(57)【要約】【課題】  休風状態の高炉の立上げ初期における送風圧力の上昇や棚吊りの発生や溶銑滓の排出困難等の炉況不安定現象を抑制する高炉休風立上げ操業方法を提供することを課題とする。【解決手段】  立上げ開始から１時間後から６時間までは、羽口１本当たりの風量（全送風量を開口している羽口本数で割った値）を１００Ｎｍ３／ｍｉｎ以上に維持し、かつ、羽口風速を１８０〜２８０ｍ／ｓとすることを特徴とする高炉休風立上げ操業方法であって、前記羽口風速を制御するために、１本以上の羽口の閉塞または小孔化により羽口断面積を低減させることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉休風立上げ操業方法において、立上げ開始から１時間後から６時間までは、羽口１本当たりの風量（全送風量を開口している羽口本数で割った値）を１００Ｎｍ３／ｍｉｎ以上に維持し、かつ、羽口風速を１８０〜２８０ｍ／ｓに維持することを特徴とする高炉休風立上げ操業方法。
【請求項２】
前記羽口風速を制御するために、１本以上の羽口の閉塞または小孔化により羽口断面積を低減させることを特徴とする請求項１記載の高炉休風立上げ操業方法。
【請求項３】
前記羽口風速は、炉内圧損が急激に変化するときの羽口風速値を羽口風速の下限値と決定することを特徴とする請求項１または２記載の高炉休風立上げ操業方法。
【請求項４】
前記風量は、炉内圧損および炉頂温度が急激に変化するときの風量値を風量の下限値と決定することを特徴とする請求項１記載の高炉休風立上げ操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、休風状態の高炉に対して送風を再開するときに、立上げ初期の風量および風速の適正範囲を決定し、送風圧力の上昇や棚吊りの発生や溶銑滓の排出困難等の炉況不安定現象を抑制する高炉休風立上げ操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉操業においては、高炉本体および付帯設備の整備等の保守管理のための休風（例えば７２時間超の休風）や生産調整のために２４時間ないし４８時間程度の休風を行なうことがある。休風に際しては、炉内圧力を順次降下させて発生ガス回収系統を遮断し、送風管の熱風弁を閉じ、炉内への熱風吹込みを停止する。休風後に、保守管理のための休風では、たとえば装入装置、炉本体、羽口部のメンテナンス、マッドガン、開口機等の整備が行なわれる。
【０００３】
休風時には高炉内の温度が低下するので、休風状態の高炉を立上げるための送風再開では、低下した高炉内の温度を短期間で回復させ、定常状態に復帰させる高炉休風立上げ操業方法が重要となる。
【０００４】
高炉操業における送風に関する技術としては、これまで種々提案されている。例えば、特許文献１では、高炉操業においては、送風圧の上昇や変動、あるいは、炉体（特に炉下部）における急激な熱負荷の上昇によって安定操業が阻害される場合が多いことから、炉心方向への通気性を改善し、炉内のガス流れを適正に制御して安定操業を行うために、羽口前方に形成されるレースウェイ部のシェル（微粉装入物とスラグが融着したもの）を挙げ、炉壁よりプローブを装入して、前記シェルを破壊する方法を提案している。
【０００５】
また、特許文献２では、高炉操業において、送風羽口と炉頂間の炉内ガスの圧力損失が増大すると炉内装入物の降下状態が悪化し、スリップや棚吊りといった異常が発生することから、数学モデルを使用し、高炉の半径方向の装入物分布状態と炉内ガス量を「予測」し、炉の任意の場所でガス流が安定する範囲（主体は上限）を求める方法を提案している。
【０００６】
しかしながら、特許文献１は、羽口の本数毎に破壊用のプローブの設置が必要であり、設備設置やメンテナンスの負担があるという問題がある。また、特許文献２は、数学モデルを使用しているが、経験測や仮定に基づく予測で有り、全ての高炉に容易に応用できるものではないこと、風量の上限値は決まっているが、炉内貯銑滓レベルの上昇が懸念される場合の下限風量の設定方法があいまいであることに問題がある。
【０００７】
しかも、これら提案されている技術は、いずれも休風状態の高炉を立上げる際の送風再開の問題を解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２９８６１７号公報
【特許文献２】特開平１０−２１９３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高炉の休風立上げ操業においては、立上げ開始から１時間後〜６時間までに炉況不安定現象が生じ、６時間を経過するとトラブルは殆ど生じない。
【００１０】
すなわち、立上げ初期は、羽口近傍にセェルが形成される過程であり、このセェルの形成初期では炉内ガスの偏流が発生し易い。その結果として、炉内圧損の上昇や棚吊り（炉内装入物の降下現象の停止）を誘発する。また、炉内装入物の温度低下が生じるので、溶銑滓の凝固や粘性上昇（特に溶滓）を誘発し、溶銑滓の排出ができなくなり、当該期間は出銑滓作業が困難になるという炉況不安定現象の問題がある。とくに、７２時間以上休風するとこの問題が顕著となる。このため、７２ｈｒ超の休風立ち上げにおいては、通常休風（２４〜４８ｈｒ）とは異なり、比較的低送風量に据え置いて、抽出と生成のバランスを見極める期間を設けることが多い。
【００１１】
このような状況からして、本発明は、休風状態の高炉の立上げ初期における送風圧力の上昇や棚吊りの発生や溶銑滓の排出困難等の炉況不安定現象を抑制する高炉休風立上げ操業方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究し、その結果、高炉休風立上げ操業方法において、立上げ開始の６時間以内で生じる炉内圧損の上昇や棚吊りの発生や溶銑滓の排出困難等の炉況不安定現象は、立ち上げ初期の風量および送風速度を適正範囲にすることにより解消できることを見出し、立ち上げ初期の最低風量（下限値）および、溶銑滓の生成と排出のバランスから求まる最高風量（上限値）および羽口風速を決定した。特に、立上げ初期の低風量領域（羽口１本当たりの風量が１００Ｎｍ３／ｍｉｎ／本）を極力短くすること、具体的には、立上げ開始後１時間以降から６時間以内の風量および風速を前記の考え方に基づき適正値にすることが、有効であることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
本発明の要旨は、次の通りである。
【００１４】
（１）高炉休風立上げ操業方法において、立上げ開始から１時間後から６時間までの羽口１本当たりの風量（全送風量を開口している羽口本数で割った値）を１００Ｎｍ３／ｍｉｎ以上に維持し、かつ、羽口風速を１８０〜２８０ｍ／ｓに維持することを特徴とする高炉休風立上げ操業方法。
【００１５】
（２）前記羽口風速を制御するために、１本以上の羽口の閉塞または小孔化により羽口断面積を低減させることを特徴とする上記（１）記載の高炉休風立上げ操業方法。
【００１６】
（３）前記羽口風速は、炉内圧損が急激に変化するときの羽口風速値を羽口風速の下限値と決定することを特徴とする上記（１）または（２）記載の高炉休風立上げ操業方法。
【００１７】
（４）前記風量は、炉内圧損および炉頂温度が急激に変化するときの風量値を風量の下限値と決定することを特徴とする上記（１）記載の高炉休風立上げ操業方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高炉休風立上げ操業において、炉内ガス流の早期安定化により、立上げ初期の送風圧力の上昇や棚吊りの発生や溶銑滓の排出困難等のトラブルを抑制することができ、円滑な高炉休風立上げ操業を実現することができるという顕著な効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】羽口１本当りの風量（Ｎｍ３／ｍｉｎ／本）と炉内圧損（ｋＰａ）との関係を示す図である。
【図２】羽口１本当りの風量（Ｎｍ３／ｍｉｎ／本）と炉頂温度（℃）との関係を示す図である。
【図３】羽口風速（ｍ／ｓ）と炉内圧損（ｋＰａ）との関係を示す図である。
【図４】羽口風速（ｍ／ｓ）と炉頂温度（℃）との関係を示す図である。
【図５】炉容積５８００ｍ３級高炉（ａ）、５８００ｍ３級高炉（ｃ）の、羽口本数４２本の２種類の高炉、および、炉容積４３００ｍ３級高炉（ｂ）の羽口３８本の高炉のそれぞれについて、休風立上げの送風開始からの経過時間（ｈｒ）と、炉内圧損（ｋＰａ）、炉頂温度（℃）、羽口１本毎の風量（Ｎｍ３／ｍｉｎ．本）及び羽口風速（ｍ／ｓ）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明を詳細に説明する。
【００２１】
高炉の休風立上げ操業では、高炉周囲に配置されている複数の羽口から送風を再開して炉内温度を上昇させて定常状態とする操業であるが、立上げ初期（送風開始から１時間後から６時間まで）に送風量を増加させると、炉内温度が低下している羽口近傍の温度が上昇し、これに伴って羽口近傍にセェルが形成され始める。このセェルの形成初期では炉内ガスの偏流が発生し易い。その結果として、炉内圧損の上昇や棚吊り（送風の揚力と炉内装入物の降下がバランスして見かけ上、炉内装入物の降下現象が停止する現象）を誘発する。棚吊りが発生すると送風量を低下させバランス状態を解消させる（いわゆる棚落とし言われている）必要があり、操業トラブルとなる。
【００２２】
また、送風量が増加できないと、炉内の熱が付かず、炉内装入物の温度低下が生じるので、溶銑滓の凝固や粘性上昇（特に溶滓）を誘発し、溶銑滓の排出（粘度４０ポアズ以下とならなければ排出が困難）ができなくなり、生成する溶銑滓によって貯滓レベルが上がって、上がり続けると羽口を破損してしまうこととなる。すなわち、溶銑滓レベルが羽口下１ｍより多く溜まると羽口が破損することとなる。
【００２３】
本発明は、休風高炉の立上げ初期（立上げ開始から１時間後から６時間）の送風圧力の上昇や棚吊りの発生や溶銑滓の排出トラブルを抑制するために、風量および送風速度（羽口速度）を制御することにより、立ち上げ初期の炉内ガス流の早期安定化を図るようにしたもので、ガス流の偏流を抑制しうる最低風量（下限値）、および溶銑滓の生成と排出のバランスから求まる最高風量（上限値）並びに羽口風速を提示するものである。
【００２４】
まず、立上げ開始から１時間後から６時間の炉内ガス流の早期安定化に必要な「最低風量（下限値）」および「羽口風速（下限値）」の設定方法について説明する。
【００２５】
炉内にガスが入れば安定するので、風量の下限値および羽口風速の下限値が当然存在する。炉内ガス流の安定化は、図１〜図４に示すように、炉内圧損（ｋＰａ）および炉頂温度（℃）を用いて評価することができる。炉内圧損は炉頂圧から炉内圧を引いたもので、炉内圧損が下がれば安定する。
【００２６】
図１は、羽口１本当りの風量（Ｎｍ３／ｍｉｎ／本）と炉内圧損（ｋＰａ）との関係を示す図である。
【００２７】
図１の３種類の高炉［５８００ｍ３級高炉（ａ）、４３００ｍ３級高炉（ｂ）、５８００ｍ３級高炉（ｃ）］の例に示すように、炉頂圧は一定であるので、立上げ開始から風量を増加させてゆき羽口１本当りの風量が１００〜１２０Ｎｍ３／ｍｉｎの範囲内となると炉内圧損が急激に低下する現象が生じることが分る。このように炉内圧損が急激に低下するのは、休風立上げ時の最初はレースウェイが作られていないので、ガスの行き場がなく炉内圧が上昇するが、羽口１本当りの風量が１００Ｎｍ３／ｍｉｎでレースウェイが形成されるので炉内圧損が急激に低下するものと推測できる。
【００２８】
したがって、炉内圧損を測定することで、羽口１本当りの風量の最低風量（下限値）を決定することができる。
【００２９】
図２は、羽口１本当りの風量（Ｎｍ３／ｍｉｎ／本）と炉頂温度（℃）との関係を示す図である。
【００３０】
送風を開始してレースウェイが形成されガスの通り道ができれば、熱が付いて、炉頂温度が変化（上昇）する。図２の３種類の高炉［５８００ｍ３級高炉（ａ）、４３００ｍ３級高炉（ｂ）、５８００ｍ３級高炉（ｃ）］の例に示すように、風量を増加してゆき、羽口１本当りの風量が１００〜１２０Ｎｍ３／ｍｉｎの範囲内となるとレースウェイが形成されるので急激に炉頂温度が上昇に転じて炉内ガス流の早期安定化を図れることがわかる。したがって、炉頂温度を測定することで、羽口１本当りの風量の最低風量（下限値）を決定することができる。
また、羽口風速（ｍ／ｓ）も炉内圧損（ｋＰａ）と炉頂温度（℃）と密接な関係がある。
【００３１】
図３は、羽口風速（ｍ／ｓ）と炉内圧損（ｋＰａ）との関係を示す図である。
羽口風速（ｍ／ｓ）は、図３の３種類の高炉［５８００ｍ３級高炉（ａ）、４３００ｍ３級高炉（ｂ）、５８００ｍ３級高炉（ｃ）］の例に示すように、羽口風速（ｍ／ｓ）を増加させてゆくと炉内圧損（ｋＰａ）は上がり続けるが、羽口風速が１８０〜２００ｍ／ｓで炉内圧損（ｋＰａ）が急激に低下する。これは急激に低下する時に、レースウェイが形成されたことが推定される。
【００３２】
図４は、羽口風速（ｍ／ｓ）と炉頂温度（℃）との関係を示す図である。
羽口風速（ｍ／ｓ）は、図４の３種類の高炉［５８００ｍ３級高炉（ａ）、４３００ｍ３級高炉（ｂ）、５８００ｍ３級高炉（ｃ）］の例に示すように、羽口風速を増加してゆくと、一旦炉頂温度は低下するが、羽口風速が１８０〜２００ｍ／ｓでレースウェイが形成されるので急激に炉頂温度が上昇に転じて炉内ガス流の早期安定化を図れることがわかる。
【００３３】
したがって、炉内圧損（ｋＰａ）および炉頂温度（℃）を測定することで、羽口風速の最低風速（下限値）を決定することができる。
【００３４】
以上の図１〜図４の結果より、炉内圧損については、休風高炉の立上げ初期は上昇するものの、適正な風量レベルおよび羽口風速レベルに調整すると極大点を持ち低下傾向となること（適正なレースウェイが形成された結果である）、そして、炉頂温度については、立上げ初期は低下するものの、適正な風量レベルおよび羽口風速レベルでは、熱が付いて上昇に転じること（適正なレースウェイが形成され正常なガスの通り道が確保できた結果である）が分った。
【００３５】
したがって、炉内ガス流の早期安定化に必要な風量、風速は、炉内圧損および炉頂温度に基づいて決定することができ、風量の下限値は、次の通りとなる。
羽口１本当たりの風量（全送風量を開口している羽口本数で割った値）≧１００Ｎｍ３／ｍｉｎ
【００３６】
また、風量の上限値は、特に限定するものではないが、高炉の炉容積にもよるが、風量が余りにも多くなると、上部からの装入物の荷重と上昇するガス量のバランスが崩れ、炉上部のコークス（特に中心部に存在するコークス）が吹き上がり、正常な装入物の降下を阻害することが懸念される。その為、羽口１本当たりの風量は２５０Ｎｍ３／ｍｉｎ以下にすることが好ましい。
【００３７】
したがって、本発明では羽口１本当たりの風量を１００Ｎｍ３／ｍｉｎ以上としたが、好ましくは１００〜２５０Ｎｍ３／ｍｉｎ、更に好ましくは１００〜１５０Ｎｍ３／ｍｉｎである。
【００３８】
また、炉内ガス流の早期安定化に必要な羽口風速は、図３、図４に示すように、炉内圧損および炉頂温度に基づいて決定することができ、羽口風速の下限値は、炉内圧損が急激に低下し、炉頂温度が急激に上昇する羽口風速１８０ｍ／ｓである。
【００３９】
羽口風速の上限値は、風速が２８０ｍ／ｓを超えて速くなるとレースウェイの周りのコークスが壊れて粉化し、空隙率が下がり目詰まりする等の問題が生じるので、羽口風速の上限を２８０ｍ／ｓとする。したがって、本発明では、羽口風速を１８０〜２８０ｍ／ｓとしたが、好ましくは１８０〜２００ｍ／ｓである。
【００４０】
ここで、羽口風速（ｍ／ｓｅｃ）＝羽口１本毎の送風量（Ｎｍ３／ｓｅｃ）×｛１＋送風湿分（ｋｇ／Ｎｍ３）×（２２．４／１８）｝×送風温度（Ｋ）÷２７３×１０１．３÷（１０１．３＋送風圧（ｋＰａ）｝÷（羽口断面積）で表すことができる。
【００４１】
上記羽口風速の公知の式よりして、送風湿分（水蒸気）、送風温度を増加、もしくは羽口断面積低減（１本以上の羽口の閉塞または小孔化）により羽口風速は増加することが可能であるが、羽口風速を増加するには１本以上の羽口の閉塞または小孔化することによって、羽口断面積を低減する方法が簡便である。なお、計画段階で、立上げ初期（送風開始１時間後から６時間まで）に貯銑滓レベルが羽口下１．０ｍより上昇することが分っている場合には、１本以上の羽口を閉塞もしくは断面積を減じる。
【００４２】
羽口の閉塞または小孔化するには、羽口に耐火物を詰めることにより閉塞でき、また、羽口の中央に棒やパイプ等の冶具を差し込んで、その周囲に耐火物を充填した後に冶具を取り除くことによって羽口の小孔化をすることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、図５を参照して本発明の実施例を具体的に説明する。
【００４４】
図５に示す例は、炉容積５８００ｍ３級高炉（ａ）、５８００ｍ３級高炉（ｃ）の、羽口本数４２本の２種類の高炉、および、炉容積４３００ｍ３級高炉（ｂ）の羽口３８本の高炉について、休風立上げの送風開始からの経過時間（ｈｒ）に応じた炉内圧損（ｋＰａ）、炉頂温度（℃）、羽口１本毎の風量（Ｎｍ３／ｍｉｎ．本）及び羽口風速（ｍ／ｓ）との関係を示す例であり、これらの高炉は、いずれも休風時間は１２０時間程度である。
【００４５】
（実施例１）
「５８００ｍ３級高炉（ａ）の例」
送風とともに風量を増加させ、送風開始より１時間後に羽口１本毎の風量を１００Ｎｍ３／ｍｉｎ／本以上の１００Ｎｍ３／ｍｉｎ／本で、かつ風速１８０ｍ／ｓ以上の２００ｍ／ｓとし、送風開始より６時間後まで、この羽口１本毎の風量を１００Ｎｍ３／ｍｉｎ／本以上、風速を１８０ｍ／ｓ以上に維持する立ち上げを実施した。この結果、送風開始より１時間１０分後程度から炉内圧損が低下し始め、炉頂温度も送風開始より１時間後頃から上昇を開始し、良好な休風立上げを実現できた。
【００４６】
（実施例２）
「４３００ｍ３級高炉（ｂ）の例」
前記同様に、送風とともに風量を増加させ、送風開始より１時間後に羽口１本毎の風量を１０３Ｎｍ３／ｍｉｎ／本で、かつ風速を１９２ｍ／ｓとし、送風開始より６時間後まで、羽口１本毎の風量を１００Ｎｍ３／ｍｉｎ／本以上、風速を１８０ｍ／ｓ以上に維持する立ち上げを実施した。この結果、送風開始より１時間１０分後程度から炉内圧損が低下し始め、炉頂温度も送風開始より１時間３０分後頃から上昇し始め、前記実施例１と同様に良好な休風立上げを実現できた。
【００４７】
（比較例）
「５８００ｍ３級高炉（ｃ）の例」
送風とともに風量を増加させたが、送風開始より１時間後に羽口１本毎の風量が８３Ｎｍ３／ｍｉｎ／本程度までしか増風することが出来ず、また、風速も１５０ｍ／ｓ程度止まりとなり、羽口１本毎の風量が１００Ｎｍ３／ｍｉｎ／本で、かつ、風速が１８０ｍ／ｓ以上を確保出来たのは、２時間後４５分以降となった。この時点で炉内圧損は低下を開始したが、その２時間後に羽口破損が確認され、緊急休風を行った。
【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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