JP2011144442A - Method for blow-down operation of blast furnace - Google Patents
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Abstract
【課題】空気の吹き抜けやコークスの流動化を抑制して、コークスの消費速度と装入物の減尺速度の向上を図り、吹卸し操業に要する時間を従来よりも短縮可能な高炉の吹卸し操業方法を提供する。
【解決手段】高炉10を吹き止め、高炉10の羽口11から空気を送風して、高炉10炉内の装入物12を減尺する高炉の吹卸し操業方法において、羽口11から吹き込まれる空気が高炉10炉内を吹き抜けることを防止可能な限界送風量を、装入物12の流動開始速度を用いて予め求め、減尺される装入物12の上面が、高炉10の炉腹部17の下部から朝顔部15の上部の領域に達したときに、羽口11から吹き込む空気の送風量を、羽口11から吹き込む空気の浮力と装入物12の重量との釣り合いから得られる送風量から、限界送風量以下に切り替える。
【選択図】図1[PROBLEMS] To improve the coke consumption rate and charge reduction rate by suppressing air blow-off and coke fluidization, and to reduce the time required for blow-off operation from a conventional blast furnace. Provide operating methods.
In a blowout operation method of a blast furnace in which a blast furnace 10 is blown off, air is blown from a tuyere 11 of the blast furnace 10 and a charge 12 in the blast furnace 10 is reduced, the blast furnace 10 is blown from a tuyere 11. A limit air flow rate that can prevent air from being blown through the blast furnace 10 is obtained in advance using the flow start speed of the charge 12, and the upper surface of the charge 12 to be scaled down is the furnace belly portion 17 of the blast furnace 10. The amount of air blown from the tuyere 11 when reaching the upper region of the morning glory part 15 from the lower part of the airflow is obtained from the balance between the buoyancy of the air blown from the tuyere 11 and the weight of the charge 12 To below the limit air flow.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、高炉の改修や工事などを行う際に、事前に高炉炉内の装入物を減尺させる高炉の吹卸し操業方法に関する。 The present invention relates to a blast furnace blow-off operation method for reducing the charge in a blast furnace in advance when renovating or constructing the blast furnace.
従来、高炉の改修や工事などを行う場合、高炉炉内の装入物(炉内に層状に装入された鉱石とコークス)の高さレベルを低減(減尺)させる吹卸し操業を事前に行っている。この吹卸し操業を行うに際しては、炉内の装入物重量の減少と炉内の圧損状態の変化(融着帯消滅など)とが同時に起こることから、これらを考慮した操業を行わなければ、羽口から送り込む空気が高炉炉頂へ吹き抜ける現象(吹き抜け)が発生し易くなる。
このため、過去の操業実績などから、十分な安全率を見込んだ空気の送風量を決定し、この送風量で、炉内の装入物を減尺させることが一般的である。
Conventionally, when refurbishing or constructing a blast furnace, a blow-off operation that reduces (reduces) the height level of the charges in the blast furnace (the ore and coke charged in layers in the furnace) in advance Is going. When performing this blow-off operation, since the decrease in the weight of the charged material in the furnace and the change in the pressure loss state in the furnace (such as the disappearance of the cohesive zone) occur at the same time, The phenomenon that the air sent from the tuyere blows through to the top of the blast furnace is easily generated.
For this reason, it is common to determine the amount of air blown with a sufficient safety factor from the past operational results and reduce the charge in the furnace with this amount of blown air.
特に、減尺末期は、炉内の炉芯コークス(傾斜角度:通常60度)が安息角(通常は20〜30度)まで崩れながら、羽口先にコークスが供給されるため、このときの送風量の設定を誤ると、上記した空気の吹き抜けやコークスの流動化が発生して、以下の問題が生じる。
1)羽口から吹き込まれた空気と装入物の接触機会が減少することで、装入物中のコークスの消費速度が遅れる。
2)吹き上がった装入物が、再度羽口前方のレースウェイ領域に供給され、装入物の減尺速度が遅れる。
そこで、例えば、特許文献1に示すように、ガスによる浮力(ΔP×断面積、ΔPは炉内圧損)と装入物重量(装入物荷重ともいう)との比を算出し、更に過去の実績から求めたしきい値により、羽口から送り込む空気の送風量を決定する方法が提案されている。
In particular, at the end of scale reduction, coke is supplied to the tuyere while the core coke in the furnace (inclination angle: usually 60 degrees) collapses to the repose angle (usually 20 to 30 degrees). If the air volume is set incorrectly, the above-described air blow-through and coke fluidization occur, resulting in the following problems.
1) The contact rate between the air blown from the tuyere and the charge is reduced, so that the consumption rate of coke in the charge is delayed.
2) The blown up charge is supplied again to the raceway area in front of the tuyere and the reduction speed of the charge is delayed.
Therefore, for example, as shown in Patent Document 1, the ratio between the buoyancy caused by gas (ΔP × cross-sectional area, ΔP is pressure loss in the furnace) and the charge weight (also referred to as charge load) is calculated. A method has been proposed in which the amount of air blown from the tuyere is determined based on threshold values obtained from actual results.
しかしながら、前記従来の方法は、高炉炉内の断面積とガス流の分布を一定と考える必要があることから、ガスによる浮力と装入物重量との比が1となる場合は、吹き抜けが発生しないことになるが、減尺末期では、空気の送風量を、通常操業の実績を基に安全率を見込んだ値に設定しなければ、空気の吹き抜けやコークスの流動化が発生していた。これは、装入物重量やガス流分布が、高炉炉内の半径方向で異なっていることに起因する。
更に、減尺末期には、装入物が高炉の朝顔部まで減尺されるが、この朝顔部は、すり鉢状になっており、しかも炉芯コークスの存在によりガス流路の断面積が縮小しているため、炉内ガスの流速が上昇して、空気の吹き抜けやコークスの流動化が発生することが多い。
However, the conventional method requires that the cross-sectional area in the blast furnace and the gas flow distribution be constant, so if the ratio of the buoyancy due to gas and the weight of the charge is 1, blow-through occurs. However, at the end of the scale reduction, air blow-through and coke fluidization occurred unless the air flow rate was set to a value that allowed for a safety factor based on the results of normal operation. This is because the charge weight and gas flow distribution are different in the radial direction in the blast furnace.
Furthermore, at the end of the scale reduction, the charge is reduced to the morning glory of the blast furnace, but this morning glory is shaped like a mortar, and the cross-sectional area of the gas flow path is reduced due to the presence of the furnace core coke. Therefore, the flow rate of the in-furnace gas increases, and air blow-out and coke fluidization often occur.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、空気の吹き抜けやコークスの流動化を抑制して、コークスの消費速度と装入物の減尺速度の向上を図り、吹卸し操業に要する時間を従来よりも短縮可能な高炉の吹卸し操業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, and suppresses air blow-through and coke fluidization to improve the consumption speed of coke and the reduction speed of charges, and to reduce the time required for blow-off operation. An object is to provide a blast furnace blow-off operation method that can be shortened as compared with the prior art.
上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)高炉を吹き止め、該高炉の羽口から空気を送風して、該高炉炉内の装入物を減尺する高炉の吹卸し操業方法において、
前記羽口から吹き込まれる空気が前記高炉炉内を吹き抜けることを防止可能な限界送風量を、前記装入物の流動開始速度を用いて予め求め、減尺される前記装入物の上面が、前記高炉の炉腹部の下部から朝顔部の上部の領域に達したときに、前記羽口から吹き込む空気の送風量を、該羽口から吹き込む空気の浮力と前記装入物の重量との釣り合いから得られる送風量から、前記限界送風量以下に切り替えることを特徴とする高炉の吹卸し操業方法。
The gist of the present invention made to solve the above problems is as follows.
(1) In a blast furnace blow-off operation method in which the blast furnace is blown off, air is blown from the tuyere of the blast furnace, and the charge in the blast furnace is reduced.
The upper limit of the charge to be reduced is determined in advance by using a flow start speed of the charge, and a limit air flow rate that can prevent the air blown from the tuyere from blowing through the blast furnace furnace, The amount of air blown from the tuyere when reaching the upper region of the morning glory part from the lower part of the blast furnace belly part, from the balance between the buoyancy of the air blown from the tuyere and the weight of the charge A blast furnace blow-off operation method characterized by switching from the obtained air blowing amount to the limit air blowing amount or less.
(2)前記領域は、前記朝顔部の上端位置を基準として、前記高炉の炉口から前記羽口までの距離Dの−0.1倍以上0.1倍以下の範囲であることを特徴とする(1)記載の高炉の吹卸し操業方法。 (2) The region is a range of not less than −0.1 times and not more than 0.1 times a distance D from the blast furnace outlet to the tuyere, based on the upper end position of the morning glory portion. (1) The blast furnace blow-off operation method according to (1).
本発明に係る高炉の吹卸し操業方法は、羽口から吹き込まれる空気が高炉炉内を吹き抜けることを防止可能な限界送風量を、装入物の流動開始速度を用いて予め求めるので、高炉炉内の半径方向で異なる装入物重量やガス流分布、並びに炉内断面積を考慮した空気の送風量が得られる。ここで、炉内断面積は、高炉の朝顔部の領域で減少するため、減尺される装入物の上面が、高炉の炉腹部の下部から朝顔部の上部の領域に達したときに、空気の送風量を、羽口から吹き込む空気の浮力と装入物の重量との釣り合いから得られる送風量から、限界送風量以下に切り替える。
これにより、空気の吹き抜けやコークスの流動化を抑制でき、コークスの消費速度と装入物の減尺速度の向上が図れ、吹卸し操業に要する時間を従来よりも短縮できる。
In the blast furnace blow-off operation method according to the present invention, the limit blast volume that can prevent the air blown from the tuyeres from blowing through the blast furnace furnace is obtained in advance using the flow start speed of the charge. The amount of air blown in consideration of the charge weight, gas flow distribution, and cross-sectional area in the furnace, which are different in the radial direction, can be obtained. Here, since the cross-sectional area in the furnace decreases in the area of the morning glory portion of the blast furnace, when the upper surface of the charge to be reduced reaches the area of the upper portion of the morning glory part from the lower part of the furnace belly of the blast furnace, The air blowing amount is switched from the blowing amount obtained from the balance between the buoyancy of the air blown from the tuyere and the weight of the charged material to the limit blowing amount or less.
As a result, air blow-off and coke fluidization can be suppressed, the coke consumption rate and the charge reduction rate can be improved, and the time required for the blow-off operation can be shortened compared to the prior art.
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。
図1(A)〜(D)、図2に示すように、本発明の一実施の形態に係る高炉の吹卸し操業方法は、高炉10の操業を停止し(吹き止め)、高炉10の羽口11から空気を送風して、高炉10炉内の装入物12、即ち層状に装入された鉱石とコークスの高さレベルを低減する減尺方法であり、羽口11から吹き込む空気の炉頂への吹き抜けやコークスの流動化を抑制して、コークスの消費速度と装入物12の減尺速度の向上を図る方法である。以下、詳しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIGS. 1 (A) to 1 (D) and FIG. 2, the blast furnace blow-off operation method according to an embodiment of the present invention stops the operation of the blast furnace 10 (blowing), and This is a reduction method for reducing the height level of
高炉10の改修や工事などを行う場合、図1(A)に示すように、吹卸し操業を開始する。
まず、高炉10炉内に装入された鉱石とコークスの上に、更に多量のコークスを装入する。なお、層状に装入された鉱石及びコークスと、更に装入されたコークスとで、装入物12が構成される。
次に、図1(B)に示す吹卸し途中では、装入物12の表面高さ位置を測定する差指(垂下式のレベル検出器)13を用いて、装入物12の高さレベルを測定しながら、羽口11からの空気の送風量を、装入物12の高さレベルに応じて調整することにより、装入物12の高さレベルを低減する。なお、この装入物12の高さレベルが低減していくと、図1(C)に示すように、融着帯14が部分的に崩壊し、高炉10炉内の圧損が減少していく。
When refurbishing or constructing the
First, a larger amount of coke is charged on the ore and coke charged in the
Next, during the unwinding shown in FIG. 1 (B), the height level of the
上記した図1(A)〜(C)に示す吹卸し操業においては、羽口11から吹き込む空気の送風量を、以下に示す羽口11から吹き込む空気の浮力と、装入物12の重量との釣り合いから求める。
ΔP×S=W ・・・(1)
ここで、ΔP:炉内圧損(kg/m2)、S:高炉の炉内断面積(m2)、W:装入物重量(kg)、である。なお、炉内圧損は、{(送風圧力)−(炉頂圧力)}で求まる。
この式(1)について、装入物12の重量と空気による浮力との比をFとすると、式(2)で示される。
F=W/(ΔP×S) ・・・(2)
In the blow-off operation shown in FIGS. 1 (A) to 1 (C), the amount of air blown from the
ΔP × S = W (1)
Here, ΔP: pressure loss in the furnace (kg / m 2 ), S: cross-sectional area in the furnace of the blast furnace (m 2 ), and W: charge weight (kg). The pressure loss in the furnace is determined by {(air blowing pressure) − (furnace top pressure)}.
This formula (1) is represented by formula (2), where F is the ratio between the weight of the
F = W / (ΔP × S) (2)
なお、上記した装入物重量Wは、式(3)で表される。
W=WV×(1+α)×(O/C+1)/{(O/C)/ρore+1/ρcoke} ・・・(3)
ここで、WV:炉内容積(m3)、α:装入物の圧縮率(例えば、0.1)、O/C:{(鉱石重量)/(コークス重量)}、ρore:鉱石の密度(kg/m3)、ρcoke:コークスの密度(kg/m3)、である。
The above-mentioned charge weight W is expressed by the formula (3).
W = WV × (1 + α) × (O / C + 1) / {(O / C) / ρore + 1 / ρcoke } (3)
Where WV: furnace volume (m 3 ), α: compressibility of charge (eg, 0.1), O / C: {(ore weight) / (coke weight)}, ρ ore : of ore Density (kg / m 3 ), ρ coke : density of coke (kg / m 3 ).
そして、前記した式(2)に、上記した式(3)から得られる装入物重量Wと、F値を、それぞれ代入し、各減尺レベル(残留物の高さレベル)での炉内圧損ΔPを算出する。なお、装入物重量Wは、高炉の仕様と、使用する鉱石及びコークスの品質により決定される値を、式(3)に代入することで求まる。また、F値は、前記した羽口から吹き込む空気の浮力と、装入物の重量との釣り合いから、「1」とすればよいが、実際の高炉では、炉内の半径方向に重量のばらつき(O/C差など)があるため、安全率を含んだ値(例えば、2〜3程度)に設定する必要がある。 Then, the charge weight W and the F value obtained from the above equation (3) are substituted into the above equation (2), respectively, and the inside of the furnace at each reduced level (residue height level). The pressure loss ΔP is calculated. The charge weight W is obtained by substituting the value determined by the specifications of the blast furnace and the quality of the ore and coke to be used into Equation (3). The F value may be set to “1” based on the balance between the buoyancy of the air blown from the tuyere and the weight of the charged material. Since there is an O / C difference or the like, it is necessary to set a value including a safety factor (for example, about 2 to 3).
以上の方法で得られた炉内圧損ΔPを限界圧力として、羽口11から吹き込む、図2に示す空気の送風量(F値制約)を求める。なお、この空気の送風量を求めるに際しては、予め算出した限界圧力と送風量の関係式(過去の実績)に代入して求める(対照表により求めてもよい)。
以上に示した空気の送風量の算出は、RAM、CPU、ROM、I/O、及びこれらの要素を接続するバスを備えた従来公知の演算器(即ち、コンピュータ)を用いて行うが、これに限定されるものではない。
The amount of air blown from the tuyere 11 (F value constraint) shown in FIG. 2 is obtained using the pressure loss ΔP in the furnace obtained by the above method as a limit pressure. In addition, when calculating | requiring this blast volume of air, it calculates | requires by substituting in the relational expression (past performance) of the limit pressure and blast volume computed beforehand (it may obtain | require with a comparison table).
The calculation of the air blowing amount shown above is performed using a conventionally known arithmetic unit (that is, a computer) provided with a RAM, a CPU, a ROM, an I / O, and a bus connecting these elements. It is not limited to.
上記した送風量で、高炉10に空気を吹き込み、装入物12の減尺を行っていくが、融着帯14が消滅した後は、高炉10炉内の圧損が大幅に減少し、上記した限界圧力が大きく算出されてしまうため、空気の吹き抜けのリスクが拡大する。特に、減尺末期、即ち装入物12が高炉10の朝顔部15まで減尺すると、高炉10炉内のコークスが流動化する。これは、朝顔部15以下では、下方へ向けて縮径する朝顔部15のテーパ(傾斜角度:70〜85度程度)と、炉芯コークス16(空気は通過できない)の存在により、羽口11から吹き込まれる空気の流路(断面積)が減少し、上記した空気の送風量では、炉内のガス流速が上昇して、コークスが流動化し易くなるためである。
With the above blast volume, air is blown into the
そこで、減尺される装入物12の上面が、高炉10の炉腹部17の下部から朝顔部15の上部の領域に達したときに、羽口11から吹き込む空気の送風量を、前記した方法で求めた送風量から、羽口11から吹き込まれる空気が高炉10炉内を吹き抜けることを防止可能な送風量、即ち限界送風量以下に切り替える。なお、炉腹部17とは、その下端部が、朝顔部15の上端部に連接する部分であり、その断面積は、炉腹部17の上端から下端まで略同一である。
上記した送風量の切り替え領域は、具体的には、朝顔部15の上端位置Xを基準として、高炉10の炉口(ストックライン位置)の上端位置から羽口11の上端位置までの距離Dの−0.1倍以上0.1倍以下の範囲である(図1(A)参照)。
Therefore, when the upper surface of the
Specifically, the above-described air flow rate switching region is based on the upper end position X of the
このように、送風量の切り替え位置を、朝顔部15の上端位置Xを基準として、距離Dの±10%の領域内とすることで、吹卸し操業に悪影響を及ぼさない範囲で空気の送風量を変更できるが、好ましくは、上限を、距離Dの0.05倍、更には、朝顔部15の上端位置X、下限を、距離Dの−0.05倍とするのがよい。なお、装入物12の上面位置は、差指13により検知しているが、装入物12の上面位置を検出できれば、これに限定されるものではない。
上記した限界送風量は、装入物12の流動開始速度Umfを用いて予め求める。以下、流動開始速度Umfの算出方法について説明する。
In this way, by setting the switching position of the blowing amount within the range of ± 10% of the distance D with the upper end position X of the
The above-described limit air blowing amount is obtained in advance using the flow start speed U mf of the
流動開始速度Umfは、粉体工学により、式(4)により理論的に算出できる。ただし、式(4)で使用する形状係数や空隙率は、高炉の解体調査(実績値)などを基に決定している。
Umf={Dpi(ρi−ρgas)×g/24.5/ρgas}1/2 ・・・(4)
ここで、Umf:流動開始速度(m/sec)、Dpi:粒径(m)、ρiとρgas:密度(kg/m3)、g:重力加速度(m/sec2)、である。
なお、ρiは、コークスを前提とした密度であり、ρgasは、H2(8質量%)、H2O(3質量%)、N2(56質量%)、CO(25質量%)、及びCO2(8質量%)で構成されるガスを前提とした密度である。
The flow start speed U mf can be theoretically calculated by the formula (4) by powder engineering. However, the shape factor and porosity used in equation (4) are determined based on the blast furnace demolition investigation (actual value).
U mf = {D pi (ρ i −ρ gas ) × g / 24.5 / ρ gas } 1/2 (4)
Here, U mf : Flow start speed (m / sec), D pi : Particle size (m), ρ i and ρ gas : Density (kg / m 3 ), g: Gravitational acceleration (m / sec 2 ) is there.
Note that ρ i is a density based on coke, and ρ gas is H 2 (8 mass%), H 2 O (3 mass%), N 2 (56 mass%), CO (25 mass%). , And a density based on a gas composed of CO 2 (8% by mass).
また、高炉10炉内のガス流速Uiは、式(5)で算出される。
Ui={Vbosh/(60×ε×Si)}×{(Ti+273)/273}×{1.033/(Pi+1.033)} ・・・(5)
ここで、Ui:ガス流速(m/sec)、Vbosh:ボッシュガス量(Nm3/分)、ε:装入物の空隙率(−)、Si:断面積(m2)、Ti:ガス温度(℃)、Pi:送風圧力から送風管の配管圧損を差し引いた圧力(kg/m2)、である。なお、上記式(5)の左辺では、ボッシュガス量Vboshを「60」で除しているため、左辺と右辺の単位は釣り合う。
従って、式(4)から、流動開始速度Umfを求めた後、この流動開始速度Umf未満となるUi(例えば、流動開始速度Umfの80%以上100%未満)を式(5)に代入して、ボッシュガス量Vboshを求め、式(6)により限界送風量を決定する。
Vbosh=BV×1.21+(FVO2/60)×2+BV×BM×(22.4/18)×2 ・・・(6)
ここで、BV:限界送風量(Nm3/分)、FVO2:酸素富化量(Nm3/時間)、BM:送風湿分添加率(g/Nm3)、である。
Further, the gas flow rate U i in the
U i = {V bosh / (60 × ε × S i )} × {(T i +273) / 273} × {1.033 / (P i +1.033)} (5)
Here, U i : gas flow rate (m / sec), V bosh : Bosch gas amount (Nm 3 / min), ε: porosity of charge (−), S i : cross-sectional area (m 2 ), T i : Gas temperature (° C.), P i : Pressure (kg / m 2 ) obtained by subtracting the pipe pressure loss of the blower pipe from the blower pressure. In the left side of the above formula (5), since the Bosch gas amount V bosh is divided by “60”, the units of the left side and the right side are balanced.
Therefore, after obtaining the flow start speed U mf from the formula (4), U i that is less than the flow start speed U mf (for example, 80% or more and less than 100% of the flow start speed U mf ) is expressed by the formula (5). And the Bosch gas amount V bosh is obtained, and the limit air blowing amount is determined by the equation (6).
V bosh = BV × 1.21 + (FVO 2 /60)×2+BV×BM×(22.4/18)×2 (6)
Here, BV: limit blowing amount (Nm 3 / min), FVO 2 : oxygen enrichment amount (Nm 3 / hour), BM: blowing moisture addition rate (g / Nm 3 ).
なお、上記した式(5)に代入する炉内の断面積Siには、図3に示す断面積S1を使用できる。これは、高炉10の朝顔部15の傾斜角度が、炉内の装入物12(ここでは、コークス)を水平状態で減尺できるように設定されているためである。
しかし、炉内の断面積Siを、朝顔部15と炉芯コークス16の傾斜角度を考慮した値とすることもできる。この場合、コークスは、朝顔部15と炉芯コークス16に近づくに伴って、その高さ位置が高くなる(傾斜角度が大きくなる)傾向にあるが、コークスの安息角は30度であるため、この傾斜角度を超えて高くなることはない。そこで、差指13の位置を起点とし、傾斜角度30度で朝顔部15と接触する位置での水平状態の断面積S2を求め、この断面積S2と差指13の位置の断面積S1を、それぞれ式(5)に代入して、限界送風量を求めその平均値を求める。なお、差指13の炉径方向の位置は、炉腹の半径をRとした場合、炉中心から0.4R〜0.7Rの範囲内である。
Note that the cross-sectional area S i of a furnace into equation (5) described above, it can be used cross-sectional area S1 shown in FIG. This is because the inclination angle of the
However, the cross-sectional area S i in the furnace may be a value that takes into account the inclination angle of the
上記した方法で予め求めた限界送風量、即ち図2に示す空気の限界送風量(Umf制約)に基づいて(例えば、限界送風量の70%以上、更には90%以上、100%以下の送風量で)、高炉10炉内への空気の吹き込みを行う。なお、限界送風量も、前記した演算器により、予め求めることができる。
ここで、5000m3級の高炉を使用して吹卸し操業を行うに際し、装入物中のコークスの消費速度と装入物の減尺速度との関係を検討し、吹卸し操業に要する時間を調査した結果について、図4を参照しながら説明する。
なお、図4中の発明例は、高炉の朝顔部の上端位置で、空気の送風量を限界送風量以下に切り替えた結果であり、従来例1、2は、内容積が若干異なるが5000m3級の2つの高炉について、それぞれ空気の送風量を途中で切り替えることなく、従来法のように、最後までF値に基づいて行った結果である。
Based on the limit air flow obtained in advance by the above-described method, that is, the air limit air flow ( Umf constraint) shown in FIG. 2 (for example, 70% or more of the limit air flow, further 90% or more, 100% or less Air is blown into the
Here, when performing blow-off operation using a 5,000 m class 3 blast furnace, the relationship between the consumption rate of coke in the charge and the reduction speed of the charge is examined, and the time required for blow-off operation is examined. The investigation results will be described with reference to FIG.
In addition, the invention example in FIG. 4 is a result of switching the air blowing amount to the limit blowing amount or less at the upper end position of the morning glory portion of the blast furnace, and the conventional examples 1 and 2 are 5000 m 3 although the internal volume is slightly different. It is the result of having performed based on F value to the last like the conventional method, without switching the ventilation volume of air about two blast furnaces of each grade.
ここで、発明例の送風量切り替え前の空気の送風量と、従来例1、2の空気の送風量の算出には、式(1)〜式(3)を使用し、従来と同様の方法で行った。
また、発明例での切り替え後の空気の送風量の算出に際しては、前記した式(4)と式(5)を使用しているが、式(4)中の粒径Dpiに0.05(m)、コークス密度ρiに550(kg/m3)、ガス密度ρgasに1.201(kg/m3)を、それぞれ用い、式(5)中の装入物の空隙率εに0.55を用いた。
なお、送風量は、送風本管又は送風支管に設けた流量計で測定した。
Here, the calculation of the air blowing amount before switching the blowing amount of the invention example and the air blowing amount of the conventional examples 1 and 2 uses the equations (1) to (3), and the same method as the conventional method. I went there.
Further, in calculating the air blowing amount after switching in the inventive example, the above-described formulas (4) and (5) are used, and the particle diameter D pi in formula (4) is 0.05. (M), 550 (kg / m 3 ) for coke density ρ i , and 1.201 (kg / m 3 ) for gas density ρ gas , respectively, and the porosity ε of the charge in formula (5) 0.55 was used.
In addition, the ventilation volume was measured with the flowmeter provided in the ventilation main pipe or the ventilation branch.
図4中の縦軸ηCO(%)は、次の式で示される。
ηCO=(炉頂ガスCO2濃度)/{(炉頂ガスCO濃度)+(炉頂ガスCO2濃度)}×100
上記式中の炉頂ガスCO2と炉頂ガスCOの濃度の単位は、それぞれ容量%である。
還元燃焼(C+1/2O2→CO)は酸化燃焼(C+O2→CO2)に対して、同一の酸素量に対して2倍のコークス(炭素C)を消費できるため、コークスの効率的な消費(減尺)が可能となる。つまり、ηCOが低い値であればコークスの還元燃焼が増え、コークスの消費速度と減尺速度の向上が図れ、その結果、吹卸し操業に要する時間の短縮が図れることになる。なお、ガスの各成分濃度は、炉頂に設置したガスクロマトグラフィーで測定した。
The vertical axis ηCO (%) in FIG. 4 is expressed by the following equation.
ηCO = (furnace top gas CO 2 concentration) / {(furnace top gas CO concentration) + (furnace top gas CO 2 concentration)} × 100
The unit of the concentration of the furnace top gas CO 2 and the furnace top gas CO in the above formula is volume%.
Reduction combustion (C + 1 / 2O 2 → CO) can consume twice the amount of coke (carbon C) with respect to the same amount of oxygen as compared to oxidation combustion (C + O 2 → CO 2 ). (Reduction) is possible. That is, if ηCO is a low value, the reduction combustion of coke increases, the consumption rate of coke and the reduction rate can be improved, and as a result, the time required for blow-off operation can be shortened. In addition, each component density | concentration of gas was measured with the gas chromatography installed in the furnace top.
図4から明らかなように、従来例1、2では、減尺率80%(朝顔部の上端位置Xに相当する位置)から、ηCOの上昇が確認された。これは、空気の吹き抜けやコークスの流動化が発生して、コークスの還元燃焼を更に増やすことができなかったことによる。
一方、発明例では、減尺率95%まで、ηCOを継続的に低減できることが確認された。これは、空気の吹き抜けやコークスの流動化を抑制して、コークスの還元燃焼を更に増やすことができたことによる。なお、減尺率100%は、羽口の上端位置に相当する位置である。
As is clear from FIG. 4, in Conventional Examples 1 and 2, an increase in ηCO was confirmed from a reduction ratio of 80% (a position corresponding to the upper end position X of the morning glory portion). This is because air blow-through and coke fluidization occurred, and the reduction combustion of coke could not be further increased.
On the other hand, in the inventive examples, it was confirmed that ηCO can be continuously reduced to a reduction ratio of 95%. This is because the reduction combustion of coke can be further increased by suppressing air blow-off and coke fluidization. Note that the reduction rate of 100% is a position corresponding to the upper end position of the tuyere.
その結果、5000m3級の高炉の吹卸し操業においては、従来例1、2では、30〜36時間程度を要していたが、発明例では、24時間程度まで短縮できた。
以上のことから、羽口から吹き込む空気の送風量を、F値制約の値からUmf制約の値に切り替えることで、空気の吹き抜けやコークスの流動化(炉頂及び炉壁に設けた圧力計で推定)を抑制して、コークスの消費速度と装入物の減尺速度の向上を図り、吹卸し操業に要する時間を従来よりも短縮できることを確認できた。
As a result, it took about 30 to 36 hours in the conventional examples 1 and 2 in the operation of blowing out a 5000 m 3 class blast furnace, but in the example of the invention, it was shortened to about 24 hours.
From the above, by switching the amount of air blown from the tuyere from the value of the F value constraint to the value of the U mf constraint, air blow-through and coke fluidization (pressure gauges provided on the top and the furnace wall) It was confirmed that the time required for the blow-off operation could be shortened compared to the conventional method by suppressing coke consumption and improving the coke consumption rate and the charge reduction rate.
これにより、図1(D)に示すように、装入物12の羽口11近傍の表面高さ位置が、羽口11の高さ位置に到達し、炉芯コークス16の一部も崩壊して、吹卸しが終了する。このとき、羽口11へのコークスの供給は行われないため、羽口11先でのコークスの飛散はなくなる(羽口開口)。そして、出銑口18以上の高さ位置に残留する溶銑19と溶滓(スラグ)20を、出銑口18を介して炉内から排出する。
以上の方法により、吹卸し操業が終了するため、更に、炉内を冷却した後、高炉の改修や工事などを行う。
As a result, as shown in FIG. 1 (D), the surface height position of the
Since the blow-off operation is completed by the above method, after the furnace is further cooled, the blast furnace is repaired or constructed.
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、5000m3級の高炉について、前記した式(1)〜式(3)を使用してF値制約の送風量を求め、前記した式(4)〜式(6)を使用してUmf値制約の限界送風量を求めた。なお、空気の送風量の算出に際しては、前記した図4で用いた値と同じ値を使用した。
この結果を、図5に示す。
そして、得られた図5の結果に基づき、減尺される装入物の上面が、高炉の朝顔部の上端(装入物の減尺率:80%)に達したときに、羽口から吹き込む空気の送風量を、F値制約の値からUmf値制約の限界送風量以下に切り替えた。
Next, examples carried out for confirming the effects of the present invention will be described.
First, with respect to a 5000 m class 3 blast furnace, the amount of air blown by the F value constraint is obtained using the above-mentioned formulas (1) to (3), and U mf is used using the above-described formulas (4) to (6). The limit air volume of value constraint was calculated. In calculating the air blowing rate, the same value as that used in FIG. 4 was used.
The result is shown in FIG.
Then, based on the result of FIG. 5 obtained, when the upper surface of the charge to be reduced reaches the upper end of the morning glory portion of the blast furnace (reduction rate of the charge: 80%), from the tuyere The amount of air to be blown was switched from the value of the F value constraint to the limit amount of air flow of the U mf value constraint.
具体的には、図5の△印で示すように、空気の送風量を、F値の管理領域(装入物の減尺率:80%未満)では、求めた送風量の85%(更には90%)以上100%以下の範囲内に調整し、またUmf管理領域(装入物の減尺率:80%以上)では、求めた限界送風量の70%(更には、90%)以上100%以下の範囲内に調整した。なお、装入物の減尺率が90%を超える領域では、空気の送風量を徐々に減少させていくため、上記した下限を下回る場合がある。
この送風量は、送風本管又は送風支管に設けた流量計で測定した。
その結果、本発明の高炉の吹卸し操業方法を適用することで、空気の吹き抜けやコークスの流動化を抑制して、コークスの消費速度と装入物の減尺速度の向上が図れ、吹卸し操業に要する時間を従来よりも短縮できることを確認できた。
Specifically, as shown by the Δ mark in FIG. 5, the air flow rate is 85% of the calculated air flow rate in the F-value management area (charge reduction rate: less than 80%) (further, 90%) to 100% or less, and in the U mf management area (reduction rate of the charge: 80% or more), 70% (and 90%) of the determined critical airflow It adjusted within the range of 100% or less. In addition, in the area | region where the reduction rate of a charge exceeds 90%, in order to reduce gradually the ventilation volume of air, it may be less than an above-described minimum.
This amount of air flow was measured with a flow meter provided in the air main pipe or the air supply branch pipe.
As a result, by applying the blast furnace blow-off operation method of the present invention, air blow-off and coke fluidization can be suppressed, and the coke consumption rate and the charge reduction rate can be improved. It was confirmed that the time required for operation could be shortened compared to the conventional method.
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吹卸し操業方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。 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, a case where the blast furnace blow-off operation method of the present invention is configured by combining some or all of the above-described embodiments and modifications is also included in the scope of the right of the present invention.
10:高炉、11:羽口、12:装入物、13:差指、14:融着帯、15:朝顔部、16:炉芯コークス、17:炉腹部、18:出銑口、19:溶銑、20:溶滓 10: blast furnace, 11: tuyere, 12: charge, 13: index finger, 14: cohesive zone, 15: morning glory, 16: core coke, 17: furnace belly, 18: taphole, 19: Hot metal, 20: Hot metal
Claims (2)
前記羽口から吹き込まれる空気が前記高炉炉内を吹き抜けることを防止可能な限界送風量を、前記装入物の流動開始速度を用いて予め求め、減尺される前記装入物の上面が、前記高炉の炉腹部の下部から朝顔部の上部の領域に達したときに、前記羽口から吹き込む空気の送風量を、該羽口から吹き込む空気の浮力と前記装入物の重量との釣り合いから得られる送風量から、前記限界送風量以下に切り替えることを特徴とする高炉の吹卸し操業方法。 In the blowout operation method of the blast furnace, which blows off the blast furnace, blows air from the tuyere of the blast furnace, and reduces the charge in the blast furnace,
The upper limit of the charge to be reduced is determined in advance by using a flow start speed of the charge, and a limit air flow rate that can prevent the air blown from the tuyere from blowing through the blast furnace furnace, The amount of air blown from the tuyere when reaching the upper region of the morning glory part from the lower part of the blast furnace belly part, from the balance between the buoyancy of the air blown from the tuyere and the weight of the charge A blast furnace blow-off operation method characterized by switching from the obtained air blowing amount to the limit air blowing amount or less.
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