JP7331876B2

JP7331876B2 - 中心コークスの投入方法

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Publication number: JP7331876B2
Application number: JP2021019562A
Authority: JP
Inventors: 泰志小笠原; 健佐藤; 哲也山本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2023-08-23
Anticipated expiration: 2041-02-10
Also published as: JP2021175822A

Description

本発明は、ベルレス高炉における中心コークスの投入方法に関する。

高炉操業において、装入物分布の制御は重要な操作因子である。その理由は、装入物分布により高炉内のガス流分布が支配され、これによってガス－装入物間の熱交換、鉱石の還元及び還元粉化、軟化溶融帯のレベル、軟化溶融帯の形状およびコークスのソリューションロス反応等が決まるので、高炉操業における燃料消費量、出銑量、銑鉄成分及び炉況等、操業成績に大きな影響を及ぼすからである。高炉操業では、炉内半径方向における装入原料の層厚や粒径を調整することで装入物分布を制御している。具体的には、原料装入中に旋回シュートの傾斜角（以後、傾動角と記載する。）を所定角度に制御し、これにより、原料を目標とする位置に落下させることで高炉内の装入物分布を制御している。

最近の高炉操業では、羽口部から微粉炭を吹き込む操業形態が主流となっており、微粉炭の吹き込み量は年々増加している。この理由は、微粉炭を燃料として吹き込むことにより、装入されるコークス量を低減でき、これにより、溶銑の製造コストの低減が図れるからである。しかし、コークスは鉱石に比べて粒径が大きく、燃料としてだけでなく、炉内の空隙を保つスペーサーとしての役割も担う。このため、微粉炭の吹き込み量を増加させ、コークスの装入量を減少させると高炉内の通気性が悪化する。この高炉内の通気性の悪化を改善する方法が装入物分布の制御である。これまでの操業経験や理論計算から、微粉炭多量吹込み操業下での炉内の圧力損失を低減させるには、装入物分布を制御して炉内半径方向の軸心部に鉱石を含まないコークスのみからなる歩留領域を形成させて、当該軸心部に通気性の良い状態をつくることが効果的であることが知られている。なお、以後の説明において、高炉の原料として用いられるコークスと区別するために、高炉の軸心部に投入されるコークスを「中心コークス」と記載する。

軸心部に歩留領域を形成させる方法として、特許文献１には、中心コークスを投入するための専用シュートを旋回シュートからの装入原料に衝突しない位置に設置すると共に、投入中の中心コークスが旋回シュートからの装入原料とぶつからないように中心コークスを投入する時間帯を設定し、中心コークスを旋回シュートからの原料装入中に複数回に分けて投入する方法が開示されている。

また、特許文献２には、中心コークスを投入するタイミングを旋回シュートから装入された原料が軸心部に流れ込む前に設定し、且つ、次の中心コークスの投入のタイミングを前回までの投入により形成された軸心部におけるコークス堆積層の累積層厚が、今回の投入時前までに形成された旋回シュートから装入された原料の軸心周囲隣接部への累積流れ込み層厚よりも大きくなるように設定することが開示されている。特許文献２によれば、高炉の軸心部への原料の流れ込みを防止して炉心部に歩留領域を形成させることで、軸心部におけるコークスのソリューソンロス反応を抑制でき、これにより、炉心部の空隙率低下を防止できるとしている。

特開２０００－３０９８０９号公報特許第４７７４５７８号公報

しかしながら、特許文献２の中心コークス装入方法を実施するときに、炉の軸心部の近傍領域におけるガス流れが不安定になる場合があることが分かった。具体的には、炉口部で超音波を利用して水平断面のガス温度分布を測定したところ、軸心部の中心コークスが存在する歩留領域の外側の近傍領域でのガス温度が円周方向で変動する現象が見られた。これは、この近傍領域でのガス流れが不安定になっていることを示している。このような現象は当該近傍領域での鉱石の還元を不安定にする要因にもなると考えられるので、当該近傍領域でのガス流れを安定化させることが望まれる。本発明は、特許文献２の中心コークス装入方法を実施するときに生じる、軸心部の中心コークスが存在する歩留領域の外側の近傍領域におけるガス流れの円周方向の変動を抑制し、これによりガス利用率の変動を抑えることを課題とする。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）原料を高炉に装入する旋回シュートと、高炉の軸心方向に中心コークスを投入する専用シュートとを有するベルレス高炉において、前記旋回シュートから装入された原料が軸心部に流れ込む前に前記専用シュートから前記中心コークスを投入して、投入された前記中心コークスにより形成された軸心部の中心コークス堆積層によって、前記旋回シュートから装入された原料が前記軸心部へ流れ込むのを阻止し、且つ、前記旋回シュートから１バッチ分の原料の装入が継続している間に、前記専用シュートから軸心部に前記中心コークスを間欠的に投入して、前記中心コークス堆積層の前記軸心部に目標とする鉱石の層厚が０になる領域を形成させるように、前記中心コークスの投入タイミングとその投入量とを制御する中心コークスの投入方法であって、
前記旋回シュートから１バッチ分の原料の装入が継続している間に、前記専用シュートから前記軸心部へ投入する前記中心コークスの投入タイミングは、第１投目を前記旋回シュートから装入された原料が軸心部へ流れ込み始める前に設定し、且つ、第２投目以降の投入をいずれも、前回までの投入により形成された前記中心コークスの軸心部での累積層厚が、今回の投入時前までに形成された、前記旋回シュートから装入された原料の軸心周囲隣接部の累積層厚よりも高く維持できるように設定するとともに前記旋回シュートの旋回が４回以下の間隔で軸心部へ前記中心コークスを投入するタイミングを１回設け、前記旋回シュートからの原料の装入方向が前記専用シュートからの前記中心コークスの投入方向とぶつかる間、前記中心コークスの投入を停止して、前記中心コークスの散乱を回避しつつ、前記専用シュートから軸心部に前記中心コークスを間欠的に投入する、中心コークスの投入方法。

本発明に係る中心コークスの投入方法を実施することで、軸心部近傍領域におけるガス流れの変動を抑制でき、高炉全体としてガス利用率の変動が抑えられる。ガス利用率の変動を抑えることにより、高炉操業におけるコークス比の低減が実現できる。

本実施形態に係る中心コークスの投入方法を実施できるベルレス高炉１０の一例を示す断面模式図である。中心コークス堆積層４０を形成させる方法を説明するベルレス高炉１０の断面模式図である。不均一領域４６の大きさを説明する模式図である。不均一領域４６の大きさを説明する模式図である。中心コークスの投入間隔とガス利用率の変動（σ）との関係を示すグラフである。

以下、本発明を本発明の実施形態を通じて説明する。図１は、本実施形態に係る中心コークスの投入方法を実施できるベルレス高炉１０の一例を示す断面模式図である。ベルレス高炉１０は、炉本体１２と、ベルレス式装入装置２０と、中心コークス投入装置３０とを有する。ベルレス式装入装置２０は、原料ホッパー２２と、排出ゲート２４と、集合ホッパー２６と、旋回シュート２８とを有する。原料ホッパー２２の排出ゲート２４が開になると、原料ホッパー２２内の原料は、集合ホッパー２６に排出される。原料ホッパー２２は、鉱石用とコークス用とが別々に設けられており、定められた装入シーケンスに従って、交互に原料が集合ホッパー２６に排出される。なお、本実施形態では、中心コークス以外のコークスおよび鉱石等を原料と記載する。

集合ホッパー２６に排出された原料は、そのまま旋回シュート２８に導入される。旋回シュート２８は、炉軸心周りを旋回し、これにより、原料は炉本体１２内の円周方向に均一に散布され、原料堆積層５０が形成される。図１では、コークスと鉱石が順次層をなすように炉本体１２内に装入されている状況を示している。旋回シュート２８は、投入角度θが可変となっており、投入角度θを変更することで、炉本体１２の半径方向における原料の投入位置を変更している。

ベルレス式装入装置２０とは別に、ベルレス高炉１０は、炉本体１２の軸心部へ中心コークスを投入する中心コークス投入装置３０を有する。中心コークス４２は、中心コークス投入装置３０により軸心部へ投入される。コークスホッパー３２の中心コークスは、排出ゲート３４が開となると専用シュート３６に投入される。専用シュート３６は、炉本体１２の端部まで延びており、専用シュート３６から投入された中心コークスは、専用シュート３６を離れてから自然落下し、炉本体１２の軸心部に凸状に盛り上がって堆積する。

専用シュート３６から投入される中心コークス４２と、旋回シュート２８から装入される原料がぶつかると、中心コークス４２が軸心部に投入されず、また、原料の分布も乱される。このため、旋回シュート２８からの原料の装入方向が、専用シュート３６からの中心コークスの投入方向とぶつかる間は中心コークス４２の投入が停止するように、排出ゲート３４を閉じ、中心コークス４２が原料とぶつかって散乱することを回避している。このように排出ゲート３４は定期的に閉じられるので、中心コークス４２は軸心部に間欠的に投入される。

図２は、中心コークス堆積層４０を形成させる方法を説明するベルレス高炉１０の断面模式図である。図２（ａ）～（ｄ）を用いて、炉本体１２の軸心部に中心コークス堆積層４０を形成させる方法を説明する。

図２（ａ）～（ｄ）において、原料堆積層５０は、中心コークス４２および鉱石５４が装入される直前に、原料としてのコークスが炉本体１２内に装入されて形成された層である。まず、旋回シュート２８から鉱石５４が装入される。この状態を示したのが図２（ａ）である。旋回シュート２８から炉本体１２に装入された鉱石５４は、下層の原料堆積層５０の表面に達した後、鉱石堆積層５２を形成するが、原料堆積層５０は炉の軸心方向に向けて低くなるすり鉢状に傾斜しているので、鉱石５４は軸心部へ流れ込もうとする。第１投目の中心コークスの投入タイミングは、鉱石５４が軸心部に流れ込み始める前に設定され、専用シュート３６から中心コークス４２を軸心部に投入して、前回までの鉱石５４の装入により形成された鉱石堆積層５２の層厚よりも高い中心コークス堆積層４０を形成させる。このように、鉱石５４の流れ込み始める前に、鉱石堆積層５２よりも高い中心コークス堆積層４０を形成させるので鉱石５４が軸心部へ流れ込むことが阻止される。この状態を示したのが図２（ｂ）である。

中心コークス４２の投入条件、鉱石５４の装入条件、各設備条件および原料の物理性状等の変化に対する鉱石５４が軸心部へ流れ込みを開始する時間、中心コークス４２によって軸心部に形成される中心コークス堆積層４０の層厚、中心コークス堆積層４０の軸心からの距離、および、軸心周囲隣接部で形成される鉱石堆積層５２の層厚形成速度を予めモデル実験や実測試験等により把握しておく。これにより、旋回シュート２８から装入された鉱石５４が高炉の軸心部に流れ込むよりも早く、且つ、鉱石堆積層５２よりも高くなるように専用シュート３６から投入する中心コークス４２の量およびタイミングを定めることができる。

旋回シュート２８からの鉱石５４の切り出しを継続すると、鉱石堆積層５２の高さが高くなっていく。この状態を示したのが図２（ｃ）である。この鉱石５４の装入によって鉱石堆積層５２の高さが高くなり、中心コークス堆積層４０よりも高くなると鉱石５４が軸心部へ流れ込んでしまう。この軸心部への鉱石５４の流れ込みを防止するために、再び、専用シュート３６から中心コークス４２を軸心部に投入する。これにより、さらに高い中心コークス堆積層４０が軸心部に形成される。この状態を示したのが図２（ｄ）である。以降、旋回シュート２８からの鉱石５４の１バッチ分の装入が完了するまで、第１回目および第２回目の中心コークス４２の投入タイミングに準じて、専用シュート３６を用いて第３回目以降の中心コークス４２の投入を行う。このように、第２投目以降の中心コークスの投入タイミングはいずれも、前回までの投入により形成された中心コークス堆積層４０が、今回の投入時前までに形成された鉱石堆積層５２よりも高く維持できるように設定され、炉本体１２の軸心部に中心コークス堆積層４０が形成される。

この中心コークスの投入方法を実施したときの炉内の原料堆積状況を確認するために、実機高炉の１／１８.８縮尺の模型高炉を用いて中心コークス４２の投入タイミングの確認を行った実験結果を説明する。模型高炉は、図１に示したベルレス高炉１０と同じ、中心コークス４２を投入するための専用シュート３６と、原料を装入する旋回シュート２８とを模型高炉の炉頂部に備える。

旋回シュート２８から装入される鉱石５４の装入条件と、予め求めた装入条件因子による関係式とに基づいて算出した軸心部周囲隣接部の鉱石堆積層５２の形成速度（Ｖｏｒｅ）と、累積層厚（Ｌｏｒｅ）とを表１に示す。ここでＶｏｒｅは軸心部周囲において鉱石が堆積していくときの堆積層の高さの増加速度であり、Ｌｏｒｅは鉱石が堆積を始めてから所定の時点までの堆積層の高さを表している。また、実験開始前に模型高炉の下層にすり鉢状に形成させた原料堆積層５０の傾斜角αも表１に示す。

軸心部における中心コークスの鉱石の層厚が０になる領域の大きさ（Ａｃоｋｅ）が軸心から３０ｍｍになり、且つ、鉱石５４の流れ込みが発生する前に、軸心部における中心コークス堆積層４０の累積層厚（Ｌｃоｋｅ）が鉱石堆積層５２の層厚よりも高くなるように中心コークス４２の投入条件を設定した。Ａｃоｋｅは中心コークスが堆積した山における軸心から鉱石５４の層厚が０になる範囲の大きさを表す。中心コークス４２の投入条件を表２に示す。

旋回シュートの傾動角が２５°の場合において、鉱石５４の装入開始後、当該鉱石５４が軸心部へ流れ込むまでの時間を表１の装入条件で計算した所、２．０秒であった。鉱石５４が軸心部に流れ込む前に、第１投目の中心コークス４２を投入する必要があるので、旋回シュートの累積回転数が何回転目となる前に中心コークス４２の投入をしなければならないかを計算した。当該計算は、旋回シュートの旋回速度と累積旋回数との積が２．０ｓｅｃを超えない累積旋回数とすればよい。これによれば、中心コークス４２の第１投目は、旋回シュートの第１旋回目となる。

また、中心コークス４２の第２投目は、第１投目の中心コークス４２の投入により形成された中心コークス４２の累積層厚Ｌｃоｋｅが軸心周囲隣接部における鉱石５４の累積層厚Ｌｏｒｅよりも大きい間に行う必要がある。第１投目の中心コークス４２の投入により、中心コークス４２の累積層厚Ｌｃоｋｅが１５．０ｍｍとなる。これに対し、旋回シュートの旋回速度は１．５４ｓｅｃ／旋回であるので、軸心周囲隣接部における鉱石５４の層厚形成速度Ｖｏｒｅ（ｍｍ／ｓｅｃ）と旋回速度とから算出される旋回累積回転が５回転目の累積層厚は１４．７ｍｍとなる。したがって、第２投目の中心コークスの投入は、旋回シュートの傾動角が３０°に改まった後の第１旋回目である旋回累積回数５回目とした。同様にして、第３投目、第４投目および第５投目の旋回累積回数を決定した。

１投目～５投目で投入される中心コークス４２により形成される軸心部の中心コークス４２の累積層厚Ｌｃоｋｅは５５ｍｍになる。これに対して、１バッチで装入される鉱石２８ｋｇで形成される鉱石層厚Ｌоｒｅは５０．６ｍｍであり、中心コークスの累積層厚Ｌｃоｋｅは、鉱石層厚Ｌоｒｅよりも大きく維持されるので、６投目以降の中心コークスの投入は行っていない。このように中心コークス４２の投入タイミングを定めることで、目標とする鉱石５４の層厚が０になる領域４４が軸心部に形成され、これにより、軸心部におけるコークスのソリューションロス反応が抑制され、軸心部の空隙率低下を抑制できる。

次に、軸心方向において中心コークス４２と鉱石５４とが混在する不均一領域について説明する。図３は、不均一領域４６の大きさを説明する模式図である。図３は、旋回シュート２８を用いて、１７０トンの原料である鉱石５４を１８旋回で炉内に装入する場合であって、鉱石の装入を９旋回行う毎に６００ｋｇの中心コークス４２の投入を行った場合に形成される中心コークス堆積層４０および鉱石堆積層５２を示す。図３（ａ）は、中心コークス堆積層４０および鉱石堆積層５２の上面図であり、図３（ｂ）は、中心コークス堆積層４０および鉱石堆積層５２の断面図である。なお、図３では軸心を通る断面で半裁した片側を示している。

原料である鉱石５４は、粒度分布が広く、１バッチの鉱石を装入している間にも鉱石の粒径が変化するが、１旋回の中でも完全に同一粒径の鉱石５４が装入されるわけではない。したがって、ある旋回において、円周方向の鉱石の流れ込みは完全に同じ状態にはならない。また、鉱石の流れ込みに影響を及ぼす炉内のガス流れは、通気性や還元効率、炉体熱負荷を勘案して半径方向の分配を制御しているが、円周方向に完全に同一にならない。これらの理由から、鉱石５４の軸心１４の方向への流れ込み挙動は円周方向で同じになるとは限らない。

また、間欠的に軸心部に投入する中心コークス４２の量が多くなると、図３に示すように、中心コークス堆積層４０の軸心１４からの拡がる距離が長くなる。上述した円周方向での流れ込み挙動の不均一性を考慮すると、中心コークス堆積層４０の軸心１４からの拡がる距離が長くなると、軸線方向において中心コークス４２と鉱石５４とが混在した不均一領域４６も大きくなる。このように、不均一領域４６が大きくなると、軸心部の鉱石５４の層厚が０になる領域４４を確保できたとしても、不均一領域４６において炉内のガス流れが変動し、ガス利用率の変動が大きくなる。ガス利用率の変動が大きくなると、高炉操業におけるコークス比が増加する。

図４は、不均一領域４６の大きさを説明する模式図である。図４は、旋回シュート２８を用いて、１７０トンの原料である鉱石５４を１８旋回で炉内に装入する場合であって、鉱石の装入を３旋回行う毎に２００ｋｇの中心コークス４２の投入を行った場合に形成される中心コークス堆積層４０および鉱石堆積層５２を示す。図４（ａ）は、中心コークス堆積層４０および鉱石堆積層５２の上面図であり、図４（ｂ）は、中心コークス堆積層４０および鉱石堆積層５２の断面図である。図４も軸心を通る断面で半裁した片側を示している。

図４に示すように、間欠的に軸心部に投入する中心コークス４２の量を少なくすれば、軸心部の鉱石５４の層厚が０になる領域４４を確保しつつ、中心コークス堆積層４０の軸心からの距離を短くすることができる。このように、中心コークス堆積層４０の軸心からの距離が短くなれば、軸線方向において中心コークス４２と鉱石５４とが混在した不均一領域４６が小さくなるので、炉の軸心近傍における円周方向のガス流れの変動を抑制できる。このガス流れの変動の抑制によりガス利用率の変動が抑制され、この結果、高炉操業におけるコークス比が低減する。

例えば、内容積が５０００ｍ^３の高炉に１バッチ１７０トンの鉱石５４を１８旋回に分けて装入し、専用シュートを用いて１．２トンの中心コークス４２を５回に分けて高炉の軸心方向に投入する場合であれば、鉱石５４の装入を４旋回行う毎に２４０ｋｇの中心コークス４２の投入を１回行う間隔で中心コークス４２を軸心方向に投入すればよい。なお、中心コークス４２の投入を行う間隔をさらに短くして１回の中心コークスの投入量を少なくすると、中心コークス堆積層４０の大きさはさらに小さくなる。このため、鉱石の装入を４旋回行う毎に中心コークス４２の投入を１回行う間隔、もしくは、これより短い間隔で２４０ｋｇ以下の中心コークスを軸心方向に投入すれば、上記以上の効果が得られる。また、１バッチに装入する中心コークスを複数回に分けて投入する場合は、各投入回の中心コークスの投入量を同じにすることが望ましい。中心コークスの投入量に偏りがあると、中心コークスの投入量が少なくなった投入回において、軸心部の鉱石５４の層厚が０になる領域４４を確保できなくなるからである。

図１に示したベルレス式装入装置２０と、中心コークス投入装置３０とを有する内容積５０００ｍ^３のベルレス高炉を用いて、本実施形態に係る中心コークスの投入方法で中心コークスを投入して高炉操業を実施した実施例を説明する。発明例１として、コークスおよび鉱石の２バッチ装入において、１７０トンの鉱石を１８旋回で装入し、その１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１７旋回目に中心コークスを高炉軸心に向けて１３３ｋｇずつ投入した。中心コークスおよび鉱石の粒度分布の代表例を表３および表４に示す。中心コークスの調和平均径は４１．１ｍｍ、鉱石の調和平均径は１１．０ｍｍであった。この中心コークスを投入する間隔は、鉱石の装入を３旋回行う毎に、中心コークスの投入を１回行う間隔である。

発明例２として、１７０トンの鉱石を１８旋回で装入し、その１、４、７、１０、１３、１７旋回目に中心コークスを高炉の軸心に向けて２００ｋｇずつ投入した。この中心コークスを投入する間隔は、鉱石の装入を３旋回行う毎に中心コークスの投入を１回行う間隔である。また、発明例３として、１７０トンの鉱石を１８旋回で装入し、その１、５、９、1３、１７旋回目に中心コークスを高炉の軸心に向けて２４０ｋｇずつ投入した。この中心コークスを投入する間隔は、鉱石の装入を４旋回行う毎に中心コークスの投入を１回行う間隔である。

一方、比較例１として、１７０トンの鉱石を１８旋回で装入し、その１、６、１１、１６旋回目に中心コークスを高炉の軸心に向けて３００ｋｇずつ投入した。この中心コークスを投入する間隔は、鉱石の装入を５旋回行う毎に中心コークスの投入を１回行う間隔である。比較例２として、１７０トンの鉱石を１８旋回で装入し、その１、８、１５旋回目に中心コークスを高炉の軸心に向けて４００ｋｇずつ投入した。この中心コークスを投入する間隔は、鉱石の装入を７旋回行う毎に中心コークスの投入を１回行う間隔である。比較例３として、１７０トンの鉱石を１８旋回で装入し、その１旋回目および１０旋回目に中心コークスを高炉の軸心に向けて６００ｋｇずつ投入した。この中心コークスを投入する間隔は、鉱石の装入を９旋回行う毎に中心コークスの投入を１回行う間隔である。
他の条件については、発明例１～３および比較例１～３で同じとした。

発明例１～３および比較例１～３の高炉操業の結果を表５に示す。なお、表５において、「ＰＣＲ」は高炉の羽口から吹き込む微粉炭の吹き込み量（ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ）を示し、「ＣＲ」はコークス比（ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ）を示す。ガス利用率（ηＣＯ）は炉頂ガスのＣＯおよびＣＯ_２濃度を測定し、これら濃度を用いて下記（１）式で算出した値である。ガス利用率の変動σは、１時間のガス利用率の平均値を２４時間分（２４点）測定し、当該２４点の測定データの分散１σの値である。

ηＣＯ=（ＣＯ_２％）／（ＣＯ％＋ＣＯ_２％）・・・（１）
上記（１）式において、ＣＯ％は炉頂ガスのＣＯ濃度であり、ＣＯ_２％は炉頂ガスのＣＯ_２濃度である。

中心コークスの投入間隔を鉱石５旋回毎とした比較例１に対して、中心コークスの投入間隔を鉱石４旋回毎とした発明例３では、ガス利用率の変動σが０．２２％から０．１４％に低下した。これにより、ガス利用率ηＣＯが４８.７％から４９．０％に上昇し、高炉操業におけるコークス比も３３７ｋｇ／ｔ－ｐiｇから３３５ｋｇ／ｔ－ｐiｇに低減した。

また、中心コークスの投入間隔を鉱石９旋回毎とした比較例３および中心コークスの投入間隔を鉱石７旋回毎とした比較例２は、いずれも中心コークスの投入間隔を鉱石５旋回毎とした比較例１よりもガス利用率の変動が大きくなった。これにより、比較例３および比較例２では、比較例１よりもガス利用率ηＣＯが低下し、高炉操業におけるコークス比が上昇した。

中心コークスの投入間隔を鉱石２旋回毎とした発明例１および中心コークスの投入間隔を鉱石３旋回毎とした発明２は、いずれも中心コークスの投入間隔を鉱石４旋回毎とした発明例３よりもガス利用率の変動が小さくなった。これにより、発明例１および発明例２では、発明例３よりもガス利用率ηＣＯが上昇し、高炉操業におけるコークス比が低減した。

図５は、中心コークスの投入間隔とガス利用率の変動（σ）との関係を示すグラフである。図５の横軸は中心コークスの投入間隔（旋回）であり、縦軸はガス利用率の変動σである。図５に示すように、中心コークスの投入間隔を鉱石９旋回毎から鉱石４旋回毎にすることで、ガス利用率の変動σを大きく低減できることがわかる。特に、中心コークスの投入間隔を鉱石４旋回毎以下に短くしてもガス利用率の変動σはあまり低下しないのに対し、中心コークスの投入間隔を鉱石４旋回毎より多くするとガス利用率の変動σは大きく上昇した。この結果から、中心コークスの投入間隔を４旋回毎、もしくは、これより短い間隔にすることで、高炉内のガス利用率の変動が抑えられ、これにより、高炉操業におけるコークス比の低減が実現できることが確認された。

１０ベルレス高炉
１２炉本体
１４軸心
２０ベルレス式装入装置
２２原料ホッパー
２４排出ゲート
２６集合ホッパー
２８旋回シュート
３０中心コークス投入装置
３２コークスホッパー
３４排出ゲート
３６専用シュート
４０中心コークス堆積層
４２中心コークス
４４軸心部の鉱石５４の層厚が０になる領域
４６不均一領域
５０原料堆積層
５２鉱石堆積層
５４鉱石
６０原料装入物層

Claims

原料を高炉に装入する旋回シュートと、高炉の軸心方向に中心コークスを投入する専用シュートとを有するベルレス高炉において、前記旋回シュートから装入された原料が軸心部に流れ込む前に前記専用シュートから前記中心コークスを投入して、投入された前記中心コークスにより形成された軸心部の中心コークス堆積層によって、前記旋回シュートから装入された原料が前記軸心部へ流れ込むのを阻止し、且つ、前記旋回シュートから１バッチ分の原料の装入が継続している間に、前記専用シュートから軸心部に前記中心コークスを間欠的に投入して、前記中心コークス堆積層の前記軸心部に目標とする鉱石の層厚が０になる領域を形成させるように、前記中心コークスの投入タイミングとその投入量とを制御する中心コークスの投入方法であって、
前記旋回シュートから１バッチ分の原料の装入が継続している間に、前記専用シュートから前記軸心部へ投入する前記中心コークスの投入タイミングは、第１投目を前記旋回シュートから装入された原料が軸心部へ流れ込み始める前に設定し、且つ、第２投目以降の投入をいずれも、前回までの投入により形成された前記中心コークスの軸心部での累積層厚が、今回の投入時前までに形成された、前記旋回シュートから装入された原料の軸心周囲隣接部の累積層厚よりも高く維持できるように設定するとともに前記旋回シュートの旋回が４回以下の間隔で軸心部へ２４０ｋｇ以下の前記中心コークスを投入するタイミングを１回設け、前記旋回シュートからの原料の装入方向が前記専用シュートからの前記中心コークスの投入方向とぶつかる間、前記中心コークスの投入を停止して、前記中心コークスの散乱を回避しつつ、前記専用シュートから軸心部に前記中心コークスを間欠的に投入する、中心コークスの投入方法。