JPH02182814A

JPH02182814A - 高炉操業法

Info

Publication number: JPH02182814A
Application number: JP178089A
Authority: JP
Inventors: Morimasa Ichida; 一田　守政; Kenji Tamura; 健二田村; Yoichi Hayashi; 洋一林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-01-07
Filing date: 1989-01-07
Publication date: 1990-07-17

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Ｓｉ　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、高炉の安定操業にを効なものとな
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
炉の炉腹部以下の炉体内壁に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、炉壁近傍の熱流比を制御することに
よって、安定で且つ効率良く高炉操業を行うことを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

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
係式でシャフト部の炉壁近傍における熱流比を制御する
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て、安定で且つ効
率の良い高炉操業（低燃料化、高出銑１ヒ）が達成され
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
熱流比の変化量ΔＩ（ｐｉをレースウェイ近傍の温度の
函数として次式（１）を用いて算出し、炉壁近傍の熱流
比をΔＨＦ１１だけ調整制御することを特徴とする。

ΔＨＦａ＝ａＸΔＴ１　　　　・・・・（１）ここで、
Δ）（ｐｉ　ｌま熱流比ＨＦ　Ｒ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（１）で
ある。そして、ａは係数であり、朝顔部の熱流比を調整
する場合には１．２〜１．５Ｘ１０−３の範囲の、シャ
フト部・の熱流比を調整する場合には４．８〜５．９　
Ｘ　１０−’の範囲の値をとる。

なお、熱流比ＨＦ、ｌは、次式で表される。

Ｃ１×Ｇ、　　　　Ｃ１×ρ、× ただし、ＣＳは装入物の比熱Ｃ１はガスの１ヒ熱Ｇ、、は装入物の質量速度Ｇ、はガスの質量速度 ρ５は装入物の嵩密度 ρ９はガスの密度Ｖｓは装入物の降下速度ｖ９はガスの上昇速度Ｖ。

ｋｃａｌ／（ｋｇ−ｋ）ｋｃａｌ／（ｋｇ−ｋ＞ｋｇ／（ｍ″・秒）ｋｇ／（ｍ″・秒）ｋｇ　／　ｍ’ ｋｇ　／　ｍ’ ｍ７秒ｍ７秒〔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１Ｘ２０程度の大きさの模型を使用した。この模型
の炉床径は３４５關であり、炉腹径は３７８　ｌｌ１ｍ
、　　羽口からシャフト上端までの有効高さは１２１７
ｍｍ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ｌ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台のロータリフ
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９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
７近傍のコークスの表面温度とシャフト部Ｂ近傍の熱流
比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、レースウェイ７近傍のコークスの表
面温度をＴ　Ｒｓシャフト部Ｂ近傍の熱流比をＨＰＩと
するとき、次式で表せる。

Ｔ＊　−−１２５，Ｏｘ　Ｈ，＋２２５．２したがって
、レースウェイ７近傍のコークスの表面温度Ｔ、の変動
量ΔＴＲと熱流比ＨＦ　ｌの変化量ΔＨＦ　１１は次式
の関係となり、レースウェイ７近傍の炉内温度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熱
流比の変化量ΔＨＦ　ｌを制御する必要がある。

Δ”ｒ、＝１２５、ＯＸΔＨＦ　１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周辺から１ｍの
範囲である。また、熱流比ＨＦＩＩを炉壁から２ｍ以内
の炉壁近傍にある装入物の熱流比とした理由は、炉下部
の炉熱状態に及ぼす炉壁近傍、特に炉壁から２ｍ以内の
範囲にある装入物の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
間の熱伝達量と装入物の蓄積熱量の比であり、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。

Δ　Ｔ　ｌｌ　；；　＋８７５　　ｘ　　Δ　トＩ□　
　　　　　　　　　　・　　・　　・　（２〕そこで、
削成から ΔＨＰａ＝ａＸΔＴＲ”’ｍを得、この関係式を使用してレースウェイ７近傍にある
コークスの表面温度ＴＲの変動量Δ１゛、を基準として
装入物の熱流比Ｉ（ｐｉの変化量ΔＨＦＲ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ΔＴｌ　がプラス側に大きくなったときには、熱
流比ＨＦ＆の変化量ΔＨＦＲがプラス側に大きくなるよ
うな操業を行う。また、変動量ΔＴＲがマイナス側に大
きくなったとき、熱流比Ｈｐｘの変化量ΔＨＦＲ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Δ）ｌｐｍ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、炉壁近傍に装入する鉱石或いは
コークスの粒度或いは量を変化させることにより、炉壁
近傍のガス流速成いは降下速度が変化し、炉壁近傍の熱
流比を制御することができる。

なお、前述した式（１）は、シャフト部已における熱流
比ΔＨＰＩを制御するため導き出された関係式である。

しかし、レースウェイ７近傍の温度ＴＲは、朝顔部Δに
おける熱流比ＨＦ１ｌ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Ａにおける熱流比ＨＰＩ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　＝１．２〜１．５Ｘ１０−’ このようにして、熱流比ＨＰａを調整することによって
、炉熱状態が制御され、安定した状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近傍に光
学式温度計を装着して、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ΔＴＩｌが＋２００℃を超えたときに、
燃料吹込みを中止しコークスの燃焼量を増加させると同
時に、炉壁から２ｍの範囲に装入する鉱石の粒度を小さ
くして炉壁近傍のガス流通量を減少させた。これによっ
て、シャフト部已における熱流比が０．７０から０．７
８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Ｔｉ　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ΔＴ、が一２００℃になったとき、燃料吹込み量を増
加して、コークスの燃焼量を抑制すると同時に、炉壁か
ら２ｍの範囲に装入する鉱石の粒度を大きくして、炉壁
近傍のガス流通量を増加させた。これによって、シャフ
ト部Ｂにおける熱流比が０．７０から０．６２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。

一実施例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近傍の装入物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炉壁温度は、平均１
７００℃を中心として上下に約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ΔＴＱ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ると同
時に、炉壁から２ｍの範囲に装入する鉱石の粒度を小さ
くして、炉壁近傍のガス流通量を減少させた。これによ
って、朝顔部へにおける熱流比が０．７０から０．８９
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ＴＩ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ΔＴ、が一２００℃になったとき、燃料吹込み塁を増
加して、コークスの燃焼量を抑制すると同時に、炉壁か
ら２ｍの範囲に装入する鉱石の粒度を大きくして、炉壁
近傍のガス流通量を増加させた。これにより、朝顔部Ａ
における熱流比が０７０から０．５１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Ｔ１１　
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、高炉内の熱
流比の変化量をを調整することにより、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図はレースウェイ近傍の温度と熱流比との関係を表
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　　　１
５：羽口　　　　　　　６：出銑ロア：レースウェイ　　　　８：ロークリフイーダ９：チ
ューブラコンベアＡ：朝顔部Ｂ：シャフト部

Claims

【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
以内の炉壁近傍の熱流比の変化量ΔＨ＿Ｆ＿Ｒ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の熱流比をΔＨ＿Ｆ＿Ｒだ
け調整することを特徴とする高炉操業法。 ΔＨ＿Ｆ＿Ｒ＝ａ×ΔＴ＿Ｒ〔ただし、ａは係数であり、朝顔部の熱流比を調整する
場合には１．２〜１．５×１０＾−＾３の範囲、シャフ
ト部の熱流比を調整する場合には４．８〜５．９×１０
＾−＾４の範囲の値をとる。〕