JP2694588B2 - 高炉の操業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、予定休風毎に炉芯部状
態を測定し、送風立ち上げ毎に炉芯部を定常状態に復元
する高炉の操業方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鉄用高炉は大量の銑鉄を生産でき、し
かも熱効率が９０％と高い。このため現在でも銑鉄製造
の主流を維持している。しかし高炉は、巨大な向流移動
層であるために生産性、生産弾力性等の制御性が必ずし
も良くないという弱点があり、安定した生産量、溶銑品
質の確保のためにより一層の制御性向上が望まれてい
る。高炉操業過程において好ましくない条件下での操
業、たとえば水分の高い焼結鉱とかコークス等の原料が
装入されたり、また、塊鉱石等の粉化し易い低品位の原
料が装入される場合、あるいはコークス強度が低下する
場合、また、高微粉炭比でたとえばコークス比３００ｋ
ｇ／ｔ以下の低コークス比でしかもＯ／Ｃ（鉱石／コー
クス）が５以上といった高Ｏ／Ｃ操業の場合等では、炉
芯部の通気性・通液性の確保が困難になり易い。このよ
うな場合においても、安定操業ができる制御技術の確立
が望まれている。

【０００３】上記炉芯部の通気性・通液性の確保が困難
になり易い状態となった場合の従来の炉況回復制御方法
としては、たとえば特開昭６３−２１０２０８号で開示
されているように、高炉内ゾンデを挿入し、検知された
情報から炉芯の活性度を判断し、その値が管理基準を超
えた場合に装入物分布、コークス比、炉熱アクション等
を変更する方法、すなわち、送風温度や燃料比を上げて
操業する方法が一般的な方法として知られている。

【０００４】また、上記した炉芯部の通気性回復操作と
はその目的が異なるが、炉芯部の偏りを修正する方法と
して、高炉羽口から微粉炭、コークス粉、フェロシリコ
ン粉等の発熱性粉体を吹き込み、そのレースウェイに面
した炉芯部を溶解する方法が特開昭６０−４３４１０号
で開示されている。

【０００５】また、特開平３−２６０００４号には、高
炉炉況悪化時、長期休風実施時において、送風開始前に
高炉羽口より加熱掘削ランスを挿入して炉芯に通気孔を
開孔し、この通気孔から炉芯内に熱風を導入する炉芯加
熱方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】高炉内の装入物は数時
間で炉内を通過するのに対して、炉芯部の塊コークスは
数日間を要して入れ替わるものと推定されている。炉芯
部に高温の炉内ガスが十分流れている間は炉芯部が活性
状態にあるので問題ないが、前記したように炉芯部内コ
ークス粉率上昇などで炉芯部の通気性が悪化してガスが
流れなくなると、炉芯部が冷え込むことになる。上記炉
芯部の通気性・通液性が悪化する要因は炉芯部のある特
定帯域のコークス粒度が異常に小さくなったり、コーク
ス中の灰分が滞留したり、さらには羽口部から吹き込ん
だ微粉炭から発生する未燃チャーとか灰分が炉芯表層部
に堆積した状態となっていることが考えられる。

【０００７】上記のような状態において、上記特開昭６
３−２１０２０８号とか特開昭６０−４３４１０号の方
法を採用し、送風温度を高めたりあるいは発熱性粉体を
吹き込むと炉芯表層面部は高温に維持できるものの炉芯
部に熱風が安定的に供給できない限り炉芯部内温度は上
昇せず、炉芯部が入れ替わって炉況が回復するのに長時
間かかるという問題がある。

【０００８】この不活性状態の炉芯部を上記外部加熱法
より短時間に定常状態の通気性・通液性に回復させる上
記特開平３−２６０００４号を実施する場合、炉芯部の
複数箇所の特性の測定、あるいは複数の通気孔を穿設す
る操作に相当に時間を要する。また、上記各種プローブ
の挿入操作のための駆動力は炉芯部の活性度が低下して
いる程、強力な駆動力を必要とし、また、上記各種プロ
ーブの挿入操作はその安全上、対象高炉を休風すること
となり、この間高炉の生産性は低下するという問題があ
る。

【０００９】よく知られているように、高炉設備は、た
とえば３０日毎とか４５日毎に定期的な予定休風を実行
している。この定期的な予定休風は高炉本体および付帯
設備の整備あるいは生産調整のために十数時間ないし２
４時間程度の休風を行なうものである。この予定休風時
の整備作業としては、たとえば装入装置、炉本体、羽口
部のメンテナンス、マッドガン、開口機等の周辺機械の
メンテナンスおよび集塵機、熱風炉等の付帯設備等のメ
ンテナンス等があり、これらの整備作業は計画通りに実
行され、休風時間を最小にして生産効率を高めることが
望まれている。

【００１０】一方、上記した炉芯部の変調は急激に発生
するものでなく、前記した原因が順次蓄積して徐々に変
調を来たすものであり、連続的あるいは定期的に炉芯部
の状況を把握し、炉況変調の兆候の段階でそれを解消す
ることが望まれている。上記したような問題を解決すべ
く本発明者等は鋭意開発を進めた結果、高炉毎に設定さ
れる定期的な予定休風毎に、高炉設備の整備作業とプロ
ーブ挿入関連操作の類似作業時間を共有することによっ
て予定休風時間の延長を解消して炉芯部状況を把握し、
休風後の送風立ち上げから定常操業状態への移行を短時
間に達成する方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、高炉
炉芯部の特性を測定して炉芯部状態を判定し、炉芯部に
通気孔を設け熱風を供給して加熱するに際して、定期的
な予定休風毎に所定の複数の羽口部を介して５０〜２０
０ｍｍの外径を有するプローブを用いて炉芯部の特性を
測定して炉芯部状態を判定すると共に、上記測定時に形
成した孔を立ち上げ送風時の通気孔とすることを特徴と
する高炉の操業方法である。

【００１２】また本発明は、上記予定休風時の羽口部整
備作業と並行して、４ヵ所以上の羽口を介して炉芯部の
特性を測定することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明は、高炉毎に定める定期的な予定休風、
たとえば３０日毎とか４５日毎とか６０日毎という間隔
で設定する予定休風毎に、所定の複数の羽口部を介して
炉芯部の特性を測定するので、炉芯部で発生しているか
も知れない変調の兆候を、長期的な特性値の比較のもと
で現状の炉芯部状態を把握することができる。また、上
記複数の羽口を介して５０〜２００ｍｍの外径を有する
プローブを用いて炉芯部の特性、たとえば測温とか炉芯
構成物のサンプリング等によって測定するので、炉芯部
の特性値が把握できると共に炉芯部に形成された５０〜
２００ｍｍ径の孔は休風状態であると長時間その原型に
近い状態で保持されるのでその後の送風立ち上げ時の送
風の通気孔として機能させることができる。

【００１４】また、上記特性値の測定用プローブの羽口
部への挿入に際しては、送風支管の下流側に設けられて
いるブローパイプは取り外す必要があり、さらに使用す
る測定用プローブの外径によっては羽口を取り外す必要
があるが、上記予定休風時の羽口部整備作業時のブロー
パイプ、羽口の取り外し作業を共有することにより、特
性値の測定用プローブの挿入の準備作業を省略できるの
で、予定休風時間を特性値測定操作によって延長するこ
とがない。また、４ヶ所以上の羽口を介して炉芯部の特
性を測定するので、測定面における分布として特性を把
握でき、しかも送風立ち上げ時の炉芯部の内部加熱用の
通気孔として必要な個数が確保できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。本発明は、高炉毎に予設定する予定
休風、たとえば３０日毎とか４５日毎とか６０日毎等の
定期的な予定休風毎に、炉芯部の複数箇所の特性を測定
する。この予定休風の間隔は短いほど、長期的なデータ
が多数蓄積されるので好ましいが、休風自体が高炉の生
産効率を低下させる原因であり、生産計画および高炉設
備の予防保全計画にもとづいて特定高炉に最適な間隔を
設定することができる。

【００１６】上記炉芯部の特性の測定法としては、図１
の高炉下部の断面図に示すような態様の公知の手段を適
用することができ、たとえば、熱電対を内装した測定用
プローブ１を羽口部５を介して直接炉芯部７に挿入して
測温する方法、鋼製の中空パイプで構成した測定用プロ
ーブ１を上記同様に炉芯部７に挿入して炉芯コークスを
採取し、そのコークスの履歴温度ならびに粉率（たとえ
ば、各測定部位における３ｍｍ以下のコークスの割合が
１０％以上となると、炉芯部での通気性は悪化）を直接
測定する方法、あるいは上記コークスサンプリングと同
様に採取されたスラグの組成、たとえばＡｌ₂ Ｏ₃ ／Ｃ
ａＯの値と高炉へ装入された平均スラグ組成Ａｌ₂ Ｏ₃
／ＣａＯと比較することにより、炉芯部の活性化度を間
接的に判定する方法、あるいは羽口部から測定用プロー
ブ１を挿入する時の挿入抵抗値から炉芯部の活性度を判
定する方法等の測定手段が採用できる。

【００１７】図１においては、１は測定用プローブ、２
は測定用プローブ１の押し込み装置、３は熱風を羽口に
供給する環状管、４は送風支管、５は羽口で、この送風
支管４と羽口５との間には点線で示しているように、ブ
ローパイプ６が配置されているものであり、測定用プロ
ーブ１を炉芯部７内へ挿入するに際しては取り外してい
る。なお、大径の測定用プローブ１を用いる場合には、
羽口５も取り外すものである。

【００１８】上記炉芯部の特性の測定に際しては、１個
の羽口部の取り外しおよび取付け作業に２０〜３０分を
要するが、前記したように本発明は、予定休風時の羽口
整備作業において、整備対象の羽口部のブローパイプ６
を取り外すと共に、整備対象外であるが測定対象である
羽口部のブローパイプ６を取り外しておき、また各羽口
部を組み立てるまでの間に測定用プローブ１の挿入、測
定操作を実行することにより一つの羽口での所要時間は
約５分で実施できる。また、２台の押し込み装置２を用
いると、該装置２の移動設置に要する時間約１０分を含
めて約２０分で４箇所の羽口部からの測定が実施でき
る。

【００１９】本発明は上記各種特性値の測定に用いる測
定用プローブとして、その外径が５０〜２００ｍｍのプ
ローブを用いるものである。上記プローブの外径は挿入
し易さの点からは細い程挿入抵抗を軽減できるが、測定
操作によって炉芯部に形成された孔をその後の送風立ち
上げ以降における熱風の通気孔として機能させるために
は、その外径は５０ｍｍ以上とするものである。またプ
ローブの外径は大きい程通気孔として効果的に機能する
が、大きくなる程炉芯部への挿入抵抗が増大し、挿入時
の座屈問題等の点から外径２００ｍｍまでとするもので
ある。

【００２０】上記炉芯部へ測定用プローブを挿入する態
様としては、たとえば５０ｍｍ径の測温用プローブをそ
の先端部に鋼製キャップを設けた状態で炉芯部に押し込
んで所定位置まで挿入し、その後該プローブを少し後退
させることで鋼製キャップを外し、その位置で測温後一
定距離後退させた位置で測温する方法、あるいはたとえ
ば２００ｍｍ径の鋼製中空パイプを所定の押圧力で所定
位置まで挿入しながら炉芯構成物を中空パイプ内に取り
込み、該中空パイプで挿入部位の炉芯部構成物を抜き出
してサンプリング孔を構成しておき、その直後に熱電対
を内装したたとえば３０ｍｍ径の測温用プローブを孔内
に挿入して、該孔内の複数位置での測温を速やかに実施
する方法、あるいは大径の中空パイプの一外面に小径の
測温パイプを添わせた状態で炉芯部に押し込んで所定位
置まで挿入した後、後退しながら測温すると共に炉芯構
成物をサンプリングする方法等が採用できる。

【００２１】上記炉芯部へ測定用プローブを挿入する位
置としては、羽口部の水平断面のほぼ等間隔に４箇所以
上とすることにより、各測定値の比較により羽口部の水
平断面上における特性、たとえば温度が分布として把握
できる。この測定用プローブの挿入箇所が多くなればな
るほど上記特性の分布は精密となり、また送風立ち上げ
以降において熱風の通気孔として効果的に機能するの
で、速やかに定常操業状態に復帰させることができるも
のである。しかし本発明は予定休風時の羽口部整備作業
と並行して特性の測定操作を行なうことによって、すな
わち羽口部整備のための送風支管の下流側に配置されて
いるブローパイプおよび羽口の取り外し作業と羽口およ
びブローパイプの取付け作業の間に炉芯部への測定用プ
ローブ挿入操作を行なうことにより、炉芯特性の測定操
作の準備作業である上記ブローパイプ、羽口の取り外
し、取付け作業の相当の部分を省略せんとするものであ
り、設定された予定休風時間および羽口整備個数等を踏
まえて決めることが望ましい。

【００２２】図２は高炉羽口部の４方向から、外径６０
ｍｍの測温プローブを挿入し、炉芯部の温度を測定する
場合で（ａ）図は測定点を（ｂ）図は測定結果を示して
いる。羽口先端１．５ｍから３ｍの位置の温度を測定範
囲とし、今回は２．５ｍの位置の温度（（ｂ）図点線
Ａ）で評価した。図３は高炉解体結果にもとづく炉芯温
度とスラグ粘度の関係を示すグラフであるが、上記測温
結果から、たとえば、測温値が１４００℃以下になると
溶滓の推定粘度が１０ポイズ以上となるので炉芯部での
通液性は低下していると判定できる。また、各部位の測
温値の比較によって不活性域の範囲を推定することがで
きる。

【００２３】予定休風後送風立ち上げ、通常操業を行な
った過程で特に異常は認められず、１ヵ月後の予定休風
時に同一羽口について上記同様の測定をした結果は図２
（ｂ）の実線Ｂに示すように、各羽口に対応する炉芯温
度は低かったＮｏ．２羽口部（図２（ａ））も１４００
℃以上に改善されており、Ｎｏ．２羽口部の測温プロー
ブ挿入によって形成された孔は予定休風後の送風立ち上
げ時に通気孔として寄与したものといえる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、高炉操業において予定
休風毎に複数箇所の炉芯特性を測定し、その測定結果で
炉芯部状況を把握すると共に該測定によって炉芯部に形
成した孔を休風後の送風立ち上げ時の熱風の通気孔とす
るので、炉芯温度を上げたり炉芯内コークス粉率を低下
させることにより高炉炉芯部を速やかに活性化させるこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炉芯部の特性の測定態様の概要説明図

【図２】（ａ）は高炉円周方向複数箇所の炉芯温度測定
点を示す図で、（ｂ）はその測定結果を示すグラフ

【図３】炉芯温度とスラグ粘度の関係を示すグラフ

【符号の説明】

１ 測定用プローブ ２ 押し込み装置 ３ 環状管 ４ 送風支管 ５ 羽口 ６ ブローパイプ ７ 炉芯部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一田 守政 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平２−80503（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉炉芯部の特性を測定して炉芯部状態
   を判定し、炉芯部に通気孔を設け熱風を供給して加熱す
   るに際して、定期的な予定休風毎に所定の複数の羽口部
   を介して５０〜２００ｍｍの外径を有するプローブを用
   いて炉芯部の特性を測定して炉芯部状態を判定すると共
   に、上記測定時に形成した孔を立ち上げ送風時の通気孔
   とすることを特徴とする高炉の操業方法。
2. 【請求項２】 予定休風時の羽口部整備作業と並行し
   て、４ヵ所以上の羽口を介して炉芯部の特性を測定する
   ことを特徴とする請求項１記載の高炉の操業方法。