JPH02138407A - ベルレス高炉における原料装入方法 - 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〉 この発明は高炉炉口の炉壁側の温度変動を少なくするの
に好適なベルレス高炉における原ｉミｌ装人方法に関す
るものである。

〈従来の技術〉 高炉の原料装入装置とし”ζ、従来のベルタイプのもの
より自由度の大きいベルレスタイプが採用される例が多
くなっている。

ベルレス原料装入設備として、特開昭５６−１５Ｇ８５
８号公報に開示された炉頂に並列に二個のホッパを設け
、交互に原料を排出する並列ホッパ方式が開発されてい
たが、上記特開昭５６−１５６８５８号公報あるいは、
特開昭５６−１５６８５９号公報に述べられているよう
に鉱石用バンカーと、コークス用バンカーの振替により
原料の円周方向バランスが変動することが知られている
。

並列バンカーのこのような円周方向の不均一性を解消す
る目的で開発された設備が特開昭５８−５８２１１号公
報に提案されている。上記特開昭５８−５８２１１号公
報に提案されている技術は中心軸に同一にして上部に貯
蔵ホッパ、下部に固定ホッパを直列に設は原料の円周方
向の重量偏析、粒度偏析を防止することを目的としてい
る。

また、特開昭６１−２０２０８０号公報には、上部の貯
蔵ホッパ内に装入する原料をホッパ内で分布制御し、下
部ホッパ内をマスフロー化することにより装入原料粒度
、１のアンバランスを解消する方法が提案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上下に二段のホッパを有する装入設備が円周方向の均一
性の面から優れていることは装置の特性上明らかである
が、装入物の排出時の粒径の経時的変化を調べたところ
以下の問題があることが明らかになった。

（１）下部ホッパからは最初に粗粒が排出され、高炉の
炉壁部に粗粒が堆積する。一般に炉壁部には細粒が堆積
するのが望ましいとされている。

（２）同一のゲート開度でも粒子の付着水量などの条件
により下部ホッパの排出特性が変化し、炉壁部に堆積す
る粒径が変化し炉況を乱している。

本発明は上記従来技術の問題点を解消し、高炉炉口の炉
壁側の温度変動を少なくすることができるベルレス高炉
における原料装入方法を提供することを目的としている
。

く課題を解決するための手段〉 下部ホッパから排出される原料粒径の経時変化の原因を
調べたところ、４上部ホッパからの下部ホッパへの排出
時間により大きく変化することが明らかになった。すな
わち上部ホッパの流量制御弁を閉方向とし、下部ホッパ
への排出時間を延長すると、下部ホッパから初期に排出
される粒子の粒径が低下することを実験により確認でき
た。

同時に、この時に炉内装入物のレベルを測定するサウン
ジングの埋込み量（装入物装入前後のサランジンブレベ
ルの差）から求めた鉱石、コークスのＮ厚比と炉口部の
装入物上に差し渡した固定ゾンデにより測定した炉壁部
温度の対応関係が変化することがわかった。

これらの知見に基づき、炉壁近傍の粒径を一定の細粒に
制ｆｌするため、本発明ではベルレス高炉の炉頂部にホ
ッパを上下２段に設置し、前記上下２段のホッパにそれ
ぞれ設けた流Ｍｉｌ１節弁から順次排出される原料を分
配シュートを介して高炉内に装入するに際し、予め原料
の粒径毎に炉頂部の炉壁側温度と装入原料の鉱石・コー
クス層厚比との関係を求めておき、前記の関係を用いて
目標とする炉壁側温度および鉱石・コークス層厚比とに
基いて原料の粒径を決定する一方、予め上部ホッパの下
端部に設けた上部流量調節弁の開度と当該上部流量調節
弁から原料がほぼ３０％排出されるときの原料の無次元
平均粒径との関係に基いて前記決定した原料の粒径を満
たす上部流ｆｆ１４ＰＩ節弁の開度を決定して上部ホッ
パから下部ホッパに原料を排出するものである。

また本発明では、上下２段のホッパにそれぞれ設けた流
量調節弁から順次排出される原料を分配シュートを介し
て高炉内に装入する原料１回当りの全装入時間が一定に
なるように上部ホッパの下端部に設けた上部流量調節弁
の決定開度に応じて分配シュートの旋回速度を変更する
ものである。

第２図に垂直２段ホッパ型炉頂装入装置の全体構成を示
した。装入ベルトコンベヤ１から装入された原料はセン
タリングコーン７を経由して上部ホッパ２に一時貯えら
れる。上部ホッパ２の原料は、上部シール弁９を開とし
た後に上部流量調節弁８で流量を制御しながら下部ホッ
パ３に装入される。

その後、同様にして下部ホッパ３の下部流量調節弁１０
を経由して高炉Ｉ２内の所定の位置に分配シュート４を
用いて鉱石とコークスとが交互に装入される。このよう
にして装入された炉内半径方向の鉱石層厚Ｌｏとコーク
ス層Ｌｃとの層厚比■、０／Ｌｃは高炉操業上重要な指
数であり、原料装入時にサウンジング６によって装入前
後の変化から知ることができる。

一方、高炉１２の半径方向の原料の粒度分布は層厚比Ｌ
ｏ／Ｌｃとともに炉内の通気抵抗を左右する因子である
が、粒度そのものを独立して測定する手段は無く、操業
結果としての炉内温度分布を固定ゾンデ５により測定し
て管理している。装入原料の炉壁部の粒径は鉱石水分、
コークス水分により変化し、それを検出、制’＜′ｎで
きないための操業の外乱因子となっていた。

炉壁部近傍には下部ホッパ３から排出される原料の最初
の３０％が堆積しているが、原料の挙動を模型実験で測
定したところこの部分の粒径が上部ホッパ２の流量！Ｉ
！１節ブｆ８により制御できることが明らかになった。

すなわち、第３図に丞すように上部流量ｇＩ！節弁８　
（ＦＣＣ；）の開度が大きくなるにつれ３０％排出時間
の無次元平均粒径が増加することが明らかになった。

炉壁部に細粒を装入しようとすれば上部流量調節弁８の
開度は小さくすれば良いが、排出時間がその分長くなる
ため限界が存在している。炉壁の鉱石層厚Ｌｏとコーク
ス層ｒ￥Ｌｃとの層厚比り。

／１、Ｃに対応して適当な流量調節弁８の開度を設定す
る必要がある。

固定ゾンデ５により測定した炉壁部温度とサウンジング
６を用いて測定した鉱石・コークス層厚比Ｌｏ／Ｌｃの
関係が、同一の原料条件で上部流量調節弁８０開度によ
りどのようムこ変化するのかを検討したのが、第４図で
ある。

第４図に示すように同一の鉱石・コークス層厚比Ｌｏ／
Ｌｃでも炉壁部のガス流量が原料の粒径により異なるの
で、流量調節弁日の開度が増加すると排出される原料の
粒径が大きくなるために固定ゾンデ５の温度は上昇する
。従って、第４図から目標とする炉壁側温度と鉱石・コ
ークスの層１γ比Ｌｏ／Ｌｃが分れば原料の粒径を求め
ることができる。このようにして求めた原料の粒径に基
づき、第３図から３０％排出時間時の上部ホッパ２の流
量′！Ｊ１節弁（ＦＣＣ）８の開度を決定することがで
きる。

このような原理を用いて上部流ｆｆ１１ｍ節弁８の開度
を決定した場合の問題点は流量調節弁８を結果的に絞る
ために単位時間当たりの装入回数が低下し、生産量が減
少することであるが、それは以下の如くにして防止され
る。

上部ホッパ２から下部ホッパ３への排出時間は通常１５
〜２０秒であり、一方下部ホツバ３から炉内への１回の
装入に要する時間約１８０秒に比較すると大きくはない
、しかし、流量ｇＪ！Ｉ節弁８の開度を低下させ粒径を
低下させる場合には、排出時間が１００秒程度までのび
るのでそのままでは装入回数が低下することになる。炉
内への装入時間１８０秒のうち約１１０秒は分配シュー
ト４での排出が占めているためこの時間を短縮すること
で装入回数の低下を防止できる。

分配シュート４の旋回回数は分布制御の精度上一定に保
つ必要があるため、旋回速度ωを変更することにより全
装入回数を一定に保つ、すなわち、上部ホッパ２から下
部ホッパ３および下部ホッパ３から高炉１２内への装入
時間ｔ　ｔｏＬａｌが一定になるように分配シュート４
の旋回速度ωを上部流量調節弁８の開度に応じた排出時
間Δｔ　ｕｐｐｅｒ　（秒）に基づいて（１）式を用い
て決定する。

Ｌ　ｔｏｔａｌ　＝＝ω・Ｎ＋ΔＬ　ｕｐｐｅｒ十Δｔ
ｏ−・・・・−−（１）ω：分配シュー１旋回速度（秒
／回） Ｎ：分配シュート旋回数（回） Δｔｏ：その他の時間（秒） 〈実施例〉 以上説明した基本的な考え方に基づいて構成された、本
発明に係るベルレス高炉における原料装入方法の実施例
を第１１１；！！に従って説明する。

第１図において、データ処理部は固定ゾンデによる高炉
炉頂の測定温度をＡ／Ｄ変換し、平均化、指数化すると
共に炉頂温度補正する部分と、サウンジングの挿入深度
データを△／Ｄ変換し、鉱石・コークス層厚比Ｌｏ／１
．．ｃを平均指数化処理する部分と、第３図および第４
図に基いて説明した原理に従って平均化・指数化した炉
頂温度補正値と鉱石・コークス層厚比Ｌｏ／Ｌｃの計算
による平均指数化処理値を用いて上部流量ｉ調節弁（Ｆ
ＣＣ）８の開度設定を行う上部流量調節弁開度演算部と
、目標炉壁側温度および鉱石・コークス層厚比Ｌｏ／Ｌ
ｃの入力部とからなっている。

目標炉壁側温度および鉱石・コークス層厚比り。

／Ｌｃ入力部に入力された目標炉壁側温度および鉱石・
コークス層厚比Ｌｏ／Ｌｃに基づき第４図から必要とさ
れる上部ホッパ２の下部に設けた流量調節弁（ＦＣＣ）
８から３０％排出時の平均粒径ｄｐ３゜を算出する。平
均粒径ｄ　ｐｓｅが決まれば第３図を用いて上部流量調
節弁（ＦＣＣ）８の開度を設定する。

上部流量調節弁（ＦＣＣ）８の開度が設定されると上部
ホッパ２から下部ホッパ３への排出時間Δｔ　ｕｐｐｅ
ｒが決まる。そこでこの排出時間△【ｕｐｐｅｒに基い
て前述（１）式から上部ホッパ２から下部ホッパ３への
装入時間Δｔ　ｕｐｐｅｒおよび下部ホッパ３から高炉
１２内への装入時間ω・Ｎとその他の必要時間Δｔｏを
合計した装入時間Ｌ　ｔｏｔａｌが一定になるように分
配シュート４の旋回速度ωを計算する。

そして上記手順によって設定された上部流量調節弁（Ｆ
ＣＣ；）８の開度および分配シュート４の旋回速度並び
に分配角度に従って原料を装入すれば鉱石・コークス層
厚比Ｌｏ／Ｌｃと炉壁部の原料粒度を精度よく管理する
ことができる。

固定ゾンデの炉壁部温度は本発明での管理目標であり、
日間の変動を防止することにより安定したガスの炉壁流
を確保できる。

第５図に本発明を適用した場合の炉壁部の鉱石・コーク
ス層厚比Ｌｏ／Ｌｃと炉壁部温度の日間変動を示した０
本発明適用以前の従来法では炉壁部の鉱石・コークス層
ｊ′！、比Ｌｏ／Ｌｃと原ｆｉｌの粒径を独立に変更す
る手段が無（、粒径が装入物の性状等の変化により知ら
ないうちに変化していた。

そのため炉壁部の固定ゾンデの温度を一定に管理するた
めに鉱石・コークス層厚比Ｌｏ／Ｌｃを変更するので結
果としてＬｏ／Ｌｃの変動が大きくなっていた。

本発明を適用後は、炉壁温度の変化がＬｏ／Ｌｃの変化
なのか、あるいは粒径の変化なのかを明確に区別でき目
標となる鉱石・コークス層厚比り。

／Ｌｃおよび炉壁温度に管理することができる。

その結果として炉壁部温度、鉱石・コークス層Ｊ７比Ｌ
ｏ／Ｌｃの日間変動が大幅に低下した。

最初の期間では、上部ホッパの流ｆｆｌ調節弁（ＦＣＣ
）のみを制御し旋回シュートの旋回速度を一定で環２業
を行なったため、最大装入回数（回／日）が約１２０回
／日からｌＯＯ回／日と大幅に低下した。そこで、旋回
速度ωをΔｔ　ｕｐｐｅｒの関数として定める可変旋回
速度制御を実施したところ、最大装入回数（回／日）は
元の１２０回７日に回復させることが可能となった。

〈発明の効果〉 以上述べた如（本発明によれば、炉壁側の粒径を一定に
できるので、炉壁部の温度、鉱石・コークス層厚比Ｌｏ
／Ｌｃが安定し、溶銑成分の安定、炉壁の熱負荷の安定
による高炉寿命の延長など多大な経済的効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すフローダイヤグラム、第
２図は本発明に係る垂直２段ホッパ型ベルレス炉頂装置
を示す全体概略図、第３図は上部ホッパの流量調節弁（
ＦＣＣ）開度と３０％排出時間時の原料平均粒径との関
係を示すグラフ、第４図はサウンジングを用いて測定し
た炉壁側の鉱石・コークス層厚比１、ｏ／Ｌｅと固定温
度で測定した炉壁部温度と原料粒度との関係を示すグラ
フ、第５図は固定ゾンデ炉壁部温度、炉壁部Ｌｏ／Ｌｃ
および最大装入回数の日間変動を示すグラフである。 ｌ・・・装入ベルトコンペ・１・、２・・・上部ホッパ
、３・・・下部ホッパ、　　　　　４・・・分配シュー
ト、５・・・固定ゾンデ、　　　　　６・・・サウンジ
ング、７・・・センタリングコーン、 ８・・・上部流量制御弁（ＦＣＣ）、 ９・・・上部シール弁、　　１０・・・下部流量制御弁
、ｌｌ・・・下部シール弁、 １２・・・高炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベルレス高炉の炉頂部にホッパを上下２段に設置し
   、前記上下２段のホッパにそれぞれ設けた流量調節弁か
   ら順次排出される原料を分配シュートを介して高炉内に
   装入するに際し、予め原料の粒径毎に炉頂部の炉壁側温
   度と装入原料の鉱石・コークス層厚比との関係を求めて
   おき、前記の関係を用いて目標とする炉壁側温度および
   鉱石・コークス層厚比とに基いて原料の粒径を決定する
   一方、予め上部ホッパの下端部に設けた上部流量調節弁
   の開度と当該上部流量調節弁から原料がほぼ３０％排出
   されるときの原料の無次元平均粒径との関係に基いて前
   記決定した原料の粒径を満たす上部流量調節弁の開度を
   決定して上部ホッパから下部ホッパに原料を排出するこ
   とを特徴とするベルレス高炉における原料装入方法。 ２、上下２段のホッパにそれぞれ設けた流量調節弁から
   順次排出される原料を分配シュートを介して高炉内に装
   入する原料１回当たりの全装入時間が一定になるように
   上部ホッパの下端部に設けた上部流量調節弁の決定開度
   に応じて分配シュートの旋回速度を変更する請求項１記
   載の方法。