JPS60165310A - 高炉の操業状態を判定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 現代の高炉は、炉高が約３０　Ｉｎにも達し、°断面が
円形の立形シャフト炉で、鉄皮の内側は耐火煉瓦で内張
すされた容器である。

この容器の下部には、炉の中心鉛直線上のめる１点を指
向した羽目が多数笠間１１ｉＫｉｉ！置されておυ、そ
の羽目の下側には溶融生成した銑鉄と鉱滓を蓄える滞留
部ならびにこれを外部に取出す数個の出銑口を備えてい
る。

一方、容器の頂部には、主原料としての鉄鉱石。

コークス、石灰石、その他を外部と気密性を維持した状
態で炉内に装入する炉頂装入装置が設置されている。

主原料である鉄鉱石とコークスは、投入装置によって交
互に炉内に投入される。投入された原料は炉内で層状に
堆積して充填層を形成する。

下部の羽目からは高温度に加熱された熱風が大ｉＫ吹込
まれ、上部から装入されたコークスと反応して大量の高
温−酸化炭素ガス（以下ボッシュガスという）を発生す
る。発生した高温度のボッシュガス（理論濃度３４．７
％）は層状に堆積した装入物層を次第に上昇して、炉頂
に達する。

この過程でガスと固体との間に熱交換およびガス還元（
間接還元という）が進行するため、鉄鉱石は、高級酸化
物から低級酸化物へと性状を変えつつ重力降下し７て、
高温域（１０００℃以上の領域）に入る。

高温域に降下した鉄鉱石（低級酸化物）は、大量に存在
する高温域のコークスと接触して、両者間に固体反応（
直接還元という）が進行して還元が完了する。

還元が終了した鉄鉱石は純鉄および脈石を含む固体粒子
になるとともに一酸化炭素ガスを発生する。発生した一
酸化炭素ガスは、下方から上昇してくるボッシュガス流
と合流して炉内を上昇する。

したがって、直接還元領域の一酸化炭素ガス磯度は、理
論値よりも高濃度（約４０チ）で層内を上昇し、間接還
元領域に入る。

一方、純鉄および脈石を含む固体粒子は直接還元領域に
おいて高温度のコークスと接触して、粒子内の純鉄に吸
臭が起り始める。吸臭が起れば鉄の融点が低下して、粒
子内で鉄と炭素系の合金（銑鉄）が液状に生成する。し
かし、脈石は合金に比較して融点が高い。したがって、
粒子はまだ固体状態を保っている。

直接還元額−域を降下する過程で、粒子中の脈石分は、
溶剤（石灰石、マグネラシャ）と反応して共晶点の低い
化合物、例えば、硅酸（ＳｉＯ２）３５．７％　。

酸化アルミナ（Ａｄ２ｏ３）１２２％　、石灰（ＣａＯ
）４［］、６６％その他微量１４．５％、のような鉱滓
（以下スラグという）から成る液滴となる。液滴になっ
た溶液は、高温域においてさらに加熱されるために、粘
性が益々低下し、銑鉄およびスラグは密度差によって分
離が起る。

分離した銑鉄粒は吸臭を強めつつ、炉床に達し湯だまり
部に蓄積する。

同様にスラグは高温度のコークス粒子間を通過する間に
１最終組成のスラグに精製されつつ湯だまり達し、密度
の小さいスラグが銑鉄の上に溜る。

高温域に鉄鉱石とともに降下したコークスは、小型羽口
冷却箱の先端に生じる燃焼帯へ摺鉢状に流入して行き、
燃焼して、高温の熱と大量の一酸化炭素ガスを発生する
。また、コークス中の灰分はスラグとなって、脈石およ
び溶剤によって生成したスラグと合流して湯だまりに溜
る。

このよう妊して炉床部に蓄積した銑鉄およびスラグは数
個所の出銑口から数時間おきに外部に取出し、製鋼部門
へ送る作業が行なわれている。

このような高炉の操業や、燃料効率、ざらに銑鉄成分を
支配する要因には、鉄鉱石の鉄分品位。

鉄鉱石およびコークスの適正粒度と均一性、さらにはコ
ークスの熱間強度などの原料に関する要因のほかに、炉
内に卦けるガスの流れおよび温度分布、たとえば、小型
羽口冷却箱の先端の燃焼帯で発生した高熱および大量の
ボッシュガスをどのような分布状態で上部の直接還元領
域に、まだ、間接還元領域のガス流、温度をどのように
分布させるかなどがあり、そのため、特に羽口近傍の温
度を測定する必要があった。

このような羽目近傍の温度を光学的に測定する測温装置
は、この出願の発明者により「高炉における羽目前面の
測温装置」として先に特許出願（特願昭５８〜７，７ｘ
ｉｌｚ号）されたとおりであり、このような測温装置に
よって羽口前面から輻射された光線に基づいて色温度を
測定する。

第１図に示すように、羽目（１）の前方には、高温度で
高圧の空気が吹き込まれて燃焼帯（２が形成されている
。

羽口（１）マだはその近傍に光学繊維（３）の先端部（
４）を設置し、羽口（１）前方の燃焼帯（２）から輻射
しだ光線を光学繊維（３）の先端部（４）へ入射せしめ
、光学繊維（５）を介して色温度計のような光学的測温
肢Ｒ（５）へ導く。

光学的測温装ｆｉ　（５）においては、このようにして
導かれた燃焼帯（２）からの光線を受光し、この光線に
基づいて燃焼帯（２（の温度を決定するのである。

光学的測温装Ｒ（５）　Ｋよって得られた温度に対応し
た出力は、そのまま記録計のような指示器（８）に導い
て指示させるか、あるいは、ローパス・７・イルタ（６
）およびバイパス・フィルタ（力を経て、’Ｆ’−均的
な温度を示す低周波成分と、急峻な温度変化を示す高周
波成分に分離したのち、記録計のような指示器（９）、
（１０）に別々に指示させてもよいのである。

このような光学的測温装置（５）によって羽目（１）前
面の燃焼帯（２）の温度を光学的に測定したところ、そ
の温度変化のパターンが操業状態の良否によって多様に
変化することが明らかになった。

すなわち、良好な操業状態においては、第２図ａに示す
ように、平均温度が一定時間（ｒ）ごとに周期的に変化
し、この周期的な温度変化の上に、不規則的で急峻な温
度変化が重畳して現われることが明らかになった。

このような周期的な温度変化は、炉内へ層状に堆積して
充填された鉄鉱石とコークスとの主原料が、層を乱すこ
となく、燃焼帯（２）まで降下したことに起因しており
、また、不規則的で急峻な温度変化は、燃焼帯（２）に
おいて、羽口（１）から吹き込まれた熱風により充填物
が活溌に回動していることに起因するもめと考えられる
。

炉内へ層状に堆積して充填された鉄鉱石とコークスとの
層が乱れて下降すると、平均温度の変化は、第２図すに
示すように周期性が乱れるようになり、まだ、ガスの流
通が悪化して、未溶融状態の鉄鉱石のずり落ち（生降り
と呼ばれている現象）を生じると、第２図Ｃで示すよう
に著しく温度が低下することがある。さらに、炉の操業
状態が悪化して堆積した鉄鉱石とコークスとの降下が停
滞すると、第２図ｄに示すように平均温度が一定化し、
充填物の回動もにぶくなって急峻な温度変化も少なくな
ることが明らかになった。このように本装置を各羽目に
取付け、温度変化ノ（ターンの周期の相違により各羽口
近傍における熱流比の用達を知ることができ、材料の堆
積状態を変えるなどの対策をとることができる。

このように、羽口前面における燃焼帯の長周期的な温度
変化および急峻な温度変化に基づいて、高炉の操業状態
の良否を容易に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の高炉の操業状態を判定Ｊる方法を
実施するための光学的温度測定装置の一例を示す概略図
、第２図は、高炉の各種の操業状態における燃焼帯の温
度変化の）くターンを示す特性曲線図である。 １・・・・・羽口 ２・・・・・・燃焼帯 ６・・・・・・光学繊維 ５・・・・・・光学的測温装置 ６・・・・・・ローパス・フィルタ ７・・・・・　バイパス・′フィルタ ８．９．１０・・・・・・指示器 特許出願人　奥　原　精　− ？ ｙ　ｔｏ　８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 羽口前面から輻射された光線に基づいて羽口前面の燃暁
   帯の温度を光学的に測定し、 測定された温度の長周期的変化および急峻な変化を得て
   、 上記２つの温度変化に基づいて高炉の操業状態を判定す
   る方法。