向高爐裝入原料的方法

向高爐裝入原料的方法
【專利摘要】一種向高爐裝入原料的方法，使用旋轉溜槽將燒結礦、顆粒、塊狀礦石這樣的礦石類原料以及焦炭這樣的高爐裝入原料向高爐內裝入，在該高爐作業方法中，在通過將混合上述礦石類原料和上述焦炭作為混合原料向高爐內裝入，而在高爐內的規定區域形成混合層時，使上述混合原料向高爐內的排出速度為1.5t/s以上，由此使混合層的均勻性提高。
【專利說明】向高爐裝入原料的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及利用旋轉溜槽向爐內裝入原料的向高爐裝入原料的方法，特別是實現礦石類原料和焦炭的混合層的均勻化的方法。

【背景技術】
[0002]對高爐而言，一般將燒結礦、顆粒、塊狀礦石等礦石類原料和焦炭從爐頂層狀地裝入，通過風口流入燃燒氣體而獲得生鐵。被裝入的作為高爐裝入原料的焦炭和礦石類原料從爐頂向爐下部下降，從而引起礦石的還原和原料的升溫。礦石類原料層由于升溫和來自上方的負荷而一邊填充礦石類原料間的空隙一邊緩緩地變形，在高爐的軸部的下方，通氣阻力非常大，形成氣體幾乎不流動的熔融層。
[0003]以往，向高爐的原料裝入是將礦石類原料和焦炭交替地裝入，在爐內礦石類原料層和焦炭層交替地成為層狀。另外，在高爐內下部存在稱為熔融帶的區域，即礦石軟化熔融了的通氣阻力大的礦石類原料層和源自焦炭的通氣阻力較小的焦炭夾縫層混合存在的區域。
[0004]該熔融帶的通氣性對高爐整體的通氣性影響很大，對高爐的生產效率進行控速。在進行低焦炭操作的情況下，能夠想到由于所使用的焦炭量減少從而焦炭夾縫層變得非常薄。
[0005]已知為了改善熔融帶的通氣阻力，向礦石類原料層混合焦炭的方法有效，為了獲得適當的混合狀態有很多研究成果。
[0006]例如，專利文獻I中，在無料鐘高爐，向礦石料斗的下游側的礦石料斗裝入焦炭，在輸送機上向礦石上層疊焦炭，并將它們裝入爐頂料倉，從而將礦石和焦炭經由旋轉溜槽裝入高爐內。
[0007]然而，在專利文獻I中，由于在爐頂料倉使礦石和焦炭混合，因此存在在爐頂料倉內產生偏析、無法正確地維持鐵礦石和焦炭的混合比率的問題。
[0008]另外，專利文獻2中提出將礦石和焦炭分別地貯存于爐頂的料倉，將焦炭和礦石同時地混合裝入的方法。
[0009]然而，未特別考慮原料被裝入爐內后的焦炭和礦石的分離，因此會擔心原料裝入后的粗粒和細粒的偏析引起焦炭和礦石分離。
[0010]并且，專利文獻3中，為了防止高爐操作的熔融帶形狀的不穩定性以及中心部附近的氣體利用率的降低，實現安全操作和熱效率的提高，在高爐的原料裝入方法中，將全部礦石和全部焦炭完全混合后裝入爐內。
[0011]然而，專利文獻3所記載的技術記載了沒有焦炭夾縫層的高爐，但對高爐的原料裝入方法沒有具體說明，裝入物混合率的控制方法不清楚。
[0012]然而，之前在專利文獻4中，
【發明者】們提出了一種使焦炭夾縫層不存在就能使通氣阻力提高的向高爐裝入原料的方法，“一種向高爐裝入原料的方法，利用旋轉溜槽進行燒結礦、顆粒、塊狀礦石這樣的礦石類原料以及焦炭這樣的高爐裝入原料的向高爐內的裝入的高爐的作業方法，上述方法的特征在于，將上述高爐裝入原料裝入上述高爐時，在軸心部形成中心焦炭層，在該中心焦炭層的外側以不產生焦炭夾縫層的方式形成使上述礦石類原料以及焦炭混合后的混合層”。
[0013]專利文獻1:日本特開平3 - 211210號公報
[0014]專利文獻2:日本特開2004 - 107794號公報
[0015]專利文獻3:日本特公昭59 - 10402號公報
[0016]專利文獻4:日本特開2012 - 97301號公報
[0017]通過前述專利文獻4的開發，高爐內的通氣性大幅度地提高，從而穩定的高爐操作成為可能。


【發明內容】

[0018]本發明涉及上述專利文獻4所記載的技術的改進，在混合層的形成時，實現進一步的均勻化，使更穩定的高爐操作的實施成為可能。
[0019]那么，
【發明者】們為了在高爐內的混合層的形成時，實現進一步的均勻化而進行了很多研究。結果獲得了如下新發現，即，通過提高混合原料向高爐內的排出速度，大幅度地提高混合層的均勻化。
[0020]本發明立足于上述發現。
[0021]S卩，本發明的主要構成如下。
[0022]1.一種向高爐裝入原料的方法，
[0023]使用旋轉溜槽將燒結礦、顆粒、塊狀礦石這樣的礦石類原料以及焦炭這樣的高爐裝入原料向高爐內裝入的高爐作業方法，其特征在于，
[0024]在通過將混合上述礦石類原料和上述焦炭作為混合原料向高爐內裝入，而在高爐內的規定區域形成混合層時，使上述混合原料向高爐內的排出速度為1.5t/s以上。
[0025]2.根據技術方案I所述的向高爐裝入原料的方法，技術方案2所述的方法的特征在于，
[0026]具備:配設于上述高爐的爐頂的至少2個爐頂料倉、以及配設于各爐頂料倉的排出口的集合料斗，上述集合料斗將從上述爐頂料倉排出的原料混合而向上述旋轉溜槽供給，
[0027]在上述爐頂料倉中的I個或者2個中，分別貯存上述礦石類原料或者使上述礦石類原料和上述焦炭混合后的混合原料中的任一個或者二者，在剩余的爐頂料倉中的I個中貯存上述焦炭，在形成上述混合層時，將上述焦炭和上述礦石類原料以及/或者混合原料同時從上述爐頂料倉排出，在上述集合料斗混合并向上述旋轉溜槽供給。
[0028]3.根據技術方案I或2所述的向高爐裝入原料的方法，技術方案3所述的方法的特征在于，
[0029]將上述高爐裝入原料裝入高爐內時，在高爐的軸心部形成中心焦炭層。
[0030]根據本發明，在向高爐內裝入將礦石類原料和焦炭混合后的混合原料，在高爐內形成混合層時，能夠實現混合層的進一步的均勻化，因此能夠實施更穩定的高爐作業。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是示出包含爐頂料倉的原料裝入狀態的示意圖。
[0032]圖2是示出對礦石類原料的高溫性狀進行測定的實驗裝置的示意結構圖。
[0033]圖3是示出以焦炭粒子直徑作為參數的向礦石類原料的焦炭的混合比例和最大壓力損失比例的關系的曲線圖。
[0034]圖4是示出對比料倉內混合和同時排出混合的情況下裝入原料中的焦炭的混合率的隨時間變化的曲線圖。
[0035]圖5是示出在同時排出條件下使排出速度變化時的遍及爐徑向的焦炭混合率的變化的曲線圖。
[0036]圖6是示出使同時排出時的排出速度各種變化的情況下的混合率的變化的曲線圖。

【具體實施方式】
[0037]以下，基于附圖對本發明的一個實施方式進行說明。
[0038]基于圖1，根據專利文獻4對將礦石類原料以及焦炭裝入高爐內的具體的裝入要領進行說明。
[0039]此外，在該例中，在爐頂料倉12b貯存礦石類原料以及焦炭的混合原料，在爐頂料倉12a僅貯存焦炭，在爐頂料倉12c僅貯存礦石類原料。
[0040]其中，優選，在貯存于爐頂料倉12b的混合原料中，焦炭量調整到全部焦炭量的30質量％以下。這是因為若被混合的焦炭量是全部焦炭量的30質量％以下，則貯存于爐頂料倉12b時，焦炭與礦石類原料之間不產生大的偏析，能夠使通過旋轉溜槽16形成的礦石類原料和焦炭的混合層的混合率大致均勻。
[0041]與此相對,若焦炭量超過全部焦炭量的30質量％ ,貝U容易產生由比重差以及粒子直徑差引起的偏析，貯存于爐頂料倉12b時，焦炭與礦石類原料的偏析變大，局部產生僅礦石類原料存在的區域或者僅焦炭存在的區域。
[0042]那么，為了裝入來自爐頂料倉的原料，將從爐頂料倉12a?12c通過流量調整門13被調整為規定的流量排出的焦炭、混合原料以及礦石類原料在集合料斗14混合并向正下方的無料鐘式裝入裝置15運送，從而通過該無料鐘式裝入裝置15的旋轉溜槽16裝入高爐10內。
[0043]這里，對旋轉溜槽16被逆傾動控制為以高爐10的軸心為中心旋轉的同時從高爐10的軸心部向爐壁側傾動，以所謂的逆傾動控制方式進行原料裝入的情況進行說明。
[0044]另外，對在高爐的軸心部形成中心焦炭層的情況進行說明。
[0045]那么，旋轉溜槽16被逆傾動控制為以高爐10的中心軸為中心旋轉的同時從高爐10的爐中心的軸心部側向爐壁側傾動，以從爐頂料倉12排出的高爐裝入原料向與從爐中心側向爐壁側相反的方向進行裝入的逆傾動控制方式進行原料裝入。
[0046]此時，在旋轉溜槽16傾動為大致垂直狀態即初期裝入狀態下，關閉爐頂料倉12b以及12c的流量調整門13，僅打開爐頂料倉12a的流量調整門13，僅將貯存于該爐頂料倉12a的焦炭向旋轉溜槽16供給，如圖1所示，在軸心部形成中心焦炭層12d。
[0047]之后，使旋轉溜槽16緩緩地向水平方向側傾動，中心焦炭層12d的形成結束時，以規定比率使剩余的2個爐頂料倉12b以及12c的流量調整門13開口，將從爐頂料倉12a排出的焦炭、從爐頂料倉12b排出的混合原料以及/或者從爐頂料倉12c排出的礦石類原料同時向集合料斗14供給。因此，焦炭和礦石類原料在集合料斗14被完全地混合后被向旋轉溜槽16供給，如圖1所示那樣，在高爐10內的中心焦炭層12d的外側，焦炭和礦石類原料存在大致均勻的混合率從而形成不產生焦炭夾縫層的混合層12e。
[0048]這里，對中心焦炭層12d以及混合層12e的焦炭量而言，中心焦炭層12d的焦炭量被設定為每次裝料的焦炭全部裝入量的5?30質量％左右，而混合層12e的焦炭量被設定為全部焦炭量的70?95質量％左右。
[0049]此外，優選，形成中心焦炭層的區域在使高爐軸心部為O、爐壁部為I的高爐的無綱量的半徑下為O以上到0.3以下。理由是通過使焦炭的一部分集中在爐軸心部，能夠有效地改善軸心部的通氣性以及高爐整體的通氣性。
[0050]此外，優選，為了形成中心焦炭層而被裝入的焦炭量為每次裝料的焦炭裝入量的5?30質量％左右。換句話說,若向軸心部的焦炭裝入量不到5質量％,則軸心部周邊的通氣性的改善不充分，而在使高于30質量％的焦炭集中在軸心部的情況下，不僅在混合層使用的焦炭量降低，而且氣體過多地流過軸心部還是會導致爐體的散熱量增加。優選10?20質量％。
[0051]而且，在高爐10內從下部到上部依次形成由中心焦炭層12d以及混合層12e構成的層。
[0052]這樣，通過依次層疊由中心焦炭層12d以及混合層12e構成的層，在高爐10內的軸心部從高爐下部向高爐上部形成通氣阻力小的中心焦炭層12d,在其周圍形成焦炭與礦石類原料混合后的混合層12e。
[0053]因此，
【發明者】們為了證實上述效果，使用圖2所示的實驗裝置，模擬高爐內的原料還原、升溫過程，調查其通氣阻力的變化。
[0054]對該實驗裝置而言，在圓筒狀的爐體31的內周面配置有爐芯管32，在該爐芯管32的外側配置有圓筒狀的加熱用加熱器33。在爐芯管32的內側、由耐火材料構成的圓筒體34的上端配置有石墨制坩堝35，裝入原料36被裝入上述坩堝35內。通過經由穿孔棒37連結的負荷施加裝置38從上部對上述裝入原料36施加負荷，使其成為與高爐下部的熔融層相同程度的狀態。在圓筒體34的下部設有滴下物取樣裝置39。
[0055]經由坩堝35下部的圓筒體34向坩堝35運送由氣體混合裝置40調整后的氣體，通過坩堝35內的裝入原料36后的氣體在氣體分析裝置41被分析。在加熱用加熱器33配設有加熱溫度控制用的熱電偶42，邊利用該熱電偶42測定溫度邊利用未圖示的控制裝置對加熱用加熱器33進行控制，由此將坩堝35加熱到1200?1500°C。
[0056]這里，作為被裝入坩堝35內的裝入原料36的礦石，使用將50?100質量％的燒結礦和O?50質量％的塊鐵礦石混合后的礦石。
[0057]圖3是對在焦炭的大小不同的情況下，使焦炭相對礦石的混合量變化時的最大壓力損失比例和混合量的關系進行調查的曲線圖。
[0058]從圖3可知，未混合焦炭的情況的壓損最高，與此相對，通過添加焦炭使得通氣阻力顯著降低，而且該效果伴隨著焦炭量的增加而變大。其理由認為是通過混合焦炭使得礦石的變形被抑制，此外，由于混合焦炭附近的空隙被維持，因此抑制了因礦石的變形使粒子間的空隙減小使通氣阻力上升的現象。
[0059]另外，從圖3發現，在使用了塊焦炭和小中塊焦炭的情況下，熔融層的通氣阻力值不同，在使用了小中塊焦炭的情況下，與使用了塊焦炭的情況相比較，相同的混合量下壓力損失也變小。
[0060]其中，塊焦炭是指顆粒直徑是30?60mm左右的焦炭，另外，小中塊焦炭是指顆粒直徑是10?30mm左右的焦炭。另一方面，礦石類原料通常的顆粒直徑是5?25mm左右。
[0061]其中，為了避免礦石類原料、焦炭的顆粒直徑所引起的爐內通氣性的惡化，優選礦石類原料的顆粒直徑是10?30mm,焦炭的顆粒直徑是30?55mm,還優選它們的粒徑比(焦炭的顆粒直徑/礦石類原料的顆粒直徑)是1.0?5.5左右。
[0062]另外，
【發明者】在研究分析了適于壓力損失的減少即通氣性的提高的混合層中的焦炭的比例(焦炭量/礦石類原料量)之后發現，優選質量比率是7?25%左右。更優選10?15%的范圍。此外，將混合層中的焦炭的優選比例換算成相對全部焦炭量的比率約是20 ?95%。
[0063]然而，即便在上述那樣的優選條件下進行了模擬試驗的情況下，也能夠看到由于混合層的不均勻而引起的通氣阻力的上升。
[0064]因此，
【發明者】們使用對圖1所示那樣的高爐爐頂部進行了模擬的、作為實際高爐的1/18比例尺的裝入模型裝置，進行礦石原料中的焦炭的混合率的評價試驗。
[0065]在本模型裝置中，為了使原料的落下軌跡以及堆積舉動與實際爐一致，使原料顆粒直徑是實際高爐的1/18，使原料裝入量是實際高爐的1/18，裝入溜槽的旋轉速度是實際高爐的1/18。
[0066]圖4示出對在料倉內將礦石和焦炭混合了的情況、或者從2個料倉同時排出了礦石和焦炭的情況下，裝入原料中的焦炭的混合率隨時間變化進行調查后的結果。此外，任何一種情況下，礦石量以及焦炭量均恒定，另外目標混合率設定為0.05。
[0067]從圖4可知，在料倉內將礦石和焦炭混合了的情況下，在排出的初期以及后期混合率上升，在排出中期混合率相對目標值(0.05)減少。與此相對，從2個料倉同時排出了礦石和焦炭的情況下，礦石中的焦炭的混合率相對目標值幾乎示出恒定的值。因此，相比料倉內混合，同時排出混合的情況下能夠更高精度地控制焦炭的混合率。
[0068]接下來，圖5示出針對在同時排出條件下，使排出速度分別變化為0.85t/s、1.27t/s (任何一個都為實機換算)后的遍及爐徑向的焦炭混合率的變化進行調查后的結果O
[0069]從圖5可知，與排出速度以實機換算為0.85t/s時相比較，排出速度以實機換算為1.27t/s時焦炭混合率的最大值和最小值的差異小，能夠被更均勻地混合。
[0070]因此，接下來，
【發明者】們對使同時排出時的排出速度各種變化后的情況下的混合率的變化進行了調查。混合率的優劣以爐徑向的最大混合率和最小混合率的差來判定。圖6示出得到的結果。此外，可以說該差越小被混合得越均勻。
[0071]從圖6可知，隨著原料的排出速度變大，最大混合率和最小混合率的差變小。SP，通過使原料的排出速度變大，能夠更均勻地混合礦石和焦炭。
[0072]特別地，通過使排出速度為1.5t/s以上，最大混合率和最小混合率的差大幅度地減小，在排出速度為1.8t/s以上時幾乎恒定。
[0073]此外，以往的一般的原料的排出速度是0.8?1.3t/s左右，另外以往對于該排出速度沒有特別地予以注意。
[0074]其中，通過使裝入原料的排出速度變大，使得最大混合率和最小混合率的差變小，即實現混合層的均勻化的理由還未被明確地解開，
【發明者】們如下述那樣進行了推測。
[0075]考慮裝入原料的偏析是由于下述原因產生的，即裝入原料流流過靜止了的原料堆積面時，小顆粒直徑的礦石容易受到原料堆積面的凹凸的影響而靜止。
[0076]對于這一點，若裝入速度增加，則裝入原料在堆積面移動時所具有的移動能量增力口，小顆粒直徑的礦石的靜止被抑制。另外，若使原料的排出速度變大，則裝入原料流的層厚增加。并且，若裝入原料流的層厚增加，則與下面接觸的粒子的比率相對減小，下面的凹凸的影響減小。
[0077]從以上可以推測，若裝入速度增加，則裝入原料的偏析被抑制，從而實現混合層的均勻化。
[0078]此外，高爐操作中預先注視軸壓力，繼續進行基于本發明的高爐裝入時，軸壓力被檢測出異常時，將原料的裝入方式切換為通常的分別獨立地形成礦石類原料層和焦炭夾縫層的方式，之后若軸壓力的異常消除，則再次切換到基于本發明的裝入方式來進行操作是有效的方法。
[0079]附圖標記
[0080]10…高爐；12a?12c…爐頂料倉；12d…中心焦炭層；12e…混合層;13…流量調整門；14…集合料斗；15…無料鐘式裝入裝置；16…旋轉溜槽；31...圓筒形的爐體；32...爐芯管；33…圓筒形的加熱用加熱器；34…圓筒體;35…石墨制?甘禍;36…裝入原料；37…穿孔棒；38…負荷施加裝置；40…混合裝置；41…氣體分析裝置；42...熱電偶
【權利要求】
1.一種向高爐裝入原料的方法， 使用旋轉溜槽將燒結礦、顆粒、塊狀礦石這樣的礦石類原料以及焦炭這樣的高爐裝入原料向高爐內裝入的高爐作業方法，其特征在于， 在通過將混合上述礦石類原料和上述焦炭作為混合原料向高爐內裝入，而在高爐內的規定區域形成混合層時，使上述混合原料向高爐內的排出速度為1.5t/s以上。
2.根據權利要求1所述的向高爐裝入原料的方法，其特征在于， 具備:配設于上述高爐的爐頂的至少2個爐頂料倉、以及配設于各爐頂料倉的排出口的集合料斗，上述集合料斗將從上述爐頂料倉排出的原料混合而向上述旋轉溜槽供給， 在上述爐頂料倉中的I個或者2個中，分別貯存上述礦石類原料或者使上述礦石類原料和上述焦炭混合后的混合原料中的任一個或者二者，在剩余的爐頂料倉中的I個中貯存上述焦炭，在形成上述混合層時，將上述焦炭和上述礦石類原料以及/或者混合原料同時從上述爐頂料倉排出，在上述集合料斗混合并向上述旋轉溜槽供給。
3.根據權利要求1或2所述的向高爐裝入原料的方法，其特征在于， 將上述高爐裝入原料裝入高爐內時，在高爐的軸心部形成中心焦炭層。
【文檔編號】C21B5/00GK104302788SQ201380025742
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年5月17日 優先權日:2012年5月18日
【發明者】市川和平, 渡壁史朗, 石井純, 廣澤壽幸, 村尾明紀 申請人:杰富意鋼鐵株式會社