JP2005290511A

JP2005290511A - 高炉の操業方法

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Publication number: JP2005290511A
Application number: JP2004109939A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Watanabe; 一郎渡邊
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: JP4114626B2

Abstract

【課題】鉱石層への小塊コークスの混合効果を最大限に発揮させ、炉下部融着帯での還元効率および通気性を向上させることができるベルレス高炉の装入方法を提供する。
【解決手段】炉内装入する鉱石の各バッチに粒径が5〜40mmの小塊コークスを混合し、鉱石第２バッチ以降における小塊コークス混合量を鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量よりも多くするベルレス高炉への装入物装入方法。鉱石第２バッチ以降における小塊コークス混合量と第１バッチにおける小塊コークス混合量との比の値を1.5〜2.5の範囲に調整することが好ましく、さらに、鉱石中に混合された小塊コークスの炉内堆積位置が炉壁から炉口半径の30%以内の領域となるように装入することが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、高炉における装入物の装入方法に関し、詳細には、高炉炉頂部に炉頂バンカーと分配シュートを有し、炉内に装入物を装入するベルレス高炉において、鉱石に小塊コークスを混合して炉内に装入する装入方法に関する。

高炉操業においては、一般に炉上部から還元剤および燃料としてのコークス、ならびに鉄源としての焼結鉱、ペレット、塊鉱石など（以下、これらの鉄源を総称して「鉱石」と記す）が交互に装入され、炉下部の羽口からは熱風が送風されると同時に微粉炭やタールなどが吹き込まれる。

高炉の安定操業を維持するためには、良好な通気性を確保し、炉内ガス流れの安定化（すなわち、安定した中心ガス流および炉壁ガス流の確保）が必要である。高炉内における通気性は、主として前記装入物（コークスおよび鉱石）の性状、粒度および装入量により大きく影響を受けるが、それ以外に、炉頂からの装入物の装入方法、つまり、炉内に装入する装入物の分布状況によっても大きく左右される。

高炉の炉内通気性を改善するための対策として、鉱石層中に小塊コークスを混合装入することにより、高炉下部に形成される融着帯（鉱石層が軟化融着した通気抵抗の大きい領域）の通気性を改善できることが知られており、上記の方法により、高炉内における融着帯の通気性を改善するための、鉱石とコークスの適切な混合方法が多数報告されている。

例えば、特許文献１には、鉱石ホッパ群の下流側先頭複数個の鉱石ホッパにコークスを装入し、鉱石類切出コンベア上の鉱石全量の先頭部分でコークスを排出開始して鉱石上にコークスを積層し、積層した鉱石とコークスを鉱石類切出ホッパに装入し、これを切り出して炉頂バンカに装入し、炉頂バンカから排出した鉱石とコークスを旋回シュートを介して高炉内に装入する装入方法が開示されている。この方法は、鉱石とコークスとを炉内半径方向で均一に装入しようというものである。しかし、高炉内の通気性は、炉壁部における装入物の通気抵抗に大きく影響されるので、鉱石とコークスの混合物を炉内半径方向に均一に装入するよりも、通気性の改善効果の高い炉壁部に集中して装入する方が、炉内での還元効率の向上および通気性の改善には大きな効果を発揮する。

また、特許文献２には、高炉の炉壁から５００ｍｍの範囲の鉱石層の直上に粒径が５〜３０ｍｍの小塊コークスを装入する高炉操業方法が開示されている。この方法は、炉壁部に粒度の小さな装入物を装入することにより、炉壁部の（Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ）の値（鉱石とコークスとの質量比）を低減し、炉壁流の安定化を図ろうとするものである。しかし、高炉は炉容積に応じて、炉口半径が異なり、炉壁から５００ｍｍの範囲を規定しても、高炉の炉口半径の大きさによって、小塊コークスの炉内半径方向の相対的位置が相違するため、この方法は、全ての高炉に対して適用できるものではない。大型高炉の場合には、一部の小塊コークスが炉中心部に流れ込み、中心流を阻害するおそれがある。

特許文献３には、コークスが一部混合された原料とコークスとを、それぞれ交互に高炉内へ装入する原料装入方法において、原料中の下層部でコークスの混合率が高く、上層部で混合率が低くなるように装入するか、または、各原料層を２層以上に分割して装入し、先に装入される層（下層）よりも後で装入される層（上層）の方がコークスの混合率が低くなるように装入することにより、鉱石の還元効率を高め、高炉内の融着帯における通気性の改善をも図ろうとする装入方法が開示されている。

しかし、高炉の通常操業においては、コークス層の上に鉱石が装入されるので、鉱石層の下部は、ＣＯガス濃度が高い状態にある。したがって、鉱石の還元効率を高めるためには、上記の特許文献３に開示された方法よりも、むしろ、炉下部から上昇するＣＯガスが下層部の鉱石の還元に利用されてＣＯガス濃度が低下する鉱石層上部において、または、鉱石を２バッチ以上に分けて装入する場合には、鉱石第２バッチ以降において混合する小塊コークスの混合量を増加させる方が、鉱石の還元効率の向上には有利である。

さらに、特許文献４には、コークスおよび鉱石類の双方の原料をそれぞれ粒度別に２以上に分割し、粒度別のコークスと鉱石とを細粒は細粒同士、粗粒は粗粒同士で混合し、炉の中心および中間領域に粗粒の混合物を、炉壁領域に細粒の混合物を装入する方法が開示されている。しかし、ここで開示された方法においては、細粒原料同士を混合した原料を炉壁領域に装入するので、炉壁部に極端に粒度の小さい原料が集中することによる炉内通気性の大幅な悪化が予想される。

そして、特許文献５には、炉内半径方向の中間部から周辺部の鉱石層中に粒径が５〜４０ｍｍの中小塊コークスを混合する高炉操業方法が開示されており、さらに、鉱石を２回に分けて装入して炉内に２つの鉱石層を形成するとともに、いずれか一方の鉱石層の炉半径方向の中間部から周辺部の鉱石中に小中塊コークスを混合する方法が開示されている。しかし、ここで開示された方法は、鉱石を２バッチ以上に分け、その一方のバッチにのみ中小塊コークスを混合する方法であることから、中小塊コークスを混合しないバッチにおいては、中小塊コークス混合の効果が得られないという問題がある。

特許第２８２０４７８号公報（特許請求の範囲および第２頁左欄４０行〜右欄２行）

特開平８−２３９７０５号公報（特許請求の範囲および段落［０００６］）特開２００３−１７１７０５号公報（特許請求の範囲、段落［００１０］および［００１１］）特開昭６３−１４０００６号公報（特許請求の範囲および第２頁右下欄２〜１５行）特開２００２−３９１０号公報（特許請求の範囲および段落［００２０］）

前述したとおり、高炉の安定操業のためには、高炉内における鉱石の還元効率を高め、炉下部の融着帯における通気性を良好に維持することが不可欠であり、そのためには、鉱石層中に小塊コークスを混合することが有効である。しかしながら、鉱石層中に小塊コークスを混合する方法を採用しても、小塊コークスの混合方法および炉内への装入位置によっては、その効果が十分に発揮されないという問題がある。

本発明は、鉱石を２バッチ以上に分け、各バッチ中への小塊コークスの混合量および炉内への装入位置の適正化を図ることにより、小塊コークス混合の効果を最大限に発揮させて炉下部融着帯領域における通気性を改善し、炉内ガス流れを安定化して高炉の安定操業を図ることができるベルレス高炉の装入物装入方法を提供することを課題としている。

本発明者らは、前記の課題を解決するために、従来の問題点を踏まえて、高炉内における温度、ガス組成および装入物荷重条件にシミュレートした高温までの昇温荷重軟化試験を主体とした種々の検討を重ね、下記の（ａ）〜（ｄ）に示す知見を得て、本発明を完成させた。

（ａ）鉱石を２以上のバッチ（炉内装入後には２以上の層を形成）に分割し、その分割されたバッチに小塊コークスを混合して高炉内に装入するに際して、各々の鉱石層中に小塊コークを混合すると、特定の鉱石層にのみ小塊コークスを混合した場合に比べて、鉱石の還元反応が速やかに進行し、高温荷重軟化特性（コークスおよび鉱石充填層におけるガスの圧力損失を昇温試験温度にわたって積分した値を意味し、詳述については後述する）は向上する。

（ｂ）上層の鉱石層中における小塊コークスの混合率を、下層の鉱石層中における小塊コークスの混合率よりも高くすると、鉱石の還元反応が速やかに進行し、高温荷重軟化特性も向上する。

（ｃ）高炉内に装入する鉱石の第２バッチ以降における小塊コークス混合量ＦＣｍと鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量ＦＣ１との比、（ＦＣｍ／ＦＣ１）の値は１．５〜２．５とするのが好ましい。前記の値が１．５未満では、鉱石第２バッチ以降の小塊コークス混合量が少なくなるため、第２バッチ以降における鉱石の還元反応が速やかに進行しなくなって好ましくなく、また、前記の値が２．５を超えて大きくなると、鉱石第１バッチの小塊コークス混合量が少なくなるため、第１バッチにおける鉱石の還元反応が速やかに進行しなくなり好ましくないからである。

（ｄ）鉱石に混合された小塊コークスの装入後の堆積位置は、炉壁から炉口半径の３０％以内の領域とするのが好ましい。前記の堆積位置が炉壁から炉口半径の３０％を超えて大きくなると、小塊コークスがストックレベルの傾斜面に沿って炉中心部に流れ込み、高炉の断面積に占める比率の大きな炉壁部における融着帯の通気性改善効果が低減するからである。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）〜（３）に示すベルレス高炉への装入物の装入方法にある。

（１）鉱石を２以上に分割して装入するベルレス高炉への装入物装入方法であって、装入する鉱石の分割された各バッチに粒径が５〜４０ｍｍの小塊コークスを混合し、鉱石第２バッチ以降における小塊コークス混合量を鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量よりも多くするベルレス高炉への装入物装入方法（以下、「第１発明」ともいう）。

（２）鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量をＦＣ１、第２バッチ以降における小塊コークス混合量をＦＣｍとしたとき、前記鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量および鉱石第２バッチ以降における小塊コークス混合量が下記（１）式で表される関係を満足する前記（１）に記載のベルレス高炉への装入物装入方法（以下、「第２発明」ともいう）。

１．５≦ＦＣｍ／ＦＣ１≦２．５・・・（１）
但し、２≦ｍ≦ｎ
（３）鉱石に混合された小塊コークスの高炉内装入後の炉内での堆積位置と炉壁との炉半径方向距離をＸ、高炉の炉口半径をＲとしたとき、前記小塊コークスの堆積位置と炉壁との距離および炉口半径が下記（２）式で表される関係を満足する前記（１）または（２）に記載のベルレス高炉への装入物装入方法（以下、「第３発明」ともいう）。

Ｘ／Ｒ≦０．３・・・（２）
本発明において、「鉱石に混合された小塊コークスの高炉内装入後の堆積位置」とは、鉱石の各バッチ中に混合された小塊コークスが高炉内に装入された後、炉頂の装入物面（ストックレベル面）上で静止し、堆積した炉内半径方向の位置を意味する。

本発明のベルレス高炉への装入物装入方法によれば、鉱石を２バッチ以上に分け、各バッチ中への小塊コークスの混合量、または、さらに炉内への装入位置の適正化を図ることにより、小塊コークス混合の効果を最大限に高めて炉下部融着帯領域における通気性を改善し、安定した炉内ガス流れを確保して高炉の安定操業を図ることができる。

本発明のベルレス高炉への装入物装入方法についてさらに詳細に説明する。本発明は、前記のとおり、鉱石を２分割以上で装入するベルレス高炉への装入物装入方法であって、装入する鉱石の各バッチに粒径が５〜４０ｍｍの小塊コークスを混合し、鉱石第２バッチ以降における小塊コークス混合量を鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量よりも多くするベルレス高炉への装入物装入方法である。

本発明者は、高炉内における温度、ガス組成および装入物荷重条件にシミュレートした高温までの昇温荷重軟化試験を行い、鉱石の還元性および高温荷重軟化特性におよぼす小塊コークスの混合方法の影響を調査した。

図１は、高炉装入物の高温荷重軟化試験装置を示す図であり、同図（ａ）は試験装置の縦断面図を表し、同図（ｂ）は試料充填層部分の縦断面の拡大図を表す。また、図２は、高炉装入物の高温荷重軟化試験条件を示す図であり、同図（ａ）は試料温度の時間的変化を、同図（ｂ）は還元ガス流量の時間的変化を、そして同図（ｃ）は荷重の時間的変化をそれぞれ表す。

底部に還元ガス流通用の貫通孔を多数設けた黒鉛坩堝２の中に高炉装入物試料３として、コークス試料３１および鉱石試料３２、３３を装入し、これらを竪型電気炉１中に装入後、竪型電気炉１の下部から還元ガス４を導入して、黒鉛坩堝２内の高炉装入物試料３の充填層に還元ガス４を通じながら、荷重制御装置６により試料充填層に荷重を負荷し、昇温加熱条件下にて荷重軟化および還元試験を行った。

ここで、温度測定装置７により測定される試料充填層の温度は、竪型電気炉１の黒鉛発熱体５に供給する電力を制御することにより、また、還元ガス組成はガス流量制御装置１０によりＣＯガス、ＣＯ₂ガスおよびＮ₂ガスの流量を制御することにより、そして、荷重は荷重制御装置により、それぞれ、図２に示される条件で時間的に変化させた。また、試料充填層のガス圧力損失については、充填層入側および出側のガスの圧力差を、圧力測定装置８を用いて測定した。試料の溶融滴下物は、竪型電気炉１の下方に設けたターンテーブル９により回収した。なお、鉱石の還元性を示す還元率は、還元前後の鉱石の質量変化により求めた。

試料充填層の形成に当たっては、下記のとおり行った。すなわち、鉱石は粒径１５〜２０ｍｍのものを、また、鉱石への混合用コークスは粒径１０〜１５ｍｍのものを用い、下層用鉱石および上層用鉱石にコークスを所定量混合し、コークスを混合した上層鉱石層の層高を３０ｍｍ、同下層鉱石層の層高を７０ｍｍに調整して、図１（ｂ）に示される充填層構造を黒鉛坩堝中に形成させた。

図３は、高炉装入物の高温荷重軟化特性の評価方法を示す図である。同図に示されるとおり、装入物試料のガス圧力損失は、温度上昇にともなって鉱石の軟化融着が進行するにつれて上昇し、鉱石の溶融滴下が進行するにつれて低下する。そこで、図３に示すとおり、溶融滴下完了温度（Ｔｍｆ）までの圧力損失（△Ｐ）を試験温度にわたって積分し、その値を高温荷重軟化特性値（℃・ｋＰａ）（「Ｓ値」と称する）として、鉱石の高温荷重軟化特性を評価する指標とした。

上記の高温荷重軟化特性値（Ｓ値）は、その値が低いほど、鉱石が狭い温度範囲において、低い圧力損失のもとに軟化溶融し、さらに滴下完了することを意味する。したがって、このような特性を有する鉱石を高炉に装入した場合には、高炉下部における通気性は良好に維持されることを意味する。

上層および下層の鉱石層中に混合するコークスの混合率を種々に変化させて、上記に述べた高温荷重軟化試験を行った結果を表１に示した。

同表において、試験結果は、表１の欄外に示したとおりの方法で、鉱石の還元率および高温荷重軟化特性値により３段階に区分した。

表１の結果から、鉱石を２以上のバッチに分割し、その分割されたバッチに小塊コークスを混合して高炉内に装入する装入方法に関して、下記の事項が判明した。

(1)試験番号１−２および１−３と、試験番号１−４および１−５との比較によれば、各々の鉱石層中に小塊コークを混合した場合には、特定の鉱石層にのみ小塊コークスを混合した場合に比べて、鉱石の還元反応が速やかに進行し、高温荷重軟化特性は向上する。

(2)試験番号１−４と１−５との比較から、上層の鉱石層中における小塊コークスの混合率を、下層の鉱石層中における小塊コークスの混合率よりも高くした場合に、鉱石の還元反応が速やかに進行し、高温荷重軟化特性も向上する。

上記で得られた高温荷重軟化試験結果に基づく実高炉への適用形態について以下に説明する。

近年、高炉装入物の分布制御性の向上のため、多バッチ装入法が主流になりつつある。ここで、多バッチ装入法とは、装入物を複数回に分けて炉内に装入することにより、炉内で装入物の堆積層を形成させる装入方法であり、例えば、鉱石を２バッチに分けて炉内に装入する場合には、炉内において２つの鉱石層が形成されることになる。特に鉱石バッチの多バッチ化は、炉内におけるコークス崩れ現象を有効利用した炉内通気性の改善や、安価装入物または細粒装入物の使用量増加に好適な装入方法であり、ベルレス高炉においては不可欠な装入方法となっている。

前述のとおり、本発明は、上記の鉱石の多バッチ化に際して、鉱石バッチへの小塊コークスの混合方法を改善することにより、高炉内における鉱石の還元効率の向上および軟化融着帯での通気性の改善を図ったものであり、鉱石を２バッチ以上に分割し、その分割された鉱石の各バッチに小塊コークスを混合し、鉱石第２バッチ以降における小塊コークス混合量を鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量よりも多くする装入方法である。

以下に、本発明を前記の範囲に限定した理由および好ましい範囲について説明する。

１）鉱石の各バッチに小塊コークスを混合し、鉱石第１バッチよりも第２バッチ以降に多量の小塊コークスを混合：
鉱石の各バッチ中に小塊コークスを混合する理由は、小塊コークスを各バッチの鉱石層に混合すると、小塊コークスを混合する鉱石層と小塊コークスを混合しない鉱石層とが存在する場合よりも、炉内を上昇する還元ガス中のＣＯ濃度の低下が抑制され、鉱石の還元が速やかに進行するからである。

また、前記の高温荷重軟化試験結果から明らかになったとおり、鉱石を２以上のバッチに分割して装入した場合に、第２バッチ以降における鉱石層中の小塊コークス混合率を、第１バッチにおける鉱石中の小塊コークス混合率よりも高くした場合に、鉱石の還元効率は向上する。この理由は下記のとおりである。すなわち、第１バッチの鉱石層はコークス層上に堆積していることから、その鉱石はＣＯ濃度の高い還元ガスにさらされるのに対して、下層から上昇して第２バッチ以降の鉱石層に達する還元ガスは、第１バッチの鉱石層中を通過する間に鉱石を還元した結果、還元ガス中のＣＯ濃度が低下している。そこで、この第２バッチ以降の鉱石層中に小塊コークスを多量に混合することにより、第２バッチ以降の鉱石層中におけるＣＯガス濃度を高めれば、鉱石の還元を速やかに進行させることができるからである。

すなわち、第１バッチ中の鉱石を還元することによりＣＯ濃度が低下し、ＣＯ₂濃度が上昇した還元ガスが第２バッチ以降の鉱石層に侵入したとき、還元ガス中のＣＯ₂が第２バッチ以降に多量に混合されている小塊コークスと、下記（３）式により表されるソリューションロス反応を起こしてＣＯを生成し、そのＣＯガスにより鉱石の還元が速やかに進行するからである。

Ｃ＋ＣＯ₂＝２ＣＯ・・・（３）
なお、小塊コークスとして、粒径が５〜４０ｍｍのものを用いる理由は、この粒子径の範囲であれば高炉内の通気性に大きな影響を与えることはなく、かつ、小塊コークスとして必要量を確保できるからである。

２）第１バッチにおける小塊コークス混合量と第２バッチ以降における小塊コークス混合量との比、（ＦＣｍ／ＦＣ１）の値が１．５〜２．５：
比（ＦＣｍ／ＦＣ１）の値は１．５〜２．５の範囲とすることが好ましい。前記の比の値が１．５以上では、後述する実施例に示されるとおり、高炉におけるガス利用率が一層高く、高炉内通気抵抗指数も低下して炉内通気性が大幅に改善され、また、（ＦＣｍ／ＦＣ１）の値が２．５以下では、２．５を超える場合に比べて、高炉におけるガス利用率が高く、高炉内通気抵抗指数も改善されることが判明した。したがって、（ＦＣｍ／ＦＣ１）の値を１．５〜２．５の範囲とすることにより、高炉におけるガス利用率をより向上させるとともに、炉内通気性も良好に維持することができ、好ましいからである。

３）小塊コークスの炉内装入後の堆積位置と炉壁との炉半径方向距離の比、（Ｘ／Ｒ）の値が０．３以下：
比（Ｘ／Ｒ）の値は０．３以下とすることが好ましい。前記の比の値が０．３以下では、小塊コークスがストックレベルの傾斜面に沿って炉中心部に流れ込むことも少なく、高炉の断面積に占める比率の大きな炉壁部における融着帯の通気性改善作用がより顕著に発揮されるからである。

本発明の装入方法の効果を確認するため、炉内容積が４８００ｍ³の高炉で試験操業を行い、その結果を評価した。なお、試験操業は、出銑比：２．１ｔ／ｄ／ｍ³、（Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ）比：４．３、微粉炭吹込量：１００ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ、コークベース：３０ｔを基準条件として、同一操業条件にて５日間の継続操業を行い、その後、次の操業条件による操業に移行して５日間の継続操業を行った。鉱石は１チャージ（ｃｈ）を２バッチに分割して装入し、鉱石１チャージ当たりの小塊コークス混合量を３．５ｔ／ｃｈで一定として、鉱石の各バッチ中の小塊コークス混合量を種々に変更して、操業を行った。試験操業条件および操業結果を表２に示した。

同表において、炉壁部ガス利用率とは、シャフト上段ガスサンプラーにて採取した炉壁部のガス分析値に基き、下記（４）式により算出される値であり、その値が大きいほど還元効率が高いことを意味する。
炉壁部ガス利用率＝ＣＯ₂(％)×１００／（ＣＯ(％)＋ＣＯ₂(％)）・・・（４）
また、高炉内通気抵抗指数（ＫＲ）は、下記（５）式により算出される指数であり、その値が小さいほど炉内通気性が良好なことを示す。

ＫＲ＝（Ｐ_B−Ｐ_T）／Ｌ／（ｋμ^βρ^1-βｕ^2-β）・・・（５）
ここで、ＫＲは高炉通気抵抗指数（１／ｍ）、Ｐ_BおよびＰ_Tはそれぞれ送風圧力および炉頂圧力（Ｐａ）、Ｌは羽口と炉頂間の距離（ｍ）、βおよびｋはガス流れの形態などにより定まる定数、μはガスの粘度（Ｐａ・ｓ）、ρはガスの密度（ｋｇ／ｍ³）、そしてｕは炉内のガス流速（ｍ／ｓ）をそれぞれ表す。

なお、試験結果は、表２の欄外に示したとおりの方法で、炉壁部ガス利用率および高炉内通気抵抗指数の値により５段階に区分して評価した。

試験番号２−１、２−２および２−９は、本発明で規定する範囲を外れた比較例の試験であり、試験番号２−３〜２−８は、本発明で規定する範囲を満足する本発明例である。

本発明例である試験番号２−３および２−８は、鉱石第２バッチ中の小塊コークス混合量と鉱石第１バッチ中の小塊コークス混合量との比、（ＦＣ２／ＦＣ１）の値が１を超え、第１発明で規定する範囲を満たしていることから、炉下部融着帯における鉱石の還元促進効果および通気抵抗の低減効果が発揮された結果、比較例に比べて炉壁部ガス利用率が高く、また、高炉内通気抵抗指数（ＫＲ）も低い値となって炉内通気性は良好であった。

本発明例の試験番号２−４〜２−７は、前記の（ＦＣ２／ＦＣ１）の値が１．５〜２．５の範囲内にあり、第２発明で規定する範囲を満たしていることから、試験番号２−３および２−８よりもさらにガス利用率が高く、また、炉内通気性も良好であった。

鉱石層中に混合された小塊コークスの装入後の堆積位置、（Ｘ／Ｒ）の値が０．３以下であって、第３発明の範囲を満足する本発明例の試験番号２−６では、小塊コークスが炉壁から炉口半径の３０％以内の領域に堆積したことによる炉壁部融着帯での還元促進効果および通気性改善効果が加わり、ガス利用率はさらに一段と高く、炉内通気性も極めて良好な結果となった。

これらに対して、鉱石第２バッチ中に小塊コークスを混合しなかった比較例の試験番号２−１、前記（ＦＣ２／ＦＣ１）の値が１を超えない比較例の試験番号２−２および鉱石第１バッチ中に鉱石を混合しなかった比較例の試験番号２−９は、いずれも、ガス利用率が低く、また、炉内通気性も劣った結果であった。

本発明の装入方法によれば、鉱石を２バッチ以上に分け、各バッチ中への小塊コークスの混合量および炉内への装入位置の適正化を図ることにより、小塊コークス混合の効果を最大限に高めて炉下部融着帯領域における通気性を改善し、炉内ガス流れを安定化してベルレス高炉の安定操業を図ることができる。したがって、本発明の装入物装入方法は、小塊コークスを効果的に鉱石層に混合することにより高い操業効率を狙うベルレス高炉の操業分野において広く適用することができる。

高炉装入物の高温荷重軟化試験装置を示す図であり、同図（ａ）は試験装置の縦断面図を表し、同図（ｂ）は試料部分の縦断面の拡大図を表す。高炉装入物の高温荷重軟化試験条件を示す図であり、同図（ａ）は試料温度の時間的変化を、同図（ｂ）は還元ガス流量の時間的変化を、そして同図（ｃ）は荷重の時間的変化をそれぞれ表す。高炉装入物の高温荷重軟化特性の評価方法を示す図である。

符号の説明

１：竪型電気炉
２：黒鉛坩堝
３：高炉装入物試料
３１：コークス試料
３２、３３：鉱石試料
４：還元ガス
５：黒鉛発熱体
６：荷重制御装置
７：温度測定装置
８：ガス圧力測定装置
９：ターンテーブル
１０：ガス流量制御装置
１１：排ガス

Claims

鉱石を２以上に分割して装入するベルレス高炉への装入物装入方法であって、装入する鉱石の分割された各バッチに粒径が５〜４０ｍｍの小塊コークスを混合し、鉱石第２バッチ以降における小塊コークス混合量を鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量よりも多くすることを特徴とするベルレス高炉への装入物装入方法。
鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量をＦＣ１、第２バッチ以降における小塊コ
ークス混合量をＦＣｍとしたとき、前記鉱石第１バッチにおける小塊コークス混合量および鉱石第２バッチ以降における小塊コークス混合量が下記（１）式で表される関係を満足することを特徴とする請求項１に記載のベルレス高炉への装入物装入方法。
１．５≦ＦＣｍ／ＦＣ１≦２．５・・・（１）
但し、２≦ｍ≦ｎ
鉱石に混合された小塊コークスの高炉内装入後の炉内での堆積位置と炉壁との炉半径方向距離をＸ、高炉の炉口半径をＲとしたとき、前記小塊コークスの堆積位置と炉壁との距離および炉口半径が下記（２）式で表される関係を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のベルレス高炉への装入物装入方法。
Ｘ／Ｒ≦０．３・・・（２）