JPH0978111A - 高炉操業法 - Google Patents
高炉操業法Info
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- JPH0978111A JPH0978111A JP25946695A JP25946695A JPH0978111A JP H0978111 A JPH0978111 A JP H0978111A JP 25946695 A JP25946695 A JP 25946695A JP 25946695 A JP25946695 A JP 25946695A JP H0978111 A JPH0978111 A JP H0978111A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 炉内装入物の流動化の兆候を精度よく検知
し、装入物の粒度または炉径方向の分布を調整して高炉
の安定操業を達成する。 【構成】 装入物を複数回に分割して高炉炉頂より装入
する高炉操業法において、装入バッチ毎における装入物
の粒度分布と密度分布を測定し、この測定値を基に炉内
装入物の流動化開始速度ｕmfを求めるとともに、炉径方
向の炉内ガス流速分布ｕg を測定し、前記装入物の粒度
分布、密度分布、装入物分布、高炉羽口からの吹込む熱
風量のうち少なくとも一つを調整して下記関係を維持し
つつ操業する高炉操業法。 流動化開始速度ｕmf＞炉内ガス流速ｕg
し、装入物の粒度または炉径方向の分布を調整して高炉
の安定操業を達成する。 【構成】 装入物を複数回に分割して高炉炉頂より装入
する高炉操業法において、装入バッチ毎における装入物
の粒度分布と密度分布を測定し、この測定値を基に炉内
装入物の流動化開始速度ｕmfを求めるとともに、炉径方
向の炉内ガス流速分布ｕg を測定し、前記装入物の粒度
分布、密度分布、装入物分布、高炉羽口からの吹込む熱
風量のうち少なくとも一つを調整して下記関係を維持し
つつ操業する高炉操業法。 流動化開始速度ｕmf＞炉内ガス流速ｕg
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉内に装入する
装入物の流動化を防止して安定操業を達成するための高
炉操業法に関するものである。
装入物の流動化を防止して安定操業を達成するための高
炉操業法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高炉操業において、高炉炉頂部における
装入物の炉径方向の分布状態を適性に保ち、炉内のガス
流速分布や装入原料の還元状態を適性な範囲に維持する
ことは、安定操業を達成する上で極めて重要である。こ
の高炉の安定操業を達成するためには、少なくとも装入
原燃料の流動化現象（固体と気体または液体の混合物に
おいて、運動する流体が固体粒子に及ぼす抗力が重力に
勝ち、あたかも流体の如く運動する状態のこと）を防止
する必要がある。そのため、従来から以下の３種類の方
法が提案されてきた。
装入物の炉径方向の分布状態を適性に保ち、炉内のガス
流速分布や装入原料の還元状態を適性な範囲に維持する
ことは、安定操業を達成する上で極めて重要である。こ
の高炉の安定操業を達成するためには、少なくとも装入
原燃料の流動化現象（固体と気体または液体の混合物に
おいて、運動する流体が固体粒子に及ぼす抗力が重力に
勝ち、あたかも流体の如く運動する状態のこと）を防止
する必要がある。そのため、従来から以下の３種類の方
法が提案されてきた。
【０００３】まず提案１は、ゾンデを用いて炉径または
炉高方向の炉内ガス組成および／または炉内温度分布を
測定し、該測定値から炉内状態を推定し、これに基づい
て装入物分布や送風条件を制御するものである。また提
案２は、超音波式プロフィールメーター等を用いて装入
物の層厚分布を測定し、該測定値から炉内状態を推定
し、これに基づいて装入物分布や送風状態を制御するも
のである。さらに提案３は、炉内イメージファイバーを
用いて装入物の流動化状態を測定し、これに基づいて該
流動化部位の通気性を制御するものである。
炉高方向の炉内ガス組成および／または炉内温度分布を
測定し、該測定値から炉内状態を推定し、これに基づい
て装入物分布や送風条件を制御するものである。また提
案２は、超音波式プロフィールメーター等を用いて装入
物の層厚分布を測定し、該測定値から炉内状態を推定
し、これに基づいて装入物分布や送風状態を制御するも
のである。さらに提案３は、炉内イメージファイバーを
用いて装入物の流動化状態を測定し、これに基づいて該
流動化部位の通気性を制御するものである。
【０００４】上記３提案の例としては特公昭６１−２１
２８４号公報や特公昭６２−２２４６０８号公報や特公
昭６４−８２０７号公報があげられる。特公昭６１−２
１２８４号公報では、過去において得られた炉内半径方
向の任意点における炉内ガスに関与する観測データを中
心流群と周辺流群およびこれらの中間の任意数ガス流群
とに分け、各観測データ群から判別関数法によって高炉
内ガス流速分布を検出する方法が開示されている。
２８４号公報や特公昭６２−２２４６０８号公報や特公
昭６４−８２０７号公報があげられる。特公昭６１−２
１２８４号公報では、過去において得られた炉内半径方
向の任意点における炉内ガスに関与する観測データを中
心流群と周辺流群およびこれらの中間の任意数ガス流群
とに分け、各観測データ群から判別関数法によって高炉
内ガス流速分布を検出する方法が開示されている。
【０００５】また、特公昭６２−２２４６０８号公報で
は、原料の堆積角および高炉半径方向のガス流速分布
と、荷下がり速度分布、原料の高炉半径方向の粒度分布
を計測して当該計測値に基づいて炉内融着帯形状を推定
し、この推定した融着帯形状が予め設定した融着帯形状
になるよう、原燃料の装入を制御する方法が開示されて
いる。さらに、特公昭６４−８２０７号公報では、粒度
の小さい装入物層を装入する場所の通気性を流動化開始
通気性以下に制御する方法が開示されている。
は、原料の堆積角および高炉半径方向のガス流速分布
と、荷下がり速度分布、原料の高炉半径方向の粒度分布
を計測して当該計測値に基づいて炉内融着帯形状を推定
し、この推定した融着帯形状が予め設定した融着帯形状
になるよう、原燃料の装入を制御する方法が開示されて
いる。さらに、特公昭６４−８２０７号公報では、粒度
の小さい装入物層を装入する場所の通気性を流動化開始
通気性以下に制御する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが前記特公昭６
１−２１２８４号公報と特公昭６２−２２４６０８号公
報に開示された方法では、炉内装入物の流動化を判定ま
たは予測することは困難であった。すなわち、前記特公
昭６１−２１２８４号公報にて提案された方法では、炉
内特定ガス流群におけるガス流速を検出する手段とし
て、ガス組成とガス温度を使用した推定計算を用いる判
別関数法を採用していることから、装入原燃料が流動化
を起こしていても正常なガス組成や温度を示す場合があ
り、流動化を判定できなかった。その理由は、前記推定
計算に使用するガス組成とガス温度の測定値が同ガス流
群のガス流量と鉱石／コークス層厚比の影響を受け、鉱
石／コークス層厚比によっては、ガス流速が流動化開始
速度を越えていても、正常値を示すことにある。
１−２１２８４号公報と特公昭６２−２２４６０８号公
報に開示された方法では、炉内装入物の流動化を判定ま
たは予測することは困難であった。すなわち、前記特公
昭６１−２１２８４号公報にて提案された方法では、炉
内特定ガス流群におけるガス流速を検出する手段とし
て、ガス組成とガス温度を使用した推定計算を用いる判
別関数法を採用していることから、装入原燃料が流動化
を起こしていても正常なガス組成や温度を示す場合があ
り、流動化を判定できなかった。その理由は、前記推定
計算に使用するガス組成とガス温度の測定値が同ガス流
群のガス流量と鉱石／コークス層厚比の影響を受け、鉱
石／コークス層厚比によっては、ガス流速が流動化開始
速度を越えていても、正常値を示すことにある。
【０００７】また、前記特公昭６２−２２４６０８号公
報にて提案された方法では、炉径方向のガス流速分布と
荷下がり速度と原料の粒度分布の計測データに基づいて
炉内融着帯形状を推定していることから、流動化現象に
よって前記計測データが変動する場合には、操業に使用
できないものであった。さらに、前記特公昭６４−８２
０７号公報に開示された方法では、粒度の小さい装入物
層を装入する場所のみの通気性を制御していることか
ら、この他の場所例えば比較的粒度の大きい装入物を装
入する炉径方向中心部の流動化を抑制することができな
いものであった。
報にて提案された方法では、炉径方向のガス流速分布と
荷下がり速度と原料の粒度分布の計測データに基づいて
炉内融着帯形状を推定していることから、流動化現象に
よって前記計測データが変動する場合には、操業に使用
できないものであった。さらに、前記特公昭６４−８２
０７号公報に開示された方法では、粒度の小さい装入物
層を装入する場所のみの通気性を制御していることか
ら、この他の場所例えば比較的粒度の大きい装入物を装
入する炉径方向中心部の流動化を抑制することができな
いものであった。
【０００８】本発明は、炉頂より装入される原燃料の粒
度分布と密度分布の測定値を用いて流動化開始速度を求
め、一方で前記ゾンデを用いて装入バッチ毎の炉径方向
におけるガス流速分布を測定することで、炉内装入物の
流動化の兆候を精度よく検知し、装入物の粒度または炉
径方向の分布を調整して高炉の安定操業を達成すること
を課題とするものである。
度分布と密度分布の測定値を用いて流動化開始速度を求
め、一方で前記ゾンデを用いて装入バッチ毎の炉径方向
におけるガス流速分布を測定することで、炉内装入物の
流動化の兆候を精度よく検知し、装入物の粒度または炉
径方向の分布を調整して高炉の安定操業を達成すること
を課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、その手段は、装入物を
複数回に分割して高炉炉頂より装入する高炉操業法にお
いて、装入バッチ毎における装入物の粒度分布と密度分
布を測定し、この測定値を基に炉内装入物の流動化開始
速度ｕmfを求めるとともに、炉径方向の炉内ガス流速分
布ｕg を測定し、前記装入物の粒度分布、密度分布、装
入物分布、高炉羽口からの吹込む熱風量のうち少なくと
も一つを調整して下記関係を維持しつつ操業することを
特徴とする高炉操業法にある。 流動化開始速度ｕmf＞炉内ガス流速ｕg
するためになされたものであり、その手段は、装入物を
複数回に分割して高炉炉頂より装入する高炉操業法にお
いて、装入バッチ毎における装入物の粒度分布と密度分
布を測定し、この測定値を基に炉内装入物の流動化開始
速度ｕmfを求めるとともに、炉径方向の炉内ガス流速分
布ｕg を測定し、前記装入物の粒度分布、密度分布、装
入物分布、高炉羽口からの吹込む熱風量のうち少なくと
も一つを調整して下記関係を維持しつつ操業することを
特徴とする高炉操業法にある。 流動化開始速度ｕmf＞炉内ガス流速ｕg
【００１０】この際、装入物の粒度分布および密度分布
は定期的、または、装入物条件が変化した時にサンプリ
ングして測定すれば良い。そして、この粒度分布は、例
えば、網目の異なる複数の篩網を用いて、その篩上量と
篩下量との関係で測定し、また、密度分布は上記装入物
の粒度毎の真比重を比重計を用いて計測して求めること
ができる。
は定期的、または、装入物条件が変化した時にサンプリ
ングして測定すれば良い。そして、この粒度分布は、例
えば、網目の異なる複数の篩網を用いて、その篩上量と
篩下量との関係で測定し、また、密度分布は上記装入物
の粒度毎の真比重を比重計を用いて計測して求めること
ができる。
【００１１】炉頂より装入する装入物の粒度と密度は、
流動化開始速度を決定する上で重要な因子であり、一般
に粒径が小さい程、密度が大きい程流動化し易くなる。
また、流動化開始速度ｕmfは例えば、下記（１）式によ
って求めることができる。 ｕmf＝｛ｇφs 2 Ｄp 2 ／２ｋ｝×｛（ρp −ρ）／μ｝ ×｛εmf 2 ／（１−εmf）｝ ・・・（１） ρp ：装入物の密度 ρ ：炉内ガスの密度 ｇ ：重力加速度 μ ：炉内ガスの粘度 φs ：装入物の形状係数 Ｄp ：装入物の平均径 εmf：装入物の充填層内空隙率 ｋ ：定数
流動化開始速度を決定する上で重要な因子であり、一般
に粒径が小さい程、密度が大きい程流動化し易くなる。
また、流動化開始速度ｕmfは例えば、下記（１）式によ
って求めることができる。 ｕmf＝｛ｇφs 2 Ｄp 2 ／２ｋ｝×｛（ρp −ρ）／μ｝ ×｛εmf 2 ／（１−εmf）｝ ・・・（１） ρp ：装入物の密度 ρ ：炉内ガスの密度 ｇ ：重力加速度 μ ：炉内ガスの粘度 φs ：装入物の形状係数 Ｄp ：装入物の平均径 εmf：装入物の充填層内空隙率 ｋ ：定数
【００１２】このことから高炉炉頂より装入する焼結
鉱、塊鉄鉱石、ペレット等の鉱石、またはコークスの装
入バッチ毎の粒度分布と密度分布を測定し、これらの測
定値を前記（１）式に代入し、該装入バッチ毎の流動化
開始速度ｕmfを求める。流動化開始速度は、例えば密度
１０００ｋｇ／ｍ3 のコークスで粒径５０ｍｍの場合は
１４．０ｍ／ｓ、密度３６００ｋｇ／ｍ3 の鉱石で粒径
２０ｍｍの場合は８．１ｍ／ｓとなる。炉径方向の炉内
ガス流速分布ｕg は高炉炉頂部に設けた炉頂ゾンデガス
流速計を用いて測定する。
鉱、塊鉄鉱石、ペレット等の鉱石、またはコークスの装
入バッチ毎の粒度分布と密度分布を測定し、これらの測
定値を前記（１）式に代入し、該装入バッチ毎の流動化
開始速度ｕmfを求める。流動化開始速度は、例えば密度
１０００ｋｇ／ｍ3 のコークスで粒径５０ｍｍの場合は
１４．０ｍ／ｓ、密度３６００ｋｇ／ｍ3 の鉱石で粒径
２０ｍｍの場合は８．１ｍ／ｓとなる。炉径方向の炉内
ガス流速分布ｕg は高炉炉頂部に設けた炉頂ゾンデガス
流速計を用いて測定する。
【００１３】
【作用】高炉操業中に、炉径方向の複数部位において、
例えば、上記（１）式により求めた流動化開始速度ｕmf
と前記炉頂ゾンデガス流速計で測定した炉内ガス流速ｕ
g を比較し、ｕmf＞ｕg であれば、装入物は流動化を起
こしておらず、操業が正常である。ところが、ｕg が上
昇してｕmf＝ｕg となった時、その部位の装入物は流動
化を開始する。さらにｕg が上昇してｕmf＜ｕg となっ
た場合、装入物が激しく流動化し、ついには吹抜け（炉
内の装入物がガス流速に運ばれて炉頂より排出されるこ
と）を起こし、操業不能にいたる。
例えば、上記（１）式により求めた流動化開始速度ｕmf
と前記炉頂ゾンデガス流速計で測定した炉内ガス流速ｕ
g を比較し、ｕmf＞ｕg であれば、装入物は流動化を起
こしておらず、操業が正常である。ところが、ｕg が上
昇してｕmf＝ｕg となった時、その部位の装入物は流動
化を開始する。さらにｕg が上昇してｕmf＜ｕg となっ
た場合、装入物が激しく流動化し、ついには吹抜け（炉
内の装入物がガス流速に運ばれて炉頂より排出されるこ
と）を起こし、操業不能にいたる。
【００１４】前記流動化は、操業中にｕmfとｕg を管理
することで事前にその兆候を検知することができる。す
なわち、操業中にｕg ／ｕmfが上昇して１に近づくと、
近い将来に予想される流動化を未然に防止するために、
ｕg ／ｕmfを低下することで流動化開始速度ｕmf＞炉内
ガス流速ｕg を維持するのである。
することで事前にその兆候を検知することができる。す
なわち、操業中にｕg ／ｕmfが上昇して１に近づくと、
近い将来に予想される流動化を未然に防止するために、
ｕg ／ｕmfを低下することで流動化開始速度ｕmf＞炉内
ガス流速ｕg を維持するのである。
【００１５】ｕg ／ｕmfを低下するためには、３つの制
御手段がある。その１つは、炉頂からの装入物の炉径方
向の分布を、例えば、アーマープレートを用いて制御す
ることで炉径方向で流動化を起こしている或いはその兆
候のある部分のガス流速を低下することである。この炉
内ガス流速ｕg を低下すれば、流動化開始速度ｕmfが同
一である場合にｕg ／ｕmfを低下することができる。
御手段がある。その１つは、炉頂からの装入物の炉径方
向の分布を、例えば、アーマープレートを用いて制御す
ることで炉径方向で流動化を起こしている或いはその兆
候のある部分のガス流速を低下することである。この炉
内ガス流速ｕg を低下すれば、流動化開始速度ｕmfが同
一である場合にｕg ／ｕmfを低下することができる。
【００１６】２つめは炉頂からの装入物の粒度或いは密
度を向上することである。前記（１）式によれば、流動
化開始速度ｕmfは装入物の粒度の２乗に比例して増加
し、装入物の密度に比例する。従って、装入物の粒度或
いは密度を向上すると、ｕmfが増加することから、同一
ｕg であってもｕg ／ｕmfを低下することができる。
度を向上することである。前記（１）式によれば、流動
化開始速度ｕmfは装入物の粒度の２乗に比例して増加
し、装入物の密度に比例する。従って、装入物の粒度或
いは密度を向上すると、ｕmfが増加することから、同一
ｕg であってもｕg ／ｕmfを低下することができる。
【００１７】３つめは炉内ガス空塔速度を低下すること
である。この方法により、炉内ガス流速が炉径方向全域
に渡って低下することから、炉径方向全域に渡ってｕg
／ｕmfを低下することができる。
である。この方法により、炉内ガス流速が炉径方向全域
に渡って低下することから、炉径方向全域に渡ってｕg
／ｕmfを低下することができる。
【００１８】炉径方向の装入物分布制御は、ベルーアー
マー式高炉の場合にはアーマーの角度を変更する方法が
一般的である。また、装入物の粒度や密度制御は、特定
部位すなわち流動化し易い炉中心部に流入する比較的粒
度の大きな部分の原燃料の粒度をさらに上昇させる、或
いはペレット等の密度の高い原料または大型塊鉱等の粒
度の高い原料の配合比率を上昇する方法があげられる。
なお、炉内ガス空塔速度の低下は、高炉の生産性を犠牲
にして送風量を低下する或いは炉頂圧を増加すること
で、流動化を回避するものである。
マー式高炉の場合にはアーマーの角度を変更する方法が
一般的である。また、装入物の粒度や密度制御は、特定
部位すなわち流動化し易い炉中心部に流入する比較的粒
度の大きな部分の原燃料の粒度をさらに上昇させる、或
いはペレット等の密度の高い原料または大型塊鉱等の粒
度の高い原料の配合比率を上昇する方法があげられる。
なお、炉内ガス空塔速度の低下は、高炉の生産性を犠牲
にして送風量を低下する或いは炉頂圧を増加すること
で、流動化を回避するものである。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図１〜図４を参照
して詳細に説明する。まず、高炉の炉径方向のガス流速
分布を直接測定するゾンデについて図２、図３を参照し
て説明する。これは、高炉シャフトの塊状帯上面におい
て炉径方向に移動可能なゾンデ１に複数個のベンチュリ
３，４を設置し、原燃料の装入直後のガス流速分布を測
定するものであり、高炉外から挿入角度２５°で炉内に
挿出入可能に設け、これにより、高炉内の装入物２内を
上昇した炉内ガスの流線方向（装入物にほぼ垂直と考え
てよい）と下記両ベンチュリ３，４の中心線ａ，ｂがな
す角度を略平行にすることができる。
して詳細に説明する。まず、高炉の炉径方向のガス流速
分布を直接測定するゾンデについて図２、図３を参照し
て説明する。これは、高炉シャフトの塊状帯上面におい
て炉径方向に移動可能なゾンデ１に複数個のベンチュリ
３，４を設置し、原燃料の装入直後のガス流速分布を測
定するものであり、高炉外から挿入角度２５°で炉内に
挿出入可能に設け、これにより、高炉内の装入物２内を
上昇した炉内ガスの流線方向（装入物にほぼ垂直と考え
てよい）と下記両ベンチュリ３，４の中心線ａ，ｂがな
す角度を略平行にすることができる。
【００２０】このベンチュリ３は、ゾンデ１の先部に設
けた絞り比２．５の高速型であり、ベンチュリ４はゾン
デ１の中間部に設けた絞り比４．０の低速型である。３
ａは高速型ベンチュリ３の出側部３ｏに突設した温度測
定用センサー、３ｂは一端を高速型ベンチュリ３の絞り
部３ｓに連通し、他端を差圧発信器８ａに連通した静圧
側導管、３ｃは一端を高速型ベンチュリ３の入側部３ｉ
に連通し、他端を差圧発信器８ａに連通した全圧側導
管、４ａは低速型ベンチュリ４の出側部４ｏに突設した
温度測定用センサー、４ｂは一端を低速型ベンチュリ４
の絞り部４ｓに連通し、他端を差圧発信器８ｂに連通し
た静圧側導管、４ｃは一端を低速型ベンチュリ４の入側
部４ｉに連通し、他端を差圧発信器８ｂに連通した全圧
側導管、７ａおよび７ｂは均圧弁、９ａおよび９ｂはＮ
2 パージガス導入弁、１０は差圧変換器、１１はガス流
速演算機、１２は炉頂圧力計、１３は大ベルである。
けた絞り比２．５の高速型であり、ベンチュリ４はゾン
デ１の中間部に設けた絞り比４．０の低速型である。３
ａは高速型ベンチュリ３の出側部３ｏに突設した温度測
定用センサー、３ｂは一端を高速型ベンチュリ３の絞り
部３ｓに連通し、他端を差圧発信器８ａに連通した静圧
側導管、３ｃは一端を高速型ベンチュリ３の入側部３ｉ
に連通し、他端を差圧発信器８ａに連通した全圧側導
管、４ａは低速型ベンチュリ４の出側部４ｏに突設した
温度測定用センサー、４ｂは一端を低速型ベンチュリ４
の絞り部４ｓに連通し、他端を差圧発信器８ｂに連通し
た静圧側導管、４ｃは一端を低速型ベンチュリ４の入側
部４ｉに連通し、他端を差圧発信器８ｂに連通した全圧
側導管、７ａおよび７ｂは均圧弁、９ａおよび９ｂはＮ
2 パージガス導入弁、１０は差圧変換器、１１はガス流
速演算機、１２は炉頂圧力計、１３は大ベルである。
【００２１】そして、この高炉は 内容積 ：５，２４５ｍ3 送風量 ：７，９００Ｎｍ3 ／分 送風湿分 ：２５ｇ／Ｎｍ3 酸素付加量 ：１０，０００Ｎｍ3 ／時間 微粉炭吹込み量：１２０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ 出銑量 ：１２，０００ｔ／日 装入物の装入モード：Ｃ（コークス）Ｃ（コークス）Ｏ
（鉱石）Ｏ（鉱石） である。
（鉱石）Ｏ（鉱石） である。
【００２２】一般の高炉操業では炉中心部付近のガス流
速が最も大きく、この領域において鉱石が流動化する可
能性が高い。高炉操業中にはしばしばこの部位のガス流
速が大きく変動する状況が観測され、さらに詳細に解析
すると、このときに装入物最上面には鉱石が存在してお
り、通常品質のコークスは極めて流動化し難いことが判
った。高炉炉頂に設置した炉頂ゾンデ１を用いて測定し
た炉径方向中心部における炉頂ガス流速の測定例を図１
に示す。
速が最も大きく、この領域において鉱石が流動化する可
能性が高い。高炉操業中にはしばしばこの部位のガス流
速が大きく変動する状況が観測され、さらに詳細に解析
すると、このときに装入物最上面には鉱石が存在してお
り、通常品質のコークスは極めて流動化し難いことが判
った。高炉炉頂に設置した炉頂ゾンデ１を用いて測定し
た炉径方向中心部における炉頂ガス流速の測定例を図１
に示す。
【００２３】コークス装入直後のガス流速は約１２ｍ／
ｓと前記流動化開始速度の１４ｍ／ｓより小さく、また
その変動量も小さく安定していることから、流動化現象
は起こっていないことが判る。ところが、鉱石装入直後
のガス流速は約８ｍ／ｓ程度であり、その変動幅が大き
いことから、上記流動化開始速度の８．１ｍ／ｓを越え
る場合には流動化を起こしていることが判る。従って、
装入物の性状を変更しない場合、生産量を維持するため
には、操業中のこの部分のガス流速を８．１ｍ／ｓ以下
に抑える必要がある。
ｓと前記流動化開始速度の１４ｍ／ｓより小さく、また
その変動量も小さく安定していることから、流動化現象
は起こっていないことが判る。ところが、鉱石装入直後
のガス流速は約８ｍ／ｓ程度であり、その変動幅が大き
いことから、上記流動化開始速度の８．１ｍ／ｓを越え
る場合には流動化を起こしていることが判る。従って、
装入物の性状を変更しない場合、生産量を維持するため
には、操業中のこの部分のガス流速を８．１ｍ／ｓ以下
に抑える必要がある。
【００２４】高炉はベル方式による４バッチ装入方式を
採用していることから、各装入バッチ毎にηCOとガス流
速の相関傾向が異なる。高炉の安定操業のためにはバッ
チ毎のガス流速変動量を最小にする必要があるが、図４
より概ねガス流速で８ｍ／ｓ程度、ηCOでは７〜１７％
が適切であることが判る。
採用していることから、各装入バッチ毎にηCOとガス流
速の相関傾向が異なる。高炉の安定操業のためにはバッ
チ毎のガス流速変動量を最小にする必要があるが、図４
より概ねガス流速で８ｍ／ｓ程度、ηCOでは７〜１７％
が適切であることが判る。
【００２５】高炉の燃料比を低減するためには、この部
位のηCOを上昇する必要があるが、これが１７％を超え
ると、バッチ毎のガス流速変動が大きくなるとともに、
特に鉱石の２バッチ目（Ｏ２）を装入した直後にガス流
速が流動化開始速度の８．１ｍ／ｓを超えて該鉱石の流
動化が起こることから、安定操業が困難になる。また逆
にηCOが７％より低下した場合には、鉱石の１バッチ目
（Ｏ１）を装入した直後のガス流速が鉱石の流動化開始
速度の８．１ｍ／ｓ以上となる場合があるが、炉の中心
にはコークスが崩れ込むので鉱石のように流動化現象は
起こり難い。ただしこの場合、バッチ毎のガス流速の差
が大きくなることから、安定操業は困難になる。
位のηCOを上昇する必要があるが、これが１７％を超え
ると、バッチ毎のガス流速変動が大きくなるとともに、
特に鉱石の２バッチ目（Ｏ２）を装入した直後にガス流
速が流動化開始速度の８．１ｍ／ｓを超えて該鉱石の流
動化が起こることから、安定操業が困難になる。また逆
にηCOが７％より低下した場合には、鉱石の１バッチ目
（Ｏ１）を装入した直後のガス流速が鉱石の流動化開始
速度の８．１ｍ／ｓ以上となる場合があるが、炉の中心
にはコークスが崩れ込むので鉱石のように流動化現象は
起こり難い。ただしこの場合、バッチ毎のガス流速の差
が大きくなることから、安定操業は困難になる。
【００２６】この高炉における炉中心部のガス流速の管
理値は、鉱石の平均粒径が２０ｍｍであることから、８
ｍ／ｓ±１ｍ／ｓである。この管理範囲を逸脱する場合
には、後述の対策を取ることで、高炉の安定した操業を
継続するものである。なお、ガス流速と同部位のηCOの
関係は、対象とする高炉、原料品質および送風条件によ
って異なるため、上記管理値は予めデータを採取して決
定しておくことが望ましい。
理値は、鉱石の平均粒径が２０ｍｍであることから、８
ｍ／ｓ±１ｍ／ｓである。この管理範囲を逸脱する場合
には、後述の対策を取ることで、高炉の安定した操業を
継続するものである。なお、ガス流速と同部位のηCOの
関係は、対象とする高炉、原料品質および送風条件によ
って異なるため、上記管理値は予めデータを採取して決
定しておくことが望ましい。
【００２７】（実施例１）高炉に装入するＯ２の粒度分
布の例を表１に示す。表１中、炉中心部に装入されるＯ
２は粒度の比較的大きな部分であり、通常はの焼結鉱
粒度＋３５ｍｍの割合が６．５％程度、粒度３５〜２５
ｍｍの割合が１０．０％程度である。ところが粒度構成
の異なる焼結鉱に変更した際、前記粒度が表１中のよ
うに低下し、これに伴いＯ２装入直後の炉中心部の流動
化開始速度が８．１ｍ／ｓから７．５ｍ／ｓとなり、ゾ
ンデ１で実測した炉内ガス流速の８．１ｍ／ｓを下回っ
たことから、流動化現象と判断された（図４Ａ点）。
布の例を表１に示す。表１中、炉中心部に装入されるＯ
２は粒度の比較的大きな部分であり、通常はの焼結鉱
粒度＋３５ｍｍの割合が６．５％程度、粒度３５〜２５
ｍｍの割合が１０．０％程度である。ところが粒度構成
の異なる焼結鉱に変更した際、前記粒度が表１中のよ
うに低下し、これに伴いＯ２装入直後の炉中心部の流動
化開始速度が８．１ｍ／ｓから７．５ｍ／ｓとなり、ゾ
ンデ１で実測した炉内ガス流速の８．１ｍ／ｓを下回っ
たことから、流動化現象と判断された（図４Ａ点）。
【００２８】このため、Ｏ２の粒度の比較的大きな割合
の部分を上昇するために、塊鉱を配合率を１１％から１
４％まで上昇し（表１中）、炉中心部の流動化開始速
度を増加した。その結果、炉中心部の流動化開始速度が
８．１ｍ／ｓとなり、流動化現象が沈静化に向かい、そ
の部分における還元ガス利用率が１０％前後になり、燃
料比が４８３ｋｇ／ｔ−ｐｉｇから４７９ｋｇ／ｔ−ｐ
ｉｇに低下し、炉況も安定した（図４Ｂ点）。
の部分を上昇するために、塊鉱を配合率を１１％から１
４％まで上昇し（表１中）、炉中心部の流動化開始速
度を増加した。その結果、炉中心部の流動化開始速度が
８．１ｍ／ｓとなり、流動化現象が沈静化に向かい、そ
の部分における還元ガス利用率が１０％前後になり、燃
料比が４８３ｋｇ／ｔ−ｐｉｇから４７９ｋｇ／ｔ−ｐ
ｉｇに低下し、炉況も安定した（図４Ｂ点）。
【００２９】
【表１】
【００３０】（実施例２）Ｏ２のペレット配合率を４％
で高炉を操業している際、炉況の関係でＯ２装入直後の
炉中心部の炉内ガス流速（ゾンデ１での実測値）が８．
１ｍ／ｓから９．９ｍ／ｓまで増加し、前記（１）式で
算定した流動化開始速度の８．１ｍ／ｓ超えた（図４Ｃ
点）。このため、Ｏ２のペレット配合率を７％（表２
）から９％（表２）まで上昇することで、炉中心部
の流動化開始速度を９．０ｍ／ｓに増加するとともに、
炉内ガス流速を６．５ｍ／ｓに低下した。その結果、炉
中心部の流動化現象がなくなり、その部分における還元
ガス利用率が１２％前後になり、燃料比が４７９ｋｇ／
ｔ−ｐｉｇから４６９ｋｇ／ｔ−ｐｉｇに低下し、炉況
も安定した（図４Ｄ点）。
で高炉を操業している際、炉況の関係でＯ２装入直後の
炉中心部の炉内ガス流速（ゾンデ１での実測値）が８．
１ｍ／ｓから９．９ｍ／ｓまで増加し、前記（１）式で
算定した流動化開始速度の８．１ｍ／ｓ超えた（図４Ｃ
点）。このため、Ｏ２のペレット配合率を７％（表２
）から９％（表２）まで上昇することで、炉中心部
の流動化開始速度を９．０ｍ／ｓに増加するとともに、
炉内ガス流速を６．５ｍ／ｓに低下した。その結果、炉
中心部の流動化現象がなくなり、その部分における還元
ガス利用率が１２％前後になり、燃料比が４７９ｋｇ／
ｔ−ｐｉｇから４６９ｋｇ／ｔ−ｐｉｇに低下し、炉況
も安定した（図４Ｄ点）。
【００３１】
【表２】
【００３２】（実施例３）図５に示すようにアーマープ
レートのモードを（２４１１）と（２４１８）の併用
（使用度合は２：３）して（前記装入物の装入モードの
ＣＣＯＯに対応してアーマープレートの各ノッチ数を示
す値であり、その値が大きくなる程、これで蹴られて装
入される装入物の落下位置は炉中心に近くなる）で高炉
操業の際、Ｏ１装入直後の炉中心部のガス流速（ゾンデ
１での実測値）が前記（１）式で演算したコークスの流
動化開始速度の１４．０ｍ／ｓを超えて１５．０ｍ／ｓ
となり、炉中心部で流動化現象が観測された（図４Ｅ
点）。このため図４のようにアーマープレートの使用モ
ードを（２５１１）と（２５１８）の併用に変更し、さ
らに使用度合を１：３に変更して、炉中心部へのＣ２の
蹴り量を促進した（図５）。その結果、炉中心部の流動
化現象がなくなり、その部分における還元ガス利用率が
１０％前後になり、燃料比が４６９ｋｇ／ｔ−ｐｉｇか
ら４７１ｋｇ／ｔ−ｐｉｇに増加したものの、炉況不調
を免れた（図４Ｂ点）。
レートのモードを（２４１１）と（２４１８）の併用
（使用度合は２：３）して（前記装入物の装入モードの
ＣＣＯＯに対応してアーマープレートの各ノッチ数を示
す値であり、その値が大きくなる程、これで蹴られて装
入される装入物の落下位置は炉中心に近くなる）で高炉
操業の際、Ｏ１装入直後の炉中心部のガス流速（ゾンデ
１での実測値）が前記（１）式で演算したコークスの流
動化開始速度の１４．０ｍ／ｓを超えて１５．０ｍ／ｓ
となり、炉中心部で流動化現象が観測された（図４Ｅ
点）。このため図４のようにアーマープレートの使用モ
ードを（２５１１）と（２５１８）の併用に変更し、さ
らに使用度合を１：３に変更して、炉中心部へのＣ２の
蹴り量を促進した（図５）。その結果、炉中心部の流動
化現象がなくなり、その部分における還元ガス利用率が
１０％前後になり、燃料比が４６９ｋｇ／ｔ−ｐｉｇか
ら４７１ｋｇ／ｔ−ｐｉｇに増加したものの、炉況不調
を免れた（図４Ｂ点）。
【００３３】（実施例４）送風量７９００Ｎｍ3 ／分で
操業している際に、Ｏ２装入直後の炉中心部におけるガ
ス流速が１０ｍ／ｓまで増加した（図４Ｇ点）。その
際、前記３つの実施例を取る時間余裕がなかったことか
ら、緊急避難対策として送風量を７５７０Ｎｍ3 ／分ま
で低下することでＯ２装入直後の炉中心部におけるガス
流速を約９ｍ／ｓまで低下して、流動化開始速度以下に
した。その後、上記実施例３を併用しつつ送風量を７９
００Ｎｍ3 ／分まで回復し、燃料比を４７１ｋｇ／ｔ−
ｐｉｇのままで安定した操業ができた（図４Ｈ点）。
操業している際に、Ｏ２装入直後の炉中心部におけるガ
ス流速が１０ｍ／ｓまで増加した（図４Ｇ点）。その
際、前記３つの実施例を取る時間余裕がなかったことか
ら、緊急避難対策として送風量を７５７０Ｎｍ3 ／分ま
で低下することでＯ２装入直後の炉中心部におけるガス
流速を約９ｍ／ｓまで低下して、流動化開始速度以下に
した。その後、上記実施例３を併用しつつ送風量を７９
００Ｎｍ3 ／分まで回復し、燃料比を４７１ｋｇ／ｔ−
ｐｉｇのままで安定した操業ができた（図４Ｈ点）。
【００３４】
【発明の効果】本発明により、装入物の流動化現象や炉
内ガス流速の安定状況が容易に判り、低燃料比で安定し
た高炉操業を継続して行うことができる等の多大な効果
を奏するものである。
内ガス流速の安定状況が容易に判り、低燃料比で安定し
た高炉操業を継続して行うことができる等の多大な効果
を奏するものである。
【図１】炉内ガス流速と流動化開始速度の関係を示す図
【図２】本実施例に高炉の縦断面図
【図３】ゾンデの側断面図
【図４】炉中心部の炉内ガス流速と還元ガス利用率（η
CO）の関係を示す図
CO）の関係を示す図
【図５】アーマープレートを調整した場合の炉径方法に
おけるＣ２の相対層厚の関係を示す図
おけるＣ２の相対層厚の関係を示す図
【符号の説明】 １ ゾンデ ２ 高炉内の装入物 ３ ゾンデ先端ベンチュリ部 ３ａ 温度センサー ３ｂ 全圧側導管 ３ｃ 静圧側導管 ３ｏ ベンチュリの出側部 ３ｉ ベンチュリの入側部 ３ｓ ベンチュリの絞り部 ４ ゾンデ中間ベンチュリ部 ４ａ 温度センサー ４ｂ 全圧側導管 ４ｃ 静圧側導管 ４ｏ ベンチュリの出側部 ４ｉ ベンチュリの入側部 ４ｓ ベンチュリの絞り部 ７ａ 均圧弁 ７ｂ 均圧弁 ８ａ 差圧発信器 ８ｂ 差圧発信器 ９ａ パージガス導入弁 ９ｂ パージガス導入弁 １０ 差圧変換器 １１ ガス流速演算機 １２ 炉頂圧力計 １３ 大ベル ＭＡ アーマープレート ＢＦ 高炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松崎 真六 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 中山 岳志 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内
Claims (1)
- 【請求項１】 装入物を複数回に分割して高炉炉頂より
装入する高炉操業法において、装入バッチ毎における装
入物の粒度分布と密度分布を測定し、この測定値を基に
炉内装入物の流動化開始速度ｕmfを求めるとともに、炉
径方向の炉内ガス流速分布ｕg を測定し、前記装入物の
粒度分布、密度分布、装入物分布、高炉羽口からの吹込
む熱風量のうち少なくとも一つを調整して下記関係を維
持しつつ操業することを特徴とする高炉操業法。 流動化開始速度ｕmf＞炉内ガス流速ｕg
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25946695A JPH0978111A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 高炉操業法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25946695A JPH0978111A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 高炉操業法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0978111A true JPH0978111A (ja) | 1997-03-25 |
Family
ID=17334471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25946695A Withdrawn JPH0978111A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 高炉操業法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0978111A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150275321A1 (en) * | 2012-12-07 | 2015-10-01 | Nippon Steel & Sumikin Engineering co., Ltd. a corporation | Method for operating blast furnace and method for producing molten pig iron |
| WO2021085221A1 (ja) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉操業方法 |
-
1995
- 1995-09-13 JP JP25946695A patent/JPH0978111A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150275321A1 (en) * | 2012-12-07 | 2015-10-01 | Nippon Steel & Sumikin Engineering co., Ltd. a corporation | Method for operating blast furnace and method for producing molten pig iron |
| US9816151B2 (en) * | 2012-12-07 | 2017-11-14 | Nippon Steel & Sumikin Engineering Co., Ltd. | Method for operating blast furnace and method for producing molten pig iron |
| WO2021085221A1 (ja) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉操業方法 |
| JPWO2021085221A1 (ja) * | 2019-10-31 | 2021-11-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉操業方法 |
| KR20220066146A (ko) * | 2019-10-31 | 2022-05-23 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 고로 조업 방법 |
| CN114599802A (zh) * | 2019-10-31 | 2022-06-07 | 杰富意钢铁株式会社 | 高炉操作方法 |
| TWI783285B (zh) * | 2019-10-31 | 2022-11-11 | 日商杰富意鋼鐵股份有限公司 | 高爐操作方法 |
| EP4029953A4 (en) * | 2019-10-31 | 2022-11-16 | JFE Steel Corporation | BLAST FURNACE OPERATING PROCESS |
| US20220380859A1 (en) * | 2019-10-31 | 2022-12-01 | Jfe Steel Corporation | Method for operating blast furnace |
| CN114599802B (zh) * | 2019-10-31 | 2024-03-29 | 杰富意钢铁株式会社 | 高炉操作方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |