JPH0570814A - 高炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高炉炉芯部の活性度を正確に評価
し、活性度合いに合わせ炉芯を結果的に加熱、活性化す
る方法を提供する。 【構成】 高炉ボッシュレベル以下の炉下部、特にコー
クスが堆積している炉芯部を羽口等の炉下部に設けた開
口から、剛体からなる炉芯プローブを挿入装置により押
し込み、その際の押し込み推力により炉芯の活性度を評
価する。上記炉芯プローブの押し込み推力が正常な炉芯
状態での推力以上になるとき、該炉芯プローブを介して
加熱手段を炉芯内に供給して炉芯加熱をする、あるいは
該プローブを抜き出し、当該部位に加熱用プローブを介
して加熱手段を炉芯内に供給して炉芯加熱をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉炉芯部の活性度を
正確に評価し、活性度合いに合わせて炉芯を効果的に加
熱、活性化する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉操業は、コークス、鉱石の品質・粒
度・量、送風量・温度等を制御することにより安定的か
つ低コストの溶銑を製造することができる。しかし、炉
内反応のすべてを直接把握して制御しているわけではな
いので、その制御は予測と経験にもとづいておこなわれ
ており、いままでも炉内の反応を直接検出する試みが種
々なされている。

【０００３】この炉内反応の挙動は、高炉のシャフト部
付近までは、装入物重量が少ないこと、また炉床部等に
比べて温度も低いことから、種々の検出端が開発されて
おり、かなりの状況が精度良く測定、予測されるにいた
っている。しかし、従来から炉内反応において非常に重
要といわれている炉下部、特に炉芯部の状況は高温、且
つ炉内装入物の殆どの重量がかかる等の制約から、羽口
部より炉芯を形成しているコークスのサンプリングを行
い、炉芯部の状況を観察する方法が公知となっているほ
か、特開昭６１−２５７４０５号のように直接炉芯温度
を測定する方法や、特開平２−７７５０７号の炉芯のス
ラグサンプルによるスラグ組成により炉芯活性度を評価
する方法が知られている。

【０００４】この炉内反応において重要な炉芯が冷え込
みその活性が低下した場合、燃料比の増加や原燃料の品
質を高めるなどの炉芯の活性化のための操業努力がなさ
れている。本出願人は先に、炉況不調となった高炉操業
の炉況回復操業法として、特開平２−７７５０６号によ
り、高炉操業中に炉況不調が認められ休風もしくは減風
した際に、直接炉芯部を加熱昇温させた後、送風を再開
する高炉操業方法を提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高炉炉芯部は塊コーク
スが堆積して構成されており、シャフト部の装入物が数
時間で炉内を通過するのに対して、炉芯は数日間を要し
て塊コークスが入れ代わるものと推定されている。この
炉芯内部に高温のガスが十分流れている間は、活性状態
にあり問題ないがコークスの粉化や他の要因で通気性が
悪化し、炉芯内にガスが流れなくなると炉芯部が冷える
ことになる。これを送風条件、例えば特開昭６１−１９
９００６号で開示されているようなプラズマ発生装置を
用いて送風温度を上昇させるとか、送風湿分、微粉炭な
どの吹き込み量を調整しても、送風は容易に炉芯内部ま
で到達せず炉芯の活性度は回復しない。ましてや装入物
分布、装入割合を制御してコークス比を増大させても、
炉芯部の入れ代わりは難しい。これらのことから、炉芯
部状況を適宜把握し十分な対応をとることが高炉操業に
必要不可欠である。

【０００６】この炉芯部状況を評価する場合、上記した
ように炉芯は塊コークスが堆積して形成されており、そ
の空隙状態により粉コークス、未燃チャー、スラグ、溶
銑等の流入状態が変化するため、内部の温度、スラグ等
の分布は非常に不均一になりやすい。従って、上記スラ
グサンプル方式は、化学分析が必要となり時間と費用が
かかるのみならず、スラグ量、成分が採取位置で均一で
なくばらつきが大きいため、直接的に炉芯部を評価する
のには精度的に不十分である。また、炉芯部のコークス
をサンプリングしその履歴温度をみる方法や炉芯温度を
直接測定する方法は、温度の推定を採取したコークスの
黒鉛化度によるため時間と費用がかかり、かつ炉下部の
ように熱容量が大きい場合、熱平衡になり検出可能にな
るにはかなり炉下部が冷えた状態になるため、その評価
が直接的、即応的でない欠点を有する。

【０００７】本発明は、上記高炉の炉況回復操業法、特
開平２−７７５０６号を効果的に実施する操業法、特
に、高炉操業の炉芯部が冷え込みに至ったとき、円周バ
ランスが崩れるなど高炉炉況が不調に陥ったとき、短時
間に炉況を立て直す高炉操業方法を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、高炉ボッシュレベル以下の炉下部
に設けた開口から、剛体からなる炉芯プローブを挿入装
置により押し込み、その際の押し込み推力により炉芯の
活性度を評価することを特徴とする高炉の操業方法であ
る。

【０００９】また、高炉ボッシュレベル以下の炉下部に
設けた開口から、剛体からなる炉芯プローブを挿入装置
により押し込み、前記炉芯プローブの押し込み推力が正
常な炉芯状態での推力以上になるとき、該炉芯プローブ
を介して加熱手段を炉芯内に供給して炉芯加熱をするこ
と、または前記炉芯プローブの押し込み推力が正常な炉
芯状態での推力以上になるとき、該プローブを抜き出
し、当該部位に加熱用プローブを挿入し、該加熱用プロ
ーブを介して加熱手段を炉芯内に供給して炉芯加熱をす
ることを特徴とする高炉の操業方法である。

【００１０】

【作用】高炉炉下部に形成される炉芯は塊コークスが堆
積されたものであり、高炉安定操業時はその空隙率が
０．５程度である。従って、羽口からの送風あるいは上
部から流入する溶銑とかスラグは十分に通過可能であり
炉芯部の熱が確保される。反対にこの空隙率が減少する
とそれらの通過が阻止され炉下部が不活性状態になり高
炉の安定操業が困難となる。

【００１１】本発明は、高炉ボッシュレベル以下の炉下
部、特にコークスが堆積している炉芯部に羽口等の炉下
部に設けた開口から、剛体からなる炉芯プローブ、例え
ば鋼棒、鋼管等を挿入装置より押し込み、その押し込み
推力値と炉芯空隙率との関係にもとづいて、その際の押
し込み推力値で炉芯部を直接的評価するので、早期の炉
芯部の回復あるいは管理のための操業に反映できる。

【００１２】また、本発明は上記炉芯プローブの押し込
み推力が正常な炉芯状態での推力以上になるとき、該炉
芯プローブを介して加熱手段を炉芯内に供給して炉芯加
熱をするので、炉芯状態を測定しながら炉芯加熱を並行
して実施できるので、測定即炉況回復操業が実行でき
る。

【００１３】本発明は、上記炉芯プローブの押し込み推
力が正常な炉芯状態での推力以上になるとき、該プロー
ブを抜き出し、当該部位に加熱用プローブを挿入し、該
加熱用プローブを介して加熱手段を炉芯内に供給して炉
芯加熱をするので、測定用、加熱用それぞれのプローブ
の使用時間は短くて済み、簡便なプローブで耐用させる
ことができる。

【００１４】上記炉下部に設けた開口とは、例えば高炉
炉床部に所定間隔に配置してあるいずれかの羽口とか、
これら羽口の近傍あるいはその上方に設置した開閉部を
いう。すなわち既存の羽口でも本発明を実施するため特
に設けた開口部でもよい。通常の羽口を介して炉芯プロ
ーブあるいは加熱用プローブを炉芯部に挿入する場合
は、該プローブはほぼ水平に挿入される。また、羽口の
近傍あるいはその上方に設置した開閉部を介して炉芯プ
ローブあるいは加熱用プローブを炉芯部に挿入する場合
は、該プローブは下向き傾斜状態で挿入される。

【００１５】上記剛体からなる炉芯プローブとしては、
例えば鋼棒、鋼管あるいはこれら鋼棒、鋼管の外周部に
耐火物被覆層、例えば不定形耐火物をライニングすると
かスリーブ状耐火物を外装した態様が使用できる。また
剛体からなる加熱用プローブとしては、鋼管あるいはそ
の外周部に耐火物被覆層を形成したものが使用できる。
また炉芯プローブあるいは加熱用プローブはその内部に
冷媒、例えば空気、窒素ガス、水あるいはこれらの混合
物を流通させる流路を設けた冷却構造としたものも使用
できる。

【００１６】上記炉芯プローブの押し込み推力の測定は
ロードセルあるいは歪みゲージを用い、炉芯プローブ挿
入装置の押し込み力あるいは押し込み反力として測定で
きる。また、炉芯プローブ挿入装置の動力源として電動
モータを使用する場合は、押し込み負荷に対応して変動
する電流値から押し込み推力値を測定できる。

【００１７】上記炉芯プローブあるいは加熱用プローブ
を介して炉芯内部に供給する加熱手段としては、空気、
酸素富化空気を熱交換手段例えば１０００℃以下に昇温
したもの、あるいは空気、酸素富化空気をプラズマ発生
装置で例えば１０００℃以上に昇温したもの、あるいは
燃焼高温ガスに酸素ガスを混合したもの等の高温ガスの
顕熱で炉芯部を加熱する手段あるいは該高温ガスの顕熱
と余剰の酸素で炉芯部を加熱しながら炉芯コークスの一
部を燃焼する手段が使用できる。また、炉芯プローブあ
るいは加熱プローブを介して燃焼材、例えば固体、液
体、気体状の燃料と支燃材、例えば酸素ガス、酸素富化
空気を供給し、該プローブ先端で燃焼させた高温ガスの
顕熱で炉芯部を加熱する手段、あるいは該高温ガスの顕
熱と余剰の酸素で炉芯部を加熱しながら炉芯コークスの
一部を燃焼する手段が使用できる。このプローブの先端
で燃焼させる方式は供給する流体が該プローブの冷却に
機能する。

【００１８】上記加熱手段を効果的に行なうには、炉芯
状態に見合った対応が必要となる。即ち、前記したよう
に、炉芯は塊コークスが堆積されたものであり、その空
隙状により粉コークス、未燃チャー、スラグ、溶銑等の
流入状態が変化することから、炉芯部のどの部位の空隙
率が低下しているかの把握が極めて重要となる。ケース
としては、炉芯表層に空隙率低下層が形成される、炉芯
内の局部に空隙率低下域が形成される、炉芯全体が空隙
率低下となる等がある。これらはどのような経過を辿っ
ているかは定かでないが、本発明にもとづくと上記炉芯
の態様を直接把握することができ、炉芯のコークスの空
隙がほとんど無いような炉芯不活性進行時は、高温に加
熱したガスにより炉芯コークスを燃焼掘削することによ
り空洞を形成させ、かつ空隙を確保するために炉芯を加
熱し、不活性初期のような空隙が通常時よりある程度悪
化時は、炉芯コークス部に加熱ガスを送風するだけで全
体に拡散でき炉芯の加熱が可能となる等、炉芯コークス
の状況に応じて最小限の対応で炉芯部の活性を確保でき
る特徴を有する。

【００１９】以下、本発明を図を参照して説明する。図
１は高炉の下部の断面図であるが、これに示すように高
炉炉芯１へ炉下部の開口部、例えば送風を停止した特定
の羽口２を使用し、鋼管あるいは丸棒からなるプローブ
３を、挿入装置４により炉壁１０から２ｍ挿入し、その
ときの押し込み推力を、例えば挿入装置４と炉壁との間
にロードセル５を配置固定し、押し込み反力として計測
することにより炉芯の活性度を評価する。

【００２０】図２は、外径５０ｍｍの丸棒鋼プローブを
挿入した場合の推力の変化を示す。空隙率の高いレース
ウェイ部である約２ｍ前後までは推力は低く、約２ｍ以
降は推力が増加し炉芯部のコークス状態を検出してい
る。この炉芯部への推力が、炉芯部コークスの堆積状態
を表しており、例えば空隙が大きければ推力は小さく、
反対に小さければ推力は大きくなる。この炉芯の活性状
態は炉芯内部への気体、液体の流れ、つまり炉内で生成
したガス、スラグ、溶銑等が炉芯内を流れるかの指標に
なることから、炉芯のコークス堆積状態である空隙性を
直接的に検知できる炉芯部へのプローブの挿入推力の値
が炉芯活性状態の精度良い定量化方法となる。

【００２１】図３は、コークスサンプラーによる炉芯中
の−３ｍｍ粉コークスの割合と挿入推力の最大値との関
係を示したもので、炉芯状態の悪化に関与している３ｍ
ｍ以下のコークス粒子が増加すると空隙率が低下し、こ
の粉コークスが３０％以上になると炉芯活性度は悪化
し、炉況不良となるので、このプローブ挿入推力で炉芯
状況を定量化、即ち、推力値を高炉の炉芯の状態に見合
った加熱を行い炉芯の再活性化を図るときの評価指標と
することができる。

【００２２】

【実施例】以下に本発明を内容積３８８０立方メートル
の実高炉に適用した実施例について説明する。高炉炉芯
状態を把握する目的で、水冷構造の１００Ａの鋼管プロ
ーブを円周方向９０度間隔で４ヵ所の羽口より炉内に４
ｍ挿入して、その押し込み推力の値を測定した。この測
定を定期的に繰り返すことにより炉芯部の状態を把握す
るものである。このプローブの炉内への押し込み方法
は、図１に示すように、送風支管１１に設けた遮断弁６
を閉にして熱風を遮断する。次にこの掘削かつ加熱でき
る水冷プローブ３をシール機構７を通して羽口２から炉
芯１に挿入した。挿入位置は、挿入台車４を利用して任
意の位置に挿入できるようにしたが、挿入深さ４ｍとし
た。挿入プローブ３の構造は、外径１１５ｍｍ、内径８
５ｍｍの水冷構造とし、内側に１０ｍｍ耐火材をコーテ
イングをした。

【００２３】この４本の推力値のいずれかが５ｔを示し
た時（挿入深さ３ｍ位置）にプラズマ発生装置を備えた
加熱送風装置９で加熱された２０００度、２５％酸素富
化空気２０００Ｎ立方メートル／ｈを挿入プローブ３を
介して送風しながら挿入する炉芯加熱を３０分間行なっ
た。この結果、炉芯部温度は１５００度以上、燃料比４
８０ｋｇ、出銑比２．５を長期間にわたり安定的に達成
できた。

【００２４】

【発明の効果】従来から、炉下部が不活性になると長期
間にわたり燃料比を高く維持し、しかもなかなか炉況が
立ち直らず、出銑量も十分確保できないという問題があ
るが、プローブ押し込み推力値として直接測定すること
により炉芯の活性度を正確に把握できる。また異常もし
くは異常傾向が把握されるとそのままあるいはプローブ
を差し替えて早期に炉芯活性化操作をすることにより高
炉の安定操業を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による炉芯掘削送風態様を示す高炉下部
断面の概要図

【図２】炉芯プローブの炉内での推力の変化の一例を示
すグラフ

【図３】炉芯部粉コークスと挿入推力の関係を示したグ
ラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 務 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉ボッシュレベル以下の炉下部に設け
   た開口から、剛体からなる炉芯プローブを挿入装置によ
   り押し込み、その際の押し込み推力により炉芯の活性度
   を評価することを特徴とする高炉の操業方法。
2. 【請求項２】 高炉ボッシュレベル以下の炉下部に設け
   た開口から、剛体からなる炉芯プローブを挿入装置によ
   り押し込み、前記炉芯プローブの押し込み推力が正常な
   炉芯状態での推力以上になるとき、該炉芯プローブを介
   して加熱手段を炉芯内に供給して炉芯加熱をすることを
   特徴とする高炉の操業方法。
3. 【請求項３】 高炉ボッシュレベル以下の炉下部に設け
   た開口から、剛体からなる炉芯プローブを挿入装置によ
   り押し込み、上記炉芯プローブの押し込み推力が正常な
   炉芯状態での推力以上になるとき、該プローブを抜き出
   し、当該部位に加熱用プローブを挿入し、該加熱用プロ
   ーブを介して加熱手段を炉芯内に供給して炉芯加熱をす
   ることを特徴とする高炉の操業方法。