JPH04365808A - 炉頂装入装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高炉等のシャフト炉型高
温反応容器に原料を装入するための炉頂装入装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からシャフト炉型高温反応容器の代
表的な炉である高炉では炉頂から塊状の鉱石（粒径５か
ら５０ｍｍ）とコークス（粒径３０から１００ｍｍ）が
ベル型装入装置により装入されている。ベル型装入装置
ではベルが一定時間の周期で上下することにより装入物
が炉内に投入される（ベルが下がることで装入物が炉内
に投入される）。

【０００３】装入物はベルの降下と共にベル面上を滑走
して炉頂の周辺部（壁面側）に投入されるので、周辺部
に投入された装入物は常に炉壁側から中心側に流れて堆
積する。このため、炉頂部での装入物の堆積形状はほぼ
Ｖ形形状を示す。高炉では鉱石とコークスが一定量づつ
交互に装入されるので炉内では層状の鉱石とコークスの
堆積層が交互に形成される。しかし、両者の安息角に差
があるので（鉱石の場合２２から２８゜、コークスの場
合３０から３５゜）、鉱石、コークスの堆積層厚さが炉
頂半径方向で相対的に異なってくる。この相対堆積層厚
さの違いは高炉が大型化して炉頂半径が大きくなるほど
顕著となる。

【０００４】高炉の大きさの如何によらず高炉内のガス
流分布を望ましいパターンに保持するためには、鉱石、
コークスの堆積層厚さを炉内半径方向で調節する必要が
ある。この調節装置として、大型高炉では、図２に示す
可動式アーマー４（ムーバブル・アーマー、以下ＭＡと
記す）が炉頂壁部６に装着されている。ＭＡは一定幅の
大きさのプレート２が炉周方向に２０枚程度配列され、
鉱石とコークスをベル３より装入する場合にこのプレー
ト群を同時に炉壁６側から炉中心側に突出して（移動距
離は最高１ｍ程度の範囲）、夫々の装入物の落下点位置
を変更する機能を有する。

【０００５】プレート２の突出し位置は、鉱石、コーク
ス装入毎に固定する場合と装入途上で連続的に変化させ
る場合がある。いずれにしろ、鉱石、コークスの炉頂半
径での堆積層５の厚さをかなり自由に変えることができ
るので、多くのベル式高炉ではＭＡが装着されている。 しかし、ＭＡの欠点は鉱石、コークスの炉頂半径方向で
の堆積層厚さを変えても粒度偏析状況を自由に調節出来
ない点にある。

【０００６】一般に装入物は炉壁側から炉中心側に向か
って流れ込んでＶ形状の堆積層を作るので、細粒部分は
炉壁部分から炉中間部に、また、粗粒部分は炉中心部に
多く堆積する。ＭＡにより装入物の落下点位置を炉壁部
から炉中間部に移すと細粒部分は炉中間部の落下点位置
付近の堆積層に多く分布するが、炉中心側での粗粒部分
は大きく変化することはない。

【０００７】高炉操業では、常に炉頂中心部に通気媒体
の役割を持つコークスを厚く堆積させると共に鉱石、コ
ークスの粗粒部分を多く集め、炉内の反応ガスが炉中心
部に多く流れるように操業することが要請されている。 これは炉中心部に大きな流速のガス流を強制的に作るこ
とによって炉周辺側で不均一になりやすいガス流の発達
を抑えると共に炉壁面からの熱放散を少なくすることに
主な狙いがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、最近の高炉
操業では製造コストの高い塊状コークスの消費量を低減
するために炉下部の送風羽口から微粉の石炭をコークス
の代わりに噴射する技術が開発されている。一般に高炉
でのコークス消費量は銑鉄１ｔ当たり４５０から５５０
ｋｇであるが、この内の１００から１５０ｋｇ程度は送
風羽口からの石炭噴射により置換できるとされている。 しかし、この場合にはコークスの炉頂部への装入量が少
なくなるので、鉱石の堆積層厚さに対してコークスの堆
積層厚さが小さくなる。この小さくなる度合いは特に炉
中心部において顕著となるので、コークス装入量の低下
によって炉中心部の強いガス流れを保持することが困難
となる。

【０００９】この改善策として、特開平１−２０５０６
で、炉中心部のみに別の装入装置から少量の粗粒コーク
スを装入する方法が提案されている。しかし、この方法
では新たな装入装置を必要とするのみならず、別途少量
のコークスを装入するための時間を新たに必要とするの
で高炉の生産速度を阻害する原因にもなっている。石炭
の多量噴射に伴って生じる炉中心部でのガス流れの低下
を抑制するために、炉中心部にコークスを別個に投入す
る方法以外に通気性のよい粗粒のコークスや鉱石を従来
以上に炉中心部に多く堆積させる方法が有効である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するため炉頂の中心部に粗粒のコークスと鉱石を多く堆
積させるものであって、装入物の落下位置を調整するた
めの可動式アーマーのプレート面上に偏析助長板を複数
個設けることを特徴とするものである。

【００１１】そして前記可動式アーマーのプレート面上
の偏析助長板はその高さを装入物衝突上限レベルからプ
レート下端に向かって増加させる垂直板形状とし、装入
物衝突上限レベルでの高さはゼロ、プレート下端に向か
って直線状もしくは凹状に増加させることを特徴とする
。

【００１２】

【作用】本発明は、装入物がＭＡのプレートに衝突した
後プレート面に沿って落下する過程で装入物の粒度偏析
を助長させるため、ＭＡのプレートにリブ状の偏析助長
板を適正な幅に複数個取りつけた構造に特徴がある。図
１は本発明のＭＡのプレートの例であり、（ａ）は正面
図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ別の態様の側面図である
。

【００１３】この偏析助長板１はＭＡのプレート２面上
での装入物衝突上限レベルからプレート下端位置までの
範囲において垂直方向に取りつけるもので、当該の偏析
助長板の高さは装入物衝突上限レベルからプレート下端
に向かって増加させる形状とする。但し、装入物衝突上
限レベルでの偏析助長板の高さは装入物の落下流れに淀
みや乱れを生じさせないためにゼロとする必要がある。 プレート下端に向かって増加させる高さの変化は図１（
ｂ）のように直線状もしくは図１（ｃ）のように凹状と
する。

【００１４】このような形状の偏析助長板を設けること
により、装入物落下層がプレート面上を流れる際に装入
物中の粗粒部分は選択的に落下層の炉内側方向に浮上・
移動する現象が現われる。この現象により、ＭＡのプレ
ート上で粗粒部分を選択的に分級させることが出来る。 このような現象は落下層中の細粒部分がプレート面上で
大きく反発せずに偏析助長板に挟まれた領域を縮流とな
ってプレート面直近の位置を優先的に高密度で流れるた
めにプレート面上で大きく反発する粗粒が落下途上で落
下層の本流に混入しにくくなることによる。なお、偏析
助長板の高さの変化を凸状や複雑なものにすると装入物
の落下流れに大きな乱れを生じさせることになり、また
、偏析助長板をいたずらに多く摩耗させることにもなる
ので不適正である。

【００１５】プレート面下端での偏析助長板の高さは装
入物落下層幅（炉壁から炉中心に向かう方向の厚さ）が
通常５００から８００ｍｍになるので、この層幅の１／
３から１／１０の範囲が適正である。これ以上に高さを
大きくとると、落下層幅が大きくなり、ＭＡ本来に要求
される装入物の落下点位置制御の精度を大幅に低下させ
る。また、偏析助長板自体の幅は偏析を助長させたい粗
粒物平均径の１／３から１／２が適当である。

【００１６】偏析助長板の炉周方向での取りつけ間隔は
装入コークスの平均粒径（通常は４５から５５ｍｍ）の
２から７倍の範囲の長さとする。この範囲を外れると細
粒部分の縮流効果や粗粒と細粒の分離効果が低下する。 この長さは鉱石よりもコークスについて偏析助長の効果
を期待したものである。正確には、コークスの平均粒径
、偏析を助長させたいコークスの粗粒粒径と含有量、更
には一回の装入量を勘案して長さを決定する必要がある
。

【００１７】

【実施例】偏析助長板の配置は図１、図３、図４に示す
ように３種類の基本パターンがある。図１は標準型、図
３は分割型、図４は千鳥型と呼ぶ。図３の型は図１の型
と同等の効果を持つと共に偏析助長板の摩耗に対して取
り替えが容易に出来る利点を持つ。図４の型は偏析を助
長する点で他の型のものよりも若干優れるが、落下層幅
が広がると共に摩耗が大きくなる点ではやや難点がある
。

【００１８】偏析助長板を有するＭＡは、従来の単なる
プレートからなるＭＡと同じ使用方法を適用することに
より、装入物中の粗粒部分を従来のＭＡの場合以上に炉
中心側に多く堆積させることが出来る。以下にその適用
例とその効果を示す。

【００１９】（適用例）適用した高炉は一点支持のＳｗ
ｉｎｇ型ＭＡを保有する炉口径１０ｍの規模の高炉であ
る。装入物は焼結鉱とコークスからなる。装入物の粒度
構成は表１に示す。

【００２０】

【表１】 高炉操業では、説明文の初頭で述べたように炉内のガス
流れが炉中心部のほぼ２から３ｍの径の範囲（炉の水平
方向長さ）で強く生じることが要請される。これを得る
には、炉中心部の領域に粗粒のコークスが多く堆積する
ことが有効である。従ってＭＡのプレートの炉中心側へ
の突き出し位置とその位置でコークス装入した場合の炉
頂部半径方向での粗粒（７５から１００ｍｍ）コークス
堆積量分布との関係を調べた。

【００２１】図５はＭＡのプレート突き出し下端位置を
炉壁面より４２０ｍｍとした場合、図６は同じく下端位
置を炉壁面より７００ｍｍとした場合の堆積量分布のグ
ラフである。１回のコークス装入量は３５ｔである。な
お、焼結鉱とコークスは交互に装入される。なお、これ
らの下端位置は通常の操業でＭＡのプレートが設定され
る範囲である。

【００２２】いずれの図でも、偏析助長板を有するＭＡ
（図１（ａ）、（ｂ）の型）と偏析助長板を有しない従
来のＭＡについて試験した結果を対比して示している。 図５、図６共に偏析助長板を有する場合は、有しない場
合に比べて＋７５ｍｍの粗粒コークス含有量が炉中心領
域（炉中心より２ｍの範囲）で数％の規模で増加してい
る。突き出し位置を大きくすると炉中心領域での＋７５
ｍｍの粗粒コークス含有量は一層増加する。

【００２３】図７は＋７５ｍｍの粗粒を含むコークスと
含まないコークスとに２分割し、粗粒を含むコークスに
ついてはプレート突き出し位置を炉壁面より７００ｍｍ
に設定してまず装入して、次いで粗粒を含まないコ−ク
スについてプレート突き出し位置を炉壁面より４２０ｍ
ｍに設定して装入したものである。偏析助長板の有無に
よらず粗粒コークス含有量は炉中心領域で増えるが、偏
析助長板がある場合は一層含有量が増加する。

【００２４】いずれの装入法をとっても、偏析助長板を
有するＭＡ（図１（ａ）、（ｂ）の型）では粗粒コーク
ス含有量が炉中心領域で増加するが、これは単に＋７５
ｍｍの粗粒コークス含有量だけでなく同時に炉中心領域
のコークス粒度構成も粗大側に変化する。このことは、
鉱石装入の場合も同様である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の装入装置
を用いることにより、高炉操業上要請されている炉中心
での強いガス流れを効果的につくり出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可動アーマーの例で（ａ）は正面図、
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ別の態様の側面図

【図２】炉
頂壁部に装着された可動アーマーと大ベルの配置図

【図３】本発明の可動アーマーの実施例で（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図

【図４】本発明の可動アーマーの実施例で（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図

【図５】偏析助長板を有する可動アーマーと偏析助長板
を有しない可動アーマーの場合における大塊コークスの
半径方向分布の比較図

【図６】偏析助長板を有する可動アーマーと偏析助長板
を有しない可動アーマーの場合における大塊コークスの
半径方向分布の比較図

【図７】偏析助長板を有する可動アーマーと偏析助長板
を有しない可動アーマーの場合における大塊コークスの
半径方向分布の比較図

【符号の説明】

１：　　偏析助長板 ２：　　プレート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高炉等のシャフト炉型高温反応容器に
   装入するためのベル型の炉頂装入装置において、装入物
   の落下位置を調整するための可動式アーマーのプレート
   面上に偏析助長板を複数個設けることを特徴とする炉頂
   装入装置。
2. 【請求項２】　　可動式アーマーのプレート面上の偏析
   助長板はその高さを装入物衝突上限レベルからプレート
   下端に向かって増加させる垂直板形状とし、装入物衝突
   上限レベルでの高さはゼロ、プレート下端に向かって直
   線状もしくは凹状に増加させることを特徴とする請求項
   １記載の炉頂装入装置。
3. 【請求項３】　　偏析助長板の炉周方向での取りつけ間
   隔を装入コークスの平均粒径の２から７倍の範囲の長さ
   とすることを特徴とする請求項１または２記載の炉頂装
   入装置。