JPS60251204A - 高炉操業方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、酸化鉄を送風羽目から高炉内に吹込んで溶銑
中Ｓｔ濃度を制御する高炉操業法において、高炉から出
銑される溶銑のＳＩ濃度と共に溶銑温度を的確に制御し
、荷下がりの安定化をはかる高炉操業方法に関する。

従来技術とその問題点 高炉内における溶銑中へのＳｉ移行は、炉床湯溜部にお
けるスラグ−メタル反応よりもむしろＳｉＯガスを媒介
とするガス−メタル反応が主要な役割を果している。８
１０ガスを媒介とする溶銑中への引の移行は、次の２つ
の過程に大別される（鉄と鋼ＶＯｊ、５８　１９７２　
２１９頁）。

すなわち、■レースウェイ近傍の高温低酸素分圧領域に
おけるコークス中灰分を主源とする引０゜とコークス中
の固体炭素との反応によるＳＩＯＩ２ガス成過程、■軟
化融着帯以下における上昇ガス流中に含まれるＳｌＯガ
スと滴下している溶銑中の炭素との反応による溶銑中へ
のＳｌ移行過程であり、この両過程を反応式で表わすと
以下のようになる。

■（ＳＩＯ，）＋　Ｃ＝　５ｉＯ（ｆ）＋　ＧＯ（ｆ）
■８１０（１）＋Ｃ＝努十Ｇｏ（ｆ） ここで、（）はその化合物がスラグ中に存在することを
示す慣用表記法であり、元素名の下線はその成分が溶銑
中に存在することを示す慣用表記法である。また、（ｆ
）はその化合物が気体であることを示す慣用表記法であ
る。従って、溶銑中８１濃度の制御方法としては、Ｓｔ
Ｏガス発生反応の制御と溶銑中への引移行反応の制御と
がある。

実際の高炉操業において、前者の制御手段としては、コ
ークス中灰分量の制御による羽目前持ち込み５１０２量
の制御や羽目前温度制御によるＳ１０ガス発生速度の制
御等が実施されている。後者の制御手段としては、装入
物分布制御に基づいたコークス比制御による融着帯レベ
ルの管理や焼結鉱の被還元性・軟化融着性状制御による
融着帯レベルの制御等がある（鉄と鋼ｖｏ１．６８　１
９８２　Ａ１２９頁）。

溶銑中のＳｉ濃度の制御方法としては、上記の高炉内で
の溶銑中へのＳｌ移行メカニズムに立脚した制御手段以
外に、送風羽口から酸化鉄を炉内に吹込み、下記■の反
応によって溶銑中８１を酸化させる、いわゆる炉内脱珪
手段が開発されている（特開昭５３−８７９０８、特開
昭５６−２９６０１、特開昭５８−７７５０８　）。

■　５ｊ　＋　２ＦｅＯ＝　（ＳｌＯ，）　＋　２Ｆｅ
この制御手段の場合、上記反応が適切に制御されれば、
出銑直前でのＳｉ濃度の制御ができ、溶銑中ＳＩａ度の
管理が容易に実施できる。

しかしながら、従来の酸化鉄の吹込みによる溶銑中Ｓｉ
濃度の制御方法には、次のような欠点があった。

まず第１に、酸化鉄の炉内吹込みは単位時間当りの流量
を一定値に維持する方法で実施されているが、実操業に
おいては予知できない装入物の物理的・化学的性状変化
や炉内の装入物降下異常等の外乱因子によって、炉内の
ガス流分布、ガス・固体の温度分布が変化して融着帯レ
ベルが変動する結果、炉床に滴下してくる溶銑中Ｓｉ濃
度が変化するが、各羽目に均等に吹込まれている酸化鉄
によって酸化される溶銑中４量がほぼ一定であるので、
高炉から排出される溶銑中Ｓｉ濃度が変動をきたすこと
である。

第２の問題点は、酸化鉄の炉内吹込み量を各送風羽口で
管理せず、全吹込み量で管理していることである。すな
わち、通常の酸化鉄吹込み操業に３− おいて、小量吹込みの場合は、円周方向の等分割となる
方位の羽目から等流量の酸化鉄を吹込み、多量吹込みの
場合は全羽目から吹込むが、各羽目からの吹込み量が等
量となるように配管設計を行ない、酸化鉄の吹込み流量
は集合配管の元で全流量を管理しているにすぎない。し
かし、この方法では、高炉炉命末期に耐火物が円周方向
に不均一に損耗したり、円周方向に不均一に付着物が形
成したり、あるいは装入装置の不備のため装入物が偏心
して炉内に装入されていたり、また円周方向に装入物降
下速度が不均一となっている壜どの場合、炉床に滴下し
てくる溶銑中のＳｉ濃度が円周方向でばらつくという欠
点がある。

なお、酸化鉄吹込みがない場合の出銑日別８１濃度のば
らつきを緩和する方法として、出銑口方位別の羽目から
の燃料吹込み量を調整する方法が提案されている（特開
昭５８−１１７８０５）。

酸化鉄吹込みにおいて、上記のごとく炉床に滴下してく
る゛溶銑中Ｓｉ／ｌｉ度に円周方向でばらつきがある状
況下で、従来のように円周方向に均等に酸４− 化鉄吹込みを実施すると、各出銃口から排出される溶銑
中８濃度にばらつきが生じてしまう。

そこで、この発明者らは、羽目からの酸化鉄吹込み操業
時に、外乱により出銑毎のＳｌ濃度のばらつきを緩和さ
せる方法として、出銑口から排出される溶銑中のＳｌ濃
度を実測し、目標引濃度との差から酸化鉄吹込み量を演
算し、当該出銑口方位の羽目からの酸化鉄吹込み量をフ
ィードバック制御する方法を先に提案した（特願昭５９
−６４７３３）。

この方法により、前記した従来の酸化鉄吹込みによる問
題はすべて解決され、高炉から出銑される溶銑中のＳｉ
濃度を一定範囲に維持することが可能となったのである
。

ところが、円周方向での酸化鉄吹込み量偏差が大きい場
合、溶銑温度のばらつきが大きくなり、荷下がり状況に
も影響をおよぼす可能性があることが新たな問題として
生じた。

すなわち、羽目からの酸化鉄吹込みは、前記■の反応に
より溶銑中引を酸化させる、いわゆる炉内脱珪作用があ
るが、同時に吹込み酸、化鉄の一部は、下記■の反応に
よってレースウェイ先端のコークス帯においてコークス
中の固体炭素により直接還元される。

■ＦｅＯ＋　Ｃ＝　Ｆｅ　十Ｇｏ（ｆ）上記反応は吸熱
反応であり、特に円周方向での酸化鉄吹込み量偏差を大
きくした場合、炉下部における円周方向の熱バランスを
くずすことになり、溶銑温度のばらつきが大きくなると
ともに、熱流比（固体の熱容量流量／ガスの熱容量流量
）を介して円周方向の荷下がり状況にも影響をおよぼし
、スリップ、羽口破損発生等の炉況悪化につながる可能
性がある。

発明の目的 本発明は、上記のように円周方向方位別に酸化鉄吹込み
量を調整することにより出銑日別の溶銑中Ｓｉ濃度のば
らつきを減少させる操業法において、円周方向での酸化
鉄吹込み量偏差が大きい場合に、出銑口方位毎に吹込み
量を分割制御できることを活用して、熱補償として円周
方向での燃料吹込み量調整、または円周方向での蒸気吹
込み量調整を同時に行なうことにより、出銑日別の溶銑
温度のばらつきを低減するとともに、荷下がりの安定化
をはかることを目的とするものである。

発明の構成・作用 現状の高炉操業においては、外乱因子による炉内状態の
変動および円周方向の炉内状態の不均一は不可避的に生
じるので、本発明は、その結果である溶銑中Ｓｉ濃度の
変化を出銑日別に計測し、目標Ｓｉ濃度との差に応じて
、当該出銑口方位の送風羽口からの酸化鉄吹込み量を変
更するとともに、その酸化鉄吹込み量に対応した熱補償
として必要な当該出銑口方位の燃料吹込み量または蒸気
吹込み量を算出し、当該出銑口方位の羽目からの酸化鉄
吹込み量とともに、燃料吹込み量または蒸気吹込み量を
フィードバック制御して、高炉から出銑される溶銑のＳ
ｉ濃度および温度を一定範囲に維持する方法である。

以下、本発明に係る高炉操業方法を第１図に基づいて説
明する。

第１図は本発明法を実施するための装置構成を７− 示すもので、高炉（１）への酸化鉄吹込みは、酸化鉄貯
蔵タンク（２）より流量制御弁（３）、流量計（４）を
通って送風羽目（５）から炉内に吹込まれる。一方、補
助燃料貯蔵タンク（６）にも、それぞれ流量制御弁（７
）、流量計（８）が設置され、また蒸気配管にも流量制
御弁（９）、流量計（１υが設置されている。なお図示
していないが、流量制御弁（３）（７）　（９１および
流量計（４）　（８）　（１０）は各送風羽口に設置さ
れている。酸化鉄貯蔵タンク（２）は出銑口方位毎に出
銑口の数、またはそれ以上羽口本数まで、複数個設置さ
れている。

上記各送風羽目の酸化鉄吹込み量は、各出銃口（至）で
公知の発光分光分析法、鋳床での例えば濃淡電池による
迅速分析により測定された溶銑中のＳｉ濃度と、後述す
る方法により設定された目標Ｓｉ濃度を演算器０１）に
入力し、両者のＳｌ濃度の差に基づいて必要な酸化鉄吹
込み量を算出し、現在の吹込み量の実測値を参考に、流
量制御弁（３）の開度を制御することによって行なう。

また同時に、酸化鉄吹込みに対応した熱補償として必要
な燃料吹込み量、または蒸気吹込み量の８− 調整は、演算器ｆ１３において、上記酸化鉄吹込み量ヲ
基に羽目レベルでの熱バランス・物質バランス計算を行
なうことにより熱補償に必要な燃料吹込み１または蒸気
吹込み量をめ、当該方位の流量制御弁（７）または（９
）の開度を制御することによって行なう。

目標Ｓｉ濃度は、入力データ設定器＋１７）を介して手
動入力するか、または高炉の排ガスデータ＋１３、装入
物データ（１４、送風データ（旧、出銑データ（Ｉｌｌ
に基づいて、演算器０り中に内蔵した数式シミュレーシ
ｑｙモデル（例えば鉄と鋼ｖｏｉ６８　１９８２　Ａ１
２９頁）で演算して連続的に自動入力する。

次に、酸化鉄吹込み量と熱補償に必要な燃料吹込み量ま
たは蒸気吹込み量の演算方法について説明する。

第２図は、Ａ高炉（内容積２７００　ｄ　＞において、
羽口１本当りの酸化鉄吹込み量に対して、後述する方法
で算出した熱補償に必要な蒸気吹込み量を参考にして当
該方位の蒸気吹込み量を同時に調整した場合の溶銑中３
１濃度の実績値を示す。

す々わち、ある出銑口から排出された溶銑中ＳＩ濃度の
実測値と目標Ｓｉ濃度との差から、その出銑口方位にあ
る羽目の１本当りの酸化鉄吹込み量の変化量をめること
ができる。この第２図に示す関係は演算器α１１に内蔵
されてかり、現在の溶銑生別濃度と目標の８１濃度を入
力することにより、自動的に酸化鉄吹込み量が算出され
、その値に応じて流量調整弁（３）の開度を制御する。

また同時に、酸化鉄吹込みに伴なう熱補償に必要な蒸気
吹込み量は、酸化鉄吹込み量の変化量を入力として、同
じく第２図を用いその出銑口方位にある羽目１本当りの
蒸気吹込み量の変化量をめることができる。この蒸気吹
込み量に関しても、第２図に示す関係が演算器α１）に
内蔵されており、先に算出された酸化鉄吹込み量を入力
することによシ、自動的に蒸気吹込み量が算出され、流
量調整弁（９）の開度を制御する。この第２図の関係は
、酸化鉄吹込みに伴なう熱補償手段として、燃料吹込み
量を調整した場合にも同様に得ることができる。

なお、酸化鉄吹込みに伴なう熱補償に必要な蒸気吹込み
量は、高炉の排ガスデータ（ＩＳ１装入物データ（１４
１、送風データ（国、出銑データ０ｅに基づいて、演算
器（口中に内蔵した数式シミュレーションモデル（例え
ば鉄と鋼ｖｏ／、６８　１９８２　Ａ１２９頁）で演算
される。

実　施　例 Ａ高炉（内容積２７００ＴＩｔ）における本発明の実施
結果を第１表および第２表に示す。すなわち、第１表の
期間Ａにおいては、Ｎ＆２出銑口から排出される溶銑中
Ｓｉ濃度が高く、溶銑中Ｓｉのばらつき（ＶＳｔ）は０
．１２１％と大きかったが、溶銑温度のばらつき（ＶＴ
Ｐｉｆ）は９．１℃であった。そこで、Ｎ［Ｌ２出銑口
方位の羽目からの酸化鉄吹込み量を２９Ｍ／ｈｒ・本増
加させてＮＩｈ、２出銑口から排出される溶銑中Ｓｉ濃
度を低下させた結果、溶銑生別濃度のばらつき（ＶＳｉ
）は０．０６０％まで低下したが、酸化鉄吹込みのアク
ション量が大きいため、ＮＬ２出銑口から排出される溶
銑温度が低下した結果、溶銑温度のばらつき（ＶＴＰｉ
ｆ）が１７．６℃と増大した。また、翫２出銑口方位で
荷下がりが悪化し、スリップおよ　１１− び生鉱下りによる羽目破損が頻発し、炉況悪化に至った
。

第２表の期間Ｂにおいては、ＮＬ３出銑口から排出され
る溶銑中Ｓｉ濃度が高く、溶銑中Ｓ量のばらつ＠　（ｖ
ｓｔ）は０．１２９％と大きかったが、溶銑温度のばら
つき（ＶＴＰｌｆ）は９．３℃であった。そこで、Ｎｔ
　３出銑口方位の羽口からの酸化鉄吹込み量を３４０Ｙ
４Ｉ／ｈｒ・本増加させると同時に、当該方位の蒸気吹
込み量を第２図の関係に基づいて９３４／ｈｒ・本減少
させた結果、Ｎ＆３出銑口から排出される溶銑生別濃度
が低下して溶銑生別濃度のばらつき（ＶＳｔ）も０゜０
５６％まで低下するとともに、熱補償を行なったことに
より、−３出銑口から排出される溶銑温度の低下は抑制
され、溶銑温度のばらつき（ｖＴＰｌｆ）も９．７℃と
と昇しなかった。また、荷下がりも良好で、スリップお
よび生鉱下がりによる羽目破損も皆無であった。

（以下余白） １２− 発明の効果 上記実施例からも明らかなごとく、本発明法によれば、
出銑日別のＳｉ濃度を実測し、目標Ｓｉ濃度との差に応
じて、当該出銑口方位の羽目からの酸化鉄吹込み量を制
御し、同時に熱補償として蒸気吹込み量または燃料吹込
み量を制御することにより、酸化鉄吹込みのアクション
量が大きい場合でも、当該方位での溶銑温度低下がなく
、荷下がり安定下で高炉から排出される溶銑中Ｓｌ濃度
のばらつ裏を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法を実施するための装置構成を示すブロ
ック図、第２図は同上における酸化鉄吹込み量の変化と
８１濃度の変化および蒸気吹込み量の関係を示す図表で
ある。 １・・・・高炉、２・・・・酸化鉄貯稜タンク、３，７
゜９・・・・流量制御弁、４，８，１０・・・・流量計
、５・・・・送風羽目、６・・・・補助燃料貯蔵タンク
、１１　、１２・・・・演算器、１３・・・・排ガスデ
ータ、１４・・・・装入物データ、１５・・・・送風デ
ータ、１６・・・・出銑データ、１７１５− ・・・・入力データ設定器、１８・・・・出銑口。 １６−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸化鉄を送風羽口から高炉に吹込む高炉操業法において
   、各出銃日別の溶銑中引濃度を実測し、目標引濃度との
   差に応じて、当該出銑口方位の送風羽目からの酸化鉄吹
   込み量を変更し、かつ前記酸化鉄吹込み量に応じて当該
   出銑口方位の燃料吹込み量または蒸気吹込み量を調整す
   ることにより、高炉から出銑される溶銑のＳＩ濃変およ
   び温度を一定範囲に維持することを特徴とする高炉操業
   方法。