JPH0210204B2 - - Google Patents

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JPH0210204B2
JPH0210204B2 JP11661782A JP11661782A JPH0210204B2 JP H0210204 B2 JPH0210204 B2 JP H0210204B2 JP 11661782 A JP11661782 A JP 11661782A JP 11661782 A JP11661782 A JP 11661782A JP H0210204 B2 JPH0210204 B2 JP H0210204B2
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JP
Japan
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charge
furnace
pressure
layer
rate
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JP11661782A
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English (en)
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JPS599115A (ja
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Hiroshi Itaya
Matao Araya
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS599115A publication Critical patent/JPS599115A/ja
Publication of JPH0210204B2 publication Critical patent/JPH0210204B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/008Composition or distribution of the charge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高炉内装入物の降下挙動ならびに堆
積構造の検知方法に関するものであり、とくに装
入物層の高炉高さ方向にわたる降下速度ならびに
装入物堆積構造につき正確に検知する有利な方法
について提案するものである。
高炉操業において、溶銑温度、溶銑成分あるい
は、燃料比などは、炉下部に到達するまでの装入
物の還元状態、加熱状態、溶融状態などにより支
配される。すなわち、高炉の炉頂から順次装入さ
れて層状堆積構造をなす炉内の装入物は、炉内を
上昇するガスとは逆に降下していく間に、そのガ
スとの接触により加熱、還元されるのであり、こ
の意味で装入物の還元状態、加熱状態、溶融状態
は装入物が炉下部に到達するまでの降下速度によ
り多大な影響を受ける。したがつて、溶銑温度、
成分、炉熱等の操業の安定性を確保するには、装
入物の降下速度を常に正確に把握し、これを適正
に管理することが不可欠の条件である。
従来、上述した装入物の降下速度を測定するの
に、炉頂部の装入物堆積層表面上に、該装入物層
の動きに追随する動きをなす錘りを接触させるこ
とにより、装入物の降下速度を調べる技術があつ
た。
図中の1は、錘りの移動量測定器、2は大ベ
ル、3はおもりの吊下げワイヤ、4は錘り、5は
鉄皮、6は炉壁れんが、7は装入物(堆積)層表
面である。普通、高炉炉頂部での装入物堆積プロ
フイルは、第1図で示すように、炉壁側が高く炉
中心側が低くなるように傾斜して堆積しているた
め、錘り4は中心側に転動したり、装入物の炉中
心側への流れ込みに追従したりする。かかる従来
技術の場合、上述のような不正常な錘り4の動き
に対しても装入物が炉内を降下したものとして計
測される。したがつて、錘り4の移動距離から装
入物の降下速度を測定する従来の方法では、炉内
での装入物の降下とは無関係に起こる外乱が排除
できないため測定誤差が大きいという欠点があつ
た。
しかも、かかる従来技術の場合、錘り4が装入
物の堆積表面上に位置することが必須の要件なの
で、装入物の降下速度を検出できたとしてもそれ
は装入物の堆積表面近傍についての挙動に限定さ
れる。従つて高炉内炉高方向における全体的な装
入物の降下挙動を代表するものとはいい得ない不
備がある。
本発明の目的とするところは、上述した従来測
定技術に見られる欠点:即ち炉頂近傍における装
入物の流れ込みや、再分布の影響を受けず、しか
も炉内の任意の高さレベルにおける装入物の降下
速度および堆積構造を極めて容易に検出するのに
好適な方法について提案することにある。この発
明の構成の要旨とするところは、 鉱石類とコークスとを分別装入することによ
り、それらが交互に堆積した状態となる炉内装入
物層につき、その降下挙動ならびに堆積構造を検
知する方法において、 上記装入物の単一種のものが形成する一堆積層
の平均層厚に略等しい距離隔てた炉体の複数ケ所
に測定点を設けてそれぞれの位置で炉内圧力の変
化を測定し、その圧力の変化測定値から装入物種
別毎の圧力変化速度を求め、上記各測定点間で測
定される該圧力変化速度の変動から装入物の降下
速度と装入物種別毎の層厚、層厚比を検知するこ
とを特徴とする高炉内装入物の降下挙動ならびに
堆積構造の検知方法にある。以下にその構成の詳
細を説明する。
高炉では、鉱石類とコークスとは層状構造を形
成するように交互に分別装入されるが、これらの
装入物は原則的に言うとそのまま層状構造を維持
した状態で炉内を降下して溶融滴下帯上部にまで
達する。
一方、高炉のような充填層における層厚方向の
圧力勾配dp/dlは、 dp/dl=(1.75+150・(1−ε)・μ/D・G)・ρu
2/D・gc・ 1−ε/ε3 (1) ここでP:圧力(g/cm2) l:炉内高さ方向の距離(cm) ε:充填層の空隙率(無次元) D:充填粒子の粒子径(cm) G:ガスの質量流量(g/cm2・sec) μ:ガスの粘度(g/cm・sec) ρ:ガスの密度(g/cm3) u:ガスの空塔速度(cm) gc:重力換算係数(g/g重) 上記(1)式から明らかなように、ガス(質量)流
量が一定の条件下では、粒子径Dと空隙率εに大
きく依存しており、粒子径Dが大きくなると圧力
勾配dp/dlは減少し、空隙率εが大きくなると
圧力勾配dp/dlは減少する。
要するに、高炉に装入される鉱石類とコークス
の平均的な粒子径Dはそれぞれ0.02m(鉱石)と
0.05m(コークス)で、コークスの方が粒子径は
大きく、両層の平均的な空隙率εもそれぞれ0.40
と0.45でコークス層の方が大きい。従つて、上述
の圧力勾配dp/dlと粒子径Dおよび空隙率εの
関係から鉱石類の層とコークス層を比較すると、
鉱石類層における圧力勾配の方が、粒子径Dおよ
び空隙率εが小さい分だけコークス層における圧
力勾配よりも大きくなることを示している。
上述のことから、炉内の一定点で圧力を測定す
れば、例えば圧力勾配dp/dlの大きい鉱石類の
層が該圧力測定点の位置を通過するときには大き
な圧力変化が現れ、一方圧力勾配dp/dlの小さ
なコークス層が測定点を通過するときには小さな
圧力変化が現れるようになる。ところで、高炉内
では圧力測定点の位置を圧力勾配dp/dlの異な
る鉱石類の層とコークス層とが交互に通過するの
で、測定される圧力変化は両層の通過に対応して
大きな変化と小さな変化とが交互に現れる。
第2図は、装入物降下速度2cm/min、炉頂圧
1000g/cm2、ガスの質量速度0.2g/cm2・sec、鉱
石層厚1.2m、コークス層0.8mの条件下におけ
る、ストツクライン下2.3mと8.8mの2ケ所の位
置で測定される圧力変化から、(1)式にもとづき、
層別毎の圧力勾配(圧力の時間変化)を理論的に
計算した結果について示すものであるが、いずれ
の位置においても鉱石類やコークスの装入時にお
ける急激な圧力上昇を除くと、鉱石類の層の通過
時には大きな圧力変化が現れ、コークス層の通過
時には小さな圧力変化が現れている。
また、第3図は上記各層毎の圧力勾配の計算結
果にもとづき、鉱石類やコークス装入時の急激な
圧力上昇を除いて、ストツクライン下2.3mの位
置での圧力の時間変化(圧力勾配dp/dl)から
求めた各圧力変化速度持続の時間経過を示す図で
ある。この図に示されるように、圧力測定点に鉱
石層が到達すると圧力変化速度は急激に大きくな
り、コークス層が到達すると急激に小さくなるの
で、両層の境界位置が圧力測定点を通過した時刻
を極めて正確に検知することができる。
第3図において、tpは炉内の圧力測定点の位置
を鉱石層が通過するのに要した時間であり、tc
コークス層が通過するのに要した時間である。
本発明は、正にこのような鉱石類の層とコーク
ス層との通過にともなう上記圧力勾配(以下は圧
力変化速度という)の周期的な変化を利用して装
入物降下速度を検出するようにした方法である。
さて、高炉の高さ方向に適当な間隔ΔLを隔て
た2ケ所の測定点を定めて圧力の変化測定し、圧
力変化速度を求めれば両方の位置で得られる圧力
変化速度は、第3図のように周期的に変化し、こ
の変化は第4図に示すように下側の測定点におい
て上側に対して遅れて現れる。図中10は上側測
定点測定値、11は下側測定点における測定値の
変化である。
さて、ある時刻t1に上部位置にセツトした圧力
測定点で装入物堆積層が鉱石類からコークスへと
変化することに伴つて圧力変化速度の急激な減少
があつたとすると、この圧力変化速度を生じさせ
る鉱石類の層とコークスの層との境界は、下部位
置にセツトした測定点をある時間遅れて通過し、
この下部位置における圧力変化速度の急激な減少
もその時間だけ遅れて起る。ある着目する鉱石類
の層とコークス層の境界が上側の圧力測定点を通
過し、圧力変化速度が急激に減少した時刻をt1
この境界が下側の測定点を通過し圧力変化速度が
急激に減少した時刻をt2とすれば、Δt=t2−t1
装入物がΔLの間隔を降下するに要した時間であ
る。従つて、装入物の降下速度は(2)式により求め
ることができる。
v=ΔL/Δt なお、上下に隔てる圧力測定点間の間隔ΔLを
平均的装入物の層厚の範囲:すなわち鉱石なら鉱
石だけの単一堆積層が形成する平均層厚を0.5〜
1.0mとすれば、上側の圧力測定点で急激な圧力
変化速度の減少が現れた時刻を基準としたとき、
下側の測定点に現れる最初の圧力変化速度の減少
は鉱石類の層についての上側と対応するものと言
うことができる。要するに、特定の装入物層につ
いての上下の圧力測定点での対応する急激な圧力
変化速度の減少を判別するには、ΔLはその装入
物層の平均的な装入物層厚とすることが必要なこ
ととなる。
第5図は、炉口径8.8mの操業中の高炉におい
てストツクライン下7mと8mの位置で炉壁を貫
通して鋼鉄製のパイプ12,13を炉壁れんが内
面まで挿入し炉内圧力を測定する状況を示すもの
である。
第6図は、第5図に示した方法で測定した上側
の測定点12と下側の測定点13における圧力勾
配から求めた圧力変化速度の時間変化の1例であ
る。図から明らかなように、上側の測定点12で
ある時刻t1で急激な圧力変化速度の減少が現れた
後、1m下側の測定点13には約8.5分遅れた時
刻t2で急激な圧力変化速度の減少が現れ、この場
合装入物の降下速度は(2)式により 1.0/8.5≒0.12m/minのように求められた。
本発明によれば、上述のような方法で、装入物
の降下速度が正確に検知できる。そのために、該
降下速度vと第3図に示した鉱石類として識別さ
れている時間tp、コークスとして識別されている
時間tcとから、それぞれ鉱石層厚lpとコークス層
厚lcは次の各式により求められる。
lp=v×tp (3) lc=v×tc (4) さらに、上式から降下速度vを検出しなくて
も、tpとtcを検出するだけで鉱石類の層厚とコー
クス層厚の比lp/lcは(5)式により求めることがで
きる。
lp/lc=tp/tc (5) 上記のようにして、この発明によれば炉内装入
物の堆積面で生じる撹乱による誤検出を伴うこと
なく、正確かつ容易に高炉内装入物の降下速度を
検知できるばかりでなく、鉱石類の層厚、コーク
ス層の層厚および両層の層厚比も極めて容易に検
知できる。
なお、本発明の上述の説明では炉壁に2ケ所圧
力測定孔を設置した場合について述べたが、圧力
測定孔を高さ方向に多段に設置すれば炉内高さ方
向の任意の位置で装入物の降下速度を検知できる
ことは当然である。さらに、0.5〜1m程度の間
隔を隔てた2個の圧力測定孔を有し、かつ炉内を
昇降可能な構造とした鋼鉄製のパイプを炉内に挿
入して圧力を測定すれば、炉内の任意の高さレベ
ルで装入物降下速度を測定できることは明らかで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、高炉内の装入物堆積表面におもりを
吊下げた状態を示す断面図、第2図は、理論的に
計算したストツクライン下の2.3mと8.8mの位置
での圧力変化を示すグラフ、第3図は、理論的に
計算したストツクライン下の2.3mの位置での圧
力変化速度の経時変化を示すグラフ、第4図は、
高炉内で垂直方向にΔL隔てた2点で測定される
圧力変化から得られる圧力変化速度の時間経過を
示すグラフ、第5図は、ストツクライン下7mと
8mで炉内圧を測定する状況を示す説明図、第6
図は、ストツクライン下7mと8mで測定した圧
力から求めた圧力変化速度の時間経過を示すグラ
フである。 1…錘りの移動量測定器、2…大ベル、3…錘
り吊下げワイヤ、4…錘り、5…鉄皮、6…炉壁
れんが、7…装入物堆積表面、8…上側の測定点
での圧力変化計算値、9…下側の測定点での圧力
変化計算値、10…上側の測定点での圧力変化速
度、11…下側の測定点での圧力変化速度、12
…ストツクライン下7mでの圧力測定用パイプ、
13…ストツクライン下8mでの圧力測定用パイ
プ、14…圧力測定器、15…ストツクライン下
7mでの圧力測定から求めた圧力変化速度、16
…ストツクライン下8mでの圧力測定から求めた
圧力変化速度。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 鉱石類とコークスとを分別装入することによ
    り、それらが交互に堆積した状態となる炉内装入
    物層につき、その降下挙動ならびに堆積構造を検
    知する方法において、 上記装入物の単一種のものが形成する一堆積層
    の平均層厚に略等しい距離隔てた炉体の複数ケ所
    に測定点を設けてそれぞれの位置で炉内圧力の変
    化を測定し、その圧力の変化測定値から装入物種
    別毎の圧力変化速度を求め、上記各測定点間で測
    定される該圧力変化速度の変動から装入物の降下
    速度と装入物種別毎の層厚、層厚比を検知するこ
    とを特徴とする高炉内装入物の降下挙動ならびに
    堆積構造の検知方法。
JP11661782A 1982-07-05 1982-07-05 高炉内装入物の降下挙動ならびに堆積構造の検知方法 Granted JPS599115A (ja)

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JPS60208407A (ja) * 1984-03-31 1985-10-21 Nippon Kokan Kk <Nkk> 炉内装入物の層検出方法
KR870002377A (ko) * 1985-08-05 1987-03-31 미다 가쓰시게 자동차용 부압공급장치
CN107299169B (zh) * 2017-08-07 2019-04-02 新兴铸管股份有限公司 高炉短期休风料的计算方法

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