JPS62243702A - 高炉融着帯の制御方法 - 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、検出した高炉融着帯の位置１分布に基づいて
高炉操業を管理するための融着帯の制御方法に関する。

〔従来の技術〕

高炉操業においては、炉熱の安定及び炉内反応の効率化
を図るために、高炉内で加熱還元された鉄鉱石が軟化溶
融し始める領域、すなわち融着帯の位置、形状を検出し
、その位置、形状が所定のパターンとなるように維持す
ることが重要である。

近年、高炉においては各種ゾンデによる炉内状況の把厘
が積極的に行われている。その結果、正確に炉況を把握
することが可能になった。

従来において提案されている有効な融着帯検出法として
は、たとえば特開昭５９−１６９１７号公報に記載され
た埋込型垂直ゾンデによるものがある。これは、第９図
及び第１Ｏ図に示すような構成のゾンデを用いるもので
ある。すなわち、高炉ｌにおいて、ストックラインＳ、
Ｌ、より低い位置の炉壁にフレキシブルプローブ２を案
内する剛性ランス３を炉半径方向に進退自在に埋め込む
、この剛性ランス３を通して炉内にフレキシブルプロー
ブ２が挿入される。プローブ２の基端はプローブリール
４に巻き取られており、その繰り出し長を距離カウンタ
５で計測することにより、プローブ挿入長を測定するよ
うにしている。また、プローブ２の先端に設置した熱電
対及び開口窓より、炉内の温度。

ガス組成等を計測することができる。

このようにストックラインＳ、Ｌ、よりも低位置に剛性
ランス３を埋め込んだことにより、原料装入ダンプ時の
外乱の影響を解消することができる。

そして、剛性ランスを炉の半径方向に進退自在にするこ
とによって、複数のフレキシブルプローブの半径方向の
位置を任意に設定できるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、プローブ先端位置を正確に知り得たとしても、
高炉における融着帯の分布状況についての好ましいパタ
ーンが明確化されていないため、これらの測定値を用い
た高炉の安定１業化は未だ不十分である。

本発明は、このような従来の問題に鑑みて案出されたも
のであり、安定化操業を可能とする融着帯の制御を実現
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明においては、高炉の融
着帯の位置５分布を検出して該融着帯が所定のパターン
となるように燃料比、送風条件及び装入物分布のいずれ
か或いはこれらを組み合わせて制御を行うに際し、融着
帯の頂層部、中間部及び根部についてそれぞれの位置を
検出し、高炉における羽口中心からストックラインまで
の高さに対して、羽口中心から頂層部、中間部及び根部
の高さが、通常操業以下であってしかもそれぞれ４０％
、１５％及び２０％をそのいずれもが下らないように、
燃料比、送風条件及び装入物分布のいずれか若しくはこ
れらの組み合わせにより熱レベルを制御することを特徴
とする。

〔作用〕

本発明においては、融着帯の分布を検出するために、融
着帯の少なくとも３個所、すなわち頂層部（炉の半径方
向の中央部）、中間部（炉の半径方向の中間部）及び根
部（炉の半径方向の周辺部）の位置を測定する。２個所
の測定では、融着帯分布が逆Ｖ型、水平型、Ｗ型等、ど
のパターンに属するか特定できないからである。このと
き、極力精度の良い融着体の位置１分布を検出するため
に、炉内におけるフレキシブルプローブの撓みによる補
正を行うことが必要である。その補正によって得られた
プローブ先端位置と該プローブで検出された温度データ
に基づいて等基線を作成し、例えハ１０５０℃〜１１５
０℃の等基線を融着帯の上面のレベルとして把握する。

実際の高炉操業において、融着帯の分布とそのときの炉
況の関係を調べた結果、融着帯の頂層部。

中間部及び根部の高さが所定の条件から外れた場合に、
風圧変動や荷下がりの悪化等の不都合な現象が発生する
ことが判明した。

すなわち、゛通常の融着帯は高炉における羽口中心から
ストックラインまでの高さに対して羽口中心から頂層部
の高さが６０％以下、中間部高さが３５％以下であり、
しかも根部高さが３０％以下で操業されている。しかし
、これらの高さがそれぞれ４゜％、１５％及び２０％よ
り低下する状態、いわゆる３点を同時に満足しない状態
になると、風圧変動や荷下がりの悪化（スリップ）が生
じる。第４図（ａｌは融着帯の中間部及び根部のレベル
を管理し、かつ頂層部を管理外としたときの温度分布及
び融着帯の形状を示すものである。このケースでは融着
帯頂層部のレベル変動が大きいため、風圧変動が大きく
なり、その結果、減風回数が増加した。また、このよう
な状況ではスリップ及び棚かけが発生し易く、また溶銑
温度が高くなるため高Ｓｉとなる０次に、第４図（ｂｌ
は融着帯の頂層部及び根部を管理し、中間部を管理外と
したときの温度分布及び融着帯の形状を示すものである
。この場合も、頂層部と同様に風圧変動が大きいため、
減風回数が増加した。第４図（Ｃ）は頂層部及び中間部
を管理し、根部を管理外としたときの温度分布及び融着
帯の形状を示すものである。このケースでは、スリップ
が多発した。また、頂層部が高く、根部が大幅低下した
融着帯形状では、炉体の熱負荷が大きくなり、燃料比が
上昇した。

このように、頂層部、中間部及び根部という少なくとも
３個所を管理しないときは、操業状態に不都合が生じる
。そこで本発明では少なくとも３個所を同時に管理する
こととした。

これにより、省エネルギー、省コストを実現できる安定
操業を行うことができた。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。

まず、融着帯のレベル制御に先立ち、融着帯の位置及び
分布を精度良く検出するための方法について説明する。

第５図は、第９図及び第１０図に示す埋込型垂直ゾンデ
のプローブ降下特性を示すものである。第５図の挿入速
度特性に注目すると、炉内に挿入されたプローブは、自
動引込後、徐々に挿入速度が低下し、その後Ａ点を境と
して一定速度となる。

すなわち、ゾンデ設定レベルより下方のＡ点にプローブ
噛込み位置が存在する。プローブが噛み込まれた後は、
挿入速度は一定となるが、装入物の降下速度は、炉のプ
ロフィルにより変化する。特に、次第に外形が大きくな
るシャフト部においては、装入物の体積速度を一定とす
ると線速度が小さくなる。したがって、埋込型垂直ゾン
デを利用する場合、第６図に示すように、炉の高さ方向
の位置によってプローブの降下経路が変化する。そこで
、プローブ先端位置算出に際しては、（ｉ）撓みを補正
しないでよいＭ域Ｉと、（ｉｉ　）撓み補正を考慮しな
ければならない領域■とに分類する必要がある。

領域Ｉは、垂直ゾンデ設置レベルｈ、とプローブ噛込み
位置り、の間の領域である。この領域Ｉにおいては、プ
ローブは角度θで直線状態で降下する。第７図に示すよ
うに、装入物の各部分はシャフトの壁面で構成される円
錐の頂点から放射状に下降するという仮定に基づき、プ
ローブも装入物と共に下降するものとしてこの角度θを
定める。

この領域■については、次の１８１式を用いる。

ｄｔ　　　　ｄｔ ここに、ｌはプローブ挿入長（ｍ）である。

次に、プローブ噛込み位置り、からプローブ先端位置り
までの領域■においては、次の撓み補正式山）を用いる
。この補正式は、炉内の装入物の降下体積速度が炉の断
面積が変化しても一定であるという仮定のちとに作られ
たものである。すなわち、プローブ噛込み位置り、にお
けるプローブの炉高方向に沿う降下速度にその位置にお
ける炉断面積Ｓ　（ｈｅ）を掛けた体積変化は、プロー
ブ先端位置りにおける降下速度にその位置における炉断
面積Ｓ　［ｈ）を掛けた体積変化と等しいことに基づく
。

なお、シャフト部以降はプローブは鉛直に降下すると仮
定している。

ｄｔ　　　　　　　　　　ｄｔ また、ゾンデ設置レベルｈ、での装入物降下速度をｖｌ
、そのレベルにおける炉断面積をＳ（ｈｇ）とし、プロ
ーブ噛込み位置り、でのプローブ挿入速度をｖｏとする
と次の（Ｃ１式が成立する。

Ｓ（ｈｇ）　ｖ　、−５（ｈｅ）　ｖ　＠ｓｉｎθ　　
　　　−、−−−−−−−＝−（６１以上から、プロー
ブ先端位置を算出するためには装入物をピストンフロー
と仮定した連続式＋８）〜（Ｃ１を解けばよい。

さらに、プローブ噛込み位置は、プローブ径及び炉半径
測定位置毎に異なるので、これらを考慮し、上記＋８）
〜ｊＣ）式を用いて、プローブ先端位置を算出した。

ゾンデ測定結果によると、第８図に示すように、１０５
０〜１１５０℃で昇温速度は大きくなる。この傾向は、
炉周辺部のみならず、炉中心部及び中間部でも同様であ
る。一方、解体調査結果では、融着帯上面は約１２００
℃と報告されているが、炉下部の降下速度が遅いことを
考慮すると、１０５０−１１５０℃は融着帯上面に非常
に近いと考えられる。したがって、１０５０〜１１５０
℃、（平均値１１００℃）等基線が融着帯上面形状に対
応するものとする。

上記方法によって実際に検出した融着帯レベルと炉況指
数（風圧変動、荷下がり）との関係を第１図に示す、対
象とした高炉は、ストックラインＳ、Ｌ、から羽口まで
の高さが２５’、５ｍのものである。

第１図ｉａ＋を分析することにより、融着帯頂層上面レ
ベルが約１５ｍを超えると風圧変動の上昇が顕著になる
ことが分かる。そこで頂層上面レベル限界値を１５ｍに
設定した。また第１図（ｂｌを分析し、同様に融着帯中
間部上面レベル限界値を２２ｍに設定した。更に、第１
図（ＣＩに基づき、融着帯レベルレベル限界値を２０ｍ
に設定した。

これから、融着帯レベルの管理レベルを次のように決定
した。

頂層部レベル：Ｈｃ＞４０％ 中間部レベル：ＨＮ＞１５％ 根部レベル：　Ｈｐ　＞２０％ ここに、各レベルＨＣ％〕は次の式で表される。

第２図に各レベルと高炉の関係を図示している。

融着帯レベルが上記の下限値を一個所でも割った場合、
原料の装入分散を行うムーバブルアーマのシーケンス変
更、鉱石ベースの変更、チャージングラインの変更、コ
ークス・鉱石装入バッチ間の装入量を変えて装入する不
等量装入、粒度別装入、ヘルレスシュート装入シーケン
ス変更等の装入物分布アクシヨンと増数、羽口からの補
助燃料吹込量変更、送風温度・湿度の変更等の熱レベル
変更アクシランにより、融着帯レベル、形状を適正値に
矯正するよう制御する。

通常は管理限界近くで融着帯を制御することにより、安
定操業の基で省エネルギー、省コスト操業を推進するこ
ととする。

本発明を利用して融着帯レベル、形状の制御を行い、多
大の効果をあげた例を以下に示す。

実際の高炉操業において、成る期間Ｉの融着帯形状は頂
層部が高く、逆Ｖ型の融着帯であった。

このとき、炉体放散熱が大きく、燃料比が比較的高い操
業を継続していたが、原料の装入分散を行うムーバブル
アーマのノツチを変更・調節し、鉱石又はコークスの径
方向における層厚或いは粒度等を変更する装入物分布ア
クション及び送風条件の変更アクシラン等を行った。こ
れにより、上記融着帯管理限界近（まで融着帯をララッ
ト化かつ低下させた。この結果、次の期間■ではＷ型の
融着帯に制御でき、炉体放散熱及び燃料比は低減し、安
定操業の基で省エネルギ、省コスト操業を達成すること
ができた０期間１．ＩＩの融着帯形状を第３図に示す、
炉下部不活性化を防止するため根しベルー一定という条
件の基で、頂層部、中間部融着帯レベルを低下させ、適
正形状に矯正した０次表に期間■及び■における操業諸
元及び熱バランス計算結果を示す。

表 この表の操業諸元の項目のうち、ムーバブルアーマ装入
シーケンスにおいて、Ｃはコークス、０は鉱石を示し、
添字のθ〜４はムーバブルアーマのノツチを示す、すな
わち、Ｏはムーバブルアーマを使用しないときを、４は
ムーバブルアーマを最大に炉内側に調節したときをそれ
ぞれ示している。したがって、炉頂装入物を炉内側に押
し出すとき、炉内側に調節されたムーバブルアーマに当
たると、装入物は炉内側に移される。

この表かられかるように、期間１に比較して期間■では
、インプット熱量が５６，２５２Ｋｃａｌ八−銑鉄削減
できた。これは融着帯１１１１による炉下部放散熱の低
減が寄与している。

〔発明の効果〕

上述したように本発明においては、融着帯の頂層部、中
間部及び根部についてそれぞれの位置を検出し、高炉に
おける羽口中心からストックラインまでの高さに対して
、羽口中心から頂層部の高さが４０％を、中間部の高さ
が１５％を、かつ根部の高さが２０％をそれぞれ下らな
いように、燃料比５送風条件及び装入物分布の調整を行
うこととしている。これにより、炉体放散熱を低減し、
安定操業の下で低燃料比課業、高出銑比掻業ならびに低
風温、低Ｓｉ操業等の省エネルギ化、省コスト化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の融着帯制御方法を導き出すためのグラ
フ、第２図は炉と融着帯各レベルとの関係を示す説明図
、第３図は期間Ｉ及び■における融着帯制御例の説明図
、第４図は融着帯の２個所のみを管理した場合の不都合
を説明する説明図、第５図〜第８図は本発明の実施例で
用いた融着帯レベルの検出方法を導くための説明図、第
９図は埋込型垂直ゾンデの概略図、第１０図は第９図の
一点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高炉の融着帯の位置、分布を検出して該融着帯が所
   定のパターンとなるように燃料比、送風条件及び装入物
   分布のいずれか或いはこれらを組み合わせて制御を行う
   に際し、 融着帯の頂層部、中間部及び根部についてそれぞれの位
   置を検出し、高炉における羽口中心からストックライン
   までの高さに対して、羽口中心から頂層部、中間部及び
   根部の高さが、通常操業以下であってしかもそれぞれ４
   ０％、１５％及び２０％をそのいずれもが下らないよう
   に、燃料比、送風条件及び装入物分布のいずれか若しく
   はこれらの組み合わせにより熱レベルを制御することを
   特徴とする高炉融着帯の制御方法。