JPH0437123B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、高炉内に装入された焼結鉱の還元
粉化量を検出する検出方法に関する。

［従来の技術］ 高炉において、操業状態を安定且つ活良好にす
るためには、高炉内のガス分布を適正な状態に保
持すると共に、炉内の通気性を良好に維持してお
き、炉内ガスの顕熱及び還元能力を効率良く利用
することが必要である。一般的に、高炉内のガス
分布及び通気性は、炉内に装入する原料の性状に
よつて著しく変化するため、従来、原料の特性自
体の改善、及び整流による原料粒度の調整等によ
り高炉操業の安定化を図つている。特に、原料粒
度は極めて重要な要素であり、炉内装入原料の粒
度分布が、例えばコークスで25乃至100mm、塊鉱
石で８乃至30mm、焼結鉱で５乃至50mmになるよう
に各原料を整流している。そして、高炉に装入さ
れたこれら原料は、高炉内のシヤフト下部まで塊
状のままで落下する。この場合に、コークス及び
塊鉱石は装入時の形状を保持したまま降下する
が、焼結鉱石は所謂還元粉化現象により粉化し、
例えば大部分が３mm以下の粒径となる。通常、高
炉に装入される鉄鉱石の大半は焼結鉱であるた
め、上述のように焼結鉱が粉化すると高炉シヤフ
ト内の通気性が悪化し、高炉操業の安定化が阻害
されてしまう。従つて、高炉内における焼結鉱の
還元粉化量、即ち還元に伴う原料の比表面積の増
加量を把握することが極めて重要である。

このような還元粉化量を測定するために、従
来、適宜のサンプラーにより、直接高炉内の焼結
鉱石をサンプリングし、分析することによつて、
還元粉化率を把握する技術が用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来の技術においては、高炉原
料におけるストツクライン付近の炉壁近傍部分か
らしかサンプリングし得ず、高精度で還元粉化率
を把握することができないという欠点がある。ま
た、一般にこのようなサンプラーは極めて高価で
あり、高炉操業コストを上昇させてしまう。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもの
であつて、高炉内における焼結鉱の還元粉化率を
高精度且つ安価に検出することができる高炉内に
おける焼結鉱の還元粉化率検出方法を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る高炉内における焼結鉱の還元粉
化量検出方法は、高炉内の所定位置におけるガス
組成及び温度を測定し、このガス組成に基いて高
炉内に装入される焼結鉱の還元率を求め、この還
元率から焼結鉱中のヘマタイト減少量を求め、こ
のヘマタイト減少量及び前記測定温度に基いて前
記焼結鉱の還元粉化量を検出することを特徴とす
る。

［作用］ 還元粉化現象は、焼結鉱が約400乃至600℃で還
元されてヘマタイトからマグネタイトに変化する
際の体積変化に起因し、また、焼結鉱石のヘマタ
イト減少量と還元粉化量とは極めて強い相関があ
る。また、これらの値は温度依存性が高い。従つ
て、焼結鉱のヘマタイト減少量及び炉内温度を把
握することができれば、焼結鉱の還元粉化量を求
めることができる。そして、このヘマタイト減少
量は、炉内のガス組成から求めた焼結鉱の還元率
に基いて求めることができる。このようにして焼
結鉱の還元粉化量を検出することができるので、
高価なサンプラーが不要である。また、炉内温度
及び炉内ガス組成に基いて検出するので、検出精
度が高い。更に、測定箇所を容易に増加させるこ
とができるので、焼結鉱の還元粉化量を広範囲に
亘つて高精度で検出することができる。

［実施例］ 本願発明者等が高炉内における焼結鉱の還元粉
化量に影響を及ぼす因子について鋭意研究を重ね
た結果、還元粉化率は焼結鉱石中のヘマタイト減
少量から求めることができ、焼結鉱の還元粉化率
とヘマタイト減少量の関係は炉内温度に依存して
いることを見出した。従つて、焼結鉱の還元粉化
量を求めるためには、炉内の測定部分において、
焼結鉱石のヘマタイト減少量と温度とを把握すれ
ばよい。第４図は、横軸に温度をとり、縦軸に焼
結鉱の比表面積及びヘマタイトの減少量をとつ
て、温度と焼結鉱の比表面積との関係、及び、温
度と焼結鉱のヘマタイト減少量との関係を示すグ
ラフ図であり、図中実線は比表面積を示し、破線
はヘマタイトの減少量を示す。この第４図によれ
ば、ある温度では焼結鉱の比表面積とヘマタイト
減少量とが一義的に対応し、また、これらの値が
温度により変化することがわかる。また、第５図
は、横軸に温度をとり、第４図において縦軸に示
した比表面積及びヘマタイト減少量を夫々時間で
微分した値、即ち、粉化速度（１分間当りの比表
面積の増加量）及びヘマタイト減少速度を縦軸に
とつたグラフ図であり、図中実線は粉化速度を示
し、破線はヘマタイト減少速度を示す。この第５
図によれば、粉化速度及びヘマタイトの減少速度
はいずれも所定温度で極大値をとり、これら粉化
速度とヘマタイト減少速度との間には強い相関が
あることがわかる。第６図は、横軸にやはり温度
をとり、縦軸に第２図の粉化速度及びヘマタイト
減少速度から求めたヘマタイト減少量１％当りの
粉化量をとつて、これらの間の関係を示すグラフ
図であり、図中白抜きの記号は高炉の径方向中央
部で測定したものを示し、黒塗り記号は炉壁近傍
で測定したものである。これによれば、温度と焼
結鉱のヘマタイト減少量１％当りの粉化量とは直
線関係があることがわかる。

これらのグラフにより、前述したように、焼結
鉱のヘマタイト減少量と炉内の測定部分の温度と
を把握することにより、焼結鉱の還元粉化量を求
め得ることが確認された。

第７図は、横軸に焼結鉱の還元率をとり、縦軸
の還元前のヘマタイト量に対する実際のヘマタイ
ト量の割合をとつて、これらの間の関係を示すグ
ラフ図である。この第７図に示すように、焼結鉱
の還元率と還元前のヘマタイト量に対する実際の
ヘマタイト量の割合との間には直線関係がある。
従つて、還元前のヘマタイト量と焼結鉱の還元率
とが把握されていれば、ヘマタイトの減少量を容
易に求めることができる。この場合に、焼結鉱の
還元率は、炉内の還元粉化量を検出する位置にお
けるガス組成を分析すること等により求めること
ができる。

以下、この発明の実施例について具体的に説明
する。第１図は高炉を示す断面図である。高炉本
体１内には、図示しない原料供給設備からベル２
を介して円周方向に均一に原料が装入される。原
料としては焼結鉱及びコークスが用いられ、これ
らが交互に層状をなすように装入される。即ち、
高炉本体１内で焼結鉱層３とコークス層４とが交
互に積層される。この高炉本体１内に装入された
原料には、送込み式垂直ゾンデと称される測定設
備５が高炉上方から挿入される。この測定装置は
図示しない移動装置にて上下動が可能なシヤフト
６とこのシヤフト６の下端に設けられた測定部７
を備えている。測定部７には温度測定装置及びガ
ス分析装置が内蔵されており、これにより炉内の
高さ方向の任意の位置での温度及びガス組成を測
定することができる。この測定設備５により、焼
結鉱層３のある位置における温度及びガス組成を
測定し、この値に基いて究極的にその部分におけ
る焼結鉱の粉化量を求める。

次に、上述の測定温度及びガス組成に基いて焼
結鉱の粉化量を検出する方法の一例について説明
する。第２図は粉化量検出に用いる装置を示すブ
ロツク図である。前述した測定設備５にて測定さ
れた温度及びガス組成の信号は入力装置１１に入
力される。そして、入力装置１１に入力された信
号は、所定の信号に変調されて出力され、演算装
置（コンピユータ）１２に入力される。演算装置
１２には、焼結鉱の装入時の粒度分布及び焼結特
性が初期条件として入力され、また、前述のヘマ
タイト減少量と粉化量との関係に従つて還元粉化
量を求める演算回路が組込まれている。そして、
これら初期条件を設定し、前述のデータを入力す
ることにより、焼結鉱の粉化量が検出される。こ
の粉化量に基いて炉内における焼結鉱の粒径を適
正な値に制御するためには、更に、演算装置１２
において粉化量から焼結鉱の粒度分布及び平均粒
径を求め、その信号を制御装置１３に出力する。
制御装置１３においては、焼結鉱の平均粒径が予
め設定された範囲内に含まれている場合には、操
業条件をそのままの状態に維持し、その範囲外の
場合には、焼結鉱の平均粒径がその範囲内になる
ように前述の温度及びガス組成が調節すべく、操
業条件を設定する。

第３図はその際の演算フローの一例を示すフロ
ーチヤートである。まず、初期条件２１として焼
結鉱の装入時の粒度分布及び焼結特性を入力す
る。次に、入力データ２２としてガス温度及びガ
ス組成が入力される。これら初期条件２１及び入
力データ２２により、焼結鉱の還元速度２３、ヘ
マタイト減少速度２４、粉化速度２５が順に求め
られ、粉化量２６が求められる。この粉化量２６
から焼結鉱の粒度分布及び平均粒径２７が算出さ
れ、その値が設定条件２８に適合していれば、フ
ローが終了し、適合していなければ、入力データ
２２を変化させる。

このようにして炉内の多数の位置で粉化量を測
定し、３mmより小さい粒径の割合を粉化度合とし
て表わすと、例えば、第８図に示すようになる。
このように、この実施例によれば高炉本体内のほ
ぼ全域に亘つて粉化量を検出することができる。

次に、この実施例により求めた粉化量から算出
した焼結鉱の平均粒径の精度について説明する。
第９図は、横軸に焼結鉱の平均粒径及びガス温度
の実測値をとり、縦軸に高炉におけるストツクラ
インからの距離をとつて、これらの間の関係を示
すグラフ図である。図中、誤差範囲を伴う白丸は
平均粒径の実測値を示し、四角はこの実施例の粉
化量から求めた平均粒径を示す。また、三角はガ
ス温度の実測値を示す。このグラフによれば、こ
の実施例の粉化量に基いて求めた平均粒径がいず
れの温度においても、実測値に極めて近いことが
わかる。

以上説明したように、この実施例によれば、粉
化量を広範囲に亘つて高精度で検出することがで
きる。また、実際に焼結鉱をサンプリングする必
要がないので高価なサンプラーが不要である。更
に、前述したように、検出した粉化量に基いて焼
結鉱の平均粒径が適正な値になるように操業条件
を調節することも可能であり、これにより一層の
安定操業を実現することができる。

なお、この発明はこの実施例に限定されること
なく種々変形が可能である。例えば、垂直ゾンデ
を用いて炉内のガス温度及びガス組成を測定した
が他の装置であつても構わない。また、検出装置
及び検出フローもこの実施例に示されたものに限
る必要はない。

［発明の効果］ この発明によれば、高炉内の任意位置の焼結鉱
のガス組成を測定することによりその部分のヘマ
タイト減少量を求めることができ、このヘマタイ
ト減少量とその部分における測定温度とにより還
元粉化量を検出することができる。このようにし
て高精度で還元粉化率を検出することができると
共に、測定点を増加させることにより高炉内の広
範囲に亘つて高精度で還元粉化量を検出すること
ができる。しかも、炉内の焼結鉱を実際にサンプ
リングする必要がないので、高かなサンプラーが
不要となり、操業コストを低く維持することがで
きる。従つて、高炉操業の安定化及び効率化に寄
与することができ、極めて実用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る高炉を示す断
面図、第２図は焼結鉱の還元粉化量を検出するた
めの装置を示すブロツク図、第３図はそのフロー
チヤート、第４図は焼結鉱の温度と比表面積及び
ヘマタイト減少量との関係を示すグラフ図、第５
図は焼結鉱の温度と粉化速度及びヘマタイト減少
速度との関係を示すグラフ図、第６図は焼結鉱の
温度とヘマタイト減少量１％当りの粉化量との関
係を示すグラフ図、第７図は焼結鉱石の還元率と
還元前のヘマタイト量に対する実際のヘマタイト
量の割合との関係を示すグラフ図、第８図は高炉
内における粉化度合の分布を示す図、第９図は高
炉内の焼結鉱石の算出された平均粒径とその実測
値とを比較して示すグラフ図である。 １……高炉本体、３……焼結鉱層、５……測定
装置、１１……入力装置、１２……演算装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高炉内の所定位置におけるガス組成及び温度
   を測定し、このガス組成に基いて高炉内に装入さ
   れる焼結鉱の還元率を求め、この還元率から焼結
   鉱中のヘマタイト減少量を求め、このヘマタイト
   減少量及び前記測定温度に基いて前記焼結鉱の還
   元粉化量を検出することを特徴とする高炉内にお
   ける焼結鉱の還元粉化量検出方法。