JPH03162509A - 高炉操業方法 - Google Patents
高炉操業方法Info
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- JPH03162509A JPH03162509A JP30249889A JP30249889A JPH03162509A JP H03162509 A JPH03162509 A JP H03162509A JP 30249889 A JP30249889 A JP 30249889A JP 30249889 A JP30249889 A JP 30249889A JP H03162509 A JPH03162509 A JP H03162509A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は高炉の炉壁周辺部における焼結鉱の粉化にとも
なう不活性帯の発生、戒長を防止し、高炉の操業を常に
安定して行う方法に関するものである． （従来の技術） 高炉製銑プロセスは、原料工程で事前処理された鉄鉱石
（焼結鉱なと）とコークスを適正配合して高炉炉頂から
装入し、熱風炉で昇温された１２００℃前後の高圧空気
を炉体下部の羽口から吹込むことによりコークスを燃焼
させて鉄鉱石の還元溶融を行い、生戒した溶銑を炉体下
部の出銑口から間歇的に取り出すプロセスである． 高炉内に装入された焼結絋は５５０゜Ｃ前後でヘマタイ
トからマグネタイトに還元される過程で、体積膨張を起
こすため急激に粉化する。これを一般に還元粉化とよん
でいる．したがって、高炉内の間接還元帯に５５０゜Ｃ
前後の低温の装入物層の領域が存在すると、この領域で
は焼結鉱の粉化が助長され通気抵抗が大きくなり、炉下
部から上昇してくる還元ガスの流通が妨げられる．高炉
は定常状態では常に一定のガス量が供給されているので
、局所的にガス流量が低下すると固体とガスの熱交換状
況の指標である固体の熱容量とガスの熱容量との比（熱
流比）が局所的に上昇し、ガスから固体への熱交換が不
良となり、その結果それより下部の温度が低下し、いわ
ゆる不活性帯が形戒される．高炉の炉壁部にこのような
不活性帯が形戒されると、通気抵抗が上昇することによ
り、炉内装入物の荷下りが停滞して、いわゆる棚吊りが
発生したり、荷下りの不連続化、スリップを伴うように
なり、炉況が不調となる．炉況が悪化すると連続プロセ
スである高炉の安定操業は望めず、反応効率も低下して
、大幅な高炉の生産性の低下につながることになる．し
たがって、炉内における焼結絋の還元粉化の防止は操業
上の重要な管理目標となっている． 通常、焼結絋の還元粉化はＲＤＩ指数（還元粉化率）で
管理されている．これは１５〜２０問の焼結絋を５５０
℃に昇温し、Ｃ０３０％＋ＮＺ１０％の混合ガスで３０
分間還元し、冷却後小型タンブラで９００回転したのち
３ｍｓ＋の篩でふるい分け、３１Ｉ１１以下の割合（重
量％）をもって表されている． 従来の高炉操業においては、上述したような高炉の炉況
を判断し、その炉況に応じて経験的に設定されたＲＤＩ
指数の焼結絋を装入して、操業の安定化を図っている．
このＲＤＩ指数の変更基準を定量化する技術開発も進め
られて、例えば特公昭６３−６１３６５号公報には高炉
内の圧力損失を測定し、その実測値が理論値に対して予
め定められた基準値を超えて高くなる程度に応じてＲＤ
Ｉ指数の低い、すなわち、還元粉化の少ない焼結鉱を装
入する方法が開示されている．この方法により高炉の不
調を招く前に炉壁不活性化対策を講じ、高炉の荷下りの
安定化、ガス流通の円滑化が図られるとしている．しか
しながら、還元粉化はＲＤＩ指数だけでなく、高炉内の
温度分布にも依存するので総合的な炉壁不活性化対策を
確立するには装入物の鉱石とコークスの重量比、あるい
は炉壁冷却条件のような炉内周辺部の温度に影響を及ぼ
す操業因子を配慮する必要がある． 特開昭６０ − ３３３０５号公報には、高炉内周辺部
の温度分布を測定して、炉壁不活性化を防止する方法が
開示されている．すなわち高炉で低燃料比操業やオール
コークス操業を実施すると高炉シャフト部の炉周辺部に
おいては装入物温度が十分に得られないため、シャフト
上段で水分凝縮、シャフト中・下段で酸化亜鉛沈着、焼
結絋の還元粉化が起こり、このため通気性が悪化し、不
活性帯が形威される．これを防止するため、特開昭６０
− ３３３０５号公報の方法では測温値が基準値より
低くなると炉内周辺部の装入物に高温の部分燃焼ガスを
吹き込んでいる．しかしながら、この方法では焼結絋の
ＲＤＩ指数や炉壁冷却条件の管理基準が示されていない
． 特に近年の高炉においては大型化、高圧化が進められ、
炉内ガスの漏洩防止、冷却効率等を考慮して、鋳鉄でバ
イブを鋳包んだステープを炉体鉄皮と炉内レンガの間に
挿入して冷却するステーブ方式が採用されている．とこ
ろが、炉体が老朽化し高炉内部のレンガが侵食されてく
ると、ステーブが炉内に露出し炉内を過度に冷却するよ
うになる．特に破損ステーブを新しいステーブに交換し
た場合には一層冷却状態が強くなる．ステープによる冷
却が過大になると炉壁温度が低下し、装入物が十分昇温
されないままに炉下部に降下するので鉱石の還元が遅れ
ることになり、特に焼結誠において粉化量の増大がみら
れる．しかし、従来このような炉周辺部の過冷却に起因
する焼結絋の還元粉化に対する対策は採られておらず、
焼結絋自体の性状であるＲＤ１指数、炉内周辺部温度に
及ぼす操業条件、炉壁冷却条件を総合的に判断した不活
性帯発生防止対策は知られていない．（発明が解決しよ
うとする課題） 本発明の目的は、高炉の炉壁冷却条件が焼結絋の還元粉
化におよぼす影響を予測し、高炉の不調を素早く検知し
、焼結絋の還元粉化を防止して装入物の荷下り、ガス流
通が良好な炉況を迅速に回復できる高炉操業法を提供す
ることにある．（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、ｒ高炉のシャフト部の間接還元帯にお
ける炉壁部の総括伝熱係数から炉内周辺部の還元率と温
度の炉高方向分布を算出し、その算出値を用いて炉内の
焼結絋の粒径を計算し、その計算値が一定の限界値以上
になるように、装入する焼結鉱のＲＤＩ指数を調整する
ことを特徴とする高炉操業方法にある． 本発明方法の具体的な実施方法は次のとおりである． まず、高炉内の炉壁周辺部の還元率と温度の分布を算出
する方法を説明する． 高炉の炉壁部に複数個の温度検出器を設置し、炉内温度
ＴＩおよび鉄皮温度Ｔｗを計測するとともに、鉄皮表面
に熱流計を設置して炉内から鉄皮へ向かって流れる熱流
束ｑを常時監視することにより、次に示す式によって炉
壁の総括伝熱係数αを計算する． α一ｑ／ （Ｔｉ Ｔｗ） 次に、上記αを用いて炉内の還元率と温度分布を計算す
る．この計算方法は種々あるが、本発明の方法では特に
炉壁周辺部の還元率と温度分布を知る必要があるので、
以下に述べるように炉内の高さ方向はもとより半径方向
の温度分布、反応率分布もシミュレートできる数式モデ
ルを創案した．即ち、高炉シャフト部の横断面を多重同
心円で等断面積に１０分割し、各分割内の高さ方向の状
態分布は周知の向流移動層一次元数式モデル、例えば「
鉄と鋼Ｊ ６８（１９８２）Ｐ．２３６９，Ｐ．２３７
７に紹介される下記（１）〜（４）式の物質収支式、熱
収支式に基づいて算出する．なお、このモデルでは半径
方向および高さ方向の熱伝導、さらに炉壁周辺に近い最
外殻分割では炉壁からの熱放散が考慮されている．〔物
質収支式〕 （ガス） （固体） 〔熱収支式］ ＋ｄ（万一７ｖ） −（４） ここで、 ２：炉内の層頂（炉頂）を基準とした下向きの高さ方向
位置（＋１） ｒ：炉内半径方向位置（−） ’ｌｊｇ ＋ Ｐ９’ガスの流速（ｍ／ｓｅｅ）、密度
（ｋｇ／１）９ｓ：固体の嵩密度（ｋｇ／ｍ’） ＸＩ，Ｙ；：固体の重量率（一）、モル分率（一）下る
，下，：ガス温度（”Ｃ）、固体温度（゜Ｃ）Ｃ ：熱
容ｆｆｉ （Ｋｃａｌ／Ｋｍｏ１ ・’Ｃ）ｍ：モル分
子量（ｋｇ／Ｋ僧ｏ１） １１ｐ＋ＯＰ’熱伝達率（Ｋｃａｌ／ｍ” ・ｓｅｃ
・’Ｃ）、比表面積（ｍ”／ｍ’） ＫＺ ， ｋｒ ’充填層の有効熱伝導率（Ｋｃａｌ／
ｍ−ｓｅｅ ・゜Ｃ）、Ｒ ，Ｍ ：反応速度（Ｋｍ
ｏｌ／ｍ” ・ｓｅｃ）、化学量論係数Δ口：反応熱く
κｃａｌ／κｍｏｌ） ：ＣＯ、Ｃｏオ、ｌｉｔ，１１１０、Ｎ２１： Ｆｅｔ
０３、ＦｅｓＯｎ、ＰｅＯ、Ｆｅ， Ｃ，脈石Ｊ！：Ｃ
Ｏ還元、＋１．還元、炭素析出、シフ１・反応などの反
応 ｃｌ：炉壁伝熱係数（但し、最外殻分割に対してのみ考
［） （Ｍｅａｌ／１・ｓｅｃ・’Ｃ）次に高炉内に
おける焼結鉱の粒径を求める方法について説明する． 焼結絋はへマタイトからマグネタイトへの還元の際に体
積膨張がおこり、亀裂が発生して粉化する．炉内よりサ
ンプリングして粒度を調べる方法もあるが、サンプリン
グ時の衝撃により粉化が一層進展するために稼動中高炉
内の焼結絋の粒径を実測することは困難である．また、
高炉内の温度および還元の条件と還元わ｝化試験の条件
は異なるのでＲＤＩ指数から高炉内で焼結絋がどの程度
わ）化しているのかを判断することもできない．このよ
うな難点を解決するため、本発明方法では高炉内におけ
る温度分布、還元率分布から理論的に焼結鉱粒径を求め
、この値が所定の値以上となるように装入する焼結絋の
ＲＤＩ指数を調整して焼結鉱の粉化防止を図るのである
． 焼結絋は還元されながら炉内を降下するが、この過程に
おける粒径Ｄｓ（一ＩＩ）は装人粒径Ｄｊ（ｍａ＋）、
炉内温度Ｔ（Ｋ） 、還元率ｆｓ（％）、ＲＤＩ指数（
％）を用いて次の（５）〜００式のように表すことがで
きる． Ｄ’ｊ − ｏ４−０．４ｘ（ｂｆｓ−ａｆｆ）−Ｊ７
） ここで、 Ｏｓ：初朋粒径（−） ＯＳ：扮化後の粒径（ａｓ） ｆ ：還元率（％〉 Ｔ ：温度（゜Ｋ） ＲＤｒ ： ＲＤＩ指数（％） ｙ，ｎ ：定数（論２５、２．６９） したがって、総括伝熱係数を（４）式に代入して（１）
〜（４）までの物質収支式および熱収支式を解くことに
より、温度（Ｔ）および還元率（ｆｓ）を算出し、その
結果を（５）〜（１０式に代入すれば、焼結絋の粒径（
Ｄ３）を求めることができる．このように（１）〜Ｏｉ
ｌ式を連立させて上方から下方に向かって逐次計算する
ことにより粒径変化が求められる．このようにして理論
的に求めた粒径が所定の値以上になるように；装入する
焼結鉱のＲＤＩ指数を調整してその炉内における粉化防
止を図るのである．即ち、炉壁レンガの損耗が著しく総
括伝熱係数が異常に高い場合には、ＲＤＩ指数が小さい
（耐還元粉化性に優れた）焼結鉱を装入して高炉操業を
円滑に行わせることができる． （作用） 第１図は、上述したように総括伝熱係数αとそのαを用
いて算出された炉内還元率と温度の分布から還元粉化速
度式、即ち（５）〜（Ｉｔ）式に従って計算した高炉シ
ャフト下部の炉壁周辺部における焼結絋の粒径と実測さ
れたスリップ回数との関係を示すものである． ここでスリップとは高炉内の装入物が不連続的に１ｍ以
上の荷下りをする現象であり、炉内装入物高さを測定す
る検尺棒によってその発生が実測できる．スリップが頻
発するということは、炉内装入物の荷下りが不安定で、
炉況が悪いことを示す． 第１図に示されるように、焼結絋粒径が小さくなると共
にスリップ発生頻度が増加し、特に焼結絋粒径が７〜８
一一以下になるとスリップが急増する．この結果から、
高炉シャフト部間接還元帯における炉壁周辺部での焼結
鉱粒径を所定の値以上、例えばこの高炉の場合には７〜
８一以上にすればスリップ頻度は激減して炉況が安定す
ることになる． 炉内の焼結鉱の粒径を上記の、例えば７〜８０以上に維
持する手段の一つとしては、炉壁からの冷却条件、具体
的には炉壁部の総括伝熱係数を調整する方法がある．し
かし、特に、炉壁レンガが著しく損耗している場合には
鉄皮保護のため、炉壁冷却条件を緩和して総括伝熱係数
を低下させる方法を用いることができない．そこで本発
明方法では、装入する焼結絋の特性、具体的にはＲＤＩ
指数を変えて還元粉化を抑制し、上記の粒度を維持する
のである． 以下に本発明方法の実施例を比較例と対比して説明する
． （実施例） 本発明方法の実施例と比較例１および比較例２の高炉操
業結果を第１表に示す． 第１表 比較例ｌは炉壁レンガが健全で、比較的還元粉化性状の
良くないＲＤＩ指数３７の焼結鉱を使用していても高炉
が１頃調に操業されている例である．比較例２は炉壁レ
ンガが脱落して１週間後の炉壁の総括伝熱係数が異常に
高くなった例である．実施例は比較例２で高炉が不調に
なってから本発明方法に従ってＲＤＩ指数が３７の焼結
絋から３２の焼結鉱に変更した例である． 第２図および第３図は、比較例１および２、即ち炉壁が
健全な場合とそうでない場合の高炉炉壁周辺部における
高さ方向の温度分布と還元率分布とを示すものである．
これらの図に見られるように、高炉が順調に操業されて
いる比較例１では、ストックラインから３ｍ以下で６０
０゜Ｃ以上になり、また、還元も十分進行している．こ
れに対して、炉壁レンガが脱落した比較例２では炉壁の
冷却が強化されたことにより、ストックラインから８ｍ
以下でも６００’Ｃ以下の温度であり、還元率も１０％
以下でマグネタイトまでの還元にとどまっている．高炉
の操業結果は第１表に示すように、比較例１では燃料比
４７５ｋｇ／ｔと適正であり通気抵抗指数も小さく、ス
リップもなく良好であった．これに対して比較例２では
炉頂温度が１０３゜Ｃまで低下し、スリップが増加し、
通気抵抗指数およびガス利用率が悪化し燃料比が増加し
た．また、この２日後に炉下部の炉壁温度も低下し不調
に陥った．第４図は、第２図および第３図の温度、還元
率分布と、装入した焼結鉱のＲＤＩ指数（比較例１、２
では３７、実施例では３２）に基づいて炉内周辺部の焼
結鉱の粒径を計算した結果である．この図から明らかな
ように操業が好調な比較例１では粉化が少なく焼結絋の
粒径は約７開であるのに対して、炉壁レンガ脱落後の比
較例２（装入した焼結鉱のＲＤＩは３７）では３０程度
まで低下し、炉況不調が粉化による通気性悪化によるも
のであることを示している．一方、比較例２のように炉
況不調に陥ってから、ＲＤＩ指数が３２の焼結鉱に切り
換えた実施例の場合は、焼結鉱の粒径の炉内分布は、炉
が健全な比較例１のそれとほぼ同しパターンになってい
る．つまり、粒径は操業が好調な比較例１にほぼ近いと
ころまで回復している．この結果、第１表の実施例の欄
に示すようにスリップは減少し、通気性も改善され燃料
比も４８５ｋｇ／ ｔとほぼ適正な値になった． （発明の効果） 本発明によれば、炉体温度および炉壁熱流束情報を用い
て炉内の焼結絋の還元粉化の状況を把握し、その状況に
応じて装入する焼結絋のＲＤＩ指数を調整するという比
較的簡易な方法で、高炉の操業を安定化することができ
る．特に、炉壁レンガが脱落して炉壁温度が低下し、通
気異常に起因するスリップが頻発するような炉況を迅速
かつ確実に正常化することができる．さらに、操業面で
も燃料比を適正な値に回復することができ、生産性も定
常操業時と変わらないレベルに維持できる．
なう不活性帯の発生、戒長を防止し、高炉の操業を常に
安定して行う方法に関するものである． （従来の技術） 高炉製銑プロセスは、原料工程で事前処理された鉄鉱石
（焼結鉱なと）とコークスを適正配合して高炉炉頂から
装入し、熱風炉で昇温された１２００℃前後の高圧空気
を炉体下部の羽口から吹込むことによりコークスを燃焼
させて鉄鉱石の還元溶融を行い、生戒した溶銑を炉体下
部の出銑口から間歇的に取り出すプロセスである． 高炉内に装入された焼結絋は５５０゜Ｃ前後でヘマタイ
トからマグネタイトに還元される過程で、体積膨張を起
こすため急激に粉化する。これを一般に還元粉化とよん
でいる．したがって、高炉内の間接還元帯に５５０゜Ｃ
前後の低温の装入物層の領域が存在すると、この領域で
は焼結鉱の粉化が助長され通気抵抗が大きくなり、炉下
部から上昇してくる還元ガスの流通が妨げられる．高炉
は定常状態では常に一定のガス量が供給されているので
、局所的にガス流量が低下すると固体とガスの熱交換状
況の指標である固体の熱容量とガスの熱容量との比（熱
流比）が局所的に上昇し、ガスから固体への熱交換が不
良となり、その結果それより下部の温度が低下し、いわ
ゆる不活性帯が形戒される．高炉の炉壁部にこのような
不活性帯が形戒されると、通気抵抗が上昇することによ
り、炉内装入物の荷下りが停滞して、いわゆる棚吊りが
発生したり、荷下りの不連続化、スリップを伴うように
なり、炉況が不調となる．炉況が悪化すると連続プロセ
スである高炉の安定操業は望めず、反応効率も低下して
、大幅な高炉の生産性の低下につながることになる．し
たがって、炉内における焼結絋の還元粉化の防止は操業
上の重要な管理目標となっている． 通常、焼結絋の還元粉化はＲＤＩ指数（還元粉化率）で
管理されている．これは１５〜２０問の焼結絋を５５０
℃に昇温し、Ｃ０３０％＋ＮＺ１０％の混合ガスで３０
分間還元し、冷却後小型タンブラで９００回転したのち
３ｍｓ＋の篩でふるい分け、３１Ｉ１１以下の割合（重
量％）をもって表されている． 従来の高炉操業においては、上述したような高炉の炉況
を判断し、その炉況に応じて経験的に設定されたＲＤＩ
指数の焼結絋を装入して、操業の安定化を図っている．
このＲＤＩ指数の変更基準を定量化する技術開発も進め
られて、例えば特公昭６３−６１３６５号公報には高炉
内の圧力損失を測定し、その実測値が理論値に対して予
め定められた基準値を超えて高くなる程度に応じてＲＤ
Ｉ指数の低い、すなわち、還元粉化の少ない焼結鉱を装
入する方法が開示されている．この方法により高炉の不
調を招く前に炉壁不活性化対策を講じ、高炉の荷下りの
安定化、ガス流通の円滑化が図られるとしている．しか
しながら、還元粉化はＲＤＩ指数だけでなく、高炉内の
温度分布にも依存するので総合的な炉壁不活性化対策を
確立するには装入物の鉱石とコークスの重量比、あるい
は炉壁冷却条件のような炉内周辺部の温度に影響を及ぼ
す操業因子を配慮する必要がある． 特開昭６０ − ３３３０５号公報には、高炉内周辺部
の温度分布を測定して、炉壁不活性化を防止する方法が
開示されている．すなわち高炉で低燃料比操業やオール
コークス操業を実施すると高炉シャフト部の炉周辺部に
おいては装入物温度が十分に得られないため、シャフト
上段で水分凝縮、シャフト中・下段で酸化亜鉛沈着、焼
結絋の還元粉化が起こり、このため通気性が悪化し、不
活性帯が形威される．これを防止するため、特開昭６０
− ３３３０５号公報の方法では測温値が基準値より
低くなると炉内周辺部の装入物に高温の部分燃焼ガスを
吹き込んでいる．しかしながら、この方法では焼結絋の
ＲＤＩ指数や炉壁冷却条件の管理基準が示されていない
． 特に近年の高炉においては大型化、高圧化が進められ、
炉内ガスの漏洩防止、冷却効率等を考慮して、鋳鉄でバ
イブを鋳包んだステープを炉体鉄皮と炉内レンガの間に
挿入して冷却するステーブ方式が採用されている．とこ
ろが、炉体が老朽化し高炉内部のレンガが侵食されてく
ると、ステーブが炉内に露出し炉内を過度に冷却するよ
うになる．特に破損ステーブを新しいステーブに交換し
た場合には一層冷却状態が強くなる．ステープによる冷
却が過大になると炉壁温度が低下し、装入物が十分昇温
されないままに炉下部に降下するので鉱石の還元が遅れ
ることになり、特に焼結誠において粉化量の増大がみら
れる．しかし、従来このような炉周辺部の過冷却に起因
する焼結絋の還元粉化に対する対策は採られておらず、
焼結絋自体の性状であるＲＤ１指数、炉内周辺部温度に
及ぼす操業条件、炉壁冷却条件を総合的に判断した不活
性帯発生防止対策は知られていない．（発明が解決しよ
うとする課題） 本発明の目的は、高炉の炉壁冷却条件が焼結絋の還元粉
化におよぼす影響を予測し、高炉の不調を素早く検知し
、焼結絋の還元粉化を防止して装入物の荷下り、ガス流
通が良好な炉況を迅速に回復できる高炉操業法を提供す
ることにある．（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、ｒ高炉のシャフト部の間接還元帯にお
ける炉壁部の総括伝熱係数から炉内周辺部の還元率と温
度の炉高方向分布を算出し、その算出値を用いて炉内の
焼結絋の粒径を計算し、その計算値が一定の限界値以上
になるように、装入する焼結鉱のＲＤＩ指数を調整する
ことを特徴とする高炉操業方法にある． 本発明方法の具体的な実施方法は次のとおりである． まず、高炉内の炉壁周辺部の還元率と温度の分布を算出
する方法を説明する． 高炉の炉壁部に複数個の温度検出器を設置し、炉内温度
ＴＩおよび鉄皮温度Ｔｗを計測するとともに、鉄皮表面
に熱流計を設置して炉内から鉄皮へ向かって流れる熱流
束ｑを常時監視することにより、次に示す式によって炉
壁の総括伝熱係数αを計算する． α一ｑ／ （Ｔｉ Ｔｗ） 次に、上記αを用いて炉内の還元率と温度分布を計算す
る．この計算方法は種々あるが、本発明の方法では特に
炉壁周辺部の還元率と温度分布を知る必要があるので、
以下に述べるように炉内の高さ方向はもとより半径方向
の温度分布、反応率分布もシミュレートできる数式モデ
ルを創案した．即ち、高炉シャフト部の横断面を多重同
心円で等断面積に１０分割し、各分割内の高さ方向の状
態分布は周知の向流移動層一次元数式モデル、例えば「
鉄と鋼Ｊ ６８（１９８２）Ｐ．２３６９，Ｐ．２３７
７に紹介される下記（１）〜（４）式の物質収支式、熱
収支式に基づいて算出する．なお、このモデルでは半径
方向および高さ方向の熱伝導、さらに炉壁周辺に近い最
外殻分割では炉壁からの熱放散が考慮されている．〔物
質収支式〕 （ガス） （固体） 〔熱収支式］ ＋ｄ（万一７ｖ） −（４） ここで、 ２：炉内の層頂（炉頂）を基準とした下向きの高さ方向
位置（＋１） ｒ：炉内半径方向位置（−） ’ｌｊｇ ＋ Ｐ９’ガスの流速（ｍ／ｓｅｅ）、密度
（ｋｇ／１）９ｓ：固体の嵩密度（ｋｇ／ｍ’） ＸＩ，Ｙ；：固体の重量率（一）、モル分率（一）下る
，下，：ガス温度（”Ｃ）、固体温度（゜Ｃ）Ｃ ：熱
容ｆｆｉ （Ｋｃａｌ／Ｋｍｏ１ ・’Ｃ）ｍ：モル分
子量（ｋｇ／Ｋ僧ｏ１） １１ｐ＋ＯＰ’熱伝達率（Ｋｃａｌ／ｍ” ・ｓｅｃ
・’Ｃ）、比表面積（ｍ”／ｍ’） ＫＺ ， ｋｒ ’充填層の有効熱伝導率（Ｋｃａｌ／
ｍ−ｓｅｅ ・゜Ｃ）、Ｒ ，Ｍ ：反応速度（Ｋｍ
ｏｌ／ｍ” ・ｓｅｃ）、化学量論係数Δ口：反応熱く
κｃａｌ／κｍｏｌ） ：ＣＯ、Ｃｏオ、ｌｉｔ，１１１０、Ｎ２１： Ｆｅｔ
０３、ＦｅｓＯｎ、ＰｅＯ、Ｆｅ， Ｃ，脈石Ｊ！：Ｃ
Ｏ還元、＋１．還元、炭素析出、シフ１・反応などの反
応 ｃｌ：炉壁伝熱係数（但し、最外殻分割に対してのみ考
［） （Ｍｅａｌ／１・ｓｅｃ・’Ｃ）次に高炉内に
おける焼結鉱の粒径を求める方法について説明する． 焼結絋はへマタイトからマグネタイトへの還元の際に体
積膨張がおこり、亀裂が発生して粉化する．炉内よりサ
ンプリングして粒度を調べる方法もあるが、サンプリン
グ時の衝撃により粉化が一層進展するために稼動中高炉
内の焼結絋の粒径を実測することは困難である．また、
高炉内の温度および還元の条件と還元わ｝化試験の条件
は異なるのでＲＤＩ指数から高炉内で焼結絋がどの程度
わ）化しているのかを判断することもできない．このよ
うな難点を解決するため、本発明方法では高炉内におけ
る温度分布、還元率分布から理論的に焼結鉱粒径を求め
、この値が所定の値以上となるように装入する焼結絋の
ＲＤＩ指数を調整して焼結鉱の粉化防止を図るのである
． 焼結絋は還元されながら炉内を降下するが、この過程に
おける粒径Ｄｓ（一ＩＩ）は装人粒径Ｄｊ（ｍａ＋）、
炉内温度Ｔ（Ｋ） 、還元率ｆｓ（％）、ＲＤＩ指数（
％）を用いて次の（５）〜００式のように表すことがで
きる． Ｄ’ｊ − ｏ４−０．４ｘ（ｂｆｓ−ａｆｆ）−Ｊ７
） ここで、 Ｏｓ：初朋粒径（−） ＯＳ：扮化後の粒径（ａｓ） ｆ ：還元率（％〉 Ｔ ：温度（゜Ｋ） ＲＤｒ ： ＲＤＩ指数（％） ｙ，ｎ ：定数（論２５、２．６９） したがって、総括伝熱係数を（４）式に代入して（１）
〜（４）までの物質収支式および熱収支式を解くことに
より、温度（Ｔ）および還元率（ｆｓ）を算出し、その
結果を（５）〜（１０式に代入すれば、焼結絋の粒径（
Ｄ３）を求めることができる．このように（１）〜Ｏｉ
ｌ式を連立させて上方から下方に向かって逐次計算する
ことにより粒径変化が求められる．このようにして理論
的に求めた粒径が所定の値以上になるように；装入する
焼結鉱のＲＤＩ指数を調整してその炉内における粉化防
止を図るのである．即ち、炉壁レンガの損耗が著しく総
括伝熱係数が異常に高い場合には、ＲＤＩ指数が小さい
（耐還元粉化性に優れた）焼結鉱を装入して高炉操業を
円滑に行わせることができる． （作用） 第１図は、上述したように総括伝熱係数αとそのαを用
いて算出された炉内還元率と温度の分布から還元粉化速
度式、即ち（５）〜（Ｉｔ）式に従って計算した高炉シ
ャフト下部の炉壁周辺部における焼結絋の粒径と実測さ
れたスリップ回数との関係を示すものである． ここでスリップとは高炉内の装入物が不連続的に１ｍ以
上の荷下りをする現象であり、炉内装入物高さを測定す
る検尺棒によってその発生が実測できる．スリップが頻
発するということは、炉内装入物の荷下りが不安定で、
炉況が悪いことを示す． 第１図に示されるように、焼結絋粒径が小さくなると共
にスリップ発生頻度が増加し、特に焼結絋粒径が７〜８
一一以下になるとスリップが急増する．この結果から、
高炉シャフト部間接還元帯における炉壁周辺部での焼結
鉱粒径を所定の値以上、例えばこの高炉の場合には７〜
８一以上にすればスリップ頻度は激減して炉況が安定す
ることになる． 炉内の焼結鉱の粒径を上記の、例えば７〜８０以上に維
持する手段の一つとしては、炉壁からの冷却条件、具体
的には炉壁部の総括伝熱係数を調整する方法がある．し
かし、特に、炉壁レンガが著しく損耗している場合には
鉄皮保護のため、炉壁冷却条件を緩和して総括伝熱係数
を低下させる方法を用いることができない．そこで本発
明方法では、装入する焼結絋の特性、具体的にはＲＤＩ
指数を変えて還元粉化を抑制し、上記の粒度を維持する
のである． 以下に本発明方法の実施例を比較例と対比して説明する
． （実施例） 本発明方法の実施例と比較例１および比較例２の高炉操
業結果を第１表に示す． 第１表 比較例ｌは炉壁レンガが健全で、比較的還元粉化性状の
良くないＲＤＩ指数３７の焼結鉱を使用していても高炉
が１頃調に操業されている例である．比較例２は炉壁レ
ンガが脱落して１週間後の炉壁の総括伝熱係数が異常に
高くなった例である．実施例は比較例２で高炉が不調に
なってから本発明方法に従ってＲＤＩ指数が３７の焼結
絋から３２の焼結鉱に変更した例である． 第２図および第３図は、比較例１および２、即ち炉壁が
健全な場合とそうでない場合の高炉炉壁周辺部における
高さ方向の温度分布と還元率分布とを示すものである．
これらの図に見られるように、高炉が順調に操業されて
いる比較例１では、ストックラインから３ｍ以下で６０
０゜Ｃ以上になり、また、還元も十分進行している．こ
れに対して、炉壁レンガが脱落した比較例２では炉壁の
冷却が強化されたことにより、ストックラインから８ｍ
以下でも６００’Ｃ以下の温度であり、還元率も１０％
以下でマグネタイトまでの還元にとどまっている．高炉
の操業結果は第１表に示すように、比較例１では燃料比
４７５ｋｇ／ｔと適正であり通気抵抗指数も小さく、ス
リップもなく良好であった．これに対して比較例２では
炉頂温度が１０３゜Ｃまで低下し、スリップが増加し、
通気抵抗指数およびガス利用率が悪化し燃料比が増加し
た．また、この２日後に炉下部の炉壁温度も低下し不調
に陥った．第４図は、第２図および第３図の温度、還元
率分布と、装入した焼結鉱のＲＤＩ指数（比較例１、２
では３７、実施例では３２）に基づいて炉内周辺部の焼
結鉱の粒径を計算した結果である．この図から明らかな
ように操業が好調な比較例１では粉化が少なく焼結絋の
粒径は約７開であるのに対して、炉壁レンガ脱落後の比
較例２（装入した焼結鉱のＲＤＩは３７）では３０程度
まで低下し、炉況不調が粉化による通気性悪化によるも
のであることを示している．一方、比較例２のように炉
況不調に陥ってから、ＲＤＩ指数が３２の焼結鉱に切り
換えた実施例の場合は、焼結鉱の粒径の炉内分布は、炉
が健全な比較例１のそれとほぼ同しパターンになってい
る．つまり、粒径は操業が好調な比較例１にほぼ近いと
ころまで回復している．この結果、第１表の実施例の欄
に示すようにスリップは減少し、通気性も改善され燃料
比も４８５ｋｇ／ ｔとほぼ適正な値になった． （発明の効果） 本発明によれば、炉体温度および炉壁熱流束情報を用い
て炉内の焼結絋の還元粉化の状況を把握し、その状況に
応じて装入する焼結絋のＲＤＩ指数を調整するという比
較的簡易な方法で、高炉の操業を安定化することができ
る．特に、炉壁レンガが脱落して炉壁温度が低下し、通
気異常に起因するスリップが頻発するような炉況を迅速
かつ確実に正常化することができる．さらに、操業面で
も燃料比を適正な値に回復することができ、生産性も定
常操業時と変わらないレベルに維持できる．
第１図は、高炉のスリップ発生頻度と炉内の焼結鉱の粒
径との関係を示す図である． 第２図は、炉内周辺部の炉高方向の温度分布を順調な操
業時（比較例ｌ）と炉壁レンガ脱落後の炉況不調時（比
較例２）とを対比して示す図である． 第３図は、上記比較例１と比較例２の場合の炉内周辺部
の炉高方向の還元率分布を示す図である．第４図は、上
記比較例１および２と、ＲＤ［指数の小さい焼結鉱を装
入した本発明の実施例における炉内周辺部の炉高方向の
焼結絋粒径分布を示した図である．
径との関係を示す図である． 第２図は、炉内周辺部の炉高方向の温度分布を順調な操
業時（比較例ｌ）と炉壁レンガ脱落後の炉況不調時（比
較例２）とを対比して示す図である． 第３図は、上記比較例１と比較例２の場合の炉内周辺部
の炉高方向の還元率分布を示す図である．第４図は、上
記比較例１および２と、ＲＤ［指数の小さい焼結鉱を装
入した本発明の実施例における炉内周辺部の炉高方向の
焼結絋粒径分布を示した図である．
Claims (1)
- 高炉のシャフト部の間接還元帯における炉壁部の総括伝
熱係数から炉内周辺部の還元率と温度の炉高方向分布を
算出し、その算出値を用いて炉内の焼結鉱の粒径を計算
し、その計算値が一定の限界値以上になるように、装入
する焼結鉱のＲＤＩ指数を調整することを特徴とする高
炉操業方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302498A JPH0726131B2 (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 高炉操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302498A JPH0726131B2 (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 高炉操業方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03162509A true JPH03162509A (ja) | 1991-07-12 |
| JPH0726131B2 JPH0726131B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=17909684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1302498A Expired - Lifetime JPH0726131B2 (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 高炉操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726131B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019173051A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 日本製鉄株式会社 | 還元粉化性管理装置、還元粉化性管理プログラム、及び還元粉化性管理方法 |
-
1989
- 1989-11-21 JP JP1302498A patent/JPH0726131B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019173051A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 日本製鉄株式会社 | 還元粉化性管理装置、還元粉化性管理プログラム、及び還元粉化性管理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0726131B2 (ja) | 1995-03-22 |
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