JPH0711019B2 - 高炉操業における吹抜け防止方法 - Google Patents

高炉操業における吹抜け防止方法

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JPH0711019B2
JPH0711019B2 JP29857490A JP29857490A JPH0711019B2 JP H0711019 B2 JPH0711019 B2 JP H0711019B2 JP 29857490 A JP29857490 A JP 29857490A JP 29857490 A JP29857490 A JP 29857490A JP H0711019 B2 JPH0711019 B2 JP H0711019B2
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furnace
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耕造 山村
達朗 平田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明の高炉操業に関し、特に、高炉の吹抜け防止に関
する。
〔従来の技術〕
高炉操業において炉内の圧力損失が局所的に増しこれが
装入物荷重と釣り合った状態になると装入物の局所的な
静止、いわゆる棚吊りが発生し、棚吊りの上側では装入
物の降下が止り、棚吊りの下方の炉内装入物の降下に伴
って棚吊りの下に空洞を生ずる。この空洞がある程度大
きくなると棚吊りの外側の挿入物が空洞に滑り込み(ス
リップ)これに伴ってこの局部的な棚吊りがくずれる。
棚吊りが大きくそのくずれが急激に起ると大量の装入物
の局所的な、比較的に速い移動により、炉内の圧力損失
が局所的に低下しそこから炉内ガスが上方に吹上げ、こ
のとき装入物が炉頂に吹き上げられる。このような吹き
上げはいわゆる吹抜けと呼ばれ、炉内温度分布,装入物
分布を乱して正常な熱交換還元が行われなくなり、溶銑
温度等を乱したり、ひどい場合には冷込みに到ることが
ある。しかも炉頂の温度が極端に上昇するので、高炉設
備の保全上も大きな問題となる。
特公平1−20203号公報には、高炉の高さ方向の複数位
置の炉壁内面部の静圧を測定し、これらの静圧から、各
測定位置から炉頂までの圧力損失を求め、一方、各測定
位置から炉頂までの装入物荷重を求めて、求めた圧力損
失と装入物荷重の比に対応して炉内吹込み送風条件を調
整して上記棚吊り(およびそれによってもたらされるス
リップおよび吹抜け)を防止する技術が提示されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが高炉内装入物の荷重は、焼結鉱の性状(粒度,T
Fe,還元粉化性,強度等),コークスの性状(粒度,還
元粉化性,強度等)及び炉内状況(高炉炉壁の損耗;内
容積の変化,摩擦抵抗の変化)により変動し、炉内各点
の装入物荷重の算出(推定)精度が低く、したがって棚
吊り等の発生可能性の推定精度が低い。これにより、棚
吊り等の抑制の信頼性を高めるためには過度に送風量を
抑制することになり操業の安定性が乱される。送風量の
抑制を緩めると棚吊り等を起す可能性が高くなる。した
がって、より一層信頼性が高い吹抜け防止技術が望まれ
る。
本発明は、吹抜けの発生可能性の検出信頼性を高くして
高炉操業の安定性をより高くすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本願の第1番の発明では、高炉シャフト上部の装入物表
面直下の高炉円周方向複数点の炉内ガス温度(Tsi)の
それぞれを検出し;該高炉円周方向複数点のいずれかの
位置の炉内ガス温度(Tsj)の所定時間内における温度
変化(ΔTsj)が測定位置における過去の通常操業状態
での炉内ガス温度の管理上限値(以下単に基準値と称
す)(ΔTs1)以上で、前記複数点の少くとも一者(Tsj
max)が基準値(Tss)以上(DI=1)のときに、高炉内
への送風量を低減する(第2a図の10−11−12A&第2b図
の28−30)。
本願の第2番の発明では、高炉シャフト上部の装入物表
面直下の高炉円周方向複数点の炉内ガス温度(Tsj)の
それぞれを検出し;高炉内装入物の、炉周方向複数点の
上表面レベル(Lj)から前記炉周方向複数点の上表面レ
ベル(Lj)の差(ΔH)と上表面レベル(Lj)それぞれ
の降下速度(dLj)を検出し;高炉シャフト上部の装入
物表面の高炉円周方向複数点のいずれかの位置の炉内ガ
ス温度(Tsj)の所定時間内における温度変化(ΔTsj)
が基準値(ΔTs1〜ΔTs2)範囲内で、前記複数点の少く
とも一者(Tsjmax)が基準値(Tss)以上(DT=1)で
あって、しかも、前記上表面レベルの差(ΔH)が基準
値(ΔHs)以上(DΔH=1)および上表面レベル(L
j)のそれぞれの降下速度(dLj)の少くとも一者が基準
値(dLs)以上(DdL=1)のとき、高炉内への送風量を
低減する(第2a図の14,15&第2b図の23,24,27,28,31,3
2)。
〔作用〕
ところで、装入物内にかなりの大きさの空洞が発生する
と、高炉円周方向で炉内ガス温度分布が乱れ、高炉円周
方向のある位置の炉内ガス温度が低下傾向に他の位置の
炉内ガス温度が上昇傾向となって円周方向の炉内ガス温
度偏差が大きくなり、吹抜けに至るときには異常上昇し
た位置の炉内ガス温度が大きく低下する。すなわち、空
洞内に装入物が崩れ込み始めると、空洞を流れる炉内ガ
ス流が減少してその部分の近傍の炉内ガス温度が比較的
に高い状態から低下を始め、その他の位置を流れる炉内
ガス流が増大してその部分の炉内ガス温度は比較的低い
状態から上昇を始め、吹抜けに至ると急激に上昇する。
また、吹き抜けの発生の前には、前記棚吊りなど荷下り
状態に異常を生じ、装入物内に局所的な空洞が生ずる。
このような状態では高炉円周方向で装入物上表面レベル
Ljの降下速度の相違が大きくなり、装入物上表面レベル
Ljの炉周方向レベルの高低差が大きくなる。
第1番目の発明ではこのような現象に着目して、高炉シ
ャフト上部の装入物上表面レベルの直下(通常操業にお
ける最低装入物上表面レベルより0.5m〜1.0m以下)の装
入物内の高炉円周方向複数点の炉内ガス温度(Tsj)の
それぞれを検出して、高炉円周方向複数点のいずれかの
位置の炉内ガス温度(Tsj)の所定時間内における温度
変化(ΔTsj)が基準値(ΔTsl)以上で、前記複数点の
少くとも一者(Tsjmax)が基準値(Tss)以上になった
(DT=1)ときに、高炉内への送風量を低減する。すな
わち、少くとも1箇所のスキンフローガス温度が過大に
上昇し、かつスキンフローガス温度に円周方向のいずれ
かの位置において経時的変動を生じたときに、送風量を
低減する。
この第1番目の発明によれば、少くとも1箇所のスキン
フローガス温度の異常上昇と、スキンフローガス温度の
円周方向の経時的異変検出の組合せで吹抜け予知を行な
うのでその信頼性が高く、操業の安定性が向上する。
第2番目の発明でも上述の現象に着目して、高炉シャフ
ト上部の装入物直下内の高炉円周方向複数点の炉内ガス
温度(Tsj)のそれぞれを検出し、更に、高炉内装入物
の、炉周方向複数点の上表面レベル(Lj)の差(ΔH)
が基準値(ΔHs)以上であるかを検出し、かつ、高炉内
装入物の、炉周方向複数点の上表面レベル(lj)のそれ
ぞれの降下速度(dLi)が基準値(dLs)以上であるかを
検出して、高炉円周方向複数点のいずれかの位置の炉内
ガス温度(Tsj)の所定時間内における温度変化(ΔTs
j)が基準値(ΔTs1〜ΔTs2)範囲内で、前記複数点の
少くとも一者(Tsjmax)が基準値(Tss)以上になり(D
T=1)、しかも、前記上表面レベル(Lj)の差(Δ
H)が基準値(ΔHs)以上(DΔH=1)および炉周方
向複数点の上表面レベル(lj)のそれぞれの降下速度
(dLj)の少くとも一者が基準値(dLs)以上(DdL=
1)のときに、高炉内への送風量を低減する。すなわ
ち、少くとも1箇所のスキンフローガス温度が過大に上
昇しかつスキンフローガス温度に円周方向の変動(上記
第1番目の発明により小さい)を生じ、更に、装入物上
表面レベルの高低差が大きくしかも装入物上表面レベル
の降下速度が高いときに、送風量を低減する。
この第2番目の発明によれば、少くとも1箇所のスキン
フローガス温度の異常上昇,スキンフローガス温度の経
時的異変,レベルの高低変動、および,少くとも1箇所
の装入物上表面レベルの異常降下を検出して、これらす
べてが成立したときに吹抜け予知を行なうのでその信頼
性が高く、操業の安定性が向上する。
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。
〔第1番の発明の実施例〕 第1図に、本発明を実施する装置の概要を示す。この実
施例では、シャフト上段部の装入物上表面直下の炉内ガ
ス温度を検出する4個の温度計(スキンフロー温度計)
Tkjが、高炉円周方向に等間隔に設置されており、装入
物上表面直下の炉内ガス温度Tsjを示す温度検出信号を
入出力インターフェイス(入,出力信号処理回路)SPC
に与える。シャフト部の上方にはサウンジング装置Sが
装備されており、これが装入物上表面のレベル(高さ)
Ljを円周方向で等間隔に定めた4点で検出し、レベル信
号を入出力インターフェイスSPCに与える。高炉炉頂に
は4本の上昇管Zjがある。
上昇管ZjにNo.1〜4の番号を付けるとすると、スキンフ
ロー温度Tsj測定位置(円周方向j=1〜4),装入物
上表面レベルLj測定位置(円周方向j=1〜4)のそれ
ぞれ(円周方向の位置j)は、高炉の垂直軸心と各上昇
管Zjの中心軸を含む各垂直面上にある。
すなわち、仮に炉内ガスが高炉軸心に関して全く対称に
上昇するとすると、Tsjは装入物表面部で上昇管No.jに
向って装入物上表面直下を上昇するスキンフローガス温
度、Ljは上昇管No.jに最も近い装入物表面のレベルであ
る。
サウンジング装置Sは、円周方向4点の装入物レベルを
測定して入出力インターフェイスSPCに10secの周期で入
力してそこに測定データをラッチする。スキンフロー温
度計Tkjはそれぞれ温度検出データを入出力インターフ
ェイスSPCに2secの周期で入力してそこにラッチする。
入出力インターフェイスSPCは、与えられた測定データ
の最新のものすべてを2secの周期で1セットのデータフ
レームに編集し保持しており、コンピュータCMRがデー
タを要求して来ると該1セットのデータフレームをコン
ピュータCMRに転送する。
コンピュータCMRは、2sec周期で測定データを入出力イ
ンターフェイスSPCに要求し、1セットのデータフレー
ムを受信して、その中の所要のデータを摘出しそして後
述する吹抜け予知処理を実行して吹抜けの発生可能性を
判定し、判定結果に対応した送風制御データを作成し、
測定データを要求するとき転送指示信号と共に送風制御
データ入出力インターフェイスSPCに出力する。入出力
インターフェイスSPCは、コンピュータCMRからの送風制
御データは送風装置BRAに送出する。
第2a図および第2b図に、コンピュータCMRの吹抜け予知
処理の内容を示す。
まず第2a図を参照すると、この処理を開始するときには
コンピュータCMRはまず2秒タイマをスタートし2秒の
経過を待つ(ステップ1,2;以下カッコ内ではステップと
いう語を省略し番号数字のみを記す)。2秒が経過する
と2秒タイマを再スタートし(3)、入出力インターフ
ェイスSPCより測定データを読込む(4)。
次にコンピュータCMRは、スキンフローガス温度データT
sjを読出しそしてそれらを、現在より4回前までの温度
データと共に列レジスタMTSjに書込む(6)。
コンピュータCMRは、列レジスタMTSjそれぞれの温度デ
ータTsj(今回読込んだものと、それより2秒前,4秒前,
6秒前および8秒前に読込んだもの、計5個)の各測定
位置での最高値Tsjmaxと最低値Tsjminを摘出して(7,
8)それらの温度変化ΔTsj=Tsjmax−Tsjminを算出し
(9)、最高値Tsjmaxが基準値Tss(300℃)以上である
かと、偏差ΔTsjが第1基準値ΔTs1(20℃以上の値)以
上であるか(スキンフローガス温度が少くとも1箇所で
過大であるか、また、スキンフローガス温度に経時明温
度変化があるか)をチエックする(10,11)。前記最高
値Tsjmaxが基準値Tss(300℃)以上、および、温度変動
ΔTsjが第1基準値ΔTs1(20℃以上の値)以上、である
と、判定レジスタDIにこれを示す「1」を書込む(1
2)。又、最高値Tsjmaxが基準値Tss(300℃)以上であ
るが、温度変動ΔTsjが第1基準値ΔTs1(20℃)未満で
あると、判定レジスタDIをクリアして(13)、温度変化
ΔTsjが第2基準値ΔTs1(10℃)以上で第1基準値ΔTs
1(20℃)未満であるかをチェックして(14)、そうで
あると判定レジスタDTにこれを示す「1」を書込む(1
5)。最高値Tsjmaxが基準値Tss(300℃)未満のとき、
又は、温度変化ΔTsjが第2基準値ΔTs2(10℃)未満の
ときには、判定レジスタDTをクリアする。
次にコンピュータCMRは、10secが経過したかをチェック
して(17)、経過していないと第2b図に示すステップ30
に進む。
10sec経過であるとその判定を行なうためのカウントレ
ジスタaをクリアし(18;これにより次回の10sec経過判
定のための計時が開始される)、第2b図のステップ19
の、最新の表面レベルデータLjの読出しを行なう。
第2b図を参照する。コンピユータCMRは次に、表面レベ
ルデータLjの中の最大値Lmaxと最小値Lminを摘出し(2
0,21)、最大値Lmaxと最小値Lminの偏差ΔHを算出し
(22)、偏差ΔHが基準値ΔHs(0.5m)以上であるかを
チェックして(23)、そうであると判定データレジスタ
DΔHに「1」を書込み(24)、そうでなければ判定デ
ータレジスタDΔHをクリアする(25)。
次にコンピュータCMRは、最新の表面レベル測定値Ljと1
0sec前の表面レベル測定値(前回の参照値)を参照し
て、過去10secの間の表面レベル降下量dLjを算出する
(26)。そして、降下量dLjが基準値dLs(1.0m)以上で
あるかをチェックして(27)、そうであると判定データ
レジスタDdLに「1」を書込み(28)、そうでなければ
判定データレジスタDdLをクリアする(29)。
コンピュータCMRは次に、判定レジスタDI,DT,DΔHおよ
びDdLの内容をチェックして(30,31)、DIの内容が1の
とき、もしくは、DT,DΔHおよびDdLの内容がすべて
「1」のときには、吹抜けの可能性ありと判断する。す
なわち、少なくとも1箇所のスキンフローガス温度が基
準値Tss以上でしかもスキンフローガス温度の円周方向
のいずれかの位置の経時的温度変動ΔTsjが比較的に大
きい(第1基準値ΔTs1以上)場合、あるいは、少なく
とも1箇所のスキンフローガス温度が基準値Tss以上で
しかもスキンフローガス温度の円周方向変動ΔTsjが比
較的に小さい第2基準値ΔTs2以上、かつ、装入物表面
レベルの円周方向の差が基準値以上でしかも円周方向の
ある位置でレベル変動が基準値以上の場合に、吹抜けの
可能性があると判定する。
吹抜けの可能性ありと判定するとコンピュータCMRは、
吹抜け防止用の風量減指示データを生成してこれを入出
力インターフェイスSPCを介して送風装置BRAに与え(3
2),かつCRTディスプレイDISの表示を、現在の測定デ
ータ,判定データおよび送風装置の送風量データならび
に吹抜け注意を示すものに更新する(33)。
なお、上述のように吹抜けを予知したときには、吹抜け
限界指数F、 RIV:高炉の実効内容積, OC:ORE/COKE(−), ρc:COKE嵩密度(tm3), ρo:ORE嵩密度(tm3), BV:送風量(Nm3/min), TP:炉頂圧力(kg/cm2), S:炉内平均断面積(m2) に、吹抜け防止用の値を与え、逆算により送風量BVを算
出し、算出した送風量BVより更に安全度を高めるための
値を減算し、残値を示す送風量データを送風装置BRAに
与える(32)。
吹抜け対処要と判定しなかったときには、現状維持を送
風装置BRAに与え(34)、CRTディスプレイDISの表示
を、現在の測定データ,判定データおよび送風装置の送
風量データならびに吹抜けのないことを表示する(3
5)。
尚、本実施例においては判断レジスターDdLの内容書込
んだ後に、半断レジスタ−DIの内容をチェックして
「1」であれば「吹抜け可能性有り」と判断したが、本
発明は、これに限ることなく、判断レジスタ−DIの内容
が「1」になった時点で「吹抜け可能性有り」と判断し
てもよい。
〔発明の効果〕
第1番目の発明によれば、少くとも1箇所のスキンフロ
ーガス温度の異常上昇と、スキンフローガス温度の円周
方向の何れかの位置の経時的温度変化の比較的大きな異
変検出の組合せで吹抜け予知を行なうのでその信頼性が
高く、操業の安定性が向上する。
第2番目の発明によれば、少くとも1箇所のスキンフロ
ーガス温度の異常上昇,スキンフローガス温度の円周方
向の何れかの位置の経時的温度変化の比較的小さな異
変,装入物上表面レベルの高低変動、および、少くとも
1箇所の装入物上表面レベルの異常降下を検出して、こ
れらすべてが成立したときに吹抜け予知を行なうのでそ
の信頼性が高く、操業の安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本願の発明を実施する装置の概要を示すブロ
ック図である。 第2a図および第2b図は、本願の一実施例の、第1図に示
すコンピュータCMRの処理動作を示すフローチャートで
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高炉シャフト上部の円周方向複数点の装入
    物内ガス温度のそれぞれを検出し、該高炉円周方向複数
    点のいずれかの位置のガス温度の所定時間内における温
    度変化が基準値以上で、前記複数点の少くとも一者が基
    準値以上のとき、高炉内への送風量を低減する、高炉操
    業における吹抜け防止方法。
  2. 【請求項2】高炉シャフト上部の装入物表面直下の高炉
    円周方向複数点のガス温度のそれぞれを検出し、高炉内
    装入物の、炉周方向複数点の上表面レベルから上記炉周
    方向複数点の上表面レベルの差と上表面レベルそれぞれ
    の降下速度を検出し、前記高炉円周方向複数点のいずれ
    かの位置のガス温度の所定時間内における温度変化が基
    準値範囲内で、前記複数点の少くとも一者が基準値以上
    であることに加えて、炉周方向複数点の上表面レベル差
    が基準値以上および上表面レベルそれぞれの降下速度の
    少くとも一者が基準値以上のとき、高炉内への送風量を
    低減する、高炉操業における吹抜け防止方法。
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