JPS624442B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 この発明は、重油、タール等の液体燃料を高炉
に吹込まず、コークスのみを高炉燃料として操業
する高炉操業方法に関するものである。 従来技術 従来の高炉操業は、高炉の燃料及び還元剤とし
て炉頂から装入するコークス以外に、羽口から重
油、タール等の液体燃料を吹込んでいるが、これ
は、コークス比を低下させ高価なコークスを節約
するためである。 しかし最近では、石炭、石油の供給価格などエ
ネルギー事情の変化により高炉燃料としてコーク
スだけを使用するいわゆる「オールコークス操
業」を実施している高炉が多い。 ところでオールコークス操業を実施している高
炉は概して、液体燃料吹込み高炉より、操業成積
が好ましくなく、スリツプ、ドロツプなどの荷下
り変動増加、それに伴なう溶銑〔Si〕変動増加に
より、燃料比の上昇、溶銑〔Si〕の上昇をきたし
ている。最近の実例でも10ケ月の操業実積で燃料
比が520Kg／ｔ−ｐと非常に高く、また炉況悪化
によりやむなくオールコークス操業を中断すると
ころもある。 このような荷下り変動を抑制し、燃料比を低下
せしめるオールコークス操業法が特開昭56−
133406号公報に提案されている。 この方法は、送風湿分を30ｇ／Ｎm³以上に設定
し、羽口先理論燃焼温度を2250〜2450℃に保持す
るというものである。 ところがこのような操業条件設定による静的な
高炉操業では、安定的には荷下り変動を抑制する
ことができず、それにともない溶銑〔Si〕変動に
よる燃料比の上昇を抑制することができなかつ
た。 発明の目的 この発明は、特定の炉況因子を検知し、この特
定炉況因子に応じて操業条件を動的に操作するこ
とによつて、スリツプ、ドロツプ等を抑制し、こ
のスリツプ等の抑制により、燃料比と溶銑〔Si〕
を低下させるものである。 発明の構成・作用 本発明者等はオールコークス操業で炉況が不安
定になりやすい原因とその防止策を種々検討した
結果、シヤフト中、下部炉壁部の装入物降下速度
と炉口炉壁部の装入面降下速度の比が、高炉炉況
と極めて関係の深いことを見い出した。 本発明は、上記知見に基づいて炉況を安定維持
するオールコークス高炉操業方法を提供するもの
であり、その要旨は次の通りである。 すなわち、高炉シヤフト中、下部炉壁部の装入
物降下速度を測定すると共に炉口炉壁部の装入面
降下速度を測定し、上記装入物降下速度と上記装
入面降下速度との比を求め、この速度比に応じて
半径方向のOre／CoKe分布を調整し、上記速度
比を0.5〜0.65に制御することを特徴とする高炉
操業方法である。 以下に本発明の高炉操業方法について詳細に説
明する。 先ずシヤフト中、下部炉壁部の装入物降下速度
が、オールコークス操業において重要であること
の理由を述べる。 本発明者らは、オールコークス操業で炉況が不
安定になり易い理由を調査する過程でオールコー
クス操業と液体燃料吹込み操業の高炉内現象の違
いを以下の２点に整理した。 第１には、オールコークス操業では羽口より液
体燃料を吹込まないため、液体燃料の持込む水素
が皆無となり、羽口より持込まれる水素は高炉送
風中の湿分の水素のみとなり、羽口前燃焼帯を上
昇するガス中の水素濃度が低下する。 第２には、オールコークス操業時、最高温度点
がより高炉の中心側に移行し、その結果羽口寄り
炉壁側の燃焼ガス温度が低下する。第１図に羽口
前燃焼帯内の半径方向の実測ガス成分分布より求
めたガス温度分布のオールコークス操業時と液体
燃料吹込み操業時の比較を示した。 この理由は、燃焼の早い液体燃料を羽口より吹
込まないため、送風中の酸素の完全燃焼を終える
位置が、より炉中心側にずれるためである。 上記第１、第２の現象を要約するとオールコー
クス操業では、 羽口前燃焼帯の比較的炉壁側を上昇するガス
温度が低下する。 羽口前燃焼帯を上昇するガスの水素濃度が低
下し、ガスの還元能力が低下する。 これらの現象は、高炉の安定操業上、好ましく
ない状態を引起こす。 先ず項については、炉内を上昇するガスの還
元能力が低下するため、鉱石の間接還元が充分進
まないまま、鉱石はシヤフト下部に到達する。シ
ヤフト下部における鉱石の還元は、大部分が直接
還元であり、直接還元量が増加する。直接還元は
吸熱反応のため、シヤフト下部のガス温度を低下
させる。この現象と項の現象が組合わさり、特
にシヤフト下部の炉壁近傍を上昇するガス温度は
さらに低下する。 この様な状態の時に、垂直ゾンデなどで、高炉
炉壁近傍の炉高方向のガス温度分布を測定すると
シヤフト中、下部で通常は900〜1000℃のもの
が、500〜600℃程度まで低下していることがあ
る。 また高炉装入焼結鉱の還元粉化は500〜600℃で
急激に起こるため、焼結鉱の粉化率も多くなる。
焼結鉱の粉化が進むと通気抵坑が大きくなり上昇
ガス量が減少する。Ore／Coke一定の下で上昇
ガス量が減少すると、一層ガス温度が低下する。
ガス量が少なく、ガス温度も低いと鉱石の間接還
元がさらに進まなくなり、シヤフト下部の直接還
元が増大する。即ちこれらの現象は循環して生じ
状態の検出と、しかるべき対策を適切な時期に採
らないと循環から抜けきれず現象は好転しない。 すなわち、オールコークス操業では、シヤフト
中、下部炉壁部を上昇するガスの温度が低下す
る、ガス流量が減少する、ガスの還元能力が
低下するの３つの現象が生じ、各々の現象の程度
を定量的に把握し、常に適正範囲に保つ様、対策
を採る必要がある。 ところが、ガス温度とガスの還元能力（ガス成
分）については、垂直ゾンデ等で検知可能だが、
シヤフト中、下部の装入物内でのガス流量の検知
は、検出端のダスト結りなどのため、極めて困難
である。またかりにガス流量が測定できたとして
も、ガス流量、ガス温度、ガス還元能力の３つの
要因、個々に一定の管理範囲を設ける方法は、適
切でない。 その理由は、例えばガス流量の適正範囲は、ガ
ス温度、ガス還元能力のその時のレベルにより異
なるからで、片方が大であればもう一方は小で良
いからである。即ち、高炉操業への影響は３つの
要因を組合せた総合的な結果で決まるため総合的
な指標を検出する必要がある。 本発明は、シヤフト中、下部炉壁部の装入物降
下速度が、上記３要因の総合指標になり得ること
に着目してなされたものであり、３要因の合計が
小さい場合は、降下速度が遅く、３要因の合計が
大きい場合は、降下速度の早くなる現象を利用し
ている。即ち周知の如く、ガス量と装入物降下速
度は、正相関にあり、ガス温度、ガスの還元能力
も大きい程、鉱石の還元速度、熱交換速度が早く
なり降下速度を早めるからである。従つてシヤフ
ト中、下部炉壁部の装入物降下速度にもとづいて
装入物分布を調整することで炉況を安定維持でき
る。 ところで安定した高炉操業を達成するために
は、第２図の右半分に示す如く高炉１の炉高方向
の全断面において装入物が層状に降下する様に、
半径方向の降下速度が一様（なめらかな分布）で
ある必要がある。具体的には高炉１の下方程、シ
ヤフト角が広がつているので断面積比に逆比例し
て炉壁側の降下速度が遅くなる。 一方第２図の左半分に示す如くシヤフト中、下
部２の炉壁側の装入物降下速度が遅すぎると、降
下速度の早い部分と遅い部分の屈曲点付近でコー
クスＣと鉱石類Ｏの混合層３が形成され、荷下り
が安定せずスリツプやドロツプを誘発する。この
ドロツプ、スリツプにより、溶銑〔Si〕変動、燃
料比上昇が生じる。 従つてシヤフト中、下部炉壁部の装入物降下速
度にもとづいて装入物分布を調整することによ
り、具体的には、高炉操業条件の送風量又は出銑
量に応じて変化する炉口炉壁部装入面４の降下速
度とシヤフト中、下部炉壁部の装入物降下速度の
比を、Ｏ／Ｃ分布調整にて、適正レベルに制御す
ることにより、高炉の安定、高効率操業が可能と
なる。 次にシヤフト中、下部炉壁部の装入物降下速度
測定方法について述べる。 降下速度の測定レベルは第２図に示す如くスタ
ートレベルがシヤフト中部５（詳しくは炉口部装
入面下13.2ｍで羽口上12.1ｍ）で、測定終了レベ
ルは、約４ｍ下方の融着帯６上面である。半径方
向の位置は、スタートレベルのシヤフト中部５で
炉壁レンガ前面より590ｍ／ｍで相対半径89.9％
の位置である。具体的な測定方法は、例えば、ワ
イヤー７を連結したウエイト８を、シヤフト中部
５から炉内に装入し、装入物と同調して降下する
ウエイト８の降下距離を、ワイヤー進入量で検知
し、その間の経過時間で除し、シヤフト中、下部
の平均降下速度とするシヤフト中、下部荷下速度
測定装置９を用いて行なう。また炉口部装入面４
の降下速度は、通常のサウンデイング装置１０で
測定し、測定位置は、炉口炉壁金物面より450
ｍ／ｍで相対半径89.8％の位置である。装入物の
下方への降下は、相対半径一定の直線上にのるの
で、シヤフト中、下部の降下速度、測定位置も炉
口装入面を相対半径で同一としている。 第４図は前記降下速度比とスリツプ、ドロツプ
の発生回数の関係、第５図は降下速度比と溶銑
〔Si〕変動の関係を示す。データは両図とも５日
平均の３ケ月実積を記している。両図より、降下
速度比が大き過ぎても、小さ過ぎても、炉況が好
ましくなく、スリツプ、ドロツプ回数、溶銑
〔Si〕変動が増加している。降下速度比を制御す
る際における降下速度比の適正制御レベルは概ね
0.5〜0.65である。 実施例 以上に本発明の高炉操業方法の実施例について
述べる。 第３図はベル式装入装置並びにムーバブルアー
マーを備えた高炉における炉口炉壁部装入面降下
速度とシヤフト中、下部炉壁部の装入物平均降下
速度、及び両者の比、スリツプ、ドロツプ発生回
数、溶銑〔Si〕変動の各々の５日毎平均値の推移
と、その期間の高炉操業アクシヨン経緯を示した
ものである。 第３図より期間５より降下速度比が低下し始め
期間６で降下速度比が0.43迄極端に低下し、スリ
ツプ、ドロツプの増加、溶銑〔Si〕変動の上昇し
ていることが判る。 これに対し、期間７及び期間８にＯ〓のムーバ
ブルアーマー使用ノツチを３→４→５と遂次変更
し炉壁部のOre／Coke低下を図つた結果、期間
９以降の降下速度比は、元の0.59レベルまで上昇
し、スリツプ、ドロツプが減少、溶銑〔Si〕変動
が低下していることが判る。 この様にシヤフト中、下部と炉口部の装入物降
下速度比を検出し、Ore／Coke分布を調整し、
降下速度比を適正レベルに制御することは、炉況
安定にとつて極めて有効であることが明らかであ
る。なお第３，４，５図のデータベースとなる装
置１０による装入面降下速度は、装入単位毎に測
定し、装置９によるシヤフト中、下部の装入物降
下速度は１回／2.5日の頻度で測定したものであ
る。

【表】 第１表は従来法（送風湿分、羽口先理論燃焼温
度設定法、送風湿分33ｇ／Ｎm³、燃焼温度2250
℃）と本発明法（炉口部とシヤフト中、下部の装
入物降下速度比管理）実施時の各々６ケ月間の高
炉操業成積の比較を示す。 表より本発明法によれば、スリツプ、ドロツプ
の減少、溶銑〔Si〕変動の低下により溶銑〔Si〕
の低減、高炉燃料比の低減が達成されたことが判
る。 発明の効果 以上詳述した如く、本発明の高炉操業法によれ
ば、炉況を安定維持して操業でき、オールコーク
ス操業安定化のための価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はオールコークス操業時と液体燃料吹込
み操業時の羽口前燃焼帯内のガス温度分布の説明
図、第２図は安定操業時と炉況悪化時の高炉内装
入物降下状況の説明図、第３図は本発明法による
炉況改善操業の実施例の説明図で、第４、及び５
図は降下速度比とスリツプ、ドロツプ発生回数及
び溶銑〔Si〕変動の関係の説明図である。 １……高炉、２……シヤフト中、下部、３……
混合層、４……装入面、５……シヤフト中部、６
……融着帯、７……ワイヤー、８……ウエイト、
９……シヤフト中、下部装入物降下速度測定装
置、１０……サウンデイング装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重油、タール等を吹込まずにコークスのみを
   高炉燃料とする高炉操業方法において、高炉シヤ
   フト中、下部炉壁部の装入物降下速度を測定する
   と共に炉口炉壁部の装入面降下速度を測定し、上
   記装入物降下速度と上記装入面降下速度との比を
   求め、この速度比に応じて半径方向のOre／
   CoKe分布を調整し、上記速度比を0.5〜0.65に制
   御することを特徴とする高炉操業方法。