JPH07268411A

JPH07268411A - 高炉の炉芯活性化方法

Info

Publication number: JPH07268411A
Application number: JP5936894A
Authority: JP
Inventors: Takuo Eto; 卓穂江渡; Kanji Takeda; 幹治武田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】高炉炉芯部の通気・通液性を長期間確保する
ことのできる高炉の炉芯活性化方法の提案。【構成】コークス、鉱石を層状に装入して操業する高
炉において、高炉炉頂に装入するコークスを無次元半径
で0.15〜0.25の環状範囲内に細粒コークスを、その他の
範囲には通常のコークスを装入する高炉の炉芯活性化方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉の炉芯活性化技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉内部には、レースウェイ先端にコー
クスの運動の少ない山形状の領域、いわゆる炉芯が存在
する。この炉芯を構成するコークスの粒度が低下した
り、炉芯の空隙が低下したりすると、炉芯の通気・通液
性が悪化し、送風圧の上昇、スリップの多発、排滓性の
悪化を引き起こす。

【０００３】炉芯不活性とは炉芯のコークスの粒径低下
によるガス流れが低下した状態をいい、このような現象
は、（１）炉芯のコークスが、レースウェイ内およびそ
の近傍で熱衝撃を受け、その強度を低下するとともにコ
ークス間の摩擦によって粉化し、粉化コークスが滴下帯
と炉芯との境界に蓄積すること、（２）また、羽口から
吹き込んだ微粉炭のうち、羽口内で燃えきれなかった未
燃焼の微粉炭が同様に滴下帯と炉芯の境界（炉芯の表層
部）に堆積すること、に由来している。

【０００４】このような不活性状態に陥った炉芯を活性
化させる試みが従来より数多くなされてきた。例えば特
公昭６４−９３７３号公報には、高炉炉頂部の炉中心部
に選択的に通気性の良いコークスを装入し、かつ炉中心
部の鉱石層厚分率をその他の部分のそれより低下させて
炉芯を活性化させる方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の方法で
は、炉中心部に通気性の良いコークスが選択的に充填さ
れ、一時的に通気性は改善されるが、このように通気性
が良好な時には、逆にレースウェイ内およびその近傍で
発生した粉や羽口内で燃えきれなかった未燃焼の微粉炭
が、炉芯の表層部から炉芯にガス流れとともに移動し、
次々に堆積し目詰まりを起こし、ガスの炉中心部への流
入の維持ができなくなる。すなわち長期にわたって炉芯
を活性化することが困難であった。そして最悪の場合、
炉芯への熱供給の低下、すなわち冷え込みにまで至るこ
とになった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、炉芯の通気・通液性を長期間確保することのできる
高炉の炉芯活性化方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題解決のための手段】本発明は、コークス、鉱石を
層状に装入して操業する高炉操業法において、高炉炉頂
のコークス装入層の無次元半径（ｒ／Ｒ）0.15から0.25
までの環状範囲内に細粒のコークスを装入することを特
徴とする高炉の炉芯活性化方法である。ただし、Ｒは炉
頂部のコークス装入層の炉半径、ｒは炉頂部の細粒コー
クス装入環状部の半径である。

【０００８】

【作用】高炉炉下部での粉体の挙動を明らかにするた
め、本発明者らは図２に示すような実炉（内容積２５８
４ｍ³）の炉下部の１／２０の縮尺模型装置を用いて、
上部からは液体を滴下させ炉下部の羽口から粉体を吹き
込み、炉内に滞留する粉体の分布、炉外への飛び出し挙
動の測定をおこなった。なお、この模型装置の幅は360m
m、高さ 850mm、奥行きは40mmである。

【０００９】この模型装置は、つぎのように構成されて
いる。４はタンクであり、このタンクから充填粒子（粗
粒）７を配置した炉下部相当部へ毛細管５を経由して水
滴を滴下できる。また羽口８より空気１６とともにテー
ブルフィーダー６より供給される粉体を吹き込む。９は
液収集箱であり、１０はこの箱で収集した液量を計るロ
ードセルである。また１２は水槽であり、１１は水槽１
２の水をタンク４に送水するポンプである。

【００１０】また上記の模型装置を用いて行った実験結
果をシミュレートできる数式モデルを開発し、その数式
モデルを用い炉下部の粒子充填構造が粉体の挙動に及ぼ
す影響を検討した。それらの計算結果の一例を図３、図
４、図５に示す。図３（ａ）、（ｂ）は高炉炉下部に充
填粒子７を均一に充填した場合、図４（ａ）、（ｂ）は
高炉炉下部の炉芯の表層部に細粒コークス（粒径 2mm）
を装入した場合をそれぞれ想定したときの、（ａ）ガス
流線、（ｂ）羽口から吹き込んだ粉体の移動軌跡および
粉体と粒子充填層との等衝突回数線を表したものであ
る。すなわち図３（ａ）、図４（ａ）で太線は高炉炉下
部のガス流線を示し、図３（ｂ）、図４（ｂ）で太線は
高炉炉下部の、羽口吹き込み粉体の移動軌跡を、細線は
粉体と粒子充填層との等衝突回数線を示す。この場合、
等衝突回数線の数字（回）は羽口から吹き込まれた粉体
と充填粒子との衝突回数を示している。

【００１１】図５(a) は、図３（ｂ）と同じ特性図で、
図５(b) は羽口吹き込み粉体のホ−ルドアップ分布図で
あり、図５のモデル実験結果から粉体は等衝突回数が約
80回で炉内の液滴、あるいは充填粒子にトラップされる
ことがわかった。均一充填に比べ炉芯の表層部に粒径の
小さいコークスを装入した仮定での計算結果では、等衝
突回数線の８０回の位置が羽口側に著しく移動してい
る。

【００１２】また、ガス流れを表すガス流線の変化は小
さい。これは、炉芯の表層部に細粒コークスを充填する
ことにより、粉体の炉芯内部への移動、蓄積を防止で
き、かつ炉芯のガス流れを確保できることを示唆してい
る。通常のコークスの平均粒径に対して効果のある細粒
コークスの粒径は、この模型実験では通常のコークス粒
径の0.5 倍以下であった。実機では通常コークスの平均
粒径が50mm程度なので細粒コークスの粒径は25mm以下が
好ましい。また通常は高炉内のコークス充填層内を落下
移動するコークスの粒径は、5mm 程度なので装入する細
粒コークスの粒径は5mm 以上、25mm以下とすることが好
ましい。

【００１３】図６に、炉芯の表層部を形成する固体流れ
の冷間模型実験結果を示した。このこの結果を参考に炉
芯の表層部に細粒コークスを供給するためには、高炉炉
頂のコークス装入層の無次元半径（ｒ／Ｒ）0.15から0.
25までの環状範囲に細粒コークスを装入することを決定
した。ただし、Ｒはコークス装入層の炉頂部の炉半径、
ｒは炉頂部の細粒コークスの装入環状部の半径である。

【００１４】炉頂部へのコークスの装入手順は、図１に
示すように、第１チャージ目のコークスとして通常コー
クス１を無次元半径（ｒ／Ｒ）で0.15未満の炉中心部
に、次いで第２チャージ目のコークスとして細粒コーク
ス２を無次元半径（ｒ／Ｒ）で0.15から0.25の範囲に装
入する。第３チャージ目の通常コークス３については特
に限定しないが、通常の品質、粒径の室炉コークス、あ
るいは成形コークスを使用できる。第３チャージ目のコ
ークスの装入方法は基本的には炉壁側から装入し、第２
チャージ目のコークスとオーバーラップしないことが望
ましい。

【００１５】このようにして、本発明では、炉芯と滴下
帯との境界にある炉芯の表層部に蓄積する粉体の炉芯内
部への移動を妨げる層を設けることにより、炉芯が不活
性化することを防止している。

【００１６】

【実施例】本発明を内容積2584m³、羽口数30本、出銑口
2 本の高炉で実施した。図１に示すように、出銑比1.5t
/dm³で微粉炭比150kg/t-p の条件で１バッチ目に平均粒
径45mmの通常コークスを中心部の無次元半径で0.15未満
範囲に600kg/ch装入し、２バッチ目に平均粒径11.2mmの
細粒コークスを無次元半径で0.15から0.25までの環状範
囲内に実施例１では 400kg/ch 装入し、実施例２では10
00kg/ch装入し、比較例では無装入とした。３バッチ目
には、平均粒径45mmのコークスを、無次元半径で0.25超
から 1の環状範囲内に、実施例１では16.6t/ch、実施例
２では16.0t/ch、実施例３では17.0t/ch装入した。

【００１７】本発明の実施例、比較例を表１に示す。実
施例では、通気抵抗指数、スリップ回数、熱負荷は比較
例より低下し、固定ゾンデ温度の中心、中間の温度が上
昇した。しかし、実施例２では、さらに細粒コークスの
１チャージ当たりの装入量を1000kg/ch に増加したの
で、固定ゾンデ温度の中間温度が中心温度より高くなり
ガス流れが周辺流化し、熱負荷が上昇し、実施例１より
は好ましくなかった。

【００１８】また、図７には上記の実施例１、２および
比較例に対応して休風時に羽口コークスサンプラーより
採取された1mm 以下のコークス粉の含有率を示す。実施
例１、２は比較例より炉芯部での粉率が大きく低下して
いる。さらに図８には、細粒コークスの装入量と炉芯中
心部の1mm 以下のコークス粉の含有率、ステーブ熱負荷
との関係を示した。

【００１９】細粒コークスの装入量を増加させると炉芯
中心部での1mm 以下のコークス粉の含有率は低下するが
250kg/chを境にほとんど減少せず、またステーブ熱負荷
は400kg/chから顕著に上昇することから細粒コークスの
装入量は、250kg/chから400kg/chの範囲が好ましい。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】本発明により炉芯の表層部でのコークス
の粉率を低下させ、炉中心部へのガスの流入が強化され
た。また、炉底芯温度および炉芯温度も上昇した。すな
わち本発明により炉芯が活性化された。さらに、本発明
の適用により通気抵抗指数（ΔＰ／Ｖ）が低下し、ま
た、操業の不安定さを示すスリップ回数が１０回／日か
ら１〜３回／日に減少しており、長期にわたる高炉操業
状況の顕著な改善が認められた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高炉炉頂部へのコークス装入時の堆積
状況と装入方法を示す説明図。

【図２】高炉炉下部での粉体の挙動を実験するのに用い
た模型装置の概略説明図。

【図３】数式モデル計算による高炉炉下部に粒子を均一
充填した場合の、（ａ）充填層内のガス流線と（ｂ）粉
体の軌跡と等衝突回数線の計算結果を示す模式図。

【図４】数式モデル計算による高炉炉下部の炉芯表層部
に細粒コークスを装入した場合の、（ａ）充填層内のガ
ス流線と（ｂ）粉体の軌跡と等衝突回数線の計算結果を
示す模式図。

【図５】（ａ）等衝突回数線と（ｂ）粉体のホールドア
ップ分布との関係を示す模式図。

【図６】炉芯の表層部を形成するコークス流れを示す模
式図。

【図７】休風時に羽口コークスサンプラーを挿入して測
定した 1mm以下の粉の含有率と羽口先端からの距離との
関係を示すグラフ。

【図８】細粒コークス装入量と、炉中心部の１mm以下の
粉の含有率ならびにステーブ熱負荷との関係を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１１チャージ目（中心装入コークス：通常コークス）２２チャージ目（細粒コークス）３３チャージ目（通常コークス）４タンク５毛細管６テーブルフィーダ７充填粒子８羽口９液収集箱１０ロードセル１１ポンプ１２水槽１３バグフィルター１４炉芯１５炉芯の表層部１６高炉の鉄皮１７空気

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コークス、鉱石を層状に装入して操業す
る高炉操業法において、高炉炉頂のコークス装入層の無
次元半径（ｒ／Ｒ）0.15から0.25までの環状範囲内に細
粒のコークスを装入することを特徴とする高炉の炉芯活
性化方法。ただし、Ｒは炉頂部のコークス装入層の炉半
径、ｒは炉頂部の細粒コークス装入環状部の半径であ
る。