JPH08277405A

JPH08277405A - 高炉操業方法

Info

Publication number: JPH08277405A
Application number: JP10477095A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kamishiro; 親司上城; Shinichi Suyama; 真一須山; Takanobu Inada; 隆信稲田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】高炉におけるステーブ給排水温度差が所定の
管理値以下になった時に中心部を流れるガス流速を高位
に保った上で、壁側を流れるガス流速をも高位に保ち、
壁側の温度を上昇させ、高炉操業の安定化をはかる方法
を提案する。【構成】ステーブ給排水温度差が所定の管理値以下に
なった時にコークスの単独装入と鉱石およびコークスの
同時装入とを繰返して行う際、鉱石とコークスの同時装
入の直前にコークスを、落下位置が炉壁から無次元半径
０．１１以上に距離になるように装入し、同時装入にお
いては、大ベル上でコークスを鉱石の下に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高炉の原料分布制御
を適正に行うことにより炉内ガス流分布を適正に維持
し、操業の安定を確保する高炉操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉においては、炉下部に設置された羽
口から吹込まれる熱風とコークスとの反応によって生成
する還元性ガス（ＣＯ）の作用で、鉱石は炉内を降下し
つつ徐々に還元され、軟化融着帯を形成した後、炉芯コ
ークス層の隙間を伝って炉底に溜り、溶銑は定期的にま
たは連続的に出銑口より抜出される。

【０００３】このような高炉操業の安定性を高めるため
には、高炉内を上昇するガスの流速分布を中心流化し
て、融着帯形状を逆Ｖ字型に維持することが有効である
ことが経験的に知られている。

【０００４】一方、中心部でのガス流速が他の部分より
も速くなりすぎると、壁側の温度が低下したり、付着物
の形成、成長等の問題が起って炉況が不安定になる。

【０００５】高炉の下部炉壁に付着物やプロフィルの乱
れを形成したときの原料装入方法に関する先行技術とし
ては、例えば通常の高炉原料装入サイクルにおいて、コ
ークスの数チャージ連続装入を行うことにより、周辺流
を高めて炉壁付着物を溶融除去しようとする方法がある
（特開昭５５−１８７６４号公報参照）。また、シャフ
ト部の任意の設定位置における炉壁近傍の鉱石／コーク
スの層厚比を、前記設定位置における平均層厚比に比べ
１０％以上増大するように原料を装入することで、炉壁
近傍の荷重応力および鉱石層の溶融に伴う消滅体積を増
加させ、その結果壁側近傍の装入物の降下速度が増加す
るので、原料降下停滞域が縮小し、炉腹部以下の装入物
の降下領域が拡大され、降下速度を小さくして平均化す
ることが可能となり、生鉱下り等による急激な炉熱低下
を防止できるとした方法が提案されている（特開昭６１
−２０１７１１号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た特開昭５５−１８７６４号公報に記載されている方法
では、高炉中心部より周辺部の方がガスが流れ易くなる
ので、高炉内を上昇するガスの流速分布を中心流化して
融着帯形状を逆Ｖ字形に維持し、高炉の安定操業を維持
するということが難しい。また、特開昭６１−２０１７
１１号公報に記載されている方法では、周辺部での鉱石
の存在率が上がるので、周辺部はさらにガスが流れ難く
なり、炉壁部の急激な温度低下を招き、結果として炉況
不調に陥る可能性がある。

【０００７】この発明は、このような従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、ステーブ給排水温度差が所
定の管理値以下になった時に中心部を流れるガス流速を
高位に保った上で、壁側を流れるガス流速をも高位に保
ち、壁側の温度を上昇させ、高炉操業の安定化をはかる
ことができる方法を提案しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高炉操業方
法は、高炉におけるステーブ給排水温度が所定の管理値
以下になった時にコークスの単独装入と鉱石およびコー
クスの同時装入とを繰返して行う高炉操業方法であっ
て、その鉱石とコークスの同時装入の直前にコークス
を、その落下位置が炉壁側から無次元半径０．１１以上
の距離になるように装入し、同時装入においては大ベル
上でコークスを鉱石の下に配置することにより、コーク
スを中心に多く堆積させるとともに、壁側には前記同時
装入により装入されるコークスを優先的に堆積させるこ
とを特徴とするものであって、中心におけるガス流速を
確保しつつ、壁側のガス流速をも安定的に確保する高炉
操業方法を要旨とするものである。

【０００９】

【作用】図１は鉱石とコークスの混合装入物が炉内で堆
積する際の粒度および密度偏析機構を定量化するための
高炉炉頂部の１／２縮尺実験装置を示す説明図である。
この装置を使った装入実験は、大ベル１上にまず鉱石粒
子を装入し、ベル駆動装置２によって大ベル１を降下さ
せ、これを繰返すことにより、一定の堆積角を持った鉱
石充填層をスロープ４の上に形成する。次に、コークス
粒子を大ベル１上に装入し、ベル駆動装置２によって大
ベル１を降下させ、予め堆積しておいた鉱石の充填層上
にコークス層を形成させ、最後にコークス粒子を混合し
た鉱石粒子をコークス層上に装入することで実験を行
う。なお、この実験装置には、ムーバブルアーマ３が設
置されており、プッシュロッド５を押込むことで、実炉
におけるムーバブルアーマの操作による原料落下位置の
変更が再現できるようになっている。

【００１０】実験に使用した原料は、鉱石とコークスの
それぞれの粒度分布が実炉における鉱石とコークスのそ
れぞれの粒度分布の１／２のものを使用した。具体的に
は、鉱石粒径３〜２２ｍｍ（調和平均７ｍｍ）、コーク
ス粒径１８〜３９ｍｍ（調和平均２５ｍｍ）である。

【００１１】また、実験での鉱石とコークスの混合比率
は１０ｖｏｌ％としたが、これは以下に記載する理由に
よる。すなわち、鉱石単独装入では、鉱石自体の粒径偏
在に起因して炉中心領域に粗粒鉱石が堆積する。そし
て、鉱石とコークスを同時に装入した場合に上記の粗粒
鉱石を炉内堆積過程において分級堆積させ、炉中心領域
にコークスを偏在させるには、粗粒鉱石平均粒径と対比
させてコークス平均粒径を選定する必要がある。また、
鉱石単独装入で炉軸より体積比で１０％以内の炉中心領
域に偏在する粗粒鉱石をコークスと鉱石の同時装入で炉
中心領域に偏在するコークスに置き換える炉中心軸から
の半径方向領域を一定に制御するには、重量分率で規定
したのでは嵩密度が異なるため、粗粒鉱石と同時装入コ
ークスの置き換えが不正確になる。したがって、同時装
入コークスの装入量を鉱石に対する嵩体積分率比で規定
する必要がある。

【００１２】そして、原料の大ベル内での体積方法とし
ては、大ベルからの原料排出初期にコークスが優先的に
排出されるように、大ベル上ではコークスを下に配置し
た上に鉱石を配置した。

【００１３】図１に示す実験装置を用いてコークスの装
入実験を行い、プロフィルを計測した結果を図２に示
す。ここでは、ムーバブルアーマの押出し角度をノッチ
で示す。図中のＣはコークス装入を、Ｍは混合装入をそ
れぞれ示し、このＣ、Ｍに下付きの数字はアーマノッチ
を示す。図２（ａ）はコークス装入時にアーマを全く押
出さなかった場合（Ｃ_０）、（ｂ）はアーマノッチが１
０（Ｃ_１０）の場合、（ｃ）はアーマノッチが２０（Ｃ
_２０）の場合、（ｄ）はアーマノッチが３０（Ｃ_３０）
の場合、（ｅ）はアーマノッチが４５（Ｃ_４５）の場合
をそれぞれ示す。１０ノッチで無次元半径で約０．０２
（４０ｍｍ）落下点が炉壁側にずれた。

【００１４】すなわち、コークス装入時にアーマを全く
押出さなかった場合（Ｃ_０）と、アーマノッチが１０
（Ｃ_１０）の時、コークス層は炉壁から炉芯に向って単
調に低下するスロープ状のプロフィルを形成した。ま
た、アーマノッチが２０（Ｃ_２０）の時は、壁側で堆積
角が０の領域を形成し、アーマノッチが３０（Ｃ_３０）
を超えると、炉壁近傍において、炉壁に向って低下する
スロープ状のプロフィルを形成した。

【００１５】図中には、アーマノッチ０の状態で混合装
入を行った時の混合層のプロフィルも示したが、コーク
ス層のプロフィルの変化に伴い、該混合層の堆積状況も
変化した。

【００１６】実験後、試料を採取して混合層中の半径方
向におけるコークス存在率｛＝コークス体積／（コーク
ス体積＋鉱石体積）｝を求め、図３に示した。実験の結
果、コークス装入時のアーマを押出すほど、中心に偏析
すべきコークスが炉壁側に偏析し、炉壁側のコークス存
在率が上がることが確認された。これは、コークス装入
時にアーマを押出すことで壁側にポケットができ、大ベ
ルからの原料排出初期に優先的に排出されるよう大ベル
下部に配置したコークスのほとんどがポケット内に堆積
するためである。

【００１７】次に、図２に示す結果を基に、同一の操業
条件下において、４バッチ装入（コークス装入、コーク
ス装入、混合装入、鉱石装入）した時の鉱石重量／コー
クス重量比（以下、Ｏ／Ｃと略す）を実測により調査し
た結果を図４に示す。

【００１８】図４のデータより、コークス装入時のアー
マノッチが２０以下の場合には、壁側に堆積する混合層
中のコークス量が少ないので、壁側のＯ／Ｃはコークス
ノッチが０の時と大差ないが、アーマノッチが３０以上
になると、壁側にポケットができるので混合層中のコー
クスが多量に壁側に堆積し、壁側のＯ／Ｃが大きく低下
する。

【００１９】また、図４に示すＯ／Ｃがガス流速分布に
与える影響を調査した結果を図５に示す。図５の結果よ
り、壁側にポケットができる３０ノッチ以上でコークス
を装入した場合、混合層中コークスの壁側への堆積によ
り壁側での空隙率が上昇するので、ガス流速の大幅な上
昇が起ることが明らかとなった。

【００２０】以上の調査により、以下の知見を得た。す
なわち、混合装入により形成される堆積層中のＯ／Ｃ
は、炉中心と炉壁で低い。したがって、通常バッチの中
に混合装入バッチを入れることで、炉中心と炉壁のＯ／
Ｃを下げることができ、かつ混合装入の直前バッチのア
ーマノッチの取り方によって、そのバランスを制御する
ことができる。したがって、この発明方法を適用するこ
とで炉中心を流れるガス流量は確保でき、さらに前バッ
チのアーマノッチを操作することで、炉壁側を流れるガ
ス流量の度合いを自由に制御できる。

【００２１】なお、混合装入法を採用した原料装入方法
としては、例えば特開昭６２−１２７４０９号公報等に
より知られているが、いずれも混合層による半径方向で
の適切なＯ／Ｃ分布の形成に関する技術であり、混合層
中のコークスを上記のようなメカニズムによって壁側に
堆積させてＯ／Ｃの制御を行う方法を実現したこの発明
とは、技術的に全く異なる。

【００２２】

【実施例】実際のベル式高炉（炉容積２７００ｍ^３）に
この発明方法を適用し、鉱石中にコークスを混合して装
入した時の炉壁冷却水の温度変化を図６に示す。図６
は、コークスベース１６．７ｔ、Ｏ／Ｃ＝３．２、４バ
ッチ装入（コークス、コークス、混合装入（混合率１０
ｖｏｌ％）、鉱石）の場合の操業時のデータである。

【００２３】図６の結果より、７月下旬から８月初旬に
かけて、ステーブ給排水温度差に大きな変化は見られ
ず、休風時（休風Ａ）にボーリングを行って測定した付
着物の平均厚さは５００ｍｍであった。ところが、それ
以降徐々にステーブ給排水温度差が下がり始め、８月末
には８月初旬の温度差に比べて管理値以下（この場合は
管理値５℃）に下がり、荷下がりが不安定になった。休
風して再び付着物厚を測定したところ、今度は付着物の
平均厚さが５４０ｍｍであった（休風Ｂ）。

【００２４】そこで、この発明を８月末から適用したが
（期間ａ）、混合装入直前のコークス装入において、そ
のアーマノッチを２５（落下位置は無次元半径で炉壁よ
り０．１０）に設定した。ところが、ステーブ給排水温
度差は低下し始めたものの、依然として管理値付近で推
移し、荷下がり不安定は解消しなかった。

【００２５】この荷下がり不安定を解消するため、期間
ｂにおいてコークスのアーマノッチを３０（落下位置は
無次元半径で炉壁より０．１１）にした。その結果、ス
テーブ給排水温度差が上昇し、荷下がりも安定した。ま
た、休風Ｃにおいて測定した平均付着物厚さは４９０ｍ
ｍであった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば、炉中心におけるガス流速を確保しつつ、壁側のガ
ス流速をも安定的に確保することができるので、炉況安
定に優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】鉱石とコークスの混合装入物が炉内で堆積する
際の粒度および密度偏析機構を定量化するための高炉炉
頂部の原料装入実験装置を示す概略図である。

【図２】図１に示す実験装置を用いてコークスの装入実
験を行い、プロフィルを計測した結果を示す図で、
（ａ）はコークス装入時にアーマを全く押出さなかった
場合（Ｃ_０）、（ｂ）はアーマノッチが１０（Ｃ_１０）
の場合、（ｃ）はアーマノッチが２０（Ｃ_２０）の場
合、（ｄ）はアーマノッチが３０（Ｃ_３０）の場合、
（ｅ）はアーマノッチが４５（Ｃ_４５）の場合をそれぞ
れ示す。

【図３】図１に示す実験装置を用いて行ったコークスの
装入実験後、試料を採取して混合層中の半径方向におけ
るコークス存在率｛＝コークス体積／（コークス体積＋
鉱石体積）｝を求めた結果を示す図で、（ａ）はコーク
ス装入時にアーマを全く押出さなかった場合（Ｃ_０）、
（ｂ）はアーマノッチが１０（Ｃ_１０）の場合、（ｃ）
はアーマノッチが２０（Ｃ_２０）の場合、（ｄ）はアー
マノッチが３０（Ｃ_３０）の場合、（ｅ）はアーマノッ
チが４５（Ｃ_４５）の場合をそれぞれ示す。

【図４】図２に示す結果を基に、同一の操業条件を与え
てシミュレートしたＯ／Ｃの変化を示す図である。

【図５】同じく図２に示す結果を基に、同一の操業条件
を与えてシミュレートしたガス流速分布の変化を示す図
である。

【図６】この発明の実施例における炉壁冷却水の温度変
化を示す図である。

【符号の説明】

１大ベル２ベル駆動装置３ムーバブルアーマ４スロープ５プッシュロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉におけるステーブ給排水温度が所定
の管理値以下になった時にコークスの単独装入と鉱石お
よびコークスの同時装入とを繰返して行う高炉操業方法
であって、その鉱石とコークスの同時装入の直前にコー
クスを、その落下位置が炉壁側から無次元半径０．１１
以上の距離になるように装入し、同時装入においては大
ベル上でコークスを鉱石の下に配置することにより、コ
ークスを中心に多く堆積させるとともに、壁側には前記
同時装入により装入されるコークスを優先的に堆積させ
ることを特徴とする高炉操業方法。