JPH0633122A - ベルレス高炉における原料装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 垂直複数段の炉頂装入バンカ−を有するベル
レス高炉における原料装入方法の提供。 ［構成］ 中空円筒と下段バンカ−間に空隙を有するよ
うに中空円筒を固定、中空円筒の形状を変更することに
より炉頂バンカ−から排出される鉱石、コ−クスの平均
粒径の経時変化を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はベルレス高炉における原
料装入方法に係り、特に複数段の炉頂装入バンカ−を有
するベルレス高炉における原料装入方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】高炉における装入物の分布制御は、炉内
でのガス流れを好適な状態に制御することを目的とし
て、高炉内に装入された原料の炉半径方向や炉円周方向
での堆積状態を制御するものである。炉円周方向での堆
積原料についていうと、 鉱石層厚やコ−クス層厚あるいは鉱石層厚とコ−クス
層厚の比、 鉱石粒径やコ−クス粒径あるいは鉱石粒径とコ−クス
粒径比、 が炉円周方向で分布がなく均一であることが要求され
る。炉半径方向での堆積原料の分布については、と
から決定される通気抵抗の分布を適正に制御することが
肝要である。

【０００３】ベルレス高炉においてはベルレスシュ−ト
の傾動・旋回が自在であり、特に、傾動角を調節しなが
ら原料を炉内に装入することから、炉内半径方向の装入
物の分布制御に好適である。に関しては主としてベル
レスシュ−トの傾動角を経時的に変化させることで達成
する。に関しては、炉頂装入バンカ−からの原料排出
時に原料の平均粒径が経時的に変化するため、炉半径方
向での堆積原料の分布に対して炉頂装入バンカ−からの
原料排出時の原料の平均粒径の経時的な変化の仕方が重
要である（特開昭５６−１０８８０８号公報）。炉頂装
入バンカ−からの原料排出時に原料の平均粒径が経時的
に変化するその挙動を規定する要因は、（１）炉内に如
何に原料が堆積し、（２）如何に排出するか、であり、
炉頂装入バンカ−からの原料の排出挙動の制御とは炉頂
装入バンカ−内での原料の堆積と排出を好適に制御する
ことに他ならない。貯蔵容器内での粉体の流れを制御す
るものとしては、たとえば、 （ａ）容器形状 (三輪茂雄：「粉体工学通論」、
(１９８１)、ｐ.１２５(日刊工業新聞社)) （ｂ）pressure breaker (三輪茂雄：「粉体工学通論」、
(１９８１)、ｐ.１２５(日刊工業新聞社）） （ｃ）insert (J.R.Johanson：Powder Techn
ology、１(１９６７/１９６８)、ｐ.３２８) が知られている。特に（ｃ）は粉体中に直接設置するの
で効果が大きい。同様に粉体中に直接、構造物を設置す
る方法として、特開昭６１−１５７６０４号公報におい
ては、「炉頂バンカ−を高炉軸芯と同軸に高さ方向に２
段設置し、炉内に旋回シュ−トを設けた高炉炉頂装入装
置による高炉の原料装入方法において、下段炉頂バンカ
−内に上下動可能な中空円筒を設置し、この中空円筒と
下段炉頂バンカ−内に粒径の異なる原料を装入し、前記
中空円筒の原料はゲ−ト弁にて排出し、下段バンカ−内
の原料は前記中空円筒を上下動させて排出することを特
徴とする高炉原料装入方法」（図１１参照）あるいは、
「炉頂バンカ−を同一高さ位置に並列設置し、炉内に旋
回シュ−トを設けた高炉炉頂装入装置による高炉の原料
装入方法において、下段炉頂バンカ−内に上下動可能な
中空円筒を設置し、この中空円筒と下段炉頂バンカ−内
に粒径の異なる原料を装入し、前記中空円筒の原料はゲ
−ト弁にて排出し、下段バンカ−内の原料は前記中空円
筒を上下動させて排出することを特徴とする高炉原料装
入方法」を開陳している。「炉頂バンカ−内への原料装
入時の原料の斜面での分級および炉頂バンカ−からの原
料排出時の排出特性を利用して、径方向の粒度分布を適
確に制御し得る原料装入方法を提案する」ものとしてい
る。

【０００４】しかし、上記の特開昭６１−１５７６０４
号公報に示された技術を具体化するためには、少なくと
も中空円筒を上下動させる装置、中空円筒の上端開口部
を閉じるための構造、中空円筒の上端開口部を閉じるた
めの装置が必要である。また、この部位は大量の鉱石、
コ−クスが通過するため、設備のメンテナンス上の問題
がある。これに加えて炉頂装入バンカ−からの原料排出
時に原料の平均粒径の経時的な変化を制御するための情
報検出手段が別途必要である。

【０００５】ここで、中空円筒を上下動させる装置が必
要であるのは、中空円筒内部に堆積した高炉原料は下段
バンカ−下端のゲ−ト弁を開放することで高炉内へ排出
できるが、中空円筒と下段バンカ−に囲まれた空間に堆
積した原料は中空円筒を上に移動させないと排出できな
いためである。

【０００６】中空円筒の上端開口部を閉じるための構造
と中空円筒の上端開口部を閉じるための装置が必要なの
は、中空円筒内に閉じ込める高炉原料の量を調整するた
めである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明は、
かかる問題点を解決することを目的とし、具体的には、
中空円筒を上下動させる装置、中空円筒の上端開口部を
閉じるための構造、中空円筒の上端開口部を閉じるため
の装置が不要で、かつ確実に炉頂装入バンカ−からの原
料排出時に原料の平均粒径の経時的な変化を制御する方
法を提案することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は高炉の炉頂部の
中心軸上に配置された上下二段の炉頂装入バンカ−を有
し、高炉内に原料を供給する高炉内に設置された傾動・
旋回自在のベルレスシュ−トを有するベルレス高炉にお
いて、上下二段の炉頂装入バンカ−を経由して原料を炉
内に装入する際に、予め下段バンカ−の炉下部に設置す
る中空円筒の形状と原料の粒径経時変化のパタ−ンを種
々の形状のものについてデ−タを求めておき、このデ−
タの中から所望のパタ−ンに対応する適切な形状の中空
円筒を採用し、炉頂装入バンカ−から排出される原料の
粒径の経時変化を所望のパタ−ンに制御することを特徴
とする。

【０００９】更に具体的には、高炉の炉頂部に高炉中心
軸上に配置された上下二段の炉頂装入バンカ−を有し、
高炉内に原料を供給する高炉内に設置された傾動、旋回
自由のベルレスシュ−トを有するベルレス高炉におい
て、上下二段の炉頂装入バンカ−を経由して原料を炉内
に装入する際に、下段に配置された炉頂装入バンカ−内
にバンカ−との間に空隙を有するように中空円筒を固定
し、炉頂装入バンカ−から排出される原料の粒径の経時
変化を制御することを特徴とし、また、下段に配置され
た炉頂装入バンカ−内に中空円筒を設置するに際して、
直径と高さを調整した中空円筒を設置し、炉頂装入バン
カ−から排出される原料の粒径の経時変化を制御するこ
とを特徴とし、また、下段に配置された炉頂装入バンカ
−内に中空円筒を設置するに際して、中空円筒下端と炉
頂装入バンカ−との間隙をあらかじめ調整した上で、中
空円筒を設置し、炉頂装入バンカ−から排出される原料
の粒径の経時変化を制御することを特徴とし、また、下
段に配置された炉頂装入バンカ−内に中空円筒を設置す
るに際して、中空円筒の下端を固定し、中空円筒の高さ
を可変自在とし、炉頂装入バンカ−から排出される原料
の粒径の経時変化を制御することを特徴とする。

【００１０】以下図面に基づいて本発明を詳しく説明す
る。

【００１１】

【作用】図１は本発明を実施する際に用いられる装置の
構成例を示す説明図である。図中符号１は装入ベルトコ
ンベア−、２はレシ−ビングシュ−ト、３は上段バンカ
−、４は上段バンカ−３の下端に設けられたゲ−ト弁、
５は下段バンカ−、６は上部シ−ル弁、７は高炉本体、
８は下部シ−ル弁、９は下段バンカ−５の下端に設けら
れたゲ−ト弁、１０はベルレスシュ−ト、１１は粒径経
時変化制御用の中空円筒を示す。

【００１２】まず、図１に示すように、装入ベルトコン
ベア−１から装入された鉱石あるいはコ−クスなどの高
炉原料は、レシ−ビングシュ−ト２を経由して、上段バ
ンカ−３に一時貯えられる。上段バンカ−３に原料の装
入を完了した後、上段バンカ−３の下端に設けられたゲ
−ト弁４を開き、上段バンカ−３に一時貯えられた鉱石
あるいはコ−クスなどの高炉原料を下段バンカ−５に排
出する。ここでゲ−ト弁４の開口部の大きさは、装入ス
ケジュ−ルで決められた時間内に原料の排出が完了する
ように調整する。原料の排出完了後、ゲ−ト弁４を閉
じ、次いで上部シ−ル弁６を閉じて、下段バンカ−５内
部と高炉本体７内部の圧力が等しくなるように下段バン
カ−５内部を加圧する。下段バンカ−５内部の加圧完了
後、下部シ−ル弁８を開放し、次いで下段バンカ−５の
下端に設けられたゲ−ト弁９を開き、下段バンカ−５に
一時貯えられた鉱石あるいはコ−クスなどの高炉原料は
ベルレスシュ−ト１０を経由して高炉本体７に装入され
る。ベルレスシュ−ト１０の傾動角と各傾動角位置での
旋回数が予め決められているため、一連のベルレスシュ
−ト１０の傾動と旋回の動作の開始と完了の時期と、下
段バンカ−５に一時貯えられた鉱石あるいはコ−クスな
どの高炉原料の排出と完了が一致するように、ゲ−ト弁
９を開口する時期が制御されている。また、一連のベル
レスシュ−ト１０の傾動と旋回の動作時間と内に原料の
排出が完了するように、ゲ−ト弁９の開口部の大きさは
調整される。

【００１３】ここで、図１中に示された粒径経時変化制
御用の中空円筒１１の下端は中空円筒１１と下段バンカ
−５の間に間隙を設けて固定しており、中空円筒１１と
下段バンカ−５の間に堆積した高炉原料の排出が可能で
ある。ここで、中空円筒１１の下段バンカ−５の間の間
隙の設定は、閉塞が生じないように少なくとも原料の排
出が可能なだけの間隔が必要である。また、粒径経時変
化制御用の中空円筒１１の形状は単純な円筒形状で充分
であるが、その直径は少なくとも上段バンカ−３から排
出される原料の広がりを受け止めるだけの大きさが必要
である。

【００１４】図２、図３、図４ならびに図５はそれぞれ
下段バンカ−５内で原料の動きを説明する観察結果を示
すものであり、図２は上段バンカ−３から排出された高
炉原料が粒径経時変化制御用の中に円筒１１内に堆積し
ている状態を示す模式図であり、図３は上段バンカ−３
からの高炉原料の排出が完了した状態を示す模式図であ
り、図４はゲ−ト弁９を開にして下段バンカ−５内の原
料の排出を行なっている状態を示す模式図であり、図５
は下段バンカ−５内の原料の排出が完了する直前の状態
を示す模式図である。

【００１５】注目すべきことは、図４において粒径経時
変化制御用の中空円筒１１内に堆積させた高炉原料が主
体となって原料排出が進行し、中空円筒内部に堆積した
高炉原料は下段バンカ−５の下端のゲ−ト弁９を開放す
ることで高炉内へ排出する構造にする必要はない。ま
た、図５において原料全量が排出可能であることから、
中空円筒１１と下段バンカ−５に囲まれた空間に堆積し
た原料を中空円筒１１を上に移動させて、排出する構造
とする必要もない。すなわち、従来例では中空円筒を上
下動させる装置が必要としたものが、本発明においては
かかる装置は全く必要ないことを明らかにした。

【００１６】また、従来例では中空円筒の上端開口部を
閉じるための構造と中空円筒の上部開口部を閉じるため
の装置が必要なのは、中空円筒内に閉じ込める高炉原料
の量を調整するためであるが、本発明では、中空円筒内
に原料が入らないように蓋をする構造を排除するため、
中空円筒内に堆積する原料の量を調整することができな
いが、あらかじめ好適な形状に直径と高さを調整した中
空円筒を設置することでこの問題は解消できる。

【００１７】図６、図７、図８ならびに図９はそれぞれ
図２、図３、図４ならびに図５と比較して中空円筒の形
状を変更した場合を示すものであり、図６は上段バンカ
−３から排出された高炉原料が粒径経時変化制御用の中
空円筒１１内に堆積していく状態を示す模式図であり、
図７は上段バンカ−３からの高炉原料の排出が完了した
状態を示す模式図であり、図８はゲ−ト弁９を開にして
下段バンカ−５内で原料の排出を行なっている状態を示
す模式図であり、図９は下段バンカ−５内の原料の排出
の完了する直前の状態を示す模式図である。図４と同様
に、図８において粒径経時変化制御用の中空円筒１１内
に堆積させた高炉原料が主体となって原料排出が進行
し、「中空円筒内部に堆積した高炉原料は下段バンカ−
下端のゲ−ト弁を開放することで高炉内へ排出」する構
造（従来例）にする必要がなく、また、図９において原
料全量が排出可能であることから、中空円筒と下段バン
カ−に囲まれた空間に堆積した原料を中空円筒を上に移
動させて、排出する構造とする必要もない。かつ、中空
円筒の形状が異なることから、下段バンカ−内での原料
の堆積とかつ排出状態が制御できていることが明瞭であ
る。

【００１８】また、下段バンカ−５内に中空円筒の下端
を固定し、中空円筒の高さを可変自在とすることで、炉
頂装入バンカ−から排出される原料の粒径の経時変化を
操業中に制御することが可能である。ただし、この場合
は粒径経時変化制御用の中空円筒の周囲を大量の鉱石、
コ−クスが通過するため、設備のメンテナンス上の問題
がある。

【００１９】以下実施例により更に詳しく説明する。

【００２０】

【実施例】休止中の実高炉（内容積２５００ｍ³）を用
いて充填調査を行なった。具体的には、図１に模式的に
示したように高炉の炉頂部に高炉中心軸上に配置された
上下二段の炉頂装入バンカ−を有し、高炉内に原料を供
給する高炉内に設置された傾動・旋回自在のベルレスシ
ュ−ト１０を有するベルレス高炉の炉頂装入装置を用い
て、装入ベルトコンベア−から装入される鉱石あるいは
コ−クスのいずれかを、レシ−ビングシュ−ト２を経由
して、上段バンカ−３に一時貯えた。上段バンカ−３へ
の原料の装入を完了した後、上段バンカ−３の下端に設
けたゲ−ト弁４を開き、上段バンカ−３に一時貯えた鉱
石あるいはコ−クスを下段バンカ−５に排出した。ここ
でゲ−ト弁４の開口部の大きさは、実機での装入スケジ
ュ−ルで決められた時間内に原料の排出が完了するよう
に調整した。実績としては、５５〜７０秒の間であっ
た。原料の排出完了後、ゲ−ト弁を閉じた。稼働中の高
炉では、上部シ−ル弁６を閉じて、下段バンカ−５内部
と高炉本体７の内部の圧力が等しくなるように下段バン
カ−５内部を加圧する均圧操作が必要であるが、大気圧
下（常温常圧）で実験したのでこの操作を不要である。
ついで、下部シ−ル弁８を開放し、次いで下段バンカ−
５の下端に設けられたゲ−ト弁９を開き、下段バンカ−
５に一時貯えられた鉱石あるいはコ−クスなどの高炉原
料はベルレスシュ−ト１０を経由して高炉本体７に装入
した。ゲ−ト弁９の開口条件は、一連のベルレスシュ−
ト１０の傾動と旋回の動作時間内に原料の排出が完了す
るように定めた実機の条件を用いて、ゲ−ト弁の開口部
の大きさを調整した。実績としては、５８〜６４秒の間
であった。ただし、ベルレスシュ−ト１０は旋回させ
ず、ベルレスシュ−ト出口端から出てきた鉱石あるいは
コ−クスをベルトコンベア−上に導き、試料を採取し、
粒度分析を行なった。１回の実験に用いた鉱石の重量は
５５ｔｏｎ、コ−クス重量は１８ｔｏｎであった。

【００２１】尚、鉱石−５０ｍｍが９５％、コ−クスは
−７５ｍｍが９０％であった。図１０は原料排出割合と
無次元化粒径との関係を示すグラフであって、このグラ
フはこのときの実験結果（デ−タは鉱石のものである）
をまとめたものであり、中空円筒により、装入ベルトコ
ンベア−、レシ−ビングシュ−ト、上段バンカ−、下段
バンカ−、ベルレスシュ−トを経由した原料の平均粒径
の経時的変化が制御できることを示すものである。

【００２２】従って、予め、中空円筒の形状と平均粒径
の経時的変化のパタ−ンを求めておけば、粒度分布に応
じて、中空円筒の形状を選択することにより容易に所望
の粒度分布に制御できる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明は高
炉の炉頂部の中心軸上に配置された上下二段の炉頂装入
バンカ−を有し、高炉内に原料を供給する高炉内に設置
された傾動・旋回自在のベルレスシュ−トを有するベル
レス高炉において、上下二段の炉頂装入バンカ−を経由
して原料を炉内に装入する際に、予め下段バンカ−の炉
下部に設置する中空円筒の形状と原料の粒径経時変化の
パタ−ンを種々の形状のものについてデ−タを求めてお
き、このデ−タの中から所望のパタ−ンに対応する適切
な形状の中空円筒を採用し、炉頂装入バンカ−から排出
される原料の粒径の経時変化を所望のパタ−ンに制御す
ることを特徴とする。

【００２４】本発明は炉頂装入バンカ−内に中空円筒を
設置し、炉頂装入バンカ−からの排出される鉱石、コ−
クスなどの平均粒径の経時的な変化を制御するにあたっ
て、中空円筒を上下動させる装置、中空円筒の上端開口
部を閉じるための構造が不要であって設備が簡単安価で
よく、かつ、大量の鉱石、コ−クスが通過する部位に複
雑な機構を設置する必要がないため、設備のメンテナン
スの問題も解消できる。

【００２５】かつ確実に炉頂装入バンカ−からの原料排
出時に原料の平均粒径の経時的な変化を制御できること
から、傾動・旋回が自在のベルレスシュ−トを用いて原
料を高炉内に装入するにあたって、特に、炉半径方向で
の堆積原料の装入物の分布制御に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する際に用いられる装置の構成例
を示す説明図である。

【図２】上段バンカ−から排出された高炉原料が粒径経
時変化制御用の中空円筒内に堆積していく状態を示す模
式図である。

【図３】上段バンカ−からの高炉原料の排出が完了した
状態を示す模式図である。

【図４】ゲ−ト弁を開にして下段バンカ−内で高炉原料
の排出状態を示す模式図である。

【図５】下段バンカ−内の原料の排出の完了する直前の
状態を示す模式図である。

【図６】図２に示す中空円筒の形状を変更した場合、高
炉原料が中空円筒内に堆積していく状態を示す模式図で
ある。

【図７】図６の上段バンカ−からの高炉原料の排出が完
了した状態を示す模式図である。

【図８】ゲ−ト弁を開にして下段バンカ−内で高炉原料
の排出を行なっている状態を示す模式図である。

【図９】下段バンカ−内の高炉原料の排出の完了する直
前の状態を示す模式図である。

【図１０】高炉原料排出割合と無次元化粒径との関係を
示すグラフである。

【図１１】従来例の高炉原料装入装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 装入ベルトコンベア− ２ レシ−ビングシュ−ト ３ 上段バンカ− ４ ゲ−ト弁 ５ 下段バンカ− ６ 上部シ−ル弁 ７ 高炉本体 ８ 下部シ−ル弁 ９ ゲ−ト弁 １０ ベルレスシュ−ト １１ 中空円筒 １２ 滑車 １３ ロ−プ １５ 滑車 １６ ロ−プ １７ 上蓋 １８ 取付治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛島 崇 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 板谷 宏 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉の炉頂部の中心軸上に配置された上
   下二段の炉頂装入バンカ−を有し、前記高炉内に原料を
   供給する前記高炉内に設置された傾動・旋回自在のベル
   レスシュ−トを有するベルレス高炉において、前記上下
   二段の炉頂装入バンカ−を経由して原料を炉内に装入す
   る際に、予め下段バンカ−の炉下部に設置する中空円筒
   の形状と原料の粒径経時変化のパタ−ンを種々の形状の
   ものについてデ−タを求めておき、このデ−タの中から
   所望のパタ−ンに対応する適切な形状の中空円筒を採用
   し、炉頂装入バンカ−から排出される原料の粒径の経時
   変化を所望のパタ−ンに制御することを特徴とするベル
   レス高炉における原料装入方法。