JPH0987711A

JPH0987711A - 小粒径焼結鉱増減配方法

Info

Publication number: JPH0987711A
Application number: JP24776995A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 健佐藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】高炉への小粒径鉱石の増減配指示を目的として
炉況を定量的に評価する技術を提供する。【解決手段】高炉の通気抵抗のレベル、短時間内の炉頂
ガス組成の変動、通気変動（ガス組成、通気抵抗）、中
心ガス流のレベルから小粒径鉱石が炉況に及ぼす影響の
評価を行う。これらのセンサ情報を用いて高炉の操業状
態を数値化し、これに基づき粒径５ｍｍ以下の小粒径鉱
石配合量の増減を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉操業に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高炉の安定操業には炉内の通気性を良好
に保つことが重要である。高炉に小粒径の粒子を装入す
ると通気抵抗の増大を招くことから、高炉装入物の粒径
が管理されている。焼結鉱は高炉装入前に篩い分けさ
れ、小粒径のものは焼結鉱製造工程に返されている。焼
結鉱の製造面から見た場合、高炉への装入粒径を大きく
することは製造時の歩留り低下を意味し製造コストの上
昇を招く。近年、焼結鉱製造工程に返されていた粒径５
ｍｍ以下の焼結鉱を高炉に装入する技術が開発され、溶
銑コスト低下に大きく寄与している。しかし、前述のよ
うに小粒径の装入物は高炉内の通気性からは望ましくな
く、粒径が５ｍｍ以下の小粒径鉱石類の使用量増大は炉
況を不安定化する可能性を内包している。図２に装入物
の粒径と通気抵抗の関係を示す。通常の焼結鉱粒径であ
る１０〜２０ｍｍの通気抵抗に対し、粒径が５ｍｍ以下
になると通気抵抗が急激に増大することがわかる。

【０００３】一方、シャフト圧力計、炉体温度計、ガス
計測機器等の高炉のセンサ情報を基に炉況を定量的に判
断する技術が開発されている。例えば、特開平４−９８
３４号公報にはスリップ、炉熱低下等の異常検知を判定
する技術が記されている。このような従来の炉況判定シ
ステム（以下、総合炉況判定システムという）は高炉の
冷え込み等の重大トラブルの回避というコンセプトに添
って構築されており、極めて多くのパラメータを基に３
０分程度の短時間スパンで炉況判断を行うものである。
総合炉況判定システムにより炉況異常が認識された場
合、減風、減荷等のアクションがとられる。このような
総合炉況判定システムに対して、現在の炉況が小粒径鉱
石の増配に適するか、又は小粒径鉱石を減配する必要が
あるかといった判定を行うシステムは見当たらない。

【０００４】なお、総合炉況判定システムを小粒径鉱石
の増減配判定に適用することは不適切である。なぜな
ら、総合炉況判定システムは、極めて多くのパラメータ
を基にしており、小粒径鉱石起因以外の炉況悪化を検出
する可能性は十分に高い。また、装入物の炉内滞留時間
は通常８時間程度と考えられており、焼結鉱粒径が炉況
に及ぼす影響を評価するには、最低８時間程度のスパン
を１単位として炉況判定を行う必要がある。

【０００５】このように、今日の高炉操業において小粒
径鉱石の使用は炉況、および経済的に大きな影響を持つ
にもかかわらず、その運用に関して定量的ガイダンスを
行う技術は皆無である。従って、小粒径鉱石の増減は操
業者が下す炉況判定に添って決定され、不適切な増配に
よって炉況悪化を生じたり、あるいは増配可能な炉況で
の増配チャンスロスが発生する可能性が高い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高炉のセン
サ情報を用いて小粒径鉱石の増減配指示を目的として炉
況を定量的に評価する技術を提供することを目的とす
る。これにより、従来の総合炉況判定システムでは不可
能であった小粒径鉱石の増減配を定量的に行うことがで
きるようにすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】小粒径鉱石の多量使用が
炉況に及ぼす影響の概念を図３に示す。図３は高炉１０
の模式的縦断面図で、炉頂１１から原料が装入され炉内
に装入物層１３が形成される。羽口１２から送風され
る。実操業において炉内の通気抵抗は炉内圧力損失と送
風量等を用いて計算される通気抵抗指数を用いて管理さ
れている。小粒径鉱石の使用量の増加は炉内の通気抵抗
１を上昇させ、通気抵抗指数が増大する。また、通気抵
抗が過大になると、場合によっては炉内ガスが一気に炉
頂へ吹き上がる吹き抜け現象２を引き起こす。吹き抜け
発生時には炉内ガスが鉱石の還元に作用せずに一気に炉
内を上昇するため、炉頂で測定されるＣＯとＣＯ₂ の比
（以下、ＣＯ／ＣＯ₂ ）が短時間内に急上昇する。一
方、小粒径鉱石を多量に使用した場合、炉頂における鉱
石層の堆積斜面の傾斜角が低下することが知られてい
る。堆積斜面の傾斜角が低下すると、堆積状態が不安定
化し、鉱石の炉中心への流れ込み３を招く。鉱石の炉中
心への流れ込み３が発生した場合、炉頂で固定ゾンデに
より測定されるガス温度分布のプロフィル４が変化し、
中心率が低下する。また、通気抵抗レベルの上昇と堆積
状態の不安定化の相互作用として、炉内通気抵抗指数の
変動値、ガス組成ＣＯ／ＣＯ₂ の変動値が増大する。

【０００８】以上の検討から、より多量の情報を必要と
しなくても、ある時間スパン内で（ａ）通気抵抗のレベル（ｂ）短時間内の炉頂ガス組成の変動（ｃ）通気変動（ガス組成、通気抵抗）（ｄ）中心ガス流のレベルに着目し、炉況を判定すれば、小粒径鉱石が炉況に及ぼ
す影響の評価を行うことができるとの結論に至った。す
なわち、本発明は、高炉における中心流指数、炉頂ガス
組成、通気変動、および通気抵抗レベルに関するセンサ
情報を用いて高炉の操業状態を数値化し、該数値化した
数値に基づき粒径５ｍｍ以下の小粒径鉱石配合量の増減
を行うことを特徴とする小粒径焼結鉱増減配方法であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明における最終的なアウトプ
ットは小粒径鉱石の増減である。所定時間内の上記着目
パラメータ値の小粒径鉱石の増減指示への変換は図１に
示す要領で行われる。先ず、所定時間内の着目パラメー
タ値を採取する。これらは、通気抵抗レベル値、通気変
動値、通気の短時間での変化の指数値、中心流レベル値
である。次にこれらの個々の着目パラメータ値（項目）
をしきい値１により点数化する。例えば図４に示すよう
に、当該高炉の過去の操業実績から、着目パラメータ値
ごとにそれぞれ定めたしきい値１により、それぞれ２水
準の点数に変換する。次に、これらの着目パラメータ
（項目）ごとの点数を合計して、総合点数とする。この
総合点数をしきい値２、３によって小粒径焼結鉱増減判
定を行う。図５はこれを示すものである。所定時間内の
総合的な点数はしきい値２、３によって図５に示す要領
で小粒径鉱石の増加、減少又は現状維持の指示に変換さ
れる。上記各々のしきい値１、２、３は、高炉毎の特性
を勘案したうえで高炉毎に決定される。

【００１０】炉況の判定を行う時間的な間隔に特に限定
はないが、最小８時間程度、最大１日程度が適当であ
る。なぜなら、装入物の炉内滞留時間は通常８時間程度
であり、焼結鉱粒径が炉況に及ぼす影響を評価するに
は、最低８時間程度のスパンを１単位として炉況判定を
行う必要があるからである。また、総合炉況判定システ
ムと同様の３０分間隔で小粒径鉱石の増減指示を行う
と、かえって通気変動の増大を招く恐れがある。また、
１日以上のスパンで小粒径鉱石の増減指示を行うと、増
配チャンスロスの発生、減配タイミング不適切化が発生
する恐れがある。

【００１１】本発明によれば、通気抵抗のレベル、短時
間内の炉頂ガス組成変動、通気変動（ガス組成、通気抵
抗）および中心ガス流のレベルに着目し、一定時間間隔
で炉況を判定すれば、小粒径鉱石の影響に絞って炉況を
数値化し、小粒径鉱石の増減指示を定量的に行うことが
できる。

【００１２】

【実施例】内容積２８００ｍ³ 、出銑比１．９の操業を
行っている高炉Ａに対して本発明を適用した。以下に、
８時間間隔で炉況判定を行うシステムの実施例を説明す
る。まず、高炉センサから５分毎に検出される情報を用
いて、図６に示すように、以下の項目を作成した。（イ）８時間内の中心流指数の平均値中心流指数は固定ゾンデ中心温度を炉頂温度で除した指
数を用いた。（ロ）３０分間隔のＣＯ／ＣＯ₂ の変化の指数化３０分間隔の炉頂のＣＯ／ＣＯ₂ の変化の指数は、３０
分間内のＣＯ／ＣＯ₂の平均値を１データとし、移動平
均法などを用いて、前回データからある値以上変化した
回数をカウントしたものを用いた。図７は一例を示すも
ので、例えば図中のｄは移動平均方による過去の４この
データと変化した新しいデータとの差を示している。（ハ）８時間内のＣＯ／ＣＯ₂ のσ値上記３０分間隔の炉頂のＣＯ／ＣＯ₂ の平均値を１デー
タとし、その値の８時管内のばらつきの標準偏差σの値
を取る。（ニ）８時間内の通気抵抗指数のσ値通気抵抗指数については炉内圧力損失を送風量で除した
通気抵抗指数、例えば、ΔＰ／Ｖの３０分平均値の８時
間内のばらつきσ値、すなわち１６個のデータから求め
られる偏差を用いた。（ホ）８時間内の通気抵抗指数の平均値上記通気抵抗指数（例えば、ΔＰ／Ｖ）の８時間内の平
均値である。

【００１３】上記項目（イ）〜（ホ）の数値を用いて、
図６に示すフローに従って炉況の判定を行った。まず、
上記項目（イ）〜（ホ）の数値を表１に示すしきい値に
よって点数化した。各項目の減点値を合算した値を８時
間毎の総合的な点数とし、表２に示す炉況判定のしきい
値に従って、小粒径鉱石の増減配指示に変換した。各し
きい値は、高炉Ａの過去の操業を解析し、決定した。

【００１４】図８に本発明実施例前後の小粒径鉱石配合
比（鉱石１チャージにおける小粒径鉱石量／トータル鉱
石量）、操業減風回数（／１日）および８時間ごとの点
数の推移を示した。本発明適用により、小粒径鉱石配合
比が増大し、操業減風回数が低減した。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】小粒径焼結鉱増減判定決定フローチャートであ
る。

【図２】装入物粒径と通気抵抗の関係を示すグラフであ
る。

【図３】小粒径焼結鉱が炉況に及ぼす影響を示す高炉の
縦断面図である。

【図４】パラメータ値の点数への換算を示すグラフであ
る。

【図５】所定時間内総合点数の小粒径焼結鉱増減判定へ
の変換を示すグラフである。

【図６】本発明を実施した際のシステムフローチャート
である。

【図７】３０分間隔の炉頂のＣＯ／ＣＯ₂ の変化の指数
の一例を示すチャートである。

【図８】本発明実施前後の小粒径焼結鉱使用状況を示す
グラフである。

【符号の説明】

１炉内圧力損失２吹き抜け３流れ込み４炉頂ガス温
度分布１０高炉１１炉頂１２羽口１３装入物層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉における中心流指数、炉頂ガス組
成、通気変動、および通気抵抗レベルに関するセンサ情
報を用いて高炉の操業状態を数値化し、該数値化した数
値に基づき粒径５ｍｍ以下の小粒径鉱石配合量の増減を
行うことを特徴とする小粒径焼結鉱増減配方法。