JP4759979B2

JP4759979B2 - 高炉への原料装入方法

Info

Publication number: JP4759979B2
Application number: JP2004316947A
Authority: JP
Inventors: 俊樹北村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: JP2006124803A

Description

本発明は、高炉操業の安定化及び効率化に寄与し得る高炉への原料装入方法に関し、特に高炉にコークスと鉱石とを交互に装入して、高炉内でコークと鉱石とを層状に堆積させる際、コークスの一部を炉中心部に集中的に装入する高炉への原料装入方法に関する。

従来、炉内の通気性の向上や炉床部分へのコークスの安定供給等を目的として、コークスを炉中心部に集中的に装入する、いわゆるコークス中心装入の技術がある（特許文献１、特許文献２及び特許文献３等）。
図３は、コークス中心装入により形成される炉内の原料層を示す。原料装入では、先ず、前装入の鉱石（焼結鉱を含む）層を全て覆うようにコークスＡを装入し、その後、炉中心部にコークスＢを装入し、すなわちコークス中心装入を行い、その後、そのコークス中心装入により形成されたコークスＢの山の外周側周囲に鉱石Ｃを装入し、この順序で装入を繰り返す。これにより、前記図３に示したような原料層が炉内に形成される。
特公昭６４−９３７３号公報特開平５−４１６８１号公報特公平６−２７２８３号公報

しかし、炉壁側から炉中心部側に向かって鉱石Ｃの装入を行うので、鉱石Ｃが炉中心部に流れ込むようになる。鉱石Ｃの装入方式については、ベル式装入装置や旋回シュートによるものがあるが、これらのいずれの方式でもそのような流れ込みが発生する。これの流れ込みにより、図３に示すように、コークスＢの外周側周囲での鉱石Ｃの層厚Ｈ_１が他部位に比べ必要以上に厚くなる。

ここで、鉱石Ｃの層厚が厚くなるということは、それに応じて当該鉱石Ｃを還元するためのコークスの消費が多くなるということであり、コークス粒径が小さくなることを意味する。そして、鉱石Ｃの層厚は、コークス中心装入により形成されたコークスＢの外周部周囲で層厚Ｈ_１と最も厚くなるため、コークスＢ側が多く消費される。そのため、炉心のコークスＢが粒径が小さくなった状態で降下するため、炉内通気や炉下部での通液性の悪化等の問題が発生する。また、鉱石Ｃの一部が未還元となってしまうこともある。
なお、図４には、他の装入方式により形成された原料層を示す。例えば、この図４に示す原料層は、微細コークス又は微細鉱石の装入により形成された原料層である。

この場合の原料装入については、先ず、前装入の鉱石層を全て覆うようにコークスＡを装入し、その後、炉中心部にコークスＢを装入し、かつ微細コークスＡ_１を装入し、その後、そのコークス中心装入により形成されたコークスＢの山の外周側周囲に鉱石Ｃを装入し、その後、微細鉱石Ｃを炉壁側に装入する。このように装入された場合でも、鉱石Ｃの装入をコークスＡ及び微細コークスＡ_１の表面層上に炉壁側から炉中心側に向かって行うので、当該鉱石Ｃがその安息角に応じて炉中心部に流れ込むようになる。この流れ込みにより、図４に示すように、コークスＢの外周側周囲での鉱石Ｃの層厚Ｈ_２が必要以上に厚くなる。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、炉内通気や通液性の悪化等の発生を防止することができる高炉への原料装入方法の提供を目的とする。

請求項１記載の発明に係る高炉への原料装入方法は、高炉の炉頂に設けた装入シュートを旋回させながら傾動させて、前記装入シュートにより高炉内に鉱石とコークスとを交互に装入し、かつ前記コークスの一部を炉中心部に集中的に装入する高炉への原料装入方法において、前記炉中心部に集中的に前記コークスが装入された後、当該炉中心部に集中的に装入されて山状に形成された前記コークスの外周側周囲に、金属鉄含有鉄源を混入させた鉱石、又は金属鉄含有鉄源だけを装入し、次いで前記鉱石を炉壁側から炉中心側に向けて装入することにより、前記炉中心部に集中的に装入されて山状に形成されたコークスの外周側周囲に、金属鉄含有鉄源を混入させた鉱石、又は金属鉄含有鉄源だけの部分を形成することを特徴とする。
これにより、炉内にコークスと鉱石とを交互に堆積させつつ、炉中心部に集中的に装入されて山状に形成されたコークスの外周側周囲に、金属鉄含有鉄源を混入した鉱石、又は金属鉄含有鉄源だけの部分が形成される。
なお、前記山状に形成されたコークスの外周側周囲に形成される鉱石層の厚さに基づいて、金属鉄含有鉄源の装入量を決定すれば良い。
また、請求項２記載の発明に係る高炉への原料装入方法は、請求項１記載の発明に係る高炉への原料装入方法において、前記金属鉄含有鉄源が、スクラップ、地鉄、直接製鉄法で製造される還元鉄ならびに海面鉄あるいは金属鉄を内部に残存させる部分還元焼結法で製造される金属鉄含有焼結鉱であることを特徴とする。

本発明によれば、いわゆるコークス中心装入により山状に形成されたコークスの外周側周囲にて、鉱石の層が厚くなっても、当該層に金属鉄含有鉄源が含まれている、又はコークスの外周側周囲を金属鉄含有鉄源だけで構成することから、鉱石によりコークスが必要以上に消費されてしまうのを防止し、コークス粒径が小さくなってしまうのを防止できる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態は、図１に示すように、高炉１の炉頂に装入シュート２を配置して、装入シュート２によりコークス３，３´と鉱石４とを所定のタイミングで高炉１内に装入する設備である。
装入シュート２は、旋回（図１中矢印Ｒ１方向の動作）かつ傾動（図１中矢印Ｒ２方向の動作）可能とされており、適宜旋回及び傾動することで、炉壁側から炉中心側にコークス３，３´や鉱石４を装入している。具体的には、コークス３を炉壁側から炉中心側にかけて装入し、その後、コークス３´を炉中心部に集中的に装入する、いわゆるコークス中心装入を行い、その後、鉱石４を炉壁側から炉中心側にかけて装入している。

ここで、本発明においては、前記コークス中心装入により山状に形成されたコークス３´の外周側周囲に鉱石４を装入する際には、還元鉄が混入させた鉱石４、又は、鉱石４に換えて、還元鉄だけを装入し、次いで鉱石４を装入する。
すなわち、コークス３をまず装入し、その後、炉中心部にコークス３´を集中的の装入して、そのコークス３´の外周側周囲に還元鉄を混入させた鉱石、あるいは還元鉄のみを装入した後、鉱石４を装入する順序を繰返し、高炉内の原料装入を行う。

これにより、炉内にコークス３，３´と鉱石４とを交互に堆積させつつ、図２に示すように、コークス中心装入により山状の形成されたコークス３´の外周側周囲に、還元鉄を混入した鉱石４、又は還元鉄だけの部分Ｘが形成されるようにコークス３´の外周側周囲を囲うのである。
なお、本発明で述べるところの還元鉄とは、スクラップ、地鉄、あるいは直接製鉄法（Ｍｉｄｒｅｘプロセス、ＰｕｒｏｆｅｒプロセスあるいはＨＩＢプロセス等）で製造される還元鉄ならびに海面鉄あるいは金属鉄を内部に残存させる部分還元焼結法などで製造される金属鉄含有焼結鉱など金属鉄含有鉄源を指すものである。

すなわち、鉄鉱石のように酸化物でなく、金属鉄を含有するものを対象とし、これらを総称して還元鉄と呼び、これら還元鉄を本発明においては使用する。金属鉄部分はいわば還元されており、鉄鉱石のように還元処理は不要であり、コークスの還元材としての還元エネルギーを抑えることになり、本発明において使用する所以である。
したがって、コークス中心装入により形成されたコークス３´の外周側周囲に還元材を使用する本発明においてコークス３´の多量消費が抑止できるようになる。
すなわち、原料装入では、鉱石４の装入を炉壁側から炉中心側に向かって行うので、鉱石４が炉中心部に流れ込むようになる。よって、従来の図３と同様に、図２に示すように、中心装入されたコークス３´の外周側周囲での鉱石４の層厚Ｈ_１が必要以上に厚くなる。

しかし、本発明を適用した場合には、前記層厚Ｈ_１の部分Ｘが還元鉄を含んで、又は還元鉄のみで形成されているから、前記したように鉱石４を還元するためのコークス３´が必要以上に消費されてしまうのを防止し、コークス粒径が小さくなってしまうのを防止できる。この結果、炉内通気や通液性の悪化等の発生を防止でき、さらには還元遅れを防止し、これにより融着帯５のたれ込みを防止できる。また、炉心コークスに磨耗粉化や反応劣化の少ないコークスを供給できるので、炉心の不活性化を防止できる。これにより、還元材比を低減し、生産性を向上させることができる。
また、前記還元鉄の装入量については、コークス３´の外周側周囲に形成される層厚Ｈ_１に応じて決定するようにしてもよい。これにより、比較的高価な還元鉄を無駄なく利用することができる。

炉内容積４５００ｍ^３級高炉において、旋回シュートを用いて、図５に示すように、コークス３の層として２４．５ｔを装入した。
続いて、旋回シュートを炉中心部に移動させ、炉中心部に５．５ｔのコークス３´を装人した。還元鉄６としては、高炉スラグ、転炉スラグに混在している鉄を磁選して回収した地鉄を用い、中心コークスを形成するコークス３´の外周位置に旋回シュートを移動させ、一回転で１０ｔとなる地鉄を装入した。すなわち、中心コークスを形成する３´を囲うように装入して還元鉄６層を形成した。その後、鉱石（焼結鉱）４を旋回シュートの１０回転で１３０ｔ装入して、鉱石層を形成させた。

図６は、炉腹部における鉱石層／コークス層すなわちＯ／Ｃを示したもので、還元鉄６を用いない装入方法では、実線のように鉱石層厚が高くなっている点ではＯ／Ｃが５．０に達していた。
本発明では、破線状態に低下させることができ、コークス３´の消費が抑止できることが明白である。
短期的に現れる効果としては、従来の装入方法を示す図６の実線状態では、未還元鉱石による影響として、高炉スラグ中ＦｅＯの０．４〜０．５％の短期的上昇が繰り返されていたが、還元鉄を使用する方法では、高炉スラグ中ＦｅＯは、０．２％で安定していた。

本発明の実施形態の設備を示す図である。本発明の適用により形成される原料層を示す図である。コースク中心装入を行った場合に形成される原料層を示す図である。コースク中心装入を行った場合に形成される他の原料層を示す図である。実施例の説明に使用した図であり、旋回シュートを用いてコークスを装入する際の様子を示す図である。炉腹部における鉱石層／コークス層すなわちＯ／Ｃを示す図である。

符号の説明

１高炉
２装入シュート
３，３´ コークス（コークスＡ、コークスＢ）
４鉱石（鉱石Ｃ）
５融着帯

Claims

高炉の炉頂に設けた装入シュートを旋回させながら傾動させて、前記装入シュートにより高炉内に鉱石とコークスとを交互に装入し、かつ前記コークスの一部を炉中心部に集中的に装入する高炉への原料装入方法において、
前記炉中心部に集中的に前記コークスが装入された後、当該炉中心部に集中的に装入されて山状に形成された前記コークスの外周側周囲に、金属鉄含有鉄源を混入させた鉱石、又は金属鉄含有鉄源だけを装入し、次いで前記鉱石を炉壁側から炉中心側に向けて装入することにより、前記炉中心部に集中的に装入されて山状に形成されたコークスの外周側周囲に、金属鉄含有鉄源を混入させた鉱石、又は金属鉄含有鉄源だけの部分を形成することを特徴とする高炉への原料装入方法。
前記金属鉄含有鉄源が、スクラップ、地鉄、直接製鉄法で製造される還元鉄ならびに海面鉄あるいは金属鉄を内部に残存させる部分還元焼結法で製造される金属鉄含有焼結鉱であることを特徴とする請求項１記載の高炉への原料装入方法。