JPH06306420A

JPH06306420A - 高炉操業法

Info

Publication number: JPH06306420A
Application number: JP11931593A
Authority: JP
Inventors: Morimasa Ichida; 守政一田; Kazuya Kunitomo; 和也国友; Masayoshi Takao; 正義高尾
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1994-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】高炉操業において、融着帯形状を制御する方
法を提供する。【構成】シャフト部に設置された駆動式のゾンデによ
り装入物層内降下速度の半径方向分布を測定し、周辺部
と中間部の相対降下速度の比が１．１５超の場合には周
辺部の鉱石とコークスの相対層厚比を０．９０未満と
し、周辺部と中間部の相対降下速度の比が１．００未満
の場合には周辺部の鉱石とコークスの相対層厚比を１．
１０超とし、周辺部と中間部の相対降下速度の比を１．
００〜１．１５とすることにより、高炉の安定操業を維
持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製鉄設備である高炉の安
定操業を達成する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉においては鉄原料とコークスとを交
互に炉頂部より装入し、羽口より高炉に空気を吹き込ん
でコークスを燃焼させる。コークスの燃焼によって発生
する還元ガス、さらには空気とともに羽口より吹き込ん
だ微粉炭等の燃焼による還元ガスは、鉄原料を昇温・還
元し溶融滴下する。したがって、鉄原料の還元・溶融の
点からは、還元ガスの半径方向分布を適正に制御し、融
着帯形状を制御することが重要となる。

【０００３】実際操業では、この融着帯形状が逆Ｖ型に
なるように装入物表面での降下速度分布を制御してい
る。鉄と鋼（７１（１９８５）、Ｓ７３）に報告されて
いるように、炉頂に設置されたプロフィルメーターによ
り装入物表層部での鉱石とコークスの層厚比分布や降下
速度分布を測定し、目標の降下速度分布になるようにベ
ル式高炉ではムーバブル・アーマーを用い、ベルレス高
炉では旋回シュートを用いて鉱石およびコークスの落下
位置を決め、鉱石とコークスの層厚比分布を調整する。
しかし、鉄と鋼（７１（１９８５）、Ｓ７３）に報告さ
れているように、上記の鉱石とコークスの層厚比分布は
装入物表面の降下速度分布により大きく変化する。その
ため実炉では炉頂に設置したプロフィルメーターにより
測定した装入物表面での降下速度分布を装入物分布推定
の数学モデルに入力して検討した結果に基づいて装入パ
ターンを決定している。

【０００４】一方、シャフト部の装入物層内の降下速度
分布を測定する技術も開発されており、特開昭５３−５
４９０４号公報では、鉱石とコークスの磁気特性の相違
を利用して充填層内装入物の降下速度を測定するシャフ
ト部充填層内差し渡しゾンデ（以下では、層内降下速度
計と総称する）が開示され、特開昭５３−１８４０８号
公報では、鉱石とコークスの電気抵抗特性の相違を利用
して充填層内装入物の降下速度を測定するシャフト部駆
動式ゾンデ（以下では、層内降下速度計と総称する）が
開示され実機に適用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、装入物表面で
の降下速度分布では、鉄と鋼（７１（１９８５）、Ｓ７
３）に報告されているように、周辺部は中心部に比べて
２０％前後大きく、この降下速度分布と装入物層内の降
下速度分布が一致すると仮定すると、炉下部での装入物
は中心から炉壁に向かってその位置が低くなる堆積層に
なるはずであるが、高炉の解体調査結果では、炉下部で
の装入物堆積層はほぼ水平になっている。このことは、
装入物表面の降下速度分布と装入物層内の降下速度分布
が異なっている可能性を示している。したがって、たと
え装入物表面での鉱石とコークスの層厚比分布および降
下速度分布を制御できたとしても、融着帯形状と密接に
関連している装入物層内の降下速度分布が装入物表面で
の降下速度分布と異なる場合には、融着帯形状を制御す
ることは極めて困難であり、鉱石とコークスの層厚比分
布の変更操作が過剰になり、かえって高炉操業が不安定
になるという問題点があった。

【０００６】したがって、高炉の安定操業にとって重要
な、融着帯形状を決定する熱流比分布と直接対応がある
装入物層内の降下速度分布を測定し、この層内の降下速
度分布測定値に基づき装入物分布を調整し、融着帯形状
を制御することが必要となってくる。

【０００７】従来の層内降下速度センサー使用時の問題
点を説明する。特開昭５３−５４９０４号公報で開示さ
れている鉱石とコークスの磁気特性の相違を利用した層
内降下速度計の場合、７６８℃のキュリー点以上では鉱
石の磁性がコークスと同じ非磁性となるため、シャフト
部でも温度が８００℃以上になる可能性がある中間部か
ら中心部の範囲では、層内の降下速度を測定できない可
能性が大きい。特開昭５３−１８４０８号公報で開示さ
れている鉱石とコークスの電気抵抗特性の相違を利用し
た層内降下速度計の場合、８００℃以上では鉱石の電気
抵抗が低下して、コークスの電気抵抗値に近づくため、
シャフト部でも温度が８００℃以上になる可能性がある
中間部から中心部の範囲では、層内の降下速度を測定で
きない可能性が大きい。

【０００８】本発明は装入物表面の降下速度分布に基づ
き鉱石とコークスの層厚比分布の変更操作をしたときの
高炉操業不安定化という問題点を解消した高炉操業法を
提供することを目的とする。

【０００９】

【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、高炉の安定操業にとって重要な融着
帯形状を決定する熱流比分布と直接対応がある装入物層
内の降下速度分布を、特願平４−２６７６３９号で開示
されている光ファイバーからの投光信号と受光信号の位
相差と光ファイバーの設置距離に基づき降下速度を算出
する層内降下速度計を、シャフト上部ゾンデあるいは中
部ゾンデに搭載して層内の半径方向降下速度分布を測定
する。これにより層内における周辺部と中間部の相対降
下速度の比が１．００〜１．１５の範囲に入るように、
鉱石とコークスの層厚比分布を調整することにより、熱
流比分布に対応した逆Ｖ型の融着帯形状に制御すること
を特徴とする。

【００１０】すなわち、本発明の要旨とするところはシ
ャフト部に設置された駆動式のゾンデにより装入物層内
降下速度の半径方向分布を測定し、装入物層内における
周辺部と中間部の相対降下速度の比が１．１５超の場合
には装入物表面での周辺部における鉱石とコークスの相
対層厚比を０．９０未満とし、周辺部と中間部の相対降
下速度の比が１．００未満の場合には装入物表面での周
辺部における鉱石とコークスの相対層厚比を１．１０超
とし、装入物層内における周辺部と中間部の相対降下速
度の比を１．００〜１．１５とすることを特徴とする高
炉操業法にある。ここで、周辺部とは炉壁から１ｍの範
囲の領域と定義し、中間部とは炉中心と炉壁と結ぶ直線
の中間点から炉壁方向０．５ｍおよび中心方向０．５ｍ
の範囲の領域と定義する。また相対降下速度とは降下速
度の測定値を半径方向の降下速度の平均値で除した値と
定義し、相対層厚比とは層厚比の測定値を半径方向の層
厚比の平均値で除した値と定義する。

【００１１】

【作用】本発明の詳細について実施態様に基づいて説明
する。図１は内容積５２５０ｍ³ の高炉のシャフト上部
での代表的な降下速度分布パターン時の融着帯形状を示
した図である。周辺部と中間部の降下速度比が１．１５
超の図１（ａ）の場合には逆Ｕ型の融着帯形状となり、
逆に周辺部と中間部の降下速度比が１．００未満の図
１（ｂ）の場合にはＷ型の融着帯形状となっている。そ
して、周辺部と中間部の降下速度比が１．００〜１．１
５の図１（ｃ）の場合には逆Ｖ型の融着帯形状となって
いる。

【００１２】一般に逆Ｕ型の融着帯形状の場合には、融
着帯根部の肥大化のため羽口破損が頻発すると同時に炉
熱の急速な低下等の炉熱変動が起こりやすく、不安定な
操業となる。Ｗ型の融着帯形状の場合には、周辺部のガ
ス流速が過多となるため炉体熱負荷が増大し燃料比が上
昇すると同時に炉体損傷の進行が速くなる。したがっ
て、比較的安定な操業状態を示す逆Ｖ型の融着帯形状を
作り込むことが必要となる。

【００１３】本発明では、この逆Ｖ型融着帯形状を作り
込むための手段としてシャフト部での降下速度を測定し
かつ制御するものである。ここでシャフト部での降下速
度分布を制御するために、ベル式高炉ではムーバブル・
アーマー、ベルレス高炉では旋回シュートの装入物分布
制御装置を用いて、炉頂での鉱石とコークスの層厚比分
布を調整する。具体的にはシャフト部での周辺部と中間
部の相対降下速度の比が１．１５超の場合には装入物表
面での周辺部における鉱石とコークスの相対層厚比を
０．９０未満とし、シャフト部での周辺部と中間部の相
対降下速度の比が１．００未満の場合には装入物表面で
の周辺部における鉱石とコークスの相対層厚比を１．１
０超とし、シャフト部での周辺部と中間部の相対降下速
度の比が１．００〜１．１５の範囲に入るように装入物
表面での周辺部における鉱石とコークスの相対層厚比を
調整する。鉱石とコークスの相対層厚比が前記の条件を
満たさないとシャフト部における周辺部と中間部の相対
降下速度比が１．００〜１．１５を満たさず、逆Ｖ型の
融着帯形状は得られない。

【００１４】ここでシャフト部での降下速度の測定方法
であるが、特開昭５３−１８４０７号公報に開示されて
いる鉱石とコークスの電気抵抗の差異を利用した電気抵
抗式層厚計を搭載した駆動式ゾンデや特開昭５３−５４
９０４号公報に開示されている鉱石とコークスの磁気特
性の差異を利用した降下速度計を搭載した差し渡しゾン
デとは別のものを使用する。すなわち特願平４−２６７
６３９号で開示されているような光ファイバーからの投
光信号と受光信号の位相差と光ファイバーの設置距離に
基づき降下速度を算出する層内降下速度計（以下では、
光ファイバー式降下速度計と呼ぶ）を、シャフト上部ゾ
ンデあるいは中部ゾンデに搭載して層内の半径方向降下
速度分布を測定する。

【００１５】

【実施例】

実施例１本発明の高炉操業法を内容積５２５０ｍ³ の高炉に適用
し、シャフト上部ゾンデに搭載した光ファイバー式降下
速度計によりシャフト上部での装入物の降下速度を測定
し、逆Ｖ型の融着帯形状に対応する周辺部と中間部の相
対降下速度になるように、鉱石とコークスの層厚比を調
整した。

【００１６】図２は本発明法実施前後の周辺部と中間部
の降下速度比および操業の安定度を示すスリップ回数の
推移を示すグラフである。周辺部と中間部の降下速度比
が１．００未満の場合には、Ｗ型融着帯が形成され炉下
部・シャフト部の炉体熱負荷が上昇しスリップ回数が上
昇していたが、周辺部の鉱石とコークスの相対層厚比を
１．１５〜１．２５に上昇させて周辺部と中間部の降下
速度比を１．００〜１．１５の範囲に調整し、逆Ｖ型の
融着帯を形成させた結果、スリップ回数が減少し安定し
た操業を達成することができた。

【００１７】実施例２本発明の高炉操業法を内容積５２５０ｍ³ の高炉に適用
し、シャフト上部ゾンデに搭載した光ファイバー式降下
速度計によりシャフト上部での装入物の降下速度を測定
し、逆Ｖ型の融着帯形状に対応する周辺部と中間部の相
対降下速度になるように、鉱石とコークスの層厚比を調
整した。

【００１８】図３は本発明法実施前後の周辺部と中間部
の降下速度比および操業の安定度を示すスリップ回数の
推移を示すグラフである。周辺部と中間部の降下速度比
が１．１５超の場合には、逆Ｕ型融着帯が形成され、中
心ガス流が異常に発達しシャフト部の熱負荷が上昇し
た。その結果スリップ回数が上昇していたが、周辺部の
鉱石とコークスの相対層厚比を０．７５〜０．８５に低
下させて周辺部と中間部の降下速度比を１．００〜１．
１５の範囲に調整し、逆Ｖ型の融着帯を形成させた結
果、スリップ回数が減少し安定した操業を達成すること
ができた。

【００１９】

【発明の効果】本発明は高炉操業において、シャフト部
に設置された駆動式のゾンデにより装入物層内降下速度
の半径方向分布を測定し、周辺部と中間部の相対降下速
度の比が１．１５超の場合には周辺部の鉱石とコークス
の相対層厚比を０．９０未満とし、周辺部と中間部の相
対降下速度比が１．００未満の場合には周辺部の鉱石と
コークスの相対層厚比を１．１０超とし、周辺部と中間
部の相対降下速度の比が１．００〜１．１５の範囲に入
るようにすることにより、高炉の安定操業を維持でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】内容積５２５０ｍ³ の高炉のシャフト上部での
装入物の降下速度分布の相違（（ａ）、（ｂ）、
（ｃ））による融着帯形状を示した図

【図２】本発明法実施前後の周辺部と中間部の降下速度
比および操業の安定度を示すスリップ回数の推移を示す
グラフ

【図３】本発明法実施前後の周辺部と中間部の降下速度
比および操業の安定度を示すスリップ回数の推移を示す
グラフ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフト部に設置された駆動式のゾンデ
により装入物層内降下速度の半径方向分布を測定し、装
入物層内における周辺部と中間部の相対降下速度の比が
１．１５超の場合には装入物表面での周辺部における鉱
石とコークスの相対層厚比を０．９０未満とし、周辺部
と中間部の相対降下速度の比が１．００未満の場合には
装入物表面での周辺部における鉱石とコークスの相対層
厚比を１．１０超とし、装入物層内における周辺部と中
間部の相対降下速度の比を１．００〜１．１５とするこ
とを特徴とする高炉操業法。