JPH02182813A - 高炉操業法 - 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〕 本発明は、安定した条件下で高炉を操業する方法に関す
る。

〔従来の技術〕

高炉を操業する上で、安定した炉況の下で効率の良い操
業（低燃料比、高出銑比等）を行うことが目標とされる
。この操業を達成するためには、特に炉下部の炉熱状態
を精度良く制御することが要求される。この炉下部の炉
熱状態を検出する手段としては、数学モデルによって炉
下部の炉熱状態を推定する方法、各種の検出端により炉
熱状態を直接的に測定する方法、溶銑温度やＳｌ　成分
等から炉熱状態を推定する方法等が知られている。

数学モデルによって炉下部の炉熱状態を推定する方法は
、推定精度に若干の問題があるものの、はとんど全ての
高炉に導入されている。また、最近では各種の検出端に
よって羽口先端温度、炉壁温度等の炉熱状態を直接測定
する方法が、高炉に適用されるようになってきている。

他方、溶銑の温度やＳｉ　成分から炉熱状態を推定する
方法は、推定精度が良好であるものの、アクションが遅
れがちになるという欠点を有している。

また、これらの検知方法も、炉熱を制御する手段と組み
合わせることにより、高炉の安定操業に有効なものとな
る。たとえば、特開昭５５−１０４４０６号公報では、
検出端により測定したガス温度及び降下速度から、計算
した熱流比が設定した基準熱流比に一致するように装入
制御、送風制御、燃料吹込み制御、炉頂圧制御等を行っ
ている。また、特公昭６３−３１５２３号公報では、高
炉の炉腹部具下の炉体内壁に１００ｍｍ以上の突起物が
存在する場合に、炉壁近傍の鉱石／コークスの層厚比を
平均層厚比に比較して１０％以上増大するように原料を
装入制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前掲した特開昭５５−１０４４０６号公報の方
法では、基準熱流比の設定方法が明確にされておらず、
そのためアクション基準が明確になっていない。また、
特公昭６３−３１５２３号公報の方法は、高炉を構築す
る耐火物の侵食が進んで炉体内壁に乱れが生じている場
合には極めて有効な方法であるが、火入れ直後の炉体内
壁面プロフィール又は炉壁レンガの侵食が少なく凸凹の
少ないプロフィールに対しては適用できない。

そこで、本発明は、炉壁近傍にある装入物の相対降下速
度を制御することによって、安定で且つ効率良（高炉操
業を行うことを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、炉下部の炉熱状態をレースウェイ近傍の温度
で事前に検知して、この検知した温度に基づき特定の関
係式で朝顔部或いはシャフト部の炉壁近傍にある装入物
の相対降下速度を制御することにより、レースウェイの
温度を一定に維持する。その結果、炉下部の炉熱状態が
制御され、安定で且つ効率の良い高炉操業（低燃料比、
高出銑比）を達成するものである。

すなわち、本発明は、高炉のレースウェイ近傍の温度を
測定し、予め設定したレースウェイ近傍の温度より測定
温度が変動したときに、炉壁から２ｍ以内の炉壁近傍の
装入物の相対降下速度の変化量Δｖｓ　を炉壁温度の函
数として次式（１）を用いて算出し、炉壁近傍の相対降
下速度をΔＶＳだけ調整制御することを特徴とする。こ
こで、相対降下速度Ｖ、とは、降下速度を出銑量及びコ
ークス燃焼量から計算される高炉の平均降下速度で除し
た値である。

ΔＶｓ＝ａＸΔＴ３　　　・・・・（１）ここで、Δｖ
５は相対降下速度の変化量（無次元変数）、ΔＴ＠はレ
ースウェイ近傍の温度の変動量（℃）である。ａは係数
であり、朝顔部の装入物の相対降下速度を調整する場合
には３．６〜４．５Ｘ１０−’の範囲、シャフト部の相
対降下速度を調整する場合には２．２〜２．８Ｘ１０−
’の範囲の値をとる。

〔作用〕

前掲した式（１）は、以下に説明する実験結果から得ら
れたものである。

この実験では、第２図に示すような構造をもち現実の高
炉のｌ／２０程度の大きさの模型を使用した。この模型
の炉床径は３４５市であり、炉腹径は３７８　ｍｍ、　
　羽口からシャフト上端までの有効高さは１２１７ｍｍ
であった。また、装置の前面には、コークスや擬似鉱石
（固液の流量比及び充填物の密度が実際の高炉内の条件
と近似するように調整した易融合金とステアリン酸との
混合物）の降下・溶融挙動を観察できるように耐熱性の
ガラスを装着した。

コークス１及び擬似鉱石２は、装置上部のベル３からム
ーバブルアーマ４を介して交互に層状に装入された。他
方、１８０　℃の加熱空気を装置下部の１８本の羽口５
から吹き込み、擬似鉱石２を溶融滴下させた。溶融物は
、炉床に溜められた後、出銑口６から排出された。コー
クスは、レースウェイ７直下に設けた６台のロークリフ
ィーダ８によって下部ホッパーに運ばれ、更にチニーブ
ラコンベア９によって密閉庫内に排出された。また、こ
の高炉模型において、炉内の温度状態０通気性。

壁面近傍の応力状態及びガス流れを検出するため、温度
計、圧力計及び熱線風速計を設置した。

そして、炉下部の炉熱状態を代表しているレースウェイ
近傍の温度とシャフト部Ｂ近傍にある装入物の相対降下
速度との関係を求めたところ、両者の間には、第１図に
示すように一次函数的な関係が成立していることが判明
した。この関係式は、朝顔部へにおけるレースウェイ近
傍の温度をＴ８とし、シャフト部Ｂ近傍にある装入物の
相対降下速度をｖ５　　とするとき、次式で表せる。

Ｔｌ１＝　−２６３，３ｘ　Ｖ、　＋２７２．２したが
って、レースウェイ近傍の温度ＴＩの変動量ΔＴ、と相
対降下速度■３の変化量ΔＶＳは次式の関係となり、レ
ースウェイ近傍の温度Ｔ１１　の変動９八Ｔ、をできる
かぎり０とするためには次式を満足するように、相対降
下速度Ｖｓの変化量ΔＶｓを制御する必要がある。

ΔＴｌ＝２６３．３ＸΔＶｓ 本発明におけるレースウェイ近傍とは、炉下部の炉熱と
密接な関係があるレースウェイ空間部の周辺から１ｍの
範囲である。また、相対降下速度Ｖ、を炉壁から２ｍ以
内の炉壁近傍にある装入物の相対降下速度とした理由は
、炉下部の炉熱状態に及ぼす炉壁近傍、特に炉壁から２
ｍ以内の範囲にある装入物の相対降下速度の影響の大き
いことが本模型実験で判明したためである。

前述の式をスタントン数基準で実炉に換算するとき、次
式（２）が得られる。なお、スタントン数はガス−固体
間の熱伝達伍と装入物の蓄量熱量の比であり、本模型実
験の送風温度は、実炉のスタントン数と模型のスタント
ン数が一致するように決定されている。したがって、ス
タントン数が一定と仮定することにより、本模型実験の
温度測定値からスタントン数基準の実炉換算値を計算す
ることができる。

ΔＴ＊＝　　３り５０ＸΔＶＳ　　・・・（２）そこで
、削成から ΔＶＳ＝ａＸΔＴＩＩ・・・（１） を得、この関係式を使用してレースウェイ近傍のコーク
ス表面温度Ｔ、の変動量ΔＴ＠を基準として装入物の相
対降下速度Ｖ５の変化量△Ｖｓを制御するとき、安定し
た炉況下での操業が可能となる。

すなわち、変動量ΔＴ１がプラス側に大きくなったとき
には、相対降下速度Ｖ、の変化量Δｖｓがプラス側に大
きくなるような操業を行う。また、変動量ΔＴ□がマイ
ナス側に大きくなったとき、相対降下速度Ｖｓの変化量
ΔＶｓがマイナス側に大きくなるような操業を行う。こ
れにより、炉熱状況を常に安定した範囲内に収め、効率
の良い操業が行われる。

なお、変化量Δｖ５を変動させる手段としては、燃料吹
込み条件、装入物分布条件、送風条件等を制御する方法
がある。たとえば、燃料吹込みによってコークスの燃焼
が抑えられ、装入物の相対降下速度が遅くなる。また、
吹き込まれる液体燃料の流量を調整してコークスの燃焼
をコントロールすることにより、相対降下速度を制御す
ることもできる。更には、炉壁近傍の鉱石／コークスの
層厚比を大きくするとき、相対降下速度が大きくなる。

なお、前述した式（１）は、シャフト部Ｂにおける装入
物の相対降下速度Ｖ、を制御するために導き出された関
係式であるが、レースウェイ７近傍の温度Ｔ、は、朝顔
部へにおける装入物の相対降下速度に対しても一次函数
で表される関係にあることが、同様な実験から判明した
。そこで、この朝顔部へにおける装入物の相対降下速度
を調整することにより、炉熱状態をコントロールするこ
ともできる。この場合、式（１）の係数ａは、次のよう
に若干変更した範囲で表される。

ａ＝３．６〜４．５Ｘ１０−’ このようにして、炉内装入物の相対降下速度を調整する
ことによって、炉熱状態が制御され、安定した吠況下で
高炉を操業することができる。また、本発明による場合
、炉内温度を検知してから所定の対応をとり、その結果
が炉熱に現れるまでの時間が短く、迅速で且つ高精度の
炉況制御が可能となる。

〔実施例〕

一実施例１ 高炉の実操業において、高炉のレースウェイ７の近傍に
光学式温度計を装着し、レースウエイ７近傍にあるコー
クスの表面温度を連続的に測定した。測定開始から終了
までのレースウェイ７近傍のコークスの表面温度は、平
均１７００℃を中心とし上下に約３００℃の範囲で変動
した。そこで、このレースウェイ７のコークスの表面温
度の変動量ΔＴ１１が＋２００℃を超えたときに、燃料
吹込みを中止して、コークスの燃焼量を増加させた。こ
れによって、シャフト部已における装入物の降下速度が
５ｍ／時から５．３ｍ／時に増加し、２０分間でレース
ウェイ７近傍のコークスの表面温度Ｔｉｌ　が目標温度
１７００℃に復帰した。なお、実炉での実施例において
は、前述した相対降下速度の代わりに実際の降下速度で
説明する。

また、レースウェイ７近傍のコークスの表面温度の変動
量ΔＴ、が一２００℃になったとき、燃料の吹込み量を
増加して、コークスの燃焼量を抑制した。これにより、
シャフト部Ｂにおける装入物の降下速度が５ｍ／時から
４．７　ｍ　／時に低下し、２０分間でレースウェイ７
近傍のコークスの表面温度Ｔ、が目標温度１７００℃に
復帰した。

−実施例２− 同様に高炉のレースウェイ７近傍に光学式温度計を装着
し、レースウェイ７近傍にあるコークスの表面温度を連
続的に測定した。測定開始から終了までのレースウェイ
７近傍のコークスの表面温度は、平均１７００℃を中心
とし上下に約３００℃の範囲で変動した。そこで、この
レースウェイ７近傍のコークスの表面温度の変動量ΔＴ
Ｒが＋２００℃を超えたとき、燃料吹込みを中止して、
コークスの燃焼量を増加させた。これによって、朝顔ｍ
Ａにおける装入物の降下速度が６ｍ／時から６．５　ｍ
　／時に増加し、２０分間でレースウェイ７近傍のコー
クスの表面温度Ｔ、が目標温度１７００℃に復帰した。

また、レースウェイ７近傍のコークスの表面温度の変動
量ΔＴＩｌが一２００℃になったとき、燃料の吹込み量
を増加して、コークスの燃焼量を抑制した。これにより
、朝顔部Ａにおける装入物の降下速度が６ｍ／時から５
．５　ｍ　／時に低下し、２０秒間でレースウェイ７近
傍のコークスの表面轟度Ｔ。

が目標温度１７００℃に復帰した。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、高炉の炉内
を降下する装入物の相対降下速度を調整することによっ
て、炉熱状態を代表的に表しているレースウェイ近傍の
温度を制御することができる。そのため、炉況を常に安
定な状態に維持し、低燃料比、高出銑比で効率良く高炉
操業することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は装入物の相対降下速度とレースウェイ近傍の温
度との関係を表したグラフ、第２図は本発明において使
用した高炉模型を示す。 １：コークス　　　　　　２：擬似鉱石３：ベル　　　
　　　　　４：ムーバブルアーマ５：羽口　　　　　　
　　　６：出銑ロア：レースウェイ　　　　　８：ロー
タリフィーダ９：チニーブラコンベア Ａ：ＱＢ顔部　　　　　　　Ｂ：シャフト部特許出願人
　　　新日本製鐵　　株式會社代　　理　　人　　　　
　小　　堀　　益　　（ほか２名）第 璽 図 装入物の和対降下速１（−） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高炉のレースウェイ近傍の温度を測定し、該測定値
   が予め設定したレースウェイ近傍の温度よりΔＴ＿Ｒだ
   け変動したとき、朝顔部又はシャフト部の炉壁から２ｍ
   以内の炉壁近傍にある装入物の相対降下速度の変化量Δ
   Ｖ＿Ｓをレースウェイ近傍の温度の函数として次式を用
   い算出し、朝顔部又はシャフト部の炉壁近傍にある装入
   物の相対降下速度をΔＶ＿Ｓだけ調整することを特徴と
   する高炉操業法。 ΔＶ＿Ｓ＝ａ×ΔＴ＿Ｒ 〔ただし、ａは係数であり、朝顔部の装入物の相対降下
   速度を調整する場合には３．６〜４．５×１０＾−＾４
   の範囲、シャフト部の相対降下速度を調整する場合には
   ２．２〜２．８×１０＾−＾４の範囲の値をとる。〕