JPH03122206A - 竪型炉の原料装入装置並びに装入方法 - 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） 本発明は竪型炉の原料装入装置並びに装入方法に関する
ものであり、より詳細には垂直に設置した円筒型装入シ
ュートを使用して原料を竪型炉に装入するに際し、原料
を均一に炉内に堆積させるために、当該シュート内面の
円周方向にリブを設置し、装入された原料を当該シュー
ト内でリブと衝突させることにより反発させて原料の落
下状態を制御することに関するものである。

（従来の技術） 竪型炉においては炉頂から原料として鉱石または鉱石と
炭材を同時に装入し、炉下部から還元ガスを吹き込んで
鉱石を還元するか、または熱風を吹き込んで炉頂から装
入された炭材を燃焼して還元ガスを生成し、鉱石を還元
さらには溶解する。

原料の装入装置として垂直に設置した円筒型装入シュー
トを使用する竪型炉の代表例として第４図にシャフト炉
型還元鉄製造装置を示す。

シャフト炉１の炉頂に装入コンベア２またはスキップで
搬送された鉱石３は、装入ホッパー４内に装入される。

装入が完了したら弁５．を閉操作し、次に弁５８を開操
作して装入ホッパー４内の鉱石３を垂直に設置した円筒
型装入シュート６に装入する。炉内の鉱石の降下に従っ
て順次円筒型装入シュート６から鉱石３が連続的に流出
して炉内に鉱石３が供給される。このため炉内には円筒
型装入シュート下端を頂点として逆Ｖ字型の原料堆積面
が形成される。このように供給された鉱石３は炉下部側
壁に設置された吹き込みロアから炉内に吹き込まれた還
元ガスによって還元され、生成した還元鉄は炉下部底部
に設置されたテーブルフィーダー等の切り出し装置８に
よって炉外に排出される。このとき還元鉄の製造量およ
び還元率は還元ガスの組成・量および還元鉄切り出し速
度を調整して制御される。

第２の例として第５図に装入装置として円筒型装入シュ
ートを用いた高炉型溶銑製造装置を示す。

大型高炉ではベル式装入装置やベルレス式装入装置が用
いられるが、小型高炉や試験高炉では装入装置として垂
直に設置した円筒型装入シュートが用いられる。高炉で
は鉱石とともに固体還元材としてコークスも炉頂から装
入されること、および炉下部から高温空気が吹き込まれ
羽口前で燃焼して炉内で還元ガスが生成されること、お
よび炉から溶けた銑鉄が取り出される点がシャフト炉型
還元鉄製造装置と異なる。高炉９の炉頂に装入コンベア
２またはスキップで搬送された鉱石３は鉱石装入ホッパ
ーｌＯ内に装入され、装入が完了したら弁５Ｉを閉操作
する。高炉炉内に鉱石３と層状に装入されるコークス１
１は装入コンベア２又はスキップで炉頂に搬送された後
、コークス装入ホッパー４内に装入され、装入が完了し
たら弁５゛、を閉操作する。炉内で鉱石が溶解し、コー
クスが消費されて炉内の原料が荷下がりし、例えば前回
炉内に装入されたコークスが所定のレベルに到達したら
鉱石ホッパー下部に設置された弁５□を開操作し鉱石を
装入シュート６を介して炉内に装入する。同様に鉱石が
所定のレベルに降下したら弁５゛２を開操作してコーク
スを装入シュート６を介して炉内に装入する。炉下部側
壁に設置された羽口１３から炉、内に吹き込まれた高温
空気は、コークスを燃焼して還元ガスを生成する。還元
ガスは炉内を上昇し、降下する鉱石と向流伝熱および反
応を生じ、鉱石は溶融して炉下部に貯留される。そして
貯留溶銑滓量が所定のレベルに到達したら炉底側壁に設
置された出銑孔１４を開口し、炉内の貯銑滓を炉外に取
り出す。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような垂直に設置された円筒型装入シュ
ートを用いて原料を炉内に装入する竪型炉においては、
次に詳述する原料装入に関する問題点があった。

第１の問題点はシャフト炉型還元鉄製造装置の炉内半径
方向粒径分布に関するものである。すなわち当該製造装
置においては炉内原料は固体状態の鉱石のみであり、炉
内のガス流分布は半径方向の粒径分布のみで支配される
。従って、従来の鉱石装入法では、第４図に示すように
、炉内原料は円筒型装入シュートから炉壁に向けて重力
で装入され逆Ｖ字型の堆積プロフィルを呈することにな
る。このため円筒型装入シュート近傍に細粒が、炉壁近
傍に粗粒が堆積し、ガス流分布は中心部ガス流が抑制さ
れ炉壁部ガス流が促進された分布となる。このため中心
部の鉱石のガス還元が進まず、中心部に装入された鉱石
が炉下部から排出される時の還元率が低い。しかし炉下
部の切り出し装置からは中心部と炉壁部に装入された鉱
石が同時に排出されるため同一時期に排出される鉱石の
還元率のバラツキが大きすぎるという問題があった。

第２の問題点は高炉型溶銑製造装置の炉内半径方向およ
び円周方向原料堆積分布に関するものである。当該製造
装置においては炉内で鉱石とコークスが存在するととも
に鉱石が高温で融着帯を形成することが前記シャフト炉
型還元鉄製造装置とは異なる。更に炉内原料堆積形状を
制御するため、円筒型装入シュートの下端と炉内原料堆
積面間に距離を存し、当該距離を制御して原料堆積面形
状を制御している。炉内のガス流分布は原料の粒径分布
とともに鉱石／コークス比分布にも依存する。

炉内に鉱石とコークスを層状装入する場合、炉の生産性
を確保するため、炉内への原料装入時間の短縮が必要と
なり、一般に装入ホッパーを２個設置している。しかし
従来の円筒型装入シュートを炉の中心部に設置する方法
では、第６図に示すように鉱石装入時とコークス装入時
で装入ホッパー１０．１２から当該装入シュート６への
原料落下軌跡が異なる。鉱石３は装入シュート６内で原
料同士および装入シュート６との衝突によって装入シュ
ート６下端での流量分布はかなり均一に近ずくが、コー
クス１１はその効果が小さく装入シュート６下端での流
量分布は偏差が大きい。このため炉内半径方向および円
周方向で鉱石／コークス比分布に偏差を生じることにな
る。そして、鉱石／コークス比の小さい部位ではガス流
が過大となって燃料比の悪化や当該部位が炉壁部の場合
には炉壁耐火物の急激な損傷を生じていた。逆に鉱石／
コークス比の大きい部位では鉱石量に比してガス量が不
足し還元・溶解が遅れて原料の降下が不規則になり、不
安定操業となっていた。

本発明は、垂直に設置された円筒型装入シュートを用い
て、原料を炉内に装入する竪型炉において、当該装入シ
ュートの内面に円周方向に原料反発用のリブを複数個設
置して、炉内の粒径分布および鉱石／コークス比分布を
適正に制御することのできる竪型炉の原料装入装置並び
に装入方法を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、垂直に設置した円筒型装入シュート
を用いて原料を炉内に装入する竪型炉の原料装入方法に
おいて、炉内半径方向および円周′方向の粒径分布およ
び鉱石／コークス比分布を適正に制御するため次の対策
をとった。

当該円筒型装入シュート内面の円周方向に原料反発用の
リブを設置し、装入シュート内で原料とリブおよび原料
同士で衝突させて装入シュート内で原料の落下軌跡を修
正し、装入シュート下端ではほぼ均一に原料を落下せし
めかつ原料平均粒径の偏差も抑制するのである。

更に、シャフト炉型還元鉄製造装置においては、上記の
円筒型装入シュート内面への原料反発用リブの設置とと
もに円筒型装入シュート下端位置と炉内原料堆積面間に
距離を存するように成し、円筒型装入シュート下端から
原料が自由空間を重力落下して炉内に堆積するようにせ
しめる。円筒型装入シュート下端での原料流出分布はほ
ぼ均一でありかつ原料粒径もほぼ均一であるため炉内の
原料堆積プロフィルは平坦となり、かつ粒径偏差も抑制
されるのである。この結果、従来法の問題点であった中
心部に細粒が偏析することによる中心ガス流の抑制によ
って生じる生成還元鉄の還元率のバラツキを大幅に低下
できる。

また、２個の装入ホッパーを有する高炉型溶銑製造装置
においてはコークスと鉱石で円筒型装入シュート上端到
達位置が異なっているが、円筒型シュート内面に設置し
たリブに原料が衝突し、さらにリブで反発された原料が
別の落下してくる原料と衝突して互いに落下軌跡を変え
るため、最終的には円筒型シュート下端では原料流出分
布はほぼ均一でありかつ原料粒径もほぼ均一になる。こ
のため炉内の鉱石およびコークスはそれぞれ平坦な堆積
プロフィルを呈し半径方向および円周方向〜の鉱石／コ
ークス比分布はほぼ均一になり、鉱石／コークス比分布
の不均一に起因する問題点である燃料比の悪化、炉壁耐
火物の損傷、荷下がり異常を回避できる。

すなわち、第１の本発明は、竪型炉炉内に装入する原料
を垂直に設置した円筒型装入シュートを使用して炉内に
装入する原料装入装置において、当該装入シュート内面
の円周方向に原料反発用のリブを複数個設置したことを
要旨とする竪型炉の原料装入装置である。

また、第２の本発明は、前記第１の本発明のリブ付き円
筒型シュートを複数個配設した原料装入装置を有するこ
とを要旨とする竪型炉である。

また、第３の本発明は、前記第１又は第２の本発明の装
置を用いて炉内に原料を装入するに際し、別途測定した
炉頂でのガス流分布計測結果に基づいて当該装入装置の
設置位置及び／又は当該装入シュートの長さを制御する
ことを要旨とする竪型炉の原料装入方法である。

（作　　用） 第１図は本発明による円筒型装入シュート内面に設置す
るリブの設置例を示したものである。第１図（イ）は円
筒型装入シュート６へのリブ１５の設置状況の説明図で
ある。

リブ１５の設置間隔は装入シュート６の円周方向の距離
が装入原料粒径の数倍から１０倍程度が有効である。リ
ブ１５の奥行き長さは、高々原料粒径の数倍で十分であ
る。リブ１５の奥行き長さを長くし過ぎると装入シュー
ト内での原料流出量が確保できないからである。リブ１
５の高さは装入シュート６内で原料が衝突する範囲の距
離で十分であり、必ずしも円筒型装入シュート６の全高
さと同じ高さを確保しなくても良い。

第１図（ロ）〜（ホ）は具体的なリブ１５の断面形状例
を示したものである。原料との衝突が確保できれば形状
は問わないが、衝突時の原料の粉化を極力抑制するため
に、第１図（ニ）に示すように、凹部１５”を設け、こ
の凹部１５゛に原料を貯留し、その原料を装入シュート
内を落下する原料が衝突するようにすることも効果的で
ある。

第２図は本発明の大型高炉への適用例を示したものであ
る。

大型炉は炉口径が大きいので円筒型装入シュートは複数
個必要である。

第２図では直径６００ｍｍの円筒型装入シュート６を８
００ｍｍずつの間隔をとって配置した例を示す。

鉱石３およびコークス１１を半径方向に粒度別に装入す
る。すなわち、細粒鉱石３Ｉおよび細粒コークス１１１
を炉壁部に装入するため周辺部に配置されたホッパー４
Ａに装入し、炉内原料が降下して所定のレベルに到達し
たら弁５Ａを開操作して原料を炉内に装入する。次に粗
粒鉱石３．および粗粒コークス１１□を中心部および中
間部に装入するため中心部に配置されたホッパー４３お
よび中間部に配置されたホッパー４ｃに所定量装入し、
炉内原料が降下して所定のレベルに到達したら弁５．お
よび弁５ｃを開操作して原料を炉内に装入する。なお、
ホッパーは鉱石とコークスで共用する。

本発明では円筒型装入シュート下端で原料の流出量分布
が均一であるため所望の炉内位置に正確に原料を装入で
きるので粒度別装入に最適な装入装置である。また各ホ
ッパーの原料装入量を制御できるので半径方向および円
周方向の装入物分布制御精度が高い。

（実　施　例） 本発明の効果を内容積１．３　ｒＩｆのシャフト炉型還
元鉄製造装置と内容積１．２ホの高炉型溶銑製造装置で
実証した。なお、これらの製造装置はともに商業炉では
ないパイロットプラントである。

その１）シャフト炉型還元鉄製造装置 試験に使用したシャフト炉は高さ３．１２ｍ、平均炉径
０．７５ｍであり羽口８個を有する。使用原料は粒径５
〜３０ｆｆｌＩ１１の焼結鉱、還元ガスはＣＯ：　４１
．４％、Ｈｔ　：　２１．４％の組成のものを１０１０
０ＯＮ／ｈで吹き込んだ。炉内で還元された焼結鉱は炉
底部に設置されたテーブルフィーダで切り出した。

従来法の装入シュートは内径０．３５０　ｍ、高さ０．
７ｍであり内面のリブはない。これに対し本発明の装入
シュートは従来法と同一の内径および高さであるが、内
面に高さ０．５ｍ、奥行き５ｃｍの第１図（ロ）に示す
形状のリブを１２本設置した。

従来法では中心部の焼結鉱の装入時の平均粒径は８ＩＩ
ＩＩ１１であった。また底部から排出される還元焼結鉱
の還元率は平均９５％、標準偏差は１０％であった。こ
れに対して本発明ではリブの設置によって中心部の焼結
鉱の装入時の平均粒径は１５１＋１１１１に増加した。

このため炉内の半径方向粒径偏差は著しく減少し、炉内
のガス流分布は均一化して、焼結鉱の還元率は平均９６
％、標準偏差４％と還元率のバラツキは大幅に減少した
。

その２）高炉型溶銑製造装置 試験高炉は高さ３．３ｍ、炉口径０．６ｍ、炉床径０．
８ｍであり羽口３個を有する。使用原料は粒径５〜３０
ｍｍの焼結鉱と粒径１５〜３０ｍｎ＋のコークスである
。羽口から８００℃の熱風を酸素富化して送風した。

従来法の内径０．３０ｍ、高さ０．７ｍのリブなし円筒
型装入シュートを用いた場合、第３図に示すように、主
にコークスの炉内における偏析が顕著であり、このため
炉内のガス流偏差が大きく円周方向６０度方位にガスが
偏流し、当該方位の炉壁耐火物の侵食が大きく、操業５
日で５０ｍ＋＋＋損耗した。また炉内の半径方向および
円周方向の鉱石量とガス量のバランスがとれていないた
め燃料比は８５０ｋｇ／　ｐ　ｔであった。これに対し
て本発明では装入シュートの内面に高さ０．５ｍ、奥行
き５ｃｍの第１図（ロ）に示す形状のリブを１０本設置
したところ、第６図に示すように、半径方向および円周
方向の鉱石およびコークスの堆積分布は顕著に改善され
た。このためガス流は均一化し、炉壁耐火物の最大損耗
量は操業５日で５胴と従来の１／１０以下となった。ま
た炉内の鉱石量分布とガス量分布のバランスが取れたた
め燃料比は６５０ｋｇ／ｐｔと大幅に改善された。

その３）高炉型溶銑製造装置における円筒型装入シュー
ト位置制御 前記試験高炉において炉頂部の円周方向のガス流分布計
測として炉頂部のガス温度計測を実施した。ある時期に
おいて円周方向で１８０°側の温度が高くＯ″′側の温
度が低かった（温度偏差１２０°Ｃ）ので円筒型装入シ
ュートの中心位置を１８０°側に５ＣＩ！１移動したと
ころ炉内の原料堆積分布がより均一になり温度偏差は３
０°Ｃに減少した。また燃料比も１５ｋｇ／ｐｔ改善さ
れた。

その４）高炉型溶銑製造装置における円筒型装入シュー
ト長さ制御 実施例その３）と同様に炉頂部のガス温度計測を実施し
たところ、ある時期において、円周方向で９０°側の温
度が高＜、２７０°側の温度が低かった（温度偏差３０
“Ｃ）ので、９０°側の１７４円周分のみ円筒型装入シ
ュートの長さを１０■長くしたところ、炉内の原料堆積
分布がより均一になり温度偏差は１０’Ｃに減少した。

また燃料比も５ｋｇ／ｐｔ改善された。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によって、円筒型装入シュー
トを装入装置として使用する竪型炉における半径方向お
よび円周方向の装入物分布を高精度に制御することがで
き、竪型炉を安定にかつ低コストで操業できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本発明による円筒型装入シュートへの原
料反発用リブの設置方法例を示す図面、（ロ）〜（ホ）
はリブの形状の実施例図、第２図（イ）（ロ）は本発明
による円筒型装入シュートの大型炉への適用例を示す図
面で、（イ）は断面して示す正面図、（ロ）は平面図、
第３図（イ）（ロ）は試験高炉の炉頂部における原料の
堆積分布を示す図面で、（イ）は半径方向分布、（ロ）
は円周方向分布、第４図は従来のシャフト炉型還元鉄製
造装置を示す図、第５図は従来の高炉型溶銑製造装置を
示す図、第６図は高炉型溶銑製造装置における２個の装
入ホッパーから装入シュートへの鉱石とコークスの落下
軌跡を示す図である。 ｌはシャフト炉、４は装入ホッパー、５３．５□、５”
１．５゛よ、５４％５１％・５．は弁、６は円筒型装入
シュート、９は高炉、１０は鉱石装入ホッパ１２はコー
クス装入ホッパー　１５はリブ。 第１ＩＩ （イ） （ロ） （ｌ−） （ニ） （水） 第３図 （イ） （０） ｅｑ　　方ｆｒＪ　ラ「イｔ　　（’）第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）竪型炉炉内に装入する原料を垂直に設置した円筒
   型装入シュートを使用して炉内に装入する原料装入装置
   において、当該装入シュート内面の円周方向に原料反発
   用のリブを複数個設置したことを特徴とする竪型炉の原
   料装入装置。
2. （２）請求項１記載のリブ付き円筒型装入シュートを複
   数個配設した原料装入装置を有することを特徴とする竪
   型炉。
3. （３）請求項１または２記載の装入装置を用いて炉内に
   原料を装入するに際し、別途測定した炉頂でのガス流分
   布計測結果に基づいて当該装入装置の設置位置及び／又
   は当該装入シュートの長さを制御することを特徴とする
   竪型炉の原料装入方法。