JPS6077908A - 垂直ゾンデによる高炉炉況の検出方法 - 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】 本発明は高炉炉況を安定維持するための高炉炉況の検出
方法に関するものである。

従来、炉況を安定維持する尚炉操業方法として、炉頂ガ
スのＣ０１ＣＯ２’ＦＡ　Ｗを検知し、炉全体のガス利
用率ηＣＯ＝　ＣＯ２／（Ｃ０＋ＣＯ□）を算出すると
共に、炉内装入原料直上又は炉内の装入原料ｊ―の上部
で炉径方向のｃｏ、　ＣＯ２磯度分布を検知し、炉径方
向のガス利用率ηＣ０＝Ｃ０／（Ｃ０＋ＣＯ□）分布を
算出し、上記ｆ頂ガスのガス利用率が最大となるＴ径方
向カス利用系分布を定め、そのガス利用率分布になる様
にＯｒｅ／’Ｃｏｋｅ　（以下０７Ｃとする。）分布を
＝ｍする尚炉操菓方法かある。

しかしながら、この従来法では炉況を安定維持すること
ができなかった。この原因は、従来法において炉頂又は
炉内上ｌｌ１１１部で恢知するガス分布は、炉内の総反
応の給米であり、炉高方向のどのレベルでどのような反
応か起キているかは検知できない点にある。

即ち従来法は、炉高方向の炉内状況を検知できず、炉況
と関係の味い炉高方向の炉内状況を把握せずに操業して
いることにある。

本発明者等は、第４．５図に示す垂直パイプ４の下端内
部に温に計例えば／−ス型ｍ電対５を設けた垂直ゾンデ
６を、第１及び第２図に示す如く、高炉炉頂部鉄皮１を
、貫通して設けた矯直ゾンデガイドパイゾ２の上端部の
炉頂カス遮−′［弁９上の垂直ゾンテ昇眸案内装置３で
ガイドして、昇降可能に配設して、ゾンデ６の下端をス
トックライン（す、下ＳＬという）７下２ｍ付近まで装
入して、炉内原料８とともに自然降下せしめて、熱電対
５が融漸奮上面レベルの温度を検知すると呻下を停止せ
しめ、かつ上記自然降下過程の熱電対５の検出温反ン記
録することを繰り返し実施した。なお検出温度の記録は
、第４図図示の熱゛電対５に電気的に接続されたターミ
ナル１５を介して、電気信号を記録したものである。

また下端が融看市上面レベルに達した矯直ゾンデ６は、
そのまま高炉１００休風時まで吊り保持して、休風時に
高炉櫓１１に設けたウィンチ１２で、下端をゾンデ６の
フック１３にがけたワイヤー１４を巻き上げて、炉内か
ら抽出する。抽出されたゾンデ６の熱電対５が破損し、
又はこの熱電対５とターミナルｊ５との接続線（図示せ
ず）が断線しているので、次の測定時は栽品のゾンデ６
を使用して行なった。即ち、炉壁部炉高方向のガス温度
分布及び嗣着宙上面レベルの検知を間欠的に実施した。

なお第４図において、１６はパージ用不活性ガス吠込管
、１７はサンプリング用カス吸引管、第４．５図におい
て、１８はパイプ４下端に設けたパイプ４内への原料の
侵入防止材である。

更に第３図は、第２図の昇降業内装置３の詳細構造を示
す断面図であり、１９は上、下両端にフランジ２０．２
０を令する単管で、２１及び２２は、単管１９円に装入
したリング状パツキン及びカラーであり、２３は上端に
フランジ２４を有する単管で、単管２３を単管１９内へ
装入して、単管１９の上部フランジ２０とフランジ２４
とをボルトナツト２５で連結して、パツキン２１及びカ
ラー２２を固定している。なお第４図図示のゾンデのス
トッパー２６は、上記ボルトナツト２５と当接し、ゾン
デの下降を機械的にストップせしめるものである。

第６図は、前述の亀１〜５図に示す音直ゾンデ装置によ
る炉手径方回炉ｋｍの５Ｊ−篩方間ガス温度分布の測定
祐果を例示したものであり、図中の２７．２８．２９は
異なる日時のガス温度分布を示す。上記ガス温度分布２
７．２８．２９は、ＳＬ下２２．２０．１９ｍ位置が慇
漕蛍上面レベルであることを示す。

本発明者等は、上記炉壁挿融着帝上■レベル及びｇ＝壁
部炉高方回のガス温風分ｌｉの検知を、間欠的に繰り返
し行なう過程において、炉壁部における炉高方向の炉内
状況並びに融看借上面レベルと、炉況との関係について
鋭意横割を重ねた結果、次のことを知見した。

（１）　炉半径方間炉壁郁、詳しくは炉芯を相対半径０
とした場合、相対半径０５８５〜０９５の範囲の炉高方
向ガス流線に沿った炉高方向のガス温度分布から検知で
き、しかも炉内ガス温度ｔが５００℃くｔ≦８００℃で
、かつカス流れ方向における単位距離ｄｈ当りのガス温
度変化”ｉｉ５　ｄ　ｔ、る低温保存帯長さが、筒炉操
莱栄汗ＯＭ、料装入条件及び送風条件）が一定でも、検
知率ｉ」能な外乱により変化すると共に、上ｉｉＬ　’
に存帝長さが高炉操業の安定、評しくはスリップ、ドロ
ップ回飲、ｊ紙圧変動、銑中（Ｓｉ）％変動と極めて関
係が深く、ｉ４＋１記の如く、本発明者等が行なってき
た垂直ゾンデによるガス温度分イロにもとづ（低温保存
帯長さの間欠的検知では、適正長に低温保存音長さを制
御する制御遅れが生じて、棚、スリップの発生、溶製品
質の変動等の炉況不調を解消できず、炉況を安定維持し
て尚炉操業するためには、常時連続して低温保存帯長さ
を検知する必要があること。

（２）低温保存帯長さは、炉壁挿炉＾方向特定位置、即
ち炉芯を相対半径Ｏとするとき、相対半径０８５〜０９
５の範囲のＳＬ下７〜９ｍ位置のガス温度と強相関があ
り、その位置のガス温度を連続測定すれは、低温保存帯
長さを連続的に検知できること。

（３）低温保存帯長さは、原料装入条件（０／Ｃ分布）
の調督（操作）により調節できること。

（４）　相対半径０８５〜０．９５の範囲の融漸帝上面
レベルは、高炉の安定評しくは銑中（ｓｉ）％絶対レベ
ルと関係か深く、上記レベルが、ＳＬＬ１２８〜２０ｍ
位置で、上記銑中〔Ｓ１〕％肥対レベルが低位安定する
。上記融着螢上面レベルは、同一の高２／’操呆条件で
は、玩中〔Ｓｉ〕係を目標値に維持するために、原料装
入乗ｄ：（０／Ｃ分亜）の操作な必要とする程には変化
せず、同−操業榮件下でのコークス及び又は鉱相知の水
分変動にもとづく銑中（Ｓｉ）％の目標１直がらの変動
は、送風味件（送風湿分、逆風温度）の操作で目標銑中
（Ｓｉ）％にすることができる。また原料装入条件を変
更して、融着帝上面レベルが変動するまでに２〜３日の
時間遅れがある。

（５）上記（１）〜（４）から、炉壁部融着蛍レベルの
検知は、原料装入条件（０／Ｃ分布）が変更されたとき
、例えば低温保存帯長さを、炉況を安定維持する適正長
に制御するために、原料装入条件を操作したとき、詳し
くはその操作から２〜３日後に検知すれば、銑中（Ｓｉ
）飴レベルを目標値に制御するための融着蛍上面レベル
制御か可能であること。また、原料装入条＋ｆ変更時以
外には、談［中（Ｓｉ）％が目標値より高い時（送Ｊ虱
栄叶で修正できる偏走かあるとさ）に、融漸帝レベルを
検知すれば、銑中〔Ｓ１〕係を目標値に維持しかつ、ｍ
ｒ　Ｎ　帝上面レベルを１回正レベルに修正できること
。

本発明は、上記（１）〜（４）の知見にもとづき、炉況
を安定維持して、かつ高品質（低８１％）の溶銃を得る
ための垂直ゾンデによる冒炉炉況の検出方法を提供する
ものであり、その要旨は、垂直・ξイブの下端内部に温
度計を設けた垂直ゾンデを高炉炉頂部鉄皮を貫通して、
炉半径方向炉壁部炉内を昇降可能に配設し、通常上記ゾ
ンデの温度計がストックライン下７〜９ｍ位置にあるよ
うに垂直ゾンデを位ｉ直せしめて、この温度計の検出ガ
ス温度にもとついて、低温保存帯長さを連続的に検知す
ると共に、原料装入条件変史時には上記ゾンデを炉内装
入原料とともに自然降下せしめて、この降下過程の温度
計の検出ガス温度にもとづいて炉檗都囮加宙上田」レベ
ルを検知し、検知佐、垂直ゾンデを引き上げて、温度計
をストックライン下７〜９ｍ位置に俵帰せしめて、上記
低温保存帯長さを連続的に検チロすることを特徴とず７
．Ｄ　％直ゾンデによる高炉炉況の検出方法である。

す、下本発明について詳細に説明する。

はじめに垂直ゾンデによる低温保存帯長さの検知方法、
詳しくは基面ゾンデによる炉壁部ＳＬ７〜９ｍ位置の検
出ガス温度によって、低温保存帯長さが検知できる点に
ついて説明する。

第１〜５図図示の垂直ゾンデ装置によって検出した第６
図の炉壁部炉高方向の炉内ガス温度分布から、低温保存
帯長さは次の様にして検知できる。＄ｎｍ軸がガス温度
、帳剣かストックライン（ＳＬ）下距離の第６図のカス
温度分布２７．２８．２９を、例えば第７図下段に示１
−如く、横軸がガス流れ方向距離ｈ（ｍ）で、縦軸かカ
ス温度ｔ　（℃）で、かつガス温度りか、５００℃≦ｔ
≦８００℃の領域のカス温度分布図と１−る。（２）次
いで第７図下取の５００℃≦ｔ≦８００℃のガス温度分
布２７．２８．２９から、第７図上段に示す如（、ガス
θ孔れ方向のガス温度変化率離の総計を低温保存帯長さ
とする。例えば第６．７図に示ずガス温度分布２７．２
８．２９では、各々低温保存帯長さは、６．３．１〔ｍ
〕となっている。

そして本発明者等は、数多くの垂直ゾンデによる前記の
測定結果から、第８図に例示する様に、低温保存帯長さ
と炉高方向特定位置、即ち炉壁部ＳＬ下７〜９ｍ位置の
ガス温度とが甑相関を示すことを見い出した。

この特定位置の犬定は次の様に行なったものである。第
１〜５図図示のＭＡゾンデ装置により、第６図の如き炉
壁部炉高方向のガス温度分布をめると共に、この温良分
布にもとづいて、前記手段で１！ｌ！：確保存螢長さを
めて、低温保存缶内の特定点のカス温良と低−′床存命
長さとの相関を、特定点ンパラメーターとしてめて、取
も４目関の高い特定点馨選定した。

ソよお第８図は、炉壁部ストックライン下８ｍ部のガス
温度と、低温・沫存・市長さとの間には、強相関がある
ことを示すものであるが、炉壁部ＳＬ、下７〜９ｍ品の
カス温度か、低温保存帯長さと強相関ン示すことも確認
した。

従って低温保存帯長さは、垂直ゾンデの温度絹が、スト
ックライン下７〜９ｍ位置にあるように、垂直ゾンデを
位置せしめて、この温度計の検出ガス温度を連続的に検
知することにより、上記ＳＬ下７〜９ｍ部のカス温度と
、低温保存帯長さとの相関図又は相関式を用いて、低温
保存帯長さを連続的に検知できるものである。

次に、低温保存帯長さと炉況との関係について説明する
。

第９．１０図は、第８図図示の如く低温保存帯長さと独
相関を示すＳＬ下８ｍ部のガス温度と風圧変動、ルｄ中
〔８１）変動の１；、ｊ係を示す。第９、ｉｏ図は、炉
ｂｌ　ｈｖ＋　Ｖ　＝方向ＳＬ下８ｍ都のカス温度か低
下して、第８図に小’ｆ如く低温保存帯長さが長（なる
と、炉上部でのｒＭｌ煮還元か運まないため、炉下部へ
禾還ノシＡ石が多せに降下して、風圧変ｍ１１、浴）Ｃ
重連変動を増大させることン示している。

上記低温保存帯長さと炉況変動との関係は、炉内装入物
分布の変動によって、次の様に説明することができる。

即ち、高炉の半径方向全体又は特定位置の０／Ｃを変化
させると、半径方向全体又は特定位置の熱流比が変化し
て、炉高方向の温度分布か変化する。熱プｃ比か低い場
合は、低温保存帯長さは短いが、燃料比を低下させて半
径方向全体的に０７Ｃか上昇した場合、及び装入物分布
調整により、半径方向の特定位置の０／Ｃを上げた場合
１〆（−は、Ｏ／Ｃか上った位置の熱流比が上昇する。

この１泊呆／ヤフト」一部のカス１ｍ　ルーか低下して
、低温保存係長さか艮くなる。低温保存帯では、Ｆ’＋
］接還元は１とんど起らないため、低謳保イＩ率か長い
と、鉱ろの還元が進まないまま／ヤフト下部へ達する。

／ヤフト下郁における鉱石の近元は大部分直接遠九て矛
）る０＝ら、この場合は直接還元幇がｊ・８犬ず６゜ す、上の椋に、意図間に或は外乱（（より“、半径方向
全体又は特定位置のＯ／Ｃか上った場合には、半径方向
全体又は特定位置において、低温保存帯か長くなって／
ヤフト下部では直接還元が増大する。

直接還元は臥熱反応のため、大量に発生すると炉下部の
１禾有熱が減少し、肖ミ着帝の肥太化、浴銑、イ谷滓の
流動性悪化など、高炉操業に好ましくないすＬ象が生じ
、：ｊｔｌｌ、スリップ等のイ’ａｆ下り変動、溶既品
質袈動を増大させる。例えは第１１図は、低温抹任’ｉ
１７長さと］・ロノプとスリップの発生回パとの関係を
示したものである。

以上述べたことかり明りかな・１示（ｌ（−１低錨・区
存蛍長さの検知を迎幌してお・こなえは、し１ｊち半面
ゾンデを、ゾンデの（ｊｓＬ　Ｉｆ計７Ｊ・ストツノジ
イン下７〜９ｍ位置あるように位置ぜしｄ、て、この位
りのカス温ルーを連続臼シに＋５之り；口し１．二のカ
スＩ晶度と低温保存帯長さとの相関関ル忘（・じもとつ
いて、低温株分・桁長さを遵靴恢知ずれは、ノ足料装人
条１−トＣＯ／Ｃ分１１」）１節による低温・ふ（子帯
長さの制ｉＪをタイムラグなく行なうことができ、高炉
炉況を女定維持することができる１゜ そこで不発明で１−、ゾンデの温度計かストックライン
下７〜９ｍ位１−゛にル、るように垂直ゾンデを位置せ
しめて、この温度計の検出ガス温度にもとづいて、低温
保存帯長さを鍾わＣ的に検知するものである。

次に、垂直ゾンデにより検知できる炉壁部融着帯上面レ
ベルと炉況、即ち浴銑中（Ｓｉ）襲絶対レベルとの関係
について説明する。

第１２図は、前記第１〜５図図示の垂直ゾンデ装置を用
いて、炉高方間温度分布で、温度が９００℃〜１１００
℃の頭載で、温度が急激に上昇するＳＬ下特定位置とし
て検知したところの融着帯上面レベルと、浴銑中（Ｓｉ
）％と関係を示したものである。なお第１２図縦軸の甑
中（Ｓｉ）係は、融着伶上面しベル測定前恢２日間、即
ち４日平均値を示す。

この第１２図から明らかなように、炉壁部、融着帯上面
レベルは、ｊ＋ｅ中〔８１９％の絶対レベルと関係が深
く、上記レベルかＳＬ下１８〜２０ｍ位置にあるとき、
上記銑中〔Ｓ１〕カの絶対レベルが低位安定する。又、
本発明者等の調査結果によると、融着帯上面レベルは、
同一高炉操業条件下では、銑中〔Ｓ１〕％を目標匝に維
持するために、原料装入条件（０／Ｃ分布ンの操作を必
要とする程には変化せず、同一操業条件下でのコークス
及び又は鉱石類の水分変動にもとづく銑中（Ｓｉ）％の
目標値からの変動は、送風条件（送風湿分、送風温度）
の操作で吸収できる。

また原料装入条件（０／Ｃ分イｌＪ）を変更して、融着
帯上面レベルが変動するまでに２〜３日のタイムラグが
ある。

従って炉況の安定維持のために、原料装入条件の変更に
よるＯ／Ｃ分亜調節俊、２〜３日後に、融着佑上面レベ
ルな横仰ずれは、即ち低温保存帯長さを検知しているゾ
ンデを、炉内装入原料とともに自然降下せしめて、この
眸下過桂の温度計の検出カス温度にもとづいて、炉壁静
融漸螢」二面レベルを検知すれば、剛宥葡しベル検矧直
前の低温保存帯長さは検知されているから、例えば融着
帯上面レベルか上方にある場合で・かつ低温保存帯長さ
か塘正軛囲内で魚い場合には、低温保存帯長さを適止範
囲で長（すると共に、銑中（Ｓｉ）％レベルを下げるた
めに、融着帯土面レベルを下方に下げる操作、しＩノち
原料装入φ件（０／Ｃ分曲）変更を行なうことができる
。この結果、炉況を安定維持しつつ、低〔Ｓ１〕レベル
の浴銑を得ることができる。

そこで本発明では、原料装入条件変更時には、ゾンデ内
の温度計が、ストックライン下７〜９ｍ位置にあるゾン
デを炉内装入原料とともに自然降下せしめて、この岬下
迦様の温度計の検出ガス温度にもとづいて、Ｔ壁部融着
帯上面レベルを検知するものである。

またその原料装入条件変史後の〃コ況、或は融潰帝上曲
レベル検知後で、装人栄件を変更しない場合の炉況（低
温保存帯長さ）を、連続検知すると共に、組直ゾンデの
りｑ命を延長するために本発明では、１ＮＮ上上レベル
検昶後、垂直ゾンデを引き上げて、温度計ヲストノクラ
イン下７〜９ｍ位置に図帰せしめるものである。

以下本発明の世直ゾンデによる高炉炉況の検出力法を、
第１〜５図図示の継面ゾンデ装置例にもとづき詳細に説
明する。

第４．５図の垂直ゾンデ６を、第１図のワイヤー１４で
吊り保持し、ゾンデ下端を第３図図示の昇降案内装置３
に装入し、しがるのち第２図図示の炉頂ガス遮断弁９を
開き、カイトバイブ２内を降下せしめて、ゾンデ下端を
ＳＬ７面上に位置せしめる。

次いでゾンデ下端をＳ　Ｌ　７　’ｍ　１”　１〜２ｍ
附近まで装入する。そして炉内原料８とともに、垂直ゾ
ンデ６を自然降下せしめ、ゾンデ６の熱電対５がＳＬ下
７〜９ｍの特定位置、例えば８ｍ位置に到達すると、ワ
イヤー１４乞緊張せしめて、ゾンデ６をその位置に吊り
保持する。

そしてゾンデ６のターミナル１５を介して、炉内カス温
度に対応する熱′眠対５の出力信号を、連枕副ポ記録す
ると共に、この検出ガス温良にもとづいて、低温保存帯
長さを遠沈測定、記録する。

そして原料装入条件変史によるＯ／Ｃ分布調節か行なわ
れると、その変更から２〜３日後に、ワイヤー１４の緊
張を解除して、ゾンデ６を炉内原料８とともに自然降下
せしめて、その降下過程中はゾンデ６のターミナル１５
を介して、ＳＬ下８ｍよりも下方の各位置の炉内ガス温
度に対応する熱・１対５の出力信号を連続測定してチャ
ートに記録して、９００℃〜１１００℃の温度域で、急
激な温度上昇か見られると、ワイヤー１４をウィンチ１
２で巻き上げて、ゾンデ６をひきあげる。そしてゾンデ
６のｐＡ電対５をＳＬ下下用ｍ位置復帰せしめる。

ゾンデ６が上昇復帰すると、−ｊＪ記低温保存帯長さの
連続測定、記録を再開するものである。

なお炉壁部融着帝上■レベルの検知は、例えばガス温度
分布を記録したチャートで、上記急減な温度上昇が認め
られた時点までのゾンデ６（パイプ４）の下降量にもと
づいて、検知するものである。

以上詳述した像に、本発明は単一の垂直ゾンデで・、即
、ち低コストで炉況と宙接な関係を示ず低温保存帯長さ
を略連続的に検知することができると共に、原料装入鍮
件、浴銑品質と密接な関係を示す融着帯上面レベルを、
原料装入条件変更時に検知することができるから、炉況
を安定維持してかつ高品質（低〔Ｓ１〕レベル）の浴銑
を得る高炉操業な行なう上で、極めて有用なものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体説明図、第２図は第１図の部分説
明図、第３図は第１図の他の部分説明図、第４図は高炉
の垂直ゾンデ装置の説明図、第５図は第４図の断面図、
第６図は垂直ゾンデによる炉部方向カス温度分Ａ】の測
定結果司」を示す図表、第７図は炉高方向ガス温度分布
の図表、第８図はストックライン下８ｍ部のガス温度と
低温保存帯長さとの相関関係図衣、紀９図はストックラ
イン下８ｍ部のガス温ｊ文とｊ虱圧袈勤の図表、弗１０
図は同しく洛中Ｃｓ１）ｓ変動との関係説明図表、第１
１図は低温保存＠長さをドロップ・スリップ回数との関
係説明図表、第１２図は炉壁部融着帯上■レベルと死中
（Ｓｉ）チとの関係の説明図表である。 １：高炉炉頂鉄皮　２：カイドパイブ ３、垂直ゾンデ昇降案内装置 ４：垂直パイプ　５：熱電対 ６：垂直ゾンデ　７：ストックライン（ＳＬ）８：炉内
原料　９：Ｗ・頂ガス遮断弁 １０：高炉　１１°尚炉櫓 １２：ウィンチ　１３：フツク １４：ワイヤー　１５：ターミナル １６、パージ用不活性ガス収込管 １７：サンプリング用ガス吸引管 １８、原料侵入防止材　１９：単管 ２０：フランジ　２１：　リング状７ｇツキン２２　、
　プノ　ラ　−　２３　：　単管２４：　フランジ　２
５：ポルト・ナツト２６：ストッパー ２７．２８．２９；炉高方向ガス温度分布第４図 第６図 力゛ス温度〔°Ｃ〕 鬼７図 ガス流れ方向距離！、Ｅ％） 第８図 ５Ｌ下（５７７１，綱Ｂ度（°Ｃ） 第９図 ＳＬ　１８７ｒＬ部錦（’す ＳＬ　７５ｍ　Ｗ温度Ｃ’Ｇ） 范１１図 帛１２図 （δＬ−７’７７１）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 垂直パイプの下端部内部に温度計を内設した世直ゾンデ
   を、高炉炉頂部鉄皮を貫通して、炉半径方間炉壁部炉内
   な昇吋可能に配設し、通常上記ゾンデの温度計がストッ
   クライン下７〜９ｍ位置にあるように垂直ゾンデを位置
   せしめて、この温度計の検出ガス温度にもとづいて、低
   温保存蛍長さを連続的に検知すると共に、原料装入栄件
   変更時には、上記ゾンデを炉内装入原料とともに自然降
   下せしめて、この障子過程の温１斐計の検出カス温度に
   もとづいて炉壁扉融着帯上面レベルを検知し、検知後、
   垂直ゾンデを引き上げて１、温度計をストックライン下
   ７〜９ｍ位置に俵帰せしめて、上記低温保存音長さを連
   続的に検知することン％徴とするｍＷゾンデによる高炉
   炉況の反出方法。