JPH0512403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、ベルレス式高炉の原料装入方法にか
かわるものであり、より詳細には、鉄源と還元剤
を層状装入し、かつ鉄源中に還元剤の一部を混合
して装入する際に、還元剤を鉄源中に精度良く混
在させることおよび高炉内の任意の半径方向位置
に当該原料を精度良く装入することを目的とした
原料装入方法に関するものである。 （従来の技術およびその問題点） 従来の鉄源と還元剤とを炉内に交互に装入する
いわゆる層状装入法においては、1000℃以上の高
温域において、鉄源が軟化・融着していわゆる融
着帯を形成し、一方、ガスはコークス層を介して
半径方向に再分配されるため、融着帯の形状およ
び性状を適正範囲に維持して高炉の通気性・荷下
がりの安定を図ることが大切であつた。この観点
より鉄源層中に小塊の還元剤を混在させる方法が
実施されている。1200℃以上の高温域において鉄
源層中の小塊還元剤は、層状装入される大塊還元
剤よりもソルーシヨンロス反応（Ｃ＋CO₂＝
2CO）を生じやすく、その結果、大塊還元剤の粒
径劣化が抑制されて炉下部の還元剤の平均粒径が
増加し、炉下部の通気性・通液性が改善される。
さらに鉄源層中に散在する小塊還元剤が鉄源の融
着を抑制するため、融着帯の通気性の改善もなさ
れる。 しかしながら従来法においては還元剤を鉄源中
に精度良く混在させることは困難であり、上記効
果が十分発揮できていなかつた。すなわち、鉄源
中に還元剤を均等に混在させていても、ベルトコ
ンベアでの輸送時や、サージホツパーからの排出
時に還元剤が偏在したり、さらには高炉炉内への
装入時にも鉄源中に混合された還元剤が分離する
という問題があつた。 この問題を解決するために特開昭60−208404号
公報においては、小塊鉄源と小塊鉄源に混合する
小塊還元剤とを各々、別のバンカーに貯蔵し、同
時に各々のバンカーから排出して集合ホツパーで
混合せしめることによつて、小塊還元剤の輸送中
の偏在の問題を解決するとともに、鉄源装入前の
還元剤の炉内の表面形状を平坦にして小塊還元剤
の炉内装入時の分離を抑制する方法が開示されて
いる。 しかしながらこの方法では次の如き問題があ
る。 第一の問題点は小塊鉄源に混合すべき小塊還元
剤を貯蔵する専用バンカーを必要とすることであ
る。すなわち、通常のベルレス式高炉では２個し
かバンカーを有していない為、バンカーを新設す
る必要がある。 第二の問題点は小塊鉄源中に小塊還元剤を混合
して装入することによつて、高炉内の通気性が悪
化するので、その装入位置が炉中心から炉壁方向
への無次元半径方向位置で0.5〜0.85に限定され
ることである。 第三の問題点は鉄源装入前の還元剤の表面形状
の制御が困難であることである。すなわち、還元
剤の表面形状を全く平坦にすることは、実操業に
おいてはほとんど不可能であつた。 本発明は上記した鉄源中に還元剤の一部を混合
するベルレス式高炉の層状原料装入方法にかかわ
る問題点を解消するためになされたものであり、
既設のバンカー設備を使用して鉄源中に還元剤の
一部を精度良く混在せしめ、かつ高炉内の任意の
半径方向位置に当該原料を精度良く装入できるベ
ルレス式高炉の原料装入方法を提供せんとするも
のである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、ベルレス式高炉に鉄源と還元剤とを
層状装入し、かつ、鉄源中に還元剤の一部を混合
した鉄源及び還元剤を装入する方法において、分
配シユートの傾動角度を制御して炉中心部から炉
壁方向に装入するとともに、炉内装入後の前記原
料表面の堆積角度が20度を超えないように分配シ
ユートの傾動角度、各傾動角度における施回数、
下部ゲート弁開度のうち少なくとも一つを制御す
ることを要旨とするものである。 本発明においては、前述の問題を解消するため
に、次のような手段を講じた。 先ず、第一の問題点である鉄源中に混在させる
還元剤用に専門のバンカーを必要とすることを解
決するために、本発明においては既設の還元剤貯
蔵用バンカーを、鉄源中に混在させる還元剤に対
しても使用する。すなわち、還元剤貯蔵用バンカ
ー内にまず鉄源中に混在させる還元剤を装入し、
バンカー底部に堆積せしめ、その上に層状装入す
べき還元剤をバンカー内に装入する。しかして、
鉄源を鉄源剤貯蔵用バンカーから排出中におい
て、還元剤と混合すべき鉄源の排出時に、同時
に、還元剤貯蔵用バンカーから鉄源中に混合すべ
き還元剤を排出して、還元剤を鉄源中に混合せし
めるのである。 次に、鉄源中に混在させる還元剤を還元剤貯蔵
用バンカーの底部に堆積させる理由について述べ
る。 還元剤貯蔵用バンカーにまず層状装入すべき還
元剤を装入し、次に、その上に鉄源中に混在させ
る還元剤を装入する場合には、層状装入する還元
剤を還元剤貯蔵用バンカーから排出中に、バンカ
ー頂部に堆積している鉄源中に混在せしめる還元
剤の一部が、バンカー内のフアネルフロー（漏斗
状流れ）によつて層状装入すべき還元剤とともに
排出されてしまう。このため層状装入すべき還元
剤と、鉄源中に混在させるべき還元剤の性状が異
なつている通常の鉄源・還元剤混合装入法におい
ては、その効果を十分発揮させることができな
い。 第二の問題点である装入位置が限定されること
の対策として、混合装入する鉄源と還元剤の粒径
の組合せを変更して、半径方向ガス流分布の悪化
および高炉全体の通気性の悪化を制御する。すな
わち、特開昭60−208404号公報においては小塊鉄
源と小塊還元剤とを混合装入するために、混合原
料の平均粒径が大幅に低下し、混合原料の装入位
置が炉中心から炉壁方向への無次元半径方向位置
で0.5〜0.85に限定されたのであるが、本発明に
おいては混合原料中の鉄源として小塊鉄源を用い
る場合には、還元剤として粒径が通常もしくは大
塊の還元剤を使用することによつて高炉内の通気
性の悪化を制御することが可能であり、混合原料
を高炉内の任意の半径方向に装入することができ
る。この場合、鉄源中に混在させる還元剤の高温
性状、特にソルーシヨンロス反応性を制御して融
着帯内の鉄源層中に混在する還元剤の存在割合、
粒径などを制御することも有用であることはいう
までもない。 次に、混合原料中の鉄源として小塊鉄源を用い
ず、通常以上の粒径の鉄源を用いる場合には、高
炉全体の通気性の悪化がないか、もしくは少ない
ので、還元剤の粒径の使用可能範囲が広く、従来
用いられている小塊還元剤でも、十分、鉄源に混
合して高炉内の任意の半径方向位置に装入するこ
とができる。 第三の問題点である鉄源装入前の還元剤の表面
形状を平坦に制御することが困難であることの対
策を見いだすため、本発明者らは炉外に実物大模
型を作成し、種々の装入物分布試験を実施した。
その結果、還元剤の表面形状および表面形状の制
御手段に関する知見を得た。 先ず、還元剤の表面形状の知見について延べ
る。 鉄源装入前の還元剤の表面形状を全く平坦にす
ることは、原料の装入時間を大幅に長くとつて各
旋回ごとの分配シユートの傾動角度を微調整すれ
ば表面形状はかなり平坦になるものの、実際には
装入時間の制約から実炉へ適用することはできな
い。そこで、還元剤の表面の堆積角度と、鉄源と
還元剤の混合原料の装入時の分離度との関係を調
査した。その結果を第２図に示す。ここで混合原
料の分離度は混合原料の装入位置で樹脂サンプリ
ングした試料を高さ方向に10cm間隔で鉄源と還元
剤の重量比（（Ｏ／Ｃ）ｉ）を求め、装入前の鉄
源と還元剤の平均重量比（）で割つて無次
元化して求めた指数Ｐであり下記式で示され
る。 この結果、還元剤の表面の堆積角度が20度を超
えなければ指数Ｐの大幅な悪化は防止でき、混合
原料中の鉄源と還元剤の装入時の分離は実用上無
視できることが判明した。すなわち、従来は分配
シユートの傾動角度を変更して還元剤の表面形状
を平坦にしようとするあまり、部分的には10度以
下とかなり平坦になつても、他の部分では20度を
超える部分が生じており、混合原料中の鉄源と還
元剤の分離が生じていた。これに対し、本発明で
は半径方向の全域にわたつて還元剤の表面の堆積
角20度を超えないようにすれば、鉄源と還元剤の
分離は実用上無視できることが判明した。 次に、還元剤の表面形状の制御手段として特開
昭60−208404号公報では分配シユートの傾動角度
のみを使用していたが、それだけでは不十分であ
ることが模型実験で判明した。そこで、本発明に
おいては分配シユートの傾動角度だけでなく、各
傾動角度における旋回数および下部ゲート弁開度
を場合によつて併用することによつて、前述の炉
内装入後の還元剤の堆積角度を20度を超えないよ
うにすることができる。さらに特開昭60−208404
号公報と同様に分配シユートの傾動角度を制御し
て、原料を炉中心部から炉壁方向に装入すること
が還元剤の堆積角度を20度以下に制御するために
不可欠である。 以上で従来法である特開昭60−208404号公報に
おける問題点に対する本発明の解決策を示した。
ここで本発明における鉄源貯蔵用バンカーの使用
法について述べる。還元剤と混合すべき鉄源量が
多く、還元剤と混合しない鉄源と分割して鉄源貯
蔵用バンカーに貯蔵し、分割して炉内に装入する
場合は特に問題は生じないのであるが、還元剤と
混合すべき鉄源量が少なく、還元剤と混合しない
鉄源と一緒に鉄源貯蔵用バンカーに貯蔵する場合
には、バンカー内の下部にコーンなどのインサー
トを設置してバンカー内の流れのマスフロー化を
図り、バンガーへ装入された順番にバンカーから
排出されるようにして、還元剤と混合すべき鉄源
の鉄源貯蔵用バンカーからの排出開始時期および
排出完了時期を制御し、そのタイミングと合わせ
て還元剤貯蔵用バンカーのゲート弁を開として還
元剤用バンカーの底部に堆積している鉄源と混合
すべき還元剤を排出し、集合ホツパー内で混合す
る。 本発明の構成を第１図に基づいて説明する。高
炉１の炉頂部へベルトコンベア２によつて搬送さ
れた鉄源３は、上部ゲート弁４、上部シール弁５
を介して鉄源貯蔵用バンカー６内に貯蔵される。
還元剤と混合される鉄源３′は、その炉内の半径
方向の装入位置に応じて鉄源貯蔵用バンカー６内
の所定の位置に装入される。第１図中では鉄源と
還元剤の混合原料を無次元半径方向位置で0.45〜
0.55に装入する場合を示す。鉄源に混合される還
元剤７′を上部ゲート弁４′、上部シール弁５′を
介して還元剤貯蔵用バンカー６′の底部に装入し、
ついでその上に層状装入する還元剤７を還元剤貯
蔵用バンカー６′に装入する。 高炉１内の装入物が荷下がりして補給すべき所
定のストツクレベル８に到達すると、装入物流量
調節用の下部ゲート弁９および下部シール弁１０
を開操作し、鉄源貯蔵用バンカー６内の鉄源を集
合ホツパー１１および分配シユート１２を介して
炉内に装入する。 鉄源を炉内に装入内において、還元剤と混合す
べき鉄源が鉄源貯蔵用バンカー６から排出開始さ
れると同時に、還元剤貯蔵用バンカー６′の下部
ゲート弁９′および下部シール弁１０′を開操作し
て還元剤貯蔵用バンカー６′の底部に堆積してい
る鉄源と混合すべき還元剤７′を還元剤貯蔵用バ
ンカー６′から排出し、集合ホツパー１１内で鉄
源３′と還元剤７′とを混合する。 鉄源貯蔵用バンカー６内の鉄源の流れをマスフ
ロー化するため鉄源貯蔵用バンカー６の下部にイ
ンサートとしてコーン１３を設置している。さら
に、鉄源３′と還元剤４′の混合を促進するため集
合ホツパー内に混合装置１４を設置しても良い。 還元剤と混合する鉄源３′の排出が完了すると
下部ゲート弁９′、下部シール弁１０′は閉とし、
それ以後は鉄源のみが鉄源貯蔵用バンカーから排
出される。 第１図中にθで示す分配シユートの傾動角度
は、小から順次増加して大となし（第１図中に矢
印で分配シユートの動きを示す）、鉄源を炉中心
から炉壁方向に装入する。 同様に炉内に装入された鉄源が荷下がりして所
定のストツクレベル８に到達すると、還元剤貯蔵
用バンカーの下部ゲート弁９′および下部シール
弁１０′を開操作して還元剤を炉内に装入する。
装入後の還元剤の堆積角度が20度を超えないよう
に炉内に設置されたプロフイル測定装置１５で装
入後の還元剤の堆積角度を測定し、堆積角度が20
度を超えそうな場合には分配シユートの傾動角
度、各傾動角度における旋回後、下部ゲート弁開
度のうち少なくとも一つを制御して装入後の還元
剤の堆積角度が20度を超えないように調整する。 （作用） 本発明は、ベルレス式高炉に鉄源と還元剤とを
層状装入し、かつ、鉄源中に還元剤の一部を混合
した鉄源及び還元剤を装入する方法において、分
配シユートの傾動角度を制御して炉中心部から炉
壁方向に装入するとともに、炉内装入後の前記原
料表面の堆積角度が20度を超えないように分配シ
ユートの傾動角度、各傾動角度における旋回数、
下部ゲート弁開度のうち少なくとも一つを制御す
るものである為、還元剤を鉄源中に精度良く混在
させることができ、かつ高炉内の任意の半径方向
位置に前記原料を精度良く装入できる。 （実施例） 本発明の効果を確認するため、炉外において、
前述の実物大模型を用いて装入物分布試験を実施
した。試験には、鉄源として通常焼結鉱（粒径８
〜50mm）および小塊焼結鉱（粒径３〜５mm）、還
元剤として通常コークス（粒径25〜75mm）および
小塊コークス（粒径10〜20mm）を使用した。１回
の炉内装入量は鉄源で134トン（うち還元剤と混
合すべき鉄源は20トン）、還元剤で37トン（うち
鉄源と混合すべき還元剤は2.6トン）であり、い
ずれも14旋回で炉内に装入した。試験条件および
試験結果を下記表に示す。表中の分配シユートス
ケジユールの表記法はＣが還元剤、Ｏは鉄源の装
入を示し、（）内は分配シユートの傾動角度の大
きさに対応するノツチとその順序を示しており、
ノツチの数字の小さいほうが分配シユートの傾動
角度が大きく設定してある。また、表中の通気性
指数は、従来法における単位層高あたりの圧力損
失を各装入法における単位層高あたりの圧力損失
で割つたもので、数値が小さいほど通気性が良こ
とを示している。

【表】 上記表より明らかな如く、従来法においては、
分配シユート傾動角度のみを制御して原料を装入
した結果、部分的には全く平坦なところもある
が、他の部分では堆積角度は最大30度まで増加し
た結果、混合原料中の鉄源と還元剤の分離が生
じ、分離度Ｐは大きくなつている。また、鉄源お
よび還元剤ともに小塊を使用するため本発明によ
る装入法よりも通気性は悪い。 次に本発明の装入法の試験結果について述べ
る。ケース１は小塊鉄源と通常還元剤の混合原料
を炉壁内に装入する場合、ケース２は通常鉄源と
小塊還元剤の混合原料を炉中心部に装入する場
合、ケース３は通常鉄源と小塊還元剤の混合原料
を炉中間部に装入する場合である。本発明の装入
法においては、いずれも分配シユートの傾動角度
とともに各傾動角度における旋回数を制御して、
還元剤装入後の堆積角度を半径方向全域にわたつ
て20度を超えないようにしたため、上記表より明
らかな如く鉄源と還元剤の分離度Ｐは低い。さら
に、従来法と比較して鉄源と還元剤の混合原料の
平均粒径が増加するため、通気性も改善してい
る。 （発明の効果） 以上説明したように本発明は、ベルレス式高炉
に鉄源と還元剤とを層状装入し、かつ、鉄源中に
還元剤の一部を混合した鉄源及び還元剤を装入す
る方法において、分配シユートの傾動角度を制御
して炉中心部から炉壁方向に装入するとともに、
炉内装入後の前記原料表面の堆積角度が20度を超
えないように分配シユートの傾動角度、各傾動角
度における旋回数、下部ゲート弁開度のうち少な
くとも一つを制御するものである為、還元剤を鉄
源中に精度良く混在させることができると共に、
鉄源に混入すべき還元剤の粒径を自由に選ぶこと
ができ、かつ高炉内の任意の半径方向位置に前記
原料を精度良く装入できる。従つて、本発明によ
れば高炉内の通気性が良好となり、高炉操業の安
定化が図れることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は還元剤の堆
積角度と、鉄源と還元剤の混合原料の分離度の関
係を示す図である。 １は高炉、３，３′は鉄源、７，７′は還元剤、
１１は集合ホツパー、１２は分配シユート、１３
はコーン、１４は混合装置、１５はプロフイル測
定装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ベルレス式高炉に鉄源と還元剤とを層状装入
   し、かつ、鉄源中に還元剤の一部を混合した鉄源
   及び還元剤を装入する方法において、分配シユー
   トの傾動角度を制御して炉中心部から炉壁方向に
   装入するとともに、炉内装入後の前記原料表面の
   堆積角度が20度を超えないように分配シユートの
   傾動角度、各傾動角度における施回数、下部ゲー
   ト弁開度のうち少なくとも一つを制御することを
   特徴とするベルレス式高炉の原料装入方法。