(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部と下部に二連のホッパを備え、回転シュートを有するベルレス装入装置を用いた高炉の原料装入方法であって、複数の装入バッチからなる１チャージの原料の装入バッチのうち、少なくとも１バッチは前記回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に傾動させながら高炉内に原料を装入し、少なくとも１バッチは前記回転シュートを炉周辺側から炉中心方向に傾動させながら高炉内に原料を装入することを特徴とする高炉の原料装入方法。
【請求項２】
高炉に装入される原料がコークスおよび鉱石であって、装入バッチのうちの少なくとも１バッチは、回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に向かって傾動させながらコークスを高炉内に装入することを特徴とする請求項１に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項３】
高炉に装入される原料がコークスおよび鉱石であって、装入バッチのうちの少なくとも１バッチは、回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に傾動させながら高炉内に鉱石を装入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高炉の原料装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に装入するコークスや鉱石等の装入原料の装入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉を安定にしかも効率良く操業するには、炉内を上昇するガス流分布を適正に制御し、還元ガスの有効利用を図りつつ炉内の通気性を低下させることが重要であるとされている。炉内のガス流分布を適正に制御するためには、炉内の原料の分布が重要で、高炉への原料の装入方法が種々検討されている。
【０００３】
一般に、高炉へ原料を装入する際には、炉内のガス流分布を適正に制御するために、鉱石とコークスの交互装入を行っている。高炉に装入する装入原料の粒度は、高炉炉況に影響を与える重要な要因であり、高炉炉況の安定を図るためには装入原料の粒度分布を制御して、一定の粒度分布を有する装入原料を装入することが重要であると考えられている。なお、鉱石またはコークスの１回の高炉への装入はバッチ、鉱石（１バッチまたは複数バッチ）とコークス（１バッチまたは複数バッチ）の１サイクルの装入は１チャージと呼ばれ、通常の操業では１日に１００チャージ以上の原料が高炉内に装入される。
【０００４】
装入原料を所定の範囲の粒径の原料の混合状態に調整した、装入原料が一定の粒度分布を有する場合でも、粒度偏析が発生する問題がある。粒度偏析は装入原料の搬送過程で発生するからである。装入原料は、一旦、装入原料の備蓄ヤードに備蓄され、その後、高炉装入原料槽に搬送される場合と、高炉装入原料槽に直接搬送される場合とがあるが、備蓄ヤードに備蓄される場合は、備蓄ヤードに備蓄される装入原料が山に積まれる際に転がりが発生して偏析するため、備蓄ヤード内で場所による平均粒度の差が発生することにより、高炉に装入する際に１バッチ内でその平均粒度が時間的に大幅に変動する。また、装入原料が直接搬送される場合でも、高炉装入原料槽内で備蓄ヤードと同様に偏析が発生するため、ヤード備蓄ほどではないが、やはり高炉に装入中に、１バッチ内でその平均粒度が時間的に変動する。
【０００５】
ベルレス装置を有する高炉（以下ベルレス高炉と記載する。）では、上記のような高炉装入原料槽内での原料の偏析に起因して、粗粒が初期に排出される傾向にあり、装入コークスの粒径制御は非常に困難である。特に、垂直２段型のベルレス高炉ではこの傾向が顕著である。このベルレス高炉における装入原料の粒度偏析に対しては、原料の排出速度を調整してこのような粒度分布の偏析を減少させる粒度分布改善方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、ベルレス高炉では、回転シュートを旋回させて、回転シュートの傾斜角度を変化させつつ原料を高炉内に装入している。回転シュートの旋回半径を縮径しながら、炉周辺部から炉中心方向に向かって原料を装入しているため、装入された原料の転がり距離が長く、流れこみが多いため、粒度偏析が発生しやすい。この回転シュートによる粒度偏析に対して、装入原料を炉中心から炉壁に向かって装入する粒度偏析の改善方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平３−１８８２０６号公報
【特許文献２】特開平２−２８５００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の方法では、高炉装入原料槽からの原料の排出速度を小さくする必要があり、装入速度が遅くなり生産効率が低下するため、実操業上は望ましくない。
【０００８】
また、特許文献２の方法を用いた場合、高炉に原料を装入した後に発生する粒度の偏析を防止する効果はあるが、１バッチの装入の初期に粗粒が排出されるという、装入される原料自体が有する粒度分布の偏析の問題を解消するものではない。
【０００９】
したが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、高炉への装入原料が粒度分布に一定以上の偏析を有する場合にも、高炉を安定に、効率良く操業することを可能とする高炉の原料装入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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）上部と下部に二連のホッパを備え、回転シュートを有するベルレス装入装置を用いた高炉の原料装入方法であって、複数の装入バッチからなる１チャージの原料の装入バッチのうち、少なくとも１バッチは前記回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に傾動させながら高炉内に原料を装入し、少なくとも１バッチは前記回転シュートを炉周辺側から炉中心方向に傾動させながら高炉内に原料を装入することを特徴とする高炉の原料装入方法。
（２）高炉に装入される原料がコークスおよび鉱石であって、装入バッチのうちの少なくとも１バッチは、回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に向かって傾動させながらコークスを高炉内に装入することを特徴とする（１）に記載の高炉の原料装入方法。
（３）高炉に装入される原料がコークスおよび鉱石であって、装入バッチのうちの少なくとも１バッチは、回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に傾動させながら高炉内に鉱石を装入することを特徴とする（１）または（２）に記載の高炉の原料装入方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高炉への装入原料が粒度分布に一定以上の偏析を有する場合にも、高炉を安定に、効率良く操業することができる。これにより、高出銑比操業、低還元材比操業が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ベルレス高炉において従来以上の高出銑比、低還元材比操業を行うために、ガス利用率の向上について検討した。ベルレス高炉において、装入原料を回転シュートを用いて、炉周辺部から炉中心方向に向かって（以下「周辺→中心」と記載する）回転シュートを傾動させながら高炉内に装入する場合、高炉装入前に発生する原料の偏析により粗粒が初期に排出される傾向にあるため、炉周辺部に粗粒が多く装入されて、周辺流が多くなり、ガス利用率が向上しないと考えて、装入原料の装入方向について検討を重ねた。その結果、以下の（ａ）〜（ｅ）の知見を得て本発明を完成した。
【００１３】
（ａ）、装入原料を回転シュートを用いて炉中心部から炉周辺方向に向かって（以下「中心→周辺」と記載する）高炉内に装入する場合、粗粒が初期に排出されるため、炉中心部に粗粒が多く装入されて、炉周辺部は細粒の割合が多くなり、炉内ガスの周辺流の発生が抑制される。この際には、炉中心部に別途装入するコークス量の減少も期待できる。
【００１４】
（ｂ）、１チャージ中のすべてのバッチについて「中心→周辺」の装入を行った場合、炉内ガスの中心流が過多となり、ガス利用率は低下して、還元材比が上昇する。
【００１５】
（ｃ）、１チャージにおけるコークスの装入を２バッチとして、最初のコークス装入バッチを「周辺→中心」装入し、次のコークス装入バッチを「中心→周辺」装入として、次に鉱石を「周辺→中心」装入したところ、中心部のガス流を確保しつつ周辺部のガス流が抑制されて、全体としてガス利用率が向上して、還元材比が低下する。
【００１６】
（ｄ）、（ｃ）において、最初のコークス装入バッチを「中心→周辺」装入し、次のコークス装入バッチを「周辺→中心」装入に変更した場合も、同様の効果がある。
【００１７】
（ｅ）、（ｄ）において、さらに鉱石の装入についても「中心→周辺」装入とすると、一層効果的である。すなわち、１チャージにおけるコークスの装入を２バッチ、鉱石の装入を１バッチとして、最初のコークス装入バッチを「中心→周辺」装入し、次のコークス装入バッチを「周辺→中心」装入として、次に鉱石を「中心→周辺」装入したところ、ガス利用率が非常に向上して、還元材比も大いに低下する。
【００１８】
以上の知見より得られた本発明は、回転シュートを有するベルレス装入装置を用いた高炉の原料装入方法であって、複数の装入バッチからなる１チャージの原料の装入バッチのうち、少なくとも１バッチは回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に傾動させながら高炉内に原料を装入し（「中心→周辺」装入）、少なくとも１バッチは前記回転シュートを炉周辺側から炉中心方向に傾動させながら高炉内に原料を装入する（「周辺→中心」装入）ことを特徴とする高炉の原料装入方法である。
【００１９】
高炉に装入される原料がコークスおよび鉱石である場合、コークスの装入バッチのうちの少なくとも１バッチを、回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に向かって傾動させながらコークスを高炉内に装入する場合も、鉱石の装入バッチのうちの少なくとも１バッチを、回転シュートを炉中心側から炉周辺方向に傾動させながら高炉内に鉱石を装入する場合も、どちらも効果があり、コークスと鉱石の両方のバッチにおいて「中心→周辺」装入を行うと、特に効果的である。
【００２０】
高炉に装入された原料の表面は、原料の崩れの発生や、次に装入される原料が崩れる原因となるので平坦にすることが望ましく、回転シュートを傾動させる速度や回転シュートの回転数を調整して、装入後の原料の表面をできるだけ平坦化することが望ましい。
【００２１】
本発明は、装入原料の粒度分布がある程度の偏析を有する場合に効果があり、１バッチの装入の初期に主として粗粒が装入され、後半部分で細粒が装入される装入方法を用いる場合に効果がある。例えば、図１に示すように平均粒径が推移して高炉に装入されるような原料の装入の場合に非常に効果的である。図１は、垂直２段型のベルレス装入装置を用いて「周辺→中心」装入した場合に高炉に装入される鉱石およびコークスの１バッチ中の粒径の高炉内の半径位置による粒度変化を示すグラフであり、横軸左側が装入の初期、横軸の右側が装入の後期に相当する。縦軸は鉱石およびコークス全体の平均粒径（Ｄｐ）を１とした場合に、その半径位置に装入された原料の平均粒径（ｄｐ）を示す。装入の初期に主に粒径の大きな原料が装入されて、装入の最終段階で粒径の細かいものが装入される様子が観察される。図１ほど粒度偏析が顕著でない場合でも、粗粒が特に装入の初期に、細粒が特に装入の最後に多く装入される場合には効果がある。
【００２２】
本発明は、上記で説明したように装入原料の粒度分布が偏析を有する場合に効果があり、上部と下部に二連のホッパを備えた原料装入装置である、垂直２段型のベルレス装入装置を有する高炉に用いることが望ましい。垂直２段型のベルレス装入装置は、上部のホッパから下部のホッパにポート等を経由して材料を供給することで、下部ホッパの材料切れを防止して、高炉への材料の安定供給を可能にするものである。また、ホッパの中心が炉心上にあることで、炉内の径方向での装入原料の偏心が防止される。上部のホッパ内に供給された材料は、細粒は転がりにくく、粗粒は転がりやすいため、粒度分布に局所的な偏析が発生する。上部のホッパ内に偏析が生じると、材料がポートを経由して下部のホッパに落下する際、同様に粗粒ほど転がりやすいため、さらに偏析が助長される。したがって、下部ポート内の材料が下部に粗粒が多く、上部に細粒が多い状態でシュート等を用いて、高炉の炉壁側から中心側へと材料を装入すると、原料の偏析により粗粒が初期に排出される傾向が顕著であり、炉周辺部に粗粒が多く装入されて、周辺流が多くなる。このような垂直２段型のベルレス装入装置に本発明を適用すれば、ガス利用率の向上効果が大きいので、非常に好ましい。
【実施例１】
【００２３】
垂直２段型のベルレス装入装置を有する高炉において、操業試験を行った。装入装置の旋回シュートの傾斜角度を変化させながら炉周辺部から炉中心方向に向かって（「周辺→中心」）、または炉中心部から炉周辺方向に向かって（「中心→周辺」）高炉にコークスと鉱石を装入した。図２〜４は高炉の縦断面の概略図であり、下記の実施例における装入原料の炉内投入位置を示すものである。なお、原料のコークスおよび鉱石は、原料備蓄ヤードに備蓄された後、ベルトコンベアを用いて装入装置の上部ホッパに投入した。原料が高炉に装入される際の粒度分布は、図１に示すものと同様の傾向の偏析を示した。また、炉中心にはコークスを別途装入し、各原料装入後は、装入表面ができるだけ平坦になるように装入条件を設定した。
【００２４】
（比較例）１チャージの装入を、コークス１バッチ、鉱石２バッチで行った。各バッチははすべて「周辺→中心」装入として、図２に示すような位置への装入チャージを繰り返した。
【００２５】
（本発明例１）１チャージの装入を、コークス２バッチ、鉱石１バッチで行った。コークスの１バッチ目は「中心→周辺」装入、コークスの２バッチ目は「周辺→中心」装入、鉱石は「周辺→中心」装入として、図３に示すような位置への装入チャージを繰り返した。
【００２６】
（本発明例２）１チャージの装入を、コークス２バッチ、鉱石１バッチで行った。コークスの１バッチ目は「中心→周辺」装入、コークスの２バッチ目は「周辺→中心」装入、鉱石の１バッチは「中心→周辺」装入として、図４に示すような位置への装入チャージを繰り返した。
【００２７】
以上の場合について、ガス利用率（ηｃｏ）、通気性（Ｋ値）、還元材比、出銑量を測定した。ガス利用率を図５に、通気性を図６に、還元材比を図７に、出銑量を図８に示す。なお、ガス利用率（ηｃｏ）とは排ガス中のＣＯとＣＯ2の割合で、ＣＯ2／（ＣＯ＋ＣＯ2）をパーセントで示す。通気性（Ｋ値）はエルガン（Ｅｒｇｕｎ）の式に基づいて羽口から送風するガス流量とガス圧力等から求めた値を示す。還元材比は所定期間中の還元材の使用量と溶銑の出銑量との比を示す。
【００２８】
本発明例１においては、通気性が良好となり、送風量が増加して、出銑量が大幅に増加した。
【００２９】
本発明例２においては、還元材比が低下して、ガス利用率が向上して、出銑量が大幅に増加した。
【００３０】
ガス利用率（ηｃｏ）の炉内分布を調べたところ、炉の中心部ではほとんど変化しないが、本発明例１、２では炉の周辺部で低下して、周辺部と中心部との中間部分で増加しており、ＣＯガスが本発明例１、２では比較例よりも効率的に利用されていることが分かった。
【００３１】
また、本発明例１、２では、比較例に比べて高炉の中心に装入するコークスの割合を減少させることができた。
【００３２】
中心ガス流を確保しつつ、周辺部のガス流を抑制することで、炉内全体としての平均ガス利用率が向上して、還元材比が低下し、出銑量が増加したと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】垂直２段型のベルレス装入装置を用いた場合に高炉に装入される鉱石の１バッチ中の粒径の経時変化を示すグラフ。
【図２】比較例の１チャージの装入方法を示す説明図。
【図３】本発明例１の１チャージの装入方法を示す説明図。
【図４】本発明例２の１チャージの装入方法を示す説明図。
【図５】ガス利用率の変化を示すグラフ。
【図６】通気性の変化を示すグラフ。
【図７】還元材比の変化を示すグラフ。
【図８】出銑量の変化を示すグラフ。
【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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【図７】
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【図８】
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