JPH037722B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高炉の原料装入方法に関するもので
あり、とくに炉内状況に応じた炉半径方向の最適
粒度分布を得るのに好適な装入方法について提案
する。

高炉の操業において、炉頂における装入物（鉱
石類、コークス）の半径方向の分布は、炉況、焼
料比などの操業成積を直接的に支配する主要な要
因の一つである。従来公知の装入物分布の調節
は、主として半径方向のコークス層厚さと鉱石層
厚さの関係を調節することで行つていた。

例えば、炉頂に原料の一時貯蔵用の槽（炉頂バ
ンカー）を持ち、そのバンカーから旋回シユート
を通じて炉内に装入物を分配するベルレス式装入
装置による高炉の装入物分布調節を例にとると、
シユートを通して排出した原料の量、排出し始め
てからの時間、あるいは旋回数を基準として旋回
シユートの傾きを変えることにより、該旋回シユ
ートから炉内に落下する原料の堆積した装入物層
表面への倒達位置を変えて、鉄鉱石類とコークス
の層の厚さを調節していくという方法であつた。

一般に高炉の炉頂における半径方向の装入物分
布は、炉内をほぼ垂直に上昇するガス流の半径方
向の流量分布を支配すると考えられている。した
がつて、適正な炉半径方向のガス流分布を得るた
めには、ガス利用率、送風圧力、燃料比などの高
炉操業成積、炉頂またはシヤフト部で測定された
半径方向のガス組成やガス温度などの諸情報をも
とに、上述の方法により層厚比を変化させて装入
物分布の調節を行つていた。

ところで、炉頂内の装入物層表面に落下した原
料は、通常の操業をしている高炉では装入物層表
面の形状が、逆円錐面を成しているので中心部へ
向つてすべりまたはころがつて移動する傾向があ
る。なかでも、コークスや焼結鉱の場合、粒度範
囲が大きいため、細かい粒子ほど落下点近くに集
積し、粗粒は中心の谷部に向つてころがり集積す
る挙動になるから、移動方向（半径方向）に粒度
偏析が発生する。

勿論こうした現象については既に知られている
ことであるが、原料の通気性は、その原料の平均
粒度と粒度分布により決まるのであるから、層厚
分布とともに上記粒度偏析を考慮した装入物分布
調節が不可欠である。

しかしながら、従来半径方向の粒度偏析が装入
物分布調整上重要な因子の一つであると認識され
ているにもかかわらず、かかる粒度偏析は与えら
れたものとして、層厚分布のみの変更を主体に装
入物分布が制御され、積極的に粒度偏析を調節す
ることは成されていなかつた。

従来、原料貯槽から排出される原料の粒度は、
１日に１〜数回原料貯槽下側の排出口より作業員
がサンプリングし、粒度分析を行つているのが通
例である。しかも、120〜170回／日程度の装入物
が装入される高炉においては４〜10槽位ある原料
貯槽の槽間の粒度のばらつきが大きく、また同一
槽内での粒度のばらつきも大きいため、上記のサ
ンプリングは高炉操業に殆んど役立たなかつた。
加えてその炉頂での半径方向の粒度偏析は、従来
知られている半径方向の層厚分布調整と同様に重
要であることの認識が弱いことも原因となつてい
た。

本発明は、実高炉における操業試験と各種の調
査をした結果より、従来の鉱石類、コークスの半
径方向の層厚分布の調整のみでは、必ずしも最良
の操業成積を得ることはできないという知見とと
もに、炉頂バンカーから排出される焼結鉱等装入
物の経時的な（排出順）粒度変化を調整すると、
よい操業成積が得られたことにもとづいて開発し
た技術である。

即ち、従来確立されている炉半径方向の層厚分
布制御に加えて、中継貯槽または炉頂バンカーの
原料堆積状態または排出状態を炉況に応じた望ま
しい炉内半径方向の粒度分布となるような装入を
行うのに都合のよい状態に維持していくことで、
上記の粒度偏析制御を最適なものにするという要
請に応えんとする技術である。

上述の要請に応え得る本発明の要旨とする構成
は、複数の原料貯槽、中継貯槽から排出される装
入原料を、装入コンベヤを介して一旦炉頂バンカ
ー内に貯留した後に炉内に装入するに当り、少な
くとも炉頂バンカー内における上記装入原料の堆
積状態を、炉況に応じて選ばれる炉半径方向の最
適流度分布にするために必要な形態で貯留してお
くことを特徴とする高炉の原料装入方法にある。

第１図は、ベルレス装入装置を備える高炉の原
料装入系統を示す図である。複数設置の原料貯槽
１…から焼結鉱等の鉱石類またはコークスを集合
ベルトコンベヤ２上に定量切出し、輪送途中一
旦、中継貯槽３内に貯える。この際該中継貯槽３
内では粒状原料を供給、排出する際によく見られ
る粒度偏析の現象が生じるのが普通である。第２
図は原料貯槽１から排出される焼結鉱の粒度変動
についてのサンプリング測定結果の一例を示す。

通常高炉操業においては、３〜10槽の原料貯槽
１…群から排出された装入原料は、中継貯槽３内
に供給されるが、各原料貯槽１…群ではその槽内
の残量レベルや堆積状態をも加味して通常５〜50
mmの粒子径範囲内のものに管理されてはいるが、
排出時に経時的に変化（排出順による差）するこ
とにより、中継貯槽３へ供給される原料の粒度は
第３図のイやロで示すように変化する。その結
果、中継貯槽３から排出される原料の排出順の粒
度変動も同様に変動していく。従つて、高炉へ向
う装入コンベヤ４で搬送され炉頂バンカー６に供
給された該装入原料が炉内に装入される時は、上
述したそれまでに生じている粒度変動の直接的な
影響を受けるから、安定した高炉操業の維持を困
難にするのである。

こうした現象を回避する上で本発明者達は興味
深く、かつ重大な高炉の操業現象に遭遇した。そ
れは、第４図のイ，ロに示されるように炉頂バン
カー６内に設けてある衝突板７がロで示す落下位
置の直下にある場合と、イで示すその位置から外
れている場合とで原料の堆積状態や排出状態が変
り操業成積に明らかな差異が生じていたという現
象を経験した。

衝突板７が第４図のイ，ロに示される位置にあ
る場合を、それぞれイを期、ロを期として、
各時期の高炉操業成積として炉頂ガス成分分布を
第５図に示した。期の方が期操業に比べ、炉
中心〜炉中間部にかけてガス利用率（CO₂／
（CO＋CO₂）×100（％））が良好であり、結果とし
て低燃料比操業を行うことができた。このときの
炉頂バンカー６から排出される装入原料の粒度変
化を調査するため、模型実験を行つたがその結果
第６図に示すように排出順の違いで粒度変動に差
異を生ずることを見出した。

以上のような結果から、炉頂バンカー６から炉
頂へ装入される装入原料の粒度は、時間の経過と
ともに常に変動し、炉頂バンカー６内で堆積時に
形成された粒度分布と排出時の貯槽内の原料の移
動状態により決まる一定のパターンで変化するこ
とが判つた。

そこで本発明者達は、特開昭56−108808号とし
て開示されたバンカー内の堆積状態や排出状態を
調整する方法を提案したが、その調整手段をさら
に具体的に明らかにするため、各種の実験を行
い、その調整手段をここに確立することができ
た。

次に、このことを具体的に1/10の縮尺模型を用
いた実験で説明する。その実験の結果を第８，９
図に示す。第７図は、中継貯槽３から炉頂バンカ
ー６へ搬送する段階での、該中継貯槽３内の樋状
の逆Ｖ字状シユート８の有無と、炉頂バンカー６
内の整流板の有無、大きさの別による堆積状態の
違いを示す。なお、シユート８は装入された原料
がこのシユート８を通過（矢印方向）しながらそ
の両端から落下して槽内に堆積していくように形
成したものである。このシユート８を使うと槽内
堆積物プロフイルは中央部がくぼむ逆円錐状に堆
積する。炉頂バンカー６内の排出口上方に設置す
る整流板７は２枚を一組として用いたもので、面
積が変更できるよう重ね合わせが可能にしてあ
る。

さて、中継貯槽３から排出される原料排出時の
粒度変化を、第７図イ，ロに当るＡ，Ｅと対応さ
せて示すと、第８図の如くであり、両者の間では
排出初期、中期、末期と全体的に変動の差異が顕
著である。これはＡとＥとで中継貯槽６内での原
料積み付け状態が異つていることによつている。

例えばＡの場合であれば、搬送された装入原料
は装入時に中央が高い山型に堆積する。そのとき
槽下方には平均的な粒径のものが位置するのに対
し中央部には細粒のものが、また槽壁側には粗粒
のものが堆積するといつたようになる。

このことを更に詳述すると、上記のような堆積
状態のものを該中継貯槽３下に排出したとする
と、装入コンベヤ４上での排出時の経時変化に伴
う粒度の変化は、第８図イの状態に示す如くであ
り、排出初期は平均粒径のものが切出されやがて
中程には中央部の細粒のものが排出され、末期に
なると槽壁側にある粗粒のものが排出されること
になる。

一方、中央がくぼんだ第７図ロの場合Ｅであれ
ば、これを装入コンベヤ４上に排出したとすると
排出初期は中央部の粗粒のものが優先的に切出さ
れ、やがて中程に至つて槽壁側の細粒が続き、次
第に平均粒径のものが、そして最後に最上層に薄
く堆積している粗粒が排出される順番になつてい
る。このように槽内での堆積状態を変化させれ
ば、その排出順の粒度変化を自動的に調整するこ
とができるのであり、本発明は将にこの点に着目
したものである。

なお堆積状態を調整するにあつては、他にも例
えば第１０図に示すような逆Ｖ字状のシユート９
のその中央部に落し口９ａを設けたものを用い、
その上方に旋回可能な衝突板１０を設け、その衝
突板１０に原料を当ててからシユート９上に供給
したり、第１１図に示すように衝突板１０を退避
させ、原料の大部分を中央の落し口９ａ部から落
下させて、従来と同じ堆積状態にすることもでき
る。また、第１２図、第１３図に示すように炉頂
バンカー６上方にスライド可能に横架したストー
ンボツクスを形成する衝突板１１を前記旋回に代
えて行うこともできる。

本発明は上述したように槽内堆積状態を調節し
ておくことで、排出後の次の堆積層の粒度分布を
コントロールできることに着目し、これを炉頂バ
ンカー６に適用して、装入物粒度分布調節を行う
ようにした方法である。

第９図のＢ〜Ｈは、前記中継貯槽３における原
料の堆積状態を変え、これを普通に切出して炉頂
バンカー６に装入し堆積させ、その面積を変化さ
せて排出装入の際の調整をするようにした。但
し、実験例Ｄ，Ｈについては、再度堆積状態を第
７図Ｅのように変えて、かつ整流板７をＣ，Ｇの
如くにした例である。

これらの結果からわかるように、整流板７の形
状の違いバンカー内での堆積状態の違いにより、
細粒、粗粒の排出状況が変化するのがわかる。例
えばＢの状態に例をとると、バンカー内堆積は前
述した中継貯槽３の排出順で堆積し、これが排出
されるときは先ず整流板７下の平均粒径のもの
が、次に整流板７近傍の細粒が、やがて次第に槽
上方の粗粒が排出される。このように少なくとも
貯槽内の堆積状態を調整するか或は整流板の設置
を単独もしくは適宜組み合わせて用いれば高炉内
装入物の粒度分布を調整することが容易である。

なお、実際の高炉作業に際しては操業状態に応
じて第７図に示されるような手段を用いて排出粒
度変動のパターンを安定操業を得るために変化さ
せようとする場合、中継貯槽３の出側、または炉
頂バンカー６の入側で装入原料のバンカー６に装
入される順にもとづく粒度変化を予め把握する必
要がある。このため、中継貯槽３から排出された
原料は非接触式原料粒度測定装置により、その粒
度測定を行う。この測定法はTVカメラ等で直接
原料層表面を撮影し、撮像したものを画像処理装
置により画像処理して行う方法、 または装入ベルトコンベヤに原料が供給される
箇所、あるいは排出される箇所で原料を一部サン
プリング採取し、これを別のコンベア等の移送手
段で移送し、適当な原料落下箇所を設け、原料粒
子群が重ならない独立した状態でTVカメラ等で
撮影し、画像処理装置で画像処理して粒度測定を
行う方法、 さらにまた、装入コンベヤ４上にレーザー発信
受信器を設けて、レーザー発信器〜受信器間の距
離を測定する方法を使う。

以上のようにして、中継貯槽３から排出される
装入原料の粒子径変化を非接触法で測定し、その
値をもとに中継貯槽３または炉頂バンカー６内に
設けられた整流板７または逆Ｖシユート８，９を
使つて炉頂バンカー６内の装入原料堆積状態を炉
内に装入したときに望ましい炉半径方向の粒度を
呈するように装入するための準備をすることがで
きるのである。

なお、この発明の延長にあるものとして、上記
粒子径変化の測定を原料貯槽後の集合コンベヤ２
で行い、中継貯槽３内装入原料の堆積状態を調節
しておいても、最終的な炉内での粒度分布調整装
入が可能であるが、この方法は炉頂バンカー６内
堆積状態調節に合わせて行うと効果が顕著であ
る。

実施例 高炉容積約4500cm³、中継貯槽の容積および炉頂
バンカー６の容積約100cm³（鉱石装入量約140t）
のベルレス高炉において、粒子径が５〜50mmの鉱
石を装入して操業したときの実施例を以下に示
す。

中継貯槽内が第１１図イに示すような堆積状態
であるときに排出した場合の装入コンベアー上の
粒径変化を、レーザーを使う非接触式粒度測定装
置により測定したところ、第１４図のB₁線の状
態であつた。そして炉頂バンカー内を第７図Ｃの
ように整流板を小面積として原料の排出をした。
そのときの粒径変化は第１５図のB₁線で示すよ
うになり、細粒が炉壁側粗粒が炉中心側に分配さ
れた。そのときのガス分布は第１６図のB₁線に
示すような分布となつて、高炉の操業状態は中心
流が強過ぎ不安定の状態であつた。

そこで中継貯槽での堆積状態を第１１図のよう
に衝突板１０を移動させて原料を排出した。この
とき排出原料の粒子径変化は第１４図のB₂線の
ようになり、第７図Ｇのような堆積状態になつ
た。そして、炉頂バンカーから排出される粒子径
変化は、第１５図のB₂線のようになつた。その
結果炉壁側において前者に比べ粒子径がやや大き
くなり、炉中心側において前者に比べ粒子がやや
小さくなり、この状態におけるガス分布は第１６
図のB₂線に示すような分布となつて、高炉の操
業状態が安定してきた。

しかし、その後中継貯槽排出側原料の粒子径が
小さくなつてきた。このときの炉頂ガス分布は第
１６図のB₂線に示すようになつたので、排出粒
子径変化は、第１４のB₃′線になるから、炉頂バ
ンカーの整流板を第７図Ｆのように大面積として
排出した。このときの粒度変化は、第１５図の
B₃線のようになり、以前の状態に比べ炉壁側に
やや粗粒、炉中心側にもやや粗粒が分配され、ガ
ス分布は第１６図のB₂線に示すような分布とな
つて長期に高炉の操業状態を安定させることがで
きた。

このように本発明は中継貯槽内装入原料の堆積
状態を調整し、ひきつづき排出後のコンベアー上
における粒度を非接触式測定手段で測定し、炉頂
バンカーにおける装入原料の堆積状態が前記粒度
測定結果と炉内ガス分布の挙動にもとづいて選ば
れる炉半径方向の最適粒度分布にするために必要
な形態になるように、バンカー内の整流手段で堆
積および／もしくは排出順を調整し、排出時の経
時的な粒径変化を調整しながら装入を行うもので
ある。

なお前記実施例では主として中継貯槽の出側の
粒度を測定して堆積状態の調整や炉頂バンカーの
排出順の調整をする方法について述べたが、原料
貯槽群、中継貯槽、炉頂貯槽などの各種貯槽の堆
積状態、排出順の調整、粒度測定などを任意に組
合わせて行えばさらにきめ細かな原料の装入ある
いは操業ができるのは言うまでもない。

以上説明したように本発明によれば、中継貯槽
あるいは炉頂バンカー内の原料の堆積状態と、排
出順の調整を行うことによつて、炉内に供給され
る原料の粒度分布を操業状態に応じた任意のもの
に調整することができ、高炉操業を長期に安定さ
せるのに有効である。しかも、そのときの社会経
済情勢に応じて採用される低燃料比操業や高出銑
比操業など各種の操業志向の変化に即応した装入
方法に変えることができるし、こうした操業志向
が変化しても安定した高炉操業を行うことが可能
である。

更にまた、本発明はコンベヤー上で予め粒度測
定を行うから、その測定結果を原料の整流工程に
フイードバツクし、原料貯槽１に供給される原料
の粒度の操業に適した範囲に任意に調整すること
ができる。従つて、安定した高炉操業を長期に維
持することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はベルレス装入装置を有する原料装入設
備の略線図、第２図は原料排出時の粒度分布を示
すグラフ、第３図イ，ロは中継貯槽へ供給する原
料の粒子径分布と排出順の粒子径変化を示すグラ
フ、第４図イ，ロは衝突板位置による原料落下の
模様を示す略線図、第５図は炉頂ガス成分分布の
グラフ、第６図は炉頂バンカー排出時の粒子径変
化の模様を示すグラフ、第７図イ，ロは中継貯槽
と炉頂バンカーにおける各種原料堆積状態の例を
示す略線図、第８図イ，ロは中継貯槽排出粒子の
粒子径変化グラフ、第９図イ，ロは炉頂バンカー
排出粒子の粒子径変化のグラフ、第１０図および
第１１図のイ，ロは、それぞれ貯槽内シユートと
原料流れ、堆積状態の関係を示す略線図、第１２
図および第１３図のイ，ロはそれぞれ貯槽内シユ
ートと原料流れ、堆積状態の関係を示す略線図、
第１４図は本発明実施例における中継貯槽排出原
料の粒子径変化のグラフ、第１５図は実施例での
炉頂バンカー排出原料の粒子径変化のグラフ、第
１６図は実施例での炉頂ガス成分の分布を示すグ
ラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の原料貯槽、中継貯槽から排出される装
   入原料を、装入コンベヤを介して一旦炉頂バンカ
   ー内に貯留した後に炉内に装入するに当り、少な
   くとも炉頂バンカー内における上記装入原料の堆
   積状態を、炉況に応じて選ばれる炉半径方向の最
   適粒度分布にするために必要な形態で貯留してお
   くことを特徴とする高炉の原料装入方法。 ２ 複数の原料貯槽、中継貯槽から排出される装
   入原料を装入コンベヤを介して一旦炉頂バンカー
   内に貯留した後に炉内に装入する方法において、
   まず上記中継貯槽内装入原料の堆積状態を調整
   し、ひきつづき上記炉頂バンカー内における上記
   装入原料の堆積状態が、炉況に応じて選ばれる炉
   半径方向の最適粒度分布にするために必要な形態
   になるようにバンカー内の整流手段で堆積およ
   び／もしくは排出順を調整し、排出時の経時的な
   粒径変化を調整しながら装入を行うことを特徴と
   する高炉の原料装入方法。