JPS5953608A - 高炉内ガス流速測定法 - Google Patents

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】

本発明は、高炉炉内装入物表面ニ′ｌ・・けるガス流分
布測定方法に関するものであｚｌ。 一般に高炉の操業にあたっては、炉内に装入する鉱石、
コークス等の固体原旧（以後べξ入物と称す）と、炉Ｔ
部羽１１部に送風する熱風で装入物中のコークスが燃焼
して発生するｉ４元性炉内ガス（以後１）つに炉内ガス
と称す）との接触全よくし、鉱石の還元および溶解状況
を適正な状態に保持するととが重要であるが、このだめ
には炉内ガス流分布を擢実にｔｌ’　Ｉｌ！することが
必要である。すなわち、炉内ガスの流れが部分的に偏流
して著しくガス流分布が乱れメξ場合、ガス流れの多い
部分と少ない部分が生じ、鉱石の還元割合が不均一とな
る。 との結果、炉下部での鉱石溶１・・１１１Ｉレベルのノ
くランスが崩わて棚吊り、スリップ等のター人物降下異
常等を起こし、高炉ｔ■檗の安定を大きく乱すことにな
る。このような炉内ガス流の１向流１現象が生じた場合
には、ガス流の多い部６トに卸、Ｔ１を多く装入すべく
装入方式を変更する等、いわゆる装入物分布を制御して
ガス流分布の乱れを改；、Ｉ、４する方策がとられてい
るつし７たがって高炉の安定な操業を維持する上で炉内
ガス流分布を的確に検知することが極めて重要なポイン
トとなっている。 しかるに従来は、炉ロ部装入物イト３而のガス１％ａ　
ｌｌ′ｆが５０〜８００℃まで高範囲に変化−ノるこ、
とおよび炉内ガス中に多−Ｍのダストが混入１−１でい
ることからガス流速を直接測定することが困４１１ｒな
ため、炉内ガスの温度および成分分布を測′）１”しと
れらの変化から炉内ガス流分布の変化を間接的に推定す
る方法に重重っている。しかし、この方法では、炉内ガ
スの温度、成分の変化ががならず１−もガス流速の変化
だけで生ずるものでｔ、［なく、装入物の（１１、コー
クス鉱石の割合および装入物の性状へ４の変化によって
も著しく変化する。したがって炉内ガス流速分布の推定
精度が悪く、装入物分布を的？ｉＭにｆｌｉ制御できな
いという問題が存在する。 本発明はこれらの問題を解決するために炉内ガスｊｌｊ
ｉ：連分布’ａ：　（’ｒ’ｆ暦よ＜４１°シ握する方
法を折供するものでイりる。 本発明における炉内ガス力）、速分布の測定原理は、高
炉４ＩＥ入物を炉内に装入した時に炉内で形成する１’
ｌ巨、Ｉｔ形状が装入時の炉内ガス流分布に対応して変
化することから、装入直後の装入物堆稈１形状を測定し
、この結果をもどにガス流分布を把握するものである。 十々わち、通常高炉で使用されるコークス、鉱石等の装
入物は、高炉内に装入されると第３図に示すようにある
角度をもって堆ｆ１ｑする。一般にこの晴の装入物面と
水平面とのなす角１！ｃを傾斜角θと称するが、この傾
１；１角は、装入物の粒ＩＪ’ｊ　、密黒、空１１ζｉ
率および装入時のガス流、速によって犬きく変化する。 この場合やイｉ斜角は、一般的に次の式で表わされるこ
とが公知である。 ここでθ：ガス流下での傾斜角（０） θ０：内部摩擦角（０） ε：装装入中空１ｋ率（−） Ｒｅｐ　：粒子ｔ／イノルズ数（−） Ｉ〕Ｐ：粒子径（ｍ）　　　　ρｆ：ガス密”’　（ｋ
！７／ｍ’）１１：ガス流速（ｍ／Ｓ）　　ρｈ　：　
ｔｓン子７１７度（１（９／ｎ／　）φ：：状係数　　
１１ｆ力加速度（ｍ／５ｅｃ２）（１）式か、］１、Ｕ
＝０（無風）でθ−θ。、Ｕ＝Ｕｍｆ　（Ｕｍｆは粒子
の流動化開始速度ｍ／ｓ）でθ＝０″となる。 しだがって、（１）式は次のように整理できる。 ０／θ。−ｆ　Ｃ１（Ｔ−Ｔ／Ｕｍｌ）　’）　　　　
　・・・・・・・・・（２）ｆ：門斂を表わす記し Ｕｍｆ　’流ｊｌ、化開始速度 そこで、別途炉外において、装入物固有の物件値である
ε、ｒ）ｐ、ρｂ、θ０を求め、これらの装入物につい
てガス流下での傾斜角θを測定して、θ／θ。 とＵ　／　Ｕ　＋ｎｆとの関係として求めると第１図が
得られる。ここで、流、動化開始速１焦’Ｊ＋ｎｆ　ｒ
、ｌ：　、−カ；や１に高炉にべ一一入される装入物′
ＩＦＩ′ｉ度の（ｉｉ）、囲（コークス：ｌ。 〜７０′ｎ、鉱石５〜５０″”　）　テｆｒＪ：、１：
Ｊ、’ｉ：ノ式テ求メラれるととが公知である。 ＩＪ、、（＝　０．１２ハ）（ρゎ一ρｆ）Ｄｐ／ρｆ
　・・・町（３）

【７たカッチ￥：１−ｒ−Ｔ’６　（
１）ｐ　）、私°ｌ了’／ｌ’ｉ　Ｉ’ｌ’　（ρｈ）
およびガスの密度（ρｆ）をＩＵ！握できれば（３）式
でＵｍｌを９１出できる。ことで、粒子径（１）ｐ）ｉ
Ｊｌ、一般に炉外試験において高炉直径方向におりる木
・、′１度分布変化として装入方式、装入１１（、装入
割合智が変化した場合について測定し、同時にオ＼ソ子
密バ；゛（ρｂ）も測定しているので両者に、容易に把
握てきる。、ｉ１．だガス密度（ρｆ）も炉頂圧力（］
）Ｔ＞、炉Ｊド１　ｒ昌度（Ｔ）　オ、１：　ヒガス成
分が測定さｔｌていることがらボイル・シャールの法則
により容易に割ｔ♀できる。このＪＢ合、ガス成分の変
化はガス潟７１＃（Ｔ）　、炉■１１圧カ（Ｈ’丁）が
偽゛化した場合よりガス密度（ρｆ）への影゛ｊ；・が
小さいので直径方向で一定成分とみな１〜てガス密ｙ【
を計智しても大きな誤差は生じ外い。 一方高炉においては炉内に装入し７た堆積形状をかなり
精度よく測定できる技術が開発されている（例えば、レ
ーザー、マイクロ波を）ｆｌいたプロフィルメーターと
Ｌ２て！（コｌ公昭５６−９６４４、ツ開昭５４−６０
６０８　）。したがって炉内のや七入物堆積形状から、
装入物の傾斜角は容易に求廿る。才だ、（２）式におけ
る０／θ。も容易にτ１出できる。す々ゎ１ハ装入物堆
積形状をｉｌ’ｌ１１定する））４合打１１、高炉内の
ある基準面から高さ１］と、水５１′方向ノｊ’ｔ１１
’４ｆ’、　Ｘ　（！：　カ同Ｍい−求めＣ）ｊｌるの
でこわからへ・（１、入′１０）百σ）帥ｕ角θシ１次
式でｊｊｌ’　￥）できる。 ｈｉ−ｈｉ、１１ １、ｉ’１．＋１　　θ　＝−−□〜−−・・・　・・
・・・　（イ）Ｘｉ　−Ｘｉ＋３ １】：ある基亭面からの齢さくｍ） Ｘ：　　〃　点からの水平距１ブ’Ｉｆ（ｍ）ｉ　：　
１ｌｉｌｌ　＞ｉｉ　（−シＩＩ胃を示すザフィックス
しだがって、（４）式で得だ（１，＋’＜　＠ｌ角０と
’＝ｌｔ前に炉外試ｌ１１．′ｑで求めた無風時の傾斜
角θ。とかＣ）ｉ：ｊｌ　、＋Ｅに１．〜りるθ／θ０
が求まる。そこで、第１１４１に」、りこの０／θ０に
４１応するＵ／ｌＪｍｆの値を％Ｂ　ＪＩ′Ｊ、す、前
記（３）式で求め／こｌＪｍｆを代入すれば装入物堆４
＋’を形状の傾斜角θを示ず位的″のガス流速が容易に
求めら１１る。 以上間、明したように本発明は、旧や手脂を第２図に示
すが、高炉炉］」備装入物イリ（ｒｉのガスｙ１．Ｗ度
（Ｔ）およびガス成分を測定し、操業千ｆ１で決定され
る炉１１（圧力（Ｉ）Ｔ）とからガス畜房（ρｆ）を算
出し、このガス密度（ρｆ）と炉外試験で求めたべ（二
人中粒）ｎ（１）ｐ）、密Ｈ（ｐｂ）とから」−１入物
ノｉ４（、１ｔｌｌ化開始速度（Ｕｍｆ）を滑出する。 一方、別冷炉１１部の装入物＋１＋：４式形状を測定し
、この７１４状から名＋ｌ’ｌ　５＋’、点フ１１の傾
帝［角θをバ１て（し、ケタ１ｈ・（ｊ昼で）１（めだ
イ！！ｌ：、　Ｊ）ｌ！Ｌ　”Ｔ’での仏式ｊ吻傾斜角
θ。とからθ／θ０をｔ（串−する。このようにして求
めたθ／θ。に対応するＩＪ／Ｕｍｆの植ｆ第１図から
：’＋＋？、　’Ｉｋす、とので（１（より知多１角０
に対する炉内ガス流速Ｕを求めるものである。 本発明を実施例にもとづいて貌明Ｊると、第３図は高炉
炉口部における装入物１の堆イ１ゝを形状な測定するレ
ーザ一式プロフィルメーターの杯“４器ｆｊｊ７成例で
２し」レーザー琴生奨ｆｆｇ１．３シニ１．投光装置ｉ
′ｒ、４に。 １］−ザー、５ｄ２受ｙ（：器、６を、１、ｆｌｌｌｌ
　ｒｌｉ−さ）］だ装装入物の−ｆ′Ｉｌ積形状から１
ｌｉｌｌ定点４ｊＦの傾斜角０を３〆１出して出力する
演ｖ４′器である。７は装入物表面におけるガス温度、
成分分布を測定する移！ｌ１ｌＩ式、ガス分布測定ゾン
デであり、Ｂ６よ架台、９はゾンデ７で検知したガス塩
ＫＴおよび成分を１１１力するｉ￥１４１１目）：÷、
１０は堆積形状、ガス分布測定時の１・■業条件より炉
頂圧力（■）Ｔ）、装入方式勢を泪１つ器１１に出力す
る変換器である。割算器１１は、ナ１１余［角θ、ガス
流にｃ’、　’ｌ”、、ガス成分および炉頂圧力（１丁
）とから１ｌｉｌｌ　’）’ＩＩ虞４ｔ％のガス’ｌ’
ｔ、−Ｉ口（ρｆ）を言１１′）すると共に、ｌ＋　ｉ
’＋ｉＴは炉外で求め′／′ｒ、装入Ｑ４ｑの粒パ４分
布、密ＩＷおよびツ１！（風ｎ’；　）４＋’ｉ　＜ｆ
Ｊ　角θ。をｒｔｌ：憶１７て卦き、とＪｌと４ε入争
イ′１とイ１一対応させテ各？ｌｌ１ｌ　５？、ａ　Ｋ
　オＩｒ）　Ｚｌ　装入’ｉ？ａ’ｌ”＋’１度（１）
１１）、　？ｌ’＋　Ｊｔｒ　（ρｈ）を乏Ｉ七Ｗ）、
ガス流用ｊｔＪをｓ　ｔ’ｉ−する。Ｉ２υ、１１、言
ド′（され。 ／？−ガスγｔｌｉ′連を、ｊｉ’ｊ１炉操業渚が装入
物分布制御の可否をＩ′１（定ｔ、やすい形で表示する
ように１．た表示器で才１　、／’＋　６ イ・）ｉｌ−明によるガス流速用ｊ、＋ｊ　（（１１，
１を第４図（イ）〜（へ）に示−）。この時の装入方式
し）、Ｃ↓Ｃ↓０↓０↓（↓ｔＪｌｌコ？内への装入タ
イミングを示すｎ＋、３　”’−シ、ＣＧ−］：ゴーク
ス、θは剣、石）で、炉用圧力は１．０１（り／ｃｒＪ
、鉱石の！ｆＭ　四ｋ、１．３．２６　ｔ／ｒｒ？、１
ｌｊｌ　＊：）角θ。Ｖｌ、３６°である。第４１ｊ−
Ｚｌ　（イ）　ｔｉｔ：移動式ガス分布沖１定ゾンデで
＞ｌｋめだ高炉炉１−１部ｉＹｉ径方向におけるガスｎ
″；ｌ　ｎ’＋分布であり、（ロ）１：ｊ　ｌｌ−リ゛
一式、フ゛ロフィルメーターにより１１川シｉ−シた１
１１１部の装入物堆積形状で基準点よりの高さで示した
ものである。第４１ツ１（うｔ、ｌｌ、１１１【倉；１
］会１１，４図（ロ）の氾１１７ｉす、ｌｉ　Ｊ、ｔｊ
より測定点間１１゛ＡずＱに求めた４１３人物す１１劃
角θである。第４図に）はケタ１　ｉｉ、ｔ：　ｌ幹で
求めた当日の４εε入代のもとての鉱石の粒度分布であ
る。９（’ｒ　４図（ホ）ケ」、これらの測定結里よυ
本発明の方法で求めた装入物表面のガス流速分イ［Ｉで
あり、第４図（へ）し１装入方式をＣ↓Ｃ↓Ｏ↓０↓か
らＣ↓Ｃ↓０↓００↓に変中１７だＩｔ、’？の炉ロ部
ガス流、速分布の変化を示したものである。 このように本発明によれＶ、１従来１（イ接測定するど
とができなかった炉１目′ＩＩ（のガス？Ｉｉ’、速分
布を僅゛実に把握することが可能であり、装入Φ件等を
変更して高炉内のガス流分布を適正な範囲に制ｆＩｌ１
１する高炉ｊ、￥、　梨法の極めて有効ガ検用情報を得
ることができる。 なお、本発明の実施例として、堆積形状測定装置１′イ
をレーザ一式プロフィルメーターで、壕だガス分布測定
を移動式ゾンデで測定しているが、本発明の目的からし
てこれらの４？４置に限定されるものではなく、装入物
の堆積形状および装入物表面ガス温度分布を測定できる
ものが全て含１れることは明かである。しかし、との場
合のｉｔ［径方向における測定点数は、ガス流速分布泪
２’１時のＡ＝ｆｌ　ｍ：に大きく　；ｔｓ響するので
、ガス分布は１１′１径方向にＩＸ）点１゛１、Ｌ　（
１ｌｌｌｌ定間＋ｈｇ　＆；ｌ、１．０　ｍ、　に、じ
ト）、’ｌｌｊ　’！占形状ｉＣライてｌ＋Ｙｉｉイ祥
方向２０点以−１＝、　（側５ｉ”　１ｉｆｔ　ｌ当＋
１５ｍ以下）であることが望ましい。装入ｌ吻１１　（
″１１ｉ形状ｉ；川５１旧！ｊｌ　Ｆ、清々、か＼る分
布１１１１定間１（Ａが一致し２ない１．１％合ケ、１
２、Ｊｌｌミ（１゛１形状ｆｉｌｌ　５ｉＪ位ｊ、Ｌ／
、＋に対応させてガス４）イ１１１１１′Ｉかｒ１内１
．Ｉ法でガス渦１ｊ’［、成分を４１＋一定することが
用能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は０１０．とＩＪ／Ｕｎ、ｆの関係を示ずグラフ
、会１）７２１゛ソ１は木うへ明の泪勢千１１１１”ｊ
を示す６１９．明１゛イ１、第３図Ｖよ本イト１明にお
ける槙器描成図、単４１”２＋　）Ｊ、％ｉτ）結−［
（シを示す説明図である。 １ｋ、１、高炉内装入物、２はＬ’　−リ゛−９，７１
ｔ　ｐｉ　ｊＦｆ、３ｔ」投光装置、４←Ｌレーザー、
５　＋、’１．　”？：　）’（：　８：Ｓ、６１．１
　ｆ’ｆ１′）器、７　ｔｒｉ、　：／”　７　ｆ、８
ｄゾンデのイＶ１台、９ｔ、Ｌガス温度、成分を出力す
る泪１ＬｌｌＩ器、１０＆よ１・−１！業争件を出力す
る変換器、１１は計得器、１２け表示器である。 出願人　　新日本製鐵株式会社 代理人弁理士　　　青　　柳　　　　　　　稔第１図 Ｕ／Ｕｍｆ　　（空堪基４） 第２図 ４０ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高炉炉内装入物表面上のガス湯度を測定し、このＴｌ１
   ｌｌ　ｎＭ値と炉１１’ｉ圧力とから炉内のガス密度を
   計９し、このガス密度と予め炉外において求めた装入物
   の粒度分布及び密度とから装入物のｌ’ｌｌ＋’、軸化
   開始速度Ｕｍｆを計算し、一方、高炉に装入ｌ−た直後
   の４−二人物の径方向の堆積形状を１ｌｌｌｌ　＞’＋
   ’、　Ｉ−、てこの測定値をもとに一定間隔毎の傾斜角
   θに−求め、この１．Ｉｉ斜角θと予め無風下で求めた
   傾斜角０゜との比θ／θＧを求め、との比θ／θ。に対
   応する炉内ガス流速Ｕと前ｔｔｌ−：　ｔｆｌ’　３’
   ｆで求めたＩＪｍｆとの比ＴＪ／Ｕｍｆを予め求めてお
   くことによって前記傾斜角θを求め九位１１′ｔにおけ
   る炉内ガスが「１速Ｕを９出することを特徴とする高炉
   内ガス流速測定法。