BR112020019405B1

BR112020019405B1 - Método de operação para um alto-forno usando um aparelho de altoforno

Info

Publication number: BR112020019405B1
Application number: BR112020019405-0A
Authority: BR
Inventors: Yusuke Kashihara; Yuki Okamoto; Natsuo Ishiwata
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-12-26
Also published as: EP3778928A1; EP3778928A4; CN111886348A; KR102472919B1; JP7176560B2; US20210041172A1; EP3778928B1; RU2753936C1; KR20200133382A; BR112020019405A2; JPWO2019189025A1; WO2019189025A1; US11940215B2

Abstract

é divulgado um aparelho de alto-forno inclui: uma calha rotativa; um dispositivo de medição de perfil configurado para medir perfis de superfície de uma carga carregada no forno; e um controlador de ângulo de inclinação configurado para controlar um ângulo de inclinação da calha, em que o dispositivo inclui um medidor de distância de ondas de rádio instalado na parte superior do forno e configurado para medir a distância da superfície da carga, deriva os perfis com base nos dados de distância para todo o forno obtidos pela varredura uma onda de detecção do medidor de distância no forno em uma direção circunferencial, e inclui pelo menos uma das unidades aritméticas configuradas para comandar durante a rotação, com base nos perfis de superfície obtidos, o controlador para alterar o ângulo de inclinação da calha, ou um controlador para alterar uma velocidade rotacional da calha ou uma velocidade de alimentação da carga alimentada à calha.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] Esta divulgação se refere a um aparelho de alto-forno, em particular, um aparelho de alto-forno para carregar matérias-primas em um alto-forno por um dispositivo de carregamento sem campânula fornecido com uma calha rotativa, e um método de operação para um alto-forno. Essa operação de carregamento de um conjunto de camadas de minério e coque é geralmente chamada de uma carga, em que o minério e o coque são carregados separadamente em uma pluralidade de lotes. Em cada lote, as matérias-primas em um depósito fornecido na parte superior do alto- forno são tipicamente carregadas no alto-forno enquanto varia o ângulo de uma calha rotativa para obter a forma de depósito desejada.

FUNDAMENTOS

[002] Em geral, na operação de alto-forno, o minério (que pode ser misturado com uma parte de coque) e o coque são alternativamente carregados como matérias- primas a partir da parte superior do alto-forno, e o alto-forno é preenchido com as matérias-primas com camadas de minério e camadas de coque alternativamente depositadas na parte superior de uma outra. Na operação de alto-forno, é importante manter uma distribuição de carga apropriada na parte superior do alto-forno. Se a distribuição de carga for inapropriada, a distribuição de fluxo de gás será desigual, a permeabilidade ao gás será reduzida, e a eficiência da redução diminuirá, levando a menor produtividade e operação instável. Em outras palavras, a operação de alto- forno pode ser estabilizada controlando-se adequadamente a distribuição de fluxo de gás.

[003] Como uma das medidas para controlar a distribuição de fluxo de gás, um método usando um dispositivo de carregamento sem campânula com uma calha rotativa (calha de distribuição) é conhecido. Neste dispositivo de carregamento, a distribuição de fluxo de gás é controlada selecionando-se o ângulo de inclinação e o número de rotações da calha rotativa, e ajustando-se as posições de queda e quantidades de deposição de matérias-primas na direção radial de alto-forno para controlar a carga distribuição.

[004] No controle de distribuição de carga, é vantajoso aproveitar a distribuição de carga. Para esse propósito, os perfis de superfície da carga de alto- forno (depósito de matéria-prima) devem ser medidos. De modo a medir os perfis de superfície do carga de alto-forno, em geral, a distância à superfície do carga de alto- forno é medida enviando-se uma onda de detecção como um micro-ondas para a superfície da carga de alto-forno e recebendo a onda de detecção refletida a partir da superfície da carga de alto-forno, e os perfis de superfície da carga de alto-forno são obtidos com base na distância medida. Um método mais comum é inserir uma lança de medição com uma antena para ondas de detecção a partir do lado da garganta em direção ao centro do alto-forno.

[005] Por exemplo, JP2017-95761A (PTL 1) descreve que usando a distância medição com ondas de detecção como descrito acima, os perfis de superfície da carga de alto-forno são medidos para cada lote, e um ajuste é feito nos entalhes e/ou o número de rotações da calha rotativa de acordo com a distribuição de carga de minério e de coque obtida com base nos resultados de medição. Além disso, WO 2015/133005 (PTL 2), os perfis são medidos durante a rotação da calha rotativa ou em cada número predeterminado de rotações da calha rotativa para controlar a calha rotativa.

LISTA DE CITAÇÃO Literatura de Patente PTL 1 JP2017-95761A PTL 2, WO 2015/133005 SUMÁRIO Problema da Técnica

[006] A técnica descrita em PTL 1 torna possível corrigir a variação na distribuição de carga entre lotes com base nos resultados de medição da superfície de deposição da carga de alto-forno após o carregamento de matérias-primas. Com os métodos de medição convencionais, entretanto, a própria medição leva tempo, e além de ser incapaz de realizar medição rápida, a lança de medição deve ser evacuada fora do corpo do alto-forno antes de carregar matérias-primas, causando um problema de menor frequência de medição. Também, no método descrito em PTL 1, é possível ajustar a distribuição de gás na direção radial do alto-forno selecionando- se o ângulo de inclinação e o número de rotações da calha rotativa para ajustar a posição de queda e a quantidade de matérias-primas depositadas na direção radial do alto-forno. Entretanto, ainda há espaço para melhoria na situação atual em que a distribuição de fluxo de gás na direção circunferencial do alto-forno necessita ser ajustada.

[007] O método descrito em PTL 2 de maneira semelhante realiza um ajuste na direção radial, e ainda há espaço para melhoria na situação atual em que a distribuição de fluxo de gás na direção circunferencial do forno necessita ser ajustada. Além disso, ambos os métodos não consideraram o efeito da velocidade de descida da carga, e ainda há espaço para melhoria em relação a isso também.

[008] Seria, portanto, útil fornecer um meio de medição para aproveitar os perfis de superfície da carga de alto-forno na direção circunferencial do alto-forno com precisão e rapidez, e fornecer um aparelho de alto-forno que possa fazer uso dos meios para controlar o ângulo de inclinação da calha rotativa e para controlar a velocidade de carga da carga. Também seria útil propor um método para medir os perfis de superfície da carga em cada rotação da calha rotativa e manter a distribuição da carga apropriada de alto-forno com base nos resultados de medição dos perfis de superfície usando o aparelho de alto-forno.

Solução para o Problema

[009] Assim, fornecemos o seguinte: 1. Um aparelho de alto-forno compreendendo: uma calha rotativa configurada para carregar uma matéria-prima em um alto-forno de uma parte superior do alto- forno; um dispositivo de medição de perfil configurado para medir perfis de superfície de uma carga carregada no alto-forno através da calha rotativa; e um controlador de ângulo de inclinação configurado para controlar um ângulo de inclinação da calha rotativa, em que o dispositivo de medição de perfil compreende um medidor de distância de ondas de rádio, que é instalado na parte superior do alto-forno e configurado para medir a distância à superfície da carga no alto-forno, e deriva os perfis de superfície da carga com base nos dados de distância para todo o alto-forno relacionados às distâncias da superfície da carga obtidos pela varredura uma onda de detecção do medidor de distância de ondas de rádio no alto-forno em uma direção circunferencial; e o dispositivo de medição de perfil compreende pelo menos uma de uma unidade aritmética configurada para comandar, com base nos perfis de superfície obtidos, o controlador de ângulo de inclinação para alterar o ângulo de inclinação da calha rotativa durante a rotação, uma unidade aritmética configurada para comandar, com base nos perfis de superfície obtidos, um controlador de velocidade para alterar uma velocidade rotacional da calha rotativa durante a rotação, ou uma unidade aritmética configurada para comandar, com base nos perfis de superfície obtidos, um controlador de velocidade para alterar uma velocidade de alimentação da carga alimentada à calha rotativa durante a rotação. 2. O aparelho de alto-forno de acordo com 1, em que o dispositivo de medição de perfil compreende ainda uma unidade aritmética configurada para calcular uma velocidade de descida da carga ao longo de uma circunferência inteira do alto-forno com base nos perfis de superfície da carga. 3. Um método de operação para um alto-forno usando o aparelho de alto-forno de acordo com a 1 ou 2, em que o minério e o coque são carregados a partir da calha rotativa no alto-forno, o método de operação compreendendo: derivar, pelo dispositivo de medição de perfil, perfis de superfície da carga; e em um caso em que a variação nos perfis de superfície derivados, ou variação na velocidade de descidas da carga derivada a partir dos perfis de superfície derivados ou variação nas razões de espessura da camada de minério, é maior do que um valor predeterminado, ajustando uma ou ambas de uma posição de carga de pelo menos um de minério ou coque carregado através da calha rotativa e uma velocidade de carga de pelo menos um de minério ou coque carregado através da calha rotativa. 4. O método de operação para um alto-forno de acordo com a 3, em que o ajuste da posição de carga inclui a alteração do ângulo de inclinação da calha rotativa durante a rotação e ajuste dos perfis de superfície em cada rotação da calha rotativa. 5. O método de operação para um alto-forno de acordo com a 3 ou 4, em que o ajuste da velocidade de carga é realizado durante a rotação da calha rotativa.

Efeito Vantajoso

[010] De acordo com a presente divulgação, é possível aproveitar com precisão e rapidez perfis de superfície da carga de alto-forno na direção circunferencial do alto-forno, e alterar imediatamente o ângulo de inclinação da calha rotativa e a velocidade de carga da carga com base nos perfis de superfície obtidos. Consequentemente, a distribuição de fluxo de gás no alto-forno pode ser adequadamente controlada. Por essa razão, na operação de alto-forno, alta eficiência de redução de minérios pode ser obtida enquanto estabiliza a operação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] Nos desenhos anexos:

[012] A Figura 1 ilustra uma construção de um aparelho de alto-forno;

[013] A Figura 2 ilustra uma configuração de um dispositivo de medição de perfil;

[014] A Figura 3 ilustra uma operação de um medidor de distância do dispositivo de medição de perfil;

[015] A Figura 4 ilustra a razão de espessura da camada de minério na direção circunferencial do alto-forno;

[016] A Figura 5 ilustra a razão de espessura da camada de minério na direção circunferencial do alto-forno; e

[017] A Figura 6 ilustra a razão de espessura da camada de minério na direção circunferencial do alto-forno.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[018] Aqui abaixo, um aparelho de alto-forno de acordo com a presente divulgação será descrito em detalhe com referência à Figura 1. Especificamente, um aparelho de alto-forno de acordo com a presente divulgação compreende: uma calha rotativa 2 configurada para carregar matérias-primas como minério incluindo coque em uma parte superior do forno de um corpo do alto-forno 1; uma pluralidade de ventaneiras 3 configuradas para soprar jato de ar quente e carvão pulverizado no alto- forno; um dispositivo de medição de perfil 5 configurado para medir perfis de superfície de uma carga 4 carregada no alto-forno através da calha rotativa 2; e um controlador de ângulo de inclinação 6 configurado para controlar um ângulo de inclinação da calha rotativa 2. O aparelho de alto-forno compreende ainda um controlador de velocidade rotacional configurado para controlar uma velocidade de rotação da calha rotativa 2. O aparelho de alto-forno compreende ainda, entre a tremonha fornecida na parte superior do alto-forno e a calha rotativa 2, um controlador de velocidade de alimentação de carga configurado para controlar uma velocidade de alimentação da carga. Exemplos do controlador de velocidade de alimentação de carga incluem um mecanismo que controla o grau de abertura de uma válvula de gaveta fornecida no percurso de fluxo da carga.

[019] No exemplo ilustrado na Figura 1, os controladores para controlar o grau de abertura das válvulas de gaveta do controlador de velocidade rotacional e o controlador de velocidade de alimentação de carga são colocados dentro do controlador de ângulo de inclinação 6. Embora seja suficiente para o aparelho de alto- forno de acordo com a presente divulgação incluir pelo menos um do controlador de ângulo de inclinação ou do controlador de velocidade de alimentação de carga, o aparelho de alto-forno preferencialmente compreende ambos.

[020] Aqui, o dispositivo de medição de perfil 5 tem um medidor de distância de ondas de rádio 5a instalado na parte superior do alto-forno do corpo do alto-forno 1 para medir uma distância da superfície da carga 4 no alto-forno, e uma unidade aritmética 5b configurada para derivar perfis de superfície da carga 4 com base nos dados de distância para todo o alto-forno relacionados às distâncias da superfície da carga 4 obtidos pela varredura uma onda de detecção do medidor de distância de ondas de rádio 5a em uma direção circunferencial do corpo do alto-forno 1.

[021] O medidor de distância 5a é do tipo ondas de rádio e pode ser, por exemplo, um dispositivo que tem a configuração ilustrada na Figura 2 ou 3. Isto é, o medidor de distância 5a, como ilustrado na Figura 2, um transceptor de onda de detecção 50 configurado para transmitir e receber uma onda de detecção como uma onda milimétrica ou um micro-ondas, uma antena 52 conectada através de um guia de onda 51 para o transceptor de onda de detecção 50, e um refletor de onda de detecção 53 com ângulos de reflexão variáveis fornecidos opostos à antena 52. Uma onda de detecção transmitida a partir do transceptor de onda de detecção 50 e irradiada a partir da antena 52 é refletida pelo refletor de onda de detecção 53 a ser incidente na superfície da carga de alto-forno, e a onda de detecção refletida pela superfície da carga de alto-forno é recebida pelo transceptor de onda de detecção 50 através do refletor de onda de detecção 53 e da antena 52. Em seguida, o ângulo de reflexão do refletor de onda de detecção 53 é ajustado enquanto mede a distância da superfície da carga de alto-forno, de modo que a radiação da onda de detecção seja varrida no alto-forno na direção circunferencial.

[022] Um orifício de janela 54 é formado em uma porção de corpo de forno na parte superior do alto-forno em uma posição em que a superfície da carga de alto- forno (superfície de deposição) pode ser observada a jusante ou obliquamente a jusante, e um revestimento 55 que tem uma resistência à pressão predeterminada é montado de maneira fixa mais para fora do que o corpo do alto-forno de modo a cobrir o orifício de janela 54. O interior do revestimento 55 constitui uma câmara de armazenamento 56, e a câmara de alojamento 56 é aberta no espaço interno do alto- forno através do orifício de janela 54 (assim, uma abertura 55A é formada). Além disso, a antena 52 está disposta no interior da câmara de armazenamento 56, e o transceptor de onda de detecção 50 está disposto no exterior da câmara de alojamento 56 (fora do corpo do alto-forno 1). A guia de onda 51, que conecta o transceptor de onda de detecção 50 e a antena 52, passa através do revestimento 55 e suporta a antena 52 em sua ponta. Além disso, na câmara de armazenamento 56, o refletor de onda de detecção 53 está disposto de modo a estar voltado para a antena 52. No exterior da câmara de armazenamento 56 (fora do corpo do alto-forno 1), um acionador 57 que está configurado para girar a onda de detecção reflexão 53 está disposto. O acionador 57 tem um eixo de acionamento rotativo 58 que passa através do revestimento 55 e suporta o refletor de onda de detecção 53 em sua ponta.

[023] Aqui, a relação posicional entre a antena 52, o refletor de onda de detecção 53, e o acionador 57 do mesmo, e a abertura 55A da câmara de armazenamento 56 satisfaz a seguinte condição: (i) uma linha de extensão do eixo central da antena 52 coincide com o eixo central do eixo de acionamento rotativo 58 do acionador 57; (ii) o refletor de onda de detecção 53 é fixado ao eixo de acionamento rotativo 58 do acionador 57 em um ângulo α variável em relação ao eixo de acionamento rotativo 58 de modo que seja operável para obter varredura linear e varredura circunferencial; e (iii) a antena 52 e o refletor de onda de detecção 53 estão dispostos em relação à abertura 55A de modo que uma onda de detecção transmitida a partir da antena 52 e refletida pelo refletor de onda de detecção 53 seja guiada através da abertura 55A e no alto-forno.

[024] Além disso, de modo a evitar danos a uma superfície refletora 59 ou semelhante pelas matérias-primas explodidas que atingem o refletor de onda de detecção 53 quando a carga é soprada através do interior do alto-forno, o refletor de onda de detecção 53 pode ser interrompido em uma posição de rotação de modo que seu lado traseiro (lado oposto da superfície refletora 59) se volte para a abertura 55A enquanto a medição não é realizada.

[025] O transceptor de onda de detecção 50 gera uma onda de detecção (como uma onda milimétrica ou um micro-ondas) cuja frequência varia continuamente no tempo em uma certa faixa, e é capaz de transmitir e receber a onda de detecção. Como a antena 52, uma antena parabólica, uma antena de corneta, ou semelhante pode ser usada. Entre estes, uma antena de corneta com lente é particularmente desejável por causa de suas características direcionais superiores. O refletor de onda de detecção 53 é, por exemplo, feito de um material de metal como aço inoxidável, e é geralmente circular em formato embora o formato não seja limitado. Ao girar o refletor de onda de detecção 53 com o eixo de acionamento rotativo 58 do acionador 57, é possível varrer a direção da radiação da onda de detecção transmitida a partir da antena 52 em sua direção de eixo central e refletida pelo refletor de onda de detecção 53 em uma forma linear. Em seguida, alterando o ângulo α entre o refletor de onda de detecção 53 e o eixo de acionamento rotativo 58, é possível alterar arbitrariamente a posição da linha a ser escaneada. Especificamente, a rotação do eixo de acionamento rotativo 58 permite a varredura linear em uma direção lateral em relação à direção de transmissão de onda de detecção, e uma alteração no ângulo α permite a varredura linear em uma direção para frente e para trás em relação à direção de transmissão de onda de detecção. Com esse mecanismo, ajustando-se o ângulo de rotação do eixo de acionamento rotativo 58 e o ângulo do refletor de onda de detecção 53 ao mesmo tempo, é possível varrer a direção da radiação da onda de detecção no alto-forno na direção circunferencial.

[026] Entre o refletor de onda de detecção 53 e a abertura 55A na câmara de alojamento 56 (no exemplo ilustrado, nas proximidades da abertura 55A), uma válvula de gaveta 60 que está configurada para desligar a câmara de armazenamento 56 a partir do espaço interno do alto-forno é fornecido em uma posição aberta/fechada. A válvula de gaveta 60 tem um atuador aberto/fechado 61 que é instalado no exterior da câmara de armazenamento 56 (fora do corpo do alto-forno 1) e que faz com que a válvula de gaveta 60 se mova de forma deslizável para uma posição aberta ou fechada. A válvula de gaveta 60 é aberta durante a medição de perfil e fechada de outro modo.

[027] Além disso, de modo a impedir que o gás e o pó no alto-forno entrem na câmara de armazenamento 56 durante a medição e impedir que o gás no alto-forno vaze a partir do revestimento 55 para o exterior, um tubo de fornecimento de gás 62 para gás de purgação é conectado ao revestimento 55, e um gás de purgação (geralmente gás nitrogênio) de uma pressão predeterminada é fornecido à câmara de armazenamento 56 através desse tubo de fornecimento de gás 62. Esse dispositivo de medição de perfil inclui uma unidade aritmética 5b que é configurada para calcular uma distância a partir da antena 52 para a superfície da carga de alto-forno com base em dados recebidos e detectados pelo transceptor de onda de detecção 50, e ainda determinar os perfis de superfície da carga de alto-forno a partir desses dados de distância.

[028] No dispositivo de medição de perfil descrito acima, uma onda de detecção com uma frequência de alteração contínua gerada pelo transceptor de onda de detecção 50 é transmitida a partir da antena 52 e irradiada em direção à superfície da carga de alto-forno através do refletor de onda de detecção 53. A onda de detecção refletida pela superfície da carga de alto-forno (isto é, uma onda refletida) é recebida pelo transceptor de onda de detecção 50 através do refletor de onda de detecção 53. Na detecção da superfície da carga de alto-forno usando uma tal onda de detecção, alterando o ângulo de reflexão da onda de detecção fazendo com que o acionador 57 gire o refletor de onda de detecção 53, a direção da radiação da onda de detecção pode ser escaneada linearmente como ilustrado na Figura 3. Nesse momento, alterando ainda mais o ângulo do refletor de onda de detecção 53 e o eixo de acionamento rotativo 58, também é possível realizar uma varredura na direção circunferencial do alto-forno.

[029] Na unidade aritmética 5b, o tempo de ida e volta da onda de detecção a partir da antena 52 para a superfície da carga de alto-forno é geralmente determinado de acordo com um esquema de onda contínua modulada por frequência (FMCW), e a distância a partir da antena 52 para a superfície da carga de alto-forno é calculada. Em seguida, os perfis de superfície da carga de alto-forno são determinados a partir da dados de distância obtidos pela varredura da direção da radiação da onda de detecção na direção radial do alto-forno como descrito acima.

[030] Além disso, de modo a varrer a direção da radiação da onda de detecção na direção circunferencial, o mecanismo para ajustar o ângulo de rotação do eixo de acionamento rotativo 58 e o ângulo do refletor de onda de detecção 53 pode ser substituído com um mecanismo para girar todo o medidor de distância 5a em torno da direção de penetração da abertura 55A. Também, em vez da varredura da onda de detecção na direção circunferencial, os perfis circunferenciais podem ser obtidos determinando todo o formato da superfície da carga de alto-forno e extraindo as informações de posição circunferencial.

[031] Como descrito acima, o medidor de distância 5a do dispositivo de medição de perfil 5 para medir os perfis de superfície da carga de alto-forno é um medidor de distância de ondas de rádio, tornando possível medir a distância da superfície da carga 4 durante a rotação da calha rotativa 2, e aproveitar com precisão a distribuição de carga. Em particular, visto que a medição está disponível nas direções radial e circunferencial do alto-forno, a distribuição de carga pode ser aproveitada com precisão ao longo do alto-forno. Em outras palavras, é possível medir a deposição de carga durante o carregamento de matérias-primas em cada rotação da calha rotativa 1 e, assim, a distribuição de carga pode ser aproveitada com muita precisão.

[032] Preferencialmente, o dispositivo de medição de perfil 5 compreende ainda uma unidade aritmética que está configurada para calcular a velocidade de descida da carga 4 em toda a circunferência do alto-forno com base nos perfis de superfície da carga 4. Essa função aritmética pode ser atribuída à unidade aritmética 5b, e a Figura 1 ilustra um caso em que a unidade aritmética 5b adicionalmente realiza essa função aritmética.

[033] Aqui, a velocidade de descida da carga pode ser calculada medindo-se os perfis de superfície da carga de alto-forno 4 duas vezes em um intervalo de tempo predeterminado enquanto matérias-primas não são carregadas a partir da calha rotativa 2, e usando a distância em que a carga de alto-forno diminuiu e o intervalo de tempo anteriormente mencionado. Bons dados podem ser obtidos se o intervalo de tempo predeterminado estiver dentro de uma faixa de alguns segundos a alguns minutos durante a operação normal. Em geral, o intervalo de tempo entre o final do carregamento de um lote e o início do carregamento do próximo lote é cerca de 1 minuto a 2 minutos, durante o qual não há carregamento de matérias-primas a partir da calha rotativa 2 e, assim, a velocidade de descida pode ser obtida fazendo duas medições de perfil.

[034] Também é possível obter uma distribuição de espessura da camada de matéria-prima e uma razão de espessura da camada de minério a partir dos perfis da carga de alto-forno medidas várias vezes. Especificamente, por exemplo, essa distribuição e razão podem ser obtidas como a seguir. Primeiro, os perfis de pré- carregamento da camada de coque ou minério (distâncias verticais de uma posição de seção transversal horizontal específica no alto-forno) são medidos. Em seguida, a velocidade de descida é obtida pelo método acima. Subsequentemente, os perfis de pós-carregamento da camada de coque ou minério são obtidos. Com base na distância de descida de matéria-prima (= velocidade de descida do material x intervalo de tempo de medição antes e após o carregamento), que é calculada a partir da velocidade de descida de matéria-prima medida e o intervalo de tempo de medição de perfis antes e após o carregamento, a posição na qual a superfície de matérias- primas medidas antes de carregar desceu quando a medição foi feita após o carregamento é estimada. As diferenças entre os perfis de pós-carregamento e os perfis estimados fornecem as espessuras da camada de coque ou minério nas respectivas posições, isto é, uma distribuição de espessura da camada. Uma vez que as respectivas espessuras das camadas de coque e de minério em uma carga foram obtidas, é possível determinar uma razão de espessura da camada de minério (= espessura da camada de minério/(espessura da camada de minério + espessura da camada de coque) em cada posição na qual o perfil foi medido.

[035] Na presente divulgação, ao determinar os perfis de superfície e velocidade de descida da carga na direção circunferencial, é preferível determinar perfis circunferenciais em posições radiais específicas. As posições radiais no alto- forno são geralmente expressas em raios sem dimensão. Como usado aqui, um raio adimensional é expressado como: um raio adimensional = (uma distância horizontal entre uma certa posição no alto-forno e o centro do alto-forno)/(uma distância horizontal a partir do centro para a superfície interna do alto-forno) em uma seção horizontal do alto-forno. Na presente divulgação, é preferível determinar os perfis de superfície na direção circunferencial do alto-forno em uma posição radial com um raio adimensional de 0,5 a 0,97. A razão é que em uma posição em que o raio adimensional é menor do que 0,5, o desvio na direção circunferencial é menos problemático, e em uma região em que o raio adimensional é maior do que 0,97, é difícil obter dados de referência para a operação em uma região em que o raio adimensional é maior do que 0,97 porque a influência da parede interna do alto-forno tende a ser maior em tal região. Como a posição radial, é particularmente preferível selecionar uma posição com um raio adimensional de 0,7 a 0,95.

[036] No método de acordo com a presente divulgação, um caso em que há variação nos perfis de superfície derivados será descrito em detalhe abaixo. Em outras palavras, se houver uma flutuação do mesmo lote da carga anterior ou se houver alguma alteração que se desvie dos estados uniformes de descida e de carga da matéria-prima ao comparar os perfis medidos após a primeira carga de matéria-prima com aqueles após a segunda carga, um ajuste da posição de carga, conforme descrito posteriormente, é realizado de modo que um perfil adequado possa ser obtido na terceira e nas cargas subsequentes. Como aqui utilizado, um perfil adequado refere- se a um perfil que, em operação normal, possui um pequeno desvio na direção circunferencial, isto é, um pequeno desvio na distância em cada ponto do valor médio. Se os perfis após o ajuste da posição de carga retornarem ao estado adequado, a carga ajustada continuará. Por outro lado, se os perfis tiverem mudado novamente daqueles medidos após a primeira carga, a posição de carga será ajustada da mesma forma.

[037] Além disso, é preferível obter uma distribuição de velocidade de descida de carga pelo menos em quatro locais na circunferência do alto-forno (por exemplo, de quatro partes iguais da circunferência como leste, oeste, sul, e norte para cerca de 42 locais correspondentes ao número de ventaneiras). Entretanto, existem alguns casos em que não é possível avaliar com precisão a distribuição de velocidade de descida na direção circunferencial, por exemplo, quando a velocidade de descida mudou apenas em uma área local muito pequena no nordeste. Portanto, é desejável obter uma distribuição de velocidade de descida que inclui todas as velocidades de descida nas posições correspondentes à várias ventaneiras (8 a 42) instaladas horizontalmente na direção circunferencial do alto-forno.

[038] O ajuste da posição de carga de minério e de coque a ser carregado através da calha rotativa é feito em pelo menos um de minério ou de coque. Além disso, o método de ajuste da posição de carga pode ser feito alterando o ângulo de inclinação da calha rotativa, alterando a velocidade rotacional da calha rotativa, alterando a velocidade de alimentação de carga, ou qualquer combinação do mesmo. Ao alterar o ângulo de inclinação da calha rotativa, é comum selecionar um dos valores do ângulo de inclinação predefinidos. Além disso, de acordo com a presente divulgação, alterando o valor do ângulo de inclinação definido para um valor arbitrário, é possível carregar matérias-primas entre posições de carga de acordo com o ângulo de inclinação predefinido, o que não era possível nas técnicas convencionais, e fazer um ajuste mais preciso de posições de carga.

[039] Alterar a velocidade rotacional da calha rotativa ou alterar a velocidade de alimentação da carga significa alterar a velocidade de carga da carga sendo carregada em uma posição específica em um tempo unitário. Por exemplo, se a velocidade rotacional da calha rotativa for alterada enquanto mantém a velocidade de alimentação da carga para a calha rotativa constante, a quantidade de carga da carga por hora, isto é, a velocidade de carga (velocidade de deposição) da carga a ser alimentada será menor em uma posição em que a velocidade rotacional for alta. Além disso, se a velocidade de alimentação da carga para a calha rotativa for reduzida enquanto mantém a velocidade rotacional da calha rotativa constante, a velocidade de carga (velocidade de deposição) em uma certa posição é reduzida. Certamente, tanto a velocidade rotacional da calha rotativa quanto a velocidade de alimentação da carga pode ser alterada ao mesmo tempo.

[040] A velocidade de alimentação da carga pode ser controlada usando um controlador de velocidade de alimentação de carga fornecido entre a tremonha fornecida na parte superior do alto-forno e na calha rotativa. Por exemplo, uma válvula cujo grau de abertura pode ser ajustado pode ser instalada na parte inferior da tremonha, e a velocidade de alimentação da carga pode ser controlada controlando- se o grau de abertura. A posição em que a carga cai pode ser estimada com mais precisão calculando-se a trajetória de queda usando um método conhecido, levando em consideração o ângulo de inclinação e velocidade rotacional da calha rotativa, e as propriedades físicas e velocidade de queda da carga.

[041] Quando uma variação circunferencial nos perfis da carga ou na velocidade de descida de matérias-primas é observada, a variação é resolvida alterando a posição de carga e/ou velocidade de carga da carga. Nesse momento, é preferível fazer um ajuste usando a razão de espessura da camada de minério (= espessura da camada de minério/(espessura da camada de minério + espessura da camada de coque)) como um índice. Os estados de descida de matérias-primas em certas posições nas direções circunferencial e radial do alto-forno são governados pela taxa de consumo de coque e a queda de fusão de minérios nessas posições. Quando a quantidade de jato de ar quente soprada pelas ventaneiras ou a razão de injeção de carvão pulverizado ou semelhantes é constante, a taxa de consumo de coque nessa posição é constante e, quanto mais coque estiver presente nessa posição, mais lenta será a velocidade de descida. Em outras palavras, se a taxa de espessura da camada de minério for alta, a velocidade de descida das matérias- primas será mais rápida porque a quantidade de coque será relativamente baixa nessa posição e vice-versa se a taxa de espessura da camada de minério for baixa, a velocidade de descida de matérias-primas será mais lento. Aproveitando esse relacionamento, em uma posição em que a velocidade de descida da carga é grande, uma ação é tomada para aumentar a quantidade de carga de coque ou reduzir a quantidade de carga de minério (ou seja, reduzir a taxa de espessura da camada de minério) para diminuir a velocidade de descida. Também é possível tomar as duas ações para aumentar a quantidade de coque e reduzir a quantidade de minério. Para aumentar a velocidade de descida, a ação oposta é executada. Se a posição da superfície de carga for alta na distribuição do perfil de carga, uma ação é tomada para aumentar a velocidade de descida.

[042] Também é possível ajustar diretamente a distribuição da taxa de espessura da camada de minério calculada a partir dos perfis. Por exemplo, uma ação pode ser tomada para aumentar a taxa de espessura da camada de minério, aumentando a quantidade de carga de minério ou reduzindo a quantidade de carga de coque com uma espessura da camada constante a uma carga. Também é possível tomar as duas ações para aumentar a quantidade de carga de minério e reduzir a quantidade de carga de coque.

[043] Com os métodos convencionais, ao ajustar a razão de espessura da camada de minério (= espessura da camada de minério/(espessura da camada de minério + espessura da camada de coque)) calculada a partir da deposição de matérias-primas em cada rotação obtida pelo dispositivo de medição de perfil, foi apenas possível ajustá-lo dentro de uma certa faixa. Ao contrário, de acordo com a presente divulgação, é possível controlar com precisão a razão de espessura da camada de minério e ajustá-la às condições de uma razão de espessura apropriada de camada de minério.

[044] Como um critério para executar uma ação contra a variação descrita acima, um certo valor pode ser determinado antecipadamente e uma ação pode ser executada quando a diferença entre o valor medido ou o valor calculado e o valor médio do mesmo exceder o valor predeterminado. Esse valor predeterminado pode ser, por exemplo, o desvio padrão na direção circunferencial dos valores medidos ou calculados, ou pode ser um valor predeterminado, como duas ou três vezes o desvio padrão, dependendo da necessidade operacional.

[045] O ângulo de inclinação da calha rotativa é alterado durante a rotação da calha rotativa. Alterar o ângulo de inclinação ajuste da calha rotativa durante a rotação da calha rotativa, é possível ajustar a alteração na razão de espessura da camada de minério na direção circunferencial do alto-forno com um alto grau de precisão, em comparação com os métodos de carregamento convencionais em que apenas configurações uniformes estão disponíveis na direção circunferencial do alto-forno. Em particular, ao usar o dispositivo de medição de perfil divulgado aqui, é possível obter informações da superfície de carga da carga no alto-forno na direção circunferencial do alto-forno, permitindo controle mais preciso na direção circunferencial do alto-forno e fornecendo um efeito vantajoso. Esse método é particularmente eficaz quando há uma variação reversa no lado da circunferência externa ou interna da posição na qual a variação nos perfis ou a velocidade de descida na direção circunferencial deve ser resolvida, porque o ângulo de inclinação da calha rotativa pode ser alterado para permitir que a carga seja carregada no lado da circunferência externa ou interna do alto-forno.

[046] Se é desejável resolver a variação circunferencial em uma posição radial específica, é eficaz alterar a velocidade rotacional da calha rotativa ou alterar a velocidade de alimentação da carga. Por exemplo, se é desejável aumentar a quantidade de coque a ser carregada em uma posição específica, a quantidade de coque alimentada na calha rotativa é mantida constante e a velocidade rotacional na região em que coque é alimentado nessa posição é reduzida. Alternativamente, enquanto a velocidade rotacional é mantida constante, a velocidade de alimentação nesse coque é alimentado na calha rotativa é aumentada em um momento quando o coque atinge a posição em que a quantidade de coque deve ser aumentada. Nesse caso, por exemplo, o movimento da carga pode ser analisado e a velocidade rotacional e a velocidade de alimentação pode ser controlada em um momento apropriado de modo que matérias-primas atinjam a posição a ser ajustada.

[047] Embora a taxa de espessura da camada de minério varie de maneira irregular, acredita-se que isso ocorra devido a variações na taxa de espessura da camada de minério causadas por alterações no tamanho das partículas de minério, coque e outras matérias-primas carregadas. Em outras palavras, se o tamanho de partícula das matérias-primas carregadas puder ser detectado com antecedência, é possível executar uma ação mais rapidamente para suprimir a flutuação da taxa de espessura da camada de minério. Para este fim, é preferível incluir ainda um dispositivo que possa obter contínua e automaticamente, por exemplo, os tamanhos de partículas de coque e minério.

EXEMPLOS Exemplo 1

[048] A seguir, são descritos exemplos operacionais nos quais a distribuição da taxa de espessura da camada de minério na direção circunferencial do alto-forno foi controlada de acordo com a presente divulgação. Especificamente, testes operacionais foram realizados em um alto-forno grande com a estrutura ilustrada na Figura 1. A transição de várias condições operacionais nesta operação é apresentada na Tabela 1.

[049] Nesta operação, os perfis de superfície da carga são derivados na direção circunferencial do alto-forno em cada rotação da calha rotativa ou durante interrupções de carregamento. Nesta modalidade, medições circunferenciais foram feitas em um raio adimensional de 0 a 1,0 para obter os perfis de superfície da carga em todo o alto-forno. A velocidade de descida foi determinada a partir dos perfis de superfície obtidos na direção circunferencial do alto-forno, como descrito acima, e a taxa de espessura da camada de minério também foi obtida. A Tabela 1 lista as razões de espessura da camada de minério medidas em quatro locais com um raio adimensional de 0,95, leste, oeste, norte, e sul, como dados representativos a partir dos dados obtidos na direção circunferencial. A Figura 4 ilustra um caso em que a variação na razão de espessura da camada de minério assim obtida, ocorreu. Os resultados de medição na Figura 4 foram obtidos no raio adimensional de 0 a 1 nas direções leste, oeste, norte, e sul.

[050] Em outras palavras, o caso listado na Tabela 1 como Exemplo Comparativo 1 representa um caso em que quando perfis de superfície da carga de alto-forno foram medidos e a razão de espessura da camada de minério foi calculada, observou-se que apenas a razão de espessura da camada de minério no lado norte da parede, a circunferência do alto-forno era alta e a operação continuava como estava. Nesta operação, conforme listado na Tabela 1, o índice de resistência à permeabilidade era alto e a permeabilidade ao gás no alto-forno era baixa.

[051] Em seguida, para reduzir a razão de espessura da camada de minério no lado de parede de alto-forno, o ângulo de inclinação da calha rotativa ao carregar o coque foi ajustado em direção ao lado de parede de alto-forno (especificamente, o ângulo de inclinação em relação ao eixo central do alto-forno foi alterada de 25° a 50°) e, em seguida, a calha rotativa foi girada. Como um resultado, como ilustrado na Figura 5, a razão geral de espessura da camada de minério no lado de parede de alto- forno foi reduzida (Exemplo Comparativo 2). Entretanto, como pode ser observado na Tabela 1, embora o índice de resistência à permeabilidade tenha diminuído, a temperatura do metal quente diminuiu, resultando em um aumento na taxa de agente redutor, que é a soma de uma razão de coque e uma razão de carvão pulverizado. Durante essa operação, a velocidade rotacional da calha rotativa e a velocidade de alimentação de matérias-primas foram mantidas constantes.

[052] De modo a reduzir apenas a razão de espessura da camada de minério no lado norte após a operação no Exemplo 2, o ângulo de inclinação da calha rotativa foi ajustada em direção ao lado da parede (especificamente, o ângulo de inclinação em relação ao eixo central do alto-forno foi alterado de 25° a 50°) apenas quando o coque foi carregado no lado norte durante a rotação da calha rotativa, apenas a razão de espessura da camada de minério na parede de alto-forno no lado norte pode ser reduzida (Exemplo 1). Isto é, como ilustrado na Figura 6, o desvio da razão de espessura da camada de minério na direção circunferencial do alto-forno foi reduzido, e como pode ser observado na Tabela 1, o índice de resistência à permeabilidade foi reduzido mais do que no Exemplo Comparativo 1, e a temperatura do metal quente também foi aumentada. Consequentemente, a razão de coque pode ser reduzida. Embora o índice de resistência à permeabilidade tenha sido maior do que no Exemplo Comparativo 2, a operação geral foi preferível. Isso é considerado devido ao baixo desempenho operacional geral no Exemplo Comparativo 2, embora o índice de resistência à permeabilidade tenha sido baixo, porque a taxa de espessura da camada de minério diminuiu perto da parede do alto-forno em todo o alto-forno, fazendo com que a quantidade de coque aumentasse próximo ao parede do alto-forno, o gás fluir próximo à parede do alto-forno e o gás que não será mais usado efetivamente. Tabela 1

Exemplo 2

[053] A seguir, é descrito um exemplo de ajuste da velocidade de descida de matérias-primas. Os perfis de superfície da carga na direção circunferencial foram medidos em um raio adimensional de 0,8 e a velocidade de descida da matéria-prima em cada posição foi calculada. Entre os resultados, os valores medidos nas quatro direções do leste, oeste, norte e sul e os resultados operacionais estão listados na Tabela 2. Na Tabela 2, o Exemplo Comparativo 3 tem uma alta velocidade de descida na posição leste em comparação com as outras posições. Sob essa condição, a velocidade de alimentação de coque na calha rotativa foi mantida constante e a velocidade rotacional da calha rotativa foi reduzida por 20 % na faixa de coque caindo no lado leste enquanto a calha rotativa está girando em um ângulo de inclinação em que coque foi carregado em um raio adimensional de 0,8, de modo que mais coque foi carregado no lado leste e a razão de espessura da camada de minério foi reduzida no lado leste. No momento de carregamento de minério, a velocidade de alimentação de minério e a velocidade rotacional da calha rotativa foram mantidas constantes. Esse ajuste foi realizado em cinco cargas sucessivas. Como resultado, a velocidade de descida na posição leste foi reduzida e a variação na velocidade de descida na direção circunferencial interna do alto-forno diminuiu. Como resultado, o índice de resistência à permeabilidade foi reduzido e a temperatura do metal quente foi melhorada.

[054] No exemplo 2, ao carregar o coque, a quantidade de coque depositada em uma direção específica pode ser aumentada reduzindo-se a velocidade rotacional da calha rotativa na direção específica no alto-forno enquanto mantém a velocidade de alimentação de coque na calha rotativa constante. Por outro lado, a velocidade de alimentação de coque pode ser aumentada de modo que a quantidade de coque caindo na direção específica seja aumentada enquanto mantém a velocidade rotacional da calha rotativa constante. O mesmo efeito que nesta modalidade também foi obtido quando a velocidade de alimentação de coque em uma direção específica foi aumentada enquanto mantém a velocidade rotacional da calha rotativa constante. Tabela 2 LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1 corpo do alto-forno 2 calha rotativa 3 ventaneira 4 carga 5 dispositivo de medição de perfil 5a medidor de distância 5b unidade aritmética 6 controlador de ângulo de inclinação

Claims

1. Método de operação para um alto-forno usando um aparelho de alto-forno, no qual minério e coque são carregados a partir de uma calha rotativa (2) no alto- forno, o aparelho de alto-forno compreende: a calha rotativa (2) configurada para carregar uma matéria-prima em um alto- forno de uma parte superior do alto-forno; um dispositivo de medição de perfil (5) configurado para medir perfis de superfície de uma carga (4) carregada no alto-forno através da calha rotativa (2); e um controlador de ângulo de inclinação (6) configurado para controlar um ângulo de inclinação da calha rotativa (2), em que o dispositivo de medição de perfil (5) compreende um medidor de distância de ondas de rádio (5a), que é instalado na parte superior do alto-forno e configurado para medir a distância da superfície da carga (4) no alto-forno, e deriva os perfis de superfície da carga (4) com base nos dados de distância para todo o alto-forno relacionados às distâncias da superfície da carga (4) obtidos pela varredura de uma onda de detecção do medidor de distância de ondas de rádio (5a) no alto-forno em uma direção circunferencial; o dispositivo de medição de perfil (5) compreende pelo menos uma dentre uma unidade aritmética (5b) configurada para comandar, com base nos perfis de superfície obtidos, o controlador de ângulo de inclinação (6) para alterar o ângulo de inclinação da calha rotativa (2) durante a rotação, uma unidade aritmética (5b) configurada para comandar, com base nos perfis de superfície obtidos, um controlador de velocidade para alterar uma velocidade rotacional da calha rotativa (2) durante a rotação, ou uma unidade aritmética (5b) configurada para comandar, com base nos perfis de superfície obtidos, um controlador de velocidade para alterar uma velocidade de alimentação da carga (4) alimentada à calha rotativa (2) durante a rotação; o método de operação CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: derivar, pelo dispositivo de medição de perfil (5), perfis de superfície da carga (4); e em um caso em que a variação nos perfis de superfície derivados, ou variação em velocidades de descida da carga (4) derivadas a partir dos perfis de superfície derivados ou variação nas razões de espessura da camada de minério, é maior do que um valor predeterminado, ajustando durante a rotação da calha rotativa (2) uma ou ambas de uma posição de carga de pelo menos um dentre minério ou coque carregado através da calha rotativa (2) e uma velocidade de carga de pelo menos um dentre minério ou coque carregado através da calha rotativa (2).

2. Método de operação para um alto-forno, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o ajuste da posição de carga inclui a alteração do ângulo de inclinação da calha rotativa (2) durante a rotação e ajuste dos perfis de superfície em cada rotação da calha rotativa (2).

3. Método de operação para um alto-forno, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de medição de perfil (5) compreende ainda uma unidade aritmética configurada para calcular uma velocidade de descida da carga (4) ao longo de toda a circunferência do alto-forno com base nos perfis de superfície da carga (4).