JPH0570813A - 高炉操業法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は高炉操業法に係わり特に不調傾向の
高炉の炉芯部を直接燃焼させ炉況回復を図る高炉操業方
法を提供する。 【構成】 高炉内炉芯部を加熱して炉況を安定化させる
高炉操業において、特定の羽口の送風を停止し、該羽口
を介してあるいは該羽口の上方炉壁部に設けた開閉口を
介してサンプラーを挿入し、高炉炉床部に堆積している
炉芯構成物を採取し、該炉芯構成物であるコークスの粒
度構成及び量、灰分の量、未溶融の銑鉄量、未溶融のス
ラグ量、コークス履歴温度のいずれが１つ以上の測定値
を炉芯活性度指数とし、該炉芯活性度指数にもとづい
て、送風を停止した少なくとも１つの羽口あるいは該羽
口の上方に設けた開閉口から加熱用流体を炉芯内に直接
供給して炉芯構成物を燃焼させると共に他の羽口からは
設定した送風条件で送風する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高炉操業法に係わり、特
に不調傾向の高炉の炉芯部を直接燃焼させ炉況回復を図
る高炉操業方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鉄用高炉の操業は例えば水分の高い原
料、粉化し易い低品位の原料、劣化し易いコークス等が
装入されると、ガス流れが不安定となり炉況不調に陥り
易く、生産量を低下する。また、低Ｓｉ銑操業を目指し
て燃料比を下げ、溶銑温度を低下させると高炉の炉況は
不調傾向に変動し易い。

【０００３】高炉操業が一旦不調に陥ると炉況を回復す
るにはかなりの時間を要する。特に、炉下部が冷え込み
に至った場合は数か月にわたって出銑量が減少するとい
う問題が発生し、従来一般的に採用されている炉況回復
操業、例えば高燃料比操業といえども、その操業過程に
おいて、このような不調期には炉内ガスが偏流し、吹き
抜けが頻発する等容易に炉況が回復しないのが実情であ
り、抜本策はなかったといえる。本出願人は先に、炉況
不調となった高炉の炉況回復操業法として特開平２−７
７５０６号により、高炉操業中に炉況不調が認められ休
風もしくは減風した際に、直接炉芯部を加熱昇温させた
後、送風を再開する高炉操業方法を提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高炉炉芯部はコークス
粒子が堆積して構成されており、シャフト部の装入物が
数時間で炉内を通過するのに対して炉芯は数日間を要し
てコークスが入れ替わるものと推定されている。

【０００５】この炉芯部に高温の炉内ガスが充分流れて
いる間は活性化状態にあり問題はないが、コークス粒子
の微細化や他の要因で通気性が悪化し炉内にガスが流れ
なくなると、炉芯部に粉コークス、灰、未溶融物（溶銑
・スラグ）の滞留、そして炉下部の冷え込みに至ること
になる。これを送風条件、例えば特開昭６１−１９９０
０６号で開示されているようなプラズマ発生装置を用い
て送風温度を上昇させるとか送風湿分、微粉炭などの吹
き込み量を調整したとしても、高温の送風はもはや炉芯
内部に侵入することができず、仮に炉芯部表面が加熱さ
れたとしても炉芯内部の粉コークス、灰、スラグ等の排
除には至らない。また装入物分布の制御や、コークス比
を増大させても上記のような状態の炉芯はなかなか置換
されないので炉芯部の粉コークス、灰、未溶融物（溶銑
・スラグ）の滞留、そして冷え込みを抑えることはでき
ない。さらに円周バランスの崩れ、荷下がりが平均化せ
ず、炉況が不安定になる場合が多々ある。

【０００６】従って、装入物分布を制御、送風条件を調
整等多面的にアクションをとって円周バランスを改善す
る方法が種々提案されているが、炉況回復には長期を要
し、即効的な手段が未だ見出されていないのが現状であ
った。

【０００７】本発明は、上記高炉の炉況回復操業法、特
開平２−７７５０６号を効果的に実施する操業法、特に
高炉の炉芯部に粉コークス、灰、未溶融物（溶銑・スラ
グ）の滞留、そして冷え込みに至ったとき、円周バラン
スが崩れるなど高炉炉況が不調に陥ったとき、短時間に
炉況を立て直す高炉操業方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するものであって、高炉内炉心部を加熱して炉況を安
定化させる高炉操業において、特定の羽口の送風を停止
し、該羽口を介してあるいは該羽口の上方炉壁部に設け
た開閉口を介してサンプラーを挿入し、高炉炉床部に堆
積している炉芯構成物を採取し、該炉芯構成物であるコ
ークスの粒度構成及び量、灰分の量、未溶融の銑鉄量、
未溶融のスラグ量、コークス履歴温度のいずれか１つ以
上の測定値を炉芯活性度指数とし、該炉芯活性度指数に
もとづいて、送風を停止した少なくとも１つの羽口ある
いは該羽口の上方に設けた開閉口から加熱用流体を炉芯
内に直接供給して炉芯構成物を燃焼させると共に他の羽
口からは設定した送風条件で送風することを特徴とする
ものである。また上記加熱用流体を供給すると共に微粉
炭を吹き込むことも特徴とする。

【０００９】また、前記炉芯活性度指数にもとづいて、
送風を停止した羽口あるいは該羽口の上方に設けた開閉
口からそれぞれ少なくとも１つの電極およびプラズマト
ーチを挿入し、電極の先端を炉芯部に接触させ、プラズ
マトーチにより炉芯構成物を加熱、燃焼させると共に他
の羽口からは設定した送風条件で送風することを特徴と
する高炉操業法である。

【００１０】

【作用】本発明は、特定の羽口の送風を停止し、該羽口
を介してあるいは該羽口の上方炉壁部に設けた開閉口を
介してサンプラーを挿入し、高炉炉床部に堆積している
炉芯構成物を採取し、該炉芯構成物であるコークスの粒
度構成及び量、未溶融の銑鉄量、未溶融のスラグ量、コ
ークス履歴温度のいずれか１つ以上の測定値でもって、
炉芯の活性度を把握し、蓄積した炉芯活性度と炉況との
関係、例えばコークスの粒度構成及び量と炉況との関
係、あるいは未溶融の銑鉄量、未溶融のスラグ量と炉況
との関係に基づいて、炉況不調の前兆あるいは、炉況不
調と判定されると、炉芯内に加熱用流体を供給して炉芯
構造物を燃焼させ、不活性炉芯を新たな炉芯に順次置換
して活性化するので、従来の高燃料比操業法に比較する
と大幅な時間短縮で炉況を回復できる。

【００１１】また、上記したように炉芯活性度指数から
炉況不調の前兆あるいは炉況不調と判定されると、炉芯
部に電極の先端を接触させ、通電してプラズマアーク加
熱等によって炉芯構成物を加熱、燃焼させ不活性炉芯を
新たな炉芯に順次置換して活性化できる。

【００１２】また、上記炉芯内に直接酸素源を供給して
炉芯構成物であるコークスを燃焼させる場合、コークス
粒子間に滞留している未溶融の銑鉄、スラグを溶融し流
下させることで炉芯の通気性を確保することが望まし
く、炉芯内の燃焼区域に微粉炭を供給して燃焼させてこ
れを熱源とするので、炉芯構成物であるコークス粒子の
消費を抑制できる。

【００１３】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
は、高炉炉況が安定している場合はそのまま操業を継続
するが、その操業過程において、炉況を示す各種測定デ
ータ、例えば炉壁温度、炉内ガス流分布、ガス温度、荷
下がり状況、出銑・滓量等に何らかの変調が見られる
と、炉下部において炉芯部のサンプリングを行い、炉芯
内のコークスの粒度構成、量、特に３ｍｍ以下の粉コー
クスの量、灰の量、未溶融の銑鉄量、未溶融のスラグ
量、コークス履歴温度を測定する。ここでコークス履歴
温度とはコークスは高温に曝されると炭素分が不定形炭
素からグラファイトに変化するので、その量を測定する
ことにより、そのコークスが受けた最高温度を推定する
ものである。

【００１４】炉芯構成物のサンプリング法としては、送
風を停止した特定の羽口から筒状サンプラーをほぼ水平
に挿入して炉芯内に侵入させ、炉芯構成物をサンプリン
グする方法、あるいは送風を停止した所定の羽口の上
方、炉腹部に設けた開閉口から筒状サンプラーを斜め下
向きに挿入して炉芯内に侵入させ、炉芯構成物をサンプ
リングする方法等公知のサンプラーを採用できる。

【００１５】サンプリングされた炉芯構成物から、コー
クスの粒度構成及びその量、灰分の量、未溶融物（銑鉄
・スラグ）の量が測定され、またサンプリングされたコ
ークスから炉芯内でのコークス履歴温度が測定される。
これら測定値と測定直前の炉況との関係の一例は図２に
羽口先端から炉中心に向かっての深度とコークス粒度、
量と炉況の関係に示すように、炉芯内に３ｍｍ以下のコ
ークス粒度が３０％以上滞留すると炉芯は不活性状態と
なり、炉況は悪化する。また図２と同様な関係を図３に
示すが、炉芯構成物内に未溶融物の銑鉄、スラグ量が４
０％以上捕捉されていると炉芯は不活性状態となり、炉
況は悪化する。図４に羽口先端から炉中心に向かっての
深度とコークス履歴温度と炉況との関係を示すように、
炉芯内温度が１４００℃以下になると、炉芯は不活性状
態となり、炉況は悪化する。

【００１６】サンプリングされた炉芯構成物から、コー
クスの粒度構成及びその量、灰分の量、未溶融物（銑鉄
・スラグ）の量が測定され、そのいずれか１つ以上の測
定値を炉芯活性度指数とし、この炉芯活性度指数が操業
管理上の適性値を満足できなくなれば、又その兆しが見
えたら炉芯内の燃焼を行なう。もちろんそれぞれの適正
値は高炉の炉容、操業形態などによって各高炉毎に適宜
管理値を認定すべきであり、２つ以上の組合せなどによ
っても良い。

【００１７】本発明における炉芯の燃焼手段としては、
酸素ガス、酸素富化空気、圧縮空気、又はこれらの加熱
ガスおよびこれらによって燃焼する可燃ガス、粉コーク
ス、液体燃料等の加熱用流体を炉芯部に向かって、送風
を停止した羽口あるいは該羽口の上方に設けた開閉口を
介してランスを挿入し、直接炉芯内に吹き込みを実施す
るか、又は電極を炉芯部に接触させて、プラズマアーク
加熱などいずれかによって燃焼させるものである。さら
に、加熱用流体を吹き込む場合には、これらに微粉炭を
混合供給し燃焼させることもできる。もちろんこれらを
２つ以上組合わすことも可能である。ここで上記電極を
炉芯部に接触させるのは被加熱物（この場合コークス）
との間にアーク電流を流す移行型（トランスファー型）
プラズマトーチにより加熱するため、被加熱物との間に
電気回路を構成させるためである。この方法は非移行型
（ノントランスファー型）のプラズマトーチと異なり、
被加熱物の場所で直接熱が発生するので熱効率が良い。
なおこれとは別に吹き込むガスの加熱手段としてプラズ
マ加熱を利用することは当然行いうる（実施例３参
照）。

【００１８】炉芯燃焼用の電極やランスは羽口から挿入
するのが最も簡単であるが、羽口以外の特定位置から挿
入口を別に設置して適切なる部位に挿入することも可能
である。羽口から挿入する場合、その羽口からの送風は
一部遮断されるが、残りの羽口からの送風は保持される
ので休風をしないで炉芯燃焼を同時に実施でき、極めて
有効である。炉芯燃焼を実施する時期は送風時に特に限
るものではなく、休風時、休風立ち上げ時に行なっても
良い。以下に本発明を内容量３８９０立方メートルの高
炉に適用した実施例について説明する。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）炉芯内のコークス粒度を測定するために、
羽口からコークスサンプラーを挿入し、炉芯コークスを
採取した。このとき、コークス粒度３ｍｍ以下のものが
３０％以上と測定されたので、炉芯内の燃焼を実施し
た。図１はその方法を示す高炉下部の断面の概念図であ
る。羽口のうちの４本の送風を一旦停止し、図１に示す
如く円周方向均等に４ヵ所の羽口８からそれぞれ燃焼ラ
ンス１を挿入台車２を利用して、羽口先端から５ｍの位
置へ炉内に挿入した。燃焼ランス１は、非水冷の２重管
構造とし、ＣＯＧ（コークス炉ガス）を内管から、酸素
を３０％富化した圧縮空気を外管から供給して先端で燃
焼するバーナー構造とした。ＣＯＧ量は６００Ｎ立方メ
ートル／ｈｒ、空気比は１．２になるように燃焼空気量
を調整した。

【００２０】このような炉芯燃焼を６０分間継続した
後、炉芯コークス粒度を再度測定すると１０％以下に減
少したことが測定できたので、４本の燃焼ランス１を引
き抜き、送風を開始し安定した操業を開始することがで
きた。

【００２１】（実施例２）炉芯内の未溶融物（溶銑・ス
ラグ）を測定するために、羽口からコークスサンプラー
を挿入し、炉芯の未溶融物（銑鉄・スラグ）を採取し
た。このとき、採取したコークスに対し、未溶融物（銑
鉄・スラグ）が４０％と操業に支障のでる限界に達した
ので、炉芯燃焼を実施した。図５は図１と同様の高炉下
部の断面図であるが、これに示すごとく送風中に送風支
管に設けた遮断弁３を閉にして、熱風を遮断する。次に
燃焼用ランス１をシール構造４を通して羽口から炉芯内
部に挿入した。挿入位置は挿入台車２を利用して羽口先
端より５ｍの位置とした。燃焼用ランスは外径１２５ｍ
ｍ、内径８５ｍｍの水冷構造とし、微粉炭が吹き込める
ような内管５をさらに設けてある。酸素ガスを２０００
Ｎ立方メートル／ｈｒ、微粉炭を１００ｋｇ／ｈｒ炉内
へ１ｈｒ吹き込むことによって、炉芯内の未溶融物（銑
鉄・スラグ）を２０％以下に減少させ安定した操業に回
復することができた。

【００２２】（実施例３）図６の高炉下部断面図で示す
ように、炉芯内のコークス履歴温度を測定するために、
羽口上の開口部からコークスサンプラー６を挿入し、炉
芯コークスを採取しそのコークス履歴温度を測定した。
このとき、羽口からの深度が３ｍの位置で１２００℃以
下に低下したことが判明したので、炉芯燃焼を実施し
た。その方法は送風を一旦停止し、図６に示す如く円周
方向均等に４ヵ所の羽口からそれぞれ燃焼用ランス１を
挿入台車２を利用して、羽口先端から５ｍの位置へ炉内
に挿入した。燃焼用ランス１は非水冷の単管構造とし、
プラズマ昇温装置７によって１８００℃に昇温した空気
を炉内へ２５００Ｎ立方メートル／ｈｒ、約１ｈｒ吹き
込んだ。その後、送風を再開して安定した操業に回復す
ることができた。

【００２３】（実施例４）羽口からコークスサンプラー
を挿入し、炉芯内の特性を調査した結果、コークス粒度
３ｍｍ以下のものが３０％以上で、さらに未溶融物（溶
銑・スラグ）が４０％と操業に支障のでる限界に達した
ので、炉芯燃焼を実施した。その方法は実施例１と同様
に行なったが、安定した操業に回復することができず再
び休風に入った。コークスサンプラーの情報から、炉芯
コークス粒度を測定すると粒度３ｍｍ以下が１０％以
下、炉芯内の未溶融物（溶銑・スラグ）が３０％以下と
回復したが、コークス履歴温度が１２００℃以下となっ
ていることが判明したので再び炉芯燃焼を実施した。そ
の方法は実施例２と同様に酸素ガスと微粉炭を炉内へ同
時に吹き込んだ。その結果安定した操業に回復すること
ができた。

【００２４】

【発明の効果】本発明においては炉芯に直接サンプラー
を挿入し炉芯活性度を判断するので、炉況不調を前兆段
階から検出して対応策をとることができる。炉況不調と
判断された場合、炉芯に直接加熱用流体を供給したりプ
ラズマ加熱するので、従来の燃料比を上げる方法に比し
短時間で炉況回復ができる。

【簡単な図面の説明】

【図１】燃料ガスの燃焼による炉芯燃焼法を説明する高
炉下部の断面図

【図２】羽口先端から炉中心に向かっての深度とコーク
ス粒度、量と炉況の関係図

【図３】羽口先端から炉中心に向かっての深度と未溶融
物（銑鉄・スラグ）量と炉況の関係図

【図４】羽口先端から炉中心に向かっての深度とコーク
ス履歴温度と炉況の関係図

【図５】送風中の微粉炭燃焼による炉芯燃焼法を説明す
る高炉下部の断面図

【図６】昇温空気の送風による炉芯燃焼法を説明する高
炉下部の断面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一田 守政 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社中央研究本部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉内炉心部を加熱して炉況を安定化さ
   せる高炉操業において、特定の羽口の送風を停止し、該
   羽口を介してあるいは該羽口の上方炉壁部に設けた開閉
   口を介してサンプラーを挿入し、高炉炉床部に堆積して
   いる炉芯構成物を採取し、該炉芯構成物であるコークス
   の粒度構成及び量、灰分の量、未溶融の銑鉄量、未溶融
   のスラグ量、コークス履歴温度のいずれか１つ以上の測
   定値を炉芯活性度指数とし、該炉芯活性度指数にもとづ
   いて、送風を停止した少なくとも１つの羽口あるいは該
   羽口の上方に設けた開閉口から加熱用流体を炉芯内に直
   接供給して炉芯構成物を燃焼させると共に他の羽口から
   は設定した送風条件で送風することを特徴とする高炉操
   業法。
2. 【請求項２】 炉芯内に加熱用流体を供給すると共に微
   粉炭を吹き込むことを特徴とする請求項１記載の高炉操
   業法。
3. 【請求項３】 高炉内炉心部を加熱して炉況を安定化さ
   せる高炉操業において、特定の羽口の送風を停止し、該
   羽口を介してあるいは該羽口の上方炉壁部に設けた開閉
   口を介してサンプラーを挿入し、高炉炉床部に堆積して
   いる炉芯構成物を採取し、該炉芯構成物であるコークス
   の粒度構成及び量、灰分の量、未溶融の銑鉄量、未溶融
   のスラグ量、コークス履歴温度のいずれか１つ以上の測
   定値を炉芯活性度指数とし、該炉芯活性度指数にもとづ
   いて、送風を停止した羽口あるいは該羽口の上方に設け
   た開閉口からそれぞれ少なくとも１つの電極およびプラ
   ズマトーチを挿入し、電極の先端を炉芯部に接触させ、
   プラズマトーチにより炉芯構成物を加熱、燃焼させると
   共に他の羽口からは設定した送風条件で送風することを
   特徴とする高炉操業法。