KR20180112829A

KR20180112829A - 고로에 대한 원료 장입 방법

Info

Publication number: KR20180112829A
Application number: KR1020187026183A
Authority: KR
Inventors: 가즈히라 이치카와; 유스케 가시하라; 노부유키 오야마; 가즈로 츠다; 나오시 야마히라; 구니히코 이시이
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2018-10-12
Also published as: BR112018068563A2; KR102182443B1; JPWO2017159641A1; CN109072318B; BR112018068563B1; JP6354074B2; WO2017159641A1; CN109072318A

Abstract

고로 내에, 코크스 혼합 광석층과 코크스층을 형성하여 실시하는 고로 조업에 있어서, 코크스층을 형성하는 코크스 중의 분상 코크스의 함유량에 따라, 코크스 혼합 광석층의 코크스 혼합량을 적정하게 제어하고, 고로 내부의 통기성을 확보한다. 코크스 혼합 광석층과 코크스층을 층상으로 형성하는 고로에 대한 원료장입 방법으로서, 코크스층을 형성하는 코크스를 반송하는 반송 설비의 상방에 설치된 입도 측정 센서로, 코크스 중의 단경이 5 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위의 임의의 단경 이하인 코크스 입자의 비율을 측정하고, 코크스층을 형성하기 위한 코크스가, 단경을 35 ㎜ 이하로 하는 코크스 입자를 함유하지 않는 조건을 기준 조건으로 정의하였을 때, 측정된 비율에 기초하여, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량을, 기준 조건에서의 코크스 혼합량보다 적게 설정하고, 기준 조건과의 차분의 양의 코크스를, 코크스층을 형성하는 코크스로서 배합한다.

Description

고로에 대한 원료 장입 방법

본 발명은, 고로에 대한 원료 장입 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 고로 내에, 코크스 혼합 광석층과 코크스층을, 층상으로 형성하여 실시하는 고로 조업에 있어서, 코크스층을 형성하는 코크스의 성상에 따라 코크스 혼합 광석층의 코크스 혼합량을 적정하게 제어하고, 고로 내부의 통기성을 확보하는, 고로에 대한 원료 장입 방법에 관한 것이다.

최근, 지구 온난화 방지의 관점에서 CO₂ 삭감이 요구되고 있다. 철강업에 있어서는, CO₂ 배출량의 약 70 질량％ 가 선철을 제조하는 고로로부터 배출되고 있어, 고로로부터의 CO₂ 배출량의 삭감이 요구되고 있다. 고로에 있어서의 CO₂ 삭감은, 고로에서 사용하는 환원재 (코크스, 미분탄, 천연 가스 등) 를 삭감함으로써 가능하다. 또한, 고로에서는, 통상적으로 원료인 철광석 (간단히 「광석」이라고도 기재한다) 과, 환원재인 코크스를, 각각이 교대로 층상이 되도록 노정으로부터 장입하여, 고로 내에 광석층과 코크스층을 형성하고 있다.

한편으로, 환원재, 특히 코크스를 삭감하는 경우, 노 내의 통기성을 담보하고 있는 코크스가 감소하기 때문에, 고로 노 내의 통기 저항이 증가한다. 일반적인 고로에서는, 노정으로부터 장입된 철광석이 연화를 개시하는 온도에 도달하면, 광석층은, 상부에 존재하는 원료의 자중에 의해 공극을 메우면서 변형된다. 그 때문에, 고로 하부에서는, 광석층의 통기 저항은 매우 크고, 가스가 거의 흐르지 않는 융착된 층 (「융착대」라고 한다) 이 형성된다. 이 융착대의 통기성이, 고로 전체의 통기성에 크게 영향을 미치고 있어, 고로에 있어서의 생산성을 율속하고 있다.

융착대의 통기 저항을 개선하는 수단으로서, 고로 내에, 광석과 상대적으로 입경이 작은 코크스를 혼합한 원료 (「혼합 원료」라고 한다) 와, 상대적으로 입경이 큰 코크스를, 교대로 장입하고, 혼합 원료로 이루어지는 코크스 혼합 광석층과, 상대적으로 입경이 큰 코크스로 이루어지는 코크스층을, 층상으로 형성하는 것이, 유효하다고 알려져 있다. 요컨대, 광석층에 코크스를 혼합하는 것이 유효하다고 알려져 있고, 코크스 혼합 광석층을 형성하기 위한 많은 기술이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 벨레스식 고로에 있어서, 광석 호퍼 중 하류측의 호퍼에 코크스를 장입하고, 컨베이어 위에서 광석 위에 코크스를 퇴적시킨 후, 노정 벙커에 장입하여, 광석과 코크스를 선회 슈트를 통하여 고로 내에 장입하는 기술이 제안되어 있다.

특허문헌 2 에는, 벨레스식 고로에 있어서, 복수의 노정 벙커에 저류된 코크스 또는 광석을, 노 내 반경 방향에서 로 중심부로부터 로벽부를 향하여 장입할 때, 상기 노정 벙커 중 하나에 저류된 코크스의 그 노정 벙커로부터의 배출량이, 1 배치분의 코크스 장입량의 5 ∼ 50 질량％ 간의 소정량에 도달한 시점부터, 다른 노정 벙커에 저류된 광석의 배출을 개시하고, 코크스와 광석을 동시에 장입하는 기술이 제안되어 있다. 이로써, 코크스의 통상 장입용 배치, 코크스의 중심 장입용 배치 및 혼합 장입용 배치 3 가지를 동시에 실시할 수 있다고 기재하고 있다.

특허문헌 3 에는, 고로 조업에 있어서의 융착대 형상의 불안정화 및 중심부 부근에 있어서의 가스 이용률의 저하를 방지하고, 안정 조업 및 열효율의 향상을 도모하기 위해, 전광석과 전코크스를 완전 혼합한 후에 고로 내에 장입하는 원료 장입 기술이 제안되어 있다.

또, 특허문헌 4 에는, 혼합된 코크스에 의한 반응성 향상 효과를 향수하는 수단으로서, 고반응 코크스와 JIS 환원성이 낮은 광석을 혼합함으로써, 저반응성 광석을 고효율로 반응시켜, 고로의 반응성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

한편, 코크스의 노 내에 대한 장입량 (「코크스비」라고도 한다) 은, 거의 일정하기 때문에, 광석에 대한 코크스 혼합을 실시한 경우에는, 상대적으로 코크스층의 두께가 저하된다. 고로에 있어서 코크스층의 두께가 저하되면, 광석이 연화 용융되는 융착대에 있어서의 통기 저항이 상승하여, 안정된 조업을 저해하는 것이, 경험적으로 알려져 있다.

이와 같은 코크스층 두께의 저하에 의한 통기 저항의 상승을 방지하기 위해, 몇 가지 제안이 이루어져 있다. 예를 들어, 특허문헌 5 에는, 국소적인 코크스층 두께의 저하를 방지하기 위해, 노 입구부에서의 코크스의 장입 범위를, 로 반경 방향에 있어서 로벽측으로부터 40 ％ 이상의 영역으로 함과 함께, 노 입구부에서의 1 층의 코크스 평균 층 두께를 60 ㎝ 이상으로 하는 기술이 제안되어 있다. 또, 특허문헌 6 에는, 노 복부의 코크스층 두께가 평균으로 250 ㎜ 이상이 되도록, 노정에 있어서의 코크스의 장입량을 조정하는 기술이 제안되어 있다.

특허문헌 5 및 특허문헌 6 은, 코크스를 광석 중에 다량으로 혼합하지 않는 경우의 조업 조건이며, 코크스를 광석 중에 다량으로 혼합하면 코크스 혼합 광석층 (광석층) 의 통기성이 개선되기 때문에, 코크스층 두께의 하한값은 완화될 수 있는 것으로 생각된다.

일본 공개특허공보 평3-211210호 일본 공개특허공보 2004-107794호 일본 공개특허공보 소53-152800호 일본 공개특허공보 소64-36710호 일본 공개특허공보 평7-18310호 일본 공개특허공보 평11-506393호

그런데, 코크스층을 형성하는 코크스는, 소정의 체눈 치수의 분급기로 체쳐진 후에 사용되지만, 분급기의 체눈 치수 이하의 사이즈의 코크스 (이하, 「분상 코크스」라고도 기재한다) 가 전부 체쳐지는 경우는 없다. 따라서, 통상의 고로 조업에 있어서는, 코크스층을 형성하는 코크스의 성상은 변동되어 있고, 이 코크스의 성상에 따라 코크스층 중의 분상 코크스의 함유량은 변화한다.

코크스층에 있어서, 분상 코크스의 함유량이 증가하면 통기성이 악화되기 때문에, 이 경우에는, 코크스층의 두께를 증가시켜 코크스층의 통기성, 요컨대, 고로의 통기성을 확보하는 것이 필요해진다. 단, 코크스층의 두께를 증가시킨 경우에는, 혼합 원료에 대한 코크스 혼합량을 저하시키는 것이 필요해진다. 이것은, 혼합 원료에 대한 코크스 혼합량을 저하시키지 않는 경우에는, 환원재가 과잉이 되어, CO₂ 배출량이 증대될 뿐만 아니라, 제조 비용이 상승하기 때문이다.

요컨대, 안정된 고로 조업을 실시하기 위해서는, 코크스층을 형성하는 코크스 중의 분상 코크스의 함유량을 사전에 검지하여, 검지된 분상 코크스의 함유량에 따라, 코크스층의 두께를 증대 또는 감소시킴과 동시에, 혼합 원료에 대한 코크스 혼합량을 감소시키거나 또는 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1 ∼ 6 은, 이 점에 대해 전혀 고려하고 있지 않다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 고로 내에, 코크스 혼합 광석층과 코크스층을 층상으로 형성하는 고로에 대한 원료 장입 방법에 있어서, 코크스층을 형성하는 코크스 중의 분상 코크스의 함유량에 따라, 코크스층의 두께를 증감시키고, 또한, 코크스 혼합 광석층의 코크스 혼합량을 적정하게 제어하고, 이로써, 고로 내부의 통기성을 확보할 수 있는, 고로에 대한 원료 장입 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1］철광석 및 코크스가 혼합된 혼합 원료와 코크스를 고로 노정으로부터 교대로 장입하고,

상기 혼합 원료로 이루어지는 코크스 혼합 광석층과 상기 코크스로 이루어지는 코크스층을 노 내에 층상으로 형성하는 고로에 대한 원료 장입 방법으로서,

상기 코크스층을 형성하기 위한 코크스를 고로에 반송하는 반송 설비의 상방에 설치된 입도 측정 센서로, 상기 반송 설비에 의해 반송되는 코크스에 함유되는 입자의 단경이 5 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위의 임의의 단경 이하인 코크스 입자의 비율을 측정하고,

상기 코크스층을 형성하기 위한 코크스가, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자를 함유하지 않는 조건을 기준 조건으로 정의하였을 때, 측정된 상기 비율에 기초하여, 상기 혼합 원료 중의 코크스 혼합량을, 기준 조건에서의 혼합 원료 중의 코크스 혼합량보다 적게 설정하고,

기준 조건에서의 코크스 혼합량과 상기 비율에 기초하여 설정한 코크스 혼합량의 차분의 양의 코크스를, 코크스층을 형성하는 코크스로서 할당하는, 고로에 대한 원료 장입 방법.

[2］상기 혼합 원료 중의 코크스 혼합량을, 측정된 상기 비율을 하기 (1) 식에 대입하여 산출되는 코크스 혼합량의 상한값 이하로 설정하는, 상기 [1］에 기재된 고로에 대한 원료 장입 방법.

MIX ＝ [(9/10) × α － 69/2] × β ＋ 200 … (1)

여기서, (1) 식에 있어서, MIX 는, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값 (㎏/용선-톤), α 는, 코크스 입자의 단경이고, 5 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위의 임의의 값, β 는, 단경이 α ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율 (질량％) 이다.

본 발명에서는, 코크스 혼합 광석층과, 코크스층을, 층상으로 형성하는 고로에 대한 원료 장입 방법에 있어서, 고로에 대한 코크스 반송 설비에서, 코크스층을 형성하기 위한 코크스의 입도 분포를 측정한다. 그리고, 이 입도 분포의 측정 결과에 기초하여, 코크스 혼합 광석층에 대한 코크스 혼합량을 설정하고, 설정된 코크스 혼합량과, 기준 조건인, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의, 코크스층을 형성하기 위한 코크스 중에서의 비율이 제로인 경우에 있어서의 코크스 혼합량의 차분의 코크스량을, 코크스층을 형성하는 코크스로서 할당한다. 이로써, 세립의 코크스 함유량이 많은 코크스의 경우에는, 코크스층의 두께가 증대되고, 그 결과, 코크스층의 통기성, 요컨대, 고로 노 내의 통기성이 확보되어, 고로 조업의 안정화가 실현된다.

도 1 은, 코크스 입자의 단경을 정의하는 도면이다.
도 2 는, 코크스층의 두께와 융착대 통기 저항의 관계를 측정하기 위해 사용한 시험 장치의 개략도이다.
도 3 은, 단경이 5 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율과, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율과, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 상한값 MIX 가 50 ㎏/용선-톤이 될 때의 비율 β 와, 코크스 입자의 단경 α 의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

고로 내에, 철광석과 코크스를 혼합한 혼합 원료로 이루어지는 코크스 혼합 광석층과, 코크스층을, 층상으로 형성하여 실시하는 고로 조업에 있어서, 코크스층을 형성하는 코크스 중의 분상 코크스 (분급기의 체눈 치수 이하의 사이즈의 코크스) 의 함유량이 증가하면, 코크스층의 통기성, 요컨대 고로 내부의 통기성이 악화된다. 따라서, 이 경우에는, 코크스 혼합 광석층에 대한 코크스 혼합량을 줄이고, 이 줄인 분에 상당하는 분을 코크스층으로서 장입하여, 코크스층의 두께를 증가시키고, 이로써 고로 내부의 통기성을 확보하는 것이 필요해진다.

본 발명자들은, 코크스층을 형성하는 코크스의 분상 코크스의 함유량이 변화해도, 고로 내부의 통기성을 안정적으로 확보하는 것을 목적으로 하여, 고로 내부의 융착대의 통기 저항을 모의할 수 있는 시험 장치를 사용하여 시험하였다.

통상적으로, 코크스층을 형성하는 코크스는, 체눈 치수가 35 ㎜ 인 분급기로 체쳐진 후에 고로에 반송되어, 고로 내에 장입된다. 체눈 치수가 35 ㎜ 인 분급기를 통과하지 않는 사이즈의 코크스이면, 고로 내부의 융착대의 통기성을 확보할 수 있는 것은, 당업자에게 주지의 사항이다. 단, 체눈 치수가 35 ㎜ 인 분급기로 체쳐진 후의 코크스에도, 체눈 치수가 35 ㎜ 인 분급기에 의해 체쳐져야 할 사이즈의 코크스 입자가 혼입되어 있다. 또, 고로에 대한 반송 도중의 낙하 충격 등에 의해서도 코크스는 분상화된다.

본 명세서에서는, 코크스층을 형성하는 코크스에 함유되는, 체눈 치수가 35 ㎜ 인 분급기에 의해 체쳐져야 할 사이즈의 코크스를, 「단경이 35 ㎜ 이하인 코크스」라고 칭한다. 마찬가지로, 체눈 치수가 α ㎜ 인 분급기에 의해 체쳐져야 할 사이즈의 코크스를, 「단경이 α ㎜ 이하인 코크스」라고 칭한다. 여기서, 「코크스 입자의 단경」이란, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 코크스 입자의 투영면에 있어서, 코크스 입자의 무게 중심을 통과하는 직선과 투영면의 둘레의 교점의 교점간 거리가 최단이 될 때의 교점간 거리로 정의한다.

시험에서는, 코크스층을 형성하는 코크스에 있어서의, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의 함유량에 주목하여, 고로 내부의 융착대의 통기성을 확보하는 조건으로서, 단경이 5 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위의 임의의 단경 이하인 코크스 입자의 함유 비율과, 코크스 혼합 광석층 중의 코크스 혼합량의 관계를 조사하였다.

도 2 에, 코크스층의 두께와 융착대 통기 저항의 관계를 측정하기 위해 사용한 시험 장치의 개략도를 나타낸다. 도면 중, 부호 1 은, 시료 가열로이고, 이 시료 가열로 (1) 는, 그 내부에 시료 충전 용기 (2) 및 가열 장치 (3) 를 구비하고 있다. 또, 시료 충전 용기 (2) 의 내부에는, 코크스층 (4) 및 코크스 혼합 광석층 (5) 을 층상으로 충전한 시료 충전층 (6) 이 형성되어 있다. 그리고, 시료 충전층 (6) 은, 가열 장치 (3) 에 의해 그 온도가 제어된다. 부호 7 은 기체 가열로이며, 이 기체 가열로 (7) 도 그 내부에 가열 장치 (8) 를 구비하고 있다. 또한, 부호 9 는 가스 혼합기, 10 은 가스 유통용 배관, 11 은 압력계, 12 는 열전쌍, 13 은 누름판, 14 는 대좌, 15 는 접속봉이며, 이 접속봉 (15) 은 흑연 또는 금속제로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 부호 16 은 부하 수단이며, 이 시험 장치의 예에서는, 부하 수단으로서 추 (16) 를 사용하고 있다. 그리고, 이 추 (16) 에 의해, 고로 내를 모의한 하중을 시료 충전층 (6) 에 부여한다.

이 시험 장치는, 도시한 바와 같이, 시료 가열로 (1) 와 기체 가열로 (7) 를 직렬 배치로 한 것에 최대의 특징이 있고, 이와 같이, 직렬 배치로 함으로써, 기체 가열로 (7) 에서 가열된 기체는, 시료 가열로 (1) 에 횡방향에서 침입하게 된다.

이 시험 장치에 있어서, 단경이 5 ㎜ 이하인 입자의 비율을 0 ∼ 5.0 질량％ 의 범위로 조정한 코크스, 및 단경이 35 ㎜ 이하인 입자의 비율을 0 ∼ 50 질량％ 로 조정한 코크스를 사용하여 코크스층 (4) 을 형성하고, 또한, 코크스 혼합 광석층 (5) 의 코크스 혼합량을 여러 가지 변경하여, 통기성을 조사하였다. 본 명세서에서는, 코크스층을 형성하기 위한 코크스가, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자를 함유하지 않는 조건을 기준 조건으로 정의하였다.

구체적으로는, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의, 코크스층을 형성하기 위한 코크스 중에서의 비율이 제로인 경우, 요컨대, 기준 조건에 있어서의 코크스 혼합 광석층 (5) 의 코크스 혼합량을 200 ㎏/용선-톤으로 하였다. 그리고, 코크스층 (4) 을 형성하기 위한 코크스 중의 분상 코크스의 함유량의 증가에 수반하여 통기성이 악화되기 때문에, 그것을 담보하기 위해, 코크스 혼합 광석층 (5) 에 혼합되어 있던 코크스를, 코크스층 (4) 에 여러 가지 조건에서 할당하고, 통기성을 조사하였다. 그리고, 시험에서의 압손과, 기준 조건 (단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자를 함유하지 않는 조건) 에서의 압손이 동등해지는 시험에 있어서의, 코크스 혼합 광석층 (5) 에서의 코크스 혼합률 (㎏/용선-톤) 을, 단경이 5 ㎜ 이하인 입자의 비율, 및 단경이 35 ㎜ 이하인 입자의 비율에 따라 구하였다.

시험에서 얻어진 결과를, 도 3 및 도 4 에 나타낸다. 도 3 은, 단경이 5 ㎜ 이하인 입자의 비율을 변경한 코크스를 사용한 시험에 있어서의, 단경이 5 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율과, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값의 관계를 나타내는 도면이다. 도 4 는, 단경이 35 ㎜ 이하인 입자의 비율을 변경한 코크스를 사용한 시험에 있어서의, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율과, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4 에서는, 기준 조건의 압손과 동등한 압손이 되는 코크스 혼합률 (㎏/용선-톤) 을 상한값으로서 표시하고 있다.

도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 가로축으로 나타내는, 단경이 5 ㎜ 이하 또는 35 ㎜ 이하인 입자의 비율과, 세로축으로 나타내는, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값은 직선 관계였다. 이 관계로부터, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값과, 단경이 5 ㎜ 이하 또는 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율은 일차식로 나타내는 것을 알 수 있다. 또, 단경이 5 ㎜ 이하인 경우와, 단경이 35 ㎜ 이하인 경우에, 코크스 혼합량의 상한값에 미치는 코크스 입자의 비율의 영향이 상이하다.

이것으로부터, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값을 MIX (㎏/용선-톤) 로 하고, 코크스 입자의 단경을 α (㎜) 로 하고, 또한, 단경이 5 ㎜ 이하 또는 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율을 β (질량％) 로 하면, 이들 인자는 하기 (2) 식으로 나타낸다. 또한, (2) 식의 200 은, 기준 조건에서의 코크스 혼합량 (㎏/용선-톤) 이고, A, B 는 계수이다.

MIX ＝ (A × α ＋ B) × β ＋ 200 … (2)

도 3 의 단경 5 ㎜ 이하의 코크스 입자의 비율 β 가 5 질량％ 일 때 MIX 가 50 ㎏/용선-톤이 되는 조건, 및 도 4 의 단경 35 ㎜ 이하의 코크스 입자의 비율 β 가 50 질량％ 일 때 MIX 가 50 ㎏/용선-톤이 되는 조건을 (2) 식에 대입하여, 계수 A 및 계수 B 를 구하면, A ＝ 9/10, B ＝－69/2 가 얻어진다. 요컨대, (2) 식은, 하기 (1) 식으로 나타낸다.

MIX ＝ [(9/10) × α － 69/2] × β ＋ 200 … (1)

여기서, (1) 식에 있어서, MIX 는 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값(㎏/용선-톤), α 는 코크스 입자의 단경이고, 5 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위의 임의의 값, β 는 단경이 α ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율 (질량％) 이다.

(1) 식의 타당성을 확인하기 위해, 단경이 20 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율을 변경하여, 코크스 혼합량의 상한값 MIX 가 50 ㎏/용선-톤이 될 때의, 단경이 20 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율 β 를 구하였다. 그 결과, 단경이 20 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율 β 가 28 질량％ 일 때, 코크스 혼합량의 상한값 MIX 가 50 ㎏/용선-톤이 되는 것을 알 수 있었다.

그래서, α ＝ 5 ㎜, α ＝ 20 ㎜, α ＝ 35 ㎜ 인 각 시험에 있어서, 상한값 MIX 가 50 ㎏/용선-톤이 될 때의 각각의 비율 β 에 대해 비교하였다. 도 5 는, 가로축을 코크스 입자의 단경 α (㎜) 로 하고, 세로축을 상한값 MIX 가 50 ㎏/용선-톤이 될 때의 비율 β (질량％) 로 하여, 비율 β 와 단경 α 의 관계를 나타내는 도면이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 상한값 MIX 가 50 ㎏/용선-톤이 될 때의 비율 β (질량％) 와, 코크스 입자의 단경 α (㎜) 은, 일차식의 관계로 나타내는 것을 알 수 있었다. 요컨대, (1) 식은, α 가 5 ∼ 35 ㎜ 의 범위인 한, 타당한 것을 확인할 수 있었다.

또한, (1) 식은, 코크스층을 형성하기 위한 코크스 중의, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율이 제로인 경우 (기준 조건) 의 코크스 혼합 광석층에서의 코크스 혼합량을 200 ㎏/용선-톤으로 한 경우이지만, 본 발명을 실시함에 있어서, 기준 조건에서의 코크스 혼합량을 200 ㎏/용선-톤으로 한정할 필요는 없다.

고로 조업에 있어서, 철광석의 환원 반응 및 생성되는 용선의 승온에 필요한 코크스비 (㎏/용선-톤) 는, 일반적으로는 300 ㎏/용선-톤 정도이지만, 각 고로의 조업 상황에 따라 변화한다. 또한, 코크스비란, 코크스 혼합 광석층과 코크스층의 쌍방에 배합되는 합계의 코크스 장입량 (㎏/용선-톤) 이다. 요컨대, 코크스비를 CR (㎏/용선-톤) 로 하면, 기준 조건에 있어서의 코크스 혼합 광석층에 배합되는 코크스의 양은, 코크스비 CR 에, 어느 배합비 γ (－) 를 승산한 양 (CR × γ) 으로 표시할 수 있다.

본 발명은, 상기 시험 결과에 기초하여 이루어진 것으로, 본 발명에 관련된 고로에 대한 원료 장입 방법은, 철광석 및 코크스가 혼합된 혼합 원료와 코크스를 고로 노정으로부터 교대로 장입하고, 상기 혼합 원료로 이루어지는 코크스 혼합 광석층과 상기 코크스로 이루어지는 코크스층을 노 내에 층상으로 형성하는 고로에 대한 원료 장입 방법으로서, 상기 코크스층을 형성하기 위한 코크스를 고로에 반송하는 반송 설비 (벨트 컨베이어 등) 의 상방에 설치된 그 입도 측정 센서로, 상기 반송 설비에 의해 반송되는 코크스에 함유되는 입자의 단경이 5 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위의 임의의 단경 이하인 코크스의 비율을 측정하고, 측정된 상기 비율에 기초하여, 상기 혼합 원료 중의 코크스 혼합량을, 기준 조건인, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의, 상기 코크스층을 형성하기 위한 코크스 중에서의 비율이 제로인 경우에 있어서의 코크스 혼합량보다 줄여, 기준 조건에서의 코크스 혼합량과 상기 비율에 기초하여 설정한 코크스 혼합량의 차분의 양의 코크스를, 코크스층을 형성하는 코크스로서 할당한다. 요컨대, 코크스비 (㎏/용선-톤) 를 일정하게 하는 고로 조업에 있어서, 기준 조건에서의 코크스 혼합량과, 코크스층 (4) 을 형성하기 위한 코크스 중의 분상 코크스의 함유량에 기초하여 설정한 코크스 혼합량의 차분의 코크스량을, 코크스층을 형성하는 코크스로서 배합한다.

또한, 차분의 코크스량을 코크스 혼합층에서 코크스층으로 대체하는 것이 환원재비의 증감도 없고 통기성을 확보할 수 있어 바람직하지만, 대체량에 ±5 ㎏/용선-톤을 갖게 하는 것은 가능하다.

코크스 혼합층에 배합되어 있던 코크스를 코크스층으로 대체하는 경우에, 상기 혼합 원료 중의 코크스 혼합량을, 측정된 상기 비율을 상기 (1) 식에 대입하여 산출되는 코크스 혼합량의 상한값 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에 있어서는, 코크스층을 형성하는 코크스에 함유되는 세립 (단경 35 ㎜ 이하) 이 증가하면, 코크스층의 통기성이 악화되므로, 그것을 담보하도록, 코크스 혼합 광석층에 배합되어 있던 코크스를 코크스층에 할당하여, 고로 내부의 통기성을 확보한다. 이와 같이 하여 코크스량을 조정함으로써, 코크스비 (㎏/용선-톤) 는 어느 소정의 값으로 유지된다.

코크스의 입도 분포를 측정하는 입도 측정 센서로는, 예를 들어, 간행물 1 (간행물 1 ; 일본 공개특허공보 2003-83868호) 에 개시되는, 「측정 대상물을 촬상 장치에 의해 촬상하고, 촬상된 원화상으로부터, 당해 원화상에 블러링 처리를 실시한 블러링 화상을 얻어, 당해 블러링 화상을 2 치화 처리함으로써, 소정 입경 이상의 측정 대상물의 입경의 분포를 측정함과 함께, 상기 촬상된 원화상과 블러링 화상의 차분에 의해 형성된 차분 화상을 2 치화 처리함으로써, 상기 소정 입경 미만의 측정 대상물의 입경의 분포를 측정하고, 이들 2 종류의 입경 측정 분포의 측정 결과에 기초하여, 전체의 입경 분포를 측정하는 입도 분포 측정 방법」을 이용한 측정 장치 등을 사용하면 된다. 구체적으로는, 도 1 에 나타내는 교점간 거리를 화상 처리에 의해 검출할 수 있는 입도 측정 센서를 사용한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고로에 대한 코크스 반송 설비에서, 코크스층을 형성하는 코크스의 입도 분포를 측정하고, 이 입도 분포의 측정 결과에 기초하여, 코크스 혼합 광석층에 대한 코크스 혼합량 및 코크스층에 대한 코크스 배합량을 제어하기 때문에, 고로 노 내의 통기성이 확보되어, 고로 조업의 안정화가 실현된다.

실시예

실기 고로에 있어서, 동일 코크스비 및 동일 출선비의 조건에서, 본 발명을 적용하여 원료 장입을 실시한 경우와, 본 발명의 범위 밖에서 원료 장입을 실시한 경우에, 가스 이용률 및 충전층에 있어서의 압력 손실을 조사한 결과를 비교하여 나타낸다. 코크스의 입도 분포를 측정하는 입도 측정 센서로는, 간행물 1 에 개시되는 입도 분포 측정 방법을 이용한 측정 장치를 사용하고, 이 측정 장치를, 코크스층을 형성하기 위한 코크스를 고로에 반송하는 벨트 컨베이어의 상방에 설치하였다.

코크스층을 형성하기 위한 코크스에 있어서, 단경이 5 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율을 입도 측정 센서에 의해 측정하였다. 혼합 원료 중의 코크스 혼합량 (㎏/용선-톤) 을, 단경이 5 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율의 측정값을 (1) 식에 대입하여 산출되는 코크스 혼합량의 상한값 MIX (㎏/용선-톤) 이하로 조정한 경우(본 발명예 1, 2) 와, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량 (㎏/용선-톤) 을 (1) 식에 의한 상한값을 초과하는 값으로 한 경우 (비교예 1, 2) 를 비교하여 표 1 에 나타낸다.

또, 코크스층을 형성하기 위한 코크스에 있어서, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율을 입도 측정 센서에 의해 측정하였다. 혼합 원료 중의 코크스 혼합량 (㎏/용선-톤) 을, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율의 측정값을 (1) 식에 대입하여 산출되는 코크스 혼합량의 상한값 MIX (㎏/용선-톤) 이하로 조정한 경우 (본 발명예 3, 4) 와, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량 (㎏/용선-톤) 을 (1) 식에 의한 상한값을 초과하는 값으로 한 경우 (비교예 3, 4) 를 비교하여 표 2 에 나타낸다.

표 1 및 표 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명을 적용한 경우에는, 가스 이용률이 향상되고, 또한, 충전층에 있어서의 압력 손실이 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 요컨대, 본 발명을 적용함으로써, 안정된 고로 조업이 가능해지는 것을 확인할 수 있었다.

1 : 시료 가열로
2 : 시료 충전 용기
3 : 가열 장치
4 : 코크스층
5 : 코크스 혼합 광석층
6 : 시료 충전층
7 : 기체 가열로
8 : 가열 장치
9 : 가스 혼합기
10 : 가스 유통용 배관
11 : 압력계
12 : 열전쌍
13 : 누름판
14 : 대좌
15 : 접속봉
16 : 추

Claims

철광석 및 코크스가 혼합된 혼합 원료와 코크스를 고로 노정으로부터 교대로 장입하고,
상기 혼합 원료로 이루어지는 코크스 혼합 광석층과 상기 코크스로 이루어지는 코크스층을 노 내에 층상으로 형성하는 고로에 대한 원료 장입 방법으로서,
상기 코크스층을 형성하기 위한 코크스를 고로에 반송하는 반송 설비의 상방에 설치된 입도 측정 센서로, 상기 반송 설비에 의해 반송되는 코크스에 함유되는 입자의 단경이 5 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위의 임의의 단경 이하인 코크스 입자의 비율을 측정하고,
상기 코크스층을 형성하기 위한 코크스가, 단경이 35 ㎜ 이하인 코크스 입자를 함유하지 않는 조건을 기준 조건으로 정의하였을 때, 측정된 상기 비율에 기초하여, 상기 혼합 원료 중의 코크스 혼합량을, 기준 조건에서의 혼합 원료 중의 코크스 혼합량보다 적게 설정하고,
기준 조건에서의 코크스 혼합량과 상기 비율에 기초하여 설정한 코크스 혼합량의 차분의 양의 코크스를, 코크스층을 형성하는 코크스로서 할당하는, 고로에 대한 원료 장입 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합 원료 중의 코크스 혼합량을, 측정된 상기 비율을 하기 (1) 식에 대입하여 산출되는 코크스 혼합량의 상한값 이하로 설정하는, 고로에 대한 원료 장입 방법.
MIX ＝ [(9/10) × α － 69/2] × β ＋ 200 … (1)
여기서, (1) 식에 있어서,
MIX 는, 혼합 원료 중의 코크스 혼합량의 상한값 (㎏/용선-톤),
α 는, 코크스 입자의 단경이고, 5 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위의 임의의 값,
β 는, 단경이 α ㎜ 이하인 코크스 입자의 비율 (질량％) 이다.