JP2012082454A

JP2012082454A - 高炉操業方法

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Publication number: JP2012082454A
Application number: JP2010227703A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Uchida; 尚志内田; Shinji Kitano; 新治北野; Atsushi Sato; 佐藤　　淳; Kenji Ito; 健児伊藤; Rikizo Tadai; 力造唯井; Nayuta Mitsuoka; 那由多光岡
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【解決課題】最小限のコークス装入量により高炉の炉中心領域、特に炉芯近傍域における鉱石層とコークス層の層厚比を極小として高炉操業時の中心ガス流を集中的に強化することが可能なベルレス高炉における旋回シュートを用いたコークス装入方法を提供すること。
【解決手段】高炉に鉱石とコークスを旋回シュートを用いて装入して炉内に鉱石層とコークス層を交互に形成する際のコークスの装入方法において、先ず、炉壁側領域にコークスをリング状に装入して鉱石層を覆う第１コークス層を形成し、次いで炉壁側領域と炉中心領域の中間領域に同コークスをスパイラル状に装入して前記第１コークス層の上に前記中間領域及び炉中心領域を覆う第２コークス層を形成し、さらに炉中心領域に同コークスを装入して前記第２コークス層の上に炉中心領域を覆う第３コークス層を形成せしめることを特徴とする高炉のコークス装入方法。
【選択図】図１

Description

本発明は高炉へコークスを装入する方法に関し、特に旋回シュートを用いたベルレス高炉におけるコークス装入方法に関する。

高炉を安定した状態で、効率よく操業するためには、中心ガス流を維持し、融着体形状を逆Ｖ型にすることが望ましいことが知られており、既に出願人はこれを有効に実現する方法として高炉の炉中心領域（炉の軸心部）へコークスに装入してこの領域における鉱石層とコークス層の層厚比（Ｌ_Ｏ／〔Ｌ_Ｏ+Ｌ_Ｃ〕、Ｌ_Ｏ：鉱石層の層厚、Ｌ_Ｃ：コークス層の層厚）を大幅に下げるいわゆるコークス中心装入技術を開発、実用化している（特許文献１参照）。

こうしたコークス中心装入を実際に高炉で実施する場合は、ベル式高炉では専用シュートを用い、ベルレス高炉では旋回シュートを用いるが、一般にベルレス高炉による原料の装入分布制御がベル式高炉による場合に比べて、容易であり、また多様な装入分布を得ることができるため近年、ベルレス高炉の割合が増加しつつある。

本発明はこのベルレス高炉における旋回シュートを用いたコークス装入に際して、上記中心装入技術の採用に伴う操業上の利点をさらに高める効果的な装入方法の提案に係るものである。

従来、この旋回シュートを用いたコークスの装入方法は図１２に示すように秤量された所定の装入量（１バッチ分）コークスを高炉１の炉頂バンカー２に貯めておき、装入指令に従って、流調ゲート４を開き、旋回シュート４の傾動角θ（炉中心ＣＥとシュート４の成す角度）を予め設定された範囲内に調整、変化させながらバンカー２内のコークスを高炉内の炉壁Ｗ側（周辺側）の領域（炉壁側領域という）に装入（通常装入）した後、流調ゲート３を閉めて装入を一旦停止し、次いで旋回シュート４の傾動角θをほぼ０°に調整して、流調ゲート３を再び開いてバンカー２内の残りのコークスを炉中心ＣＥの領域（炉中心領域という）に装入（中心装入）するようにしていた。

図１３はこのコークス装入による旋回シュート４からのコークスの落下軌跡（落下地点の軌跡）の模式的平面図、図１４は装入されたコークス及び鉱石の炉内における堆積層の模式的断面図を示したものである。

炉壁側領域へのコークスの装入は、設定された旋回シュート３の傾動角θの範囲内（例えば５５°〜４０°）において炉壁Ｗに近い外側よりＬ１〜Ｌ４の順に傾動角θを小さくしてシュート４を旋回させながら、炉内に既に堆積された前装入鉱石層Ｏ_bの上にリング状にコークスを落下させる。なお、Ｌ１〜Ｌ４の同一傾動角θにおける各リング状の装入は１回または複数回で実施される。

このように炉壁側にリング状に装入されたコークスは堆積ずみのなだらかなV字状を呈した前装入鉱石層Ｏ_bの表面に沿ってその一部が炉中心ＣＥ側に流れ込み、前装入鉱石層Ｏ_bと同様なV字状を有する第１コークス層Ｃ_１が形成される。

炉中心領域へのコークスの装入は、上記炉壁側への装入が終了した後、シュート４の傾動角θをほぼ０°に調整して炉中心の領域にスポット状に装入、落下させる。こうしてスポット装入Ｃ_Ｌされたコークスは、第１コークス層Ｃ_１のV字状の中心部に衝突し、その安息角により一部が炉壁側に向かって流動し、上面が頂部ｈとなだらかな斜面部Ｓからなる山状をなして堆積し、その堆積範囲Ａを占める第３コークス層すなわち中心コークス層Ｃ_３が形成される。

このようにして、炉壁側及び炉中心領域へのコークスの装入が完了すると、異なる炉頂バンカー２に貯めた所定の装入量（１バッチ分）の鉱石を、流調ゲート３を開いて、予め設定されたシュート４の傾動角θの範囲内に調整して装入する。装入された鉱石は、上記第１コークス層Ｃ_１及び第３コークス層Ｃ_３の上に堆積し、先の前装入鉱石層Ｏ_bと同様になだらかなV字状を呈した鉱石層Ｏが形成される。

しかし、かかる従来のコークスの装入方法では、高炉の炉中心領域における鉱石層とコークス層の層厚比を小さくするために、炉中心領域へのコークスの装入量すなわち中心コークス装入量を一定量以上にしなければならない。これは、図１５に示すように、炉中心領域への装入量が少ない場合には、同様になだらかな斜面Ｓを有した第３コークス層Ｃ_３の堆積量が減るため必然的に第３コークス層Ｃ_３の頂部ｈの高さが、上に堆積する鉱石層Ｏの表面の谷部の高さより低くなり、この間に鉱石層Ｏが介在してしまう結果、同コークス層Ｃ_３が鉱石層Ｏの下部に埋没してしまうため、炉中心領域における鉱石層とコークス層の層厚比が増大することになるからである。特に、鉱石としてペレットを使用する場合はその形状が球状であることから堆積時の安息角（２３°１７′〜２５°１７′）が生鉱石（２９°１７′〜３０°２７′）や焼結鉱（２９°１５′〜３３°５０′）に比べて小さいため、装入後の炉中心への流れ込み量が多くなり、これにより炉中心領域の鉱石層が厚くなり、上記層厚比が顕著に増大する傾向となる。

このため、炉中心領域へのコークスの装入量を増加することにより図８に示すように第３コークス層Ｃ_３の頂部ｈの高さをその上に堆積する鉱石層Ｏの表面の谷部の高さとほぼ一致させ、さらには同頂部ｈを同谷部の高さよりも高くして、鉱石層とコークス層の層厚比を小さくする必要がある。

ところが、この領域へのコークスの装入量を増加させると、コークスの使用量すなわちコークス比が増大して操業コストが上昇するため、経済的に不利である上に、上記層厚比の減少により炉中心領域での中心ガス流が増加するにもかかわらず、炉内の圧損の上昇や変動が発生して返って炉況が悪化するという新たな問題が生じる。この理由は、コークスの装入量の増加に比例して、上記コークス層の頂部ｈを高くできるものの、その安息角に従って炉中心から炉壁側（周辺側）への流動量も増加して、堆積層の範囲Ａがその周囲に更に広がったなだらかな山状の堆積層になってしまう。このように炉中心から広がって堆積した第３コークス層Ｃ_３は中心ガス流を周辺側に拡大させることになり炉中心近傍でのガス流を相対的に減少させる結果を招来するからである。この中心ガス流の拡大に伴う炉況の悪化は高炉の還元効率を低下させ、コークス比の増大や出銑量の低下もたらすことになり、これを抑制するために炉壁側領域に装入するコークスを増加させる必要が生じるなど、コークス比がさらに上昇する原因となる。

こうしたことから、この従来のコークス中心装入を活用するコークスの装入方法では、炉中心領域のより狭い炉中心近傍域に集中した中心ガス流を形成することに限界があり、ましてやコークスの装入量を減らして炉況の安定した還元効率の高い高炉操業を継続させることは至難であった。

特公平６−３７６４９号公報特開２００５−２３２５４５号公報

本発明はかかる従来のコークスの装入方法の問題点を解消し、最小限のコークス装入量により高炉の炉中心領域、特に炉芯近傍域における鉱石層とコークス層の層厚比を極小として高炉操業時の中心ガス流を集中的に強化することが可能なベルレス高炉における旋回シュートを用いたコークス装入方法を提供することをその課題とするものである。

本発明は、この課題を解決するための具体的手段として、以下の高炉のコークス装入方法を提案するものである。

（１）高炉に鉱石とコークスを旋回シュートを用いて装入して炉内に鉱石層とコークス層を交互に形成する際のコークスの装入方法において、先ず、炉壁側領域にコークスをリング状に装入して鉱石層を覆う第１コークス層を形成し、次いで炉壁側領域と炉中心領域の中間領域に同コークスをスパイラル状に装入して前記第１コークス層の上に前記中間領域及び炉中心領域を覆う第２コークス層を形成し、さらに炉中心領域に同コークスを装入して前記第２コークス層の上に炉中心領域を覆う第３コークス層を形成せしめることを特徴とする高炉のコークス装入方法（請求項１）。

（２）前記第１コークス層の形成に当っては旋回シュートの傾動角を５０°〜３５°の範囲に調整してコークスを装入し、前記第２コークス層の形成に当っては旋回シュートの傾動角を３７°〜６°の範囲に調整してコークスを装入し、さらに前記第３コークス層の形成に当っては旋回シュートの傾動角を８．５°以下の範囲に調整してコークスを装入することを特徴とする上記１に記載の高炉のコークス装入方法（請求項２）。

（３）前記第２コークス層の形成に当っては、旋回シュートの最終傾動角を２１°〜６°に調整してコークスを装入することを特徴とする上記２に記載の高炉のコークス装入方法（請求項３）。

（４）前記第２コークス層の形成から前記第３コークス層の形成に移行する間はコークスの装入を停止することを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の高炉のコークス装入方法（請求項４）。

（５）前記高炉に装入する鉱石の５０％以上がペレットである上記１〜４のいずれかに記載の高炉のコークス装入方法（請求項５）。

本発明によれば、最小限のコークス装入量により高炉の炉中心領域、特に炉芯近傍域における鉱石層とコークス層の層厚比を極小として高炉操業時の中心ガス流を集中的に強化することが可能なベルレス高炉における旋回シュートを用いたコークス装入方法を提供することができる。

また、本発明によれば、上記最小限のコークス装入量により高炉の中心ガス流を集中的に強化することが可能となることから、より炉況の安定した還元効率の高い操業を継続させることができ、この結果、低コークス比、高出銑量の経済的にも技術的効率の優れた高炉操業を実現することができる。

本発明のコークス装入による旋回シュートからのコークスの落下軌跡の模式的平面図。本発明法により装入されたコークス及び鉱石の高炉内における堆積層の模式的断面図。本発明法のスパイラル装入における旋回シュートの最終傾動角と第３コークス層高さの関係を表したグラフ。本発明法（実施例）による高炉の炉内の径方向におけるはコークス及び鉱石（ペレット）の炉壁からの距離と炉後部からの距離との関係を示す堆積パターンの実測に基づく結果を表した図。本発明法（実施例）による高炉の炉内の径方向におけるコークス及び鉱石（ペレット）の炉壁からの距離と鉱石層／コークス層との関係を示す層厚比のパターンの実測に基づく結果を表した図。本発明法（実施例）による高炉の炉内の径方向における炉内温度のパターンの実測に基づく結果を表した図。本発明法（実施例）による高炉の炉内の径方向における炉口温度のパターンの実測に基づく結果を表した図。従来法による図４と同じパターンの実測に基づく結果を表した図。従来法による図５と同じパターンの実測に基づく結果を表した図。従来法による図６と同じパターンの実測に基づく結果を表した図。従来法による図７と同じパターンの実測に基づく結果を表した図。旋回シュートを用いたコークスの装入方法を説明する概略図。従来法のコークス装入による旋回シュートからのコークスの落下軌跡の模式的平面図。炉中心領域への装入量が多い場合の従来法により装入されたコークス及び鉱石の高炉内における堆積層の模式的断面図。炉中心領域への装入量が少ない場合の従来法により装入されたコークス及び鉱石の高炉内における堆積層の模式的断面図。

本発明者らは、前述の技術的背景に鑑み、高炉の炉中心領域へのコークスの供給（中心コークス装入）を必須とするコークスの装入方法において、ペレットを鉱石として５０％以上多配合する高炉操業下でこの炉中心領域における中心ガス流を周辺に拡大、拡散させることなく炉中心近傍域に集中的に強化すべく、この領域での鉱石層とコークス層の層厚比をできる限り小さくすること、しかもこれを少ないコークスの装入量で達成する装入方法、つまり従来の装入方法による図８の第３コークス層Ｃ_３がその堆積量（体積）を減らしても、図９の鉱石層Ｏに埋没した状態にならずに、同コークス層Ｃ_３の頂部ｈの高さを十分に維持できる堆積状態となる装入方法がないかどうか鋭意、検討、研究を行なった。

この結果、炉壁側領域におけるコークスの装入と炉中心領域におけるコークスの装入の間の工程において、炉壁側領域と炉中心領域の中間領域に新たに一部のコークスをスパイラル状に装入し、下層の第１コークス層と上層の第３コークス層の間に中間層を形成させる方法が有効ではないかとの着想を得た。

そして、この着想に基づくコークス装入方法を実施すると、鉱石（原料）として、ペレットと塊鉱石（生鉱石）の合計が５０％以上（焼結鉱が５０％未満）、特に焼結鉱を用いずにこれらペレット及び塊鉱石のみを１００％使用する操業であっても、少ないコークス装入量で鉱石層Ｏの第３コークス層Ｃ_３の頂部ｈを同鉱石層Ｏの上方に突出した高い位置に維持させることができ、これにより、炉中心領域における鉱石層とコークス層の層厚比を非常に小さくできると共に、特に、より狭い中心近傍域すなわち炉中心から炉内半径の１０％以下の半径に相当する領域においてこの層厚比が極小値である０となる事実を確認（後述の実施例参照）し、本発明を完成するに至った。

以下、本発明に係るコークスの装入方法についてその実施態様を中心に本発明の先の課題、効果を達成する原理、作用を含めて図１及び図２を参照しながら詳述する。

本発明のコークスの装入方法は炉壁側領域への装入、炉壁側領域と炉中心領域の中間領域への装入及び炉中心領域への装入の３工程から成る。ここで、本発明における上記各領域は、図１に示す高炉内の炉中心ＣＥと炉壁Ｗ間の距離（高炉の炉内半径）をＲとし、炉壁側領域をＷＰ、中間領域をＭＰ、炉中心領域をＣＰとして、これら各領域が占める炉内半径方向距離をそれぞれＲ_Ｗ、Ｒ_Ｍ、Ｒ_Ｃとすると、以下のように定義される。

炉壁側領域ＷＰ：Ｒ_Ｗ／Ｒ＝０〜０.５
中間領域ＭＰ：Ｒ_Ｍ／Ｒ＝０.４〜０.９
炉中心領域ＣＰ：Ｒ_ｃ／Ｒ＝０.８〜１.０

そこで、先ず、炉壁側領域ＷＰへの装入工程においては、装入指令に従って炉頂バンカー２に貯めたコークスを流調ゲート３を開いて、旋回シュート４の傾動角θを好ましくは４５°〜３６°で調整し、炉壁Ｗに近い外側よりＬ１〜Ｌ４の順に傾動角θを小さくしてシュート４を旋回させながら、炉内に既に堆積された前装入鉱石層Ｏ_bの上にリング状にコークスを落下させる。この場合の各リング装入は、例えばＬ１は４３°で３旋回、Ｌ２は４０°で２旋回、Ｌ３は３８°で１旋回及びＬ４は３６°で１旋回とする。図１の矢印で示される外側から内側へのリング装入の移行時つまり傾動角θの変更、調整時においても流調ゲート３を開いたままとし、この間もコークスの装入が連続的に行なわれるようにする。

この炉壁側領域ＷＰにおけるコークスの装入量はバンカー２に貯めた１バッチ分のコークス全装入量の７５〜９５％とする。この領域におけるコークスの装入量が上記下限未満ではこの領域におけるガス流が不足し、鉱石の還元効率が低下するとともに炉況が悪化することなり、また、上限を超えた場合は中心ガス流が不足して、炉況が不安定となり、鉱石の還元効率も低下することになる。

このように炉壁側領域ＷＰにリング状に装入されたコークスは図２の通り、堆積ずみのなだらかなV字状を呈した前装入鉱石層Ｏ_bの表面に沿ってその一部が炉中心ＣＥ側に流れ込み、鉱石層Ｏ_bを覆った状態で同様なV字状を有する第１コークス層Ｃ_１が形成される。

次に、炉壁側領域ＷＰと炉中心領域ＣＰの中間領域ＭＰへの装入を行なう。この、中間領域ＭＰへのコークスの装入工程は本発明において特徴的な構成である。

すなわち、本装入工程においては、前記炉壁側領域ＷＰへのリング状の装入が終了した後、流調ゲート４を開いた状態で旋回シュート３により、その傾動角θを好ましくは３７°〜６°の範囲に調整してこの中間領域ＭＰへコークスをスパイラル状に装入する。すなわち、前記最後のリング装入時のシュート３の傾動角θ（例えば３６°）から徐々に減少させながら図１の実線矢印ＳPで示すようにスパイラル状に旋回させてコークスを連続的に同領域に装入、落下させる。このとき、スパイラル装入ＳPによるシュートの旋回数は１〜４回とする。これは１回以上としなければ後の装入工程において装入、堆積した第３コークス層Ｃ_３の頂部ｈの高さ（以下、第３コークス層高さと略称する場合がある）を十分に維持することが困難となり、一方、５回以上の多旋回となると、コークスの装入時間が長引き、無駄なコークスを装入することにもなるからである。また、装入終了時の傾動角θ（以下、最終傾動角θ_ＳＦという）は後述するように２１°〜６°とする。

なお、このスパイラル装入の装入終了時の最終傾動角θ_ＳＦにおいて、さらに連続させて１旋回のリング状装入を行なっても良い。

このスパイラル装入ＳＰにおける中間領域ＭＰへのコークスの装入量はバンカー２に貯めた１バッチ分のコークス全装入量の１０〜２０％の範囲とする。この領域におけるコークスの装入量が上記下限未満では、次の炉中心領域に対する装入工程で装入されたコークス層の高さを十分に保持できなくなり、炉中心近傍域における中心ガス流の強化が困難となると共に炉中心領域へのコークス装入量を減少させることができなくなる。また、上記上限を超える多量の装入では、コークス層の高さを確保でき、炉中心領域でコークス装入量を減らすことができるものの、ガス流が周辺側に広がり、やはり炉中心近傍域における中心ガス流の強化できなくなり、また、全体としてのコークスの装入量を減少させることができなくなる。

このように中間領域ＭＰにスパイラル状に装入されたコークスは図２に示すように、前工程の炉壁側領域ＷＰへの装入により、堆積した表面に沿ってその一部が炉中心ＣＥ側に流れ込み、中間領域及び炉中心領域を覆って、第２コークス層Ｃ_２が形成される。そして、この第２コークス層Ｃ_２の表面は図の通り、周辺部が山状をなし、炉中心に対応する中心が窪んだＶ字状をなす凹部Ｕを有した形状となる。

次に、中間領域ＭＰにスパイラル状の装入ＳＰが終了すると、炉中心領域ＣＰへのコークスの装入、いわゆるコークス中心装入を行なう。炉中心領域ＣＰへの装入に当っては、中間領域ＭＰへの装入が終わった時点で、図１の点線矢印に示すように、一旦、流調ゲート４を閉止して旋回シュート３からのコークスの炉内への装入を一時的に停止する。そして、シュートの傾動角θを好ましくは８．５°以下に調整した後、再び流調ゲート４を開いてバンカー３の残りのコークスをシュートによりそのままスポット状Ｃ_Ｌ、または旋回させながらリング状Ｃ_Ｌに炉中心領域ＣＰに装入、落下させる。この装入工程により、バンカー３にためられた１バッチ分の全てのコークスの高炉への装入が完了することになる。

そして、このコークスの装入完了後に、異なる炉頂バンカー２に貯めた所定の装入量（１バッチ分）の鉱石を、流調ゲート３を開いて、予め設定されたシュート４の傾動角θの範囲内に調整して装入する。以下、これらコークスと鉱石の炉内への装入を交互に繰り返して、高炉の操業を行なうことになる。このようにして交互に装入される鉱石量とコークス量の比（オアバイコークス）は４.０〜４.５とする。

前記の如く、炉中心領域ＣＰに装入されたコークスは、図２に示すように、前工程の中間領域ＭＰへのスパイラル装入ＳＰによる第２コークス層Ｃ_２の中心部の表面を覆って堆積し、第３コークス層Ｃ_３が形成される。この第３コークス層Ｃ_３は同図の如く、第２コークス層Ｃ_２のＶ字状の凹部Ｕにちょうど嵌まり込んだ状態となり、その斜面Ｓは図８、９の従来法による同コークス層よりも急斜面で堆積範囲がＢのように狭くなる。これは、装入、落下したコークスがその外側に堆積した第２コークス層Ｃ_２の山状の周辺部に堰き止められてその安息角にそった周辺側への流動が阻止され、Ｖ字状の凹部Ｕに堆積、保持されるためである。

この結果、炉中心近傍の狭い範囲Ｂに集積してこの第３コークス層Ｃ_３はその頂部ｈが盛り上がり、その堆積量（体積）が少ない場合でも、つまり装入コークス量を減少させても従来よりも同頂部ｈを高く位置させることができる。そして、第３コークス層Ｃ_３の頂部ｈの高さがこのように高く形成されているので、従来より少量でも、炉中心近傍の範囲Ｂにおいては、次装入の鉱石層Ｏ中に埋没することなく、コークス層Ｃ_３をその上部に突出させた堆積状態とすることができる。

これにより、炉中心領域ＣＰに積層、堆積した全体のコークス層（第１コークス層Ｃ_１、第２コークス層Ｃ_２及び第３コークス層Ｃ_３）は炉内の高さ方向に一体的に積層、連続し、この領域での鉱石層とコークス層の層厚比を極めて小さく、特に中止ガス流を集中的に強化する上で重要となる炉中心近傍域の範囲Ｂにおいてはその理想状態である０とすることが可能となる。

炉中心領域ＣＰへのコークスの装入量はバンカー２に貯めた１バッチ分のコークス全装入量の５〜１０％の範囲とする。

この領域におけるコークスの装入量が上記下限未満では、第３コークス層高さを十分に保持できなくなり、炉中心近傍における中心ガス流の強化が困難となると共に炉中心領域へのコークス装入量を減少させることができなくなる。また、上記上限を超える多量の装入を行なっても、上記コークス層高さを上昇は期待できず、しかもガス流の周辺側に広がりが助長されてやはり炉中心近傍における中心ガス流の強化できなくなり、全体のコークスの装入量も増加することになる。

次に、本発明では前記スパイラル装入により第３コークス層Ｃ_３高さ（頂部ｈの高さ）を高くするところが大きな特徴であるが、この高さを望ましく維持するためには、このスパイラル装入による最終傾動角θ_Ｆが重要となる。

図３は、容積２１１２ｍ^３の高炉で鉱石としてペレット１００％配合した操業において本発明にかかる旋回シュートによるコークス装入方法を適用し、炉壁側、中間及び炉中心の各領域にコークスを装入し、この際、中間領域のスパイラル装入（２旋回）における旋回シュートの最終傾動角θ_Ｆを２５°〜４．２°の範囲で変化させて、１バッチの全コークス装入後の第３コークス層高さを実測した結果をグラフで表示したものである。なお、詳しい高炉の操業条件、原料の装入条件などについては後述する実施例の本発明法と同じである。

この図３から、シュートの最終傾動角θ_Ｆが大きすぎてもまた小さすぎてもコークス層高さが低くなり、最終傾動角θ_Ｆが２１°〜６°であればこのコークス層高さが約１０００ｍｍ以上になること、また、さらに１７°.５〜８．５°であればこの高さが約１０６０ｍｍ以上になることがわかる。従って、第３コークス層高さを十分に維持するために旋回シュートの最終傾動角θ_Ｆ好ましくは２１°〜６°の範囲、特に好ましくは１７．５°〜８．５°の範囲に調整して中間領域にスパイラル装入することが肝要となる。

（実施例）
本発明の優れた効果を実証するため、本発明に係るコークス装入方法（本発明法）の実施例を挙げる。また、対比のため前述の従来のコークス装入方法（従来法）についても合せて説明する。

容積２１１２ｍ^３の高炉で鉱石として自溶性ペレット７０％、塊鉱石３０％を配合した操業（微粉炭比：１６０〜２１０ kg/tpの吹込み実施、送風量：２８００〜３０００Nm^３/min、送風温度：１１００〜１２３０℃）において鉱石とコークスを旋回シュートを用いて炉内に交互に装入するに当たって、コークスについては本発明の装入方法と従来法について両者を一定期間その時期をずらして実施した。本発明法のコークス装入は炉内の炉壁側（リング装入）、中間（スパイラル装入）及び炉中心の３領域に、従来法は炉壁側及び炉中心の２領域に装入した。両法の各領域へ装入した際の旋回シュートの条件（装入パターン）を表１に、また各領域へのコークスの装入量の条件、鉱石の装入量を表２示す。

そして、両法における炉壁側のリング装入、本発明法におけるリングス装入かスパイラル装入への移行並びに中間領域のスパイラル装入はすべて連続的に行った。また、本発明法におけるスパイラル装入が終了した時点で流調ゲートを閉めて装入を一旦停止し、旋回シュートを炉中心領域への装入のための傾動角（４．２°）に調整した後、再び流調ゲート４を開いて炉中心領域に装入した。

また、コークスの装入量は、表２から明らかなように炉中心領域については本発明法の方を従来法より０．４t/ch少なくし、炉壁側領域についても発明法の方を従来法より２．５t/chの少なくし、従って中間領域についての本発明法の装入量を含めた合計の装入量は本発明法が従来法に比べ１．９t/ch少ない条件とした。

なお、両法における鉱石装入量とコークス装入量の比は一定（４．２）となるように調整した。

以上の操業、装入条件で実施した本発明法と従来法による高炉操業結果を図４〜図１１及び表３に示す。

図４〜図７は本発明法、図８〜図１１は従来法による炉内の径方向における各パターンの実測に基づく結果で、それぞれ図４、図８はコークス及び鉱石（ペレット）の堆積パターン、図５、図９は鉱石層とコークス層の層厚比のパターン、図６、図１０は炉内温度のパターン、図７、図１１は炉口温度のパターンを示したものである。

先ず、図４の本発明による堆積パターンを見ると、図２の模式図で説明したものと同様にコークス層（第１〜３コークス層の積層した全体の層）の頂部つまり炉中心領域に最後に装入された第３コークス層の頂部が、少なくとも炉壁からの距離でほぼ３．６から４．４ｍに相当する炉中心近傍域（炉内半径の１０％以下）においてその後に装入された鉱石層の谷部の上方に高く突出し、露出した状態で堆積していることが分かる。これは、中心に流れ込みやすい鉱石（ペレット）が装入された場合でも第３コークス層の高さが十分に高い位置で保持されているので、その流れ込みを阻止し、埋没することがないたからである。

これに対して、図８の従来法による堆積パターンでは、図１５の模式図と同様に、同コークスの頂部は鉱石層の谷部の下の層中に完全に埋没していることが判明する。前記の如く、本発明法による炉中心領域へのコークス装入量すなわち中心コークス装入量が従来法よりも少ないにもかかわらずこうしたパターンを示すのは、とりもなおさず本発明のスパイラル装入による第２コークス層の形成により炉内における炉中心領域の第３コークス層の堆積状態が著しく改善されたことを意味し、本発明の技術的意義を明確に物語るものである。

次に、図５の本発明法による鉱石層とコークス層の層厚比のパターンを見ると、炉中心領域の周辺部から炉中心に向かって層厚比がＶ字状に急激に低下して上記炉中心近傍域においては理想状態の極小値の０になっていることが知れる。

一方、図９の従来法による該層厚比パターンは、炉中心領域でＶ字状の低下を示すが緩慢な変化であり、炉中心近傍域における層厚比は０．４と本発明法のそれとはかけ離れて大きな値となっており、最小となる炉中心でも０，２の高い値を示していること分かり、さらに、炉中心領域から炉壁までの中間において０．４を最初値とするＶ字状のパターンが再び現れていることも認められる。

次いで、先ず、図６の本発明による炉内温度パターンを見ると、炉口部から炉腹かけて炉中心側ほど当然ながら温度が高く、且つ中心に近い９００〜１２００℃の高温の温度ラインが極度に密集して、８００℃と９００℃間は離れて、さらに４００〜８００℃が比較的密集した温度分布となっていることが読み取れ、これは炉の高さ方向の各位置において炉内ガスの温度が炉の径方向で前記の炉中心近傍域が急激に高くなったＶ字状のパターンを示すものであることが理解でき、図７の本発明法による炉口温度パターンは、炉中心を７００℃の最高温度として中心近傍域の外側と炉壁間が２００℃以下の低温となった温度分布であり、まさにこのＶ字状パターンに相当することを鮮明に示している。また、同図６から本発明法によると炉況や還元効率を支配する炉熱が十分に確保され、融着帯の形状が好ましい逆Ｖ型に形成されていることも分かる。

これに対して、図１０の従来法による炉内温度パターンは、全体的に温度ラインが明らかに疎で乱れた分布であることが知れ、特に１０００℃のラインは炉複部付近において炉中心側に向かって逆に低くなっており、炉熱が不足し、融着帯の形状も好ましい逆Ｖ型にはなっていないことが判明する。また、図１１の炉口温度パターンは炉中心の最高温度が４００℃で、本発明より相当に低い温度であり、炉壁側に広がった緩慢なＶ字状パターンとなっていることが分かる。

これら図４〜図７と図８〜図１１に示す各パターンの観察、比較結果から、本発明法のコークス装入方法を採用することにより、鉱石（原料）として全量ペレットを装入、使用した場合の実操業において、しかも、従来法に比して中心コークス装入量が少く、また全体の合計量としても少ないコークス装入量の条件の中で、中心コークス層（第３コークス層）の高さを十分高くした状態で炉内の、特に炉中心近傍域（炉内半径の１０％以下）の狭い範囲に集中して堆積させ、この範囲で炉内の上下方向にコークス層を連続させるようにして、鉱石層とコークス層の層厚比を０の理想状態とし、これをもって、従来法では全く困難であった周辺側への広がり抑えたシャープな中心ガス流の形成を一段と集中的に強化、促進することができることが容易に確認できるのである。

表３は本発明法と従来法の操業結果から得られた特に高炉の成績を示す重要な出銑量、還元剤比、コークス及び炉内圧損の４諸元のデータをまとめた結果である。同表２から、両者を比較すると還元剤比、炉内圧損についてはほぼ同等であるが、出銑量とコークス比については顕著な差が認められ、すなわち本発明法によれば出銑量（ｔ／ｄ＝トン／１日）については従来法より４８６ｔ／ｄと大幅に増加しており、またコークス比（ｋｇ／ｔｐ＝キログラム／銑鉄１トン）については２１．８ｋｇ／ｔｐとかなり減少していることが分かる。

これは、本発明のークス装入方法の採用により、上記高炉の中心ガス流を集中的に強化することができたために、従来によりも高炉の炉況の安定した還元効率の高い操業が実現されたためと考えられる。

１；高炉２：バンカー３：流調ゲート４：旋回シュート
ＣＥ：炉中心Ｗ：炉壁
ＷＰ：炉壁側領域ＭＰ：中間領域ＣＰ：炉中心領域Ｒ：炉内半径
Ｒ_ｐ：炉壁側領域の半径方向距離Ｒ_Ｍ：中間領域の半径方向距離
Ｒ_ｐ：炉中心領域半径方向距離
Ｌ_１〜Ｌ_４：リング（状）装入ＳＰ：スパイラル（状）装入
ＳＰ：スポット（状）装入
Ｃ_１：第１コークス層Ｃ_２：第２コークス層Ｃ_３：第３コークス層
Ｏ：鉱石層Ｃ_ｂ：前装入鉱石層
ｈ：第３コークス層の頂部Ｓ：第３コークス層の斜面
Ａ：従来法による第３コークス層の堆積範囲
Ｂ：本発明法による第３コークス層の堆積範囲

Claims

高炉に鉱石とコークスを旋回シュートを用いて装入して炉内に鉱石層とコークス層を交互に形成する際のコークスの装入方法において、先ず、炉壁側領域にコークスをリング状に装入して鉱石層を覆う第１コークス層を形成し、次いで炉壁側領域と炉中心領域の中間領域に同コークスをスパイラル状に装入して前記第１コークス層の上に前記中間領域及び炉中心領域を覆う第２コークス層を形成し、さらに炉中心領域に同コークスを装入して前記第２コークス層の上に炉中心領域を覆う第３コークス層を形成せしめることを特徴とする高炉のコークス装入方法。
前記第１コークス層の形成に当っては旋回シュートの傾動角を５０°〜３５°の範囲に調整してコークスを装入し、前記第２コークス層の形成に当っては旋回シュートの傾動角を３７°〜６°の範囲に調整してコークスを装入し、さらに前記第３コークス層の形成に当っては旋回シュートの傾動角を８．５°以下の範囲に調整してコークスを装入することを特徴とする請求項１に記載の高炉のコークス装入方法。
前記第２コークス層の形成に当っては、旋回シュートの最終傾動角を２１°〜６°に調整してコークスを装入することを特徴とする請求項２に記載の高炉のコークス装入方法。
前記第２コークス層の形成から前記第３コークス層の形成に移行する間はコークスの装入を停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高炉のコークス装入方法。
前記高炉に装入する鉱石の５０％以上がペレットである請求項１〜４のいずれかに記載の高炉のコークス装入方法。