JP4182660B2 - Blast furnace operation method - Google Patents

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JP4182660B2 JP2001332574A JP2001332574A JP4182660B2 JP 4182660 B2 JP4182660 B2 JP 4182660B2 JP 2001332574 A JP2001332574 A JP 2001332574A JP 2001332574 A JP2001332574 A JP 2001332574A JP 4182660 B2 JP4182660 B2 JP 4182660B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉操業方法に関し、特に、低コークス比の下でも安定した操業を行うことができる高炉の操業方法について提案する。
【0002】
【従来の技術】
高炉の操業は、鉄鉱石等の原料とコークスとを交互に炉内へ装入することにより、炉内に主として鉱石層およびコークス層からなる堆積層を形成すると共に、炉下部の送風羽口(以下、単に「羽口」という)からは高温空気を送風し、前記堆積層中のコークスおよび羽口から吹込む微粉炭等を燃焼させて、COガス等の還元性ガスを含む高温の炉内ガスを発生させ、このガスが炉内の堆積層(鉱石層、コークス層)内を通って炉頂から排出される間に鉱石を還元し溶融して溶銑・溶滓とし、これらを出銑口から排出する一連の作業である。
【0003】
従来、こうした高炉の操業において、銑鉄の製造コストを下げるための努力がなされているが、なかでも溶銑1t当たりに必要なコークスの使用量(kg/t;以下「コークス比」という)を低下させることが有効であることがわかっている。もちろん、溶銑1tを製造するのに必要な原料(鉱石等)の量は決まっているから、前記コークス比を低下させるためには、高炉内に装入するコークスの量を装入鉱石量に対して相対的に少なくすることが必要になる。そして、このことは、装入物堆積層のうち、鉱石層厚とコークス層厚との比(以下、「O/C」と略記する)を大きくすることが必要になることを意味している。
【0004】
通常、前記O/Cを変更する場合、コークス層厚を変えずに鉱石層厚を増加する(1チャージあたりの鉱石装入量を増加させる)という操作をすることが多い。それは、コークス層厚を一定に維持することで、鉱石が溶融を開始する領域での炉内ガスの流通経路を確保するためである。しかし、「材料とプロセス」(vol.9、p.627−630)に報告されているように、高炉内鉱石層の厚みを増大させていくと、鉱石層上部に位置する鉱石の還元が遅れ、そのために、原料粒子の変形,融着に起因する圧力損失の上昇開始温度が低下するという問題が発生する。
【0005】
上述したように、コークス比を低減させるため鉱石層厚を厚くしていくことは、かえって炉内圧損の上昇原因となり易く、好ましくないことがある。特に、炉頂装入コークスの代わりに、羽口から微粉炭等の燃料を吹き込む操業を行う場合、炉頂からのコークス装入量を低下させなければならないため、鉱石層の厚みが相対的に大きく(コークス比低下)なる。従って、このような操業を行う場合には、鉱石層での圧損上昇が不可避に起こり、大きな間題となっていた。
【0006】
上記の問題を解決するには、鉱石層厚はそのまま変えず、またはむしろ低下させる一方で、コークス層厚を低下させることにより、炉内のO/Cの低下を実現して安定した高炉操業を行うことが必要になる。しかし、このような操業では、1チャージあたりのコークス装入量は少なくなるが、その少ない装入コークス量で適正なコークス層厚を維持することは、たとえベルレス装入装置のような装入物分布制御性の高い装入装置を使用したとしても、困難である。なお、ベルレス装入装置は、コークスや原料を旋回装入シュートを介して少量ずつ炉内に落とし込み、所定の位置に所定量のコークスや原料を比較的正確に装入堆積させることができるので、炉内に適正な装入分布を形成するのに好適に用いられるものである。
【0007】
ベルレス装入装置により高炉装入物、とくに炉頂でのコークス堆積形状を制御する例としては、特開平2000−212613号公報に開示されているような方法がある。この方法は、コークスを炉壁部から炉中心部へ向けて順次旋回装入していくにあたって、炉壁部近傍に堆積表面がほぼ平らなテラス部を設け、このテラス部より中心側にすり鉢状の傾斜部が生じるように装入する方法である。この際、その傾斜部の炉壁内側からの長さをr、炉口半径をroとしたときに、r/roの比が0.27以下となるようにして、炉口軸心部に粗粒コークスを主体とする混合層が形成されるように、コークスの堆積形状を制御することが肝要である。すなわち、このような方法によると、既に堆積しているコークス堆積層の一部が、その上に装入する鉱石によって炉中心部に向けて押し流され、炉軸心部に粗粒のコークスを集めた混合層を形成することができる。
【0008】
また、「材料とプロセス」(vol.8、p.1065)には、このようなコークス層の堆積形状において、テラス長さを小さくすると、コークスが鉱石に押し流される“コークス崩れ”という現象が増大するという報告がある。
【0009】
また、特開平2000−212613号公報では、炉内コークスの堆積形状を制御することにより、コークステラス長さを適当な範囲に制御して、コークス崩れによる流れ込みを適正なものにしようという試みについて提案している。この方法では、上述したように、低コークス比操業の下ではやはり、旋回シュートによって炉壁側から鉱石を装入するとき、下層のコークスを炉中心部に押し流す結果となり、場所によってはもともと薄いコークス層がすべて押し流され、結果的にコークス層がほとんどない箇所が発生する場合がある。このような箇所では、炉内ガスがほとんど流れず、鉱石の昇温、還元が阻害されることになる。
【0010】
従って、コークス比が小さくO/Cの大きい高炉操業では、コークス層の前記テラスを相対的に長くすることが望ましいと考えられる。それは、このようなケースでは、テラス部に装入された鉱石が、炉中心部に向って流れ込むようなことがなくなり、コークス層の層厚が鉱石の装入により影響を受けることが少なくなるからである。
【0011】
しかし、このような考えに基づいて高炉の装入物分布制御を行い、送風量や装入物分布を一定にして操業していたとしても、操業が時々不安定になるという問題があった。この間題は、発明者らの研究によると、原料粒度の変動にその一因があることがわかった。すなわち、原料の中で、たとえば塊鉱石は、山元から高炉で使用されるまでに、ハンドリングと整粒処理が施されてほぼ一定の粒径になっており、また、ペレットのような原料ではもともと粒径がほとんど揃ったものとなっているのに対し、焼結鉱のような原料では、焼結機の操業、破砕処理の仕方などによっては、粒径が大きく変動する。しかも、もともと焼結鉱は、高炉に隣接した焼結機で製造されて直ぐに使用されることが多いため、整粒や篩分けを行うものの、他の鉄原料に比べると粒径の変動が生じ易いという傾向がある。こうした装入原料の粒径による高炉操業への影響をなくすには、高炉装入前にその変動の状況を検知すること、たとえば焼結鉱の粒度分析を頻繁に実施する必要があるが、現実的ではない。したがって、従来は、原料中の粒度変動を予め検知して、装入物分布を事前に調整するようなことはほとんど行っていないのが実情である。
【0012】
【発明が解決する課題】
以上説明したように、従来の高炉操業においては、コークス比を低減するとコークス層厚が薄くなり、鉱石の装入によってコークス崩れが不可避に生じる一方、これを避けるために、コークス層の堆積形状におけるテラス長さを長くすると、原料粒度の変動に起因する炉内のガス流変動が顕著になるという現象が発生し、コークス比の低減を困難にしていた。こうした現象はコークス比350kg/t程度以下の低コークス比操業を意図する時に顕著に表われ、低コークス比操業時の安定操業は困難であった。
【0013】
本発明の目的は、このような低コークス比操業を実現してなお、安定した高炉の操業を確保することのできる高炉操業方法を提案することにある。特に、焼結鉱のような粒度変動の大きい原料を多量に使って、低コークス比操業を行うときに安定した高炉操業を可能とする装入物分布制御の方法を提案する。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上掲の目的を実現する上で有効な方法として、本発明は、ベルレス装入装置を用いて装入した高炉内コークス堆積層の構造を制御して高炉の操業を行う方法において、焼結鉱比が60%を超えると共に平均粒径が12mm〜18mmである原料を用いて、低コークス比操業をする時の前記コークス堆積層の堆積形状を、コークステラスの長さ/炉口半径の比が0.12〜0.3、コークス傾斜角が10〜20°となるよう堆積させることを特徴とする高炉操業方法を提案する。
【0015】
【発明の実施の形態】
発明者らは、実物大の模型(高炉炉頂部)を用い、種々の形状のコークス堆積層の上に鉱石を装入し、それぞれのケースでの堆積形状を調査した。図1は、この実験装置の概要を示す。この装置は、装入原料を原料槽1からサージホッパー1’を経由して炉頂バンカー2にベルトコンベア3によって搬送し、任意の角度で傾動し回転する旋回シュート4を介して炉内に装入するものである。
【0016】
発明者らは、この実験装置を用い、コークス堆積形状と鉱石等鉄系原料(以下、鉄系原料または原料という)の装入によるコークス層崩れの関係を調査した。すなわち、ベルレス装入パターンを調整することにより、コークス堆積層の傾斜角を種々に調整し、その後、コークス堆積層上に鉄系原料を装入した。その結果を図2(a),(b)に示す。ここで、鉄系原料装入後のコークス堆積層と鉄系原料との境界は、表面から樹脂を高さ方向に注入して硬化させ、樹脂硬化後に取り出したサンプルの断面観察から決定した。図2(b)に示すように、傾斜角が30°では、鉄系原料装入前のコークス表面形状と該鉄系原料装入後の該鉄系原料−コークス層の境界形状が異なり、鉄系原料の装入によってコークス堆積層が崩されている様子がよくわかる。一方、図2(a)に例を示すように、傾斜角が20°以下であれば、コークス堆積層の崩れは発生しないことが明らかになった。この意味で、コークス堆積層の崩れを防止するには、コークステラス以外のコークス堆積層の傾斜部分における角度(傾斜角)は20°程度以下、好ましくは10°〜20°とすることがよいことがわかる。
【0017】
なお、以下の説明において、コークステラスとは、図2のそれぞれのコークス堆積形状における、炉壁側に形成された平坦部分のことである。すなわち、コークス堆積後の表面形状において、炉半径方向の傾斜角が5°以下の平坦部分をコークステラスとし、このコークステラスの炉壁内面からの長さをコークステラス長さとした。なお、このコークステラス長さを炉口半径で除した数値を、無次元コークステラス長と定義し、コークステラスよりも炉中心側におけるコークス傾斜面での角度は、炉中心側から炉壁側を見たときの仰角で定義し、コークス傾斜角(コークス堆積傾斜角)と定義した。
【0018】
次に、発明者らは、コークス堆積形状と原料粒径変化時のガス分布変化の関係を調査した。この調査では、旋回シュート4の旋回パターンを調整して種々のコークス堆積形状を形成し、その上に鉄鉱石等の原料を装入した。その原料の粒径は2水準とした。そして、炉半径方向の11箇所で原料を採取し、表層からコークス層までの距離(層厚)を測定するとともに、採取した原料の粒度分析を行った。原料の層厚、粒度分布から、半径方向の各位置の通気抵抗指数φを算出し(川崎製鉄技報vol.6,No.1(1974),p・16参照)、その測定結果の一例を、図3と図4に示した。
なお、上記通気抵抗指数の算出にあたっては、上記調査で求めた鉱石層、コークス層の層厚および粒径に加えて、高炉での送風量等の送風条件を決定する必要があるため、内容積4500m級の高炉における操業条件を仮定して計算した。
【0019】
図3は、上記調査結果を示すものであり、(a)はコークステラス長が0.12と短くコークス傾斜角が20°の場合であるが、原料の平均粒径を小さくしたときでも、炉壁部近傍における原料層通気抵抗指数はあまり変化していない。一方、図3(b)は、コークステラス長を0.38として大きくし、コークス傾斜角を20°とした例であるが、原料の平均粒径を18mmの場合に対して12mmと小さくすると、原料層全体の通気抵抗が上昇している。
【0020】
この結果についての発明者らの考察によると、無次元コークステラス長が大きい(≧0.3)図3(b)の場合には、炉中心側のコークス傾斜角が20°と緩傾斜であれば、ベルレス旋回シュート4から装入された原料は、装入された位置にほぼそのまま堆積し、炉中心側への流れ込みはなく、そのために、炉半径方向の各位置において、鉱石粒径の低下によって通気抵抗の上昇が見られたものと考えられる。
【0021】
これに対し、コークステラス長が小さい(≦0.12)図3(a)の場合、原料粒径の粗いときには、コークステラス長が大きい場合と同様に、原料が炉中心側へ流れ込むことはないが、原料粒径が細かくなった分、原料自体の粒径低下による原料の安息角低下のために、炉壁部のコークステラス領域に装入された原料の−部が炉中心部側へ流れ込んでしまい、そのために、炉壁部での鉱石層厚の低下が起こり、原料粒径の低下による通気抵抗の上昇と鉱石層厚の低下による通気抵抗の低下が相殺される結果となって、炉壁部での通気抵抗上昇が抑制されたものと考えられる。
【0022】
これらの現象は、図3(c)に示したコークステラスが短く、コークス傾斜角が10°と小さい場合にもみられ、コークステラスが短く、コークス傾斜角が10〜20°の範囲では原料の平均粒径が小さくなると、原料自体の安息角の変化により炉壁側装入された鉱石が炉中心側へ流れ込むことによる炉壁部の鉱石層厚の減少が見られ、これにより炉壁部の通気抵抗の変化を抑制する方向に働くことがわかる。
【0023】
また、図4は、種々のコークス堆積形状における上述した現象をまとめたものである。この図は、横軸にコークステラス長、縦軸に原料の平均粒径が6mm低下(18mm→12mm)したときの、炉壁部通気抵抗指数の増加量を図示したものである。コークスの堆積傾斜角が10°〜20°では、無次元コークステラス長が0.3以下では、原料の平均粒径が変化しても炉壁部での通気抵抗指数の増加量はそれほど大きいものではないが、堆積傾斜角を7°まで低下させておくと、ほとんど平坦なコークス表面形状へ鉱石を装入することになり、鉱石の平均粒径が低下しても炉芯部への流れ込みがほとんど発生せず、炉壁部の鉱石層厚の低下はない。その結果、無次元コークステラス長に係わりなく、炉壁部の通気抵抗指数が増加する傾向にあった。
【0024】
結局、図3,図4からわかることは、無次元コークステラス長(炉壁内面からテラス肩部までのコークステラス長さrを炉口半径Rで除した値)が0.3を超えると、原料粒径の低下時に炉壁部の通気抵抗が急激に増大する。この理由は、コークステラス長が小さい条件で原料粒径が小さくなった場合には、コークステラス上に堆積していた原料の一部が、この原料自体の粒径低下に伴う安息角の低下によって炉中心側に流れ込み、粒径低下と流れ込みによる層厚低下とが相殺して、炉壁部通気抵抗はほとんど変化しない結果となり、一方、コークステラス長が大きい場合には、原料粒径の大きさに関係なくコークステラス上に堆積した原料はほとんど中心部に流れこまず、層厚がそのまま維持された状態になるために粒径が低下すると通気抵抗が増大するためである。さらに、コークステラス長が小さい場合でも、炉中心部のコークス傾斜角が7°と小さい場合は、鉱石の流れ込みが抑制されるため、ロングテラスと同様に原料の粒径低下時に炉壁部の通気抵抗が増大することである。
【0025】
以上の試験結果を整理すると、コークス堆積層の崩れと焼結鉱粒径低下時のガス分布の変動を抑制するには、コークス堆積形状は無次元コークステラス長が0.3以下で、コークス堆積層の傾斜角10°〜20°にすることが必要であることがわかった。
【0026】
さらに、焼結鉱のような粒径変動のある原料の使用量に対する条件を求めるため、ほとんど粒径変動がない原料としてペレットを使用し、平均粒径を変えた焼結鉱と適宜配合割合を変えて調査をおこなった。その結果を図5に示した。原料中の焼結鉱比が60%を超え、無次元コークステラス長が0.3を超えると、炉壁部の通気抵抗指数が焼結鉱粒径に応じて顕著に増加することがわかる。換言すれば、本発明方法は、粒径変動の大きい焼結鉱のような原料を多量に使用する場合に、効果的であることがわかる。
【0027】
【実施例】
この実施例は、内容積4500mのベルレス装入装置を有する高炉において、焼結鉱比78%の条件で低コークス比操業を実施した。コークス比低下に際し、1チャージあたりの原料の装入量は一定とし、コークス装入量を低下させた。装入シーケンスはコークス、原料の2バッチ装入である。この操業結果を図6に示す。無次元コークステラス長0.25、コークス傾斜角30°の条件では、コークス比低下に伴い主に炉下部の通気変動が大となり、コークス比が350kg/t程度まで低下すると安定操業の継続が困難であった。次に、無次元テラス長を0.40に調整したところ、炉壁部での吹き抜け現象が顕著化し、やはり、コークス比が350kg/t程度まで低下すると安定操業の継続が困難であった。そこでさらに、本発明法に適合する条件、即ち、無次元テラス長0.3以下、コークス傾斜角20°以下に調整したところ、コークス比を350kg/以下としても安定操業が可能となった。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低コークス比操業時においても安定した高炉操業を行うことができる。とくに、粒径変動の大きい原料を多量に装入した場合であっても、安定して低コークス比の高炉操業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実物大の模型の高炉装入装置の概略説明図である。
【図2】(a),(b)はともに、模型実験による原料装入に伴なうコークス崩れの様子を示すグラフである。
【図3】模型実験によるコークステラス長と原料粒径変化時(18mm→12mmに低下)の半径方向通気抵抗指数の変化の関係を示すグラフである。
【図4】模型実験によるコークステラス長と原料粒径変化時の炉壁部通気抵抗指数の変化の関係を示すグラフである。
【図5】模型実験によるぺレット比を変化させた場合のコークステラス長と炉壁部通気抵抗指数の関係を示すグラフである。
【図6】本発明の実施例を適用したコークス比低下の高炉操業グラフである。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a blast furnace operation method, and in particular, proposes a blast furnace operation method capable of performing stable operation even under a low coke ratio.
[0002]
[Prior art]
The operation of the blast furnace is performed by alternately charging raw materials such as iron ore and coke into the furnace to form a deposition layer mainly composed of an ore layer and a coke layer in the furnace, and a blower tuyere ( (Hereinafter referred to simply as “the tuyere”), high-temperature air is blown to burn the coke in the deposited layer and the pulverized coal blown from the tuyere, and the like in a high-temperature furnace containing a reducing gas such as CO gas. Gas is generated, and the ore is reduced and melted into hot metal and hot metal while it is discharged from the top of the furnace through the inside of the sedimentary layer (ore ore layer and coke layer) in the furnace. It is a series of work to discharge from.
[0003]
Conventionally, in such blast furnace operations, efforts have been made to reduce the production cost of pig iron, but in particular, the amount of coke required per 1 ton of hot metal (kg / t; hereinafter referred to as “coke ratio”) is reduced. Is known to be effective. Of course, since the amount of raw material (ore, etc.) required to produce 1t of hot metal is determined, in order to reduce the coke ratio, the amount of coke charged in the blast furnace is set to the amount of charged ore. It is necessary to make it relatively less. This means that it is necessary to increase the ratio of the ore layer thickness to the coke layer thickness (hereinafter abbreviated as “O / C”) in the charge deposit layer. .
[0004]
Usually, when changing the O / C, an operation of increasing the ore layer thickness without increasing the coke layer thickness (increasing ore charge per charge) is often performed. The reason for this is to maintain a coke layer thickness to ensure a distribution path of the in-furnace gas in the region where the ore starts to melt. However, as reported in “Materials and Processes” (vol. 9, p. 627-630), when the thickness of the ore layer in the blast furnace is increased, the reduction of the ore located above the ore layer is delayed. For this reason, there arises a problem that the temperature at which the pressure loss rises due to deformation and fusion of the raw material particles decreases.
[0005]
As described above, increasing the thickness of the ore layer in order to reduce the coke ratio tends to increase the pressure loss in the furnace, which may not be preferable. In particular, when the operation of injecting fuel such as pulverized coal from the tuyere instead of the coke at the top of the furnace, the amount of coke from the top of the furnace must be reduced. Larger (Coke ratio decrease). Therefore, when such an operation is performed, an increase in pressure loss in the ore layer inevitably occurred, which has been a big problem.
[0006]
In order to solve the above problem, the ore layer thickness is not changed as it is, or rather is reduced, while the coke layer thickness is reduced, thereby realizing a reduction in O / C in the furnace to achieve stable blast furnace operation. Need to do. However, in such an operation, although the amount of coke charged per charge is reduced, maintaining an appropriate coke layer thickness with the reduced amount of charged coke is a charge similar to that of a bell-less charging device. Even if a charging device with high distribution controllability is used, it is difficult. The bell-less charging device can drop coke and raw material into the furnace little by little through the swirl charging chute, and can charge and deposit a predetermined amount of coke and raw material relatively accurately, It is suitably used for forming an appropriate charging distribution in the furnace.
[0007]
As an example of controlling the blast furnace charge, in particular, the coke deposit shape at the top of the furnace, by a bell-less charging device, there is a method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-212613. In this method, when the coke is sequentially swirled from the furnace wall part to the furnace center part, a terrace part with a substantially flat deposition surface is provided in the vicinity of the furnace wall part, and a mortar shape is formed on the center side from this terrace part. It is the method of charging so that the inclined part may be formed. At this time, when the length of the inclined portion from the inside of the furnace wall is r and the radius of the furnace port is ro, the ratio of r / ro is 0.27 or less so that the core portion of the furnace port is rough. It is important to control the coke deposition shape so that a mixed layer mainly composed of grain coke is formed. That is, according to such a method, a part of the already deposited coke deposition layer is swept toward the furnace center by the ore charged thereon, and coarse coke is collected in the core of the furnace. Mixed layers can be formed.
[0008]
In “Materials and Processes” (vol. 8, p. 1065), when the terrace length is reduced in such a coke layer deposition shape, the phenomenon of “coke collapse” in which coke is washed away by ore increases. There is a report to do.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-212613 proposes an attempt to control the coke terrace length within an appropriate range by controlling the shape of the coke in the furnace, thereby making the inflow due to coke collapse appropriate. is doing. In this method, as described above, when the ore is charged from the furnace wall side by the swivel chute under low coke ratio operation, the result is that the lower coke is swept into the furnace center. In some cases, all the layers are washed away, and as a result, there are places where there is almost no coke layer. In such a location, the gas in the furnace hardly flows, and the temperature rise and reduction of the ore are hindered.
[0010]
Therefore, in blast furnace operation with a small coke ratio and a large O / C, it is considered desirable to make the terrace of the coke layer relatively long. In such a case, the ore charged in the terrace will not flow toward the furnace center, and the thickness of the coke layer will be less affected by the ore charging. It is.
[0011]
However, even if the charge distribution control of the blast furnace is performed based on such an idea and the operation is performed with the air flow rate and the charge distribution being constant, there is a problem that the operation sometimes becomes unstable. According to the inventors' research, this problem was found to be due to the fluctuation of the raw material particle size. That is, among raw materials, for example, ore is handled and sized so that it has an almost constant particle size before being used in the blast furnace from the base of the raw material. Whereas the particle size is almost uniform, the raw material such as sintered ore varies greatly depending on the operation of the sintering machine, the method of crushing treatment, and the like. In addition, since sintered ore is often manufactured by a sintering machine adjacent to the blast furnace and used immediately, particle size fluctuation occurs compared to other iron raw materials, although sizing and sieving are performed. There is a tendency to be easy. In order to eliminate the influence on the blast furnace operation due to the particle size of the charged raw material, it is necessary to detect the state of the fluctuation before charging the blast furnace, for example, to carry out frequent particle size analysis of the sinter. Not right. Therefore, in the past, the actual situation is that the particle size variation in the raw material is detected in advance and the charge distribution is adjusted in advance.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional blast furnace operation, when the coke ratio is reduced, the thickness of the coke layer becomes thin, and the collapse of coke is inevitably caused by the charging of the ore. When the terrace length is increased, a phenomenon that the gas flow fluctuation in the furnace due to the fluctuation of the raw material particle size becomes remarkable occurs, making it difficult to reduce the coke ratio. Such a phenomenon was conspicuous when a low coke ratio operation with a coke ratio of about 350 kg / t or less was intended, and stable operation during the low coke ratio operation was difficult.
[0013]
An object of the present invention is to propose a blast furnace operating method capable of ensuring stable operation of the blast furnace while realizing such low coke ratio operation. In particular, we propose a charge distribution control method that enables stable blast furnace operation when low coke ratio operation is performed using a large amount of raw materials with large particle size fluctuations such as sintered ore.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As an effective method for realizing the above-mentioned object, the present invention relates to a method for controlling the structure of a blast furnace coke deposited layer using a bell-less charging apparatus and operating the blast furnace. ratio using Rutotomoni average particle diameter of Ru 12mm~18mm der raw material exceeded 60%, the deposition geometry of the coke deposited layer at the time of the low-coke ratio operation, the coke terrace length / throat radius A blast furnace operating method is proposed in which the deposition is performed such that the ratio is 0.12 to 0.3 and the coke inclination angle is 10 to 20 °.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The inventors used a full-scale model (the top of the blast furnace), charged ore on various shapes of coke deposits, and investigated the deposit shape in each case. FIG. 1 shows an outline of this experimental apparatus. This equipment conveys the charged raw material from the raw material tank 1 to the furnace top bunker 2 via the surge hopper 1 'by the belt conveyor 3, and loads it into the furnace via the swivel chute 4 that tilts and rotates at an arbitrary angle. To enter.
[0016]
The inventors investigated the relationship between the coke deposition shape and the coke layer collapse due to the charging of iron-based raw materials such as ore (hereinafter referred to as iron-based raw materials or raw materials) using this experimental apparatus. That is, by adjusting the bell-less charging pattern, the inclination angle of the coke deposit layer was variously adjusted, and then the iron-based raw material was charged on the coke deposit layer. The results are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Here, the boundary between the coke deposition layer and the iron-based material after the iron-based material was charged was determined by observing a cross section of a sample taken from the surface by injecting resin in the height direction and curing the resin. As shown in FIG. 2 (b), when the inclination angle is 30 °, the coke surface shape before charging the iron-based material and the boundary shape of the iron-based material-coke layer after charging the iron-based material are different. It can be clearly seen that the coke deposit layer has been destroyed by charging the raw materials. On the other hand, as shown in FIG. 2 (a), it has been clarified that when the inclination angle is 20 ° or less, the coke deposit layer does not collapse. In this sense, in order to prevent the collapse of the coke deposit layer, the angle (inclination angle) in the inclined portion of the coke deposit layer other than the coke terrace should be about 20 ° or less, preferably 10 ° to 20 °. I understand.
[0017]
In the following description, the coke terrace is a flat portion formed on the furnace wall side in each of the coke deposition shapes in FIG. That is, in the surface shape after the coke deposition, a flat portion having an inclination angle of 5 ° or less in the furnace radial direction was defined as a coke terrace, and the length of the coke terrace from the furnace wall inner surface was defined as the coke terrace length. The value obtained by dividing the length of the coke terrace by the radius of the furnace mouth is defined as the dimensionless coke terrace length, and the angle at the coke slope on the furnace center side of the coke terrace is from the furnace center side to the furnace wall side. It was defined as the elevation angle when viewed, and the coke inclination angle (coke deposition inclination angle).
[0018]
Next, the inventors investigated the relationship between the coke deposition shape and the gas distribution change when the raw material particle size changed. In this investigation, the turning pattern of the turning chute 4 was adjusted to form various coke deposit shapes, and raw materials such as iron ore were charged thereon. The particle size of the raw material was 2 levels. And the raw material was extract | collected in 11 places of furnace radial directions, while measuring the distance (layer thickness) from a surface layer to a coke layer, the particle size analysis of the extract | collected raw material was performed. The airflow resistance index φ at each position in the radial direction is calculated from the layer thickness and particle size distribution of the raw material (see Kawasaki Steel Technical Report vol. 6, No. 1 (1974), p. 16), and an example of the measurement result 3 and FIG.
In addition, in calculating the ventilation resistance index, in addition to the ore layer and coke layer thickness and particle size obtained in the above investigation, it is necessary to determine the blowing conditions such as the blowing rate in the blast furnace, so the internal volume Calculations were made assuming operating conditions in a 4500m class 3 blast furnace.
[0019]
FIG. 3 shows the results of the above investigation. (A) shows the case where the coke terrace length is as short as 0.12 and the coke inclination angle is 20 °. The raw material layer ventilation resistance index in the vicinity of the wall does not change much. On the other hand, FIG. 3B is an example in which the coke terrace length is increased to 0.38 and the coke inclination angle is set to 20 °, but when the average particle diameter of the raw material is decreased to 12 mm as compared with 18 mm, The ventilation resistance of the entire raw material layer is increased.
[0020]
According to the inventors' consideration of this result, in the case of FIG. 3B where the dimensionless coke terrace length is large (≧ 0.3), the coke inclination angle on the furnace center side should be a gentle inclination of 20 °. For example, the raw material charged from the bellless swirl chute 4 is deposited almost as it is at the charged position, and does not flow into the furnace center. Therefore, the ore particle size is reduced at each position in the furnace radial direction. It is thought that an increase in ventilation resistance was observed.
[0021]
On the other hand, in the case of FIG. 3A where the coke terrace length is small (≦ 0.12), when the raw material particle size is coarse, the raw material does not flow into the furnace center as in the case where the coke terrace length is large. However, as the raw material particle size becomes finer, the-part of the raw material charged in the coke terrace area of the furnace wall flows into the furnace center side due to the decrease in the angle of repose of the raw material due to the decrease in the particle size of the raw material itself. As a result, a decrease in the ore layer thickness at the furnace wall occurs, and the increase in the ventilation resistance due to the decrease in the raw material particle size is offset by the decrease in the ventilation resistance due to the decrease in the ore layer thickness. It is thought that the increase in ventilation resistance at the wall was suppressed.
[0022]
These phenomena are also observed when the coke terrace shown in FIG. 3 (c) is short and the coke inclination angle is as small as 10 °, and the average of the raw materials is obtained in the range where the coke terrace is short and the coke inclination angle is 10 to 20 °. When the particle size becomes smaller, the ore loaded on the furnace wall side flows into the furnace center side due to the change in the angle of repose of the raw material itself, and the ore layer thickness of the furnace wall part is reduced, which leads to the ventilation of the furnace wall part. It turns out that it works in the direction which suppresses the change of resistance.
[0023]
FIG. 4 summarizes the above-described phenomena in various coke deposition shapes. In this figure, the coke terrace length is plotted on the horizontal axis, and the increase in the furnace wall ventilation resistance index when the average particle size of the raw material is reduced by 6 mm (18 mm → 12 mm) is plotted on the vertical axis. When the deposition angle of coke is 10 ° to 20 ° and the dimensionless coke terrace length is 0.3 or less, even if the average particle size of the raw material changes, the increase in the ventilation resistance index at the furnace wall is very large. However, if the deposition inclination angle is reduced to 7 °, the ore is charged into a substantially flat coke surface shape, and even if the average particle size of the ore decreases, it flows into the furnace core. It hardly occurs and there is no decrease in the ore layer thickness in the furnace wall. As a result, the ventilation resistance index of the furnace wall tended to increase regardless of the dimensionless coke terrace length.
[0024]
3 and 4 show that the dimensionless coke terrace length (the value obtained by dividing the coke terrace length r from the furnace wall inner surface to the terrace shoulder by the furnace port radius R) exceeds 0.3. When the raw material particle size decreases, the ventilation resistance of the furnace wall portion increases rapidly. The reason for this is that when the raw material particle size is reduced under conditions where the coke terrace length is small, a part of the raw material deposited on the coke terrace is caused by a decrease in the angle of repose accompanying the particle size reduction of the raw material itself. Flowing to the furnace center side, the decrease in particle size and the decrease in layer thickness due to flow cancel each other, resulting in almost no change in furnace wall ventilation resistance. On the other hand, when the coke terrace length is large, the particle size of the raw material is large. Regardless of the material, the material deposited on the coke terrace hardly flows into the central portion, and the layer thickness is maintained as it is, so that the ventilation resistance increases when the particle size decreases. Furthermore, even when the coke terrace length is small, if the coke inclination angle at the furnace center is as small as 7 °, the flow of ore is suppressed. The resistance is increased.
[0025]
To summarize the above test results, in order to suppress the collapse of the coke deposit layer and the fluctuation of gas distribution when the sinter grain size is reduced, the coke deposit shape has a dimensionless coke terrace length of 0.3 or less, and the coke deposit It has been found that it is necessary to have an inclination angle of the layer of 10 ° to 20 °.
[0026]
Furthermore, in order to determine the conditions for the amount of raw material with a particle size variation such as sintered ore, pellets are used as a raw material with almost no particle size variation, and the sintered ore with a changed average particle size and an appropriate blending ratio. I changed the survey. The results are shown in FIG. It can be seen that when the ratio of sintered ore in the raw material exceeds 60% and the dimensionless coke terrace length exceeds 0.3, the ventilation resistance index of the furnace wall portion increases remarkably according to the particle size of the sintered ore. In other words, it can be seen that the method of the present invention is effective when a large amount of raw material such as sintered ore having a large particle size variation is used.
[0027]
【Example】
In this example, a low coke ratio operation was performed in a blast furnace having a bell-less charging device with an internal volume of 4500 m 3 under a condition of a sinter ratio of 78%. When reducing the coke ratio, the raw material charge per charge was kept constant, and the coke charge was reduced. The charging sequence is a two-batch charging of coke and raw material. The result of this operation is shown in FIG. Under the condition of dimensionless coke terrace length of 0.25 and coke inclination angle of 30 °, the fluctuation of the aeration in the lower part of the furnace mainly increases as the coke ratio decreases, and if the coke ratio decreases to about 350 kg / t, it is difficult to continue stable operation. Met. Next, when the dimensionless terrace length was adjusted to 0.40, the blow-through phenomenon at the furnace wall became prominent, and when the coke ratio decreased to about 350 kg / t, it was difficult to continue stable operation. Therefore, when the conditions suitable for the method of the present invention were adjusted, that is, the dimensionless terrace length was 0.3 or less and the coke inclination angle was 20 ° or less, stable operation was possible even when the coke ratio was 350 kg / less.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, stable blast furnace operation can be performed even during low coke ratio operation. In particular, even when a large amount of raw material having a large particle size fluctuation is charged, blast furnace operation with a low coke ratio can be performed stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a full-scale model blast furnace charging apparatus.
FIGS. 2A and 2B are graphs showing the state of coke collapse accompanying raw material charging in a model experiment.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the coke terrace length and the change in the radial direction airflow resistance index when the raw material particle size changes (from 18 mm to 12 mm).
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the coke terrace length and the change in the furnace wall ventilation resistance index when the raw material particle size is changed by a model experiment.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the coke terrace length and the furnace wall ventilation resistance index when the pellet ratio is changed by a model experiment.
FIG. 6 is a blast furnace operation graph of coke ratio reduction to which an embodiment of the present invention is applied.

Claims (1)

ベルレス装入装置を用いて装入した高炉内コークス堆積層の構造を制御して高炉の操業を行う方法において、焼結鉱比が60%を超えると共に平均粒径が12mm〜18mmである原料を用いて、低コークス比操業をする時の前記コークス堆積層の堆積形状を、コークステラスの長さ/炉口半径の比が0.12〜0.3、コークス傾斜角が10〜20°となるよう堆積させることを特徴とする高炉操業方法。Bell-less by controlling the structure of the charging device blast furnace coke deposited layer was charged with a method of performing operation of the blast furnace, Rutotomoni average particle size sinter ratio exceeds 60% Ru 12mm~18mm der Using the raw materials, the coke deposition layer has a deposited shape when the low coke ratio operation is performed. The ratio of coke terrace length / furnace port radius is 0.12-0.3, and the coke inclination angle is 10-20 °. Blast furnace operation method characterized by depositing to become.
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