JPH1192808A

JPH1192808A - 高炉炉頂装入物の水平型テラス形成方法

Info

Publication number: JPH1192808A
Application number: JP26916197A
Authority: JP
Inventors: Morimasa Ichida; 守政一田; Yoshio Okuno; 嘉雄奥野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ベルレス式高炉の炉頂部における
コークス、鉱石等の装入物層を水平なテラス状に形成す
ることにより、炉壁近傍の装入物の堆積形状の安定性を
確保し、円周方向に安定した周辺ガス流を得るための水
平型テラス形成方法を提供するものである。【解決手段】ベルレス高炉において、高炉炉内の装入
物装入用旋回シュートを調整することによって、炉頂部
装入物層表面の傾斜角を水平に対して±１５度の範囲内
に収まり、かつ炉頂部装入物層のテラス先端が炉半径で
除した相対距離で、高炉炉壁面から０．１〜０．６の範
囲に収まるようなテラスを形成する高炉炉頂装入物の水
平型テラス形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルレス式高炉の
炉頂部におけるコークス、鉱石等の装入物層を水平なテ
ラス状に形成する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉における主な制御手段には装入物分
布制御と送風制御の二つがある。送風制御によりレース
ウェイ条件（レースウェイ形状、レースウェイ内温度分
布、レースウェイ内ガス組成分布ほか）が決まるが、装
入物分布制御は、炉内の反応伝熱を左右するガス流分布
および融着帯の形状を決める唯一の手段であるため、最
もよく用いられかつ最も重要な制御手段である。

【０００３】ベルレス式高炉においては、高炉炉頂部の
装入物装入旋回シュート（以降旋回シュートと呼ぶ）の
先端から排出した装入物を炉内に落下させるが、装入物
は落下した位置を頂点として堆積する。したがって、落
下点が炉壁側にある場合には装入物の堆積プロフィルは
Ｖ型になり、落下点が炉壁側から離れて炉内側にある場
合には装入物の堆積プロフィルはＭ型になる。

【０００４】従来の装入方法では、鉱石、コークス共に
堆積プロフィルはＶ型あるいはＭ型になるか、Ｖ型とＭ
型の組み合わせになる。しかして、上記堆積プロフィル
により決まる通気抵抗の半径方向分布により、炉内ガス
流分布および融着帯形状が決まってくる。

【０００５】しかし、Ｖ型分布の場合には粒度偏析を最
大限利用できるため中心流の強化には適しているが、装
入物の落下位置が炉壁側にあるため炉内に装入された装
入物の粉が炉壁近傍に濃縮して堆積することになり、炉
壁への付着物生成の要因となる可能性が大きい。

【０００６】Ｍ型分布の場合あるいはＶ型とＭ型の組み
合わせ分布の場合には、落下軌跡の変動に起因する装入
物頂点の半径方向位置の変化により、炉壁近傍の鉱石と
コークスの層厚比（以降Ｏ／Ｃと呼ぶ）が大幅に変化し
やすくなるため、炉壁近傍のガス流の不安定化を招く可
能性が大きい。

【０００７】図１は通常の旋回シュートによるＶ型とＭ
型の組み合わせ分布の場合の鉱石とコークスの装入状態
を示したもので、該旋回シュートの位置が同一位置にあ
っても鉱石とコークスとでは落下場所にずれを生じ、ま
た安息角の違いによって堆積する装入層の状態が異なる
ことが判る。なお、点線はコークス装入時の装入位置の
ずれを示したもので、旋回シュートの摩耗およびコーク
スの種類、粒度が異なったために炉内側に若干偏った装
入位置となったことを表している。このため炉壁側のコ
ークス量が少なくなり不均一な装入層が形成される。

【０００８】この様な状態では炉壁部分での装入物堆積
状態が不均一となり、この不均一によって炉内通気性が
変わり、炉内のガス流分布中、特に周辺ガス流の異常を
生ずる結果、いわゆる荷下がり異常、壁付き等、炉況異
常を誘発する原因となる。したがって、粉を炉壁近傍か
らできるだけ分散させ、しかも落下軌跡の変動に起因す
る炉壁近傍のＯ／Ｃの大幅変動が極めて小さく、かつ、
装入層表面を水平型テラス状に形成することが望まし
い。すなわち、図２に示すような理想型のテラスが形成
されれば装入層の均一性に優れ、前記した装入層の乱れ
による種々の障害を克服することができる。

【０００９】従来水平型テラスを形成する方法として、
例えば特開平６−１４５７３１号公報にその技術が開示
されている。該公報によれば、図７（ａ）の側面図およ
び（ｂ）の平面図に示す如く高炉１内炉頂部の円周方向
の複数位置のそれぞれに設けた装入物掻き均し具２によ
り、高炉内の円周方向各位置で往復運動させ、炉壁側の
堆積装入物を炉中心方向へ押し出し、かつ、掻き均すこ
とによって炉壁部分に原料平坦部を所定量形成するもの
である。したがって、炉円周方向での装入物堆積状態、
特に炉壁部分での装入物堆積状態を均一化でき、これに
より、炉内通気性を一定に確保し、炉内のガス流分布の
異常を生ずることなく、炉況を正常に維持することがで
きるとの記載がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来方法で
は、高炉炉頂部の円周方向の複数の位置に装入物を掻き
均すための装置が必要となり、高炉が大型化するに従
い、それに要する設備規模も大きくならざるを得ずコス
ト的な見地からみても優れた方法とは言い難い。本発明
は、このような従来の問題点に鑑み、簡易な方法によ
り、設備費も必要とせず、装入パターンを操作すること
により、コークス、鉱石共に水平型テラスを形成させる
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、その手段は下記の通りであ
る。（１）ベルレス高炉において、高炉炉内の装入物装入
用旋回シュートを調整することによって、炉頂部装入物
層表面の傾斜角を水平に対して±１５度の範囲内に収ま
り、かつ炉頂部装入物層のテラス先端が炉半径で除した
相対距離で、高炉炉壁面から０．１〜０．６の範囲に収
まるようなテラスを形成することを特徴とする高炉炉頂
装入物の水平型テラス形成方法。（２）テラスの形成は炉壁側から行い、装入物の装入
をそれに合わせ旋回シュートによる装入パターンを調整
することを特徴とする（１）記載の高炉炉頂装入物の水
平型テラス形成方法。

【００１２】（３）テラスを形成させたい範囲におい
て、旋回シュートの傾斜角のきざみ幅を２°以内にして
装入物を装入することを特徴とする（１）または（２）
記載の高炉炉頂装入物の水平型テラス形成方法。（４）（３）におけるテラス形成操作は鉱石装入時に
先立ちコークス装入にて行うことを特徴とする（１）ま
たは（２）記載の高炉炉頂装入物の水平型テラス形成方
法。（５）高炉炉内へのコークス装入時のそれぞれの装入
用旋回シュートのノッチ数と旋回数の積の和を全旋回数
で除した値（α）と鉱石装入時のそれぞれの装入用旋回
シュートのノッチ数と旋回数の積の和を全旋回数で除し
た値（β）の比（α／β）を用いて旋回シュートによる
装入パターンを調整することを特徴とする（１）記載の
高炉炉頂装入物の水平型テラス形成方法。

【００１３】（６）装入時の鉱石とコークスの重量比
が高い場合にはα／βを上昇させることを特徴とする
（１）または（５）記載の高炉炉頂装入物の水平型テラ
ス形成方法。（７）細粒鉱石、細粒コークスを炉周辺部に局所的に
装入する場合に、α／βを調整することを特徴とする
（１）記載の高炉炉頂装入物の水平型テラス形成方法。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者らは特別の装置を必要と
せずに、水平型テラスの形成を高炉炉頂における旋回シ
ュートの作動を調整することによって行うことができる
のではないかとの予測の基に鋭意検討を行い、実際の高
炉において多くの研究を重ね試行錯誤の結果、本発明の
開発に成功したものである。

【００１５】先ず、水平型テラスについて、その水平度
における許容できる範囲の確認を行った。図５は高炉装
入物層のテラス水平度と高炉内シャフト部での周辺部η
_COの変動の関係を示したもので、図から明らかなように
テラスの傾斜角度は水平に対して±１５度まで、好まし
くは±１０度の範囲内に収まれば周辺流の程度を示す周
辺部η_COの変動は小さく、前記した炉周辺部のガス流分
布に異常が起こらず、必ずしも水平でなくともその効果
は変わらないことを本発明者らは見出した。ここで図中
水平度が−とは炉内側に下向きの傾斜を有することであ
り、＋とは逆に炉内側に上向きの傾斜を有することであ
る。

【００１６】また、図６は高炉装入物層のテラス長さと
高炉内シャフト部での周辺部η_COの変動の関係を示した
ものである。ここでテラス長さとは炉壁からテラス先端
までの距離を炉半径で除した相対距離で表したもので、
この長さが炉壁から０．１〜０．６の範囲が好ましく、
最小限テラスとしては０．１以上は必要であり、長くと
も０．６あれば足りることが図から判る。このような長
さを持つテラスであれば前記した理由と同様充分にその
目的を達成できることが明らかになった。なお、通常は
それ程長くなくとも充分な効果が得られるので、装入操
業上０．２〜０．３程度に止めることにより実施が極め
て容易となる。

【００１７】そこで、この水平テラスを前記従来例で開
示された機械的な装置によらず、如何にして作り込むか
についてであるが、本発明者らは旋回シュートのノッチ
数の数を増すことによってその解決が図れることを見出
すことができた。そこで装入１チャージ当たりの旋回シ
ュートのノッチ数の設定を、テラスを形成させたい範囲
において小刻みな幅で変動させればよいとの結論に到達
した。すなわち、テラスを形成させたい範囲において、
旋回シュートの傾斜角のきざみ幅を２°以内にし、きめ
細かい幅でずらすことによって、装入物の堆積される幅
が小さくなり、装入物の装入によって作られる堆積層の
厚みが平均化され、結果的に装入物層が水平に近づき水
平型のテラスを形成することができるものである。

【００１８】なお、高炉によって異なるが一般的に旋回
シュートのノッチ数と旋回シュートの傾斜角がほぼ対応
する。したがって、ノッチ数を変えることは傾斜角を変
えることに繋がる。これは安息角の大きいコークスにつ
いて特に言えることであり、コークスの装入時には鉱石
の装入時より、その点を考慮して旋回シュートのノッチ
数を増すよう設定する必要がある。

【００１９】またテラス成形に際しては、高炉装入物中
コークスから行うべきであり、コークスの安息角が鉱石
より大きいので、コークスでテラスの作り込みを行って
おけば、次いでその上に装入される鉱石は容易にテラス
状の装入層を形成できる。また、この場合コークスを鉱
石より炉内側に多く装入することが必要である。これは
前述したようにコークスは鉱石に比して安息角が大きい
ので、最初にコークスで堰を作らなければ装入物の崩れ
現象が発生し、以後の装入物の水平度を維持するのが困
難になるからである。

【００２０】これを定性的に式で示すと下記（１）式の
如くになり、この値を基にして調整することによってテ
ラス型装入層を実現することが可能となる。 α／β＝（コークス装入時のΣノッチ数×旋回数／コークス装入時の全旋回数）／（鉱石装入時のΣノッチ数×旋回数／鉱石装入時の全旋回数）・・・・（１）ここでα；コークス装入時のそれぞれのノッチ数と旋回
数の積の和をコークス装入時の全旋回数で除したもの β；鉱石装入時のそれぞれのノッチ数と旋回数の積の和
を鉱石装入時の全旋回数で除したもので表され、この比α／βを用いて旋回シュートの装入パ
ターンを調整する。

【００２１】図３は旋回シュートによる水平型テラス形
成状況を示したもので、図に示すように水平型テラスを
形成させるためには、水平型テラスを形成させようとす
る領域に装入物を集中的にかつ、小ピッチで装入するこ
とが必要である。予め旋回シュートの各傾動時における
装入物の落下軌跡を推定し、その予測に基づいて、テラ
スの傾動角度が水平に対して±１５度の範囲に入るよ
う、またテラスの先端が相対距離で炉壁面から０．１〜
０．６以内に収まるように旋回シュートのノッチ数のパ
ターンを選択する。なお、ノッチ数と旋回シュートの角
度（旋回シュートと鉛直線のなす角度）は個々の高炉に
より事前に設定されている。

【００２２】また特に、装入時のＯ／Ｃが高い場合に
は、鉱石の傾斜角がコークスの傾斜角に比べて小さいた
め、鉱石が中心部へ流れ込む可能性が大きい。この鉱石
の流れ込みを防止するためには、α／βを上昇させる。
すなわち、コークス装入を鉱石に対して炉内側よりに装
入することにより、より安定な水平型テラスを形成させ
ることができる。

【００２３】図４は各高炉におけるα／βの値と装入Ｏ
／Ｃの関係を示した図であり、α／βと装入Ｏ／Ｃの関
係は、例えば図に示すように高炉の規模により異なる。
これは炉口径と旋回シュート長さの関係が高炉の規模に
より異なるためであり、そのため落下軌跡も高炉によっ
て差異が生ずる。さらに、細粒鉱石や細粒コークスを別
装入して炉周辺部に局所的に装入する場合にも、α／β
を上昇させる。すなわちコークス装入を鉱石に対して炉
内側よりに装入することにより、より安定的な水平型テ
ラスを形成させることができる。上記テラスの形成状態
の判断は何れも炉頂に設置されたプロフィルメーターで
測定して得られた堆積プロフィルの検知結果に基づいて
行う。なお、本発明におけるテラスの傾斜角については
テラス長さにおける平均した角度で表している。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の効果を実際の高炉に適用した
例について説明する。操業を行った高炉は３２８０ｍ³
のベルレス高炉であり、種々の条件での装入物の装入に
よるテラス形成状況について、表１に調整前と調整後
（本発明の実施）に分け比較してそれぞれ示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】Ｎｏ．１は水平型テラスを形成を炉壁側か
ら行った例であり、Ｎｏ．２は旋回シュート角度のきめ
細かい調整により水平型テラスを形成させた例である。
また、Ｎｏ．３は鉱石装入に先立ちコークス装入にて行
った例であり、Ｎｏ．４はα／βの調整により水平型テ
ラスを成形した例である。さらに、Ｎｏ．５はＯ／Ｃの
高い場合でのα／β値を大きくとった時の例で、Ｎｏ．
６は細粒鉱石や細粒コークスを別装入して炉周辺部に局
所的に装入した場合のα／β値をＮｏ．５同様大きくと
った例である。表１より明らかなように本発明によれ
ば、水平型テラス長さは鉱石、コークス共に何れも調整
前よりその長さを長くすることができた。またテラスの
傾斜角においても鉱石、コークス共に何れの実施例でも
その角度は水平に近づき本発明での効果が歴然に表れて
いる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明法の装入
方法によれば実炉に適用して水平型テラスを確実に形成
させることができ、炉壁近傍の装入物の堆積形状の安定
性を確保できるため、円周方向に安定した周辺ガス流を
形成させることが容易となり、高炉操業における格段の
優位性を保つことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常の装入による装入物の堆積状態の一例を示
す図

【図２】理想型の水平型テラスの形成を示す図

【図３】旋回シュートによる水平型テラスの形成状況を
示す図

【図４】各高炉におけるα／βの値と装入Ｏ／Ｃの関係
を示す図

【図５】テラス傾斜度とシャフトゾンデによる周辺部の
η_CO変動の関係を示す図

【図６】テラス長さとシャフトゾンデによる周辺部のη
_CO変動の関係を示す図

【図７】公知の水平型テラスを形成するための装置例を
示す図

【符号の説明】

１高炉２掻き均し具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベルレス高炉において、高炉炉内の装入
物装入用旋回シュートを調整することによって、炉頂部
装入物層表面の傾斜角を水平に対して±１５度の範囲内
に収まり、かつ炉頂部装入物層のテラス先端が炉半径で
除した相対距離で、高炉炉壁面から０．１〜０．６の範
囲に収まるようなテラスを形成することを特徴とする高
炉炉頂装入物の水平型テラス形成方法。
【請求項２】テラスの形成は炉壁側から行い、装入物
の装入をそれに合わせ旋回シュートによる装入パターン
を調整することを特徴とする請求項１記載の高炉炉頂装
入物の水平型テラス形成方法。
【請求項３】テラスを形成させたい範囲において、旋
回シュートの傾斜角のきざみ幅を２°以内にして装入物
を装入することを特徴とする請求項１または請求項２記
載の高炉炉頂装入物の水平型テラス形成方法。
【請求項４】請求項３におけるテラス形成操作は鉱石
装入時に先立ちコークス装入にて行うことを特徴とする
請求項１または請求項２記載の高炉炉頂装入物の水平型
テラス形成方法。
【請求項５】高炉炉内へのコークス装入時のそれぞれ
の装入用旋回シュートのノッチ数と旋回数の積の和を全
旋回数で除した値（α）と鉱石装入時のそれぞれの装入
用旋回シュートのノッチ数と旋回数の積の和を全旋回数
で除した値（β）の比（α／β）を用いて旋回シュート
による装入パターンを調整することを特徴とする請求項
１記載の高炉炉頂装入物の水平型テラス形成方法。
【請求項６】装入時の鉱石とコークスの重量比が高い
場合にはα／βを上昇させることを特徴とする請求項１
または請求項５記載の高炉炉頂装入物の水平型テラス形
成方法。
【請求項７】細粒鉱石、細粒コークスを炉周辺部に局
所的に装入する場合に、α／βを調整することを特徴と
する請求項１記載の高炉炉頂装入物の水平型テラス形成
方法。