JP7063159B2 - Quality control method for coke for blast furnace - Google Patents
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Description
本発明は、高炉に装入されるコークスの品質を管理する方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling the quality of coke charged into a blast furnace.
高炉では、通常、高炉内部に層状に装入される鉄原料(焼結鉱や鉄鉱石)とコークスに対して高炉の下方から熱風を供給し、熱風とコークスの反応により還元ガスを生成させる。そして、生成した還元ガスにより、鉄原料を金属鉄に還元し、溶融状態の銑鉄を製造している。 In a blast furnace, hot air is normally supplied from below the blast furnace to iron raw materials (sintered ore and iron ore) and coke charged in layers inside the blast furnace, and a reducing gas is generated by the reaction between the hot air and coke. Then, the iron raw material is reduced to metallic iron by the generated reducing gas to produce molten pig iron.
高炉下部の高温帯において、コークスは、唯一の固体である。このため、高炉における通気性や通液性は、高温帯におけるコークスの性状に依存する。例えば、高温帯のコークスが粉化すると、通気性や通液性が悪化し、高炉の操業不調が生じる。従って、高炉の操業では、コークスの品質を適切に評価し、コークスの品質を管理することが重要である。 In the high temperature zone at the bottom of the blast furnace, coke is the only solid. Therefore, the air permeability and liquid permeability in the blast furnace depend on the properties of coke in the high temperature zone. For example, when coke in a high temperature zone is pulverized, air permeability and liquid permeability deteriorate, and blast furnace operation malfunction occurs. Therefore, in the operation of the blast furnace, it is important to properly evaluate the quality of coke and control the quality of coke.
品質管理を行うコークスは、コークスがコークス炉から押し出されて高炉に装入される前までの搬送経路の途中で採取することが一般的である。コークスの品質を管理するためには、この管理指標が決められるが、高炉内の通気性と相関があると考えられている、コークスの平均粒子径やドラム強度指数が管理指標として用いられている。そして、高炉毎の過去の操業実績を考慮することにより、管理指標として、コークスの平均粒子径の下限値や、コークスのドラム強度指数の下限値を経験的に決めている。 The coke for quality control is generally collected in the middle of the transport route before the coke is extruded from the coke oven and charged into the blast furnace. This control index is determined to control the quality of coke, but the average particle size of coke and the drum strength index, which are considered to correlate with the air permeability in the blast furnace, are used as control indexes. .. Then, by considering the past operation results of each blast furnace, the lower limit of the average particle size of coke and the lower limit of the drum strength index of coke are empirically determined as management indexes.
コークスの品質管理において、採取したコークスの平均粒子径及びドラム強度指数が管理指標を満たさないときには、コークスの製造条件が変更される。例えば、強粘結炭の配合割合を増やしたり、粘結材の添加量を増やしたりすることにより、コークスの品質を向上させるようにしている。 In coke quality control, when the average particle size and drum strength index of the collected coke do not meet the control index, the coke manufacturing conditions are changed. For example, the quality of coke is improved by increasing the blending ratio of strong coking coal and increasing the amount of coking material added.
なお、特許文献1には、貯鉱槽出側の鉱石粒径、貯骸槽出口側のコークス粒径から装置固有の粒径低下率、各粒子の強度に応じた補正係数を用いて、炉内の装入物粒径を推定し、鉱石/コークスの調和平均径の比率を所定値以上に管理する粒度管理方法が開示されている。
In
管理指標は、高炉毎の過去の操業実績に基づいて経験的に決められているだけであるため、コークスの平均粒子径やドラム強度指数が管理指標を満たしていても、高炉内の通気性が悪化してしまうことがある。また、コークスの平均粒子径やドラム強度指数が管理指標を満たしていなくても、高炉内の通気性が悪化していないことがあり、この場合には、オーバースペックのコークスを製造していることになりコスト悪化を招いている。コークスの性状は日々変動するため、管理指標を経験的に一義的に決めることは、コークスの品質を日常的に管理する上では好ましくない。 Since the control index is only empirically determined based on the past operation results of each blast furnace, even if the average particle size of coke and the drum strength index meet the control index, the air permeability in the blast furnace remains. It may get worse. In addition, even if the average particle size of coke and the drum strength index do not meet the control index, the air permeability in the blast furnace may not have deteriorated. In this case, over-engineered coke must be manufactured. This has led to cost deterioration. Since the properties of coke fluctuate daily, it is not preferable to determine the management index empirically and uniquely in order to control the quality of coke on a daily basis.
なお、特許文献1に記載の発明においては、炉内の装入物粒径を推定する際に装置固有の粒径低下率が必要であるが、この値は高炉火入前の填充時の炉内の装入物をサンプリングして得なければならず、稼働中の高炉には適用できない。
In the invention described in
そこで、本願発明は、コークスの品質を日常的に管理する上で、適切な管理を行うことができる高炉用コークスの品質管理方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a quality control method for coke for blast furnace, which can appropriately control the quality of coke on a daily basis.
本発明は、高炉に装入されるコークスの品質を管理する品質管理方法である。まず、生地強度が同一であるとしたときのコークス粉化モデルを用いて、コークスの平均粒子径及び強度指数の相関関係を予め求め、コークスの強度指数が、この相関関係においてコークスの平均粒子径に対応する強度指数以上であることをコークスの品質を管理するための管理指標として定める。この相関関係では、平均粒子径が大きいほど、強度指数が低い。そして、高炉にコークスを搬送する搬送経路の途中で採取されたコークスの平均粒子径及び強度指数を測定し、この平均粒子径及び強度指数が管理指標を満たすか否かを判別する。 The present invention is a quality control method for controlling the quality of coke charged into a blast furnace. First, using a coke pulverization model assuming that the dough strengths are the same, the correlation between the average particle size of coke and the strength index is obtained in advance, and the strength index of coke is the average particle size of coke in this correlation. It is defined as a management index for controlling the quality of coke that it is equal to or higher than the strength index corresponding to. In this correlation, the larger the average particle size, the lower the intensity index. Then, the average particle size and strength index of coke collected in the middle of the transport path for transporting coke to the blast furnace are measured, and it is determined whether or not the average particle size and strength index satisfy the control index.
強度指数がドラム強度指数である場合、上記相関関係は、下記式(I)で表すことができる。 When the intensity index is the drum intensity index, the above correlation can be expressed by the following formula (I).
上記式(I)において、MSは平均粒子径(mm)であり、DIはドラム強度指数(%)であり、MS0は平均粒子径の基準値(mm)である。また、DI0は、ドラム強度指数の基準値(%)であり、αは係数である。上記式(I)に示す係数αは、例えば、-0.07とすることができる。 In the above formula (I), MS is an average particle size (mm), DI is a drum strength index (%), and MS 0 is a reference value (mm) of the average particle size. Further, DI 0 is a reference value (%) of the drum strength index, and α is a coefficient. The coefficient α shown in the above formula (I) can be, for example, −0.07.
上記式(I)において、平均粒子径の基準値MS0は、高炉の操業が安定していたときの過去の操業実績から決められた平均粒子径の下限値とすることができる。また、ドラム強度指数の基準値DI0は、高炉の操業が安定していたときの過去の操業実績から決められたドラム強度指数の下限値とすることができる。 In the above formula (I), the reference value MS 0 of the average particle size can be set to the lower limit value of the average particle size determined from the past operation results when the operation of the blast furnace is stable. Further, the reference value DI 0 of the drum strength index can be set to the lower limit value of the drum strength index determined from the past operation results when the operation of the blast furnace is stable.
一方、上記式(I)において、平均粒子径の基準値MS0は、高炉の通気抵抗指数が所定値以下であったときの平均粒子径とすることができる。また、ドラム強度指数の基準値DI0は、高炉の通気抵抗指数が所定値以下であったときのドラム強度指数とすることができる。 On the other hand, in the above formula (I), the reference value MS 0 of the average particle size can be the average particle size when the aeration resistance index of the blast furnace is equal to or less than a predetermined value. Further, the reference value DI 0 of the drum strength index can be a drum strength index when the ventilation resistance index of the blast furnace is equal to or less than a predetermined value.
本発明によれば、生地強度が同一であるコークスの平均粒子径及び強度指数の相関関係に基づいて定められる管理指標を用いることにより、コークスの品質を日常的に管理する上で、適切な管理を行うことができる。 According to the present invention, by using a control index determined based on the correlation between the average particle size and the strength index of coke having the same dough strength, appropriate control for daily control of coke quality is performed. It can be performed.
本発明の実施形態である高炉用コークスの品質管理方法について説明する。なお。高炉用コークスとは、高炉で用いられるコークスであり、以下、単にコークスという。 A quality control method for coke for blast furnace, which is an embodiment of the present invention, will be described. note that. Blast furnace coke is coke used in a blast furnace, and is hereinafter simply referred to as coke.
本実施形態の品質管理方法では、まず、コークスの生地強度が一定であるときのコークスの平均粒子径及び強度指数の相関関係を予め求める。そして、この相関関係によって特定される平均粒子径及び強度指数を、コークスの品質を管理するための管理指標の基準として用いる。具体的には、コークスの強度指数が上記相関関係において各平均粒子径に対応する強度指数以上であることが、コークスの品質を管理するための管理指標になる。 In the quality control method of the present embodiment, first, the correlation between the average particle size of coke and the strength index when the dough strength of coke is constant is obtained in advance. Then, the average particle size and the intensity index specified by this correlation are used as the standard of the control index for controlling the quality of coke. Specifically, when the coke intensity index is equal to or higher than the intensity index corresponding to each average particle size in the above correlation, it is a control index for controlling the quality of coke.
生地強度は、コークス本来の基質強度と気孔の影響とに依存する強度であり、亀裂や欠陥の影響には依存しない強度をいう。生地強度は、試料サイズを小さくすることによって亀裂や欠陥の影響を取り除いて測定された圧潰強度やブリネル硬さによって表され、基質強度はマイクロビッカース硬さによって表される。 The dough strength is a strength that depends on the original substrate strength of coke and the influence of pores, and is a strength that does not depend on the influence of cracks and defects. The dough strength is expressed by the crushing strength and the Brinell hardness measured by removing the influence of cracks and defects by reducing the sample size, and the substrate strength is expressed by the micro Vickers hardness.
生地強度が一定または同一であるとは、後述するコークス粉化モデルにおいては補正係数δが一定であることをいうが、必ずしも厳密に一致する必要はない。 The fact that the dough strength is constant or the same means that the correction coefficient δ is constant in the coke pulverization model described later, but it does not necessarily have to be exactly the same.
平均粒子径としては、例えば、質量平均径、算術平均径又はメジアン径を用いることができる。平均粒子径及び強度指数の相関関係を求めるときには、質量平均径、算術平均径及びメジアン径のうちのいずれか1つを特定しておけばよい。 As the average particle diameter, for example, a mass average diameter, an arithmetic average diameter, or a median diameter can be used. When determining the correlation between the average particle size and the intensity index, one of the mass average diameter, the arithmetic average diameter, and the median diameter may be specified.
コークスの強度指数とは、回転強度指数又は落下強度指数をいう。回転強度指数としては、例えば、JIS規定のドラム強度指数DI、ASTM規定及びJIS規定のタンブラー強度指数TI、ISO規定及びDIN規定のマイカム強度指数M又は、NF規定及びISO規定のイルシッド強度指数Iがある。落下強度指数としては、例えば、JIS規定のシャッター強度指数SIがある。平均粒子径及び強度指数の相関関係を求めるときには、ドラム強度指数DI、タンブラー強度指数TI、マイカム強度指数Mもしくはイルシッド強度指数I、又はシャッター強度指数SIのうちのいずれか1つを特定しておけばよい。 The coke strength index means a rotational strength index or a drop strength index. As the rotational strength index, for example, the drum strength index DI specified by JIS, the tumbler strength index TI specified by ASTM and the tumbler strength index TI specified by JIS, the Mycam strength index M specified by ISO and DIN, or the ilcied strength index I specified by NF and ISO are used. be. As the drop intensity index, for example, there is a shutter intensity index SI specified by JIS. When determining the correlation between the average particle size and the intensity index, specify one of the drum intensity index DI, the tumbler intensity index TI, the Mycam intensity index M or the ilcid intensity index I, or the shutter intensity index SI. Just do it.
以下の説明では、強度指数のうち、回転強度指数であるドラム強度指数DIを用いる。本明細書において、特記しない限り、ドラム強度指数DIは、JIS K2151に規定されるドラム強度指数DI150 15であり、ドラムの150回転後のコークスにおける粒子径15mm以上のコークスの質量百分率(%)である。ただし、ドラム強度指数DIを規定する粒子径は15mmに限るものではなく、例えば、後述するコークスの体積破壊によって発生する粉体の粒子径(6~15mm)を考慮すると、ドラム強度指数DIを規定する粒子径は6~15mmの範囲内の値であればよい。また、ドラムの回転数も150回転に限るものではなく、30回転やその他の回転数であってもよい。なお、タンブラー強度指数TIの場合には、タンブラー試験機で1400回転した後の6mmのふるい目上の質量百分率であるタンブラー強度指数TI1400 6を用いることができる。マイカム強度指数Mの場合にはM100 10、イルシッド強度の場合にはI500 10を用いるなどすることができる。さらにまた、同様の理由から、シャッター強度指数SIの場合にも、6~15mmのふるい目上の質量百分率を用いればよい。 In the following description, the drum strength index DI, which is a rotational strength index, is used among the strength indexes. Unless otherwise specified, the drum strength index DI is the drum strength index DI 150 15 defined in JIS K2151, and the mass percentage (%) of coke having a particle size of 15 mm or more in coke after 150 rotations of the drum. Is. However, the particle size that defines the drum strength index DI is not limited to 15 mm. For example, considering the particle size (6 to 15 mm) of the powder generated by the volume destruction of coke described later, the drum strength index DI is specified. The particle size to be formed may be a value within the range of 6 to 15 mm. Further, the rotation speed of the drum is not limited to 150 rotations, and may be 30 rotations or other rotation speeds. In the case of the tumbler strength index TI, the tumbler strength index TI 1400 6 , which is the mass percentage on the sieve of 6 mm after 1400 rotations in the tumbler tester, can be used. In the case of the Mycam intensity index M, M 100 10 can be used, and in the case of the ilcided intensity, I 500 10 can be used. Furthermore, for the same reason, in the case of the shutter intensity index SI, the mass percentage on the sieve of 6 to 15 mm may be used.
コークスのドラム強度指数DIは、コークスの平均粒子径や生地強度に依存するため、コークスの平均粒子径及びドラム強度指数DIの相関関係を求めるためには、コークスの生地強度が一定であり、粒度分布(すなわち、平均粒子径)だけが異なる複数種類のコークスを用意する必要がある。 Since the coke drum strength index DI depends on the coke average particle size and the dough strength, the coke dough strength is constant and the grain size is constant in order to obtain the correlation between the coke average particle size and the drum strength index DI. It is necessary to prepare multiple types of coke that differ only in the distribution (that is, the average particle size).
生地強度が一定である複数種類のコークスを用意することは一般的には困難であり、生地強度にばらつきがあるサンプルを用いて実験的にコークスの平均粒子径及びドラム強度指数DIの相関関係を求めても、平均粒子径及びドラム強度指数DIの相関関係を正確に表していることにはならず、管理指標の精度を確保する上ではあまりよくない。コークスのドラム試験を模擬した論理的シミュレーションによれば、生地強度を一定にした上で、コークスの平均粒子径及びドラム強度指数DIの相関関係を求めることができるため好ましい。本実施形態では、次に述べるコークス粉化モデルを利用することにより、コークスの平均粒子径及びドラム強度指数DIの相関関係を特定した。コークス粉化モデルは次に述べる方法に限定されず、例えば、有馬ら(鉄と鋼(1992),1101~1108頁)のモデルを用いてコークス粉化後の粒度分布を予測するなどしても良い。 It is generally difficult to prepare multiple types of coke with a constant dough strength, and the correlation between the average particle size of coke and the drum strength index DI was experimentally determined using samples with varying dough strength. Even if it is obtained, it does not accurately represent the correlation between the average particle size and the drum intensity index DI, and is not very good for ensuring the accuracy of the control index. According to a logical simulation simulating a coke drum test, it is preferable because the correlation between the average particle size of coke and the drum strength index DI can be obtained after keeping the dough strength constant. In this embodiment, the correlation between the average particle size of coke and the drum intensity index DI was specified by using the coke pulverization model described below. The coke pulverization model is not limited to the method described below, and for example, the particle size distribution after coke pulverization can be predicted using the model of Arima et al. (Iron and Steel (1992), pp. 1101-1108). good.
(コークス粉化モデル)
次に、コークス粉化モデルについて説明する。以下、コークス粉化モデルを用いて、品質管理の対象となるコークスサンプルの粒度分布からコークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIを算出する方法について説明する。
(Coke powdering model)
Next, the coke pulverization model will be described. Hereinafter, a method of calculating the average particle size MS of coke and the drum intensity index DI from the particle size distribution of the coke sample subject to quality control using the coke powdering model will be described.
まず、品質管理の対象となるコークスを、後述する搬送経路の途中で採取して、採取したコークスの初期粒度分布を測定する。初期粒度分布は、篩を用いて測定することができ、例えば、JIS Z8801に準じた篩を用いることができる。そして、初期粒度分布に、下記式(1)で表されるRosin-Rammler式を適用して、初期粒度分布を統計的に再現する。初期粒度分布は、篩を用いた測定結果であり、篩いサイズに応じてコークスの粒子径区分が規定されてしまう。そこで、粒子径区分の粗さを解消して連続的な粒度分布を得るために、Rosin-Rammler式を適用して、初期粒度分布を統計的に再現する。 First, coke subject to quality control is collected in the middle of the transport route described later, and the initial particle size distribution of the collected coke is measured. The initial particle size distribution can be measured using a sieve, and for example, a sieve according to JIS Z8801 can be used. Then, the Rosin-Rammler equation represented by the following equation (1) is applied to the initial particle size distribution to statistically reproduce the initial particle size distribution. The initial particle size distribution is a measurement result using a sieve, and the particle size classification of coke is defined according to the sieve size. Therefore, in order to eliminate the roughness of the particle size division and obtain a continuous particle size distribution, the Rossin-Rammler equation is applied to statistically reproduce the initial particle size distribution.
上記式(1)において、R(Dp)は篩上(残留)分布(%)であり、Dpはコークスの粒子径であり、aは定数であり、nは均等数(1を超える)である。 In the above formula (1), R (D p ) is a sieve (residual) distribution (%), D p is the particle size of coke, a is a constant, and n is an equal number (more than 1). Is.
次に、上記式(1)で求められる初期粒度分布のうち、1mmから最大粒子径までの各粒子径に対し、下記式(2)~(7)を適用し、単一粒子径の粒子に、ドラムを150回転させたときの衝撃エネルギーを加えた後の粒度分布を粒子径毎に求める。 Next, among the initial particle size distributions obtained by the above formula (1), the following formulas (2) to (7) are applied to each particle size from 1 mm to the maximum particle size to obtain particles having a single particle size. , The particle size distribution after applying the impact energy when the drum is rotated 150 times is obtained for each particle size.
上記式(2)~(7)において、R(Dp,t)は、衝撃エネルギーが加えられたコークス破砕粉の篩下比率(%)であり、Dpは、衝撃エネルギーが加えられる前のコークスの粒子径(mm)である。Dpmaxは、衝撃エネルギーが加えられたコークス破砕粉の最大粒子径(mm)であり、Φは粉化指数である。βは、破砕されない粒子の粒度分布指数であり、γは、破砕された粒子の粒度分布指数である。eは衝撃エネルギー(J/kg)であり、tはドラムの回転数(150rev.)である。Dpsは、衝撃エネルギーが加えられる前のコークスの篩下粒子径(mm)であり、Vは、コークスがドラムに衝突する速度(衝突速度という)(m/s)である。[E/M]は粉化抵抗エネルギー(J/kg)であり、xは、ドラムを1回転させることでコークスがドラムに衝突する回数(衝突回数という)である。 In the above formulas (2) to (7), R (Dp, t) is the subsieving ratio (%) of the coke crushed powder to which the impact energy is applied, and Dp is the coke before the impact energy is applied. The particle size (mm). Dp max is the maximum particle size (mm) of the coke crushed powder to which impact energy is applied, and Φ is the pulverization index. β is the particle size distribution index of the uncrushed particles, and γ is the particle size distribution index of the crushed particles. e is the impact energy (J / kg), and t is the rotation speed of the drum (150 rev.). Dp s is the subsieving particle diameter (mm) of the coke before impact energy is applied, and V is the speed at which the coke collides with the drum (referred to as collision speed) (m / s). [E / M] is the pulverization resistance energy (J / kg), and x is the number of times the coke collides with the drum (referred to as the number of collisions) by rotating the drum once.
上記式(3)に基づいて衝撃エネルギーeを算出するとともに、上記式(7)に基づいて粉化抵抗エネルギー[E/M]を算出することにより、上記式(4)に基づいて粉化指数Φを算出できる。そして、粉化指数Φと、上記式(5)から算出される粒度分布指数βと、上記式(6)から算出される粒度分布指数γとを上記式(2)に代入することにより、単一粒子径Dpの粒子に衝撃エネルギーを加えた後の篩下比率R(Dp,t)を算出できる。 By calculating the impact energy e based on the above formula (3) and calculating the pulverization resistance energy [E / M] based on the above equation (7), the pulverization index is calculated based on the above equation (4). Φ can be calculated. Then, by substituting the pulverization index Φ, the particle size distribution index β calculated from the above formula (5), and the particle size distribution index γ calculated from the above formula (6) into the above formula (2), it is simple. The subsieving ratio R (Dp, t) after applying impact energy to particles having a particle size Dp can be calculated.
粒度分布指数βは、コークスの塊の粒度分布を決定するパラメータであり、粒度分布指数βが大きいほど、コークスが塊として残留しやすいことを意味する。粒度分布指数γは、破砕された粒子の粒度分布を決定するパラメータであり、粒度分布指数γが大きいほど、微粉が発生しやすくなる。各粒度分布指数β,γは、衝撃エネルギーを加える前のコークスの篩下粒子径Dps及び回転数tに依存するため、上記式(5),(6)によって表される。粉化抵抗エネルギー[E/M]は、単位質量の粉を生成するために必要なエネルギーであり、粉化抵抗エネルギー[E/M]が大きいほど、粉化が抑制される。粉化抵抗エネルギー[E/M]は、衝撃エネルギーを加える前のコークスの篩下粒子径Dps及び回転数tに依存するため、上記式(7)によって表される。 The particle size distribution index β is a parameter that determines the particle size distribution of the coke mass, and the larger the particle size distribution index β, the more likely the coke remains as a mass. The particle size distribution index γ is a parameter that determines the particle size distribution of the crushed particles, and the larger the particle size distribution index γ, the easier it is for fine powder to be generated. Since each particle size distribution index β and γ depend on the subsieved particle size Dps of coke and the number of revolutions t before applying impact energy, they are represented by the above equations (5) and (6). The pulverization resistance energy [E / M] is the energy required to generate a powder having a unit mass, and the larger the pulverization resistance energy [E / M], the more the pulverization is suppressed. Since the pulverization resistance energy [E / M] depends on the subsieved particle diameter Dps and the rotation speed t of the coke before the impact energy is applied, it is represented by the above formula (7).
なお、上記式(3)における衝突回数x及び衝突速度Vは、離散要素法(DEM)によるドラム内のコークス粒子の運動解析により算出することができ、例えば、衝突回数xは、1.5回とすることができ、衝突速度Vは、5.0(m/s)とすることができる。また、破砕粉の最大粒子径Dpmaxは、粒子径Dpの1/2以上になることはないので、破砕粉の最大粒子径Dpmaxは、1/2Dpとすることができる。また、上記式(7)におけるδは、補正係数であり、ドラム強度指数DIの計算値を実測値に一致させるために用いられる。複数種類のコークスについて、補正係数δを一定とすることにより、コークス粉化モデル上において、複数種類のコークスの生地強度を一定とみなすことができる。 The number of collisions x and the collision velocity V in the above equation (3) can be calculated by motion analysis of coke particles in the drum by the discrete element method (DEM). For example, the number of collisions x is 1.5 times. The collision speed V can be 5.0 (m / s). Further, since the maximum particle size Dp max of the crushed powder is not more than 1/2 of the particle size Dp, the maximum particle size Dp max of the crushed powder can be 1/2 Dp. Further, δ in the above equation (7) is a correction coefficient, and is used to match the calculated value of the drum intensity index DI with the actually measured value. By setting the correction coefficient δ to be constant for a plurality of types of coke, the dough strength of the plurality of types of coke can be regarded as constant on the coke pulverization model.
次に、単一粒子径の粒子に衝撃エネルギーを加えた後の粒度分布(上記式(2)から算出された篩下比率R(Dp,t))を、下記式(8)に基づき、上記式(1)によって特定された初期粒度分布で重量按分することで、衝撃エネルギーを加えた後のコークスの粒度分布を求めることができる。 Next, the particle size distribution (sub-sieving ratio R (Dp, t) calculated from the above formula (2)) after applying impact energy to particles having a single particle size is described above based on the following formula (8). By weight apportioning with the initial particle size distribution specified by the equation (1), the particle size distribution of coke after applying impact energy can be obtained.
上記式(8)において、R(Dp,t)は、コークスに衝撃エネルギーを加えた後の篩下比率(%)であり、R(Dp,t)ijは、単一粒子径の粒子に衝撃エネルギーを加えた後の篩下比率(%)である。Xは、衝撃エネルギーを加える前のコークスの重量比率(初期重量比率)である。添字iは、衝撃エネルギーが加えられる前のコークスの粒子径(mm)であり、添字jは、衝撃エネルギーを加えた後のコークスの篩下粒子径(mm)であり、kは、初期粒度分布の最大粒子径である。篩下比率R(Dp,t)ijとしては、上記式(2)で算出された値が用いられる。粒子径iは、上述したように、初期粒度分布のうち、1mmから最大粒子径kまでの値である。また、上述したように、破砕粉の最大粒子径Dpmaxを1/2Dpとしたため、篩下粒子径jは、初期粒度分布のうち、0.5mmから最大粒子径kまでの値である。 In the above formula (8), R (Dp, t) is the subsieving ratio (%) after applying impact energy to coke, and R (Dp, t) ij is impact on particles having a single particle size. It is the subsieving ratio (%) after applying energy. X is the weight ratio (initial weight ratio) of coke before applying impact energy. Subscript i is the particle size (mm) of the coke before the impact energy is applied, subscript j is the subsieved particle size (mm) of the coke after the impact energy is applied, and k is the initial particle size distribution. Is the maximum particle size of. As the subsieving ratio R (Dp, t) ij , the value calculated by the above formula (2) is used. As described above, the particle size i is a value from 1 mm to the maximum particle size k in the initial particle size distribution. Further, as described above, since the maximum particle size Dp max of the crushed powder was set to 1/2 Dp, the subsieved particle size j is a value from 0.5 mm to the maximum particle size k in the initial particle size distribution.
衝撃エネルギーを加えた後のコークスの粒度分布R(Dp,t)を求めれば、この粒度分布R(Dp,t)に基づいて、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIを求めることができる。ドラム強度指数DIについては、粒度分布R(Dp,t)において、例えば、粒子径15mm以上のコークスの質量百分率を算出すればよい。 If the particle size distribution R (Dp, t) of coke after applying impact energy is obtained, the average particle size MS and the drum intensity index DI can be obtained based on this particle size distribution R (Dp, t). For the drum strength index DI, for example, the mass percentage of coke having a particle size of 15 mm or more may be calculated in the particle size distribution R (Dp, t).
コークスの平均粒子径及びドラム強度指数DIの相関関係は、下記式(9)によって表される。 The correlation between the average particle size of coke and the drum intensity index DI is expressed by the following equation (9).
上記式(9)において、MS0はコークスの平均粒子径(基準値)[mm]であり、DI0はコークスのドラム強度指数(基準値)[%]である。DIはドラム強度指数[%]であり、MSはコークスの平均粒子径[mm]である。αは係数[%/mm]である。 In the above formula (9), MS 0 is the average particle size (reference value) [mm] of coke, and DI 0 is the drum intensity index (reference value) [%] of coke. DI is the drum intensity index [%], and MS is the average particle size [mm] of coke. α is a coefficient [% / mm].
図1には、コークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIの相関関係を示す。図1に示す白丸(○)は、平均粒子径が異なる複数種類のコークスについて、コークス粉化モデルを用いてドラム強度指数DIを算出した値を示す。また、図1に示す直線(点線)Lは、上記式(9)を表している。図1に示す例では、コークス乾式消火設備(CDQ,Coke Dry Quenching)の出側でコークスサンプルが採取されており、このときの係数αは-0.07であった。 FIG. 1 shows the correlation between the average particle size MS of coke and the drum intensity index DI. The white circles (◯) shown in FIG. 1 indicate the values obtained by calculating the drum intensity index DI using a coke pulverization model for a plurality of types of coke having different average particle diameters. Further, the straight line (dotted line) L shown in FIG. 1 represents the above equation (9). In the example shown in FIG. 1, a coke sample was collected on the exit side of a coke dry fire extinguishing system (CDQ, Coke Dry Quenching), and the coefficient α at this time was −0.07.
ここで、コークスの平均粒子径及びドラム強度指数DIの相関関係を特定するために、コークスを採取する位置について以下に述べる。 Here, in order to specify the correlation between the average particle size of coke and the drum intensity index DI, the position where coke is collected will be described below.
コークスを採取する位置は、コークス炉から押し出されたコークスを高炉に搬送する経路(搬送経路という)の途中であればよく、採取しやすい位置などを考慮して適宜決めることができる。ここで、コークスの搬送経路について、図2を用いて説明する。図2は、コークスの搬送経路の一例を示す図である。 The position for collecting coke may be in the middle of the path (referred to as the transfer path) for transporting the coke extruded from the coke oven to the blast furnace, and can be appropriately determined in consideration of the position where it is easy to collect. Here, the transport path of coke will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of a coke transport path.
搬送経路10は、コークスがコークス炉11から押し出されて、高炉16内部における原料のストックレベル(予め決められた位置)16aに搬送されるまでの経路である。搬送経路10において、コークスは、まず、コークスを製造するコークス炉11から押し出される。コークス炉11から押し出されたコークス(赤熱コークス)は、コークス乾式消火設備(CDQ,Coke Dry Quenching)12に搬送されて冷却される。CDQ12で冷却されたコークスは、CDQ12から搬出され、原料槽13に搬入される。原料槽13は、所定量のコークスがその内部に維持されるように、コークスを所定の速度で搬出している。原料槽13から搬出されたコークスは、中継ホッパ14に搬入される。
The
中継ホッパ14は、所定量のコークスが搬入されたときに、搬入されたコークス全てを搬出する。中継ホッパ14から搬出されたコークスは、炉頂バンカー15に搬入される。炉頂バンカー15は、中継ホッパ14と同様に、所定量のコークスが搬入されたときに、搬入されたコークス全てを搬出する。そして、炉頂バンカー15から搬出されたコークスは、落下して高炉16内部に装入され、高炉16内部のストックレベル16aに到達する。搬送経路10において、コークスは、コークス炉11とCDQ12との間、CDQ12と原料槽13との間、原料槽13と中継ホッパ14との間、及び中継ホッパ14と炉頂バンカー15との間をベルトコンベアで搬送される。なお、高炉16の内部には、コークスに加えて、鉄原料が装入される。
When a predetermined amount of coke is brought in, the
図2に示す搬送経路10でコークスを採取する場合、例えば、CDQ12と原料槽13の間の採取位置P1や、原料槽13と中継ホッパ14の間の採取位置P2でコークスを採取することができる。
When coke is collected by the
コークスをコークス炉から高炉に搬送するとき、コークスは衝撃を受ける。例えば、コークスが受ける衝撃エネルギーとしては、落下衝撃エネルギーや移動衝撃エネルギーがある。落下衝撃エネルギーとは、コークスが落下して落下面(例えば、ベルトコンベアやストックレベル16a)に衝突したときに受ける衝撃エネルギーである。コークスの落下は、例えば、高低差があるベルトコンベア間をコークスが乗り継ぐときと、炉頂バンカー15から高炉16にコークスが装入されるときに生じる。移動衝撃エネルギーとは、原料槽13、中継ホッパ14及び炉頂バンカー15のそれぞれの内部でコークスが下方に移動するときに受ける衝撃エネルギーである。
When the coke is transported from the coke oven to the blast furnace, the coke is shocked. For example, the impact energy received by coke includes drop impact energy and moving impact energy. The drop impact energy is the impact energy received when the coke falls and collides with a falling surface (for example, a belt conveyor or a
コークスが衝撃を受けると、コークスの破壊が発生する。特に、コークスの粒子径が大きいほど、コークスの破壊(特に、体積破壊)が発生しやすくなる。物体(粒子)の破壊は、体積破壊及び表面破壊に大別され、体積破壊は、粒子を大きく分断するように体積的に起こる破壊であり、表面破壊は、粒子の表面が圧縮されて微粉を発生する破壊である。体積破壊は、コークスの亀裂や欠陥を起点として発生し、例えば、体積破壊によって、粒子径が6~15mmである粉が発生する。このため、コークスの体積破壊が発生しやすいほど、言い換えれば、コークスの粒子径が大きいほど、コークスのドラム強度指数DIが低下する。 When the coke is impacted, the coke is destroyed. In particular, the larger the particle size of coke, the more likely it is that coke destruction (particularly volume destruction) will occur. Fracture of an object (particle) is roughly divided into volume destruction and surface destruction. Volume destruction is a volumetric destruction that divides particles into large pieces, and surface destruction is the compression of the surface of particles to produce fine particles. It is the destruction that occurs. Volumetric fracture occurs from cracks and defects in coke, for example, volumetric fracture produces powder having a particle size of 6 to 15 mm. Therefore, the more likely the volume of coke is to be destroyed, in other words, the larger the particle size of coke, the lower the drum strength index DI of coke.
上述したように、コークスは、搬送経路を移動する間に複数回の衝撃を受けるため、コークスの採取位置に応じて、測定される平均粒子径及びドラム強度指数が変化する。搬送経路の上流側でコークスを採取する場合、コークス炉から採取位置までの搬送過程では、コークスが体積破壊の影響を受けにくいことから、ドラム試験による体積破壊によりコークスの粒子径が大きく低下する。このため、上記式(9)の係数αの絶対値が大きくなり、右下がりの直線(点線)Lの傾きは大きくなる。搬送経路の下流側でコークスを採取する場合、コークス炉から採取位置までの搬送過程でコークスは既に体積破壊の影響を強く受けていることから、ドラム試験によってもコークスの粒子径は大きく低下しない。このため、上記式(9)の係数αの絶対値は小さく、右下がりの直線(点線)Lの傾きは小さくなる。コークス粉化モデルによれば、係数αは、0よりも小さく、-0.07以上の範囲内の任意の値となる。 As described above, since the coke is subjected to a plurality of impacts while moving along the transport path, the measured average particle size and the drum strength index change depending on the coke collection position. When coke is collected on the upstream side of the transport path, the coke is not easily affected by the volume breakdown in the transport process from the coke oven to the sampling position, so that the particle size of the coke is greatly reduced by the volume breakdown by the drum test. Therefore, the absolute value of the coefficient α in the above equation (9) becomes large, and the slope of the straight line (dotted line) L descending to the right becomes large. When coke is collected on the downstream side of the transport path, the coke particle size does not significantly decrease even in the drum test because the coke is already strongly affected by the volume destruction in the transport process from the coke oven to the sampling position. Therefore, the absolute value of the coefficient α in the above equation (9) is small, and the slope of the downward-sloping straight line (dotted line) L is small. According to the coke pulverization model, the coefficient α is smaller than 0 and can be any value within the range of −0.07 or more.
採取したコークスの品質が管理指標の基準を満たしているか否かを判別するときには、同様に、搬送経路の途中でコークスを採取し、採取したコークスについて、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIを測定する。そして、測定した平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが、上記式(9)に基づいて定められる管理指標を満たすか否かを判別する。すなわち、測定したドラム強度指数DIが、上記式(9)に示す相関関係において測定した平均粒子径MSに対応する強度指数DI以上であるとき、管理指標は満たされる。逆に、測定したドラム強度指数DIが、上記式(9)に示す相関関係において測定した平均粒子径MSに対応する強度指数DI未満であるとき、管理指標は満たされない。 When determining whether the quality of the collected coke meets the criteria of the control index, similarly, the coke is collected in the middle of the transport path, and the average particle size MS and the drum intensity index DI are measured for the collected coke. do. Then, it is determined whether or not the measured average particle size MS and the drum intensity index DI satisfy the control index determined based on the above equation (9). That is, when the measured drum intensity index DI is equal to or greater than the intensity index DI corresponding to the average particle size MS measured in the correlation represented by the above equation (9), the control index is satisfied. On the contrary, when the measured drum intensity index DI is less than the intensity index DI corresponding to the average particle size MS measured in the correlation shown in the above equation (9), the control index is not satisfied.
上述したように、コークスは、搬送経路を移動する間に複数回の衝撃を受けるため、コークスの採取位置に応じて、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが変化する。したがって、上記式(9)に示す係数α、平均粒子径(基準値)MS0及びドラム強度指数(基準値)DI0としては、コークスの採取位置に応じた値が用いられることが好ましく、コークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIの相関関係を求めるためのコークスサンプルの採取位置と、採取したコークスの品質が管理指標の基準を満たしているか否かを判別するためのコークスの採取位置は同じにするのが良い。 As described above, since the coke receives a plurality of impacts while moving along the transport path, the average particle size MS and the drum intensity index DI change depending on the coke collection position. Therefore, as the coefficient α, the average particle size (reference value) MS 0 , and the drum intensity index (reference value) DI 0 shown in the above formula (9), values corresponding to the coke collection position are preferably used, and coke is preferable. The coke sample collection position for determining the correlation between the average particle size MS and the drum intensity index DI and the coke collection position for determining whether the quality of the collected coke meets the criteria of the control index are It is better to make it the same.
ここで、採取したコークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが管理指標を満たすときには、コークスの品質を向上させるための処理(品質向上処理という)が不要であると判断する。一方、採取したコークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが管理指標を満たさないときには、品質向上処理が必要であると判断する。品質向上処理では、例えば、コークスのドラム強度指数DIを向上させるための処理が行われ、公知の処理を適宜採用することができる。例えば、強粘結炭の配合割合を増やしたり、粘結材の添加量を増やしたりすることにより、コークスのドラム強度指数DIを向上させることができる。 Here, when the average particle size MS and the drum strength index DI of the collected coke satisfy the control index, it is determined that a process for improving the quality of the coke (referred to as a quality improvement process) is unnecessary. On the other hand, when the average particle size MS and the drum strength index DI of the collected coke do not satisfy the control index, it is judged that the quality improvement treatment is necessary. In the quality improving process, for example, a process for improving the drum strength index DI of coke is performed, and a known process can be appropriately adopted. For example, the drum strength index DI of coke can be improved by increasing the blending ratio of the strong caking coal or increasing the addition amount of the caking material.
平均粒子径(基準値)MS0及びドラム強度指数(基準値)DI0は、高炉の操業が安定していたときの過去の操業実績に基づいて決めることができる。従来、高炉の操業実績を考慮して管理指標(平均粒子径MS及びドラム強度指数DI)を決めるときには、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIのそれぞれの下限値が決められるため、この下限値をドラム強度指数(基準値)DI0及び平均粒子径(基準値)MS0とすることができる。 The average particle size (reference value) MS 0 and the drum strength index (reference value) DI 0 can be determined based on the past operation results when the operation of the blast furnace was stable. Conventionally, when determining the management index (average particle size MS and drum strength index DI) in consideration of the operation results of the blast furnace, the lower limit values of the average particle size MS and the drum intensity index DI are determined, so this lower limit value is used. The drum strength index (reference value) DI 0 and the average particle size (reference value) MS 0 can be set.
高炉の過去の操業実績によれば、例えば、コークスの品質を管理するための管理指標として、ドラム強度指数DIが84.5%以上であり、平均粒子径が52mm以上としている。このため、ドラム強度指数(基準値)DI0を84.5%とし、平均粒子径(基準値)MS0を52mmとすることができる。なお、管理指標(平均粒子径MS及びドラム強度指数DI)は、高炉の操業条件に応じて変化するため、平均粒子径(基準値)MS0及びドラム強度指数(基準値)DI0は上述した値に限定されるものではない。 According to the past operation results of the blast furnace, for example, as a control index for controlling the quality of coke, the drum strength index DI is 84.5% or more, and the average particle size is 52 mm or more. Therefore, the drum strength index (reference value) DI 0 can be set to 84.5%, and the average particle size (reference value) MS 0 can be set to 52 mm. Since the control index (average particle size MS and drum intensity index DI) changes according to the operating conditions of the blast furnace, the average particle size (reference value) MS 0 and the drum intensity index (reference value) DI 0 are described above. It is not limited to the value.
一方、操業が安定していたか否かという高炉の過去の操業実績からではなく、高炉の通気抵抗指数KR(1/m)を考慮して、ドラム強度指数(基準値)DI0及び平均粒子径(基準値)MS0を決めることができる。通気抵抗指数KRとは、高炉全体を固気充填層とみなしたときの高炉内の通気性を示す指標であり、高炉内の流速に依存しない値である。通気抵抗指数KRは、下記式(10)によって表される。 On the other hand, the drum strength index (reference value) DI 0 and the average particle diameter are taken into consideration, not from the past operation results of the blast furnace, which is whether or not the operation was stable, but by considering the ventilation resistance index KR (1 / m) of the blast furnace. (Reference value) MS 0 can be determined. The aeration resistance index KR is an index showing the aeration in the blast furnace when the entire blast furnace is regarded as a solid air packed bed, and is a value that does not depend on the flow velocity in the blast furnace. The draft resistance index KR is expressed by the following equation (10).
上記式(10)において、ΔPは高炉内の圧力損失(kg/m2)、Lは高炉の高さ(m)、gcは重力換算係数(kg・m/kg・sec2)、μは混合ガス平均粘性係数(kg/m・sec)、ρは平均ガス密度(kg/m3)、uは平均ガス流速(m/sec)、βは補正係数(-)である。補正係数βは、高炉の操業条件に応じて異なるが、例えば、0.6とすることができる。 In the above equation (10), ΔP is the pressure loss in the blast furnace (kg / m 2 ), L is the height of the blast furnace (m), g c is the gravity conversion coefficient (kg · m / kg · sec 2 ), and μ is The mixed gas average viscosity coefficient (kg / m · sec), ρ is the average gas density (kg / m 3 ), u is the average gas flow velocity (m / sec), and β is the correction coefficient (−). The correction coefficient β varies depending on the operating conditions of the blast furnace, but can be, for example, 0.6.
通気抵抗指数KRが低いほど、高炉内の通気性が良好となる。言い換えれば、通気抵抗指数KRが高いほど、高炉内の通気性が悪化する。このため、コークスの品質を管理するための管理指標としては、高炉内の通気性が悪化していない状態、すなわち、通気抵抗指数KRが予め定めた所定値よりも低い状態にあるときのドラム強度指数(基準値)DI0及び平均粒子径(基準値)MS0の値を採用すればよい。所定値は、高炉の安定操業が維持される点を考慮して適宜決めることができ、例えば、通気抵抗指数KRが13000[1/m]以下と決めることができる。 The lower the aeration resistance index KR, the better the aeration in the blast furnace. In other words, the higher the aeration resistance index KR, the worse the aeration in the blast furnace. Therefore, as a control index for controlling the quality of coke, the drum strength is in a state where the air permeability in the blast furnace is not deteriorated, that is, when the air flow resistance index KR is lower than a predetermined value. The values of the exponent (reference value) DI 0 and the average particle size (reference value) MS 0 may be adopted. The predetermined value can be appropriately determined in consideration of the fact that stable operation of the blast furnace is maintained. For example, the draft resistance index KR can be determined to be 13000 [1 / m] or less.
具体的には、高炉の実際の操業において、通気抵抗指数KRが所定値よりも低いことを確認した上で、このときに高炉内に装入されたコークスのドラム強度指数DI及び平均粒子径MSを特定すればよい。そして、特定したドラム強度指数DIをドラム強度指数(基準値)DI0とするとともに、特定した平均粒子径MSを平均粒子径(基準値)MS0とすることができる。例えば、ドラム強度指数(基準値)DI0を84.8%とし、平均粒子径(基準値)MS0を52mmとすることができる。 Specifically, after confirming that the draft resistance index KR is lower than the predetermined value in the actual operation of the blast furnace, the drum strength index DI and the average particle size MS of the coke charged into the blast furnace at this time are used. Should be specified. Then, the specified drum intensity index DI can be set to the drum intensity index (reference value) DI 0 , and the specified average particle size MS can be set to the average particle size (reference value) MS 0 . For example, the drum intensity index (reference value) DI 0 can be set to 84.8%, and the average particle size (reference value) MS 0 can be set to 52 mm.
コークスの品質を管理するときには、採取したコークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが図3にハッチングにより示す領域R1内又は図4にハッチングにより示す領域R2内に位置するように、コークスの製造条件を制御する。図3において、領域R1は、境界線L1に対してドラム強度指数DIが高い領域であり、境界線L1は上記式(9)によって特定される管理指標である。図4において、領域R2は、境界線L2に対してドラム強度指数DIが高い領域であり、境界線L2は上記式(9)によって特定される管理指標である。 When controlling the quality of coke, the production of coke is such that the average particle size MS and drum intensity index DI of the collected coke are located in the region R1 shown by hatching in FIG. 3 or in the region R2 shown by hatching in FIG. Control the condition. In FIG. 3, the region R1 is a region where the drum intensity index DI is higher than the boundary line L1, and the boundary line L1 is a management index specified by the above equation (9). In FIG. 4, the region R2 is a region where the drum intensity index DI is higher than the boundary line L2, and the boundary line L2 is a management index specified by the above equation (9).
図3に示す境界線L1に関して、上記式(9)に示す係数αは-0.07であり、平均粒子径(基準値)MS0が52mmであり、ドラム強度指数(基準値)DI0が84.5%である。図4に示す境界線L2に関して、上記式(9)に示す係数αは-0.07であり、平均粒子径(基準値)MS0が52mmであり、ドラム強度指数(基準値)DI0が84.8%である。 With respect to the boundary line L1 shown in FIG. 3, the coefficient α shown in the above equation (9) is −0.07, the average particle diameter (reference value) MS 0 is 52 mm, and the drum intensity index (reference value) DI 0 is. It is 84.5%. With respect to the boundary line L2 shown in FIG. 4, the coefficient α shown in the above equation (9) is −0.07, the average particle diameter (reference value) MS 0 is 52 mm, and the drum intensity index (reference value) DI 0 is. It is 84.8%.
図3に示す管理指標に基づいてコークスの品質を管理するとき、まず、コークス炉から製造されたコークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIを測定する。この平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが図3に示す領域R1内に位置していれば、コークスの製造条件を変更する必要が無い。一方、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが図3に示す領域R1外に位置していれば、コークスの製造条件を変更する。 When controlling the quality of coke based on the control index shown in FIG. 3, first, the average particle size MS and the drum strength index DI of the coke produced from the coke oven are measured. If the average particle size MS and the drum intensity index DI are located in the region R1 shown in FIG. 3, it is not necessary to change the coke manufacturing conditions. On the other hand, if the average particle size MS and the drum intensity index DI are located outside the region R1 shown in FIG. 3, the coke manufacturing conditions are changed.
平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが領域R1外に位置しているとき、平均粒子径MSを大きくしたり、ドラム強度指数DIを高くしたりすることにより、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIを領域R1内に位置させることができる。このため、平均粒子径MSが大きくなったり、ドラム強度指数DIが高くなったりするように、コークスの製造条件を変更すればよい。 When the average particle size MS and the drum intensity index DI are located outside the region R1, the average particle size MS and the drum intensity index DI are increased by increasing the average particle size MS and the drum intensity index DI. Can be located within region R1. Therefore, the coke manufacturing conditions may be changed so that the average particle size MS becomes large and the drum strength index DI becomes high.
図4に示す管理指標に基づいてコークスの品質を管理するとき、まず、コークス炉から製造されたコークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIを測定する。この平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが図4に示す領域R2内に位置していれば、コークスの製造条件を変更する必要が無い。一方、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが図4に示す領域R2外に位置していれば、コークスの製造条件を変更する。 When controlling the quality of coke based on the control index shown in FIG. 4, first, the average particle size MS and the drum strength index DI of the coke produced from the coke oven are measured. If the average particle size MS and the drum intensity index DI are located in the region R2 shown in FIG. 4, it is not necessary to change the coke manufacturing conditions. On the other hand, if the average particle size MS and the drum intensity index DI are located outside the region R2 shown in FIG. 4, the coke manufacturing conditions are changed.
平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが領域R2外に位置しているとき、平均粒子径MSを大きくしたり、ドラム強度指数DIを高くしたりすることにより、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIを領域R2内に位置させることができる。このため、平均粒子径MSが大きくなったり、ドラム強度指数DIが高くなったりするように、コークスの製造条件を変更すればよい。 When the average particle size MS and the drum intensity index DI are located outside the region R2, the average particle size MS and the drum intensity index DI are increased by increasing the average particle size MS and the drum intensity index DI. Can be located within region R2. Therefore, the coke manufacturing conditions may be changed so that the average particle size MS becomes large and the drum strength index DI becomes high.
従来、コークスの品質を管理するときには、コークスの平均粒子径MSの下限値と、コークスのドラム強度指数DIの下限値とを一義的に決めていた。この場合には、コークスの平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが図5にハッチングにより示す領域R3内に位置するように、コークスの製造条件が制御される。領域R3は、平均粒子径MSが下限値MS_low(ここでは52mm)以上であって、ドラム強度指数DIが下限値DI_low(ここでは84.5%)以上である領域である。図5に示す下限値MS_lowは図3に示す平均粒子径(基準値)MS0と同じであり、図5に示すDI_lowは図3に示すドラム強度指数(基準値)DI0と同じである。 Conventionally, when controlling the quality of coke, the lower limit of the average particle size MS of coke and the lower limit of the drum strength index DI of coke have been uniquely determined. In this case, the coke manufacturing conditions are controlled so that the average particle size MS and the drum intensity index DI of the coke are located within the region R3 shown by hatching in FIG. The region R3 is a region in which the average particle size MS is the lower limit value MS_low (here, 52 mm) or more, and the drum intensity index DI is the lower limit value DI_low (here, 84.5%) or more. The lower limit value MS_low shown in FIG. 5 is the same as the average particle size (reference value) MS 0 shown in FIG. 3, and the DI_low shown in FIG. 5 is the same as the drum intensity index (reference value) DI 0 shown in FIG.
従来の管理手法によれば、コークスの平均粒子径MSが下限値MS_lowよりも低いときには、コークスの平均粒子径MSが下限値MS_low以上となるように、コークスの製造条件を変更する必要があった。本実施形態の管理手法によれば、図3から分かるように、コークスの平均粒子径MSが平均粒子径(基準値)MS0よりも低くても、コークスのドラム強度指数DIが図3に示す領域R1内に位置していれば、コークスの製造条件を変更する必要が無い。すなわち、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが図5に示す領域R3外に位置するコークスであっても、コークスの製造条件を変更する必要が無い。なお、図4に示す管理指標を用いた場合でも、図3に示す管理指標を用いた場合と同様である。 According to the conventional management method, when the average particle size MS of coke is lower than the lower limit value MS_low, it is necessary to change the manufacturing conditions of coke so that the average particle size MS of coke is equal to or more than the lower limit value MS_low. .. According to the management method of the present embodiment, as can be seen from FIG. 3, even if the average particle diameter MS of coke is lower than the average particle diameter (reference value) MS 0 , the drum intensity index DI of coke is shown in FIG. If it is located in the region R1, it is not necessary to change the coke manufacturing conditions. That is, even if the coke has an average particle size MS and a drum intensity index DI outside the region R3 shown in FIG. 5, it is not necessary to change the coke manufacturing conditions. Even when the management index shown in FIG. 4 is used, it is the same as when the management index shown in FIG. 3 is used.
また、従来の管理手法によれば、コークスのドラム強度指数DIが下限値DI_lowよりも低いときには、コークスのドラム強度指数DIが下限値DI_low以上となるように、コークスの製造条件を変更する必要があった。本実施形態の管理手法によれば、図3から分かるように、コークスのドラム強度指数DIがドラム強度指数(基準値)DI0よりも低くても、コークスの平均粒子径MSが図3に示す領域R1内に位置していれば、コークスの製造条件を変更する必要が無い。すなわち、平均粒子径MS及びドラム強度指数DIが図5に示す領域R3外に位置するコークスであっても、コークスの製造条件を変更する必要が無い。なお、図4に示す管理指標を用いた場合でも、図3に示す管理指標を用いた場合と同様である。 Further, according to the conventional management method, when the coke drum strength index DI is lower than the lower limit DI_low, it is necessary to change the coke manufacturing conditions so that the coke drum strength index DI is equal to or higher than the lower limit DI_low. there were. According to the management method of the present embodiment, as can be seen from FIG. 3, even if the drum intensity index DI of coke is lower than the drum intensity index (reference value) DI 0 , the average particle size MS of coke is shown in FIG. If it is located in the region R1, it is not necessary to change the coke manufacturing conditions. That is, even if the coke has an average particle size MS and a drum intensity index DI outside the region R3 shown in FIG. 5, it is not necessary to change the coke manufacturing conditions. Even when the management index shown in FIG. 4 is used, it is the same as when the management index shown in FIG. 3 is used.
さらにまた、図4に示す管理指標を用いた場合には、従来の管理手法によれば、図5に示す領域R3内に位置するコークスであっても、すなわち、コークスの平均粒子径MSが下限値MS_low以上であり、コークスのドラム強度指数DIが下限値DI_low以上であったとしても、コークスの平均粒子径MS及びコークスのドラム強度指数DIが領域R2内に位置しない場合がある。すなわち、管理指標が一部厳格化され、従来の管理手法であれば管理指標を満たしていたコークスについては、高炉の通気性悪化を招くとして、管理指標を満たさないと判別し、コークスの製造条件を変更する必要があるとする。 Furthermore, when the control index shown in FIG. 4 is used, according to the conventional management method, even if the coke is located in the region R3 shown in FIG. 5, that is, the average particle size MS of the coke is the lower limit. Even if the value is MS_low or more and the coke drum intensity index DI is the lower limit DI_low or more, the coke average particle size MS and the coke drum intensity index DI may not be located in the region R2. In other words, the control index has been partially tightened, and it is determined that coke that meets the control index with the conventional management method does not meet the control index because it causes deterioration of the air permeability of the blast furnace, and the coke manufacturing conditions. Need to be changed.
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明は、これに限られるものではない。 Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
図6から図8には、実高炉における過去の操業データを用いて解析した、コークスのドラム強度指数DIと、高炉の通気抵抗指数KRとの関係を示す。通気抵抗指数KRは、上記式(10)に基づいて算出した。ここで、通気抵抗指数KRは、高炉の出銑比やコークス比に依存するが、これらの影響をなるべく排除するために、出銑比及びコークス比については制約条件を設定し、出銑比及びコークス比が制約条件を満たすときのデータに基づいて通気抵抗指数KRを算出した。ここで、出銑比の制約条件としては、出銑比を2.0[t/d/m3]以上とし、コークス比の制約条件としては、コークス比を360[kg/pt]以下とした。 6 to 8 show the relationship between the coke drum strength index DI and the blast furnace aeration resistance index KR analyzed using past operation data in an actual blast furnace. The draft resistance index KR was calculated based on the above equation (10). Here, the aeration resistance index KR depends on the tapping ratio and coke ratio of the blast furnace, but in order to eliminate these effects as much as possible, constraint conditions are set for the tapping ratio and coke ratio, and the tapping ratio and coke ratio are set. The aeration resistance index KR was calculated based on the data when the coke ratio satisfied the constraint condition. Here, as a constraint condition of the tapping ratio, the tapping ratio is 2.0 [t / d / m 3 ] or more, and as a constraint condition of the coke ratio, the coke ratio is 360 [kg / pt] or less. ..
図6において、白丸(○)は、図3に示す領域R1内に位置するコークス、すなわち、管理指標を満たすコークスを使用した高炉操業における操業データであり、黒丸(●)は、図3に示す領域R1外に位置するコークス、すなわち、管理指標を満たさないコークスを使用した高炉操業における操業データである。 In FIG. 6, white circles (◯) are operation data in blast furnace operation using coke located in the region R1 shown in FIG. 3, that is, coke satisfying the control index, and black circles (●) are shown in FIG. It is the operation data in the blast furnace operation using the coke located outside the region R1, that is, the coke that does not satisfy the management index.
図7において、白丸(○)は、図4に示す領域R2内に位置するコークス、すなわち、管理指標を満たすコークスを使用した高炉操業における操業データであり、黒丸(●)は、図4に示す領域R2外に位置するコークス、すなわち、管理指標を満たさないコークスを使用した高炉操業における操業データである。 In FIG. 7, white circles (◯) are operation data in blast furnace operation using coke located in the region R2 shown in FIG. 4, that is, coke satisfying the control index, and black circles (●) are shown in FIG. It is the operation data in the blast furnace operation using the coke located outside the region R2, that is, the coke that does not satisfy the management index.
図8において、白丸(○)は、図5に示す領域R3内に位置するコークス、すなわち、管理指標を満たすコークスを使用した高炉操業における操業データであり、黒丸(●)は、図5に示す領域R3外に位置するコークス、すなわち、管理指標を満たさないコークスを使用した高炉操業における操業データである。 In FIG. 8, white circles (◯) are operation data in blast furnace operation using coke located in the region R3 shown in FIG. 5, that is, coke satisfying the control index, and black circles (●) are shown in FIG. It is the operation data in the blast furnace operation using the coke located outside the region R3, that is, the coke that does not satisfy the management index.
図6及び図8を比較すると、本実施形態(図6)では、従来(図8)に比べて、通気抵抗指数KRが低い範囲内(具体的には、12500[1/m]以下の範囲内)で黒丸の数が減っている。上述したように、通気抵抗指数KRが低いほど、高炉内の通気性が良好となるため、本実施形態のように管理指標を設定することにより、従来(図8)と比べて通気抵抗指数KRが低い範囲内(具体的には、12500[1/m]以下の範囲内)で黒丸の数が減るため、不必要な品質向上処理が行われることを抑制できる。このため、本実施形態によれば、従来と比べて、コークスの品質管理が適正である。 Comparing FIGS. 6 and 8, in the present embodiment (FIG. 6), the draft resistance index KR is within a range lower than that of the conventional case (FIG. 8) (specifically, a range of 12500 [1 / m] or less). (Inside), the number of black circles is decreasing. As described above, the lower the ventilation resistance index KR, the better the ventilation in the blast furnace. Therefore, by setting the control index as in the present embodiment, the ventilation resistance index KR is compared with the conventional case (FIG. 8). Since the number of black circles is reduced within a low range (specifically, within a range of 12500 [1 / m] or less), it is possible to suppress unnecessary quality improvement processing. Therefore, according to the present embodiment, the quality control of coke is more appropriate than in the past.
図7及び図8を比較すると、本実施形態の変形例(図7)では、従来(図8)に比べて、通気抵抗指数KRが低い範囲内(具体的には、12500[1/m]以下の範囲内)で黒丸の数が減っている。上述したように、通気抵抗指数KRが低いほど、高炉内の通気性が良好となるため、本実施形態の変形例のように管理指標を設定することにより、従来(図8)と比べて通気抵抗指数KRが低い範囲内(具体的には、12500[1/m]以下の範囲内)で黒丸の数が減るため、不必要な品質向上処理が行われることを抑制できる。このため、本実施形態によれば、従来と比べて、コークスの品質管理が適正である。 Comparing FIGS. 7 and 8, in the modified example (FIG. 7) of the present embodiment, the draft resistance index KR is within a range lower than that of the conventional (FIG. 8) (specifically, 12500 [1 / m]]. The number of black circles is decreasing in the following range). As described above, the lower the ventilation resistance index KR, the better the ventilation in the blast furnace. Therefore, by setting the control index as in the modified example of the present embodiment, the ventilation is improved as compared with the conventional case (FIG. 8). Since the number of black circles is reduced within the range where the resistance index KR is low (specifically, within the range of 12500 [1 / m] or less), it is possible to suppress unnecessary quality improvement processing. Therefore, according to the present embodiment, the quality control of coke is more appropriate than in the past.
図7では、図8及び図6に比べて、通気抵抗指数KRが高い範囲内(具体的には、15000[1/m]付近)で黒丸の数が増えている。これは、管理指標を一部厳格化し、従来の管理手法であれば管理指標を満たしていたコークスについても、高炉の通気性悪化を招くとして、管理指標を満たさないと判別したためである。通気抵抗指数KRが高い範囲内(具体的には、15000[1/m]付近)での黒丸は、ドラム強度指数DIが従来の下限値DI_low付近にあるものの、通気抵抗指数KRが高い場合の操業データである。上述したように、通気抵抗指数KRが高いほど、高炉内の通気性が悪化するため、図4に示すように管理指標を設定することにより、通気抵抗指数KRが高い範囲内(具体的には、15000[1/m]付近)で黒丸の数が増えて、品質向上処理によるコークスの品質を向上させることができる。 In FIG. 7, the number of black circles increases within the range where the draft resistance index KR is higher (specifically, in the vicinity of 15000 [1 / m]) as compared with FIGS. 8 and 6. This is because the management index has been partially tightened, and it has been determined that coke that meets the management index with the conventional management method does not meet the management index because it causes deterioration of the air permeability of the blast furnace. Black circles in the range where the aeration resistance index KR is high (specifically, around 15000 [1 / m]) are cases where the drum strength index DI is near the conventional lower limit DI_low, but the aeration resistance index KR is high. Operation data. As described above, the higher the ventilation resistance index KR, the worse the air permeability in the blast furnace. Therefore, by setting the control index as shown in FIG. 4, the ventilation resistance index KR is within a high range (specifically,). , 15000 [1 / m]), the number of black circles increases, and the quality of coke can be improved by the quality improvement process.
10:搬送経路、11:コークス炉、12:コークス乾式消火設備、13:原料槽、
14:中継ホッパ、15:炉頂バンカー、16:高炉、16a:ストックレベル、
P1,P2:採取位置
10: Transport route, 11: Coke furnace, 12: Coke dry fire extinguishing equipment, 13: Raw material tank,
14: Relay hopper, 15: Furnace top bunker, 16: Blast furnace, 16a: Stock level,
P1, P2: Collection position
Claims (5)
生地強度が同一であるとしたときのコークス粉化モデルを用いて、コークスの平均粒子径及び強度指数の相関関係を予め求め、コークスの強度指数が、前記相関関係においてコークスの平均粒子径に対応する強度指数以上であることをコークスの品質を管理するための管理指標として定め、
前記高炉に前記コークスを搬送する搬送経路の途中で採取された前記コークスの平均粒子径及び強度指数を測定し、この平均粒子径及び強度指数が前記管理指標を満たすか否かを判別し、
前記相関関係は、前記平均粒子径が大きいほど、前記強度指数が低いことを特徴とする品質管理方法。 It is a quality control method that controls the quality of coke charged in the blast furnace.
Using the coke pulverization model when the dough strength is the same, the correlation between the average particle size of coke and the strength index is obtained in advance, and the strength index of coke corresponds to the average particle size of coke in the correlation. It is defined as a management index for controlling the quality of coke that it is equal to or higher than the strength index.
The average particle size and strength index of the coke collected in the middle of the transport path for transporting the coke to the blast furnace are measured, and it is determined whether or not the average particle size and the strength index satisfy the control index.
The correlation is a quality control method characterized in that the larger the average particle size, the lower the intensity index.
ことを特徴とする請求項1に記載の品質管理方法。 The intensity index is a drum intensity index, and the correlation is represented by the following formula (I).
The quality control method according to claim 1.
前記ドラム強度指数の基準値DI0は、高炉の操業が安定していたときの過去の操業実績から決められたドラム強度指数の下限値であることを特徴とする請求項2又は3に記載の品質管理方法。 The reference value MS 0 of the average particle size is the lower limit value of the average particle size determined from the past operation results when the operation of the blast furnace is stable.
The second or third claim, wherein the reference value DI 0 of the drum strength index is the lower limit value of the drum strength index determined from the past operation results when the operation of the blast furnace is stable. Quality control method.
前記ドラム強度指数の基準値DI0は、高炉の通気抵抗指数が前記所定値以下であったときのドラム強度指数であることを特徴とする請求項2又は3に記載の品質管理方法。 The reference value MS 0 of the average particle diameter is the average particle diameter when the aeration resistance index of the blast furnace is equal to or less than a predetermined value.
The quality control method according to claim 2 or 3, wherein the reference value DI 0 of the drum strength index is a drum strength index when the ventilation resistance index of the blast furnace is equal to or less than the predetermined value.
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