(57)【要約】【課題】コークスの原料炭の変更によるコスト増加、製品コークスに対する煩雑な事前処理を伴うことなく、高炉等の竪型炉装入用コークスの回転強度を上昇させて、竪型炉に装入されたコークスの炉内粉化を抑制することによる安定した竪型炉操業を可能とする、竪型炉の操業方法を提供すること。【解決手段】コークス炉１から竪型６へのコークス搬送ライン中に縦型のコークス充填塔４を設置し、コークス充填塔４の上部からコークスを装入し、下部からコークスを排出する際に、コークス充填塔４内のコークス層の高さが所定範囲以下となるようにコークスの装入量と排出量とを調整し、コークス充填塔４内でコークスに落下衝撃を付与し、該落下衝撃により発生したコークスの粉状部を除去した後のコークスを竪型炉６へ装入することを特徴とする竪型炉の操業方法を用いる。コークス落下位置に分散板を設置したコークス充填塔４を用いることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉から竪型炉へのコークス搬送ライン中に縦型のコークス充填塔を設置し、該コークス充填塔の上部からコークスを装入し、下部からコークスを排出する際に、前記コークス充填塔内のコークス層の高さが所定範囲以下となるようにコークスの装入量と排出量とを調整し、前記コークス充填塔内でコークスに落下衝撃を付与し、該落下衝撃により発生したコークスの粉状部を除去した後のコークスを竪型炉へ装入することを特徴とする竪型炉の操業方法。
【請求項２】
コークス落下位置に分散板を設置したコークス充填塔を用いることを特徴とする請求項１に記載の竪型炉の操業方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の、コークス充填塔で処理したコークスを、竪型炉の無次元半径で０〜０．３の範囲である半径方向中心部を含む範囲に装入することを特徴とする竪型炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスを用いる高炉等の竪型炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉による溶鉄製造においては、炉頂から焼結鉱、塊鉱石等の塊状鉄原料及び、熱源や還元材源となる塊状のコークスが装入される。そして、炉下部の羽口から炉内へ吹込まれる高温の空気により炉内のコークスや微粉等の吹きこみ還元材がガス化して高温の還元ガスが発生し、該高温ガスが炉内に充填された前記鉄原料やコークス粒子間の間隙を炉頂へ向けて流れ、これら鉄鉱石類やコークスを昇温すると同時に、鉄鉱石類の還元及び溶融を行なう。したがって、前記粒子間の間隙が適正に確保されていないと、炉内の通気抵抗が上昇して装入物降下不順や吹き抜けといった異常現象が発生し、安定な操業が行なわれなくなるばかりか、高炉の生産性が低下する。すなわち、高炉操業には、充填層の通気性の確保が非常に重要である。特に、鉄原料が溶融してメタル・スラグの液滴ととなる炉下部においては充填層はコークスで構成され、その通気性の良否が操業安定性に大きな影響を及ぼす。
【０００３】
高炉内の主なコークス粉発生領域は炉下部滴下帯とレースウェイ内である（例えば、非特許文献１参照。）。これは、高炉内で反応劣化したコークスが、移動充填層内の機械的磨耗やレースウェイ内での衝撃を受けた際に脆弱部が剥離して粉となるためであると考えられる。
【０００４】
コークスからの粉発生を抑制する手段として、回転強度（代表としてＪＩＳＫ２１５１で規定されるＤＩ150/15）の高いコークスの使用が挙げられる。例えば、非特許文献２にはコークス回転強度ＤＩ150/15の上昇による炉芯部粉率低減が記載されており、回転強度の高いコークスの使用は高炉の通気性改善に有効である。
【０００５】
一方、コークスが製造されてから高炉に装入されるまでに回転強度が発現する処理を加えることができれば、炉内の通気性が向上することで生じた通気面での余裕を出銑量の増加や、コークス比の削減および微粉炭比の上昇等に振り替えることが可能となり、高炉操業として享受するメリットは大きい。強度の高いコークスを製造する方法として、コークス炉から排出された赤熱コークスにコールタールの高沸点留分を吹き込こむことにより冷間強度を上昇させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【非特許文献１】「鉄と鋼」８２、１９９６年、ｐ．６４１
【非特許文献２】「材料とプロセス」６、１９９３年、ｐ．８４８
【特許文献１】特開平７−１１２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ＪＩＳＫ２１５１に規定されるＤＩ150/15に代表される回転強度の高いコークスの使用は、高炉の通気性改善に有効であることが知られている。しかしながら、高強度コークスの製造に適した石炭は一般に高価であり、製造コスト面で不利となる。従って、コスト増加を勘案すると使用する石炭の品位向上によるコークス強度改善には制限がある。
【０００７】
一方、コークス炉から排出された赤熱コークスにコールタールの高沸点留分を吹き込こむことにより冷間強度を上昇させる技術では、タールの事前処理や吹き込み装置および吹き込み個所での排ガス処理設備等が必要であり、運転コストがかかるという問題がある。
【０００８】
従って本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コークスの原料炭の変更によるコスト増加、製品コークスに対する煩雑な事前処理を伴うことなく、高炉等の竪型炉装入用コークスの回転強度を上昇させて、竪型炉に装入されたコークスの炉内粉化を抑制することによる安定した竪型炉操業を可能とする、竪型炉の操業方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、コークス炉から竪型炉へのコークス搬送ライン中に縦型のコークス充填塔を設置し、該コークス充填塔の上部からコークスを装入し、下部からコークスを排出する際に、前記コークス充填塔内のコークス層の高さが所定範囲以下となるようにコークスの装入量と排出量とを調整し、前記コークス充填塔内でコークスに落下衝撃を付与し、該落下衝撃により発生したコークスの粉状部を除去した後のコークスを竪型炉へ装入することを特徴とする竪型炉の操業方法。
（２）、コークス落下位置に分散板を設置したコークス充填塔を用いることを特徴とする（１）に記載の竪型炉の操業方法。
（３）、（１）または（２）に記載の、コークス充填塔で処理したコークスを、竪型炉の無次元半径で０〜０．３の範囲である半径方向中心部を含む範囲に装入することを特徴とする竪型炉の操業方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コークス製造時のコスト上昇を伴うことなく、コークスの回転強度の改善が可能となり、通気抵抗の低下により竪型炉安定操業に寄与するとともに、出銑量の増加や、コークス比の削減および微粉炭比の増加等、竪型炉操業の自由度が拡大する効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するために、コークスの搬送過程においてコークスの回転強度を向上させて、これを高炉等の竪型炉に装入することでコークスの炉内粉化を抑制するものである。
【００１２】
コークスが脆弱部分を有する場合には、竪型炉装入前にコークスに与える衝撃をどんなに小さくしても、炉内で粉化が発生する。そこで本発明者らは、竪型炉装入前にコークスに与える衝撃を逆に大きくすることで、コークスの表面の脆弱部分を予め粉化させ、この粉状部を除去した後に竪型炉に装入することで、コークスの回転強度を向上させ、炉内でのコークスの粉化を抑制できると考えた。以下、竪型炉として高炉を用いる場合として本発明を説明する。
【００１３】
コークスは、その輸送過程において強度が上昇することが知られている。これは、搬送過程でのベルトコンベア乗り継ぎ部や、ホッパー類に装入される際の落下衝撃によりコークスの脆弱部が除去された結果と考えられる。従って、既存のコークス搬送ラインにおいて落下衝撃を増加させれば、コークスの回転強度向上が期待できるが、既存ベルトコンベアの嵩上げや、ベルトコンベアで構成させる搬送ラインの延長による乗り継ぎ部の増加は大幅な設備改造や広大な平面スペースを必要とするため、困難である。
【００１４】
そこで本発明では落下衝撃を与える縦型容器であるコークス充填塔をコークス炉から高炉への搬送過程に設置し、該容器内落下時の衝撃による回転強度改善処理をコークス炉から高炉の間で行うことにより、コークスの品質改善を図ることとした。高炉装入時のコークスの回転強度が上昇しさえすれば、前述のように通気抵抗が低下し安定操業に寄与するとともに、出銑量の増加や、コークス比の削減および微粉炭比の上昇等、高炉操業として享受するメリットは大きい。
【００１５】
縦型のコークス充填塔として、例えばホッパーを用いてコークスを落下させ、コークスに衝撃力を加えることで、コークスを塊状部と粉状部とに分離し、分離した回転強度の高い塊状部を竪型炉に装入して使用することで炉内粉化を防止できる。コークス充填塔でコークスを落下させるだけでも一定の効果は得られるが、特に本発明では、コークス充填塔の上部からコークスを装入し、下部からコークスを排出する際に、コークス充填塔内のコークス層の高さが所定範囲以下となるようにコークスの装入量と排出量とを調整し、常にコークス充填塔の下部のみにコークスが装入されている状態として、コークス充填塔内でコークスに一定以上の落下衝撃を付与する。落下衝撃により発生したコークスの粉状部は除去した後に、回転強度の増加したコークスを竪型炉へ装入する。
【００１６】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図５は従来技術の一例であり、コークス炉１から高炉６に至るコークス搬送ラインを示す。図１は本発明の一実施形態であり、図５のコークス炉１から高炉６に至る途中任意の個所に貯蔵、排出機能を有するコークス充填塔４を任意数設けることにより、コークス充填塔４内を落下するときの衝撃により回転強度を上昇させることができる。赤熱コークスの顕熱回収を目的とするＣＤＱ２が既設の場合は、図１に示すようにＣＤＱ２と高炉６の間の任意の個所にコークス充填塔４を設置することが望ましい。コークス充填塔４の規模は任意であるが、例えば、図２に示すような落下距離と回転強度の関係をシャッター試験の繰り返し等により予め把握し、所定の強度向上を狙った高さに設計すれば良い。運用方法としては、図３に示すようにコークス充填塔４の投入口１０からコークス充填塔４下部へコークスを落下させて、排出口１１から排出する際に、コークスの装入量と排出量とを調整し、コークス充填塔４下部に貯蔵領域を設定し、その層高管理をすることにより実質的な落下高さを制御することができる。図４に示すようにコークス充填塔４内の下部に分散板１２を設置し、コークス充填塔４内のコークス層の高さが分散板１１以下になるように制御する方法も有効である。この際、落下高さを調整する場合には分散板位置を可変にする機構が必要となる。
【００１８】
図３、４に示すコークス充填塔４は、コークス炉から高炉へのコークス搬送ライン中に設置され、コークス充填塔４の上部からコークスを装入し、下部からコークスを排出する機構を有している。コークス充填塔４の付帯設備としては、図３、４に示すように、コークス充填塔４上部からコークスを装入するためにコークスを搬送するバケットコンベア１５等の輸送機器、コークス充填塔４下部からコークスを排出するフイーダー１６等の機器が必要である。また、本発明ではコークス充填塔４内で粉が発生するので、それらを高炉へ装入する前に除去する必要がある。コークス充填塔４の下部に篩い１７を設置しても良いし、コークス充填塔４〜貯骸槽（コークス貯留槽）５間に篩いを設置しても良い。コークス炉〜貯骸槽５間に篩いが設置されている場合は、コークス充填塔４を既設篩いの上流側に設置して既設篩いを利用しても良い。また、既設の貯骸槽５下の篩いを利用しても良い。なお、高炉へ搬送するコークスの全量を本発明を用いて処理することが望ましいが、その一部のみを処理して高炉に装入する場合であっても効果があり、処理量の選択は任意である。
【００１９】
コークスの一部のみを処理する場合には、高炉の無次元半径で０〜０．３の範囲である半径方向中心部を含む範囲に装入することが好ましい。高炉の炉芯、炉床は炉中心部に装入されたコークスで構成されることが知られている。粉化が防止され、高強度のコークスを炉中心に供給、すなわち炉床に主に供給することで溶銑滓が流れやすいような空隙が確保されたコークス充填層で炉床を健全にすることができ、高炉操業が安定化する。従って、炉中心部に装入されるコークスを選択的に本発明により処理することも運用方法の一つに挙げられる。
【実施例１】
【００２０】
内容積５０００ｍ3の高炉におけるコークス搬送ラインに対して本発明を適用した。出銑量１１０００Ｔ／日、コークス比３８０ｋｇ／ｔの操業において、使用コークスの２５ｍａｓｓ%を、図３に示すものと同様の、円筒部の直径８ｍ、高さ２０ｍのコークス充填塔１本を経由して高炉へ搬送した。本実施例においては既にＣＤＱが設置されていたため、コークス充填塔は図１に示したようにＣＤＱと高炉貯骸槽の間に設置した。コークス充填塔内のコークス層の高さは常に５ｍ以下となるようにコークスの装入量と排出量とを調整し、コークスの落下高さが１５ｍ以上となるように維持した。
【００２１】
ＣＤＱ出側と、本発明によるコークス充填塔出側でコークスを採取し、コークス炉の操業および使用石炭が同一の条件において各々の回転強度ＤＩ150/15を測定した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2010031326.tif 000003
【００２３】
コークス充填塔で処理することで、コークスの回転強度が改善することが確認された。
【００２４】
次に、コークス充填塔で処理したコークス等を用いて高炉の操業（操業Ｎｏ．１〜３）を行なった。図５に高炉に装入した鉱石２０、コークス２１の無次元半径位置での分布を示す。操業Ｎｏ．１はコークス充填塔での処理を行わない、従来のコークスをコークス２１として用いた場合、操業Ｎｏ．２、３は図５におけるコークス２１ｂのみにコークス充填塔で処理したコークスを、コークス２１ａに従来のコークスを用いた場合である。表２に高炉操業結果を示す。
【００２５】
【表２】
2010031326.tif 000004
【００２６】
本発明適用により、操業Ｎｏ．１（比較例）と同一の操業条件において操業Ｎｏ．２（本発明例）では通気抵抗指数が低減した。その結果、操業が安定化したので操業Ｎｏ．３ではコークス比を低減した操業を行なった。操業Ｎｏ．３では、操業Ｎｏ．１（比較例）と同等の通気抵抗指数での低コークス比操業が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】コークス搬送ライン（本発明の一実施形態）。
【図２】落下距離と回転強度の関係を示すグラフ。
【図３】本発明の一実施形態を示す図。
【図４】本発明の他の一実施形態を示す図。
【図５】高炉に装入した鉱石、コークスの無次元半径位置での分布を示すグラフ。
【図６】コークス搬送ライン（従来技術）。
【符号の説明】
【００２８】
１    コークス炉
２    ＣＤＱ
３    湿式消火装置
４    コークス充填塔
５    貯骸槽
６    高炉
１０    投入口
１１    排出口
１２    分散板
１３    コークス
１５    バケットコンベア
１６    フイーダー
１７  篩い
２０    鉱石
２１ａ、ｂ    コークス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010031326.tif 000009
【図６】
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