JPH032305A - ベルレス高炉の原料装入装置及び装入方法 - 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、ベルレス高炉の原料装入装置及び該装入装置
を使用する装入方法に関するものであり、より詳細には
高炉炉頂部に垂直方向かつ同軸に上下２個の原料バンカ
ーを有するベルレス高炉（以下「垂直２段バンカー式ベ
ルレス高炉」と称する）において、粒度及び／又は性状
の異なる／又は同じ原料を貯蔵する原料バンカーを前記
同軸の２個の原料バンカーとは別に設置し、当該原料バ
ンカーから排出される原料を下段バンカーではなく、直
接、分配シュートに垂直に供給することによって垂直２
段バンカー式ベルレス高炉の装入物分布を高精度に制御
し、かつ高炉の生産性を向上させることに関するもので
ある。

（従来の技術） ベルレス高炉においては原料の炉内装入時間をベル式高
炉の１０倍以上にし、かつ原料装入中に分配シュート角
度を任意に制御して原料の炉内装入位置を制御できるた
め、ベル式高炉よりも半径方向の装入物分布制御性に優
れている。このため最近の高炉の原料装入装置としてベ
ルレス装入装置が多く採用されている。しかし、炉頂に
設けた原料バンカーを並列横置きとする方法では、原料
バンカーから排出される原料は分配シュートに垂直に装
入されるのではなく、特定の円周方向に向けて装入され
るため円周方向によって原料の落下位置が異なり原料の
炉内円周方向偏差が大きくなることが明らかとなった。

この点に関しては例えば村井らの研究（製鉄研究、第３
２５号、１９８７年、１４頁）がある。その対策として
炉頂に設けた原料バンカーを垂直方向に上下２個直列に
設置して、下段の原料バンカーから排出される原料を垂
直に落下させて分配シュートに装入し、原料の円周方向
落下位置を均一化して円周方向偏差を抑制する方法が採
用され始めてきた。

第４図に垂直２段バンカー式ベルレス高炉の原料装入方
法を示す。

装入ベルトコンベア１で高炉２の炉頂に搬送された原料
３は、旋回シュート４を介して上段の原料バンカー（以
下「上段バンカー」という）５内に装入される。そして
上段バンカー５の底部に接続された複数個の排出口６．
６″、６”に設置しであるゲート弁７．７゛、７°゛を
開操作して上段バンカー５内の原料を下段の原料バンカ
ー（以下「下段バンカー」という）８内に装入する。し
かして、高炉内の原料が降下して所定のレベルに到達し
たら下段バンカー８の底部の中心部に連結された排出口
９に設置しであるゲート弁１０を開操作して下段バンカ
ー８内の原料を垂直に落下させて分配シュート１１に導
き、分配シュート１１から高炉２の炉内に装入する。

（発明が解決しようとする課題） 上記したような垂直２段バンカー式ベルレス高炉におい
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、炉内半径方向の粒径分布に関するもの
である。

すなわち、分配シュートから炉内に装入される原料の平
均粒径が時間とともに減少するため、炉内では炉壁部に
粗粒原料が、一方炉中間部には細粒原料が装入される。

その原因について以下に詳述する。

上段バンカーの排出口は複数個あり、各排出口に設置し
たゲート弁を同時に開操作する場合、上段バンカー内の
原料はバンカー底部に堆積した原料から順に排出されて
上層の原料に至り、いわゆるマスフローの状態を呈する
。この結果、下段バンカー内の原料の堆積状態は上段バ
ンカー内の堆積状態とほぼ同一になる。従って、上段バ
ンカー内に設置した旋回シュートで原料を上段バンカー
の周辺部に装入する場合、上段バンカー内の堆積原料の
表面形状は■字形となり、上段バンカーへの原料装入時
の分級によってバンカー中心部に粗粒が、一方バンカー
周辺部には細粒が堆積することになる。原料が上段バン
カーから下段バンカーに装入された後も、上述の理由に
より下段バンカー内で中心部に粗粒が堆積し、周辺部に
細粒が堆積する。

この状態で、下段バンカー底部の中心部に連結したただ
１個の排出口を開操作すると排出口の上に堆積している
粗粒が最初に下段バンカーから排出され炉内に装入され
る。次に下段バンカーの上部に堆積している原料から下
層に向けて順々に排出され、最後にバンカー底部の周辺
部に堆積していた細粒が排出される、いわゆるファネル
フロ−（漏斗状流れ）を呈する。このため下段バンカー
から排出される原料の粒径の時間変化は第５図に示すよ
うに初期に粗粒が排出され、末期に細粒が排出されるパ
ターンとなる。

従って、高炉炉内においては、炉壁部に粗粒が、中心部
には細粒が偏析して堆積するため、炉壁部に装入する鉱
石とコークスの重量比を従来のベルレス装入法と同一に
しても炉壁部の原料の平均粒径が大きく、炉壁部のガス
流量が過大になって炉壁熱負荷が増加したり、荷下がり
が不安定になって、燃料比の悪化が生じていた。さらに
原料の品質（例えば冷間強度）の変動によって原料の粒
度構成が変動するので、炉壁部に堆積する粗粒の量が変
動し、このため炉壁部を流れるガス量の変動を惹起して
高炉操業を不安定にしていた。

第２の問題点は、炉内半径方向の原料性状分布に関する
ものである。

すなわち、例えば半径方向の融着帯形状を制御するため
に塩基度の異なる焼結鉱を炉壁部に装入して半径方向の
塩基度分布を制御する場合、当該異塩基度焼結鉱のみを
原料バンカーに貯蔵し、通常の塩基度の焼結鉱とは分割
して炉内に装入する必要があった。このため、−度に炉
内に装入する異塩基度焼結鉱が多量となり、焼結鉱の高
温性状が半径方向で過大に変化する結果、融着帯形状が
過大に変化し、高炉操業が不安定になる場合が多かった
。

第３の問題点は、炉内への原料装入時間に関するもので
ある。

すなわち、垂直２段バンカー式ベルレス高炉においては
、原料の装入時間がかかり、銑鉄生産量を増加しようと
しても原料の装入が追い付かなかったり、スリップ発生
時に炉内原料堆積レベルの回復に長時間を要し、送風量
を減少せざるをえなくなって生産量の低下を余儀なくさ
れることである。

これは、従来の並列横置きバンカー式ベルレス高炉の場
合には、一方の原料バンカーから原料を排出して炉内に
原料を装入している間に、もう−方の原料バンカーに次
に炉内に装入する原料を装入することができるが、垂直
２段バンカー式ベルレス高炉の場合、下段バンカーから
原料を排出して炉内に原料を装入している間に、次に炉
内に装入する原料を下段バンカーに装入することができ
ない。このため垂直２段バンカー式ベルレス高炉におい
ては上段バンカーから下段バンカーへ原料を装入する時
間が余分にかかっているのである。

なお、上段バンカーから下段バンカーへの原料装入時間
を短縮するため、上段バンカーの排出口を複数個にして
いるが、これでもまだ不十分であった。

本発明は上記問題点を解決できる垂直２段バンカー式ベ
ルレス高炉の原料装入装置及びこの装置を使用する装入
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２段バンカー式ベルレス高炉の
原料装入方法において、半径方向装入物分布の制御性を
向上し、かつ炉内への原料装入時間を短縮して高炉の生
産性を向上するため次の対策をとった。

第１に、同軸に上下に設置しである２個の原料バンカー
とは別に原料バンカーを設置し、装入ベルトコンベアま
たはスキップから直接、当該原料バンカーに原料を装入
するのである。こうすることにより、下段バンカーから
原料の排出を完了後、当該原料バンカーから分配シュー
トに原料を供給して炉内に原料を装入すれば、この間に
上段バンカーから下段バンカーに原料を供給することが
でき、前記第３の問題点は解決できる。但し、当該原料
バンカーは上下２個の原料バンカーと同軸には設置でき
ないので分配シュートから炉内に原料を装入する際円周
方向偏析を住しる。そこで当該原料バンカーから排出さ
れた原料が分配シュートに垂直に供給されるように原料
を導くシュートを配設するのである。

第２に、上下に設置しである２個の原料バンカーとは別
に設置した原料バンカーからの原料排出時刻を目的に応
じて制御するのである。

第１の問題点である炉内半径方向の粒径分布に関する問
題点、すなわち分配シュートから炉内に装入される原料
の粒径が初期に粗粒、末期に細粒となることに対する対
策として同軸に設置された上下２段の原料バンカーに供
給する原料の粒径と、別の原料バンカーに供給する原料
の粒径とを変えるのである。

通常設置スペースの制約により、別に設置する原料バン
カーの容量が制約されるため原料装入量が少なく、かつ
粗粒の原料を中心部に装入するため別に設置する原料バ
ンカーに粗粒原料を供給し、上下２段の原料バンカーに
は中間部および炉壁部に装入する粗粒以外の原料を供給
するのである。

そして下段バンカーから先に原料を排出して炉壁部・中
間部に粗粒以外の原料を装入し、下段バンカーからの原
料排出が完了したら別に設置した原料バンカーから原料
を排出して中心部に粗粒原料を装入するのである。この
ように別に設置した原料バンカーに貯蔵する原料の粒径
、および当該原料を別に設置した原料バンカーから排出
する時刻を制御することによって半径方向粒径分布を適
切に制御することができる。

第２の問題点である炉内半径方向の原料性状分布の問題
点、すなわち半径方向原料性状が過大に変化することに
対する対策として、別に設置した原料バンカーに異なる
性状の原料を貯蔵し、所望の時刻に当該原料を当該原料
バンカーから排出して半径方向原料性状分布を適切に制
御するのである。例えば半径方向の塩基度分布制御の場
合、別に設置した原料バンカーに上下の原料バンカーに
供給したものと異なる塩基度原料を貯蔵し、炉内に装入
される原料の塩基度が所望の塩基度となるように通常塩
基度原料を貯蔵している下段バンカーと異なる塩基度原
料を貯蔵している別に設置した原料バンカーから同時に
原料を排出し、かつそれぞれの排出量を制御するのであ
る。但し、炉内への原料装入の初期または末期に下段バ
ンカーまたは別に設置した原料バンカーから単独に原料
を排出する時間をとってその間に上段バンカーから下段
バンカーに原料を供給することは言うまでもない。

すなわち本発明に係る原料装入装置は、高炉炉内に装入
する原料を一旦貯蔵する原料バンカーを高炉炉頂部に垂
直方向かつ同軸に上下２個設置したベルレス高炉におい
て、前記２個の原料バンカーとは別に原料バンカーを設
置すると共に、装入ベルトコンベアあるいはスキップか
ら直接原料を当該原料バンカーに供給する切換弁及びシ
ュートと、この原料バンカー内の原料を分配シュートに
直接かつ垂直に供給するシュート及びゲート弁を設置し
たことを要旨としているのである。

また、本発明に係る第１の原料装入方法は、前記原料装
入装置を用いて原料を装入する方法であって、別に設置
した原料バンカーに、粒度及び／又は性状の異なる原料
を供給し、当該原料バンカーから前記供給した原料を排
出する時間を制御して分配シュートから炉内に装入され
る原料の粒度及び／又は性状の時間変化を制御すること
を要旨としているのである。

また本発明に係る第２の原料装入方法は、同じく前記原
料装入装置を用いて原料を装入する方法であって、別に
設置した原料バンカーに、上下２個設置した原料バンカ
ーと同じ粒度及び性状の原料を供給し、この原料バンカ
ーから炉内に原料を排出中に、上下２個設置したうちの
下段バンカーに上段バンカーから原料を供給することに
より原料を炉内に装入する時間を短縮することを要旨と
しているのである。

（作　　用） 第１図に本発明の垂直２段バンカー式ベルレス高炉の原
料装入装置および原料装入方法の１例を示す。ここでは
半径方向の粒径分布を制御する装入方法を例として示す
。

装入ベルトコンへ７１によって高炉２の炉頂に搬送され
た原料３は、切り替えダンパー１２によって粗粒原料１
３は螺旋状シュー）１４を介して別に設置した原料バン
カー１５に一旦貯蔵される。

ここで螺旋状シュート１４を採用した理由は、設置スペ
ースを少なくできることと原料の粒径劣化を抑制するた
めである。また別に設置する原料バンカーの形状は問わ
ないが、設置スペースの制約やバンカー内の原料のマス
フロー化を促進するため第１図に示すような高さと直径
の比が大きいバンカーが望ましい。

一方、粗粒以外の原料１６は旋回シュート４を介して上
段バンカー５内に一旦貯蔵される。

しかして、高炉２内の原料が降下して所定のレベルに到
達したら粗粒以外の原料１６を貯蔵しである下段バンカ
ー８の底部の中心部に連結された排出口９に設置しであ
るゲート弁１０を開操作して下段バンカー８内の原料を
垂直に落下させて分配シュー）１１に導き、炉壁部およ
び炉中間部に粗粒以外の原料１６を装入する。下段バン
カー８内の原料の排出が完了したら別に設置した原料バ
ンカー１５の底部の排出口１７に設置しであるゲート弁
１８を開操作して原料バンカー１５内に貯蔵しである粗
粒原料１３を排出し、シュート１９を介して分配シュー
）１１に垂直に粗粒原料１３を供給し、炉中心部に粗粒
原料１３を装入する。

なお、原料バンカー１５からの粗粒原料１３の排出中に
上段バンカー５のゲート弁７．７゛、７“を開操作して
粗粒以外の原料１６を上段バンカー５から下段バンカー
８内に供給し、次の炉内への原料装入に備える。

（実　施　例） 本発明の効果を、炉外に設置した内容積４８００ｒｒｒ
の高炉炉頂部の実物大装入装置模型を用いて実証した。

試験に使用した原料は実炉で使用している焼結鉱とコー
クスである。試験条件はコークスベース４０トンで１チ
ヤージの鉱石量１６０　　）ンであり、鉱石は全量焼結
鉱とした。試験では分配シュートからの排出原料の粒径
の時間変化を測定すれば良いので分配シュートの傾動角
は５３°に固定設置し、分配シュートからの落下原料を
落下中に炉壁部でサンプリングし、分級して平均粒径を
算出したり、塩基度毎に表面ペンキ塗装色を変えた焼結
鉱を分別して秤量し、重量平均塩基度を算出した。

〔第１の実施例〕半径方向の粒径分布制御従来技術では
第５図に示したように分配シュートから炉内に装入され
る焼結鉱の粒径の時間変化は初期に粗粒、末期に細粒と
いうパターンである。

これに対して本発明では分配シュートから炉内に装入さ
れる焼結鉱の粒径を末期に粗粒にして、炉中心部に粗粒
を装入するため全焼結鉱のうち粗粒焼結鉱２９トンを別
に設置した原料バンカーに供給し、粗粒以外の焼結鉱１
３１　　）ンを下段バンカーに供給した。

装入開始後、先ず下段バンカー内の原料を排出し、９０
秒後のＮＦ出を完了すると直ちに粗粒焼結鉱を貯蔵しで
ある別の原料バンカーから原料排出を開始し、炉内装入
開始後１１０秒で装入を完了した。

この時分配シェードから落下中の原料のサンプリングは
１０秒毎に実施した。

その結果を従来技術の結果とともに第２図に示す。従来
技術では装入末期に焼結鉱の粒径が大幅に低下するのに
対し、本発明では粗粒焼結鉱を別の原料バンカーに供給
して装入末期に炉内に装入するので装入末期の平均焼結
鉱粒径は顕著に増加している。

〔第２の実施例〕半径方向の原料性状分布制御原料性状
として焼結鉱塩基度を例として示す。

炉壁部の焼結鉱塩基度を従来の１．８０から１．８５に
増加して焼結鉱の高温性状を改善し、炉壁部の融着帯レ
ベルの低下を意図した。

従来技術では塩基度１．８０と１８８５の焼結鉱を別に
炉内装入するため第３図に示すように炉内装入焼結鉱の
平均塩基度はある時刻に急激に変化している。これに対
し、本発明では、下段バンカーに塩基度１．８０の焼結
鉱１１３トンを供給し、別に設置した原料バンカーに塩
基度１．８５の焼結鉱４７トンを供給する。そして、炉
内装入初期には別の原料バンカーから高塩基度焼結鉱を
装入し、２０秒後から別の原料バンカーからの原料排出
速度を時間とともに低下させ、同時に下段バンカーから
の通常塩基度焼結鉱の排出を開始し、排出速度を時間と
ともに増加させる。

装入開始から４０秒後には別の原料バンカーからの原料
排出を完了し、下段バンカーからの排出速度を所定の速
度にまで増加し、以降は下段バンカーからのみその排出
速度で通常塩基度焼結鉱の装入を継続し、装入開始から
１１０秒後に、下段バンカーからの原料排出を完了する
。分配シュートから炉内に装入される焼結鉱の平均塩基
度の時間変化を同じく第３図に示すが、塩基度１．８５
から１．８０への変化は滑らかであり、本発明の有効性
が実証された。

〔第３の実施例〕原料装入時間の短縮 本発明では粒度および性状の同じ原料を別に設置した原
料バンカーに供給し、別の原料バンカーから原料を炉内
に装入中に下段バンカーに上段バンカーから原料を供給
して、その原料供給時間を短縮するものである。装入時
間の短縮量は別のバンカーへの原料装入量によって異な
り、焼結鉱の場合、次の表のようになる。

表 （発明の効果） 以上説明したように本発明によって、垂直２段バンカー
式ベルレス高炉における半径方向装入物分布を高精度に
制御することができ、かつ炉内への原料装入時間を短縮
して高炉の生産性を向上して、高炉の安定操業および銑
鉄コストの低減を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による垂直２段バンカー式高炉の原料装
入装置および装入方法の説明図、第２図は本発明による
垂直２段バンカー式ヘルレス高炉の分配シュートから炉
内に装入される焼結鉱の粒径の時間変化と従来技術との
比較を示す図面、第３図は本発明による垂直２段バンカ
ー式ベルレス品炉の分配シュートから炉内に装入される
焼結鉱の平均塩基度の時間変化と従来技術との比較を示
す図面、第４図は従来の垂直２段バンカー弐ヘルレス高
炉の原料装入方法の説明図、第５図は従来の垂直２段バ
ンカー式ヘルレス高炉の下段バンカーから排出される原
料の粒径の時間変化を示す凹面である。 １は装入へルトコンヘア、２は高炉、５は上段バンカー
　６．６６”９及び１７は排出口、７．７゛　　７′’
　　ｉｏ及び１８はゲート弁、８は下段バンカー　１１
は分配シュート、１２は切り替えダンパー、１３は粗粒
原料、１４は螺旋状シュート、１５は原料バンカー　１
６は粗粒以外の原料、１９はシュート。 ン　１　吸 第２図 第３図 治配員−トゐ・３のＸ料排まζｔ４ｐ＜尋）第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉炉内に装入する原料を一旦貯蔵する原料バン
   カーを高炉炉頂部に垂直方向かつ同軸に上下２個設置し
   たベルレス高炉において、前記２個の原料バンカーとは
   別に原料バンカーを設置すると共に、装入ベルトコンベ
   アあるいはスキップから直接原料を当該原料バンカーに
   供給する切り替えダンパー及びシュートと、この原料バ
   ンカー内の原料を分配シュートに直接かつ垂直に供給す
   るシュート及びゲート弁を設置したことを特徴とするベ
   ルレス高炉の原料装入装置。
2. （２）請求項１記載の原料装入装置を用いて原料を装入
   する方法であって、別に設置した原料バンカーに、粒度
   及び／又は性状の異なる原料を供給し、当該原料バンカ
   ーから前記供給した原料を排出する時間を制御して分配
   シュートから炉内に装入される原料の粒度及び／又は性
   状の時間変化を制御することを特徴とするベルレス高炉
   の原料装入方法。
3. （３）請求項１記載の原料装入装置を用いて原料を装入
   する方法であって、別に設置した原料バンカーに、上下
   ２個設置した原料バンカーと同じ粒度及び性状の原料を
   供給し、この原料バンカーから炉内に原料を排出中に、
   上下２個設置したうちの下段バンカーに上段バンカーか
   ら原料を供給することにより原料を炉内に装入する時間
   を短縮することを特徴とするベルレス高炉の原料装入方
   法。