JP2754617B2 - ベル式高炉の原料装入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ベル式高炉の原料装入方法に関する。

（従来の技術） 高炉操業においては、炉内半径方向の鉄源／還元材重
量比（以下、O/Cと略記する）や原料の粒径分布などを
適正に制御し、炉内のガス流分布および熱流分布比を所
定の範囲に保つことが高炉の安定操業上極めて重要であ
る。従来、ベル式高炉では、それらの制御をベルとムー
バブルアーマにより行っている。

以下、その方法を第１図（ベル式高炉炉頂部の原料装
入装置の概略断面図）によって説明する。

高炉１の炉頂部へベルトコンベア２により搬送された
原料３ は、固定ホッパー４および旋回シュート５を経て小ベル
６上に一旦留め置き、その後大ベル７上に貯蔵される。
高炉１内の装入物が降下し、原料を補給すべきストック
レベルに達したら、大ベル７を開いて原料３を炉内に装
入する。この時、大ベル７から落下する原料を所定のノ
ッチに設定されたムーバブルアーマ８に衝突させ、原料
３を所定の場所に装入する。こうして鉄源と還元材を交
互に装入し、炉内のO/C分布を制御している。

しかしながら、上記従来の原料装入方法では、炉内半
径方向のO/C分布制御を精度よく行うことは困難であ
る。それは、鉄源装入時に発生する混合層形成量の変
動、原料堆積角の変動、炉中心部及び中間部（炉中
心と炉壁の中間）への装入原料の制御性不良などに起因
している。

以下に、その各々について詳しく説明する。

鉄源装入時に発生する混合層形成量の変動 従来の原料装入方法では、大ベルから炉内に落下する
原料をムーバブルアーマに衝突させ、原料の装入位置を
制御している。しかし、半径方向の原料落下位置の制御
可能範囲は精々炉壁から2m程度である。このため、炉内
に装入された原料の表面形状は、第１図から知れるよう
にＭ型か、或いはムーバブルアーマを使用しないときは
Ｖ型になる。このようなＭ型またはＶ型の傾斜面を成し
た還元材（具体的にはコークス）層の上に鉄源を装入し
た場合、鉄源の落下エネルギーで落下位置付近の還元材
層の一部が崩れ、還元材は鉄源と共に炉心方向に移動
し、炉中心部のかなり広い範囲にわたって鉄源と還元材
とが混在した混合層が形成される。この混合層の形成量
は、ムーバブルアーマの角度（第１図中のθ）や原料装
入量などの制御可能因子だけでなく、原料の粒度構成の
変化当或いは半径方向ガス流分布による還元材層の表面
形状変動などの不可避的な外乱によっても左右され、O/
Cが変動する。

原料の堆積角度の変動 原料の堆積面が傾斜している場合、その表面形状は半
径方向のガス流分布によって容易に変動する。従って、
ムーバブルアーマの操作や原料装入量などの制御可能因
子を所定値に制御していても、炉内状況が変化するとガ
ス流分布によって表面形状が変わり、それによってO/C
分布が変動する。

炉中心部及び中間部への装入原料の制御性 ムーバブルアーマの原料落下位置の制御可能範囲は炉
壁から2m程度と狭い。このため、炉中心および中間部へ
の装入は、原料の堆積傾斜面の重力流下を利用せざるを
得ないためO/C分布の制御性が悪い。また炉壁側のO/C分
布を大きくするため、ムーバブルアーマを操作すること
により炉壁側の還元材量を減らすと、第２図に示すよう
に、炉内半径方向の無次元O/C（各位置のO/Cを装入平均
O/Cで割った値）は点線で示すａ線から実線のｂ線のよ
うになり、不可避的に中心部および中間部まで変化しO/
C分布を乱す。

以上のように、従来のベル式高炉でのO/C分布の制御
性は低いものであった。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、ベル式高炉の原料装入の際に生じ
る、鉄源と還元材の混合層形成量の変動と原料堆積角の
変動に起因する炉内O/C分布の変動を抑制し、中心部と
中間部のO/Cの制御性を向上させ、炉内半径方向のO/C分
布を高精度で制御できるようにする高炉原料の装入方法
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、従来のベル式高炉の原料装入時におけ
る、炉内半径方向のO/C分布変動、及び中心部と中間部
のO/C分布の制御性の悪さ、を解消するため下記の試験
を行った。

即ち、還元材（コークスを使用）の堆積角を種々変え
た層の上に鉄源を落下させ、還元材層の崩れと中心部の
還元材層の増加量を調べた。

その結果は第３図に示すとおり、還元材の堆積角が20
度以下ならば、中心部での還元材層の増加は約100mmに
止まっている。この程度ならば、炉内半径方向のO/C分
布変動にはそれほど影響しない。そして原料の堆積角を
20度以下にするには、既存の大ベル及びムーバブルアー
マの外に、原料を大ベルを経由しないで直接炉内中心部
に装入するシュートと、大ベルから落下する原料を炉内
中間部又は炉壁側に装入する分配手段を設けた装置を用
いれば、前述した問題点を一挙に解決できるとの知見を
得、この発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨は「ベル及びムーバブルアー
ムを有する高炉の原料装入方法であって、大ベルおよび
ムーバブルアーマと共に、原料を炉中心部に装入する装
入シュートと、原料を中間部又は炉壁部に装入する分配
手段とにより、原料の装入順序、装入量、及び装入位置
の少なくとも一つを制御し、装入後の原料堆積角が20度
を越えないようにすることを特徴とするベル式高炉の原
料装入方法」にある。

（作用） 以下本発明について図面を用い、更に詳しく説明す
る。

第４図は、本発明の方法を実施するための原料装入装
置の概略断面図である。図示のように、この装置は高炉
１の頂部にベルトコンベアー２、固定ホッパー４、旋回
シュート５、小ベル６、大ベル７、ムーバブルアーマ８
などの既存設備の外に、更に固定ホッパー9a及び9bと、
バルブ10a及び10bを備えた装入シュート11a及び11bと、
原料分配手段12とを備えている。

前記固定ホッパー9aと9bは、固定ホッパー４と同じ高
さに設置され、ベルトコンベアー２からの原料を受け入
れるようになっている。これらの固定ホッパー9aと9bの
下部には、それぞれ装入シュート11aと11bが接続され、
両装入シュート11aと11bは炉頂の鉄皮を貫通して大ベル
７下方の炉中心部まで延長されている。

前記原料分配手段12は、図示のように、縦断面が屋根
型をした円弧状のものを複数個連結した輪状のもので、
大ベルの少し下方に配置されている。そして屋根を形成
する傾斜板12aと12bの角度αを任意に調整できるように
なっている。その角度調整機構の具体例の幾つかを第５
図（ａ）（ｂ）に示す。第５図（ａ）は傾斜板12aと12b
の上方に固定梁13に設置したモーター14によりワイヤー
ロープ15を巻き上げ、又は巻き戻して角度αを調整する
場合を示している。第５図（ｂ）は固定梁に設けたモー
ター14によって、ねじ16を回転させて傾斜板12aと12bの
角度αを調整する場合である。

本発明の方法を、上記の装置を用いて炉内に還元材を
装入する場合を例にして説明する。

第４図に示すように、ベルトコンベアー２により搬送
されてきた還元材 は、中間部及び炉壁部に装入するものと、中心部に装入
されるものに分けられる。中間部と炉壁部に装入される
還元材は、ベルトコンベアー２から固定ホッパー４に装
入され、旋回シュート５を経て小ベル６上に一旦蓄えら
れた後、大ベル上に貯蔵される。一方、中心部に装入さ
れる原料の内、還元材は固定ホッパー9a又は9bに貯蔵さ
れ、鉄源は固定ホッパー9bに貯蔵される。

高炉内の装入物が降下し還元材を補給すべきストック
レベルに達したら、先ずバルブ10aを開き固定ホッパー9
a内の還元材を炉中心部の鉄源 の上に装入する。次いで大ベル上の還元材を中間部と炉
壁側に分けて装入する。中間部に装入する装入量と装入
位置は分配手段12によって行い、その制御は分配手段12
の傾斜面の角度（図中αで示す）を調整して行う。炉壁
側に装入する場合は、中間部に装入すると同様に分配手
段12を使用してもできるが、通常はムーバブルアーマ８
に衝突させて制御する。

このような装入によれば、還元材装入後の堆積面は、
図示のようにほぼフラットになり、この上に鉄源を装入
しても混合層はほとんど形成されない。また鉄源自身の
堆積角度も20度より小さくなって、ガス流分布変化によ
るO/C分布の変動も抑制される。なお上記説明は還元材
の装入についてしたが、鉄源の場合も同様にして行うこ
とができる。鉄源装入の後に嵩比重の軽い還元材を装入
する場合には、混合層の形成は殆ど発生しないから、そ
の制御性は一層よくなる。

（実施例） 第６図に示すような半径3.5m、高さ2.5m、扇形角度
（平断面角度）48度の高炉原料装入試験装置を使用し、
第１表に記す原料装入条件のもとで、本発明法と従来法
による装入試験を行った。この実施例での送風は空気を
使用し、その風量は150Nm³/minで、風圧は5000mmAqであ
った。

従来法では、炉壁側のごく近傍でO/Cの高い分布にな
るように、還元材の装入時だけムーバブルアーマで制御
したが、混合層形成層の変動、堆積角の変動等により、
第１表に示すように、炉中心部、中間部、炉壁部ともO/
Cのバラツキ（第１表に示す標準偏差）は0.10〜0.15と
高い。

本発明法は、従来法とほぼ同じ無次元O/C分布となる
ように、分配手段の角度α（５度）とムーバブルアーマ
角度θ（５度）とを調整し、中心部の平均O/Cが2.0とな
るように、中心部に直接鉄源（焼結鉱）0.80トンと還元
材（コークス）0.40トンを装入シュートによって直接装
入した。

その結果を第１表に示す。これから明らかなように、
本発明法の場合は還元材の最大堆積角度は15度となり、
従来法の堆積角の32度に比べ大幅に減少した。これによ
りO/Cの標準偏差は従来法より中心部で約1/3、中間部お
よび炉壁部でおよそ1/2になった。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の原料装入方法によれ
ば、炉中心部および中間部に直接原料を装入することが
できるため、炉内半径方向のO/C分布を精度よく制御す
ることが可能になり、高炉の安定操業に大きく寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の高炉原料装入装置の概略断面を示す
図、 第２図は、ムーバブルアーマにより装入原料を制御した
場合に無次元O/Cが半径方向で変化することを示す図、 第３図は、還元材堆積角度とその層崩れにより中心部還
元材層が変化することを示す図、 第４図は、本発明の原料装入方法を実施するための原料
装入装置の概略断面を示す図、 第５図（ａ）および第５図（ｂ）は、原料分配手段の角
度調整機構の例を示す図、 第６図は、高炉原料装入試験装置の概略断面図、 である。 １は高炉、２はベルトコンベアー、３は原料、４、9a、
9bは固定ホッパー、５は旋回シュート、６は小ベル、７
は大ベル、８はムーバブルアーマ、10aおよび10bはバル
ブ、11aおよび11bは装入シュート、12は原料分配手段、
13は固定梁、14はモーター、15はワイヤロープ、16はね
じ。

フロントページの続き (72)発明者 須山 真一 大阪府大阪市東区北浜５丁目15番地 住 友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−199810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−18705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−2583（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−13952（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベル及びムーバブルアーマを有する高炉の
   原料装入方法であって、大ベルおよびムーバブルアーマ
   と共に、原料を炉中心部に装入する装入シュートと、原
   料を中間部又は炉壁部に装入する分配手段とにより、原
   料の装入順序、装入量、及び装入位置の少なくとも一つ
   を制御し、装入後の原料堆積角が20度を越えないように
   することを特徴とするベル式高炉の原料装入方法。