(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回シュートを使って高炉内にコークスおよび鉱石類原料を装入する高炉への原料装入方法であって、
前記高炉内の軸心から炉内壁に向かって所定の距離以下の中心領域には、前記コークスを装入して中心コークス層を形成する第１工程と、
前記中心コークス層の外周に位置する外周領域には、前記コークスと前記鉱石類原料との混合原料を装入して、外周混合層を形成する第２工程と、
を有し、
前記第２工程は、前記外周混合層中のコークス比（コークス質量／鉱石類原料質量）が、前記高炉の半径方向に、連続的にまたは段階的に異なるように行い、かつ
前記第２工程は、前記混合原料を前記外周領域の前記中心領域側から前記炉内壁側に向かって装入する逆傾動装入により行い、
前記外周領域の内周端を、前記軸心から前記高炉の半径の４０％以下の位置とし、前記外周領域の外周端を、前記軸心から前記高炉の半径の８０％以上の位置とし、
前記高炉の半径方向に関する前記高炉内の一酸化炭素ガスおよび二酸化炭素ガスの濃度分布を測定し、
前記濃度分布からガス利用率分布を求め、
前記ガス利用率分布から、前記高炉の半径方向に関する前記高炉内の還元率分布を求め、
前記還元率分布に応じて、前記第２工程における、前記コークス比の前記高炉の半径方向の分布を設定する、高炉への原料装入方法。
【請求項２】
旋回シュートを使って高炉内にコークスおよび鉱石類原料を装入する高炉への原料装入方法であって、
前記高炉内の軸心から炉内壁に向かって所定の距離以下の中心領域には、前記コークスを装入して中心コークス層を形成する第１工程と、
前記中心コークス層の外周に位置する外周領域には、前記コークスと前記鉱石類原料との混合原料を装入して、外周混合層を形成する第２工程と、
を有し、
前記第２工程は、前記外周混合層中のコークス比（コークス質量／鉱石類原料質量）が、前記高炉の半径方向に、連続的にまたは段階的に異なるように行い、かつ
前記第２工程は、前記混合原料を前記外周領域の前記中心領域側から前記炉内壁側に向かって装入する逆傾動装入により行い、
前記外周領域の内周端を、前記軸心から前記高炉の半径の４０％以下の位置とし、前記外周領域の外周端を、前記軸心から前記高炉の半径の８０％以上の位置とし、
前記高炉の内部を、前記軸心から前記炉内壁に向かって前記高炉の半径方向に、中心部と、該中心部の外周に位置する中間部と、該中間部の外周に位置する周辺部とに区画するとき、前記中心コークス層を少なくとも前記中心部に形成し、前記外周混合層を少なくとも前記中間部および前記周辺部に形成し、
前記周辺部での前記外周混合層中のコークス比を、前記中間部（ただし、前記中心コークス層に対して隣接する領域を除く）での前記外周混合層中のコークス比よりも小さくする、高炉への原料装入方法。
【請求項３】
前記外周領域の内周端を、前記軸心から前記高炉の半径の２５％以下とする、請求項１または２に記載の高炉への原料装入方法。
【請求項４】
前記第１工程および前記第２工程を１回ずつ行う１チャージで装入されるコークスの量の５〜２５質量％が、該１チャージの前記第１工程で装入される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高炉への原料装入方法。
【請求項５】
前記１チャージで装入されるコークスの量の１５〜２５質量％が、該１チャージの前記第１工程で装入される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高炉への原料装入方法。
【請求項６】
前記高炉の内部を、前記軸心から前記炉内壁に向かって前記高炉の半径方向に、中心部と、該中心部の外周に位置する中間部と、該中間部の外周に位置する周辺部とに区画するとき、前記中心コークス層を少なくとも前記中心部に形成し、前記外周混合層を少なくとも前記中間部および前記周辺部に形成し、
前記中心部または、前記中心部および前記中間部に形成された、前記中心コークス層に対して隣接する領域の前記外周混合層中のコークス比と、前記周辺部での前記外周混合層中のコークス比とを、前記中間部（ただし、前記隣接する領域を除く）での前記外周混合層中のコークス比よりも小さくする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の高炉への原料装入方法。
【請求項７】
前記外周混合層の原料装入開始点を、中心コークス層隣接部とし、各炉頂バンカーから、コークスと、鉱石類原料および/または混合原料とを排出し、集合ホッパーで混合したのち、旋回シュートに供給することによって、前記コークス比を変化させる請求項１〜６のいずれか一項に記載の高炉への原料装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉内への原料装入を、旋回シュートで行う高炉への原料装入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉は、一般的に、焼結鉱や、ペレット、塊状鉱石等の鉱石類原料と、コークスとを炉頂より層状に装入したのち、羽口よりガスを流して、銑鉄を得るための設備である。装入された原料であるコークスと鉱石類原料は、炉頂より炉下部へと降下し、鉱石類原料の還元と装入原料の昇温が起こる。そして、鉱石類原料層は、昇温と、上方からの荷重によって、その空隙を埋めながら徐々に変形し、高炉のシャフト部の下方においては、極めて通気抵抗が大きくガスが殆ど流れない融着層となっている。【０００３】
従来、高炉への原料装入方法は、鉱石類原料とコークスとを交互に装入しており、炉内では鉱石類原料層とコークス層とが交互に層状となっている。また、高炉内下部には、融着帯、すなわち鉱石類原料が軟化融着した通気抵抗の大きな鉱石類原料層と、コークス由来の比較的通気抵抗が小さいコークススリットが存在する。そして、この融着帯の通気性が、高炉全体の通気性に大きく影響を及ぼし、高炉における生産性を律速している。【０００４】
ここで、融着帯の通気抵抗を改善するためには、鉱石類原料層にコークスを混合することで、コークスが混合された鉱石類原料層由来の融着帯とすることが有効であることが知られている。そして、高炉内の鉱石類原料層の適切な混合状態を得るために、多くの発明が報告されている。
例えば、特許文献１では、ベルレス高炉において、下流側の鉱石ホッパーにコークスを装入して、コンベア上で鉱石の上にコークスを積層したのち、炉頂バンカーに装入し、鉱石とコークスとを旋回シュートを介して高炉内に装入する方法が開示されている。【０００５】
また、特許文献２では、異なる炉頂バンカーに鉱石とコークスとを別々に貯留して、コークスと鉱石を同時に混合装入することで、コークスの通常装入用バッチ、コークスの中心装入用バッチ、および混合装入用バッチを形成し、当該バッチを用いた３通りの装入を同時に行う方法が開示されている。【０００６】
さらに、特許文献３では、高炉操業における融着帯形状の不安定性および炉内の中心部付近におけるガス利用率の低下を防止し、安全操業と熱効率の向上を図るために、全鉱石と全コークスを完全混合した後、炉内に装入する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２１１２１０号公報
【特許文献２】特開２００４−１０７７９４号公報
【特許文献３】特公昭５９−１０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、近年の高炉操業では、低コークス操業を行う必要性が増えてきている。しかしながら、低コークス操業を行う場合には、使用されるコークス量が減少することから、その対策として、コークススリットを従来以上に薄くする必要がある。そのため、コークススリットの存在比率はますます低下し、融着帯の通気性は、さらに高炉全体の通気性に大きく影響を及ぼすようになる。【０００９】
一方、融着帯の通気抵抗を改善するためには、前述した特許文献３に記載された例のように、鉱石層にコークスを混合することが有効であることが知られている。【００１０】
しかしながら、前述した特許文献３の記載では、コークススリットがない高炉について記載されてはいるものの、高炉に対する具体的な原料装入方法については言及されていない。【００１１】
本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたものである。
本発明は、混合層でコークススリットを存在させることなく、効果的に混合層の通気抵抗を低減させることができる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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．旋回シュートを使って高炉内にコークスおよび鉱石類原料を装入する高炉への原料装入方法であって、
前記高炉内の軸心から炉内壁に向かって所定の距離以下の中心領域には、前記コークスを装入して中心コークス層を形成する第１工程と、
前記中心コークス層の外周に位置する外周領域には、前記コークスと前記鉱石類原料との混合原料を装入して、外周混合層を形成する第２工程と、
を有し、
前記第２工程は、前記外周混合層中のコークス比が、前記高炉の半径方向に、連続的にまたは段階的に異なるように行い、かつ
前記第２工程は、前記混合原料を前記外周領域の前記中心領域側から前記炉内壁側に向かって装入する逆傾動装入により行い、
前記外周領域の内周端を、前記軸心から前記高炉の半径の４０％以下の位置とし、前記外周領域の外周端を、前記軸心から前記高炉の半径の８０％以上の位置とする、高炉への原料装入方法。【００１３】
２．前記外周領域の内周端を、前記軸心から前記高炉の半径の２５％以下とする、前記１に記載の高炉への原料の装入方法。【００１４】
３．前記第１工程および前記第２工程を１回ずつ行う１チャージで装入されるコークスの量の５〜２５質量％が、該１チャージの前記第１工程で装入される、前記１または２に記載の高炉への原料装入方法。【００１５】
４．前記１チャージで装入されるコークスの量の１５〜２５質量％が、該１チャージの前記第１工程で装入される、前記１または２に記載の高炉への原料の装入方法。【００１６】
５．前記高炉の半径方向に関する前記高炉内の一酸化炭素ガスおよび二酸化炭素ガスの濃度の分布を測定し、
前記濃度分布からガス利用率分布を求め、
前記ガス利用率分布から、前記高炉の半径方向に関する前記高炉内の還元率分布を求め、
前記還元率分布に応じて、前記第２工程における、前記コークス比の前記高炉の半径方向の分布を設定する、前記１〜４のいずれかに記載の高炉への原料装入方法。【００１７】
６．前記高炉の内部を、前記軸心から前記炉内壁に向かって前記高炉の半径方向に、中心部と、該中心部の外周に位置する中間部と、該中間部の外周に位置する周辺部とに区画するとき、前記中心コークス層を少なくとも前記中心部に形成し、前記外周混合層を少なくとも前記中間部および前記周辺部に形成し、
前記中心部または、前記中心部および前記中間部に形成された、前記中心コークス層に対して隣接する領域の前記外周混合層中のコークス比と、前記周辺部での前記外周混合層中のコークス比とを、前記中間部（ただし、前記隣接する領域を除く）での前記外周混合層中のコークス比よりも小さくする、前記１〜５のいずれかに記載の高炉への原料装入方法。【００１８】
７．前記外周混合層の原料装入開始点を、中心コークス層隣接部とし、各炉頂バンカーから、コークスと、鉱石類原料および/または混合原料とを排出し、集合ホッパーで混合したのち、旋回シュートに供給することによって、前記コークス比を変化させる前記１〜６のいずれかに記載の高炉への原料装入方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、混合層でコークススリットが形成されることがなく、融着帯で、分散しているコークスによって、高炉内の通気改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に用いる高炉上部の模式図である。
【図２】高炉における鉱石類原料とコークスとの混合原料の装入範囲と混合歩留まりとの関係を示した図である。
【図３】従来のガス利用率分布の一例を示す図である。
【図４】従来の高炉内位置における鉱石還元率の一例を示す図である。
【図５】充填層圧力損失評価装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を具体的に説明する。
本発明は、旋回シュートを使って、高炉内へ、焼結鉱や、ペレット、塊状鉱石などの高炉操業に当たり一般的に用いられる鉱石類原料と、コークスを、装入する際に用いる高炉への原料装入方法である。
【００２２】
本発明に用いる高炉は、図１に示したようなベルレス式装入装置５を備える。当該装置５は、高炉１の炉頂に配設した複数の炉頂バンカー２ａ〜２ｃと、各炉頂バンカーの排出口に配設され、当該炉頂バンカーから排出される原料を混合する集合ホッパー４と、上記集合ホッパーから供給されるコークスや混合原料を受けて高炉内に装入する旋回シュート６を備えている。炉頂バンカー２ａ〜２ｃと集合ホッパー４との間には、各炉頂バンカーからの原料の流量を調整する流量調整ゲート３が配設される。
なお、上記ベルレスタイプの高炉は、旋回シュート６により混合原料等を炉頂より層状に装入し、高炉羽口よりガスを流し、鉄鉱石を還元して銑鉄を得るための一般的な高炉でよい。
【００２３】
本発明では、図１に示したように、前記高炉の内部を、前記軸心から前記炉内壁に向かって、高炉の半径方向に、中心部１３と、該中心部の外周に位置する中間部１４と、該中間部の外周に位置する周辺部１５とに区画する。
また、高炉内の軸心から炉内壁までの距離をＲとし、Ｒを無次元半径：１と規定する。すなわち、本発明で、高炉内無次元半径（または単に、無次元半径という）とは、高炉内の軸心からの距離をｒ０とすれば、ｒ０／Ｒの式で導き出される数値である。
本発明で、中心部１３は無次元半径で０以上０．２〜０．３以下の領域、中間部は、中心部より外周であって無次元半径で０．２超〜０．４以上０．６〜０．８以下の領域、周辺部は、無次元半径で０．８超１以下の領域とする。
【００２４】
本発明は、高炉１内の軸心から炉内壁に向かって所定の距離以下の中心領域に、コークスを装入して中心コークス層１１を形成する第１工程と、中心コークス層の外周に位置する外周領域に、コークスと鉱石類原料との混合原料を装入して、外周混合層１２（以下、単に「混合層１２」ともいう。）を形成する第２工程と、を有するものである。
【００２５】
図１に示した複数の炉頂バンカー２ａ〜２ｃは、例えば、炉頂バンカー２ａに、コークスを貯留し、炉頂バンカー２ｂには鉱石類原料を、炉頂バンカー２ｃには鉱石類原料とコークスとを混合させた混合原料を貯留する。そして、混合層１２を形成する際には、各炉頂バンカーから、コークス、鉱石類原料または混合原料を適宜排出し、集合ホッパーで混合して旋回シュートに供給する。
【００２６】
さらに、混合原料を貯留する炉頂バンカーを設けない場合でも、コークスと鉱石類原料とを個別に貯留する炉頂バンカー（例えば、上記炉頂バンカー２ａおよび炉頂バンカー２ｂ）から集合ホッパーに排出することにより、混合層１２を形成することができる。
【００２７】
まず、中心コークス層１１を形成する第１工程について説明する。この第１工程は、例えば、コークスの装入開始時に、旋回シュート６が垂直傾動状態に制御され、その後徐々に外周側に向かってコークス層を形成するように制御されることが好ましい。また、中心コークス層を形成してからその周囲に前記外周混合層を形成することが好ましい。中心コークス層内に混合層の鉱石類原料が混入することを防止して、中心コークス層を正確に形成することができるからである。なお、旋回シュート６の先が中心部１３上にあるときに、上記炉頂バンカー２ａからコークスのみを排出して、効率よく中心コークス層１１を形成することができる。
【００２８】
本発明で、中心コークス層１１は、高炉内無次元半径で、０（高炉中心）から、０．２〜０．３程度までの間に形成するのが好ましい。すなわち、中心コークス層１１の外周は、高炉内無次元半径で、０．２〜０．３程度までとなる。また、本発明において、中心コークス層隣接部１６とは、中心コークス層の外周から所定の距離の部分であって、中心コークス層の外周から、高炉内無次元半径：０．３〜０．４程度までの部分を言う。
【００２９】
次に、外周混合層１２を形成する第２工程について説明する。外周混合層１２は、中心コークス層１１の外周に形成される。このため、外周混合層１２は、高炉内無次元半径で、０．２以上１以下までの間、すなわち中間部１４および周辺部１５に形成するのが好ましい。
【００３０】
本発明に従うと、高炉の中心部１３に中心コークス層１１を形成して、この中心コークス層１１で中心部１３の通気性を確保することができる。また、この中心コークス層１１の外周側に、鉱石類原料とコークスとを混合した混合層１２を形成することができる。それ故、この混合層１２でコークススリットが形成されることはなく、高温ガスが、直接、鉱石類原料間を通過して上昇することができるので、高炉内の通気性と伝熱性とを改善することができる。さらに、本発明では、融着帯の下部にある融着帯中の鉱石類原料と、高温ガスとの接触面積が拡大されて、鉱石類原料の浸炭を効果的に促進することが可能となる。
【００３１】
ここで本発明は、外周混合層１２中のコークス比（コークス質量／鉱石類原料質量）（以下、単に、コークス比と言った場合は、外周混合層中のコークスの質量比を意味する）を、高炉の半径方向に対し、連続的にまたは階段状に異なるように、第２工程を行うことを特徴としている。高炉操業に関し、発明者らが鋭意検討した結果、コークス比を、高炉の半径方向に対して、連続的にまたは階段状に異なるようにすると、高炉内の通気改善が効率的にできることを突き止めたからである。
【００３２】
混合層１２のコークス比が高炉の半径方向に連続的にまたは階段状に異なるように、第２工程を行う手順は、具体的には、コークスの貯留された炉頂バンカー２ａからのコークス切り出し量を変化させることによって集合ホッパー４内での混合原料のコークス比を調整し、この混合原料を旋回シュート６で高炉内の所定の無次元半径の位置に順次供給すれば良い。
【００３３】
本発明において、コークス比が階段状に異なる一例を示せば、無次元半径：０．０５〜０．３０の幅でコークス比を一定とし、この一定のコークス比を階段状に異なるように行うことができる。
【００３４】
ここで、上記コークス比の高炉半径方向の分布は、高炉内の通気抵抗が、２０，０００（Ｐａ／ｍ3／ｍｉｎ）程度となるように、鉱石温度が１４００度の時の、鉱石類原料の収縮率（以下、鉱石１４００度収縮率という）の高炉内ばらつきΔρが１０％未満となるように制御すればよい。なお、Δρは、より好ましくは６％以下で、さらに好ましくは２％以下である。また、Δρが６％では、高炉内の通気抵抗が、１９，７００（Ｐａ／ｍ3／ｍｉｎ）程度、Δρが２％では、高炉内の通気抵抗が、１９，４００（Ｐａ／ｍ3／ｍｉｎ）程度である。
【００３５】
本発明において、鉱石１４００度収縮率の高炉内ばらつきΔρとは、荷重軟化試験装置を用い、高炉内を模擬した温度、ガス組成および荷重の条件下で、圧力損失を測定する方法に従って求める。なお、Δρは、中心部１３、中間部１４および周辺部１５において、それぞれ求めた鉱石１４００度収縮率の最高値から最低値を引いたものである。
【００３６】
コークス比の高炉半径方向の分布の決定方法としては、ガス利用率分布から求められる還元率分布に応じて決定することも好ましい。通気性の一層の向上効果が得られるからである。
まず、高炉内の一酸化炭素ガスおよび二酸化炭素ガスの濃度を高炉の半径方向に複数箇所で測定する。各箇所での「ガス利用率」は、ＣＯ2／（ＣＯ2＋ＣＯ）×１００と定義される。なお、この値は、ＣＯ2＋ＣＯガス中のＣＯがどれだけ利用されたかを示す指標である。そして、このガス利用率を縦軸に、高炉半径方向を横軸に取り、それぞれの測定値をプロットすることでガス利用率分布を求めることができる。なお、かかる式に用いるＣＯ2およびＣＯ濃度（体積％）は、水平ゾンデと呼ばれる、高炉内の中心部〜周辺部までの稼動式のガス分布を測定する機器を用いて測定する。
【００３７】
図３は、従来のガス利用率分布の一例を示している。一見、中間部は中心部、周辺部と比較してガス利用率は大きく見える。しかしながら、中間部に存在する鉱石量の多くは、完全には還元が進行していない。そのため、さらにガス利用率を増大させる必要がある。
【００３８】
また、図４に、従来の高炉内位置における鉱石還元率を原料粒子の温度との関係で示す。図４に示したように、中間部は、周辺部よりも原料粒子の温度を上げないと鉱石還元率が上がらないことから、中間部に存在する鉱石量の多くが、完全には還元が進行していない傾向が確認できる。
【００３９】
第２工程は、混合原料を外周領域の中心領域側から炉内壁側に向かって装入する逆傾動装入により行うことができる。すなわち、旋回シュートの混合原料装入開始点を中心コークス層隣接部１６とし、その後、混合原料中のコークス比を変化させながら、旋回シュート６を炉内壁側に順次移動させて、混合層１２を形成する。
【００４０】
そして、上記コークス比の高炉半径方向の分布としては、中心コークス層隣接部１６の外周混合層中のコークス比Ａと、周辺部１５での外周混合層中のコークス比Ｂとを、中間部１４（ただし、中心コークス層隣接部１６を除く）での外周混合層中のコークス比Ｃよりも、小さくすることが好ましい。コークスや鉱石類原料の変更毎に原料装入の調整をしなくても、通気性の向上効果が簡便に得られるからである。
【００４１】
ここで、コークス比Ｃは１６０〜３００ｋｇ／ｔの範囲内とすることが好ましい。また、コークス比Ａ，Ｂは、コークス比Ｃよりも、７／１０程度に小さくすることが好ましい。より好ましくは、１／２程度である。
【００４２】
また、コークス比Ａとコークス比Ｂとは、同じであっても、どちらか一方が大きくても良いが、Ａに対するＢの量が１．２倍程度差を設けるのも好ましい。
【００４３】
また、本発明では、外周領域の内周端を無次元半径で０．４以下（高炉の半径の４０％以下の位置）とし、外周領域の外周端を無次元半径で０．８以上（高炉の半径の８０％以上の位置）として混合層の装入範囲を広くすることが重要である。
逆傾動装入の開始位置を外周領域の内周端より炉中心側とすると、混合層中のコークスの偏析による高炉内部の通気性の悪化を防止することができるからである。
なお、逆傾動装入の開始位置は、無次元半径で０．２５以下とするのがより好ましい。より炉中心側から装入することで、より安定的な堆積形状の形成することと、混合層中のコークスの偏析を防止することができるからである。
また、逆傾動装入の開始位置は、中心コークス層が効果的に機能するために、無次元半径で０．２程度が好ましい。
【００４４】
一方、逆傾動装入の終了位置を外周領域の外周端より炉壁側としたのは、軸心側へ流れやすい混合層中のコークスを、炉壁側へ堆積させることができ、混合層中のコークスの偏析による高炉内部の通気性の悪化を防止することができるからである。また、逆傾動装入の終了位置は無次元半径で１であっても良いが、設備効率の点からは、０．９５程度が好ましい。
逆傾動装入の終了位置から炉内壁までは、コークス層のみでも良いが、通気性の確保が可能であれば原料の粒度に応じてコークス層と鉱石層と混合層の層厚を適宜調整したものでも良い。
【００４５】
この逆傾動装入によると、高炉の中心領域に中心コークス層を形成して、この中心コークス層で中心領域の通気性を確保することができる。それ故、本発明では、この外周混合層でコークススリットが形成されなくても、高温ガスが直接鉱石類原料間を通過して上昇することにより、通気性と伝熱性とを改善することができる。
【００４６】
前掲した図２を用いて、上記のように逆傾動装入による混合原料の装入範囲を広くするにより通気性および伝熱性を改善できることを説明する。図２は、以下の実機試験を行った結果である。炉内の中心領域にコークス層を形成し、その後、逆傾動装入により外周領域に混合層を形成した。混合現状の装入範囲を種々変更して、それぞれ場合の混合歩留まりを求めた。
【００４７】
図２において、Δｒは、混合原料を装入する範囲、すなわち外周混合層の形成範囲を示している。ここで、混合原料の装入開始位置、混合原料の装入終了位置の高炉軸心からの距離を各々ｒ１、ｒ２とすると、Δｒはｒ２−ｒ１を意味するから、横軸は（ｒ２−ｒ１）／Ｒを示している。そして、図２からΔｒが大きいほど混合歩留まりが良好であることが分かる。すなわち、混合原料の装入が、ｒ２が大きくなる炉の周辺部に行くほど、コークスと鉱石類原料との偏析が少なくなることを表している。
なお、混合歩留まりは、半径方向においてコークスの偏析状況を示しており、数値が大きい程コークスが均一に混合されたことを示している（１００であれば全く偏析がないことを意味する。）。
【００４８】
ここで、上記混合歩留まりは、以下の式により求めることができる。
混合歩留まり（％）  ＝（平均投入量  −  σ混合量）／平均投入量×１００
平均投入量は、装入シュートで装入する際の投入量（質量％）、σ混合量は、投入箇所の各点におけるコークスの混合量から求められるΔｒ内の標準偏差を表す。
【００４９】
本発明では、中心コークス層の形成のために装入されるコークス量を、１チャージ当たりのコークス装入量の５〜２５質量％の範囲とすることが好ましい。これにより、混合層中のコークスの中心領域への流入（中心流という）の抑制を回避することができるからである。
また、上記１チャージ当たりのコークス装入量の下限比率は、１５質量％がより好ましい。上記中心流を維持できかつ、安定した混合層を形成できるからである。
なお、本発明における１チャージとは、前記第１工程および前記第２工程を１回ずつ行う行為のことを意味する。
【００５０】
さらに、本発明では、高炉の中心領域にコークスを投入するコークス専用シュート（図示せず）を、前掲した図１の旋回シュート６の旋回領域外に設け、該コークス専用シュートからコークスを中心部に装入することにより、中心コークス層を中心領域に形成するようにすることもできる。
この手法を用いると、コークス専用シュートによってコークスを高炉の中心部に投入することで、中心コークス層を正確に形成することができるという利点がある。
【実施例】
【００５１】
［実施例１］
本実施例は、前掲図１に示した高炉を用いて実施した。また、本実施例に用いた装入原料としては、以下に示すものを用いた。
コークス・・・嵩密度：０．５ｇ／ｃｍ3
鉱石    ・・・嵩密度：２．０ｇ／ｃｍ3【００５２】
中心部にコークス層を形成し、その後、逆傾動装入により、本発明に従う外周領域である、中間部および周辺部に外周混合層を形成した。このとき、外周混合層中のコークス比の高炉半径方向分布を以下のとおりとした。【００５３】
発明例１−１では、表１に示しめすように、コークス比を、高炉の半径方向に対し、階段状に変化させたものとした。
発明例１−２では、表１に示したように、コークス比を、ガス利用率分布から求められる還元率分布に応じて設定した。
発明例１−３は、表１に示したように、コークス比を、中間部では大きく、中心コークス層隣接部および周辺部では小さくした。
比較例１−１は、コークス比を無次元半径方向に一定とした。【００５４】
【表１】
0006458807.tif 000002
【００５５】
なお、発明例１−２では、ガス利用率は、既述の方法で求めた。また、ＣＯ2はＣＯ2濃度（体積％）、ＣＯはＣＯ濃度（体積％）である。
さらに、ガス利用率分布を、ＣＯ2／（ＣＯ2＋ＣＯ）×１００の値を無次元半径との関係で求めた。【００５６】
〔鉱石１４００度収縮率〕
上記発明例１−１〜１−３および比較例の鉱石１４００度収縮率：Ｓｒを以下の式より求めた。
Ｓｒ  ＝  （１．８０×Ｒ  ―２．５９）×Ｍ  ―  ２３．３×Ｒ  ＋  ８５．７
Ｒ：モデル推定される１２００  ℃還元率  ［％］
Ｍ：コークス混合量    ［質量％］
上記試験の結果を表１に併記する。なお、表中、Ｓｒ値については表１に示した比較例の中間の値を１００に換算して比較した。【００５７】
発明の条件を満足する発明例１−１〜１−３は、何れも、Δρが、５％以下となっている。特に、発明例１−２は、Δρが、０．３％であった。なお、Δρは、鉱石１４００℃収縮率の（最大―最小）で示した。
また、Δρが４．０％では、高炉内の通気抵抗は、１９５５０（Ｐａ／ｍ3／ｍｉｎ）程度である。Δρが０．３％では、高炉内の通気抵抗は、１９２７３（Ｐａ／ｍ3／ｍｉｎ）程度である。Δρが４．９％では、高炉内の通気抵抗は、１９６１８（Ｐａ／ｍ3／ｍｉｎ）程度である。Δρが１０．５％では、高炉内の通気抵抗は、２００３８（Ｐａ／ｍ3／ｍｉｎ）程度である。【００５８】
以上の結果から、中心コークス層の外側に、鉱石類原料とコークスとの混合層を装入する際に、混合層中のコークス比を高炉の半径方向に変化させ、さらに逆傾動装入の開始位置を無次元半径で０．４以下とし、かつ該逆傾動装入の終了位置を０．８以上とすることで、高炉内の通気抵抗を低滅できることが実証された。特に、コークス比の半径方向分布を、ガス利用率分布から求められる還元率分布に応じて設定したり、高炉中間部では増加させ、中心コークス層隣接部および高炉周辺部では低下させたりすることで、高炉内の通気抵抗を低滅できることが実証された。【００５９】
［実施例２］
本発明の効果を実証するために、図５に示す実験装置を用いて、高炉内の高炉塊状帯を模擬して、その充填層圧力損失を調べた。
この実験装置は、図５に示したように直径：１０ｃｍの円筒形のステンレス鋼製の筒であって、下部から所定量の空気（ＡＩＲ）を吹きこむことができる。そして、上記筒の上端部および下端部には、筒内部の圧力を測定するための開孔部が設けられ、圧力計にチューブでつながっている。【００６０】
ここで、以下の実施例に用いた装入原料としては、以下に示すものを用いた。
コークス・・・嵩密度：０．５ｇ／ｃｍ3
鉱石    ・・・嵩密度：２．０ｇ／ｃｍ3【００６１】
発明例２−１は、逆傾動で混合コークス装入の開始位置を無次元半径で０．２とし、混合コークス装入の終了位置を無次元半径で０．９とした場合の高炉内の原料装入状態を模擬するべく、外周混合層の範囲を筒内の無次元半径０．２〜０．９の範囲として、本発明に従う外周領域内とした。【００６２】
発明例２−２〜２−７は、高炉の半径方向に対してコークス比を階段状に変化させた状態を模擬するために、表２に示したコークス比を本発明に従う外周領域内で変化させた。また、１チャージで装入されるコークスのうち該チャージで中心コークス層の形成のために装入されるコークス量の比率を、表２に併記している。
他方、比較例２−１は、混合コークス装入の開始位置を、０．５とし、比較例２−２は、混合コークス装入の終了位置を、０．７として、混合コークス装入の位置を、本発明に従う外周領域外とした。【００６３】
表２中、通気性指標Ａ（Ｐａ／ｍ3／ｍｉｎ）は、筒内での通気抵抗を指数化した指標であり、次式により算出する。
Ａ＝（ＢＰ−ＴＰ）／ＢＧＶ
ここで、ＢＰは送風圧力［Ｐａ］
ＴＰは筒頂圧力［Ｐａ］
ＢＧＶはボッシュガス量［ｍ3（標準状態）／ｍｉｎ］【００６４】
また、表２中、還元性指標Ｂは、ガス利用率である。ガス利用率は、実施例１と同様の手順で求めた。【００６５】
【表２】
0006458807.tif 000003
【００６６】
表２の結果から、混合層中のコークス比を、高炉の半径方向に対して階段状に変化させ、さらに逆傾動装入の開始位置を無次元半径で０．４以下とし、かつ該逆傾動装入の終了位置を０．８以上とすることで、高炉内の通気抵抗を低滅しつつ、良好な還元性指標を実現できることが実証された。また、１チャージで装入されるコークスのうち該チャージで中心コークス層の形成のために装入されるコークス量の比率を５〜２５質量％とすれば、高炉内の通気抵抗を一層低滅できることが実証された。
【符号の説明】
【００６７】
１  高炉
２ａ〜２ｃ  炉頂バンカー
３  流量調整ゲート
４  集合ホッパー
５  ベルレス式装入装置
６  旋回シュート
１１  中心コークス層
１２  外周混合層
１３  中心部
１４  中間部
１５  周辺部
１６  中心コークス層隣接部
【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】
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