JP2005213579A - 高炉の中心装入コークスの調製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コークスの篩分けを行なわず、装入コンベアで搬送したコークスを炉頂バンカーへ落下させると同時に中心装入コークスとして使用するコークスを仕分けする方法を提供する。
【解決手段】高炉炉頂の装入装置へ原料を搬送する装入コンベア４終端から落下するコークス５の落下流中に設けた仕分け板により、コークスの落下流を装入コンベア終端に近い部分と遠い部分に分け、この内の装入コンベア終端から遠い部分のコークス５ａを中心装入コークス２として中心装入バンカー７へ投入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉に中心装入コークスを装入するにあたり、炉頂に設けた中心装入バンカーから高炉中心部へコークスを装入する専用装入装置を有する高炉において、中心装入バンカーへ投入する中心装入コークスを調製する方法に関するものである。

一般に高炉の型式は、ベル型とベルレス型に大別され、その操業においては、いずれも高炉の炉頂から原料である鉱石（すなわち塊鉱石，焼結鉱，ペレット等）とコークスを交互に炉内に装入して、鉱石とコークスを層状に堆積させる。あるいは、近年、炉内の鉱石の還元性を向上するために、鉱石とコークスを混合して装入する技術も検討されている。

高炉では、高炉の下部から吹き込まれる熱風がコークスを燃焼させ、コークスの燃焼によって発生する高温の還元性ガスが、炉内に堆積された原料の間隙を上昇しながら、原料の昇温や鉱石の還元を行なうことによって銑鉄を製造する。

高炉内に堆積されたコークスは燃焼によって消費され、鉱石は還元あるいは溶融によって消費されるため、炉内の原料は下方へ降下していく。そこで炉頂から新たに鉱石やコークスを装入して、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。したがって炉内の下部から上昇する熱風や還元性ガスの流れ（以下、上昇ガス流という）は、高炉の操業に多大な影響を及ぼす。

炉内の上昇ガス流を適正に維持するためには、炉内の半径方向や円周方向の原料の消費を適切な状態に維持することによって上昇ガス流を適切な状態に維持し、原料を連続的に降下させる必要がある。そこで適切な上昇ガス流を得るために、原料の特性（たとえば粒度等）に応じて炉内に堆積させる位置を制御する技術（いわゆる装入物分布制御）が広く採用されている。ベル型高炉ではムーバブルアーマーを使用し、ベルレス型高炉では装入シュートの傾斜角を調整することによって、炉内に装入する原料の分布を制御することが可能である。

さらに、上記のような炉内の装入物分布制御に加えて、炉内中心部にコークスを集中的に装入することによって、一層安定した上昇ガス流が得られることが知られている。（特許文献１〜３参照）
高炉１の炉内中心部に集中的に装入されたコークス２（以下、中心装入コークスという）とその周囲に装入された原料の配置の例を図６，７に示す。すなわち図６は、柱状に堆積した中心装入コークス２およびその中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間に層状に堆積する鉱石層14とコークス層13の配置の例を模式的に示す炉頂部の断面図である。図７は、柱状に堆積した中心装入コークス２およびその中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間に堆積する混合原料15（すなわち鉱石とコークスとの混合物）の配置の例を模式的に示す炉頂部の断面図である。いずれの場合も、炉内中心部に中心装入コークス２を柱状に堆積させることで、炉中心部に安定した上昇ガス流が形成される。この中心装入コークス２は上昇ガス流を確保するために装入するので、粒度が比較的大きいものを使用する。

中心装入コークス２を炉内に精度良く装入するために、従来からあるベル型装入装置やベル型装入装置とは別の中心装入コークス２を装入するための中心装入バンカー７を設置し、ここから装入シュート（以下、中心装入シュート３という）を設ける場合がある。

このような手段で中心装入コークス２を装入するにあたって、従来は地上に設置したコークス槽で予めコークスを篩分けして、中心装入コークス２として好適な粒度を有するものを選別していた。その中心装入コークス２として使用するコークスを装入コンベアにて高炉の炉頂バンカーへ搬送する際には、他のコークスや鉱石と区別するために、装入コンベア上で間隔を設けて搬送する必要がある。

従来の技術は以上に説明した通りであるが、その技術には下記のような問題があった。

(a) 予めコークスの篩分けを行なうために篩分け装置が必要であり、その篩分け装置の建設費，維持費が加わるので、銑鉄の製造コストが上昇する。

(b) コークスの篩分けによって篩下コークスが発生するので、その物流コストが上昇するばかりでなく、コークスの歩留りが低下する。

(c) 装入コンベアで搬送する際に、中心装入コークスとその他のコークスを区別するために、間隔を設けて積載するので、装入コンベアの搬送能力が低下する。
特開昭62-290809 号公報 特開昭64-65207号公報 特公昭64-9373 号公報

本発明は上記のような問題を解消し、コークスの篩分けを行なわず、装入コンベアで搬送したコークスを炉頂バンカーへ落下させると同時に中心装入コークスとして使用するコークスを仕分けする中心装入コークスの調製方法を提供することを目的とする。

本発明は、高炉の炉頂に設置した中心装入バンカーから炉内へ中心装入コークスを装入する高炉の中心装入コークスの調製方法において、高炉炉頂の装入装置へ原料を搬送する装入コンベア終端から落下するコークスの落下流中に設けた仕分け板により、コークスの落下流を装入コンベア終端に近い部分と遠い部分に分け、この内の装入コンベア終端から遠い部分のコークスを中心装入コークスとして中心装入バンカーへ投入することを特徴とする高炉の中心装入コークスの調製方法である。

本発明によれば、装入コンベアで搬送したコークスを炉頂バンカーへ落下させると同時に中心装入コークスとして使用するコークスを仕分けすることが可能である。したがって搬送に先立ってコークスを篩分けする必要がないので、下記の (1)〜(3) の効果が発揮される。

(1) コークスの篩分けを行なうための篩分け装置は必要ないので、銑鉄の製造コストを削減できる。

(2) 篩下コークスの発生を防止できるので、物流コストの削減とコークス歩留りの向上を達成できる。

(3) 装入コンベアで搬送する際に、中心装入コークスとその他のコークスを同時に搬送できるので、装入コンベアの搬送能力が向上する。

図１は、ベルレス型の高炉１の操業に本発明を適用する場合の炉頂部の配置の例を模式的に示す断面図である。なお図１では、装入コンベア４上で表層部に積層されていたコークス5aを仕分け板６に衝突させて中心装入バンカー７へ供給し、その他のコークス5bを分配シュート17を介して炉頂バンカー8aへ供給する状態を示している。図２は、図１における装入コンベア４の終端，仕分け板６近傍を拡大して模式的に示す断面図である。さらに図３は、切替え板９を前進させてコークス5a，5b全量を炉頂バンカー8aへ供給する状態を模式的に示す断面図である。

高炉１の炉頂部には、ベルレス高炉の場合、通常、１個または複数個の炉頂バンカー8a，8b，8cが設置されており、この炉頂バンカーは内部を均排圧可能となっている。鉱石やコークスは大気圧下で、装入コンベア４からこの炉頂バンカーへ投入され、高炉炉頂部の圧力に均圧された後に高炉１内へ装入される。炉頂バンカーが複数個設置されている場合、装入コンベア４から分配シュート17を介して炉頂バンカーへ装入される。分配シュート17は、搬送コンベア４上のコークスや鉱石を装入シーケンスに応じて決められた炉頂バンカー8a，8b，8cへ投入するように、その向け先を変更する。

ここでは、コークス５を炉頂バンカー8aと中心装入バンカー７へ供給する技術について以下に説明する。

図１，２に示すように、コークス５は装入コンベア４で炉頂へ搬送される。装入コンベア４上に積載されたコークス５は、搬送される途中で小粒のコークスが下層に沈降していき、表層部には大粒のコークスが積載された状態になる。この現象は、搬送中に受ける振動等の影響でコークス粒の隙間に小粒のコークスが沈降するためと考えられている。

このようにして、装入コンベア４の終端から落下する直前のコークス５は、その表層部に大粒のコークスが積載された状態になっており、終端から落下するときには大粒のコークスが仕分け板６側を流下する。図１，２は、切替え板９が退避位置に後退している状態を示しており、落下するコークス5a，5bは切替え板９には衝突せず、装入コンベア４上では表層部に積載されていて、終端から落下するときに終端から見て遠い部分のコークス5a（すなわち大粒のコークス）のみが仕分け板６に衝突する。その他の装入コンベア４の終端から見て近い部分のコークス5bは、仕分け板６に衝突せずに落下し、炉頂バンカー8a内に貯留される。

仕分け板６に衝突したコークス5aは、仕分け板６からベルトフィーダ10を介して中心装入バンカー７内に貯留される。

あるいはベルトフィーダ10に代えて、傾斜を有するシュート上をコークス5aが滑落する構成にしても良い。その場合、仕分け板６とシュートを一体的に構成することも可能である。

このようにしてコークス５がベルトコンベア４の終端から落下する途中で大粒のコークス5aとその他の比較的小粒のコークス5bに仕分けられ、それぞれ中心装入バンカー７と炉頂バンカー8aに貯留される。

また、大粒のコークス5aとその他の比較的小粒のコークス5bを仕分けする必要のないときは、図３に示すように切替え板９を前進させ、表層部に積載されていたコークス5a（すなわち大粒のコークス）を切替え板９に衝突させる。その後、コークス5aは仕分け板６に衝突せず、比較的小粒のコークス5bとともに落下し、炉頂バンカー8a内に貯留される。

次いで、大粒のコークス5aは中心装入バンカー７から中心装入シュート３を介して炉内中心部に装入され、中心装入コークス２として柱状に堆積される。一方、炉頂バンカー8a内の比較的小粒のコークス5bは、装入シュート11を介して炉内の中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間の領域に装入される。このとき、他方の炉頂バンカー8bに鉱石を貯留しておき、装入シュート11を介して炉内に装入するときに、比較的小粒のコークス5bと鉱石とを同時に炉内に装入すると、図１に示すように、中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間の領域に鉱石とコークスの混合原料15が堆積する。このようにして図７と同様に原料を堆積させることができる。

また、炉頂バンカー8a内のコークス5bと炉頂バンカー8b内の鉱石を交互に炉内に装入することによって、図６と同様に、中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間の領域にコークス層13と鉱石層14を交互に形成することも可能である。

いずれの場合も、装入シュート11を用いて、中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間の領域に装入される原料（すなわちコークスや鉱石）の分布を制御することができる。この装入物分布制御のロジックは、従来から各高炉の操業条件に応じて適宜設定されており、本発明では、装入物分布制御は従来と同様に行なう。つまり、中心装入コークス２として大粒のコークス5aを装入して、炉内中心部の上昇ガス流を安定して確保し、かつ中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間の領域は従来と同等の上昇ガス流が得られる。しかも、装入コンベア４でコークス５を炉頂部に搬送するに先立ってコークスを篩分けする必要はない。

なお図１にはベルレス型の高炉１の例を示したが、本発明はベル型の高炉（図示せず）にも適用できる。ベル型の高炉においても、装入コンベア４から装入装置の上ベルへ原料を投入する際に、前記したベルレス高炉の場合と同様の仕分け板と切替え板を利用して中心装入コークスとその他のコークスに仕分けすることができる。これにより、中心装入コークスは中心装入バンカーへ投入され、その他のコークスはベル上に投入されるため、ベルレス型高炉と同様に、炉内装入を行なうことができる。したがってベル型高炉の場合でも、装入コンベアでコークスを炉頂部へ搬送するに先立って中心装入コークスを篩分けする必要はなくなる。

以上に説明した通り、本発明は高炉の型式（ベル型，ベルレス型）を問わず適用でき、しかも図６に示すような中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間の領域にコークス層13と鉱石層14を交互に形成する場合や、あるいは図７に示すような中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間の領域に鉱石とコークスの混合原料15を装入する場合に適用できる。

なお図１〜３には、支点を中心にして回動する切替え板９を例示したが、直線上を前後進させる構成にしても良い。

ベルレス型高炉の操業において炉内中心部に中心装入コークス２を柱状に堆積させる場合に、従来は図４に示すように、装入コンベア４の終端から落下するコークス５を仕分けダンパー12に衝突させて、コークス５を中心装入バンカー７へ供給していた。また、中心装入バンカー７へコークス５を供給する必要のないときは、図５に示すように、仕分けダンパー12を退避させて、コークス５を装入コンベア４の終端から炉頂バンカー8aへ落下させていた。

そのため、装入コンベア４でコークス５を炉頂部に搬送するに先立ってコークスの篩分けを行ない、大粒のコークスを図４に示す方法で中心装入バンカー７に貯留し、比較的小粒のコークスを図５に示す方法で炉頂バンカー8aに貯留していた。しかも装入コンベア４で搬送する際には、大粒のコークスと比較的小粒のコークスとの間に間隔を設けて積載していた。これを従来例とする。

一方、発明例として、図１に示す装置を用いて、炉内中心部に中心装入コークス２を柱状に堆積させてベル型高炉を操業した。つまり、図２に示す方法で大粒のコークス5aを中心装入バンカー７に貯留し、大粒のコークス5aを仕分けする必要のないときは図３に示す方法でコークス５全量を炉頂バンカー8aに貯留した。

従来例および発明例は、いずれも、中心装入コークス２の外周面と炉内壁面との間の領域に鉱石とコークスの混合原料15を装入（いわゆる混合装入）した。

発明例では、中心装入バンカー７内のコークス5aと炉頂バンカー8a内のコークスからサンプルを採取し、その粒度分布（質量％）を調査した。その結果は図８に示す通りであり、中心装入バンカー７内のコークス5aの平均粒径は50mm，炉頂バンカー8a内のコークスの平均粒径は35mmであった。つまり、本発明を適用すると、中心装入コークス２として使用するのに好適な大粒のコークス5aの仕分けが可能であることが確かめられた。このことは、発明例を適用して仕分けした大粒のコークス5aを中心装入コークス２として使用しても、炉内中心部の上昇ガス流を安定して確保できることを示している。

ベル型高炉に本発明を適用してコークスを仕分けする場合の炉頂部の配置の例を模式的に示す断面図である。 図１中の仕分け板近傍を拡大した断面図である。 図２中の切替え板を前進させてコークス全量を炉頂バンカーへ供給するときの配置の例を模式的に示す断面図である。 従来の方法で中心装入バンカーにコークスを供給するときの配置の例を模式的に示す断面図である。 従来の方法で炉頂バンカーにコークスを供給するときの配置の例を模式的に示す断面図である。 鉱石とコークスを層状に装入した例を模式的に示す炉頂部の断面図である。 鉱石とコークスを混合して装入した例を模式的に示す炉頂部の断面図である。 本発明を適用して仕分けしたコークスの粒度分布を示すグラフである。

符号の説明

１ 高炉
２ 中心装入コークス
３ 中心装入シュート
４ 装入コンベア
５ コークス
5a 表層部に積層されていたコークス
5b 仕分け板に衝突しないコークス
６ 仕分け板
７ 中心装入バンカー
8a 炉頂バンカー
8b 炉頂バンカー
8c 炉頂バンカー
９ 切替え板
10 ベルトフイーダ
11 装入シュート
12 仕分けダンパー
13 コークス層
14 鉱石層
15 鉱石とコークスの混合原料
17 分配シュート

Claims (1)

1. 高炉の炉頂に設置した中心装入バンカーから炉内へ中心装入コークスを装入する高炉の中心装入コークスの調製方法において、高炉炉頂の装入装置へ原料を搬送する装入コンベア終端から落下するコークスの落下流中に設けた仕分け板により、前記コークスの落下流を前記装入コンベア終端に近い部分と遠い部分に分け、この内の前記装入コンベア終端から遠い部分のコークスを前記中心装入コークスとして前記中心装入バンカーへ投入することを特徴とする高炉の中心装入コークスの調製方法。
   

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