JP3948352B2 - 高炉の操業方法およびベルレス式装入装置 - Google Patents
高炉の操業方法およびベルレス式装入装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の操業方法およびベルレス式装入装置に関する。より具体的には、本発明は、例えば、鉄鉱石やコークス等の主要原料（本明細書では、「高炉主原料」という）と、炉内に少量装入される原料（本明細書では「少量装入原料」という）とを組み合わせて各原料毎に個別に装入する際に好適に用いることが可能な高炉の操業方法およびベルレス式装入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉主原料や少量装入原料といった高炉装入原料の炉頂装入装置としてベル式装入装置が用いられていた。しかし、近年、装入物の分布制御性が優れることからベルレス式装入装置が用いられるようになってきた。図16および図17は、いずれも、代表的なベルレス式装入装置を模式的に示す説明図である。
【０００３】
図16は、高炉原料を収容するホッパ4aを並列に２ケ設置した、いわゆる並列２ホッパ方式のベルレス式装入装置を示す説明図であり、図16(a) は概略説明図、図16(b) は図16(a) におけるＡ−Ａ矢視図である。なお、後述する図17および図18においても、それぞれ図17(a) 、図18(a) は概略説明図であり、図17(b) 、図18(b) は、それぞれ図17(a) 、図18(a) におけるＡ−Ａ矢視図である。
【０００４】
しかし、図16(a) および図16(b) に示す並列２ホッパ方式のベルレス式装入装置では、左右のホッパ4a、4aからそれぞれ排出された高炉原料は、各ホッパ4aの排出口が炉体の炉芯軸から等距離だけ偏芯配置されているため、左右のホッパ4a、4aの下方に配置された集合ホッパ９を介して旋回シュート11から落下することとなる。このため、炉内へ排出された高炉原料の円周方向の分布に偏りを生じ易く、炉内原料13の分布が不均一になり易い。
【０００５】
かかる欠点を改善するため、例えば特開昭49−103804号公報や特開平４− 36412号公報には、図17(a) および図17(b) に示すように、同容量の３個以上のホッパ4bを炉体の炉芯軸周りに並設したベルレス式装入装置が提案されている。
【０００６】
ところで、高炉の炉頂部に設けられる装入装置は、大気圧よりも高い条件での操業、いわゆる高圧操業を行われる。このため、高炉内への原料装入時には、たとえ少量の原料を装入する場合であってもホッパ4b内の均圧操作および排圧操作を行う必要がある。そのため、この提案にかかるベルレス式装入装置を用いて複数種の装入原料を個別に装入する場合、原料を分割して装入すればするほど、１回の装入に長時間を要するようになり、これにより装入チャージ数（回数）が抑制され、３個のホッパ4bを設置したメリットが相殺される。また、３個のホッパ4bの排出部分は炉体の炉芯軸から等距離だけ偏芯して配置されているため、特に装入される高炉原料が少量である場合には、旋回シュート11を介して炉内に落下する際に円周方向へのバランスが悪化し易く、炉内原料13の分布が不均一になり易い。さらに、限られた炉頂のスペースに同一の容量を有するホッパを３個以上配置するには、高炉の上部で炉頂ホッパ等の大荷重を十分に支持し得る強固な炉頂櫓設備や均排圧装置を設ける必要が生じ、設備費が著しく嵩む。
【０００７】
そこで、特開平６−271915号公報には、図18に示すように、炉頂にそれぞれ少なくとも２個ずつ設置された、容量が異なる大小２種類のホッパ4c、4dを用いて、主要装入原料および少量装入原料を装入し、原料を分割装入する際における主要装入原料１回当りの最大装入量を大容量ホッパにより確保するとともに、少量装入原料に充当する小容量ホッパにより均排圧時間を短縮したベルレス式装入装置が提案されている。
【０００８】
一方、装入される高炉原料としては、コークス、焼結鉱、塊鉱石さらにはペレットに大別されるが、低廉な原燃料を使用したいとの要請の高まりに伴い、その種類や粒度さらには性状等が多様化される傾向にある。また、上述したベルレス式装入装置を用いてこのような高炉原料を効果的に装入しようとする場合、高炉の半径方向の所定の位置に所定の種類の原燃料、所定の粒度の原燃料、所定の性状の原燃料の各々に対して、１回の装入を行うこと（以下、「１バッチ」という）が必要となる。
【０００９】
例えば特許第2808343 号公報には、粒径の大きいコークスを特別に高炉中心に装入するには、装入のために通常装入されているコークスとは別に新たに１バッチを設ける必要があることが開示されている。しかし、一般的にかかる特別な目的に使用される原燃料は少量であり、このために新たに１バッチ設けると、ホッパ内の均圧操作および排圧操作に要する時間（以下、「均排圧時間」という）が増加し、装入装置の装入能力が大幅に制限される。
【００１０】
そこで、特開2001−192714号公報には、新たに１バッチ設けることなくペレットを高炉炉内の所定の位置に装入すべく、炉頂ホッパ内の予め決められた高さ位置に装入しておき、ホッパからのファンネルフロー排出特性を利用する発明が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来のいずれの発明によっても、所定の原料を所定の位置に低コストかつ高効率で確実に装入することにより炉内における装入物の分布を理想的な状態に近づけることは、できない。
【００１２】
すなわち、特開平６−271915号公報により開示された発明は、小容量のホッパ4dにより均排圧時間を短縮するものである。しかし、本発明者らの検討結果によれば、複数のホッパ4dから排出される高炉原料は、旋回シュート11に至る垂直シュート（図示しない）が１流路しか設けられていないため、高炉原料の炉内排出時間が律速となる。よって、均排圧時間の短縮メリットが相殺されてしまい、多分割装入を行っても、上述したように２ホッパの装入回数しか稼げないこととなる。また、限られた炉頂の空間に大容量の２個の炉頂ホッパ4c、4cおよび小容量の炉頂ホッパ4d、4dを設置するためには、高炉上部で炉頂ホッパ等の荷重を十分に支持し得る強固な炉頂櫓設備や均排圧装置を設ける必要があり、設備費が著しく嵩んでしまう。
【００１３】
一方、特開2001−192714号公報に開示された発明では、所定の原料が他の原料と混合されることを回避できず、所定の原料を所定の位置に正確に装入することが難しい。
【００１４】
このように、従来のいずれの発明によっても、所定の原料を所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入することにより炉内における装入物の分布を理想的な状態に近づけることは、事実上、不可能であった。
【００１５】
本発明は、従来の技術が有するかかる課題に鑑みてなされたものであり、高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供すること、具体的には、高炉主原料と少量装入原料とを組み合わせて各原料毎に個別に装入する際に好適に用いることができる高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供することである。
【００１６】
より具体的には、本発明は、所定の原料を所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入することができる高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高炉の炉体の上方に配置された少なくとも２基の第１のホッパにそれぞれ収容された１種または２種以上の高炉主原料を切り換えて炉内に装入する際に、該第１のホッパによる高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において、高炉の炉体の上方に配置された少なくとも１基の第２のホッパに収容された少量装入原料を炉内に装入するとともに、この少量装入原料がペレットである場合には、少量装入原料は予め平坦に形成された高炉の炉壁部近傍のテラス部分に装入され、または、少量装入原料がＴｉＯ ２ 含有物である場合には、高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には高炉の炉壁部近傍にかけて、もしくは高炉の炉底部の温度の上昇時には高炉の中間部近傍から中心部分にかけて、装入されることを特徴とする高炉の操業方法である。
【００２０】
少量装入原料がペレットである場合には、少量装入原料が予め平坦に形成された高炉の炉壁部近傍のテラス部分に装入されることが、球形の転がり易いペレットを炉壁部の所望の位置に着床させることができるため、望ましい。
【００２１】
少量装入原料がＴｉＯ２含有物である場合には、高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には高炉の炉壁部近傍にかけて、もしくは高炉の炉底部の温度の上昇時には高炉の中間部近傍から中心部分にかけて、装入されることが、より効率的にＴｉの保護および炉底の目的部位に形成されるため、早期の炉底温度低下と装入ＴｉＯ２原単位低下とが達成でき、コスト的にも望ましい。
【００２２】
別の観点からは、本発明は、高炉の炉体の上方に配置された少なくとも２基の第１のホッパにそれぞれ収容された１種または２種以上の高炉主原料を切り換えて、炉内で傾動旋回する傾動旋回シュートを介して、炉内に装入する際に、傾動旋回シュートが傾動旋回している際に、高炉の炉体の上方に配置された少なくとも１基の第２のホッパに収容された少量装入原料である篩下コークスを、傾動旋回シュートを介して炉内に装入するとともに、篩下コークスの炉内への装入が、高炉主原料の炉内への装入途中に、開始されることを特徴とする高炉の操業方法である。
【００２４】
例えば、少量装入原料が篩下コークスまたは篩下焼結鉱であるとともに高炉主原料がコークスまたは鉱石である場合には、少量装入原料の炉内への装入が、高炉装入原料の炉内への装入が開始される前に、開始されることが、炉壁部の通気抵抗を増加させて炉壁側のガス流を抑制でき、これにより、炉壁側の温度を低下して炉壁の保護を図れるため、望ましい。
【００２５】
例えば、少量装入原料が篩下コークスである場合には、少量装入原料の炉内への装入が、高炉主原料の炉内への装入途中に、開始されることが、主原料中の劣質鉱石と篩下コークスとの混合を促進し、劣質鉱石の還元反応を助成することができるために望ましい。
【００２６】
さらに別の観点からは、本発明は、高炉の炉体の上方に配置されて、１種または２種以上の高炉主原料を収容する少なくとも２基の第１のホッパと、高炉の炉体の上方に配置されて、少量装入原料を収容する少なくとも１基の第２のホッパと、該少量装入原料または高炉主原料を切り換える原料切換制御系と、原料切換制御系により切り換えられた少量装入原料または高炉主原料を、炉内で傾動旋回することによって高炉の炉内へ装入する傾動旋回シュートとを備え、原料切換制御系が、高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において少量装入原料を炉内に装入するように、または、傾動旋回シュートが傾動旋回している際に少量装入原料を傾動旋回シュートを介して炉内に装入するように、前記少量装入原料または前記高炉主原料を切り換え可能であるとともに、第２のホッパの容量が、第１のホッパのコーン部の容量よりも小さく設定されることを特徴とするベルレス式装入装置である。
【００２７】
この本発明にかかるベルレス式装入装置では、（ａ）少なくとも１基の第２のホッパが、炉芯軸から偏芯した位置に配置されること、（ｂ）第１のホッパが２基設けられる場合には、第１のホッパは前記高炉の炉体の炉芯軸に対称に配置されること、（ｃ）第２のホッパの容量が、第１のホッパの容量よりも小さく設定されること、（ｄ）第２のホッパの原料排出部の軸が、高炉の炉体の炉芯軸と略平行に設けられること、（ｅ）原料排出部の軸方向長さ（Ｌ）と、該原料排出部の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１以上であることが、それぞれ望ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
(第１の実施の形態)
以下、本発明にかかる高炉の操業方法およびベルレス式装入装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本実施の形態におけるベルレス式装入装置０の構成を示す正面図である。図２は、このベルレス式装入装置０の構成を一部省略するとともに透視状態で示す斜視図である。さらに、図３は、図１におけるI−I矢視図である。
【００３０】
図１〜図３に示すように、本実施の形態のベルレス式装入装置０は、高炉の炉体12における高炉原料の炉頂装入装置であって、第１のホッパ4-1 、4-2 と、第２のホッパ５と、傾斜シュート６と、原料切換制御系14とを備えている。そこで、ベルレス式装入装置０のこれらの構成要素について順次説明する。
【００３１】
[第１のホッパ4-1 、4-2]
このベルレス式装入装置０は第１のホッパ4-1 、4-2 を有する。第１のホッパ4-1 、4-2 はコーン部を有し、高炉主原料用として使用されるものであり、この種のホッパとして慣用されるものである。そして、定められた装入スケジュールに従って、装入コンベア１から送られてきた高炉主原料が、切替シュート２を介して選択装入される。
【００３２】
また、本実施の形態では、第１のホッパ4-1 、4-2 は炉体12の炉芯軸に対称に２個配置される。なお、図１〜図３においては、図面の理解を容易化するため、これら２個の第１のホッパ4-1 、4-2 に符合Ａ、Ｂを付してある。
【００３３】
第１のホッパ4-1 、4-2 の下部であって炉体12の炉芯軸上に設けられた集合ホッパ９により、第１のホッパ4-1 、4-2 の大容量原料排出口８-1、８-2がそれぞれ固定支持されている。
【００３４】
[第２のホッパ５]
このベルレス式装入装置０は、第２のホッパ５を有する。第２のホッパ５は、少量装入原料用であり、第１のホッパ4-1 、4-2 の容量 (高炉主原料１回当たりの最大装入量) よりも小容量である。
【００３５】
すなわち、例えば上述した第１のホッパ4-1 、4-2 のような大容量のホッパにより大容量の高炉主原料を受入れて排出する場合、いわゆるアリ地獄状流下に類似したファンネルフローとなる。したがって、大容量のホッパによれば、かかるファンネルフローを利用して、初期粒径は小さく時間の経過とともに大きい粒径とする粒径経時変化をシャープに促進させることができる。
【００３６】
しかしながら、大容量のホッパに小容量の高炉主原料を受入れて排出する場合、ホッパ内を占める原料容積が少ないために空間容積が大きくなり、均排圧時間が長くなり、また同一のパージガス量も大きくなってエネルギ動力コストが高くなる。このため、小容量の高炉主原料の装入が必要な場合、大容量のホッパだけを用いて炉頂装入装置を構成することは望ましくない。
【００３７】
これに対し、本実施の形態のように、大容量の第１のホッパ4-1 、4-2 とともに小容量の第２のホッパ５を用いてベルレス式装入装置０を構成すれば、小容量の少量装入原料を装入する際にはこの第２のホッパ５を使用することにより、装入時間の短縮とエネルギ動力コストの削減（装入ベルト駆動時間、弁操作およびガスパージ量等）とを図ることができる。
【００３８】
また、後述するように、第２のホッパ５は、使用量が制限される少量装入原料、例えば反応性の悪い低品位原料等を好適に装入することができるため、傾動旋回シュート11を１〜４旋回させることにより、円周方向にバランスよく均一に装入できる。
【００３９】
また、図１に示す本実施の形態のベルレス式装入装置０によれば、定められた装入スケジュールに従って、装入コンベア１から送られてきた装入原料が、切替シュート２によって選択装入される。
【００４０】
本実施の形態では、第１のホッパ4-1 、4-2 および第２のホッパ５のいずれもが、他のホッパに対して、少なくとも均排圧、秤量および原料排出に関して、完全に独立して制御することができるように構成されている。
【００４１】
なお、第２のホッパ５を第１のホッパ4-1 、4-2 の間に配設する場所や位置等は、炉頂付近における設置可能な位置であればよく、特定の位置には限定されない。このため、限られた炉頂の空間を有効に利用でき、設備費の削減を図ることもできる。
【００４２】
図１〜図３においては、この第２のホッパ５に符合Ｃを付してある。第２のホッパ５の原料排出部７の軸は、炉体12の炉芯軸と略平行に炉芯軸上に設けられている。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、原料排出部７の軸方向長さ（Ｌ）と、原料排出部７の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）は１以上であり、これは本実施の形態のベルレス式装入装置０を用いて実用上問題ない操業を行うためには望ましい。
【００４４】
図４は、この原料排出部７の近傍を拡大して示す説明図である。同図に示すように、本実施の形態では、第１のホッパ4-1 、4-2 と、第２のホッパ５とを用い、第１のホッパ4-1 、4-2 を炉体12の炉芯軸に対称に並設するとともに第２のホッパ５からの原料排出部７は、後述する傾斜シュート６を介する。このため、排出される高炉原料は、傾斜ベクトルを有して飛散流下することとなる。
【００４５】
そこで、かかる傾斜ベクトルを消失させて傾動旋回シュート11への供給を分散することなく、かつ垂直に落下させるため、原料排出部７の垂直方向長さＬと、この原料排出部７の内径Ｄとの比を、ある範囲に限定することが有効である。
【００４６】
かかる観点から、本発明者らは、原料排出部７の垂直方向長さＬとその内径Ｄとの比について、高炉原料の飛散防止を図ることができる好適な範囲について、確認試験を行った。すなわち、上述した図４に示す装置の下方にボックス（図示しない）を配置し、このボックスに落下する高炉原料を受け取った。
【００４７】
この確認試験では、高炉原料としてはコークスを用い、内径Ｄを500(mm) とし、傾斜シュート６の傾斜角度θを40°とし、高炉原料の流下流量Ｖを0.3(m3/sec) とし、ホッパ５-1から炉体12の炉芯軸上相当に４(m) オフセットさせて配置した原料排出部７の垂直方向長さＬを適宜変更して、原料排出部７の下端排出口から３(m) 下方の位置における流下原料の拡がり寸法Ｓ(mm)を測定した。 (Ｓ／Ｄ) と (Ｌ／Ｄ) との関係を図５にグラフにまとめて示す。
【００４８】
図５に示すグラフから、比 (Ｌ／Ｄ) を1. 0以上とすれば、原料排出部７の下端排出口から３ｍ下での流下原料の拡がり寸法Ｓは安定し、急激な変化は生じないことがわかった。
【００４９】
以上の確認試験の結果に基づき、(a) 原料排出部７は炉体12の炉芯軸上に略垂直に設けること、(b) 原料排出部７の垂直方向長さＬとその内径Ｄとの比 (Ｌ／Ｄ) を1.0 以上とすることが有効であることがわかった。このため、本実施の形態では、原料排出部７の軸方向長さ（Ｌ）と、原料排出部７の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）は１以上としている。また、原料の粒径、形状さらには流量等によっても異なるが、比（Ｌ／Ｄ）を大きく取り過ぎても、管内閉塞現象が生じるため、同様の観点から、かかる比（Ｌ／Ｄ）は1.5 程度とすることが望ましい。
【００５０】
さらに、本実施の形態のベルレス式装入装置０では、装入原料の多様化に対応して少量装入原料を収容するために小容量の第２のホッパ５を用いているが、この第２のホッパ５を用いた場合にも円周方向にバランスよく均一に装入して円周方向の偏差を抑制して傾動旋回シュート11への原料落下供給を分散させずに行うには、第２のホッパ５から落下供給される少量装入原料を傾動旋回シュート11上へ垂直に落下させて炉内に装入（排出）させる際に、少量装入原料を傾動旋回シュート11を１〜４旋回させることが望ましい。
【００５１】
このように比（Ｌ／Ｄ）を１以下にして飛散防止を図れば、排出原料を炉芯に装入する場合には、傾動旋回シュート11の傾動角を例えば８度ないし11度程度に小さくすれば、傾動旋回シュート11に衝突しないように原料排出部７の排出口から直接炉内に垂下投入することも可能である。
【００５２】
さらに、本実施の形態では、第２のホッパ５の容量は、後述するように、第１のホッパ4-1 、4-2 のコーン部の容量以下であり、例えば第１のホッパ4-1 、4-2 の容量の20％以下であることが望ましい。
【００５３】
図６は、例えば第１のホッパ4-1 、4-2 のような大容量のホッパに収容された原料の状態を示す説明図であり、図６(a) は、原料が小容量である場合を示し、図６(b) は原料が大容量である場合を示す。
【００５４】
図６(b) に示すように、大容量のホッパに大容量の高炉主原料を受入れて排出する場合には、ファンネルフローとなる。したがって、大容量の高炉主原料を排出する場合には、このファンネルフローを利用して、図６(b) 中に示す▲１▼→▲２▼→▲３▼の原料排出順序で、初期粒径▲１▼は小さく時間経過とともに大きい粒径▲３▼とする粒径経時変化をシャープに促進させることが可能である。
【００５５】
しかしながら、図６(a) に示すように大容量のホッパに小容量の少量装入原料を受入れて排出しようとすると、大容量のホッパのコーン部内に占める原料容積が少ないため、上述したファンネルフローになり難く、粒径経時変化が抑制される。
【００５６】
このため、小容量の少量装入原料を装入する際に、大容量のホッパを用いる必然性は少なく、効率的に短時間で装入するためには、少量装入原料用として、小容量のホッパを用いることが望ましい。
【００５７】
このように、ファンネルフローを生じ難いホッパ内の原料の堆積容量は、大容量のホッパのコーン部の容量以下に相当するため、本実施の形態では、第２のホッパ５の容量は、第１のホッパ4-1 、4-2 の容量の20％以下と設定する。なお、通常のホッパでは、大容量のホッパのコーン部の容量は全体の容量の20％以下であることから、本実施の形態では、第２のホッパ５の容量は第１のホッパ4-1 、4-2 の容量の20％以下であることが望ましい。
【００５８】
なお、本実施の形態では、第２のホッパ５として小容量のホッパを用いるため、原料排出部７を炉体12の軸芯上に垂直に配置でき、直接軸芯上へ原料供給を行うことができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、小容量の第２のホッパ５を用いることにより、原料受入および装入準備を短時間で完了することができる。これにより、本実施の形態によれば、原料供給タイミングの選択の自由度を高めることもできる。
【００６０】
また、本実施の形態では、小容量の第２のホッパ５を用いることにより、装入時間の短縮と動力コスト削減（装入ベルト駆動時間、弁操作、ガスパージ量等）とを図ることができ、ランニングコストの削減を図ることもできる。
【００６１】
[傾斜シュート６]
本実施の形態では、第２のホッパ５の原料排出部７と、第２のホッパ５の本体とは、炉体12の炉芯軸に対して傾斜して配置された傾斜シュート６により連結される。
【００６２】
集合ホッパ９により炉体12の炉内に供給された炉内装入原料13は、炉体12の上部に配置された旋回シュート駆動装置10によって傾動旋回される傾動旋回シュート11により、炉内に装入される。
【００６３】
[原料切換制御系14]
原料切換制御系14は、少量装入原料または高炉主原料の装入を切り換えるためのものであり、慣用の手段により制御信号を各ホッパーの均排圧弁や排出ゲート等に伝達することにより、少量装入原料または高炉主原料を切り換えて、上述した傾動旋回シュート11に供給する。
【００６４】
本実施の形態の原料切換制御系14は、以下に列記するふたつの機能、すなわち(i) 高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において少量装入原料を炉内に装入し、または(ii)傾動旋回シュート11が傾動旋回している際に少量装入原料を傾動旋回シュート11を介して炉内に装入するように、少量装入原料または高炉主原料を切り換える機能を有する。
【００６５】
このようにして原料切換制御系14によって切り換えられた少量装入原料または高炉主原料は、炉内で傾動旋回する傾動旋回シュート11に送られ、この傾動旋回シュート11によって炉体12の内部へ装入される。
【００６６】
本実施の形態のベルレス式装入装置０は、このように２基の第１のホッパ4-1 、4-2 と第２のホッパ５とを有するものであり、２基の第１のホッパ4-1 、4-2 には大容量の高炉主原料、すなわちコークスＣおよび鉱石Ｏを順番に貯留排出する間に割り込んで任意のタイミングに第２のホッパ５に少量装入原料Ｍを貯留、排出することができる。
【００６７】
すなわち、本実施の形態では、炉体12の上方に配置された２基の第１のホッパ4-1 、4-2 にそれぞれ収容された２種の高炉主原料を切り換えて炉内に装入する際に、第１のホッパ4-1 、4-2 による高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において、炉体12の上方に配置された第２のホッパ５に収容された少量装入原料を炉内に装入しながら、高炉の操業を行うことができる。
【００６８】
前述した図３に示すように、本実施の形態では、各ホッパＡ、Ｂ、Ｃに対して、各ホッパＡ、Ｂに装入するＣ、Ｏ１、Ｏ２ (Ｏ１、Ｏ２はＯを分割したもの) と、Ｃに装入するＭは、以下の例に列記するように決定すればよい。
【００６９】
(a) 装入回数を２回とする場合：Ｃ↓Ｏ↓（ここでＣ：コークス、Ｏ：焼結を含む鉱石とする）
【００７０】
(b) 装入回数を３回とする場合：Ｃ↓Ｍ↓Ｏ↓（ここでＣ：コークス、Ｍ：少量装入原料、Ｏ：焼結を含む鉱石とする。ここで、ＭはＣの後で定期的に装入する場合の例を示す。)
【００７１】
(c) 装入回数を４回とする場合：Ｃ↓Ｍ↓Ｏ１↓Ｏ２↓（ここでＣ：コークス、Ｍ：少量装入原料、Ｏ１：普通粒径の焼結鉱、Ｏ２：細粒の焼結鉱とする。ここで、ＭはＣの後で定期的に装入する場合の例を示す。）
なお、少量装入原料Ｍは定期的に高炉主原料Ｃ、Ｏ1 、Ｏ2 の間に割り込む例を示したが、任意のタイミングにランダムに割り込ませてもよい。
【００７２】
なお、図７は、装入回数を４回とした場合の各ホッパＡ〜Ｃに各原料Ｃ、Ｍ、Ｏ１、Ｏ２ (Ｍは定期的に) を装入する順序を経時的に示す説明図である。
このように、装入回数を２回とした場合 (上記(a) 項参照) 、および装入回数を３回とした場合 (上記(b) 項参照) には、第１のホッパＡおよびＢで受け入れる高炉主原料Ｃ、Ｏのローテーションは固定されることとなる。
【００７３】
これに対し、装入回数を４回とした場合 (上記(c) 項参照) には、第１のホッパＡおよびＢで受け入れる高炉主原料Ｃ、Ｏ１、Ｏ２のローテーションは固定されず、順次入れ替わる。このように、本実施の形態によれば、高炉主原料Ｃ、Ｏ１、Ｏ２が特定のホッパに固定されずに順次入れ替わりながら使用されるため、炉体12の炉内に装入された際に円周方向への供給バランスが不均一になり難くなり、高炉への装入物の偏差の発生を解消することができる。このため、本実施の形態によれば、図16(a) および図16(b) を参照しながら説明した並列２ホッパ型ベルレス装入装置の欠点である装入偏差を確実に解消することができる。
【００７４】
このため、本実施の形態によれば、層内において、高炉主原料および少量装入原料の分布状況を、これまでには得られなかったような理想的な分布に改善することができた。
【００７５】
このように、本実施の形態では、第１のホッパ4-1 、4-2 および第２のホッパ５を有するとともに、原料排出部７の軸方向長さ（Ｌ）と、原料排出部の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１以上であるように構成したため、少量装入原料を高炉内の所望の位置に高精度で装入できるという極めて優れた効果を得られる。
【００７６】
このように、本実施の形態により、所定の少量装入原料を、他の原料と混合することなく所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入するための高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供できた。具体的には、本実施の形態によれば、所定の少量装入原料を所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入することができる高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供できた。
【００７７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、以降の各実施の形態は、
上述した第１の実施の形態と同じベルレス式装入装置０を用い、高炉の操業を行うものである。そこで、ベルレス式装入装置０の構造に関する説明は省略し、相違する部分だけを説明する。
【００７８】
本実施の形態では、図１〜図７を参照しながら説明した第１の実施の形態のベルレス式装入装置０を用いて、
(i) 第２のホッパ５に収容される少量装入原料が、Fe含有量が80質量％以上の還元鉄、細断スクラップ、塊コークスまたはこれらの混合物である場合には、この少量装入原料を高炉の中心部近傍に装入し、
【００７９】
(ii)第２のホッパ５に収容される少量装入原料が、細粒の鉱石、細粒のコークスまたはこれらの混合物である場合には、この少量装入原料を、高炉の炉壁部近傍に装入し、
(iii) 第２のホッパ５に収容される少量装入原料がペレットである場合には、この少量装入原料を、予めフラットに形成された高炉の炉壁部近傍のテラス部分に選択的に装入し、または
【００８０】
(iv)第２のホッパ５に収容される小量装入原料がTiO2含有物である場合には、この少量装入原料を、高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には高炉の炉壁部近傍にかけて、または高炉の炉底部の温度の上昇時には高炉の中間部近傍から中心部分にかけて、選択的に装入するものである。以下、この(i) 項〜(iv)項について順次説明する。
【００８１】
(i) 項について
▲１▼第２のホッパ５に、少量装入原料として、Fe含有量が80質量％以上の還元鉄を収容しておき、この少量装入原料を所定量 (例えば20Kg/pt 程度) 、炉体12の中心部近傍に装入する。
【００８２】
このようにして、少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を、図８にグラフで示す。なお、以降のデータは、全て、計算機を用いて行ったシミュレーションにより得られた結果である。
【００８３】
同図にグラフで示すように、本実施例により、炉体12の炉芯部の活性化、すなわち、溶銑滴下による炉芯部の温度上昇を図ることができる。これは、炉中心部のガス温度の上昇により確認することができる。
【００８４】
▲２▼第２のホッパ５に、少量装入原料として、30mmで篩った篩上大径コークスを収容しておき、この少量装入原料を所定量(30kg/pt) 、炉体12の中心部近傍に選択的に装入する。
【００８５】
このようにして、少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を、図９にグラフで示す。
同図にグラフで示すように、本実施例により、炉体12の炉芯部の活性化、すなわち炉芯心部の温度上昇を図ることができる。これは、炉中心部のガス温度の上昇により確認できる。
【００８６】
なお、本例▲１▼で用いたFe含有量が80質量％以上の還元鉄、▲２▼で用いた塊コークス以外に、細断スクラップ、またはこれらの混合物を少量装入原料として装入しても、同様の効果を得ることができる。
【００８７】
(ii)項について
第２のホッパ５に、少量装入原料として、３〜10mmの細粒の焼結鉱を収容しておき、この少量装入原料を所定量 (例えば30Kg/pt 程度) 、高炉炉壁部近傍に装入する。
【００８８】
このようにして、少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を、図10にグラフで示す。
同図にグラフで示すように、本例により、炉壁部のガス流を抑制することができ、これにより、炉壁部のガス温度低下（炉壁保護）を図ることができる。
【００８９】
なお、本例で用いた３〜10mmの細粒焼結鉱以外に、他の細粒の鉱石、細粒のコークスまたは細粒のコークスまたは細粒の鉱石と細粒のコークスとの混合物を少量装入原料として装入しても、同様の効果を得ることができる。
【００９０】
(iii) 項について
第２のホッパ５に、少量装入原料として、従来、Ｃ↓Ｏ↓Ｏ↓のＯ↓のいずれかに混入させて装入していたペレット（ペレット比15％換算）を収容しておき、この少量装入原料を、予めフラットに形成された高炉炉壁部近傍のテラス部分に選択的に装入する。
【００９１】
このようにして、少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を、図11にグラフで示す。
同図にグラフで示すように、本例により、炉壁部へのペレットの安定着床を図ることが可能となり、これにより、炉壁部のガス温度の安定化を図ることができる。
【００９２】
(iv)項について
高炉炉底部の煉瓦侵食防止対策として、TiO2を多量に含む少量装入原料を装入することは一般的に良く知られている。通常、Ｃ↓Ｏ↓Ｏ↓のＯ↓のいずれかにTiO2を多量に含む少量装入原料を混入させて装入する。
【００９３】
しかしながら、高炉炉底部の煉瓦侵食防止対象部位は、側壁部および底部の２箇所に大別され、各々の部位の保護目的によりTiO2を多量に含む少量装入原料の装入方法は変更すべきであるものの、従来の方法によっては、かかる制御は困難であった。
【００９４】
これに対し、本実施例によれば、TiO2含有物である少量装入原料を第２のホッパ５に収容しておき、高炉炉底側壁部の温度の上昇時には高炉炉壁部近傍にかけて、または高炉炉底部の温度の上昇時には高炉中間部近傍から中心部分にかけて、装入する。
【００９５】
これにより、より効率的にTiの保護層を炉底の目的部位に確実に形成することができる。
このように、本実施の形態では、少量装入原料がFe含有量が80質量％以上の還元鉄、細断スクラップ、塊コークスまたはこれらの混合物である場合には、少量装入原料を高炉の中心部近傍に装入する。これにより、この中心部の高温ガス流量の増加、および滴下溶銑量の増加により、炉芯部の昇温活性化を図って高炉の安定操業を達成することができる。
【００９６】
また、本実施の形態では、少量装入原料が細粒の鉱石、細粒のコークスまたはこれらの混合物である場合には、少量装入原料を高炉の炉壁部近傍に装入する。これにより、炉壁部の通気抵抗を増加させ、炉壁側のガス流を抑制できるため、炉壁側の温度を低下して、炉壁の保護を図ることができる。
【００９７】
また、本実施の形態では、少量装入原料がペレットである場合には、少量装入原料を予め平坦に形成された高炉の炉壁部近傍のテラス部分に装入する。これにより、球形の転がり易いペレットを炉壁部の所望の位置に着床させることができる。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、少量装入原料がTiO2含有物である場合には、少量装入原料を、高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には高炉炉壁部近傍にかけて、もしくは高炉の高炉炉底部の温度の上昇時には高炉中間部近傍から中心部分にかけて、装入する。これにより、より効率的にTiの保護層を炉底の目的部位に確実に形成することができるため、早期の炉底温度の低下と装入TiO2原単位の低下とを達成することができ、コスト低減を図ることができる。
【００９９】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、図１〜図７を参照しながら説明した第１の実施の形態のベルレス式装入装置０を用いて１回の装入の間に、(v) 第１のホッパ4-1 または4-2 から高炉主原料を排出した後に第２のホッパ５からの少量装入原料の排出を開始するか、(vi)第２のホッパ５から少量装入原料を排出した後に第１のホッパ4-1 または4-2 からの高炉主原料の排出を開始するか、または(vii) 第１のホッパ4-1 または4-2 からの高炉主原料の排出途中に、第２のホッパ５からの少量装入原料の排出を開始する。以下、この(v) 項〜(vii) 項について説明する。
【０１００】
(v) 項について
大容量の第１のホッパ4-1 または4-2 から装入する塊コークスの一部を第２のホッパ５に振り分けておき、第１のホッパ4-1 または4-2 からの塊コークスの装入１バッチ内の最終のタイミング、すなわち炉中心部への装入タイミングで、第２のホッパ５からの塊コークスの排出を開始することにより、炉体12の中心部の通気抵抗の低減を図ることができ、これにより、炉体12の中心部のガス温度の上昇を図ることができる。
【０１０１】
表１は、第１のホッパ4-1 、4-2 のみを用いて塊コークスを装入した従来例のコークス装入方法を示すものであり、表２は、第１のホッパ4-1 、4-2 および第２のホッパ５を用いて塊コークスを装入した本発明例のコークス装入方法を示すものである。また、図12は、この従来例および本発明例について、炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【０１０２】
【表１】
【０１０３】
【表２】
【０１０４】
なお、表１および表２におけるノッチ１〜ノッチ11とは、傾動旋回シュート11の傾動位置で、各々の傾動位置での傾動角度を50°〜10°の範囲で順次角度を減じて割りつけられたことを示すものである。また、表１および表２における傾動角の下の欄の数字は、各々の傾動位置（傾動角）での傾動旋回シュートの旋回数を示す。
【０１０５】
表１、表２および図12に示すように、本実施の形態によれば、炉体12の中心部のガス温度上昇を図ることができ、より安定した高炉操業を実現することができる。
【０１０６】
(v) 項の２例目について
大容量の第１のホッパ4-1 、4-2 から装入する塊コークスの一部を第２のホッパ５に振り分けておき、第１のホッパ4-1 または4-2 からの鉱石の装入１バッチ内の最終のタイミング、すなわち炉中心部への装入タイミングで、第２のホッパ５からの塊コークスの排出を開始することにより、炉体12の中心部の通気抵抗減を図ることができ、これにより、炉体12の中心部のガス温度上昇を図ることができる。
【０１０７】
表３は、第１のホッパ4-1 、4-2 のみを用いて鉱石を装入した従来例の鉱石装入方法を示すものであり、表４は、第１のホッパ4-1 、4-2 を用いて鉱石を第２のホッパ５を用いて塊コークスを装入した本発明例の鉱石装入方法を示すものである。また、図13は、この従来例および本発明例について、炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【０１０８】
【表３】
【０１０９】
【表４】
【０１１０】
なお、表３および表４におけるノッチ１〜ノッチ11、傾動角の下の欄の数字は、いずれも表１における場合と同じである。
表３、表４および図13に示すように、本実施の形態によれば、炉体12の中心部のガス温度上昇を図ることができ、より安定した高炉操業を実現することができる。
【０１１１】
(vi)項について
塊コークス装入１バッチ内で、第１のホッパ4-1 、4-2 からの塊コークス装入前に、第２のホッパ５に収容した粒度の小さい篩下コークスを装入し、続いて大容量バンカーから塊コークスを装入する。これにより、炉壁側の通気抵抗の増加を図り、壁側のガス温度の低下による炉壁保護を図ることができる。
【０１１２】
表５は、本実施例の篩下コークス装入方法を示すものである。また、図14は、従来例および本発明例について、炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【０１１３】
【表５】
【０１１４】
なお、表５におけるノッチ１〜ノッチ11、傾動角の下の欄の数字は、いずれも表１における場合と同じである。
表５および図14に示すように、本実施の形態によれば、炉壁側の通気抵抗の増加を図り、これにより、壁側のガス温度の低下による炉壁保護を図ることができる。
【０１１５】
(vii) 項について
鉱石装入１バッチ内で、第１のホッパ4-1 、4-2 の鉱石内の予め決められたレベルに劣質鉱石を収容しておき、図15にグラフで示す劣質鉱石排出タイミングを、第１のホッパ4-1 、4-2 におけるファンネルフロー排出特性に基づいて予め予測しておき、そのタイミングに合わせて、第２のホッパ５に収容しておいた篩下コークスを同タイミングに排出装入した（表６参照）。表６で篩下コークスは鉱石の３ノッチの３旋回の最後の旋回の時に混合して排出され、５ノッチの２旋回の最初の１旋回目で同じタイミングに排出が完了することを示す。傾動旋回シュートの旋回数は合計10旋回で、このうちの４旋回は同じタイミングに排出を開始したことを示している。
【０１１６】
【表６】
【０１１７】
表６および図15に示すように、本実施の形態によれば、劣質鉱石と篩下コークスとの混合を促進することができ、劣質鉱石の還元反応を篩下コークスにより助成することができる。このため、劣質鉱石による高炉内の通気性阻害を防止することができる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、高炉主原料と少量装入原料とを組み合わせて原料の分割装入を行う際に好適に用いることができるベルレス式装入装置と、ベルレス式装入装置を用いた高炉の操業方法とを提供することができた。具体的には、本発明にかかるベルレス式装入装置および高炉の操業方法により、所定の原料を、他の原料と混合することなく所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入することができる。
【０１１９】
かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本実施の形態における高炉のベルレス式装入装置の構成を示す正面図である。
【図２】第１の本実施の形態のベルレス式装入装置の構成を一部省略するとともに透過した状態で示す斜視図である。
【図３】図１におけるI−I矢視図である。
【図４】原料排出部の近傍を拡大して示す説明図である。
【図５】 (Ｓ／Ｄ) と (Ｌ／Ｄ) との関係をまとめて示すグラフである。
【図６】第１のホッパのような大容量のホッパに収容された高炉主原料の状態を示す説明図であり、図５(a) は、高炉主原料が小容量である場合を示し、図５(b) は高炉主原料が大容量である場合を示す。
【図７】装入回数を４回とした場合の各ホッパＡ〜Ｃに各原料Ｃ、Ｍ、Ｏ１、Ｏ２を装入する順序を経時的に示す説明図である。
【図８】少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を示すグラフである。
【図９】少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を示すグラフである。
【図１０】少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を示すグラフである。
【図１１】少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を示すグラフである。
【図１２】従来例および本発明例について炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【図１３】従来例および本発明例について炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【図１４】従来例および本発明例について炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【図１５】劣質鉱石の排出タイミングを示すグラフである。
【図１６】代表的なベルレス式装入装置を模式的に示す説明図である。
【図１７】代表的なベルレス式装入装置を模式的に示す説明図である。
【図１８】特開平６−271915号公報により提案されたベルレス式装入装置を示す説明図である。
【符号の説明】
０：ベルレス式装入装置
１：装入コンベア
２：切替シュート
３：装入シュート
４：大容量ホッパ
５：小容量ホッパ
６：小容量原料傾斜シュート
７：小容量原料排出口
８：大容量原料排出口
９：集合ホッパ
10：旋回シュート駆動装置
11：傾動旋回シュート
12：炉体
13：炉内原料
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の操業方法およびベルレス式装入装置に関する。より具体的には、本発明は、例えば、鉄鉱石やコークス等の主要原料（本明細書では、「高炉主原料」という）と、炉内に少量装入される原料（本明細書では「少量装入原料」という）とを組み合わせて各原料毎に個別に装入する際に好適に用いることが可能な高炉の操業方法およびベルレス式装入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉主原料や少量装入原料といった高炉装入原料の炉頂装入装置としてベル式装入装置が用いられていた。しかし、近年、装入物の分布制御性が優れることからベルレス式装入装置が用いられるようになってきた。図16および図17は、いずれも、代表的なベルレス式装入装置を模式的に示す説明図である。
【０００３】
図16は、高炉原料を収容するホッパ4aを並列に２ケ設置した、いわゆる並列２ホッパ方式のベルレス式装入装置を示す説明図であり、図16(a) は概略説明図、図16(b) は図16(a) におけるＡ−Ａ矢視図である。なお、後述する図17および図18においても、それぞれ図17(a) 、図18(a) は概略説明図であり、図17(b) 、図18(b) は、それぞれ図17(a) 、図18(a) におけるＡ−Ａ矢視図である。
【０００４】
しかし、図16(a) および図16(b) に示す並列２ホッパ方式のベルレス式装入装置では、左右のホッパ4a、4aからそれぞれ排出された高炉原料は、各ホッパ4aの排出口が炉体の炉芯軸から等距離だけ偏芯配置されているため、左右のホッパ4a、4aの下方に配置された集合ホッパ９を介して旋回シュート11から落下することとなる。このため、炉内へ排出された高炉原料の円周方向の分布に偏りを生じ易く、炉内原料13の分布が不均一になり易い。
【０００５】
かかる欠点を改善するため、例えば特開昭49−103804号公報や特開平４− 36412号公報には、図17(a) および図17(b) に示すように、同容量の３個以上のホッパ4bを炉体の炉芯軸周りに並設したベルレス式装入装置が提案されている。
【０００６】
ところで、高炉の炉頂部に設けられる装入装置は、大気圧よりも高い条件での操業、いわゆる高圧操業を行われる。このため、高炉内への原料装入時には、たとえ少量の原料を装入する場合であってもホッパ4b内の均圧操作および排圧操作を行う必要がある。そのため、この提案にかかるベルレス式装入装置を用いて複数種の装入原料を個別に装入する場合、原料を分割して装入すればするほど、１回の装入に長時間を要するようになり、これにより装入チャージ数（回数）が抑制され、３個のホッパ4bを設置したメリットが相殺される。また、３個のホッパ4bの排出部分は炉体の炉芯軸から等距離だけ偏芯して配置されているため、特に装入される高炉原料が少量である場合には、旋回シュート11を介して炉内に落下する際に円周方向へのバランスが悪化し易く、炉内原料13の分布が不均一になり易い。さらに、限られた炉頂のスペースに同一の容量を有するホッパを３個以上配置するには、高炉の上部で炉頂ホッパ等の大荷重を十分に支持し得る強固な炉頂櫓設備や均排圧装置を設ける必要が生じ、設備費が著しく嵩む。
【０００７】
そこで、特開平６−271915号公報には、図18に示すように、炉頂にそれぞれ少なくとも２個ずつ設置された、容量が異なる大小２種類のホッパ4c、4dを用いて、主要装入原料および少量装入原料を装入し、原料を分割装入する際における主要装入原料１回当りの最大装入量を大容量ホッパにより確保するとともに、少量装入原料に充当する小容量ホッパにより均排圧時間を短縮したベルレス式装入装置が提案されている。
【０００８】
一方、装入される高炉原料としては、コークス、焼結鉱、塊鉱石さらにはペレットに大別されるが、低廉な原燃料を使用したいとの要請の高まりに伴い、その種類や粒度さらには性状等が多様化される傾向にある。また、上述したベルレス式装入装置を用いてこのような高炉原料を効果的に装入しようとする場合、高炉の半径方向の所定の位置に所定の種類の原燃料、所定の粒度の原燃料、所定の性状の原燃料の各々に対して、１回の装入を行うこと（以下、「１バッチ」という）が必要となる。
【０００９】
例えば特許第2808343 号公報には、粒径の大きいコークスを特別に高炉中心に装入するには、装入のために通常装入されているコークスとは別に新たに１バッチを設ける必要があることが開示されている。しかし、一般的にかかる特別な目的に使用される原燃料は少量であり、このために新たに１バッチ設けると、ホッパ内の均圧操作および排圧操作に要する時間（以下、「均排圧時間」という）が増加し、装入装置の装入能力が大幅に制限される。
【００１０】
そこで、特開2001−192714号公報には、新たに１バッチ設けることなくペレットを高炉炉内の所定の位置に装入すべく、炉頂ホッパ内の予め決められた高さ位置に装入しておき、ホッパからのファンネルフロー排出特性を利用する発明が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来のいずれの発明によっても、所定の原料を所定の位置に低コストかつ高効率で確実に装入することにより炉内における装入物の分布を理想的な状態に近づけることは、できない。
【００１２】
すなわち、特開平６−271915号公報により開示された発明は、小容量のホッパ4dにより均排圧時間を短縮するものである。しかし、本発明者らの検討結果によれば、複数のホッパ4dから排出される高炉原料は、旋回シュート11に至る垂直シュート（図示しない）が１流路しか設けられていないため、高炉原料の炉内排出時間が律速となる。よって、均排圧時間の短縮メリットが相殺されてしまい、多分割装入を行っても、上述したように２ホッパの装入回数しか稼げないこととなる。また、限られた炉頂の空間に大容量の２個の炉頂ホッパ4c、4cおよび小容量の炉頂ホッパ4d、4dを設置するためには、高炉上部で炉頂ホッパ等の荷重を十分に支持し得る強固な炉頂櫓設備や均排圧装置を設ける必要があり、設備費が著しく嵩んでしまう。
【００１３】
一方、特開2001−192714号公報に開示された発明では、所定の原料が他の原料と混合されることを回避できず、所定の原料を所定の位置に正確に装入することが難しい。
【００１４】
このように、従来のいずれの発明によっても、所定の原料を所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入することにより炉内における装入物の分布を理想的な状態に近づけることは、事実上、不可能であった。
【００１５】
本発明は、従来の技術が有するかかる課題に鑑みてなされたものであり、高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供すること、具体的には、高炉主原料と少量装入原料とを組み合わせて各原料毎に個別に装入する際に好適に用いることができる高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供することである。
【００１６】
より具体的には、本発明は、所定の原料を所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入することができる高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高炉の炉体の上方に配置された少なくとも２基の第１のホッパにそれぞれ収容された１種または２種以上の高炉主原料を切り換えて炉内に装入する際に、該第１のホッパによる高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において、高炉の炉体の上方に配置された少なくとも１基の第２のホッパに収容された少量装入原料を炉内に装入するとともに、この少量装入原料がペレットである場合には、少量装入原料は予め平坦に形成された高炉の炉壁部近傍のテラス部分に装入され、または、少量装入原料がＴｉＯ ２ 含有物である場合には、高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には高炉の炉壁部近傍にかけて、もしくは高炉の炉底部の温度の上昇時には高炉の中間部近傍から中心部分にかけて、装入されることを特徴とする高炉の操業方法である。
【００２０】
少量装入原料がペレットである場合には、少量装入原料が予め平坦に形成された高炉の炉壁部近傍のテラス部分に装入されることが、球形の転がり易いペレットを炉壁部の所望の位置に着床させることができるため、望ましい。
【００２１】
少量装入原料がＴｉＯ２含有物である場合には、高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には高炉の炉壁部近傍にかけて、もしくは高炉の炉底部の温度の上昇時には高炉の中間部近傍から中心部分にかけて、装入されることが、より効率的にＴｉの保護および炉底の目的部位に形成されるため、早期の炉底温度低下と装入ＴｉＯ２原単位低下とが達成でき、コスト的にも望ましい。
【００２２】
別の観点からは、本発明は、高炉の炉体の上方に配置された少なくとも２基の第１のホッパにそれぞれ収容された１種または２種以上の高炉主原料を切り換えて、炉内で傾動旋回する傾動旋回シュートを介して、炉内に装入する際に、傾動旋回シュートが傾動旋回している際に、高炉の炉体の上方に配置された少なくとも１基の第２のホッパに収容された少量装入原料である篩下コークスを、傾動旋回シュートを介して炉内に装入するとともに、篩下コークスの炉内への装入が、高炉主原料の炉内への装入途中に、開始されることを特徴とする高炉の操業方法である。
【００２４】
例えば、少量装入原料が篩下コークスまたは篩下焼結鉱であるとともに高炉主原料がコークスまたは鉱石である場合には、少量装入原料の炉内への装入が、高炉装入原料の炉内への装入が開始される前に、開始されることが、炉壁部の通気抵抗を増加させて炉壁側のガス流を抑制でき、これにより、炉壁側の温度を低下して炉壁の保護を図れるため、望ましい。
【００２５】
例えば、少量装入原料が篩下コークスである場合には、少量装入原料の炉内への装入が、高炉主原料の炉内への装入途中に、開始されることが、主原料中の劣質鉱石と篩下コークスとの混合を促進し、劣質鉱石の還元反応を助成することができるために望ましい。
【００２６】
さらに別の観点からは、本発明は、高炉の炉体の上方に配置されて、１種または２種以上の高炉主原料を収容する少なくとも２基の第１のホッパと、高炉の炉体の上方に配置されて、少量装入原料を収容する少なくとも１基の第２のホッパと、該少量装入原料または高炉主原料を切り換える原料切換制御系と、原料切換制御系により切り換えられた少量装入原料または高炉主原料を、炉内で傾動旋回することによって高炉の炉内へ装入する傾動旋回シュートとを備え、原料切換制御系が、高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において少量装入原料を炉内に装入するように、または、傾動旋回シュートが傾動旋回している際に少量装入原料を傾動旋回シュートを介して炉内に装入するように、前記少量装入原料または前記高炉主原料を切り換え可能であるとともに、第２のホッパの容量が、第１のホッパのコーン部の容量よりも小さく設定されることを特徴とするベルレス式装入装置である。
【００２７】
この本発明にかかるベルレス式装入装置では、（ａ）少なくとも１基の第２のホッパが、炉芯軸から偏芯した位置に配置されること、（ｂ）第１のホッパが２基設けられる場合には、第１のホッパは前記高炉の炉体の炉芯軸に対称に配置されること、（ｃ）第２のホッパの容量が、第１のホッパの容量よりも小さく設定されること、（ｄ）第２のホッパの原料排出部の軸が、高炉の炉体の炉芯軸と略平行に設けられること、（ｅ）原料排出部の軸方向長さ（Ｌ）と、該原料排出部の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１以上であることが、それぞれ望ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
(第１の実施の形態)
以下、本発明にかかる高炉の操業方法およびベルレス式装入装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本実施の形態におけるベルレス式装入装置０の構成を示す正面図である。図２は、このベルレス式装入装置０の構成を一部省略するとともに透視状態で示す斜視図である。さらに、図３は、図１におけるI−I矢視図である。
【００３０】
図１〜図３に示すように、本実施の形態のベルレス式装入装置０は、高炉の炉体12における高炉原料の炉頂装入装置であって、第１のホッパ4-1 、4-2 と、第２のホッパ５と、傾斜シュート６と、原料切換制御系14とを備えている。そこで、ベルレス式装入装置０のこれらの構成要素について順次説明する。
【００３１】
[第１のホッパ4-1 、4-2]
このベルレス式装入装置０は第１のホッパ4-1 、4-2 を有する。第１のホッパ4-1 、4-2 はコーン部を有し、高炉主原料用として使用されるものであり、この種のホッパとして慣用されるものである。そして、定められた装入スケジュールに従って、装入コンベア１から送られてきた高炉主原料が、切替シュート２を介して選択装入される。
【００３２】
また、本実施の形態では、第１のホッパ4-1 、4-2 は炉体12の炉芯軸に対称に２個配置される。なお、図１〜図３においては、図面の理解を容易化するため、これら２個の第１のホッパ4-1 、4-2 に符合Ａ、Ｂを付してある。
【００３３】
第１のホッパ4-1 、4-2 の下部であって炉体12の炉芯軸上に設けられた集合ホッパ９により、第１のホッパ4-1 、4-2 の大容量原料排出口８-1、８-2がそれぞれ固定支持されている。
【００３４】
[第２のホッパ５]
このベルレス式装入装置０は、第２のホッパ５を有する。第２のホッパ５は、少量装入原料用であり、第１のホッパ4-1 、4-2 の容量 (高炉主原料１回当たりの最大装入量) よりも小容量である。
【００３５】
すなわち、例えば上述した第１のホッパ4-1 、4-2 のような大容量のホッパにより大容量の高炉主原料を受入れて排出する場合、いわゆるアリ地獄状流下に類似したファンネルフローとなる。したがって、大容量のホッパによれば、かかるファンネルフローを利用して、初期粒径は小さく時間の経過とともに大きい粒径とする粒径経時変化をシャープに促進させることができる。
【００３６】
しかしながら、大容量のホッパに小容量の高炉主原料を受入れて排出する場合、ホッパ内を占める原料容積が少ないために空間容積が大きくなり、均排圧時間が長くなり、また同一のパージガス量も大きくなってエネルギ動力コストが高くなる。このため、小容量の高炉主原料の装入が必要な場合、大容量のホッパだけを用いて炉頂装入装置を構成することは望ましくない。
【００３７】
これに対し、本実施の形態のように、大容量の第１のホッパ4-1 、4-2 とともに小容量の第２のホッパ５を用いてベルレス式装入装置０を構成すれば、小容量の少量装入原料を装入する際にはこの第２のホッパ５を使用することにより、装入時間の短縮とエネルギ動力コストの削減（装入ベルト駆動時間、弁操作およびガスパージ量等）とを図ることができる。
【００３８】
また、後述するように、第２のホッパ５は、使用量が制限される少量装入原料、例えば反応性の悪い低品位原料等を好適に装入することができるため、傾動旋回シュート11を１〜４旋回させることにより、円周方向にバランスよく均一に装入できる。
【００３９】
また、図１に示す本実施の形態のベルレス式装入装置０によれば、定められた装入スケジュールに従って、装入コンベア１から送られてきた装入原料が、切替シュート２によって選択装入される。
【００４０】
本実施の形態では、第１のホッパ4-1 、4-2 および第２のホッパ５のいずれもが、他のホッパに対して、少なくとも均排圧、秤量および原料排出に関して、完全に独立して制御することができるように構成されている。
【００４１】
なお、第２のホッパ５を第１のホッパ4-1 、4-2 の間に配設する場所や位置等は、炉頂付近における設置可能な位置であればよく、特定の位置には限定されない。このため、限られた炉頂の空間を有効に利用でき、設備費の削減を図ることもできる。
【００４２】
図１〜図３においては、この第２のホッパ５に符合Ｃを付してある。第２のホッパ５の原料排出部７の軸は、炉体12の炉芯軸と略平行に炉芯軸上に設けられている。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、原料排出部７の軸方向長さ（Ｌ）と、原料排出部７の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）は１以上であり、これは本実施の形態のベルレス式装入装置０を用いて実用上問題ない操業を行うためには望ましい。
【００４４】
図４は、この原料排出部７の近傍を拡大して示す説明図である。同図に示すように、本実施の形態では、第１のホッパ4-1 、4-2 と、第２のホッパ５とを用い、第１のホッパ4-1 、4-2 を炉体12の炉芯軸に対称に並設するとともに第２のホッパ５からの原料排出部７は、後述する傾斜シュート６を介する。このため、排出される高炉原料は、傾斜ベクトルを有して飛散流下することとなる。
【００４５】
そこで、かかる傾斜ベクトルを消失させて傾動旋回シュート11への供給を分散することなく、かつ垂直に落下させるため、原料排出部７の垂直方向長さＬと、この原料排出部７の内径Ｄとの比を、ある範囲に限定することが有効である。
【００４６】
かかる観点から、本発明者らは、原料排出部７の垂直方向長さＬとその内径Ｄとの比について、高炉原料の飛散防止を図ることができる好適な範囲について、確認試験を行った。すなわち、上述した図４に示す装置の下方にボックス（図示しない）を配置し、このボックスに落下する高炉原料を受け取った。
【００４７】
この確認試験では、高炉原料としてはコークスを用い、内径Ｄを500(mm) とし、傾斜シュート６の傾斜角度θを40°とし、高炉原料の流下流量Ｖを0.3(m3/sec) とし、ホッパ５-1から炉体12の炉芯軸上相当に４(m) オフセットさせて配置した原料排出部７の垂直方向長さＬを適宜変更して、原料排出部７の下端排出口から３(m) 下方の位置における流下原料の拡がり寸法Ｓ(mm)を測定した。 (Ｓ／Ｄ) と (Ｌ／Ｄ) との関係を図５にグラフにまとめて示す。
【００４８】
図５に示すグラフから、比 (Ｌ／Ｄ) を1. 0以上とすれば、原料排出部７の下端排出口から３ｍ下での流下原料の拡がり寸法Ｓは安定し、急激な変化は生じないことがわかった。
【００４９】
以上の確認試験の結果に基づき、(a) 原料排出部７は炉体12の炉芯軸上に略垂直に設けること、(b) 原料排出部７の垂直方向長さＬとその内径Ｄとの比 (Ｌ／Ｄ) を1.0 以上とすることが有効であることがわかった。このため、本実施の形態では、原料排出部７の軸方向長さ（Ｌ）と、原料排出部７の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）は１以上としている。また、原料の粒径、形状さらには流量等によっても異なるが、比（Ｌ／Ｄ）を大きく取り過ぎても、管内閉塞現象が生じるため、同様の観点から、かかる比（Ｌ／Ｄ）は1.5 程度とすることが望ましい。
【００５０】
さらに、本実施の形態のベルレス式装入装置０では、装入原料の多様化に対応して少量装入原料を収容するために小容量の第２のホッパ５を用いているが、この第２のホッパ５を用いた場合にも円周方向にバランスよく均一に装入して円周方向の偏差を抑制して傾動旋回シュート11への原料落下供給を分散させずに行うには、第２のホッパ５から落下供給される少量装入原料を傾動旋回シュート11上へ垂直に落下させて炉内に装入（排出）させる際に、少量装入原料を傾動旋回シュート11を１〜４旋回させることが望ましい。
【００５１】
このように比（Ｌ／Ｄ）を１以下にして飛散防止を図れば、排出原料を炉芯に装入する場合には、傾動旋回シュート11の傾動角を例えば８度ないし11度程度に小さくすれば、傾動旋回シュート11に衝突しないように原料排出部７の排出口から直接炉内に垂下投入することも可能である。
【００５２】
さらに、本実施の形態では、第２のホッパ５の容量は、後述するように、第１のホッパ4-1 、4-2 のコーン部の容量以下であり、例えば第１のホッパ4-1 、4-2 の容量の20％以下であることが望ましい。
【００５３】
図６は、例えば第１のホッパ4-1 、4-2 のような大容量のホッパに収容された原料の状態を示す説明図であり、図６(a) は、原料が小容量である場合を示し、図６(b) は原料が大容量である場合を示す。
【００５４】
図６(b) に示すように、大容量のホッパに大容量の高炉主原料を受入れて排出する場合には、ファンネルフローとなる。したがって、大容量の高炉主原料を排出する場合には、このファンネルフローを利用して、図６(b) 中に示す▲１▼→▲２▼→▲３▼の原料排出順序で、初期粒径▲１▼は小さく時間経過とともに大きい粒径▲３▼とする粒径経時変化をシャープに促進させることが可能である。
【００５５】
しかしながら、図６(a) に示すように大容量のホッパに小容量の少量装入原料を受入れて排出しようとすると、大容量のホッパのコーン部内に占める原料容積が少ないため、上述したファンネルフローになり難く、粒径経時変化が抑制される。
【００５６】
このため、小容量の少量装入原料を装入する際に、大容量のホッパを用いる必然性は少なく、効率的に短時間で装入するためには、少量装入原料用として、小容量のホッパを用いることが望ましい。
【００５７】
このように、ファンネルフローを生じ難いホッパ内の原料の堆積容量は、大容量のホッパのコーン部の容量以下に相当するため、本実施の形態では、第２のホッパ５の容量は、第１のホッパ4-1 、4-2 の容量の20％以下と設定する。なお、通常のホッパでは、大容量のホッパのコーン部の容量は全体の容量の20％以下であることから、本実施の形態では、第２のホッパ５の容量は第１のホッパ4-1 、4-2 の容量の20％以下であることが望ましい。
【００５８】
なお、本実施の形態では、第２のホッパ５として小容量のホッパを用いるため、原料排出部７を炉体12の軸芯上に垂直に配置でき、直接軸芯上へ原料供給を行うことができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、小容量の第２のホッパ５を用いることにより、原料受入および装入準備を短時間で完了することができる。これにより、本実施の形態によれば、原料供給タイミングの選択の自由度を高めることもできる。
【００６０】
また、本実施の形態では、小容量の第２のホッパ５を用いることにより、装入時間の短縮と動力コスト削減（装入ベルト駆動時間、弁操作、ガスパージ量等）とを図ることができ、ランニングコストの削減を図ることもできる。
【００６１】
[傾斜シュート６]
本実施の形態では、第２のホッパ５の原料排出部７と、第２のホッパ５の本体とは、炉体12の炉芯軸に対して傾斜して配置された傾斜シュート６により連結される。
【００６２】
集合ホッパ９により炉体12の炉内に供給された炉内装入原料13は、炉体12の上部に配置された旋回シュート駆動装置10によって傾動旋回される傾動旋回シュート11により、炉内に装入される。
【００６３】
[原料切換制御系14]
原料切換制御系14は、少量装入原料または高炉主原料の装入を切り換えるためのものであり、慣用の手段により制御信号を各ホッパーの均排圧弁や排出ゲート等に伝達することにより、少量装入原料または高炉主原料を切り換えて、上述した傾動旋回シュート11に供給する。
【００６４】
本実施の形態の原料切換制御系14は、以下に列記するふたつの機能、すなわち(i) 高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において少量装入原料を炉内に装入し、または(ii)傾動旋回シュート11が傾動旋回している際に少量装入原料を傾動旋回シュート11を介して炉内に装入するように、少量装入原料または高炉主原料を切り換える機能を有する。
【００６５】
このようにして原料切換制御系14によって切り換えられた少量装入原料または高炉主原料は、炉内で傾動旋回する傾動旋回シュート11に送られ、この傾動旋回シュート11によって炉体12の内部へ装入される。
【００６６】
本実施の形態のベルレス式装入装置０は、このように２基の第１のホッパ4-1 、4-2 と第２のホッパ５とを有するものであり、２基の第１のホッパ4-1 、4-2 には大容量の高炉主原料、すなわちコークスＣおよび鉱石Ｏを順番に貯留排出する間に割り込んで任意のタイミングに第２のホッパ５に少量装入原料Ｍを貯留、排出することができる。
【００６７】
すなわち、本実施の形態では、炉体12の上方に配置された２基の第１のホッパ4-1 、4-2 にそれぞれ収容された２種の高炉主原料を切り換えて炉内に装入する際に、第１のホッパ4-1 、4-2 による高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において、炉体12の上方に配置された第２のホッパ５に収容された少量装入原料を炉内に装入しながら、高炉の操業を行うことができる。
【００６８】
前述した図３に示すように、本実施の形態では、各ホッパＡ、Ｂ、Ｃに対して、各ホッパＡ、Ｂに装入するＣ、Ｏ１、Ｏ２ (Ｏ１、Ｏ２はＯを分割したもの) と、Ｃに装入するＭは、以下の例に列記するように決定すればよい。
【００６９】
(a) 装入回数を２回とする場合：Ｃ↓Ｏ↓（ここでＣ：コークス、Ｏ：焼結を含む鉱石とする）
(b) 装入回数を３回とする場合：Ｃ↓Ｍ↓Ｏ↓（ここでＣ：コークス、Ｍ：少量装入原料、Ｏ：焼結を含む鉱石とする。ここで、ＭはＣの後で定期的に装入する場合の例を示す。)
(c) 装入回数を４回とする場合：Ｃ↓Ｍ↓Ｏ１↓Ｏ２↓（ここでＣ：コークス、Ｍ：少量装入原料、Ｏ１：普通粒径の焼結鉱、Ｏ２：細粒の焼結鉱とする。ここで、ＭはＣの後で定期的に装入する場合の例を示す。）
【００７２】
なお、図７は、装入回数を４回とした場合の各ホッパＡ〜Ｃに各原料Ｃ、Ｍ、Ｏ１、Ｏ２ (Ｍは定期的に) を装入する順序を経時的に示す説明図である。
このように、装入回数を２回とした場合 (上記(a) 項参照) 、および装入回数を３回とした場合 (上記(b) 項参照) には、第１のホッパＡおよびＢで受け入れる高炉主原料Ｃ、Ｏのローテーションは固定されることとなる。
【００７３】
これに対し、装入回数を４回とした場合 (上記(c) 項参照) には、第１のホッパＡおよびＢで受け入れる高炉主原料Ｃ、Ｏ１、Ｏ２のローテーションは固定されず、順次入れ替わる。このように、本実施の形態によれば、高炉主原料Ｃ、Ｏ１、Ｏ２が特定のホッパに固定されずに順次入れ替わりながら使用されるため、炉体12の炉内に装入された際に円周方向への供給バランスが不均一になり難くなり、高炉への装入物の偏差の発生を解消することができる。このため、本実施の形態によれば、図16(a) および図16(b) を参照しながら説明した並列２ホッパ型ベルレス装入装置の欠点である装入偏差を確実に解消することができる。
【００７４】
このため、本実施の形態によれば、層内において、高炉主原料および少量装入原料の分布状況を、これまでには得られなかったような理想的な分布に改善することができた。
【００７５】
このように、本実施の形態では、第１のホッパ4-1 、4-2 および第２のホッパ５を有するとともに、原料排出部７の軸方向長さ（Ｌ）と、原料排出部の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１以上であるように構成したため、少量装入原料を高炉内の所望の位置に高精度で装入できるという極めて優れた効果を得られる。
【００７６】
このように、本実施の形態により、所定の少量装入原料を、他の原料と混合することなく所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入するための高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供できた。具体的には、本実施の形態によれば、所定の少量装入原料を所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入することができる高炉の操業方法およびベルレス式装入装置を提供できた。
【００７７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、以降の各実施の形態は、
上述した第１の実施の形態と同じベルレス式装入装置０を用い、高炉の操業を行うものである。そこで、ベルレス式装入装置０の構造に関する説明は省略し、相違する部分だけを説明する。
【００７８】
本実施の形態では、図１〜図７を参照しながら説明した第１の実施の形態のベルレス式装入装置０を用いて、
(i) 第２のホッパ５に収容される少量装入原料が、Fe含有量が80質量％以上の還元鉄、細断スクラップ、塊コークスまたはこれらの混合物である場合には、この少量装入原料を高炉の中心部近傍に装入し、
【００７９】
(ii)第２のホッパ５に収容される少量装入原料が、細粒の鉱石、細粒のコークスまたはこれらの混合物である場合には、この少量装入原料を、高炉の炉壁部近傍に装入し、
(iii) 第２のホッパ５に収容される少量装入原料がペレットである場合には、この少量装入原料を、予めフラットに形成された高炉の炉壁部近傍のテラス部分に選択的に装入し、または
【００８０】
(iv)第２のホッパ５に収容される小量装入原料がTiO2含有物である場合には、この少量装入原料を、高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には高炉の炉壁部近傍にかけて、または高炉の炉底部の温度の上昇時には高炉の中間部近傍から中心部分にかけて、選択的に装入するものである。以下、この(i) 項〜(iv)項について順次説明する。
【００８１】
(i) 項について
▲１▼第２のホッパ５に、少量装入原料として、Fe含有量が80質量％以上の還元鉄を収容しておき、この少量装入原料を所定量 (例えば20Kg/pt 程度) 、炉体12の中心部近傍に装入する。
【００８２】
このようにして、少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を、図８にグラフで示す。なお、以降のデータは、全て、計算機を用いて行ったシミュレーションにより得られた結果である。
【００８３】
同図にグラフで示すように、本実施例により、炉体12の炉芯部の活性化、すなわち、溶銑滴下による炉芯部の温度上昇を図ることができる。これは、炉中心部のガス温度の上昇により確認することができる。
【００８４】
▲２▼第２のホッパ５に、少量装入原料として、30mmで篩った篩上大径コークスを収容しておき、この少量装入原料を所定量(30kg/pt) 、炉体12の中心部近傍に選択的に装入する。
【００８５】
このようにして、少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を、図９にグラフで示す。
同図にグラフで示すように、本実施例により、炉体12の炉芯部の活性化、すなわち炉芯心部の温度上昇を図ることができる。これは、炉中心部のガス温度の上昇により確認できる。
【００８６】
なお、本例▲１▼で用いたFe含有量が80質量％以上の還元鉄、▲２▼で用いた塊コークス以外に、細断スクラップ、またはこれらの混合物を少量装入原料として装入しても、同様の効果を得ることができる。
【００８７】
(ii)項について
第２のホッパ５に、少量装入原料として、３〜10mmの細粒の焼結鉱を収容しておき、この少量装入原料を所定量 (例えば30Kg/pt 程度) 、高炉炉壁部近傍に装入する。
【００８８】
このようにして、少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を、図10にグラフで示す。
同図にグラフで示すように、本例により、炉壁部のガス流を抑制することができ、これにより、炉壁部のガス温度低下（炉壁保護）を図ることができる。
【００８９】
なお、本例で用いた３〜10mmの細粒焼結鉱以外に、他の細粒の鉱石、細粒のコークスまたは細粒のコークスまたは細粒の鉱石と細粒のコークスとの混合物を少量装入原料として装入しても、同様の効果を得ることができる。
【００９０】
(iii) 項について
第２のホッパ５に、少量装入原料として、従来、Ｃ↓Ｏ↓Ｏ↓のＯ↓のいずれかに混入させて装入していたペレット（ペレット比15％換算）を収容しておき、この少量装入原料を、予めフラットに形成された高炉炉壁部近傍のテラス部分に選択的に装入する。
【００９１】
このようにして、少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を、図11にグラフで示す。
同図にグラフで示すように、本例により、炉壁部へのペレットの安定着床を図ることが可能となり、これにより、炉壁部のガス温度の安定化を図ることができる。
【００９２】
(iv)項について
高炉炉底部の煉瓦侵食防止対策として、TiO2を多量に含む少量装入原料を装入することは一般的に良く知られている。通常、Ｃ↓Ｏ↓Ｏ↓のＯ↓のいずれかにTiO2を多量に含む少量装入原料を混入させて装入する。
【００９３】
しかしながら、高炉炉底部の煉瓦侵食防止対象部位は、側壁部および底部の２箇所に大別され、各々の部位の保護目的によりTiO2を多量に含む少量装入原料の装入方法は変更すべきであるものの、従来の方法によっては、かかる制御は困難であった。
【００９４】
これに対し、本実施例によれば、TiO2含有物である少量装入原料を第２のホッパ５に収容しておき、高炉炉底側壁部の温度の上昇時には高炉炉壁部近傍にかけて、または高炉炉底部の温度の上昇時には高炉中間部近傍から中心部分にかけて、装入する。
【００９５】
これにより、より効率的にTiの保護層を炉底の目的部位に確実に形成することができる。
このように、本実施の形態では、少量装入原料がFe含有量が80質量％以上の還元鉄、細断スクラップ、塊コークスまたはこれらの混合物である場合には、少量装入原料を高炉の中心部近傍に装入する。これにより、この中心部の高温ガス流量の増加、および滴下溶銑量の増加により、炉芯部の昇温活性化を図って高炉の安定操業を達成することができる。
【００９６】
また、本実施の形態では、少量装入原料が細粒の鉱石、細粒のコークスまたはこれらの混合物である場合には、少量装入原料を高炉の炉壁部近傍に装入する。これにより、炉壁部の通気抵抗を増加させ、炉壁側のガス流を抑制できるため、炉壁側の温度を低下して、炉壁の保護を図ることができる。
【００９７】
また、本実施の形態では、少量装入原料がペレットである場合には、少量装入原料を予め平坦に形成された高炉の炉壁部近傍のテラス部分に装入する。これにより、球形の転がり易いペレットを炉壁部の所望の位置に着床させることができる。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、少量装入原料がTiO2含有物である場合には、少量装入原料を、高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には高炉炉壁部近傍にかけて、もしくは高炉の高炉炉底部の温度の上昇時には高炉中間部近傍から中心部分にかけて、装入する。これにより、より効率的にTiの保護層を炉底の目的部位に確実に形成することができるため、早期の炉底温度の低下と装入TiO2原単位の低下とを達成することができ、コスト低減を図ることができる。
【００９９】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、図１〜図７を参照しながら説明した第１の実施の形態のベルレス式装入装置０を用いて１回の装入の間に、(v) 第１のホッパ4-1 または4-2 から高炉主原料を排出した後に第２のホッパ５からの少量装入原料の排出を開始するか、(vi)第２のホッパ５から少量装入原料を排出した後に第１のホッパ4-1 または4-2 からの高炉主原料の排出を開始するか、または(vii) 第１のホッパ4-1 または4-2 からの高炉主原料の排出途中に、第２のホッパ５からの少量装入原料の排出を開始する。以下、この(v) 項〜(vii) 項について説明する。
【０１００】
(v) 項について
大容量の第１のホッパ4-1 または4-2 から装入する塊コークスの一部を第２のホッパ５に振り分けておき、第１のホッパ4-1 または4-2 からの塊コークスの装入１バッチ内の最終のタイミング、すなわち炉中心部への装入タイミングで、第２のホッパ５からの塊コークスの排出を開始することにより、炉体12の中心部の通気抵抗の低減を図ることができ、これにより、炉体12の中心部のガス温度の上昇を図ることができる。
【０１０１】
表１は、第１のホッパ4-1 、4-2 のみを用いて塊コークスを装入した従来例のコークス装入方法を示すものであり、表２は、第１のホッパ4-1 、4-2 および第２のホッパ５を用いて塊コークスを装入した本発明例のコークス装入方法を示すものである。また、図12は、この従来例および本発明例について、炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【０１０２】
【表１】
【表２】
なお、表１および表２におけるノッチ１〜ノッチ11とは、傾動旋回シュート11の傾動位置で、各々の傾動位置での傾動角度を50°〜10°の範囲で順次角度を減じて割りつけられたことを示すものである。また、表１および表２における傾動角の下の欄の数字は、各々の傾動位置（傾動角）での傾動旋回シュートの旋回数を示す。
【０１０５】
表１、表２および図12に示すように、本実施の形態によれば、炉体12の中心部のガス温度上昇を図ることができ、より安定した高炉操業を実現することができる。
【０１０６】
(v) 項の２例目について
大容量の第１のホッパ4-1 、4-2 から装入する塊コークスの一部を第２のホッパ５に振り分けておき、第１のホッパ4-1 または4-2 からの鉱石の装入１バッチ内の最終のタイミング、すなわち炉中心部への装入タイミングで、第２のホッパ５からの塊コークスの排出を開始することにより、炉体12の中心部の通気抵抗減を図ることができ、これにより、炉体12の中心部のガス温度上昇を図ることができる。
【０１０７】
表３は、第１のホッパ4-1 、4-2 のみを用いて鉱石を装入した従来例の鉱石装入方法を示すものであり、表４は、第１のホッパ4-1 、4-2 を用いて鉱石を第２のホッパ５を用いて塊コークスを装入した本発明例の鉱石装入方法を示すものである。また、図13は、この従来例および本発明例について、炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【０１０８】
【表３】
【表４】
なお、表３および表４におけるノッチ１〜ノッチ11、傾動角の下の欄の数字は、いずれも表１における場合と同じである。
表３、表４および図13に示すように、本実施の形態によれば、炉体12の中心部のガス温度上昇を図ることができ、より安定した高炉操業を実現することができる。
【０１１１】
(vi)項について
塊コークス装入１バッチ内で、第１のホッパ4-1 、4-2 からの塊コークス装入前に、第２のホッパ５に収容した粒度の小さい篩下コークスを装入し、続いて大容量バンカーから塊コークスを装入する。これにより、炉壁側の通気抵抗の増加を図り、壁側のガス温度の低下による炉壁保護を図ることができる。
【０１１２】
表５は、本実施例の篩下コークス装入方法を示すものである。また、図14は、従来例および本発明例について、炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【０１１３】
【表５】
なお、表５におけるノッチ１〜ノッチ11、傾動角の下の欄の数字は、いずれも表１における場合と同じである。
表５および図14に示すように、本実施の形態によれば、炉壁側の通気抵抗の増加を図り、これにより、壁側のガス温度の低下による炉壁保護を図ることができる。
【０１１５】
(vii) 項について
鉱石装入１バッチ内で、第１のホッパ4-1 、4-2 の鉱石内の予め決められたレベルに劣質鉱石を収容しておき、図15にグラフで示す劣質鉱石排出タイミングを、第１のホッパ4-1 、4-2 におけるファンネルフロー排出特性に基づいて予め予測しておき、そのタイミングに合わせて、第２のホッパ５に収容しておいた篩下コークスを同タイミングに排出装入した（表６参照）。表６で篩下コークスは鉱石の３ノッチの３旋回の最後の旋回の時に混合して排出され、５ノッチの２旋回の最初の１旋回目で同じタイミングに排出が完了することを示す。傾動旋回シュートの旋回数は合計10旋回で、このうちの４旋回は同じタイミングに排出を開始したことを示している。
【０１１６】
【表６】
表６および図15に示すように、本実施の形態によれば、劣質鉱石と篩下コークスとの混合を促進することができ、劣質鉱石の還元反応を篩下コークスにより助成することができる。このため、劣質鉱石による高炉内の通気性阻害を防止することができる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、高炉主原料と少量装入原料とを組み合わせて原料の分割装入を行う際に好適に用いることができるベルレス式装入装置と、ベルレス式装入装置を用いた高炉の操業方法とを提供することができた。具体的には、本発明にかかるベルレス式装入装置および高炉の操業方法により、所定の原料を、他の原料と混合することなく所定の位置に、低コストかつ高効率で確実に装入することができる。
【０１１９】
かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本実施の形態における高炉のベルレス式装入装置の構成を示す正面図である。
【図２】第１の本実施の形態のベルレス式装入装置の構成を一部省略するとともに透過した状態で示す斜視図である。
【図３】図１におけるI−I矢視図である。
【図４】原料排出部の近傍を拡大して示す説明図である。
【図５】 (Ｓ／Ｄ) と (Ｌ／Ｄ) との関係をまとめて示すグラフである。
【図６】第１のホッパのような大容量のホッパに収容された高炉主原料の状態を示す説明図であり、図５(a) は、高炉主原料が小容量である場合を示し、図５(b) は高炉主原料が大容量である場合を示す。
【図７】装入回数を４回とした場合の各ホッパＡ〜Ｃに各原料Ｃ、Ｍ、Ｏ１、Ｏ２を装入する順序を経時的に示す説明図である。
【図８】少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を示すグラフである。
【図９】少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を示すグラフである。
【図１０】少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を示すグラフである。
【図１１】少量装入原料を装入した場合の炉内温度の分布の一例を示すグラフである。
【図１２】従来例および本発明例について炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【図１３】従来例および本発明例について炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【図１４】従来例および本発明例について炉内温度の分布の一例を示す説明図である。
【図１５】劣質鉱石の排出タイミングを示すグラフである。
【図１６】代表的なベルレス式装入装置を模式的に示す説明図である。
【図１７】代表的なベルレス式装入装置を模式的に示す説明図である。
【図１８】特開平６−271915号公報により提案されたベルレス式装入装置を示す説明図である。
【符号の説明】
０：ベルレス式装入装置
１：装入コンベア
２：切替シュート
３：装入シュート
４：大容量ホッパ
５：小容量ホッパ
６：小容量原料傾斜シュート
７：小容量原料排出口
８：大容量原料排出口
９：集合ホッパ
10：旋回シュート駆動装置
11：傾動旋回シュート
12：炉体
13：炉内原料
Claims (8)
- 高炉の炉体の上方に配置された少なくとも２基の第１のホッパにそれぞれ収容された１種または２種以上の高炉主原料を切り換えて炉内に装入する際に、
該第１のホッパによる前記高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において、該高炉の炉体の上方に配置された少なくとも１基の第２のホッパに収容された少量装入原料を炉内に装入するとともに、
前記少量装入原料がペレットである場合には、該少量装入原料は予め平坦に形成された前記高炉の炉壁部近傍のテラス部分に装入され、または
前記少量装入原料がＴｉＯ ２ 含有物である場合には、前記高炉の炉底側壁部の温度の上昇時には該高炉の炉壁部近傍にかけて、もしくは該高炉の炉底部の温度の上昇時には該高炉の中間部近傍から中心部分にかけて、装入されること
を特徴とする高炉の操業方法。 - 高炉の炉体の上方に配置された少なくとも２基の第１のホッパにそれぞれ収容された１種または２種以上の高炉主原料を切り換えて、炉内で傾動旋回する傾動旋回シュートを介して、炉内に装入する際に、
前記傾動旋回シュートが傾動旋回している際に、前記高炉の炉体の上方に配置された少なくとも１基の第２のホッパに収容された少量装入原料である篩下コークスを、該傾動旋回シュートを介して炉内に装入するとともに、
前記篩下コークスの炉内への装入は、前記高炉主原料の炉内への装入途中に、開始されること
を特徴とする高炉の操業方法。 - 高炉の炉体の上方に配置されて、１種または２種以上の高炉主原料を収容する少なくとも２基の第１のホッパと、
該高炉の炉体の上方に配置されて、少量装入原料を収容する少なくとも１基の第２のホッパと、
該少量装入原料または前記高炉主原料を切り換える原料切換制御系と、
該原料切換制御系により切り換えられた前記少量装入原料または前記高炉主原料を、炉内で傾動旋回することによって前記高炉の炉内へ装入する傾動旋回シュートとを備え、
前記原料切換制御系は、前記高炉主原料の装入タイミング以外の非装入タイミングの全部または一部において前記少量装入原料を前記炉内に装入するように、または、前記傾動旋回シュートが傾動旋回している際に前記少量装入原料を該傾動旋回シュートを介して前記炉内に装入するように、前記少量装入原料または前記高炉主原料を切り換え可能であるとともに、
前記第２のホッパの容量は、前記第１のホッパのコーン部の容量よりも小さく設定されること
を特徴とするベルレス式装入装置。 - 前記少なくとも１基の第２のホッパは、前記炉芯軸から偏芯した位置に配置される請求項３に記載されたベルレス式装入装置。
- 前記第１のホッパが２基設けられる場合には、該第１のホッパは前記高炉の炉体の炉芯軸に対称に配置される請求項３または請求項４に記載されたベルレス式装入装置。
- 前記第２のホッパの容量は、前記第１のホッパの容量よりも小さく設定される請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載されたベルレス式装入装置。
- 前記第２のホッパの原料排出部の軸は、前記高炉の炉体の炉芯軸と略平行に設けられる請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載されたベルレス式装入装置。
- 前記原料排出部の軸方向長さ（Ｌ）と、該原料排出部の内径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）は１以上である請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載されたベルレス式装入装置。
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