JPH01205006A - 高炉の軸心部専用コークスの装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高炉操業における原料の装入方法に関し、詳細
には軸心部装入シュートを利用して高炉軸心部へ軸心部
専用コークスを装入し、高炉上昇ガスを中心流化して高
炉操業の安定化及び効率化をはかる場合における軸心部
専用コークス装入方法に関するものである。

［従来の技術］ 高炉を安定にしかも効率良く操業するには、炉内を上昇
するガス流分布を適正に制御することが重要である。た
とえば第４図は高炉操業状況を示す断面説明図であり、
図中０は鉱石、Ｃはコークス、Ｋは塊状帯、ＳＭは軟化
融着帯、ＣＯは炉芯コークス、Ｌはレースウェイ、Ｂは
羽口、Ｆは溶銑、Ｅは出湯口を夫々示す。即ち高炉頂部
から交互に装入される鉱石ＯとコークスＣは堆積層を形
成して徐々に降下し、羽口Ｂから吹込まれる熱風とコー
クスとの反応によって生成する還元性ガス（ＣＯ）の作
用を受けた鉱石０は塊状帯Ｋを降下する過程で還元され
、軟化融着帯ＳＭを形成した後炉芯コークス層ＣＯの隙
間を伝って炉底部に溜まる。そしてこの溶銑Ｆは、定期
的にまたは連続的に出湯口Ｅより抜き出される。

この様な高炉における操業の効率および安定性を高める
ための制御法については多くの提案がなされているが、
現在のほぼ確立した考えでは、たとえば本願出願人の出
願に係る特開昭６０−５６００３号公報に既に記載し、
また特公昭６１−４２８９６号や特開昭６１−２２７１
０９号にも開示されている様に、高炉上昇ガスを中心流
化して軟化融着帯ＳＭの形状を逆Ｖ字形に維持したとき
に操業効率が最も高く且つ安定すると言われている。

第５図（Ａ）　、　（Ｂ）は塊状帯Ｋにおける高炉軸心
部の通気性と操業状況の関係を示した縦断面説明図であ
り、塊状帯Ｋにおける軸心部の通気性が良好である場合
は、高炉上昇ガスは中心流指向となるため、鉱石の還元
反応は周辺部よりも軸心部の方か早い位置（即ち高い位
置）から進みはじめ、その結果軟化融着帯ＳＭは第５図
（八）に示す如く逆Ｖ字形で安定する。しかし軸心部の
通気性が悪くなると、通気抵抗が大きいため上昇ガスは
高炉周壁側へ指向せざるを得す、その結果周壁側にも早
期還元反応進行領域ができて軟化融着帯ＳＭは第５図Ｃ
Ｂ）に示す如くＷ字形を呈することになり、風圧変動や
炉壁側への熱損失の増大、荷下り異常等が頻発し、操業
状況は著しく不安定になる。そこで第６図に示す様に高
炉頂部からコークスＣおよび鉱石０を装入するに当たり
、鉱石層の中心軸領域にコークスＣＢＩを適宜装入する
か又はコークス層の中心軸領域に通気性および通液性の
向上に適したコークスＣＢ、（第７図参照）を適宜装入
することによって炉芯コークス層の充填状態を制御する
方法を完成し、特願昭第６２−２２０９８１号として別
途出願している。

［発明が解決しようとする課題］ 第７図（八）　、　（Ｂ）は既堆積層の頂部へ軸心部専
用コークスＣＢ２を装入する例を示す説明図であり、第
７図（Ａ）は、先端部２ａを垂直方向へ、曲折した装入
シュート２を利用するものであり、該シュートの開口部
２ｂは真下に向けて高炉軸心　　′ＣＬ上に設けられる
。尚符号１は炉頂装入装置の大ベルを示す。また第７図
（Ｂ）は傾斜して配設した直管状の装入シュート２を示
し、開口部２ｂから吐出されるコークスは既堆積層頂部
の中心軸に向かって放物線状に落下堆積する様に構成さ
れたものである。尚符号３は原料の一般装入用の旋回シ
ュートを示すもので大ベル方式に代わるものである。

ところが第７図（Ａ）に示す装入シュート２では、直管
部２ｃに沿って落下するコークスは先端部２ａの屈曲箇
所においてシュート壁面に激しく衝突するので、シュー
ト壁面のコークス衝突部分に摩損を発生し易いという問
題がある。その結実装入シュートの寿命が短くなるのは
勿論、摩損によってシュート壁面に穴がおいてしまうと
軸心部専用コークスの落下軌跡が乱れ高炉軸心ＣＬ上へ
正確に堆積させることができなくなる。

また第７図（Ｂ）に示す様な装入シュート２では、開口
部２ｂから吐出落下される軸心部専用コークスＣＢ２の
落下軌跡が放物線状となるため既堆積層中心軸上へ正確
に導入することは非常に難しく、また落下エネルギーが
偏心的に作用する為軸心部専用コークスを高炉軸心ＣＬ
を中心にして均等に拡がる様に堆積することはなお一層
困難であるとされていた。

そこで本発明者らは種々検討したが、第７図（Ａ）のシ
ュートは寿命において問題がある為実用装置としては到
底採用し難く、比較的高寿命である第７図ＣＢ）　に示
す様な装入シュート２を使うこととし、既堆積層上の高
炉軸心領域へ正確にコークスを落下堆積せしめる手段を
開発する目的で研究を重ねた結果、本発明を完成し得た
のである。

［課題を解決するための手段コ 上記目的を達成した本発明方法は、予め装入シュートの
設定条件、軸心部における既堆積層の高さ並びに該既堆
積層上に形成される軸心部専用コークスの落下堆積形状
の相関関係を把握しておき、実操業時の軸心部における
既堆積層高さを観測し最適レベルに到達した時点で軸心
部専用コークスの装入を実行することを要旨とするもの
である。

［作用及び実施例］ 第１図は軸心部専用コークスの装入シュート２を実験の
ため炉外に配設した例を示す説明図であって、シュート
の長さ、シュートの角度及び開口部２ｂの位置等を任意
に変更することのできる実験装置を示す。装入シュート
２の上部には下部シャッター４ｂを介して均圧管５が設
けられ、さらに該均圧管５の上部には上部シャッター４
ａを介して原料貯留用のホッパー６が配設される。また
実操業における高炉内は高圧となっており、コークス装
入にあたって均圧管５内を高炉の内圧と均一化するため
のガス導入管８ａ及び均圧解除用のガス導出管８ｂが均
圧管５に夫々連結される。即ちホッパー６内のコークス
を高炉内へ装入するに当フては、まず上部シャッター４
８を開いて均圧管５内にコークスを導入し、次いで上部
及び下部シャッター４ａ、４ｂを閉じて前記ガス導入管
８ａより高圧ガスを均圧管５内へ満たし、該均圧管５内
と高炉内を同圧にし、その後下部シャッター４ｂを開い
てコークスを高炉内へ装入する。尚装入シュート２の開
口部２ｂの形状が下向き開口であると、吹上げガス中の
ダストが開口部内面に付着するので、第１図に示す様に
水平方向又は上方に開口を向けておくことが好ましい。

上記装入シュート２の開口部２ｂより落下するコークス
の落下軌跡は装入シュート２の長さ、摩擦係数及び勾配
角度によって決定され、次の２つの方法によって推定さ
れる。

まず第１は計算によって落下軌跡を求める方法であり、
装入シュート２の長さＳ、勾配角度α及び摩擦係数μの
斜面を、初速■！で滑り落ちるコークス粒子の開口部２
ｂでの飛出し速度■。

は、重力加速度をｇとすると、 Ｖ、＝　Ｖ、’＋２Ｓｇ　　（ｓｉｎ　ａ−μｃｏｓ　
ａ）によって示され、開口部２ｂを飛出してｔ秒後の軌
跡は、 ｘ　＝　Ｖ、−ｃｏｓα・を及びｙ−Ｖ、ｓｉｎα・ｔ
＋％ｇ　ｔ　２で表わされる。例えばシュート長さＳを
約８０００ｍｍ。

勾配角度αを５０度、摩擦係数μを（１，３としたとぎ
、上記計算によって第２図の実線に示す落下軌跡が導き
出される。また実炉内では既堆積層より吹上ガス流が上
昇しているので、この吹上ガス流による抵抗Ｒを、 Ｒ＝％・　Ｃｆ　　・　ρ　・Ｖ２　・　ｆによって算
定し、落下軌跡を補正する。

ただし、Ｃｆは抵抗係数、■は相対速度、ρは流体の比
重、ｆは粒子の投影面積とする。

第２図における破線で示すカーブは補正後の落下軌跡の
例を示す。

第２番は第１図に示す実験装置を使って実際にコークス
を落下させ、このコークスの落下軌跡を写真等によって
記録し、グラフ上にプロットする方法である。第２図の
一点鎖線グラフは、この方法によって得られた落下軌跡
を示すものである。

上記２つの方法による落下軌跡の推定方法においては、
・誤差によって多少の差違を生じるが、第２図に示した
如くほぼ同等に取り扱うことができることを確認した。

次に上記の落下軌跡を呈する様な装入シュート条件にお
いて、軸心部専用コークスがどの様な堆積形状を示すか
をコーン形状の受は皿９を使って実験した。即ち第１図
に示す受は皿９は実炉での既堆積層頂面の中心軸領域に
相当し、該受は皿９の上面には予め床敷コークス１ｏを
２０〜３０ｍｍの厚さに敷設しておき、装入コークスに
よる既堆積層面の潰れ等が適確に再現できる様に構成さ
れる。

第３図は受は皿の頂部９ａと装入シュート２の開口部２
ｂ下端との垂直距１１１１ｔｈを２２００ｍｍ及び４０
００ｍｍに設定したとき、受は皿９上にコークスがどの
様な形状に堆積されるかを調査し、これをグラフ化した
ものである。図中の破線は吹上ガスによる補正を加えた
後のコークス落下軌跡を示し、−点鎖線Ｙは装入シュー
ト底面の延長線を示す。この結果、受は皿の頂部９ａは
延長線Ｙ上の点Ｙ、、Ｙ２から開口部２ｂ方向へ夫々ｅ
Ｉ　＋ｅｚ８勤したとき、軸心部専用コークス堆積ＣＢ
の頂部が高炉軸心ＣＬ＋　、Ｃｌ３上にほぼ一致する最
適の形状となることが分かった。また前記垂直距！ｆｆ
１ｌｆ　ｈを長くすればするほど装入するコークスの落
下運動エネルギーが大きくなり、既堆積層上に落下する
コークスは反発及び既堆積物の押し崩しを生じ易く、そ
のため軸心部専用コークスの堆積頂部は開口部２ｂから
水平方向に離反する方向に形成されることが分かった。

また前記垂直距離りを２０００〜５０００ｍｍの範囲と
すれば、高炉軸心部を頂部とした据拡がりに均等な堆積
形状が得られることが分かった。

尚第３図中のｄ、、ｄ２は装入するコークスの落下点２
．．２２と受は皿の頂部９ａとの水平圧＠ｄを示したも
のであり、軸心部専用コークスの堆積形状を適正にする
ための垂直距離りと水平圧１！Ｉｆｆｄｌ、ｄ２の関係
は、前記の例に示した装入シュート条件では、前記垂直
圧＠ｈが４０００ｍｍのとき水平圧ｍｌｔ　ａ　２は約
３６０ｍｍであり、また垂直距離りが２２００ｍｍのと
き水平距離ｄ１は約２２０ｍｍであった。上記水平圧１
１１ｄ＋、ｄ２は高炉内の吹上ガス流を中心流とした場
合の数値であり、吹上ガス流が周辺流である場合には前
記した吹上ガスによる抵抗Ｒを低くして装入コークスの
落下軌跡を算定し、水平距離ｄを設定すれば良い。

上記の実験結果に基づいて軸心部専用コークスの装入シ
ュートを高炉に配設した。即ち装入シュート２の長さ、
勾配角度、摩擦係数及び開口部２ｂの位置を設定するに
当たり、例えば前記実験例によれば、装入シュート長さ
；８０００ｍｍ。

勾配角度；５０度、摩擦係数；０．３及び高炉軸心と開
口部２ｂ下端の水平距離；約２９００ｍｍの条件下にお
いて、軸心部専用コークスの堆積形状を適正化するには
、開口部２ｂ下端と既堆積層の中心軸頂面（高炉の中心
軸と一致するものとする）の垂直圧ａｔｈを約４０００
＋ｎｍとすれば良いことになる。従って既堆積層頂面の
中心軸における下降移動状況を、水平ゾンデや垂直ゾン
デ等によって計測し、前記頂面と装入シュート２の開口
部２ｂ下端の垂直距離が設定値（上記実施例では４００
０ｍｍ）に到達した時点で軸心部専用コークスを前記装
入シュート２によって既堆積層上に装入すれば、高炉軸
心上に軸心部専用コークスを適確な形状に堆積すること
ができる。

本発明は上記した実施例に限らず、軸心部専用コークス
の装入シュートの形状や配設条件等を変更するものであ
っても良く、その他軸心部専用コークスの形状や粒度等
の設計条件を変更する場合であっても全て本発明に含ま
れる。

［発明の効果］ 本発明によフて軸心部専用コークスを高炉軸心上に沿っ
て正確に装入できる様になり、該専用コークスの堆積形
状も堆積頂部を中心にして均等に分布堆積できる様にな
り、これによって炉内上昇ガスを適確に中心流化でき、
高炉操業の安定及び効率化を達成できる様になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する実験装置を示す説明図、第２
図は軸心部専用コークスの落下軌跡を示すグラフ、第３
図は受は皿の位置と軸心部専用コークスの堆積形状を示
すグラフ、第４図は高炉の断面を示す説明図、第５図は
高炉の操業状態を示す断面説明図、第６．７図はコーク
スの中心装入を示す断面説明図である。 １・・・大ベル゛　　　　　２・・・装入シュート３・
・・旋回シュート　　５・・・均圧管６・・・ホッパー
　　　　９・・・受は皿１０・・・床敷コークス 第１図 第２図 フ 第３図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高炉頂部炉壁を貫通して高炉軸心部を指向する様に傾
   斜配設された軸心部装入シュートから高炉の軸心部専用
   コークスを装入するに当たり、予め前記装入シュートの
   設定条件、軸心部における既堆積層の高さ並びに該既堆
   積層上に形成される軸心部専用コークスの落下堆積形状
   の相関関係を把握しておき、実操業時の軸心部における
   既堆積層高さを観測し最適高さに到達した時点で軸心部
   専用コークスの装入を実行することを特徴とする高炉の
   軸心部専用コークスの装入方法。