JPS5946283B2 - 高炉の操業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高炉の円滑な荷下りを行わしめ安定した操業
を行うことに関する。

高炉操業を安定的に行うためには、安定した荷下りが必
須不可欠の条件となる。

すなわち荷下りが急激に速くなると、高炉の上部では十
分に還元、予熱が行われないために炉下部において還元
、熱交換が大きくなり、炉熱が著しく低下することにな
る。

極端な場合は棚吊、スリップという状態に陥いり、スリ
ップの頻発によって炉冷えを起こし、操業そのものが維
持できなくなる。

一般に高炉内では羽口からの一足量の送風により、はｇ
一定の反応速度で反応が生じ、コークスのガス化、鉱石
の溶融による体積減少が生じるので、通常時には、この
体積減少の速度に応じて荷下りが生ずる。

しかし時として高炉下部からの送風により局部的に風圧
が上昇したり、また、装入物の炉壁との摩擦、炉壁付着
物による障害等のため、荷下りが停滞し、暫らくしてス
リップを起す。

そしてそのくり返しを招いて極端な場合＆ム棚吊、スリ
ップを頻発することがよ（ある。

このように従来操業方法では、荷下り速度の遅速に対応
し、短期的には具体的な対策はとられず、単に風圧が上
昇し、吹抜は傾向になったときには、減風、送風温度低
下の操作が行われたり、また棚吊等の極端な異常になっ
たときは、経験的に大幅な減風等によって棚落し作業を
行ったりするだけであって、所詮は場当り的な人為操作
の域を出ていない。

他方長期的には、ガス流れ分布等を適宜制御するために
、アーマ−操作が行われたりするが、時々刻々変化する
荷下り状況をきめ細かに監視し、もって前記した棚吊、
スリップ等のようなブな極端な異常状況に陥いる前に、
これらを未然に防ぎ積極的に円滑な荷下りを確保するた
めの操作を行うことは、未だになすべき処がな〈実施さ
れていないのが現状である。

本発明は、高炉操業におけるこのような問題点に鑑みて
、また前記した要求に十分応え得るための安定した高炉
の操業方法を容易に提供せんとする目的のためになされ
たものである。

すなわち、本発明方法の特徴とするところは、時々刻々
の炉内の反応に従ってコークスのガス化、鉱石の溶解に
よって生じている炉内の体積減少量より考えられる計算
上の荷下り速度と、実績の装入物の降下の速度を監視し
、これら両者の間に差が生じた場合、外力を加えて円滑
な荷下りを行わしめる方法に係るものであり、以下本発
明方法の実施について詳細に説明する。

先づ本発明方法を実施するに先立ち、その安定操業を行
うための基準となる諸値の求め方及び計算基礎について
説明する。

−囚 計算荷下り速度の算出法 まず、高炉内でのコークスのガス化、鉱石の溶解による
体積減少によって生ずると考えられる計算上の荷下り速
度Ｖ。

の計算法を述べる。（ａ） 刻々計測される送風条件
、炉頂ガス成分、装入物成分、出銑成分の各データを用
いて、例えば５分毎（あるいは１０分毎）に炭素収支よ
り炉内で消費されるコークス量 （Ｃｏｋｅ）。

を下記の如く計算により求める。炭素量 Ｃｄ１ｒ （Ｋｍｏｌ／分〕：直接還元テ消費すレる炭
素量 Ｃｐｉｇ〔馳Ｏ１／分〕：銑鉄中に溶解する炭素量 ＶＢ（Ｎ−ｒｎ″／分〕：送風量 ０□ 〔〃〕：吹込み酸素量 ”Ｎ２０ （ｇｒ ／ Ｎ ｍ’ 、Ｉ ：送風中湿分
Ｏｉ１（ｋｇ／分〕：吹込み重油量 ｐｃｏ、ＰＣＯ２・ＰＮ２（−）：炉頂ガス中のｃｏ、
ｃｏ。

、Ｎ２の各分率Ｐｌｇ（Ｈ（） ”銑鉄中のＣ含有率 Ｃｃｏｋｅ（−〕” ｃｏｋｅ 中炭素含有率
☆ＲＣａＣＯ３（）：装入物中Ｆｅモル数に対するＣａ
ＣＯ３モル数の比 （Ｆｅ ） 。

（Ｋｍｏｌ ／分〕二炉内でのＦｅ生成速度 （Ｐｉｇ）。

（ｋｇ／分〕二炉内での銑鉄生成速度（（Ｆｅ）ｃ、（
Ｐｉｇ）ｃは、次の（６）、（７）式より計算される。

〕（ｂ） 次に酸素収支より炉内で還元されている酸
素量を計算し、装入物のＦ ｅ ／ ０比より刻々生産
されているＦｅＲを計算し、これを基にし鉱石の溶解量
（Ｏｒｅ）。

を５分毎（あるいは１０分毎）に計算により求める。

ここで、 （Ｏｒｅ）ｃ（ｋｇ／分〕：炉内での鉱石の溶解量 里 （Ｐｉｇ）ｃ（ｋｇ／分〕：炉内での銑鉄生成速度 ＯＲ（ｋｇ／ｋｇ） ：鉱石比 （Ｆｅ） ｃ（Ｋｍｏｌ／分〕：炉内でのＦｅ生成速度 ＰｉｇＦｅ （−）：銑鉄中Ｆｅ含有率０ｉＩＨ２（
）”重油中水素含有率 ＰＨ２（）：炉頂ガス中炭素含有率 Ｒｏ／Ｆｅ（−）：装入物中Ｆｅモル数に対する酸素モ
ル数比 （ｃ） 上記コークス消費量及び鉱石溶解量を基に炉
内で生じる体積減少量を計算し、これより考えられる計
算上の荷下り速度Ｖ。

を、下記の如く求める。

ここで ｖｃ（７７Ｚ／分〕二計算上の荷下り速度ｓ（ｍ、ｌ：
炉口断面積 ρｃｏｋｅ （ｋｇ７ ｍ’ 、ｌ ： ：’−クスノ
嵩密度ρｏｒｅ （ｋｇ／ｍ’） ：鉱石のｌｉこれ
より過去ｍチャージ（例えばｍ＝３〜５）に相当する平
均的な計算上の荷下り速度ＶＣは、次の如く求められる
。

（△ｔ：過去ｍチャージ装入所要相当時間）（Ｂ）
実績荷下り速度の算出 次に実績荷下り速度ＶＲは、ストックラインの降下状況
に従って検尺棒又は実装入量より各チャージ毎に計測さ
れ、次の如（求められる。

各チャージでＮ本の検尺棒を用い、装入物面の降下状況
が測定されている場合の平均荷下り速度は下記式の如（
計算される。

く検尺棒による実績荷下り速度〉 ここで、 〜ｍ ＶＲ（ｒｏｄ） （ｍ／ ｓ ） ”過去ｍチャージ
の検尺棒による平均実績荷下り速度 △ｔｉ（ｓ ） ：基準検尺棒のｉチャージの装入から
巻上げまでの所要時間（ｉ−１〜ｍ） △１４ （、ｍ ） ：Ａｊの検尺棒のｉチャージの△
ｔｉ時間における降下距離 △ｌｉ（ｍ）：ｉチャージの△ｔｉの時間におけるＮ本
の検尺棒の平均降下距離（ｉ＝１〜ｍ）〈装入値より求
められる平均実績荷下り速度〉ここで、 ＶＲ（ｃｈａｒｇｅ） （ｒｒｔ／分〕：過去ｍチャー
ジの装入量による平均実績荷下り速度 〜※ △ｌｉ（ｍ）：ｉチャージの△ｔｉ時間における装入量
から求められた平均降下距離 （ｃｏ縮）ｉ 〔ゆ〕：ｉチャージでの装入コークス量 （ｏｒｅ）ｉ（ゆ〕：ｉチャージでの装入鉱石量なお、
上記（１０）、Ｕυ式で求められる実績平均荷下り速度
に関して、測定に用いられる検尺棒数が多ければ（通常
、炉芯点対称位置に２〜４本以上で測られている）、Ｖ
Ｒ（ｒｏｄ） と〜ｍ ｖＨ（ｃｈａｒｇｅ）は、短期的には実用上はとんど一
致することが確められている。

上記のようにして得られた計算平均荷下り速度〜ｍ ｖｃと、実績平均荷下り速度ＶＢとを刻々比較すること
により荷下り状況を監視し、かつそれを制御することが
可能となる。

そこで本発明方法における荷下り状況の監視とその制御
について詳述する。

先づ第２図が本発明による演算の実行のフローチャート
を示すものである。

すなわち、５分毎（あるいは１０分毎）に計算された計
算荷下り速度Ｖ。

と各チャージ毎に計測された実績荷下り速度ｖＢを、そ
れぞれｍチャージ相当（例えばｍ＝３〜５）平均して、
それぞれの平均速度Ｖｃ％ ＶＲを算出し、かつｖｃ
のドリフト補正を行うために、過去−日平均のｖｃ
と■□とが一致するように求められる。

補正係数 ２ （−） ■ （Ｚｖ＝ ＶＲｌＶｏ、ＶＢ：それぞれＶ。

、ｖＲのＣ 過去−日の平均値） を用いて（ｖＲ−ｚｖ−ｖｃ ）を計算し、この値によ
り、次の如（状況が判断される。

すなわち、δ。

を平均荷下り速度の例えば５％程度の許容範囲を表わす
常数とすれば、 ｔｌｏ ＩＶＲ＝Ｚｖ−Ｖｃ ｌ≦δ０の場合は炉内に
おいて反応によって生じている体積減少に従って順調に
荷下りが生じていると考えられる。

（ロ）ｖＲ−３ｖ−ｖｏく−δ。

の場合は、送風条件に従って炉内で体積減少を生じてい
るが、実際の荷下り速度は遅いこと、つまり炉内で空洞
が生成しつつあることを示す。

こういう状態が長く続くと、これらの積分効果として、
ますます前記空洞が助長され、棚吊状態に発展するが、
成るところで装入物の重力のためにバランスが崩れ、支
えきれなくなったところでスリップを生じる。

〜ｍ ヒつ Ｒ−３ｖ−ｖｃ 〉十δ。

の場合は、このような場合が実際に生じるが、このよう
な現象が生じる前の時刻において、上記（ロ）の如〜ｍ ＜ＶＲがｚｖ・Ｖｏ より遅いために空洞が生じたも
のを、その後空洞を埋るべくｚｖ−ｖ。

より実績が速（降下したものと推足される。

従ってｖＲがｚｖ−ｖｃ より遅くなりだしたタイミ
ングをよくつかむことが大切で、この時荷下りの不順が
始まりだしたと推足される。

次に刻々外力を加えて円滑な荷下りを行う本発明方法に
ついて述べる。

先づ外力としては、送風量、炉頂圧、酸素量、送風温度
、湿分等の状況管理要素を、指定値のまわりに十−足幅
のある一定周期のパルス状に変化させて、一種のゆさぶ
りをかける方法を用いる。

すなわち、 第一は、１ｖＲ−１ｖ−ｖｃｌ≦δ０のときは、荷下り
は順調なので、無制御かまたは添付第３図に示す如き一
定周期の（例えば、１〜３分程度の周期）、一定振幅の
（例えば各操作変数の約２〜４％程度の）送風量、吹込
み酸素量、送風温度、湿分、重油の送風諸元及び炉頂圧
のいづれかについて、士のパルス（パルス幅は、例えば
３０秒〜１分程度）を加える。

第二には、ｖＲ−ｚｖ−ｖｃ く−δ。

のときは、荷下り不順の始まりなので、特に前記外力に
よる制御を必要とする状態であり、第４図に示す如く、
上記同様の一定周期の（例えば１〜３分程度の周期）、
（ＶＲＺｖ”Ｖｏ （の値に比例した振幅の（例えば各
操作変数の約３〜９％程度）の上記送風諸元及び炉頂圧
のいづれかについて、土のパルス（パルス幅は例えば３
０秒〜１分程度）を加える。

例えば、δ０を平均荷下り速度の５％ δ。

を 〃１０％δ０を ７１５％ とすれば、その振幅パルスは、 一δ１くｖＲ−２ｖ−ｖｃ く−δ。

ノトキ・・・・・・・・聞合操作量の基準値の約３％の
振幅パルス −δ２〈ｖＲ−２ｖ−ｖｃく−δ１ のときは−・・・
・・・・・・・・各操作量の基準値の約５％の振幅パル
ス（以下同様）のパルスを加える。

第三には、ｖＲ−２ｖ−ｖｃ 〉十δのときは、炉内に
生じた空洞を埋めるべく、実績の荷下り速度が生じてい
る期間を考えられるから、前記第−の場合に準じた操作
を行うものとする。

本発明方法の実施結果を実施前と比較して添付第５図、
第６図に示す。

ここで第５図が実施前のスリップを伴った荷下り状況を
例示したもので、スリップの前には、はぼ計算上の荷下
り速度ＶＲが遅い期間があり、その後スリップを発生し
、これをくり返していることが解る。

一方第６図に、送風量を前記方法によりパルスを加えた
本発明方法による実施効果を示すものであり、これによ
ると常時加えた小振幅のパルス変化のため、極端な荷下
り停滞を引き起すことは少なく、またそのような場合で
も大幅なパルス変化による効果のため、速かに図の如く
停滞が回復し、スリップ等の極端な悪状態に陥ることは
ない。

つまり平均的に安定した円滑な荷下り状況を得ることが
できて、本発明方法の実施の作用および効果が十分に実
証された。

なお、第１図は本発明方法を実施する装置の概略を示す
ブロックダイヤグラムである。

図において、１は高炉、２は羽口、３は炉頂ガス上昇管
、４は原料装入装置、４′は装入物反射板装置、５は送
風管、６は重油吹込装置、７は送風機、８は熱風炉、９
は送風量、９′は送風中湿分、１０は０２量、１１は送
風温度、１２は送風圧、１３は重油、１４はｏｒｅ切出
し量、１５はｃｏｋｅ切出し量、１６は炉頂圧、１６’
Ｇま反射板位置、１７〜２５は各諸量、測定信号発振器
、２６は入力信号処理装置、２７は演算装置、２８は計
算出力装置、２９は送風諸元又は炉頂圧の設定値にパル
ス変化を加える信号伝達回路である。

上記第１図に示す装置を用い、かつ第２図に示す計算フ
ロートチャートによって本発明方法を実施したものであ
り、第６図はその方法実施の結果を示したものである。

かようにして、本発明方法によれば、前述した実施方法
に示す如く、時々刻々と変化する炉内状況や体積変化に
よる荷下り状況の変動に対応して、計算上の荷下り速度
と実績荷下り速度とをキャッチし、その差の如何に対処
して外力を加える等の； 手段を介して目的とする円滑
でかつ平均的な望ましい荷下り速度を維持せしめ得て、
安定した高炉操業を容易に可能ならしめ得るものである
。

従って方法の実施によって、従来生じていた棚吊り現象
やスリップの発生頻度は著しく減少し、１改善されるも
のであって、高炉操業の円滑化、能率化、経済的操業等
の多大の効果が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置例の概略のブロック
ダイヤグラムを示す図、第２図は方法実・ 施の計算フ
ローチャート図、第３図は〜ｍ Ｉ ｖＲ−３ｖ−ｖｃｌ≦δ０のときの送風量設定値の
変化方法例を示す。 第４図イは； −δ１くｖＲ−３ｖ−ｖｃく−δ。 のとき、同図口は−δ２くｖＲ−２ｖ−ｖｃく−δ１の
ときの送風設定値の変化方法例を示す。 第５図は方法実施前のスリップを伴った荷下り状況の例
を示したグラ・ ７図、第６図は送風量にパルス変化を
加えた本発明方法実施後の荷下り状況を示した同様グラ
フ図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炉の送風条件、炉頂ガス分析値、装入物組成、溶
   銑成分の各計測された値な用いて、刻々炭素収支より炉
   内で消費されているコークス消費速度を算出し、前記コ
   ークス消費速度と酸素収支より算出する銑鉄生産速度値
   をもとに炉内での固体体積減少に基く荷下り速度Ｖ。 を算出し、次に炉頂において検尺棒もしくは装入量なも
   とに実績荷下り速度ＶＲを求め、これらＶ、、ＶＲの所
   定チャージ数における平均荷下り速度■。 、ｖＲ（ｍチャージ相当平均）を比較することにより、
   下記式により荷下り状況を判定し、その結果に基づいて
   荷下りを調整することを特徴とする高炉の操業方法。 ■ ｖＲ−２ｖｖｃ−“く−δ。 ・・・・・・・・・・・・ならば荷下り停滞気味でスリ
   ップの前兆 ■ ＶＲ−；Ｚ、ｖｏ ＞δ０・・・・・・・・・・・
   ・ならば荷下りはスリップ傾向 ここで ｖＲ〔ｍ／分〕二ｍチャージ平均実績荷下り速度〃
   計算 〃 ｖｏ Ｃｍ／分〕： ｚｖ 〔−〕：ｖｏ ドリフト補正係数 δ Ｃｍ／ｍ／分定二定 数 前記荷下りの調整は下記式により送風量、吹込み酸
   素量、送風温度、湿分、重油量の各送風諸元および炉頂
   圧のいずれかについて予め定めている基準値をもとにし
   て周期的にプラス、マイナスの同振幅をもつパルス変化
   を加えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   高炉の操業方法。 ■ １ｖＲ−Ｚｖｖｃ １≦δ０または 〜ｍ ｖＲ−Ｚｖ ｖ。 ＞δ０・・・・・・・・・・・・の場合、無制御もしく
   は予防的に上記諸元のいずれかについて一定周期の一定
   小振幅のパルス変化を与える。 ■ ｖＲ−３ｖ ｖｃ 〈−δ。 ・・・・・・・・・・・・の場合は、上記諸元のいずれ
   かについて、一定周期のこの差に比例した振幅のパルス
   変化を与える。