JP2019167615A - Charging method of raw material for bell-less blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コークスと鉱石原料とを含む原料を高炉内に装入するベルレス高炉の原料装入方法、特に、水分を含有するヤード焼結鉱を含有する鉱石原料とコークスとを含む原料を高炉内に装入するベルレス高炉の原料装入方法に関する。 The present invention relates to a raw material charging method for a bell-less blast furnace in which a raw material containing coke and an ore raw material is charged into a blast furnace, and in particular, a raw material containing an ore raw material containing a yard sintered ore containing moisture and coke. The present invention relates to a raw material charging method for a bell-less blast furnace.
高炉では、鉄鉱石、コークス、造滓剤を原料として炉頂から高炉内に装入し、炉下部から高温空気あるいは酸素を富化した高温空気を炉内へ吹き込むことによりコークスを燃焼し、この燃焼により発生する熱とCOガスを利用して鉄鉱石の還元、溶融を行うことで、溶銑を製造している。炉頂から装入される原料は、粒径が数mmから数十mmの粒状の原料に調整されて、高炉内へ装入されるので、炉下部でコークスの燃焼によって発生する燃焼ガスは炉内に充填された粒状の原料の間隙を炉頂へ向けて上昇することになる。 In a blast furnace, iron ore, coke, and a coagulant are used as raw materials and charged into the blast furnace from the top of the furnace, and high-temperature air or high-temperature air enriched with oxygen is blown into the furnace from the bottom of the furnace to burn the coke. Hot metal is produced by reducing and melting iron ore using heat and CO gas generated by combustion. The raw material charged from the top of the furnace is adjusted to a granular raw material having a particle size of several mm to several tens of mm and charged into the blast furnace, so the combustion gas generated by the combustion of coke at the lower part of the furnace is the furnace. The gap between the granular raw materials charged in the inside rises toward the top of the furnace.
高炉内での原料への熱供給は、主としてこの燃焼ガスからの伝熱により行われるので、炉内における燃焼ガスの流れが適正な状態でないと、原料の昇温が不安定となり、鉄鉱石の還元、溶融に支障をきたすことになる。従って、炉内のガス流れを適正なものとするために、炉頂における原料の高炉内への装入時に、高炉内の適正な位置へ適正な粒度の原料を装入する原料装入装置や原料装入方法の開発が鋭意進められている。
しかしながら、このような原料装入装置や原料装入方法の工夫を行っても、原料そのものに粉が混入していると、高炉内へも粉の混入は回避できず、高炉内における燃焼ガスの流れの適正化は困難になる。
Since heat supply to the raw material in the blast furnace is mainly performed by heat transfer from this combustion gas, if the flow of the combustion gas in the furnace is not in an appropriate state, the temperature rise of the raw material becomes unstable, and iron ore This will hinder reduction and melting. Therefore, in order to make the gas flow in the furnace appropriate, when charging the raw material at the top of the furnace into the blast furnace, Development of raw material charging methods is underway.
However, even if such a raw material charging device or a raw material charging method is devised, if powder is mixed in the raw material itself, mixing of the powder into the blast furnace cannot be avoided, and the combustion gas in the blast furnace cannot be avoided. It is difficult to optimize the flow.
高炉に装入される原料には、焼結機やコークス炉において製造されて粒度調整後、直接、高炉の原料槽へ送られてくる原料と、製造後、一旦、ヤードと呼ばれる露天の保管場所にて保管された後に、改めてこれを回収して高炉の原料槽へ送られてくる原料とがある。これら原料のうち、ヤードで保管された後に高炉の原料槽へ送られてくるものは、ヤード保管時に雨水等による湿潤が進むことが避けられず、水分含有量が数質量%になり、中には水分含有量が10質量%を超えるような原料もある。特に、ヤードで保管された後に高炉の原料槽へ送られてくる焼結鉱をヤード焼結鉱と呼び、そのヤード焼結鉱中には水分が1.0mass%以上含有されているものが多い。そして、水分含有量が1.0mass%以上のヤード焼結鉱を、装入される鉱石原料量に対して15mass%以上含む鉱石原料もある。 The raw materials charged in the blast furnace are the raw materials that are manufactured in a sintering machine or coke oven and directly sent to the raw material tank of the blast furnace after the particle size adjustment. After being stored at, there is a raw material that is recovered and sent to the raw material tank of the blast furnace. Among these raw materials, those that are sent to the blast furnace raw material tank after being stored in the yard are inevitably wet with rainwater when stored in the yard, and the water content becomes several mass%. Some raw materials have a water content exceeding 10% by mass. In particular, a sintered ore that is stored in a yard and then sent to a blast furnace raw material tank is called a yard sintered ore, and the yard sintered ore often contains 1.0 mass% or more of moisture. . There is also an ore raw material containing 15 mass% or more of a yard sintered ore having a moisture content of 1.0 mass% or more with respect to the amount of the ore raw material charged.
こうした水分含有量の多い原料では、原料の粒子に粉原料が水分によって付着するので、このまま篩等を用いて粒度調整を行っても粉原料が完全には除去できない場合が生じる。また、このような水分を含んだ粉原料は、篩の網そのものにも付着するので、篩の目詰まりの原因となり、さらに原料の篩分けが困難になるという問題がある。
篩により除去しきれなかった粉原料は、原料に付着したまま高炉の原料装入装置へ搬送されて高炉内へ装入される。粉原料は、高炉内で炉内ガスの熱により乾燥されて原料の表面から離脱し、炉内の原料の間隙を流れて、場合によっては原料同士の間隙に粉原料が溜まって炉内のガス流れを阻害する。
In such a raw material with a high water content, the powder raw material adheres to the particles of the raw material due to moisture, and thus the powder raw material may not be completely removed even if the particle size is adjusted using a sieve or the like. Moreover, since the powder raw material containing such moisture adheres to the sieve net itself, it causes clogging of the sieve and further makes it difficult to screen the raw materials.
The powder raw material that could not be removed by the sieve is transported to the raw material charging device of the blast furnace while adhering to the raw material and charged into the blast furnace. The powdered raw material is dried in the blast furnace by the heat of the gas in the furnace and is released from the surface of the raw material, flows through the gap between the raw materials in the furnace, and in some cases the powdered raw material accumulates in the gap between the raw materials, Obstructs flow.
従って、原料を乾燥させる技術及び原料を乾燥させて原料に付着する粉原料を炉内へ装入する前に除去する技術は、高炉内への原料装入技術と同等に重要な技術であるといえる。
従来、高炉原料の乾燥予熱方法として、例えば、特許文献1に示すものが知られている。
特許文献1に示す高炉原料の乾燥予熱方法は、高炉の原料を貯蔵するホッパー内に、ホッパー内の原料を乾燥・予熱するための加熱ガスを導入し、貯蔵・予熱された原料をホッパーから排出する際に篩い分けを行い、粉原料が除去された原料を高炉に装入する際に、ホッパー内を排気することでホッパー内を外部に対して負圧に維持するものである。
これにより、原料を乾燥させて原料に付着する粉原料を炉内へ装入する前に除去することができる。
Therefore, the technology to dry the raw material and the technology to dry the raw material and remove the powder raw material adhering to the raw material before charging into the furnace are as important as the technology for charging the raw material into the blast furnace. I can say that.
Conventionally, as a drying preheating method of a blast furnace raw material, for example, the one shown in Patent Document 1 is known.
The blast furnace raw material drying preheating method shown in Patent Document 1 introduces a heating gas for drying and preheating the raw material in the hopper into the hopper for storing the blast furnace raw material, and discharges the stored and preheated raw material from the hopper. When the raw material from which the powder raw material has been removed is charged into the blast furnace, the inside of the hopper is evacuated to maintain a negative pressure with respect to the outside.
Thereby, the raw material powder can be removed before being dried and charged in the furnace.
しかしながら、この従来の特許文献1に示す高炉原料の乾燥予熱方法にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献1に示す高炉原料の乾燥予熱方法の場合、ホッパー内の原料を乾燥・予熱するための加熱ガスを導入する設備が必要となるため、その設備費が多大になるとともに、当該設備を設置するためのスペースも必要になるといった問題があった。
従って、本発明はこの従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、加熱ガスを導入する設備を設けることなく、水分を含有するヤード焼結鉱を含有する鉱石原料を乾燥させることができるベルレス高炉の原料装入方法を提供することにある。
However, the conventional blast furnace raw material drying preheating method disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
That is, in the drying preheating method of the blast furnace raw material shown in Patent Document 1, a facility for introducing a heating gas for drying and preheating the raw material in the hopper is required. There was a problem that a space for installing was also required.
Accordingly, the present invention has been made to solve this conventional problem, and its purpose is to provide an ore raw material containing a yard sintered ore containing moisture without providing a facility for introducing a heating gas. The object is to provide a raw material charging method for a bell-less blast furnace that can be dried.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るベルレス高炉の原料装入方法は、原料のコークスと鉱石原料とを順次層状に装入するベルレス高炉の原料装入方法であって、前記鉱石原料が、1mass%以上の水分含有量のヤード焼結鉱を、装入される鉱石原料量に対して15mass%以上含んでいるベルレス高炉の原料装入方法において、炉頂バンカー内に貯留された前記鉱石原料を高炉の炉口から装入シュートに投入するに際し、前記鉱石原料を、前記高炉の炉口の直径をd(m)としたとき、0.008(t/s・m2)×d2(m2)以下の装入速度v(t/s)で前記高炉の炉口から前記装入シュートに投入することを要旨とする。 In order to achieve the above object, a method for charging a raw material for a bellless blast furnace according to an aspect of the present invention is a method for charging a raw material for a bellless blast furnace in which raw material coke and ore raw material are sequentially charged in layers, In the raw material charging method of the bell-less blast furnace in which the ore raw material contains 15 mass% or more of the yard sintered ore with a moisture content of 1 mass% or more with respect to the charged ore raw material amount, it is stored in the furnace top bunker. In addition, when the ore raw material is charged into the charging chute from the blast furnace outlet, 0.008 (t / s · m 2 ) where the diameter of the blast furnace outlet is d (m). The gist is that the charging chute is charged into the charging chute from the blast furnace at a charging speed v (t / s) of xd 2 (m 2 ) or less.
本発明に係るベルレス高炉の原料装入方法によれば、鉱石原料の装入シュートへの装入速度を小さくして、鉱石原料の装入時間を長くしたので、加熱ガスを導入する設備を設けることなく、水分を含有するヤード焼結鉱を含有する鉱石原料を乾燥させることができるベルレス高炉の原料装入方法を提供できる。 According to the raw material charging method of the bell-less blast furnace according to the present invention, since the charging speed of the ore raw material into the charging chute is reduced and the charging time of the ore raw material is lengthened, the facility for introducing the heating gas is provided. The raw material charging method of the bell-less blast furnace which can dry the ore raw material containing the yard sintered ore containing a water | moisture content can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。ここで、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the drawings are schematic. For this reason, it should be noted that the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio, and the like are different from the actual ones, and the dimensional relationship and the ratio are different between the drawings. Further, the following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material, shape, structure, and arrangement of components. Etc. are not specified in the following embodiments.
図1には、本発明の一実施形態に係るベルレス高炉の原料装入方法が適用されるベルレス高炉の炉頂部が示されており、炉頂に設置した二基以上の炉頂バンカー1の1つには、図示しないコンベヤベルトから排出された鉱石原料2aが貯留され、他の1つにはコークス2bが貯留される。
ここで、鉱石原料は、1mass%以上の水分含有量のヤード焼結鉱を、装入される鉱石原料量に対して15mass%以上含んでいる鉱石である。
FIG. 1 shows the top of a bell-less blast furnace to which the method of charging a bell-less blast furnace according to an embodiment of the present invention is applied. One of two or more furnace top bunker 1 installed at the top of the furnace is shown. First, ore
Here, the ore raw material is an ore containing 15 mass% or more of a yard sintered ore having a water content of 1 mass% or more with respect to the amount of the ore raw material charged.
各炉頂バンカー1の下部の原料装入通路には、流量調整ゲート3が設けられている。各流量調整ゲート3は、炉頂バンカー1内に貯留された鉱石原料2aあるいはコークス2bが通過する際にその開度を調整し、後述する装入シュート5へ投入する鉱石原料2aあるいはコークス2bの流量、即ち鉱石原料2aあるいはコークス2bの単位時間当たりに装入される質量である装入速度v(t/s)を調整する。
各原料装入通路の流量調整ゲート3の下方部は、垂直シュート4に集約され、各流量調整ゲート3を通過した鉱石原料2aあるいはコークス2bは垂直シュート4から高炉6内の装入シュート5に投入される。垂直シュート4の断面は、内周面が円形となる円環形状を有する。鉱石原料2aの装入シュート5への投入とコークス2bの装入シュート5への投入とは所定時間ごとに交互になされる。
A flow
The lower part of the flow
装入シュート5は、高炉中心軸を中心として旋回するとともに、傾動角θを変更しながら鉱石原料2aあるいはコークス2bを高炉6内に装入する。図1中の矢印aは装入シュート5の旋回を示し、矢印bは鉱石原料2aあるいはコークス2bの落下を示す。高炉6内に鉱石原料2aあるいはコークス2bを装入する際に、装入シュート5を旋回させ、かつ傾動角を順次変更することによって、高炉6炉頂部の原料堆積面7上の広い範囲に亘って鉱石原料2aあるいはコークス2bを装入することができる。鉱石原料2aの装入シュート5への投入とコークス2bの装入シュート5への投入とは所定時間ごとに交互になされ、原料のコークス2bと鉱石原料2aとを層状に装入することができる。
The charging chute 5 turns around the blast furnace central axis and charges the ore
ここで、鉱石原料2aは、炉頂バンカー1内に貯留した後、流量調整ゲート3で流量調整されて垂直シュート4から装入シュート5に投入される。
本実施形態にあっては、鉱石原料2aを垂直シュート4から装入シュート5に投入する際に、鉱石原料2aを、高炉6の炉口の直径をd(m)としたとき、0.008(t/s・m2)×d2(m2)以下の装入速度v(t/s)で垂直シュート4から装入シュート5に投入するようにしている。
Here, after the ore
In this embodiment, when the ore
鉱石原料2aを、0.008×d2以下の装入速度v(t/s)で高炉6の炉口から装入シュート5に投入することにより、鉱石原料2aの装入シュート5への投入速度を小さくして、鉱石原料2aの装入時間を長くすることができる。これにより、水分量の高いヤード焼結鉱が高炉6内の原料堆積面7で高温の炉内ガスと接触する時間が増加し、高温の炉内ガスによる乾燥が進行する。このため、加熱ガスを導入する設備を設けることなく、水分を含有するヤード焼結鉱を含有する鉱石原料2aを乾燥させることができるベルレス高炉の原料装入方法を提供できる。
The ore
また、高温の炉内ガスによる乾燥が進行することにより、ヤード焼結鉱に含まれる粉がダストとして排出されやすくなる。その結果、高炉6内に堆積する鉱石層中に含まれる粉の量が低減し、高炉6の上部の通気性を改善することができる。
本実施形態において、鉱石原料2aを、0.008(t/s・m2)×d2(m2)以下の装入速度v(t/s)で高炉6の炉口から装入シュート5に投入するようにした根拠を以下に説明する。
本発明者らは、水分を含有したヤード焼結鉱が、高炉6内のガス顕熱によりどの程度乾燥されるかを、事前に小型模型試験を行い検証した。この小型模型試験について図2を参照して説明する。
Moreover, the powder contained in the yard sintered ore is easily discharged as dust by the drying with the high-temperature furnace gas. As a result, the amount of powder contained in the ore layer deposited in the blast furnace 6 can be reduced, and the air permeability of the upper part of the blast furnace 6 can be improved.
In the present embodiment, the ore
The present inventors verified in advance by conducting a small model test how much the yard sintered ore containing moisture was dried by gas sensible heat in the blast furnace 6. This small model test will be described with reference to FIG.
図2に示すように、上部が大気開口され、底部11の中央に温風を導入可能な開口12を形成した円筒容器10の内部に、高炉で通常用いられる焼結鉱と同等の粒度を有する焼結鉱に1.5mass%の水分を含有した焼結鉱(ヤード焼結鉱)を混ぜた焼結鉱13を、約160mmの層厚Tを形成するように投入する。円筒容器10の内径Dは580mm(半径は290mm)である。その後、円筒容器10の底部11に形成された開口12より図2中の矢印で示す方向に高炉炉頂ガスを模擬した温風を導入し、円筒容器10の重量変化を測定することで、ヤード焼結鉱中の水分量の経時変化を測定する。温風の温度は、焼結層(焼結鉱13)を通過後の温風温度が200℃から300℃となるよう調整した。この小型模型試験では、空塔速度(円筒容器10内の焼結層の上方の空間における温風の上昇速度)が最大0.1m/sとし、実際の高炉の炉口ガス速度の1/10程度の範囲で試験を行った。
As shown in FIG. 2, the inside of the
ヤード焼結鉱中の水分量の経時変化の一例として、焼結層を通過後の温風温度が200℃、空塔速度が0.02m/sとなる水準下でのヤード焼結鉱中の水分含有量の経時変化を図3に示す。
ヤード焼結鉱中の水分含有量は、0.5mass%までは直線的に減少し、0.5mass%以下では乾燥速度(mass%/s)が低下する傾向が認められた。ここで、乾燥速度(mass%/s)とは、水分含有量(mass%)を時間(s)で除した値である。水分含有量が0.5mass%まで低減するのに必要な時間sから乾燥速度(mass%/s)を算出し、この算出した乾燥速度(mass%/s)の空塔速度(m/s)に対する変化を、焼結層を通過後の温風温度(℃)毎に図4に示す。
As an example of the time-dependent change in the moisture content in the yard sintered ore, the hot air temperature after passing through the sintered layer is 200 ° C. and the superficial velocity is 0.02 m / s. The change over time in the water content is shown in FIG.
The moisture content in the yard sinter decreased linearly up to 0.5 mass%, and the drying rate (mass% / s) tended to decrease below 0.5 mass%. Here, the drying rate (mass% / s) is a value obtained by dividing the water content (mass%) by time (s). The drying speed (mass% / s) is calculated from the time s required to reduce the water content to 0.5 mass%, and the superficial velocity (m / s) of the calculated drying speed (mass% / s). FIG. 4 shows the change with respect to each hot air temperature (° C.) after passing through the sintered layer.
図4を参照すると、焼結層を通過後の温風温度を増加させる、あるいは空塔速度を増加させると、乾燥速度が増加することがわかる。小型模型試験では、空塔速度が最大0.10m/sまで試験を行ったが、空塔速度が0から0.10m/sまでの範囲では、乾燥速度が直線的に増加し、高炉の炉口ガス速度の1.0m/s(空塔速度が最大0.10m/s)まで増加させると、炉頂ガス温度200℃(焼結層通過後温風温度200℃)では0.5mass%/min程度の乾燥速度が得られると推定される。 Referring to FIG. 4, it can be seen that when the hot air temperature after passing through the sintered layer is increased or the superficial velocity is increased, the drying rate is increased. In the small model test, the superficial velocity was tested up to a maximum of 0.10 m / s. However, when the superficial velocity was in the range from 0 to 0.10 m / s, the drying rate increased linearly, Increasing the inlet gas velocity to 1.0 m / s (the superficial velocity is a maximum of 0.10 m / s), at the furnace top gas temperature of 200 ° C. (the hot air temperature after passing through the sintered layer is 200 ° C.), 0.5 mass% / It is estimated that a drying rate of about min is obtained.
通常の高炉操業では、ヤード焼結鉱を含む鉱石原料2aを炉頂バンカー1から高炉6の炉内に装入するまで1min(60s)貯留しており、鉱石原料2aが炉頂バンカー1から排出されるまでに、ヤード焼結鉱と自家製焼結鉱とが混合されることで、ヤード焼結鉱中の水分含有量が0.5mass%程度乾燥する。このため、ヤード焼結鉱が1.0mass%以上の水分を含有する場合に炉内での乾燥促進効果が発揮されるものと考えられる。つまり、鉱石原料2aが炉頂バンカー1から排出されるまでにヤード焼結鉱中の水分含有量が0.5mass%程度乾燥し、高炉の炉口で0.5mass%程度の水分が乾燥するので、ヤード焼結鉱が1.0mass%未満の水分を含有する場合には、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)を調整するまでもなく、ヤード焼結鉱中の水分が乾燥することになる。
In normal blast furnace operation, the ore
なお、焼結原料中のヤード焼結鉱の重量比率が15mass%未満の場合も、高炉6内に持ち込まれる水分量が少ないので、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)を調整するまでもなく、ヤード焼結鉱中の水分が乾燥することになる。
従って、本実施形態に係るベルレス高炉の原料装入方法にあっては、1mass%以上の水分含有量のヤード焼結鉱を含有する鉱石原料を装入速度調整の対象としている。
また、本実施形態に係るベルレス高炉の原料装入方法にあっては、装入速度調整の対象となる鉱石原料2aを、1mass%以上の水分含有量のヤード焼結鉱を、装入される鉱石原料量に対して15mass%以上含んでいる鉱石としている。
この指針に基づき、ヤード焼結鉱を含む鉱石原料2aの装入シュート5への装入速度v(t/s)を変化させた実機試験を行い、高炉上部の通気抵抗指数を測定した。実機試験は、以下の条件で実施した。実機は図1に示すものと同等のものである。
Even when the weight ratio of the yard sintered ore in the sintered raw material is less than 15 mass%, the amount of moisture brought into the blast furnace 6 is small, so the charging speed v (t / s) of the ore
Therefore, in the raw material charging method for the bell-less blast furnace according to the present embodiment, the ore raw material containing the yard sintered ore having a water content of 1 mass% or more is the target of charging speed adjustment.
Moreover, in the raw material charging method of the bell-less blast furnace according to the present embodiment, the ore
Based on this guideline, an actual machine test was performed in which the charging speed v (t / s) of the ore
内容積5153m3で炉口径が11.4mである高炉6に、図示しない貯鉱槽より鉱石と水分含有量が1mass%以上のヤード焼結鉱を切出し、炉頂バンカー1に貯留する。そして、鉱石と水分含有量が1mass%以上のヤード焼結鉱とからなる鉱石原料2aを炉頂バンカー1から流量調整ゲート3を介して装入シュート5に投入し、高炉6内に堆積させた。鉱石原料2aの装入量は、出銑比とコークス比とから決定され、95〜100t(トン)となった。装入シュート5の傾動角θは、鉱石原料の落下位置が、炉半径をrとすると、0.5rとなる角度に調整した後、1旋回毎に順次、傾動角θを増加し、鉱石原料2aの落下位置が0.9rに達した後は、1旋回毎に順次、傾動角θを減少させ、最終旋回における鉱石原料2aの落下位置が0.5rとなるように調整した。所定量の鉱石原料2aを投入する際の装入シュート5の旋回数を設定し、それに合わせて流量調整ゲート3の開度を調整した。例えば、装入シュート5の旋回数を10rpmとし、装入シュート5が10旋回する間に鉱石原料95tを炉頂バンカー1より装入シュート5に投入することができるように流量調整ゲート3の開度を調整した。この場合、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)は、95t÷60s=1.58(t/s)となる。装入シュート5の旋回数及び流量調整ゲート3の開度を調整して鉱石原料2aの装入速度v(t/s)を0.8〜2.8t/sに調整して試験を行った。
In the blast furnace 6 having an internal volume of 5153 m 3 and a furnace diameter of 11.4 m, an ore and a yard sintered ore having a water content of 1 mass% or more are cut out from a storage tank (not shown) and stored in the furnace top bunker 1. And the ore
鉱石原料2aの装入速度v(t/s)が1.0t/s及び2.0t/sの条件下での、鉱石原料2aを装入中の炉頂ガス温度の変化を図5に示す。当該装入速度v(t/s)が1.0t/sの条件下では、鉱石原料2aの投入開始から100s経過後の間に炉頂ガス温度が400℃から120℃に低下する。これに対して、当該装入速度v(t/s)が2.0t/sの条件下では、鉱石原料2aの投入開始から50s経過後の間に炉頂ガス温度が400℃から120℃に低下する。そして、鉱石原料2aの投入開始から100s経過するまでの間の炉頂ガス温度の平均は、装入速度v(t/s)が1.0t/sの条件下では260℃、装入速度v(t/s)が2.0t/sの条件下では195℃となった。図4に示す小型模型試験より、炉頂ガス温度が250℃のときの乾燥速度は0.6mass%/min、炉頂ガス温度が200℃のときの乾燥速度は0.5mass%/minと見積もられる。従って、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)が1.0t/s及び2.0t/sの条件下での、鉱石原料2aの投入開始から100s経過するまでの乾燥量の差は、(0.6−0.5)×100/60=0.2mass%と見積もられる。従って、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)が1.0t/sの条件下での乾燥量は、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)が2.0t/sの条件下での乾燥量よりも大きい。
FIG. 5 shows changes in the furnace top gas temperature during charging of the ore
また、実機試験における鉱石原料2aの装入速度v(t/s)と、高炉上部の通気抵抗指数との関係を調査した。
ここで、高炉上部の通気抵抗指数Kは、下式より算出した。
K=((P1/98)2−(P2/98)2)/V1.7×106
P1(kPa):ストックラインより7.5m下の平均圧力、P2(kPa):炉頂ガスの平均圧力、V(Nm3/min):炉頂ガスである。
Moreover, the relationship between the charging speed v (t / s) of the ore
Here, the ventilation resistance index K at the top of the blast furnace was calculated from the following equation.
K = ((P 1/98 ) 2 - (P 2/98) 2) / V 1.7 × 10 6
P 1 (kPa): average pressure 7.5 m below the stock line, P 2 (kPa): average pressure of the top gas, V (Nm 3 / min): top gas.
実機試験の結果を図6に示す。
図6に示すように、ヤード焼結鉱の水分含有量が1.0mass%未満では、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)を減少させても高炉上部の通気抵抗指数は変化しなかった。これに対して、ヤード焼結鉱の水分含有量が1.0mass%以上では、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)を1.05t/s以下に低下させると、顕著な高炉上部の通気抵抗指数の低減が認められた。
The result of the actual machine test is shown in FIG.
As shown in FIG. 6, when the moisture content of the yard sintered ore is less than 1.0 mass%, the ventilation resistance index at the upper part of the blast furnace changes even if the charging speed v (t / s) of the ore
ここで、高炉6の炉口径d(m)の乾燥速度への影響について考察すると、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)を変えずに、高炉の炉口径d(m)が増加した場合は、高炉6内に堆積する鉱石原料2aの層厚が低減し、乾燥速度が増加するものと考えられる。従って、乾燥促進効果が発揮される鉱石原料の装入速度v(t/s)の閾値は、高炉6の炉口径が増加した場合は増加するものと考えられる。
例えば前述の図6に示す場合、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)を1.05t/s以下に低下させると、乾燥促進効果が得られるので、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)の閾値は、1.05t/sとなる。このときの高炉6の炉口径d(m)は、11.4mである。
Here, considering the influence of the furnace diameter d (m) of the blast furnace 6 on the drying speed, the furnace diameter d (m) of the blast furnace increases without changing the charging speed v (t / s) of the ore
For example, in the case shown in FIG. 6 described above, if the charging speed v (t / s) of the ore
ここで、鉱石原料2aの見かけの嵩密度を2.0t/m3と仮定すると、鉱石原料2aは、高炉6内へは1.05(t/s)÷2.0(t/m3)/π(11.4(m)/2)2=5.1×10−3(m/s)の速度で装入していることになる。高炉6の炉口径を変化させても、この閾値である5.1×10−3(m/s)の速度は変わらない。従って、例えば、高炉6の炉口径が13mの場合、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)の閾値は、5.1×10−3(m/s)×2.0(t/m3)×π(13(m)/2)2=1.35(t/s)となる。
Here, assuming that the apparent bulk density of the ore
このように、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)の閾値は、高炉6の炉口径d(m)の二乗に比例して大きくなると考えられる。比例定数αを求めると、高炉6の炉口径d(m)が11.4mのときに、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)の閾値は1.05t/sであることから、α=1.05(t/s)/11.4(m)2=0.008(t/s・m2)と計算される。
従って、鉱石原料2aの装入速度v(t/s)の閾値は、0.008(t/s・m2)×d2(m2)となり、鉱石原料2aを、高炉6の炉口の直径をd(m)としたとき、0.008(t/s・m2)×d2(m2)以下の装入速度v(t/s)で高炉6の炉口から装入シュート5に投入すれば、乾燥促進効果が得られることになる。
Thus, it is considered that the threshold value of the charging speed v (t / s) of the ore
Therefore, the threshold value of the charging speed v (t / s) of the ore
なお、鉱石原料2aを、0.0030(t/s・m2)×d2(m2)未満の装入速度v(t/s)で装入シュート5に投入すると、ヤード焼結鉱の乾燥促進によるダスト排出促進効果は高いが、鉱石原料2aの装入時間が長くなり、出銑比の低下を招くため、鉱石原料2aを0.0030(t/s・m2)×d2(m2)以上の装入速度v(t/s)で装入シュート5に投入するのが好ましい。
When the ore
図1に示す実機を用い、内容積が5153m3で炉口径が11.4mとした高炉6、及び内容積が5500m3で炉口径が12.0mとした高炉6のそれぞれに、貯鉱槽(図示せず)より自家焼結鉱とヤード焼結鉱、塊鉱石を切出し、炉頂バンカー1に貯留し、装入シュート5に投入し、高炉6内に堆積させた。
鉱石原料2aの装入量は、出銑比とコークス比とから決定され、95〜100tの範囲となった。
Using the actual machine shown in FIG. 1, each of a blast furnace 6 having an internal volume of 5153 m 3 and a furnace diameter of 11.4 m, and a blast furnace 6 having an internal volume of 5500 m 3 and a furnace diameter of 12.0 m, The self-sintered yard, the sinter sinter and the lump ore were cut out from (not shown), stored in the furnace top bunker 1, put in the charging chute 5, and deposited in the blast furnace 6.
The charging amount of the ore
装入シュート5の傾動角θは、鉱石原料2aの落下位置が、炉半径をrとすると、0.5rとなる角度に調整した後、1旋回毎に順次、傾動角θを増加し、鉱石原料2aの落下位置が0.9rに達した後は、1旋回毎に順次、傾動角θを減少させ、最終旋回における鉱石原料2aの落下位置が0.5rとなるように調整した。
鉱石原料2aを装入シュート5に投入する際の装入シュート5の旋回数を設定し、それに合わせて流量調整ゲート3の開度を調整した。例えば、比較例1では、装入シュート5の旋回速度を10rpmとし、装入シュート5が10旋回する間に鉱石96tを炉頂バンカー1より切出すことができるように流量調整ゲート3の開度を調整した。試験結果を表1に示す。
The tilt angle θ of the charging chute 5 is adjusted to an angle of 0.5 r when the ore
The number of turns of the charging chute 5 when the ore
ヤード焼結比率は、鉱石原料の総質量に対するヤード焼結鉱の質量比(mass%)を示す。ヤード焼結中水分は、ヤード焼結鉱の総重量に対するヤード焼結鉱中に含有される水分の質量比(mass%)を示す。
実施例1〜3では、高炉6の炉口径d(m)=11.4mに対して0.008(t/s・m2)×d2(m2)=1.04t/s以下の装入速度v(実施例1では1.00、実施例2では0.90、実施例3では、0.80)(t/s)で装入シュート5に投入されている。このため、鉱石原料2aの装入シュート5への投入速度を小さくして、鉱石原料2aの装入時間を長くすることができる。これにより、水分量の高いヤード焼結鉱が高炉6内の原料堆積面7で高温の炉内ガスと接触する時間が増加し、高温の炉内ガスによる乾燥が促進し、高炉上部の通気抵抗指数が1.21以下に改善した。
The yard sintering ratio indicates a mass ratio (mass%) of the yard sintered ore to the total mass of the ore raw material. The moisture during yard sintering indicates a mass ratio (mass%) of moisture contained in the yard sintered ore with respect to the total weight of the yard sintered ore.
In Examples 1-3, 0.008 (t / s · m 2 ) × d 2 (m 2 ) = 1.04 t / s or less with respect to the furnace diameter d (m) = 11.4 m of the blast furnace 6. The charging chute 5 is charged at an input speed v (1.00 in the first embodiment, 0.90 in the second embodiment, 0.80 in the third embodiment) (t / s). For this reason, the charging speed of the ore
また、実施例4〜6では、高炉6の炉口径d(m)=12.0mに対して0.008(t/s・m2)×d2(m2)=1.15t/s以下の装入速度v(実施例4では1.10、実施例5では1.00、実施例3では、0.90)(t/s)で装入シュート5に投入されている。このため、鉱石原料2aの装入シュート5への投入速度を小さくして、鉱石原料2aの装入時間を長くすることができる。これにより、水分量の高いヤード焼結鉱が高炉6内の原料堆積面7で高温の炉内ガスと接触する時間が増加し、高温の炉内ガスによる乾燥が促進し、コークス比(kg/t):出銑量に対するコークス量を低減させても、高炉上部の通気抵抗指数が1.15以下に改善した。
In Examples 4-6, 0.008 against the furnace diameter d (m) = 12.0m blast 6 (t / s · m 2 ) × d 2 (m 2) = 1.15t / s or less Is charged into the charging chute 5 at a charging speed v (1.10 in the fourth embodiment, 1.00 in the fifth embodiment, 0.90 in the third embodiment) (t / s). For this reason, the charging speed of the ore
これに対して、比較例1〜2では、高炉6の炉口径d(m)=11.4mに対して0.008(t/s・m2)×d2(m2)=1.04t/sよりも速い装入速度v(比較例1では1.60、比較例2では1.19)(t/s)で装入シュート5に投入されている。このため、鉱石原料2aの装入シュート5への投入速度が速く、鉱石原料2aの装入時間が短かった。このため、水分量の高いヤード焼結鉱が高炉6内の原料堆積面7で高温の炉内ガスと接触する時間が短く、乾燥促進効果が不十分であった。このため、高炉上部の通気抵抗指数を実施例1〜3と同程度にするために、コークス比(kg/t)を実施例1〜3よりも大きくする(比較例1では355kg/t、比較例2では354kg/t)必要があった。
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, 0.008 (t / s · m 2 ) × d 2 (m 2 ) = 1.04 t with respect to the furnace diameter d (m) = 11.4 m of the blast furnace 6. It is charged into the charging chute 5 at a charging speed v higher than / s (1.60 in comparative example 1, 1.19 in comparative example 2) (t / s). For this reason, the charging speed of the ore
また、比較例3〜4では、高炉6の炉口径d(m)=12.0mに対して0.008(t/s・m2)×d2(m2)=1.15t/sよりも速い装入速度v(比較例3では1.80、比較例2では1.20)(t/s)で装入シュート5に投入されている。このため、鉱石原料2aの装入シュート5への投入速度が速く、鉱石原料2aの装入時間が短かった。このため、水分量の高いヤード焼結鉱が高炉6内の原料堆積面7で高温の炉内ガスと接触する時間が短く、乾燥促進効果が不十分であった。このため、高炉上部の通気抵抗指数を実施例4〜6と同程度にするために、コークス比(kg/t)を実施例4〜6よりも大きくする(比較例3では357kg/t、比較例4では356kg/t)必要があった。
Further, in Comparative Examples 3 to 4, 0.008 (t / s · m 2 ) × d 2 (m 2 ) = 1.15 t / s with respect to the furnace diameter d (m) = 12.0 m of the blast furnace 6. Is charged into the charging chute 5 at a high charging speed v (1.80 in Comparative Example 3, 1.20 in Comparative Example 2) (t / s). For this reason, the charging speed of the ore
1 炉頂バンカー
2a 鉱石原料
2b コークス
3 流量調整ゲート
4 垂直シュート
5 装入シュート
6 高炉
7 原料堆積面
10 円筒容器
11 底部
12 開口
13 焼結鉱
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace
Claims (1)
炉頂バンカー内に貯留された前記鉱石原料を高炉の炉口から装入シュートに投入するに際し、前記鉱石原料を、前記高炉の炉口の直径をd(m)としたとき、0.008(t/s・m2)×d2(m2)以下の装入速度v(t/s)で前記高炉の炉口から前記装入シュートに投入することを特徴とするベルレス高炉の原料装入方法。 A raw material charging method for a bell-less blast furnace in which raw coke and ore raw material are sequentially layered, wherein the ore raw material is charged with a yard sintered ore having a water content of 1 mass% or more. In the raw material charging method of the bell-less blast furnace containing 15 mass% or more with respect to the amount,
When the ore material stored in the furnace top bunker is charged into the charging chute from the furnace port of the blast furnace, when the ore material has a diameter of the furnace port of the blast furnace as d (m), 0.008 ( The raw material charging of the bell-less blast furnace, wherein the charging chute is charged into the charging chute from the blast furnace inlet at a charging speed v (t / s) of t / s · m 2 ) × d 2 (m 2 ) or less. Method.
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