JP2016053201A - 高炉原料の装入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
高炉に装入される原料の排出初期における高炉原料中の粗粒原料の割合を高めるように粒度分布を制御する。
【解決手段】
高炉原料の装入方法は、ベルレス高炉１８の炉頂部に設けられた下部バンカー８と、この下部バンカー８の上方に設けられ下部バンカー８と複数のポート６ａ，６ｂで連結された上部バンカー５とが、上下２段に配置されたセンターフィード型ベルレス原料装入装置２０の上部バンカー５に、粗粒原料１３と細粒原料１２とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程と、上部バンカー５に投入された原料を複数のポート６ａ，６ｂを介して下部バンカー８へ排出する工程と、下部バンカー８に排出された原料をベルレス高炉１８内に装入する工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉原料の装入方法に関する。

鉱石やコークス等の原料の高炉内への装入は、鉱石やコークスを貯蔵した原料槽から排出されたそれぞれの原料を原料搬送コンベアで輸送してそれぞれの中継ホッパーへ所定量貯留し、該中継ホッパーからそれぞれの原料を、原料装入コンベアを介して高炉炉頂に設置された原料装入装置へ輸送する、という工程を経て行われ、最終的には該原料装入装置から適宜のタイミングで高炉内へ原料が装入される。高炉の原料装入装置としては、ベルレス原料装入装置が広く採用されている。該ベルレス原料装入装置には、原料バンカー（ホッパー）が並列に設置された「並列バンカー型」と、原料バンカーが上下二段に設置されており、上部のバンカーから下部のバンカーへポート等を経由して原料を高炉へ装入する「センターフィード型」があることが知られている。

一般的に、センターフィード型のベルレス原料装入装置は、並列バンカー型のベルレス原料装入装置に比べて構造的に簡素であるため、設備投資額が安く、また、原料を高炉に装入する際に、円周方向において、原料の落下量のばらつきが小さく、原料を均一に分配しやすいという利点がある。一方で、センターフィード型のベルレス原料装入装置のような、上部と下部に二連のバンカーを有する原料装入装置を用いる場合には、高炉へ装入する原料を多くしつつ、原料バンカー以外の既存の設備を流用するなどの理由で原料装入装置の高さを従来装置並に抑えるためには、上部と下部の二連のバンカー径を大きくして内容積を確保する必要がある。

ところが、上部と下部の二連のバンカー径を大きくすると、上部バンカーへ原料を投入する際に、もしくは、上部バンカーから下部バンカーへ原料を移送する際に、各バンカー内の堆積原料中に、粗粒原料と細粒原料とが偏析しやすくなる。なぜならば、各バンカーの斜面上に堆積する原料のうち、細粒原料より粗粒原料の方が転がりやすいため、各バンカーに堆積する原料の順番として、粗粒原料が下側に、細粒原料が上側というような粒度偏析が発生するからである。下部バンカー内で粒度偏析した原料を、旋回シュート等を用いて高炉に装入する際に、その原料は、最終的に、高炉装入の初期から中期にかけて粒径が大きくなり、末期で粒径が小さくなるという粒度分布を有してしまう。

また、一般に、原料槽から原料搬送コンベア上に排出された原料は、一時的に中継ホッパーに貯蔵される。原料が中継ホッパー内に堆積する際、堆積山の山裾には転がりやすい粗粒原料が、頂点近傍には細粒原料が粒度偏析する。この原料が中継ホッパーから原料装入コンベア上に排出されるとき、該原料装入コンベア長手方向に粒度偏析した状態で排出されるため、高炉内への排出粒度分布の不均一化が助長されている。

高炉を安定して操業するためには通気の管理が重要となり、高炉操業ではシャープな中心流および適度な炉壁流が指向されるが、前記したような粒度分布となる原料を、旋回シュートを用いて高炉の炉壁側から中心側へと順々に装入すると、炉壁から中間部にかけて粗粒原料、中心部に細粒原料が堆積することになる。その結果、中心にガスが流れにくくなるとともに、炉壁に過度のガスが流れ、高炉の安定操業に大きな支障が生じる。また、高炉の半径方向における原料の粒度分布が不均一化するので、原料装入量を調整することのみで高炉内のガス流分布を制御することが困難となる。

特許文献１には、上部バンカーと下部バンカーとをつなぐポートに傾斜を設けることで、下部バンカー内に堆積する原料の粒度分布を制御することが提案されている。特許文献２では、中継ホッパーへの原料搬送系のコンベア端部に混合板を漏斗状に設けて溝状排出口を形成したシュートを設け、このシュートの搬送端部に対向する混合板の上方に反発板を設けることで、中継ホッパー内の粒度偏析を抑制することが提案されている。特許文献３では、中継ホッパー上部の原料装入用シュートの下に逆漏斗状部と反発板を設置することで、中継ホッパー内での粒度偏析を抑制することが提案されている。

特許文献１の発明では、ポートの傾斜によって下部バンカー内の堆積原料の粒度分布を制御して、排出末期にかけて粒径が大きくなる粒度分布を実現している。しかしながら、この方法では、下部バンカー内での原料堆積形状が固定されるため、鉱石、コークスによらず、すべてのチャージで同様の排出粒度分布となる。高炉中心部に粗粒を装入して通気性を確保する必要があるため、排出末期に粗粒となる原料の粒度分布では、装入方法が、炉壁から高炉中心部に向けて原料を装入する順傾動に限られてしまい、旋回シュートの角度を高中心部から周辺部へ戻す無駄時間が発生し高炉への原料装入時間が長くなるという問題がある。特許文献２、３の発明では、中継ホッパーへの装入部に反発板等を設けて、中継ホッパー内での偏析を抑制し、中継ホッパーからの排出粒度分布が均一になるようにしている。しかしながら、中継ホッパーからの排出粒度分布が均一であっても、上部・下部バンカーにおいて偏析は起こるため、炉内への排出粒度分布を十分に改善することはできない。

特開２００９−２９９１５５号公報 特開平０６−００９０６３号公報 特開２０１１−１７０６８号公報

本発明は上記した問題に着目して為されたものであって、高炉に装入される高炉原料の排出初期における高炉原料中の粗粒原料の割合を高めるように原料の粒度分布を制御可能な技術を提供することを目的とする。

ここで、本発明においては、１チャージの原料全体の平均粒径をXaとしたとき、当該１チャージの原料の一部を採ったときにその一部の平均粒径をXdとしてXd/Xaが１以上であればその一部を粗粒原料と呼び、１未満であればその一部を細粒原料と呼ぶ。粗粒原料と細粒原料とはベルレス高炉内に装入される高炉原料（以下、単に「原料」ともいう）に含まれるものである。つまり、本発明は、１チャージ分の原料を原料槽から排出して高炉炉頂へ装入するまでの間の中継ホッパーや上部バンカー、下部バンカーにおける原料の投入、排出の仕方を工夫して、高炉に装入される高炉原料の排出初期における高炉原料中の粗粒原料の割合を高めるように原料の粒度分布を制御可能とするものである。

本発明は、
（１）
ベルレス高炉の炉頂部に設けられた下部バンカーと、該下部バンカーの上方に設けられ前記下部バンカーと複数のポートで連結された上部バンカーとが、上下２段に配置されたセンターフィード型ベルレス原料装入装置の、前記上部バンカーに、粗粒原料と細粒原料とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程と、前記上部バンカーに投入された原料を前記複数のポートを介して前記下部バンカーへ排出する工程と、前記下部バンカーに排出された原料を前記ベルレス高炉内に装入する工程と、を含むことを特徴とする高炉原料の装入方法。
（２）
前記上部バンカーに、粗粒原料と細粒原料とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程は、前記ベルレス高炉へ装入する原料を原料装入コンベアを介して前記上部バンカーへ供給する中継ホッパーへ、前記原料を投入する際に、該中継ホッパーの排出口の上方に設置した偏析制御装置により、前記中継ホッパーの内壁側へ前記原料を落下させ、前記内壁側から前記排出口へ前記原料が流れ込むように投入することで、前記排出口の上方に粗粒原料を偏析させ、前記内壁側に細粒原料を偏析させる工程と、前記排出口から前記原料装入コンベアへ前記原料を排出することで、前記排出口の上方に偏析した粗粒原料を優先的に排出し、その後に前記内壁側に堆積した細粒原料を排出させる工程と、を含むことを特徴とする（１）に記載の高炉原料の装入方法。
（３）
前記上部バンカーに、粗粒原料と細粒原料とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程は、前記ベルレス高炉へ装入する原料を原料装入コンベアを介して前記上部バンカーへ供給する中継ホッパーに、前記原料を前記中継ホッパーの排出口の直上に前記中継ホッパーの内壁から離間して設置した排出制御体上へ落下させ、該排出制御体の上方にピークを有する山状に堆積させることで、前記中継ホッパーの内壁側に粗粒原料を偏析させ、前記排出制御体の上方に細粒原料を偏析させる工程と、前記中継ホッパーから前記原料装入コンベアへ前記原料を排出する際に、前記排出制御体と前記中継ホッパーの内壁との間隙から粗粒原料を排出した後に前記排出制御体の上方に堆積した細粒原料を排出する工程と、を含むことを特徴とする（１）に記載の高炉原料の装入方法。
（４）
前記上部バンカーに、粗粒原料と細粒原料とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程は、原料装入コンベアを介して前記上部バンカーに粗粒原料を供給する第１の中継ホッパー内に粗粒原料を貯蔵する工程と、前記原料装入コンベアを介して前記上部バンカーに細粒原料を供給する第２の中継ホッパー内に細粒原料を貯蔵する工程と、前記第１の中継ホッパーの排出口を開いて前記貯蔵された粗粒原料を前記原料装入コンベアへ排出した後、前記第２の中継ホッパーの排出口を開いて前記貯蔵された細粒原料を前記原料装入コンベアへ排出する工程と、を含むことを特徴とする（１）に記載の高炉原料の装入方法。
である。

したがって本発明の高炉原料の装入方法によれば、高炉に装入される高炉原料の排出初期における高炉原料中の粗粒原料の割合を高めるように原料の粒度分布を制御することが可能となる。

本発明の第１〜第３の実施形態に係る高炉原料の装入方法が適用されるベルレス高炉の炉頂部を示す概略模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る中継ホッパー内の原料堆積状態を示す概略模式図である。 ホッパーから排出される原料の排出割合を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る高炉原料の装入方法を用いて原料を装入したときの上部バンカー及び下部バンカー内の原料堆積状態を説明する概略模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る中継ホッパー内の原料堆積状態を示す概略模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る中継ホッパー内の原料堆積状態を示す概略模式図である。 図７（ａ）は中継ホッパーからの排出粒度分布を説明する図であり、図７（ｂ）は、炉頂バンカーの下部バンカーからの排出粒度分布を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る高炉原料の装入方法について説明する。まず、本発明に係る高炉原料の装入方法が適用されるセンターフィード型ベルレス原料装入装置を有するベルレス高炉１８には、図１に示すように、ベルレス高炉１８の炉頂部に設けられた原料装入装置２０の上流側に設けられた原料搬送コンベア１と、原料搬送コンベア１から高炉原料が投入される複数の中継ホッパー２ａ，２ｂ等とが設けられている。またベルレス高炉１８には、複数の中継ホッパー２ａ，２ｂ等から排出された高炉原料を、原料装入装置２０に投入して供給する原料装入コンベア３が設けられている。

原料装入装置２０に供給された原料は、上部シュート４によって炉頂の原料装入装置２０の上部バンカー５へ投入され、上部バンカー５内にさらに一時的に貯蔵される。上部バンカー５の底部には、開閉自在の複数の原料排出用のポート（６ａ，６ｂ，…）と各ポートのゲート（７ａ，７ｂ，…）とが設けられ、図１中には、複数のポート（６ａ，６ｂ，…）のうち２つのポート６ａ，６ｂが例示されている。原料装入装置２０は、少なくとも上部バンカー５と下部バンカー８との２連のバンカーが複数のポート（６ａ，６ｂ，…）により連結されて、上部バンカー５内の粗粒原料１３及び細粒原料１２を、６ａ，６ｂ，…）の各ゲート（７ａ，７ｂ，…）の開放により、下部バンカー８へ移送するように構成されている。

また下部バンカー８の底部には、開閉自在のひとつの原料排出用のポート９と、このポート９のゲート１０とが設けられている。下部バンカー８へ粗粒原料１３及び細粒原料１２が移送された後、下部バンカー８のポート９のゲート１０の開放により、下部バンカー８内に一時的に貯蔵した粗粒原料１３及び細粒原料１２が排出される。粗粒原料１３及び細粒原料１２は、旋回シュート１１によってベルレス高炉１８の炉内へ装入される。

高炉原料には鉱石とコークスとがあり、それぞれ高炉へ装入する１チャージ分の量が決められており、原料搬送コンベア１からそれぞれ別個の中継ホッパーに送られて保持され、高炉における原料の消費状況に応じて、適宜払い出されて原料装入コンベアを介して原料装入装置２０へ投入される。本発明は原料として鉱石、コークス、いずれの場合も適用できる。
尚、図１には、２つの中継ホッパー２ａ，２ｂが例示されているが、ベルレス高炉１８には、鉱石、コークスを貯蔵するそれぞれ少なくとも１つの中継ホッパーが設けられればよい。原料装入装置２０は、ベルレス高炉１８に高炉原料を装入する装置であり、下部バンカー８と、この下部バンカー８の上方に設けられ下部バンカーと複数のポートで連結された上部バンカー６とが上下二段に配置されたセンターフィード型ベルレス炉頂装入装置である。

本発明の第１の実施形態に係る高炉原料の装入方法を図２で説明する。第１の実施形態に係る高炉原料の装入方法は、ベルレス高炉１８の炉頂部に設けられた原料装入装置２０の上部バンカー５に、粗粒原料１３と細粒原料１２とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程を含む。また上部バンカー５に投入された原料を上部バンカー５の複数のポート（６ａ，６ｂ，…）を介して下部バンカー８へ排出する工程と、下部バンカー８に排出された原料をベルレス高炉１８内に装入する工程と、を含む。図２に示すように、中継ホッパー２ａの内側には偏析制御装置１４が設けられる。偏析制御装置１４は、中継ホッパー２ａへ投入された原料を中継ホッパー２ａの内壁２ｗ側へ落下させ、排出口２ｘ側へ流れ込むように堆積させる機能を有するものである。

図２に示す偏析制御装置１４は、中継ホッパー２ａの内側の空間内で、中継ホッパー２ａの排出口２ｘの上方の上部開口部寄り位置に設けられている、略円錐形状の板である。円錐の頂部は中継ホッパー２ａ内で上側に配置され、中継ホッパー２ａへ投入された原料は、この頂部上へ落下し、円錐の斜面を流れて、内壁２ｗ側へ落下する。内壁２ｗ側へ落下した原料は中継ホッパー２ａの中で排出口２ｘ側へ流れ込むので、図２に示すように、すり鉢状に堆積することになる。この偏析制御装置１４は、中継ホッパー２ａへ供給された原料を内壁２ｗ側へ落下させるものであるので、その高さ位置は、中継ホッパー２ａへの一回の投入時に堆積する原料全てを受け入れたときに、原料内に埋もれてしまわない高さに設置される。また、図２では、略円錐形状の板の例を示したが、この形状に限るものではなく、例えば平板状のものとして、投入された鉱石が平板上に堆積して山を形成し、その山の斜面から内壁２ｗ側へ原料が落下するような形状でも良い。また、偏析制御装置として旋回シュートを設けて、中継ホッパーへ投入された原料を、シュートを旋回させながら、内壁２ｗ側へ落下させても良い。

前記したように、原料が堆積する際には、堆積した山の頂部には比較的細粒のものが残り、山裾には粗粒のものが流れこむために、中継ホッパー２ａの中でのすり鉢状の堆積状態において、排出口２ｘ側には粗粒原料が堆積し、内壁２ｗ側には細粒原料が堆積することになる。
このような中継ホッパー２ａ内の原料を排出口２ｘから原料装入コンベア３へ排出させる。一般に、ホッパーの下方に設けた排出口から粉粒体を排出させたときの排出の順番を図３に示した。図３に示すように、排出開始から２０％程度の量が排出されている間は、排出口の直上に堆積していた粉粒体がまず排出され、その後、その周辺に同心円上に堆積していたものが順次排出されて最後に内壁側のものが排出されて１００％排出される。このような排出機構はファンネルフローと呼ばれるが、排出口の直上部に存在する粉粒体が最初に排出され、その後当該直上部へ回りの粉粒体が流れ込むように排出されるために、図３に示すような排出順序になる。

そこで、図２のように排出口２ｘ上方に粗粒原料が堆積し、内壁２ｗ側に細粒原料が堆積している中継ホッパー２ａの下部から原料を原料装入コンベア３へ排出すると、最初は粗粒原料が排出され、その後に細粒原料が排出されることになるため、原料装入コンベア３から原料装入装置２０の上部バンカー５へ原料を投入するときには、粗粒原料、細粒原料の順に投入することができる。原料装入装置２０の上部バンカー５へ、粗粒原料、細粒原料の順に投入された原料は以下のように高炉内へ装入される。

図４には、本発明の実施形態において、本発明の原料装入装置２０をなす炉頂バンカー内での、上部バンカー５内の粗粒原料１３及び細粒原料１２の堆積状況と、上部バンカー５から移送された粗粒原料１３及び細粒原料１２の下部バンカー８内の堆積状況とが、模式的に並列して示されている。原料装入コンベア３から粗粒、細粒の順で装入された粗粒原料１３及び細粒原料１２は、上部バンカー５内で、図４に示すように、下方に粗粒原料１３、その粗粒原料１３の上に細粒原料１２という状態で堆積する。

上部バンカー５の複数のポート（６ａ，６ｂ，…）の各ゲート（７ａ，７ｂ，…）を同時に開放すると、上部バンカー５内の原料が、図３に例示したような排出割合で下部バンカー８に排出される。上部バンカー５の複数のポート（６ａ，６ｂ，…）の上側に堆積した粗粒原料１３がまず移送され、次に上部バンカー５内で粗粒原料１３の上に堆積していた細粒原料１２が、下部バンカー８へ移送される。最後に上部バンカー５の内壁の斜面に堆積している細粒原料１２及び粗粒原料１３が下部バンカー８へと移送される。

下部バンカー８内では、図４に示すように、ポート９上に粗粒原料１３の山が厚く堆積し、堆積した粗粒原料１３の山の上に細粒原料１２の山が堆積する。堆積した細粒原料１２の山の上には、粗粒原料１３が薄く堆積する。下部バンカー８のポート９のゲート１０を開放し、下部バンカー８内の粗粒原料１３及び細粒原料１２が下部バンカー８から排出される。このとき粗粒原料１３及び細粒原料１２は、上部バンカー５からの排出の場合と同様に、ファンネルフローに基づいて排出され、ベルレス高炉１８内に原料として装入される。すなわち下部バンカー８のポート９の直上に堆積し粗粒原料１３の大部分をなす領域が排出初期に、下部バンカー８の内壁の斜面に堆積した粗粒原料１３の残りの部分をなす領域が排出末期に排出されることから、排出初期の粒度が上昇し、末期の粒度低下が抑制される。

第１の実施形態に係る高炉原料の装入方法を用いれば、下部バンカー８からの粗粒原料１３及び細粒原料１２を炉中心部から周辺部へと順次装入することにより、ベルレス高炉１８に装入される高炉原料の排出初期の高炉原料中の粗粒原料の割合を高めるように原料の粒度分布を制御することが可能となる。よって、炉中心部側の原料の粒径を高め、ベルレス高炉１８内のガスの流れを容易に制御し、高炉の安定操業に寄与することができる。すなわちシャープな中心流、適度な周辺流とするような制御が容易となり、より効率的な高炉の操業が可能となる。

また本発明の第１の実施形態に係る高炉原料の装入方法と、ベルレス高炉１８内の旋回シュート１１による炉中心側から炉壁側に向かって動かしながら高炉原料を装入する逆傾動装入とを組み合わせた場合には、粗粒原料１３を炉中心側に確実に装入することができ、シャープな中心流及び適度な周辺流（炉壁流）を実現でき、通気性の改善効果が最も大きくなる。

また第１の実施形態に係る高炉原料の装入方法は、ベルレス高炉１８に多用される垂直二段式の炉頂バンカーに適用可能である。また中継ホッパーのみの改造で済むため、炉頂バンカー全体を改造する場合に比べて小規模な改造範囲に抑えられ、実施が容易である。また、鉱石用、コークス用いずれかの中継ホッパーのみに適用することができるため、炉頂バンカーの改造と比べて高い自由度で操業できる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る高炉原料の装入方法を説明する。第２の実施形態に係る高炉原料の装入方法は、ベルレス高炉１８の炉頂部に設けられた原料装入装置２０の上部バンカー５に、粗粒原料１３と細粒原料１２とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程を含む。また上部バンカー５に投入された原料を上部バンカー５の複数のポート（６ａ，６ｂ，…）を介して下部バンカー８へ排出する工程と、下部バンカー８に排出された原料をベルレス高炉１８内に装入する工程と、を含む。

まず、第２の実施形態に係る中継ホッパー２ｃを、図５を参照して説明する。中継ホッパー２ｃの内側には、図５に示すように、堆積した原料の山の中で排出口２ｘ寄り位置に、排出制御体１５が設けられている。排出制御体１５は、排出口２ｘの直上に中継ホッパー２ｃの内壁２ｗから離間して設置され、中継ホッパー２ｃの内壁２ｗに取り付けられた不図示の支持装置により支持されている。排出制御体１５は、内壁２ｗとの間に径方向の隙間を形成するとともに排出制御体１５の上側に堆積した原料の落下を防止する邪魔板として働く。尚、排出制御体１５の形状は板状に限定されず、柱体、錐体等適宜変更されてよい。上方に尖った錐体として傾斜角を原料の安息角以上にしておくと、中継ホッパーから原料を排出した際に排出制御体１５の上に原料が堆積して残ってしまうことがないため、更に好適である。

第２の実施形態では、中継ホッパー２ｃの上側で径方向の中央から原料を投入して堆積山を形成するとき、第１の実施形態の偏析制御装置１４等の粒度分布を制御する装置を用いない。そのため、粗粒原料１３と細粒原料１２とを含む原料が排出制御体１５上に落下すると、原料は排出制御体１５の上方にピークを有する山状に堆積し、投入された原料中の粗粒原料１３は山裾側へ転がることにより、図５に示すように、中継ホッパー２ｃの内壁２ｗ側に、また細粒原料１２は頂部の下方にそれぞれ偏析する。

この状態で、中継ホッパー２ｃの排出口２ｘを開放する。このとき細粒原料１２の大部分は排出口２ｘの上方で、中継ホッパー２ｃの径方向の中央に堆積しており、排出制御体１５によって下方への落下が遮られる。一方、中継ホッパー２ｃの内壁２ｗ側に偏析した粗粒原料１３は、排出制御体１５と内壁２ｗとの隙間から落下する。粗粒原料１３の大部分が落下した後、続いて排出口２ｘの上方に堆積する細粒原料１２が崩れ、排出制御体１５と内壁２ｗとの隙間から落下する。すなわち排出制御体１５は、内壁２ｗとの間に形成された隙間を用いて、中継ホッパー２ｃ内を内壁２ｗ側に限定して開放する。限定的に開放された中継ホッパー２ｃからは、内壁２ｗ側に偏析していた粗粒原料１３の方が、細粒原料１２よりも優先的に排出される。

このとき、排出制御体１５と内壁２ｗとの隙間は、水平方向で原料平均粒径の１０倍〜２０倍とする。この隙間が小さすぎると中継ホッパーからの原料の排出時間が長くなり好ましくなく、また２０倍を超えるような隙間にしておくと、粗粒原料と細粒原料が混ざり合って隙間を通過してしまうため、高炉装入コンベア上での粗粒原料、細粒原料の偏析が明確でなくなってしまう虞がある。

また、排出制御体１５の上下方向の位置は、排出制御体１５の下部に堆積する原料の体積が、中継ホッパー２ｃに投入する全原料の体積の１５％以下になる位置に設定するのが望ましい。この位置が１５％より高い場合、排出制御体１５の下部の原料中の細粒原料の割合が増えるため、高炉装入コンベア上での粗粒原料、細粒原料の偏析が明確でなくなってしまう虞がある。さらに、排出制御体１５の下部の空間は、原料を排出するときに排出制御体１５と中継ホッパー２ｃの壁面との間を原料が円滑に排出できる程度の空間があれば本発明の効果を奏することができる。

そして粗粒原料１３が前半、細粒原料１２が後半に、原料装入コンベア３上に排出される。このように第２の実施形態においても結果的に第１の実施形態と同様に、粗粒原料１３と細粒原料１２とを、この順に排出させることが可能となり、原料装入装置２０の上部バンカー５内には、図４に示すような粗粒原料１３と細粒原料１２との堆積状態が形成される。

第２の実施形態に係る高炉原料の装入方法によれば、排出制御体１５を設けるだけで、容易に、中継ホッパー２ｃからの排出順序を制御することが可能となる。よって、下流側の原料装入装置２０の上部バンカー５に粗粒原料、細粒原料の順で高炉原料を装入することを容易に行うことができる。また第２の実施形態に係る他の効果については、上記した第１の実施形態の場合と同様である。

次に、本発明の第３の実施形態に係る高炉原料の装入方法を説明する。第３の実施形態に係る高炉原料の装入方法は、ベルレス高炉１８の炉頂部に設けられた原料装入装置２０の上部バンカー５に、粗粒原料１３と細粒原料１２とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程を含む。また上部バンカー５に投入された原料を上部バンカー５の複数のポート（６ａ，６ｂ，…）を介して下部バンカー８へ排出する工程と、下部バンカー８に排出された原料をベルレス高炉１８内に装入する工程と、を含む。

まず、第３の実施形態に係る２つの中継ホッパー２ｄ，２ｅを、図６を参照して説明する。２つの中継ホッパー２ｄ，２ｅは、粗粒用の中継ホッパーと細粒用の中継ホッパーとして別々に用いられる。すなわち、第３の実施形態に係る２つの中継ホッパー２ｄ，２ｅはいずれも、粗粒原料１３及び細粒原料１２のうちいずれか一方のみを貯蔵するとともに、いずれか一方のみを排出するように構成されている。

また２つの中継ホッパー２ｄ，２ｅは、第１の実施形態に係る偏析制御装置１４や、第２の実施形態に係る排出制御体１５を備えることが必要ではなく、第３の実施形態に係る中継ホッパーとしては、既存のホッパー等公知の貯蔵装置を用いることができる。尚、第３の実施形態において中継ホッパーの数は２つに限定されず、３つ以上とされてよく、図６に例示するように、少なくともひとつの中継ホッパーを細粒用とするとともに、少なくとも他のひとつの中継ホッパーを粗粒用とすればよい。

次に、第３の実施形態に係る高炉原料の装入方法を具体的に説明する。まず２つの中継ホッパー２ｄ，２ｅより上流において、１チャージ分の原料を、篩い分け等の既存の手段により粗粒原料１３と細粒原料１２とに分け、それぞれの原料を、所定の中継ホッパーへ投入する。

その後、粗粒用の中継ホッパー２ｅから粗粒原料１３を原料装入コンベア３上に排出口２ｘを介して排出する。また細粒用の中継ホッパー２ｄから細粒原料１２を、粗粒原料１３の排出と独立させて、原料装入コンベア３上に排出口２ｘを介して排出する。すなわち、原料の排出工程においては、粗粒原料１３と細粒原料１２とをこの順で、且つ、粗粒原料１３の排出タイミングと細粒原料１２の排出タイミングとをずらして行い、粗粒原料１３と細粒原料１２とを混合させることなく、互いに独立させて原料装入コンベア３上に排出する。そうすることで、下流側の原料装入装置２０の上部バンカー５にも、粗粒原料１３と細粒原料１２とが、粗粒原料、細粒原料の順に投入される。
原料装入装置２０の上部バンカー５から、高炉内への原料の装入は第１、第２の実施態様と同様に行うことができ、これにより高炉に装入される高炉原料の排出初期における高炉原料中の粗粒原料の割合を高めるように原料の粒度分布を制御可能とすることができる。

第３の実施形態に係る高炉原料の装入方法によれば、既存の２つ以上の中継ホッパーを活用するだけで、下流側の原料装入装置２０の上部バンカー５に粗粒、細粒の順で高炉原料を装入することが可能となり、本発明を適用するための改造の負担を抑えて実施することができる。また第３の実施形態に係る他の効果については、上記した第１及び第２の各実施形態の場合と同様である。

次に、本発明の実施例を説明する。実施例では、図２に示す偏析制御装置１４を中継ホッパー２ａ内に設置して、原料搬送コンベア１から中継ホッパー２ａに投入される原料を中継ホッパー２ａの内壁２ｗ際に落下させ、２つに分配して偏析させた上で、原料装入装置２０に供給した。そして、中継ホッパー２ａを平面視して中央にある排出口２ｘの上方に原料の堆積山の谷が位置するようにして原料を堆積させ、その後、中継ホッパー２ａから原料を排出した。

一方、比較例では、中継ホッパーに偏析制御装置１４を設けることなく、原料装入装置２０に原料を装入した。偏析制御装置１４以外の構成については、実施例と同様の構成とした。図７（ａ）に、実施例及び比較例におけるそれぞれの中継ホッパーからの原料排出時の粒度分布の経時変化を示す。比較例では、排出初期から末期にかけて中継ホッパーから排出される原料の粒度が上昇する傾向が示され、排出粒径のピークが末期に現れた。一方実施例では、排出開始後速やかに排出粒径のピークが現れた後、末期にかけて排出粒径は経時的に低下する傾向が示された。実施例では、全体として前半に粗粒、後半に細粒を排出していることが分かる。

また中継ホッパーから排出した原料を上部バンカー５、下部バンカー８を経由して炉内に排出したときの炉頂バンカーからの排出粒度分布の経時変化を測定した結果を図７（ｂ）に示す。実施例では、排出開始直後に、排出粒径のピークが現れたのに対し、比較例では、中間時期に排出粒径のピークが現れた。また実施例では、排出粒径のピーク後の粒度低下が、比較例と比べて抑制されている。また実施例では、初期と末期とを除いた中間時期の粒径の変動幅が、比較例の中間時期の粒径の変動幅よりも小さく、排出粒径のバラつきが抑えられていることがわかる。尚、第２及び第３の各実施形態に係る高炉原料の装入方法のそれぞれについても実施例を行い、各実施例において図７（ａ）及び図７（ｂ）と同様の結果を得ることができた。

以上、第１〜第３の各実施形態に係る高炉原料の装入方法を説明してきたが、本発明に係る高炉原料の装入方法は、説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明に係る高炉原料の装入方法においては、ベルレス高炉への高炉原料の排出初期において高炉原料中の粗粒原料の割合が高まるように、原料装入装置への各原料の供給を制御するように構成すればよい。

２ａ〜２ｅ 中継ホッパー
２ｗ 内壁
２ｘ 排出口
５ 上部バンカー
８ 下部バンカー
１２ 細粒原料
１３ 粗粒原料
１４ 偏析制御装置
１５ 排出制御体
１８ ベルレス高炉
２０ 原料装入装置

Claims (4)

1. ベルレス高炉の炉頂部に設けられた下部バンカーと、該下部バンカーの上方に設けられ前記下部バンカーと複数のポートで連結された上部バンカーとが、上下２段に配置されたセンターフィード型ベルレス原料装入装置の、
   前記上部バンカーに、粗粒原料と細粒原料とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程と、
   前記上部バンカーに投入された原料を前記複数のポートを介して前記下部バンカーへ排出する工程と、
   前記下部バンカーに排出された原料を前記ベルレス高炉内に装入する工程と、を含むことを特徴とする高炉原料の装入方法。
2. 前記上部バンカーに、粗粒原料と細粒原料とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程は、
   前記ベルレス高炉へ装入する原料を原料装入コンベアを介して前記上部バンカーへ供給する中継ホッパーへ、前記原料を投入する際に、該中継ホッパーの排出口の上方に設置した偏析制御装置により、前記中継ホッパーの内壁側へ前記原料を落下させ、前記内壁側から前記排出口へ前記原料が流れ込むように投入することで、前記排出口の上方に粗粒原料を偏析させ、前記内壁側に細粒原料を偏析させる工程と、
   前記排出口から前記原料装入コンベアへ前記原料を排出することで、前記排出口の上方に偏析した粗粒原料を優先的に排出し、その後に前記内壁側に堆積した細粒原料を排出させる工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の高炉原料の装入方法。
3. 前記上部バンカーに、粗粒原料と細粒原料とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程は、
   前記ベルレス高炉へ装入する原料を原料装入コンベアを介して前記上部バンカーへ供給する中継ホッパーに、前記原料を前記中継ホッパーの排出口の直上に前記中継ホッパーの内壁から離間して設置した排出制御体上へ落下させ、該排出制御体の上方にピークを有する山状に堆積させることで、前記中継ホッパーの内壁側に粗粒原料を偏析させ、前記排出制御体の上方に細粒原料を偏析させる工程と、
   前記中継ホッパーから前記原料装入コンベアへ前記原料を排出する際に、前記排出制御体と前記中継ホッパーの内壁との間隙から粗粒原料を排出した後に前記排出制御体の上方に堆積した細粒原料を排出する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の高炉原料の装入方法。
4. 前記上部バンカーに、粗粒原料と細粒原料とを、粗粒原料、細粒原料の順に投入する工程は、
   原料装入コンベアを介して前記上部バンカーに粗粒原料を供給する第１の中継ホッパー内に粗粒原料を貯蔵する工程と、
   前記原料装入コンベアを介して前記上部バンカーに細粒原料を供給する第２の中継ホッパー内に細粒原料を貯蔵する工程と、
   前記第１の中継ホッパーの排出口を開いて前記貯蔵された粗粒原料を前記原料装入コンベアへ排出した後、前記第２の中継ホッパーの排出口を開いて前記貯蔵された細粒原料を前記原料装入コンベアへ排出する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の高炉原料の装入方法。

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