WO2013179541A1 - ベルレス高炉への原料装入方法 - Google Patents

ベルレス高炉への原料装入方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013179541A1
WO2013179541A1 PCT/JP2013/001857 JP2013001857W WO2013179541A1 WO 2013179541 A1 WO2013179541 A1 WO 2013179541A1 JP 2013001857 W JP2013001857 W JP 2013001857W WO 2013179541 A1 WO2013179541 A1 WO 2013179541A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
furnace
coke
batch
charging
ore
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/001857
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
琢哉 夏井
中野　薫
隆信 稲田
Original Assignee
新日鐵住金株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 新日鐵住金株式会社 filed Critical 新日鐵住金株式会社
Priority to JP2014518235A priority Critical patent/JP5696814B2/ja
Priority to CN201380028508.6A priority patent/CN104364397B/zh
Priority to IN10251DEN2014 priority patent/IN2014DN10251A/en
Priority to EP13797875.5A priority patent/EP2857529A4/en
Priority to KR1020147034414A priority patent/KR101579031B1/ko
Publication of WO2013179541A1 publication Critical patent/WO2013179541A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/18—Bell-and-hopper arrangements
    • C21B7/20—Bell-and-hopper arrangements with appliances for distributing the burden
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/008—Composition or distribution of the charge

Definitions

  • the present invention relates to a raw material charging method into a bell-less blast furnace capable of controlling the gas flow in the vicinity of the furnace wall without significantly increasing the reducing material ratio of the blast furnace.
  • the bell-less blast furnace is a blast furnace provided with a bell-less charging device equipped with a turning chute as a raw material charging device at the top of the furnace.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an apparatus configuration at the top of a bell-less blast furnace and a material deposition state in the blast furnace.
  • iron ore sintered ore, lump ore, pellets, scrap, reduced iron, etc.
  • raw material reducing material coke
  • auxiliary fuel such as pulverized coal
  • the charged raw material which is the raw material charged in the blast furnace, is heated and reduced by the rising high temperature gas and coke in the charged material while gradually descending the furnace from the top of the furnace. Melts into pig iron and is discharged from the tap hole in the side wall of the furnace bottom.
  • the charge distribution operation is performed by turning the turning chute 1 while charging the coke and ore into the furnace, and the coke and ore in the direction of the furnace mouth radius 4 at the raw material stock level 3. This is done by controlling the drop position.
  • tilting means changing the angle formed by the central axis 1a of the turning chute and the central axis 2a in the vertical direction of the blast furnace during turning.
  • the turning chute is arranged on the furnace wall side at the start of charging, and is then operated so as to tilt gradually toward the furnace center side.
  • a series of charging operations for forming a coke layer and an ore layer (mainly ore but may include small and medium-sized coke) is referred to as charging.
  • charging a series of charging operations for forming a coke layer and an ore layer (mainly ore but may include small and medium-sized coke) is referred to as charging.
  • one charge of raw material is charged by continuously charging one batch of coke and one batch of ore from the furnace wall side to the center side while tilting the swivel chute. It was.
  • the distribution of the mass ratio (hereinafter referred to as “O / C”) of the ore and coke in the radial direction of the raw material deposited in the furnace and the particle size distribution are controlled along with the operation of the blowing conditions from the tuyere. Operation is performed. Since the average particle size of the coke charged in the furnace is larger than that of the ore, the O / C distribution and the particle size distribution of the ore and coke in the furnace radial direction are controlled (that is, the distribution of the charge is manipulated). Thus, the gas flow distribution from the lower part of the furnace to the upper part of the furnace can be controlled.
  • the furnace wall from the furnace middle part (the part between the area near the center and the area near the furnace wall in the furnace) that accounts for a large proportion of the cross-sectional area of the furnace port It is preferable to maintain the O / C at the high side.
  • FIG. 1 shows a deposition state 5 of one charge of raw material in which coke and ore are divided into two batches and a total of four batches are charged.
  • a first batch of coke (hereinafter referred to as “first charging batch”) 5a is charged from the furnace wall portion to the middle portion, and the thickness of the first charging batch 5a is greater in the vicinity of the center of the furnace.
  • the second batch of coke (hereinafter referred to as “second charging batch”) 5b is charged so as to increase.
  • a first batch of ore (hereinafter referred to as “third charging batch”) 5c is charged from the furnace wall to the middle of the furnace.
  • a second batch of ore (hereinafter referred to as “fourth charging batch”) 5d is charged.
  • the O / C at the center of the furnace is The gas flow is stably secured by being kept at a low level, and the O / C from the furnace middle part to the furnace wall side is kept at a high level, thereby improving the reaction efficiency of the whole furnace.
  • the ore batch is mixed with so-called small and medium-sized coke having a particle size smaller than that of the coke charged in the coke batch. This is because it can be expected that the reaction is promoted by the close arrangement of the ore and the coke, and that the coke plays a role as an aggregate (spacer) when the ore is softened and fused.
  • the lower limit of the particle size of the small and medium-sized coke is about 5 mm, and the upper limit is about 35 to 40 mm, although it depends on the coke particle size charged in the coke batch.
  • a charge distribution operation for controlling the O / C on the furnace wall side relatively low is directed.
  • the gas flow on the furnace wall side is strengthened and the heat level is maintained at a high level, so that the formation of deposits can be suppressed.
  • Patent Document 1 a new ancillary facility is installed by charging a small coke on an ore layer in the range of 500 mm from the furnace wall, preferably as a mixture with a fine sintered ore having a particle size of 1 to 5 mm. It is possible to control O / C near the furnace wall without the need. However, it is difficult to stably deposit small coke on a terrace in a range of 500 mm from the furnace wall.
  • Patent Document 2 it is possible to independently control the O / C in the vicinity of the furnace wall by charging the raw material with the cylindrical member installed along the outer periphery of the furnace port.
  • the control range is fixed depending on the installation position of the cylindrical member, the degree of freedom in operation is small.
  • Patent Document 3 a raw material charging system different from the normal route and an auxiliary bunker are installed, and the coke is discharged from the auxiliary bunker in accordance with the ore discharge from the normal bunker, so that the O / C in the vicinity of the furnace wall is independent. Control is possible. However, in this method, since it is necessary to control the ore discharge from the bunker and the coke discharge from the auxiliary bunker according to the tilt position of the turning chute, the control becomes complicated.
  • JP-A-8-239705 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-314771 JP 2009-62576 A
  • Patent Documents 2 and 3 since it is necessary to install a new incidental facility in a normal bellless charging device, it is disadvantageous in terms of installation cost and maintenance cost. A charging method that does not require any additional facilities is desirable.
  • the range of 500 mm from the furnace wall is defined as the charging range of the small coke, but the relative size of the small coke in the in-furnace radial direction is determined by the furnace port radius.
  • the position changes.
  • the width of the raw material flow generally charged through the swivel chute is often 500 mm or more at the stock level, and is on a terrace in the range of 500 mm from the furnace wall. It is difficult to deposit the raw material stably. Since the raw material is small coke and fine-grained sintered ore, if some raw material overflows from the terrace and flows to the center side, it may obstruct the gas flow in the center or cause fluctuations in the gas flow. .
  • This invention is made
  • the purpose is that.
  • the O / C on the central side is kept at a low level and from the middle part of the furnace where the cross-sectional area is large.
  • the reduction ratio can be reduced by maintaining the O / C on the furnace wall side at a high level.
  • an O / C near the furnace wall is used as a method for suppressing the formation of deposits or removing the deposits. It is effective to reduce.
  • the O / C near the furnace wall can be controlled independently. It is difficult and O / C falls in a wide range including the furnace middle part. Therefore, although the formation of the deposit on the furnace wall is suppressed by strengthening the gas flow on the furnace wall side, the reaction efficiency of the entire furnace is lowered, leading to a significant increase in the reducing material ratio.
  • the present inventors have made various studies on the raw material charging method of the bell-less blast furnace that can control and reduce the O / C in the vicinity of the furnace wall independently.
  • the raw material is charged from the chute to form a raw material deposition layer with an apex in the middle of the furnace, and the segregation effect due to the raw material slope from the apex (hereinafter referred to as “deposition apex”) to the furnace wall
  • deposition apex the present inventors have found a raw material charging method that can independently control only the O / C in the vicinity of the furnace wall without requiring any additional incidental equipment.
  • the present invention has been made on the basis of such examination results, and the gist thereof is the following raw material charging method to the bell-less blast furnace. That is, a raw material charging method into a bell-less blast furnace in which a coke layer and an ore layer are alternately deposited, and the raw material charging from the middle part of the furnace to the furnace wall is performed with coke batch, ore and coke. The mixture batch and the ore batch are charged in this order, The coke batch is deposited such that the coke surface has a deposition apex in the range of dimensionless furnace port radius 0.6 to 0.8, and forms a raw material deposition slope inclined from the deposition apex to the furnace center and the furnace wall.
  • the mixture batch of ore and coke is charged with the charging drop point as the furnace wall side from the top of the coke deposition
  • the ore batch is a raw material charging method into a bell-less blast furnace characterized by charging the dropping point with a dimensionless furnace port radius in the range of 0.5 to 0.9.
  • the “dimensionless furnace port radius” is an index representing the position of the raw material charging surface (raw material stock level) with respect to the furnace center, and the distance from the furnace center to the position is divided by the furnace port radius. It is an index standardized by.
  • the furnace center is represented by 0 and the furnace wall is represented by 1.
  • the “furnace intermediate part” herein refers to a range of dimensionless furnace port radius of 0.5 to 0.8.
  • the charging amount of the mixture batch of ore and coke is made smaller than that of the ore batch, and the charging drop point of the mixture batch of ore and coke is set. It is desirable to adopt an embodiment in which charging is performed in a range of a dimensionless furnace port radius of 0.9 or less on the furnace wall side with respect to the deposition apex formed by charging the coke batch.
  • the O / C only in the vicinity of the furnace wall can be independently controlled and reduced without requiring any additional incidental equipment.
  • the gas flow by the side of a furnace wall can be strengthened, formation of furnace wall deposits can be suppressed or deposits can be removed.
  • the ratio of reducing material in the blast furnace is not significantly increased, it is possible to suppress a decrease in productivity, an increase in pig iron production cost, and an increase in CO 2 emissions.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an apparatus configuration at the top of a bell-less blast furnace and a raw material deposition state in the blast furnace.
  • 2A and 2B are diagrams showing calculation results of a raw material deposition profile using a simulation model.
  • FIG. 2A is a comparative example, and FIG. 2B is an example of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a calculation result by a simulation model of the O / C distribution in the furnace radial direction.
  • FIG. 4 is a diagram showing a calculation result by a simulation model of the distribution in the furnace of ore and coke in the ore batch by the raw material charging method of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an apparatus configuration at the top of a bell-less blast furnace and a raw material deposition state in the blast furnace.
  • 2A and 2B are diagrams showing calculation results of a raw material deposition profile using a simulation model.
  • FIG. 2A is a comparative example
  • FIG. 2B is
  • FIG. 5 is a diagram showing a raw material deposition profile in a model experiment, where (a) is a comparative example and (b) is an example of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the O / C distribution in the furnace radial direction in the model experiment.
  • the raw material charging method of the present invention is based on the raw material charging method in which the coke layer and the ore layer normally deposited in the bell-less blast furnace are alternately deposited.
  • the raw material charging from the middle part of the furnace to the furnace wall is intended to pay attention to the raw material charging in the furnace inner region excluding the center of the furnace or the middle part of the furnace.
  • the coke is charged as a first charging batch 5a from the furnace wall portion to the middle portion, and then charged as a second charging batch 5b in the vicinity of the center of the furnace, as in the conventional case (see FIG. 1). )be able to.
  • a coke batch is charged, and when the coke charging is completed, the coke layer surface has a deposition apex in the range of dimensionless furnace port radius 0.6 to 0.8, and from the deposition apex to the furnace center and the furnace wall.
  • the coke layer is deposited so as to form an inclined raw material deposition (coke layer) slope.
  • the batch of the mixture is charged such that the charging and dropping point of the mixture batch of ore and coke is set to the furnace wall side from the deposition top of the coke layer.
  • the coke layer surface has a deposition vertex in the range of the predetermined dimensionless furnace port radius, and the coke layer is deposited so as to form a raw material deposition slope inclined from the deposition vertex to the furnace center.
  • the reason why the slope inclined from the top of the deposition to the furnace wall is formed is to deposit particles having a large particle size in the vicinity of the furnace wall by utilizing the particle size segregation phenomenon on the slope.
  • the deposition vertex of the coke layer is formed in a range of dimensionless furnace port radius of 0.6 to 0.8.
  • a small batch of coke is mixed in a mixture batch of ore and coke.
  • the particle size and density are different, ore and coke are separated, and coke having a large particle size and low density with respect to the ore is deposited near the furnace wall. Thereby, O / C of the furnace wall vicinity can be reduced.
  • the charging position of the mixture batch of ore and coke on the coke slope is important. This charging position is on the furnace wall side with respect to the deposition top of the coke layer. However, if the charging position is too close to the furnace wall, the segregation effect cannot be enjoyed and the O / C in the vicinity of the furnace wall cannot be reduced. A range of 9 or less is desirable.
  • the ore batch is charged with the swivel chute being tilted from the furnace wall side to the center side, with the charging and falling point being in the range of dimensionless furnace port radius of 0.5 to 0.9. Since the charge of the mixture batch of ore and coke deposited on the furnace wall side becomes a barrier to the deposition on the furnace wall side of the ore batch, the O / C near the furnace wall does not increase extremely, Kept low.
  • the charging amount of the ore and coke mixture batch is made smaller than that of the ore batch, and the charging and dropping point of the ore and coke mixture batch is set after the completion of coke charging. It is desirable to adopt an embodiment in which charging is performed within a range of a dimensionless furnace port radius of 0.9 or less on the furnace wall side from the apex.
  • the charging amount of the ore and coke mixture batch is set to be smaller than that of the ore batch so that the raw material charged in the ore and coke mixture batch does not flow from the top of the coke layer into the furnace center. It is to do.
  • Charging a mixture batch of ore and coke facilitates the reaction by contacting the ore and coke as grains rather than as a layer (ie, placing the ore and coke close together) This is because the gas flow on the furnace wall side is strengthened by functioning as an aggregate (spacer), and the formation of furnace wall deposits is more effectively suppressed.
  • the above-mentioned effects are the same regardless of whether the coke mixed with the ore in the mixture of ore and coke is a small medium coke or a large coke (particle size coke charged in a normal coke batch). Is obtained.
  • O / C in the vicinity of the furnace wall can be controlled by adjusting the amount of coke, thus ensuring operational flexibility.
  • the ore and coke mixture batch charging drop point is closer to the furnace wall than the top of the deposit after completion of coke charging and the dimensionless furnace port radius is 0.9 or less. This is because if the batch interior position of the mixture batch with coke is too close to the furnace wall, the segregation effect on the coke slope cannot be obtained, and ore accumulates with the coke near the furnace wall, increasing O / C. .
  • the O / C in the vicinity of the furnace wall is independently controlled and reduced without requiring the installation of new equipment and the maintenance cost associated therewith. be able to.
  • the gas flow on the furnace wall side can be strengthened to suppress the formation of the furnace wall deposits or to remove the deposits.
  • the reduction ratio of the blast furnace is not significantly increased, the productivity is lowered, the pig iron manufacturing cost is increased, and the CO 2 emission amount is reduced. Can be suppressed.
  • Example 1 [Load distribution simulation]
  • the target blast furnace was a bell-less blast furnace with a furnace capacity of 5,370 m 3 , and one charge was composed of two batches of coke and two batches of ore based on the actual charge of the actual furnace.
  • the total charge per charge was 25.7 tons for the coke batch and 140.7 tons for the ore batch including coke 4.1 ton (particle size 6 to 50 mm).
  • One of the two batches of coke corresponds to a coke batch charged from the furnace intermediate part to the furnace wall ("first charge batch 5a" in FIG. 2 described below, hereinafter referred to as this term). .
  • the two batches of ore are a mixture batch of the ore and coke (hereinafter referred to as “third charging batch 5c”) and an ore batch (hereinafter referred to as “fourth charging batch 5d”). is there.
  • the mass ratio of the third charging batch 5c and the fourth charging batch 5d was 10:90.
  • FIG. 2 is a diagram showing a calculation result by a simulation model of a material deposition profile.
  • A is a comparative example, when raw material charging is performed by normal operation
  • (b) is an example of the present invention, and is a case where raw material charging is performed by the method of the present invention.
  • one charge ie, first and second charge batches 5a, 5b of coke, and third and fourth charge batches 5c, 5d of ore; third charge batch 5c contains coke).
  • the raw material deposition profile is shown.
  • the O / C at the center part is kept low.
  • the O / C from the furnace middle part to the furnace wall side is maintained at a high level.
  • the coke layer (first charging batch 5a) formed before ore charging has a deposition apex 6 at a dimensionless furnace port radius 0.7.
  • the coke layer was deposited so as to form a raw material slope inclined from the deposition apex to the furnace center and the furnace wall.
  • the raw material of the third charging batch 5c charged after formation of the coke layer is a mixture of ore and coke, and the raw material supplied from the swirl chute is coke from the viewpoint of preventing the raw material of the batch from flowing into the center.
  • the tilt angle of the swivel chute was adjusted so as to be inserted at a dimensionless radius of 0.9 on the furnace wall side of the layer deposition apex.
  • the fourth charging batch 5d to be charged has a charging drop point in the range of a dimensionless furnace port radius of about 0.6 to 0.8, while tilting the swivel chute from the furnace wall side to the middle of the furnace. I entered.
  • the raw material of the third charging batch 5c deposited on the furnace wall side becomes a barrier against the deposition of the raw material of the fourth charging batch 5d on the furnace wall side, so the O / C in the vicinity of the furnace wall is kept low. .
  • FIG. 3 is a diagram showing a calculation result by a simulation model of the O / C distribution in the furnace radial direction, and the O / C at the top of the blast furnace by the raw material charging method (comparative example) in the normal operation shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram comparing the radial distribution of the O / C and the radial distribution of O / C by the raw material charging method of the present invention shown in FIG. 2 (b). From FIG. 3, in the raw material charging method according to the present invention in which the deposition apex position of the coke layer is a dimensionless furnace port radius 0.7, and the raw material charging position of the third charging batch is the dimensionless furnace port radius 0.9. Compared to the raw material charging method in normal operation, the O / C in the vicinity of the furnace wall decreases without significant change from the furnace center to the middle part of the furnace, and the desired O / C distribution state It can be seen that
  • FIG. 4 illustrates a raw material charging method of the present invention in which the deposition apex position of the coke layer is a dimensionless furnace port radius 0.7 and the furnace interior charging position of the third charging batch is a dimensionless furnace port radius 0.9. It is a figure which shows the calculation result by the simulation model of the distribution in the furnace of the said ore and coke of the said batch. From this figure, it can be seen that a large amount of coke accumulates near the furnace wall due to particle size segregation on the coke slope.
  • Example 2 [Bellless insertion model experiment] The effect of the raw material charging method of the present invention was verified using a bell-less charging model device having a scale of 1 / 5.6 of a furnace volume of 5,370 m 3 .
  • the particle size of the raw material used in the experiment was approximately 5.6 times the actual furnace size, and the charge amount per charge was the sum of coke batches (first and second charge batches) according to a similar rule. 146 kg, the ore batch (third and fourth charging batch) was made 801 kg in total including 23 kg of coke (particle size 1 to 10 mm). In the embodiment of the present invention, the mass ratio of the third charging batch and the fourth charging batch was 10:90.
  • the deposition apex position of the coke layer is set to a dimensionless furnace port radius of 0.7, and the charging of the third charging batch is performed.
  • the entry position was a dimensionless furnace port radius of 0.9.
  • FIG. 5 is a diagram showing a material deposition profile in a model experiment.
  • A is a comparative example, when raw material charging is performed by normal operation
  • (b) is an example of the present invention, and is a case where raw material charging is performed by the method of the present invention.
  • the raw material deposition profile in the furnace was continuously measured using a laser distance meter.
  • FIG. 5 shows a one-charge material deposition profile.
  • FIG. 6 is a diagram showing the O / C distribution in the furnace radial direction in the model experiment.
  • the O / C radius at the top of the blast furnace by the raw material charging method (comparative example) in the normal operation shown in FIG. It is the figure which compared directional distribution and radial direction distribution of O / C by the raw material charging method of this invention shown to (b).
  • FIG. 6 similarly to the calculation result by the simulation model (see FIG. 3), when the raw material charging method is performed by the raw material charging method of the present invention, compared to the raw material charging method in normal operation, It can be seen that the O / C in the vicinity of the furnace wall is lowered without a large change in the O / C in the middle of the furnace from the furnace center.
  • the O / C only in the vicinity of the furnace wall can be controlled and lowered independently. Moreover, since formation of furnace wall deposits can be prevented without significantly increasing the reducing material ratio of the blast furnace, it is possible to suppress a decrease in productivity, an increase in pig iron manufacturing cost, and the like. Therefore, the present invention can be effectively used when charging the raw material into the bell-less blast furnace.
  • 1 turning chute
  • 1a central axis of turning chute
  • 2 blast furnace
  • 2a central axis of blast furnace
  • 3 Raw material stock level
  • 4 Furnace port radius
  • 5a first charging batch
  • 5b second charging batch
  • 5c third charging batch
  • 5d 4th charging batch
  • 6 Coke layer deposition apex

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

　炉中間部から炉壁にかけての原料装入について、コークスバッチ（第１装入バッチ５ａ）を、コークス表面が無次元炉口半径０．６～０．８の範囲に堆積頂点を有し、炉中心および炉壁にかけて傾斜した原料堆積斜面を形成するように堆積させ、鉱石とコークスとの混合物バッチ（第３装入バッチ５ｃ）を、その装入落下点を前記コークスの堆積頂点よりも炉壁側として装入し、鉱石バッチ（第４装入バッチ５ｄ）を、装入落下点を無次元炉口半径０．５～０．９の範囲として装入する。これにより、新たな付帯設備を必要とせずに、炉壁近傍のＯ／Ｃを独立に制御して低下させ、高炉の還元材比を大幅に増加させることなく、炉壁付着物の形成を防止することができる。鉱石とコークスとの混合バッチの装入量は、鉱石バッチよりも少なくすることが望ましい。

Description

ベルレス高炉への原料装入方法
　本発明は、高炉の還元材比を大幅に増加させることなく、炉壁近傍のガス流れを制御することが可能なベルレス高炉への原料装入方法に関する。
　ベルレス高炉は、炉頂部に、原料装入装置として旋回シュートを備えたベルレス式装入装置が設けられた高炉である。
　図１は、ベルレス高炉の炉頂部の装置構成および高炉炉内の原料堆積状態を模式的に例示する図である。図１に示すように、ベルレス高炉では、鉄源である焼結鉱、塊鉱石、ペレット、スクラップ、還元鉄等（以下、これらを総称して「鉱石」と称する）と還元材であるコークス（鉱石、およびコークスを総称して「原料」と称する）を旋回シュート１によって高炉２の炉内に交互に層状に堆積させ、炉下部の羽口からは熱風とともに微粉炭などの補助燃料を炉内に吹き込む。高炉内に装入された原料である装入原料（装入物）は炉頂から徐々に炉内を降下しながら、上昇する高温のガスおよび装入物中のコークスにより加熱・還元され、鉱石は溶融して銑鉄となり、炉底部側壁の出銑孔から排出される。
　ベルレス高炉における装入物分布操作は、前記の旋回シュート１を傾動させながら旋回して、コークスと鉱石とを、炉内に装入し、原料ストックレベル３における炉口半径４方向のコークスおよび鉱石の落下位置を制御することにより行われる。ここで、傾動とは、旋回シュートの中心軸１ａと高炉垂直方向の中心軸２ａとのなす角度を旋回中に変更することをいう。通常、旋回シュートは、装入開始時は炉壁側へ配置され、その後次第に炉中心側へ傾動するように操作される。
　高炉では、コークス層と鉱石層（鉱石を主体とするが、小中塊コークスを含む場合がある）とを形成する一連の装入操作をチャージと称する。従来、１チャージの原料の装入は、１バッチのコークス、および１バッチの鉱石を、それぞれ、旋回シュートを傾動させながら炉壁側から中心側に向かって連続的に装入することにより行われていた。
　高炉の安定操業のためには、装入物の降下および炉内のガス流れを安定化させ、通気性を良好に維持することが重要である。そのため、羽口からの送風条件の操作とともに、炉内に堆積させる原料の炉半径方向における鉱石とコークスとの質量比（以下、「Ｏ／Ｃ」と称する）の分布、ならびに粒度分布を制御するための操作が行われる。炉内に装入されるコークスの平均粒径は鉱石に比べて大きいため、鉱石とコークスとの炉半径方向のＯ／Ｃ分布および粒度分布を制御する（つまり、装入物の分布を操作する）ことにより、炉下部から炉上部へ向かうガス流分布を制御することが可能である。
　ガス流を安定的に確保するためには、中心部のＯ／Ｃを低位に保つ（すなわち、コークスの比率を高める）ことが好ましい。また、炉全体の反応効率を向上させるためには、炉口断面積に占める割合が大きい炉中間部（炉において、中心部付近の領域と炉壁付近の領域との間の部分）から炉壁側にかけてのＯ／Ｃを高位に維持することが好ましい。
　このようなＯ／Ｃ分布を得やすくするために、コークス、および鉱石を、それぞれ、分割して装入することが行われている。図１には、コークス、および鉱石を、それぞれ２バッチに分割して、合計４バッチを装入した１チャージの原料の堆積状態５を示している。
　炉壁部から中間部にかけて、コークスの第１バッチ（以下、「第１装入バッチ」という。）５ａが装入されており、炉の中心近傍に、第１装入バッチ５ａより厚さが大きくなるように、コークスの第２バッチ（以下、「第２装入バッチ」という。）５ｂが装入されている。第１および第２装入バッチ５ａ、５ｂの上で、炉壁から炉中間部にかけて、鉱石の第１バッチ（以下、「第３装入バッチ」という。）５ｃが装入されており、炉壁側には、鉱石の第２バッチ（以下、「第４装入バッチ」という）５ｄが装入されている。第１および第２装入バッチ５ａ、５ｂからなるコークス層の厚さと、第３および第４装入バッチ５ｃ、５ｄからなる鉱石層の厚さとの関係により、炉の中心部のＯ／Ｃが低位に保たれて、ガス流が安定的に確保され、炉中間部から炉壁側にかけてのＯ／Ｃが高位に維持されて、炉全体の反応効率が向上されている。
　通常、鉱石バッチには、コークスバッチで装入されるコークスより粒径が小さい、所謂、小中塊コークスが混合されている。これは、鉱石とコークスとの近接配置による反応促進と、鉱石が軟化融着する際にコークスが骨材（スペーサー）としての役割を果たすことによる通気性改善とが期待できるからである。小中塊コークスの粒径は、その下限が５ｍｍ程度で、その上限は、コークスバッチで装入されるコークス粒径により異なるが、３５～４０ｍｍ程度である。
　ところで、高炉では、炉上部の内壁には含亜鉛化合物が、また、炉腹部から炉下部にかけての内壁には金属鉄やスラグが、凝固して付着物を形成することがある。このような炉壁付着物が過度に成長すると、装入物の降下やガス流れが不安定化して高炉の安定操業に支障をきたすことがある。さらに、炉壁付着物が不定期に脱落して炉下部に降下すると、この脱落した付着物に起因して炉が熱不足となって、炉冷等の重篤な操業トラブルを引き起こすことさえある。このため、高炉の安定操業を維持するために炉壁付着物の形成を抑制することは重要である。
　炉壁付着物の形成を抑制するために、一般的には、炉壁側のＯ／Ｃを相対的に低く制御するための装入物分布操作が指向される。このような制御により、炉壁側のガス流れが強化され、熱レベルが高位に維持されるので付着物の形成を抑制できる。
　しかし、一方で、ガス流れが強くなるほど炉内を上昇するガスと装入物との反応時間が短くなるため、Ｏ／Ｃの低下は反応効率の低下に繋がる。旋回シュートを用いた従来の原料装入方法で、炉壁付着物の形成を抑制することを目的として、炉壁側へのコークス装入量を増加させる場合、炉壁近傍のＯ／Ｃのみを独立して制御することは困難である。炉壁近傍だけではなく、炉口断面積に占める割合が大きい炉中間部を含む広い範囲にかけてのＯ／Ｃも低下してしまうからである。このため、炉全体としての反応効率が低下して、炉頂から炉外に排出されるガスの潜熱が増加するため、それを補うために還元材比が増加することになり、銑鉄製造コストが上昇する。ＣＯ２排出量削減の観点からも好ましくない。
　したがって、炉壁付着物の形成を抑制しながら低還元材比での操業を実現するためには、炉壁近傍のみのＯ／Ｃを独立して制御する技術が必要であり、例えば、特許文献１～３には、そのための方法が開示されている。
　特許文献１では、炉壁から５００ｍｍの範囲の鉱石層上に小塊コークスを、好ましくは粒径が１～５ｍｍの細粒焼結鉱との混合物として装入することにより、新たな付帯設備を必要とせずに炉壁近傍のＯ／Ｃを制御することを可能としている。しかし、炉壁から５００ｍｍの範囲のテラス上に小塊コークスを安定的に堆積させることは困難である。
　特許文献２では、炉口外周部に沿って円筒部材を設置した状態で原料を装入することにより、炉壁近傍のＯ／Ｃを独立に制御することを可能としている。しかし、円筒部材の設置位置によって制御範囲が固定されてしまうため操業上の自由度が小さい。
　特許文献３では、通常ルートとは別の原料装入系統と補助バンカーとを設置し、通常バンカーからの鉱石排出に合わせて補助バンカーからコークスを排出することで炉壁近傍のＯ／Ｃの独立制御を可能としている。しかし、この方法では通常バンカーからの鉱石排出や旋回シュートの傾動位置に合わせて補助バンカーからのコークス排出をコントロールする必要があるため、その制御が煩雑となる。
特開平８－２３９７０５号公報 特開２００５－３１４７７１号公報 特開２００９－６２５７６号公報
Ｋａｏｒｕ　Ｎａｋａｎｏ，Ｋｏｈｅｉ　Ｓｕｎａｈａｒａ　ａｎｄ　Ｔａｋａｎｏｂｕ　Ｉｎａｄａ，　「Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｂｕｒｄｅｎ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｔ　Ｂｌａｓｔ　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｔｏｐ」：ＩＳＩＪ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，４５（２００５），ｐ．５３８～５４３
　前述の通り、炉壁付着物の形成を抑制するために通常の装入物分布操作によって炉壁近傍へのコークス装入量を増加させようとすると、炉壁近傍のみならず炉中間部を含む広い範囲にかけてのＯ／Ｃが低下してしまうために、低還元材比操業との両立が困難となる。これらを両立させるためには、炉壁近傍のＯ／Ｃのみを独立して制御する必要がある。
　前掲の特許文献２、３に記載されている方法では、いずれも、通常のベルレス装入装置に新たな付帯設備の設置が必要であり、設置コスト、メンテナンスコストの面で不利になるため、新たな付帯設備を必要としない装入方法が望ましい。
　また、前掲の特許文献１に記載の方法では、小塊コークスの装入範囲として炉壁から５００ｍｍの範囲が規定されているが、高炉の炉口半径によって小塊コークスの炉内半径方向の相対位置が変化する。例えば、高炉炉容積や装入条件にもよるが、一般に旋回シュートを介して装入される原料流の幅はストックレベルにおいて５００ｍｍ以上となることが多く、炉壁から５００ｍｍの範囲のテラス上に原料を安定的に堆積させることは困難である。原料は小塊コークスや細粒焼結鉱であるので、一部の原料がテラスから溢れて中心側に流れ込むと中心部のガス流を阻害し、あるいはガス流れの変動の要因となる恐れがある。
　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、新たな付帯設備を必要とせずに、炉壁近傍のみのＯ／Ｃを独立に制御できるベルレス高炉への原料装入方法を提供することを目的としている。
　通常、多くの高炉においては、安定操業を継続するために中心部のガス流を強化すべく、中心側のＯ／Ｃを低位に保ちつつ、炉口断面積に占める割合が大きい炉中間部から炉壁側にかけてのＯ／Ｃを高位に維持することで還元材比の低減が図られる。
　一方で、炉壁付着物が過度に成長し、高炉の安定操業に支障をきたすような状況下では、付着物の形成を抑制しあるいは付着物を除去する方法として、炉壁近傍のＯ／Ｃを低下させることが有効である。しかし、前述したように、旋回シュートを傾動させながら炉壁側から中心側に向かって連続的に原料を装入する通常の方法では炉壁近傍のＯ／Ｃのみを独立して制御することが困難であり、炉中間部を含む広い範囲でＯ／Ｃが低下する。そのため、炉壁側のガス流が強化されることにより炉壁付着物の形成は抑制されるものの、炉全体としての反応効率が低下することにより還元材比の大幅な増加を招くことになる。
　したがって、炉中心から中間部までは通常の炉半径方向Ｏ／Ｃ分布を大きく変えることなく、炉壁近傍のみのＯ／Ｃを独立に制御して低下させることができれば、炉壁付着物の形成、および還元材比の大幅な上昇のいずれをも抑制することが可能となる。
　そこで、本発明者らは、炉壁近傍のＯ／Ｃを独立に制御して低下させることができるベルレス高炉の原料装入方法について種々の検討を重ねた。その結果、シュートから原料を装入することにより、炉中間部に頂点を有する原料の堆積層を形成し、その頂点（以下、「堆積頂点」と記す）から炉壁にかけての原料斜面による偏析効果を利用することによって、新たな付帯設備を必要とせずに、炉壁近傍のＯ／Ｃのみを独立に制御できる原料装入方法を見出した。
　本発明は、このような検討結果に基づきなされたもので、下記のベルレス高炉への原料装入方法を要旨とする。
　すなわち、コークス層と鉱石層を交互に堆積させるように装入するベルレス高炉への原料装入方法であって、炉中間部から炉壁にかけての原料装入について、コークスバッチ、鉱石とコークスとの混合物バッチ、鉱石バッチの順に装入し、
　コークスバッチは、コークス表面が無次元炉口半径０．６～０．８の範囲に堆積頂点を有し、当該堆積頂点から炉中心および炉壁にかけて傾斜した原料堆積斜面を形成するように堆積させ、
　鉱石とコークスとの混合物バッチは、装入落下点を前記コークスの堆積頂点よりも炉壁側として装入し、
　鉱石バッチは、装入落下点を無次元炉口半径０．５～０．９の範囲として装入することを特徴とするベルレス高炉への原料装入方法である。
　前記の「無次元炉口半径」とは、原料装入面（原料ストックレベル）での炉中心に対する位置を表す指標であって、炉中心から当該位置までの距離を炉口半径で除することによって規格化した指標である。炉中心が０で、炉壁が１で表される。
　また、前記の「炉中間部」とは、ここでは無次元炉口半径０．５～０．８の範囲をいう。
　本発明のベルレス高炉への原料装入方法において、前記鉱石とコークスとの混合物バッチの装入量を、前記鉱石バッチよりも少なくするとともに、前記鉱石とコークスとの混合物バッチの装入落下点を、コークスバッチの装入により形成される堆積頂点よりも炉壁側で、且つ、無次元炉口半径０．９以下の範囲として装入する実施の形態を採ることが望ましい。
　また、本発明のベルレス高炉への原料装入方法においては、前記鉱石とコークスとの混合物バッチに替えて、コークスのみのバッチを装入することとする実施の形態を採ることができる。
　本発明のベルレス高炉への原料装入方法によれば、新たな付帯設備を必要とせずに、炉壁近傍のみのＯ／Ｃを独立に制御して低下させることができる。これにより、炉壁側のガス流れを強化して、炉壁付着物の形成を抑制しまたは付着物を除去することができる。この原料装入方法では、高炉の還元材比を大幅に増加させることがないので、生産性の低下、銑鉄製造コストの上昇、およびＣＯ２排出量の増加を抑制できる。
図１は、ベルレス高炉の炉頂部の装置構成および高炉炉内の原料堆積状態を示す模式図である。 図２は、原料堆積プロフィールのシミュレーションモデルによる計算結果を示す図で、（ａ）は比較例、（ｂ）は本発明例である。 図３は、炉半径方向Ｏ／Ｃ分布のシミュレーションモデルによる計算結果を示す図である。 図４は、本発明の原料装入方法による鉱石バッチにおける鉱石とコークスとの炉内分布のシミュレーションモデルによる計算結果を示す図である。 図５は、模型実験における原料堆積プロフィールを示す図で、（ａ）は比較例、（ｂ）は本発明例である。 図６は、模型実験における炉半径方向Ｏ／Ｃ分布を示す図である。
　本発明の原料装入方法は、前記のように、ベルレス高炉において通常行われているコークス層と鉱石層とを交互に堆積させるように装入する原料装入方法を前提としている。
　本発明の原料装入方法においては、コークス層と鉱石層とを交互に堆積させるに際し、炉中間部から炉壁にかけての原料装入について、コークスバッチ、鉱石とコークスとの混合物バッチ、鉱石バッチの順に装入する。「炉中間部から炉壁にかけての原料装入について」としているのは、炉の中心ないし炉中間部を除く炉内領域における原料装入に注目することを意図したものである。コークスは、たとえば、従来と同様に、第１装入バッチ５ａとして、炉壁部から中間部にかけて装入した後、第２装入バッチ５ｂとして、炉の中心近傍に装入する（図１参照）ことができる。
　先ず、コークスバッチを装入して、コークス装入完了時にコークス層表面が無次元炉口半径０．６～０．８の範囲に堆積頂点を有し、当該堆積頂点から炉中心および炉壁にかけて傾斜した原料堆積（コークス層）斜面を形成するようにコークス層を堆積させる。続いて、鉱石とコークスとの混合物バッチの装入落下点を前記コークス層の堆積頂点よりも炉壁側として当該混合物のバッチを装入する。
　前記コークス装入完了時にコークス層表面が前記所定の無次元炉口半径の範囲に堆積頂点を有し、当該堆積頂点から炉中心にかけて傾斜した原料堆積斜面を形成するようにコークス層を堆積させるのは、当該斜面上での粒度偏析を促進し、炉中心側に大粒径の原料を堆積させることによる中心ガス流の強化を狙ったものである。また、当該堆積頂点から炉壁にかけて傾斜した斜面を形成するのは、その斜面上での粒度偏析現象を利用して、炉壁近傍には大粒径の粒子を堆積させるためである。
　このため、コークス層表面の堆積頂点を過度に中心寄りに形成するのは好ましくない。また、コークス層形成後に装入する鉱石とコークスとの混合物バッチの原料が中心側へ流れ込むことを防止するとともに、堆積頂点から炉壁にかけての斜面上での粒度偏析を効果的に利用することが好ましい。これらの観点から、コークス層の堆積頂点は、無次元炉口半径０．６～０．８の範囲に形成する。通常は、鉱石とコークスとの混合物バッチには小中塊コークスが混合される。この場合、粒度および密度が異なるため鉱石とコークスとが分離し、鉱石に対して粒径が大きく低密度であるコークスが炉壁近傍に堆積する。これにより、炉壁近傍のＯ／Ｃを低下させることができる。
　したがって、鉱石とコークスとの混合物バッチのコークス斜面上への装入位置が重要である。この装入位置は、コークス層の堆積頂点よりも炉壁側とする。ただし、装入位置を炉壁に近づけ過ぎると偏析効果を享受することができず、炉壁近傍のＯ／Ｃを低下させることができなくなるので、後述するように、無次元炉口半径０．９以下の範囲とすることが望ましい。
　なお、前掲の特許文献１に記載される方法では、先に形成した鉱石層上に鉱石とコークスとの混合物を装入するのに対して、本発明の原料装入方法では、コークス層上に鉱石とコークスとの混合物を、たとえば、第２のバッチとして装入する。したがって、本発明の原料装入方法では、コークスに比べて平均粒径が小さい鉱石はコークス層の空隙を埋める形で装入落下点に留まり易く、鉱石よりも平均粒径が大きいコークスが斜面上での偏析によって落下点から離れた炉壁側に堆積し易くなる。
　続いて、鉱石バッチを装入する。この鉱石バッチは、通常どおり、炉壁側から中心側にかけて旋回シュートを傾動させながら、装入落下点を、無次元炉口半径を０．５～０．９の範囲として装入する。炉壁側に堆積した鉱石とコークスとの混合物バッチの装入原料が鉱石バッチの炉壁側への堆積の障壁となるため、炉壁近傍のＯ／Ｃは、極端に増加することはなく、低位に保たれる。
　本発明の原料装入方法において、前記鉱石とコークスとの混合物バッチの装入量を鉱石バッチよりも少なくするとともに、鉱石とコークスとの混合物バッチの装入落下点をコークス装入完了後の堆積頂点よりも炉壁側で、且つ、無次元炉口半径０．９以下の範囲として装入する実施の形態を採ることが望ましい。
　鉱石とコークスとの混合物バッチの装入量を鉱石バッチよりも少なく設定するのは、鉱石とコークスとの混合物バッチで装入される原料がコークス層の堆積頂点から炉中心側に流れ込まないようにするためである。
　鉱石とコークスとの混合物バッチを装入するのは、鉱石とコークスとを、層としてではなく粒として接触させる（すなわち、鉱石とコークスとを近接配置させる）ことにより反応を促進するとともに、コークスを骨材（スペーサー）として機能させることによって炉壁側のガス流れを強化し、炉壁付着物の形成をより効果的に抑制するためである。鉱石とコークスとの混合物において鉱石と混合するコークスが、小中塊コークス、および大塊コークス（通常のコークスバッチで装入される粒径のコークス）のいずれであっても、上述の効果は同様に得られる。
　また、鉱石とコークスとの混合物を装入すれば、コークスの量を調整することによって炉壁近傍のＯ／Ｃを制御することが可能になるので、操業上の自由度も担保される。
　鉱石とコークスとの混合物バッチの装入落下点をコークス装入完了後の堆積頂点よりも炉壁側で、且つ、無次元炉口半径０．９以下の範囲として装入するのは、鉱石とコークスとの混合物バッチの炉内装入位置を炉壁に近づけ過ぎると、コークス斜面上での偏析効果が得られず、炉壁近傍にコークスとともに鉱石も堆積してＯ／Ｃが増加するからである。
　また、本発明のベルレス高炉への原料装入方法においては、前記鉱石とコークスとの混合物バッチに替えて、コークスのみのバッチを装入することとする実施の形態を採ることができる。
　この場合は、鉱石とコークスとの混合物バッチを装入する場合における堆積斜面上での粒度偏析効果による鉱石とコークスとの分離に配慮する必要がないので、装入を比較的簡便に行うことができ、しかも炉壁近傍に集中させることが可能である。炉壁近傍のＯ／Ｃの制御性の維持、およびそれに基づく操業上の自由度の確保については、鉱石とコークスとの混合物バッチを装入する場合と変わるところはない。
　また、コークスのみが装入されるので、鉱石とコークスとの近接配置による反応の促進という効果は望めないが、炉壁側のガス流れの強化による炉壁付着物の形成抑制または付着物の除去に対する即効的な効果が期待できる。
　以上説明したように、本発明の原料装入方法によれば、新たな設備の設置、およびこれに伴うメンテナンスコストを必要とせずに、炉壁近傍のＯ／Ｃを独立に制御して低下させることができる。炉壁近傍のＯ／Ｃの低下により、炉壁側のガス流れを強化して、炉壁付着物の形成を抑制しまたは付着物を除去することができる。また、炉壁近傍のみのＯ／Ｃを低下させることが可能となるので、高炉の還元材比を大幅に増加させることがなく、生産性の低下、銑鉄製造コストの上昇、およびＣＯ２排出量の増加を抑制することができる。
　本発明の原料装入方法による効果を、上記非特許文献１に記載のベルレス高炉の装入物分布シミュレーションモデル、およびベルレス装入模型装置を用いて検証した。
　（実施例１）
　［装入物分布シミュレーション］
　対象高炉は、炉容積５，３７０ｍ３のベルレス高炉で、実炉の装入実績に基づいて、１チャージを、２バッチのコークス、および２バッチの鉱石の合計４バッチで構成した。１チャージあたりの装入量は、コークスバッチを合計２５．７ｔｏｎ、鉱石バッチを、コークス４．１ｔｏｎ（粒径６～５０ｍｍ）を含む合計１４０．７ｔｏｎとした。２バッチのコークスのうちの１バッチは、前記炉中間部から炉壁にかけて装入するコークスバッチ（以下に説明する図２の「第１装入バッチ５ａ」、以下この用語で記す）に該当する。また、２バッチの鉱石とは、前記鉱石とコークスとの混合物バッチ（以下、「第３装入バッチ５ｃ」と記す）、および鉱石バッチ（以下、「第４装入バッチ５ｄ」と記す）である。本発明の実施例における第３装入バッチ５ｃと第４装入バッチ５ｄとの質量比は、１０：９０とした。
　図２は、原料堆積プロフィールのシミュレーションモデルによる計算結果を示す図である。（ａ）は比較例で、通常操業による原料装入を行った場合、（ｂ）は本発明例で、前記本発明の方法で原料装入を行った場合である。図２では、１チャージ（すなわち、コークスの第１および第２装入バッチ５ａ、５ｂ、および鉱石の第３および第４装入バッチ５ｃ、５ｄ；第３装入バッチ５ｃはコークスを含む）の原料堆積プロフィールを示している。
　図２（ａ）に示した比較例の原料堆積プロフィールでは、中心ガス流の安定確保と炉中間部から炉壁側にかけての反応効率の向上を狙い、中心部のＯ／Ｃを低位に保ちつつ、炉中間部から炉壁側にかけてのＯ／Ｃが高位に維持される。
　これに対し、図２（ｂ）に示した本発明例では、鉱石装入前に形成するコークス層（第１装入バッチ５ａ）が無次元炉口半径０．７に堆積頂点６を有し、当該堆積頂点から炉中心および炉壁にかけて傾斜する原料斜面を形成するようにコークス層を堆積させた。コークス層の形成後に装入する第３装入バッチ５ｃの原料は鉱石とコークスとの混合物とし、当該バッチの原料の中心部への流入を防止する観点から、旋回シュートから供給される原料がコークス層の堆積頂点よりも炉壁側の無次元炉口半径０．９の位置に装入されるように旋回シュートの傾動角を調整した。このような装入方法を採ることにより、炉中間部の堆積頂点から炉壁にかけてのコークス層の斜面上における粒度偏析によって鉱石とコークスとが分離してコークスが炉壁近傍に堆積する。
　続いて装入する第４装入バッチ５ｄは、装入落下点を無次元炉口半径約０．６～０．８の範囲として、炉壁側から炉中間部にかけて旋回シュートを傾動させながら装入した。炉壁側に堆積した第３装入バッチ５ｃの原料は第４装入バッチ５ｄの原料が炉壁側へ堆積することに対する障壁となるため、炉壁近傍のＯ／Ｃは低位に保たれる。
　図３は、炉半径方向Ｏ／Ｃ分布のシミュレーションモデルによる計算結果を示す図で、図２（ａ）に示した通常操業での原料装入方法（比較例）による高炉炉頂部のＯ／Ｃの半径方向分布と、図２（ｂ）に示した本発明の原料装入方法によるＯ／Ｃの半径方向分布とを比較した図である。図３から、コークス層の堆積頂点位置を無次元炉口半径０．７、第３装入バッチの原料装入位置を無次元炉口半径０．９とした本発明による原料装入方法では、通常操業での原料装入方法の場合と比較して、炉中心から炉中間部のＯ／Ｃが大きく変化することなく、炉壁近傍のＯ／Ｃが低下し、所望のＯ／Ｃ分布状態を実現できていることがわかる。
　図４は、コークス層の堆積頂点位置を無次元炉口半径０．７、第３装入バッチの炉内装入位置を無次元炉口半径０．９とした本発明の原料装入方法における、当該バッチの鉱石とコークスとの炉内分布のシミュレーションモデルによる計算結果を示す図である。この図から、コークス斜面上での粒度偏析によって、コークスが炉壁近傍に多く堆積することがわかる。
　以上のベルレス高炉の装入物分布シミュレーションモデルを用いた検証の結果、本発明の原料装入方法による効果（すなわち、炉壁近傍のＯ／Ｃを独立に制御できること）を確認できた。
　（実施例２）
　［ベルレス装入模型実験］
　炉容積５，３７０ｍ３の５．６分の１縮尺であるベルレス装入模型装置を用いて、本発明の原料装入方法の効果を検証した。
　実験で使用した原料の粒径は、実炉サイズの約５．６分の１とし、１チャージあたりの装入量は相似則にしたがって、コークスバッチ（第１および第２装入バッチ）を合計１４６ｋｇ、鉱石バッチ（第３および第４装入バッチ）を、コークス２３ｋｇ（粒径１～１０ｍｍ）を含む合計８０１ｋｇとした。本発明の実施例における第３装入バッチと第４装入バッチとの質量比は１０：９０とした。
　模型実験においては、本発明の方法により原料装入を行う場合、実施例１の場合と同様に、コークス層の堆積頂点位置を無次元炉口半径０．７とし、第３装入バッチの装入位置を無次元炉口半径０．９とした。
　図５は、模型実験における原料堆積プロフィールを示す図である。（ａ）は比較例で、通常操業による原料装入を行った場合、（ｂ）は本発明例で、前記本発明の方法で原料装入を行った場合である。炉内の原料堆積プロフィールは、レーザー距離計を用いて連続的に測定した。なお、図５では、１チャージの原料堆積プロフィールを示している。
　図５から、通常操業による原料装入を行った場合（比較例）、および本発明の方法で原料装入を行った場合のいずれも、前記の装入物分布シミュレーションモデルによる計算結果とほぼ同様の原料堆積プロフィールとなっていることがわかる。
　図６は、模型実験における炉半径方向Ｏ／Ｃ分布を示す図で、図５の（ａ）に示した通常操業での原料装入方法（比較例）による高炉炉頂部のＯ／Ｃの半径方向分布と、（ｂ）に示した本発明の原料装入方法によるＯ／Ｃの半径方向分布とを比較した図である。図６から、シミュレーションモデルによる計算結果（図３参照）と同様に、本発明の原料装入方法で原料装入を行った場合は、通常操業での原料装入方法の場合と比較して、炉中心から炉中間部のＯ／Ｃが大きく変化することなく、炉壁近傍のＯ／Ｃが低下していることがわかる。
　以上のベルレス装入模型装置を用いた検証の結果、本発明の原料装入方法による効果（すなわち、炉壁近傍のＯ／Ｃを独立に制御できること）を確認できた。
　本発明のベルレス高炉への原料装入方法によれば、炉壁近傍のみのＯ／Ｃを独立に制御して低下させることができる。また、高炉の還元材比を大幅に増加させることなく、炉壁付着物の形成を防止できるため、生産性の低下、銑鉄製造コストの上昇等を抑制することができる。したがって、本発明は、ベルレス高炉への原料装入に際し有効に利用することができる。
１：旋回シュート、　１ａ：旋回シュートの中心軸、　
２：高炉、　２ａ：高炉の中心軸、　
３：原料ストックレベル、　４：炉口半径、　
５：１チャージの原料、　５ａ：第１装入バッチ、　
５ｂ：第２装入バッチ、　５ｃ：第３装入バッチ、　
５ｄ：第４装入バッチ、　
６：コークス層の堆積頂点
 

Claims (3)

  1. 　コークス層と鉱石層とを交互に堆積させるように装入するベルレス高炉への原料装入方法であって、
    　炉中間部から炉壁にかけての原料装入について、コークスバッチ、鉱石とコークスとの混合物バッチ、鉱石バッチの順に装入し、
    　コークスバッチは、コークス表面が無次元炉口半径０．６～０．８の範囲に堆積頂点を有し、当該堆積頂点から炉中心および炉壁にかけて傾斜した原料堆積斜面を形成するようにコークスを堆積させ、
    　鉱石とコークスとの混合物バッチは、装入落下点を前記コークスの堆積頂点よりも炉壁側として装入し、
    　鉱石バッチは、装入落下点を無次元炉口半径０．５～０．９の範囲として装入することを特徴とするベルレス高炉への原料装入方法。
  2. 　前記鉱石とコークスとの混合物バッチの装入量を前記鉱石バッチの装入量よりも少なくするとともに、
    　前記鉱石とコークスとの混合物バッチの装入落下点を、前記コークスバッチの装入により形成される堆積頂点よりも炉壁側で、且つ、無次元炉口半径０．９以下の範囲として装入することを特徴とする請求項１に記載のベルレス高炉への原料装入方法。
  3. 　前記鉱石とコークスとの混合物バッチに替えてコークスのみのバッチを装入することを特徴とする請求項１または２に記載のベルレス高炉への原料装入方法。
     
PCT/JP2013/001857 2012-05-28 2013-03-19 ベルレス高炉への原料装入方法 WO2013179541A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014518235A JP5696814B2 (ja) 2012-05-28 2013-03-19 ベルレス高炉への原料装入方法
CN201380028508.6A CN104364397B (zh) 2012-05-28 2013-03-19 无料钟高炉的原料装入方法
IN10251DEN2014 IN2014DN10251A (ja) 2012-05-28 2013-03-19
EP13797875.5A EP2857529A4 (en) 2012-05-28 2013-03-19 PROCESS FOR LOADING RAW MATERIAL INTO HIGH-FURNACE WITHOUT CASTING FUNNEL
KR1020147034414A KR101579031B1 (ko) 2012-05-28 2013-03-19 벨레스 고로에 대한 원료 장입 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012120631 2012-05-28
JP2012-120631 2012-05-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013179541A1 true WO2013179541A1 (ja) 2013-12-05

Family

ID=49672776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/001857 WO2013179541A1 (ja) 2012-05-28 2013-03-19 ベルレス高炉への原料装入方法

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2857529A4 (ja)
JP (1) JP5696814B2 (ja)
KR (1) KR101579031B1 (ja)
CN (1) CN104364397B (ja)
IN (1) IN2014DN10251A (ja)
WO (1) WO2013179541A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015183246A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 新日鐵住金株式会社 ベルレス高炉の装入物装入方法
JP2017095761A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉における装入物分布制御方法
JP2018070954A (ja) * 2016-10-29 2018-05-10 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉への原料装入方法
JP2018070953A (ja) * 2016-10-29 2018-05-10 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉への原料装入方法
JP2019143182A (ja) * 2018-02-19 2019-08-29 日本製鉄株式会社 高炉への原料装入方法
JP2019143225A (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 日本製鉄株式会社 高炉原料の装入方法
CN115418422A (zh) * 2022-09-15 2022-12-02 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种降低高炉布料偏析的优化方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6260751B2 (ja) * 2015-10-28 2018-01-17 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉への原料装入方法
CN115023508B (zh) * 2020-01-29 2023-07-18 杰富意钢铁株式会社 向高炉中装入原料的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07268413A (ja) * 1994-03-30 1995-10-17 Kawasaki Steel Corp 高炉への原料装入方法
JPH08239705A (ja) 1995-01-06 1996-09-17 Nippon Steel Corp 高炉付着物生成の抑制方法
JP2001140009A (ja) * 1999-09-02 2001-05-22 Kawasaki Steel Corp 高炉への原料装入方法
JP2005314771A (ja) 2004-04-30 2005-11-10 Jfe Steel Kk 高炉設備および原料装入方法
JP2009062576A (ja) 2007-09-06 2009-03-26 Jfe Steel Kk 高炉への原料装入方法及び原料装入装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58164710A (ja) * 1982-03-24 1983-09-29 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉原料の装入方法
JPS60258402A (ja) * 1984-06-06 1985-12-20 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉操業方法
JPS62290809A (ja) * 1986-06-10 1987-12-17 Kobe Steel Ltd 高炉の原料装入方法
JPS6447803A (en) * 1987-08-18 1989-02-22 Nippon Steel Corp Blast furnace operating method
JP3787237B2 (ja) * 1998-01-23 2006-06-21 新日本製鐵株式会社 高炉へのペレット高配合鉄鉱石の装入方法
TWI239355B (en) * 2002-08-29 2005-09-11 Jfe Steel Corp Method for charging material into blast furnace with distributing chute instead of bells
CN102010920A (zh) * 2010-12-24 2011-04-13 宝钢集团新疆八一钢铁有限公司 一种无钟炉顶高炉高比例球团矿炉料结构冶炼方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07268413A (ja) * 1994-03-30 1995-10-17 Kawasaki Steel Corp 高炉への原料装入方法
JPH08239705A (ja) 1995-01-06 1996-09-17 Nippon Steel Corp 高炉付着物生成の抑制方法
JP2001140009A (ja) * 1999-09-02 2001-05-22 Kawasaki Steel Corp 高炉への原料装入方法
JP2005314771A (ja) 2004-04-30 2005-11-10 Jfe Steel Kk 高炉設備および原料装入方法
JP2009062576A (ja) 2007-09-06 2009-03-26 Jfe Steel Kk 高炉への原料装入方法及び原料装入装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAORU NAKANO; KOHEI SUNAHARA; TAKANOBU INADA: "Advanced Supporting System for Burden Distribution Control at Blast Furnace Top", ISIJ INTERNATIONAL, vol. 45, 2005, pages 538 - 543
See also references of EP2857529A4 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015183246A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 新日鐵住金株式会社 ベルレス高炉の装入物装入方法
JP2017095761A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉における装入物分布制御方法
JP2018070954A (ja) * 2016-10-29 2018-05-10 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉への原料装入方法
JP2018070953A (ja) * 2016-10-29 2018-05-10 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉への原料装入方法
JP2019143182A (ja) * 2018-02-19 2019-08-29 日本製鉄株式会社 高炉への原料装入方法
JP2019143225A (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 日本製鉄株式会社 高炉原料の装入方法
JP7003725B2 (ja) 2018-02-23 2022-01-21 日本製鉄株式会社 高炉原料の装入方法
CN115418422A (zh) * 2022-09-15 2022-12-02 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种降低高炉布料偏析的优化方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101579031B1 (ko) 2015-12-18
EP2857529A1 (en) 2015-04-08
EP2857529A4 (en) 2016-02-24
KR20150009575A (ko) 2015-01-26
JPWO2013179541A1 (ja) 2016-01-18
CN104364397B (zh) 2016-08-17
CN104364397A (zh) 2015-02-18
IN2014DN10251A (ja) 2015-08-07
JP5696814B2 (ja) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5696814B2 (ja) ベルレス高炉への原料装入方法
JP5034189B2 (ja) 高炉への原料装入方法
JP4971812B2 (ja) 高炉操業方法
JP5515288B2 (ja) 高炉への原料装入方法
JP5338309B2 (ja) 高炉への原料装入方法
JP4765723B2 (ja) 高炉への鉱石装入方法
JP3039354B2 (ja) 高炉の操業方法
JP6198649B2 (ja) 高炉の原料装入方法
KR20130106858A (ko) 재료 재순환 능력을 갖는 용융금속을 생산하기 위한 전기로
JP5338308B2 (ja) 高炉への原料装入方法
JP4759985B2 (ja) 高炉操業方法
JP5338310B2 (ja) 高炉への原料装入方法
JP4604788B2 (ja) 高炉操業方法
JP3171066B2 (ja) 高炉の操業方法
JP5029085B2 (ja) 高炉炉底部耐火物の保護方法
JP2002363623A (ja) 高炉用ベルレス式炉頂装入装置の分配シュート構造
JP3284908B2 (ja) 高炉操業方法
JP2000199005A (ja) 高炉中心ガス流の制御方法
JPH08269508A (ja) 高炉の操業方法
JP2921392B2 (ja) 高炉の操業方法
JP2921374B2 (ja) 高炉の操業方法
JP2000178615A (ja) 高炉炉床部の湯流れ制御方法
JP3700458B2 (ja) 低Ｓｉ溶銑の製造方法
JP2021070870A (ja) 高炉への原料装入方法及び溶銑の製造方法
KR20000043781A (ko) 고 미분탄비 조업을 위한 적정 장입물 분포제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13797875

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014518235

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147034414

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013797875

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013797875

Country of ref document: EP