JPH05140622A - 並列バンカ−型ベルレス高炉の原料裝入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 並列バンカ−型ベルレス高炉において、集合
バンカ−の原料排出部に開閉自在の原料排出ゲ−トを設
けて集合バンカ−内に一時原料を蓄えるように構成し、
集合バンカ−内に一時蓄える原料の重量を制御すること
によって炉内での裝入物分布を制御する。 【効果】 炉内の円周方向の挿入原料の均一性を向上
し、さらに炉半径方向の挿入原料の粒度分布を的確に制
御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製銑技術の分野に属
し、特に並列バンカ−型ならびにベルレスシュ−ト（旋
回シュ−ト）を用いるベルレス高炉における原料裝入方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高炉の裝入装置としては、例えば
「鉄鋼便覧（第３版、第２卷、製銑・製鋼）ｐ．２９
３」に記載されているように、ベル式の炉頂裝入装置が
主体であって、１ベル式、２ベル式、２ベル１バルブシ
−ル式、３ベル式および４ベル式等多様な技術が開発さ
れている。これに対して、ベルレス式炉頂裝入装置（た
とえばＰａｕｌ−Ｗｕｒｔｈ式）は、２段に設けられた
シ−ル弁で炉内ガスをシ−ルし、炉内に設けられた旋回
シュ−トを連続旋回させて原料を分配裝入するもので、
旋回シュ−トの傾斜角度をかえることによって炉の半径
方向にわたる原料分布を制御できるという特徴をそなえ
ている。すなわち、ベルレス式炉頂裝入装置は、ベル式
炉頂裝入装置に比べて、裝入原料の炉内での分布状態の
制御に関して自由度が大きいのが特徴であって、近年、
ベルレス式炉頂裝入装置を採用する高炉が多くなってき
ている。

【０００３】ここに、ベルレス式炉頂裝入装置として
は、たとえば特開昭５６−１５６８５８号公報におい
て、高炉炉頂に同一レベルで２個のホッパ−を配し、各
ホッパ−から交互に原料を排出する並列バンカ−方式が
提案されているが、同公報あるいは特開昭５６−１５６
８５９号公報に開示されているように、２個あるホッパ
−のうちの一方を鉱石裝入用ホッパ−、他方をコ−クス
裝入用ホッパ−として用い、ついでホッパ−を切り換え
たとき、すなわち前回に鉱石裝入用ホッパ−として用い
たホッパ−をコ−クス裝入用ホッパ−とする一方、切替
え前はコ−クス裝入用ホッパ−として用いたホッパ−を
鉱石裝入用ホッパ−としたときには、高炉内における原
料の炉内円周方向での分布が変化する。これは、炉内円
周方向における原料排出の不均一に起因するもので、並
列バンカ−型高炉炉頂裝入装置を用いた高炉内原料分布
の制御技術における大きな欠陥である。かかる欠陥の解
消を目的として、たとえば特開昭６２−６６０８４号公
報では「炉頂ホッパ−からの原料排出流量の制御が可能
な絞り弁を炉頂ホッパ−の下方に備えた竪型炉のベルレ
ス式炉頂裝入装置において、該絞り弁の開口中心位置を
原料裝入条件に応じて調整する」高炉炉頂の裝入装置お
よび裝入方法に関する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、高炉の炉頂裝
入装置に要求される特性は、炉内における鉱石やコ−ク
ス等の裝入原料分布を、高炉操業の面から要請される理
想分布にどれだけ近づけうるかということであって、こ
の点に関してはベル式炉頂裝入装置、ベルレス式炉頂裝
入装置の形式の如何にかかわらず目的とするところは同
じである。しかしながら、現実には装置形式による特
徴、より具体的には装置構造の差異に起因する固有の裝
入物分布の制御技術が存在するのであって、ベルレス式
高炉炉頂裝入装置による裝入物分布の制御技術の特徴
は、すでに述べたとおり、炉の半径方向の分布を制御で
きるところに大きな利点がある。ところで、このベルレ
ス式高炉炉頂裝入装置においては、旋回しながら同時に
その傾動角を暫時変更するベルレスシュ−ト（旋回シュ
−ト）を介して原料を炉内に供給するという基本的な動
作から明らかなように、この装置における最大の長所で
ある炉の半径方向での裝入原料の分布制御には、バンカ
−群から排出される原料の排出挙動、すなわち粒度分布
をもった裝入原料の平均粒径の経時変化が極めて重要で
ある。（たとえば特開昭５６−１０８８０８号公報）

【０００５】ここで、前記特開昭６２−６６０８４号公
報に開示された炉頂ホッパ−からの原料排出流量制御が
可能な絞り弁を炉頂ホッパ−の下方に備えた竪型炉のベ
ルレス式炉頂裝入装置において、該絞り弁の開口中心位
置を原料裝入条件に応じて調整することから、炉内に裝
入された原料の分布に関していえば、原理的には問題と
している炉内円周方向での均一性に優れているものと考
えられる。しかしながら、高炉の炉頂裝入装置に要求さ
れる裝入原料分布の制御技術は、炉内に裝入された原料
の炉内円周方向での均一性のみではない。すなわち、ベ
ルレス式高炉炉頂裝入装置においては、炉半径方向にお
ける裝入原料の分布制御が可能なところに大きな特徴が
あり、ベル式高炉炉頂裝入装置に対して差別化できるの
はこの点においてであり、このためにバンカ−群から排
出される粒度分布をもった裝入原料の平均粒径の経時変
化が極めて重要であることは、すでに指摘したとおりで
ある。

【０００６】発明者は、このような観点から炉頂バンカ
−の原料排出流量が制御可能な排出ゲ−トを炉頂バンカ
−の下方に備えた竪型炉のベルレス式炉頂裝入装置にお
いて、該排出ゲ−トの開口位置を高炉中心軸に一致させ
た条件において、バンカ−群の中の任意のバンカ−から
排出される裝入鉱石の排出特性について調査したとこ
ろ、極めて興味深い知見をえるにいたった。すなわち、
排出ゲ−トを完全に開放して炉頂バンカ−から排出さ
れ、集合バンカ−を経由してベルレスシュ−トに至る鉱
石に対して、排出ゲ−トが完全に作用しない条件（以下
条件１とする）においては、炉内円周方向での均一性は
よくないが、排出ゲ−トを作用させる条件（以下条件２
とする）においては、特開昭６２−６６０８４号公報に
開示されているように、炉内円周方向での均一性が格段
に改善されることが確認できた。

【０００７】ところが、このとき炉頂バンカ−からの裝
入原料の平均粒径の経時変化特性が大きく変化すること
がわかったのである。すなわち、（条件１）において
は、排出の中期以降に比較的粗い粒径を主体とする鉱石
の排出が認められるのに対して、（条件２）において
は、排出の初期に比較的粗い粒径を主体とする鉱石が排
出されることがわかった。かかる傾向は、ベルレス式炉
頂裝入装置における炉内裝入原料の粒径分布制御を大き
く制約し、かつ阻害するものである。というのはまず第
一に、一般に炉内におけるガス流分布の制御のために
は、炉壁部に比較的細粒の原料を、かつ、炉心部に比較
的粗粒の原料を堆積させることが望ましいとされている
けれども、ベルレス式高炉炉頂裝入装置における炉内に
設けられたベルレスシュ−トの駆動は、裝入原料の排出
開始の時点では傾動角が大きく、順次、傾動角を小さく
していくことから、１回の原料裝入において炉内半径方
向で炉壁部からの原料の供給が開始され、炉の中心部に
は最後に供給されるため、バンカ−群からの原料（特に
鉱石）の排出特性と重ね合わせると、炉壁部に粗粒が、
炉心部には細粒か分布することとなり、望ましい原料裝
入分布とは全く正反対の炉半径方向の原料分布となるか
らである。

【０００８】本発明は、以上のような並列バンカ−型ベ
ルレス高炉における原料裝入分布を改善する原料裝入方
法を提供するためになされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記のような
問題点にかんがみ、これを解決するための原料裝入方法
であって、排出部に流量制御弁を有する、水平方向に配
置された複数個の炉頂バンカ−群と、その下部に設置さ
れ、原料排出部に開閉自在の原料排出ゲ−トを設けた、
炉頂バンカ−群からの原料を受け入れる集合バンカ−
と、集合バンカ−の下部に連設された垂直シュ−トと、
垂直シュ−トから排出される原料を炉内に供給するため
の傾動・旋回自在のベルレスシュ−トから構成される並
列バンカ−型ベルレス高炉の原料裝入方法において、複
数個の炉頂バンカ−群の任意のバンカ−から原料を集合
バンカ−に排出する際に、あらかじめ該原料排出ゲ−ト
を閉じ、集合バンカ−内に一時原料を蓄えた後に該原料
排出ゲ−トを炉心と同心円上に開き、集合バンカ−から
垂直シュ−トを通してベルレスシュ−トに原料を供給す
るように構成し、集合バンカ−内に一時蓄える原料の重
量を制御することによって炉内での裝入物分布の制御を
行うことを特徴とする並列バンカ−型ベルレス高炉の原
料裝入方法である。

【００１０】

【作用】以下、図面にもとずいて本発明の作用について
説明する。図１は水平方向に配置された原料裝入用の複
数個の炉頂バンカ−群と、炉頂バンカ−群から排出され
た原料を炉内に供給するために炉内に設置された傾動・
旋回自在のベルレスシュ−トと、炉頂バンカ−群から排
出された原料をベルレスシュ−トに導くために設けられ
た集合バンカ−を有する並列バンカ−型ベルレス高炉の
炉頂裝入装置の全体構成を示す模式図である。図中、１
及び２は炉頂バンカ−、３は流量制御弁、４は集合バン
カ−、５は開口部を炉心と同心上に開閉する原料排出ゲ
−ト、６は垂直シュ−ト、７は傾動・旋回自在のベルレ
スシュ−ト、８は高炉本体である。なお、図２は、他の
形式の開口部を炉心と同心上に開閉する原料排出ゲ−ト
９を有する並列バンカ−型ベルレス高炉の炉頂裝入装置
の全体構成を示す模式図であり、また、図３は、原料排
出ゲ−トを有しない並列バンカ−型ベルレス高炉の炉頂
裝入装置の全体構成を示す模式図である。

【００１１】さて、裝入ベルトコンベア−（図示省略）
から裝入された鉱石あるいはコ−クス等の高炉原料は、
レシ−ビングシュ−ト（図示省略）を経由して炉頂バン
カ−１および２に一時蓄えられる。ついで炉頂バンカ−
１に原料の裝入を完了した後、上部シ−ル弁（図示省
略）を閉じ、炉頂バンカ−１内部と高炉本体８との圧力
が等しくなるように炉頂バンカ−１内部を加圧し、加圧
完了後、下部シ−ル弁（図示省略）を開けた後、炉頂バ
ンカ−１から排出された鉱石、コ−クス、あるいは鉱石
とコ−クスの混合物は流量制御弁３、集合シュ−ト４、
原料排出ゲ−ト５、垂直シュ−ト６を経由してベルレス
シュ−ト７に至る。この時、流量制御弁３で炉頂バンカ
−１からの排出流量を制御し、排出の開始から完了まで
の時間が所定の時間になるようにして炉内に設けたベル
レスシュ−ト７上に排出し、このベルレスシュ−ト７を
経由してベルレスシュ−ト７の旋回運動と傾動運動によ
って炉内の目標とする位置に原料が裝入されるように制
御しながら原料の排出を完了するわけである。

【００１２】この一連の制御操作の中で、原料排出ゲ−
ト５は、原料が集合バンカ−４に至り、所定量の原料が
集合バンカ−４中に蓄えられた後に開放するものとし、
それ以前は全閉の状態としておく。ここで、原料排出ゲ
−ト５または９の作用によって、集合バンカ−４中に一
時蓄えられる原料の重量をもって炉内の原料分布を、操
業の状況に応じて好適な分布とすることがこの発明の要
旨とするところである。以下、この点について、模型実
験によるデ−タにもとずいて、より詳細に、より具体的
に説明する。

【００１３】操業中の高炉で操業条件を大きく変化させ
ることは実生産に大きな影響をあたえるため、まず図１
にしめす高炉と同様の構成になる１／１６．５の模型を
作製し、これを用いて集合バンカ−中に一時蓄えられる
原料の重量を変更した時の、垂直シュ−ト直下における
原料の重量分布状態、さらには垂直シュ−トから排出さ
れる原料の平均粒径、ｄ_P ／Ｄ_P の経時変化について、
鉱石およびコ−クスについて調査した結果を図４および
図５に示した。なお、比較のため、原料排出ゲ−ト５を
設置しない図３の装置についても同様の調査をおこなっ
た。ここで、 ｄ_P ：垂直シュ−トから排出される鉱石を２秒毎に区切
って試料として採取し、粒度分析をおこなって求めた各
時刻における鉱石およびコ−クスの平均粒径値 Ｄ_P ：垂直シュ−トから排出される鉱石の全量を対象と
しておこなった粒度分析の結果求めた鉱石およびコ−ク
スの平均粒径値 ● ：原料排出ゲ−ト５を設置した図１の装置による場
合のデ−タ ○ ：原料排出ゲ−ト５を設置しない図３の装置による
場合のデ−タである。

【００１４】模型実験をおこなうにあたっては相似条件
を充分に検討し、実験に供した鉱石試料あるいはコ−ク
ス試料は、その重量のみならず粒径分布に関しても実機
の粒径分布の１／１６．５になるようにした。鉱石につ
いて調査した図４から、原料排出ゲ−トを設置した場合
は集合バンカ−に一時原料がたまる構造上、鉱石の平均
粒径の経時変化は原料排出ゲ−トを設置しない場合に比
べてその特性が大きく変化し、平均粒径値の最大値の位
置が排出の中期から初期に移行する。これは、一般にい
われるベルレス高炉における好適な排出特性から望まし
くない排出特性に変化したことを意味する。また、この
現象は鉱石において顕著であって、コ−クスの場合は図
５からあきらかなように、鉱石程その変化は著しくない
ことを確認した。なお、図４および図５の横軸は排出量
（％）の経時変化を示す。

【００１５】一方、垂直シュ−ト下端を中心角９０°の
扇形で４等分し、各扇形で採取した原料重量を測定し、
垂直シュ−ト内での原料の偏流を定量的に観察した。こ
の調査も前と同様に原料排出ゲ−トを設置し、または設
置しない図１または図３の装置を使用し、鉱石およびコ
−クスについて別々に調査した。調査結果を図６および
図７に示した。ここで、 白色柱：原料排出ゲ−ト５を設置した図１の装置による
場合の調査結果である。 ハッチング柱：原料排出ゲ−ト５を設置しない図３の装
置による場合の調査結果である。 図６：鉱石に関する調査結果である。 図７：コ−クスに関する調査結果である。 図６および図７から明らかなように、集合バンカ−下端
に原料排出ゲ−トを設けて原料を集合バンカ−内に一旦
蓄える操作によって、垂直シュ−ト内での原料の偏流を
抑制できたことがわかる。また、その効果は鉱石とコ−
クスとの間で差はないようである。なお、図６および図
７の縦軸は排出量（％）の経時変化を示す。

【００１６】特開昭６２−６６０８４号公報の効果は、
図６および図７から定量的に評価できたが、同時に図４
および図５に示すようにその弊害も明らかになった。こ
のため、さらに鋭意研究を重ね、集合バンカ−内に蓄え
る原料の重量によって図４および図５に対応する平均粒
径の経時変化特性を向上させるという新規な知見をえる
に至ったわけであって、図８に示すように集合バンカ−
内に蓄える原料重量を漸減させることによって、さらに
詳述すれば集合バンカ−内に蓄える原料重量の全原料重
量に対する比率（重量％）を漸減させることによって、
平均粒径の経時変化特性曲線における最大粒径値を示す
排出時期を、排出のより後半の時期に制御することが可
能である。なお、図８は原料に関する調査結果である。

【００１７】

【実施例】前述した１／１６．５の模型実験装置を用い
た基礎研究の結果をふまえて、休止中の実機を用いて充
填調査を行い、集合バンカ−内の鉱石重量がバンカ−系
から排出される原料の平均粒径の経時変化特性を介し
て、炉内に分配された原料の分布に与える影響について
調査した。

【００１８】具体的には、図１に模式的に示すように、
水平方向に配置された原料裝入用の複数個の炉頂バンカ
−群と、炉頂バンカ−群から排出された原料を炉内に供
給するために炉内に設置された傾動・旋回自在のベルレ
スシュ−トと、炉頂バンカ−群から排出された原料をベ
ルレスシュ−トに導くために設けられた集合バンカ−を
有する並列バンカ−型ベルレス高炉の炉頂裝入装置にお
いて、裝入ベルトコンベア−（図示省略）から裝入され
た鉱石あるいはコ−クス等の高炉原料は、レシ−ビング
シュ−ト（図示省略）を経由して炉頂バンカ−１に一時
蓄えられる。高炉本体８内部との圧力が等しくなるよう
に炉頂バンカ−１内部を加圧し、加圧完了後、下部シ−
ル弁（図示省略）を開けたのち、炉頂バンカ−１から排
出された鉱石あるいはコ−クス、もしくは鉱石とコ−ク
スの混合物は流量制御弁３、集合バンカ−４、原料排出
ゲ−ト５、垂直シュ−ト６を経由してベルレスシュ−ト
７に至る。その時、流量制御弁３で排出流量を制御し、
排出の開始から完了までの時間が所定時間になるように
して炉内に設けたベルレスシュ−ト７上に排出し、この
ベルレスシュ−ト７を経由してベルレスシュ−ト７の旋
回、傾動運動によって炉内の目標とする位置に原料が裝
入されるように制御しながら原料の排出を完了する。

【００１９】このような調査を繰り返して炉内半径方向
および円周方向での原料の採取と粒度分析をおこなった
結果、図９に示すように炉内半径方向での粒度分布が好
適で、粒度偏差ｌ₀ ／ｌ_c の少ないことが確認できた。
ここで、ｌ₀ は鉱石層厚さ、ｌ_c はコ−クス層厚さを示
す。なお、図９は原料に関する調査結果で、添字は集合
バンカ−に蓄える原料重量の全原料重量に対する比率
（重量％）である。

【００２０】

【発明の効果】以上に示したように、本発明にかかる原
料裝入方法によると、特別な付帯設備の設置を必要とせ
ずに、炉内円周方向における均一性を向上して、炉半径
方向にわたる裝入原料の粒度分布、ひいては炉内のガス
流分布をも好適に制御できる。したがって、定常操業時
における高炉の安定操業はいうまでもなく、たとえば炉
壁部で熱負荷などが生じた場合には、かかる炉况変動に
応じて炉半径方向にわたる粒径分布を的確に制御するこ
とによって、炉壁部の温度を低下して高炉寿命の延長を
図ったり、また、炉中心部のガス流を確保することで高
炉炉心部での不活性化を解消することができ、従って炉
况の安定制御にも大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す好適な原料排出ゲ−トを
有するベルレス式高炉炉頂裝入装置の模式図である。

【図２】本発明の実施例を示す好適な他の形式の原料排
出ゲ−トを有するベルレス式高炉炉頂裝入装置の模式図
である。

【図３】原料排出ゲ−トを有しないベルレス式高炉炉頂
裝入装置の模式図である。

【図４】炉頂バンカ−から排出される原料の平均粒径の
経時的変化におよぼす原料排出ゲ−トの効果を鉱石につ
いて調査したグラフである。

【図５】炉頂バンカ−から排出される原料の平均粒径の
経時的変化におよぼす原料排出ゲ−トの効果をコ−クス
について調査したグラフである。

【図６】垂直シュ−ト下端での原料の排出重量の分布に
およぼす原料排出ゲ−トの効果を鉱石について調査した
グラフである。

【図７】垂直シュ−ト下端での原料の排出重量の分布に
およぼす原料排出ゲ−トの効果をコ−クスについて調査
したグラフである。

【図８】最大粒径値を示す排出時期と、集合バンカ−に
蓄える原料重量との関係を調査したグラフである。

【図９】集合バンカ−に蓄える原料の割合を変えた場合
の半径方向での粒度偏差と最大粒径値を示す排出時期と
の関係を調査したグラフである。

【符号の説明】

１ 炉頂バンカ− ２ 炉頂バンカ− ３ 流量制御弁 ４ 集合バンカ− ５ 原料排出ゲ−ト ６ 垂直シュ−ト ７ ベルレスシュ−ト ８ 高炉本体 ９ 他の形式の原料排出ゲ−ト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排出部に流量制御弁を有する、水平方向
   に配置された複数個の炉頂バンカ−群と、その下部に設
   置され、原料排出部に開閉自在の原料排出ゲ−トを設け
   た、炉頂バンカ−群からの原料を受け入れる集合バンカ
   −と、集合バンカ−の下部に連設された垂直シュ−ト
   と、垂直シュ−トから排出される原料を炉内に供給する
   ための傾動・旋回自在のベルレスシュ−トから構成され
   る並列バンカ−型ベルレス高炉の原料裝入方法におい
   て、 複数個の炉頂バンカ−群の任意のバンカ−から原料を集
   合バンカ−に排出する際に、あらかじめ該原料排出ゲ−
   トを閉じ、集合バンカ−内に一時原料を蓄えた後に該原
   料排出ゲ−トを炉心と同心円上に開き、集合バンカ−か
   ら垂直シュ−トを通してベルレスシュ−トに原料を供給
   するように構成し、集合バンカ−内に一時蓄える原料の
   重量を制御することによって炉内での裝入物分布の制御
   を行うことを特徴とする並列バンカ−型ベルレス高炉の
   原料裝入方法。