JP5949746B2 - Reactor simulating blast furnace cohesive zone - Google Patents

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Description

本発明は、高炉融着帯を模擬した反応装置に関するものである。   The present invention relates to a reactor simulating a blast furnace cohesive zone.

近年、製鉄原料の価格高騰により、高炉に用いるコークスの原単位削減が求められている。
但し、コークスを削減した場合、炉内通気性を担保しているコークスが減少するため、高炉炉内において通気抵抗が増加する。
In recent years, due to soaring prices of steelmaking raw materials, reduction of the basic unit of coke used for blast furnaces is required.
However, when the coke is reduced, the coke that guarantees the air permeability in the furnace decreases, so that the airflow resistance increases in the blast furnace furnace.

一般的な高炉では、炉頂から装入された鉱石が軟化を開始する温度に到達すると、上部に存在する原料の自重により空隙を埋めながら変形する。そのため、高炉下部では、鉱石層の通気抵抗が非常に大きくなり、ガスがほとんど流れない鉱石融着層が形成される。かような鉱石融着層を含む帯域である融着帯の通気性が高炉全体の通気性に大きく影響を及ぼし、高炉における生産性を律速している。
従って、融着帯におけるガス通気性の支配因子を明確にし、最適な層構造を設計する必要がある。
In a general blast furnace, when the ore charged from the top of the furnace reaches a temperature at which softening starts, the ore is deformed while filling the voids by the weight of the raw material existing in the upper part. Therefore, in the lower part of the blast furnace, the ventilation resistance of the ore layer becomes very large, and an ore fusion layer in which gas hardly flows is formed. The air permeability of the cohesive zone, which is a zone including such an ore fusion layer, greatly affects the air permeability of the entire blast furnace, thereby limiting the productivity in the blast furnace.
Therefore, it is necessary to clarify the governing factors of gas permeability in the cohesive zone and to design an optimum layer structure.

高炉融着帯におけるガス通気性を評価する装置として、例えば特許文献1に示す荷重軟化装置が知られている。この荷重軟化装置とは、ルツボに焼結鉱、鉱石あるいはコークスなどの高炉原料を充填し、ルツボ下部より高温のガスを流通する一方、試料層上部からは荷重を負荷し、高炉内の鉱石溶融挙動を模擬する装置である。本装置を用いることによって、軟化収縮した鉱石層のガス通気抵抗を測定することが可能である。   As an apparatus for evaluating gas permeability in the blast furnace cohesive zone, for example, a load softening apparatus shown in Patent Document 1 is known. This load softening device fills the crucible with blast furnace raw materials such as sintered ore, ore or coke, and distributes high-temperature gas from the lower part of the crucible while loading the load from the upper part of the sample layer to melt the ore in the blast furnace. It is a device that simulates behavior. By using this apparatus, it is possible to measure the gas ventilation resistance of the ore layer softened and shrunk.

また、コークス層の存在を考慮し、鉱石層とコークス層へのガス分配を測定する装置として非特許文献1に示す装置が知られている。この装置は、コークスを充填する管と鉱石を充填する管の2つの管よりなる2重管構造をなしており、鉱石を充填する管内は、上述した荷重軟化装置と同様に、鉱石層の上部から荷重を付加して、鉱石の軟化収縮挙動を模している。また、この2重管の下部よりガスを流通させ、外管のコークス層と内管の鉱石層にそれぞれの層の通気抵抗に応じてガスの分配がなされる構造となっている。   Further, an apparatus shown in Non-Patent Document 1 is known as an apparatus for measuring gas distribution to an ore layer and a coke layer in consideration of the presence of a coke layer. This device has a double pipe structure consisting of two tubes, a coke-filling tube and an ore-filling tube, and the inside of the ore-filling tube is the upper part of the ore layer, similar to the load softening device described above. The load is applied to simulate the softening and shrinkage behavior of the ore. Further, gas is distributed from the lower part of the double pipe, and gas is distributed to the coke layer of the outer pipe and the ore layer of the inner pipe according to the ventilation resistance of each layer.

特開平8−189926号公報JP-A-8-189926

鉄と鋼 79巻 8号 927-933頁Iron and Steel, Vol. 79, No. 8, 927-933

前述したとおり、高炉下部では、鉱石層の通気抵抗は非常に大きく、ガスがほとんど流れない鉱石融着層が形成され、かような鉱石融着層を含む融着帯の通気性が高炉全体の通気性に大きく影響を及ぼし、高炉における生産性を律速している。従って、融着帯におけるガス通気性支配因子を明確にして、最適な層構造を設計することは極めて重要である。   As described above, the ventilation resistance of the ore layer is very large at the lower part of the blast furnace, an ore fusion layer in which almost no gas flows is formed, and the permeability of the fusion zone including such ore fusion layer is that of the entire blast furnace. It greatly affects the air permeability and controls the productivity in the blast furnace. Therefore, it is very important to clarify the gas permeability control factor in the cohesive zone and to design an optimum layer structure.

ここで、融着帯の通気抵抗を正確に評価するためには、高炉内のガス流れを再現する必要がある。一般的に、高炉融着帯は軟化収縮するため通気抵抗が非常に大きな鉱石融着層と、軟化収縮せず通気抵抗が小さいコークス層の2層で構成される。従って、融着帯を流れるガスはコークス層を横向きに流れる。それ故、高炉融着帯におけるガス流れを模擬するには横方向のガス流れを再現する必要がある。   Here, in order to accurately evaluate the ventilation resistance of the cohesive zone, it is necessary to reproduce the gas flow in the blast furnace. In general, the blast furnace cohesive zone is composed of two layers: an ore fusion layer with a very high ventilation resistance because of softening and shrinkage, and a coke layer with a low ventilation resistance without softening and shrinking. Therefore, the gas flowing through the cohesive zone flows sideways in the coke layer. Therefore, in order to simulate the gas flow in the blast furnace cohesive zone, it is necessary to reproduce the gas flow in the lateral direction.

前掲特許文献1に示す荷重軟化装置は、ルツボに焼結鉱、鉱石あるいはコークスなどの高炉原料を充填し、ルツボ下部より高温のガスを流通し、一方試料層上部からは荷重を付加し、高炉内の鉱石溶融挙動を模擬する装置である。
しかしながら、この装置を用いた場合、本来ガスが流れにくい鉱石融着層へ強制的にガスを流通させることになるため、コークスと鉱石が層状に充填された場合の層構造全体としての通気性評価は不可能である。
The load softening device shown in the above-mentioned patent document 1 fills a crucible with blast furnace raw materials such as sintered ore, ore or coke, distributes high-temperature gas from the lower part of the crucible, and applies a load from the upper part of the sample layer. It is a device that simulates the ore melting behavior inside.
However, when this device is used, the gas is forced to flow through the ore fusion layer where gas is difficult to flow. Therefore, the air permeability evaluation of the entire layer structure when coke and ore are packed in layers Is impossible.

また、非特許文献1に示す装置は、コークスを充填する管と鉱石を充填する管の2つの管からなる2重管構造をなしており、鉱石を充填する管内は上述した荷重軟化装置と同様、鉱石層の上部から荷重を付加して鉱石の軟化収縮挙動を模している。そして、この2重管の下部よりガスを流通させ、外管のコークス層と内管の鉱石層それぞれに各層の通気抵抗に応じてガスの分配がなされる構造となっている。
しかしながら、この装置も、コークス充填層と鉱石充填層が独立して存在すること、および本来の融着帯ではガス流れに対し直交する方向に鉱石が変形するのに対し、ガス流れに対し水平に鉱石層が変形することから、コークスと鉱石の充填層全体の通気抵抗を精度よくシミュレートできるとは言えない。
Moreover, the apparatus shown in Non-Patent Document 1 has a double pipe structure composed of two pipes, a pipe for filling coke and a pipe for filling ore, and the inside of the pipe for filling the ore is the same as the load softening device described above. The load is applied from the upper part of the ore layer to simulate the softening and shrinkage behavior of the ore. Gas is distributed from the lower part of the double pipe, and gas is distributed to the coke layer of the outer pipe and the ore layer of the inner pipe according to the ventilation resistance of each layer.
However, this device also has a coke packed bed and an ore packed bed independently, and the ore deforms in a direction perpendicular to the gas flow in the original cohesive zone, whereas it is horizontal to the gas flow. Since the ore layer is deformed, it cannot be said that the ventilation resistance of the whole packed layer of coke and ore can be accurately simulated.

本発明は、上記の課題を解決すべく開発されたもので、融着帯近傍のガス流れを精度良く再現することにより、高炉融着帯の鉱石溶融挙動およびガス流れを的確にシミュレートすることができる高炉融着帯を模擬した反応装置を提案することを目的とする。   The present invention has been developed to solve the above-mentioned problems, and accurately simulates the ore melting behavior and gas flow in the blast furnace cohesive zone by accurately reproducing the gas flow in the vicinity of the cohesive zone. The purpose is to propose a reactor that simulates the blast furnace cohesive zone.

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
1.鉄鉱石および/または焼結鉱ならびにコークスおよび/または石炭を充填することができる試料充填容器を内部に有する試料加熱炉と気体加熱炉とを並列配置とし、該気体加熱炉において加熱された気体を該試料充填容器内の試料充填層に対し横方向から水平に流通する構造になる高炉融着帯を模擬した反応装置。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
1. A sample heating furnace and a gas heating furnace having therein a sample filling container capable of filling iron ore and / or sintered ore and coke and / or coal are arranged in parallel, and the gas heated in the gas heating furnace A reaction apparatus simulating a blast furnace cohesive zone having a structure in which the sample packed bed in the sample packed container flows horizontally from the lateral direction.

2.前記試料加熱炉の上部に鉛直方向に移動可能な台座を配置すると共に、該試料充填容器内の試料充填層の上部に押え板を設置し、該台座と該押え板を接続棒で接続し、該台座の上部に条件に応じた負荷をかけることにより該試料充填層に一定の荷重を付加することからなる前記1に記載の反応装置。 2. A pedestal movable in the vertical direction is arranged on the upper part of the sample heating furnace, and a press plate is installed on the upper part of the sample packed bed in the sample filling container, and the pedestal and the press plate are connected with a connecting rod, 2. The reactor according to 1 above, wherein a constant load is applied to the sample packed bed by applying a load according to conditions on the upper portion of the pedestal.

3.前記試料充填層の上部に設置した押え板に数点の孔を開け、該孔に熱電対および圧力計に接続した管を差し込むことにより、該試料充填層の温度および圧力を測定することからなる前記1または2に記載の反応装置。 3. It consists of measuring the temperature and pressure of the sample packed bed by drilling several holes in the holding plate installed on the top of the sample packed bed and inserting a tube connected to a thermocouple and a pressure gauge into the hole. 3. The reaction apparatus according to 1 or 2 above.

4.前記試料充填容器において、前記試料充填層の下部に底板を介して空洞を設け、該試料充填層と該空洞を隔てる底板に、複数個の穴を設け、この穴から、試料反応中に生成した溶融物を空洞に滴下させることで、該試料充填層内のガス流れを該溶融物によって妨げないようにした前記1乃至3のいずれかに記載の反応装置。 4). In the sample filling container, a cavity is provided in the lower part of the sample filling layer via a bottom plate, and a plurality of holes are provided in the bottom plate that separates the sample filling layer and the cavity, and generated from the holes during the sample reaction. 4. The reaction apparatus according to any one of 1 to 3, wherein the melt is dropped into the cavity so that the gas flow in the sample packed bed is not hindered by the melt.

本発明によれば、試料充填層に対し水平方向からガスを流通し、かつ試料充填層に対し鉛直方向に荷重を付加することにより、実機に則した高炉融着帯の通気抵抗の評価が可能となる。   According to the present invention, it is possible to evaluate the ventilation resistance of the blast furnace cohesive zone according to the actual machine by flowing gas from the horizontal direction to the sample packed bed and applying a load to the sample packed bed in the vertical direction. It becomes.

本発明に従う反応装置の好適例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the suitable example of the reaction apparatus according to this invention. 図1の要部詳細図である。It is a principal part detail drawing of FIG. 本発明装置を用いて実験を行なった際の温度条件およびガス条件を示す図である。It is a figure which shows the temperature conditions and gas conditions at the time of experimenting using this invention apparatus. 条件1および条件2で模擬実験を行った場合の圧力損失についての測定結果を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the measurement result about the pressure loss at the time of performing a simulation experiment on the conditions 1 and 2. 条件1および条件3で模擬実験を行った場合の圧力損失についての測定結果を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the measurement result about the pressure loss at the time of performing a simulation experiment on conditions 1 and 3. Lc/Dcと通気抵抗との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Lc / Dc and ventilation resistance. (a)コークス層厚が厚いときおよび(b)コークス層厚が薄いときの溶融時の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode at the time of melting when (a) coke layer thickness is thick and (b) coke layer thickness is thin.

本発明は、高炉融着帯のガス通気性を評価するため、融着帯近傍のガス流れを実機に則して再現する装置である。一般的に、高炉融着帯は、溶融し通気抵抗が非常に大きな鉱石融着層と、溶融せず通気抵抗が小さいコークス層の2層で構成される。従って、この付近を流れるガスはコークス層を横向きに流れるため、高炉融着帯を模擬するには横方向のガス流れを再現する必要がある。
そのため、本装置は、試料充填層に対し水平方向からガスを流通すると共に、鉱石に対しては鉛直方向に荷重を付加する仕組みになっている。
The present invention is an apparatus that reproduces the gas flow in the vicinity of the cohesive zone according to the actual machine in order to evaluate the gas permeability of the blast furnace cohesive zone. In general, the blast furnace cohesive zone is composed of two layers of an ore fusion layer that is melted and has a very high ventilation resistance and a coke layer that is not melted and has a low ventilation resistance. Accordingly, since the gas flowing in the vicinity flows laterally in the coke layer, it is necessary to reproduce the lateral gas flow in order to simulate the blast furnace cohesive zone.
For this reason, the present apparatus is configured such that gas flows from the horizontal direction to the sample packed bed and a load is applied to the ore in the vertical direction.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に従う反応装置の好適例の模式図である。図中、符号1は試料加熱炉であり、この試料加熱炉1はその内部に試料充填容器2および加熱装置3をそなえている。また、試料充填容器2内には、コークス層4および鉱石層5を層状に充填した試料充填層6が形成されている。そして、試料充填層6は加熱装置3により温度をコントロールされる。
7は気体加熱炉であり、この気体加熱炉7もその内部に加熱装置8をそなえている。
なお、9はガス混合器、10はガス流通用の配管、11は圧力計、12は熱電対、13は押え板、14は台座、15は接続棒であり、この接続棒は黒鉛または金属製とすることが好ましい。そして16が負荷手段であり、この例では錘を用いている。そして、この錘16により、高炉内を模擬した荷重を試料充填層6に付加する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a preferred example of a reaction apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a sample heating furnace, and the sample heating furnace 1 includes a sample filling container 2 and a heating device 3 therein. In the sample filling container 2, a sample filling layer 6 in which the coke layer 4 and the ore layer 5 are filled in layers is formed. The temperature of the sample packed layer 6 is controlled by the heating device 3.
Reference numeral 7 denotes a gas heating furnace, and the gas heating furnace 7 also includes a heating device 8 therein.
In addition, 9 is a gas mixer, 10 is a gas distribution pipe, 11 is a pressure gauge, 12 is a thermocouple, 13 is a holding plate, 14 is a pedestal, and 15 is a connecting rod. This connecting rod is made of graphite or metal. It is preferable that Reference numeral 16 denotes a load means, and a weight is used in this example. The weight 16 applies a load simulating the inside of the blast furnace to the sample packed layer 6.

さて、本発明装置では、図示したように、試料加熱炉1と気体加熱炉7とを並列配置としたところに最大の特徴がある。このように、並列配置としたが故に、気体加熱炉7で加熱された気体は、試料加熱炉1内に横方向から侵入することになり、その結果、詳細を図2に示すように、侵入した加熱気体は試料充填容器1内の試料充填層6を水平に流れることから、高炉融着帯におけるガス流れを再現できるのである。   As shown in the figure, the apparatus of the present invention has the greatest feature in that the sample heating furnace 1 and the gas heating furnace 7 are arranged in parallel. As described above, because of the parallel arrangement, the gas heated in the gas heating furnace 7 enters the sample heating furnace 1 from the lateral direction. As a result, as shown in detail in FIG. Since the heated gas flows horizontally through the sample packed bed 6 in the sample packed container 1, the gas flow in the blast furnace fusion zone can be reproduced.

また、本発明装置では、台座14上に錘16を載せることにより、接続棒15および押え板13を介して、操業条件に応じた一定の荷重を試料充填層に付加することができ、このため、上記した水平方向のガス流れと相まって、高炉融着帯における層構造を反映した通気抵抗の評価が可能となるのである。なお、図2中、符号17は、鉱石層5中に混合したコークスを示す。   In the apparatus of the present invention, by placing the weight 16 on the pedestal 14, it is possible to apply a constant load according to the operating conditions to the sample packed layer via the connecting rod 15 and the presser plate 13, and for this reason, In combination with the gas flow in the horizontal direction described above, it is possible to evaluate the ventilation resistance reflecting the layer structure in the blast furnace cohesive zone. In FIG. 2, reference numeral 17 indicates coke mixed in the ore layer 5.

さらに、本発明装置では、押え板13に数点の孔(図示省略)を開け、この孔に熱電対および圧力計に接続した管を差し込むことにより、試料充填層6の温度および圧力を測定するができる。なお、押え板13に開口する孔の数は4〜8個程度とするのが好適である。   Further, in the apparatus of the present invention, several holes (not shown) are formed in the holding plate 13, and a tube connected to a thermocouple and a pressure gauge is inserted into the hole, thereby measuring the temperature and pressure of the sample packed bed 6. Can do. It is preferable that the number of holes opened in the presser plate 13 is about 4 to 8.

加えて、本発明装置では、試料充填層6の下部に空洞18を設け、この試料充填層6と空洞18を隔てる底板19に、複数個の穴20を設けて、この穴20から、試料反応中に生成した溶融物を空洞に滴下させることができ、これにより、試料充填層6内のガス流れが溶融物によって妨げられる弊害を解消することができる。なお、底板19に設ける穴20の大きさは、試料よりも小さな例えば3〜8mm程度とするのが好適である。また、空洞18に滴下した溶融物を、図2中に、符号21で示す。   In addition, in the apparatus of the present invention, a cavity 18 is provided in the lower part of the sample packing layer 6, and a plurality of holes 20 are provided in the bottom plate 19 that separates the sample packing layer 6 and the cavity 18. The melt produced therein can be dropped into the cavity, thereby eliminating the adverse effect that the gas flow in the sample packed bed 6 is hindered by the melt. The size of the hole 20 provided in the bottom plate 19 is preferably about 3 to 8 mm, which is smaller than the sample. In addition, the melt dripped into the cavity 18 is indicated by reference numeral 21 in FIG.

上記の反応装置を用いて、高炉融着帯を模擬した実験を行った。
表1に、実験を行った際の原料条件を示す。
An experiment simulating a blast furnace cohesive zone was conducted using the above reactor.
Table 1 shows the raw material conditions when the experiment was conducted.

Figure 0005949746
Figure 0005949746

条件1は、高炉におけるコークス比が320 kg/t相当のとき、条件2は高炉におけるコークス比が160 kg/t相当のときをそれぞれ模擬している。また、条件3は、高炉におけるコークス比が320 kg/t相当のうちコークス比160kg相当を鉱石層へ混合した場合である。
そして、条件1と条件2の比較により、コークス比低下時における融着帯圧力損失上昇について調査した。
また、条件1と条件3の比較により、鉱石層へコークスを混合したときの圧力損失低下効果を調査した。
Condition 1 simulates when the coke ratio in the blast furnace is equivalent to 320 kg / t, and Condition 2 simulates the case where the coke ratio in the blast furnace is equivalent to 160 kg / t. Condition 3 is a case where a coke ratio in a blast furnace corresponding to 320 kg / t is mixed with a coke ratio equivalent to 160 kg into the ore layer.
Then, by comparing the condition 1 and the condition 2, the increase in the cohesive zone pressure loss when the coke ratio was decreased was investigated.
Further, by comparing the condition 1 and the condition 3, the effect of reducing the pressure loss when coke was mixed into the ore layer was investigated.

図3(a),(b)に、本発明装置を用いて実験を行なった際の温度条件およびガス条件を示す。今回の実験は、いずれも同一水準で行った。   3 (a) and 3 (b) show temperature conditions and gas conditions when an experiment is performed using the apparatus of the present invention. All the experiments were conducted at the same level.

図4に、条件1および条件2で模擬実験を行った場合の圧力損失についての調査結果を比較して示す。
同図に示したとおり、コークス比160 kg/tのとき(条件2)はコークス比320 kg/tのとき(条件1)と比べて、圧力損失が大幅に増大していることが分かり、これによりコークス比低下時における融着帯圧力損失上昇を計測することが可能となる。
FIG. 4 shows a comparison of investigation results on pressure loss when a simulation experiment is performed under conditions 1 and 2.
As shown in the figure, it can be seen that when the coke ratio is 160 kg / t (Condition 2), the pressure loss is greatly increased compared to the coke ratio of 320 kg / t (Condition 1). This makes it possible to measure the increase in cohesive zone pressure loss when the coke ratio is reduced.

図5に、条件1および条件3で模擬実験を行った場合の圧力損失についての調査結果を比較して示す。
この場合、条件1と条件3を比較すると、条件3では、特に高温域で圧力損失が低下していることが分かり、これによりコークス混合時の融着帯圧力損失低下効果を計測することが可能となる。
FIG. 5 shows a comparison of investigation results on pressure loss when a simulation experiment is performed under conditions 1 and 3.
In this case, comparing condition 1 and condition 3, it can be seen that in condition 3, the pressure loss is reduced particularly in the high temperature range, and this makes it possible to measure the effect of reducing the cohesive zone pressure loss during coke mixing. It becomes.

次に、表2に、上述の反応装置を用いて、融着帯通気抵抗を測定したときの実験条件を示す。   Next, Table 2 shows the experimental conditions when the cohesive zone ventilation resistance was measured using the above-described reactor.

Figure 0005949746
Figure 0005949746

同表に示したように、コークス層や鉱石層の層厚を変えて実験を行った。また、層厚を変えた際は、初期充填層内の(コークス層/鉱石層)の層厚の合計値が一定となるように層数を変化させた。なお、Lcはコークス層厚、Dcはコークス粒径を表す。   As shown in the table, the experiment was conducted by changing the thickness of the coke layer and the ore layer. Further, when the layer thickness was changed, the number of layers was changed so that the total value of the (coke layer / ore layer) layer thickness in the initial packed bed was constant. Lc represents the coke layer thickness, and Dc represents the coke particle size.

図6に、1400℃における試料層の通気抵抗測定結果を、Lc/Dcと通気抵抗との関係で示す。
同図によれば、Lc/Dcが2以下になると通気抵抗が急激に上昇することがわかる。
FIG. 6 shows the measurement results of the airflow resistance of the sample layer at 1400 ° C. in terms of the relationship between Lc / Dc and airflow resistance.
According to the figure, it can be seen that when Lc / Dc is 2 or less, the ventilation resistance increases rapidly.

さらに、図7に、溶融時の模式図を示す。図7(a)はコークス層厚が厚いとき、図7(b)はコークス層厚が薄いときの様子を表している。
同図から明らかなように、コークス層厚が厚いときと比べコークス層厚が薄いときは、溶融鉱石層とコークス層の接する界面数が増加する。溶融物はそれぞれの界面からコークス層へ浸入していくため、コークス層が薄いときは溶融鉱石の浸入層の厚さが増加する。したがってコークス層薄層化時にはガスが容易に流れ得るコークス層が減少し、通気抵抗が上昇する。
特にLc/Dcが2以下の場合、コークス層はコークス粒子2個分以下の層厚となり、コークスが1個しか存在しないような部分では、このコークスが上下より溶融物に包み込まれるため、この部分でガスが流れやすいコークス層を閉塞してしまう。ゆえに、Lc/Dcが2以下で急激に通気抵抗が上昇したものと考えられる。
Furthermore, the schematic diagram at the time of a fusion | melting is shown in FIG. FIG. 7A shows a state in which the coke layer thickness is thick, and FIG. 7B shows a state in which the coke layer thickness is thin.
As is clear from the figure, when the coke layer thickness is thinner than when the coke layer thickness is thick, the number of interfaces between the molten ore layer and the coke layer increases. Since the melt enters the coke layer from each interface, when the coke layer is thin, the thickness of the intrusion layer of the molten ore increases. Therefore, when the coke layer is thinned, the coke layer in which gas can easily flow is reduced, and the ventilation resistance is increased.
In particular, when Lc / Dc is 2 or less, the coke layer has a layer thickness of 2 or less coke particles, and in the portion where only one coke exists, this coke is wrapped in the melt from above and below, so this portion As a result, the coke layer where gas easily flows is blocked. Therefore, it is considered that the ventilation resistance suddenly increased when Lc / Dc was 2 or less.

このような現象は、従来融着帯の通気抵抗を測るために用いられていた荷重軟化試験装置でも発生していたと考えられるが、荷重軟化試験装置は試料層の縦方向の通気抵抗を測定する装置であり、溶融鉱石層の層厚は溶融物侵入層厚と比較しても大きいことから、溶融物浸入層厚が通気抵抗へ与える影響の切り分けが困難であった。
これに対し、本発明による装置で測定する通気抵抗は、ガスが容易に流れ得るコークス層の層厚に依存することから、溶融物がコークス層へ浸透し通気抵抗が上昇する現象を容易に捉えることが可能となる。
Such a phenomenon is thought to have occurred in the load softening test apparatus that has been used to measure the airflow resistance of the conventional cohesive zone, but the load softening test apparatus measures the airflow resistance in the vertical direction of the sample layer. Since the thickness of the molten ore layer is larger than the melt intrusion layer thickness, it is difficult to isolate the influence of the melt intrusion layer thickness on the airflow resistance.
On the other hand, the ventilation resistance measured by the apparatus according to the present invention depends on the thickness of the coke layer through which gas can easily flow, so that the phenomenon that the melt penetrates into the coke layer and the ventilation resistance increases can be easily grasped. It becomes possible.

以上の結果から、本発明装置を用いることで、層構造を反映した融着充填層の圧力損失を測定することが可能であり、本装置により従来直接評価が不可能であった層構造を反映した融着帯圧力損失を測定することが可能となった。   From the above results, it is possible to measure the pressure loss of the fusion packed layer reflecting the layer structure by using the device of the present invention, and reflect the layer structure that could not be directly evaluated by this device. It has become possible to measure the cohesive zone pressure loss.

1 試料加熱炉
2 試料充填容器
3 加熱装置
4 コークス層
5 鉱石層
6 試料充填層
7 気体加熱炉
8 加熱装置
9 ガス混合器
10 ガス流通用の配管
11 圧力計
12 熱電対
13 押え板
14 台座
15 接続棒
16 負荷手段(錘)
17 混合コークス
18 空洞
19 底板
20 穴
21 滴下した溶融物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample heating furnace 2 Sample filling container 3 Heating device 4 Coke layer 5 Ore layer 6 Sample packed bed 7 Gas heating furnace 8 Heating device 9 Gas mixer
10 Gas distribution piping
11 Pressure gauge
12 Thermocouple
13 Presser plate
14 pedestal
15 Connecting rod
16 Load means (weight)
17 Mixed coke
18 cavity
19 Bottom plate
20 holes
21 Dropped melt

Claims (4)

鉄鉱石および/または焼結鉱ならびにコークスおよび/または石炭を充填することができる試料充填容器を内部に有する試料加熱炉と気体加熱炉とを並列配置とし、該気体加熱炉において加熱された気体を該試料充填容器内の試料充填層に対し横方向から水平に流通する構造になる高炉融着帯を模擬した反応装置。   A sample heating furnace and a gas heating furnace having therein a sample filling container capable of filling iron ore and / or sintered ore and coke and / or coal are arranged in parallel, and the gas heated in the gas heating furnace A reaction apparatus simulating a blast furnace cohesive zone having a structure in which the sample packed bed in the sample packed container flows horizontally from the lateral direction. 前記試料加熱炉の上部に鉛直方向に移動可能な台座を配置すると共に、該試料充填容器内の試料充填層の上部に押え板を設置し、該台座と該押え板を接続棒で接続し、該台座の上部に条件に応じた負荷をかけることにより該試料充填層に一定の荷重を付加することからなる請求項1に記載の反応装置。   A pedestal movable in the vertical direction is arranged on the upper part of the sample heating furnace, and a press plate is installed on the upper part of the sample packed bed in the sample filling container, and the pedestal and the press plate are connected with a connecting rod, The reaction apparatus according to claim 1, wherein a constant load is applied to the packed sample layer by applying a load according to conditions to the upper portion of the pedestal. 前記試料充填層の上部に設置した押え板に数点の孔を開け、該孔に熱電対および圧力計に接続した管を差し込むことにより、該試料充填層の温度および圧力を測定することからなる請求項1または2に記載の反応装置。   It consists of measuring the temperature and pressure of the sample packed bed by drilling several holes in the holding plate installed on the top of the sample packed bed and inserting a tube connected to a thermocouple and a pressure gauge into the hole. The reaction apparatus according to claim 1 or 2. 前記試料充填容器において、前記試料充填層の下部に底板を介して空洞を設け、該試料充填層と該空洞を隔てる底板に、複数個の穴を設け、この穴から、試料反応中に生成した溶融物を空洞に滴下させることで、該試料充填層内のガス流れを該溶融物によって妨げないようにした請求項1乃至3のいずれかに記載の反応装置。   In the sample filling container, a cavity is provided in the lower part of the sample filling layer via a bottom plate, and a plurality of holes are provided in the bottom plate that separates the sample filling layer and the cavity, and generated from the holes during the sample reaction. The reactor according to any one of claims 1 to 3, wherein a gas flow in the sample packed bed is not hindered by the melt by dropping the melt into the cavity.
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