CN114599802B - 高炉操作方法 - Google Patents

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Abstract

目的在于提供一种高炉操作方法，即使在装入高炉的焦炭的粉率上升的情况下，也能够实现高炉操作的稳定化。高炉操作方法，从设置于炉下部的风口送风而对高炉进行操作，其中，依次测定向高炉搬运的焦炭的粒度分布，根据由粒度分布求出的指标来调整送风量及焦炭比中的至少一者。

Description

高炉操作方法
技术领域
本发明涉及对应于装入高炉的焦炭的粉率的变化而控制来自炉下部的风口的送风量的高炉操作方法。
背景技术
在高炉中，从炉顶部交替装入以氧化铁为主体的铁原料和焦炭，利用从炉下部的风口吹入的热风使焦炭燃烧，利用生成的含有CO的还原性气体将烧结矿、块矿石中的氧化铁还原，由此制造生铁。
在这样的高炉操作中，高炉的通气性对高炉的稳定操作有很大影响。为了维持高炉的通气性，重要的是确保焦炭间形成的空隙，若原料中含有大量小块或粉，则空隙被该小块或粉填埋，炉内的通气性恶化，高炉的操作变得不稳定。因此，装入高炉的原料一般通过装入高炉前的筛分，粒度调整为焦炭为25～35mm以上，烧结矿、铁矿石为5～25mm以上。但是，在通常的筛分操作中，难以完全除去附着在焦炭上的粉末。附着在焦炭上的粉在炉内粉分离，成为炉内通气性恶化的原因。因此，如果能够实时掌握装入高炉的粉的量，则能够进行与该粉的量对应的高炉操作。
在专利文献1及专利文献2中，公开了能够测定在输送机上搬运的焦炭上附着的粉的粉率的粉率测定装置。在专利文献1及专利文献2所公开的粉率测定装置中，预先掌握附着于块焦炭的粉的粉率与拍摄块焦炭而得到的图像数据中的平均亮度的关系，使用对在输送机上向高炉搬运的块焦炭进行拍摄而得到的图像数据的平均亮度，在线测定附着于该块焦炭的粉的粉率。
在专利文献3中，公开了根据高炉的炉顶料仓的原料堆积角度来推定高炉原料的粉率的粉率推定方法。在专利文献3中公开的粉率推定方法中，使用炉顶料仓的原料堆积角度以及原料堆积角度与粉率的相关关系来推定高炉原料的粉率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2018/101287号
专利文献2：国际公开第2018/181942号
专利文献3：日本特开2015－196888号公报
非专利文献
非专利文献1：山田、外4名，[大型高炉的装入物分布和通气性]，KAWASAKI STEELGIHO VOL.6(1974)No.1，P.16－37
发明内容
专利文献1中公开的只是能够测定装入高炉的块焦炭的粉率的粉率测定装置及粉率测定系统，对于使用该粉率的具体的高炉操作方法没有记载。专利文献2中公开了使用粉率测定高炉的空隙率的装置，但没有记载高炉的操作方法。
专利文献3中公开的是由高炉的炉顶料仓的原料堆积角度推定高炉原料的粉率，对该粉率设置特定的阈值而进行高炉操作的方法。但是，在基于特定阈值的管理中，不能防止由粉率变动引起的高炉的炉况恶化。本发明的目的在于提供一种高炉操作方法，即使在装入高炉的焦炭的粒度分布改变的情况下，也能够测定该粒度分布并使用由测定的粒度分布求出的指标来调整来自风口的送风量及焦炭比的至少一者，从而实现高炉操作的稳定化。
用于解决问题的手段
用于解决上述课题的手段如下所述。
(1)高炉操作方法，其是从设置于炉下部的风口送风而对高炉进行操作的高炉操作方法，其中，依次测定向所述高炉搬运的焦炭的粒度分布，根据由所述粒度分布求出的指标来调整送风量及焦炭比中的至少一者。
(2)在(1)所述的高炉操作方法中，在调整所述送风量的情况下，针对所述指标在一定时间内的变化量预先设定第1阈值，在所述第1阈值为正值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为预先设定的第1阈值以上时使所述送风量减少，在所述第1阈值为负值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为预先设定的第1阈值以下时使所述送风量减少。
(3)在(1)所述的高炉操作方法中，在调整所述焦炭比的情况下，针对所述指标在一定时间内的变化量预先设定第2阈值，在所述第2阈值为正值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为预先设定的第2阈值以上时提高所述焦炭比，在所述第2阈值为负值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为预先设定的第2阈值以下时提高所述焦炭比。
(4)在(1)所述的高炉操作方法中，针对所述指标在一定时间内的变化量，预先设定第1阈值和绝对值大于所述第1阈值的绝对值的第2阈值，在所述第1阈值和所述第2阈值为正值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为所述第1阈值以上且小于所述第2阈值的时使所述送风量减少，在所述指标在一定时间内的变化量为所述第2阈值以上时提高所述焦炭比，在所述第1阈值及所述第2阈值为负值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为所述第1阈值以下且大于所述第2阈值时使所述送风量减少，在所述指标在一定时间内的变化量为所述第2阈值以下时提高所述焦炭比。
(5)在(1)～(4)中任一项所述的高炉操作方法中，所述指标为所述焦炭中所含的粒径5mm以下的焦炭粉的粉率。
(6)在(1)～(4)中任1项所述的高炉操作方法中，所述指标为焦炭填充层的空隙率。
发明效果
通过本发明的高炉操作方法的实施，即使装入高炉的焦炭的粒度分布改变，通过根据由该粒度分布求出的指标调整来自风口的送风量及焦炭比的至少一者，也能够减少炉内的气流的紊乱，能够抑制炉内的压力平衡大幅破坏。通过这样抑制炉内的压力平衡大幅破坏，能够实现高炉操作的稳定化
附图说明
[图1]图1是表示粒度分布测定装置10及其周边结构的一例的示意图。
[图2]图2是表示附着有焦炭粉的粒径35mm以上的块焦炭的平均亮度与粉率的关系的曲线图。
[图3]图3是表示4小时的焦炭的粉率变化与炉内通气指数的关系的曲线图。
[图4]图4是表示4小时内的空隙率的变化量与透气性指数的关系的曲线图。
[图5]图5是表示焦炭的粉化率的变动的一例的曲线图。
[图6]图6是表示焦炭的粉率(a)，来自风口的送风量(b)及高炉的上部压损(c)的变动的一例的曲线图。
[图7]图7是表示焦炭比与上部压损的关系的曲线图。
[图8]图8是表示焦炭比与上部压损的关系的曲线图
具体实施方式
以下，通过本发明的实施方式对本发明进行说明。本实施方式的高炉操作方法中，在线逐次测定装入高炉的焦炭的粒度分布。图1是表示粒度分布测定装置10及其周边结构的一个例子的示意图。使用图1对粒度分布测定装置10进行说明，但只要是能够在线依次测定粒度分布的装置，则不限于图1所示的粒度分布测定装置10，也可以使用其他测定装置。
粒度分布测定装置10具有摄像装置12、照明装置14和运算装置16。装入高炉的焦炭20贮存于料斗22。从料斗22排出的焦炭20由筛子24筛选，在粒径比筛子24的网眼小的粉末落下后，由输送机26向高炉30输送。在本实施方式中，筛24的网眼为35mm。因此，由输送机26输送的焦炭20含有粒径35mm以上的块焦炭和即使使用筛子24筛选也不会落下的附着于块焦炭上的焦炭粉。测定附着在块状炭上的焦炭粉的粒径，结果为粒径5mm以下的焦炭粉。在本实施方式中，粒径5mm以下的焦炭粉是指通过网眼5mm的筛子的焦炭粉。
摄像装置12设置在输送机26的上方，对由输送机26输送的焦炭20进行拍摄，制作图像数据。摄像装置12例如是具有CCD或CMOS型的摄像传感器和镜头的数字摄像机。设置摄像装置12的高度为在输送机26上方优选500mm以上1000mm以下，但也可以根据摄像装置12所具有的摄像传感器的大小及透镜的视场角来调整设置摄像装置12的高度，以能够拍摄被输送的焦炭的全宽。
摄像装置12利用摄像传感器接受包含来自焦炭20表面的反射光的光而制作图像数据。附着于焦炭20表面的焦炭粉对从焦炭20表面反射的反射光造成影响。因此，在接受包含从焦炭20的表面反射的反射光的光而制成的图像数据中，包含附着于焦炭20表面的焦炭粉的信息。
由摄像装置12生成的图像数据被输出到具有计算部和转换部(未图示)的运算装置16。运算装置16对从摄像装置12输出的图像数据进行处理。如上所述，图像数据包含附着于焦炭20表面的焦炭粉的信息，因此运算装置16的计算部根据图像数据算出包含焦炭粉的信息的特征量。计算部例如对图像数据中的各像素的亮度(0～255)进行算术平均来计算平均亮度而作为特征量。
图2是表示附着有焦炭粉的粒径35mm以上的块焦炭的平均亮度与粉率的关系的曲线图。图2的纵轴是附着在块焦炭上的焦炭粉的粉率(质量％)的实测值。横轴是拍摄附着有焦炭粉的块焦炭而得到的图像数据的平均亮度。粒径35mm以上的块焦炭使用网眼35mm的筛子筛分焦炭而准备。关于附着于块焦炭表面的焦炭粉的粉率如如下这样算出的：将块焦炭在120－200℃下干燥4小时以上至恒量后，使用孔径5mm的筛子进行筛分，作为筛分前后的块焦炭的质量差相对于筛分前的质量的比例而算出。该方法是利用了在干燥状态下附着粉剥离的方法。附着有粉的块焦炭的图像数据中的平均亮度通过在规定的照明下对用数码相机拍摄而得到的图像数据中的各像素的亮度(0～255)进行算术平均来计算。
如图2所示，发现附着在块焦炭上的焦炭粉的粉率与块焦炭的图像数据中的平均亮度高度相关，表示相关强弱的贡献率(R2)为0.67。即，可知附着在块焦炭上的焦炭粉的粉率与块焦炭的图像数据中的平均亮度的相关性强。
由计算部计算出的平均亮度通过转换部转换为附着粉的粉率。在转换部预先存储有表示图2所示的附着在焦炭表面的焦炭粉的粉率与平均亮度的对应关系的回归式，转换部使用该回归式将由计算部算出的平均亮度转换为附着在焦炭20表面的焦炭粉的粉率。
摄像装置12在经过预先确定的时间后，再次拍摄焦炭20而制作图像数据。预先确定的时间例如可以根据摄像装置12拍摄的焦炭20的拍摄范围和输送机26的输送速度来确定。即，可以将预先确定的时间设为将输送机26的输送方向上的拍摄范围的长度除以输送机26的输送速度而算出的时间。由此，摄像装置12能够相对于输送机26的搬运方向无间隙地拍摄焦炭20。摄像装置12优选从与输送机26的输送方向垂直的方向拍摄焦炭20。
由摄像装置12制作的图像数据再次输出到运算装置16，在该运算装置16中，算出附着在焦炭20上的焦炭粉的粉率。本实施方式的粒度分布测定装置10通过反复执行上述处理，能够在线测定附着在用输送机26搬运的焦炭20的表面的焦炭粉的粉率，即粒径5mm以下的焦炭粉的粉率(以下有时记为“焦炭的粉率”。)，通过该测定，可以掌握装入高炉30的焦炭的粒径5mm以下的焦炭粉的粉率。粒径5mm以下的焦炭粉的粉率表示粒径5mm以下的焦炭粉相对于焦炭的总质量的质量比例，这可以说是焦炭中的粒径5mm以下的粒度和粒径超过5mm的粒度的粒度分布。即，本实施方式的粒径5mm以下的焦炭粉的粉率是由焦炭的粒度分布求出的指标的一例。
在高炉30中，从炉顶部交替装入焦炭20和烧结矿等铁原料，从炉下部的风口吹入热风而使焦炭20燃烧，用生成的含有CO的还原性气体将氧化铁还原而制造生铁。为了维持高炉30的稳定操作，重要的是确保高炉内的通气性，使从炉下部的风口吹入的高温的气流稳定化。但是，若装入高炉30的焦炭20的粉率变高，则焦炭粉进入焦炭间的空隙，空隙率降低，炉内的通气性恶化。如果炉内的通气性恶化，则炉内的气体流动紊乱，炉内的压力平衡被破坏，高炉操作变得不稳定。
图3是表示4小时的焦炭的粉率变化与炉内通气指数的关系的曲线图。图3的横轴为4小时的粒径5mm以下的焦炭粉率的变化量(质量％)，例如，横轴的“－0.5”表示在4小时中焦炭的粉率减少了0.5质量％。即，横轴的粉率的变化量是从当前的焦炭的粉率减去4小时前的焦炭的粉率的值。所谓当前的焦炭的粉率是指：在1小时之前依次测定装入高炉的焦炭的各装料的粉率，将其平均作为装料的平均值，将1小时之前的各次装料的平均值进一步平均的值而作为当前的焦炭的粉率。例如，以1小时将4次装料的焦炭装入高炉时，可以将过去4次装料的焦炭的粉率的平均值作为当前的焦炭的粉率，也可以将它们的移动平均值作为当前的焦炭的粉率。横轴的粉率的变化量是每1小时实施该操作、从当前的焦炭的粉率减去4小时前的焦炭的粉率的值。
图3的纵轴是当前的炉内通气指数，该炉内通气指数大表示炉内的通气性的周向的偏差大。炉内通气指数是根据高炉内的周向上的温度偏差来评价高炉内的气体流动的偏差的指数，在图3的例子中，是作为用在高炉周向上等间隔地设置在距高炉的储存线约5m下方的高度的7根温度计测定高炉内周边部的气体的温度的值的标准偏差的值而测定的数值。炉内通气指数120是作为高炉操作中的通气性的管理值使用的值，若炉内通气指数超过120，则炉内的压力平衡被破坏，高炉操作变得不稳定。因此，需要将炉内通气指数控制在120以下。
图3的描绘点表示4小时前的炉内通气指数为120以下时，在其后的4小时不改变高炉操作条件时的炉内通气指数的测定值。如图3所示，在4小时焦炭的粉率增加0.5质量％以上时，炉内通气指数超过120的可能性变高。因此，本实施方式的高炉操作方法中，装入高炉的焦炭的粉率的1小时的平均值在4小时以内上升0.5质量％以上时，使从风口吹送的热风的送风量减少例如5％以上。由此，即使粒径5mm以下的焦炭粉增加而使炉内的通气性恶化，通过减少来自风口的送风量，也能够减少炉内的气体流动的紊乱，能够抑制炉内的压力平衡大幅破坏。
由于装入高炉的原料不同，有时焦炭粉的粉率经常超过阈值，因此需要根据装入高炉的原料的状况来改变阈值。因此，在基于特定的粉率的阈值的管理中，难以防止炉内的压力平衡被较大破坏。而且，若着眼于所装入的焦炭粉的粉率的变化容易破坏炉内的压力平衡这一点，则可以说优选不是利用特定的粉率的阈值进行管理，而是利用表示焦炭粉的粉率变化的粉率的变化量进行管理。
4小时以内的焦炭的粉率的增加量0.5质量％是一定时间内的预先确定的变化量的第1阈值的一例。而且，来自风口的送风量的减少是调整来自风口的送风量的一例。送风量的减少也可以分多次进行。在分多次进行送风量的减少的情况下，只要使送风量的减少量的1小时以内的合计为5％以上即可。若1小时以内的送风量的合计的减少量小于5％，则得不到减少炉内的气流的紊乱的效果。另一方面，1小时以内的送风量的合计的减少量过多时，有时成为高炉操作变动的原因。因此，1小时以内的送风量的合计的减少量优选为5％以上且15％以下，更优选为5％以上且10％以下。
使来自风口的送风量减少5％以上后，焦炭的粉率的1小时的平均值不降低而在2小时以内上升0.5质量％以上的情况下，优选使来自风口的送风量进一步减少5％以上。由此，通过进一步增加粒径5mm以下的焦炭粉，即使炉内的通气性进一步恶化，通过减少来自风口的送风量，也能够减少炉内的气体流动的紊乱，能够进一步抑制炉内的压力平衡大幅破坏。
对于炉内的通气性的恶化，一般是增加在炉内作为间隔物起作用的焦炭的装入量，或者减少铁矿石原料相对于焦炭装入量的装入量而提高原料的焦炭比来应对。但是，若提高焦炭比，则CO2的排出量增加，并且生铁的生产量也降低。本实施方式的高炉操作方法中，依次测定向高炉30搬运的焦炭的粒度分布，根据由粒度分布求出的指标调整送风量。这样，通过不提高原料的焦炭比而调整从风口吹入的送风量来应对，能够抑制CO2的排出量的增加及生铁的生产量降低，并且能够抑制因通气性恶化而使炉内的压力平衡破坏、高炉操作变得不稳定的情况。
另一方面，焦炭的粉率的1小时的平均值在4小时以内上升1.0质量％以上时，炉内的通气性大幅恶化，因此仅通过调整来自风口的送风量难以应对。因此，在焦炭的粉率的增加量大的情况下，优选在调整来自风口的送风量的同时也调整焦炭比。所谓焦炭比，是指制造1吨铁水所用的焦炭量(kg)，其单位为kg/t－pig。
如上所述，在使送风量减少5％以上的状态下，焦炭的粉率的1小时的平均值在4小时以内增加1.0质量％以上时，优选是除了送风量减少以外，还提高原料的焦炭比。具体而言，在还原材料比不超过600kg/t－pig(制造1吨铁水所使用的还原材料量(kg))的范围内使焦炭比增加20kg/t－pig以上。例如，在吹入50～200kg/t－pig的粉煤的状态下，焦炭比为360kg/t－pig以下时，将焦炭比提高至380kg/t－pig，焦炭比大于360kg/t－pig且小于400kg/t－pig时，将焦炭比提高至400kg/t－pig。焦炭比已经为400kg/t－pig以上时，不再提高焦炭比。
在相对于焦炭的粉率的上升而减少来自风口的送风量并提高焦炭比的情况下，预先设定4小时以内的焦炭的粉率的增加量0.5质量％和成为绝对值比该值的绝对值大的、焦炭的粉率的增加量1.0质量％这2个阈值。而且，在4小时以内的焦炭的粉率的增加量为0.5质量％以上且小于1.0质量％的情况下，不改变焦炭比而减少来自风口的送风量。4小时以内的焦炭的粉率的增加量为1.0质量％以上时，不改变送风量而提高焦炭比。由此，焦炭的粉率的1小时的平均值在4小时以内大幅增加至1.0质量％，即使在认为炉内的通气性大幅恶化的情况下，也可以抑制炉内的压力平衡大幅破坏。4小时以内的焦炭的粉率的增加量1.0质量％是一定时间内的预先设定的变化量的第2阈值的一例。进而，提高焦炭比是焦炭比的调整的一例。在上述例子中，说明了针对焦炭的粉率的上升而减少来自风口的送风量并使焦炭比增加的应对，但不限于此，可以仅通过送风量减少来应对，也可以仅通过焦炭比的增加来应对。即，本实施方式的高炉操作方法中，根据由粒度分布计算的指标来调整送风量及焦炭比的至少一者。由此，能够减少炉内的气流的紊乱，能够抑制炉内的压力平衡大幅破坏，能够实现高炉操作的稳定化。
在来自风口的送风量的减少量的合计为15％以上、或风量比为1.2以下的情况下，优选中止使用粒度分布测定装置10的送风量的控制。在送风量的减少量的合计为15％以上、或风量比为1.2以下的情况下，不是由于粒径5mm以下的焦炭粉引起的通气性恶化，发生其他问题的可能性高。因此，使用粒度分布测定装置10控制送风量反而有可能使炉况恶化。因此，在送风量的减少量的合计为15％以上、或风量比为1.2以下的情况下，优选中止使用粒度分布测定装置10的送风量的控制。在此，风量比是通过风量比＝来自风口的送风量[Nm3/min]/高炉炉容积[m3]而算出的值。
在使来自风口的送风量减少的情况下，在使送风量减少经过4小时后，焦炭的粉率的1小时的平均值比使送风量减少时降低的情况下，优选返回到使来自风口的送风量减少前的送风量。在本实施方式中，优选在使来自风口的送风量减少5％的情况下使来自风口的送风量增加5％，在使来自风口的送风量减少10％的情况下(实施2次减少5％)使来自风口的送风量增加10％，使送风量返回到原来的送风量。
当使来自风口的送风量减少后经过4小时，炉内的气流稳定化。因此，在从减少来自风口的送风量经过4小时后焦炭的粉率的1小时的平均值未增加、该粉率的平均值降低的情况下，优选返回到使来自风口的送风量减少之前的送风量。通过在使送风量减少经过4小时后使来自风口的送风量返回到原来的量，能够在不大幅破坏炉内的压力平衡的情况下使来自风口的送风量返回到原来的送风量。
同样，当提高焦炭比后经过4小时，炉内的气体流动稳定化，因此在提高焦炭比经过4小时后，在焦炭的粉率中的1小时的平均值与提高焦炭比时的粉率相比没有增加、该粉率的平均值降低的情况下，也可以返回到提高焦炭比前的焦炭比。这样，通过在提高焦炭比经过4小时后使焦炭比返回到原来的值，可以在不大幅破坏炉内的压力平衡的情况下使焦炭比返回到原来的焦炭比。
本实施方式的高炉操作方法中，示出了作为由粒度分布求出的指标而使用焦炭的粉率的例子，但不限于此。例如，作为由粒度分布求出的指标，可列举出高炉内的焦炭填充层的空隙率(以下，记为“焦炭的空隙率”。)。焦炭的空隙率可以使用由粒度分布测定装置10测定的装入高炉的焦炭的细粒的粒度分布、例如由激光测距仪依次测定的焦炭的粗粒的粒度分布、和非专利文献1中记载的佐藤、田口的模型来算出。根据上述模型，空隙率ε能够通过下述的数学式(1)算出。
[数1]
在上述数学式(1)中，a、b、c、d是参数，是根据粒子的种类通过实验确定的值。例如，在焦炭的情况下，a＝0.153，b＝0.418，c＝0.01225，d＝0.416。DP是调和平均粒径，ISP是由下述数学式(2)、数学式(3)、数学式(4)定义的值。
[数2]
[数3]
[数4]
在数学式(3)、(4)中，Di为各粒度的中心直径，Wi为各粒度的筛下质量比率。由数学式(3)定义的IP是表示粒度分布的分散的量，由数学式(4)定义的IS是表示比表面积的分散的量，可以由从图像中提取的特征量计算。也可以将这样求出的空隙率作为由本实施方式的高炉操作方法中的粒度分布求出的指标使用。
图4是表示4小时的空隙率的变化量与通气性指数的关系的曲线图。图4的横轴为4小时内的空隙率的变化量(体积％)，例如，横轴的“－5”表示在4小时空隙率降低了5体积％。即，横轴的空隙率的变化量是从当前的空隙率减去4小时前的空隙率而得到的值。所谓当前的空隙率是如下求出的值：在1小时之前依次求出装入高炉的焦炭的各装料的空隙率，将其平均作为装料的平均值，将1小时之前的各装料的平均值进一步平均而得到的值作为当前的空隙率。例如，以1小时将4次装料的焦炭装入高炉时，可以将过去4次装料的焦炭的空隙率的平均值作为当前的空隙率，也可以将它们的移动平均值作为当前的空隙率。横轴的空隙率的变化量是每1小时实施该操作、从当前的空隙率减去4小时前的空隙率而得的值。
图4的纵轴是当前的炉内通气指数，该炉内通气指数大表示炉内的通气性的周向的偏差大。炉内通气指数的含义和测定方法与图3的纵轴所示的炉内通气指数相同。
图4的描绘点表示4小时前的炉内通气指数为120以下时，在其后的4小时不改变高炉操作条件时的炉内通气指数的测定值。如图4所示，在4小时内空隙率的变化量为－5体积％以下时，炉内通气指数超过120的可能性变高。因此，以空隙率为指标的实施方式的高炉操作方法中，由装入高炉的焦炭求得的空隙率的1小时的平均值的变化量在4小时以内为－5体积％以下时，使来自风口的送风量减少5％以上。由此，即使空隙率降低而炉内的通气性恶化，也能够通过减少来自风口的送风量来减少炉内的气流的紊乱，能够抑制炉内的压力平衡大幅破坏。该4小时以内的空隙率的变化量－5体积％是一定时间内的预先设定的变化量的第1阈值的其他例子。来自风口的送风量的减少可以进行1次，也可以分多次进行。
根据装入高炉的原料，有时空隙率始终超过阈值，因此需要根据装入高炉的原料的状况来改变阈值。因此，在基于空隙率的特定阈值的管理中，难以防止炉内的压力平衡大幅破坏。此外，如果着眼于空隙率的变动容易破坏炉内的压力平衡这一点，则可以说优选不是通过特定的空隙率的阈值进行管理，而是通过空隙率的变化量进行管理。
优选在使来自风口的送风量减少5％以上后，空隙率的1小时的平均值没有上升而在2小时以内变化－5体积％以下的情况下，使来自风口的送风量进一步减少5％以上。由此，即使因空隙率进一步降低而使炉内的通气性进一步恶化，也能够通过减少来自风口的送风量来减少炉内的气流的紊乱，能够进一步抑制炉内的压力平衡大幅破坏。
另一方面，在空隙率的1小时的平均值的变化量在4小时以内为－10体积％以下的情况下，炉内的通气性大幅恶化，因此仅通过调整来自风口的送风量难以应对。因此，在空隙率的降低量大的情况下，优选在调整来自风口的送风量的同时也调整焦炭比。如上所述，在使送风量减少5％以上的状态下，空隙率的1小时的平均值的变化量在4小时以内达到－10体积％以下时，优选是除了送风量减少以外，还提高原料的焦炭比。具体而言，在还原材料比不超过600kg/t－pig(每吨铁水的kg)的范围内，使焦炭比增加20kg/t－pig以上。例如，在吹入50～200kg/t－pig的粉煤的状态下，焦炭比为360kg/t－pig以下时，将焦炭比提高至380kg/t－pig，焦炭比大于360kg/t－pig且小于400kg/t－pig时，将焦炭比提高至400kg/t－pig。焦炭比已经为400kg/t－pig以上时，不再提高焦炭比。
在针对空隙率的降低而使来自风口的送风量减少并提高焦炭比的情况下，预先设定4小时以内的空隙率的变化量－5体积％、和成为绝对值比该值的绝对值大的、该空隙率的变化量－10体积％这2个阈值。而且，4小时以内的空隙率的变化量大于－10体积％且为－5体积％以下时，不改变焦炭比而减少来自风口的送风量，4小时以内的空隙率的变化量为－10体积％以下时，不减少送风量而提高焦炭比。由此，空隙率的1小时的平均值的变化量在4小时以内达到－10体积％以下，即使在认为炉内的通气性大幅恶化的情况下，也能够抑制炉内的压力平衡大幅破坏。4小时以内的空隙率的变化量－10体积％是一定时间内的预先设定的变化量的第2阈值的其他例子。在上述例子中，说明了针对空隙率的降低而在减少来自风口的送风量的同时增加焦炭比的应对，但不限于此，可以仅通过送风量的减少来应对，也可以仅通过焦炭比的增加来应对。
在减少来自风口的送风量的情况下，在减少送风量经过4小时后，空隙率的1小时的平均值比减少送风量时上升的情况下，优选返回到使来自风口的送风量减少之前的送风量。优选在使来自风口的送风量减少5％的情况下使来自风口的送风量增加5％，在使来自风口的送风量减少10％的情况下(实施2次减少5％)使来自风口的送风量增加10％，使送风量返回到原来的送风量。
当使来自风口的送风量减少后经过4小时，炉内的气流稳定化。因此，在减少来自风口的送风量经过4小时后空隙率的1小时的平均值不降低、该空隙率的平均值上升的情况下，优选使来自风口的送风量返回到减少前的送风量。通过在减少送风量经过4小时后使来自风口的送风量返回到原来的量，能够在不大幅破坏炉内的压力平衡的情况下使来自风口的送风量返回到原来的送风量。
同样，当提高焦炭比后经过4小时，炉内的气体流动稳定化，因此在提高焦炭比经过4小时后，在空隙率的1小时的平均值不低于提高焦炭比时的空隙率、该空隙率的平均值上升的情况下，也可以返回到提高焦炭比前的焦炭比。这样，通过在提高焦炭比经过4小时后使焦炭比返回到原来的值，可以在不大幅破坏炉内的压力平衡的情况下使焦炭比返回到原来的焦炭比。
以上，作为由粒度分布求出的指标的例子，说明了使用焦炭粉的粉率的例子和使用空隙率的例子。无论在哪种情况下，作为一定时间内的指标的值的变化量都是从当前的指标的值中减去一定时间前的指标的值而得到的值。以焦炭粉率为指标时，焦炭的粉率增加的情况对高炉操作而言不理想，以空隙率为指标时，空隙率减少的情况对高炉操作而言不理想。因此，以焦炭粉率为指标时，优选设定正值作为第1或第2阈值，在变化量为该阈值以上时调整送风量或焦炭比。另一方面，以空隙率为指标时，优选设定负值作为第1或第2阈值，在变化量为该阈值以下时调整送风量或焦炭比。
实施例1
对实施本实施方式的高炉操作方法的实施例1进行说明。在实施例1的高炉操作方法中，使用焦炭的粉率作为由粒度分布求出的指标。使用输送机将通过网眼35mm的筛子筛过的焦炭搬运至高炉的储物槽，并且使用粒度分布测定装置10在线测定搬运的焦炭的粉率。将焦炭以4次装料/小时从储物槽装入高炉。求出所测定的各装料的焦炭的粉率的平均值，以4次装料的平均值作为焦炭的粉率。使用该焦炭的粉率来控制从风口的送风量及焦炭比。
作为来自风口的送风量的控制，在焦炭的粉率在4小时以内上升了0.5质量％的情况下，使来自风口的送风量减少5％，进而在该粉率在2小时以内上升了0.5质量％以上的情况下，使来自风口的送风量减少5％。作为焦炭比的控制，焦炭的粉率在4小时以内上升1.0质量％以上的情况下，在焦炭比为360kg/t－pig以下时将焦炭比提高至380kg/t－pig，在焦炭比大于360kg/t－pig且小于400kg/t－pig时将焦炭比提高至400kg/t－pig。在焦炭比为400kg/t－pig以上时，不再提高焦炭比。
在减少来自风口的送风量的情况下，在减少送风量经过4小时后焦炭的粉率低于使送风量减少时的粉率的情况下，返回到使来自风口的送风量减少前的送风量。进而，提高焦炭比经过4小时后，焦炭的粉率低于提高焦炭比时的粉率时，返回到提高焦炭比前的焦炭比。
图5是表示焦炭的粉率的变动的一例的曲线图。图5中，横轴为时间(天)，纵轴为粒径5mm以下的焦炭的粉率(质量％)。图5所示的□表示使来自风口的送风量减少了5％，○表示使焦炭比增加。另一方面，△表示返回到变更送风量或焦炭比之前。
图6是表示焦炭的粉率(a)，来自风口的送风量(b)及高炉的上部压损(c)的变动的一例的曲线图。在图6中，横轴为时间(小时)，图6的(a)的纵轴为粒径5mm以下的焦炭的粉率(质量％)，图6的(b)的纵轴为送风量(Nm3/min)，图6的(c)的纵轴为上部压损(kPa)。在此，上部压损是指炉顶部的压力与在距炉内的储存线约10m的下部设置的压力计的压力的压差(kPa)。
如图6的(a)所示，由粒度分布测定装置10测定的焦炭的粉率在6.0小时以后开始上升，在8.5小时的时刻检测到1小时的粉率的平均值在4小时以内上升了0.5％，因此使送风量减少5％(图6的(a)的□)。当粒径5mm以下的粉率的1小时的平均值在4小时以内上升0.5质量％时，炉内的通气性恶化，上部压损变大，而如图6的(c)所示，上部压损没有变大。由此确认，通过使送风量减少5％，即使焦炭的粉率的1小时的平均值在4小时以内上升0.5质量％，上部压损也不会变大，能够抑制炉内的压力平衡大幅破坏。
进而，使来自风口的送风量减少5％后，在经过4小时后焦炭的粉率与使送风量减少时相比降低，因此使来自风口的送风量增加5％，使送风量返回到变更前的送风量(图6的(a)的△)。焦炭的粉率的1小时的平均值在4小时以内上升0.5质量％，与炉内的通气性恶化相对应而使送风量减少5％，因此若使送风量增加5％，则上部压损指数可能会相应地变大，但如图6的(c)所示，上部压损指数不会变大。由此可以确认，通过将使来自风口的送风量返回到原来的时期设定为从减少送风量起经过4小时后，炉内的压力平衡稳定化，即使使来自风口的送风量返回到原来，上部压损指数也不会变大，能够抑制炉内的压力平衡大幅失衡。
为了确认实施例1的高炉操作方法的效果，在同一高炉中，在应用送风量及焦炭比的控制前2个月(比较例1)和应用送风量及焦炭比的控制后的2个月(实施例1)，调查焦炭比与上部压损的关系。
图7是表示焦炭比与上部压损的关系的曲线图。图7的横轴为焦炭比(kg/t－pig)，纵轴为上部压损(kPa)。比较例1的期间中的焦炭的平均强度DI(150/15)为82.8，平均粒径为42.7mm，平均粉率为0.6％。实施例1的期间的焦炭的平均强度DI(150/15)为82.7，平均粒径为42.8mm，平均粉率为0.7％。这样，焦炭的平均性状在比较例1的期间和实施例1的期间几乎相同。
如图7所示，表示基于实施例1的高炉操作方法测定焦炭的粉率，基于该粉率进行送风量及焦炭比的调整时的上部压损相对于焦炭比的关系的实施例1的曲线的近似直线，相比未进行送风量及焦炭比的调整的比较例1的曲线的近似直线而言变低。由该结果确认到，通过应用实施例1的高炉操作方法，能够抑制上部压损的上升。由于炉内通气性恶化则上部压损上升，因此通过应用实施例1的高炉操作方法，能够抑制炉内通气性的恶化，由此，确认到能够实现高炉操作的稳定化。
实施例2
接着，对实施本实施方式的高炉操作方法的实施例2进行说明。在实施例2的高炉操作方法中，使用空隙率作为由粒度分布求出的指标。使用输送机将通过网眼35mm的筛子筛过的焦炭搬运至高炉的储物槽，并且通过专利文献2中记载的方法，在线测定被搬运的焦炭的细粒的粒度分布和粗粒的粒度分布，求出焦炭的空隙率。将焦炭以4次装料/小时从储物槽装入高炉。求出所测定的各装料的焦炭的空隙率的平均值，以4次装料的平均值作为焦炭的空隙率。使用该焦炭的空隙率控制来自风口的送风量及焦炭比。
作为来自风口的送风量的控制，在空隙率的1小时的平均值的变化量在4小时以内变为－5体积％以下的情况下，使来自风口的送风量减少5％，进而在该空隙率的1小时的平均值的变化量在2小时以内变为－5体积％以下的情况下，使来自风口的送风量减少5％。作为焦炭比的控制，在空隙率的1小时的平均值的变化量在4小时以内变为－10体积％以下的情况下，当焦炭比为360kg/t－pig以下时将焦炭比提高至380kg/t－pig，当焦炭比大于360kg/t－pig且小于400kg/t－pig时将焦炭比提高至400kg/t－pig。焦炭比为400kg/t－pig以上时，不再提高焦炭比。
在减少来自风口的送风量的情况下，在从减少送风量经过4小时后空隙率比使送风量减少时的空隙率增加的情况下，返回到使来自风口的送风量减少之前的送风量。进而，在提高焦炭比经过4小时后，空隙率与提高焦炭比时的空隙率相比上升的情况下，返回到提高焦炭比前的焦炭比。
为了确认实施例2的高炉操作方法的效果，在同一高炉中，在应用送风量及焦炭比的控制前的2个月(比较例2)和应用送风量及焦炭比的控制后的2个月(实施例2)，调查焦炭比与上部压损的关系。
图8是表示焦炭比与上部压损的关系的曲线图。图8的横轴为焦炭比(kg/t－pig)，纵轴为上部压损(kPa)。比较例2的期间中的焦炭的平均强度DI(150/15)为83.0，平均粒径为44.0mm，平均空隙率为48.3％。实施例2的期间的焦炭的平均强度DI(150/15)为82.9，平均粒径为43.8mm，平均空隙率为48.2％。这样，焦炭的平均性状在比较例2的期间和实施例2的期间几乎相同。
如图8所示，表示基于实施例2的高炉操作方法求出空隙率，基于该空隙率进行送风量及焦炭比的调整时的上部压损相对于焦炭比的关系的实施例2的曲线的近似直线，相比未进行送风量及焦炭比的调整的比较例2的曲线的近似直线而言变低。由该结果确认到，通过应用实施例2的高炉操作方法，能够抑制上部压损的上升。由于炉内通气性恶化则上部压损上升，因此通过应用实施例2的高炉操作方法，能够抑制炉内通气性的恶化，由此，确认到能够实现高炉操作的稳定化。
附图标记的说明
10、粒度分布测定装置，12、摄像装置，14、照明装置，16、运算装置，20、焦炭，22、料斗，24、筛子，26、输送机，30、高炉。

Claims (3)

1.高炉操作方法，其是从设置于炉下部的风口送风而对高炉进行操作的高炉操作方法，其中，依次测定向所述高炉搬运的焦炭的粒度分布，根据由所述粒度分布求出的指标来调整焦炭比，所述指标为所述焦炭中所含的粒径5mm以下的焦炭粉的粉率、或焦炭填充层的空隙率，
在调整所述焦炭比的情况下，针对所述指标在一定时间内的变化量预先设定第2阈值，
在所述第2阈值为正值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为预先设定的第2阈值以上时提高所述焦炭比，
在所述第2阈值为负值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为预先设定的第2阈值以下时提高所述焦炭比。
2.高炉操作方法，其是从设置于炉下部的风口送风而对高炉进行操作的高炉操作方法，其中，依次测定向所述高炉搬运的焦炭的粒度分布，根据由所述粒度分布求出的指标来调整送风量及焦炭比中的至少一者，所述指标为所述焦炭中所含的粒径5mm以下的焦炭粉的粉率、或焦炭填充层的空隙率，
针对所述指标在一定时间内的变化量，预先设定第1阈值和绝对值大于所述第1阈值的绝对值的第2阈值，
在所述第1阈值和所述第2阈值为正值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为所述第1阈值以上且小于所述第2阈值的时使所述送风量减少，
在所述指标在一定时间内的变化量为所述第2阈值以上时提高所述焦炭比，
在所述第1阈值及所述第2阈值为负值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为所述第1阈值以下且大于所述第2阈值时使所述送风量减少，
在所述指标在一定时间内的变化量为所述第2阈值以下时提高所述焦炭比。
3.高炉操作方法，其是从设置于炉下部的风口送风而对高炉进行操作的高炉操作方法，其中，依次测定向所述高炉搬运的焦炭的粒度分布，根据由所述粒度分布求出的指标来调整送风量，
所述指标为所述焦炭中所含的粒径5mm以下的焦炭粉的粉率，
在调整所述送风量的情况下，针对所述指标在一定时间内的变化量预先设定第1阈值，
在所述第1阈值为正值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为预先设定的第1阈值以上时使所述送风量减少，
在所述第1阈值为负值的情况下，在所述指标在一定时间内的变化量为预先设定的第1阈值以下时使所述送风量减少。
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