TWI783285B - 高爐操作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種高爐操作方法，其即使於裝入至高爐中之焦炭之粉率上升之情況下，亦可實現高爐操作之穩定化。 該高爐操作方法係自設置於爐下部之風口進行送風而操作高爐，逐次測定搬送至高爐之焦炭之粒度分佈，且根據自粒度分佈求出之指標而調整送風量及焦炭比之至少一者。

Description

高爐操作方法
本發明係關於一種高爐操作方法，其對應於裝入至高爐之焦炭之粉率變化而控制來自爐下部之風口之送風量。
高爐中，自爐頂部交替裝入以氧化鐵為主體之鐵原料與焦炭，藉由自爐下部之風口吹入之熱風使焦炭燃燒，利用所產生之含CO之還原性氣體使燒結礦或礦石塊中之氧化鐵還原，以此製造生鐵。
於此種高爐之操作中，高爐之透氣性大為影響高爐之穩定操作。為了維持高爐之透氣性，重要的是確保形成於焦炭間之空隙，若原料中包含較多之小塊或粉，則該小塊或粉將填埋空隙，導致爐內之透氣性惡化，從而高爐之操作變得不穩定。因此，一般情況下，藉由高爐裝入前之篩濾對裝入至高爐之原料進行粒度調整，將焦炭調整為25〜35 mm以上，將燒結礦或鐵礦石調整為5〜25 mm以上。然而，於通常之篩濾操作中，難以將附著於焦炭之粉完全去除。附著於焦炭之粉於爐內會發生粉分離，成為爐內透氣性惡化之原因。因此，只要可及時地掌握裝入至高爐之粉量，則能夠進行對應於該粉量之高爐操作。
專利文獻1及專利文獻2中，揭示有一種粉率測定裝置，其可測定附著於輸送器上所搬送之焦炭之粉的粉率。專利文獻1及專利文獻2所揭示之粉率測定裝置中，預先掌握附著於塊焦炭之粉的粉率與拍攝塊焦炭而獲得之圖像資料中之平均亮度的關係，並使用拍攝在輸送器上被搬送至高爐之塊焦炭而獲得之圖像資料之平均亮度，於產線上測定附著於該塊焦炭之粉的粉率。
專利文獻3中，揭示有一種粉率推斷方法，其根據高爐之爐頂燃料庫之原料堆積角度而推斷高爐原料之粉率。專利文獻3所揭示之粉率推斷方法中，使用爐頂燃料庫之原料堆積角度、及原料堆積角度與粉率之相關關係而推斷高爐原料之粉率。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2018/101287號 專利文獻2：國際公開第2018/181942號 專利文獻3：日本專利特開2015-196888號公報 [非專利文獻]
非專利文獻1：山田、及另外4人，「大型高爐之裝入物分佈與透氣性」，KAWASAKI STEEL GIHO VOL.6(1974)N0.1，P.16-37
(發明所欲解決之問題)
專利文獻1中僅揭示可測定裝入至高爐之塊焦炭之粉率的粉率測定裝置及粉率測定系統，關於使用該粉率之具體的高爐之操作方法並未記載。專利文獻2中，揭示了使用粉率之高爐空隙率測定裝置，但關於高爐之操作方法並未記載。
專利文獻3中揭示有一種方法，其根據高爐之爐頂燃料庫之原料堆積角度而推斷高爐原料之粉率，且對該粉率設置特定閾值而進行高爐操作。然而，於根據特定閾值進行之管理中，無法防止因粉率變動引起之高爐爐況惡化。本發明之目的在於提供一種高爐操作方法，其即使於裝入至高爐之焦炭之粒度分佈發生變化之情況下，亦可藉由測定該粒度分佈，使用自所測定出之粒度分佈求出之指標來調整風口之送風量及焦炭比之至少一者，從而可實現高爐操作之穩定化。 (解決問題之技術手段)
用以解決上述課題之手段如下。 (1)一種高爐操作方法，其係自設置於爐下部之風口進行送風而操作高爐者，逐次測定搬送至上述高爐之焦炭之粒度分佈，根據自上述粒度分佈求出之指標而調整送風量及焦炭比之至少一者。 (2)如(1)之高爐操作方法，其中，於調整上述送風量之情況，針對上述指標之固定時間內之變化量預先設定第1閾值，當上述第1閾值為正值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為預先設定之第1閾值以上的情況，減少上述送風量，當上述第1閾值為負值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為預先設定之第1閾值以下的情況，減少上述送風量。 (3)如(1)之高爐操作方法，其中，於調整上述焦炭比之情況，針對上述指標之固定時間內之變化量預先設定第2閾值，當上述第2閾值為正值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為預先設定之第2閾值以上的情況，提高上述焦炭比，當上述第2閾值為負值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為預先設定之第2閾值以下的情況，提高上述焦炭比。 (4)如(1)之高爐操作方法，其中，針對上述指標之固定時間內之變化量預先設定第1閾值、及絕對值大於上述第1閾值之絕對值的第2閾值，當上述第1閾值及上述第2閾值為正值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為上述第1閾值以上且未滿上述第2閾值的情況，減少上述送風量，如在上述指標之固定時間內之變化量為上述第2閾值以上的情況，提高上述焦炭比，當上述第1閾值及上述第2閾值為負值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為上述第1閾值以下且大於上述第2閾值的情況，減少上述送風量，如在上述指標之固定時間內之變化量為上述第2閾值以下的情況，提高上述焦炭比。 (5)如(1)至(4)中任一項之高爐操作方法，其中，上述指標係上述焦炭中所含之粒徑5 mm以下之焦炭粉之粉率。 (6)如(1)至(4)中任一項之高爐操作方法，其中，上述指標係焦炭填充層之空隙率。 (對照先前技術之功效)
藉由實施本發明之高爐操作方法，即便裝入至高爐之焦炭之粒度分佈產生變化，亦可藉由根據自該粒度分佈求出之指標來調整風口之送風量及焦炭比之至少一者，而減少爐內氣流之紊亂，從而可抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。藉由如此抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞而可實現高爐操作之穩定化。
以下，藉由本發明之實施形態對本發明進行說明。本實施形態之高爐操作方法中，於產線上逐次測定裝入至高爐之焦炭之粒度分佈。圖1係表示粒度分佈測定裝置10與其周邊構成之一例之示意圖。使用圖1對粒度分佈測定裝置10進行說明，但只要為可於產線上逐次測定粒度分佈之裝置，則亦可使用其他測定裝置而並不限於圖1所示之粒度分佈測定裝置10。
粒度分佈測定裝置10具有攝像裝置12、照明裝置14、及運算裝置16。裝入至高爐之焦炭20貯存於漏斗22。自漏斗22排出之焦炭20由篩24進行篩濾，使粒徑小於篩24之網眼之粉落下之後，由輸送器26搬送至高爐30。本實施形態中，篩24之網眼為35 mm。因此，由輸送器26搬送之焦炭20包含粒徑35 mm以上之塊焦炭、及使用篩24進行篩濾仍未落下之附著於塊焦炭之焦炭粉。測定附著於塊焦炭之焦炭粉之粒徑，結果為粒徑5 mm以下之焦炭粉。本實施形態中，所謂粒徑5 mm以下之焦炭粉係指通過網眼5 mm之篩子之焦炭粉。
攝像裝置12設置於輸送器26之上方，拍攝由輸送器26搬送之焦炭20，製作圖像資料。攝像裝置12例如係具有電荷耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)或互補金氧半導體(CMOS，complementary metal oxide semiconductor)型攝像感測器及透鏡之數位相機。攝像裝置12之設置高度較佳為輸送器26上且500 mm以上1000 mm以下，但亦可根據攝像裝置12具有之攝像感測器之大小及透鏡之視角而調整攝像裝置12之設置高度，以便能夠拍攝所搬送之焦炭之全寬。
攝像裝置12由攝像感測器接收包含來自焦炭20表面之反射光之光而製作圖像資料。附著於焦炭20表面之焦炭粉不會對自焦炭20表面反射之反射光造成影響。因此，接收包含自焦炭20表面反射之反射光之光而製作之圖像資料中，包含附著於焦炭20表面之焦炭粉之資訊。
由攝像裝置12製作之圖像資料係輸出至具有算出部與轉換部(未圖示)之運算裝置16。運算裝置16對自攝像裝置12輸出之圖像資料進行處理。如上所述，圖像資料包含附著於焦炭20表面之焦炭粉之資訊，故運算裝置16之算出部自圖像資料算出包含焦炭粉資訊之特徵量。算出部例如將圖像資料中之各像素之亮度(0〜255)進行算術平均而算出平均亮度作為特徵量。
圖2係表示附著有焦炭粉之粒徑35 mm以上之塊焦炭之平均亮度與粉率之關係的曲線圖。圖2之縱軸係附著於塊焦炭之焦炭粉之粉率(質量%)之實測值。橫軸係拍攝附著有焦炭粉之塊焦炭而獲得之圖像資料之平均亮度。使用網眼35 mm之篩對焦炭進行篩濾而準備粒徑35 mm以上之塊焦炭。附著於塊焦炭表面之焦炭粉之粉率，係使塊焦炭於120〜200℃下乾燥4小時以上直至成為恆量之後，使用網眼5 mm之篩進行篩濾，依篩濾前後之塊焦炭之質量差相對於篩濾前之質量之比例而算出。該方法係利用乾燥狀態下附著粉發生剝離之方法。附著有粉之塊焦炭之圖像資料中之平均亮度係藉由對既定照明下、由數位相機拍攝獲得之圖像資料中之各像素之亮度(0〜255)進行算術平均而算出。
如圖2所示，觀察到附著於塊焦炭之焦炭粉之粉率與塊焦炭之圖像資料中之平均亮度存在高關聯性，表示關聯性強弱之貢獻率(R2 )為0.67。即，可知附著於塊焦炭之焦炭粉之粉率與塊焦炭之圖像資料中之平均亮度的關聯性較強。
由算出部算出之平均亮度係藉由轉換部轉換成附著粉之粉率。轉換部中，預先記憶表示圖2所示之附著於焦炭表面之焦炭粉之粉率與平均亮度之對應關係的回歸式，轉換部係使用該回歸式將由算出部算出之平均亮度轉換成附著於焦炭20表面之焦炭粉之粉率。
攝像裝置12於經過預先規定之時間之後，再次拍攝焦炭20而製作圖像資料。預先規定之時間例如可根據攝像裝置12拍攝之焦炭20之攝像範圍與輸送器26之搬送速度而定。即，可將預先規定之時間設為將輸送器26之搬送方向上之攝像範圍之長度除以輸送器26之搬送速度所算出之時間。藉此，攝像裝置12可相對於輸送器26之搬送方向無間隙地拍攝焦炭20。攝像裝置12較佳為自相對於輸送器26之搬送方向垂直之方向拍攝焦炭20。
將由攝像裝置12製作之圖像資料再次輸出至運算裝置16，且於該運算裝置16中，算出附著於焦炭20之焦炭粉之粉率。本實施形態之粒度分佈測定裝置10係藉由反覆執行上述處理，而可於產線上測定附著於由輸送器26搬送之焦炭20表面之焦炭粉之粉率，即粒徑5 mm以下之焦炭粉之粉率(以下，有時記載為「焦炭之粉率」)，藉由該測定，可掌握裝入至高爐30之焦炭之粒徑5 mm以下之焦炭粉之粉率。粒徑5 mm以下之焦炭粉之粉率係表示粒徑5 mm以下之焦炭粉相對於焦炭總質量之質量比例，其可謂焦炭中之粒徑5 mm以下之粒度與粒徑超過5 mm之粒度的粒度分佈。即，本實施形態之粒徑5 mm以下之焦炭粉之粉率係自焦炭之粒度分佈求出之指標的一例。
高爐30中，自爐頂部交替裝入焦炭20與燒結礦等鐵原料，自爐下部之風口吹入熱風而使焦炭20燃燒，利用所產生之含CO之還原性氣體將氧化鐵還原而製造生鐵。為了維持高爐30之穩定操作，重要的是確保高爐內之透氣性，使自爐下部之風口吹入之高溫氣流穩定化。然而，若裝入至高爐30之焦炭20之粉率變高，則焦炭粉進入至焦炭間之空隙，空隙率降低而導致爐內之透氣性惡化。若爐內之透氣性惡化，則爐內之氣流紊亂，爐內之壓力平衡崩壞，從而高爐操作變得不穩定。
圖3係表示4小時內之焦炭之粉率變化與爐內透氣指數之關係的曲線圖。圖3之橫軸係4小時內之粒徑5 mm以下之焦炭粉率之變化量(質量%)，例如，橫軸之「-0.5」表示焦炭粉率在4小時內減少了0.5質量%。即，橫軸之粉率之變化量係自當前之焦炭粉率減去4小時前之焦炭粉率所得之值。所謂當前之焦炭粉率係指逐次測定剛剛1小時前裝入至高爐之焦炭之各焦批之粉率，取其平均作為焦批之平均值，且將剛剛1小時前各焦批之平均值進而平均所得之值。例如，於1小時內將4焦批之焦炭裝入至高爐之情況下，可將過去4焦批之焦炭粉率之平均值作為當前之焦炭粉率，亦可將其等之移動平均值作為當前之焦炭粉率。橫軸之粉率之變化量係每1小時實施該操作，自當前之焦炭粉率減去4小時前之焦炭粉率所得之值。
圖3之縱軸係當前之爐內透氣指數，該爐內透氣指數較大係表示爐內透氣性之圓周方向之偏差較大。所謂爐內透氣指數係根據高爐內之圓周方向上之溫度偏差而評估高爐內之氣流偏差之指數，於圖3之例中係藉由在高爐之距爐料線下方約5 m之高度處等間隔地設置於高爐圓周方向之7根溫度計，測定高爐內周邊部之氣體溫度所得之值的標準偏差值的數值。爐內透氣指數120係使用作為高爐操作中之透氣性之管理值的值，若爐內透氣指數超過120，則爐內之壓力平衡崩壞而導致高爐操作不穩定。因此，必需將爐內透氣指數控制為120以下。
圖3之曲線表示4小時前之爐內透氣指數為120以下之情況下，其後之4小時內不變更高爐操作條件之情況下之爐內透氣指數之測定值。如圖3所示，若4小時內焦炭之粉率增加0.5質量%以上，則爐內透氣指數超過120之可能性變高。因此，本實施形態之高爐操作方法中，於裝入至高爐之焦炭之粉率之1小時之平均值在4小時以內上升了0.5質量%以上之情況下，使自風口送出之熱風之送風量例如減少5%以上。藉此，即便粒徑5 mm以下之焦炭粉增加而爐內之透氣性惡化，亦可藉由使風口之送風量減少而減少爐內之氣流紊亂，從而可抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。
根據裝入至高爐之原料不同，存在焦炭粉之粉率始終超出閾值的情況，故需對應於裝入至高爐之原料之狀況而使閾值變化。因此，於根據特定之粉率閾值進行之管理中，難以防止爐內之壓力平衡大規模崩壞。此外，若著眼於裝入之焦炭粉之粉率之變化易使爐內之壓力平衡崩壞之現象，則可謂較佳為根據表示焦炭粉之粉率變化之粉率變化量進行管理，而並非根據特定之粉率閾值進行管理。
4小時以內之焦炭粉率之增加量0.5質量%係固定時間內之預先規定之變化量之第1閾值的一例。進而，風口之送風量之減少係風口之送風量之調整的一例。送風量之減少亦可分數次進行。於分數次減少送風量之情況下，只要使送風量之減少量於1小時以內之合計為5%以上即可。若1小時以內送風量之合計減少量未滿5%，則無法獲得減少爐內之氣流紊亂之效果。另一方面，若1小時以內之送風量之合計減少量過多，則導致高爐操作發生變動。因此，1小時以內之送風量之合計減少量較佳為5%以上且15%以下，更佳為5%以上且10%以下。
於使風口之送風量減少5%以上之後，在焦炭粉率之1小時之平均值並未降低且在2小時以內上升了0.5質量%以上時，較佳為使風口之送風量進而減少5%以上。藉此，即便因粒徑5 mm以下之焦炭粉進一步增加而導致爐內之透氣性進一步惡化，亦可藉由使風口之送風量減少而減少爐內之氣流紊亂，從而可進一步抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。
針對爐內透氣性之惡化，通常有如下對策，即，增加爐內作為間隔件發揮功能之焦炭之裝入量、或減少相對於焦炭裝入量之鐵礦石原料之裝入量以提高原料之焦炭比。然而，若提高焦炭比，則CO2 之排出量增加並且生鐵之生產量亦降低。本實施形態之高爐操作方法中，逐次測定搬送至高爐30之焦炭之粒度分佈，且根據自粒度分佈求出之指標而調整送風量。如此，藉由在不提高原料之焦炭比之下調整自風口吹入之送風量來應對，可抑制CO2 排出量之增加及生鐵之生產量降低，並且可抑制因透氣性惡化引起爐內之壓力平衡崩壞從而導致高爐操作變得不穩定。
另一方面，於焦炭粉率之1小時之平均值在4小時以內上升了1.0質量%以上之情況下，爐內之透氣性大幅惡化，故僅調整風口之送風量仍難以應對。因此，於焦炭粉率之增加量較大之情況下，較佳為調整風口之送風量並且亦調整焦炭比。所謂焦炭比係指用以製造1噸熔鐵之焦炭量(kg)，其單位為kg/t-pig。
於如上所述般使送風量減少了5%以上之狀態下，焦炭粉率之1小時之平均值在4小時以內增加了1.0質量%以上的情況下，較佳為除了減少送風量外亦提高原料之焦炭比。具體而言，於還原材比未超過600 kg/t-pig(用以製造1噸熔鐵之還原材量(kg))之範圍使焦炭比增加20 kg/t-pig以上。例如，於吹入50〜200 kg/t-pig之微粉炭之狀態下，焦炭比為360 kg/t-pig以下的情況下，將焦炭比提高至380 kg/t-pig，於焦炭比大於360 kg/t-pig且未滿400 kg/t-pig的情況下，將焦炭比提高至400 kg/t-pig。於焦炭比已為400 kg/t-pig以上的情況下，不再提高焦炭比。
於針對焦炭粉率之上升而減少風口之送風量並且提高焦炭比之情況下，預先設定2個閾值，即，4小時以內之焦炭粉率之增加量0.5質量%、及絕對值大於該值之絕對值的焦炭粉率之增加量1.0質量%。並且，於4小時以內之焦炭粉率之增加量為0.5質量%以上且未滿1.0質量%的情況下，不改變焦炭比而減少風口之送風量。於4小時以內之焦炭粉率之增加量為1.0質量%以上的情況下，不改變送風量而提高焦炭比。藉此，即便焦炭粉率之1小時之平均值在4小時以內大幅增加1.0質量%，認為爐內之透氣性嚴重惡化的情況下，亦可抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。4小時以內之焦炭粉率之增加量1.0質量%係固定時間內之預先設定之變化量之第2閾值的一例。進而，提高焦炭比係焦炭比調整之一例。上述例中，說明了藉由減少風口之送風量並且增加焦炭比來應對焦炭粉率之上升，但並不限於此，可僅藉由減少送風量來應對，亦可僅藉由增加焦炭比來應對。即，本實施形態之高爐操作方法中，係根據自粒度分佈算出之指標而調整送風量及焦炭比之至少一者。藉此，可減少爐內之氣流紊亂，可抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞，從而可實現高爐操作之穩定化。
於風口之送風量之減少量合計成為15%以上、或風量比成為1.2以下之情況下，較佳為中止使用粒度分佈測定裝置10控制送風量。於送風量之減少量合計成為15%以上、或風量比成為1.2以下之情形下，其原因並非由粒徑5 mm以下之焦炭粉所導致之透氣性惡化，而是很有可能產生了其他問題。因此，若使用粒度分佈測定裝置10控制送風量，反而有使爐況惡化之虞。因此，於送風量之減少量合計成為15%以上、或風量比成為1.2以下之情況下，較佳為中止使用粒度分佈測定裝置10控制送風量。此處，風量比係根據風量比＝風口之送風量[Nm3 /min]/高爐容積[m3 ]而算出之值。
於減少風口之送風量之情況下，自使送風量減少起經過4小時之後，焦炭粉率之1小時之平均值相較使送風量減少時降低時，較佳為恢復成使風口之送風量減少前之送風量。本實施形態中，較佳為於使風口之送風量減少5%之情況下使風口之送風量增加5%，於使風口之送風量減少10%之情況下(實施兩次減少5%之操作)使風口之送風量增加10%，而使送風量恢復成原先之送風量。
自使風口之送風量減少起經過4小時後，爐內之氣流穩定化。因此，較佳為於自使風口之送風量減少起經過4小時後焦炭粉率之1小時之平均值不增加而該粉率之平均值降低的情況下，恢復成使風口之送風量減少前之送風量。藉由在使送風量減少起經過4小時後將風口之送風量復原，可將風口之送風量恢復成原先之送風量，而不導致爐內之壓力平衡大規模崩壞。
同樣地，自提高焦炭比起經過4小時後，爐內之氣流穩定化，故亦可於自提高焦炭比起經過4小時後焦炭粉率之1小時之平均值並未較提高焦炭比時之粉率增加，而該粉率之平均值降低的情況下，恢復成提高焦炭比前之焦炭比。如此，藉由在自提高焦炭比起經過4小時後將焦炭比復原，可將焦炭比恢復成原先之焦炭比，而不導致爐內之壓力平衡大規模崩壞。
本實施形態之高爐操作方法中，示出使用焦炭粉率作為自粒度分佈求出之指標之例，但並不限於此。例如，作為自粒度分佈求出之指標，亦可使用高爐內之焦炭填充層之空隙率(以下，記載為「焦炭之空隙率」)。焦炭之空隙率可使用由粒度分佈測定裝置10測定出之裝入至高爐之焦炭細粒之粒度分佈、例如由雷射測距儀逐次測定之焦炭粗粒之粒度分佈、及非專利文獻1中記載之佐藤田口之模型而算出。根據上述模型，空隙率ε可由下述數式(1)算出。
[數1]
Figure 02_image001
...數式(1)
上述數式(1)中，a、b、c、d為參數，係根據粒子之種類由實驗決定之值。例如，於焦炭之情況下，a＝0.153，b＝0.418，c＝0.01225，d＝0.416。DP 係調和平均粒徑，lSP 係由下述數式(2)、數式(3)、及數式(4)定義之值。
[數2]
Figure 02_image003
...數式(2)
[數3]
Figure 02_image005
...數式(3)
Figure 109137528-A0305-02-0015-1
數式(3)、(4)中，Di為各粒度之中心直徑，Wi為各粒度之篩下質量比率。由數式(3)定義之IP係表示粒度分佈之分散之量，由數式(4)定義之Is係表示比表面積之分散之量，可根據自圖像提取之特徵量而算出。亦可將以此方式求出之空隙率用作為本實施形態之高爐操作方法之自粒度分佈求出之指標。
圖4係表示4小時內之空隙率之變化量與透氣性指數之關係的曲線圖。圖4之橫軸係4小時內之空隙率之變化量(體積%)，例如，橫軸之「-5」表示4小時內空隙率降低了5體積%。即，橫軸之空隙率變化量係自當前之空隙率減去4小時前之空隙率所得之值。所謂當前之空隙率係逐次求出剛剛1小時前裝入至高爐之焦炭之各焦批之空隙率，取其平均作為焦批之平均值，且將剛剛1小時前各焦批之平均值進而平均所得之值。例如，於1小時內將4焦批之焦炭裝入至高爐之情況下，可將過去4焦批之焦炭空隙率之平均值作為當前之空隙率，亦可將其等之移動平均值作為當前之空隙率。橫軸之空隙率之變化量係每1小時實施該操作，自當前之空隙率減去4小時前之空隙率所得之值。
圖4之縱軸係當前之爐內透氣指數，該爐內透氣指數較大係表示爐內透氣性之圓周方向之偏差較大。爐內透氣指數之含義及測定方法與圖3之縱軸所示之爐內透氣指數相同。
圖4之曲線表示4小時前之爐內透氣指數為120以下之情況下，其後之4小時內不變更高爐操作條件之情況下爐內透氣指數之測定值。如圖4所示，若4小時內空隙率之變化量成為-5體積%以下，則爐內透氣指數超過120之可能性變高。因此，於以空隙率為指標之實施形態之高爐操作方法中，自裝入至高爐之焦炭求出之空隙率之1小時之平均值之變化量在4小時以內成為-5體積%以下的情況下，使風口之送風量減少5%以上。藉此，即便空隙率降低而導致爐內之透氣性惡化，亦可藉由減少風口之送風量而減少爐內之氣流紊亂，從而可抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。該4小時以內之空隙率之變化量-5體積%係固定時間內之預先設定之變化量之第1閾值的另一例。風口之送風量之減少可以1次進行，亦可分數次進行。
根據裝入至高爐之原料不同，存在空隙率始終超出閾值的情況，故需對應於裝入至高爐之原料之狀況而使閾值變化。因此，於根據空隙率之特定閾值進行之管理中，難以防止爐內之壓力平衡大規模崩壞。此外，若著眼於空隙率之變動易使爐內之壓力平衡崩壞此現象，則可謂較佳為根據空隙率之變化量進行管理，而並非根據特定之空隙率之閾值進行管理。
於使風口之送風量減少5%以上之後，在空隙率之1小時之平均值未上升的情況下在2小時以內變化-5體積%以下時，較佳為使風口之送風量進一步減少5%以上。藉此，即便因空隙率進一步降低而導致爐內之透氣性進而惡化，亦可藉由減少風口之送風量而減少爐內之氣流紊亂，從而可進一步抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。
另一方面，於空隙率之1小時之平均值之變化量在4小時以內成為-10體積%以下的情況下，爐內之透氣性嚴重惡化，故僅藉由調整風口之送風量難以應對。因此，於空隙率之降低量較大之情況下，較佳為調整風口之送風量並且亦調整焦炭比。於如上所述般使送風量減少5%以上之狀態下，空隙率之1小時之平均值之變化量在4小時以內成為-10體積%以下時，較佳為除了減少送風量外亦提高原料之焦炭比。具體而言，於還原材比不超出600 kg/t-pig(熔鐵kg/噸)之範圍內，使焦炭比增加20 kg/t-pig以上。例如，於吹入50〜200 kg/t-pig之微粉炭之狀態下，焦炭比為360 kg/t-pig以下的情況下，將焦炭比提高至380 kg/t-pig，於焦炭比大於360 kg/t-pig且未滿400 kg/t-pig的情況下，將焦炭比提高至400 kg/t-pig。於焦炭比已為400 kg/t-pig以上的情況下，不再提高焦炭比。
於針對空隙率之降低而減少風口之送風量並且提高焦炭比之情況下，預先設定2個閾值，即，4小時以內之空隙率之變化量-5體積%、及絕對值大於該值之絕對值的該空隙率之變化量-10體積%。並且，於4小時以內之空隙率之變化量大於-10體積%且為-5體積%以下的情況下，不改變焦炭比而使風口之送風量減少，於4小時以內之空隙率之變化量成為-10體積%以下的情況下，不減少送風量而提高焦炭比。藉此，即便於空隙率之1小時之平均值之變化量在4小時以內成為-10體積%以下，認為爐內之透氣性嚴重惡化的情況下，亦可抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。4小時以內之空隙率之變化量-10體積%係固定時間內之預先設定之變化量之第2閾值的另一例。上述例中說明了藉由減少風口之送風量並且增加焦炭比來應對空隙率之降低，但並不限於此，可僅藉由減少送風量來應對，亦可僅藉由增加焦炭比來應對。
於減少風口之送風量之情況下，自使送風量減少起經過4小時之後，空隙率之1小時之平均值相較減少送風量時上升時，較佳為恢復成使風口之送風量減少前之送風量。於使風口之送風量減少了5%之情況下使風口之送風量增加5%增加，於使風口之送風量減少了10%之情況下(實施兩次減少5%之操作)使風口之送風量增加10%，以此使送風量恢復成原先之送風量。
自使風口之送風量減少起經過4小時後，爐內之氣流穩定化。因此，較佳為於自使風口之送風量減少起經過4小時後空隙率之1小時之平均值不降低、而該空隙率之平均值上升的情況下，恢復成使風口之送風量減少前之送風量。藉由在使送風量減少起經過4小時後將風口之送風量復原，可將風口之送風量恢復成原先之送風量，而不會導致爐內之壓力平衡大規模崩壞。
同樣地，在提高焦炭比起經過4小時後，爐內之氣流穩定化，故亦可於在提高焦炭比起經過4小時後空隙率之1小時之平均值並未較提高焦炭比時之空隙率降低，而該空隙率之平均值上升的情況下，恢復成提高焦炭比前之焦炭比。如此，藉由在提高焦炭比起經過4小時後將焦炭比復原，可將焦炭比恢復成原先之焦炭比，而不會導致爐內之壓力平衡大規模崩壞。
以上，作為自粒度分佈求出之指標之例，說明了使用焦炭粉之粉率之例、及使用空隙率之例。任一情況下，固定時間內之作為指標之值之變化量均係自當前之指標值減去固定時間前之指標值所得的值。於將焦炭粉率作為指標之情況下，焦炭粉率增加之情形對高爐操作而言欠佳，於將空隙率作為指標之情況下，空隙率減少之情形對高爐操作而言欠佳。因此，於將焦炭粉率作為指標之情況下，較佳為設定正值作為第1或第2閾值，且於變化量為該閾值以上之情況下，調整送風量或焦炭比。另一方面，於將空隙率作為指標之情況下，較佳為設定負值作為第1或第2閾值，且於變化量為該閾值以下之情況下，調整送風量或焦炭比。 [實施例1]
對實施本實施形態之高爐操作方法之實施例1進行說明。實施例1之高爐操作方法中，使用焦炭粉率作為自粒度分佈求出之指標。使用輸送器將經網眼35 mm之篩所篩濾後之焦炭搬送至高爐之焦炭貯槽，並且使用粒度分佈測定裝置10於產線上測定所搬送之焦炭之粉率。將焦炭自焦炭貯槽以4焦批/小時裝入至高爐。求出所測定出之各焦批之焦炭粉率之平均值，且取4焦批之平均作為焦炭之粉率。使用該焦炭之粉率來控制風口之送風量及焦炭比。
關於風口之送風量之控制，於焦炭粉率在4小時以內上升0.5質量%之情況下使風口之送風量減少5%，進而於該粉率在2小時以內上升0.5質量%以上之情況下使風口之送風量減少5%。關於焦炭比之控制，於焦炭粉率在4小時以內上升1.0質量%以上之情況下、且焦炭比為360 kg/t-pig以下之情況下，將焦炭比提高至380 kg/t-pig，於焦炭比大於360 kg/t-pig且未滿400 kg/t-pig之情況下，將焦炭比提高至400 kg/t-pig。於焦炭比為400 kg/t-pig以上之情況下，不再提高焦炭比。
於減少風口之送風量之情況下，自使送風量減少起經過4小時後焦炭之粉率相較使送風量減少時之粉率降低時，恢復成使風口之送風量減少前之送風量。進而，自提高焦炭比起經過4小時後，焦炭之粉率相較提高焦炭比時之粉率降低時，恢復成提高焦炭比前之焦炭比。
圖5係表示焦炭之粉率變動之一例之曲線圖。圖5中，橫軸為時間(天)，縱軸為粒徑5 mm以下之焦炭之粉率(質量%)。圖5所示之□表示使風口之送風量減少了5%，〇表示已使焦炭比增加。另一方面，△表示已恢復成變更送風量或焦炭比之前。
圖6係表示焦炭之粉率(a)、風口之送風量(b)及高爐之上部壓降(c)之變動之一例的曲線圖。圖6中，橫軸為時間(h)，圖6(a)之縱軸為粒徑5 mm以下之焦炭之粉率(質量%)，圖6(b)之縱軸為送風量(Nm3 /min)，圖6(c)之縱軸為上部壓降(kPa)。此處，所謂上部壓降係爐頂部之壓力與壓力計之壓力的差壓(kPa)，該壓力計設置於爐內之距爐料線之下部約10 m。
如圖6(a)所示，由粒度分佈測定裝置10測定出之焦炭粉率於6.0 h後開始上升，於8.5 h之時間點檢測出1小時之粉率之平均值在4 h以內上升了0.5質量%，故使送風量減少5%(圖6(a)之□)。若粒徑5 mm以下之粉率之1小時之平均值在4小時以內上升0.5質量%，則爐內之透氣性惡化而上部壓降變大，但如圖6(c)所示上部壓降並未變大。由此確認，藉由使送風量減少5%，即便焦炭粉率之1小時之平均值在4小時以內上升了0.5質量%，上部壓降亦不變大，可抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。
進而，使風口之送風量減少5%之後，經過4小時後焦炭之粉率相較使送風量減少時降低，故使風口之送風量增加5%而使送風量恢復成變更前之送風量(圖6(a)之△)。使送風量減少5%來應對焦炭粉率之1小時之平均值在4小時以內上升0.5質量%、爐內之透氣性惡化，因此，若使送風量增加5%，則有上部壓降指數會相應地變大之虞，但如圖6(c)所示上部壓降指數並未變大。由此確認，藉由將使風口之送風量復原之時期設為自使送風量減少起經過4小時後，而使爐內之壓力平衡穩定化，即便將風口之送風量復原，上部壓降指數亦不致變大，可抑制爐內之壓力平衡大規模崩壞。
為了確認實施例1之高爐操作方法之效果，於同一高爐中，在應用送風量及焦炭比之控制之前的2個月期間(比較例1)、與應用送風量及焦炭比之控制之後的2個月期間(實施例1)，研究焦炭比與上部壓降之關係。圖7係表示焦炭比與上部壓降之關係之曲線圖。圖7之橫軸為焦炭比(kg/t-pig)，縱軸為上部壓降(kPa)。比較例1之期間的焦炭之平均強度DI(150/15)為82.8，平均粒徑為42.7 mm，平均粉率為0.6%。實施例1之期間的焦炭之平均強度DI(150/15)為82.7，平均粒徑為42.8 mm，平均粉率為0.7%。如此，焦炭之平均性狀係於比較例1之期間及實施例1之期間大致相同。
如圖7所示，實施例1之曲線之近似直線係低於比較例1之曲線之近似直線，實施例1之曲線之近似直線係表示基於實施例1之高爐操作方法測定焦炭之粉率、並基於該粉率進行送風量及焦炭比之調整時的上部壓降相對於焦炭比之關係，比較例1中則未進行送風量及焦炭比之調整。根據該結果而確認到，藉由應用實施例1之高爐操作方法可抑制上部壓降之上升。由於因爐內透氣性惡化將導致上部壓降上升，故可以確認到，藉由應用實施例1之高爐操作方法可抑制爐內透氣性之惡化，藉此可實現高爐操作之穩定化。 [實施例2]
其次，對實施本實施形態之高爐操作方法之實施例2進行說明。實施例2之高爐操作方法中，使用空隙率作為自粒度分佈求出之指標。使用輸送器將經網眼35 mm之篩所篩濾後之焦炭搬送至高爐之焦炭貯槽，並且利用專利文獻2中記載之方法，於產線上測定所搬送之焦炭之細粒之粒度分佈與粗粒之粒度分佈，求出焦炭之空隙率。將焦炭自焦炭貯槽以4焦批/小時裝入至高爐。求出所測定出之各焦批之焦炭之空隙率之平均值，且取4焦批之平均作為焦炭之空隙率。使用該焦炭之空隙率控制風口之送風量及焦炭比。
關於風口之送風量之控制，於空隙率之1小時之平均值之變化量在4小時以內成為-5體積%以下的情況下使風口之送風量減少5%，進而於該空隙率之1小時之平均值之變化量在2小時以內成為-5體積%以下的情況下使風口之送風量減少5%。關於焦炭比之控制，於空隙率之1小時之平均值之變化量在4小時以內成為-10體積%以下之情況下、且焦炭比為360 kg/t-pig以下之情況下，將焦炭比提高至380 kg/t-pig，於焦炭比大於360 kg/t-pig且未滿400 kg/t-pig之情況下，將焦炭比提高至400 kg/t-pig。於焦炭比為400 kg/t-pig以上之情況下，不再提高焦炭比。
於減少風口之送風量之情況下，自使送風量減少起經過4小時後空隙率相較使送風量減少時之空隙率增加時，恢復成使風口之送風量減少前之送風量。進而，自提高焦炭比起經過4小時後，空隙率相較提高焦炭比時之空隙率上升時，恢復成提高焦炭比前之焦炭比。
為了確認實施例2之高爐操作方法之效果，於同一高爐中，在應用送風量及焦炭比之控制之前的2個月期間(比較例2)、與應用送風量及焦炭比之控制之後之2個月期間(實施例2)，研究焦炭比與上部壓降之關係。
圖8係表示焦炭比與上部壓降之關係之曲線圖。圖8之橫軸為焦炭比(kg/t-pig)，縱軸為上部壓降(kPa)。比較例2之期間的焦炭之平均強度DI(150/15)為83.0，平均粒徑為44.0 mm，平均空隙率為48.3%。實施例2之期間的焦炭之平均強度DI(150/15)為82.9，平均粒徑為43.8 mm，平均空隙率為48.2%。如此，焦炭之平均性狀於比較例2之期間及實施例2之期間幾乎相同。
如圖8所示，實施例2之曲線之近似直線低於比較例2之曲線之近似直線，實施例2之曲線之近似直線表示基於實施例2之高爐操作方法求出空隙率、並基於該空隙率進行送風量及焦炭比之調整時的上部壓降相對於焦炭比之關係，比較例2中未進行送風量及焦炭比之調整。根據該結果而確認到，藉由應用實施例2之高爐操作方法可抑制上部壓降之上升。由於因爐內透氣性惡化將導致上部壓降上升，故可以確認到，藉由應用實施例2之高爐操作方法而可抑制爐內透氣性之惡化，藉此可實現高爐操作之穩定化。
10:粒度分佈測定裝置 12:攝像裝置 14:照明裝置 16:運算裝置 20:焦炭 22:漏斗 24:篩 26:輸送器 30:高爐
圖1係表示粒度分佈測定裝置10與其周邊構成之一例之示意圖。 圖2係表示附著有焦炭粉之粒徑35 mm以上之塊焦炭之平均亮度與粉率之關係的曲線圖。 圖3係表示4小時內之焦炭之粉率變化與爐內透氣指數之關係的曲線圖。 圖4係表示4小時內之空隙率之變化量與透氣性指數之關係的曲線圖。 圖5係表示焦炭之粉率變動之一例之曲線圖。 圖6係表示焦炭之粉率(a)、風口之送風量(b)及高爐之上部壓降(c)之變動之一例的曲線圖。 圖7係表示焦炭比與上部壓降之關係之曲線圖。 圖8係表示焦炭比與上部壓降之關係之曲線圖。
10:粒度分佈測定裝置
12:攝像裝置
14:照明裝置
16:運算裝置
20:焦炭
22:漏斗
24:篩
26:輸送器
30:高爐

Claims (5)

  1. 一種高爐操作方法，其係自設置於爐下部之風口進行送風而操作高爐者，其中，逐次測定搬送至上述高爐之焦炭之粒度分佈，根據自上述粒度分佈求出之指標而調整送風量，針對上述指標之固定時間內之變化量預先設定第1閾值，當上述第1閾值為正值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為預先設定之第1閾值以上的情況，減少上述送風量，當上述第1閾值為負值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為預先設定之第1閾值以下的情況，減少上述送風量。
  2. 一種高爐操作方法，其係自設置於爐下部之風口進行送風而操作高爐者，其中，逐次測定搬送至上述高爐之焦炭之粒度分佈，根據自上述粒度分佈求出之指標而調整焦炭比，針對上述指標之固定時間內之變化量預先設定第2閾值，當上述第2閾值為正值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為預先設定之第2閾值以上的情況，提高上述焦炭比，當上述第2閾值為負值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為預先設定之第2閾值以下的情況，提高上述焦炭比。
  3. 一種高爐操作方法，其係自設置於爐下部之風口進行送風而操作高爐者，其中，逐次測定搬送至上述高爐之焦炭之粒度分佈，並根據自上述粒度分佈 求出之指標，針對上述指標之固定時間內之變化量預先設定第1閾值、及絕對值大於上述第1閾值之絕對值的第2閾值，當上述第1閾值及上述第2閾值為正值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為上述第1閾值以上且未滿上述第2閾值的情況，減少送風量，如在上述指標之固定時間內之變化量為上述第2閾值以上的情況，提高焦炭比，當上述第1閾值及上述第2閾值為負值時，如在上述指標之固定時間內之變化量為上述第1閾值以下且大於上述第2閾值的情況，減少上述送風量，如在上述指標之固定時間內之變化量為上述第2閾值以下的情況，提高上述焦炭比。
  4. 如請求項1至3中任一項之高爐操作方法，其中，上述指標係上述焦炭中所含之粒徑5mm以下之焦炭粉之粉率。
  5. 如請求項1至3中任一項之高爐操作方法，其中，上述指標係焦炭填充層之空隙率。
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