JPH0637649B2 - 高炉操業における炉芯固体還元剤層の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高炉操業における炉芯固体還元剤層の通気性
および通液性を良好に保ち、操業安定性を高めつつ炉底
周辺部耐火壁の耐久性を高めることのできる方法に関す
るものである。尚本明細書では、固体還元剤として最も
代表的なコークスを用いる場合を主体にして説明を進め
る。

［従来の技術］ 高炉を安定にしかも効率良く操業するには、炉内を上昇
するガス流分布を適正に制御することが重要である。た
とえば第１図は高炉操業状況を示す断面模式図であり、
図中Ｏは鉱石、Ｃはコークス、Ｋは塊状帯、ＳＭは軟化
融着帯、Ｃｏは炉芯コークス、Ｌはレースウェイ、Ｂは
羽口、Ｆは溶銑、Ｅは出湯口を夫々示す。即ち高炉頂部
から交互に装入される鉱石ＯとコークスＣは層状を呈し
つつ徐々に降下し、羽口Ｂから吹込まれる熱風とコーク
スとの反応によって生成する還元性ガス（ＣＯ）の作用
で鉱石Ｏは塊状帯Ｋを降下しつつ徐々に還元され、軟化
融着帯ＳＭを形成した後炉芯コークス層Ｃｏの隙間を伝
って炉底部に溜まる。そしてこの溶銑Ｆは、定期的にま
たは連続的に出湯口Ｅより抜き出される。

この様な高炉操業の効率および安定性を高めるための制
御法については多くの提案がなされているが、現在のほ
ぼ確立した考えでは、たとえば本願出願人の出願に係る
特開昭６０−５６００３号公報に既に記載し、また実公
昭６１−４２８９６号や特開昭６１−２２７１０９号に
も開示されている様に、高炉上昇ガスを中心流化して軟
化融着帯ＳＭの形状を逆Ｖ字形に維持したときに操業効
率が最も高く且つ安定すると言われている。そこでこの
様な操業状況を確保するための手段として、鉱石Ｏやコ
ークスＣの装入方法、積層形状、通気性等について様々
の改良研究が進められているが、それらの研究の殆んど
は、軟化融着帯ＳＭの形状改善あるいは該融着帯よりも
上方の塊状帯Ｋにおける上昇ガス流の適正化、更には鉱
石ＯとコークスＣの積層形状の改善等に主眼を置くもの
であり、前述の公報に開示したものもその様な主旨に沿
うものであった。これに対し軟化融着帯ＳＭよりも下方
に位置する炉芯コークス層Ｃｏの性状等が操業効率等に
どの様な影響を及ぼすか、といった点について研究され
たことはない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは、かねてより高炉操業の効率および安定性
の向上を目的として研究を進めているが、今回、過去の
数多くの高炉解体調査の結果を統計的に整理し、更に高
炉内の物質移動シミュレーションを検討した結果次の様
な事実を明らかにすることができた。

即ち第１の事実は、軟化融着帯ＳＭの形状が炉芯コーク
ス層Ｃｏの通気性の良否によって大きく左右されるとい
う点であり、炉芯コークス層Ｃｏの通気性が良好である
ときは吹き込まれたガスが炉の軸心部に集まって中心流
を形成し、軟化融着帯ＳＭの形状は適正な逆Ｖ字形に維
持され、安定した操炉状況が保たれる。ところが炉芯コ
ークス層Ｃｏの通気性が悪くなると、上昇ガスの周辺流
比率が高くなりはじめて遂には軟化融着帯ＳＭはＷ字形
となり、操炉状況は極めて不安定になってくる。こうし
た現象は第２、３図の一部断面模式図によって説明する
ことができる。即ち第２図は炉芯コークス層Ｃｏの通気
性が良好に保たれている場合の状況を示したものであ
り、羽口Ｂから吹込まれる熱風は、通気性の良い炉芯コ
ークス層Ｃｏの中心部まで進入し易くなっているので、
同図中の白抜き矢印で示す如く炉軸心寄りのガスが多く
なり、上昇ガスは中心流を形成し軟化融着帯ＳＭの形状
も逆Ｖ字形で安定に保たれる。また軟化融着帯ＳＭが逆
Ｖ字型を形成することによって、ガス流は一層中心流の
傾向を強める。これに対し第３図は炉芯コークス層Ｃｏ
の通気性が悪い場合の状況を示したものであり、炉芯コ
ークス層Ｃｏの通気抵抗が大きいため羽口Ｂから吹込ま
れる熱風は高炉壁面方向に分流せざるを得ず、それに伴
なって周辺部の鉱石Ｏが早い位置（高い位置）で還元を
受けはじめ、従って軟化融着帯ＳＭはＷ字形となり炉壁
に近い側の高さ方向への通気抵抗は一層小さくなって上
昇ガスの周辺流が更に助長され、炉況は著しく不安定に
なる。

また本発明者らによって確認されたもう一つの事実は、
炉芯コークス層Ｃｏの通液性の良否によって炉底周辺壁
の侵食速度が著しく変わってくるという点である。こう
した事実は第４、５図に示す炉床部の横断面略図によっ
て説明することができる。即ち第４図は炉芯コークス層
Ｃｏの通液性が良好である場合における出銑中の溶銑Ｆ
の流れを示すものであり、溶銑Ｆは実線矢印で示す様に
炉芯部中心を含めて炉床部全体から万遍なく出湯口Ｅ方
向へ流れるため、炉底周辺壁が集中的に侵食を受ける様
なことはない。ところが炉芯コークス層Ｃｏの通液性が
悪くなって炉芯部の通液抵抗が大きい場合は、第５図に
実線矢印で示す如く出銑中の溶銑Ｆは周辺流を形成せざ
るを得ず、炉底周辺壁は著しい侵食を受けることにな
る。

本発明はこの様な炉芯コークス層の通気性および通液性
に由来する問題点に着目してなされたものであって、そ
の目的は、炉芯コークス層の通気性および通液性を良好
に保ち、高炉操業を効率良く安定に維持すると共に炉底
周辺壁の侵食を抑えて高炉の延命化を図ろうとするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成することのできた本発明に係る制御法
の構成は、 高炉頂部からコークスおよび鉱石を交互に装入してコー
クス層および鉱石層を積層していくに当たり、 高炉操業の進行につれて更新されていく炉芯コークス層
の通気性および通液性を制御する方法であって、 通気性・通液性の向上に適した良質固体還元剤を固体還
元剤層の高炉頂部軸心領域部に装入するか、または／お
よび、固体還元剤を鉱石層の高炉頂部軸心領域部に装入
すると共に、 前記高炉頂部軸心領域部は、高炉頂部の中心から少なく
とも半径０．０３Ｒ_ｔ（但し、Ｒ_ｔは高炉頂部半径）ま
での軸心部領域と定め、 該高炉頂部軸心領域部内に装入される良質固体還元剤ま
たは固体還元剤の量が、全装入固体還元剤量の0.2重量
％以上を占める様に装入するところに要旨を有するもの
であり、この場合、炉芯固体還元剤層の更新期間に応じ
て定まる（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ：ｒ_ｔは前記高炉頂部軸心領域部
の半径、Ｒ_ｔは上記と同じ意味）と（ｒ_ｈ／Ｒ_ｈ：ｒ_ｈ
は上記半径ｒ_ｔ内へ装入される高炉頂部軸心装入固体還
元剤によって更新される炉芯部更新領域、Ｒ_ｈは炉床部
半径を意味する）の関係を考慮し、炉頂軸心装入固体還
元剤の装入半径を定めて所定の固体還元剤を装入するこ
とにより、制御精度を一層高めることができる。

［作用および実施例］ 本発明者らは、炉芯コークスの通気性および通液性が高
炉操業効率や炉底部周辺壁の侵食に重大な影響を与える
という知見を基に、こうした事実を操業効率の向上に役
立てようとして研究を行った。そしてまず炉芯コークス
の更新が炉頂部の主にどの位置へ挿入されるコークスに
よって進行していくかということを明らかにする為、第
６図に略示する如く高炉の1/37縮小全周模型を用いてコ
ークスの降下状況をシミュレートした。

尚上記シミュレーションにおいては、羽口部に相当す
る位置に抜き出し口Ｅｘを設けて供試コークスを所定速
度で抜き出すことにより、実炉の羽口部から吹き込まれ
る熱風によるコークスの燃焼消費を再現せしめ、また
炉底部は昇降可能な円形テーブルで形成すると共に実験
中は所定速度で降下させることによって、実炉における
炉芯コークスＣｏの消費（燃焼および溶銑への浸炭・溶
解）を再現した。

結果は第６図に併記する通りであり、装入コークスのう
ち炉軸心部におけるある特定領域よりも外周側に装入さ
れるコークスＣは、円錐状を呈する炉芯コークス層Ｃｏ
の傾斜面に沿って周辺方向へ流れ、前記の様にして燃
焼・消費されていき、一方炉軸心部におけるある特定領
域内に装入されたコークスＣは炉軸心部に沿ってほぼ垂
直に降下し炉芯コークス層Ｃｏとして堆積していく。尚
実炉においては、炉芯コークス層Ｃｏは燃焼および溶銑
への浸炭・溶解等により徐々に消費されるが、炉軸心部
を降下してくるコークスによる補給を受けて平衡状態を
保っており、ある時期に存在していた炉芯コークス層Ｃ
ｏのすべてが新しい装入コークスで置換されるのに要す
る時間は、高炉の形状や操業条件等によっても異なるが
通常は７〜１４日程度であると考えられている。

いずれにしても第６図の結果から明らかにされること
は、炉芯コークス層Ｃｏの更新が炉軸心部の極く限られ
た領域に装入されるコークスによってなされているとい
う事実であり、このことから炉芯コークス層Ｃｏの通気
性や通液性を改善しようとすれば、炉軸心部の極く限ら
れた領域へ装入されるコークスのみを改質しておけばよ
いという指針が得られた。

そこで、炉軸心部へ装入するコークス（以下軸心装入コ
ークスということがある）による炉芯コークス層Ｃｏの
更新状況を定量的に把握するため、更に検討を進めた。

第７図は、炉頂軸心部の無次元半径（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ：但し
ｒ_ｔは炉軸心からの任意の半径、Ｒ_ｔは炉頂半径を示
す）が0.06,0.08,0.10,0.12となる各軸心部領域に軸心
装入コークスＣｔとしてトレーサーコークスを送り込
み、該トレーサーコークスによる炉芯コークス層Ｃｏの
更新状況（炉芯部におけるトレーサーコークスの濃度分
布）を示したものであり、トレーサーコークスによる炉
芯コークス層Ｃｏの更新領域は炉頂軸心部におけるトレ
ーサーコークスの装入半径（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）に依存してお
り、ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ＝0.12の場合には、炉底周辺部の一部を
除く全ての領域でトレーサーコークスの濃度が１００％
になることを示している。この結果からも、炉芯コーク
ス層Ｃｏが炉頂軸心部へ装入されるコークスによって更
新されていくことを確認することができ、従って炉頂軸
心部へ装入するコークスの粒径や粒度分布、あるいは冷
間若しくは熱間強度等を調整すれば、炉芯コークスＣｏ
の通気性や通液性を任意に適整し得ることが期待され
る。

また第８図は、炉頂軸心部におけるトレーサーコークス
の装入半径（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）と、炉芯コークス層Ｃｏがト
レーサーコークスによって１００％更新される領域（ｒ
_ｈ／Ｒ_ｈ：但しｒ_ｈは軸心装入コークスによって更新さ
れる炉芯コークス層Ｃｏの半径、Ｒ_ｈは炉床半径を示
す）との関係を示したものであり、実線(a)は実炉にお
ける炉芯コークスの全量更新期間を１０日、破線(b)は
同更新期間を７日、破線(c)は同更新期間を１４日と夫
々仮定した場合の結果を示している。これらの結果よ
り、（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）と（ｒ_ｈ／Ｒ_ｈ）の関係を求める
と、更新期間が１０日、７日、１４日のものは、第８図
の実線(a)および破線（ｂ），（ｃ）に対応して下記式
，，によって表わすことができる。

…（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）＝0.164（ｒ_ｈ／Ｒ_ｈ） ＋0.052 …（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）＝0.227（ｒ_ｈ／Ｒ_ｈ） ＋0.073 …（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）＝0.114（ｒ_ｈ／Ｒ_ｈ） ＋0.036 従って高炉炉芯コークス層Ｃｏの更新期間に応じて上記
式〜等における左辺の値が右辺の値を上回る様に、
即ち第８図において（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）が各線(a),(b),(c)
を上回る様に軸心装入コークスＣｔの半径（ｒ_ｔ）を設
定してやれば、炉芯コークスＣｏを軸心装入コークスＣ
ｔによって確実に更新させることができる。尚上記では
実炉における更新期間は通常７日〜１４目日の範囲に収
まる旨説明したが、高炉の種類や操業条件等によって該
更新期間が１４日を超え、（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）の値が第８図
の線(c)よりも下回ることもあり得ることを想定し、本
発明では（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）≧0.03、即ちｒ_ｔ≧0.03Ｒ_ｔと
定めた。

尚「軸心装入コークスによる炉芯コークス層の１００％
更新」という観点のみからすると、（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）の値
は大きければ大きいほど好ましく上限を定める必要はな
い。しかしながらこの値が大きくなり過ぎると、軸心装
入コークスのうち外周側に位置するコークスの殆んどは
炉芯コークス層Ｃｏに取り込まれることなく熱風との反
応で燃焼・消費されることとなり、良質コークスの消費
量がいたずらに増加するだけであるので、経済性を考え
ると（ｒ_ｔ／Ｒ_ｔ）は0.3以下、即ち（ｒ_ｔ≦0.3Ｒ_ｔ）
に設定するのがよいが、より確実を期してｒ_ｔを０．３
Ｒ_ｔよりも若干高目に設定することも勿論可能である。

従って上記の要件を満たす様に軸心装入コークスの装入
半径を設定し、適正な粒度構成を有し且つ冷間・熱間圧
壊強度の優れた良質コークス（即ち通気性の向上に適し
たコークスを意味する）を当該半径領域へ装入すれば、
炉芯コークス層は当該良質コークスで占められることに
なり、第２図で説明した様に高炉上昇ガスは中心流を形
成すると共に軟化融着帯は逆Ｖ字型を安定に保ち、高い
操業効率が保障されるばかりでなく、出湯時の溶銑は第
４図で説明した如く炉床部を万遍無く通過して全方向か
ら出湯口方向へ流れることとなり、炉底周辺壁の溶損も
最小限に抑えられる。

前記説明においては、軸心装入コークスとして良質コー
クスを装入すると述べてきたが、このことはその周辺に
装入されるコークスは汎用されている通常コークスで良
いことを意味する。そこで良質コークスと通常コークス
を区分して装入する方法について、２つの例（第１０
図、第１１図）を挙げて説明する。

まず第１０図(A),(B)（炉頂部の縦断模式図）に示すベ
ル式高炉では、原料装入用ベル１とは別に、炉頂軸心部
を指向する良質コークス専用の装入シュート２を配設し
ておき、通常コークスＣ_Ａを装入するに先立って炉頂軸
心部に適量の良質コークスＣ_Ｂを装入して［第１０図
(A)］、次いでその外周側へベル１から通常コークスＣ
_Ａを装入する［第１０図(B)］。後で装入された通常コ
ークスＣ_Ａは良質コークスＣ_Ｂで堰とめられる為軸心部
に入り込むことができず、したがって中心装入コークス
は良質コークスで占められることになる。また第１１図
(A),(B)はベルレス式高炉の場合で、旋回式分配シュー
ト３が備えられている。まず分配シュート３を直下方向
に向けた状態で炉頂軸心部に適量の良質コークスＣ_Ｂを
装入し［第１１図(A)］、次いで分配シュート３を傾斜
（炉壁方向に指向）させて旋回させながら、良質コーク
スＣ_Ｂ装入部の外周側に通常コークスＣ_Ａを装入する
［第１１図(B)］。

ところでこれまでの説明では、炉芯コークス層Ｃｏの１
００％を良質の軸心装入コークスで更新する、という想
定の下で前述の第１０図(B)や第１１図(B)に示す如く、
各コークス層の全てにおいて炉軸心部に軸心装入コーク
スを入れるという操業形態を仮定して軸心装入コークス
の装入領域を定めた。しかし実際には炉芯コークス層Ｃ
ｏのすべてが通気性・通液性の向上に適した良質コーク
スで更新されなければならない訳ではなく、炉芯コーク
ス層Ｃｏが常時一定量以上の良質コークスで占められる
様にコントロールしてやれば、炉芯コークス層Ｃｏの通
気性および通液性は十分良好に保たれるものと考えられ
る。そこでこの様な観点に立って更に実験を重ねた結
果、炉芯コークス層Ｃｏ中に占める良質コークスの賦存
量がおよそ５重量％を超える様に軸心装入コークス量を
調整してやれば、本発明の目的にかなう通気・通液性の
炉芯コークス層Ｃｏを得ることができ、かかる良質コー
クス賦存量を確保するためには、前記［１］式で規定さ
れる炉軸心部領域に、通気・通液性の向上に適したもの
として装入される良質コークスが装入される全コークス
量の0.2重量％以上を占める様に、良質コークスの軸心
装入量を調節すればよいことが分かった。

第９図は、実高炉を使用し、炉頂へコークスを別装入し
たとにおけるコークス軸心装入量（全装入コークス量に
対する割合）と炉下部圧力損失の低下量との関係を調べ
た結果を示したものである。この図からも明らかである
様に炉下部圧力損失は、炉頂軸心部へのコークス装入量
の増大とともに低下してきており、その低下量は、コー
クス装入量が約０．２％付近から生じている。即ち、良
質コークスを全コークス装入量の約０．２％以上となる
様に炉頂軸心部へ装入すれば、炉下部（炉芯コークス層
を含む）の通気性を良好に保つことができる。

従って第１０図、第１１図に示した様に、コークス装入
の１チャージ（１チャージとは第１１図(B)においてＵ
で示す単位、即ちコークス層と鉱石層の両方で完結され
る積層状態の基本装入単位を意味する）毎に良質コーク
スＣ_Ｂを中心装入しなければならない訳ではなく、軸心
装入コークスを良質コークスと通常コークスの混合物と
して良質コークスの配合比を変えたり、２〜５チャージ
の中から選ばれる任意チャージにおいて良質コークスＣ
_Ｂの軸心装入を行なったり、あるいは１チャージ内のコ
ークス装入を複数バッチに分けて２〜数バッチの中から
選ばれる任意バッチにおいて良質コークスＣ_Ｂの中心装
入を行なう方式等を採用し、炉軸心部に装入される良質
コークスの割合を調節することも勿論可能である。

この様な方法を採用しながら、第６図や第８図で説明し
た様な軸心装入コークスの必要半径（ｒ_ｔ）領域内の良
質コークスＣ_Ｂ装入量が全コークス装入量の0.2重量％
以上を占める様に調整すれば、炉軸心部を適量の良質コ
ークスが降下し、これらが炉芯コークス層Ｃｏの更新に
利用されて炉芯コークスＣｏを通気・通液性の優れたも
のとすることができる。

上記説明においては、コークス層の軸心部に良質コーク
スを装入する場合（以下、コークス層改造方法というこ
とがある）について述べたが、コークス層については従
来の如く通常コークスＣ_Ａのみの装入とし、鉱石層の装
入に当たって軸心部に良質コークスを装入する様にして
も同様の効果が得られることが分かった。またこの方法
であれば、通常コークスであっても炉芯においては良質
コークスとして作用することも分かったので以下説明す
る。

第１２図(A),(B)は第１０図(A),(B)と同じベル式高炉の
場合であり、原料装入用ベル１とは別に炉頂軸心部のみ
にコークスＣを装入するためのシュート４を設けてい
る。コークス層Ｃはベルからの一斉（若しくは数バッチ
分割）投入によって形成されている。そしてその上へ鉱
石層Ｏを形成するに当たっては、鉱石Ｏを装入するに先
立ってまず炉頂軸心部へシュート４から所定量のコーク
スＣを装入し［第１２図(A)］、次いでその外周側レベ
ル１から鉱石Ｏを装入する［第１２図(B)］。そうする
と炉頂軸心部はコークスＣで占められているためこれが
堰として作用し鉱石Ｏは炉頂軸心部へ流入することがで
きず、その結果、炉内における周辺側は鉱石層Ｏとコー
クス層Ｃが相互に重なり合った通常の堆積構造となる
が、炉軸心部は実質的にコークスＣのみからなる柱状層
となる。

ところで高炉内においては、羽口から吹込まれる熱風と
コークスの反応により生成する還元性のＣＯ含有ガスが
鉄鉱石に触れながら上昇するが、その過程において鉄鉱
石の還元反応が以下の如く進行し、 Ｆｅ_２Ｏ_３＋ＣＯ→２ＦｅＯ＋ＣＯ_２ ＦｅＯ＋ＣＯ→Ｆｅ＋ＣＯ_２ 生成したＣＯ_２はコークス層Ｃを通過する過程で下記反
応式によって還元され、若再び還元性のＣＯ含有ガスが
形成されて上層側の鉄鉱石の還元反応に利用される。

ＣＯ_２＋Ｃ→２ＣＯ 従って各コークス層Ｃ内のコークス粒子は、その直下の
鉱石層Ｏを通過する過程で生成したＣＯ_２との反応によ
り表面から徐々にやせ細って細粒化していくことになる
（ソリューションロス反応）。ところが上記第１２図
(A),(B)に示した様な方法で軸心部を実質的にコークス
Ｃのみからなるものとしておけば、該軸心部を上昇する
ガスは鉱石と接触することがなく従って酸化されること
もないので、還元性ＣＯガスのままの状態で上昇する。
その結果軸心部のコークスＣが［ＣＯ_２＋Ｃ→２ＣＯ］
のソリューションロス反応を受けて細粒化する様な恐れ
はなくなり、通常コークスであっても粗粒状態を保った
まま炉芯コークス層Ｃｏを更新していくこととなり、前
記と同様に通気性および通液性の優れた炉芯コークス層
が維持されることになる。

この方法（以下鉱石層改造方法ということがある）は炉
軸心降下時におけるコークス粒の微細化を抑制すること
によって炉芯コークス層Ｃｏの性状を改善するものであ
り、前に述べたコークス層改造方法に比べると、良質コ
ークスを使わなくとも目的を達成し得るという点で経済
的な方法と言うことができる。もっとも鉱石層改造方法
を実施する場合でも、炉頂中心部から鉱石層内に中心装
入されるコークスの一部もしくは全部に良質コークスを
使用すれば、堆積圧力による降下時の細粒化も防止さ
れ、炉芯コークス層の通気・通液性の低下を一層確実に
防止することができるので好ましい。尚、鉱石層改造方
法を実施する場合においてもコークス層改造方法と同じ
様に全チャージ、全バッチにおいてコークス中心装入を
行なう必要はなく、数チャージ毎、数バッチ毎に所望の
頻度で中心装入を行なえば良い。またコークス層改造方
法を鉱石層改造方法と組み合わせて実施することも本発
明の技術的範囲に含まれる。

尚本発明で炉芯コークス構成材として軸心装入される固
体還元剤のうち代表的なものは、熱間・冷間圧壊強度が
高く且つ粒度調整された良質コークスであるが、良質コ
ークスに代えて他の炭素質物質、たとえば炭化珪素煉
瓦、黒鉛煉瓦、木炭等を粒度調整して中心装入し、ある
いは良質コークスと併用することも勿論可能である。

また前記第１０〜１２図の装入例では軸心装入するもの
を除き、通常の装入原料はすべて炉頂壁側からの周辺装
入方式とし、装入原料の流動によって炉軸心方向へ充填
する方法を採用しているので、各装入物の堆積状態はＶ
字形を呈している。しかしながら炉頂装入時の堆積形状
は勿論Ｖ字形に限られる訳ではなく、たとえば分配シュ
ートを利用して原料の装入位置を軸心部から炉壁方向へ
徐々にずらしながら旋回装入する方法を採用し、装入原
料の堆積状態を略水平にすることも可能である。

次に実炉を使用した操業実験結果を示す。

マーカーを含有させたトレーサーコークスを約２か月間
に亘って炉頂軸心部へ装入し、羽口先コークスをサンプ
リングすることによってトレーサーコークスがどの様な
割合で炉芯コークスの更新に寄与していくかを調べた。
尚炉頂軸心部へのトレーサーコークスの装入量は段階的
に増加し、炉芯コークスの全量更新期間を考慮してサン
プリングの２週間前から１５０kg／チャージ一定とし、
トレーサーコークスの炉頂軸心部における堆積範囲（ｒ
_ｔ／Ｒ_ｔ）は約0.06とした。トレーサーコークスの中心
装入はベルからの通常コークス装入後（鉱石装入前）に
行ない、トレーサーコークス１５０kg／チャージ装入時
の炉頂軸心部におけるトレーサーコークス濃度は１８％
とした。

第１３図は上記の実験により得た結果を示すものであ
り、炉芯コークス層内におけるトレーサーコークスの濃
度分布を示している。この結果からも明らかである様
に、トレーサーコークスの炉頂軸心部への装入量が極く
わずかであるため、トレーサーコークス濃度が１８％を
示す領域は非常に小さいが、濃度分布の形状は第６図に
示した実験結果と酷似しており、炉頂中心部への装入コ
ークスによって炉芯コークスの性状をコントロールし得
ることが確かめられる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、炉頂軸心部におけ
る特定領域に特定量以上の良質固体還元剤を装入し、あ
るいは鉱石装入量を少なくして降下時の細粒化を抑制す
ることによって、炉芯固体還元剤層の通気性および通液
性を良好に保ち、高炉操業状況を安定に保つと共に高レ
ベルの操業効率を得ることができると共に、炉底周辺部
の溶損を抑えて寿命延長に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高炉操業時の内部状況を示す断面模式図、第２
図は安定した操業状況を示す要部断面模式図、第３図は
不安定な操業状況を示す要部断面模式図、第４、５図は
出銑時における溶銑の流れを示す説明図、第６図は模擬
実験炉を用いた装入原料の降下状況を示す説明図、第
７、８図は模擬実験結果を示すグラフ、第９図はコーク
ス軸心装入量と炉下部圧損低下量の関係を示すグラフ、
第１０〜１２図は本発明で採用される原料装入法を示す
断面説明図、第１３図は実際の高炉を用いた実験結果を
示すグラフである。 Ｏ：鉱石（層） Ｃ：コークス（固体還元剤）層 Ｋ：塊状帯、ＳＭ：軟化融着帯 Ｂ：羽口、Ｌ：レースウェイ Ｃｏ：炉芯コークス（固体還元剤） Ｆ：溶銑、Ｅ：出湯口 Ｃｔ：トレーサーコークス １：ベル ２，４：原料装入シュート ３：分配シュート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上條 綱雄 兵庫県神戸市中央区港島中町６―14 (56)参考文献 特開 昭55−62106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56003（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高炉頂部から固体還元剤および鉱石を交互
   に装入して固体還元剤層および鉱石層を積層していくに
   当たり、 高炉操業の進行につれて更新されていく炉芯固体還元剤
   層の通気性・通液性を制御する方法であって、 通気性・通液性の向上に適した良質固体還元剤を固体還
   元剤層の高炉頂部軸心領域部に装入するか、または／お
   よび、固体還元剤を鉱石層の高炉頂部軸心領域部に装入
   すると共に、 前記高炉頂部軸心領域部は、高炉頂部の中心から少なく
   とも半径０．０３Ｒ_ｔ（但し、Ｒ_ｔは高炉頂部半径）ま
   での軸心部領域と定め、 該高炉頂部軸心部領域内に装入される良質固体還元剤ま
   たは固体還元剤の量が、全装入固体還元剤量の0.2重量
   ％以上を占める様に装入することを特徴とする高炉操業
   における炉芯固体還元剤層の制御方法。
2. 【請求項２】高炉頂部から固体還元剤および鉱石を交互
   に装入して固体還元剤層および鉱石層を積層していくに
   当たり、 高炉操業の進行につれて更新されていく炉芯固体還元剤
   層の通気性・通液性を制御する方法であって、 通気性・通液性の向上に適した良質固体還元剤を固体還
   元剤層の高炉頂部軸心領域部に装入するか、または／お
   よび、固体還元剤を鉱石層の高炉頂部軸心領域部に装入
   すると共に、 前記高炉頂部軸心領域部は、高炉頂部の中心から少なく
   とも半径０．０３Ｒ_ｔ（但し、Ｒ_ｔは高炉頂部半径）ま
   での軸心部領域と定め、 該高炉頂部軸心部領域内に装入される良質固体還元剤ま
   たは固体還元剤の量が、全装入固体還元剤量の0.2重量
   ％以上を占める様に装入する他、 炉芯固体還元剤層の更新期間に応じて定まる（ｒ_ｔ／Ｒ
   _ｔ：ｒ_ｔは前記高炉頂部軸心領域部の半径、Ｒ_ｔは上記
   と同じ意味）と（ｒ_ｈ／Ｒ_ｈ：ｒ_ｈは上記半径ｒ_ｔ内へ
   装入される高炉頂部軸心装入固体還元剤によって更新さ
   れる炉芯部更新領域、Ｒ_ｈは炉床部半径を意味する）の
   関係を考慮し、炉頂軸心装入固体還元剤の装入半径を定
   めて所定の固体還元剤を装入することを特徴とする、高
   炉操業における炉芯固体還元剤層の制御方法。