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公開番号2025109336
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024003150
出願日2024-01-12
発明の名称高炉の原料装入方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人
主分類C21B 5/00 20060101AFI20250717BHJP(鉄冶金)
要約【課題】炉頂部に専用のホッパーを設けることなく、炉半径方向の還元負荷の大きい部位に還元鉄を装入することができる高炉の原料装入方法を提供する。
【解決手段】ベルレス式高炉において鉱石原料と還元鉄を混合して高炉に装入する方法であり、鉱石原料を装入コンベアにより炉頂バンカーの1つに装入する際に、装入コンベアで搬送される鉱石原料の上に還元鉄を切り出すことにより、鉱石原料の積載長さのうち、搬送方向で先頭側50%以内の長さ範囲の鉱石原料上に還元鉄を積層させ、その状態で鉱石原料と還元鉄を炉頂バンカーに装入する。その炉頂バンカー内の原料を旋回シュートで炉内装入する際には、旋回シュートを旋回させつつ、傾動させて原料装入位置を炉中間部から炉壁部側に移動させながら原料の装入を行なう。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数の炉頂バンカーが並列して配置され、旋回シュートにより炉内に原料を装入する原料装入装置を有するベルレス式高炉において、焼結鉱、ペレット及び塊鉱石の少なくとも１種を含む鉱石類原料（ａ）と、還元鉄又は／及び粒銑を含む金属鉄原料（ｂ）を混合して高炉に装入する方法であって、
鉱石類原料（ａ）を装入コンベアにより炉頂に搬送して前記炉頂バンカーの１つに装入する際に、該装入コンベアで搬送される鉱石類原料（ａ）の上に金属鉄原料（ｂ）を切り出すことにより、該装入コンベアに積載された鉱石類原料（ａ）の積載長さのうち、搬送方向で先頭側５０％以内の長さ範囲の鉱石類原料（ａ）上に金属鉄原料（ｂ）を積層させ、その状態で鉱石類原料（ａ）と金属鉄原料（ｂ）を前記炉頂バンカーに装入し、
該炉頂バンカー内の原料を前記旋回シュートで炉内に装入する際には、該旋回シュートを旋回させつつ、傾動させて原料装入位置を炉中間部から炉壁部側に移動させながら原料の装入を行なうことを特徴とする高炉の原料装入方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
鉱石類原料（ａ）を前記装入コンベアにより炉頂に搬送して前記炉頂バンカーの１つに装入する際に、該装入コンベアに積載された鉱石類原料（ａ）の積載長さのうち、搬送方向で先頭側２５％以内の長さ範囲の鉱石類原料（ａ）上に金属鉄原料（ｂ）を積層させることを特徴とする請求項１に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項３】
１チャージ分の鉱石類原料（ａ）を２バッチで炉内に装入するに際し、
２バッチ目の鉱石類原料（ａ）に金属鉄原料（ｂ）を混合して炉内に装入することを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項４】
１バッチ目の鉱石類原料（ａ）には金属鉄原料（ｂ）を混合することなく炉内に装入することを特徴とする請求項３に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項５】
前記炉頂バンカー内に偏析制御板が設置され、
前記装入コンベアで搬送された鉱石類原料（ａ）と金属鉄原料（ｂ）を前記炉頂バンカーに装入する際には、前記偏析制御板の原料受け面が炉半径方向で炉外側方向を向き、且つ炉外側方向に対して下向きに傾斜した状態で、上方から落下する原料を前記偏析制御板の原料受け面を経由して下方に落下させ、バンカー内に堆積させることを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項６】
金属鉄原料（ｂ）の平均粒径［ｄ
Ｍ
］と鉱石類原料（ａ）の平均粒径［ｄ
Ｏ
］が［ｄ
Ｍ
］＞［ｄ
Ｏ
］であることを特徴とする請求項５に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項７】
鉱石類原料（ａ）を前記装入コンベアにより炉頂に搬送して前記炉頂バンカーの１つに装入する際に、該装入コンベアに積載された鉱石類原料（ａ）の積載長さのうち、搬送方向で少なくとも先頭側１％以内の長さ範囲の鉱石類原料（ａ）上には金属鉄原料（ｂ）を積層させないことを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の原料装入方法により、焼結鉱、ペレット及び塊鉱石の少なくとも１種を含む鉱石類原料（ａ）と、還元鉄又は／及び粒銑を含む金属鉄原料（ｂ）を混合して高炉に装入する工程を有することを特徴とする溶銑の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルレス式高炉において所望の装入物分布を得るための原料装入方法に関するものである。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ
２
排出量の増加による地球温暖化が問題となっており、製鉄業においても排出ＣＯ
２
の抑制は重要な課題である。製鉄所から排出されるＣＯ
２
の大部分は高炉から排出されている。高炉におけるＣＯ
２
排出量の削減は、高炉で使用する還元材（コークス、微粉炭、天然ガスなど）の削減により可能である。
コークスは、鉱石原料の溶解のための熱源、鉱石原料の還元材、溶鉄へ浸炭し融点を低下させるための加炭材、及び高炉内の通気性を確保するためのスペーサの役割を果たしている。このコークスにより通気性を維持することで、装入物の荷下がりを安定させ、高炉の安定操業を図っている。
ここで、ＣＯ
２
排出量削減の観点からは、高炉に装入するコークスの割合は低いことが望ましい。しかし、コークスの割合を低くすると、上述のコークスの果たす役割も低下するため、鉱石層の還元効率の向上とともに通気性の改善があわせて必要となる。
【０００３】
この問題の対策として還元鉄の利用が検討され、従来、その装入形態などについて種々の提案がなされている。そのなかで、特許文献１には、鉱石の還元負荷が高いことを示す、排ガスのガス利用率が高い部位に対して、炉頂部の副ホッパーに保持された還元鉄や鉄スクラップを、主ホッパーに保持された鉱石とともに旋回シュートで装入する方法が示されている。この特許文献１の方法によれば、高炉半径方向において還元負荷の大きい部位に限定して還元鉄や鉄スクラップを装入することができるため、炉内での鉱石の還元状態を効果的に安定化させることができ、またガス流れも安定化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１８３２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の方法では、還元鉄や鉄スクラップを保持する専用の副ホッパーを炉頂に設ける必要があるため、設備コストが増大するという問題がある。また、専用のホッパーから還元鉄や鉄スクラップを装入することで装入時間が長くなるという問題もある。一方、このような問題に対しては、還元鉄や鉄スクラップを装入するバッチを別に設定する装入方法も考えられるが、この方法では、装入バッチ数の増加により装入時間が長くなり、生産性が低下してしまう。
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、炉頂部に還元鉄など専用ホッパーを設けることなく、また、装入バッチ数を増加させることなく、高炉半径方向において還元負荷の大きい部位に還元鉄などの金属鉄原料を装入することができる原料装入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、金属鉄原料として還元鉄を用いる場合を例に述べる。
上記のような課題を解決するためには、原料ホッパーから装入コンベア上に切り出された還元鉄と、別途装入コンベア上に切り出された鉱石類原料とを、１つの炉頂バンカーに装入した後に、旋回シュートを通じて炉内に装入する必要がある。
しかし、仮に１つの炉頂バンカーに対して先に還元鉄を装入し、その後から鉱石類原料を装入してバンカー内に保持することにより、この炉頂バンカーから還元鉄のみを優先的に排出させ、炉内の所定の位置に装入しようとしても、炉頂バンカー内のファネルフローにより、所定の位置に還元鉄が装入されないという課題があることが判った。また、還元鉄だけを装入コンベアに切り出すと、還元鉄の成型物が有するバリとベルトコンベアの直接の接触により、装入コンベアの損耗が激しくなるという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明者らは上記課題を解決すべく、（i）装入コンベア上での還元鉄の切り出し方法、（ii）旋回シュートの傾動方法、（iii）炉頂バンカー内での偏析制御板の使用、（iv）鉱石類原料の２バッチ装入での還元鉄の混合方法、などの要素（及びそれらの組み合わせ）と装入物分布（還元鉄の分布）との関係について、鋭意検討を重ねた。その結果、上記（i）、（ii）を最適化して組み合わせ、好ましくは、さらに上記（iii）及び／又は（iv）を最適化して組み合わせることにより、１つの炉頂バンカーに保持された鉱石類原料と還元鉄を炉内装入する際に、所望の位置（還元負荷の大きい部位）に還元鉄を的確に装入できることが判った。
【０００８】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］複数の炉頂バンカーが並列して配置され、旋回シュートにより炉内に原料を装入する原料装入装置を有するベルレス式高炉において、焼結鉱、ペレット及び塊鉱石の少なくとも１種を含む鉱石類原料（ａ）と、還元鉄又は／及び粒銑を含む金属鉄原料（ｂ）を混合して高炉に装入する方法であって、
鉱石類原料（ａ）を装入コンベアにより炉頂に搬送して前記炉頂バンカーの１つに装入する際に、該装入コンベアで搬送される鉱石類原料（ａ）の上に金属鉄原料（ｂ）を切り出すことにより、該装入コンベアに積載された鉱石類原料（ａ）の積載長さのうち、搬送方向で先頭側５０％以内の長さ範囲の鉱石類原料（ａ）上に金属鉄原料（ｂ）を積層させ、その状態で鉱石類原料（ａ）と金属鉄原料（ｂ）を前記炉頂バンカーに装入し、
該炉頂バンカー内の原料を前記旋回シュートで炉内に装入する際には、該旋回シュートを旋回させつつ、傾動させて原料装入位置を炉中間部から炉壁部側に移動させながら原料の装入を行なうことを特徴とする高炉の原料装入方法。
【０００９】
［2］上記［1］の原料装入方法において、鉱石類原料（ａ）を前記装入コンベアにより炉頂に搬送して前記炉頂バンカーの１つに装入する際に、該装入コンベアに積載された鉱石類原料（ａ）の積載長さのうち、搬送方向で先頭側２５％以内の長さ範囲の鉱石類原料（ａ）上に金属鉄原料（ｂ）を積層させることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［3］上記［1］又は［2］の原料装入方法において、
１チャージ分の鉱石類原料（ａ）を２バッチで炉内に装入するに際し、
２バッチ目の鉱石類原料（ａ）に金属鉄原料（ｂ）を混合して炉内に装入することを特徴とする高炉の原料装入方法。
［4］上記［3］の原料装入方法において、１バッチ目の鉱石類原料（ａ）には金属鉄原料（ｂ）を混合することなく炉内に装入することを特徴とする高炉の原料装入方法。
【００１０】
［5］上記［1］～［4］のいずれかの原料装入方法において、
前記炉頂バンカー内に偏析制御板が設置され、
前記装入コンベアで搬送された鉱石類原料（ａ）と金属鉄原料（ｂ）を前記炉頂バンカーに装入する際には、前記偏析制御板の原料受け面が炉半径方向で炉外側方向を向き、且つ炉外側方向に対して下向きに傾斜した状態で、上方から落下する原料を前記偏析制御板の原料受け面を経由して下方に落下させ、バンカー内に堆積させることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［6］上記［5］の原料装入方法において、金属鉄原料（ｂ）の平均粒径［ｄ
Ｍ
］と鉱石類原料（ａ）の平均粒径［ｄ
Ｏ
］が［ｄ
Ｍ
］＞［ｄ
Ｏ
］であることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［7］上記［1］～［6］のいずれかの原料装入方法において、鉱石類原料（ａ）を前記装入コンベアにより炉頂に搬送して前記炉頂バンカーの１つに装入する際に、該装入コンベアに積載された鉱石類原料（ａ）の積載長さのうち、搬送方向で少なくとも先頭側１％以内の長さ範囲の鉱石類原料（ａ）上には金属鉄原料（ｂ）を積層させないことを特徴とする高炉の原料装入方法。
［8］上記［1］～［7］のいずれかの原料装入方法により、焼結鉱、ペレット及び塊鉱石の少なくとも１種を含む鉱石類原料（ａ）と、還元鉄又は／及び粒銑を含む金属鉄原料（ｂ）を混合して高炉に装入する工程を有することを特徴とする溶銑の製造方法。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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