JPH0129843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製鉄用高炉の操業法詳しくは、セラ
ミツクス等の耐熱性熱風制御弁を羽口支管に設
け、出銑口毎の当該羽口支管に設けた熱風制御弁
により、高温熱風の羽口吹込み量を制御し、出銑
口毎の残銑レベル、溶銑温度及び溶銑成分を制御
する高炉の操業法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に製鉄用高炉には、高温熱風を炉内に吹込
むための羽口が、炉下部の外周上に30〜40本設け
られており、環状高温熱風管より羽口支管を経由
し、高温熱風例えば900〜1300℃、湿分７〜50
ｇ／Ｎm³（最大60ｇ／Ｎm³）程度の調湿熱風が炉
内に羽口より送風される。

一方出銑口が、炉下部の湯溜り部に３〜４本設
けられ、マツトガン等による開孔、出銑閉塞を時
系列的に出銑口を変更しながら１日に10〜12回の
周期で行ない、溶銑を大樋に出銑する。

斯る高炉の操業法においては、高炉の操業状態
に応じて、羽口から高炉内に吹込まれる高温熱風
の送風量を変える必要がある。

(1) 高炉の湯溜り部に設けられた出銑口よりの出
銑量は、羽口からの高温熱風量と相関があり、
特に出銑口と同じ方向における羽口支管送風量
の大小により出銑口毎の出銑量が変動する。

(2) 高炉内における鉄鉱石の溶解速度を決定する
ために羽口毎特に当該出銑口毎の送風量を、炉
内への供給酸素必要量により変更する。

(3) １回毎の出銑中の溶銑成分は余り変動しない
が、１日の間の10〜12回の出銑においては、そ
の溶銑成分は変動するので、このため高炉の操
業条件の１つである羽口送風量を、特に出銑口
毎に当該羽口風量の変更を要する。

(4) 出銑口毎の当該羽口送風量は、炉内における
発熱量に影響を及ぼすため、このため溶銑温度
は変動するので、当該羽口送風量を変更し、銑
鉄及びスラグの顕熱を決定することを要する。

即ち以上の如く炉の円周方向における銑鉄及び
スラグの生成量、炉内反応のための供給酸素量、
溶銑成分及び溶銑温度の高炉の操業条件を制御す
る必要があり、羽口からの高温熱風の送風量を調
節する機会が増加している。このため羽口送風量
を調節するための熱風制御弁は、前述の如く900
〜1300℃、湿分最大60ｇ／Ｎm³の高温熱風に耐え
かつその調節は微調節ならびに調節範囲の大きい
ものが要望されていた。

従来これら羽口の流量制御弁としては、金属製
弁体からなる制御弁の採用が試みられたが、弁体
の耐熱性が不足して高温に耐えられないため、弁
体を水冷することも試みられたが、熱損失が大き
く実用に供するに至らず、環状高温熱風管に水冷
制御弁あるいはダンパーにより全体送風量を制御
することは行なわれていたが、炉円周方向におけ
る羽口毎の送風量を制御することは実用化される
に至つていなかつた。

これら上記の問題点を解決するための熱風制御
弁として、出願人は実願昭58−170080号にて、第
１０図に示すように、弁体１３の弁板２１と弁軸
２２とをセラミツクスで一体に構成し、この弁体
を耐熱部材３６，３７で内張して流路を形成した
ケーシング３１内に収容してなるバタフライ弁８
を出願した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、高炉の円周方向具体的には出銑口毎
に該出銑口の当該羽口送風量を制御し、銑鉄及び
スラグの生成即ち残銑レベルならびに炉内反応の
ための酸素供給量を増減し出銑口からの溶銑成分
及び溶銑温度を制御する高炉の操業法を提供する
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は叙上の如き問題点を解決するためにな
されたものである。即ち前述の実願昭58−170080
号にて提案したセラミツク製の耐熱性熱風制御弁
ならびに更に改良された熱風制御弁を羽口支管毎
に設け、該熱風制御弁により各羽口送風量を制御
することにより高炉の円周方向、即ち出銑口毎の
残銑レベル、溶銑成分及び溶銑温度を制御する高
炉の操業法である。

即ち本願発明は、 高炉の出銑口毎の残銑レベル、溶銑温度ならび
に溶銑成分を連続的に制御するに当たり、 予じめ、計算制御装置にて、鉱石装入量、鉱
石中の成分及びコークス装入量ならびに送風量
等により炉内反応モデルを求め、 前記炉内反応モデルから、羽口が溶損しない
適正残銑レベル、適正溶銑温度及び適正溶銑成
分を演算制御装置に入力し、目標設定値を算出
し、 該目標設定値と、前記出銑口毎の残銑レベ
ル、溶銑温度ならびに溶銑試料成分の測定値と
を比較し、 前記比較値に応じて、羽口支管の熱風吹込み
量を前記出銑口毎の各羽口支管に設けた耐熱性
熱風制御弁にて連続的に制御する、 上記〜の工程からなることを特徴とする高炉
の操業法である。

これらの発明の夫々用いられる熱風制御弁は温
度900〜1300℃、最大湿度660ｇ／Ｎm³の高温熱風
に耐えられる材質例えばセラミツクスよりなるも
のであり、より具体的には (i) 弁体の弁板と弁軸をセラミツクスで一体に構
成されてなる熱風制御弁（実願昭58−170080
号）、 (ii) 弁体の弁板及びその上下に設けられた弁軸と
支持軸をセラミツクスで一体に構成してなる弁
体と、高温熱風の流路とほぼ等しい内径を有
し、前記弁体の下部を回転可能に支持するよう
に形成されたセラミツクスからなる環状の一対
の支持部材とを有し、該支持部材を前記弁板、
弁軸の基部及び支持軸の両側から結合してケー
シング内に配置した熱風制御弁。

(iii) 円筒状の第１耐熱部材と該第１耐熱部材より
長く該第１耐熱部材内に嵌合される円筒状の第
２耐熱部材とを夫々中央から２分割し、これら
第１および第２耐熱部材をケーシングの中央に
配設された弁体の両側に挿入して該弁体を回転
可能に支持し、前記第１及び第２耐熱部材の両
側に押え部材を嵌合してその外周部に止金具を
装着し、該止金具を前記ケーシング内壁に溶接
してこれらを一体に結合した熱風制御弁。

(iv) 前記(ii)及び(iii)の熱風制御弁に付加するに弁
体
の弁軸とケーシングのフランジとの間に形成さ
れた室を、前記フランジに設けた通路を介して
ドレン排出部に接続した熱風制御弁。

等の熱風制御弁を用いるものであり、これら(i)〜
(iv)の熱風制御弁により本発明の目的が達成される
ものである。

〔作 用〕

従来、高炉の羽口から高温熱風を炉内に吹込む
に当つて、羽口毎にその送風量を制御することが
困難であつた。そのため特に出銑口と同じ方向に
おける羽口送風量の変動により、鉱石の反応速度
は異なり、銑鉄及びスラグの生成量が出銑口毎に
おける出銑量（即ち残銑レベル）及び溶銑温度は
変動していた。

これに対して、本発明は、900〜1300℃、最大
湿度60ｇ／Ｎm³の高温熱風に耐える耐熱性熱風制
御弁を各羽口支管毎に設けたことにより、各羽口
吹込み風量を制御することを可能としたものであ
り、これによつて特に出銑口毎の羽口送風量を制
御し、必要ならば羽口よりの燃料吹込量を制御す
ることにより、出銑口毎の残銑レベル、溶銑温度
ならびに溶銑成分を制御することを可能にしたも
のである。

更に羽口支管に設けられた熱風制御弁を調節し
出銑口毎の例えば第３図に示す如く４ブロツク９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ毎の羽口群の送風量を時系
列的に大小、大小と繰返し送風する操業を行なう
ことにより、出銑量の増大及び燃料比の低減を図
り得るものである。

これによつて、上記４ブロツクに分割された羽
口支管風量のうち一方向のみ減少することを可能
となつたので、その方向における炉内残銑レベ
ル、出銑口からの溶銑温度及びSi、Ti、Mn等の
溶銑成分の均一化等適正値制御を容易にすること
ができた。

なお前述の耐熱性熱風制御弁としては、前述の
弁体の弁板と弁軸をセラミツクスで一体に構成
し、この弁体を耐熱材で内張して流路を形成した
ケーシング内に収容してなるセラミツクスのバタ
フライ弁も本発明において用いられるものである
が、後述の実施例における第７図及び第８図に示
す如き熱風制御弁は、弁体の強度が強く、流量制
御範囲が広く、かつ製作が容易で更に高温熱風中
のドレン抜き機構を備えた点更に改良され、好適
な熱風制御弁である。

以下本発明の実施態様例について述べる。

〔実施例〕

第１図は本発明における実施例の説明図、第２
図は高炉の出銑口配置図、第３図は羽口配置を示
した説明図、第４図は熱風制御弁の取付け説明図
である。

図において１は高炉、２は炉壁、３は装入ベ
ル、４は鉱石及びコークス層、５は鉱層レベルセ
ンサー、６は羽口、７は送風羽口支管、８は熱風
制御弁、９は環状熱風管、１０は出銑口、１１は
湯溜り部、１２は計算制御装置。

高炉１に装入ベル３を介して装入された鉱石及
びコークス層４を反応せしめるために900〜1300
℃、絶対湿度７〜50ｇ／Ｎm³の高温熱風が環状熱
風管９より送風支管７を経由して、羽口６より送
風される。炉内で反応し生成されたスラグ及び銑
鉄は炉下部の湯溜り部１１にスラグ層及び銑鉄を
形成し、周期的に出銑口１０より出銑樋（図示な
し）を介して大樋に排出される。

本実施例においては、出銑口（内径50mmφ）は
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの４本で、各出
銑口毎に当該送風羽口（羽口径100〜140mmφ）が
10本１ブロツクとして計４ブロツク羽口合計40本
が配置されており、各羽口支管に熱風制御弁８を
設ける。

先ず本発明の目的の残銑レベルの出銑口間の均
一化のためには、予じめ計算制御装置１２にて、
装入鉱石及びコークス、送風量等と炉内反応モデ
ルから、炉内残銑量を求め、羽口６が溶損しない
範囲及び湯溜り部のスラグ高さ等から残銑レベル
の適正値及び限界値を決定する。

次いで出銑口１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ
毎の出銑量と出滓量を別に設けるセンサーにより
計測し計算制御装置１２にフイードバツクする。
フイードバツクされた値と予じめ設定された残銑
レベルとの間に差がある場合例えば１０ａの出銑
口ブロツクの残銑レベルに異常がある場合１０ａ
に該当する送風羽口支管ブロツク９ａの各羽口６
ａの送風量を各羽口支管７ａに設けた熱風制御弁
８a₁〜8a₁₀を制御することにより増減する。この
場合異常を警報装置により操業者に知らせマニユ
アルにて熱風制御弁８a₁〜８a₁₀を制御しても、
自動的に制御してもよい。斯る操作をすることに
より、従来は各羽口送風量の増減は羽口径を休風
時に変更するしかなかつたものが操業中に出銑口
のブロツク毎に変更可能となつたので残銑レベル
が均一化され安定された出銑が可能となつた。更
に羽口溶損も少なくなり羽口寿命が延長され、更
に、羽口レベル迄スラグ層が上昇し、羽口からの
送風を困難とする所謂“のろわき”現象もなくな
り、出銑口毎の出銑量を均一とせしめることが可
能となつたことにより製鋼工程への輸送スケジユ
ールが安定し改善された。

次に、各出銑口からの溶銑成分及び溶銑温度の
均一化のためには、予じめ出銑口毎の溶銑温度例
えば1500℃±５℃、溶銑成分例えばSi：0.30±
0.005％、Mn：0.30％、Ti：0.10％、Ｓ：0.03％
以下と目標値を計算制御装置１２に装入鉱石中の
成分、コークス量、送風量、スラグレベル等と炉
内反応モデルから設定する。

次いで出銑口１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ
毎の溶銑温度をセンサーにより計測し、更に溶銑
試料の成分分析値例えばSi及びＳの溶銑成分値を
計算制御装置１２にフイードバツクする。フイー
ドバツクされた値と予じめ設定された目標値との
間に差がある場合、例えば１０ａの出銑口ブロツ
クの溶銑温度及び溶銑成分に異常がある場合、１
０ａに該当する送風支管ブロツク９ａの各羽口６
ａの送風量を各羽口支管に設けた熱風制御弁８a₁
〜８a₁₀を制御し増減し、例えば湯溜り部１１の
スラグ層レベルを変え反応時間を短かくしSiO→
Siの還元を少なくしSi成分を減少せしめたり、あ
るいは羽口支管７よりの燃料の増減、送風湿分の
増減を行なう。これら制御に当つては計算制御装
置１２により送風量を増減しても、また目標設定
値と実績値との差が異常がある場合警報装置によ
り操業者に知らせ熱風制御弁をマニユアルにて操
作してもよい。

斯る操作をすることにより本発明法と従来法と
は第５図（従来）に比し第６図（本発明実施後）
に示す如く溶銑温度及び溶銑成分（Si、Ti、
Mn、Ｓ）は一定となり目的に応じた品質が維持
される。即ち溶銑温度と銑鉄中Siが低下する前に
当該方向の送風量を低下させる。そして供給熱量
がその方向で増加し炉冷が防止できる。更に出銑
口１０近くの炉底側壁の侵食量が低下する。

なお第５図及び第６図は夫々本発明方法の実施
前と実施後の１日内の溶銑温度と溶銑成分の出銑
回数毎の変動を示す。図示する如く本発明実施前
は１日の内でバラツキが多くあつたが、実施後は
出銑回数毎の溶銑温度と溶銑成分が殆んど均一化
された。

次に本発明方法を実施するための熱風制御弁に
ついて述べる。本発明において、先に述べた第１
０図に示すようなバタフライ弁は耐熱性が大き
く、この弁を羽口支管７に熱風調節弁８として実
用に供しうるものである。

然しながら、本出願人は、更に上述のバタフラ
イ弁の流路を開閉する弁板の強度と流量制御範囲
を大巾とする熱風制御弁を開発した。

第７図及び第８図は改良された熱風制御弁の一
部を断面で示した正面図及び側面図である。第７
図及び第８図において、８は熱風制御弁で、１３
は弁体、１４は弁体を収容するケーシング、１５
は弁体１３の駆動部、１６は駆動部１５に設けた
ドレン排出部である。

弁体１３において、２１は円板状の弁板、２２
は弁板２１の上部に設けた弁軸、２３は弁板２１
下部に弁軸２２と同一線上に設けた支持軸で、こ
れらはセラミツクスにより一体に構成されてい
る。

ケーシング１４において、３１は両端部及び上
部にフランジ３２，３２ａ及び３３を有する鋼製
の外筒で、フランジ３３には、フランジ３３と弁
軸２２との間に形成された室Ａに開口する通路３
４が設けられている。

３５，３５ａは弁板２１の両側からブツシユを
介して弁板２１を支持するセラミツクス製の支持
部材であり、３６，３６ａはその外径が外筒３１
の内径に整合する円筒状の第１の耐熱部材で３
７，３７ａは外径が第１耐熱部材３６，３６ａの
内径に整合し、第１耐熱部材３６，３６ａより長
い円筒状の第２耐熱部材で、３８は熱風の流路、
３９，３９ａは対向部内周に設けられた切除部、
４０，４０ａは切除部３９，３９ａの上部に設け
られ、弁軸２２が挿通される半円状の切除部、４
１，４１ａは端部外周において第１耐熱部材３
６，３６ａの端部まで切除された段部である。４
２，４２ａはセラミツクスからなるリング状の支
持部材で、その外径は第２耐熱部材３７，３７ａ
の切除部３９，３９ａに整合し、内径は第２耐熱
部材３７，３７ａの内径従つて流路３８の径に整
合するように形成されている。

４３，４３ａはブツシユである。４４，４４ａ
は耐熱材からなるリング状の押え部材で、その外
径は外筒３１の内径に整合し、内径は第２耐熱部
材３７，３７ａの段部４１，４１ａに整合し、端
部にはＬ字状の切除部４５，４５ａが形成されて
いる。４７，４７ａはリング状の鋼製の止金具
で、グランドパツキン４８，４８ａを介して押え
部材４５，４５ａの切除部に装着され、外筒３１
の内壁と溶接されて前記各部品を外筒３１内に一
体に固定する。

駆動部１５において、５１はモータ、５２はモ
ータ５１の出力軸と弁軸２２との連結部を被覆す
るカバーで、下部にはフランジ５３が設けられて
おり、このフランジ５３にはケーシング１４のフ
ランジ３３に設けた通路３４と連通する穴５４が
設けられている。

ドレン排出部１６において、６１は一端がカバ
ー５２のフランジ５３に固着され、穴５４を連通
するドレン抜きパイプ、６２はこのパイプ５４に
設けられたバルブ、６３はパイプ６１を支持する
ステムである。

以上の様に構成した熱風制御弁においては、フ
ランジ３２，３２ａにより制御弁１を羽口６の送
風支管７の送風流路に接続し、駆動部１５のモー
タ５１により弁軸２２を回動すれば、弁板２１は
弁軸２２及び支持軸２３を軸として、流路３７内
を回動し、流路３７を流れる熱風の流量を広範囲
に亘つて調節することができる。

実施例によれば流体流路の径（つまり支持部材
の内径）を200mm、弁板の外径を198mmとした場
合、（従つて間隙は１mm）弁板の全開時の流量を
Ｑ、全閉時の流量をQ₁とすれば両者の比Q₁／Ｑ
は第９図のに示すように約５％から100％とな
り、極めて広範囲に流量を調節することができ
た。なお第９図中のは上記間隙を5.2mmとした
場合のQ₁／Ｑ、は間隙を15mmとした場合の
Q₁／Ｑを示すもので、前述の羽口支管よりの羽
口送風量制御に多大の効果を示すものである。

また前述の如く本熱風制御弁は、第１、第２耐
熱部材を中央から２分割して対称構造とし、外筒
内の中央に配設された弁体の両側に挿入して弁体
を回転可能に支持し、両耐熱部材の外周部に対称
構造の押え部材を嵌合し、更に押え部材の外周部
に止金具を装着して外筒内壁に溶接し、これらを
一体に結合固定するようにしたので製作が容易で
あるばかりでなく流路も正確に形成できる。この
ため弁板と流路内壁との間隙を可及的に小さくす
ることができ、熱風の流量の調節範囲も拡大でき
る。

更に本熱風制御弁にドレン排出部を設け、ケー
シングのフランジと弁軸との間に形成された室に
侵入する熱風又はドレンを適時排出するようにし
たので、熱風が前記室内で凝固して弁軸の回転に
支障を来したり、錆等を生じる恐れがなく材料の
劣化を防止できるものである。

このように構成した熱風制御弁を、本発明の高
炉の操業法に適用すると、その目的を達成しうる
ものである。

〔発明の効果〕

本発明の高炉の操業法によれば (1) 各羽口支管風量を増減できることとなり、羽
口におけるスラグレベル上昇による風の入らな
くなる所謂“のろわき”現象がなくなる。

(2) 出銑口の残銑レベルならびに出銑量の均一化
が可能となつたため、アルミナ系、粘土質系の
出銑口用耐火物の寿命が長くなりかつ均一化さ
れ取替時間が短かくなつた。

(3) 従来羽口風量を変更するためには羽口径の異
なる羽口を到替えていたが、熱風制御弁により
制御可能となつたことにより取替える必要はな
くなつた。

(4) 溶銑温度が均一化されることにより、出銑口
近くの炉底側壁の耐火物侵食量が低下し、一炉
代の高炉寿命は延長される。

(5) 円周方向即ち出銑口毎の出銑量及び溶銑温
度、溶銑成分が均一化できることとなつたた
め、次工程の製鋼工程の成績向上に資する。

等多大の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における実施例の説明図、第２
図は高炉の出銑口配置図、第３図は羽口配置を示
した説明図、第４図は熱風制御弁の取付け説明
図、第５図及び第６図は夫々本発明実施前及び実
施後における溶銑温度及び溶銑成分の時系列毎の
グラフ、第７図及び第８図は本発明に用いられる
熱風制御弁の一部断面で示した正面図及び側面
図、第９図は流路と弁板との間隙と流量との関係
を示すグラフ、第１０図は従来の高温用バタフラ
イ弁の一例を示す断面図である。 図において、１：高炉、２：炉壁、６：羽口、
７：送風羽口支管、８：熱風制御弁、９：環状
管、１０：出銑口、１２：計算制御装置、１３：
弁体、１４：ケーシング、１５：弁体の駆動部、
１６：ドレン排出部、２１：弁板、２２：弁軸、
２３：支持軸、３１：外筒、３４：通路、３５，
３５ａ：支持部材、３６，３６ａ：第１耐熱部
材、３７，３７ａ：第２耐熱部材、３８：流路、
４２，４２ａ：リング状支持部材、４３，４３
ａ：ブツシユ、４４，４４ａ：リング状押え部、
４７，４７ａ：リング状止金具、６１：ドレン抜
きパイプ、６２：ドレン抜きバルブ。なお各図
中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炉の出銑口毎の残銑レベル、溶銑温度なら
   びに溶銑成分を連続的に制御するに当たり、 予じめ、計算制御装置にて、鉱石装入量、鉱
   石中の成分及びコークス装入量ならびに送風量
   等により炉内反応モデルを求め、 前記炉内反応モデルから、羽口が溶損しない
   適正残銑レベル、適正溶銑温度及び適正溶銑成
   分を演算制御装置に入力し、目標設定値を算出
   し、 該目標設定値と、前記出銑口毎の残銑レベ
   ル、溶銑温度ならびに溶銑試料成分の測定値と
   を比較し、 前記比較値に応じて、羽口支管の熱風吹込み
   量を前記出銑口毎の各羽口支管に設けた耐熱性
   熱風制御弁にて連続的に制御する、 上記〜の工程からなることを特徴とする高炉
   の操業法。 ２ 前記各出銑口毎の残銑レベルを制御するに当
   たり、 前記炉内反応モデルを装入鉱石及びコークス装
   入量ならびに送風量等により求めることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の高炉の操業法。 ３ 前記出銑口毎の溶銑温度ならびに溶銑成分を
   制御するに当たり、 前記炉内反応モデルを、装入鉱石中の成分、コ
   ークス量、ならびに送風量等により求めることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高炉の操
   業法。