JPS62235404A - 竪型炉内装入物の挙動検出方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、竪型炉内の装入物の挙動、特に表層部のなだ
れ状況を正確に検出する方法に関するものである。

［従来の技術］ 交互に装入され、下方より上昇する高温還元ガスによっ
て酸化鉄の還元が行なわれる。生成した鉄及びスラグは
夫々溶融して炉底部に滴下し、断続的又は連続的に炉外
へ取り出される。従って装入された鉱石類等の装入物は
前記還元反応の進行に応じて徐々に降下し、その降下に
対応して新しい装入物が装入される。

この様な炉内装入物降下状況及び新規装入状況は当然な
がら装入物の層厚分布を左右するが、これらの層厚分布
と操炉状況との間には顕著な相関が認められ、ガス流の
状況や軟化融着帯の形状等にも大きな影響を与えること
が分かつている。その為装入物が現在どの様な状態で堆
積されでいるかを知ることは、新規装入物の装入落下位
置制御を適切に実施する為にも重要なことであり、これ
によって適正堆積状態の維持並びに操炉制御の安定を図
ることが可能となるのである。尚装入物の落下位置制御
方法としてはベル式装入におけるアーマ−プレートの調
整方法、或はベルレス式装入における回転シュートの調
整方法等が実施されている。しかし例えばベル式装入に
おけるアーマ−プレートの操作と装入物堆積状況との関
係はモデル実験的に知られているのみであり、実炉操業
下における堆積状況がこれだけでコントロールできてい
る訳ではなく、実炉における堆積状況の正確な検出は、
装入制御の高精度化を図る上でもぜひ必要なこととされ
ている。

この様なところから、炉内の装入物積層状況を具体的に
且つ正しく承知する為の手段として、特公昭５８−１８
４３３号公報や特公昭５８−１８５９１号公報に記載さ
れる様な炉内装入物の表層位置測定装置（以下プロフィ
ールメーターということがある）が提案されている。第
２図は該装置及びこれによる炉内状況検出方法を示す為
の概略説明図で、図示部分は高炉々頂部を表わしている
。第２図において鉄皮１の内面には耐火材２が内張され
ると共に大ベル３から落下する装入物は、装入物の落下
位置を調整するアーマ−プレート８によって規制されな
がら落下し原料層４を形成する。尚アーマ−プレート８
は図面の左右方向に移動し、炉心に近づけると原料層４
の表面は炉心側で高い堆積状態となり、炉心から遠ざけ
ると炉壁側で高い堆積状態が得られる。一方プロフィー
ルメーターは、鉄皮１の貫通孔１０にランス９を進退自
在に取付けてなり、ランス９からは先端に重錘７を設け
たワイヤ６が複数本垂下されている。そしてワイヤ６の
後端は夫々ドラム（図示せず）に巻付けられ、且つワイ
ヤ６単独の重量よりはやや強いが、ワイヤ６と重錘７を
合わせた総電力よりも弱いバックテンションが与えられ
ている。従って各重錘７が原料層４の上に着床するとワ
イヤ６の繰り出しが停止され、ワイヤ６にたるみを生じ
ることはない。そして高炉還元反応の進行によって原料
層が徐々に降下しはじめると、重錘７は各々自重によっ
てそれに追従し、ワイヤ６にたるみを生じない状況を維
持しつつ降下しワイヤ６が繰り出されていく。従ってこ
の追従速さあるいは追従降下量を、上記ドラムの回転周
速度や回転角等によって検知すれば、原料層４の降下状
況を知ることができ、こうして得た検知結果を総合すれ
ば装入物の積層状況の変化を把握することができ、操業
条件のコントロールに利用することができる。ベルレス
装入方式においても実質的に同じ様に操業されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに炉内の原料層降下状況は想像されている以上に
複雑であり、装入物の降下が還元反応の進行による自然
降下だけで説明される程に単純なものであるならば、上
記炉内状況検出方法だけでも十分適切な対応が可能なは
ずであるが、実情では必ずしも炉内状況を正確に把握で
きているとは言えず上記検出に従った制御を行なってい
ても操炉状態が悪化することがしばしば経験された。本
発明者等はこうした自体に鑑みその原因を明らかにすべ
く色々なモデル実験を行なった。その結果によると、大
ベル３（回転シュートの場合を含む、以下同じ）から落
下・堆積した原料層４のうち、炉壁側装入物が表層なだ
れ状の現象を引き起こして炉心部側へ流れ込む現象が起
こフており、これが炉内状況の正確な把握を困難にして
いることが分かった。即ち上述した様な従来の炉内状況
検出方法では、このなだれ現象等の影響が全く考慮され
ておらず、重錘７がなだれに伴りて偏位した状態とまっ
すぐ下に降下した状態を区別することをしていない。即
ち検出結果は実情を正しく反映しているとはいえず、検
出結果をそのまま信顆することは極めて危険であること
が判明した。

本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、なだれの発生等を含めた炉内状況の変化を正確に把握
することができる様な炉内状況検出方法を提供すること
により、適正な装入物堆積状態を維持し、効率の高い操
炉状態の保持に寄与しようとするものである。

［問題点を解決する為の手段］ しかして上記目的を達成した本発明方法は、重錘懸吊型
ワイヤを用いて炉内装入物の表層を検知するに当たり、
炉内装入物表層上に重錘を置いたまま装入物表層の変化
に応じて重錘を追従させることにより装入物表層の見掛
けの降下速度を検出すると共に、接触又は非接触型レベ
ル計を用いて装入物表層の実際の降下速度を求め、見掛
けの降下速度と実際の降下速度から装入物表層の挙動を
検出する点に要旨を有するものである。

［作用］ 従来のプロフィールメーターによる原料層追従降下量の
測定は、重錘を原料層の降下に追従降下させていくもの
である。かかる降下量測定中に前述のなだれが発生する
と重錘は装入物と共に流されて炉心側へ移行する。その
結果測定値は原料層の降下量となだれによる移行（以下
流れ込みという）量を加えた値となり、目的とする原料
層の降下量を測定できないだけでなく、流れ込み量につ
いても把Ｊ屋できない。

そこで本発明においては、上記の如く装入物表層部にプ
ロフィールメーターの重錘を載せ装入物の動きに追従さ
せることによって流れ込みを含んだ測定値Ａ（見掛は上
の降下量）を検出する一方、該追従測定とは別に接触又
は非接触型レベル計を用いて上記追従測定期間の開始時
と終了時の装入物積層高さの差即ち実際の原料層降下速
度を求めて測定値Ｂとする。尚測定値Ｂを求める為のレ
ベル計のうち接触型のものとしては例えば上記と同様の
プロフィールメーターを挙げることができる。即ちこの
場合にはプロフィールメーターの重錘を追従測定開始時
に原料層表層へ着床させて表層位置を検出した後、一旦
重錘を引き上げて待機しておき、追従測定終了時に再び
原料層表層へ垂直に着床させてそのときの表層位置を検
出する。こうして得た表層位置の差と測定時刻の差から
実際の原料層降下速度Ｂを求める。こうして実際の原料
層降下速度を求めた場合、重錘は表層に一時的に着床す
るだけですぐに引き上げるのでなだれがあっても重錘が
流されるといった影響は受けず実際の原料層降下速度Ｂ
を得ることができる。尚非接触型レベル計としては上記
以外にレーザ光線やマイクロ波の反射等を利用した公知
のレベル計を例示することができる。

こうして得た見掛けの降下速度Ａと実際の降下速度Ｂの
対比から装入物の炉心方向への流れ込み量を知ることが
できる。即ち実際の降下速度Ｂに対して見掛けの降下速
度Ａが大きいほど流れ込み量が大きく、反対にその差が
小さいほど流れ込み量は小さいことになる。尚上記では
見掛けの降下速度Ａと実際の降下速度Ｂの測定期間を同
期させているが、実際の降下速度を別のチャージの相当
する時期に測定してもよい。

［実施例］ 以下本発明の実施例方法を第１図と参照しながら説明す
る。

第１図（ａ）は、大ベル３上に装入物５を貯留している
状態を示しており、この状態から第１図（ｂ）に示す如
く大ベル３を降下させると、装入物５は落下し、アーマ
ーブし一ト８に当たって規制されながら原料層４上に落
下する。こうして１バッチ分の装入が完了すると第１図
（ｃ）に示す如く炉内にランス９を装入して先端に重錘
７を有するワイヤ６をセンス９から垂下させ、原料層４
上に着床させる。

この状態から見掛けの降下速度Ａを測定（追従測定）す
るに当たっては、原料層４上に重錘７を載せたまま一定
時間原料層４の動きに追従させる。この間に装入物のな
だれが発生すると重錘７は第１図（ｄ）に示す様に流さ
れる。そして一定時間後のワイヤ繰出し量を求めると見
掛けの降下量が分かり、測定時間を勘案して降下速度Ａ
を得ることができる。

一方実際の降下速度Ｂを測定するに当たっては、第１図
（ｃ）の状態から一旦重錘を引き上げ、必要によりラン
ス９も後退させ一定時間待機する。そして待機中に第１
図（ｅ）に示す如く炉内でなだれが発生した後、所定の
時刻に第１図（ｆ）で示す如く、再びランス９を進出さ
せ且っ重錘７を垂下させて原料層４の表層に着床させ、
そのときの表層位置を測定する。そして第１図（Ｃ）の
表層位置と第１図（ｆ）の表層位置の差及び測定時刻の
差から実際の降下速度Ｂを求める。

こうして得た見掛けの降下速度Ａと実際の降下速度Ｂの
差を装入物表層の炉心方向への流れ込み速度とする。

ところで操炉状態を示す指標の１つとして炉口が大温度
分布があり、炉口ガス温度分布が第３図に実線で示す如
く炉心部近傍でかなりの高温を示し炉心から少しはずれ
ると急激に温度が低下する様な分布を示す場合には、炉
心部のガスの流れ所謂中心流が強く操炉状態は一般に良
好となる。これに対し第３図に破線で示す如く炉心部近
傍の炉口ガス温度がそれ程高温ではなく炉壁側との温度
差が少ない分布を示す場合には中心流が緩やかで操炉状
態は一般に悪い。

この様に操炉状態の良否は炉口ガス温度分布によって知
ることができるが、操炉状態と炉内装入物積層状態の関
係は必ずしも明らかではなかった。そこで操炉状態が良
好な場合（中心流が鋭い場合）と操炉状態が悪い場合（
中心流が緩やかな場合）について夫々本発明方法による
炉内状況検出を行なったところ第４図（ａ）　、　（、
ｂ）に示す結果が得られた。尚実験は重錘が８個の多点
型プロフィールメーターを使用して行なった。第４図（
ａ）に示す様に中心流が鋭い場合には、見掛けの降下速
度Ａと実際の降下速度Ｂの差即ち流れ込み速度は小さく
、しかも炉心側と炉壁側でその値はほぼ一定であった。

これに対し第４図（ｂ）　に示す様に中心流が緩やかな
場合には見掛けの降下速度Ａと実際の降下速度Ｂの差は
大きく炉心側に近づく程その値は大きくなっている。即
ち流れ込み速度が大きい場合に中心流が緩やかとなって
操炉状態の悪化をまねいている。

又本発明方法によって検出される流れ込み速度と炉口ガ
ス温度の定量的関係は、炉心部において第５図に示す通
りであった。即ち炉心部流れ込み速度が１〜２　ｍ／ｈ
ｒのときには炉心部炉口ガス温度は約６５０℃と高く、
第３図からも理解される様に中心流が鋭い状態を示して
いる。しかるに炉心部流れ込み速度が増加するにつれて
炉心の炉口ガス温度は増加し流れ込み速度がおよそ１０
ｍ／Ｈｒ以上になると２５０℃まで低下し以降同温度で
推８している。

以上の様に炉内装入物の流れ込み速度と炉口ガス温度即
ち炉内ガス流れの間には密接な関係が認められる。尚炉
内ガス流れに変化を与える要因としては流れ込み現象以
外にも例えば軟化融着帯形状の変化、炉心コークスの変
化等があり、炉内ガス流れが中心流の緩やかな流れにな
ったとしてもその原因が何であるかによって対処の仕方
が変わってくる。しかるに本発明方法により炉内状況を
検出すると装入物のなだれについてはこれを確実に把握
することができるので、炉況の悪化がなだれによるもの
かどうかを知ることができ、結局装入状況の変更により
炉況を改善することができる。

尚上記の説明はベル装入方式を中心として進めてきたが
、ベルレス装入方式の場合であっても同様に適用し得る
ことは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、以下要約する効果
を得ることができる。

（１）見掛けの降下速度と実際の降下速度の差により、
炉壁側から炉心側へ向かう装入物の流れ込み速度を定量
的に検出することができる。

（２）上記装入物の流れ込み速度は炉内ガスの流れと密
接な関係があり、流れ込み速度が大きくなるほど中心流
は緩やかとなり操炉状態が悪化する。そこで炉内ガス流
れが悪化した場合に本発明方法により流れ込み速度を測
定することによりガス流れ悪化の原因が流れ込みによる
ものかどうかを判定することができる。

（３）上記判定によって流れ込みが主原因であると認め
られると、アーマ−プレート等を操作して装入状況を変
更することにより流れ込みの緩和をはかる等の対処を施
せば、操炉状態を改善することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法を説明する為のフロー図、
第２図は従来の炉内状況検出方法を説明する為の模式図
、第３図は操炉状態が良好である場合と悪化した場合の
炉口ガス温度分布を示すグラフ、第４図（ａ）は中心流
が鋭い場合の見掛けの降下速度Ａと実際の降下速度Ｂの
分布を示すグラフ、第４図（ｂ）は中心流が緩やかな場
合の分布を示すグラフ、第５図は炉心部における流れ込
み速度と炉口ガス温度の定量的関係を示すグラフである
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重錘懸吊型ワイヤを用いて炉内装入物の表層を検知する
   に当たり、炉内装入物表層上に重錘を置いたまま装入物
   表層の変化に応じて重錘を追従させることにより装入物
   表層の見掛けの降下速度を検出すると共に、接触又は非
   接触型レベル計を用いて装入物表層の実際の降下速度を
   求め、見掛けの降下速度と実際の降下速度から装入物表
   層の挙動を検出することを特徴とする竪型炉内装入物の
   挙動検出方法。