(57)【要約】【課題】炉内ガスの吹抜けを防止しつつ、極力、短時間でかつ安定的に減尺操業を行うことができる減尺操業法を提供する。【解決手段】高炉の減尺操業法において、減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点で、送風量に係る管理指標の閾値を変更し、炉内ガスの吹抜けを防止しつつ、送風量を高位に確保することを特徴とする高炉の減尺操業法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の減尺操業法において、減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点で、送風量に係る操業管理指標の閾値を変更し、炉内ガスの吹抜けを防止しつつ、送風流量を高位に確保することを特徴とする高炉の減尺操業法。
【請求項２】
前記管理指標が、下記（１）式で定義する指標であることを特徴とする請求項１に記載の高炉の減尺操業法。
Ｆ＝装入物荷重（ｋｇ／ｍ2）／吹上げガス圧（ｋｇ／ｍ2）      ・・・（１）
ただし、装入物荷重（ｋｇ／ｍ2）＝Ｌ×Ｓ×ρ×γ
吹上げガス圧（ｋｇ／ｍ2）＝ΔＰin×Ｓ
Ｌ：充填層高さ（ｍ）
Ｓ：炉内平均断面積（ｍ2）
ρ：装入物嵩密度（ｔ／ｍ3）
γ：装入物圧縮率（―）
ΔＰin：炉内圧損（ｋｇ／ｍ2）
【請求項３】
前記Ｆ値に閾値を設定し、Ｆ値を閾値以上に維持することを特徴とする請求項２に記載の高炉の減尺操業法。
【請求項４】
前記閾値が、減尺開始から休風まで、３．０であることを特徴とする請求項３に記載の高炉の減尺操業法。
【請求項５】
前記閾値を、減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点で変更することを特徴とする請求項２に記載の高炉の減尺操業法。
【請求項６】
前記閾値が、（ｉ）減尺開始から、減尺レベルが融着帯頂層を通過するまでは、３．０で、（ii）減尺レベルが融着帯を通過した後は、２．５であることを特徴とする請求項５に記載の高炉の減尺操業法。
【請求項７】
前記減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点を、炉内還元ガスの利用率の変化に基づいて判断することを特徴とする請求項５又は６に記載の高炉の減尺操業法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の定期点検や、補修等のために装入物レベルを下げる減尺操業に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高炉の定期点検や、補修等のために、装入物レベルを下げる減尺操業が行われている。減尺操業においては、装入物の装入レベルの降下とともに、炉内充填層の自重が減少して、通気抵抗が減少するので、この減少に合せ、羽口からの送風量を調整するが、通気抵抗と送風量の均衡が崩れて、大量のガスが瞬時に炉頂に抜けるという吹抜け現象が起きることがある。
【０００３】
吹抜けは、通常の高炉操業においても生じることがあり、従来から、吹抜け防止策として、羽口からの送風量を調整することが行われてきた。減尺操業においても、基本的には同じ防止策を採用するが、操業自体、通常操業と異なることから、操業態様の相違を踏まえた種々の減尺操業法が提案されている（特許文献１〜５、参照）。
【０００４】
定期点検や、補修等が終了した後は、速やかに、通常操業に復帰しなければならないが、減尺操業が長期化すると、炉体から熱が放散して溶銑温度が低下し、通常操業に復帰するまでの期間が長期化する。
【０００５】
従来の減尺操業法は、特に、吹き抜け防止を優先し低送風流量で操業を行うため、吹抜け防止の点で有効であるが、減尺操業が長期化し、炉体からの熱の放散が増大して、溶銑温度が低下し易いといったデメリットがある。
【０００６】
また、近年、減尺操業においては、高炉の稼働率向上の点から、通常操業へ速やかに復帰できる操業方法が求められている。特許文献６には、溶銑温度の推定精度に優れ、休風後の円滑な立ち上げを確実に行うことができる高炉の減尺休風操業方法が開示されているが、該方法も、減尺操業の長期化による溶銑温度の低下の抑制を考慮するものではない。
【０００７】
減尺操業においては、高炉の稼働率向上の点から、吹抜けを防止しつつ、炉体からの熱の放散による、溶銑温度の低下の抑制を図り、減尺操業終了後は、通常操業へ速やかに復帰できる操業方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５６−１１６８０６号公報
【特許文献２】特開平０２−２８２４０８号公報
【特許文献３】特開２００１−０７３０１４号公報
【特許文献４】特開２００１−０７３０１５号公報
【特許文献５】特開２００７−２５４８９７号公報
【特許文献６】特開２００７−０７７４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記要望を踏まえ、炉内ガスの吹抜けを防止しつつ、極力、短時間でかつ安定的に減尺操業を行うことを課題とし、該課題を解決する減尺操業法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
減尺操業においては、吹抜けを防止するため、減尺レベルの降下に合わせ、送風流量を、順次、低減しなければならない。特許文献６記載の方法では、操業管理指標ΔＰ／Ｗｓの値に、一定の上限（閾値）を設定して、送風流量を管理するが、本発明者らは、減尺レベルが融着帯頂層を通過する前後で、操業管理指標の閾値を大きく変更することが可能であることを見いだした。
【００１１】
即ち、吹抜けは、炉内装入物が、炉内ガスの吹き上げにより流動化する現象であるので、減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点で、特に、送風量に係る操業管理指標の閾値を変更して、羽口からの送風量を、炉内装入物が、炉内ガスの吹き上げにより流動化しない範囲に調整すれば、操業管理指標の閾値を一定値とする場合に較べて、相対的に高位の送風量を維持することが可能であることを見いだした。
【００１２】
さらに、本発明者らは、炉内装入物の流動性に着目し、該流動性を、下記（１）式で指標化すれば、送風量の調整を適確に行うための管理指標として採用し得ることを見いだした。
Ｆ＝装入物荷重（ｋｇ／ｍ2）／吹上げガス圧（ｋｇ／ｍ2）      ・・・（１）
【００１３】
即ち、Ｆ値に閾値を設定し、Ｆ値の閾値を、炉内装入物が融着帯通過前後で変更して、閾値以上になるように送風量を調整すれば、
（ｉ）減尺後期の操業においても、吹抜けを生じることなく、高位の送風量を維持することができ、その結果、
（ii）操業時間を短縮でき、炉体からの熱の放散を抑制できるので、溶銑温度の低下を防ぐことができる、
ことを見いだした。
【００１４】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００１５】
（１）高炉の減尺操業法において、減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点で、送風量に係る操業管理指標の閾値を変更し、炉内ガスの吹抜けを防止しつつ、送風流量を高位に確保することを特徴とする高炉の減尺操業法。
【００１６】
（２）前記管理指標が、下記（１）式で定義する指標であることを特徴とする前記（１）に記載の高炉の減尺操業法。
Ｆ＝装入物荷重（ｋｇ／ｍ2）／吹上げガス圧（ｋｇ／ｍ2）      ・・・（１）
ただし、装入物荷重（ｋｇ／ｍ2）＝Ｌ×Ｓ×ρ×γ
吹上げガス圧（ｋｇ／ｍ2）＝ΔＰin×Ｓ
Ｌ：充填層高さ（ｍ）
Ｓ：炉内平均断面積（ｍ2）
ρ：装入物嵩密度（ｔ／ｍ3）
γ：装入物圧縮率（―）
ΔＰin：炉内圧損（ｋｇ／ｍ2）
【００１７】
（３）前記Ｆ値に閾値を設定し、Ｆ値を閾値以上に維持することを特徴とする前記（２）に記載の高炉の減尺操業法。
【００１８】
（４）前記閾値が、減尺開始から休風まで、３．０であることを特徴とする前記（３）に記載の高炉の減尺操業法。
【００１９】
（５）前記閾値を、減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点で変更することを特徴とする前記（２）に記載の高炉の減尺操業法。
【００２０】
（６）前記閾値が、（ｉ）減尺開始から、減尺レベルが融着帯頂層を通過するまでは、３．０で、（ii）減尺レベルが融着帯を通過した後は、２．５であることを特徴とする前記（５）に記載の高炉の減尺操業法。
【００２１】
（７）前記減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点を、炉内還元ガスの利用率の変化に基づいて判断することを特徴とする前記（５）又は（６）に記載の高炉の減尺操業法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、減尺操業期間を短縮して、吹抜けを防止しつつ、炉体からの熱の放散を抑制できるので、溶銑温度の低下を防ぐことができる。その結果、減尺操業の終了後、速やかに、通常操業に復帰することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】減尺レベルとＦ値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明について詳細に説明する。
【００２５】
本発明は、高炉の減尺操業法において、減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点で、操業管理指標、特に、送風量に係る操業管理指標の閾値を変更して、炉内ガスの吹抜けを防止することを基本思想とする。
【００２６】
本発明においては、送風量に係る操業管理指標を用いて、炉内ガスの吹き上げによる炉内装入物の流動化現象が生じないように、羽口からの送風量を調整するが、送風量を最適範囲に調整する操業管理指標として、下記（１）式で定義する管理指標（装入物流動化抑制指標）を採用することが好ましい。
【００２７】
Ｆ＝装入物荷重（ｋｇ／ｍ2）／吹上げガス圧（ｋｇ／ｍ2）      ・・・（１）
ただし、装入物荷重（ｋｇ／ｍ2）＝Ｌ×Ｓ×ρ×γ
吹上げガス圧（ｋｇ／ｍ2）＝ΔＰin×Ｓ
Ｌ：充填層高さ（ｍ）
Ｓ：炉内平均断面積（ｍ2）
ρ：装入物嵩密度（ｔ／ｍ3）
γ：装入物圧縮率（―）
ΔＰin：炉内圧損（ｋｇ／ｍ2）
である。
【００２８】
上記（１）式は、装入物荷重（ｋｇ／ｍ2）との関係で、装入物の流動化現象が生じない吹上げガス圧（ｋｇ／ｍ2）を規定する指標である。
【００２９】
充填層高さ（ｍ）：Ｌは、羽口からの装入物充填層高さであり、主に、サウンジングやμ波レベル計で測定することができる。
【００３０】
炉内平均断面積（ｍ2）：Ｓは、羽口上の装入物充填層高さまでの平均断面積であり、高炉プロフィールを基に計算により算出する。
【００３１】
装入物嵩密度（ｔ／ｍ3）：ρは、固定値であり、例えば、鉱石１．８５ｔ／ｍ3、コークス０．５５ｔ／ｍ3として計算する。
【００３２】
装入物圧縮率（―）：γは、固定値であり、例えば、圧縮率１．１として計算する。
【００３３】
炉内圧損（ｋｇ／ｍ2）：ΔＰinは、「送風圧力」-「炉頂圧力」-「熱風本管〜羽口までの圧損」であり、送風圧力と炉頂圧力については、それぞれ、圧力計で測定し、「熱風本管〜羽口までの圧損」については、計算により算出する。
【００３４】
したがって、上記（１）式で定義する操業管理指標は、減尺操業を管理する管理指標として有効に機能するものである。
【００３５】
操業管理指標としてＦ値が優れている理由は、例えば、特許文献６記載の操業管理指標ΔＰ／Ｗｓは、圧力と圧力の比であり、両パラメータとも、炉内状況で大きく変動するため管理が難しいのに対し、Ｆ値は、装入物荷重と圧力の比であり、装入物荷重の変動は、小さいため管理し易く、早期アクションの実施が可能となるからである。
【００３６】
本発明者は、減尺操業実績に基づいて、吹抜け現象の発生と操業管理指標Ｆ値の関係を調査した。その結果を、図１に示す。
【００３７】
高炉内は、融着帯部の圧損が非常に大きいが、その圧損の大きい融着帯から上の装入物荷重が減少してくると、高いＦ値においても、吹き抜けが生じ易くなる。過去の操業実績によれば、減尺レベルが５．０ｍを超えて、Ｆ値が３．０未満になると、吹抜けが発生することが解る（図中、「左向き矢印」、参照）。
【００３８】
減尺レベルが融着帯頂層を通過すると、Ｆ値は急上昇するが、これは、中心部の融着帯が消滅して、圧力損失が低下した中心部に、炉内ガスが集中して流れ、ガス流路が確保されるので、吹き上げガス圧力が低下するからである。
【００３９】
減尺レベルが、融着帯頂層を通過した後、さらに降下すると、Ｆ値は低下することが解る。この理由は、高炉からの出銑滓排出強化を狙い、炉頂圧を高目に維持しているので、装入物荷重の減少に対して、相対的に、吹き上げガス圧力が大きくなるからである。
【００４０】
しかし、減尺レベルが、融着帯頂層を通過し、さらに降下して、Ｆ値が２．５に達しても、吹抜けが発生しないことが、図１から解る。この理由は、圧力損失の大きい融着帯の多くが消滅し、ガス流路が確保されているからである。
【００４１】
即ち、減尺レベルが融着帯頂層を通過した後の減尺操業後期においても、操業管理指標の閾値を変更することにより、閾値を一定とする場合に比べて、送風量を高位に維持することができるので、減尺操業期間を短縮して、炉体からの熱の放散に伴う溶銑温度の低下を抑制することができる。
【００４２】
その結果、送風立ち上げ時の溶銑温度を、従来温度より、高目に維持することができ、銑滓の流動性を確保できるので、送風立ち上げ後の通常操業への復帰時間を短縮することができる。
【００４３】
以上のことから、減尺操業中、吹抜けを防止するためには、管理指標であるＦ値を、閾値以上に維持する必要があるところ、図１によれば、Ｆ値を、（ｉ）減尺開始から休風まで、３．０以上に維持するか、又は、（ii）減尺レベルが融着帯頂層を通過する前後で区別し、通過前（減尺前期）は３．０以上、通過後休風まで（減尺後期）は２．５以上の２段階で維持すると、吹抜けを効果的に防止できることが解る。
【００４４】
Ｆ値を２段階で設定する場合、減尺前期では３．０以上に、減尺後期では２．５以上に維持すると、吹抜けをより効果的に防止でき、かつ、減尺後期においても、送風流量を、高位に維持することができ、その結果、減尺操業時間を短縮して、溶銑温度の低下を抑制することができるので好ましい。
【００４５】
なお、減尺レベルが融着帯頂層を通過する時点は、炉内還元ガスの利用率（ηco）の変化で知ることができる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４７】
（実施例）
高炉のステーブ取替工事において、本発明を実施した。表１に、取替実績を示す。第１回ステーブ取替工事においては、Ｆ値を、減尺開始から休風まで、３．０以上に維持した。第２回ステーブ取替工事においては、Ｆ値を、減尺レベルが融着帯頂層を通過する前（減尺前期）は３．０以上に維持し、通過後休風までの減尺後期は２．５以上に維持した。
【００４８】
第１回目は、減尺操業に長時間を要し、溶銑温度は、通常操業レベル（１５３０℃程度）から大きく低下し、その結果、送風立ち上げ後に、通常操業レベルまで回復するのに長時間（６６Hr）を要した。
【００４９】
これに対し、第２回目は、ほぼ通常操業レベルで溶銑温度を確保でき、送風立ち上げ後の通常操業レベルまでの回復時間を４４．５Hrまで短縮できた。このように、Ｆ値の設定を２段階とすることで、溶銑温度の低下を抑制することができ、通常操業へ復帰するまでの時間を大幅に短縮することができた。
【００５０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００５１】
前述したように、本発明によれば、減尺操業期間を短縮して、吹抜けを防止しつつ、炉体からの熱の放散を抑制できるので、溶銑温度の低下を防ぐことができる。その結果、減尺操業の終了後、速やかに、通常操業に復帰することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。
【図１】
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