(57)【要約】【課題】  炉半径方向に原料堆積形状の制御をよりきめ細かに行うことができ、炉半径方向の原料堆積形状の変動を小さくすることができる、ベルレス式装入装置を備える高炉への原料装入方法を提供する。【解決手段】  装入シュートの傾動角に対応させて装入シュート１旋回当たりの原料装入量を設定し、炉内に１バッチ分の原料堆積層を形成するに当たり、装入シュートの傾動角に対応させて、１バッチ分の原料装入操作中に少なくとも一度は装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更する。【選択図】        図３
2005060797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装入シートを旋回させつつ、その１旋回毎に、該装入シートの傾動角を設定された角度に保持しながら、該装入シートを介して原料を炉内へ装入し、炉内に原料堆積層を形成する、ベルレス式装入装置を備える高炉への原料装入方法において、前記炉内に１バッチ分の原料堆積層を形成するに当たり、装入シートの傾動角を、鉛直下方向と装入シートの原料の流れ方向とのなす角とするとき、装入シートの傾動角θi 、θj における、装入シート１旋回当たりの原料装入量をそれぞれＷi 、Ｗj として
θi ＜θj 
のときに
Ｗi ≦Ｗj 
とし、かつ、１バッチ分の原料を装入する際に少なくとも一度は装入シート１旋回当たりの原料装入量を変更するように、装入シート１旋回あたりの原料装入量を設定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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルレス式装入装置を備える高炉への原料装入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１にベルレス式装入装置を備える高炉の炉頂部の模式図を示す。
【０００３】
この高炉は、炉体１内上部に旋回可能な装入シュート３を有し、炉頂部に垂直シュート４、集合ホッパー５、流調ゲート６、炉頂バンカ７などを有する。このような装入装置を備える高炉の炉頂バンカ７は、炉体１に１基あるいは複数基配設され、１基あるいは複数基の炉頂バンカ７内には、１バッチ分のコークスや鉱石などの原料が貯められる。
【０００４】
コークスや鉱石などの原料は、炉頂バンカ７下部から排出され、流調ゲート６、集合ホッパー５、垂直シュート４などからなる原料装入通路を経由し、旋回する装入シュート３上を流れ、炉内に装入されて炉内に原料堆積層を形成する。
【０００５】
ところで、１バッチ分の原料を炉内に装入するには、炉頂バンカ７上方に設置された上部シール弁８Ａ、流調ゲート６から集合ホッパー５の間の原料装入通路に設置された下部シール弁８Ｂを適宜操作する。このような操作を含め、１バッチ分の原料を炉内へ装入する一連の操作のことを以下、１バッチ原料装入操作と称す。一般に、高炉への原料装入は、上述した１バッチ原料装入操作を単位として実行される。
【０００６】
図１中、符号９は、傾動角θに設定された装入シュート３から炉内へ装入される原料の流れを示す。また、符号１０は、当該１バッチ原料装入操作前の炉内原料堆積面を示し、ｒは、炉中心を起点とした炉半径方向の位置を示す。
【０００７】
上記１バッチ原料装入操作において、１バッチ分の原料は、装入シュート３が原料の種別に応じて予め決められた回数の旋回をする間に、炉内へ装入されるように、原料の種別毎に流調ゲート６の開度が調整されている。その際、装入シュート３の単位時間当たりの旋回回数（以下、装入シュート回転速度Ｂ（旋回／ｍｉｎ）ともいう）を一定とする。
【０００８】
また、装入の開始時点から装入シュートの旋回回数を計数しておき、それぞれの旋回において装入シュートの傾動角θを予め設定しておく。この装入シュートの傾動角θは表１に例示するように、装入ポジションと１対１に対応させているため、各々の原料は装入開始時点からの装入シュートの旋回毎に予め設定した装入ポジションで装入することにより、炉内では各々の原料ごとに毎回同様の原料堆積形状を形成しようと意図している。この装入シュート開始時点からの装入シュートの各旋回毎の装入ポジションの推移を装入パターンと呼んでいる。
【０００９】
【表１】
2005060797.tif 000003
つまり、従来の高炉への原料装入方法では、１バッチ原料装入操作中、すなわち、装入開始時から装入終了時までの全旋回にわたり、流調ゲート６の開度が１バッチ分の原料に応じて決めた所定値に設定され、装入シュートから流下する、単位時間当たりの原料流下量Ａ（ｔ／ｍｉｎ）を一定とするようにされ、炉周方向の原料堆積形状の変動を抑制している。
【００１０】
ここで、高炉の操業においては、炉内ガスの流れを一定にしておくことが安定操業につながるため、炉内の原料堆積層を所定の堆積形状にすることが要求されている。
【００１１】
例えば、高炉への原料装入方法として、装入シュート１旋回毎に、決まった方向へ傾動角θを変更することにより、鉱石層厚／コークス層厚の比の変動および炉内ガス流の変動を低減する方法が提案されている（特許文献１、２）。
【特許文献１】特開２００１−１４０００９号公報
【特許文献２】特開２００１−２６２２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した従来の高炉への原料装入方法では、以下のような問題により、炉半径方向の原料堆積形状の制御を細かく行うことが困難であった。
【００１３】
従来の高炉への原料装入方法における問題点を図２により説明する。
【００１４】
図２は、従来の高炉への原料装入方法により、１バッチ原料装入操作を実行した場合の、１バッチ分の原料堆積層１１の堆積形状を示す模式図である。図２中、符号１１Ａ、１１Ｂは、装入シュート１旋回により形成されたリング状堆積を示す。傾動角θを大きく設定した場合には、炉壁部側のリング状堆積１１Ａが形成され、傾動角θを小さく設定した場合には、炉中心部側のリング状堆積１１Ｂが形成される。
【００１５】
なお、ここで傾動角θとは、鉛直下方向と装入シュートの原料の流れ方向とのなす角であり、図１〜３に炉中心下方と装入シュート３のシュート面とのなす角θとして示した角度である。
【００１６】
従来の高炉への原料装入方法は、１バッチ原料装入操作中、流調ゲート６の開度が１バッチ分の原料に応じて決めた所定値に設定され、装入シュート１旋回当たりの原料装入量（ｔ／旋回）（以下、装入シュート３から装入される原料の量を質量で表す）を一定に保持し、さらに、装入シュート回転速度Ｂ（旋回／ｍｉｎ）を一定として１バッチ原料装入操作を行っている。すなわち、装入シュート１旋回当たりの原料装入量Ｃ（ｔ／旋回）＝単位時間当たりの原料流下量Ａ（ｔ／ｍｉｎ）／シュート回転速度Ｂ（旋回／ｍｉｎ）＝一定とし、そのうえ、１バッチ分の原料に応じて決めた装入パターンで１バッチ原料装入操作を行っている。
【００１７】
従って、上述した従来の高炉への原料装入方法は、装入シュート３の傾動角θによらず、流調ゲート６の開度を１バッチ分の原料に応じて決めた所定値に設定し、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を一定に保持している。
【００１８】
このため、装入シュート１旋回当たりの原料によって、炉壁部側に成形されるリング状堆積１１Ａと、炉中心部側に形成されるリング状堆積１１Ｂとを比べると、炉壁部側ではリング状堆積１１Ｂのリング径が大きい分広い範囲に原料が装入されて比較的薄く堆積するのに対し、炉中心部側ではリング状堆積１１Ａのリング径が小さく、リングの周長が短いところへ炉壁部側と同量の原料が装入されるために、比較的厚く堆積することになる。したがって、図２に示すように、装入シュート１旋回により形成されるリング状堆積の縦断面形状が炉中心部側と炉壁部側とでは異なる。
【００１９】
そこで、従来の高炉への原料装入方法では、炉壁部側では同じ傾動角θで複数回の装入シュート旋回を行う、あるいは装入ポジションの変更ピッチを小さく設定し、一方、炉中心部側では装入ポジションの変更ピッチを大きく設定し、装入された原料が炉半径方向へ流れる効果を利用するなどの装入パターンを設定して、１バッチ原料装入操作により形成される、半径方向への原料堆積層厚の変動をある程度小さくしているが、それでも、従来の高炉への原料装入方法は、炉中心部側と炉壁部側とで縦断面でみた原料堆積形状に差があり、炉半径方向の原料堆積形状の変動をそれ以上、小さくすることが困難であった。
【００２０】
この炉中心部側と炉壁部側での縦断面でみた原料堆積形状の差について、図２により模式的に説明する。炉壁部側では炉半径方向単位長さ当たりに存在するリング状堆積の数が多く、この部分における、炉半径方向の原料堆積層厚の変動は比較的小さいが、炉中心部側では炉半径方向単位長さ当たりに存在するリング状堆積の数が少なく、明瞭なピークをもつリング状堆積が炉半径方向に離散的に存在する原料堆積形状となっている。
【００２１】
この炉中心部側に見られるようなような原料堆積面に次の１バッチ原料装入操作を行うと、当該１バッチ分の原料堆積層も炉半径方向にその層厚が大きく変動してしまい、炉内ガスの流れが不安定となりやすく、安定操業を行うことが困難になる場合がある。また、従来の高炉への原料装入方法は、炉半径方向に原料堆積形状の制御を細かく行うことが困難であった。
【００２２】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、炉半径方向に原料堆積形状の制御をよりきめ細かに行うことができ、炉半径方向の原料堆積形状の変動を小さくすることができる、ベルレス式装入装置を備える高炉への原料装入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者らは、異なる炉半径方向の位置で形成されるリング状堆積の縦断面形状差を小さくすることで、上記課題を解決できるとの知見を得て、本発明を完成させた。
１．装入シュートを旋回させつつ、その１旋回毎に、該装入シュートの傾動角を設定された角度に保持しながら、該装入シュートを介して炉内へ装入し、炉内に原料堆積層を形成する、ベルレス式装入装置を備える高炉への原料装入方法において、前記炉内に１バッチ分の原料堆積層を形成するに当たり、装入シュートの傾動角を、鉛直下方向と装入シュートの原料の流れ方向とのなす角とするとき、装入シュートの傾動角θi θj における、装入シュート１旋回当たりの原料装入量をそれぞれＷi 、Ｗj として
θi ＜θj 
のときに
Ｗi ≦Ｗj 
とし、かつ、１バッチ分の原料を装入する際に少なくと一度は装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更するように、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を設定することを特徴とする高炉への原料装入方法。                                            
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、炉半径方向に原料堆積形状の制御をよりきめ細かに行うことができ、炉半径方向の原料堆積形状の変動を小さくすることができる。この結果、高炉操業の安定化および高炉装入原料条件の緩和を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図３に示すようなベルレス式装入装置をもつ高炉へ本発明を適用した場合について説明する。図３中、図１、２と同じものについては同符号を付し、説明を省略する。
【００２６】
本発明の高炉への原料装入方法においては、装入シュート３の傾動角θに対応させて、１バッチ分の原料装入操作中に少なくとも一度は装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更するようにしている。装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更するには、炉頂バンカ７下部から集合ホッパー５上部に至る原料装入通路に設けられた流調ゲート６の開度の設定値を変更することにより行うことができる。
【００２７】
より具体的に説明すると、１バッチ分の原料装入操作中（１バッチ原料装入操作中ともいう）に、流調ゲート６の開度がより広くなるように、流調ゲートの開度の設定値を変更すると、流調ゲート６を通過する原料の量を増やすことができるから、装入シュート１旋回当たりの原料装入量が増大し、それとは反対に流調ゲート６の開度がより狭くなるように、流調ゲートの開度の設定値を変更すると、流調ゲート６を通過する原料の量を減らすことができ、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を減少させることができる。
【００２８】
このように、本発明の高炉への原料装入方法においては、装入シュート１旋回当たりの原料装入量の変更は、流調ゲート６の開度の設定値を変更することにより行うことができ、また、大きな設備改造を要せずに、１バッチ原料装入操作中に適宜な回数、すなわち、少なくとも一度は装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更することができるようになるので好ましい。
【００２９】
例えば、装入シュート３の傾動角θを１旋回毎に予め設定された角度に保持し、装入シュート３を旋回させつつ、装入シュート３を介して原料を炉内に装入し、炉内に原料堆積層を形成する１バッチ原料装入操作中に、炉頂バンカ７の重量をロードセル等で連続的に秤量しておき、装入シュート１旋回毎のタイミングで検出した炉頂バンカ７の重量減量の測定値から、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を求めることができるので、装入シュート１旋回当たりの原料装入量が異なるように流調ゲートの開度の設定値を決めることができる。
【００３０】
また、本発明の高炉への原料装入方法においては、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更するときの傾動角を予め決めておく。これにより炉内の半径方向所定位置を境として装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更することができる。その際、炉中心部側では炉壁側より装入シュート１旋回当たりの原料装入量が少なくなるように流調ゲートの開度の設定値を変更する。
【００３１】
但し、流調ゲートの開度の設定値が同じ場合でも、原料が異なると、流調ゲート６を通過する原料の量は異なってくる。それ故、装入シュート３の傾動角θに対応させて装入シュート１旋回当たりの原料装入量を設定するに当たり、コークス、鉱石あるいはコークスと鉱石との混合原料といった原料の種別に応じて、それぞれ、流調ゲートの開度の設定値の変更量を決める。
【００３２】
本発明の高炉への原料装入方法は、炉内に１バッチ分の原料堆積層を形成するに当たり、装入シュート３の傾動角θに対応させて、１バッチ原料装入操作中に少なくとも一度は装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更するようにしたから、傾動角θが大きいときに比べ、傾動角θが小さいときの、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を少なくすることができる。
【００３３】
例えば、図３に示す本発明の高炉への原料装入方法を説明する模式図において、炉壁から炉半径方向の中間位置Ｐに至るまでの炉壁側と、中間位置Ｐから炉中心に至るまでの炉中心側で装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更する場合、炉壁側での装入シュート１旋回当たりの原料装入量より炉中心側のそれを少なくすることができる。この場合、炉の周長が短い炉中心側には、炉の周長が長い炉壁側に比べ、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を少なくしたから、異なる炉半径方向の位置で形成されるリング状堆積の縦断面形状差を小さくすることができる。この結果、本発明の高炉への原料装入方法は、従来の方法に比べて炉半径方向に原料堆積形状の制御をよりきめ細かに行うことができるので、炉半径方向の原料堆積層厚の変動を小さくすることができるのである。
【００３４】
本発明では、従来の場合と同様に、炉内に１バッチ分の原料堆積層を形成するに当たり、装入シュート３の傾動角θを１旋回毎に予め設定された角度に保持し、装入シュート３を旋回させつつ、装入シュート３を介して原料を炉内に装入し、炉内に原料堆積層を形成するようにしている。１バッチ分の原料堆積層は、装入シュート３の傾動角θと一対一に対応している装入ポジションを予め設定し、予め決められた旋回回数、例えば５〜２０回程度の装入パターンで、１バッチ原料装入操作を行うことにより形成できる。その際、本発明においては、装入シュート３のシュート回転速度Ｂ（旋回／ｍｉｎ）は、全旋回回数において一定としている。
【００３５】
図３中、符号１２は、上述した本発明の原料装入方法により炉内に形成された１バッチ分の原料堆積層を示す。また、符号１２Ａ、１２Ｂは、装入シュート１旋回により形成された、炉壁側のリング状堆積と炉中心側のリング状堆積をそれぞれ示す。
【００３６】
図３を参照することにより、本発明の原料装入方法により炉内に形成した１バッチ分の原料堆積層１２は、図２に示した従来の原料装入方法により形成された原料堆積層１１に比べて、炉中心側でその原料堆積表面が平坦であり、また炉半径方向の原料堆積形状の変動が小さくできることがわかる。本発明の原料装入方法によれば、炉中心側のリング状堆積１２Ｂの縦断面形状が炉壁側のリング状堆積と同様な厚みとすることができ、炉中心側でリング状堆積を密に並べる装入パターンを採用することもできる。
【００３７】
上述した本発明の原料装入方法では、例えば、装入シュートの傾動角に対応させて流調ゲートの開度の設定値を変更すると、その前後において、単位時間当たり、流調ゲート６を通過する原料の量、すなわち、単位時間当たりの原料流下量Ａ（ｔ／ｍｉｎ）が変わり、また、本発明においては、装入シュート３のシュート回転速度Ｂ（旋回／ｍｉｎ）は、全旋回回数において一定としているから、装入シュート１旋回当たりの原料装入量Ｃ（ｔ／旋回）＝Ａ（ｔ／ｍｉｎ）／Ｂ（旋回／ｍｉｎ）の関係より、流調ゲートの開度の設定値を変更した前後において、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更できることがわかる。
【００３８】
また、上述した本発明の原料装入方法においては、１バッチ原料装入操作中、装入シュート３の傾動角θに対応させて装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更する回数を制限しておらず、その回数を２以上とすることで、その回数が１回だけの場合に比較して炉半径方向に原料堆積形状の制御をよりきめ細かに行うことができることは説明するまでもない。
【００３９】
本発明を実施するための最良の形態では、ベルレス装入装置を備える高炉への原料装入方法において、炉内に１バッチ分の原料堆積層を形成するに当たり、装入シュートの傾動角に対応させて、１バッチ分の原料装入操作中に少なくとも一度は装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更するので、従来に比べ、炉半径方向に原料堆積形状の制御をよりきめ細かに行うことができ、炉半径方向の原料堆積形状の変動を小さくすることができるから、従来以上に炉内ガスの流れが安定化する。
【実施例】
【００４０】
上述した本発明を５１５０ｍ3 のベルレス装入装置を有する高炉に適用した。
【００４１】
コークスおよび鉱石を交互に１バッチ原料装入操作により炉内に装入し、高炉操業を行った。その際、従来の原料装入方法で、原料を炉内に装入して高炉操業を行った後、本発明の原料装入方法を適用して高炉操業を行った。１バッチ分の原料装入パターンを対比して表２〜５に示す。従来の原料装入パターンを表２、３に、本発明を適用した原料装入パターンを表４、５に示した。この高炉における装入ポジションと装入シュートの傾動角θとの関係は、前掲表１と同じである。なお、どちらの原料装入方法においても、１バッチ原料装入操作により、コークスを炉内に３２ｔ、鉱石を炉内に１２８ｔ装入した。
【００４２】
従来の原料装入方法は、１バッチ原料装入操作中、装入シュート３の傾動角θによらず、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を一定として行った。これに対して本発明を適用した原料装入パターンは、１バッチ原料装入操作中、装入シュート１旋回当たりの原料装入量を変更する炉半径方向の中間位置Ｐをコークス装入パターンでは装入ポジション６と７の間、鉱石装入パターンでは、装入ポジション６とし、炉半径方向の中間位置Ｐより炉中心部側での１旋回毎の傾動角θの変更を、傾動角θと一対一に対応している装入ポジションの変更を最小ピッチとして行った。なお、炉中心側では、炉壁側より装入シュート１旋回当たりの原料装入量を少なくした。
【００４３】
【表２】
2005060797.tif 000004
【００４４】
【表３】
2005060797.tif 000005
【００４５】
【表４】
2005060797.tif 000006
【００４６】
【表５】
2005060797.tif 000007
このようにして高炉操業を行った間の高炉操業状況を図４に示す。操業状況を表す炉内圧損（送風圧力−炉頂圧力）、溶銑温度および溶銑中Ｓｉ濃度について、それぞれ一日の平均値を取って図４中にプロットした。
【００４７】
図４に示す操業状況の推移から、本発明の原料装入方法を適用した２０日以降においては、それ以前の従来の原料装入方法で高炉操業を行っていた場合に比べて、操業状況を表す各値の変動が小さく、高炉操業がより安定していることがわかる。
【００４８】
これは、本発明の原料装入方法により、炉半径方向によりきめ細かに原料堆積形状の制御を行うことができ、特に、炉中間から炉中心にかけての炉中心側における原料堆積形状を平坦にすることでき、この結果、炉中心側と炉壁側との原料堆積形状の差を小さくすることができるようになったために、炉内ガスの流れをより一定にしておくことができるようになったことによる。このような安定操業を継続できるようになれば、高炉装入原料条件の緩和を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明を適用した高炉の要部を示す模式図である。
【図２】従来の方法での問題点を説明する模式図である。
【図３】本発明の高炉への原料装入方法を説明する模式図である。
【図４】本発明による効果を従来の方法と比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１  炉体
２  炉壁
３  装入シュート
４  垂直シュート
５  集合ホッパー
６  流調ゲート
７  炉頂バンカ
８Ａ  上部シール弁
８Ｂ  下部シール弁
９  装入物の流れ
１０  当該１バッチ原料装入操作前における炉内の原料堆積面
１１  従来法による１バッチ分の原料堆積層
１２  本発明法による１バッチ分の原料堆積層
１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ  リング状堆積
θ  装入シュートの傾動角
Ｐ  炉中間位置
【図１】
2005060797.tif 000008
【図２】
2005060797.tif 000009
【図３】
2005060797.tif 000010
【図４】
2005060797.tif 000011