(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
年間を通じて高炉の出銑量の目標値を定め、該目標値に基づいて高炉を操業する際に、前記目標値を、年間のうち大気湿分が上昇する時期は、大気湿分が低下する時期よりも低く設定することによって、炉底レンガの損耗を抑制することを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項２】
前記目標値は、炉芯コークスの湯溜り深さが予め定めた所定の範囲内となるように、設定される請求項１に記載された高炉の操業方法。
【請求項３】
前記目標値は、四季に応じて２段階以上に細分化される請求項１または請求項２に記載された高炉の操業方法。
【請求項４】
２段階以上に細分化された前記目標値のうちで冬季に対応する目標値は、夏季に対応する目標値よりも、前記目標値の年間平均値の２％以上高くなるように、設定される請求項３に記載された高炉の操業方法。
【請求項５】
前記高炉の出銑比は1.9t/dm3以上である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の操業方法に関する。より具体的には、本発明は、年間を通じて定めた高炉の出銑量の目標値に基づいて高炉を操業する際に、炉底の耐火レンガの損傷を抑制することができる高炉の操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉の生産量は、粗鋼の生産動向および各社の販売計画等に基づいて、年度始めに年間生産量が決定され、続いて、メンテナンスのための計画休風を除いて、年間を通して通常日の出銑量は一定値として、通常日の平均出銑量が算出されて設定される。
【０００３】
ところで、夏場は大気湿分が上昇するために燃料比が上昇し、送風原単位が悪化する。このため、一定値として設定された出銑量を夏場においても維持するためには、送風量を増加させる必要がある。また、酸素プラントの酸素供給能力は、夏場には、大気温度は上昇するために酸素発生能力が低下し、酸素が高炉で使用できない場合は送風量を増加せざるを得ない。
【０００４】
しかしながら、送風量を増加させて高炉の操業を行うと、後述するように、炉芯コークスを浮上させて炉床の湯流れを変化させるため、炉底の熱負荷を増加させ、炉底の熱損傷を増加させてしまう。
【０００５】
炉底の熱損傷を抑制するために、特開平１−11604 号公報には、高炉の融着帯高さおよび炉内の圧力損失を変化させ、炉芯コークスの浮き沈みの程度を炉芯沈降指数として指数化し、この炉芯沈降指数に基づいて炉底温度を制御する発明が提案されている。
【０００６】
また、特開平６−145738号公報には、高炉の炉底レンガの温度を計測し、ある一定温度以上になった場合に、この部位の冷却水の温度を低下させることによって炉底レンガの前面に凝固層を形成して、炉底レンガを保護する発明が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの発明によっても一年間を通じて炉底の熱損傷を抑制することができない。
【０００８】
すなわち、特開平１−11604 号公報により提案された発明には、フィードバック的に炉底温度の上昇時に操業諸元を変更させて炉底レンガの温度を制御する旨の記載はあるが、操業諸元の変更は季節変動的要因に基づくものではない。このため、この発明によっても一年間を通じて炉底の熱損傷を抑制することができない。
【０００９】
また、特開平６−145738号公報により提案された発明を実施するには、設備の初期投資費が嵩んだり、冷却水温度を変化させて炉底に凝固層を形成するまでの時間差を要するという問題がある。このため、この発明によっても一年間を通じて炉底の熱損傷を抑制することができるものではない。
【００１０】
本発明の目的は、年間を通じて定めた高炉の出銑量の目標値に基づいて高炉を操業する際に、炉底の耐火レンガの損傷を抑制することができる高炉の操業方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、年間を通じて高炉の出銑量の目標値を定め、この目標値に基づいて高炉を操業する際に、この目標値を、年間のうち大気湿分が上昇する時期は、大気湿分が低下する時期よりも低く設定することによって、炉底レンガの損耗を抑制することを特徴とする高炉の操業方法である。
【００１２】
この本発明にかかる高炉の操業方法では、前記の目標値が、炉芯コークスの湯溜り深さ（以下、本明細書では「湯溜り指数」という）が予め定めた所定の範囲内となるように、設定されることが、例示される。
【００１３】
これらの本発明にかかる高炉の操業方法では、前記の目標値が、四季に応じて２段階以上に細分化されることが、例示される。
これらの本発明にかかる高炉の操業方法では、２段階以上に細分化された目標値のうちで冬季に対応する目標値は、夏季に対応する目標値よりも、目標値の年間平均値の２％以上高くなるように、設定されることが、例示される。
【００１４】
さらに、これらの本発明にかかる高炉の操業方法では、高炉の出銑比が1.9t/dm3以上であることが、例示される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる高炉の操業方法の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
前述したように、従来の高炉の生産計画は、計画休風を除いた通常日の出銑量は年間を通して一定であるとして設定される。これに対し、実際の操業の際には、大気湿分や酸素プラント能力が年間を通じて一定でないために季節変動がある。このため、出銑量を年間を通じて一定に維持するためには、特に夏場は炉底レンガに対し負荷がかかる操業計画となっていた。
【００１７】
そこで、本実施の形態では、略述すれば、予め夏場は高炉の最高出銑量が冬場に比較して低下することを織り込んだ生産計画を策定することにより、製鋼工程以下での対応が十分可能であり、かつ製品の出荷に影響を与えないことが可能である。
【００１８】
図１は、炉底レンガに及ぼす熱負荷と炉芯コークスの浮き沈みとの関係を模式的に示す説明図であって、図1(a)は炉芯コークスが沈降する状況を示す説明図であり、図1(b)は炉芯コークスが浮上する状況を示す説明図である。
【００１９】
図１(a) に示すように、炉芯コークス１が沈降して、炉芯コークスの下面２が出銑孔３の設置高さよりも下側にある場合、生成された銑鉄４は炉芯コークス充填層内を通り出銑孔３から排出される。この場合、炉底湯溜まり７には湯流れは発生せず、炉底レンガ６の温度は安定する。
【００２０】
一方、図1(b)に示すように、炉芯コークス１が浮上して、炉芯コークスの下面２が出銑孔３の設置高さよりも上側にある場合、生成された銑鉄４は炉芯コークス充填層下面を通過し炉底の湯溜り７に達し、炉床面５での湯流れを発生させ、出銑孔３から排出される。この場合、炉床面５に湯流れが発生し、炉底レンガ６の温度が上昇する。
【００２１】
ここで、高炉８の炉芯コークスの下端レベルと羽口レベルとの間の距離 (図1(a)および図1(b)における距離ｈ）を湯溜り指数と定義する。すなわち、湯溜り指数ｈは、(1) 式で定義される。
【００２２】
[数１]
湯溜り指数ｈ＝L+(W1+W2-wl-w2)/｛（炉床断面積)x(1- コークスの空隙率）×(溶銑とスラグ の平均比重）｝      ・・・(1)
（１）  式において、Ｌは出銑孔３と羽口９との間の距離(m) を示し、W1は塊状帯（鉱石およびコークス）の重量を示す。また、W2は滴下帯（コークス）の重量を示し、w1は (送風による圧力損失) × (高炉の断面積) を示し、w2は (原料の壁面抵抗) × (高炉の全炉壁面積) を示す。
【００２３】
この湯溜まり指数と炉底温度の関係を図2(a)にグラフで示す。また、図2(b)は、燃料比と大気湿分との関係をグラフで示す。さらに、図2(c)は湯溜り指数と燃料比との関係をグラフで示す。
【００２４】
図2(a)にグラフで示すように、湯溜り指数が4.2 以下になると、炉底温度が急激に上昇することがわかる。したがって、炉底レンガの熱負荷を抑制するためには、湯溜り指数が4.2 以上であることが有効である。
【００２５】
湯溜まり指数に影響を及ぼす高炉操業因子として燃料比や送風量などが挙げられる。まず、燃料比は図２(c) で示すように、燃料比が増加すると湯溜まり指数は低下、すなわち炉芯コークスは浮上する。
【００２６】
これは燃料比の増加により高炉の融着帯レベルが上昇し、塊状帯長さが減少することにより(1) 式におけるW1が低下するためである。
次に送風量を増加させると、送風による圧力損失は大きくなるため、(1) 式におけるW1は大きくなり、湯溜まり指数は低下、すなわち炉芯コークスは浮上する。
【００２７】
夏季は大気湿分が上昇するため、図２(b) に示すように高炉の燃料比は上昇する。このため、前節で述べた如く、湯溜まり指数が低下し (図２(c))、炉底温度が上昇するケースが多く見られる。
【００２８】
一方、冬季は逆に大気湿分が低下し、燃料比が低下するため、湯溜まり指数が上昇し、炉底温度が安定化する。この季節による変動は、出銑比が低い場合は問題にならないが、出銑比が高い場合にはこの傾向が顕著になる。
【００２９】
図３は、従来の実操業における年間出銑比(t/dm3) と湯溜り指数との関係を示すグラフである。図３に示すグラフから、これから出銑比1.9(t/dm3)以上では夏季に管理下限の湯溜り指数を下回るために操業の際には対応する必要があるが、逆に冬季ではまだ余裕があることがわかる。
【００３０】
図４は、季節の変化による影響を調査するため、試験的に年間の出銑量を傾斜させ設定した場合を示すグラフである。ここで、出銑比レベルは1.95(t/dm3) である。
【００３１】
図４に示すグラフにおいて、出銑量が一定である従来例（図４における○印）の場合や夏場には、夏季（２Ｑ）における湯溜り指数が低下し（炉芯浮上）、炉底の温度が上昇する懸念がある。しかし、夏季には酸素プラント能力に余力がなく、酸素負荷増などで回避することは困難である。
【００３２】
これに対し、本発明例（図４における●印) の場合や夏季（２Ｑ）から冬季（４Ｑ）に生産量を２％傾斜させて増加することによって、年間通じて所望の生産量を確保できるとともに湯溜り指数を管理値以上に保つことができる。これにより、炉底温度の上昇に基づく炉底レンガの損傷を抑制することができる。
【００３３】
このように、本実施の形態によれば、冬季の余裕を利用して、夏季の炉底に及ぼす負荷を低減させ、これにより、年間を通じて出銑量を一定に保つとともに、炉底レンガ温度の上昇させる危険を最大限に低下させることができる。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明を実施例を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図４を参照しながら説明した実施の形態に基づいて、高炉の操業を行って、操業時における炉底レンガの温度の変動状況を測定した。測定結果を図５にグラフで示す。
【００３５】
図５にグラフで示すように、本発明によるテスト期間では、炉底温度の上昇頻度は著しく低減されるとともに、目標生産量を維持することができた。
(変形形態)
実施の形態および実施例の説明では、高炉の出銑量の目標値を、夏季および冬季の２段階に細分化して設定した場合を例にとった。しかし、本発明はこの形態に限定されるものではなく、３段階以上に細分化するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、年間を通じて定めた高炉の出銑量の目標値に基づいて高炉を操業する際に、炉底の耐火レンガの損傷を抑制することができる高炉の操業方法を提供できた。
【００３７】
かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】炉底レンガに及ぼす熱負荷と炉芯の浮き沈みとの関係を模式的に示す説明図であって、図1(a)は炉芯が沈降する状況を示す説明図であり、図1(b)は炉芯が浮上する状況を示す説明図である。
【図２】図2(a)は、湯溜まり指数と炉底温度との関係を示すグラフであり、図2(b)は、燃料比と大気湿分との関係を示すグラフであり、さらに、図2(c)は湯溜り指数と燃料比との関係を示すグラフである。
【図３】従来の実操業における年間出銑比(t/dm3) と湯溜り指数との関係を示すグラフである。
【図４】季節の変化による影響を調査するため、試験的に年間の出銑量を傾斜させ設定した場合を示すグラフである。
【図５】操業時における炉底レンガの温度の変動状況を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  炉芯コークス
２  炉芯コークスの下面
３  出銑孔
４  銑鉄
５  炉床面
６  炉底レンガ
７  炉底の湯溜り
８  高炉
９  羽口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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