JPS6362805A - ベルレス式高炉の原料装入方法 - 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、ベルレス式高炉の原料装入方法にかかわるも
のであり、より詳細には、鉄源と還元剤を層状装入し、
かつ鉄源中に還元剤の一部を混合して装入する際に、還
元剤を鉄源中に精度良く混在させることおよび高炉内の
任意の半径方向位置に当該原料を精度良く装入すること
を目的とした原料装入方法に関するものである。

（従来の技術およびその問題点） 従来の鉄源と還元剤とを炉内に交互に装入するいわゆる
層状装入法においては、１０００℃以上の高温域におい
て、鉄源が軟化・融着していわゆる融着帯を形成し、一
方、ガスはコークス層を介して半径方向に再分配される
ため、融着帯の形状および性状を適正範囲に維持して高
炉の通気性・荷下がりの安定を図ることが大切であった
。この観点より鉄源層中に小塊の還元剤を混在させる方
法が実施されている。１２００℃以上の高温域において
鉄源層中の小塊還元剤は、層状装入される大塊還元剤よ
りもツルージョンロス反応（Ｃ＋ＣＯ，＝２ＣＯ）を生
じやすく、その結果、大塊還元剤の粒径劣化が抑制され
て炉下部の還元剤の平均粒径が増加し、炉下部の通気性
・通液性が改善される。さらに鉄源層中に散在する小塊
還元剤が鉄源の融着を抑制するため、融着帯の通気性の
改善もなされる。

しかしながら従来法においては還元剤を鉄源中に精度良
く混在させることは困難であり、上記効果が十分発揮で
きていなかった。すなわち、鉄源中に還元剤を均等に混
在させていても、ベルトコンベアでの輸送時や、サージ
ホッパーからの排出時に還元剤が偏在したり、さらには
高炉炉内への装入時にも鉄源中に混合された還元剤が分
離するという問題があった。

この問題を解決するため特開昭６０−２０８４０４号公
報においては、小塊鉄源と小塊鉄源に混合する小塊還元
剤とを各々、別のバンカーに貯蔵し、同時に各々のバン
カーから排出して集合ホッパーで混合せしめることによ
って、小塊還元剤の輸送中の偏在の問題を解決するとと
もに、鉄源装入前の還元剤の炉内の表面形状を平坦にし
て小塊還元剤の炉内装入時の分離を抑制する方法が開示
されている。

しかしながらこの方法では次の如き問題がある。

第一の問題点は小塊鉄源に混合すべき小塊還元剤を貯蔵
する専用バンカーを必要とすることである。すなわち、
通常のベルレス式高炉では２個しかバンカーを有してい
ない為、バンカーを新設する必要がある。

第二の問題点は小塊鉄源中に小塊還元剤を混合して装入
することによって、高炉内の通気性が悪化するので、そ
の装入位置が炉中心から炉壁方向への無次元半径方向位
置で０．５〜０．８５に限定されることである。

第三の問題点は鉄源装入前の還元剤の表面形状の制御が
困難であることである。すなわち、還元剤の表面形状を
全く平坦にすることは、実操業においてはほとんど不可
能であった。

本発明は上記した鉄源中に還元剤の一部を混合するベル
レス式高炉の層状原料装入方法にかかわる問題点を解消
するためになされたものであり、既設のバンカー設備を
使用して鉄源中に還元剤の一部を精度良く混在せしめ、
かつ高炉内の任意の半径方向位置に当該原料を精度良く
装入できるベルレス式高炉の原料装入方法を提供せんと
するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ベルレス式高炉に原料を装入する方法におい
て、還元剤の一部を混合した鉄源及び還元剤を、分配シ
ュートの傾動角度を制御して炉中心部から炉壁方向に装
入するとともに、炉内装入後の前記原料表面の堆積角度
が２０度を超えないように分配シュートの傾動角度、各
傾動角度における旋回数、下部ゲート弁開度のうち少な
くとも一つを制御することを要旨とするベルレス式高炉
の原料装入方法である。

本発明においては、前述の問題を解消するために、次の
ような手段を講じた。

先ず、第一の問題点である鉄源中に混在させる還元剤用
に専用のバンカーを必要とすることを解決するために、
本発明においては既設の還元剤貯蔵用バンカーを、鉄源
中に混在させる還元剤に対しても使用する。すなわち、
還元剤貯蔵用バンカー内にまず鉄源中に混在させる還元
剤を装入し、バンカー底部に堆積せしめ、その上に層状
装入すべき還元剤をバンカー内に装入する。しかして、
鉄源を鉄源貯蔵用バンカーから排出中において、還元剤
と混合すべき鉄源の排出時に、同時に、還元剤貯蔵用バ
ンカーから鉄源中に混合すべき還元剤を排出して、還元
剤を鉄源中に混合せしめるのである。

次に、鉄源中に混在させる還元剤を還元剤貯蔵用バンカ
ーの底部に堆積させる理由について述べる。

還元剤貯蔵用バンカーにまず層状装入すべき還元剤を装
入し、次に、その上に鉄源中に混在させる還元剤を装入
する場合には、層状装入する還元剤を還元剤貯蔵用バン
カーから排出中に、バンカー頂部に堆積している鉄源中
に混在せしめる還元剤の一部が、バンカー内のファネル
フロー（漏斗状流れ）によって層状装入すべき還元剤と
ともに排出されてしまう。このため層状装入すべき還元
剤と、鉄源中に混在させるべき還元剤の性状が異なって
いる通常の鉄源・還元剤混合装入法においては、その効
果を十分発揮させることができない。

第二の問題点である装入位置が限定されることの対策と
して、混合装入する鉄源と還元剤の粒径の組合わせを変
更して、半径方向ガス流分布の悪化および高炉全体の通
気性の悪化を抑制する。すなわち、特開昭６０−２０８
４０４号公報においては小塊鉄源と小塊還元剤とを混合
装入するために、混合原料の平均粒径が大幅に低下し、
混合原料の装入位置が炉中心から炉壁方向への無次元半
径方向位置で０．５〜０．８５に限定されたのであるが
、本発明においては混合原料中の鉄源として小塊鉄源を
用いる場合には、還元剤として粒径が通常もしくは大塊
の還元剤を使用することによって高炉内の通気性の悪化
を抑制することが可能であり、混合原料を高炉内の任意
の半径方向に装入することができる。この場合、鉄源中
に混在させる還元剤の高温性状、特にツルージョンロス
反応性を制御して融着帯内の鉄源層中に混在する還元剤
の存在割合、粒径などを制御することも有用であること
はいうまでもない。

次に、混合原料中の鉄源として小塊鉄源を用いず、通常
以上の粒径の鉄源を用いる場合には、高炉全体の通気性
の悪化がないか、もしくは少ないので、還元剤の粒径の
使用可能範囲が広く、従来用いられている小塊還元剤で
も、十分、鉄源に混合して高炉内の任意の半径方向位置
に装入することができる。

第三の問題点である鉄源装入前の還元剤の表面形状を平
坦に制御することが困難であることの対策を見いだすた
め、本発明者らは炉外に実物大模型を作成し、種々の装
入物分布試験を実施した。

その結果、還元剤の表面形状および表面形状の制御手段
に関する知見を得た。

先ず、還元剤の表面形状の知見について述べる。

鉄源装入前の還元剤の表面形状を全く平坦にすることは
、原料の装入時間を大幅に長くとって各旋回ごとの分配
シュートの傾動角度を微調整すれば表面形状はかなり平
坦にはなるものの、実際には装入時間の制約から実炉へ
適用することはできない。そこで、還元剤の表面の堆積
角度と、鉄源と還元剤の混合原料の装入時の分離度との
関係を調査した。その結果を第２図に示す。ここで混合
原料の分離度は混合原料の装入位置で樹脂サンプリング
した試料を高さ方向に１０印間隔で鉄源と還元剤の重量
比（（０／Ｃ）ｉ　’）を求め、装入前の鉄源と還元剤
の平均重量比（０／Ｃ）で割って無次元化して求めた指
数（Ｐ）であり下記０式で示される。

ここでｎ：全試料数 この結果、還元剤の表面の堆積角度が２０度を超えなけ
れば指数Ｐの大幅な悪化は防止でき、混合原料中の鉄源
と還元剤の装入時の分離は実用上無視できることが判明
した。すなわち、従来は分配シュートの傾動角度を変更
して還元剤の表面形状を平坦にしようとするあまり、部
分的には１０度以下とかなり平坦になっても、他の部分
では２０度を超える部分が生じており、混合原料中の鉄
源と還元剤の分離が生じていた。これに対し、本発明で
は半径方向の全域にわたって還元剤の表面の堆積角２０
度を超えないようにすれば、鉄源と還元剤の分離は実用
上無視できることが判明した。

次に、還元剤の表面形状の制御手段として特開昭６０−
２０８４０４号公報では分配シュートの傾動角度のみを
使用していたが、それだけでは不十分であることが模型
実験で判明した。そこで、本発明においては分配シュー
トの傾動角度だけでなく、各傾動角度における旋回数お
よび下部ゲート弁開度を場合によって併用することによ
って、前述の炉内装入後の還元剤の堆積角度を２０度を
超えないようにすることができる。さらに特開昭６０−
２０８４０４号公報と同様に分配シュートの傾動角度を
制御して、原料を炉中心部から炉壁方向に装入すること
が還元剤の堆積角度を２０度以下に制御するために不可
欠である。

以上で従来法である特開昭６０−２０８４０４号公報に
おける問題点に対する本発明の解決策を示した。ここで
本発明における鉄源貯蔵用バンカーの使用法について述
べる。還元剤と混合すべき鉄源量が多く、還元剤と混合
しない鉄源と分割して鉄源貯蔵用バンカーに貯蔵し、分
割して炉内に装入する場合は特に問題は生じないのであ
るが、還元剤と混合すべき鉄源量が少なく、還元剤と混
合しない鉄源と一緒に鉄源貯蔵用バンカーに貯蔵する場
合には、バンカー内の下部にコーンなどのインサートを
設置してバンカー内の流れのマスフロー化を図り、バン
カーへ装入された順番にバンカーから排出されるように
して、還元剤と混合すべき鉄源の鉄源貯蔵用バンカーか
らの排出開始時期および排出完了時期を制御し、そのタ
イミングと合わせて還元剤貯蔵用バンカーのゲート弁を
開として還元剤用バンカーの底部に堆積している鉄源と
混合すべき還元剤を排出し、集合ホッパー内で混合する
。

本発明の構成を第１図に基づいて説明する。高炉１の炉
頂部へベルトコンベア２によって搬送された鉄源３は、
上部ゲート弁４、上部シール弁５を介して鉄源貯蔵用バ
ンカー６内に貯蔵される。

還元剤と混合される鉄源３゛は、その炉内の半径方向の
装入位置に応じて鉄源貯蔵用バンカー６内の所定の位置
に装入される。第１図中では鉄源と還元剤の混合原料を
無次元半径方向位置で０．４５〜０．５５に装入する場
合を示す。鉄源に混合される還元剤７゛を上部ゲート弁
４°、上部シール弁５′を介して還元剤貯蔵用バンカー
６″の底部に装入し、ついでその上に層状装入する還元
剤７を還元剤貯蔵用バンカー６゛に装入する。

高炉１内の装入物が荷下がりして補給すべき所定のスト
ックレベル８に到達すると、装入物流量調節用の下部ゲ
ート弁９および下部シール弁１０を開操作し、鉄源貯蔵
用バンカー６内の鉄源を集合ホッパー１１および分配シ
ュート１２を介して炉内に装入する。

鉄源を炉内に装入中において、還元剤と混合すべき鉄源
が鉄源貯蔵用バンカー６から排出開始されると同時に、
還元剤貯蔵用バンカー６′の下部ゲート弁９”および下
部シール弁１０゛を開操作して還元剤貯蔵用バンカー６
′の底部に堆積している鉄源と混合すべき還元剤７°を
還元剤貯蔵用バンカー６°から排出し、集合ホッパー１
１内で鉄源３゛と還元剤４°とを混合する。

鉄源貯蔵用バンカー６内の鉄源の流れをマスフロー化す
るため鉄源貯蔵用バンカー６の下部にインサートとして
コーン１３を設置している。さらに、鉄源３゛　と還元
剤４′の混合を促進するため集合ホッパー内に混合装置
１４を設置しても良い。

還元剤と混合する鉄源３′の排出が完了すると下部ゲー
ト弁９°、下部シール弁１０′は閉とし、それ以後は鉄
源のみが鉄源貯蔵用バンカーから排出される。

第１図中にθで示す分配シュートの傾動角度は、小から
順次増加して大となしく第１図中に矢印で分配シュート
の動きを示す）、鉄源を炉中心から炉壁方向に装入する
。

同様に炉内に装入された鉄源が荷下がりして所定のスト
ックレベル８に到達すると、還元剤貯蔵用バンカーの下
部ゲート弁９′および下部シール弁ｌＯ゛を開操作して
還元剤を炉内に装入する。

装入後の還元剤の堆積角度が２０度を超えないように炉
内に設置されたプロフィル測定装置１５で装入後の還元
剤の堆積角度を測定し、堆積角度が２０度を超えそうな
場合には分配シュートの傾動角度、各傾動角度における
旋回数、下部ゲート弁開度のうち少なくとも一つを制御
して装入後の還元剤の堆積角度が２０度を超えないよう
に調整する。

（作　　　用） 本発明は、ベルレス式高炉に原料を装入する方法におい
て、還元剤の一部を混合した鉄源及び還元剤を、分配シ
ュートの傾動角度を制御して炉中心部から炉壁方向に装
入するとともに、炉内装入後の前記原料表面の堆積角度
が２０度を超えないように分配シュートの傾動角度、各
傾動角度における旋回数、下部ゲート弁開度のうち少な
くとも一つを制御するものである為、還元剤を鉄源中に
精度良く混在させることができ、かつ高炉内の任意の半
径方向位置に前記原料を精度良く装入できる。

（実　施　例） 本発明の効果を確認するため、炉外において、前述の実
物大模型を用いて装入物分布試験を実施した。試験には
、鉄源として通常焼結鉱（粒径８〜５０ｍｍ）および小
塊焼結鉱（粒径３〜５１１）、還元剤として通常コーク
ス（粒径２５〜７５鶴）および小塊コークス（粒径１０
〜２０ｍ）を使用した。１回の炉内装入量は鉄源で１３
４トン（うち還元剤と混合すべき鉄源は２０トン）、還
元剤で３７トン（うち鉄源と混合すべき還元剤は２．６
トン）であり、いずれも１４旋回で炉内に装入した。試
験条件および試験結果を下記表に示す。表中の分配シュ
ートスケジュールの表記法はＣが還元剤、０は鉄源の装
入を示し、（）内は分配シュートの傾動角度の大きさに
対応するノツチとその順序を示しており、ノツチの数字
の小さいほうが分配シュートの傾動角度が大きく設定し
である。また、表中の通気性指数は、従来法における単
位層高あたりの圧力損失を各装入法における単位層高あ
たりの圧力損失で割ったもので、数値が小さいほど通気
性が良ごとを示している。

上記表より明らかな如く、従来法においては、分配シュ
ート傾動角度のみを制御して原料を装入した結果、部分
的には全く平坦なところもあるが、他の部分では堆積角
度は最大３０度まで増加した結果、混合原料中の鉄源と
還元剤の分離が生じ、分離度Ｐは大きくなっている。ま
た、鉄源および還元剤ともに小塊を使用するため本発明
による装入法よりも通気性は悪い。

次に本発明の装入法の試験結果について述べる。

ケース１は小塊鉄源と通常還元剤の混合原料を炉壁部に
装入する場合、ケース２は通常鉄源と小塊還元剤の混合
原料を炉中心部に装入する場合、ケース３は通常鉄源と
小塊還元剤の混合原料を炉中間部に装入する場合である
０本発明の装入法においては、いずれも分配シュートの
傾動角度とともに各傾動角度における旋回数を制御して
、還元剤装入後の堆積角度を半径方向全域にわたって２
０度を超えないようにしたため、上記表より明らかな如
く鉄源と還元剤の分離度Ｐは低い。さらに、従来法と比
較して鉄源と還元剤の混合原料の平均粒径が増加するた
め、通気性も改善している。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、ベルレス式高炉に原料を
装入する方法において、還元剤の一部を混合した鉄源及
び還元剤を、分配シュートの傾動角度を制御して炉中心
部から炉壁方向に装入するとともに、炉内装入後の前記
原料表面の堆積角度が２０度を超えないように分配シュ
ートの傾動角度、各傾動角度における旋回数、下部ゲー
ト弁開度のうち少なくとも一つを制御するものである為
、還元剤を鉄源中に精度良く混在させることができ、か
つ高炉内の任意の半径方向′位置に前記原料を精度良く
装入できる。従って、本発明によれば高炉内の通気性が
良好となり、高炉操業の安定化が図れることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は還元剤の堆積角度と
、鉄源と還元剤の混合原料の分離度の関係を示す図であ
る。 １は高炉、３．３′は鉄源、７．７°は還元剤、１１は
集合ホッパー、１２は分配シュート、１３はコーン、１
４は混合装置、１５はプロフィル測定装置。 特許出願人　住友金属工業株式会社 第１Ｆ；Ａ 第２図 還を刻の墳電慰友Ｑｏ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベルレス式高炉に原料を装入する方法において、
   還元剤の一部を混合した鉄源及び還元剤を、分配シュー
   トの傾動角度を制御して炉中心部から炉壁方向に装入す
   るとともに、炉内装入後の前記原料表面の堆積角度が２
   ０度を超えないように分配シュートの傾動角度、各傾動
   角度における旋回数、下部ゲート弁開度のうち少なくと
   も一つを制御することを特徴とするベルレス式高炉の原
   料装入方法。