JPS61291908A - 高炉の操業法 - 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、製鉄用高炉の操業法詳しくは、セラミックス
等の耐熱性熱風制御弁を羽口支管に設け、出銑口毎の当
該羽口支管に設けた熱風制御弁により、高温熱風の羽口
吹込み量を制御し、出銑口毎の残銑レベル、溶銑温度及
び溶銑成分を制御する高炉の操業法に関するものである
。

〔従来の技術〕

一般に製鉄用高炉には、高温熱風を炉内に吹込むための
羽口が、炉下部の外周上に３０〜４０本設けられておシ
、環状高温熱風管よシ羽ロ支管を経由し、高温熱風例え
ば９００〜１３００℃、湿分７〜５０　’／Ｎ−，（最
大６０　’／Ｎ、／　）程度の調湿熱風が炉内に羽口よ
シ送風される。

一方出銑口が、炉下部の湯溜シ部に３〜４本設けられ、
マッドガン等による開孔、出銑閉塞を時系列的に出銑口
を変更しながら１日に１０〜１２回の周期で行ない、溶
銑を大樋忙出銑する。

斯る高炉の操業法においては、高炉の操業状態に応じて
、羽口から高炉内に吹込まれる高温熱風の送風量を変え
る必要がある。

（１）高炉の湯溜９部に設けられた出銑口よりの出銑量
は、羽口からの高温熱風量と相関があシ、特に出銑口と
同じ方向における羽口支管送風量の大小により出銑口毎
の出銑量が変動する。

（２）高炉内における鉄鉱石の溶解速度を決定するため
に羽日毎特に当該出銑口毎の送風量を、炉内への供給酸
素必要量によフ変更する。

（３）１回毎の出銑中の溶銑成分は余り変動しないが、
１日の間の１０〜１２回の出銑においては、その溶銑成
分は変動するので、このため高炉の操業条件の１つであ
る羽口送風量を、特に出銑口毎に当該羽口ＩＬ量の変更
を要する。

（４）出銑口毎の当該羽口送Ｊｕｔは、炉内における発
熱量に影響を及ぼすため、このため溶銑温度は変動する
ので、当該羽口送風量を変更し、銑鉄及びスラグの顕熱
を決定することを要する０部ち以上の如く炉の円周方向
における銑鉄及びスラグの生成量、炉内反応のための供
給！３！２素量。

溶銑成分及び溶銑温度の高炉の操業条件を制御する必要
があシ、羽口からの高温熱風の送風量をｉｔ節する機会
が増加している０このため羽口送風量を調節するための
熱風制御弁は、前述の如＜　９００〜１３００℃、ｍ分
最大６０　！ｉ／Ｎ、／の高温熱風に耐えかつそのｖ１
節は微調節ならびに調節範囲の大きいものが要望されて
いた。

従来これら羽口の流量制御弁としては、金属製弁体から
なる制御弁の採用が試みられたが、弁体の耐熱性が不足
して高温に耐見られないため、弁体を水冷することも試
みられたが、熱損失が大きく実用に供するに至らず、環
状高温熱風管に水冷制御弁あるいはダンパーにより全体
送風量を制御することは行なわれていたが、炉内周方向
における羽日毎の送風量を制御することは実用化される
に至っていなかった。

これら上記の問題点を解決するための熱風制御弁として
、出願人は実願昭５８−１７００８０号にて、第１０図
に示すように１弁体１３の弁板２１と弁軸２２．！：、
−４−セラミックスで一体に構成し、この弁体を耐熱部
材ろ６，３７で内張して流路を形成したケーシング６１
内に収容してなるバタフライ弁８を出願した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、高炉の円周方向具体的には出銑口毎に該出銑
口の当該羽口送風量を制御し、銑鉄及びスラグの生成即
ち残銑レベルならびに炉内反応のための酸素供給量を増
減し出銑口からの溶銑成分及び溶銑温度を制御する高炉
の操業法を提供するＫある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は叙−トの如′＆間回点を解決するために方され
たものである・即ち前述の実願昭５８−１７００８０号
にて提案し九七ラミック製の耐熱性熱風制御弁ならびに
更に改良された熱風制御弁を羽口支管毎に設け、該熱風
ｗＪ？ＩＪ弁により各羽ロ送風量を制御することにより
高炉の円周方向、即ち出銑口毎の残銑レベル、溶銑成分
及び溶銑温度を制御する高炉の操業法である。

即ち本願の第１発明は、高炉の各出銑口毎の残銑レベル
を制御する方法において、予じめ装入鉱石及びコークス
装入量ならびに送風量等により求めた炉内反応モデルか
ら、羽口が溶損しない適正残銑レベルを演算制御装置に
て設定入力し、該設定値と、前記出銑口毎に設けた出銑
量及び出滓量のセンサーよりの測定値を前記演算制御装
置に入力し、残銑レベルを算出し該算出値とを比較し、
該羽口支管の熱風吹込み量を前記出銑口毎の各羽口支管
に設けた耐熱性、熱風制御弁にて制御し、当該出銑口毎
の炉内残銑レベルを連続的に制御することを特徴とする
高炉の操業法であシ、第２発明は、高炉の各出銑口毎の
溶銑温度及び溶銑成分を制御する方法において、予じめ
装入鉱石中の成分、コークス量、な°らびに送風量等に
より求めた炉内反応モデルから、適正溶銑温度及び溶銑
成分を演算制御装置にて求め設定入力し、該設定値と前
記出銑口毎に設けた溶銑温度センサーの測定値、ならび
に出銑口毎の溶銑試料の成分分析値とを前記演算制御装
置に入力し、該測定値とを比較し、羽口支管の熱風吹込
み量を前記出銑口毎の各羽口支管に設けた耐熱性、熱風
制御弁にて制御し、当該出銑口毎の溶銑温度ならびに溶
銑成分を連続的に制御することを特徴とする高炉の操業
法にある◇ これら第１及び第２発明の夫々用いられる熱風制御弁Ｆ
ｉ湿温度００〜１６００℃、最大湿度６０？／Ｎ−の高
温熱風に耐えられる材質例えばセラミックスよシなるも
のであシ、よシ具体的には（ｉ）弁体の弁板と弁軸をセ
ラミックスで一体に構成されてなる熱風制御弁（実願昭
５８−１７００８０号）、 （ｉＤ弁体の弁板及びその上下に設けられた弁軸と支持
軸をセラミックスで一体に構成してなる弁体と、高温熱
風の流路とほぼ等しい内径を有し、前記弁体の下部を回
転可能に支持するように形成されたセラミックスからな
る環状の一対の支持部材とを有し、該支持部材を前記弁
板、弁軸の基部及び支持軸の両側から結合してケーシン
グ内に配置した熱風制御弁〇 （ｉｉｉ）円筒状の第１耐熱部材と該第１耐熱部材よシ
長く該第１耐熱部材内に嵌合される円筒状の第２耐熱部
材とを夫々中央から２分割し、これら第１及び第２耐熱
部材をケーシングの中央に配設された弁体の両側に挿入
して該弁体を回転可能に支持し、前記第１及び第２耐熱
部材の両側に押え部材を嵌合してその外周部に止金具を
装着し、該止金具を前記ケーシング内壁に溶接してこれ
らを一体に結合した熱風制御弁。

（→前記（五〇及び（ｉｉｉ）の熱風制御弁に付加する
に弁体の弁軸とケーシングの７ランジとの間に形成され
た室を、前記７ランジに設けた通路を介してドレン排出
部に接続した熱風制御弁。

等の熱風制御弁を用いるものであ夛、これら（１）〜（
ｉｖ）の熱風制御弁により本発明の目的が達成されるも
のである。

〔作　用〕

従来、高炉の羽口から高温熱風を炉内に吹込むに当って
、羽口毎にその送風量を制御することが困難であった。

そのため特に出銑口と同じ方向における羽口送風量の変
動により、鉱石の反応速度は異なシ、銑鉄及びスラグの
生成量が出銑口毎における出銑量（即ち残銑レベル）及
び溶銑温度は変動していた。

これに対して、本発明は、９００〜１５００℃、最大湿
度６０　’／Ｎ、／の高温熱風に耐える耐熱性熱風制御
弁を各羽口支管毎に設けたことにより、各羽口吹込み風
量を制御することを可能としたものであシ、これによっ
て特に出銑口毎の羽口送風量を制御し、必要ならば羽口
よりの燃料吹込量を制御することにより、出銑口毎の残
銑レベル、溶銑温度ならびに溶銑成分を制御することを
可能にしたものである。

更に羽口支管に設けられた熱風制御弁を調節し出銑口毎
の例えば第３図に示す如く４ブロツク９ａ。

９ｂ、９ｃ、９ｄ毎の羽口群の送風量を時系列的に大小
、大小と繰返し送風する操業を行なうことにより、出銑
量の増大及び燃料比の低減を図り得るものである。

これによって、上記４ブロツクに分割された羽口支管風
量のうち一方向のみ減少することを可能となったので、
その方向における炉内残銑レベル。

出銑口からの溶銑温度及びＳｉ、Ｔｉ、Ｍｎ等の溶銑成
分の均一化等適正値＃両を容易にすることができた。

なお前述の耐熱性熱風制御弁としては、前述の弁体の弁
板と弁軸をセラミックスで一体に溝成し、この弁体を耐
熱材で内張して流路を形成したケーシング内に収容して
なるセラミックスのバタフライ弁も本発明において用い
られるものであるが、後述の実施例における第７図及び
第８図に示す如き熱風制御弁は、弁体の強度が強く、流
量制御範囲が広く、かつ製作が容易で更に高温熱風中の
ドレン抜き機構を備えた点更に改良され、好適な熱風制
御弁である。

以下本発明の実ｗＡ態様例について述べる。

〔実施例〕

第１図は本発明における実施例の説明図、第２図は高炉
の出銑口配置図、第６図は羽口配置を示した説明図、第
４図は熱風制御弁の取付は説明図である。

図において１は高炉、２は炉壁、３は装入ベル、４は鉱
石及びコークス層、５は鉱層レベルセンサー、６は羽口
、７は送風羽口支管、８は熱風制御弁、９は環状熱風管
、１０は出銑口、１１は湯溜シ部、１２は計算制御装置
。

高炉１に装入ベル６を介して装入された鉱石及びコーク
ス＠４を反応せしめるために９００〜１３００℃、絶対
湿度７〜５０　”／Ｎ、ＳＪの高温熱風が環状熱風管９
よシ送風支管７を経由して、羽口６より送風される。炉
内で反応し生成されたスラグ及び銑鉄は炉下部の湯溜フ
部１１にスラグ層及び銑鉄を形成し、周期的に出銑口１
０よシ出銑樋（図示なし）を介して大樋に排出される。

本実施例においては、出銑口（内径５０圏φ）は１０ａ
、１０ｂ、　１０ｃ、１０ｄの４本で、各出銑口毎に当
該送風羽口（羽口径１００〜１４０旙φ）が１０本１ブ
ロツクとして計４ブロック羽口合計４０本が配置されて
おフ、各羽口支管に熱風制御弁８を設ける。

先ず本発明の目的の残銑レベルの出銑口間の均一化のた
めには、予じめ計算制御装置１２にて、装入鉱石及びコ
ークス、送風量等と炉内ｙ応モデルから、炉内残銑量を
求め、羽口６が溶損しない範囲及び湯溜シ部のスラグ高
さ等から残銑レベルの適正値及び限赤値を決定する。

次いで出銑口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ毎の出銑
量と出滓量を別に設けるセンサーにより計測し計算制御
装置１２にフィードバックする。

フィードバックされた値と予じめ設定された残銑レベル
との間に差がある巻合例えば１０ａの出銑ロブロックの
残銑レベルに異常がある場合１０ａＫ該当する送風羽口
支管ブロック９ａの各羽口６ａの送風量を各羽口支管７
ａに設けた熱風制御弁８ａ、〜８ａ、。を制御すること
Ｋよ勺増減する。この場合異常を警報装置により操業者
に知らせマニュアルにて熱風制御弁８　ａｌ〜８ａ＋。

を制御しても、自動的に制御してもよい。斯る操作をす
ることにより、従来は各羽口送風量の増減は羽口径を休
風時に変更するしかなかったものが操業中に出銑口のブ
ロック毎に変更可能となったので残銑レベルが均一化さ
れ安定され九出銑が可能となった。更に羽口溶損も少な
くなシ羽ロ寿命が延長され、更に、羽ロレベル迄スラグ
層が上昇し、羽口からの送風を困難とする所Ｍ％のるわ
きｌ現象もなくなシ、出銑口毎の出銑量を均一とせしめ
ることが可能となったことＫよシ製鋼工程への輸送スケ
ジュールが安定し改着された。

次に、各出銑口からの溶銑成分及び溶銑温度の均一化の
ためには、予じめ出銑口毎の溶銑温度例えば１５００℃
±５℃、溶銑成分例えばＳｉ：０．３０±０．００５％
、　Ｍｎ：　０．３０％、　Ｔｉ：　０．１０％、Ｓ：
０．０３％以下と目標値を計算制御表［１２に装入鉱石
中）成分、コークス量、送風量、スラグレベル等と炉内
反応モデルから設定する。

次いで出銑口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ毎の溶銑
温度をセンサーにより計測し、更に溶銑試料の成分分析
値例えばＳｉ及びＳの溶銑成分値を計算制御装置１２に
フィードバックする◎ライードパツクされた値と予じめ
設定された目標値との間に差がある場合、例えば１０ａ
の出銑ロブロックの溶銑温度及び溶銑成分に異常がある
場合、１０ａに該当する送風支管ブロック９ａの各羽口
６ａの送風量を各羽口支管に設けた熱風制御弁８ａ１〜
８　ａ　１０を制御し増減し、例えば湯溜シ部１１のス
ラグ層レベルを変え反応時間を短か＜ＬＳｉＯ→Ｓｉの
還元を少なくＬＳｉ成分を減少せしめたシ、あるいは羽
口支管７よりの燃料の増減、送風湿分の増減を行なう。

これら制御に当っては計算制御装置１２によフ送風量を
増減しても、また目標設定値と実績値との差が異常があ
る場合警報装置により操業者に知らせ熱風制御弁をマニ
ュアルにて操作してもよい。

斯る操作をすることにより本発明法と従来法とは第５図
（従来）に比し第６図（本発明実施後）に示す如く溶銑
温度及び溶銑成分（Ｓｉ　、　Ｔｉ、Ｍｎ。

Ｓ）は一定とな９目的に応じた品質が維持される・即ち
溶銑温度と銑鉄中Ｓｉが低下する前に当該方向の送風量
を低下させる◇そして供給熱量がその方向で増加し炉冷
が防止できる。更に出銑口１０近くの炉底側壁の侵食量
が低下する〇 なお第５図及び第６図は夫々本発明方法の実施前と実施
後の１日内の溶銑温度と溶銑成分の出銑回数毎の変動を
示す。図示する如く本発明実施前は１日の内でバラツキ
が多くあったが、実施後は出銑回数毎の溶銑温度と溶銑
成分が殆んど均一化された。

次に本発明方法を実施するための熱風制御弁について述
べる。本発明において、先に述べた第１０図に示すよう
なバタフライ弁は耐熱性が大きく、この弁を羽口支管７
に熱風調節弁８として実用に供しうるものである。

然しなから、本出願人は、更に上述のバタフライ弁の流
路を開閉する弁板の強度と流量制御＠囲を大巾とする熱
風制御弁を開発し九〇 第７図及び第８図は改良された熱風制御弁の一部を断面
で示した正面図及び側面図である。第７図及び第８図に
おいて、８は熱風制御弁で、１３は弁体、１４は弁体を
収容するケーシング、１５は弁体１６の駆動部、１６は
駆動部１５に設けたドレン排出部である。

弁体１６において、２１は円板状の弁板、２２は弁板２
１の上部に設けた弁軸、２３は弁板２１下部に弁軸２２
と同一線上に設けた支持軸で、これらはセラミックスに
より一体忙構成されている。

ケーシング１４において、３１は両端部及び上部にフラ
ンジ３２，３２ａ及び３６を有する鋼製の外筒で、７ラ
ンジ３乙には、７ランジ３３と弁軸２２との間に形成さ
れた室ＡＫ閉開口る通路３４が設けられている。

３５．３５ａは弁板２１の両側からブツシュを介して弁
板２１を支持するセラミックス製の支持部材であ、９．
３６，３６ａはその外径が外筒３１の内径に整合する円
筒状の第１の耐熱部材で３７゜３７ａは外径が第１耐熱
部材３６，３６ａの内径に整合し、第１耐熱部材３６，
３６ａよシ長い円筒状の第２耐熱部材で、３８は熱風の
流路、３９゜３９ａは対向部内周に設けられた切除部、
４０゜４０ａは切除部３９，３９ａの上部に設けられ、
弁軸２２が挿通される半円状の切除部、４１，４１ａは
端部外周において第１耐熱部材３６，３６ａの端部まで
切除された段部である。４２．４２ａはセラミックスか
らなるリング状の支持部材で、その外径は第２耐熱部材
５７．３７ａの切除部３９゜５９ａに整合し、内径は第
２耐熱部材３７　、３７ａの内径従って流路６８の径に
整合するように形成されている。

４３．４３ａはブツシュである。４４，４４ａは耐熱材
からなるリング状の押え部材で、その外径は外筒３１の
内径に整合し、内径は第２耐熱部材３７．３７　ａの段
部４１，４１ａに整合し、端部にはＬ字状の切除部４５
．４５ａが形成されている。４７．４７ａはリング状の
鋼製の止金具で、グランドパツキン４８．４８ａを介し
て押え部材４５．４５ａの切除５に装着され、外筒６１
の内壁と溶接されて前記各部品を外筒３１内に一体に固
定する。

駆動部１５において、５１けモータ、５２はモータ５１
の出力軸と弁軸２２との連結部を被覆するカバーで、下
部にはフランジ５３が設けられておシ、この７ランジ５
３にはケーシング１４の７ランジ６３に設けた通路６４
と連通する穴５４が設けられている。

ドレン排出部１６において、６１は一端がカバー５２の
７ランジ５３に固着され、穴５４ｔ一連通するドレン抜
きパイプ、６２はこのパイプ５４に設けられたパルプ、
６６はバイブロ１を支持するステムである。

以上の様に溝底した熱風制御弁においては、７ランジ３
２，３２ａにより制御弁１を羽口６の送風支管７の送風
流路に接続し、駆動部１５のモータ５１に″よシ弁＠２
２を回動すれば、弁板２１は弁軸２２及び支持軸２３を
軸として、流路６７内を回動し、流路６７を流れる熱風
の流量を広範囲に亘って調節することができる。

実施例によれば流体流路の径（つまシ支持部材の内径）
を２００ｆｉ、弁板の外径を１９８ｆｉとした場合、（
従って間隙は１　ｍ　）弁板の全開時の流量をＱ、全閉
時の流量をＱｌとすれば両者の比別勺は第９図のＩに示
すように約５％から１００係となシ、極めて広範囲に流
量を調節することができた。なお第９図中の■は上記間
隙を５．２瓢とした場合の”／Ｑ　ｓ　Ｎは間隙を１５
１１１１とした場合のＱ１／Ｑを示すもので、前述の羽
口支管よりの羽口支風量制制に多大の効果を示すもので
ある。

また前述の如く本熱風制御弁は、第１．第２耐熱部材を
中央から２分割して対称構造とし、外筒内の中央罠配設
された弁体の両側に挿入して弁体を回転可能に支持し、
両射熱部材の外周部に対称構造の押え部材を嵌合し、更
に押え部材の外周部に止金具を装着して外筒内壁に溶接
し、これらを一体に結合固定するようにしたので製作が
容易であるばかシでなく流路も正確に形成できる。この
ため弁板と流路内壁との間隙を可及的に小さくすること
ができ、熱風の流量の調節範囲も拡大できる。

更に本熱風制御弁にドレン排出部を設け、ケーシングの
７ランジと弁軸との間に形成された室に侵入する熱風又
はドレンを適時排出するようにしたので、熱風が前記室
内で凝固して弁軸の回転に支障を来したシ、錆等を生じ
る恐れがなく材料の劣化を防止できるものである。

このように構成した熱風制御弁を、本発明の高炉の操業
法に適用すると、その目的を達成しうるものである。

〔発明の効果〕 本発明の高炉の操業法によれば （１）各羽口支管風量を増減できることとなシ、羽口に
おけるスラグレベル上昇による風の入らなくなる所謂１
のろわきｌ現象がなくなる。

（２）出銑口の残銑レベルならびに出銑量の均一化が可
能となったため、アルミナ系、粘土質系の出銑口用耐火
物の寿命が長くなシかつ均一化され取替時間が短かくな
った。

（３）従来羽口風量を変更するためには羽口径の異なる
羽口を到替えていたが、熱風制御弁により制御可能とな
ったことにより取替える必要はなくなった。

（４）溶銑温度が均一化されることＫより、出銑口近く
の炉底側壁の耐火物侵食量が低下し、−炉代の高炉寿命
は延長される。

（５）円周方向即ち出銑口毎の出銑量及び溶銑温度。

溶銑成分が均一化できることとなったため、次工程の製
鋼工程の成績向上に資する。

等多大の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における実施例の説明図、第２図は高炉
の出銑口配置図、第６図は羽口配置を示した説明図、第
４図は熱風制御弁の取付は説明図、第５図及び第６図は
夫々本発明実施前及び実施後における溶銑温度及び溶銑
成分の時系列毎のグラフ、第７図及び第８図は本発明に
用いられる熱風制御弁の一部断面で示した正面図及び側
面図、第９図は流路と弁板との間隙と流量との関係を示
すグラフ、第１０図は従来の高温用バタフライ弁の一例
を示す断面図である。 図において、１：高炉、２：炉壁、６：羽口、７：送風
羽口支管、８：熱風制御弁、９：環状管、１０：出銑口
、１２：計算制御装置、１６：弁体、１４：ケーシング
、１５：弁体の駆動部、１６：ドレン排出部、２１：弁
板、２２：弁軸、２３：支持軸、３１：外筒、６４：通
路、３５，３５ａ＝支持部材、３６．３６ａ：第１耐熱
部材、６７゜６７ａ：第２耐熱部材、６８：流路、４２
，４２ａ：リング状支持部材、４３，４３ａ：プッシュ
、４４．４４ａ　：リング伏抑え部、４７．４７ａ：リ
ング状止金具、６１：ドレン抜きパイプ、６２：ドレン
抜きパルプ。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すＯ 代理人　弁理士　　佐　藤　正　年 第４図 第７図 第８図 第９図 一開賃（％）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉の各出銑口毎の残銑レベルを制御する方法に
   おいて、予じめ装入鉱石及びコークス装入量ならびに送
   風量等により求めた炉内反応モデルから、羽口が溶損し
   ない適正残銑レベルを演算制御装置にて設定入力し、該
   設定値と、前記出銑口毎に設けた出銑量及び出滓量のセ
   ンサーよりの測定値を前記演算制御装置に入力し、出銑
   レベルを算出し該算出値とを比較し、該羽口支管の熱風
   吹込み量を前記出銑口毎の各羽口支管に設けた耐熱性、
   熱風制御弁にて制御し、当該出銑口毎の炉内残銑レベル
   を連続的に制御することを特徴とする高炉の操業法。
2. （２）高炉の各出銑口毎の溶銑温度及び溶銑成分を制御
   する方法において、予じめ装入鉱石中の成分、コークス
   量、ならびに送風量等により求めた炉内反応モデルから
   、適正溶銑温度及び溶銑成分を演算制御装置にて設定入
   力し、該設定値と、前記出銑口毎に設けた溶銑温度セン
   サーの測定値ならびに出銑口毎の溶銑試料の成分分析値
   とを前記演算制御装置に入力し該測定値とを比較し、羽
   口支管の熱風吹込み量を前記出銑口毎の各羽口支管に設
   けた耐熱性、熱風制御弁にて制御し、当該出銑口毎の溶
   銑温度ならびに溶銑成分を連続的に制御することを特徴
   とする高炉の操業法。