JPH02205605A - ベルレス高炉の原料装入方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はベルレス高炉の原料装入技術に係り、より詳
しくは炉軸上に垂直に２基の炉頂バンカーを有するベル
レス高炉（以下垂直２段バンカー式ベルレス高炉と称す
る）における原料の炉内半径方向粒径分布を高精度に制
御する原料装入方法とその装置に関する。

従来の技術 ベルレス高炉においては、原料の炉内装入時間をベル式
高炉よりも１０倍以上にし、かつ原料装入中に分配シュ
ート角度を任意に制御して原料の炉内装入位置を制御で
きるため、ベル式高炉に比し半径方向の装入物分布制御
性に優れている。このため、最近の高炉にはベルレス装
入装置が多く採用されている。

しかし、炉頂バンカーを並列配置とする方式では、バン
カーから排出される原料は分配シュートに垂直に装入さ
れるのではなく、特定の円周方向に向けて装入されるた
め円周方向によって原料の落下位置が異なり、原料の炉
内円周方向ｉ差が大きくなることが、例えば村井らの研
究（製鉄研究第３２５＠、　１９８７年、１４頁）によ
り明らかとなった。

その対策として、炉頂バンカーを垂直に２基配置し、下
段バンカーより排出される原料を垂直に落下させて分配
シュートに装入し、原料の円周方向落下位置を均一化し
て円周方向偏差を改善する方法が採用されつつおる。

第５図は従来の垂直２段バンカー式ベルレス高炉の原料
装入設備の一例を示す概略図である。

すなわち、高炉（１）の炉頂に装入ベルトコンベア（２
）にて搬送されてきた原料（３）は、旋回シュート（４
）を介して上段バンカー（５）内に装入される。次に、
上段バンカー（５）の底部に設置された複数個の排出口
（６−１）（６−２）（６−３）の各ゲート弁（Ｖ＋　
）（Ｖ２　）（■３）を開いて上段バンカー（５）内の
原料を下段バンカー（７）内に装入する。

高炉（１）内の原料が降下して所定のレベルに達すると
、下段バンカー（７）底部の中心に設置された排出口（
８）のゲート弁（Ｖ４）を開いて下段バンカー内の原料
を分配シュート（９）に導き、該分配シュートから炉内
に装入する。

しかし、このような垂直２段バンカー式ベルレス高炉に
おいては、半径方向粒径分布制御に関し次に記載する問
題点がめった。

第１の問題点は、分配シュートから炉内に装入される原
料の平均粒径が時間とともに大きく変化することである
。この原因について以下に説明する。

上段バンカー（５）の各排出口に設置したゲート弁を同
時に関する場合、該バンカー内の原料は底部から順に排
出され、いわゆるマスフローの状態を呈する。その結果
、下段バンカー（７）内の原料の堆積状態は上段バンカ
ー（５）内の堆積状態とほぼ同一となる。

したがって、上段バンカー内に設置した旋回シュート（
４）で原料を上段バンカーの周辺部に装入する場合、上
段バンカー（５）内の原料堆積状態はＶ字形となり、原
料装入時の分級作用によりバンカー中心部に粗粒が、バ
ンカー周辺部に細粒が堆積する。そして、原料が上段バ
ンカー（５）から下段バンカー（７）に装入された後も
、下段バンカー（７）内で中心部に粗粒が、周辺部に細
粒が堆積する。

このように粒度偏析した状態で下段バンカー（刀の排出
口（８）を開くと、中央部の粗粒から順に排出され、最
後に周辺部の細粒が排出されるという、いわゆるファネ
ルフロー（漏斗状流れ）を呈するため、下段バンカー（
７）から排出される原料の粒径の時間変化は、第６図に
示すように排出初期に粗粒が排出され、末期に細粒が排
出されるパターンとなる。

したがって、高炉内においては炉壁部に粗粒が、中心部
に細粒が偏析して堆積することになり、炉壁部のガス流
量が過大となって炉壁熱負荷が増加し、燃料比の悪化を
招く。

ざらに、原料の品質（例えば冷間強度）の変動によって
原料の粒度構成が変動するので、炉壁部に堆積する粗粒
の量が変動し、その結果炉壁部を流れるガス最に変動を
きたし高炉操業を不安定にする。

第２の問題点は、下段バンカーから排出される原料の粒
径の時間変化を制ａする手段を有しないため、半径方向
粒径分布制御を実施することができないということであ
る。

すなわち、例えば炉壁ガス量を低下させるべく下段バン
カー（７）から排出される原料の粒径を排出初期に小さ
くして炉壁部に細粒を堆積せしめ、排出末期に粒径の大
きい原料を排出して中心部に粗粒を堆積させることがで
きないため、半径方向のガス流分布制御を高精度に実施
することができなかった。

発明が解決しようとする課題 従来の垂直２段バンカー式ベルレス高炉における原料装
入方式は前記したように、分配シュートから炉内に装入
される原料の平均粒径が時間とともに大きく変化するこ
とにより、炉内において炉壁部に粗粒が、中心部に細粒
が偏析して堆積することとなり、炉壁部のガス流量が過
大となって炉壁熱負荷が増加し、燃料比の悪化を招くと
いう問題と、下段バンカーから排出される原料の粒径の
時間変化を制御する手段を有しないため、半径方向粒径
分布制御を実施することができず、半径方向のガス流分
布制御を高精度に実施することができないという問題を
有する。

そこでこの発明は、これら従来技術の問題点を解決し、
垂直２段バンカー式ベルレス高炉の安定操業および銑鉄
コストの低減をはかるべく、該ベルレス高炉の炉内にお
ける半径方向粒径分布制御性を向上できる原料装入方法
と装入装置を提案しようとするものである。

課題を解決するための手段 この発明は垂直２段バンカー式ベルレス高炉の原料装入
方法において、半径方向粒径分布の制御性を向上させる
ため、すなわち下段バンカーから排出される原料の粒径
の時間変化を高精度に制御するため、下記手段をこうじ
た。

■　上段バンカーとともに下段バンカーにも複数個の原
料排出口を設け、下段バンカーからの原料排出時に該下
段バンカー内の原料流れをマス７０−化させること。

■　上段バンカーからの排出原料の粒径の時間変化を制
御するため、上段バンカーの各排出口の開閉状態および
／または原料排出速度を制御すること。

■　下段バンカー内の原料を排出する際は該バンカーの
各排出口を同時に開口すること。

また、上記方法を実施するための原料装入装置として、
垂直２段式バンカーの下段バンカーにも複数個の原料排
出口を設けるとともに、該排出口のうちの一つをバンカ
ー中央部に配した構成とすることを要旨とする。

作　　　用 上段バンカーからの原料排出時に該バンカーのすべての
原料排出口を開口し、かつ各排出口の原料排出時間がほ
ぼ同一になるように各排出口の原料排出速度を制御し、
下段バンカーからの原料排出あたっては、該バンカーの
すべての原料排出口を開口し、かつ各排出口の原料排出
時間がほぼ同一になるように各排出口の原料排出速度を
制御することにより、該バンカー内に装入された順に原
料が排出され、該バンカー内で粒径分布が生じていても
、炉内に装入される原料の平均粒径をほぼ一定に維持で
きる。

上段バンカーからの原料排出初期に細粒が堆積している
周辺部の排出口のみ開口し、他は閉じておくことにより
、下段バンカーへの装入を行ない、下段バンカーからの
原料排出時は、該バンカーのすべての原料排出口を開口
し、かつ各排出口の原料排出時間がほぼ同一になるよう
に排出速度を制御することによって該バンカーから排出
される原料の粒径を排出初期のみ小径化できる。

上段バンカーからの原料排出初期に粗粒が堆積している
中心部の排出口のみを開口し、他は閉じておくことによ
り、下段バンカーへの装入を行ない、下段バンカーから
の原料排出時は該バンカーのすべての排出口を開口し、
かつ各排出口の原料排出時間がほぼ同一になるように排
出速度を制御することによって該バンカーから排出され
る原料の粒径を排出初期のみ大径化できる。

実　　施　　例 第１図はこの発明の一実施例装置を示す概略図でおる。

ここでは、上段バンカーおよび下段バンカー共に３個の
原料排出口を設けた場合を例にとり説明する。

すなわち、この発明では下段バンカー（７）にも上段バ
ンカー（５）と同様に原料排出口（８−１）（８−２）
（８−３）とゲート弁（Ｖ＋　＞　　（Ｖ２　）（Ｖ３
　＞を設ける。

その場合、各排出口の下部は原料を一箇所に集めるため
集合シュート（０）を接続し、この集合シュートに分配
シュート（９）を連設した構造とする。

なお、上段バンカー（５）および下段バンカー（７）の
原料排出口は、第２図に示すごとく直径線上に配し、排
出口（６−１）（８−１）はバンカー底部中心に、排出
口（６−２）（６−３）　（８−２）　（８−３）は同
心円上にそれぞれ位置している。

上記装置において、例えば下段バンカー（７）から排出
される原料の平均粒径が一定に維持されるように装入す
る場合は、上段バンカー（５）の全排出口（６−１）（
６−２）　ＣＢ−３＞（Ｄ各ケート弁（Ｖｔ　＞（Ｖ２
　）（ｖ３）をすべて開にし、かつ各排出口からの原料
排出時間が一定になるように各ゲート弁開度を制御して
、上段バンカー（５）内の原料を下段バンカー（７）内
に装入する。

高炉（１）内の原料が降下して所定のレベルに到達した
ら、下段バンカー（７）の３個の排出口に設けたゲート
弁（Ｖｔ　）　　（Ｖｚ　）　　（Ｖ３　）をすべて開
し、かつ各排出口からの原料排出時間が一定になるよう
に各ゲート弁開度を制御して下段バンカー（７）内の原
料を排出し、下段バンカー（７）内の原料を各排出口の
先端を合流させた集合シュート（日を経由して分配シュ
ート（９）に導き、分配シュートから高炉内に装入する
。

また、下段バンカー（′７）から排出される原料の粒径
を排出初期のみ若干低下させたい場合は、上段バンカー
（５）からの原料排出初期に細粒が堆積している部分の
排出口のゲート弁（Ｖ２　＞　　（Ｖ３　）のみを開口
し、他の排出口のゲート弁（■１）を閉じておき、所望
の時間経過後に閉じているゲート弁（Ｖｔ　）も開して
それ以降の排出原料の粒径を一定に維持して下段バンカ
ー（７）に原料を装入する。

そして、下段バンカー（７）からの原料排出時はすべて
の排出口のゲート弁を開いて下段バンカー（７）内の原
料をマスフロー化する。

また、下段バンカー（７）から排出される原料の粒径を
排出初期のみ若干増加したい場合は、上段バンカー（５
）からの原料排出初期に粗粒が堆積している中心部の排
出口（６−１）のゲート弁（■１）のみ開き、他の排出
口のゲート弁（Ｖ２　）　　（Ｖ３　）を閉じておき、
所望の時間経過後にゲート弁（■２）（■３）も開して
それ以降の排出原料の粒径を一定に維持して下段バンカ
ー（７）に原料を装入する。

そして、下段バンカー（７）からの原料排出時はすベテ
ノ排出ロノケート弁（Ｖｔ　＞（Ｖ２　）（Ｖ３　）を
開いて下段バンカー（′７）内の原料をマスフロー化す
る。

なお、バンカーの原料排出口を例えば４個、あるいは５
個に増加したい場合は、第３図に示すごとく、上段バン
カー（５）を例にとれば排出口が４個の場合は中心の排
出口（６−１）の回りに３個の排出口（６−４）を同心
円上に配すればよい。また、排出口が５個の場合も同様
、中心の排出口（６−１）の回りに４個の排出口（６−
５）を同心円上に配すればよい。

次に、この発明を炉外に設置した実物大の第１図に示す
装入装置模型を用いて、下段バンカーから排出される原
料の粒径の変化を調査した結果について説明する。

試験には実炉で使用している焼結鉱とコークスを用いた
。試験条件を第１表に示す。

従来技術は上段バンカーの３個のゲート弁の開度を８０
％一定とし、下段バンカーの１個のゲート弁の開度を９
０％一定とした場合で、下段バンカーから排出される原
料の粒径の時間変化は第６図に示している。

本発明工は下段バンカーから排出される原料の粒径の時
間変化をなくす制御例である。

すなわち、上段バンカー内の原料のマス７０−化を実現
するために上段バンカーの中心部に設置した排出口のゲ
ート弁の開度を５０％に減少して上段バンカーの各排出
口からの原料排出時間を一定にした。

下段バンカーの各排出口のゲート弁開度は、各排出口か
らの原料排出時間が一定になるように設定し、下段バン
カー内の原料のマスフロー化を促進した。

下段バンカーから排出される原料の粒径の時間変化を第
４図に示す。

第４図より、従来技術の第６図に示す結果と比較し、排
出される原料の粒径の時間変化は顕著に減少し、実用上
下段バンカーから排出される原料粒径を一定に維持でき
ることが判明した。

本発明■は下段バンカーから排出される原料の粒径を排
出初期のみ若干粗粒とし、排出中期以降は粒径が一定に
なるように制御した例である。

すなわち、上段バンカーからの原料排出初期に粗粒が堆
積している中心部の排出口のゲート弁の開度をやや大き
くし、細粒が堆積している周辺部の排出口のゲート弁の
開度をやや小さくし、原料排出中期以降は各排出口のゲ
ート弁の開度を本発明工と同一にした。

下段バンカーからの原料排出も本発明Ｉと同様にし、そ
の結果を第４図に併せて示す。

第４図より、従来技術に比較し、原料排出初期の粒径の
増加は僅かであり、また原料排出中期以降の粒径もほぼ
一定に維持されており、高炉内における半径方向粒径分
布の高精度制御が可能であることを示した。

本発明■は下段バンカーから排出される原料の粒径が排
出初期のみやや細粒とし、排出中期以降の粒径が一定に
なるように制御した例である。

すなわち、上段バンカーからの原料排出初期に細粒が堆
積している周辺部の排出口のゲート弁の開度をやや大き
くし、中心部の排出口のゲート弁の開度をやや小さくし
、原料排出中期以降は各排出口のゲート弁の開度を本発
明■と同一とした。

下段バンカーからの原料排出も本発明工と同様にした。

その結果を同じく第４図に併せて示す。

従来技術では排出初期に原料粒径を小さくすることがで
きなかったのに対し、本発明■では排出初期のみ原料粒
径を小さくすることができることが判明した。

以上はバンカーの排出口が上下バンカー共に３個の場合
の適用例であるが、排出口を第３図に示すように増加さ
せた場合も同様の効果が得られることはいうまでもない
。

またここでは、上段バンカーに旋回シュートを設置して
上段バンカーの周辺部に原料を装入する場合を示したが
、旋回シュートを設置せず、装入ベルトコンベアから直
接上段バンカーの中心部に原料を装入し、上段バンカー
内の堆積原料の表面形状が逆Ｖ字形を呈し原料装入時の
分級作用によって上段バンカーの中心部に細粒が堆積し
、周辺部に粗粒が堆積する場合にも適用できる。

例えば、本発明■のように下段バンカーから排出される
原料の粒径が排出初期のみヤや粗粒とし、排出中期以降
は粒径が一定になるようにするには、上段バンカーから
の原料排出初期に粗粒が堆積している周辺部の排出口の
ゲート弁の開度をやや大きくし、細粒が堆積している中
心部の排出口のゲート弁の開度を小ざくすればよい。

以下余白 発明の詳細 な説明したごとく、この発明によれば、垂直２段バンカ
ー式ベルレス高炉において、上段バンカーからの排出原
料の粒径の時間変化を全くなくすことができるので、下
段バンカーから炉内に排出される原料の粒径を一定に維
持することができる。

また、下段バンカーから排出される原料の粒径を排出初
期のみ若干粗粒とし、排出中期以降は粒径が一定になる
ように制御することができ、また下段バンカーから排出
される原料の粒径を排出初期のみ若干細粒とし、排出中
期以降は粒径が一定になるように制御することができる
。

したがって、高炉内における半径方向粒径分布を高精度
に制御することが可能となり、ベルレス高炉の安定操業
の維持および製銑コストの低減に大きく寄与するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例装置を示す概略図、第２図
は同上装置におけるバンカーの原料排出口を示す概略図
、第３図（Ａ＞は原料排出口が４個の場合の配置例、同
図（Ｂ）は同じく原料排出口が５個の場合の配置例をそ
れぞれ示す概略図、第４図はこの発明の実施例における
下段バンカーからの原料排出時間と焼結鉱装入平均粒径
の関係を示す図、第５図は従来の垂直２段バンカー式ベ
ルレス高炉の原料装入設備例を示す概略図、第６図は同
上設備における下段バンカーからの原料排出時間と焼結
鉱装入平均粒径の関係を示す図である。 １・・・高炉　　　　　　　３・・・原料４・・・旋回
シュート　　　５・・・上段バンカー６−１．　６−２
．　６−３・・・上段バンカーの排出口８−１．　８−
２．　８−３・・・下段バンカーの排出口９・・・分配
シュート　　　１０・・・集合シュート出願人　　住友
金属工業株式会社 代理人　　弁理士　押田良久１ｒ寓］ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉頂バンカーを炉軸上に垂直に２基備え、下段バンカー
   から排出される原料を分配シュートを介して炉内に装入
   するベルレス高炉の原料装入方法において、上段バンカ
   ーおよび下段バンカーに複数個の原料排出口を設け、か
   つ、該排出口のうち一つをバンカー底部中心部に設けた
   ベルレス原料装入装置において、上段バンカー排出口の
   開閉状態および／または原料排出速度を制御することに
   よつて下段バンカー内の原料の粒径分布を制御し、下段
   バンカー内の原料を排出する際は該バンカーの各排出口
   を同時に開口することを特徴とするベルレス高炉の原料
   装入方法。 ２ 炉頂バンカーを炉軸上に垂直に２基備え、下段バンカー
   から排出される原料を分配シュートを介して炉内に装入
   するごとくなしたベルレス高炉の原料装入装置において
   、上段バンカーおよび下段バンカーに複数個の原料排出
   口を設けるとともに、当該排出口のうち一つはバンカー
   底部中心部に配することを特徴とするベルレス高炉の原
   料装入装置。