JPS6112806A - 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］ この発明は、高炉操業方法に関し、特に、高炉炉内の昇
温現象に密接な関係を有する熱流比をｉｌｌ定する方法
に関する。

［従来技術］ 高炉内には、その炉頂から装入された鉱石及びコークス
が軟化溶融して溶融帯が形成される。この溶融帯の位置
及び形状は、炉熱及び炉況等の高炉操業安定性を左右す
る重要な因子である。ところで、高炉炉内の昇温現象は
、固体く装入物）の熱容量とガスの熱容量との比である
熱流比により決り、この熱流比が小さい方が昇温が速い
。このため、高炉内の熱流比の分布を検知することが、
高炉を制御する上で、必要である。

従来の熱流比の検知方法として、炉内に垂直ゾンデを装
入して炉内の昇温カーブを測定することにより熱流比を
検知する方法、又はガス流速及び装入物降下速度を測定
して下記（１）式から熱流比を算出す−る方法がある。

γ−（ＣＰＷ）／　（ＣＰＷ）　　・・・・・・（１）
但し、γ；熱流比 Ｃ，ｃ；夫々固体及びガスの比熱 （ｋｃａｌ／Ｋｇ℃） Ｐ、ρ；夫々固体及びガスの密度（Ｋｇ／′ｒｒＬ３）
Ｗ、ｗ；夫々固体及びガスの流量（ＴｒＬ３／ｈ）しか
し、垂直ゾンデによる方法では、高炉内で吹きぬけ等が
起きた場合に垂直ゾンデが劣化しやすく、長期間に亘る
測定が困難であり、また消耗品の劣化が激しいという欠
点がある。一方、ガス流速測定による方法では、炉口部
においてはガスの偏流があり、装入物層内においてはダ
ストなどが存在するため、ガス流速の正確な測定が困難
である。

［発明が解決しようとする問題点コ この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、高炉内の熱流比を簡易かつ高精度で測定することがで
き、この熱流比を高炉の円周方向に亘って測定すること
により、高炉の安定操業に寄与することができる高炉操
業方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる高炉操業方法は、高炉の炉内ガスを採
取し、このガス中のＣｏ、ＣＯ２、Ｎ２の各ガスの組成
を測定してＧＯ２ガス分率η及びＮ２ガス分率Ｎ２を求
め、装入物中の鉱石の体積比率Ｘを測定し、このＧＯ２
ガス分率η及びＮ２ガス分率Ｎ２並びに鉱石比率Ｘから
、下記（５）式に基づいて熱流比γを算出することを特
徴とする。

γ−（Ｃｔ　Ｐｔ　　（１−Ｘ）＋Ｃ２Ｐ２　Ｘ）（’
１−　Ｎ２　）　Ｘ５５，８５　　（η−η１）／　（
ＣｐＸＰ２Ｔ　（’Ｉ１０−Ｖｓ　）２２．４）・・・
・・・（５） 但し、 Ｘ；鉱石体積比率、Ｘ＝Ｌｏ　／　（Ｌｃ　十Ｌｏ　）
Ｌｏ：鉱石量 Ｌｃ；コークス量 Ｃ１、Ｃ２：夫々コークス、鉱石の比熱＜ｋｃａｌ／に
！？℃） Ｐｉ　、　Ｐ２　：夫々コークス、鉱石の密度（Ｋｙん
１） Ｃ；ガスの比熱（ｋＣａ　ｌ　／に９℃）ρ；ガスの密
度（Ｋｇ／′ｒｒＬ３） Ｔ；鉱石中の１−一タルＦｅ ｙｏ　；装入鉱石の酸化度 ｙｌ　：リザーブゾーンにおける鉱石酸化度η；炉頂に
おけるＣＯ２の比、、ＣＯ２／（ＣＯ十Ｃ０２） η１　；リザーブゾーンにおけるＣＯ２の比。

ＣＯ２／　（ＣＯ＋ＣＯ２） Ｎ２；炉頂におけるＮ２ガスのガス分率［実施例］ 以下、この発明の実施例について説明する。熱流比γは
、下記（１）式にて現わされる。

γ−（ＣＰＷ）／　（ｃρＷ）　　・・・・・・（１）
但し、 Ｃ，Ｃ；夫々固体（装入物）及びガスの比熱（ｋｃａｌ
／Ｎｇ℃） Ｐ、ρ：夫々固体及びガスの密度（／（ｙ／ｍ３）Ｗ、
ｗ；夫々固体及びガスの流１（ｍ３／ｈ）ここで、鉱石
比Ｘを下記（２）式の如く現わすと、 Ｘ＝Ｌｏ／　（Ｌｃ　＋Ｌｏ　）　　　−・＝　（２）
但し、 Ｌｏ；鉱石量 ＬＣ；コークス量 ＣＰは、下記（３）式の如く現わされる。

ＣＰ＝ＣＩＰ１　（１−Ｘ）＋Ｃ２Ｐ２　Ｘ・・・・・
・（３） 但し、 Ｃ１，Ｃ２：夫々コークス、鉱石の比熱（ｋｃ　ａ　ｌ
　／に’Ｊ℃） ＰＬ　、　Ｐ２　：夫々コークス、鉱石の密度（１（！
７／Ｔｎ、３） ところで、リザーブゾーンと炉頂との間の、酸素バラン
スから、下記（４）式が成立する。

（ＷＸＰ２　Ｔ　（ｙＱ−ｙｌ）　）　１５５．８５−
ｗ（η−η工）　　（Ｉ　　Ｎ２　）　／２２．４・・
・・・・（４） 但し、 Ｐ２　　：　、を石’ａａ、　例えば、２０００Ｋｙ　
／　ｍ　３Ｔ；鉱石中のトータルＦｅ１例えば、０．５
７８ｙｏ　：装入鉱石の酸化度１例えば、１．４７ｙ１
　；リザーブゾーンにおける鉱石酸化度。

例えば、１．０５ η；炉頂におけるＣＯ２の比、’ＧＯ２／（Ｇｏ−１−
ＣＯ２） η１　；リザーブゾーンにおけるＣＯ２の比。

ＣＯ２／　（ＣＯ＋ＣＯ２） Ｎ２；炉頂におけるＮ２ガスのガス分率このｉ、）式か
ら得られるＷ／Ｗを（１）式に代入し、更に、（３）式
を（１）式に代入すると、下記（５）式が得られる。

γ＝　（ＣＩＰｔ　　（１−Ｘ）　＋Ｃ２　Ｐ２　Ｘ）
（１−Ｎ２　）　Ｘ５５．８５　　（η−η１）／（’
ＣρＸＰ２　Ｔ　（’Ｔ／＋１−ｙ１）２２．４）・・
・・・・（５） この（５）式において、変数は、鉱石比Ｘ、炉頂ガス中
のＮ２ガス分率Ｎ２　、ＣＯ２ガス分率ηである。従っ
て、炉内のガス組成及び鉱石比を測定することにより、
熱流比γを（５）式に基づいて算出することができる。

この方法によれば、高炉゛炉体の円周方向に離隔する複
数個の位置（例えば、東、西、南、北の４か所）で、炉
内ガスを採取し、その位置におけるガスを分析して、Ｃ
ｏ、ＣＯ２、Ｎ２の各ガスの組成を求める。そして、ガ
スを採取した位置における鉱石比Ｘをサウンジング装置
により測定する。

このガス組成から、Ｎ２及びηを算出し、これらの値と
、鉱石比Ｘとから、（５）式により、熱流比γを算出す
る。ガス採取位置は、炉頂のベルの下方における炉壁近
傍の部分が好ましい。これは、炉壁近傍、つまり炉内空
間の周辺部では、通常、ガス組成がいわゆるＷ点の近傍
を通ること、また、炉頂のガス組成が炉中心方向への偏
流の影響を受けないこと等の理由による。

このように、炉の円周方向の複数個の位置で、熱流比を
測定することにより、炉の円周方向におけるバランスを
考慮した炉制御をすることができる。第１図には、この
方法により、高炉の円周方向の、東、西、南、北の４点
にて、熱流比を経時的に測定した結果が示されている。

この図から熱流比が時々刻々変化していることがわかる
。この熱流比の測定結果を基に、高炉の操業条件を調整
することにより、高炉を安定操業することができ、熱流
比測定値は炉制御に極めて有益なデータとなる。しかも
、この方法によれば、炉の円周方向について、熱流比を
測定することができ、円周方向にわたって溶融帯の位置
を一定に制御する等、円周方向のバランス制御に有益に
使用することができる。また、通常の操業において、ガ
ス分析計が設置されているので、これを利用すれば、こ
の方法を実施するために、新たな設備を設置する必要は
ない。また、垂直ゾンデによる場合と異なり、消耗品の
劣化が極めて少なく、長期間の継続的な測定が可能であ
る。

第２図は、横軸に、この方法により測定した熱流比をと
り、縦軸に、垂直ゾンデによる温度測定結果から求めた
熱流比をとって、両者の関係を示すグラフ図である。こ
の図から明らかなように、両者は、良く対応しており、
この発明にかかる方法の精度が高いことが示されている
。

なお、上記実施例においては、炉の円周方向について、
４個の位置で熱流比を測定した。しかし、測定位置が１
か所でもこの発明により、高精度で熱流比を測定するこ
とができ、一方、円周方向の多数の位置で熱流比を測定
することも可能である。

［発明の効果］ この発明によれば、高炉内の熱流比を高精度で、かつ簡
易に測定することができる。しかも、長時間に亘る測定
が可能であり、測定に必要な消耗品の寿命が長い。熱流
比の測定点を多数設けることも可能であり、炉内周方向
の複数個の位置で熱流比を測定することにより、溶融帯
の円周方向の位置を一定に制御するための、データを得
ることができ、炉の円周方向のバランス制御に寄与する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明方法により熱流比を測定した結果を
示すグラフ図、第２図は、この発明による熱流比の測定
値と垂直ゾンデによる測定値とを比較して示すグラフ図
である。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 時開（Ｈｒ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉の炉内ガスを採取し、このガス中のＣＯ、Ｃ
   Ｏ＿２、Ｎ＿２の各ガスの組成を測定してＣＯ＿２ガス
   分率η及びＮ＿２ガス分率Ｎ＿２を求め、装入物中の鉱
   石の体積比率Ｘを測定し、このＣＯ＿２ガス分率η及び
   Ｎ＿２ガス分率Ｎ＿２並びに鉱石比率Ｘから、下記（５
   ）式に基づいて熱流比γを算出することを特徴とする高
   炉制御方法。 γ＝｛Ｃ＿１Ｐ＿１（１−Ｘ）＋Ｃ＿２Ｐ＿２Ｘ｝（１
   −Ｎ＿２）×５５．８５（η−η＿１）／｛ＣρＸＰ＿
   ２Ｔ（ｙ＿０−ｙ＿１）２２．４｝……（５） 但し、 Ｘ；鉱石体積比率、Ｘ＝Ｌ＿ｏ／（Ｌ＿ｃ＋Ｌ＿ｏ）Ｌ
   ＿ｏ；鉱石量 Ｌ＿ｃ；コークス量 Ｃ＿１、Ｃ＿２：夫々コークス、鉱石の比熱（ｋｃａｌ
   ／Ｋｇ℃） Ｐ＿１、Ｐ＿２；夫々コークス、鉱石の密度（Ｋｇ／ｍ
   ＾３） ｃ：ガスの比熱（ｋｃａｌ／Ｋｇ℃） ρ；ガスの密度（Ｋｇ／ｍ＾３） Ｔ；鉱石中のトータルＦｅ ｙ＿０；装入鉱石の酸化度 ｙ＿１；リザーブゾーンにおける鉱石酸化度η；炉頂に
   おけるＣＯ＿２の比、ＣＯ＿２／（ＣＯ＋ＣＯ＿２） η＿１；リザーブゾーンにおけるＣＯ＿２の比、ＣＯ＿
   ２／（ＣＯ＋ＣＯ＿２） Ｎ＿２；炉頂におけるＮ＿２ガスのガス分率