JPS6119712A

JPS6119712A - 装入物層厚検出装置

Info

Publication number: JPS6119712A
Application number: JP13786884A
Authority: JP
Inventors: Emi Murakawa; 村川　恵美; Seiji Taguchi; 田口　整司; Yoshiharu Iwashita; 岩下　義春; Ryoji Takabe; 高部　良二
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-07-05
Filing date: 1984-07-05
Publication date: 1986-01-28
Also published as: JPS6240402B2

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〕本発明は高炉半径方向の装入物層厚分布を検出する装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

高炉炉頂における装入物の形状や堆積状態の半径方向分
布は、高炉内全体のガス流れ分布および溶融帯形状に最
も強く影響する。従って、与えられた原料性状の条件下
では高炉の好調、不調は適正な装入物分布が確保されて
いるか否かに強く左右される。

装入物分布は、ベル型高炉ではアー°マ位置の調整によ
って制御され、ベルレス高炉では旋回シュートの調整に
よって制御される。それらの制御が適正に行われている
か否かは装入物分布を直接観測するのではなく、炉頂で
の装入物表面のプロフィル、気体温度の半径方向分布や
炉壁からの抜熱量の測定によって推定している。しかし
ながらこれらのプロフィル、温度分布や抜熱量は、装入
物の粒度構成分布および層厚の半径方向分布や鉱石とコ
ークスの混合層の厚さなど種々の装入物分布因子と、高
炉送風条件等に影響されるので、プロフィル、温度分布
や抜熱量からガス流れを精度良く求めることは難しい。

例えば装入物の粒度構成分布が変化した時、ガス流れの
炉内半径方向分布を一定に保つためにはアーマ位置をど
のように変更すれば良いのかは、現状の制御方法では解
決できない。

従って、アーマ等によって装入物分布制御を精度良く行
うには、層厚や粒度構成分布等の装入物の半径方向分布
を直接に求める必要がある。

またこれまでの模型実験などの解析結果から終局的に高
炉炉況に与える装入物分布の影響はガス流分布を介して
のみでなく、鉱石とコークスの層厚の半径方向分布にお
いて、適切な厚み範囲が各半径位置で存在することが分
っている６鉱石とコークスの電気型導度の差を利用した
電極式層厚検出器は特開昭５０−８１９０３によって提
案された。それは第４図のように炉頂鉄皮より垂直方向
に昇降可能なゾンデを半径方向にｌ木もしくは複数本、
装入物層内に一定速度υで挿入し、この時ゾンデ先端に
あるプラス極７ａおよびマイナス極７ｂから成る電極対
からの電気信号を観測する装置である。

この時両電極７ａおよび７ｂがコークス層４内にあれば
、電極間の電気抵抗は小さいが、他方どちらか一方でも
鉱石層３内にあれば電極間は絶縁された状態になる。従
ってこの時の電極間の電気信号は第５図のようになる。

コークス層４に対応する信号部分の時間間隔をτＣ，鉱
石層３に対応する時間間隔をτ。とすると、コークス層
厚１ｃおよび鉱石層原文。は次式により求めることかで
きる。

交Ｃ＝τＣ・υ　　　　　…（１）交０＝τ０　・υ　　　　　・・・（２）この検出ゾン
デを半径方向に複数個取り付けることによって各層の層
厚の半径方向分布を求める　　　　　　“ことができる
。

しかし、この装置は、高炉炉頂部にベルや旋回シュート
などの装入装置があるため限られた部位にしかゾンデを
設置することができない。

その後、設置の容易な水平ゾンデ型の層厚検出器が提案
された。その最も単純なものとしては第６図のように、
炉壁に一定距離りだけ離して、プラス極とマイナス極の
対から成る層厚検出素子５ａ、５ｂを固定し、この雨検
出素子より得られる信号より炉壁でのコークス層４およ
び鉱石層３の層厚を求める方法がある（特開昭５２−１
４４４７）。

この時の雨検出素子からの電気信号を第７図に示す９両
電極はｈだけ離れているので、検出素子５ｂからの信号
（抵抗Ｂ）は５ａからの信号（抵抗Ａ）よりも時間でだ
け遅れる。この遅れ時間では装入物降下速度υと次式に
よって関係づけられる。

υ＝ｈ／τ　　　　　　　・・・（３）この（３）式と
（１）および（２）式によって各層の層厚を求めること
ができる。しかしこの方法では炉壁真近部における層厚
しか検出できないウ一方水平型ゾンデを用いて層厚の半径方向分布を検出す
る装置としては、第８図のように高炉装入物層内に梁を
固定し２、この梁の半径方向の複数の位置において互い
に高さ方向にｈだけ離して電極７ａ、７ｂを設置してな
る固定式水平ゾンデ１１により電極７ａ、７ｂからの電
極信号を観測する装Ｎ（特開昭５２−１５１６０５）、
第９図のように炉壁から炉内装入物層内へ高炉半径方向
に挿入できる水平ゾンデ１２を設置し、モータ１５によ
ってゾンデを水平方向に動かして、この時のゾンデ先端
に取り付けられた電極からの電極信号を観測する装置（
特開昭５３−１８４０８）、また第１０図のように炉頂
装入物面−Ｆ方の空間に半径方向に可動な親ゾンデ１８
を設置し、この上に電極７ａ、７ｂを昇降するための子
ゾンデ１６を取り付け、電極７ａ、７ｂからの電気信号
を観測するものなどがある。

第８図の装置では梁が固定されているため電極か摩耗等
によって故障した場合、休風を行って一度梁を炉外へ取
り出して電極を取り挟入ることになり工事費用が高くな
る。

第９図の装置では電極が故障した場合でもゾンデ１２を
炉外へ引き抜くことができる。しかし、この装置には電
極１個しか取り付けられていないので装入物の降下速度
を別の方法であらかじめ求める必要がある。またゾンデ
１２は装入物層内を押し分けて炉内へ挿入されるので大
動力の駆動モータを要し、ゾンデ１２は相当大がかりな
装置になる。

これに対して第１０図の装置においてはゾンデ１８が炉
頂空間を移動するので設備的に安価であり、メンテナン
スの面でも第８図、第９図の装置よりも有利である。ま
た電極が故障した場合は電極７ａ、７’ｂを上昇してゾ
ンデ１８内に納め、ゾンデ１８をモータによって引き抜
き炉外で修理できる。ところがこの装置においては水平
に挿入したものを垂直方向に曲げて検出端を装入物層内
に装入するため、検出端の先端４ｍはフレキシブルでな
ければならない。しかしフレキシブルチューブからなる
検出プローブ１７を用いると、鉱石やコークスを装入し
た時装入物の中心方向への流れ込みによって検出端が第
１０図のように炉中心方向へ押し流されてしまう問題が
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は以上述べてきた各装置の問題点を解決するもの
であり、比較的安価で、かつ装入物の流れ込みに影響さ
れることなく層厚が測定できる装置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〕

第１図、第２図、第３図により本発明の詳細な説明する
。

本発明装置の全体の構成は・第１０図と同様であるが、
子ゾンデにフレキシブルチューブ１７の代りに電気ケー
ブルを挿通する連通孔を有する耐熱性の連設ブロック２
１を接続して構成したことを特徴とする。

第２図に示すように個々の連設ブロック２１はビン２０
によって接続されるが、接続部に切欠部２５を設けるこ
とによって連設ブロー７り２１は水平姿勢から先端が鉛
直下方に向く方向にのみ一定の曲率をもって屈曲するこ
とができる。第１図は本発明装置の要部をボしたもので
図示しない子ゾンデ１６を動かすことによって電極７ａ
、７ｂをスムーズに昇降させることができる。

装入物の装入時において、連設ブロック２１は装入物の
流れ込みによって炉中心方向への力を受ける。このとき
連設ブロック２１は第１図に示すように親ゾンデ１８の
先端部に設けたゾンデ先端ガイド２４に支えられて連設
ブロック２１が炉中心方向（第１図の向って左側方向）
に曲らないようになっている。ただしこの時先端ガイド
２４が連設ブロック２１から受ける力は、てこの原理に
よって、プローブ先端が装入物の流れ込みによって炉中
心方向へ受ける荷重のｉ／Ｒ倍になる。ここで文はゾン
デ１８と検出プローブ１７の先端との間の距離、Ｒは屈
曲部の半径である。従って先端ガイド２４は強度を強く
する必要がある。

層厚を検出するための電極７ａは第２図に示すように連
設ブロック２１に取り付けられる。第３図は電極をつけ
た１個のブロックの断面図である。電極は電気絶縁物１
９によって連設ブロック２１本体より絶縁されている。

水装置において電極の数は任意の１４固または複数個の
ブロック２１に取りつける。第１１図は多数の電極７　
ａ　、　７　ｂ　、　７　ｃ　、　７　ｄ　、　７　ｅ
　、　・・・を装着した検出プローブ１７を高炉内に吊
下した状態を示す。鉱石装入時にコークス層が炉中心方
向（第１１図の向って左方向）へ押し流され、コークス
表面形状が変化し、この結果として層厚が変化するが、
第１１図のように電極数を３個以上にすると、この層厚
の変化をを求めることができる。今、鉱石装入前のコー
クス層４の上面が２６であったとすれば、電極７ｄは低
抵抗、７ｃ以上の電極は高抵抗になるが、鉱石装入によ
ってコークス層厚が変化しその上面が２７になったとす
れば、電極７ｂ、７ｃが低抵抗になる。このようにして
各電極間の距離が分っているので鉱石装入前後でのコー
クス層の層厚の変化を求めることができる。

（実施例）炉頂径がｉｏｎ程度の高炉に本発明の装置を取り付は炉
頂半径方向での装入物層厚分布を測定した。この結果を
第１２図に示す。

従来、装入物表面のプロフィルを計測して層厚を求める
方法では、コークス層厚は鉱石装入前の層厚しか求めら
れなかったが、本発明装置によって鉱石を装入した後の
コークス層厚の変化が求められるようになり、鉱石装入
によってコークスが炉中心方向へ流されて炉中心付近で
のコークス層厚が厚くなることが分った。この結果、装
入物の通気抵抗の炉内分布をより精確に求めることがで
き、第１３図に示すように炉頂ガス温度の分布もプロフ
ィル計測より求めた装入物層厚から算出した分布に比べ
より精度よく再現できた。

また従来鉱石中の焼結鉱比を下げると炉中心付近でのカ
ス温度が低下する現象が生じたが、第１４図に示すよう
に本発明装置によって、その原因が炉中心伺近で鉱石層
が厚くなることに由来することが分った。そこで炉中心
付近で鉱石層が元の分布状態に戻るようにムーバブルア
ーマを調節したところ、炉中心付近でのガス温度低下を
防ぐことができた。

〔発明の効果〕

本発明の装置により、高炉炉頂半径方向の所望の位置に
おいて炉内装入物の流れ込みに影響されることなく炉内
装入物の層厚を容易に測定でき、高炉操業に貢献すると
ころが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の層厚検出装置の要部を示す側面図、第
２図は連設ブロックの側面図、第３図は電極を取りつけ
た連設ブロックの構造を示す断面図、第４図は垂直ゾン
デ式層厚検出器の説明図、第５図は垂直ゾンデ式層厚検
出器からの電気信号を示すグラフ、第６図は従来の層厚
検出器の説明図、第７図は第６図の電極式層厚検出器か
らの電気信号を示すグラフ、第８図は従来の固定水平ゾ
ンデ式層厚検出器の説明図、第９図は従来の半径方向可
動炉頂ゾンデ式層厚検出器の説明図、第１０図は半径方
向可動炉頂ゾンデ弐層厚検出器の説明図、第１１図は電
極数が３個以上の本発明装置の説明図、第１２図は装入
物層厚測定例を示すグラフ、第１３図は炉頂ガス温度分
布を示すグラフ、第１４図は鉱石層厚の変化を示すグラ
フである。ｌ・・・高炉炉頂ベル　　２・・・高炉炉壁３・・・鉱
石層　　　　　４・・・コークス層５ａ、５ｂ・・・層
厚検出素子６・・・高炉炉頂鉄皮７ａ〜７ｅ・・・層厚検出器の電極部８・・・垂直ゾンデ１１・・・固定式水平ゾンデ１２・・・半径方向可動式水平ゾンデ１５・・・水平ゾンデ動力モータ１６・・・子ゾンデ１７・・・検出プローブ１８・・・親ゾンデ　　　１９・・・電気絶縁物２０・
・・ピン２１・・・連設ブロック２２・・・ケーブル挿通孔２３・・・電気ケーブル２４・・・先端ガイド２５・・・切り欠き２６・・・鉱石を装入する前のコークス装入面２７・・
・鉱石を装入した後のコークス装入面出　願　人　川崎
製鉄株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１　高炉装入物層の上方の炉頂空間内に半径方向に移動
可能に炉壁を経て挿入されたゾンデとこのゾンデ先端部
から前記装入物層の表面に向けて上下動可能な検出プロ
ーブとからなる電極式層厚検出装置において、検出プロ
ーブは、電気ケーブルを挿通する連通孔を穿設した多数
の連設ブロックを連接してピン結合し、該連接面に部分
的に切欠部を設けて一定方向へのみ一定曲率で屈曲する
リンクチェーン状に構成し、上記ブロックには、その１
つもしくは複数個に、絶縁体によってブロック本体より
電気的に絶縁された電極を取りつけ、前記ゾンデ先端部には前記検出プローブを垂直方向
下方に案内し保持する先端ガイドを取り付けたことを特
徴とする装入物層厚検出装置。