JPS63312911A - 高炉炉熱低下予測方法 - 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、高炉の安定な操業を行うための高炉炉熱低
下予測方法に関する。

（従来の技術とその問題点） 高炉の安定操業の維持のためには、溶銑温度を一定にす
ることが必要であることが従来より知られている。この
ため、高炉操業者は常に高炉炉熱変化を予測する必要性
があった。

高炉炉熱変化において、特に温度低下によって溶銑が凝
固し、高炉から流出しなくなる可能性があるため、温度
低下の予測は極めて重要なものとなる。

高炉炉熱の予測方法としては、特開昭６０−３９１０７
に開示されたものがある。この方法は炉腹部周辺装入物
温度が溶銑温度と強い相関関係を持つという見地から、
予め第９図に示す様に高炉１に設置したセンサ（炉腹ゾ
ンデ）２により検出される炉腹部周辺部温度と、溶銑温
度との関係を第１０図に示す如く直線回帰する。この直
線式に基づき、炉腹部周辺部温度から溶銑温度Ｔ　、を
１ｇ 予測するのである。

しかしながら、この方法では炉内の内壁近傍の温度を測
定するために炉腹ゾンデ２を挿入する必要があり、この
ため温度測定を間欠時点でしか行なえず、溶銑温度予測
精度も当然悪化してしまうという問題点があった。

また、溶銑温度が同じ値でも、生産計画や原料装入条件
等の変化により、炉内温度が変化する場合がある。した
がって第１０図で示した炉壁温度の絶対値に基づく直線
式では、必ずしも正確な予測ができないという問題点が
あった。

（発明の目的） この発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、連
続的に高炉内壁温度を測定し、内壁温度の絶対値によら
ず、溶銑温度の低下を正確に予測することのできる高炉
炉熱低下予測方法を提供することである。

（目的を達成するための手段） 上記目的を達成するため、この発明による高炉炉熱低下
予測方法は、高炉の高さ方向に下方から第１〜第にレベ
ルの内壁温度計をｉｉＱ置し、該内壁温度計にて、所定
時間間隔ごとの内壁温度差を測定し、第ｍ（２≦ｍ≦ｋ
）レベルの内壁温度差の正の値を示す部分が予め定めら
れた値を越えた後の所定時間内において、前記第ｍレベ
ルの内壁温度と第（ｍ−１）レベル以下の内壁温度差と
の各々の相関係数をもとめ、前記相関係数のいずれかが
予め定められた値を越えた時に高炉炉熱低下予測を行っ
ている。

（実施例） 高炉の炉熱低下の一因として、以下に示すものが考えら
れる。

高炉羽口から吹ぎ上げる溶銑温度及び溶銑量調整のため
の高温空気（ガス流）は通常、炉内中央部に吹き込んで
いる。ところが、原料装入条件。

装入物分布等の理由により、急にガス流が炉内周辺部に
多く流れる場合がある。その結果、Ｆｅ　Ｏ＋Ｃ−＋　
Ｆｅ　＋ＣＯ の吸熱反応が促進され、炉熱低下が起こる。

ところで、ガス流が多母に炉内周辺部に流れると、Ｎａ
　、に、Ｐｂ等の炉内付着物及び停滞層が剥離し、壁落
ちすることにより、その部分の炉壁温度が急激に上昇す
る。この急激な温度上昇を検知すれば炉熱低下が予測で
きる。

第１図（ａ）、（ｂ）は、各々この発明の一実施例で用
いられる内壁温度計の配置を示す側面断面図、平面断面
図である。内壁温度計３は同図（ａ）に示すように、高
炉１の下方より高さ方向第ルベル３１から第７レベル３
７に７個（背部３個、腹部２個、朝顔部２個）、同図（
ｂ）に示すように高炉１の周方向に４個設置する。つま
り、４方向７レベルで計２８個の内壁温度計３を設置す
る訳である。

内壁温度計は例えば、本出願人による実開昭５７−８１
５３１．実公昭５９−１６８１６に開示されたものを用
いてもよく、第２図は後者に開示−された内壁温度計（
以下これをｒＦＭセンサ」という。）を示す概念図であ
る。

同図において、４は２本の導線５が絶縁的に平行して埋
設され前方端側に感温部６を有するシース型測温体であ
り、シース型測温体４は複数本を、夫々の感温部６が長
さ方向の異なる部位に配置される様に平行配列されてお
り、さらにシース型ダミー棒７を感温部６の先端に接続
して、最先端を揃えている。シース型ダミー棒７は２本
の導線５が絶縁的に平行して埋設され、シース型測温体
４と実質的に同一の熱伝導性を有する。ＦＭセンサ３は
このシース型測温体４を絶縁材８で相互に非接触に保ち
、シース管９内に収納することにより形成される。

第３図はＦＭセンサ３の設置説明図である。同図におい
て、１０〜１３は高炉の炉壁であり、１０はレンガ、１
１はステーブ、１２はスタンプ、１３は鉄皮である。Ｆ
Ｍセンサ３は同図に示すように、パツキン１４及び溶接
部１５への溶接により、炉壁内部に設置されている。な
お、１６は充填材であり、１７はミルク注入口であり充
填材１６を注ぎ込む箇所である。

なお、ここで説明したＦＭセンサ３はその設置及び構造
上、炉壁の侵食と共にＦＭセンサ３自体も侵食され、シ
ース型８１１Ｉ温体４が炉壁近傍の炉内に露出する場合
もあり、実際には「炉壁温度」と共に「炉壁近傍の炉内
温度」を測定していることになる。以下、両者を含めた
概念を「炉壁温度」として述べる。ＦＭセンサ３は上述
のように、従来のシース熱電対等の温度計に比べ、多数
の測定点を有し、迅速な測温応答を満足し、長期の連続
的な温度測定が可能であり、信頼性の向上、耐久性の向
上、施工性の向上等が計られている。

各ＦＭセンサ３は、第４図に示すように所定サンプリン
グ時間Δｔごとに高炉１の内壁温度を測定している。こ
こで、時刻ｊの第にレベル（ｋ＝１〜７）のｉ番目（１
＝１〜４）のＦＭセンサ３の内壁温度をＴｊ、に、ｉと
し、時刻ｊの１サンプリング時間Δを前の内壁温度をＴ
・　　・とすると、Ｊ−１，に、ｔ ■、　、とＴ、　　、どの内壁温度差（差分値）Ｊ、に
、Ｉ　　　　　　Ｊ−１，に、書Δ丁・　・は、 Ｊ、に、ｔ ΔＴ・　・−Ｔ・　・−Ｔ・ 、＋、に、＋　　　、＋、に、＋　　　Ｊ−１，に、ｉ
　　””’となる。この状態を第５図に示す。

この差分値６丁ｊ、に、ｉに、各ＦＭ−センサ３毎の高
さ２周方向等を考慮して重みＷｌを乗する。さらに、差
分値６丁・　、が負のものに対しては、Ｊ、に、＋ ■に、ｉ””’それ以外のものに対しては、■に、ｉ＝
１を示す正負パーラメータ■１，１も乗じ、時刻ｊの補
正差分値（正の差分値）ＣＴｊ、、、、を得る。

ＣＴ・　、＝ｗ、−ｖ、、−ΔＴ、　　、・（２）Ｊ、
に、＋　　　　　＋　　　　　　　　　　　　ｊ、に、
＋次に、補正差分値ＣＴ・　、の各レベルごとのＪ、に
、＋ ＦＭセンサ３に対する総和をとり、これをＳＴ。

ｊ。

、とする。

ヰ ５Ｔｊ１．＝　、Σ　ＣＴｊ、に、ｉ　　　　　　・・
・（３）ＡＩＩ＋ そして次（４）式に従い、この差分値総和ＳＴｊ、にの
少なくとも１つの値ＳＴｊ、（ｍ−１〜７）が各レベル
毎に予め定められた閾値εｌ　（５０度程度）より大き
くなれば、炉内付着物の壁落ちによる炉壁の急激な温度
上昇の可能性があるとみなす。

５Ｔｊ１．≧ε、　　　　　　　　　　・・・（４）（
ｍ＝１〜７のいずれか） その優、適当に設定されたホールド時間内において、以
下に示すような処理を施す。まず（４）式を満足した時
刻をｊｌとし、第ｍレベルのＦＭセンサ３１の正の差分
値総和ＳＴｊ、ｌｌｌと第（ｍ−１）レベル以下の各レ
ベル毎のＦＭセンサ３．（１＝１〜（ｍ−１））の正の
差分値総和ＳＴｊ、、の相関係数を時刻（ｊ１＋α）よ
り次（５）式に従い算・・・（５） ここで（５）式において、ＳＴ１．、ＳＴ、σＪ−１，
１、１ 、は各々第ｍレベルのＦＭセンサ３．における時刻（Ｊ
１＋α）からｉサンプリング時間前の正の差分値総和、
時刻（Ｊｌ＋α）からしサンプリング時間前までの正の
差分値総和平均、同じく標準偏差であり、一方、ＳＴ・
・　　ＳＴ　　　σ　はＪ−１，１°　　１’　　！ 第ルベルのＦＭセンサ３．におけるｉサンプリング時間
前の正の差分値総和、Ｌサンプリング時間前から現在時
刻ｊまでの正の差分値総和平均、同じく標準偏差である
。

第６図は相関係数Ｒ１，１の第ｍレベルと第１レベルの
正の差分値総和ＳＴ・　、ＳＴｊ、の経時Ｊ、１ 変化を時間的に対応させて示したグラフである。

以下、（５）式の詳細について同図を参照して述べる。

第ｍレベルのＦＭセンサ３ｍの正の差分値総和ＳＴ・　
は時刻ｊ１で閾値ε、を越えると、こｊｌ の時刻ｊ　からα時間経過後の時刻（ｊ１＋α）からし
サンプリング時間前までの固定区間における正の差分値
総和ＳＴｊ、（太線で表示）が抽出される。この固定期
間における正の差分値総和ＳＴ、　と第（ｍ−１）レベ
ル以下の第オレベルのＪ、！１ ＦＭセンサ３１の正の差分値総和ＳＴｊ、の現在時刻ｊ
１からＬサンプリング時間前まで°の変動区間（太線で
表示）との相関係数Ｒ１１，を求めたのが（５）式であ
る。なお、αは同図に示すように閾値ε、を下回るまで
の時間、あるいは過去の変動周期から求めた時間に設定
する等により決定する。

上記した（５）式で求めた第ｍレベルのＦＭセンサ３．
と（ｍ−１）レベル以下の第１レベルのＦＭセンサ３．
の相関係数Ｒｓ、　、の少なくとも１つのｆｎＲ（ｎ−
１〜（ｍ−１））カ、ホールト１、ｎ 時間内に次（６）式に従い予め定められたＩＩｆＩｉε
。

を越えた時に、はじめて炉内付着物の壁落ちによる炉壁
の急激な温度上昇があったとみなし、炉熱低下予測のア
ラームを出力するのである。

Ｒ≧　ε。

１．。　　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）（
ｎは１〜（ｍ−１）のいずれか） なお、（４）式において、 ＳＴ、　　　　≧　ε１ Ｊ、１　　　　　　　　　　　　　　・・・（７）が最
初に成立した時は、この時点でアラームを出力するよう
にする。

上記した予測方法はコンピュータにより実現が可能とな
る。第７図はその処理の流れを示すフローチャートであ
る。以下、同図を参照しつつ、動作の説明を行う。まず
、ステップＳ１で各ＦＭセンサ３の炉壁温度Ｔ・　・を
サンプリング時間ΔＪ、に、＋ を毎に測定する。次に、ステップＳ２において各ＦＭセ
ンサ３の差分値を（１）式に基づき計算する。

そして、ステップＳ３において、（２）、（３）式に基
づく各高さレベルごとの正の差分値総和ＳＴ・Ｊ。

ｋを求める。さらに、ステップＳ４において、この７つ
の高さレベルごとの正の差分値総和ＳＴ・Ｊ。

ｋ夫々と各レベル各に予め定められた閾値ε、との比較
を行い、（４）式、をいずれかの高さレベルにおいて満
足すれば次のステップＳ５に移行する。

一方、全ての高さレベルにおいて（４）式を満足しない
場合は、異常なしとみなしステップＳ１に戻り、以下ス
テップ８１〜ステツプＳ４を繰り返すことで炉熱低下予
測を続ける。

ステップＳ４において、第ｍレベルの高さにおいて、（
４）式を満たした場合、ステップＳ５において、ｍ＝ｌ
か否かの判別を行い、ｍ−１であればステップ８１０で
炉熱低下が起こるであろうとみなし、アラームを出力す
る。

ステップＳ５でｍ≠１と判断されれば、次のステップＳ
６において変動時刻ｔ　をｔｃ＝Ｏに初期化し、同時に
ホールド時間り、を設定し、（４）式を満足した時刻ｊ
１を記録する。

次にステップＳ７で変動時刻ｔｃがホールド時間り、を
越えたかを確認する。これは、第ｍレベルのＦＭセンサ
３１１１により検出された炉熱低下徴候が、第（ｍ−１
）レベル以下のＦＭセンサ３によっても検出される伝播
時間の遅れを考慮したものである。従って、変動時刻ｔ
。がホールド時間り、を越えていれば、第ｍレベルのＦ
Ｍセンサ３、により検出された炉熱低下徴候は誤りとみ
なし、ステップＳ１に戻る。

一方、変動時刻ｔｃがホールド時間ｈｒを越えていなけ
れば次のステップＳ８へ移る。ステップＳ８においては
、固定区間（Ｊｌ＋α−り八ｔ）〜（ｊ１＋α）におけ
る第ｍレベルの正の差分値総和ＳＴｊ、と変動区間（ｊ
−ＬΔｔ）〜ｊにおける第（ｍ−１）レベル以下の各レ
ベル毎の正の差分値総和Ｓ　Ｔ　ｊ、　ｔ　（ｊ！−１
〜（ｍ　　１　）　）　ト’）相関係数Ｒ１１１を（５
）式に従い算出する。そして、ステップＳ９で相関係数
Ｒ１１，の少なくとも１つの値ＲＩｌｌ、。が（６）式
を満足すれば、確実に炉熱低下が起゛こるであろうとみ
なし、ステップ８１０でアラームを出力する。一方、全
ての相関係数Ｒ。

ｌが（６）式を満足しない場合は、ステップＳ７に戻り
、再び変動時刻ｔ　がホールド時間り、を越えたかを確
認し、炉熱低下予測を続ける。

第８図は、実操業における第７レベルのＦＭセンサ３７
による正の差分値総和（ａ）、第７レベルのＦＭセンサ
３□による正の差分値総和と第６〜第ルベルの各々のＦ
Ｍセンサ３６〜３１による正の差分値総和の相関係数（
ｂ）〜（ｇ）と溶銑温度（ｈ）の経時変化を時間的に対
応させて示したグラフであり、ＴＣは管理温度である。

同図（ａ）に示すように時刻ｔ。に第７レベルの差分値
総和ＳＴｊ、７が閾値ε７を越え、時刻ｔ。よりホール
ド時間ｈ　内の時刻ｔ　　、ｔ２で同図（ｆ）、　（Ｇ
）に示すように相関係数Ｒ、’Ｒが閾値ε、を越え７．
２　　　　７．１ ているためアラームが出力される。その後、同図（ｈ）
に示すように溶銑温度が管理温度Ｔ。より低下している
ことがわかる。従って、時刻ｔ１で溶銑温度を高めるた
めの何れかのアクション（ガス流の温度を上げる、高炉
に供給する水分量を落とす等）を起こせば、充分に同図
（ｈ）で示した炉熱低下は起こさずに済ますことができ
る。

上記した予測は、炉壁温度差（正の差分値）により行な
っているため、炉壁温度の絶対値の上下によらず、正確
な予測を行なうことができる。しかも、各高さレベルご
との炉壁温度差の（４）式による異常の検知に加え、異
常が認められたレベルとそれ以下のレベルの炉壁温度差
の（５）式による相関係数の検知により炉内上部での変
動が下方に伝播するのをとらえることで、より精度よく
、機会を損することなく炉熱低下を予測できる。

また、ＦＭセンサ３はその施工性の良さ及び測温応答性
の良さから、＾炉全周を覆うように配置でき、連続的な
内壁温度差が把握できることで、さらに正確な予測を行
なうことができる。

尚、この実施例では内壁温度計１にＦＭセン勺を用いた
が、通常の測温センサ（例えばシース熱電対）でも寿命
の点で問題はあるものの代用可能である。また、ステー
プ温度計、レンガ埋め込み温度計を用いてもその信頼性
、測温応答性の低さから予測精度は若干低下するものの
、代用可能である。

また、この実施例では、ＦＭセンサ３を７レベル４方向
に２８個設置したが、高炉の特性により適当に設置すれ
ば良いのは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、連続的な高炉
内壁温度差に基づくことで、内壁温度の絶対値の大小に
よらず、溶銑温度の低下を正確に予測することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は各々、この発明の一実施例に
用いられるＦＭセンサの高炉炉壁内の配置を示す側面断
面図、平面断面図、第２図、第３図は各々ＦＭセンサの
概念図、設置説明図、第４図はＦＭセンサによる測定炉
壁温度の経時変化を示すグラフ、第５図はＦＭセンサに
よる測定炉壁温度の差分値の経時変化を示すグラフ、第
６図は相関係数Ｒ，，１の第ｍレベルと第ルベルの正の
差分値総和ＳＴ、　　、５Ｔｊ１．の経時変化を時間的
に対応」１膳 させて示したグラフ、第７図はこの発明の一実施例にコ
ンピュータを適用した時の処理の流れを示すフローチャ
ート、第８図は第７レベルのＦＭセンサの正の差分値総
和、第７レベルのＦＭセンサの正の差分値総和と第１〜
第６レベルの各々のＦＭセンサの正の差分値総和との相
関関係、ならびに溶銑温度の経時変化を時間的に対応さ
せて示したグラフ、第９図は従来技術における炉腹ゾン
デの高炉内の配置を示す側面断面図、第１０図は溶銑温
度と炉内周辺部温度の相関を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉の高さ方向に下方から第１〜第ｋレベルの内
   壁温度計を設置し、該内壁温度計にて、所定時間間隔ご
   との内壁温度差を測定し、 第ｍ（２≦ｍ≦ｋ）レベルの内壁温度差の正の値を示す
   部分が予め定められた値を越えた後の所定時間内におい
   て、 前記第ｍレベルの内壁温度と第（ｍ−１）レベル以下の
   内壁温度差との各々の相関係数をもとめ、前記相関係数
   のいずれかが予め定められた値を越えた時に高炉炉熱低
   下予測を行う高炉炉熱低下予測方法。