JP3465718B2 - 高炉における炉芯コークス更新速度の制御方法 - Google Patents

高炉における炉芯コークス更新速度の制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炉芯コークスの更新速
度を管理して、高炉の冷え込み等の事故を防止する高炉
操業法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高炉の炉芯コークスの更新速度を制御し
て、炉芯を常に適正な性状に保つことは、高炉の冷え込
み防止という観点から重要である。高炉炉芯コークスの
更新速度の制御方法としては、(1) 特開昭64−652
08号公報に開示されているように、高炉軸心装入用固
体還元剤(コークス)中にトレーサーとしてたとえば石
油コークスを含有させて高炉内に装入し、そのトレーサ
ーの高炉内滞留時間から炉芯コークスの更新時間を判断
し、高炉軸心装入用コークスの装入領域を決定する方法
や、(2) 特開平5−70813号公報に開示されている
ように、炉芯の活性度を炉芯コークスの粒度構成、灰分
の量、未溶融の銑鉄量、未溶融のスラグ量、コークス履
歴温度より判断して炉芯をガス又はプラズマトーチによ
り加熱燃焼させ、炉芯コークスを更新する方法がある。
【0003】しかしながら、特開昭64−65208号
公報の方法では、高炉炉頂での軸心装入コークスの装入
領域を変更するだけでは、炉芯コークスの一部は更新さ
れるが、必ずしも短期間で、炉芯の活性度が改善され、
操業の安定性が回復するとは限らないという問題点があ
った。また、炉芯更新時間を判定するために用いるトレ
ーサーコークスに関しては、コークス中にトレーサーを
含有させたり、あるいはトレーサー濃度の異なるコーク
スを用いるが、これらの特殊なコークスを製造すること
は経済的にも負担が大きく、濃度の異なるトレーサーを
多数取り扱うことは煩雑な操作を伴い、現状の設備のま
までは十分に対応できない場合が多かった。
【0004】さらに、炉芯コークス中のトレーサーコー
クス濃度を求めるのも組織分析、組成分析等の分析手段
に頼らざるを得ず、そのための事前処理等を含めると多
大な時間および工数を要した。従って炉芯が不活性とな
っていた場合でも操業アクションが遅れるという問題点
があった。また、特開平5−70813号公報の方法で
は、炉芯の加熱装置などの特殊で高価な装置を備える必
要があり、経済的でないと共に、操炉管理上、多大の負
荷がかかるという欠点があった。さらに、円周方向にわ
たって炉芯コークスの活性度のアンバランスが生じてい
れば、高炉全周にわたって該装置が必要となり、一般に
は実施困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のよ
うな問題点を解消し、すなわち、 (1) 炉芯コークスの更新時間を判定する方法としては、
(a)トレーサを含有する特殊なコークスを多量に製造し
たり、(b)トレーサー濃度の異なるコークスを多数準備
したり、(c)該トレーサの濃度を求める手段に多大な時
間および工数を要したり、することなく、 (2) さらに、炉芯コークスを更新する方法としては、
(a)炉芯の加熱装置などの特殊で高価な装置を多数備え
る必要がなく、経済的で、かつ操炉管理上の負荷も少な
く、(b)確実に、短期間で、炉芯の活性度が改善され、
操業の安定性を回復することができる高炉における炉芯
コークス更新速度の制御方法を提供することを目的とす
るものである。
【0006】
【課題を解決する手段】この発明は、コークスの炉頂中
心装入をおこなう高炉操業において、休風時に休風前の
操業の炉芯コークスの更新時間を判定し、該判定時間が
所定の基準更新時間より長い場合に、休風後の炉頂中心
に、休風前の装入コークスより強度の強い、コークスま
たは成形コークスを装入することを特徴とする高炉にお
ける炉芯コークス更新速度の制御方法であり、またこの
発明においては、休風時に休風前の操業の炉芯コークス
の更新時間を判定するに際して、休風前の所定の基準更
新時間に高炉炉頂中心に成形コークスをトレーサーとし
て装入し、休風時に炉芯コークスをサンプリングするこ
とで更新時間を容易に求めることができる方法である。
【0007】
【作用】本発明は、休風前の炉芯コークスの更新時間を
判定する部分とその結果に応じて中心装入するコークス
品質を適正に変更し、炉芯および炉床の不活性部分を解
消する部分よりなる。まず、炉芯の更新時間の判定につ
いて説明する。
【0008】炉芯の不活性状態とは、炉芯を構成するコ
ークス充填層の空隙率が小さくなり、通気および通液抵
抗が上昇した状態である。図3(a)には炉芯活性時
の、(b)には炉芯不活性時の溶銑の流れを摸式的に示
す。炉芯活性時は炉芯コークスの粒径および空隙率も大
きいので、溶銑が炉芯を流れ、浸炭反応によって炉芯コ
ークスを消費するので、炉芯コークスの更新速度が速く
なる。
【0009】一方、炉芯不活性時は、炉芯コークスの粒
径および空隙率が小さいので、溶銑が炉芯を流れにくく
なるので、溶銑による浸炭反応が少なく、コークス消費
速度が低下するため、炉芯コークスの更新速度は遅くな
る。従って、炉芯コークスの更新速度は炉芯の活性度を
示す指標となる。すなわち、炉芯コークスの更新速度が
遅い場合には、炉芯および炉床が不活性となっているこ
とを示す。
【0010】図4は炉芯コークスの更新時間と出銑滓の
悪化を原因とする減風の頻度との関係を示したものであ
る。炉芯コークスの更新時間がこの例では4日以上と遅
くなると出銑滓の悪化による減風頻度が増加し、明らか
に炉床の不活性化が起こっている。この様に、炉芯コー
クスの更新時間はその不活性度を良く表す。
【0011】休風開始時刻より以前で、所定の基準炉芯
コークス更新時間前から高炉炉頂中心にトレーサーとし
ての成形コークスを装入し、休風開始直後に、たとえば
羽口コークスサンプラー等を用いて炉芯コークスを採取
し、炉芯コークス中に成形コークスが所定の割合検出さ
れれば、炉芯コークスの更新時間は所定の基準炉芯コー
クス更新時間以下であったと判定できる。
【0012】逆に、上記方法で炉芯コークス中に成形コ
ークスが検出されなければ、炉芯コークスの更新時間は
所定の基準炉芯コークス更新時間を超える長時間である
と判定できる。ここで、成形コークスをトレーサーとし
て用いることが望ましい。その理由は、成形コークスと
通常高炉操業に用いられる室炉コークスとは、組成分析
等の煩雑な分析手段に頼らなくとも、目視で見分けが可
能なことからくる。
【0013】正常な高炉操業時の炉芯コークスの更新時
間は、高炉の形状、内容積あるいは操業度(生産速度)
によって変化するので、一概に決定できないが、内容積
3000〜5000m3 の高炉では、大略2〜5日程度
である。実際には、各高炉毎に異なるので、例えば図4
のような解析により、事前に調査し、把握しておく必要
がある。
【0014】図4の例では、炉芯更新時間が4日以下で
あれば問題ないので、これを基準の炉芯コークス更新時
間とし、休風の4日前より成形コークスをトレーサーと
し、炉芯コークス更新時間を判定すれば良い。ここで、
サンプラー等を用いて採取した炉芯コークス中に混在す
る成形コークスが10%以上の場合を炉芯コークスの更
新時間が所定の基準炉芯コークス更新時間以下であった
と判定した。
【0015】また、上記の例では、炉芯コークスの更新
時間即ち炉芯の活性度を出銑滓の悪化を原因とする減風
頻度で説明したが、炉芯および炉床の活性度を示す指
数、例えば炉下部の通気性でも、他のそのような指標で
も良い。次に、炉芯の不活性部分の解消方法について説
明する。前述の炉芯コークスの更新時間の測定により、
炉芯コークスの更新時間が所定の基準更新時間よりも遅
いと判定された場合には、コークスの強度、好ましく
は、耐摩耗粉化性を示す指数であるタンブラー強度TI
6 400が休風前の装入コークスのTI6 400より大きいコー
クスを休風後の炉頂中心に装入する。
【0016】その際、中心装入するコークスのTI6 400
を増加させるためには、コークス炉において、特殊な配
合の石炭を用いるか、操業条件を変更して、作り分ける
必要があり、その期間はなるべく短期間の方が望まし
い。TI6 400が高い方が短期間で炉芯、炉床の不活性が
解消できるのは、新たに炉芯・炉床に供給されたコーク
スから発生する粉の量が減少する一方、粉の消費量は変
わらないので、トータルとして粉が減少し始めるからで
ある。
【0017】このような状態が継続すれば、通気・通液
性が徐々に改善され、炉芯に溶銑が流れやすくなり、浸
炭反応によって、粉の消費速度を速めるという効果で炉
芯・炉床の不活性の解消期間が短縮される。この方法で
は、中心に装入するコークスとしては、室炉コークスで
も成形コークスでも、いずれでもよい。
【0018】一般に、成形コークスは室炉コークスより
も耐摩耗性を示すタンブラー強度TI6 400が2〜3%高
く、粉発生量が少ないので、炉芯・炉床の不活性を短期
間で解消できる。上記した操業法の一例として、耐摩耗
粉化性を示す指数であるタンブラー強度TI6 400を8
4.0%で操業していた場合の例を図5に示す。
【0019】その際、毎月1回炉芯更新速度の測定を行
っており、ある時点で炉芯コークスの更新時間が遅くな
ったと判定された直後よりは中心装入コークスのTI6
400を84.0%から84.5%に増加させた場合とT
6 400を84.0%から85%に増加させた場合の出銑
滓悪化に由来する減風頻度の推移を図6に示した。TI
6 400を84.0%から84.5%に増加させた場合、出
銑滓悪化を解消するまでに約3ケ月を要したのに対しT
6 400を84.0%から85.0%に増加させた場合に
は、出銑滓悪化は約1ケ月で解消した。
【0020】TI6 40084%超のコークスを中心装入す
ることにより、コークスの粉化が低下し、炉芯および炉
床に供給されるコークスの通気および通液性を高めるこ
とができるので、炉芯、炉床の不活性を解消したと考え
られる。上記の例では、中心装入するコークス強度の望
ましい閾強度値はTI6 400で85%であったが、他の閾
強度値においては、(1) 破壊強度 DI15 30 で95
%以上、(2) 摩耗強度 DI15 150 で86%以上、
(3) 反応後強度 CSR で60%以上、が炉芯不活
性時に中心装入するコークスが必要とすべき強度とその
閾値を示す場合もあった。
【0021】いずれにしろ炉芯不活性時に、炉頂中心
に、上記したような強度因子と閾強度値を指標として、
より強度の強いコークスを装入することが重要であっ
た。
【0022】
【実施例】本発明の実施例を内容積4000m3 の高炉
において、出銑比1.9で操業している期間の例で説明
する。また、この間、室炉コークスの中心装入を実施し
ていた。事前の検討により、基準の炉芯更新時間は4日
間であった。
【0023】従って予定された休風の4日前より中心装
入していた室炉コークスを成形コークスに全量切り替え
た。中心装入は鉱石を装入する直前に行い、中心部での
成形コークスと室炉コークスの重量比は50:50とな
るようにした。因みに、この場合のコークスの炉頂中心
装入とは、鉱石装入の後、ほぼ均一に室炉コークスを装
入し、引き続き炉頂中心に成形コークスを装入する方式
を指す。
【0024】休風時に羽口レベルの炉中心部においてコ
ークスを採取し、粒径30mm以上のコークスについて
成形コークスと室炉コークスを分離し、各重量を測定し
た。成形コークスと室炉コークスの見分け、分離は非常
に簡単であり、分離および秤量は30〜60分程度でで
きるため、すぐに結果が得られた。休風は毎月実施し
た。図1には、休風時に羽口レベルの炉中心部において
サンプリングしたコークス中の成形コークスの重量割
合、出銑滓の悪化による減風の頻度および次式により算
出した炉下部における通気抵抗指数Kを示す。
【0025】 K={(P1 +1033)2 −(P2 +1033)2 }/VBOSH 1.7 ここで、P1 、P2 は羽口前およびボッシュ部における
炉内圧力(g/cm2-G)を、VBOSHはボッシュガス量
(Nm3/min )を示す。図1は本発明の実施例を示すもの
で、第3月において炉芯部の成形コークス比率が0%と
なり、炉芯更新時間が基準よりも長くなったことを示し
ている。
【0026】そこで、中心装入コークスのTI6 400を8
4.0%の室炉コークスから85.0%の室炉コークス
に変更したところ、第4月には炉芯更新時間は基準以下
となった炉床および炉芯の活性状態を示す。出銑滓の悪
化による減風頻度およびKも炉芯更新時間に呼応した動
きをしており、本発明により炉芯、炉床が確実に活性化
されたことを示している。
【0027】図2は、本発明の他の実施例を示すもの
で、炉芯不活性時の中心装入コークスに成形コークスを
用いた例である。使用した成形コークスの性状を表1に
示す。中心装入コークスに成形コークスを用いた場合で
も、炉芯・炉床の不活性状態は1ケ月以内で解消するこ
とができた。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明は、例えば、成形コークスをトレ
ーサーとして用い、炉芯の更新時間を判定し、炉芯の更
新速度が遅い場合には中心装入コークスの強度、例えば
タンブラー指数TI6 400を大きくし、又は中心装入コー
クスに強度の強い成形コークスを用いたもので、安価に
しかも早く炉芯および炉床の不活性状態を解消すること
ができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すグラフである。
【図2】本発明の実施例を示すグラフである。
【図3】羽口近傍の炉芯の溶銑流を示す模試図で、
(a)は炉芯活性時のもの、(b)は炉芯不活性時のも
のである。
【図4】炉芯コークス更新時間と減風頻度との関係を示
すグラフである。
【図5】本発明の作用効果を示すグラフである。
【図6】本発明の作用効果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 當房 博幸 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (72)発明者 武田 幹治 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平7−150209(JP,A) 特開 平6−108126(JP,A) 特開 平6−122913(JP,A) 特開 平3−24209(JP,A) 特開 平6−122908(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21B 5/00 311

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コークスの炉頂中心装入をおこなう高炉
    操業において、休風時に休風前の操業の炉芯コークスの
    更新時間を判定し、該判定時間が所定の基準更新時間よ
    り長い場合に、休風後の炉頂中心に、休風前の装入コー
    クスより強度の強い、コークスまたは成形コークスを装
    入することを特徴とする高炉における炉芯コークス更新
    速度の制御方法。
  2. 【請求項2】 休風時に休風前の操業の炉芯コークスの
    更新時間を判定するに際して、休風前の所定の基準更新
    時間に高炉炉頂中心に成形コークスをトレーサーとして
    装入し、休風時に炉芯コークスをサンプリングすること
    を特徴とする請求項1記載の高炉における炉芯コークス
    更新速度の制御方法。
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