JPS63161104A - 竪型炉の原料装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、竪型炉の原料装入方法の改善に関し、さらに
詳しくは鉄原料とコークスの一部を予め混合し、炉頂の
任意の位置に原料を装入することが可能な装入装置を用
いて、この混合原料およびコークスを装入する方法であ
って、炉内での通気性を適正に保ち、竪型炉の能率的な
操業を可能ならしめることを目的とする。

〔従来の技術〕

竪型炉とルで、以下、高炉を代表例に挙げて説明する。

従来、高炉への原料装入法は鉄原料である鉱石と燃料源
であるコークスとを交互に装入している。装入された鉱
石層とコークス層は炉内では層状をなしており、現在の
高炉操業ではその暦の層厚、形状等を適正に保持するこ
とが安定操業と熱効率の向上のために重要な技術となっ
ている。

高炉では還元の進行によって原料が炉内を降下するにつ
れて、炉下部で鉱石層の一部が融着する。この融着部分
は通常融着帯と称され、鉱石が軟化あるいは一部溶融し
て岩盤状に融着している。このため融着帯は空隙率の非
常に小さい状態になっている。融着帯は更に降下するに
つれて、高温部より溶融し、羽口上の高温部で完全に溶
融する。

一方、羽目前で発生する高温ガスは、空隙率の大きい、
通気抵抗の少ない炉芯コークス部を上昇し、次いで鉱石
の融着層間のスリット状コークス層を通して炉壁方向へ
分配される。つまり、鉱石融着帯内はガスがほとんど通
過することができず、炉芯コークス部から炉壁方向への
ガスの分配は、前記スリット状コークス層を通じてのみ
行なわれる。

このように、鉱石とコークスを交互に層状に装入する場
合には、融着帯の形状によって高炉の熱効率および操業
の安定性が大きく影響される。

従って、装入装置によって鉱石、コークスのそれぞれの
半径方向の層厚分布を変化させることにより融着帯の形
状を調整する方法を採っている。しかし装入物の炉内で
の再分布による層厚の変動もあって、融着帯を常に適正
な形に維持することは困難である。

さらに前述のコークススリットは多重層に亘ってガスを
分配させるために融着帯は必然的に中央部に円錐状にせ
ざるを得ず、その結果として必ず中央部にガスの利用率
の低い部分ができる欠点がある。

すなわち、従来の層状装入を基本とする操業方法におい
て、適正な融着帯形状（すなわち略逆Ｖ字型の形状をな
し、かつ生産量に応じ、生産量が多い程、高さが高くな
っている形状）を維持することが安定な高炉操業を実現
する上で不可欠であるとされている。このような融着帯
形状を保持するために必然的に半径方向に不均一な分布
を、ガス利用率の向上などを犠牲にして維持する必要が
あった。

これに対して特開昭５５−７９８１０では高炉における
原料装入方法において装入される全鉱石と全コークスを
完全混合した後、炉内に装入し、炉内に鉱石とコークス
とを混合状態で堆積させることによって、コークスと軟
化融着状態の鉱石を一体化させている。このために炉内
を上昇する還元ガスは従来の融着帯のコークススリット
を通して分配されるのに対して、混合されたコークスと
融着鉱石の境界に形成される空隙を通して分配される。

従って鉱石と還元ガスとの接触が良くなり、かつガス利
用効率が増加し、高炉全体の熱効率が向上し、燃料比を
低減することができる。

しかし、一方高炉内におけるガス分布は高炉操業上、重
要な制御因子であり、例えば炉壁寄りのガス流が強すぎ
ると炉壁からの熱放散の増大、それに伴う炉壁耐大物の
過度の熱負荷による損耗の増大が引き起こされる。

ガス流分布、炉内温度分布は炉内における鉱石とコーク
スの層厚比分布あるいは粒度分布により定まる通気抵抗
分布により決まる。上述の混合装入法においては、鉱石
とコークスを同時に装入するため、鉱石とコークスの分
布の制御を任意に行うことは困難である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高炉操業においては、常に反応効率の向上および設備寿
命の延長を図らなければならない、前者はガス利用率と
熱効率の向上、通気性改善および操業の安定性を確保す
ることであり、後者は炉体熱負荷を低減することである
。

従来の層状装入法では融着帯が形成され、通気性、ガス
利用率および熱効率は劣る。従って、融着帯が形成しな
い装入方法でなければならない、また反応効率の向上と
炉体熱負荷を低減するために半径方向のガス流分布を任
意に制御する方法が必要である。

従来、この半径方向のガス流分布制御は篤石の層厚分布
を調整することによってなされてきた。

本発明においては、鉱石単独の層を炉内に形成させず、
従って、従来の高炉操業で通気性を阻害している融着帯
の生成を防止するとともに、半径方向のガス流分布を任
意に制御し得る方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記実状に鑑みなされたもので、竪型炉操業の
安定性および生産性に応じて、コークスの一部と鉱石の
全量とを混合した後に、この混合原料を炉頂部に堆積さ
せ、続いてコークスを装入する。この混合原料およびコ
ークス装入時に炉頂の分布制御装置を用いて混合原料層
とコークス層との半径方向層厚分布を調整することによ
って、炉径方向°のガス流分布を制御し、竪型炉操業の
安定と生産効率の向上を達成する。

鉱石に混合するコークスは、鉱石１００重量部に対し８
重量部以上が好ましい。

混合原料とコークス層の半径方向層厚分布は、鉱石装入
パターンを従来同様としたとき、コークス装入パターン
を周縁側を厚くするほどガス利用率が向上すると共に安
定性が高まり、またコークス装入パターンを一定とした
とき鉱石装入パターンを周縁側を厚くする程効率が高く
なる。

〔作用〕

高炉における鉄鉱石とコークスの装入は適当な１チヤ一
ジ分の単位量を設定し、そのｌチャー９分の鉱石とコー
クスを交互に層状に装入することが従来の基本である。

この場合炉内は、第２図に示すように鉱石層１、コーク
ス層２、鉱石が過熱還元軟化している融着帯３および溶
融物が滴下する滴下帯４から成っている。そして炉内の
温度分布は熱風を送り込む羽口５付近で、コークスが燃
焼する理論燃焼温度は２０００℃以上であり、炉内の上
方へゆくに従ってガス温度が低下し炉頂部のガス温度は
１００〜３００℃である。このような炉内温度分布にお
いて、コークスは羽口５付゛近において燃焼するまで個
体を維持する。

一方、鉱石は炉内で受ける加熱度によって３つの様相を
なす、つまり。

（１）コークス２も鉱石も固相をなし液相が現われない
塊状帯、 （２）コークス層２は固相を保ち、鉱石層１は還元およ
び加熱によって半溶融している融着帯３゜ （３）鉱石層ｌが融解してコークス層２を滴下する滴下
帯４などである。

これら三つの部分の通気性を考えると、（２）の融着し
た鉱石層ｌはガスをほとんど通さず、融着帯３間のコー
クス層２だけをガスが通過し得ることになる。従ってガ
スを分配させるために融着帯は必然的に中央部に円錐状
にせざるを得す、その結果として必ず中央部にガス利用
率の低い部分ができる欠点がある。

本発明−はこのような欠点をなくシ、炉の生産能率を高
めるものであり、その装入方法は次の通りである。

第３図に示す鉱石の荷重軟化実験によると、鉱石中にコ
ークスを重量割合で２重量％添加すると昇温中の圧力上
昇は著しく低下し、融着層の形成を妨げる効果が認めら
れる。さらに鉱石中に８重量％のコークスを混合すると
温度上昇過程における圧力上昇はほとんど現れなくなる
。

これはコークスと鉱石の容積比がほぼｌ：３のため、鉱
石が半溶融状態に達したときに隣接する鉱石粒子同士が
間に介在するコークス粒子に邪魔されて融着できなくな
るためによるものである。

つまり鉱石中にコークスを８重量％以上混合すれば融着
帯を形成しないことが確認できた。従って、通常高炉操
業を行う場合、コークスと鉱石の装入割合（０／Ｃ）は
概略３．５〜４．０程度であり、上記のようにコークス
を分割しても残りのコークスで融着帯を作らない混合層
の形成が可能である０以上のことから高炉への原料の装
入順序としては第１図に示すように、 （ａ）予め、鉱石中にコークスを８重量％以上混合した
混合原料７を炉頂における原料装入位置を変えることが
可能な装入装置６を用いて炉頂部へ装入する。

（ｂ）続いて、１回に装入する総コークス重量から前記
（ａ）の工程で使用した混合原料中のコークス量を差し
引いたコークス量を原料装入位置を変えることが可能な
装入装置６を用いて装入する。

前記（ａ）、（ｂ）の工程において、原料の装入位置を
変えることが可能な装入装置６によって、原料の炉半径
方向の層厚分布を調整し、炉半径方向のガス流分布を制
御する。但し、この場合コークスと鉱石とを混合した混
合層部は炉下部で鉱石が半溶融してもガスの通気性が良
いため、層状装入法のように炉壁部のガス流を過度に抑
制する必要はない。

〔実施例〕

次に本発明に対する検討実験および本発明と従来法の実
施例について説明する。この実施例は内容積４５００ゴ
級の高炉をベースとしたもので操業条件は、 コークスベース：　　３５ｔ／ｃｈ Ｏ／Ｃ：　　３．５ 送風量　　　　：　　６５０ＯＮｒｎ”／ｍｉｎ送風温
度　　　：　　１０９０℃ である０本発明に対する検討実験における装入原料の装
入パターンを第１表、第２表に示す、またどの時の操業
結果を第４図に示す。

■〜■は鉱石中のコークスの混合割合を変更した検討例
であり、コークスの混合割合を増すと、先述の第３図の
如く、融着帯の形成が妨げられ、炉内の圧力が低下する
。かつ、コークスと鉱石との接触割合が増大し、ガス利
用率が増すと推察できる。炉内の圧力低下は、増風が可
能となり、高生産性に結びつく、また、ガス利用率の増
加はコークス比の低減に関連する。第４図から、鉱石中
に８重量％以上混合すればガス利用率の向上は明らかで
あり、コークス比の低減が計られる。

■〜■は重量８％コークス混合した混合原料の装入パタ
ーンを一定にし、コークス単味の炉壁部の層厚を順次低
下する装入パターン変更の検討例であり、Ｘ−■はコー
クス単味の装入パターンを一定にし、８重量％コークス
混合した混合原料の炉壁部層厚を順次低下する装入パタ
ーン変更の検討例である。

混合原料およびコークス単味の装入パターンをそれぞれ
単独もしくは両者を同時に、かつ異った装入パターンに
変更することによって、ガス流分布は変化することが明
らかである。つまり、ガス利用率もしくは生産能率の向
上は装入原料の装入位置を変えることが可能な装入装置
を用いて、混合原料およびコークス単味の半径方向の層
厚分布を調整制御することで可能となる０例えば、混合
原料の中心部の層厚を厚くする■のような装入パターン
では、中心部に鉱石が多量に存在し、中心流が抑制され
る。従来の層状装入では、通気性の面で鉱石を炉中心部
まで過度に装入することができなかったが、混合装入法
では先述の如く比較的可能である。一方、コークス単味
の装入パターンを刈の如くにすると、炉壁部に装入され
るコークス量が多くなり、炉壁部のコークス層厚は増加
する。この場合、炉下部から上昇するガスは炉壁部に比
較的多く流れるようになる。

従って、炉半径方向の層厚分布を調整することによって
、半径方向のガス流分布も変化する。

第４図から本発明の検証のために実施した■、■の例と
従来法を比較すると、炉壁熱負荷に対しては両方法によ
る明白な差は認められない。

また本発明の方法によると炉内において、融着帯を形成
せず、混合層中の鉱石が半溶融してもガスは通過するこ
とが可能であるため、ガス利用率と熱交換が向上し、そ
の結果として燃料比が低減し、本発明の有効性が認めら
れる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように本発明による竪型炉への原料装入
法によれば、過度の炉壁熱負荷とはならず、従来法に比
較し、著しく生産能率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するための高炉炉頂部の模式
断面図、第２図は高炉の模式断面図、第３図は鉱石の荷
重軟化実験の結果を示すグラフ、第４図は実施例のチャ
ートである。 １・・・鉱石層 ２・・・コークス層 ３・・・融着帯 ４・・・滴下帯 ５・・・羽口 ６・・・装入装置 ７・・・混合原料 １０・・・竪型炉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　竪型炉の原料装入方法において、鉄原料全部とコー
   クスの一部を予め混合し、該混合原料と残余のコークス
   とを交互に炉内に装入すると共に、装入物の炉内半径方
   向の層厚分布を炉況に応じて調整することを特徴とする
   竪型炉の原料装入方法。