JPS6011113A - 竪型炉の熱的炉心位置推定方法 - 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】 本発明は竪型炉、例えば高炉の操業時における熱的炉心
位置の推定方法に関し、詳しくは高炉の羽口上部から炉
口部（特に朝顔部から炉胸部）に亘っての熱的炉心位置
を水平及び垂直方向において正確に推定把握する方法に
関するものである。

高炉は鉄鉱石等の酸化鉄原料とコークス等の固体還元剤
の高温冶金反応炉であり、高炉の最終目的はこの高温冶
金反応（以下炉内反応と称す）が長期に亘り効率良く且
つ安定して行なわれるように操条することによって、良
質の銑鉄を安定的に、能率良く、しかも低コストで大量
に生産することである。ところで炉内反応が効率よく行
なわれる為の理想的条件の１つとしては、任意の高さ位
置（以下レベルという）における炉内の熱的中心（炉内
で最も熱的にバランスが取れた点で、以下熱的炉心と称
す）が高炉の軸心（幾何学的な中心で、以下熱的炉心と
称す）にほぼ一致することが挙げられる。しかし操業中
の高炉の内部では、■いわゆる軟化融着帯頂層位置のず
れ現象、■特定方向への急激なガスの吹抜は現象、■耐
火壁及び付着物の脱落現象等の諸現象が間断なく生じて
いる為、熱的炉心は絶えず変動している。従って操炉管
理に当っては、この熱的炉心の変動を常時追跡把握し、
熱的炉心を構造的炉心へ近づけるように原−τ、燃料装
入や送風管の制御をその都度性なってやれば、炉内反応
を十分満足し得る程度に維持できると考えられる。

ところが熱的炉心の直接測定は極めて困難であることか
ら、炉内反応の制御に当っては、これまで熱的炉心をめ
る代わシに色々な炉内情報、例えば炉口部でのガス流分
布の実測データを用いて対症療法的に対策を欝している
に過ぎず、操炉管理としては非常に不十分であシ、該管
理の一層の強化が望まれる中で熱的炉心を正確に把握し
得る技術の開発が課題とされてきた。

本発明はこうした状況下になされたもので１、特に朝顔
部から炉胸部に亘っての熱的炉心を水平及び垂直方向に
おいて長期間に亘って正確に推定把握することによシ、
操炉管理を一層的確に行なって炉内反応を長期に亘り十
分満足し得る程度に維持できる様な熱的炉心位置の推定
方法の提供を目自りとするものである。

しかして本発明に係る熱的炉心位置の推定方法とは、壁
厚方向に２以上の感温部を有し、壁厚方向の異なる位置
での温度を検知する測温センサーを、竪型炉の耐火壁中
の周方向および高さ方向に適当数埋設し、各測温センサ
ーにより得られた温度情報群から炉内の熱的中心をめて
竪型炉の水平方向における熱的炉心を把握する一方、該
水平方向熱的炉心を竪型炉の垂直方向の異なる位置で夫
々求め、更にこれらの各水平方向熱的炉心の垂直分布を
把握し、前記水平方向熱的炉心とその垂直方向分布から
現時点での熱的炉心位置を推定する点に要旨を有するも
のである。

以下図面を参照しながら本発明方法の構成及び作用効果
を説明するが、理解の便を考慮して構成要件毎に順を追
って説明する。即ち本発明方法では、まず、 （１）壁厚方向に２以上の感温部を有し、壁厚方向の異
なる位置での温度を検知する測温センサーを、竪型炉の
耐火壁中の周方向忙適当数理設し、各測温センサーによ
）得られた温度情報群から炉内の熱的中心を計算でめる
：即ち第１図（ａ）は本発明方法を高炉に適用した場合
の概略説明図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ部拡大図を
示す。Ｂは高炉Ａの羽口上部から炉胸部に亘って複数の
レベル（図では４レベル）毎に周方向から適当数設けら
れた、測温センサー（以下単にセンサーとい５）を示し
、該センサーＢは鉄皮Ｃ及びスクング層りを貫いて耐火
壁Ｗのほぼ内面又は炉内に貫通する位置まで直交するよ
うに埋設されている。又センサーとしては壁厚方向に少
なくとも２以上の感温部を有するものであれば型式や措
造を特に問わないが、仁の様なセンサーＢの好ましい一
例としてまず実開昭５５−１０５１４０号によシ提案し
たものについて原理的に説明する。即ち第２図は該セン
サーＢの一部破断斜視図を示し、又第３図は第２図の展
開断面相当図を示している。これらの図において１は外
套シース管でセンサーＢ全体の保護部材としての役割を
果す。２ａはシース型熱電対で、更に該熱電対２ａＫは
熱電効果を示す１対の金Ｒ＆９４．４′が挿設され、そ
の先端はシース内において測温接点則ち感温部Ｐ１　＋
　Ｐ２　Ｈ・・・ＰＩｌ（以下代表的に言うときはＰと
表記する）を構成する。そしてこれらの感温部Ｐは長さ
方向の異なる位置を占める様に構成され、図では炉内側
（Ｉ側）から鉄皮側（０側）へかけてｋｌは等ピッチで
長さ方向の位置を変更してｐ、ｔ　Ｐ２　１・・・Ｐ６
を設けている。更に感温部Ｐの先端には、シース型熱電
対２ａと全く同一素材からなるシース型熱電対２ｂをダ
ミーとして接続する（図中の６は接続部を示す）。

又３は外套シース管１内に充填される耐火性の絶縁材で
あって、熱しよう乱の影響をできるだけ抑えるために耐
火ｇ特性に合った熱伝導率を有するものを使用する。従
ってこの様なセンサーＢにおける各感温部Ｐでの測温性
能は鞘度的にも耐久度的にも十分信頼のおけるものとい
える。尚本出願人の提案に係る実開昭５７−８１５３１
号のセンサーを使用すれば、耐火壁の損耗にかかわらず
長期間安全に使用することができる。又第１図（ｂ）に
おいて８は高炉の外部に設けられた熱流演算指示器で、
該指示器８内では下記（■）式の設定演算式に従って炉
内側熱流Ｑｉｊが（２）式に示す様に算出される。

尚何番目の測温値を採用するかは全て任意に決定できる
ことは言うまでもないが、精度上の観点からすれば、で
きるだけ炉内側近傍の熱流を算出することが好ましいの
で、操粟の初期には１番目と２番目の測温値（熱流とし
てはＱ、２）を採用し、耐火壁の損耗状況に応じて現在
最内面近傍の熱流を算出できる様に感温部を炉外側へ変
更していけばよい。

尚測温センサーから得られる温度情報群としては、上記
の様々熱流に限られず、各感温部での測温値そのものや
、本発明者等の開発に係るトリガーレスポンス解析法（
特公昭５７−５１４４４号）を用いて推定される炉壁表
面温度及び炉壁表面熱流等も含まれるが、以下の説明で
は温度情報群として熱流を採用した場合を一例としてと
り挙げる。

即ち上述の様にしてルベルについて各測温センサーによ
シ得られた各熱流ＱＩ２　（以下Ｑｓと表記する）から
炉内の熱的中心をめるに当っては下記する２方法のうち
のいずれかに基づいて行なえばよい。

（イ、Ｑｓの周方向測定結果を円で近似し、核内の中心
をめる方法）即ちＱｓの周方向測定結果を第４図に示す
様に高炉の構造的炉心０　（ｏ　＋　ｏ　）からベクト
ルで表示し各方向での座標（’Ｘｌ、Ｙｔ）、（Ｘ４Ｙ
２八・・・・・・（ｘ　ｉ　＋　ｙｌ　）をめる。更に
これら各座標（ｘｉ、ｙｉ）に最も近接する円（図中、
破線で示す）の方程式をいわゆる最小自乗法により下記
（３）式の如くめ、円の中心を座標（ａ、ｂ）と定める
。

ｘ”　＋　７２−２ａｘ　−２ｂｙ−Ｃ＝Ｏ・・・・・
”（３）（口、Ｑｓの周方向測定結果をｎ多角形で表示
し、該多角形の重心をめる方法）例えばＱｓの周方向測
定結果が高炉の構造的炉心０（０＊０）からベクトルで
表示して第５図に示す様に６角形で表示される場合であ
ればその重心の座８　（ｘ　ａ　＊　ｙ　ａ　）は、該
６角形を三角形に分割し、任意の三角形の面頂をａｆｔ
その３頂点の座標を夫々（Ｘ１ｉ＋３’１１）ｔ（ｘｉ
ｚ＋）’１２１Ｌ（ＸｉｓｉＹｉｓ）とすれば、モーメ
ントの式よシ下記（４）式でめられる。

（２）上記（１）の計算でめられた各レベルについての
熱的中心又は熱的重心を各レベルにおける水平方向のｍ
熱的炉心とする：即ち上述の（イ）の方法によ請求めら
れた各レベルについての円の中心（ａｉ、ｂｉ）又は（
ロ）の方法によ請求められた各レベルについてのｎ多角
形の重心［（ｘｏ）ｔ＋（ｙｏ）ｉ）を、第６図に示す
様に一例として、高炉の構造的炉心０を極とする極座標
（ｒｉ、（ｌＪｉ）で表示する。

（３）上記（２）でめられた各レベルにおける水平方向
熱的炉心の垂直方向分布を把握する：即ち（２）でめら
れた極座標（ｒｉ、（７ｉ）による水平方向熱的炉心（
以下単に水平炉心という）は２変数（ｒ方向及びθ方向
）において異なるので、これらの水平炉心を結ぶ線は垂
直方向に複雑なプロフィールとなる。従って垂直方向の
熱的炉心の真直度を把握するためには、以下のようにす
ればよいことが理解できる。

ところでこの様に２変数から成るプロフィールの真直度
の把握の仕方としては種々考えられるが、−例として近
似法について以下説明する。考え方としては上記プロフ
ィールをｒ−Ｚ平面、０−２平面に投影して各々直線で
近似し、この近似曲線と各レベルの水平炉心（ｒｉ、ａ
ｉ）との距離の総和を平均化し、該平均値の程度をもっ
て上記プロフィールの真直度を評価すればよい。即ち垂
直方向（以下Ｚ方向という）に複数個（ｎ個）ある水平
炉心（ｒｉ、（７ｉ）から第６図の破ので示す近似直線
の方程式を表わす方法として、ｒ−ｚ平面、θ−２平面
に投影したｎ個のｒｉおよびθｉのデータを夫々最小自
乗法により下記（５）式の如くめる。

そして（５）式で力えられる近似直線と各レベルの水平
炉心（ｒｉ、θｉ）との間の距隠は第７図において三角
形ＯＭＮの一辺ＭＮの長さに和尚し、次式で与えられる
。

られる数値を基準として垂直方向の熱的炉心の真直度を
把握すればよい。

（４）上記（３）でめた真直度と上記（２）でめた水平
炉心から現時点での熱的炉心の偏移を推定する：但し水
平炉心については高炉の構造的炉心０（ｏ　＋　ｏ　）
からの偏移についても考慮する必要があるので下記（力
式によって各レベルについてめられた水平炉心ｒ１＋ｒ
２＋・・・ｒｉ、・・・ｒｎの平均値を構造的炉心との
偏移（Δｂｉａ）として採用する。

こうして上記（６）式及び（７）式からめられだΔ４ｉ
ｎ及びΔｂｉａの数値関係から下記する様な判断を行な
えば、全体的な熱的炉心位置を推定できるということを
確信し得だものである。即ちＡｋｉｎとΔｂｉａの数値
関係は第８図の破線内領域（■〜■）で示す４群におお
よそ分類できる。従ってΔ７ｉｎとΔｂｉａの数値関係
が０群に属する場合には、水平炉心ｒの値が小さいこと
から構造的炉心からの水平方向の偏位量が小さいという
ことが分かり、且つ垂直方向の真直度が良い（Δ７ｉｎ
が小さくなるからである）ということが理解でき、現時
点での高炉全体の熱的炉心位置が座９図の実線方向の偏
位量が大きく且つ垂直方向の真直度が良いということが
理解でき、このときの熱的炉心位置が同図の実線■で示
す様な状態にあることを推定できる。又ΔｌｉｎとΔｂ
ｉａの数値関係が０群に属する場合には、水平方向の偏
位量が小さく且つ垂直方向の真直度が良くないというこ
とが理解でき、このときの熱的炉心位置が同図の破線■
で示す様な状態にあることを推定できる。更にΔｌｉｎ
とΔｂｉａの数値関係が０群に属する場合には水平方向
の偏位量が大きく且つ垂直方向の真直度が良くないとい
うことが理解でき、このときの熱的炉心位置が同図の破
線■で示す様な状態にあることを推定できる。またこの
第８図および第９図をＣＲＴ画面表示すれば、熱的炉心
状況を時々刻々モニタすることも可能となる。

尚上記実施例はあくまでも代表例であって本発明を限定
する性質のものではなく、前述の趣旨に？ａう範囲内で
適当に変更して実施することも本発明の技術的範囲に含
まれることは言うまでもない。

例えば測温センサーの壓式、１ＩＴｔ類、数句個数等を
適当に変更することは全て自由である。更に上述の説明
では竪型炉として高炉に主眼をおいたが、これに限定さ
れないことは言うまでもなく、要するに操業を行なうに
商って熱的炉心位置の状態を把握する必要のあるあらゆ
る竪型炉、特に高温竪型炉に対して良好に適用され得る
ものである。

本発明は以上の様に構成されるので、羽口上部から炉口
部に亘っての熱的炉心位置を水平及び垂直方向において
長期間正確に推定把握できることとなり、操炉管理を一
層的確に行なって炉況の長期安定化の確保に一層寄与で
きる様になった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方法を高炉に適用した場合の概略
説明図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のｂ部拡大図、第
２図は本発明方法を実施するために使用した測温センサ
ーの一部破断斜視図、第３図は第２図の展開断面相当図
、第４図〜第７図は本発明方法で行な９計釘の解析説明
図、第８，９図は解析結果と熱的炉心位置の推定関係説
明図である。 Ｂ・・・測温センサー　Ｗ・・・耐火壁Ｐ、〜Ｐ６・・
・感温部 出願人　株式会社神戸製州所 Ｎ く氾 く

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 壁厚方向に２以上の感温部を有し、壁厚方向の異なる位
   置での温度を検知する測温センサーを、竪型炉の耐火壁
   中の周方向および高さ方向に適当数埋設し、各測温セン
   サーによシ得られた温度情報群から炉内の熱的中心をめ
   て竪型炉の水平方向における熱的炉心を把握する一方、
   該水平方向熱的炉心を竪型炉の垂直方向の異なる位置で
   夫々求め、更にこれらの各水平方向熱的炉心の垂直方向
   分布を把握し、前記水平方向熱的炉心とその垂直方向分
   布から現時点での熱的炉心位置を推定することを特徴と
   する竪型炉の熱的炉心位置推定方法。