JP2000309809A - ベルレス高炉における中心コークス装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中心コークス装入専用シュートを有するベル
レス高炉において、効率的に炉内中心にコークスを装入
する方法を提供する。 【解決手段】 旋回シュート６は炉帯中心軸の周りに旋
回しており、これにより、原料は炉頂部７の円周方向に
均一に散布され、原料層８を構成する。シュート１４は
炉体７の端部まで延びており、シュート１４から投入さ
れた原料３５は、シュート１４のを離れてからは自然落
下し、炉体中心部に、上方へ凸状に盛り上がって堆積す
る。シュート１４から投入される中心コークスと、旋回
シュート６から投入される原料がぶつかると、中心コー
クスが炉体中心に装入されず、原料の分布も均一で無く
なる。よって、シュート１４から投入されるコークスを
複数の回数に分けて、旋回シュート６がシュート１４側
を向いていないタイミングで投入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通常原料を装入す
るための旋回シュートとは別に、炉中心にコークスを集
中的に装入するための装置を有するベルレス高炉におい
て、炉中心部に効率的にコークスを装入する方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉操業において、鉱石を安定に還元、
溶解するためには、シャフト部におけるガスの流速分布
を適正な状態に維持し、ガスの持つ顕熱と還元能力をと
効率よく利用することが必要である。そのためには、炉
内装入物の分布を制御し、適正なガス流速を得ることが
重要であり、ベルレス高炉においては、この目的のため
に、傾動可能な旋回シュートが設けられている。この旋
回シュートを傾動角を制御しながら旋回させ、そこから
炉内に装入物を落下させることにより、炉内半径方向の
目的の場所に、目的とする装入物を目的とする量だけ装
入することができる。

【０００３】しかしながら、このような旋回シュートを
用いた場合でも、装入物のうち鉱石の安息角はコークス
の安息角に比較して小さいので、装入された後に、鉱石
はコークスに比して炉の中央部に流れ込む度合いが多く
なり、炉の中央部においては、鉱石の割合が多くなる。

【０００４】これを防ぐための技術として、特許第２８
２８０９８号公報には、前記旋回シュートとは別に、炉
中心部にのみ原料の装入を行う特別の装入装置を設け、
そこから所定割合の鉱石／コークス比を有する原料を装
入する方法が記載されている。その方法を図５に従って
説明する。

【０００５】図５において、ベルレス式装入装置３１の
原料ホッパー３２内の原料３３は、排出ゲート３４が開
となると集合ホッパー３５内に排出される。原料ホッパ
ー３２は、鉱石用とコークス用が別々に設けられてお
り、定められた装入シーケンスに従って、順に中の原料
が集合ホッパー３５に排出されるようになっている。集
合ホッパー内の原料は、旋回シュート３６に導かれる。
旋回シュート３６は炉体中心軸の周りに旋回しており、
これにより、原料は炉頂部３７の円周方向に均一に散布
され、原料層３８を構成する。図は、コークスと鉱石が
順次層をなすように装入されている状況を示している。
旋回シュート３６は、その投入角度θが可変となってお
り、これにより、炉半径方向における原料の投入位置を
可変できるようになっている。

【０００６】これとは別に、炉中心部への原料装入装置
３１が設けられており、主としてコークスがこの装置に
より炉中心部へ投入される。すなわち、ホッパー４２内
の原料は、排出ゲート４３が開となるとシュート４４に
導かれる。シュート４４は炉体中心部まで延びており、
シュート４４から投入された原料４５は、炉体中心部
に、上方へ凸状に盛り上がって堆積する。特に、この原
料装入装置４１を使用して、コークスを炉体中心部に装
入してから、旋回シュート３６により鉱石を投入するこ
とにより、炉体中心部に予め堆積しているコークスによ
り鉱石の流れ込みが抑制され、炉体中心部において鉱石
／コークス比が不必要に大きくなることを防止できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示すよ
うな設備を使用した原料の装入方法には、以下のような
問題点があった。 図５に示すように、シュート４４が炉体中心まで延び
ているので、旋回シュート３６から投入される原料がこ
のシュート４４に当たり、円周方向に均一な分布の装入
を行う妨げとなる。また、シュート４４の磨耗が激し
く、頻繁に交換する必要がある。 シュート４４から原料が炉内を飛んで炉体中心に堆積
するような場合には、原料の所要投入時間の関係で、旋
回シュート３６による原料投入の時期と、シュート４４
により原料投入の時期とが重なることがあると、両方の
原料が干渉（ぶつかり合う等）して、十分な効果を奏す
ることができない。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、中心コークス装入専用シュートを有するベルレ
ス高炉において、効率的に炉内中心にコークスを装入す
る方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、ベルレス高炉において炉中心部にコー
クスを装入する方法であって、通常原料を装入するため
の旋回シュートからの原料が落下しない位置に、炉中心
部にコークスを装入する中心コークス装入専用シュート
を設け、この中心コークス装入専用シュートを用いて、
炉中心部にコークスを投入することを特徴とするベルレ
ス高炉における中心コークス装入方法（請求項１）であ
る。

【００１０】本手段においては、図５に示されるような
設備と異なり、中心コークス装入専用シュートが、旋回
シュートからの原料が落下しない位置に設けられ、コー
クスは、その専用シュートの先端から斜めに落下して炉
体中心位置に堆積するようになっている。よって、旋回
シュートから投入される原料が、専用シュートに妨げら
れることがないので、炉内円周方向に原料を均一に分布
させることができ、かつ、専用シュートが磨耗すること
がない。

【００１１】前記課題を解決するための第２の手段は、
ベルレス高炉において炉中心部にコークスを装入する方
法であって、炉中心部にコークスを装入する中心コーク
ス装入専用シュートを設け、中心コークス装入専用シュ
ートからのコークスの投入を、通常原料を装入するため
の旋回シュートから投入される原料と干渉しないよう
に、複数回に分けて行うことを特徴とするベルレス高炉
における中心コークス装入方法（請求項２）である。

【００１２】本手段は、特に第１の手段に適用すると有
効な方法であるが、炉中心部にコークスを装入する中心
コークス装入専用シュートが、旋回シュートからの原料
が落下する位置に設けられている場合であっても、旋回
シュートから投入される原料と、中心コークス装入専用
シュートから投入される原料とが干渉する（ぶつかり合
う等）ような場合に有効な手段である。

【００１３】すなわち、本手段においては、１チャージ
分の中心コークスを、中心コークス装入専用シュートか
ら１回で投入しようとすると、旋回シュートから投入さ
れる原料と干渉する恐れがあるとき、中心コークスの投
入を複数回に分けて、旋回シュートが中心コークス装入
専用シュート方向とは異なった方向に原料を投入してい
るタイミングで中心コークスの投入を行い、旋回シュー
トが中心コークス装入専用シュート方向に近い向きに原
料の投入を行っているときは、中心コークスの投入を行
わないようにする。

【００１４】これにより、通常原料を旋回シュートから
挿入している最中にも中心コークスを装入することがで
きるようになり、かつ、こうした場合でも、通常の原料
と中心コークスとの干渉がなくなり、両者とも目的の位
置に正確に投入することができるようになる。また、中
心コークスの装入を複数回に分けて行うことにより、性
質の異なったコークスの分離装入が可能になる。

【００１５】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、１回あたりの中心コークスの
投入量を、中心コークス装入専用シュートに設けられた
投入用ゲート弁を開とする時間によって制御することを
特徴とするもの（請求項３）である。

【００１６】中心コークスの投入を複数回に分けて行う
場合、１回ごとの投入量を秤量して決定することが理想
的であるが、このような秤量機構が炉頂部に設けられな
い場合がある。一方、投入ゲートの開時間と中心コーク
ス投入量の間には相関関係があるので、本手段において
は、この相関関係を予め求めておき、投入用ゲート弁を
開とする時間によって中心コークスの投入量を制御する
ようにしている。よって、特別な秤量機構を設ける必要
がなく、かつ、迅速に次の回の中心コークス投入を行う
ことができる。

【００１７】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第２の手段又は第３の手段であって、複数回の中心
コークスの投入量が、ほぼ均一とされていることを特徴
とするもの（請求項４）である。

【００１８】各回の中心コークスの投入量が不均一の場
合には、投入量が少ない回において、鉱石の流れ込みを
中心コークスによって、完全にブロックすることができ
ないことがあり、また、中心コークスの堆積形状がブロ
ード化し、極中心部へのコークスの堆積が期待できない
ことがある。本手段においては、各回の中心コークスの
投入量をほぼ均一としているので、このような問題点が
解消される。なお、「ほぼ」とは、このような問題点を
解消する程度に均一であればよく、厳密に均一である必
要がないことを示す。どの程度が許容範囲であるかは、
炉の条件によって実験的に決定することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１例
を示す概要図である。図１において、１はベルレス式装
入装置、２は原料ホッパー、３は原料、４は排出ゲー
ト、５は集合ホッパー、６は旋回シュート、７は炉頂
部、８は原料層、１１は炉中心部へのコークス投入装
置、１２はコークスホッパー、１３は排出ゲート、１４
はシュート、１５は中心コークスである。なお、以下の
図においては、同じ構成要素には同じ符号を付して説明
を省略する。

【００２０】図１において、ベルレス式装入装置１の原
料ホッパー２内の原料３は、排出ゲート４が開となると
集合ホッパー５内に排出される。原料ホッパー２は、鉱
石用とコークス用が別々に設けられており、定められた
装入シーケンスに従って、順に中の原料が集合ホッパー
５に排出されるようになっている。集合ホッパー５内の
原料は、旋回シュート６に導かれる。旋回シュート６は
炉帯中心軸の周りに旋回しており、これにより、原料は
炉頂部７の円周方向に均一に散布され、原料層８を構成
する。図は、コークスと鉱石が順次層をなすように装入
されている状況を示している。旋回シュート６は、その
投入角度θが可変となっており、これにより、炉半径方
向における原料の投入位置を可変できるようになってい
る。

【００２１】これとは別に、炉中心部へのコークス装入
装置１１が設けられており、コークスがこの装置により
炉中心部へ投入される。すなわち、コークスホッパー１
２内の原料は、排出ゲート１３が開となるとシュート１
４に導かれる。シュート１４は炉体７の端部まで延びて
おり、シュート１４から投入された原料３５は、シュー
ト１４のを離れてからは自然落下し、炉体中心部に、上
方へ凸状に盛り上がって堆積する。

【００２２】この実施の形態においては、図５に示した
従来技術と異なり、シュート１４が炉体中心部まで延び
ていないので、旋回シュート６から投入される原料がシ
ュートに当たって分散されることがなくなり、均一な分
布で原料を装入できると共に、シュート１４が落下する
通常原料によって磨耗することが無くなる。

【００２３】しかし、シュート１４から投入される中心
コークスと、旋回シュート６から投入される原料がぶつ
かると、中心コークスが炉体中心に装入されず、原料の
分布も均一で無くなるので、このような事態の発生を避
けなければならない。そのためには、旋回シュート２６
からの原料の投入方向が、シュート１４の方向に対して
ある角度範囲内にあるときには、中心コークスの投入を
しないように、排出ゲート１３を開とするタイミングを
決定してやる必要がある。

【００２４】しかしながら、一般的には、旋回シュート
６が１回転する間に、１度に装入される中心コークス全
てをシュート１４から投入することはできない。よっ
て、本実施の形態においては、中心コークスの装入を複
数回に分けて行っている。この様子を、図２により説明
する。すなわち、(a)に示すように、旋回シュート６が
中心コークス投入範囲内にあるとき、シュート１４より
中心コークスを投入する。そして、この中心コークスの
装入は、(b)に示すように、複数回（図では３回）に分
けて行う。すなわち、通常原料を１チャージ分装入する
ために、旋回シュートがｎ回旋回しなければならないと
すると、そのうち、適当なａ１回目、ａ２回目、ａ３回
目に中心コークスを投入している。

【００２５】このように、中心コークスの分割投入を行
うことで、旋回シュートからの通常原料の装入との干渉
を避けながら、１チャージに必要な中心コークスを装入
することができる。何回に分けてどの旋回回数の時に中
心コークスを装入するかは、中心コークスによって鉱石
の流れ込みをできるだけブロックできるように定めるこ
とが望ましく、実験によって定められる。

【００２６】発明者らの実験の結果によると、中心コー
クスの装入を複数回に分けて行う場合、各回で投入され
るコークス量が異なると、投入量が少ない回において、
鉱石の流れ込みを、中心コークスによって完全にブロッ
クすることができないことがあり、また、中心コークス
の堆積形状がブロード化し、極中心部へのコークスの堆
積が期待できないことがあることが分かった。よって、
本実施の形態においては、各回で投入されるコークス量
をほぼ均一にするようにしている。

【００２７】図３に、中心コークス装入用のコークスホ
ッパー１２の詳細図を示す。図３において、１６は炉頂
ホッパー、１７はメリックコンベーアー秤量機、１８は
上部シール弁、１９は秤量ホッパー、２０は下部ゲート
弁、２１は下部シール弁である。

【００２８】炉頂ホッパー１６から切り出されたコーク
スは、メリックコンベアー秤量機１７で秤量され、所定
量のコークスが秤量ホッパー１９内に蓄えられる。上部
シール弁１８は、メリックコンベアー秤量機１７から秤
量ホッパー１９内にコークスを投入するときに開となる
が、その他の時間帯では閉となっている。高炉内に中心
コークスを装入するときは、下部シール弁２１を開と
し、その上で下部ゲート弁２０を開とすると、秤量ホッ
パー１９内のコークスが落下し、シュートを介して高炉
内に装入される。

【００２９】１チャージにおいて中心コークスを分割投
入するとき、各投入毎に、メリックコンベアー秤量機１
７で所定量のコークスを秤量ホッパー１９に溜めてから
投入することができれば、正確に目標量の中心コークス
の装入が実施できる。しかしながら、実際には、各投入
毎にこのような秤量を行った上での中心コークスの投入
は、時間的に間に合わない。

【００３０】よって、本発明の実施の形態では、１チャ
ージ分の中心コークスを秤量ホッパー１９内に溜めてお
き、下部ゲート弁２０を開とする時間を調節することに
よって、各投入回における中心コークスの装入量をほぼ
一定としている。

【００３１】発明者らの実験によれば、下部ゲート弁２
０が開となる時間と中心コークス投入量の間には、図４
に示すような関係があり、両者の間は１次式で回帰でき
る。よって、予め実験によりこの回帰式を求めておき、
１回あたりの投入したい中心コークス量が決まったと
き、この回帰式にあてはめて下部ゲート弁を開とする時
間を決定すればよい。なお、このような制御を正確にす
るためには、下部ゲート弁２０の開閉速度が速いことが
望ましく、電動式のものより油圧駆動式のものとするこ
とが好ましい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、旋回シュートから投入され
る原料が、専用シュートに妨げられることがないので、
炉内円周方向に原料を均一に分布させることができ、か
つ、専用シュートが磨耗することがない。

【００３３】請求項２に係る発明においては、通常の原
料と中心コークスとの干渉がなくなり、両者とも目的の
位置に正確に投入することができる。

【００３４】請求項３に係る発明においては、特別な秤
量機構を設ける必要がなく、かつ、迅速に次の回の中心
コークス投入を行うことができる。

【００３５】請求項４に係る発明においては、鉱石の流
れ込みを中心コークスによって、完全にブロックするこ
とができ、また、中心コークスの堆積形状のブロード化
を防止し、極中心部へコークスを堆積させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す概要図であ
る。

【図２】中心コークスを装入するタイミングの例を示す
図である。

【図３】中心コークス装入用のコークスホッパーの詳細
図である。

【図４】下部ゲート弁開時間と中心コークス投入量の関
係を示す図である。

【図５】従来の中心コークス装入装置の例を示す概要図
である。

【符号の説明】

１…ベルレス式装入装置、２…原料ホッパー、３…原
料、４…排出ゲート、５…集合ホッパー、６…旋回シュ
ート、７…炉頂部、８…原料層、１１…炉中心部へのコ
ークス投入装置、１２…コークスホッパー、１３…排出
ゲート、１４…シュート、１５…中心コークス、１６…
炉頂ホッパー、１７…メリックコンベーアー秤量機、１
８…上部シール弁、１９…秤量ホッパー、２０…下部ゲ
ート弁、２１…下部シール弁

フロントページの続き (72)発明者 早坂 祥和 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山口 富 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 田所 謙一郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K012 BA04 BA08 4K015 GB03 GB10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルレス高炉において炉中心部にコーク
   スを装入する方法であって、通常原料を装入するための
   旋回シュートからの原料が落下しない位置に、炉中心部
   にコークスを装入する中心コークス装入専用シュートを
   設け、この中心コークス装入専用シュートを用いて、炉
   中心部にコークスを投入することを特徴とするベルレス
   高炉における中心コークス装入方法。
2. 【請求項２】 ベルレス高炉において炉中心部にコーク
   スを装入する方法であって、炉中心部にコークスを装入
   する中心コークス装入専用シュートを設け、中心コーク
   ス装入専用シュートからのコークスの投入を、通常原料
   を装入する旋回シュートから投入される原料と干渉しな
   いように、複数回に分けて行うことを特徴とするベルレ
   ス高炉における中心コークス装入方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のベルレス高炉における
   中心コークス装入方法であって、１回あたりの中心コー
   クスの投入量を、中心コークス装入専用シュートに設け
   られた投入用ゲート弁を開とする時間によって制御する
   ことを特徴とするベルレス高炉における中心コークス装
   入方法。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載のベルレス
   高炉における中心コークス装入方法であって、複数回の
   中心コークスの投入量が、ほぼ均一とされていることを
   特徴とするベルレス高炉における中心コークス装入方
   法。