JP3522553B2 - 高炉原料装入方法 - Google Patents

高炉原料装入方法

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JP3522553B2 JP32537598A JP32537598A JP3522553B2 JP 3522553 B2 JP3522553 B2 JP 3522553B2 JP 32537598 A JP32537598 A JP 32537598A JP 32537598 A JP32537598 A JP 32537598A JP 3522553 B2 JP3522553 B2 JP 3522553B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、高炉原料装入方法
の技術分野に属し、詳しくは高炉の安定操業を可能にす
る高炉中心部への高炉原料装入方法の技術分野に属する
ものである。 【0002】 【従来の技術】高炉の安定操業および炉体寿命の延長の
ためには、高炉中心部でガス流を局所的に発達させて逆
V型の融着帯を形成させるとともに、炉芯コークス層の
通液性を高め、炉底部での溶銑環状流を抑制することが
重要である。これらの目的を達成するための方策とし
て、例えば、特願昭58-162273 号、特願昭62-220981
号、特願昭62-220987 号、R・D神戸製鋼技報/Vol.41
No.4 (1991)などにコークス中心装入が提案されてい
る。 【0003】コークス中心装入は、高炉中心部へコーク
スを通常の鉱石類、コークスの装入とは別に少量装入す
ることによって、炉中心部のガスの流れ(中心流)の確
保、融着帯形状の適正化(逆V型の融着帯)、炉芯充填
構造の適正化に効果がある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、過度に中心流
が強くなると炉頂温度、特に炉中心部のガス温度が上昇
し、これまで飛散しなかったサイズのダストが飛散する
ようになって、炉外へ排出されるダスト量が増加する。
炉頂温度が上昇すると炉頂設備が短命化し、炉頂ガス中
のダスト量が増加すると、密度の小さいコークス、微粉
炭部分の割合が増加し、ダスト量が増加した分、燃料比
が増加するという問題がある。特に、近年精力的に実施
されている微粉炭多量吹き込み操業を実施すると、熱流
比〔固体の熱容量/気体の熱容量〕の低下により炉頂温
度が高くなる傾向が顕著である。 【0005】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、固体還元剤粉と鉱石粉とからなる塊成
物とコークスとを混合した混合物を高炉中心部へ装入す
ることにより、高炉の安定操業が可能な高炉原料装入方
法を提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】その要旨は、高炉内へ原
料と燃料を交互に層状に装入する原料装入方法におい
て、固体還元剤粉と鉱石粉とからなる塊成物とコークス
とを混合した混合物を高炉中心部へ別ルートで装入する
ものであって、前記塊成物のサイズが 20mm 篩上〜 100mm
篩下の範囲にあり、前記塊成物の圧潰強度が 50kg /個以
上であり、前記固体還元剤粉が石炭粉であり、この石炭
(WC) と前記鉱石粉 (WO) との混合割合が質量比 (WO) (W
C) 2 5 であり、前記塊成物 (WB) と前記コークス (WC
O) との混合割合が質量比 (WB) (WCO) 3 以下であるこ
とを特徴とする高炉原料装入方法である。 【0007】 【0008】 【0009】 【0010】 【0011】 【発明の実施の形態】高炉中心部へ別ルートで塊成物と
コークスとを混合した混合物を装入することで中心流を
確保したままで、炉頂温度、特に炉中心部のガス温度の
上昇を抑制することができる。すなわち、塊成物は還
元剤の石炭粉と鉄鉱石粉とから形成されているため、12
00℃以上の温度で、塊成物中の鉄鉱石粉は還元剤の石炭
粉で見掛け上直接還元され、この時の還元反応は吸熱反
応であること、塊成物が装入時に中心流の顕熱を奪う
こと、の二つの効果により塊成物の装入は中心流の温度
を下げることになる。また、この時、ダスト量の低下に
よる燃料比の低下や出銑比の増加も期待できる。 【0012】また、還元時に塊成物中から発生するガス
はCOが主体であるため、塊成物と混合して装入したコー
クスはほとんどカーボンソリューションロス反応(CO2
C→2CO)を受けることがないため劣化せずに炉内を降下
し炉芯を形成する。このため、上記コークスによる通
気、通液性の低下はない。 【0013】また、塊成物中には、塊成物中の鉄鉱石粉
(WO)を還元し、かつ浸炭するに十分な炭素量(石炭粉(W
C))が含まれているので、塊成物と混合して装入したコ
ークスは浸炭に使用されることなくほとんど劣化しな
い。 【0014】さらに、塊成物(WB)とコークス(WCO) の混
合割合を質量比(WB)/(WCO) で制御することにより、塊
成物が軟化溶融し、溶け落ちした時の圧力損失もほとん
ど変化しない。 【0015】以下に、本発明における数値限定理由につ
いて説明する。炉内塊状帯での通気性確保、塊成物の強
度確保、反応速度の観点から塊成物のサイズはコークス
と同じサイズにする。すなわち、コークスのサイズは高
炉内容積によって異なり、内容積2000m3以上では20mm以
上、4000m3以上では30mm以上のコークスが通常使用され
ている。したがって、塊成物のサイズは20mm篩上〜100m
m 篩下の範囲に限定する。 【0016】また、塊成物の圧潰強度はハンドリングに
耐える強度を確保するために、一個当たり50kg(50kg/
個)以上とする。圧潰強度が50kg/個以上であるので、
搬送時のハンドリングにより塊成物は粉化しない。ちな
みに、タンブラー回転試験時の-1mm粉率と圧潰強度との
関係を図3に示す。図3に示すように、圧潰強度が小さ
くなると粉率は多くなり、圧潰強度が50kg/個以上にな
ると、-1mm粉率は15%以下と少なくなる。なお、タンブ
ラー回転試験はJIS M 8712による。また、塊成物は圧潰
強度が50kg/個以上で、見かけ密度が2.3g/cm3以上であ
ることが必要である。本願出願人が既に出願している特
願平10-81540号に提案しているように、塊成物の見かけ
密度が2.3g/cm3以上になると、塊成物中の熱伝導性も向
上し、塊成物中の鉱石粉の石炭粉による直接還元が促進
され、還元時間も短縮される。さらに塊成物の見かけ密
度が2.3g/cm3以上であることは塊成物の圧潰強度を50kg
/個以上にする上からも重要なことである。 【0017】塊成物中の石炭粉(WC)量は、塊成物中の鉱
石粉(WO)の還元と滴下時の浸炭に必要な量を含有させて
おくために、石炭粉(WC)と鉱石粉(WO)の混合割合を質量
比(WO)/(WC)で 2〜5 の範囲に限定する。なお、混合割
合に範囲を持たせた理由は、使用石炭粉の炭素含有量と
鉱石粉の酸化度のばらつきを配慮したためである。 【0018】塊成物が溶融滴下した時の圧力損失が増加
しないように、塊成物(WB)とコークス(WCO) の混合割合
を質量比(WB)/(WCO) で 3以下とする。ちなみに、塊成
物(WB)とコークス(WCO) との混合割合と溶融滴下時の圧
力損失との関係を模式的に図4に示す。図4に示すよう
に、塊成物(WB)のコークス(WCO) に対する混合割合が3
を超えると溶融滴下時の圧力損失は急激に増加する。 【0019】 【実施例】高炉原料装入方法には、ベル・アーマタイプ
とベルレスタイプがあるが、実施例では、ベル・アーマ
タイプについて説明する。図1に示すようにベル3の下
方に設けた装入シュート1から、塊成物とコークスとを
混合した混合物を高炉中心部へ装入する。図では中心装
入混合物2として図示している。高炉中心部への装入
は、図2に示すように、通常の装入順序C1↓、C2↓、O1
↓、O2↓のC2↓とO1↓の直後に行なった。このようにし
て、続いて装入される鉱石の中心部への流入を中心装入
した塊成物とコークスとを混合した混合物(BC)の山でせ
き止め、中心部の鉱石(O)/コークス(C) を局所的に低下
させる。このときの塊成物とコークスとを混合した混合
物の装入量は、鉱石装入量に対して質量比で 0.5〜0.7
%の範囲で十分である。ここで、C1、C2はコークスを、
O1、O2は鉱石を、BCは塊成物とコークスとを混合した混
合物をそれぞれ示す。なお、図1は1個の装入シュート
から事前に塊成物とコークスとを混合した混合物を装入
する例であるが、装入シュートを対称的に2個設け、秤
量した塊成物とコークスを別々に個々の装入シュートか
ら中心装入して炉内で混合してもよい。 【0020】次に、塊成物および塊成物とコークスの混
合物の炉内現象に及ぼす影響について説明する。 【0021】まず、塊成物の鉱石粉(WO)/石炭粉(WC)が
炉内現象に及ぼす影響について説明する。比較例のNo.1
は従来のコークス中心装入法で、これを基準にして本発
明例を評価した(以下同じ)。表1に示すように、比較
例のNo.2は鉱石粉(WO)/石炭粉(WC)が 1であるため塊成
物中の鉱石粉は還元され高い金属化率を示し、コークス
の劣化もほとんどないが、塊成物中の鉱石粉が少ないた
め、中心部のガス温度の低下が少ない。比較例のNo.4は
鉱石粉(WO)/石炭粉(WC)が10であるため塊成物中の鉱石
粉は未還元で、コークスの劣化も大きく操業困難とな
る。本発明例のNo.3は鉱石粉(WO)/石炭粉(WC)が 3であ
るため塊成物中の鉱石粉は還元され高い金属化率を示
し、コークスの劣化もほとんどなく、ガスの流れも中心
流で炉芯は活性化され、本発明の目的とする中心部のガ
ス温度は低下する。 【0022】 【表1】 【0023】次に、塊成物とコークスの混合物が炉内現
象に及ぼす影響について説明する。表2に示すように、
比較例のNo.6は塊成物(WB)/コークス(WCO) が 5である
ため炉中心部の圧力損失が上昇しガスの流れも周辺流化
し操業困難となる。本発明例のNo.5は塊成物(WB)/コー
クス(WCO) が 1であるため炉中心部の圧力損失もなく、
ガスの流れも中心流である。 【0024】 【表2】 【0025】次に、塊成物のサイズが炉内現象に及ぼす
影響について説明する。表3に示すように、比較例のN
o.7は塊成物のサイズが10mmと小さいため炉中心部の圧
力損失が上昇しガスの流れも周辺流化し操業困難とな
る。本発明例のNo.8は塊成物のサイズが50mmであるため
炉中心部の圧力損失もなく、ガスの流れも中心流で中心
部のガス温度は低下する。 【0026】 【表3】 【0027】最後に、塊成物の圧潰強度が炉内現象に及
ぼす影響について説明する。表4に示すように、比較例
のNo.9は塊成物の圧潰強度が10kg/個と小さいため搬送
時のハンドリング中に粉化し、炉中心部の圧力損失が上
昇しガスの流れも周辺流化し操業困難となる。本発明例
のNo.10 は塊成物の圧潰強度が80kg/個と大きいため搬
送時のハンドリング中にも粉化しないため、炉中心部の
圧力損失もなく、ガスの流れも中心流で中心部のガス温
度は低下する。 【0028】 【表4】 【0029】 【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は固体還元剤粉と鉱石粉とからなる塊成物とコー
クスとを混合した混合物を高炉中心部へ装入する方法で
あり、この方法によれば、高炉の安定操業が可能とな
り、炉頂設備の長寿命化、燃料比の低下、出銑比の増加
が図られる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明例における塊成物とコークスとを混合し
た混合物を高炉中心部へ装入する方法の説明図である。 【図2】本発明例における塊成物とコークスとを混合し
た混合物の高炉中心部への装入順序を示す図である。 【図3】塊成物のタンブラー回転試験時の-1mm粉率と圧
潰強度との関係を示す図である。 【図4】塊成物(WB)とコークス(WCO) との混合割合と溶
融滴下時の圧力損失との関係を模式的に示す図である。 【符号の説明】 1…装入シュート、2…中心装入混合物、3…ベル、4
…貯蔵ホッパー、5…秤量ホッパー、6…高炉。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−268412(JP,A) 特開 平7−138623(JP,A) 特開 平7−305103(JP,A) 特開 平8−199249(JP,A) 特開 平7−54023(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21B 5/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 高炉内へ原料と燃料を交互に層状に装入
    する原料装入方法において、固体還元剤粉と鉱石粉とか
    らなる塊成物とコークスとを混合した混合物を高炉中心
    部へ別ルートで装入するものであって、前記塊成物のサ
    イズが 20mm 篩上〜 100mm 篩下の範囲にあり、前記塊成物
    の圧潰強度が 50kg /個以上であり、前記固体還元剤粉が
    石炭粉であり、この石炭粉 (WC) と前記鉱石粉 (WO) との混
    合割合が質量比 (WO) (WC) 2 5 であり、前記塊成物
    (WB) と前記コークス (WCO) との混合割合が質量比 (WB)
    (WCO) 3 以下であることを特徴とする高炉原料装入方
    法。
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