JPH075941B2 - 高炉装入物の装入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、高炉装入物の装入方法に係り、特に炉内半
径方向全域にわたり適正な装入物分布が得られる装入方
法に関する。

（従来の技術） 高炉操業において、鉱石を安定に還元、溶解するために
は、シャフト部におけるガス流分布を適正な状態に維持
し、ガスのもつ顕熱と還元能力を効率よく利用すること
もっとも重要な問題であり、そのためには、いかにして
良く炉内装入物分布を制御し、適正なガス流分布を得ら
れるかにかかっている。特に近年の大型高炉は、炉内径
が10m前後に達するものもあり、このような大型高炉の
操業においては、とりわけ炉の半径方向のガス流分布を
適正に調整することが、安定かつ能率的な高炉操業を行
う上で必須の条件とされている。

高炉の半径方向ガス流分布は通常、炉頂部の半径方向装
入物分布を制御することによって調整される。すなわ
ち、炉頂部における炉内半径方向の鉱石とコークスの重
量比分布、粒径分布、空隙率分布を制御し、当該半径方
向の通気性分布を調節することによってガス流分布の適
正化が図れるからである。

このため、従来より例えばベル式装入装置を備えた高炉
においては、第６図に示す如く、大ベル（10）直下の炉
内壁周面にムーバブル・アーマ（アジャスタブル・スロ
ート・アーマ）と称する当て板（23）を装着し、該ムー
バブル・アーマのノッチを操作することによって炉頂部
半径方向の装入物分布を制御する対策が施されている。

一方、ベルレス式装入装置を備えた高炉においては、第
２図に示す如く、装入物分配シュート（19）の傾動角θ
を各旋回ごとに変化させて、装入物を炉中心部では垂直
に近い軌道に沿って落下させ、中間部から周辺部にかけ
ては次第に大きな放物線軌道に沿って落下させることに
より、炉頂部半径方向の装入物分布を一様に制御する対
策が施されてきた。

（発明が解決しようとする問題点） 然しながら、上記の従来方法には、いずれも次のような
問題がある。

すなわち、ベル式装入装置を備えた高炉の場合、装入物
の落下位置が前記ムーバブル・アーマによって制御され
てはいるものの、炉内径の大きな高炉では大半の装入物
が炉内周辺部に落下し、その後、炉中心方向に流入して
堆積する。この流入運動が、装入物の堆積斜面上での再
分級を引き起こし、炉半径方向に粒度の偏析現象（炉周
辺部は細粒、炉中心部は粗粒）を発生したり、あるいは
鉱石装入の場合に、下層コークス層の一部を崩し、鉱石
と混合しながら、炉中心方向に流れ込む現象を発生す
る。これらの現象は、炉内ガス流れや炉内原料の降下状
況等の外乱因子によって変化し得る不安定なものであ
り、これによって、炉半径方向の装入物分布、とりわけ
炉中心部の装入物分布を目標とする状態にすることが困
難となる。

一方、ベルレス式装入装置を備えた高炉の場合は、分配
シュートの傾動角度を変化させることによって装入物の
落下位置を自由に制御できるが、該装入装置を有する高
炉においても、通常、炉中心からある範囲で堆積斜面を
つくる分布をとっていることから、上述のベル式高炉の
場合と程度の差はあれ、同様の困難を有しており、さら
に該装入装置を有する高炉においては、分配シュートに
原料を供給する炉頂バンカーからの原料流出挙動の影響
を直接的に受けるため、炉中心部の装入物分布を目標と
する状態にすることは容易ではない。すなわち、上記原
料流出挙動は、いかに装入条件（装入量、装入速度）や
原料性状（粒度構成、冷間強度等の物理性状）を一定に
管理していても常に多少のバラツキがあり、このため特
に装入面積の小さい炉中心部では、装入原料の層厚の大
きな変動として現れるからである。

なお、最近では上記以外の新たな装入装置として、炉内
装入用旋回シュートと、これと同期的な回転を行うディ
ストリビューターとを組み合わせた装入装置（特開昭49
−22307号）や、炉高方向、炉半径方向、炉周方向に同
時に移動可能な漏斗状シュートを用いて原料落下位置を
選択可能とした装入装置（特開昭59−211515号）が提案
されているが、前者の装入装置は原理的に前記ベルレス
式装入装置と同じであり、同じ問題が残されている。ま
た、後者の装入装置の構造が非常に複雑であり、ダスト
の多い腐食性ガスにさらされる炉頂部に設置するにはメ
インテナンスの面で問題が多く、実施困難である。

本発明は、このような実情に鑑みなされたもので、従来
は装入物分布の制御が困難であった炉内中心部のみなら
ず、炉半径方向全域にわたって常に装入物分布の適正制
御が可能な高炉装入物の装入方法を提供しようとするも
のである。

以下、掲げた図面に基づき本発明を詳細に説明する。

（問題を解決するための手段） 第１図は本発明法をベル式装入装置を備えた高炉に適用
した一例を示す模式図、第２図は同じく本発明法をベル
レス式装入装置を備えた高炉に適用した一例を示す模式
図である。

第１図および第２図に示す如く、本発明の装入方法は、
炉頂からの装入物（１）をベル式装入装置（２）または
ベルレス式装入装置（３）等既設の装入装置で炉内装入
面（４）周辺部に落下投入するに先だって、前記装入物
（１）の一部（１′）を別ルート（５）から上記装入面
（４）の中心部に投入、堆積させることを特徴とする。

すなわち、上記別ルート（５）は第１図の場合、上下２
段のホッパー（7₁）（7₂）と、上記下段ホッパー（7₂）
の底部より炉頂壁を貫通して炉頂部（８）内中心部に延
長されたシュート（９）とで構成されている。

上段ホッパー（7₁）には、大ベル（10）より炉頂部
（８）内の装入面（４）に装入される装入物（１）の一
部（１′）を予め秤量して投入しておく。下段ホッパー
（7₂）の内圧が開放されると上段ホッパー（7₁）内の装
入物（１′）は、上部ゲート弁（11）および上部シール
弁（12）を経て下段ホッパー（7₂）に入り、下段ホッパ
ー（7₂）が炉内圧に均圧されると、装入物（１′）の炉
内装入が常時可能となる。

下段ホッパー（7₂）内の装入物（１′）を炉頂部（８）
内へ装入するタイミングは、大ベル（10）上の装入物
（１）が炉頂部（８）内に装入される直前に設定し、下
部ゲート弁（13）および下部シール弁（14）を開放して
装入物（１′）をシュート（９）に流す。装入物
（１′）はシュート（９）を通って炉頂部（８）内に入
り、シュート（９）の先端（９′）から装入面（４）の
中心部に投下され、ここに堆積する。

一方、大ベル（10）上の装入物（１）は、前記別ルート
（５）からの装入物（１′）投下直後に、大ベル（10）
を破線で示す如くに降下させて装入面（４）上に投下さ
せる。大ベル（10）より投下される装入物（１）は、装
入面（４）中心部に既に前記別ルート（５）からの装入
物（１′）が堆積しているために装入面（４）の中間部
や周辺部に堆積することにより、装入面（４）中心部へ
の流入が可及的に抑制される。従って、炉半径方向の粒
径偏析や鉱石装入時の下層コークス層崩れ、混合層形成
等の現象を適正に制御し、目標とする状態にすることが
できるのである。

また、上記本発明法を第２図に示す如く、ベルレス式装
入装置（３）を備えた高炉に適用した場合は、別ルート
（５）により前記同様に炉内中心部に装入物（１）の一
部（１′）を投下、堆積させることによって、分配シュ
ート（19）から装入面（４）中心部へ装入物（１）の投
入を行う必要がなくなり、前記炉頂バンカーからの装入
物流出挙動のバラツキを抑え、装入物分布を目標とする
状態にすることが可能となる。

なお、第１図および第２図では、別ルート（５）は１系
統しか示されていないが、装入物（１′）の種類（鉱石
またはコークス）や粒径別に複数系統設置することも勿
論可能であり、別ルート（５）全体の構成やホッパー
（7₁）（7₂）、シュート（９）等の各部の具体的仕様に
ついても特に限定するものではない。

本発明法は、下記（１）〜（３）のいずれであってもよ
い。

（１） ベル式装入装置またはベルレス式装入装置によ
りコークスを装入する直前にコークスを別ルートから炉
内装入面の中心部に装入し、鉱石装入については、ベル
式装入装置またはベルレス式装入装置のみから装入する
装入方法。

（２） 鉱石をベル式装入装置またはベルレス式装入装
置により装入する直前に鉱石を別ルートから装入し、コ
ークス装入については、ベル式装入装置またはベルレス
式装入装置のみから装入する装入方法。

（３） コークスおよび鉱石のいずれかの装入について
も、ベル式装入装置またはベルレス式装入装置により装
入する直前に、別ルートからそれぞれ中心部に装入する
装入方法。

次に、実施例について記載する。

（実施例１） 前記第２図に示すベルレス式装入装置（３）を備えた高
炉の実機大模型において本発明を実施した。

すなわち、上記高炉は炉内径（Ｌ）が11mであり、炉頂
に巻き上げられた装入物（１）は原料ホッパー（15）に
一旦貯蔵され、排出ゲート（16）の開放によって集合ホ
ッパー（17）へ流れ、動力（18）によって旋回する分配
シュート（19）から炉頂部（８）内に投入される。

また、本発明法に従って設置した装入物の別ルート
（５）は、底部に排出ゲート（20）を備えたホッパー
（21）と、該ホッパー（21）内の装入物（１′）を炉頂
部（８）内中心部に送給するシュート（22）とで構成し
た。

別ルート（５）のホッパー（21）には、原料ホッパー
（15）に貯蔵した装入物（１）の一部（１′）を秤量し
て投入しておき、原料ホッパー（15）側の排出ゲート
（16）を開放する直前に、別ルート（５）のホッパー
（21）の排出ゲート（20）を開放してホッパー（21）内
の装入物（１′）をシュート（22）で炉頂部（８）内中
心に投入した。ホッパー（21）内の装入物（１′）の炉
内投入が完了した直後に、原料ホッパー（15）の排出ゲ
ート（16）を開放し、原料ホッパー（15）内の装入物
（１）を分配シュート（19）から炉頂部（８）内にスケ
ジュールに従って投入した。

上記操業における原料装入条件は、コークスベース40,0
00Kg、（鉱石／コークス）重量比3.8とし、別ルートに
よる炉中心部への原料装入量は鉱石およびコークスのい
ずれについてもそれぞれ全装入量の約3.5％とした。即
ち、原料としてのコークスと焼結鉱を交互に積層させて
装入すると共に、コークスおよび焼結鉱のそれぞれにつ
いて一部を別ルートより中心部に装入した。そして焼結
鉱を装入したところで装入を終了させた。

また、分配シュート（19）の傾動角θ制御は、下記第１
表に示すスケジュールによって行った。第２表には、本
実施例に使用したコークスおよび焼結鉱の粒度構成を示
しておく。

本発明の実施後、炉半径方向の５箇所で表層焼結鉱およ
びその下層のコークスを樹脂固定法によってサンプリン
グし、（鉱石／コークス）重量比と層内粒子の粒径を測
定した。この測定試験は、本発明方法と従来方法それぞ
れについて数回実施した。その比較結果を第３図〜第５
図に示す。

第３図は、炉半径方向の〔鉱石（焼結鉱）／コークス〕
重量比分布、第４図はコークスの無次元粒径（粒径を装
入コークス全体の平均粒径で規格化したもの）を炉半径
方向分布、第５図は鉱石（焼結鉱）の無次元粒径の炉半
径方向分布を示している。

第３図〜第５図に見る如く、別ルートを使用せず分配シ
ュートのみで原料を装入した従来方法では、装入条件を
一定に保っているにもかかわらず、炉中心部から中間部
において（鉱石／コークス）重量比にバラツキが見ら
れ、さらにコークス、焼結鉱とも粒度偏析が顕著であ
る。

これに対して本発明では、炉中心部はもとより中間部で
の（鉱石／コークス）重量比のバラツキが小さく、コー
クスおよび焼結鉱の粒度偏析も極めて少ないことを示し
ている。

（実施例２） 上記実施例１では従来装入法に本発明を適用することに
よって、コークス層崩れと流れ込み現象による中心部お
よび中間部の（鉱石／コークス）重量比の変動及び斜面
再分級による粒度偏析を抑制しうることを示したが、本
発明によれば炉中心部の（鉱石／コークス）重量比その
ものの制御も可能である。

即ち、本発明の構成要件である別ルートからの装入にお
いて、その装入量を変更することにより、これを実現す
ることができるのである。そこで、これを実証すべく実
施例１と同じく実機大模型を用いて、中心部の（鉱石／
コークス）重量比を下げる実験を行った。

このとき、本法の適用条件としては鉱石に対する別ルー
トからの装入量を０とし、コークスに対する別ルートか
らの装入量を実施例１の場合より大きくとれ、全装入コ
ークス量の10％とした。そして、その他の装入条件は実
施例１のときと同じにとって装入実験を行い、実験後の
測定も実施例１と同様に実施した。

その結果、第７図、第８図に示されるように、中心部の
（鉱石／コークス）重量比が実施例１の場合より低下し
ていることがわかり、一方、コークスの粒径分布に関し
ても斜面上再分級による粒度偏析も同時に抑制されてい
る。

即ち、本法においてコークスの別のルートからの装入量
を増加させることにより、炉中心部の（鉱石／コーク
ス）重量比をバラツキなく、かつ、粒度偏析も抑止した
上で、低下させることができるのである。

ところで、このような効果が現れる理由であるが、それ
は別ルートから装入されたコークスの一部が、分配シュ
ートからのコークスの装入が完了した後も、堆積表面上
に露出して炉中心部に凸部を形成しているためである。
従って、別ルートからの装入量は、分配シュートからの
装入コークスが、炉中心部に堆積した別ルートからの装
入コークスを埋没させないような量にとる必要がある。

また、本例とは逆に中心部の（鉱石／コークス）重量比
を上昇させたい場合には、別ルートからの鉱石装入量を
増加させる一方、別ルートからのコークス装入量を少
量、或いは０に抑えることによって、それが可能とな
る。

（発明の効果） 以上に説明したとおり、本発明によれば、従来極めて困
難であった炉中心部のみならず、炉半径方向全域の装入
物分布を随意かつ容易に制御することが可能であるか
ら、炉半径方向に適正なガス流分布が得られ、常に安定
かつ良好な高炉操業を行うことができる。

また、既設の装入装置を備えた高炉に簡単に実施するこ
とができ、コストが安く、メインテナンス性が良好なの
も本発明の優れた効果である。

【図面の簡単な説明】

第１図はベル式装入装置を備えた高炉への本発明の適用
例を示す要部模式図、第２図はベルレス式装入装置を備
えた高炉への本発明の適用例を示す要部模式図、第３図
は本発明の実施例１と従来法との炉半径方向の（鉱石／
コークス）重量比分布比較図、第４図は本発明の実施例
１と従来法とのコークスの炉半径方向粒度分布比較図、
第５図は本発明の実施例１と従来法との焼結鉱の炉半径
方向粒度分布比較図、第６図はムーパブル・アーマを説
明する高炉要部模式図、第７図は本発明における実施例
１と実施例２との炉半径方向の（鉱石／コークス）重量
比分布の比較図、第８図は本発明における実施例１と実
施例２とのコークスの炉半径方向粒度分布の比較図であ
る。 1,1′：装入物、4:装入面、5:別ルート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉頂部から鉱石とコークスを交互に高炉内
   へ装入する高炉装入物の装入方法であって、ベルまたは
   ベルレス式装入装置により、各チャージの鉱石および／
   またはコークスを炉内に装入するに先立って、その鉱石
   および／またはコークスの一部をそれぞれ別ルートの装
   入系統により装入面の中心部に投入し堆積させることに
   より、炉内半径方向の装入物分布の制御性を高めること
   を特徴とする高炉装入物の装入方法。