JPS63195204A - 高炉の操業方法 - 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〕 この発明は、高炉の操業方法に関するものである。

〔従来の技術〕

高炉の如きレースウェイ燃焼炉は、第２図に示す構成を
有する。この図で１は該燃焼炉、２は送風羽口、３は該
羽口ぺ送り込まれる熱風、４はレースウェイ、５はコー
クス、６は熱電対である。

高炉の送風羽口前面に形成されるレースウェイ内では、
衝風によりコークスはレースウェイ内を旋回するため、
コークスどうしの衝突や摩耗によってもコークスが破壊
され、細粒化する。すなわち、燃焼と摩耗によってコー
クスは劣化ならびに細粒化し、たとえば３ｍ１以下の粒
径の粉コークスが発生するため、レースウェイ近傍には
粉コークスが堆積する。したがって従来の高炉操業にお
いては、粉コークスの堆積量が大量に蓄積した場合には
、高炉内の通気性を阻害するため、高炉操業を円滑に行
うことが困難であった。

このコークスの劣化をひき起す要因として、コークス強
度の低下、例えば、熱間でのＣＯ２による反応後強度Ｃ
ＳＲ指数（コークスを１１００℃の高温下で２時間ＣＯ
２ガスと反応させた後、Ｉ型試験機で６００回転させた
後の１０＋ｎ以上の重量百分率）の低下、もしくは、レ
ースウェイ内でのコークスの旋回速度に影響を及ぼす羽
目風速Ｕｔ（以下Ｕｔと称する）の過大のいずれかが主
たる原因と考えられてきた。このため、前記のコークス
強度を極力高める努力がされ、実際に高炉の大型化およ
び羽口風速の高速化に伴って、高強度コークスが使用さ
れるようになってきた。ここで、高強度コークスとはＣ
ｏｗ反応反応度強度指数ＣＳＲ７以上の強度を有するコ
ークスである。

一方、高炉操業要因としての羽口風速については、羽口
風速を過大にすると、羽口前に形成するレースウェイが
大きくなり、しかもレースウェイ内のコークスの旋回速
度が増大するため、コークスの摩耗量が増加して、粉コ
ークスの発生量も増加する。高炉操業における羽口風速
の役割としては、レースウェイ内での粉コークスの発生
の抑制よりは、レースウェイ深度を増大させ、通常炉芯
と称せられる不活性帯をできるだけ小さくするための手
段としての方がより重要視されてきた。したがって、炉
芯を小さくするためには、羽口風速を太き（シ、その南
風エネルギーによってレースウェイ深度を大きくするこ
とが必要との考えに基づき、羽口風速の増大に伴う粉コ
ークス発生量の増加に対しては、前記のように、コーク
ス強度の向上で対処してきた。

以上説明したように、高炉の大型化および羽口風速の高
速化に対して、コークス強度の向上で対処してきたのが
従来の高炉操業の基本的な考え方であった。そして前記
の高強度コークスの使用を前提として、送風量または羽
口風速を制御する方法が提案されている。

まず、最初にレースウェイでの燃焼と摩耗によるコーク
スの劣化に伴うコークス粒子の細粒化現象を予測し、送
風量を制御する例として、たとえば特開昭５３−１１７
６２３号公報（以下公知例１と称する）がある、公知例
１は、炉内のコークス粒径の変化を推定できるとしてい
るが、炉内の粉コークスの堆積状態を全く考慮していな
い通気性の制御法である。

さらに、羽目風速の制御に関する高炉制御法は、特開昭
６０−１１４５１０号公報（以下公知例２と称する）に
記載されている。公知例２の特徴とするところは、高炉
送風羽口よりレースウェイ先端部から炉芯表層部におけ
るコークスのサンプリングを行い、粒径３ｍ未満の粉コ
ークス量が、サンプリングコークス量の５重量％以下に
なるように羽口風速を制御し、もし、前記の５重量％を
こえた場合には、羽口風速を２００ｍ　／秒以下にする
ことを特徴とする高炉操業法である。ところで、公知例
２の方法では、前記のととく炉芯表層部のコークスサン
プリングを行った後に、粉コークス量が５！！量％以下
になるような適正な羽口風速を決定する。しかし、高炉
送風羽口よりのコークスサンプリングは一般に高炉の休
風時に実施するため、休風の時期まで羽目風速による実
質的な操業アクションがとれず、操業アクションが著し
く遅れる可能性がある。

以上説明したように、実際の高炉操業では、コークス強
度の下限値を例えばＣＳＲ５７に設定し、極力その下限
値以下にならないようにコークス強度の管理を行ってお
り、従来の高炉操業の考え方には、低強度コークスを使
いこなすという技術思想は全（なかった、ここでいう低
強度コークスとはＣＳＲが５７未満のコークスであり、
従来、高炉内での低強度コークスの劣化によるコークス
粒径の縮小およびコークス粉化量の増大に伴う通気性の
悪化をもたらすため、３．００Ｏｎ？以上の大型高炉で
は使用されていない、前記の低強度コークスは、従来の
高強度コークスに比較して粘結炭の比率が低（、より価
格の低い一般炭の比率が高いため、低強度コークスの大
型高炉での使用が可能になれば、高炉に使用するコーク
ス中の一般炭の比率が上昇し、溶銑原価の低減に大いに
役立つと考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、従来の高炉操業におけるような高強度
コークスに限定せず、低品位の低強度コ−クスの使用を
可能とする高炉操業法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
高炉操業において使用するコークスのＣＯ２反応後強度
に応じて羽口風速を調整制御することによって、前記コ
ークス強度の管理下限値を著しく低くし、コークス強度
の適正範囲を拡大することに特徴がある。その要旨は、
高炉に装入するコークスのＣＯ２Ｏ２反応度強度ＣＳＲ
定し、あらかじめ設定したＣＳＲ基準値より低下した時
に、羽口風速低減量ΔＵｔを低下前のＣＳＲおよびＣＳ
Ｒの低下量ΔＣＳＲの関数として次式を用いて算出し、
羽口風速をΔＵｔだけ調整制御することを特徴とする高
炉操業法である。

ΔＵｔｗｃ−ΔＣＳＲ（ａ−ＣＳＲ−ｂ）　・・・（１
１ここで、ΔＵｔ；羽口風速低減量（ｍ／秒）ＣＳＲＺ
熱間でのＣＯ２による反応原強度（％）ΔＣＳＲ：　Ｃ
ＳＲの低下量（％） ａ、ｂ：羽口風速Ｕｔによって定まる係数Ｃ；係数（１
，５〜２．０） （１）式に示す羽口風速低減量ΔＵｔと係数ａＳｂとの
関係は、操業時の羽口風速レベルＵｔによって次式で表
わされる。

Ｕｔが１６０ｍ　／秒以下の場合、 ｃ−ΔＣＳＲ（０，０１・ＣＳＲ−０，４）≦ΔＵｔ＜
Ｃ−ΔＣＳＲ（０，１−ＣＳＲ−４，０）−＋２１Ｕｔ
が１６１ｍ／秒以上、１９９ｍ／秒以下の場合、Ｃ・Δ
ＣＳＲ（０，１・ＣＳ　Ｒ−４，０’）≦ΔＵｔくＣ・
ΔＣＳＲ（０，２・ＣＳ　Ｒ−７，０＞・・・（３）Ｕ
ｔが２００ｍ　／秒の場合、 ｃ”ΔＣＳＲ（０，２−ＣＳＲ−７，０）≦ΔＵｔ＜Ｃ
−ΔｃＳＲ（０，３−ＣＳＲ−１０，０）−（４１ここ
で、Ｑｆｃニレ−スウェイ先端近傍の微粉コークス（１
ｍ以下）堆積量（ｗｔ％）、Ｕｔ：羽口風速（ｍ／秒）
。

第４図は、コークスのＣＳＲとＱｆｃの関係を示したも
ので、両者の間には直線関係があり、実験データの最小
２乗法により直線回帰式として（７）。

（８）、　（９）式を得た。

ｕ　ｔ　−１５０ｍ／秒の場合、 Ｑｆｃ＝−０，０２５０ＳＲ＋４．０４８　　　””（
７）ｔｙ　ｔ　＝　１８０ｍ／秒の場合、 Ｑｆｃ＝−０，１８９ＣＳＲ＋　１５．５４１””（８
）Ｕ　ｔ　＝　２２０ｍ／秒の場合、 Ｑｆｃ＝−０，３０９ＣＳＲ＋２４．２１　１””（９
ル−スウェイではコークスが高速度で旋回しており、コ
ークス相互の衝突と摩耗によりｌ鶴以下の微粉コークス
が発生する。Ｑｆｃが主としてコークスのＣＳＲとＵｔ
によって支配されると考えると、α呻、αυ式が成り立
つ。

Ｑｆｃ＝ｆ　　（Ｕｔ、ＣＳＲ）　　　　　　・・・・
・・αｌここで、Ｑｆｃが一定部ちｄ　Ｑ　ｆｃ＝　Ｏ
の場合にはコークスのＣＳＲとＵｔの関係はαり式で表
わされ住２式の導出において、ｄＱｆｃ＝０すなわちＱ
ｆｃ一定とした理由は、コークスのＣＳＲが変動し低下
した場合に増加するレースウェイ先端近傍あるいは炉芯
表層部における微粉コークス（１ｍ以下）の堆積量が、
第５図に示すようにレースウェイ先端近傍の温度を低下
させたり、炉芯の肥大化に作用し、装入物の降下状態や
通気性に悪影響を及ぼすからである。

第３図で得られたコークスのＣＳＲが一定の場合の、Ｕ
ｔとＱｆｃの関係式（５１，（６）式と、第４図で得ら
れたＵｔが一定の場合のコークスのＣＳＲとＱｆｃの関
係式である（７）、　（８１，＋９）式を０２式に代入
し、高炉に装入するコークスのＣＳＲが低下した場合に
微粉コークス（１鶴以下）堆積量Ｑｆｃが一定で変化し
ないために必要な羽口風速低減量ΔＵｔは次式で示され
る。

Ｕｔが１６０ｍ／秒以下の場合、 ΔＵＴ嵩Ｃ・ΔＣＳＲ（０，０３・ＣＳ　Ｒ−１，２）
・・・・・・０ Ｕｔが１６１ｍ　／秒置上、１９９ｍ／秒以下の場合、
ΔＵＴ−ｃ・ΔＣＳＲ（０，１７・ＣＳＲ−６，２）・
・・・・・αす Ｕｔが２００ｍ　／秒の場合、 ΔＵＴ＝ｃ・ΔＣＳＲ（０，２８・ＣＳ　Ｒ−１０゜３
）・・・・・・０９ ここで、係数Ｃは、レースウェイ燃焼炉での実験結果を
高炉装入時のコークスに適用するための係数であり、通
常Ｃは１．５〜２．０である。

なお、０３）、Ｃ４，０５式はいずれも最適な羽目風速
低減量ΔＵｔであり、通常ΔＵｔは次式の範囲内で選択
できる。次式の範囲内であればΔＵＬ調整により、低品
位の低強度コークスの使用が可能になるとともに、低強
度コークスの使用に伴う燃料比の増加防止に効果的であ
る。

前記の考えに基づき、高炉に装入するコークスのＣＳＲ
が低下するに際し、必要な羽目風速低減量は次式により
示される。

ΔＵｔ＝ｃ−ΔＣＳＲ（ａ　−ＣＳＲ−ｂ）　−（１１
ここで、ΔＵｔ：羽ロ風速低減量（ｍ／秒）ＣＳＲ：熱
間でのＣＯ２による反応後 強度（％） ΔＣＳＲ：　ＣＳＲの低下量（％） ａ、ｂ：羽口風速Ｕｔによって定まる 係数 Ｃ：係数（１，５〜２．０） （１）式に示す羽口風速低減量ΔＵｔと係数ａ、ｂとの
関係は、操業時の羽口風速レベルＵｔによって次式で表
わされる。

Ｕｔが１６０ｍ　／秒以下の場合、 Ｃ・八〇５Ｒ（０，０１・ＣＳ　Ｒ−０，４）≦ΔＵｔ
くｃ・ΔＣｓＲ（０，１−ＣＳＲ−４，０）　・（２１
Ｕｔが１６１ｍ　／秒以上、１９９ｍ／秒以下の場合、
ｃ・ΔＣＳＲ（０，１−ＣＳＲ−４，０）≦ΔＵｔ〈ｃ
・ΔＣｓＲ（０，２−ＣＳＲ−７，０）　・（３１Ｕｔ
が２００ｍ　／秒の場合、 ｃ・ΔＣＳＲ（０，２−ＣＳＲ−７，０）≦ΔＵｔ＜Ｃ
−ΔＣＳＲ（０，３−ＣＳＲ−１０，０＞−（４）（２
１，（３）、　（４）式において、高炉に装入するコー
クスのＣＳＲレベルに対する各ΔＵｔの境界線をそれぞ
れΔＵｔａ、ΔＵｔａ、ΔＵｔ７、ΔＵｔｅとすれば、 ΔＵｔ５＝ｃ・ΔＣＳＲ（０，０１・ＣＳ　Ｒ−０，４
＞・・・・・・αＱ ΔＵｔ　６＝ｃ　・ΔＣＳＲ（０，１−ＣＳＲ−４，０
）・・・・・・αη ΔＵｔ　７＝ｃ　・ΔＣＳＲ（０，２・ＣＳ　Ｒ−７，
０）・・・・・・（ＩＦｊ ΔＵｔｅ＝ｃ　・ΔＣＳＲ（０゜３　・ＣＳＲ−１０，
０）・・・・・・０ で表わされる。

第１図に、係数Ｃを２．０として、ＣＳＲと上記で求め
たＣＳＲの低下量ΔＣＳＲ当たりの羽口風速低減量ΔＵ
ｔ／ΔＣＳＲの関係を示す。ここでΔＵｔはＵｔのレベ
ル毎にある範囲を有しており、このΔＵｔの上限および
下限は、レースウェイ先端近傍の粉コークス堆積量に及
ぼすＵｔの影響の程度から決まる。この上限値以上ある
いは下限値以下のΔＵｔでＵｔを調整した場合にはレー
スウェイが不安定となり、安定した高炉操業を維持でき
ない。

以上説明したように、高炉に装入するコークスのＣＳＲ
が低下した場合には、（１）、（２）、（３）、（４）
式または第１図に基づいて羽口風速を調整制御すること
により、レースウェイ先端部近傍の粉コークス堆積量を
一定に維持することができる。ここで、羽口風速の調整
制御の実施は、ＣＳＲの低下したコークスが高炉に装入
された後、遅（とも６時間以内に行うことが望ましい。

何故なら、高炉の炉頂から装入されたコークスがレース
ウェイへ到達するに要する時間は６〜１０時間と考えら
れるからである。この結果、高炉下部（炉腹部以下羽目
までの部分）での装入物の降下と溶融の挙動を安定させ
、燃料比を上昇させることなく安定操業を維持すること
ができる。

なお、本発明法においては前述のようにΔＵｔと八〇Ｓ
Ｈの関係を１１■以下の微粉コークスが一定として求め
たが、実操業においては１１１以下に限定する必要はな
く、３龍以下の粉コークスが一定の場合にも、（１）、
（２）、（３）、（４）式は成立し、低強度コークスの
使用が十分可能である。

〔実施例〕

以下、実施例に基づき、本発明を説明する。第６図は、
内容積３．０００ｍ以上の高炉で、コークスのＣＳＲが
変動した場合に従来法を実施した場合の高炉の操業推移
図である。高炉に装入した高強度コークスのＣＳＲが５
７．５から５５．５に２％低下しても、羽口風速２３０
ｍ　／秒を変更せず一定であるので約５　Ｋｇ／　ｔの
燃料比を増加せざるを得なかった。この理由はレースウ
ェイ先端近傍の粉コークス堆積量が増加し、高炉下部（
炉腹部から羽目までの部分）での通気性が悪化したため
である。

またコークスのＣＳＲが５７．５から５９．５に２％増
加しても、羽口風速を変更せず一定であった。

第７図は、内容積３．０００ｒ＋？以上の高炉で、コー
クスのＣＳＲが変動した場合に本発明法を実施した場合
の高炉の操業推移図である。本発明法では、高炉に装入
するコークスのＣＳＲに管理下限値を必要としなかった
。最初のコークスのＣＳＲは５７．５であり、羽口風速
はＣ５Ｈ１０以上で適用される２３０ｍ　／秒とした。

コークスのＣＳＲが５７゜５から５５．５に２％低下し
た場合には、羽口風速Ｕｔが２３０ｍ　／秒であるので
（４）式に基づいて羽口風速を２３ｍ／秒低下させ、２
７０ｍ　／秒にした結果、燃料比は上昇しなかった。こ
の理由はレースウェイ先端近傍の粉コークス堆積量の増
加を制御することができたためである。さらに、コーク
スのＣＳＲが５５．５から５２．５に３％低下した場合
、（３）式および（４）式に基づいて羽口風速を１９ｍ
／秒低下させ、　１８８ｍ　／秒にした結果、燃料比は
上昇しなかった。そしてコークスのＣＳＲが５７．５か
ら５９．５に２％増加した場合にはＣ５Ｈ１０以上の場
合に適用される羽口風速２３０ｍ　／秒に戻した。

このようにコークスのＣＳＲの低下に対して、本発明法
に基づいて羽口風速を調整制御した結果、燃料比を増加
させることなく安定操業を維持することが可能となった
。

〔発明の効果〕

高炉に装入するコークスのＣＳＲが低下した場合に、本
発明法に基づいて羽口風速を８周整制御した結果、高炉
の燃料比を上昇させることなく高炉の安定操業を維持す
ることが可能となった。そして高炉に装入するコークス
のＣＳＲの適正範囲が拡大し、ＣＳＲが５７未満の粘結
炭の比率が低く価格の低い低強度コークスの高炉での使
用が可能となり、溶銑原価の低減に大きく貢献した。

【図面の簡単な説明】

第１図は高炉に装入するコークスのＣＯ２Ｏ２反応度強
度ＣＳＲ３Ｒの低下量ΔＣＳＲ当たりの羽目風速低減量
ΔＵｔ／ΔＣＳＲの関係を示す図、第２図はレースウェ
イ燃焼炉の装置構成図、第３図は羽口風速Ｕｔとレース
ウェイ先端近傍の微粉コークス（１＋＋ｎ以下）堆積量
Ｑｆｃの関係図、第４図はコークスのＣＯ２Ｏ２反応度
強度ＣＳＲ−スウェイ先端近傍の微粉コークス（１■■
以下）堆積量Ｑｆｃの関係図、 第５図はレースウェイ先端近傍における微粉コークス（
Ｉｔｓ以下）堆積量Ｑ　ｆｃｃ！：温度の関係図、第６
図はコークスのＣＳＲ変動時に従来法を実施した場合の
高炉操業推移図、 第７図はコークスのＣＳＲ変動時に本発明法を実施した
場合の高炉操業推移を示す図である。 １：燃焼炉、　２：送風羽口、　３：熱風、４ニレ−ス
ウェイ、　　５；コークス、　　６：熱電出　願　人　
　新日本！！鐵株式会社 代理人弁理士　　青　　柳　　　稔 畠かに畏入亨ゐコークスのＣＳＲ ｆｊ５１図 １１２図 Ｕで　（ｍ／秒） コークスのＣ３ＦＩ 第４図 Ｑに（ｗｔ％） 第５図 月 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高炉に装入するコークスのＣＯ＿２反応後強度ＣＳＲを
   測定し、あらかじめ設定したＣＳＲ基準値より低下した
   時に、羽口風速低減量ΔＵｔを低下前のＣＳＲおよびＣ
   ＳＲの低下量ΔＣＳＲの関数として次式を用いて算出し
   、羽口風速をΔＵｔだけ調整制御することを特徴とする
   高炉操業法。 ΔＵｔ＝ｃ・ΔＣＳＲ（ａ・ＣＳＲ−ｂ） ここで、ΔＵｔ：羽口風速低減量（ｍ／秒） ＣＳＲ：熱間でのＣＯ＿２による反応後強度（％） ΔＣＳＲ：ＣＳＲの低下量（％） ａ、ｂ：羽口風速Ｕｔによって定まる係数 ｃ：係数（１．５〜２．０）