(57)【要約】【課題】ベルレス高炉の炉頂部に配置された上下二段のバンカーのうち下部バンカーからベルレス高炉に鉱石とコークスを装入して高炉内にコークス混合鉱石層を形成する際に鉱石とコークスの混合率をほぼ一定に保ちながらベルレス高炉に高炉原料を装入することのできる高炉原料の装入方法を提供する。【解決手段】ベルレス高炉１の炉頂部に配置された上下二段のバンカー５，６のうち上部バンカー５に投入されたコークスを下部バンカー６に移送するときに複数の原料排出ポート５１の少なくとも１つを閉じた状態でコークスを下部バンカー６に移送する。そして、上部バンカー５に投入された鉱石を下部バンカー６に移送するときには、原料排出ポート５１の全てを開放した状態で鉱石を下部バンカー６に移送する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルレス高炉の炉頂部に、複数のポートにより連結された上部バンカーと下部バンカーを配置し、前記上部バンカー内の原料を前記複数のポートの開閉により該ポートを経由して下部バンカーに移送し、前記上部バンカーに投入された高炉原料を前記下部バンカーから旋回シュートを介してベルレス高炉に装入してコークス層とコークス混合鉱石を交互に形成する高炉原料の装入方法であって、
前記上部バンカーに投入されたコークスを前記下部バンカーに移送するときに前記複数のポートの少なくとも１つのポート上にコークスを残した状態で前記コークスを前記下部バンカーに移送した後、高炉に装入してコークス層を高炉内に形成し、
前記複数のポートの少なくとも１つのポート上にコークスを残した状態で、前記上部バンカーに鉱石を投入した後、前記ポートの全てを開放した状態でコークスおよび鉱石を前記下部バンカーに移送した後、高炉に装入してコークス混合鉱石層を高炉内に形成することを特徴とする高炉原料の装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉原料であるコークスと鉱石をベルレス高炉に装入する方法に関し、特に、ベルレス高炉の炉頂部に配置された上下二段のバンカーから高炉原料をベルレス高炉に装入する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉原料であるコークスと鉱石は、ベルレス高炉の炉頂部に設けられた原料装入装置からベルレス高炉に交互に装入されるのが一般的である。この場合、近年では、環境問題の観点から高炉でのコークス使用量をできるだけ減らして高炉操業を行うことが求められている。
高炉でのコークス使用量を低減する方法としては、１チャージ当りの鉱石装入量を増やす方法と、１チャージ当りのコークス装入量を低下させる方法の２つが考えられる。しかし、前者の方法を実施すると高炉に装入された鉱石の層厚が厚くなるため、鉱石の還元性が低下し、高炉の下部で未還元鉱石の直接反応による炉熱低下を招いて高炉炉況を悪化させることになる。一方、後者の方法を実施すると高炉に装入されたコークスの層厚が融着帯（鉱石同士が軟化融着する領域）で薄くなるため、高炉下部での通気性が悪化することになる。
【０００３】
高炉の通気性や通液性を良好に維持して高炉炉況を安定させる技術としては、高炉にコークスを装入した後、鉱石とコークスを同時に装入して高炉内にコークス層とコークス混合鉱石層とを交互に形成する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
しかし、特許文献１、２に記載された技術では、鉱石の溶融を促進させるために鉱石と同時に装入されるコークスの粒径を小さくしているため、鉱石が溶融し始めてから滴下するまでの領域（軟化融着帯）でコークスが消滅してしまい、軟化融着帯での通気性が不十分となり、コークス装入量の低減効果、すなわち鉱石に対するコークス比の低減効果が小さいと考えられる。
【０００４】
そこで、ベルレス高炉にコークス混合鉱石層を形成する際に、コークスの粒径を、鉱石の粒径に対して１．３倍以上とし、ベルレス高炉の炉頂部に配置された上部バンカーに鉱石を投入し、引き続いて鉱石とコークスとを投入した後、上部バンカー内の原料を上部バンカーの下部に配置された下部バンカー内に移送し、下部バンカーから排出された原料を旋回シュートを介してベルレス高炉に装入して高炉内にコークス混合鉱石層を形成する技術が特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８３８０４号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３２１０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３３００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に開示された技術によると、鉱石と同時に装入されたコークスが高炉の軟化融着帯で消滅してしまうことを抑制しつつ、鉱石とコークスとの粒径差に起因するコークスの偏析のコークス混合率に与える影響は、いくらか改善されているが、径方向分布が均一化されるまでには至っていない。
つまり、装入初期から中期にかけてコークス混合率が大となり、末期でコークス混合率が小となるような経時変化となる。このような排出混合率分布で旋回シュートを介して高炉内へ原料を装入すると、排出末期に装入された領域では炉下部において通気性の改善効果があまり期待できない。
【０００７】
なお、特許文献３に記載された技術では、鉱石と同時に装入されたコークスの炉内分布が高炉の径方向で不均一となることを抑制するために、原料装入装置の炉頂コンベア上にコークスを原料槽から供給するときのタイミングを調整しているが、コークスの偏析は鉱石とコークスとの粒径差によって発生するため、鉱石とコークスを混合して投入する限りコークスの偏析によるコークス排出比率の経時変化を抑制することは困難である。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ベルレス高炉の炉頂部に配置された上下二段のバンカーのうち下部バンカーからベルレス高炉に鉱石とコークスを装入して高炉内にコークス混合鉱石層を形成する際に鉱石とコークスの混合率をほぼ一定に保ちながらベルレス高炉に高炉原料を装入することのできる高炉原料の装入方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、ベルレス高炉の炉頂部に、複数のポートにより連結された上部バンカーと下部バンカーを配置し、前記上部バンカー内の原料を前記複数のポートの開閉により該ポートを経由して下部バンカーに移送し、前記上部バンカーに投入された高炉原料を前記下部バンカーから旋回シュートを介してベルレス高炉に装入してコークス層とコークス混合鉱石を交互に形成する高炉原料の装入方法であって、前記上部バンカーに投入されたコークスを前記下部バンカーに移送するときに前記複数のポートの少なくとも１つのポート上にコークスを残した状態で前記コークスを前記下部バンカーに移送した後、高炉に装入してコークス層を高炉内に形成し、前記複数のポートの少なくとも１つのポート上にコークスを残した状態で、前記上部バンカーに鉱石を投入した後、前記ポートの全てを開放した状態でコークスおよび鉱石を前記下部バンカーに移送した後、高炉に装入してコークス混合鉱石層を高炉内に形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上部バンカーに投入されたコークスを下部バンカーに移送するときにコークスの一部が上部バンカーに残留し、上部バンカーに投入された鉱石を下部バンカーに移送するときには上部バンカーに投入された鉱石と上部バンカーに残留していたコークスが別々の原料排出ポートから下部バンカーに移送される。これにより、上部バンカーに投入された鉱石と上部バンカーに残留していたコークスとを分けた状態で下部バンカーに移送することができ、下部バンカーからベルレス高炉に装入されるときに鉱石とコークスが混合状態となるので、ベルレス高炉の炉頂部に配置された上下二段のバンカーのうち下部バンカーからベルレス高炉に鉱石とコークスを装入して高炉内にコークス混合鉱石層を形成する際に鉱石とコークスの混合率をほぼ一定に保ちながらベルレス高炉に高炉原料を装入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用されるベルレス高炉の炉頂部を示す図である。
【図２】ベルレス高炉の炉頂部に配置された上下二段のバンカーのうち上部バンカーにコークスを投入したときの原料装入装置の状態を示す図である。
【図３】上部バンカーに形成された複数の原料排出ポートの１つを閉じた状態でコークスを上部バンカーから下部バンカーに移送したときの原料装入装置の状態を示す図である。
【図４】上部バンカーに鉱石を投入したときの原料装入装置の状態を示す図である。
【図５】全ての原料排出ポートを開放した状態で鉱石を上部バンカーから下部バンカーに移送したときの原料装入装置の状態を示す図である。
【図６】下部バンカーから排出される鉱石とコークスの排出割合を模式的に示す図である。
【図７】下部バンカーから排出される鉱石中のコークス混合率の時間的変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明が適用されるベルレス高炉の炉頂部を図１に示す。図１に示されるように、ベルレス高炉１は当該高炉に高炉原料であるコークス２と鉱石３を装入する原料装入装置４を備えている。この原料装入装置４は上部バンカー５及び下部バンカー６を有し、これらのバンカー５，６はベルレス高炉１の炉頂部に配置されている。
【００１３】
また、原料装入装置４の上部投入口には、炉頂コンベア９を介して、原料槽７，８に貯蔵された高炉原料が供給され、上部バンカー５の頂部に配置された旋回シュート１０から上部バンカー５に投入される。
原料装入装置４には、上部バンカー５に投入された高炉原料を下部バンカー６に移送する複数（例えば４つ）の原料排出ポート５１が配設されている。原料排出ポート５１は、原料排出ポート５１を開閉する複数のゲート５２を有している。
【００１４】
一方、下部バンカー６の底部には、上部バンカー５から移送された高炉原料を排出する原料排出ポート６１が配設されている。原料排出ポート６１は、原料排出ポート６１を開閉するゲート６２を有している。
なお、下部バンカー６の原料排出ポート６１から排出された高炉原料は、下部バンカー６の下方に配置された旋回シュート１１からベルレス高炉１に装入される。
【００１５】
このような原料装入装置４を用いて図１に示すコークス層１２をベルレス高炉１の原料装入部に形成し、コークス層１２の上にコークス混合鉱石層１３を形成する場合は、まず、原料槽７に貯蔵されたコークス２を炉頂コンベア９により原料装入装置４の上部投入口に搬送し、旋回シュート１０から上部バンカー５に投入する。このときの原料装入装置４の状態を図２に示す。
【００１６】
次に、複数の原料排出ポート５１のうち１つの原料排出ポート５１を閉、残りの原料排出ポート５１を開にした状態でコークス２を上部バンカー５から下部バンカー６に移送する。このときの原料装入装置４の状態を図３に示す。
次に、下部バンカー６の底部に配設された原料排出ポート６１を開にし、下部バンカー６に移送されたコークス２を旋回シュート１０からベルレス高炉１に装入し、コークス層を形成すると共に、原料槽８に貯蔵された鉱石３を炉頂コンベア９により原料装入装置４の上部投入口に搬送する。そして、搬送された鉱石３を旋回シュート１１から上部バンカー５に投入する。このときの原料装入装置４の状態を図４に示す。
【００１７】
次に、全ての原料排出ポート５１を開にし、上部バンカー５内の鉱石３およびコークス２を下部バンカー６に移送する。このときの原料装入装置４の状態を図５に示す。
その後、下部バンカー６の底部に配設された原料排出ポート６１を開にし、下部バンカー６に移送された鉱石３およびコークス２を旋回シュート１０からベルレス高炉１に装入し、コークス混合鉱石層を形成する。
【００１８】
なお、上部バンカー５に投入されたコークス２を下部バンカー６に移送するときには、ポート上に残したコークス２の量を上部バンカー５に投入したコークス２の量に対して１０％以上にすることが好ましい。これは、ポート上に残したコークス２の量が上部バンカー５に投入したコークス２の量に対して１０％未満の場合は、鉱石層に混合されるコークス量が１０％未満となるため、コークス混合鉱石層中のコークスが融着帯に到達する前にガス化反応によって全て消滅し、通気性改善効果を期待できなくなるためである。
【００１９】
複数のポートの少なくとも１つのポート上にコークスを残した状態とするには、上記の様に、コークス２を上部バンカー５から下部バンカー６に移送する際に、１つのポートを閉じて、他のポートを開く方法があるが、鉱石混合コークス量が比較的少ない場合は、１つのポートを開いている時間を調整し、該ポート上に残すコークス量を調整しても良い。鉱石混合コークス量が比較的多い場合は、２つのポートを閉じて、他のポートを開いてコークスを移送し、２つのポート上にコークスを残しても良い。
上記のように、原料装入装置４内の鉱石およびコークスの積層状態を、図４及び図５に示されるようにすると、下部バンカー６のコークス２と鉱石３は、例えば図６に示すような排出割合で下部バンカー６から排出されてベルレス高炉１に装入される。
【００２０】
したがって、本発明の一実施形態では、上部バンカー５に投入された鉱石３と上部バンカー５に残留していたコークス２とを別々のポートから下部バンカー６に移送し、上方から見て分かれた状態で鉱石３とコークス２を下部バンカー６に堆積させることができ、下部バンカー６からベルレス高炉１に装入されるときに、図６に示すような順序で鉱石３とコークス２が排出されるので、ベルレス高炉１の炉頂部に配置された原料装入装置４からベルレス高炉１に鉱石３とコークス２を装入して高炉内にコークス混合鉱石層１３を形成する際に鉱石３とコークス２の混合率をほぼ一定に保ちながらベルレス高炉１に高炉原料を装入することができる。
【００２１】
本発明者らは、下部バンカーから排出される鉱石中のコークス混合率の時間的変化について調査した。その調査結果を図７に示す。図７（ａ）は上部バンカーに鉱石とコークスを同時に投入した場合における、下部バンカーから排出される鉱石中のコークス混合率の時間的変化を示し、図７（ｂ）は本発明を適用した場合における、下部バンカーから排出される鉱石中のコークス混合率の時間的変化を示している。
【００２２】
上部バンカーに鉱石とコークスを同時に投入した場合は、鉱石と共に下部バンカーから排出される鉱石中のコークス混合率が排出初期の段階では大きいものの、排出中期から減少し、排出末期の段階では鉱石中のコークス混合率が大きく減少することが図７（ａ）からわかる。
これに対し、本発明を適用した場合は、下部バンカーから排出される鉱石中のコークス混合率が排出初期〜排出末期にかけて大きく変化しないことが図７（ｂ）からわかる。
【００２３】
したがって、上述した本発明の一実施形態のように、上部バンカー５に投入されたコークス２を下部バンカー６に移送するときに複数の原料排出ポート５１の１つを閉じた状態でコークスを下部バンカー６に移送し、上部バンカー５に投入された鉱石３を下部バンカー６に移送するときに原料排出ポート５１の全てを開放した状態で鉱石３を下部バンカー６に移送することで、下部バンカー６からベルレス高炉１に鉱石３とコークス２を装入して高炉内にコークス混合鉱石層１３を形成する際に鉱石３とコークス２の混合率をほぼ一定に保ちながらベルレス高炉１に高炉原料を装入することができる。
ベルレス高炉にコークスと鉱石を従来方法で装入した場合と本発明方法で装入した場合における高炉の通気抵抗指数やガス利用率を測定した結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
ベルレス高炉にコークスと鉱石を従来方法で装入した場合は、表１に示されるように、通気抵抗指数が２．３５、ガス利用率が４７．９％という値を示した。これに対し、ベルレス高炉にコークスと鉱石を本発明方法で装入した場合は、通気抵抗指数が２．３０、ガス利用率が４８．５％という値を示し、コークス比および還元材比が従来方法よりも低い値となった。このことから、本発明方法は高炉の安定操業に有効であり、低還元材比操業技術としても利用可能であることが確認された。
【００２６】
なお、本発明の一実施形態では、上部バンカー５に形成された複数の原料排出ポート５１のうち１つを閉じた状態でコークス２を下部バンカー６に移送するようにしたが、原料排出ポート５１の少なくとも１つを閉じた状態でコークス２を下部バンカー６に移送してもよい。また、原料排出ポート５１の数は４つに限られるものではなく、２つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…ベルレス高炉
２…コークス
３…鉱石
４…原料装入装置
５…上部バンカー
６…下部バンカー
７，８…原料槽
９…炉頂コンベア
１０，１１…旋回シュート
１２…コークス層
１３…コークス混合鉱石層
５１，６１…原料排出ポート
５２，６２…ゲート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014058718.tif 000007
【図５】
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【図６】
2014058718.tif 000009
【図７】
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