JP2011063836A - Turning chute in bell-less type raw material charging apparatus for blast furnace - Google Patents
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本発明は、高炉の炉頂に設置されるベルレス式原料装入装置に用いる旋回シュートに関する。 The present invention relates to a swivel chute used for a bell-less raw material charging apparatus installed at the top of a blast furnace.
高炉は炉上部から、原料である焼結鉱などの鉱石原料と還元材とを層状に装入すると共に、炉下部から高温の送風を行い、コークスを燃焼させて生成する高温還元ガスを上昇させる向流還元反応炉である。よって炉内に装入する鉱石原料と還元材の層厚分布は、操業効率の制御にとって非常に重要である。中でも、炉壁へのヒートロスが発生し、付着物の生成に伴う鉱石原料や還元材の降下不良が発生しやすい炉壁近傍、及び上昇ガスのバイパスとして使われる炉軸芯部の鉱石原料と還元材の層厚の制御は非常に重要である。 In the blast furnace, ore raw materials such as sintered ore and reducing materials are charged in layers from the top of the furnace, and high-temperature reducing gas generated by burning high-temperature air from the bottom of the furnace and burning coke is raised. It is a countercurrent reduction reactor. Therefore, the layer thickness distribution of the ore raw material and the reducing material charged in the furnace is very important for controlling the operation efficiency. Above all, heat loss to the furnace wall occurs, and ore raw materials and reducing materials are likely to fall down due to the formation of deposits. Control of the layer thickness of the material is very important.
高炉は軸対称形であるため、層厚分布の制御の対象は半径方向の分布である。近年大型高炉で主流となっているベルレス式原料装入装置では、樋のような形状をした旋回シュートを炉軸芯を中心に旋回させながら原料を流し落とし、徐々にその傾き(傾動角)を変えて周辺側から中心側に向かって螺旋状に原料を撒いて装入を行う。 Since the blast furnace is axisymmetric, the object of controlling the layer thickness distribution is the radial distribution. In the bellless type raw material charging equipment that has become the mainstream in large blast furnaces in recent years, the raw material is poured off while turning a swirl chute shaped like a bowl around the furnace core, and the inclination (tilt angle) gradually increases. In other words, the raw material is sprinkled spirally from the peripheral side toward the center side and charged.
しかしながら、上記のような装入方法では、旋回シュート上での原料の蛇行や、原料装入速度や原料品質の変化に伴う想定外の落下位置の変化を防止することができない。また、旋回シュートから放出された原料流の幅は着地するまでに広がってしまい、その幅が炉半径に対して広すぎては精密な半径方向分布制御は困難である。そこで、例えば特許文献1には、旋回シュートに固定の平板を設置することにより、ある程度の落下軌跡の狭小化を行う方法が開示されている。また、特許文献2においては、旋回シュートの先端部に反発板と原料流の横方向への広がりを阻止する側板とを備えた補助シュートを設置することにより、炉軸芯部の原料落下制御性を向上させた旋回シュートが開示されている。
However, in the charging method as described above, it is impossible to prevent the meandering of the raw material on the turning chute and the unexpected change in the drop position due to the change in the raw material charging speed and the raw material quality. Further, the width of the raw material flow discharged from the swivel chute widens before landing, and if the width is too wide with respect to the furnace radius, precise radial distribution control is difficult. Thus, for example,
上記特許文献1、2のように旋回シュートからの原料落下流を先端に取り付けた板に衝突させる場合、落下制御精度向上が期待できる一方で、衝突に伴う速度低下により原料が炉壁まで到達しにくくなる。一方で、生産性の観点から高炉の大型化が続いており、原料が炉壁へ届きにくい高炉が増加している。炉壁まで原料を到達させるために、傾動角を水平に近づける方法を用いる場合は、原料の円滑な流れを考慮すると鉛直から55°程度が限界となる。本体を長くした旋回シュートを用いる手段もあるが、あまり長い旋回シュートは旋回や傾動動作に必要なギヤ強度やモーターパワーが大きくなり実現が困難である。また、旋回シュートは硬い鉄鉱石を流しつつ数百度の高温環境で使用されるため、定期的な交換を行いながら使用することがさけられないが、交換作業時や使用時の周囲の設備との干渉からもそのサイズは制限される。
When the material falling flow from the swivel chute is made to collide with the plate attached to the tip as in
上記のように、従来の技術を用いては、大型の高炉において炉壁まで原料を到達させて、高炉内に装入する原料の層厚について、精密な半径方向分布制御を行うことは困難である。 As described above, it is difficult to perform precise radial distribution control on the layer thickness of the raw material charged in the blast furnace by using the conventional technology to reach the furnace wall in the large blast furnace. is there.
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、大型の高炉においても炉壁の近傍まで原料を到達させることができ、高炉内に装入する原料の層厚について、炉壁の近傍においても精密な半径方向分布制御を行うことが可能となる、高炉原料装入装置の旋回シュートを提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and even in a large blast furnace, the raw material can reach the vicinity of the furnace wall, and the layer thickness of the raw material charged into the blast furnace is Is to provide a swivel chute for a blast furnace raw material charging apparatus that enables precise radial direction distribution control even in the vicinity of the blast furnace.
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
(1)旋回シュートの先端部に、旋回シュートを流下した原料流の落下軌跡を調整する補助シュートが固定され、該補助シュートは原料流が衝突して原料流を鉛直方向に変更する反発板と、原料流の横方向への広がりを阻止する側板とを備えており、前記旋回シュートの先端部分が、前記旋回シュート先端上部よりも、前記旋回シュート先端下部の方がより突出した形状であることを特徴とする高炉用ベルレス式原料装入装置の旋回シュート。
(2)旋回シュート先端下部に旋回シュート下端延長部材が設置されていることを特徴とする(1)に記載の高炉用ベルレス式原料装入装置の旋回シュート。
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) An auxiliary chute that adjusts the dropping trajectory of the raw material flow that has flowed down the swivel chute is fixed to the tip of the swivel chute, and the auxiliary chute includes a repelling plate that collides with the raw material flow and changes the raw material flow in the vertical direction. A side plate that prevents the raw material flow from spreading in the lateral direction, and the tip portion of the turning chute has a shape in which the lower portion of the turning chute tip protrudes more than the upper portion of the turning chute tip. Rotating chute for bellless type raw material charging equipment for blast furnace.
(2) The turning chute of the bellless type raw material charging device for a blast furnace according to (1), wherein a turning chute lower end extending member is installed at a lower end of the turning chute.
本発明によれば、旋回シュートを必要以上に長くすることなく、大型の高炉においても炉壁の近傍まで原料を正確な位置に到達させることが可能となる。これにより高炉内に装入する原料の層厚について、精密な半径方向分布制御を行うことができ、高炉操業が効率化する。 According to the present invention, a raw material can reach an accurate position near the furnace wall even in a large blast furnace without making the turning chute longer than necessary. Thereby, precise radial direction distribution control can be performed on the layer thickness of the raw material charged into the blast furnace, and the operation of the blast furnace becomes efficient.
本発明の旋回シュートは、旋回シュートを介して原料を炉内に装入するベルレス式原料装入装置を有する高炉において用いるものであり、旋回シュート先端に、旋回シュートを介して炉内に装入される原料の流れである原料流の上面に接触するような平面状の構造物である補助シュートが取り付けられている旋回シュートであって、旋回シュートの先端部分の形状が、旋回シュート先端上部より、旋回シュート先端下部の方がより突き出した形状である旋回シュートである。このような旋回シュートの一実施形態を、図1を用いて説明する。 The turning chute according to the present invention is used in a blast furnace having a bellless type raw material charging device for charging a raw material into the furnace via the turning chute, and is charged into the furnace via the turning chute at the tip of the turning chute. The swivel chute is attached with an auxiliary chute that is a planar structure that contacts the upper surface of the raw material flow that is the flow of the raw material. The turning chute has a shape in which the lower part of the lower end of the turning chute protrudes. One embodiment of such a turning chute will be described with reference to FIG.
図1は旋回シュートの原料流れ方向の側面図であり、紙面に向かって左側上部の突起部分が原料装入装置への取り付け部分であり、傾動の際の中心となる。紙面に向かって右側がシュートの先端部(原料排出部)である。旋回シュート2は先端下部底面が旋回シュート先端上部よりも突き出した形状となっている。旋回シュート2は樋型であり、旋回シュート2の先端部がシュートの長さ方向に対して斜めに切断された形状である。この旋回シュート2の先端部分に補助シュート4が弾性材を介さずに直接固定されている。補助シュート4は旋回シュート2を流下した原料流の落下軌跡を調整するものであり、補助シュート4は原料流が衝突して原料流を鉛直方向に変更する反発板と、原料流の横方向への広がりを阻止する側板とを備えている。補助シュート4の側板の間隔は、旋回シュート先端部の幅と同等又は側板の先端に向かって先窄みに形成することが好ましい。また、側板は原料の落下幅の目標値に応じて定めた長さを有することが好ましい。補助シュート4の反発板の傾斜角度は適宜設定すればよいが、傾斜角度が大きい場合は、先端下部底面の突き出し長さを大きくすると、先端部において原料の落下が困難となる場合があるため、先端部の間口部の幅及び高さが装入原料の平均粒径の4.2倍以上とすることが好ましい。
FIG. 1 is a side view of the swirl chute in the raw material flow direction, and a protruding portion on the upper left side toward the paper surface is an attachment portion to the raw material charging device, which is the center of tilting. The right side of the sheet is the chute tip (raw material discharge part). The
次に、本発明の他の一実施形態を図2に示す。旋回シュート本体は既設予備品在庫や従来の旋回シュートを採用中の他の高炉と共有することを考慮し、より簡易的に、旋回シュート先端上部より、旋回シュート先端下部の方がより突き出した形状を実現する場合である。図2に示すように、旋回シュート2の先端下部に旋回シュート下端延長部材5を設置することでも図1に示す旋回シュートと同様の効果を得ることができる。
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG. Considering that the swivel chute body is shared with existing spare parts inventory and other blast furnaces that use conventional swivel chutes, the shape of the swivel chute lower end protrudes more easily than the upper part of the swivel chute Is realized. As shown in FIG. 2, the same effect as the turning chute shown in FIG. 1 can be obtained by installing the turning chute lower
上記のような旋回シュートを用いることで、旋回シュート先端部(原料排出部)において、実質的に旋回シュートが長くなった効果があり、装入原料の飛距離が延び、より炉壁近傍への原料装入が可能となり、また旋回シュートの先端下部と補助シュートとの間隔が狭くなることで、原料装入における落下位置の精度を高めることが可能となる。 By using the swivel chute as described above, there is an effect that the swivel chute is substantially lengthened at the tip of the swivel chute (raw material discharge part), the flying distance of the charged raw material is extended, and more to the vicinity of the furnace wall. The raw material can be charged, and the distance between the lower end of the turning chute and the auxiliary chute is narrowed, so that the accuracy of the dropping position in the raw material charging can be increased.
本発明の効果を確認するために、実機である内容積4400m3高炉の1/17.8縮尺模型による実験を行った。縮尺模型の概略を図3に示す。図3(a)はベルレス式原料装入装置1全体、(b)は旋回シュート2部分の平面図、(c)は旋回シュート2部分の縦断面図である。実機での旋回シュート長さは4.5mである。図3(a)において、H1は435mmである。
In order to confirm the effect of the present invention, an experiment was performed using a 1 / 17.8 scale model of an actual volume 4400 m 3 blast furnace. An outline of the scale model is shown in FIG. FIG. 3A is the whole bell-less type raw
3種類の旋回シュートA、B、Cを用いて実験した。図4に旋回シュートA、B、Cの原料流れ方向の側面図を示す。図4において、紙面に向かって左側上部が傾動の中心となる、原料装入装置への取り付け部分であり、紙面に向かって右側がシュートの先端部(原料排出部)である。 An experiment was performed using three types of swivel chutes A, B, and C. FIG. 4 shows a side view of the turning chutes A, B, and C in the raw material flow direction. In FIG. 4, the upper left part is the attachment part to the raw material charging device, and the right upper part is the tip (raw material discharge part) of the chute.
旋回シュートAは、通常の実機と同形状であり、樋型のシュートの先端部がシュートの長さ方向に対して垂直に切断された、図4(A)に示すような形状である。 The turning chute A has the same shape as that of a normal actual machine, and has a shape as shown in FIG. 4A in which the tip of the bowl-shaped chute is cut perpendicularly to the length direction of the chute.
旋回シュートBは特許文献2に記載されているものと同様であり、旋回シュートAに加えて、旋回シュートの先端部に原料流が衝突して原料流を鉛直方向に変更する反発板と、原料流の横方向への広がりを阻止する側板とを備えた補助シュート4を有するものである。図4(B)に示すように、補助シュート4の反発板の傾斜角度は23°である。
The turning chute B is the same as that described in
旋回シュートCは本発明の旋回シュートであり、旋回シュートBと同じ補助シュート4を有している。旋回シュートBとの違いは、旋回シュート先端下部底面が旋回シュート先端上部よりも突き出した形状となっている点である。樋型のシュートの先端部がシュートの長さ方向に対して斜めに切断された、図4(C)に示すような形状である。図4(C)に示すように、補助シュート4の反発板の傾斜角度は23°であり、旋回シュート2の先端部の角度は45°である。
The turning chute C is the turning chute of the present invention, and has the same auxiliary chute 4 as the turning chute B. The difference from the turning chute B is that the bottom surface of the lower end of the turning chute protrudes from the upper portion of the turning chute tip. It is a shape as shown in FIG.4 (C) where the front-end | tip part of a bowl-shaped chute was cut | disconnected diagonally with respect to the length direction of a chute | shoot. As shown in FIG. 4C, the inclination angle of the repulsion plate of the auxiliary chute 4 is 23 °, and the angle of the tip portion of the turning
旋回シュート2を旋回しながら縮尺原料を流し、サンプリングボックス3の各位置(中心からの距離L)で採取された縮尺原料の質量分布を比較した。なお、いずれの実験においても、図3(c)における旋回シュート2の傾動角(θ)は鉛直から52°、高さH2は393mmとし、旋回速度は実機と同じ8rpmで行った。
The scale material was poured while turning the turning
図5に採取された擬似原料の質量分布を示す。図5によれば、旋回シュートBでは、原料流の上部が補助シュート4に接触するため、補助シュート4を有していない旋回シュートAに比べて炉壁側の質量比がわずかに減っており、飛距離が短くなっていることが分かる。 FIG. 5 shows the mass distribution of the pseudo raw material collected. According to FIG. 5, in the turning chute B, since the upper part of the raw material flow contacts the auxiliary chute 4, the mass ratio on the furnace wall side is slightly reduced compared to the turning chute A that does not have the auxiliary chute 4. It can be seen that the flight distance is shortened.
一方、本発明の旋回シュートCでは飛距離が長くなっているだけではなく、落下範囲(ピーク幅)も狭くなっており、高精度な分布制御が可能であることが分かる。これは、旋回シュートが擬似的に長くなった効果により飛距離が延び、また旋回シュート下端と先端の板の間隔が狭くなったため落下幅が狭くなったためと考えられる。 On the other hand, in the turning chute C of the present invention, not only the flight distance is long, but also the fall range (peak width) is narrow, and it can be seen that highly accurate distribution control is possible. This is considered to be due to the fact that the flight distance is extended due to the effect of the swing chute becoming longer, and the drop width is narrowed because the distance between the lower end of the swing chute and the plate at the tip is reduced.
本発明の効果を模型実験により確認した。図6に示すような内容積4400m3高炉の1/17.8縮尺模型に縮尺鉱石と縮尺コークスを装入し、炉半径方向の鉱石層厚とコークス層厚の比率を測定した。従来の旋回シュート(図4(A)の旋回シュートA)を用いた場合と、本発明の旋回シュート(図4(C)の旋回シュートC)を用いた場合の、高炉の各無次元半径位置(炉軸芯からの距離/炉口半径)における、鉱石層の厚さの、鉱石層の厚さとコークス層の厚さとの合計に対する割合(鉱石層厚/鉱石層厚+コークス層厚)を図7に示す。 The effect of the present invention was confirmed by a model experiment. A scaled ore and scaled coke were charged into a 1 / 17.8 scale model of an internal volume 4400 m 3 blast furnace as shown in FIG. 6, and the ratio of the ore layer thickness to the coke layer thickness in the furnace radial direction was measured. Each dimensionless radial position of the blast furnace when the conventional turning chute (turning chute A of FIG. 4A) is used and when the turning chute of the present invention (turning chute C of FIG. 4C) is used. The ratio of the thickness of the ore layer to the sum of the thickness of the ore layer and the thickness of the coke layer (ore layer thickness / ore layer thickness + coke layer thickness) at (distance from the furnace axis / core radius) 7 shows.
図7によれば、炉壁のすぐ近くでは「鉱石層厚/鉱石層厚+コークス層厚」はどちらのシュートを用いた場合でも同じであるが、「炉軸芯からの距離/炉口半径」0.7〜0.9の領域では、本発明の旋回シュートCを用いた場合の方が、従来技術である旋回シュートAを用いた場合よりも、「鉱石層厚/鉱石層厚+コークス層厚」が大きな値を示し、全体として安定した分布が形成できている。これは以下の理由によるものである。 According to FIG. 7, “Ore layer thickness / Ore layer thickness + Coke layer thickness” is the same for either chute in the immediate vicinity of the furnace wall, but “Distance from core axis / Kore radius” In the range of 0.7 to 0.9, when the turning chute C according to the present invention is used, the ore layer thickness / ore layer thickness + coke is larger than when the conventional turning chute A is used. The “layer thickness” shows a large value, and a stable distribution as a whole can be formed. This is due to the following reason.
実炉において炉壁部の温度低下は付着物(主に亜鉛)を生成させて高炉の内容積を小さくするとともに原料降下を不調にするため、高炉ごとに炉壁部の下限温度が存在する。鉱石の層厚を厚くするほど還元ガスの利用効率が高くなる一方、温度が低くなる傾向にあるため、炉壁部の鉱石層厚は上限値に固定することが望ましい。 In actual furnaces, a temperature drop in the furnace wall portion generates deposits (mainly zinc), thereby reducing the internal volume of the blast furnace and making the raw material drop unsatisfactory. Therefore, there is a lower limit temperature of the furnace wall portion in each blast furnace. As the ore layer thickness increases, the use efficiency of the reducing gas increases, but the temperature tends to decrease. Therefore, it is desirable to fix the ore layer thickness of the furnace wall portion at the upper limit.
従来の旋回シュートを用いた操業では、原料の落下幅が広いため、炉壁部の鉱石層厚を上限値以下に維持するためには、炉壁部より内側の鉱石層厚も下げざるを得なかった。一方、本発明の旋回シュートを用いる場合は、原料の落下幅が小さくなったため、鉱石層厚の低い範囲を炉壁のすぐ近くのみに抑制することができた。 In the operation using the conventional swivel chute, the fall width of the raw material is wide, so in order to keep the ore layer thickness of the furnace wall part below the upper limit value, the ore layer thickness inside the furnace wall part must also be lowered. There wasn't. On the other hand, when the turning chute of the present invention is used, the fall width of the raw material is reduced, so that the range where the ore layer thickness is low can be suppressed only in the immediate vicinity of the furnace wall.
上記の鉱石層厚分布の変化の影響を評価するために、ガス利用率のシミュレーションを行った。結果を図8に示す。 In order to evaluate the influence of the change in the ore layer thickness distribution, a gas utilization rate was simulated. The results are shown in FIG.
本発明の旋回シュートCを用いた場合はガス利用率が低い部分が狭い範囲に抑制されているため、旋回シュートAを用いた従来の操業に比較して、トータルのガス利用率が48.1%から49.7%に向上している。このガス利用率の向上は、還元材比5kg/t削減に相当し、その量のコークス価格分の溶銑コストダウンが可能であることになり、操業を効率化できることが分かる。 In the case of using the turning chute C of the present invention, the portion where the gas utilization rate is low is suppressed to a narrow range, so that the total gas utilization rate is 48.1 compared to the conventional operation using the turning chute A. From 4% to 49.7%. This improvement in the gas utilization rate corresponds to a reduction of the reducing material ratio of 5 kg / t, which can reduce the hot metal cost for the amount of the coke, and it can be seen that the operation can be made more efficient.
1 原料装入装置
2 旋回シュート
3 サンプリングボックス
4 補助シュート
5 旋回シュート下端延長部材
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WO2020166347A1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | Jfeスチール株式会社 | Method for charging raw material into bell-less blast furnace, and blast furnace operation method |
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