JPS6339642B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高炉のベルレス式原料装入装置におけ
る原料装入方法の改良に関するものである。

（従来の技術） 一般にベルレス式原料装入装置を有する高炉に
おいては、第１図に示すように炉頂部に原料貯留
ホツパー１を備え、該貯留ホツパー１の下方に炉
内旋回シユート２を備えており、ベルトコンベヤ
ー等３によつて炉頂部に搬送された鉄鉱石、コー
クス、石灰石等の諸原料は、切替シユート４、案
内シユート５を経て貯留ホツパー１に装入された
のち、この貯留ホツパー１から集合シユート６を
経て炉内旋回シユート２上に排出され、この炉内
旋回シユート２の傾斜および旋回によつて炉内Ａ
に装入されるようになつている。

高炉の操業を安定的に維持するためには炉内各
位置における鉄鉱石の量とコークスの量の比
（Ｏ／Ｃ）を一定に保ち、炉内ガス流分布、炉熱
分布等を均一にすることが重要であり、そのため
の有効な手段として、例えば第２図ａのように炉
内装入原料ｍを炉径方向に傾斜堆積させるように
した傾斜装入が普及されている。（例えば特公昭
59−10401号の発明） この原料の傾斜角は装入物の重量、粒度、装入
速度、銘柄、ガス流速等により異なることが一般
に知られており、したがつてこの傾斜装入におけ
る傾斜角はこれらの要素を考慮して設定される
が、実際には、この設定角度を安定的に維持する
ことは困難である。

例えば、第２図ａのように原料の落下点位置Ｄ
を一定にし、原料の傾斜角Θ₁、Θ₂を得ようとし
ても、実際には第２図ｂのように原料の傾斜角は
Θ₃、Θ₄のように崩れてしまうことが多く、結果
としてＯ／Ｃを一定に維持できず、所望の炉内ガ
ス流分布、炉熱分布を得ることが非常に難しいと
いう欠点を有している。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の傾斜装入の場合のような
欠点を有しないベルレス式原料装入装置の高炉の
原料装入方法を提供するものである。

本発明によれば、炉内ガス流分布、炉熱分布等
の制御性が容易に向上し、したがつて高炉の安定
操業を確保することができる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は貯留ホツパーからの原料を炉内旋回シ
ユートを介してその傾動及び旋回により、炉内に
装入分配するベルレス式高炉の原料装入方法にお
いて、貯留ホツパーに原料を粒度別に貯留してお
き、装入原料を粒度別に排出し、各粒度毎に炉内
旋回シユートの傾斜角、旋回速度と排出速度を予
め定めた複数の各装入ゾーンの面積に応じて制御
することによつて炉内装入原料レベルをフラツト
にし、炉径方向の粒度を炉径方向に段階的に変化
されることを特徴とするベルレス式高炉の原料装
入方法である。

即ち本発明は、ベルレス式原料装入装置の高炉
の原料装入において、炉内における装入原料の傾
斜角を積極的に０即ち装入原料レベルをフラツト
にして安定させ、炉径方向における粒度分布を制
御して炉内ガス流分布、炉熱分布等を制御して高
炉操業の安定化を図るものである。

以下本発明について詳細に説明する。

先ず炉内装入原料レベルをフラツトにすること
について述べる。

本発明においては、炉内旋回シユートの傾斜と
旋回によつて原料を炉内の所定装入ラインにおい
て炉壁から炉心に向けて原料装入領域に対して分
配するようにしたので、この原料装入領域を例え
ば第３図のように炉壁９から炉心０までとし、こ
れを10等分して等分された各領域における原料装
入量が等しくなるように原料を分配することを考
える。

原料装入ラインにおける炉口半径をＲとすると
炉壁９に近い領域（ゾーンという）程面積が大き
くなり、ｉゾーンの面積Siはつぎのように表わさ
れる。

Si＝π（ｉ／10Ｒ）²−（ｉ−１／10Ｒ）² ……… となり、横軸に炉心から炉壁までの各ゾーンを、
縦軸に炉心から炉壁までの各ゾーンの面積に対し
て炉口半径Ｒで基準化した値をとると第４図のよ
うになり、この値は炉壁側のゾーンになる程大き
くなる。

したがつてここで、炉壁から炉心の間の全領域
に原料を分配する場合に各ゾーンの原料装入量を
Wiとし、１チヤージの全装入量Ｗを均等に各ゾ
ーンに配分したとすれば第５図のようになり、炉
心に近いゾーン程面積Siが小さくなることから炉
心に近いゾーン程原料層厚が大きくなり、フラツ
ト装入は達成できないことになる。

即ち第５図は、横軸に炉径方向、縦軸には各ゾ
ーンの装入量（この場合は全装入量Ｗに対して
Wi＝Ｗ／10）Wi、炉口径Ｒ、原料の密度ρで基準 化した層厚（πR²／ρWi）Ｔをとつて表わしたも
のであり、炉壁に近いゾーン程基準化層厚は小さ
くなり、この基準化層厚は炉壁部で0.526と最低
になる。この値は第４図における同ゾーンの基準
化面積0.19の逆数として表わされる。

したがつて炉内装入原料レベルをフラツトにす
るためには、第６図のように面積の大きい炉壁側
から炉心に向つて順次各ゾーンにおける装入量を
減じて行く必要がある。

即ち、横軸に炉心から炉壁までの各ゾーンを、
縦軸に各ゾーンにおける原料装入量の基準値
Wi／Ｗをとれば、この原料装入量の基準値は炉
壁側から0.19W、0.17W、0.15W、………0.01W
と炉心に向つて小さくすればフラツト装入が達成
できることになる。

しかしこれはあくまでもゾーンを10区分して単
純に計算値をあてはめたに過ぎず厳密には装入原
料は傾斜して流れ込むため前述の装入量比は必ず
しも一致しない。

例えば第７図ａは、炉壁側から原料装入を開始
し炉心部で原料装入を終了した場合のフラツト装
入における装入原料の堆積状況を示しており、第
７図ｂは、炉心側から原料装入を開始し炉壁部で
原料装入を終了した場合のフラツト装入における
装入原料の堆積状況を示し、第８図からも明らか
なように炉心側から炉壁側に装入した場合と、炉
壁側から炉心側に装入した場合とでは特に炉心部
と炉壁部においては厳密には装入量に相異がでて
くる。したがつて実際の原料装入に際してはこの
辺のところについて考慮する必要がある。

次に、実際のベルレス式原料装入装置におい
て、炉内旋回シユートによりフラツト装入を実施
する場合について述べる。

前述のフラツト装入条件を充たすあるゾーンで
の装入量をWiとし、このWiを充たすための条件
として原料の排出速度をVi（m³／sec）、炉内旋回
シユートの旋回速度を（Ｒ・Ｐ・Ｍ）、そのゾー
ン（ノツチ）における旋回数をni、原料密度をρ
とすると、 Wi＝Vi×（60／Ｒ・Ｐ・Mi）×niρ ……… となる。

したがつて、前述のようにフラツト装入とする
ために炉心に向つてWiを小さくするためには、 (1) Viを小さくする。

(2) Ｒ・Ｐ・Miを大きくする。

(3) niを減少させる の三つの選択制御手段が考えられる。

ただし、これらについてはそれぞれの制約条件
がある。

この制約条件を列挙すると (1) 全装入量Ｗ＝ΣWi (2) 全装入時間Σ60／Ｒ・Ｐ・Mi×niはその装置条 件において許容される炉心への原料分配時間で (3) niについては、炉内の円周方向でのバランス
を維持する上からni１でかつ整数であるこ
と。

(4) Viについては原料粒度との関係から排出口
径を制御するため原料が安定的に排出可能な最
小の排出口径における排出速度V_MioとViとの
関係がVi＞V_Mioとなること。

このような装入制約条件のもとに、Viについ
ては排出口径、Ｒ・Ｐ・Miについては可変周波
数制御による炉内分配シユートの炉径方向での変
化、niについては全旋回数および特定位置におけ
る旋回数が整数となる演算制御を行う事により第
９図ｂのようなフラツト装入が可能になる。

本発明においては、前述の制約条件(1)〜(4)につ
いて達成が困難な場合は、フラツト装入領域を炉
心から炉壁側へ若干後退させ、第９図ｃのように
炉壁側からフラツト装入を開始し、炉心部で装入
調整を行うことも考慮する。

ただし、第９図ａに示すような現在一般化され
ている炉壁近傍部（炉壁から１〜２ｍ）のフラツ
ト装入は対象外とする。

つぎに本発明のフラツト装入をより効果的なら
しめるための重要条件について述べる。

本発明のフラツト装入を実施した場合、各ゾー
ンにおける原料層厚は一定となるので、高炉内の
ガス流、炉熱分布の制御は、従来一般に行われて
いる層厚制御による訳には行かない。

本発明のフラツト装入においては炉内ガス流分
布、炉熱分布の制御は、粒度分布の制御によつて
行う。

すなわち、炉径方向における各ゾーンの原料粒
度が炉壁側が小さく炉心側に段階的に大きくなる
ように装入する。

したがつて原料の装入に際しては、原料を粒度
別に、かつ連続的に装入できるような仕組みを考
慮する必要がある。

予め原料を粒度別に細分して炉頂装入装置に輪
送し、炉心の原料の表面形状をフラツトに維持す
るためには、１回の装入に必要な時間がほゞ一定
とすれば、分割装入することにより１チヤージの
装入時間が延長され、所定の装入量が確保できな
くなり所定の出銑量を得ることができなくなると
いう問題がある。

そこで本発明者等は上記時間的な制約を考慮
し、１回の炉内装入で、粒度分布を連続的に変化
させる方法を考えた。

第１０図に、本発明を実施するためのベルレス
式原料装入装置例を示す。

第１０図ａはホツパー内に例えば予め粒度調整
し細粒、中粒、大粒の順序で装入し、ホツパーか
ら原料を排出する場合、細粒→中粒→大粒の順で
排出するようになし、炉内旋回シユートの傾斜
角、旋回速度を制御して、該原料を炉壁側から炉
心側に分配することによつて、自然分級効果と相
俟つて炉壁側から炉心側に、原料粒度を大きくし
て行くことができる。

又、第１０図ｂは、貯留ホツパーにおける自然
分級効果を利用するものであり、この場合は大
粒、中粒、細粒が混合状態の原料を貯留ホツパー
内に装入するが、ホツパーから原料が排出される
際は自然分級効果により排出原料の粒度は経時的
に大きくなる（フアンネルフロー）ので、第１０
図ａの場合と同様にして炉内旋回シユートの傾斜
角、旋回速度を制御することにより原料を炉壁側
から炉心側に分配することによつて、炉壁側から
炉心側に原料の粒度を大きくして行くことができ
る。

更に第１０図ｃは三つの貯留ホツパーを並設し
細粒、中粒、大粒を別々に貯留し、各貯留ホツパ
ーからの原料の排出を連続して、即ち、細粒の排
出完了時点で引続き中粒の排出を開始し中粒の排
出完了時点で引続き大粒の排出を開始するという
ように各ホツパーからの原料の排出を制御するこ
とにより、細粒→中粒→大粒の順で排出させるよ
うになし、炉内旋回シユートの傾斜角、旋回速度
を制御して該原料を炉壁側から炉心側に分配する
ことによつて炉壁側から炉心側に原料粒度を大き
くして行くことができる。

なお、この装置例においては、貯留ホツパーの
原料を細粒、中粒、大粒の順序で排出するように
しているが、例えば炉心側から炉壁側に原料を装
入して行く場合は、貯留ホツパーからの原料排出
は大粒、中粒、細粒の順に行えるように、例えば
第１０図ａの場合では、貯留ホツパー内の原料の
粒度の配列を逆にし、第１０図ｃの場合では、大
粒用貯留ホツパー、中粒用貯留ホツパー、細粒用
貯留ホツパーの順で原料を排出することを考慮す
る。

（実施例） コークスと鉱石について夫々装入原料を、 平均粒径：５mm（細粒） 〃 ：15mm（中粒） 〃 ：25mm（大粒） の３種類に区分し、第１０図ｃタイプの装入装置
（三つの貯留ホツパー）を用い貯留ホツパーに
別々に貯留し、細粒→中粒→大粒→の順序で略一
定の排出速度で排出し旋回シユートを予め設定し
た炉内における各装入ゾーンの装入原料の層厚が
略一定になるような旋回条件で旋回し、炉壁側か
ら装入を開始し、炉心部で装入を終了した。

この場合の、炉内装入原料の層厚は略一定で、
第９図ｂのようにフラツトは堆積形状を示し、炉
径方向における各装入ゾーンの平均粒度は炉壁側
から炉心部に向け順次大きくなる分布を示し、炉
壁側でのガス流を抑制するような分布を得た。

なお、本実施例では、貯留ホツパーからの原料
の排出速度を一定にし、旋回シユートの旋回条件
を制御（変化）するようにしたが旋回シユートの
旋回条件を一定にして貯留ホツパーからの原料排
出速度を制御するようにしても良く、あるいは貯
留ホツパーからの排出速度と、旋回シユートの旋
回条件を制御するようにしても良い。

又、本実施例では炉径方向における各装入ゾー
ンの原料の平均粒度は炉壁側から炉心部に向け大
きくなるような分布を得るようにしたが、最適操
業条件を得るためにガス流分布、炉熱分布を変え
る必要が生ずる場合もあり、この場合、逆の分布
あるいは中間的な分布とすることも考慮する。

したがつて、貯留ホツパーからの原料の粒度別
の排出順序を任意に変えることはもちろんであ
り、又必要に応じて、交互に排出することもでき
る。

さらに本実施例では、炉壁側から装入するよう
にしたが、必要に応じて、炉心側から装入するこ
ともできる。

（発明の効果） 本発明においては炉内装入原料レベルをフラツ
トにするためＯ／Ｃを安定的に一定に保つことが
容易であり炉内ガス流分布、炉熱分布の制御は粒
度分布制御によつて容易である。

したがつて高炉の安定操業の実現が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はベルレス式原料装入装置の高炉におけ
る一般的な原料装入の概略説明図、第２図ａ，ｂ
は従来の傾斜装入における炉内装入原料の堆積形
状の概略説明図、第３図は高炉炉頂部における原
料装入ゾーン区分例を示す平面概略説明図、第４
図は、第３図における各装入ゾーンの面積比も示
す概略説明図、第５図は各装入ゾーンに等量の原
料を装入た場合の各装入ゾーンの原料層厚比を示
す概略説明図、第６図は各装入ゾーンの原料層厚
を一定にするための各装入ゾーン原料装入量比を
示す概略説明図、第７図ａ，ｂはフラツト装入し
た場合の各装入ゾーンにおける、装入原料の堆積
形状を示す概略説明図、第８図は、フラツト装入
を実施した場合の各装入ゾーンの原料装入量の変
化を示し、特に炉心部と炉壁部近傍の変動状況を
示す概略説明図、第９図は、従来の傾斜装入の一
例と本発明によるフラツト装入による炉内装入原
料の堆積形状を示す概略説明図でａは従来法、
ｂ，ｃは本発明法、第１０図ａ，ｂ，ｃは本発明
の実施のために用いられる原料装入装置例、特に
粒度別装入するための貯留ホツパーにおける原料
の貯留例を示す概略説明図である。 １……貯留ホツパー、２……炉内旋回シユー
ト、３……ベルトコンベヤー、４……切替シユー
ト、５……案内シユート、６……集合シユート、
７，８……排出弁、９……炉壁、Ａ……炉内、ｍ
……炉内装入原料、Ｏ……炉心、Ｌ……大粒、Ｍ
……中粒、Ｓ……細粒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 貯留ホツパーからの原料を炉内旋回シユート
   を介してその傾動及び旋回により、炉内に装入分
   配するベルレス式高炉の原料装入方法において、
   貯留ホツパーに原料を粒度別に貯留しておき、装
   入原料を粒度別に排出し、各粒度毎に炉内旋回シ
   ユートの傾斜角、旋回速度と排出速度を予め定め
   た複数の各装入ゾーンの面積に応じて制御するこ
   とによつて炉内装入原料レベルをフラツトにし、
   炉径方向の粒度を炉径方向に段階的に変化される
   ことを特徴とするベルレス式高炉の原料装入方
   法。