JPH01142007A - 高炉の炉内燒結鉱環元粉化量の制御方法 - 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］ この発明は高炉の炉内焼結鉱還元粉化量の制御方法に関
する。

［従来の技術］ 高炉の操業においては、炉内のガス分布と通気性を適当
な状態に維持し、ガスの持つ顕熱と還元能力をいかに効
率良く利用するかが、良好な操業を行うための一つの重
要な条件となる。一般にガス分布や通気性は原料性状に
左右される。そして原料の性状を改善する手段として高
炉装入前の整粒焼結鉱の還元粉化性状の管理等が大きな
効果をあげている。

［発明が解決しようとする問題点］ 装入物の内コークス、塊鉱石、ペレット等は高炉内のシ
ャフト下部まで装入時の形状を強く保ったまま降下する
のに反して装入物の大半を占める焼結鉱は還元粉化現象
によりかなりの量が粉化（３ｍｍ以下の粒径となる）す
ると考えられている。この現象に起因する高炉シャフト
内での通気性の悪化は炉の安定操業に重大な影響を与え
ることは言うまでもない。しかしながら、従来は高炉内
の焼結鉱の還元粉化量を精度良くオンラインで知る方法
はなく、焼結鉱の還元粉化量を精度良く制御することは
不可能であり、そのために焼結鉱の性状あるいは操業条
件の変化により、炉内焼結鉱の還元粉化量が変動するこ
とに起因する高炉の変調を把握し、適切なアクションに
より安定して高炉の操業を行うことができなかった。本
発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、炉内に
おける焼結鉱の還元粉化量をオンラインで把握し、且つ
羽目より窒素を吹き込むことにより炉内のガス温度パタ
ーンを変化させ焼結鉱の還元粉化量の制御するものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係わる高炉の炉内焼結鉱還元粉化量の制御方
法は、高炉内におけるガス組成及びガス温度を測定し、
このガス組成に基づいて高炉内に装入される焼結鉱の還
元率を求め、この還元率から焼結鉱中のヘマタイト減少
量を求め、この焼結鉱中のヘマタイト減少量及び前記ガ
ス測定温度に基づいて前記焼結鉱の還元粉化量を推定し
、羽目より窒素を富化することにより焼結鉱の還元粉化
量を所定の範囲に制御することを特徴とする。

［作用］ 還元粉化現象は、焼結鉱が４００〜６００℃で還元され
てヘマタイトからマグネタイトに変化する際の体積変化
に起因すると言われており、また、焼結鉱のヘマタイト
減少量と還元粉化量とは極めて強い相関がある。また、
これらの値は温度依存性が高い。従って、焼結鉱のヘマ
タイト減少量及び炉内温度を把握することができれば、
焼結鉱の還元粉化量を求めることができる。そしてこの
ヘマタイト減少量は炉内のガス組成から求めた焼結鉱の
還元率に基づいて求めることができる。

このようにして求めた焼結鉱の還元量は炉内通気性に対
応し、即ち還元粉化量が多いと炉内通気性が悪化するの
で、このような時は羽目より窒素を富化することにより
炉内ガス量を増加して熱流比を低下させることにより、
炉内温度分布をシャープ（炉頂に近いところがら高温に
なる）として、焼結鉱の低温還元時間を短縮することに
より還元粉化量を抑制することができる。本願発明者等
は高炉における焼結鉱還元粉化量に影響を及ぼす因子に
ついて鋭意研究を重ねた結果、還元粉化率は焼結鉱中の
ヘマタイト減少量から求めることができ、焼結鉱の還元
粉化率とヘマタイト減少量の関係は炉内温度に依存して
いることを知るに至った。従って焼結鉱の還元粉化量を
求めるためには炉内の測定部分において焼結鉱石のヘマ
タイト減少量と炉内温度とを把握すればよい。第５図は
炉内温度と、焼結鉱の比表面積及びヘマタイト減少量と
の関係を示すグラフ図である。図中の実線は焼結鉱の比
表面積を示し、破線はヘマタイト減少量を示す。この第
５図によれば、ある温度では、焼結鉱の比表面積とヘマ
タイト減少量が一義的に対応しまた、これらの値が温度
により変化することがわかる。第６図は炉内温度と粉化
速度及びヘマタイト減少速度関係を示すグラフ図である
。粉化速度（１分間当たりの比表面積の増加量）及びヘ
マタイト減少速度は、即ち焼結鉱の比表面積及びヘマタ
イト減少量を各々時間で微分した値である。図中の実線
は粉化速度を示し、破線はヘマタイト減少速度を示す。

第６図によれば、粉化速度及びヘマタイト減少速度はい
ずれも所定温度で極大値を取り、これら粉化速度及びヘ
マタイト減少速度との間には強い相関があることがわか
る。第７図は炉内温度とヘマタイト減少量１％当たりの
粉化量（粉化速度及びヘマタイト減少速度から求めたも
の）の関係を示すグラフ図である。図中白抜きの記号は
径方向の中央部で測定したものを示し、黒塗りの記号は
炉壁近傍で測定したものである。これによれば炉内温度
とヘマタイト減少量１％当たりの粉化量とは直線関係が
あることがわかる。これらのグラフにより、前述したよ
うに焼結鉱のヘマタイト減少量と炉内の測定部分の温度
とを把握することにより、焼結鉱の還元粉化量を求め得
ることが確認された。第８図は焼結鉱の還元率と還元前
のヘマタイト量に対する実際のヘマタイト量の割合との
関係を示すグラフ図である。

この第８図に示すように焼結鉱の還元率と還元前のヘマ
タイト量に対する実際のヘマタイト量の割合との間には
直線関係がある。従って焼結鉱の還元率と還元前のヘマ
タイト量が把握されていれは、ヘマタイト減少量を容易
に求めることができる。この場合に、焼結鉱の還元率は
、°炉内の還元粉化量を検出する位置にガス組成を分析
すること等により求めることができる。このようにして
求めた焼結鉱の還元量が多くなると通気性が悪化して炉
況が不安定になる。従ってこのような場合は、羽目から
窒素を富化することにより炉内温度パターンをシャープ
とし還元粉化を抑制することが必要である。

［実施例］ 以下、この発明の実施例について具体的に説明する。

第１図は高炉を示す断面図である。１は高炉本体、２は
ベル、３は焼結鉱層、４はコークス層−１５は測定設備
、６は上下動が可能なシャフト、７はシャフト先端部の
測定部、高炉本体１内には、図示しない装入設備からベ
ル２を介して焼結鉱及びコークス等の原料が交互に層状
になるように装入される。即ち、高炉本体１内には送り
込み垂直ソンテーと称される測定設備５が高炉上方から
挿入される。この測定設備５は図示しない移動設備にて
上下動が可能なシャフト６とこの上下動が可能なシャフ
ト６の下端に設けられた測定部７を備えておりこれによ
り炉内の高さ方向の任意の炉内温度及びガス組成を測定
することができる。この測定設備５により、焼結鉱層３
のある位置における炉内温度及びガス組成を測定しこの
値に基すいてシャフト内の焼結鉱の粉化量を求め、それ
によって羽目から富化する窒素の量を制御する。次に、
焼結鉱の還元粉化量制御方法の一例について説明する。

第２図は焼結鉱の還元粉化量を制御するための装置を示
すブロック図である。前述した測定設備５にて測定され
た炉内温度及びガス組成の信号は入力装置１１に入力さ
れる。そして入力装置１１に入力された信号は、所定の
信号に変調されて出力され、演算装置（コンピュタ−）
１２に入力される。演算装置１２には焼結鉱の装入時の
粒度分布及び焼結特性が初期条件として入力され、また
、前述のヘマタイト減少量と、焼結鉱の還元粉化量との
関係に従って焼結鉱の還元粉化量を求める演算回路が組
み込まれている。そしてこれらの初期条件を設定して前
述のデータを入力することにより焼結鉱の還元粉化量が
検出される。

この焼結鉱の還元粉化量に基すいて炉内における焼結鉱
の粒径を適正な値に制御するためには更に、演算装置１
２において焼結鉱の還元粉化量から焼結鉱の粒径分布及
び平均粒径を求め、その信号を制御装置１３に出力する
。制御装置１３においては焼結鉱の平均粒径が予め設定
された範囲内に含まれている場合には、操業条件をその
ままの状態に維持し、その範囲外の場合には、焼結鉱の
平均粒径かその範囲内になるように前述のガス温度パタ
ーンを調節すべく窒素富化制御バルブ１０を設定する。

第３図はその際の演算フローチャート図である。才ず、
初期条件２１として焼結鉱の装入時の粒度分布及び焼結
特性を入力する。次に、入力データ２２としてガス温度
及びガス組成が入力される。これら初期条件２１及び入
力データ２２により焼結鉱の還元速度２３、ヘマタイト
減少速度２４、粉化速度２５が順に求められ、粉化量２
６が求められる。この粉化量２６から焼結鉱の粒度分布
及び平均粒径２７が算出され、その値が設定値２８に適
合していれば、フローが終了し、適合していなければ窒
素富化制御バルブ１０に制御信号が出力されて平均粒径
（還元粉化率）が制御される。

次に、この実施例により求めた還元粉化量の制御結果に
ついて説明する。第４図は焼結鉱の平均粒径及びガス温
度の実測値と高炉におけるストックラインからの距離と
の関係を示すグラフ図である。図中、誤差範囲を伴う白
丸は平均粒径の実測値を示す。四角はこの実施例の粉化
量がら求めた平均粒径を示す。また三角はガス温度の実
測値を示す。更に四角及び三角の白抜きは窒素富化０％
、半分黒塗りは窒素富化４％、黒塗りは窒素富化５％を
示す。この図によれは窒素富化量を増加するに従って高
炉内のガス温度分布はシャープとなり、それによって焼
結鉱の還元粉化量が少なくなるため平均粒径が大きくな
ることがわかる。

第１表は窒素富化による高炉の炉況を示す。従＝］〇− 来は焼結鉱の品質＝ＲＤＩが変化すると高炉の炉況も変
化していた。即ち、焼結鉱の品質＝ＲＤ　Ｉが３５％に
対して３９％に指数が悪化すると、還元粉化率は５０％
から５５％に増加し、スリップ回数が０から３回／日と
増加し、コークス比も５１０から５１５Ｋｇ／Ｔ−ｐ　
ｉ　ｇとなるが、本発明法によれば焼結鉱の品質＝ＲＤ
　Ｉが３５％に対して３９％に指数が悪化しても、窒素
富化を２％（全送風中の窒素７９％から８１％）とした
所、炉内還元粉化率は５５％から５０％と減少し、スリ
ップ回数も発生しなかった。即ち炉況は回復した。

第１表 ＊はストックライン１３ｍでの均一３１１ＩＩ１１の量
［発明の効果コ この発明によれば、焼結鉱のヘマタイト減少量及び測定
温度から還元粉化量を求め、この還元粉化量を羽目から
の窒素富化により制御することにより、焼結鉱の還元粉
化特性（ＲＤ　Ｉ　）が悪化した時におりても高炉操業
を安定に導くことができ、極めて実用価値が高い。

還元粉化量制御するための装置を示すブロック図、第３
図はセ会素哨演算フローチャート図、第４図は焼結鉱の
平均粒径及びガス温度の実測値と高炉におけるストック
ラインがらの距離との関係を示すグラフ図、第５図は炉
内温度と、焼結鉱の比表面積及びヘマタイト減少量との
関係を示すグラフ図、第６図は炉内温度と粉化速度及び
ヘマタイト減少速度との関係を示すグラフ図、第７図は
炉内温度とヘマタイト減少量１％当たりの粉化量との関
係を示すグラフ図、第８図は焼結鉱の還元−１３−’ 率と還元前のヘマタイト量に対する実際のヘマタイト量
の割合との関係を示すグラフ図である。

１・・・高炉本体、５・・・測定装置、１０・・・窒素
富化制御バルブ、１１・・・入力装置、１２・・・演算
装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高炉内におけるガス組成及びガス温度を測定し、この
   ガス組成に基づいて高炉内に装入される焼結鉱の還元率
   を求め、この還元率から焼結鉱中のヘマタイト減少量を
   求め、この焼結鉱中のヘマタイト減少量及び前記ガス測
   定温度に基づいて前記焼結鉱の還元粉化量を推定し、羽
   口より窒素を富化することにより焼結鉱の還元粉化量を
   所定の範囲に制御することを特徴とする高炉の炉内焼結
   鉱還元粉化量の制御方法。