JPH01142006A

JPH01142006A - 高炉操業方法

Info

Publication number: JPH01142006A
Application number: JP30028787A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sakurai; 桜井　雅昭
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、高炉の操業において、炉内の状況を適切に
把握しつつ高炉を運転する高炉操業方法に関するもので
ある。

［従来の技術］従来の炉内状況の検出手段のうちには、消耗型送り込み
式ゾンデや挿入式垂直上置ゾンデなどを利用するガスサ
ンプリング方法がある。

これらの従来方法の検出方法のうち、消耗型送り込み式
ゾンデは、炉内の状況の確認が必要な際のたびごとに炉
内に送りこむものであり、確認ないしは測定が完了する
と消耗するものである。

この方式のものは、高炉自体にはさほどの設備を必要と
しないものであり、操業か定常状態にあるとぎには費用
のかからない安直な方法であるということができる。

一方の挿入式垂直上置ゾンデは、ゾンデを炉内に挿入さ
せたままでいることにより、炉内の各位置におけるガス
成分や温度を検出して、これらの検出結果から原料の溶
融帯位置あるいは、還元状況等の炉内状況を推定してい
る。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記のような従来技術において、消耗型送り込
み式ゾンデの場合には１回の測定にしか利用できず、頻
繁に炉内の状態を知りたいときには結局費用がかさむと
いう欠点を有しているし、また挿入式垂直ゾンデの場合
には、ゾンデか原料表面に着地したまま荷下りとともに
その位置を降下させつつ検出を行なうため、１ハツヂの
検出が完了するまでに長時間かかることになる。

従って、いずれの場合も、−日に数回程度の測定を行う
に留まり、長期間連続して炉内状況を検出することは困
難であった。

さらに、任意の時間に炉内の測定を行なうことが不可能
であり、また測定誤差も大きいという問題点かあった。

［問題点を解決するための手段］この発明は、以上のような従来装置ないしは方法にお６
づる不都合を解消するについて検討を加えた結果到達し
たものであって、高炉の高さ方向に複数のガスサンプリ
ング装置および圧力測定装置を設置した測定手段を炉の
円周方向に少なくとも２つ設け、ガスサンプリング装置
から得たガス成分のうちＣＯ，Ｃ０２およびＮ２成分の
組成から炉内の還元状態を、また圧力測定装置からの情
報に基いて炉内圧力を求め炉内の操業状態を検出し制御
の情報として利用することを特徴とする高炉操業方法に
関するものである。

［作用コこの発明においては、高炉の高さ方向に複数の圧力測定
装置およびガスサンプリング装置を設置した測定手段を
炉の円周方向に少なくとも２つ設けて炉内状況を検出し
ているため、短時間でかつ３次元的な検出を任意の時間
に長期間連続して行い得るものであり、従りて従来の方
法に比較して容易しかも的確なに炉内状況の検出かてき
るようになったものである。

また、炉内から検出されたｃｏ、ｃｏ、およびＮ２成分
の組成から還元率を求めるため、誤差の少ない正確な還
元状態を検出てきるという利点をも有している。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例を示す構成図であり、（
１）は高炉の炉壁、（２）は炉体の高さ方向に垂直に複
数配置すると共に、炉壁（１０）を貫通して炉内に挿入
できるように設置したガス採取管である。

このガス採取管（２）は、炉頂から２０ｍ近辺までの区
間に配置するが、還元率などの変化率が大きなボッシュ
部には、特に狭い間隔で配置するのか好ましい。

これは、高炉炉内におりる原料の溶融位置が炉頂から２
０ｍ近辺であるが、誤差の少ない検出を行なうためには
、特に変化の大きく現れる領域において密な情報を得る
ために必要である。

また、最上段に位置した採取管（２）は、炉頂の原料挿
入位置直下の近傍に配置するが、これは、炉頂のガス成
分が、操業状況を把握するための各データの初期値を算
出するための計算上重要な情報となるからであって、仮
に最上段の採取管（２）か、炉頂の原料挿入位置から離
れた位置に設置した場合には、炉頂近傍のカス成分が採
取管（２）に至るまでに変化し、誤差が大きくなってし
まうためである。

（３）はパージ用窒素ガス供給管、（４）は窒素ガスの
背圧を測定しその測定値に応じて電気信号を出力するた
めの圧力変換器、（５）はサンプリング管、（６）はガ
スクロマトグラフィなどの分析装置　−であり、その出
力側は、後記する制御装置（７）に接続されている。

他方、操業管理を行なう上で重要な構成要素の一つであ
る制御装置（７）は、例えば、ＴＤＣＳとプロコンなど
によって構成しており、後記の出力装置（８）に接続し
ている。

出力装置（８）は、炉内状況の測定データを出力表示す
るＣＲＴまたはその結果を印字するための出力装置であ
る。

上記のように構成している装置の全体的な動作について
説明する。

まず、炉壁（１）の高さ方向にかつ多段に挿入して設け
たガス採取管（２）により、炉内のガスを採取し、サン
プリング管（５）によって分析装置（６）に導く。

各段のガス採取管（２）には、それぞれ、窒素ガス供給
管（３）および圧力変換器（４）を接続しており、この
窒素ガス供給管（３）によってＮ２ガスを炉内に供給し
、圧力変換器（４）によりＮ２ガスの背圧を測定して、
その測定値に応じた信号も分析装置（６）に入力する。

分析装置（６）では、供給された情報に基いてガス組成
を分析し、炉内の原料の溶融帯位置、ガス還元率、ガス
背圧から炉内圧の圧損などの炉内状況を検出する。

具体的には、この分析装置（６）では、採取ガス中のＣ
０１ＣＯ２およびＮ２の含有量、ガス利用率および背圧
などを分析し、その分析結果に基づいて炉内の操業状況
を把握するためのデータを得るのである。

このような検出結果を制御装置（７）に人力し、その入
力信号に応じて炉の操業を制御すると同時に、ＣＲＴ　
（８）　にその操業指標を表示するのである。

次に、この発明の検出結果の測定方法を第２図〜第４図
を参照しなから説明する。

先ず、第２図は、１段目のサンプリング位置におけるΔ
Ｚ間隔のガス流量の動作を示したものであり、以下の式
により決定するものである。

はじめに、１段目のガス採取管（２）のΔＺの間隔の酸
素バランスΔ０１、炭素バランスΔＣｉを求めると次式
のようになる。

−Ｗｇ＋　　（ｃｏ、　＋２ＣＯ２１）　）・・・（１
）−Ｗｇ＋　　（ｃｏ、　＋ｃｏ２．　　）　）・・・
（２）ここで、Ｗ　ｇ　＋　は、Ｎ２バランスより次式
で表わされる。

ｗｇ、−０，７９ＸＶｂ／Ｎ２＋ボッシュ−炉頂間では、（１）　、（２１式は、Ｎ２：
。

（ＧＯ＋　　＋　　ＣＯ２１） −□）　　　・・・（５）Ｎ２：。

従って、ｉ−１における還元率Ｒ６、ソリューションロ
ス反応率Ｒ８゜１は、各々次のように示すことかできる
。

Ｒ？ニア１−（圧：谷０１７ΣΔ０１）−１−（（、Ｘ
：？、ｏ、／　Ｖｂ）／（、Ｉ：ｐ　Ｏ＋ハ、））−（
６）Ｒｓｏｌ　＝１−（圧：ａ　ｃ、／　、ｘ：ａ　ｃ
、）＝　１−（（心ｃ＋／　Ｖｂ）／　（心ｃ＋／　ｖ
ｂ））・・・（７）以上より、ボッシュガス中ｃｏ、Ｃ
Ｏ２およびＮ２濃度を計算より求め、１−１におりるＣ
０１Ｃ０２およびＮ２を測定することにより、その部分
における還元率Ｒ８およびソリューション反応率Ｒｓｏ
＋を求めることができる。

（ＧＯ，＋　　ＣＯ２１） −□）　　・・・（８）Ｎ２：。

従って、１＝ｉにおりる還元率Ｒ６、ソリューションロ
ス反応率Ｒ３゜１は、各々次のように示される。

Ｒ，＝１−（、ｉ：ａｏ、／　　か０亘）＝　　１−１
１．２．＝Ｑ　　Ｕ１／　　　ｖ、、ツバ　　ｙ＝ｐ　
　Ｕ＋／　　　Ｖｂノ　Ｉ−１！１ノＲｓｏ＋　＝１−
（圧：、ｈａ、／とＩａｃ、）＝　１−（（＝１．　Δ
Ｃ：／　Ｖｂ）／　（，３，Δｃ？／Ｖｂ）ｌ・（１０
）以上より、ボッシュガス中ｃｏ、ｃｏ２およびＮ２濃
度を計算より求め、ｉ＝１におけるＣ０１Ｃｏ２、Ｎ２
を測定することにより、その部分におりる還元率Ｒ６、
ソリューション反応率Ｒ８゜１を求めることができる。

還元率Ｒ８については、第３図（Ｂ）に示したようなデ
ータが得られ、また、分析装置（６）において測定され
たガス利用率ｎ　ｃｏ　（Ｃ（ｈ／ｆ：０＋ＣＯ２）と
、その測定位置の関係から同図のηＣｏで示したガス利
用率分布曲線か得られるのである。

そして、この曲線を用いて、ηｃｏがＴとなる位置を近
似的に求め、炉内原料の溶融帯位置を検出する。

次に、各段のガス採取管（２）に各々接続している窒素
ガス供給管（３）および圧力変換器（４）により測定し
て得た結果から各サンプリング位置の背圧に基いて、各
位置での炉内圧を求める。

そして、最上段のガス採取管（２）が配置されている炉
頂近傍位置の炉内圧力を基準とし、各サンプリング位置
における圧損を測定すればよいのであるが、具体的には
、第４図（ｂ）に示したごとき挙動となる。

このように、ガス採取管（２）、窒素ガス供給管（３）
および圧力変換器（４）を竪型炉の高さ方向に各々複数
設置した測定手段を円周方向に少なくとも２つ設け、炉
内の操業状況を検出するのであるから、任意の時間に連
続的に炉内状況を長期的に把握することができるのであ
る。

さらに、ガス採取管（２）を炉頂か６２０ｍ近辺までの
区間において、最上段の採取管（２）は炉頂の原料挿入
位置直下の近傍に、また、還元率などの変化が大きなボ
ッシュ部には特に狭い間隔て配置してガスのサンプリン
グを行なうため、誤差の少ない検出を行なうことが可能
となる。

そして、炉内のガスのうちから検出したＣ０１ＣＯ２お
よびＮ２成分の組成から還元率を求める１まため、誤差の少ない正確な還元状態を検出できることに
なるのである。

なお、この発明は、何ら上記実施例に限定されるもので
はなく、同様の機能を奏するように種々設計変更を行う
ことか可能であり、種々の態様を含むものである。

また、上記の実施例では、ガス採取管（２）を高炉の高
さ方向に垂直に配置して炉内のガスを採取することにつ
いて説明したが、ガス採取管（２）を炉の外周部におい
て、やや螺旋状としたものを配置しても同様な効果を期
待できる。

［発明の効果コ以上説明したように、この発明によれば、高炉の高さ方
向に圧力測定装置およびガスサンプリング装置を複数設
置した測定手段を円周方向に少なくとも２つ設けて、炉
内の操業状況を検出するようにしたので、任意の時間に
、しかも連続的に炉内状況を長期的に把握することがで
きるという効果がある。

また、ｃｏ、ＣＯ２およびＮ２成分の各組成から、還元
率を求めるため、誤差の少ない正確な還元状態を検出で
きるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示した概略構成図、第２
図はデータの算出方法を説明するための説明図、第３図
および第４図はデータの算出方法を説明するためのグラ
フである。。（１）は炉壁、（２）はガス採取管、（３）は窒素ガス
供給管、（４）は圧力変換器、（５）はサンプリング管
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高炉の高さ方向に複数のガスサンプリング装置お
よび圧力測定装置を設置した測定手段を炉の円周方向に
少なくとも２つ設け、ガスサンプリング装置から得たガ
ス成分のうちＣＯ、ＣＯ＿２およびＮ＿２成分の組成か
ら炉内の還元状態を、また圧力測定装置からの情報に基
いて炉内圧力を求め炉内の操業状態を検出し、高炉の操
業条件を調節することを特徴とする高炉操業方法。
（２）ガスサンプリング装置から得た情報によって炉内
の溶融帯位置を検出することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の高炉操業方法。