を示す
配置図である。

【図３】従来の原料装入方法を適用する例を示す配置図
である。

【図４】通気抵抗指数および処理鉱比の推移を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１高炉２炉頂バンカー３装入シュート４特定の種類の原料５その他の原料６原料槽７サージホッパー８中間粒径原料９微細粒径原料 10 ベルトコンベア 11 装入コンベア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高畑雅博千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者鎌野秀行千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内Ｆターム(参考） 4K012 BC02 BC05 BC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉頂バンカーから排出される原料を装入
シュートを用いて炉内へ層状に堆積させるベルレス装入
装置を有する高炉への原料装入方法において、原料層を
１層形成するに要する複数種類の原料の内、特定の種類
の原料の所要装入量を前記炉頂バンカーの底部に貯溜
し、次いでその他の原料の所要装入量を前記炉頂バンカ
ー内の前記特定の種類の原料の上に貯溜した後、前記炉
頂バンカーの下部から原料を排出して、前記装入シュー
トを高炉の中心部から炉壁方向へ傾動しつつ旋回させな
がら装入することを特徴とする高炉への原料装入方法。
【請求項２】前記特定の種類の原料の所要装入量を炉
頂バンカーの底部に貯溜し、次いで前記その他の原料の
所要装入量を前記炉頂バンカー内の前記特定の種類の原
料の上に貯溜するにあたり、複数の原料槽から原料をベ
ルトコンベアへ排出するタイミングを調整し、前記ベル
トコンベア上の原料の移動方向先頭部に前記特定の種類
の原料を堆積させ、その後方に前記その他の原料を堆積
させて移送することにより、前記特定の種類の原料の所
要装入量を前記炉頂バンカーの底部に貯溜し、前記その
他の原料の所要装入量を前記炉頂バンカー内の前記特定
の種類の原料の上に貯溜することを特徴とする請求項１
に記載の高炉への原料装入方法。