JPH11117007A

JPH11117007A - 高炉操業方法

Info

Publication number: JPH11117007A
Application number: JP28197197A
Authority: JP
Inventors: Junpei Kiguchi; 淳平木口; Yoshiyuki Matsui; 良行松井; Yoshio Kimura; 吉雄木村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-04-27
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: JP3522508B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結鉱とペレットとからなる高炉装入物のペ
レット配合割合が高くても高炉の中心部の還元停滞を防
止して、低燃料費で安定操業を行う。【解決手段】焼結鉱の配合率の増大効果は、その増大
に伴って単調に増大するのではなく、７０Ｗｔ％以上に
なって初めてペレット単独の性質が変化するので、還元
条件が良好でない高炉の中心部に７０Ｗｔ％以上の焼結
鉱と残ペレットとからなる高炉装入物を装入し、還元条
件が良好な周辺部に７０Ｗｔ％以上のペレットと残焼結
鉱とからなる高炉装入物を装入すれば、低燃料費でも高
炉の中心部と周辺部との還元停滞を効果的に防止するこ
とができるので、高炉の安定操業が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はベルレス式の装入装
置で高炉に高炉装入物を装入する高炉操業方法の改善に
関し、特にペレットを多く含む高炉装入物を装入した高
炉操業に際して、高炉の安定操業を維持する上において
最適な高炉操業方法の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、高炉に装入されるペレッ
トと焼結鉱との物理的、化学的性質は異なっている。先
ず、第一にペレットは形状が丸いため焼結鉱よりも安息
角が小さく、高炉の炉頂から装入すると炉中心部へ流れ
込んで高炉の中心部の通気性を悪化させるので、ガス流
は不安定な周辺流になる傾向がある。第二に、ペレット
は焼結鉱よりも気孔率が小さいため、還元ポテンシャル
が低いと還元停滞を起こし高温性状が悪化し易くなると
いう傾向がある。

【０００３】そのため、ペレット装入による高炉操業で
は、ペレットの装入量が多くなると通気障害が発生し、
高炉内におけるガス流分布が不安定になるので、高炉の
安定操業が困難になる。一般に、高炉の安定操業を維持
すると共に、高炉の炉体を保護するためには、高炉内の
ガス流が中心流になるように維持し続けることが極めて
重要である。

【０００４】より詳しくは、ガス流分布が不安定になる
と、高炉の径方向において、高炉装入物の還元に必要な
ガス量を確保できない個所が生じる。このようなガス量
不足個所を通過した高炉装入物が高炉の下部に降下して
くると、未還元溶融物の融着による通気障害が発生し、
棚吊り、スリップ等による炉況悪化や炉熱低下を誘発す
る。これと同時に、ガス流は周辺流となる傾向を示し出
し、亜鉛、アルカリを含んだ高温のガスが炉内壁に沿っ
て上昇していくので、炉体煉瓦、ステーブ等の炉体冷却
設備の損傷を誘発する。このような不具合を避けるため
に、従来から高炉装入物の種々の装入方法が提案されて
いる。

【０００５】例えば、特開昭５８−１５７９０５号公報
あるいは特公平３−１４８８３号公報には、ペレットを
高炉の径方向に均一に分布させるのが望ましいと考え、
事前にコンベヤベルト上や原料堆積ホッパー内において
ペレットと他鉱石とを均一に混合させて高炉に均一に装
入することが開示されている。（従来例１）

【０００６】また、特開平２−２５４１１２号公報ある
いは特公昭５７−４５２８８号公報には、ペレットまわ
りの還元ポテンシャルを高めるために、ペレット層中に
炭材あるいは高反応性コークス（例えば、小粒コークス
等）を混合することが開示されている。（従来例２）

【０００７】また、特公平２−５１９６２号公報あるい
は特公昭５９−１０４０４号公報には、ガス流分布の安
定化を図るために、ベルアーマー式、ベルレス式の装入
装置により、コークスを高炉の径方向の中心側に、鉱石
をその周辺側に装入することを基本として、高炉の径方
向の鉱石層とコークス層との層厚比Ｏ／Ｃの調整を確実
に行うことによって、高炉の中心部に適正なガス流が発
生するようにすることが開示されている。（従来例３）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ペレットを多量に配合
した焼結鉱とペレットとからなる高炉装入物を装入する
高炉操業の場合、上記のとおり、ペレットの持つ欠点を
補うと共に、ガス流分布の安定化を図るために、ペレッ
トと焼結鉱とを均一に混合して装入装置で装入し、鉱石
層とコークス層との層厚比Ｏ／Ｃの調整を行うことが基
本になっている。実際の高炉操業では、ペレット配合率
（％）に対する燃料比（ｋｇ／ｔ）の関係説明図の図７
に示すように、ガス流分布に多少の変動が生じても安定
操業を第一に考え、コストアップにはなるものの、鉱石
の還元に悪影響を与えないように予め燃料比を大きくし
て、高炉全体の通気性と還元ポテンシャルとを上げるよ
うにしている。ところで、低コスト、高生産性を狙うた
めには、コークス比や燃料比の低減が必須要件である。
そのため、上記従来例に係る高炉装入物の装入方法、ガ
ス流分布制御では、実操業結果が示しているように燃料
比の低減に限界があり、より低コスト、高生産性という
目的を達成することができない。また、高反応性コーク
スをペレット層中に混入すれば、コークススリットとし
てのコークス量を減らさなければならないので、高反応
性コークスの混入量にも限界がある。

【０００９】従って、本発明の目的とするところは、焼
結鉱とペレットからなる高炉装入物のペレットの配合割
合が高くても、高炉全体の通気性と還元ポテンシャルと
を確保し得て、しかも低燃料比で安定操業を行うことを
可能ならしめる高炉操業方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者等は、高炉の径方
向の各還元条件の相違と高炉装入物の性状とに着目し
て、それぞれの還元条件に見合った高炉装入物を分配装
入することを考えた。そして、基本的なガス流は中心流
として維持し続けなければならないので、ガス流分布が
中心流として維持されているときの高炉の径方向のそれ
ぞれの還元条件に対して、還元停滞を起こさないための
ペレットと焼結鉱との配合割合を明確にして本発明をな
したものである。

【００１１】従って、上記課題を解決するために、本発
明の請求項１に係る高炉操業方法が採用した手段の要旨
は、焼結鉱とペレットとをベルレス式の装入装置により
高炉に装入して、高炉内に３０Ｗｔ％以上のペレットを
含む焼結鉱とペレットとからなる装入物層をコークステ
ラスの上に形成させると共に、ガス流を中心流にする高
炉操業方法において、７０Ｗｔ％以上の焼結鉱と残ペレ
ットとからなる高炉装入物Ａを高炉内半径Ｒの０．６Ｒ
の範囲内の中心部に装入すると共に、７０Ｗｔ％以上の
ペレットと残焼結鉱とからなる高炉装入物Ｂを高炉に装
入された高炉装入物Ａの外側の外周部に装入することを
特徴とする。

【００１２】また、上記課題を解決するために、本発明
の請求項２に係る高炉操業方法が採用した手段の要旨
は、焼結鉱とペレットとをベルレス式の装入装置により
高炉に装入して、高炉内に３０Ｗｔ％以上のペレットを
含む焼結鉱とペレットとからなる装入物層をコークステ
ラスの上に形成させると共に、ガス流を中心流にする高
炉操業方法において、７０Ｗｔ％以上の焼結鉱と残ペレ
ットとからなる高炉装入物Ａを高炉内半径Ｒの０．６Ｒ
の範囲内の中心部に装入し、次に装入するペレットでコ
ークステラスを崩さないようにした後に、ペレットだけ
を高炉に装入された高炉装入物Ａの外側の外周部のコー
クステラス上に装入してペレットテラスを形成させると
共に、このペレットテラスの上に焼結鉱を装入して、前
記高炉装入物Ａの外側の外周部に７０Ｗｔ％以上のペレ
ットと残焼結鉱とからなる高炉装入物Ｂの層を形成させ
ることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、ベルレス式の装入装置を備
えた高炉による本発明の高炉操業方法に係る実施の形態
１を、高炉装入物の望ましい高温性状説明図の図１と、
ガス流が中心流に維持されるときの高炉内温度分布説明
図の図２と、昇温パターンおよびガス組成パターン説明
図の図３と、図３に示す条件における焼結鉱の還元率と
収縮率との説明図の図４と、図３に示す条件におけるペ
レットの還元率と収縮率との説明図の図５と、焼結鉱の
配合率と圧損急上昇温度との関係説明図の図６と、ペレ
ット配合率と燃料比との関係説明図の図９とを参照しな
がら説明する。

【００１４】なお、図１、図４、図５はそれぞれ左側の
縦軸に収縮率と還元率とをとり、右側の縦軸に圧力損失
をとり、横軸に温度をとって示したものであり、図３は
縦軸に温度をとり、横軸に時間（分）をとって示したも
のであり、図６は縦軸に圧損急上昇温度をとり、横軸に
焼結鉱配合率をとって示したものであり、図９は縦軸に
燃料比をとり、横軸にペレット配合率をとって示したも
のである。

【００１５】一般に、高炉装入物の望ましい高温性状、
つまり温度−収縮率、温度−還元率および温度−圧力損
失は、図１においてそれぞれ破線（実線は通常状態を示
している。）で示すように、圧損急上昇温度が高く溶融
開始、終了の温度幅が狭く圧損レベルが低い、いわゆる
高炉内の融着帯幅が狭いものが良好とされている。高炉
装入物の高温性状を、このような高温性状に近付けるた
めには酸化カルシウム、二酸化珪素、酸化マグネシウム
等の含有成分を変化させて高炉装入物を改質してやれば
良いのであるが、成分変更等が困難な場合には使用方法
の工夫、例えば高炉に鉱石と高反応コークス等を混合し
て装入し、還元条件を変更（還元ポテンシャルの増大）
したりして、ペレット粒子間の融着防止を図らなければ
ならないが、コークススリット幅の狭小化の観点から好
ましくない。

【００１６】さて、ガス流が中心流に維持されていると
きの高炉内の温度分布は、図２に示すように、高炉の中
心部では温度勾配が急になっており、周辺部では比較的
緩やかになっている。そこで、このように高炉の中心部
と周辺部とで相違する温度勾配が高炉装入物に与える影
響を確認するために、高炉内の還元条件（高炉の中心近
傍である中心部、中間部および周辺部の温度やガス組
成）と高炉装入物（焼結鉱、ペレット）の高温性状との
関係を調べた。

【００１７】先ず、高炉装入物の還元条件については、
実測された高炉内の温度分布を参考にして、高炉の内径
をＲとしたときの高炉の径方向を、０〜０．６Ｒ未満の
範囲の中心部と、０．６Ｒ〜０．８Ｒ未満の範囲の中間
部と、０．８Ｒ〜１．０Ｒの範囲の周辺部との３ゾーン
に分割し、それぞれのゾーンにおける昇温パターンおよ
びガス組成パターンを図３（昇温パターンとガス組成パ
ターンとはともに、中心部は実線で、中間部は破線で、
周辺部は点線でそれぞれ示している。）に示すように定
めた。このような条件下での各ゾーンにおける焼結鉱の
還元率（％）、収縮率（％）および圧力損失（ｍｍＨ₂
Ｏ）は図４に示すとおりであり、またペレットの還元率
（％）、収縮率（％）および圧力損失（ｍｍＨ₂Ｏ）は
図５に示すとおりである。なお、図４，５では、図３と
同様に、中心部は実線で、中間部は破線で、周辺部は点
線でそれぞれ示してある。

【００１８】焼結鉱では、図４に示すように、高炉の中
心部から周辺部にいたるそれぞれの温度条件を変化させ
ても高温性状に大きな影響が認められない。しかしなが
ら、ペレットでは、図５に示すように、昇温速度の増大
に伴って高温性状が悪くなり、特に高炉の中心部では高
温性状が著しく悪化しており、還元停滞が起こっている
ことが示めされている。

【００１９】高炉の中心部における還元停滞を緩和する
手段としては、例えば高炉の中心部に、焼結鉱とペレッ
トとを混合した高炉装入物を装入するということが考え
られる。そこで、焼結鉱とペレットとを混合した高炉装
入物の焼結鉱の配合率と高温性状との関係を調べた。そ
の調査結果は、図６に示すとおりである。

【００２０】この図６によれば、焼結鉱の配合率の増大
効果は、配合率の増大に伴って単調に増大していくので
はなく、焼結鉱の配合率が７０Ｗｔ％以上になって初め
てペレット単独の性質が変化することが判る。これらの
結果から、高炉内に焼結鉱とペレットとからなる高炉装
入物を装入する場合、高炉の中心部の昇温速度が高くペ
レットに対して還元条件が比較的良好でない範囲、つま
り高炉の径方向の０〜０．６Ｒ以内の範囲では７０Ｗｔ
％以上の焼結鉱を配合した焼結鉱とペレットとからなる
高炉装入物Ａを装入すれば良いことになる。

【００２１】従って、上記のような配合割合になる高炉
装入物Ａを高炉に装入することによって、高炉の中心部
の還元条件が比較的良好でない範囲におけるペレットに
起因する還元停滞を防止することができる。勿論、周辺
部の還元条件が良好な範囲では、高炉装入物Ｂのペレッ
ト配合率が７０Ｗｔ％で高いものの、ペレットに起因す
る還元停滞が発生するような恐れがない。なお、還元性
については、図５から良く理解されるように、高炉の
０．６Ｒ〜０．８Ｒ未満の範囲の中間部であっても、０
〜０．６Ｒ未満の範囲の中心部と大きな差はない。しか
しながら、最少限０〜０．６Ｒ以内の範囲では７０Ｗｔ
％以上の焼結鉱を配合した焼結鉱とペレットとからなる
高炉装入物Ａを装入することにより、全体で３０Ｗｔ％
以上のペレットを配合して安定した高炉操業を可能とす
るものである。

【００２２】因みに、この実施の形態１に係る高炉操業
方法における高炉装入物のペレットの配合率は約５６Ｗ
ｔ％である。このように、５６Ｗｔ％のペレットが配合
された高炉装入物を装入して従来法で高炉操業をする
と、図９に示されているように、燃料比は５００〜５２
０ｋｇ／ｔであるが、この実施の形態に係る高炉操業方
法によればペレットの悪影響を防止することができ、あ
たかもオール焼結鉱操業と同様な効果、即ち燃料比は４
９０ｋｇ／ｔで、従来法による場合よりも４％ほどの低
減効果を期待することができる。

【００２３】従って、従来のように燃料比を大きくし
て、高炉全体の通気性と還元ポテンシャルとを上げるま
でもなく、従来よりも低燃料比で高炉全体の通気性と還
元ポテンシャルとを上げ得て、安定操業を行うことがで
きる。なお、ベルレス式の装入装置により高炉の頂部に
設けられたホッパー内の高炉装入物を高炉の径方向の中
心部分に装入する場合には、より急な傾斜角度範囲で旋
回シュートを連続旋回させ、また周辺部に装入する場合
にはより緩やかな傾斜角度範囲で旋回シュートを連続旋
回させるものである。

【００２４】次に、本発明の実施の形態２に係る高炉操
業方法を、５０Ｗｔ％ずつの焼結鉱とペレットとからな
る高炉装入物の高炉の径方向のペレット分布説明図の図
７と、ペレットを多量配合した高炉装入物を高炉の炉壁
側に装入したときの高炉の径方向のＯ／Ｃ分布およびペ
レット分布説明図の図８とを参照しながら説明する。

【００２５】ところで、従来例に係る高炉操業方法のよ
うに、ペレットと焼結鉱とを事前に混合して高炉に装入
すると、図７（各印は装入条件の相違を示すもので、丸
印は旋回シュートの傾動角度や旋回数を変えて高炉の壁
側のＯ／Ｃを小さくした場合を、三角印は壁側のＯ／Ｃ
を大きくした場合を、四角印は壁側のＯ／Ｃを両者の中
間にした場合をそれぞれ示している。）に示すように、
旋回シュートの傾動角度や旋回数を変えて高炉装入物の
落下位置を変更しても、高炉の径方向の中心から内壁に
至るまでほぼ均一な分布となり、高炉の径方向のペレッ
ト分布を変えることができない。また、ペレットが配合
された高炉装入物は高炉内に落下し、装入物層の斜面に
沿って高炉の中心部に流れ込む際に分離現象が起こり、
高炉の中心側では安息角の小さいペレットが比較的多く
なり、その周辺側では逆に焼結鉱が多くなる。

【００２６】このようなことから、目標とする装入物分
布を得て、しかも低燃料比で高炉操業を行うためには、
ペレットと焼結鉱とを事前に混合して高炉に装入するよ
りもペレットと焼結鉱とを別々に分け、高炉の中心側に
おいては高温性状が還元条件によって影響を受け難い焼
結鉱を装入し、その周辺側にペレットを装入する方法が
効果的であると考えられる。

【００２７】そこで、７０Ｗｔ％以上の焼結鉱と残ペレ
ットとからなる高炉装入物Ａを高炉の中心で、かつ高炉
内半径Ｒの０．６Ｒの範囲内に装入し、次に装入するペ
レットでコークステラスを崩さないようにした後に、ペ
レットだけを高炉に装入された前記高炉装入物Ａの外側
の範囲のコークステラス上に装入すると共に、ペレット
テラスの上に焼結鉱を装入して、Ｏ／Ｃが所定の比にな
るように調整した。

【００２８】その結果は、図８に示すとおりであって、
高炉の径方向の実線で示すＯ／Ｃの分布は、ほぼ斜線で
示す目標値の範囲内になり、また高炉の径方向の高炉装
入物のペレット分布は０．６Ｒの範囲内において２０Ｗ
％以下、つまり７０Ｗｔ％以上の焼結鉱分布が得られて
いる。従って、この実施の形態２に係る高炉操業方法に
よれば、高炉の径方向の０．６Ｒの範囲内の焼結鉱分布
が７０Ｗｔ％以上になっているので、上記実施の形態１
と同効である。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
または２に係る高炉操業方法によれば、高炉の中心部の
高炉装入物の還元条件が比較的良好でない範囲、つまり
高炉の径方向の０〜０．６Ｒ未満の範囲では７０Ｗｔ％
以上の焼結鉱を配合した焼結鉱とペレットとからなる高
炉装入物が装入され、また周辺部の高炉装入物の還元条
件が良好な範囲に７０Ｗｔ％以上のペレットを配合した
焼結鉱とペレットとからなる高炉装入物が装入されるの
で、従来のように燃料比を上げるまでもなくペレットに
起因する還元停滞が防止され、高炉全体の通気性と還元
ポテンシャルとを上げて、安定操業を行うことができる
という極めて優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係り、高炉装入物の望
ましい高温性状説明図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係り、ガス流が中心流
に維持されるときの高炉内温度分布説明図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係り、昇温パターンお
よびガス組成パターン説明図である。

【図４】図３に示す条件における焼結鉱の還元率、収縮
率および圧力損失の説明図である。

【図５】図３に示す条件におけるペレットの還元率，収
縮率および圧力損失の説明図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係り、焼結鉱の配合率
と高温性状（圧損急上昇温度）との関係説明図である。

【図７】５０Ｗｔ％ずつの焼結鉱とペレットとからなる
高炉装入物の高炉の径方向のペレット分布説明図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態２に係り、ペレットを多量
配合した高炉装入物を高炉の炉壁側に装入したときの高
炉の径方向のＯ／Ｃ分布およびペレット分布説明図であ
る。

【図９】従来例に係り、ペレット配合率（％）に対する
燃料比（ｋｇ／ｔ）の関係説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結鉱とペレットとをベルレス式の装入
装置により高炉に装入して、高炉内に３０Ｗｔ％以上の
ペレットを含む焼結鉱とペレットとからなる装入物層を
コークステラスの上に形成させると共に、ガス流を中心
流にする高炉操業方法において、７０Ｗｔ％以上の焼結
鉱と残ペレットとからなる高炉装入物Ａを高炉内半径Ｒ
の０．６Ｒの範囲内の中心部に装入すると共に、７０Ｗ
ｔ％以上のペレットと残焼結鉱とからなる高炉装入物Ｂ
を高炉に装入された高炉装入物Ａの外側の外周部に装入
することを特徴とする高炉操業方法。
【請求項２】焼結鉱とペレットとをベルレス式の装入
装置により高炉に装入して、高炉内に３０Ｗｔ％以上の
ペレットを含む焼結鉱とペレットとからなる装入物層を
コークステラスの上に形成させると共に、ガス流を中心
流にする高炉操業方法において、７０Ｗｔ％以上の焼結
鉱と残ペレットとからなる高炉装入物Ａを高炉内半径Ｒ
の０．６Ｒの範囲内の中心部に装入し、次に装入するペ
レットでコークステラスを崩さないようにした後に、ペ
レットだけを高炉に装入された高炉装入物Ａの外側の外
周部のコークステラス上に装入してペレットテラスを形
成させると共に、このペレットテラスの上に焼結鉱を装
入して、前記高炉装入物Ａの外側の外周部に７０Ｗｔ％
以上のペレットと残焼結鉱とからなる高炉装入物Ｂの層
を形成させることを特徴とする高炉操業方法。