JP2006265647A - Method for determining distribution state of charged material in blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高炉内に装入された装入物(コークス又は鉱石)の流れ込み分布状態を判定する方法に関する。 The present invention relates to a method for determining a flow distribution state of a charge (coke or ore) charged in a blast furnace.
高炉操業においては、鉄源である鉱石類とコークスを高炉炉頂から装入し、下方より上昇する高温還元ガスによって鉱石類の昇温還元を行うことで、高炉炉内に融着帯が形成される。融着帯は高炉操業上重要な指針となるため、この融着帯の形状及び形成位置が適正になるように、高炉炉頂から装入する鉱石類とコークスの装入物の装入分布の調整を行っている。
その調整方法として、高炉上部に設けた例えば、ムーバブルアーマー又は回転シュートで構成される装入装置を操作して、鉱石類とコークスの装入位置を調整する方法があるが、装入装置の操作時においては、予め装入された装入物の分布状態を把握する必要がある。
例えば、特許文献1には、炉上部の炉壁に設けた複数の温度計から温度データを集め、各バッチにおける温度の最高点及び最低点を用い、その差から炉内装入物の流れ込み挙動を検出し、この検出値に基づいて装入装置を制御する方法が開示されている。
In blast furnace operation, ore and coke, which are iron sources, are charged from the top of the blast furnace, and the ore is heated and reduced by the high-temperature reducing gas rising from below, thereby forming a cohesive zone in the blast furnace. Is done. Since the cohesive zone is an important guideline for blast furnace operation, the distribution of the ore and coke charge charged from the top of the blast furnace is adjusted so that the shape and position of the cohesive zone are appropriate. Adjustments are being made.
As an adjustment method, there is a method of adjusting the charging position of ore and coke by operating a charging device composed of, for example, a movable armor or a rotating chute provided in the upper part of the blast furnace. In some cases, it is necessary to grasp the distribution state of the charge charged in advance.
For example,
しかしながら、前記従来の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
各バッチにおける温度の最高点及び最低点を用いて、装入物の流れ込み挙動を把握しているが、装入物の炉径方向に渡る具体的な流れ込み挙動を明確に得ることができない問題があった。
また、炉上部の前記温度データは、炉径方向の平均的な温度であり、炉径方向の中央付近の流れ込みを代表して検出するのみで、炉径方向に渡る流れ込み挙動を明確に得ることができない問題もあった。
このため、高炉操業を安定に行うことができなかった。
However, the conventional method still has the following problems to be solved.
Although the highest and lowest temperature points in each batch are used to grasp the flow behavior of the charge, there is a problem that the specific flow behavior of the charge in the furnace radial direction cannot be clearly obtained. there were.
In addition, the temperature data of the upper part of the furnace is an average temperature in the furnace radial direction, and the flow behavior across the furnace radial direction can be clearly obtained only by detecting the flow around the center in the furnace radial direction. There was also a problem that could not be done.
For this reason, blast furnace operation could not be performed stably.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高炉へ装入した装入物の流れ込み挙動を的確に得ることができ、高炉操業を安定に行うことができる高炉の装入物分布状態の判定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, can accurately obtain the flow behavior of the charge charged to the blast furnace, and can determine the charge distribution state of the blast furnace that can stably perform the blast furnace operation. It aims to provide a method.
前記目的に沿う本発明に係る高炉の装入物分布状態の判定方法は、コークス又は鉱石の装入物を高炉内に装入した後、該高炉炉頂のガス温度を、該高炉炉頂の炉径方向に複数設置された温度計によって測定し、この測定した前記高炉炉頂の炉径方向におけるガス温度パターンと、予め設定したガス温度パターンとを比較して、前記高炉の炉径方向における前記装入物の流れ込み分布状態を判定する。
ここで、予め設定したガス温度パターンとは、安定操業時に装入物を高炉に装入してから、装入物が炉内に流れ込むまでの間に測定されるガス温度の最小値に基づいて形成される温度の回帰曲線を意味する。
The method for determining the charge distribution state of the blast furnace according to the present invention in accordance with the above object is to charge the gas temperature at the top of the blast furnace after charging the coke or ore charge into the blast furnace. Measured by a plurality of thermometers installed in the furnace radial direction, and compares the measured gas temperature pattern in the furnace radial direction at the top of the blast furnace furnace with a preset gas temperature pattern in the furnace radial direction of the blast furnace. The flow distribution state of the charge is determined.
Here, the preset gas temperature pattern is based on the minimum value of the gas temperature measured from when the charge is charged into the blast furnace during stable operation until the charge flows into the furnace. It means the regression curve of the temperature formed.
請求項1記載の高炉の装入物分布状態の判定方法は、高炉炉頂の炉径方向に複数設置された温度計によって高炉炉頂のガス温度を測定し、このガス温度パターンを予め設定したガス温度パターンと比較して、高炉の炉径方向における装入物の流れ込み分布状態を判定するので、高炉へ装入した装入物の炉径方向への流れ込み挙動を的確に得ることができ、高炉操業を安定に行うことができる。
According to the method for determining the charge distribution state of the blast furnace according to
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図1(A)は本発明の一実施の形態に係る高炉の装入物分布状態の判定方法を適用する高炉炉頂の縦断面図、(B)〜(E)はそれぞれ高炉炉頂でのガス温度パターンを示す説明図、図2は本発明の一実施の形態に係る高炉の装入物分布状態の判定方法を適用した場合のCO還元効率の推移を示す説明図、図3は同判定方法を適用する高炉炉頂部の説明図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 (A) is a longitudinal sectional view of the top of the blast furnace to which the method of determining the charge distribution state of the blast furnace according to one embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 2 is an explanatory view showing a gas temperature pattern at the top, FIG. 2 is an explanatory view showing a transition of CO reduction efficiency when the method for determining a charge distribution state of a blast furnace according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. These are explanatory drawings of the top of the blast furnace to which the determination method is applied.
図1(A)、図3に示すように、本発明の一実施の形態に係る高炉の装入物分布状態の判定方法は、高炉10内に装入されたコークス又は鉱石の装入物の流れ込み分布状態を判定して、高炉操業を安定に行うための方法である。
まず、本発明の一実施の形態に係る高炉の装入物分布状態の判定方法を適用する高炉10について説明した後、判定方法について説明する。
As shown in FIG. 1 (A) and FIG. 3, the method for determining the charge distribution state of the blast furnace according to one embodiment of the present invention is the same as that of the coke or ore charge charged in the
First, after describing the
高炉炉頂には、装入物を炉内11に装入するための大ベル12が設けられている。また、大ベル12下方の炉壁13には、装入物の装入装置である複数(ここでは24台)のムーバブルアーマー(以下、単にMAともいう)14が、円周方向に沿って略等間隔に設置されている。このMA14は、軸部15を軸心とし、ガイド板16を炉壁13側又は大ベル12側へ傾動させる構成となったものであり、この傾斜角度α(例えば、60度以上90度以下程度)を調整することで、大ベル12に沿って落下してきた装入物を、目的とする分布状態に流れ込ませることができる。
At the top of the blast furnace furnace, a
ここで、MA14の調整にあたっては、装入物の装入毎に、1ノッチ(例えば、1ノッチが0.5度以上2度以下)ずつ、ガイド板16を炉壁13側又は大ベル12側へ傾動させて行うことが好ましいが、2以上のノッチ数で傾動させることも可能である。このとき、MA14のガイド板16上面17が傾動していない状態、即ち垂直な状態を0ノッチとする。なお、MA14のノッチ数が大きいほど、ガイド板16の傾斜角度αが大きいことを意味する。
Here, when adjusting the
また、図1(A)に示すように、炉内11のMA14の下方には、複数(ここでは、例えば2本)の水冷式のゾンデ18が、炉壁13から炉内11中心部へ向けて放射状に装入されている。この各ゾンデ18は、内部に複数の温度計型熱電対(以下、単に熱電対ともいう)が設けられている。各熱電対先端19は、各ゾンデ18の下部から突出状態で、しかも長手方向に渡って略等間隔に設置されている。
ここで、熱電対先端19は、装入物を炉内11に最大限装入した場合でも埋没しない位置であって、可能な限り下方であることが好ましく、例えば、装入物との最短距離が50mm以上500mm以下程度となる位置に固定されている。
Further, as shown in FIG. 1A, below the
Here, the
続いて、本発明の一実施の形態に係る高炉の装入物分布状態の判定方法について説明する。
図1(A)に示すように、高炉10への装入物の装入は、1バッチのコークス及び鉱石を各々2分割し、C1(1層目のコークス)、C2(2層目のコークス)、O1(1層目の鉱石)、及びO2(2層目の鉱石)の順で行い、これを1チャージとして、複数チャージ連続的又は断続的に行う。
これにより、炉内11に、コークスと鉱石の層が交互に形成される。
Then, the determination method of the charge distribution state of the blast furnace which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated.
As shown in FIG. 1 (A), charging of the charge into the
As a result, coke and ore layers are alternately formed in the
ここで、ゾンデ18で測定するガス温度について説明する。
ガス温度を測定する熱電対は、炉内11中心部に1個と、これを中心として炉径方向に5個ずつ、即ち高炉10の直径方向に合計11個設けられている。また、図1(B)はO1、及び図1(C)はO2のガス温度パターンをそれぞれ示している。
図1(B)及び(C)中の温度パターンbはそれぞれ、MA14を4ノッチに調整して1層目の鉱石(O1)を装入した後のガス温度パターン、及び、更にMA14を12ノッチに調整して2層目の鉱石(O2)を装入した後のガス温度パターンである。
これは、炉内への流れ込み状況に大きな変化があり、操業への影響も大きな鉱石について、ガス温度の検討を行うものである。
Here, the gas temperature measured by the
One thermocouple for measuring the gas temperature is provided in the center of the
The temperature pattern b in FIGS. 1B and 1C is the gas temperature pattern after the MA14 is adjusted to 4 notches and the first layer ore (O1) is charged, and further, the MA14 is 12 notches. It is a gas temperature pattern after charging to 2nd layer ore (O2).
This is to examine the gas temperature for ores that have a large change in the flow into the furnace and have a large impact on operations.
なお、装入された鉱石の流れ込み分布状態が適切か否かの判断は、図1(B)、(C)において、予め設定したガス温度パターンa、即ち前述した安定操業時における1層目の鉱石(O1)が高炉10に装入された際に測定されたガス温度パターンと、今回1層目の鉱石(O1)及び2層目の鉱石(O2)を高炉10に装入した際にそれぞれ測定したガス温度パターンbとを比較して行う。
ここで、ガス温度パターンa及びガス温度パターンbは、前記ゾンデ18で測定され、制御部(図示しない)へ送られた各ガス温度に基づき形成される温度の回帰曲線であってもよい。
It should be noted that whether or not the flow distribution state of the charged ore is appropriate is determined based on the gas temperature pattern a set in advance in FIGS. 1B and 1C, that is, the first layer during the stable operation described above. The gas temperature pattern measured when ore (O1) was charged into the
Here, the gas temperature pattern a and the gas temperature pattern b may be regression curves of temperatures formed based on the gas temperatures measured by the
図1(B)及び(C)に示すように、炉内11の中央部、即ち熱電対No.5〜No.7で測定された温度が、熱電対No.1〜No.4、及びNo.8〜No.11で測定された温度より高くなっていることが分かる。更に、熱電対No.5〜No.7で測定された温度は、1層目の鉱石(O1)を装入した後、2層目の鉱石(O2)を装入した場合に、熱電対No.5及びNo.6で測定された温度が上昇し、熱電対No.7で測定された温度が略同等となっている。
As shown in FIGS. 1 (B) and (C), the center of the
通常、鉱石を装入した場合、ガス温度は低下するが、このようにガス温度が上昇しているということは、2層目の鉱石(O2)の流れ込み分布状態が不適切、即ちMA14のガイド板16の傾斜角度αが適切でなかったことを意味する。
このように、高炉10の炉径方向における鉱石の流れ込み分布状態を判定できる。
このとき、高炉10内で還元反応が有効に進行しているか否かを示す指標、即ちCO還元効率ηCOについて検討したところ、図2に示すように、ηCOは48%前後を推移し、高炉10内での還元反応が有効に進行していないことが分かった。
なお、CO還元効率ηCOは以下の式で表される。
ηCO=(CO2 )/(CO2 +CO)
Normally, when ore is charged, the gas temperature decreases. However, the fact that the gas temperature is increased in this way indicates that the flow distribution state of the second-layer ore (O2) is inappropriate, that is, the guide of MA14 This means that the inclination angle α of the
In this way, it is possible to determine the flow distribution state of the ore in the
At this time, when an index indicating whether or not the reduction reaction is proceeding effectively in the
The CO reduction efficiency η CO is expressed by the following formula.
η CO = (CO 2 ) / (CO 2 + CO)
以上のことから、鉱石の流れ込み分布状態が不適であると判定される。従って、鉱石の流れ込み分布状態を変えるため、次のチャージから、2層目の鉱石(O2)装入時におけるMA14のガイド板16の傾斜角度αを変更する。この傾斜角度αの変更の一例として、2層目の鉱石(O2)を装入するに際し、MA14を13ノッチ(前回までは12ノッチ)に調整した。
From the above, it is determined that the inflow distribution state of the ore is inappropriate. Therefore, in order to change the flow distribution state of the ore, the inclination angle α of the
そして、前記したように、予め設定したガス温度パターンaと測定したガス温度パターンbとの比較及びCO還元効率ηCOの推移の経過をみる。
その結果、2層目の鉱石(O2)装入後の温度パターンbが、温度パターンaに順次近づいて、図1(D)に示すようになり、更に、図2に示すように、CO還元効率ηCOが徐々に向上し、高炉10内での還元反応を有効に進行できていると判断できる。このため、そのMA14のノッチ数を継続する。なお、温度パターンbが温度パターンaに順次近づかず、還元反応が有効に進行できてないと判断される場合には、再度MA14のノッチを増加(14ノッチ)して、上記した方法と同様の方法にて経過をみて、場合によっては、MA14のノッチ数を更に増加させてその後の経過をみる。
Then, as described above, see the course of the comparison and CO reduction efficiency eta CO transition between the gas temperature pattern b and the measured gas temperature pattern a previously set.
As a result, the temperature pattern b after charging the second layer of ore (O2) gradually approaches the temperature pattern a and becomes as shown in FIG. 1 (D). Further, as shown in FIG. efficiency eta CO is gradually improved, it can be determined that can progress effectively the reduction reaction in the
図1(E)に示すように、炉内12の中央部の熱電対No.5〜No.7で測定された温度が、予め設定したガス温度パターンaと比べて低い状態となった場合、前述の2層目の鉱石(O2)の流れ込み分布状態が不適切であると判断される。従って、鉱石の流れ込み分布状態を変えるため、次のチャージから2層目の鉱石(O2)装入時におけるMA14を、14ノッチから13ノッチに減少させて調整し、2層目の鉱石(O2)を装入した。
その結果、2層目の鉱石(O2)装入後の温度パターンbが温度パターンaに順次近づいて、炉況が安定した。
As shown in FIG. 1 (E), the thermocouple no. 5-No. When the temperature measured in 7 is lower than the preset gas temperature pattern a, it is determined that the inflow distribution state of the second-layer ore (O2) is inappropriate. Therefore, in order to change the flow distribution state of the ore, the MA14 at the time of charging the second layer ore (O2) from the next charge is adjusted to decrease from 14 notches to 13 notches to adjust the second layer ore (O2). Was loaded.
As a result, the temperature pattern b after charging the second layer of ore (O2) gradually approached the temperature pattern a, and the furnace condition was stabilized.
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の高炉の装入物分布状態の判定方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、流れ込み状況に変化が発生し易い鉱石を高炉に装入するときに、ガス温度パターンに基づきMAのガイド板の傾斜角度を調整した場合について説明したが、コークスを装入する場合についても、ガス温度パターンに基づきMAのガイド板の傾斜角度を調整することが可能である。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included. For example, the right scope of the present invention also includes the case where the method for determining the charge distribution state of the blast furnace according to the present invention is configured by combining some or all of the above-described embodiments and modifications.
In the above embodiment, the case where the inclination angle of the MA guide plate is adjusted based on the gas temperature pattern when ores that are likely to change in the flow-in state are charged into the blast furnace has been described. In the case of charging, the inclination angle of the MA guide plate can be adjusted based on the gas temperature pattern.
10:高炉、11:炉内、12:大ベル、13:炉壁、14:ムーバブルアーマー、15:軸部、16:ガイド板、17:上面、18:ゾンデ、19:熱電対先端 10: Blast furnace, 11: Inside the furnace, 12: Large bell, 13: Furnace wall, 14: Moveable armor, 15: Shaft, 16: Guide plate, 17: Top surface, 18: Sonde, 19: Thermocouple tip
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