(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルレス高炉の炉頂部に設置された、ファネルフローとなる原料ホッパーから、ペレットを含む原料を旋回シュートを介して炉内にその外周部から中心部へ順次装入するに際し、
前記原料ホッパーのコーン部高さ３／４の位置に前記ペレットが積載されるように前記原料ホッパーに前記原料を装入した後、前記原料ホッパーから前記原料を切り出すことにより、前記原料中のペレットを、無次元排出時間０．８付近に制御して装入することを特徴とする高炉への原料装入方法。
【請求項２】
ベルレス高炉の炉頂部に設置された、ファネルフローとなる原料ホッパーから、ペレットを含む原料を旋回シュートを介して炉内にその外周部から中心部へ順次装入するに際し、
前記原料ホッパーのコーン部と直胴部の境の位置に前記ペレットが積載されるように前記原料ホッパーに前記原料を装入した後、前記原料ホッパーから前記原料を切り出すことにより、無次元排出時間０．３までに排出される前記原料中のペレットをできるだけ少なくすることを特徴とする高炉への原料装入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉への原料装入方法に関し、詳細には高炉の炉頂部に設置されているファネルフローとなる原料ホッパーを用いて、鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの原料の二種類以上を炉内に装入する場合において、それらの配合割合の特異な特定銘柄原料を特定時期に効率よく原料ホッパーから高炉内へ排出、装入する高炉への原料装入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉で使用される原料は、鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの外、石灰石などの副原料があり、これらを個々に、さらには粒度などによって更に細かく種別してそれぞれの原料ホッパーに装入、貯蔵される。このように種別されている原料を高炉へ装入する場合は、高炉の操業条件の安定化、生産される銑鉄の品質の安定化などのため、それぞれの原料を所要配合量ずつ原料ホッパーからベルトコンベア上に切り出し高炉の装入バッチ毎の量にして集合ホッパーに予め装入するとともに、コークスと集合ホッパーから切り出した原料とを交互に炉頂より高炉炉内に装入しつつ高炉操業が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高炉操業においては、高炉の操業条件の安定化等のため操業中においても細かな原料装入の調整、例えば焼結鉱やペレットなどの配合割合を変えた特定銘柄原料を特定時期に炉内に装入し、炉内ガスの流れを調整するなどといったことを行う必要があるが、このような場合、上記の高炉への原料装入方法では、鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの配合割合は原料ホッパーから切り出された時点で決められており、また集合ホッパーから切り出されベルトコンベア更にはベルレス式高炉のように炉頂部に設置されている原料投入用の固定ホッパーあるいはベル式高炉のようにベルバンカを介して炉内に装入する時点では鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの混合度合いが高まり、炉内の所望位置に例えばペレットやブリケット等の配合割合が相対的に少ないなどの特定銘柄原料を装入するといったことを特定時期にタイミングよく行うことはできない。
【０００４】
そこで、本発明は、上記の問題点を改善するためになしたものであって、その目的は、炉頂部に設置されている原料投入用の固定ホッパー等の原料ホッパーを用い鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの原料の二種類以上を炉内に装入する場合において、それらの配合割合の特異な特定銘柄原料を特定時期に効率よく前記原料ホッパーから高炉内へ排出、装入する高炉への原料装入方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明（請求項１）に係る高炉への原料装入方法は、ベルレス高炉の炉頂部に設置された、ファネルフローとなる原料ホッパーから、ペレットを含む原料を旋回シュートを介して炉内にその外周部から中心部へ順次装入するに際し、前記原料ホッパーのコーン部高さ３／４の位置に前記ペレットが積載されるように前記原料ホッパーに前記原料を装入した後、前記原料ホッパーから前記原料を切り出すことにより、前記原料中のペレットを、無次元排出時間０．８付近に制御して装入することを特徴とするものである。
また、本発明（請求項２）に係る高炉への原料装入方法は、ベルレス高炉の炉頂部に設置された、ファネルフローとなる原料ホッパーから、ペレットを含む原料を旋回シュートを介して炉内にその外周部から中心部へ順次装入するに際し、前記原料ホッパーのコーン部と直胴部の境の位置に前記ペレットが積載されるように前記原料ホッパーに前記原料を装入した後、前記原料ホッパーから前記原料を切り出すことにより、無次元排出時間０．３までに排出される前記原料中のペレットをできるだけ少なくすることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明者等は、上記の問題点を解決すべく調査、検討を行った。その過程で、ホッパーから排出される際のホッパー内の粉粒体の流れに着目した。すなわち、ホッパー内の粉粒体の流れには、ホッパーへの装入順に排出するマスフローと、排出口直上部が優先的に排出されるファネルフローとがある。マスフローは、図６に示すようにホッパー傾斜壁21の傾斜角度をα、排出噴流体22の安息角をφとした場合に、傾斜角度αを（45°＋φ／2 ）よりも大きく形成した場合に生じるとされており、また（45°＋φ／2 ）以下ではファネルフローになるとされている。
【０００７】
ところで、高炉の炉頂部にマスフローとなる原料ホッパーを設置する場合、そのホッパー容量を大きくしようとすると傾斜角度αが大きくなり高さが高くなると言った問題が懸念される。一方、ファネルフローとなる原料ホッパー内の排出口上部に排出口以上の大きさの流量調整用の制御板を設置して、あるいはホッパー胴部にバイブレーター等の強制振動装置を設置して、マスフローとすることもできるが、このように制御板を設置した場合、閉塞の危険が伴う、また操業中は原料が常に装入、排出されているので制御板や強制振動装置等の設備管理がし難い、と言った問題がある。
【０００８】
そこで、本発明者等は、ファネルフローの排出特性を利用することに思い至ったものである。ファネルフローでの原料排出は、ホッパー形状や粒子の物理性状（形状、比重等）により多少差があるが、ホッパー下部の排出口直上部が優先的に排出され、原料の上部表面に漏斗状（ファネル状）の穴が開き、穴周辺の原料上部表面が内部に崩壊しながら穴が拡大し、ホッパー内部壁に達した後、壁に沿って上部から下部に原料が排出される。図１は、その排出順を模式的に示すもので符号▲１▼〜▲５▼の順に排出される。なお、図において、１は原料ホッパー、２はホッパー傾斜壁、３はホッパー胴部、４は原料、５はホッパー内の原料表面位置を示す。
【０００９】
而して、原料ホッパー内の原料は、図１のように排出されるので、排出したい時期の原料ホッパー内の位置に特定銘柄原料が来るように原料を装入することで、鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの原料の二種類以上の配合割合の特異な特定銘柄原料を特定時期に効率よく原料ホッパーから高炉内へ排出、装入することができると考えた。
【００１０】
そこで、このことを実験により確認した。原料として平均粒径に殆ど差がない焼結鉱75％、ペレット25％の実験銘柄原料を用い、原料ホッパーとして、ホッパー壁傾斜角度α＝50°を持つホッパーで実験を行った。
【００１１】
実験は、図２に示すように、原料ホッパー６に焼結鉱７を装入するとともに、先ず上記実験銘柄をＡの位置（直胴部中間）に装入した。そして排出すると同時に切り出し時間の経過時間に対する排出されてくるペレットの混合割合を実測した。この要領で、順次Ｂの位置（直胴部下部）、Ｃの位置（直胴部境上）、Ｄの位置（コーン部 3／4)、Ｅの位置（コーン部 1／4)に実験銘柄を装入して同様に実測した。その結果を図３に示す。なお、図３の横軸の切り出し時間は切り出し完了までの時間を1.00とし無次元化して示す。
【００１２】
図３から明らかなように、原料ホッパー内の実験銘柄原料の装入（積載）高さ位置によって排出されてくるペレットの混合割合が変化し、コーン部のＥやＤの位置では切り出し初期と終わり頃に多くのペレットが排出され、またＡの位置では、初期にコーン部の中心が排出し穴ができた後にすり鉢状に排出するため、切り出し初期は少ないが中心に穴が開いた時から排出が始まることが分かる。このことは、原料ホッパー内で上記図１に示す▲１▼から▲５▼の流れ、すなわちファネルフローとなって原料が排出されることが分かる。
【００１３】
また、図４は、上記図３の結果を基に、無次元時間で切り出し開始から 0.3経た時点までに切り出された原料中のペレットの割合と装入（積載）高さ位置との関係を示すグラフ図であって、この図からは、ＡやＥの位置に実験銘柄を装入すると 0.3までの時間に多くのペレットが排出でき、一方ＢからＤの位置では少なくなることが分かる。
【００１４】
以上の結果から、焼結鉱やペレットなどの配合割合を変えた特定銘柄原料の原料ホッパー内への装入位置を制御することで、ファネルフローの特性を利用し、特定銘柄原料を原料ホッパーから特定時期に排出制御することができる。なお、排出したい時期の位置を検知する手段としては、▲１▼サウンジングや超音波測定計等を用いたホッパー槽内の装入物レベル検知、▲２▼装入原料の嵩密度データと装入量から計算により求められる装入物計算レベル、等があり、これらを利用して特定時期にタイミングよく排出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図５は、本発明に係る原料装入方法を適用するベルレス高炉の炉頂部の概要図である。ベルレス高炉８の炉頂部９には、固定の原料ホッパー10、コークス用のホッパー11及び旋回シュート12を備えており、原料ホッパー10とコークス用ホッパー11から交互に切り出して原料とコークスは旋回シュート12により炉内に装入される。このとき、装入原料は旋回シュート12により、一般に外周部から中心部へ旋回しながら炉内に装入されるので、原料ホッパー10から排出順通りに径方向（外周部から中心部）の原料分布が生じる。なお、図５には原料ホッパー10とコークス用ホッパー11を左右に分けて設置したように描いているが、操業中の原料ＯとコークスＣの炉内への装入順（例えばＯ↓Ｏ↓Ｃ↓等）によっては原料ホッパー10にコークスが、またコークス用ホッパー11側に原料が装入されることがある。
【００１６】
上記ベルレス高炉８を用いて特定銘柄原料を、(1)無次元排出時間0.8 付近に効率よく原料ホッパー10から排出する場合の実施要領と、(2)逆に初期（無次元排出時間0.3 まで）にできるだけ少なくなるように効率よく原料ホッパー10から排出する場合の実施要領について説明する。
【００１７】
上記(1)の特定銘柄原料を無次元排出時間0.8 付近に効率よく排出する場合は、図２乃至図３の結果から、原料ホッパー10のコーン部高さ 3／4 の位置付近（図２のＤの位置）に特定銘柄原料をベルトコンベアを介して装入し、切り出す。これにより、特定銘柄原料は、炉内の無次元排出時間0.8 付近の装入位置に制御されて装入される。また、(2)の特定銘柄原料をできるだけ少なく排出する場合は、図４の結果から、原料ホッパー10のコーン部と直胴部の境の位置付近（図２のＣの位置）に特定銘柄原料をベルトコンベアを介して装入し、切り出す。これにより、特定銘柄原料は、炉内の無次元排出時間0.3 までの装入位置に制御されて装入される。
【００１８】
上記のように特定銘柄原料を炉内の所望位置に制御して装入することができることから、例えば特定銘柄原料としてのペレットの炉内への装入割合を、▲１▼融着帯の根部の生成時の圧損に影響があり、コークスへの潜り込み防止、コークステラス先端部の削り取り防止の観点からも、初期（炉内外側）に少なく、▲２▼堆積形状の安定化のために、極端に偏析部を作らないように所望量を均一に、▲３▼中心部は急速昇温部でペレットの還元が悪いので、末期（炉内内側）も少なく、なるような装入が可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る高炉への原料装入方法によれば、排出したい時期の原料ホッパー内の位置に特定銘柄原料が来るように特定銘柄原料を装入することができ、鉄鉱石、焼結鉱、ペレットなどの原料の二種類以上の配合割合の特異な特定銘柄原料を特定時期に効率よく原料ホッパーから高炉内へ排出、装入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原料ホッパー内におけるファネルフローによる原料の排出順を示す模式図である。
【図２】原料ホッパー内の特定銘柄原料の装入位置を示す模式図である。
【図３】原料ホッパー内の特定銘柄原料の装入位置と切り出し後の経過時間に対する排出されてくるペレットの混合割合との関係を示すグラフ図である。
【図４】図３を基に、無次元時間で切り出し開始から 0.3経た時点までに切り出された原料中のペレットの割合と装入（積載）高さ位置との関係を示すグラフ図である。
【図５】本発明に係る原料装入方法を適用するベルレス高炉の炉頂部の概要図である。
【図６】ホッパーにおける粉粒体の流れを説明するための模式図である。
【符号の説明】
１：原料ホッパー        ２：ホッパー傾斜壁      ３：ホッパー胴部
４：原料                ５：ホッパー内の原料表面位置
６：原料ホッパー        ７：焼結鉱              ８：ベルレス高炉
９：炉頂部              10：炉頂部原料ホッパー
11：炉頂部コークス用ホッパー                    12：旋回シュート
Ａ〜Ｅ：実験銘柄の装入位置
▲１▼〜▲５▼：ファネルフローとなって流れ出す原料の位置
α：ホッパー傾斜壁の傾斜角度
【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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【図６】
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