(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉炉体の外壁に、複数個の検出接点を、２個の検出接点で１対の電位差測定用の検出端となるように、炉底部の外壁鉄皮の底盤レベルから羽口レベルの高さ方向にかけて、所定距離隔て取り付け、底盤レベル近傍に設けた最下段の検出接点を基準とし、該検出接点と、それよりも高い位置の検出接点との電位差を測定し、該電位差の測定値が予め定めた設定値を超えた時に、銑滓生成速度を減少させる操業アクションおよび銑滓排出速度を増加させる操業アクションの何れか一方または両方を実施することを特徴とする高炉出銑滓方法。
【請求項２】
前記複数個の検出接点の内、少なくとも１個の取り付け位置を出銑口レベル以上とし、他の検出接点の内、少なくとも１個の取り付け位置を出銑口レベル未満とすることを特徴とする請求項１に記載の高炉出銑滓方法。
【請求項３】
前記銑滓生成速度を減少させる操業アクションとして、羽口送風量を減少させることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の高炉出銑滓方法。
【請求項４】
前記銑滓排出速度を増加させる操業アクションとして、出銑時の出銑口の径を拡大するか、または複数の出銑口を同一時期に開口するか、何れかまたは両方を行うことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の高炉出銑滓方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉炉床部での銑滓貯留レベルの上昇に伴う操業トラブルを回避し安定操業を行うための高炉の出銑滓方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉の炉床における銑滓貯留レベルの把握は操業管理上重要である。
スラグレベルが所定以上に上昇すると、送風圧力変動が大きくなり安定的な操業状態が維持できなくなり、特に、スラグレベルが送風羽口レベルまで上昇してしまうと、スラグが羽口を閉塞してしまい操業不能となる。
【０００３】
一般に、炉内の貯銑滓レベルは、銑滓の生成と排出との物質収支より大凡推定できる。例えば、銑滓の生成量は、単位時間あたりに高炉に装入した装入物の量とその成分から計算でき、銑滓の排出量は、銑鉄を収容するトーピードカーの重量変化を測定したり、スラグから製造した水滓の重量をスケールコンベア−などによって測定できるため、これらの銑滓の生成量と排出量の差分により炉内の銑滓量の増加量を推定できる。
【０００４】
特開平７−１５０２１０号には、プロセスコンピュータを用いて出銑加速度を計算し現在の出銑状態が初期、安定期、後期及び終了期のいずれに属するかを判定し、出銑終了時刻を予測する方法が開示されているが、この方法も基本的には上記の物質収支に立脚した炉内残銑滓量の推定方法を利用した技術である。
【０００５】
一方、物質収支による炉内残銑滓量の推定方法を用いずに銑滓の検出器を用いて銑滓レベルを測定する方法としては、例えば、特開昭５３−８６２４２号には、高炉の炉床部炉壁に、陽極と陰極からなる一対の棒状黒鉛電極を高さ方向に複数配列してそれぞれ電気的に回路を構成して通電し、溶銑が一対の棒状黒鉛電極に接触したときの導通をパイロットランプまたは電流計で検知することにより銑滓レベルを測定する方法が開示されている。
【０００６】
また、特開昭５９−１４０３０９号では、高炉の炉底付近の炉壁を構成する煉瓦に、少なくとも１対の電極を設けて四端子測定法による抵抗測定系（ダブルブリッヂ系）電気回路を構成し、電気抵抗の測定値から銑滓レベルを測定する方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平７−１５０２１０号等の物質収支による炉内残銑滓量の推定方法では、銑滓生成量は装入した鉱石類が直ちに溶融することを前提に計算するが、溶解までには少なくとも数時間のタイムラグがあるばかりでなく成分分析値を元に計算を行うために、その分析値の精度、代表性、ばらつきなどによっても誤差が生じる。
【０００８】
また銑滓排出量は、スラグなどの直接的な秤量は行われておらず、水滓化した後のものをスケールコンベア−などで秤量する程度であり、その誤差は少なくとも１０％程度あるといわれている。このため、物質収支により銑滓レベルを推定する際には大きな誤差を前提に安全代を大きくとった対応が不可欠である。
【０００９】
また、特開昭５３−８６２４２号の銑滓レベルを測定方法は、銑滓の通電を測定するために少なくとも一対の電極を銑滓に接触するように炉内に挿入して配置する必要があるため、電極表面に銑滓の冷却により形成される凝固層およびその厚み変動により通電状態が変動し信頼性のある炉内銑滓レベルの測定データを得ることは困難である。
また、この方法では、電極を炉底部の炉壁を貫通させて設置するために電極溶損時にはその部分から溶銑が流れ出し炉底破損といった大事故を招く可能性がある。
【００１０】
また、特開昭５９−１４０３０９号の銑滓レベルの測定方法は、煉瓦と銑滓の電気抵抗を測定するため、煉瓦の経時的な劣化や銑滓の煉瓦への侵入等に起因する煉瓦の導電性の変動、および煉瓦近傍の銑滓温度や銑滓の凝固状態または流動状態に起因する銑滓の導電性の変動などにより煉瓦と銑滓の電気抵抗の測定値は変動し信頼性のある炉内銑滓レベルの測定データを得ることは困難である。
【００１１】
このように、従来の技術において、炉内の貯銑滓量および貯銑滓レベルを充分な精度、高い信頼性をもって計測できる方法はなく、銑滓排出不足に起因して大幅な減風を余儀なくされたり羽口がスラグで閉塞する等の操業トラブルが発生していた。このため、炉内の貯銑滓状況を連続的に信頼性高く把握し、より早くアクションを取ることができる方法の開発が望まれていた。
【００１２】
本発明は、高炉の炉底部における貯銑滓レベルを連続的に高い信頼性で測定し、この測定値をもとに銑滓貯留レベルの上昇に伴う操業トラブルを回避し安定操業を行うための高炉の出銑滓方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、その要旨とするところは、以下の通りである。
（１）  高炉炉体の外壁に、複数個の検出接点を、２個の検出接点で１対の電位差測定用の検出端となるように、炉底部の外壁鉄皮の底盤レベルから羽口レベルの高さ方向にかけて、所定距離隔て取り付け、底盤レベル近傍に設けた最下段の検出接点を基準とし、該検出接点と、それよりも高い位置の検出接点との電位差を測定し、該電位差の測定値が予め定めた設定値を超えた時に、銑滓生成速度を減少させる操業アクションおよび銑滓排出速度を増加させる操業アクションの何れか一方または両方を実施することを特徴とする高炉出銑滓方法。
（２）  前記複数個の検出接点の内、少なくとも１個の取り付け位置を出銑口レベル以上とし、他の検出接点の内、少なくとも１個の取り付け位置を出銑口レベル未満とすることを特徴とする（１）に記載の高炉出銑滓方法。
【００１４】
（３）前記銑滓生成速度を減少させる操業アクションとして、羽口送風量を減少させる（１）または（２）の何れかに記載の高炉出銑滓方法。
（４）前記銑滓排出速度を増加させる操業アクションとして、出銑時の出銑口の径を拡大するか、または複数の出銑口を同一時期に開口するか、何れかまたは両方を行う（１）または（２）の何れかに記載の高炉出銑滓方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細を説明する。
本発明者らは、高炉炉床部を中心に高炉炉体の電位を測定したところ、（１）極めて微弱ではあるが高さ方向に電位分布を持っていること、（２）高さ方向での電位差は炉内銑滓のレベルの変動に応じて増減すること、（３）同一銑滓レベルであればほぼ同じ電位差を示すことなどが分かった。
【００１６】
高炉炉体の高さ方向に電位差が生じる原因の詳細は不明であるが、本発明者らの考えでは、炉内に貯留している銑滓中の上層の比重の小さいスラグと下層の比重の重い溶銑間で電池を形成し、銑滓の量、高さ方向のレベルの変動に応じて炉壁部で観察される電位が変化するものと推察される。
【００１７】
本発明は、これらの知見を基になされたものであり、高炉炉体に少なくとも２個（複数個）の検出接点を高さ方向で所定距離隔て取り付け、前記検出接点間の電位差を測定し、該電位差の測定値が予め定めた設定値を超えた時に、銑滓生成速度を減少させる操業アクションおよび銑滓排出速度を増加させる操業アクションの何れか一方または両方を実施することを特徴とするものである。
【００１８】
また、上記複数個の検出接点の取り付け位置は、スラグと溶銑の境界面を挟むように各検出接点を配設した検出接点間の電位差を測定するのが望ましく、その目安として検出接点の内、少なくとも１個の取り付け位置を出銑口レベル以上とし、他の検出接点の内、少なくとも１個の取り付け位置を出銑口レベル未満とするのが望ましい。
【００１９】
本発明は、操業状態に応じて高炉内の銑滓に自然に発生する電流に起因して、高炉の高さ方向に所定の間隔で設けられた複数個の検出接点間の電位差を電圧計などを用いて測定するものであるから、従来技術のように少なくとも１対の電極と電気的回路を構成して強制的に通電する必要はなく、また、炉内の銑滓に直接通電させるために炉壁を貫通させて電極を設置し銑滓を接触させる必要もない。したがって、従来技術のような電極表面に銑滓の冷却により形成される凝固層およびその厚み変動などにより通電状態が変動し銑滓レベルの測定データの信頼性が低下するような問題はない。
【００２０】
本発明の実施形態の一例として、図１に電位差測定用の検出接点の配置図を、図２に電位差の測定結果を示す。
図１に示すように２個の検出接点で１対の電位差測定用の検出端となるように、高炉炉底部の外壁鉄皮の底盤レベルから羽口レベルの高さ方向にかけて複数個の検出接点を設置する。炉内の銑滓レベルは、スラグと溶銑の境界面を挟むように各検出接点を配設した検出接点間の電位差を測定することで可能であるが、より感度の高い測定を行うためには、底盤レベル近傍に電位の基準となる検出接点▲１▼を設け、最下段の検出接点▲１▼を基準とし、それよりも高い位置に配置された各検出接点▲２▼〜▲５▼との電位差を測定することが好ましい。
【００２１】
図２は、検出接点▲１▼と各検出接点▲２▼〜▲５▼との電位差を経時的に測定した結果である。なお、図２横軸の時刻には、Ｎｏ．１出銑口およびＮｏ．２出銑口の開口から閉鎖までの出銑時間を示す。
図２から基準である検出接点▲１▼との高さ方向の距離が長くなるほど、検出接点間の電位差が大きくなり最大で数百μＶの電位差が観察される。また、経時的には、出銑口径が小さく出銑速度の遅い出銑初期や出銑を行っていない期間は電位差が上昇し、銑滓レベルが低下する出銑の終了時点では電位差は小さくなり傾向にあり、出銑周期と連動する炉内の貯留銑滓レベルに依存して電位差が変化することが分かる。
【００２２】
炉内の貯留銑滓レベルと電位差との関係をより明確にするために、全ての出銑口を閉塞して一定時間溶銑の排出を停止し、その間の電位差の経時的変化を調べた。その結果の例として、図３に出銑待ち時間と電位差増加幅（出銑口の閉塞時の電位差を基準とする電位差の増加幅）との関係を示す。
出銑待ち時間の増加とともに電位差増加幅は増加し、高炉炉体の高さ方向の電位差と炉底部の残銑滓量と良い相関があることが分かる。
【００２３】
図４に、出銑の終了時点を０とし物質収支を基にした計算から求めた炉内残銑滓量（計算値）と、出銑の終了時点での電位差を基準とする炉底の電位差の増加幅との関係を示す。
計測された電位差増加幅（測定値）と物質収支を基にした計算から求めた炉内残銑滓量（計算値）は概ね正の相関を示しているが、図３の電位差増加幅（測定値）と出銑待ち時間（炉内残銑滓量）との関係に比べてデータのばらつきが大きく、これは主に物質収支を基に計算で求めた残銑滓量の不確定さに由来するものと考えられる。
【００２４】
以上より、高炉操業中に炉体高さ方向の電位差を連続的に測定することにより従来よりも信頼性の高い炉内貯留銑滓レベルの測定が可能となると共に、この電位差を予め設定した所定値以下にするように操業管理することで炉内銑滓レベルの上昇に伴うトラブルを回避することが可能となる。
【００２５】
高炉操業中に炉体高さ方向の電位差の測定値が予め定めた設定値を超えた場合には、炉内貯留銑滓レベルを低下させるために、銑滓生成速度を減少させる操業アクションおよび銑滓排出速度を増加させる操業アクションの何れか一方または両方を実施すればよい。
銑滓生成速度は、高炉の生産速度そのものであり、単位時間あたりの送風量を増減することにより変化させることが可能である。したがって、銑滓生成速度を減少させる操業アクションとしては、羽口送風量を減少させる方法を用いるとよい。
【００２６】
また、銑滓排出速度を増加させる操業アクションとしては、出銑で使用中の出銑口の径を大きな錐で掘削して拡大したり（促進開口）、出銑で使用中の出銑口の他に、他の閉塞している出銑口を開口して複数の出銑口で同時出銑する（ラップ出銑）などの方法により、単位時間当たりの出銑量を増加させる方法が用いることができる。
【００２７】
銑滓生成速度を減少させる操業アクションおよび銑滓排出速度を増加させる操業アクションの何れか一方または両方を実施するか否かを判定するための予め定めた電位差の設定値は、高炉の操業実績と電位差の測定値との関係、および操業トラブルに至ることなく、早期回復が可能な操業アクションのタイミングをもとに高炉オペレータが予め定めればよい。
【００２８】
具体的には、炉内残銑滓量の増加に起因して送風圧力変動が大きくなる直前の電位差を過去の実績から求め、その値もしくはその値に安全率を考慮して設定値を決めたり、一定時間出銑を停止して上昇した電位差の経時的変化をもとに決められる。
【００２９】
【実施例】
本発明例として、炉内容積３２７３ｍ3 、炉床径１２．０ｍの高炉を用いて、この炉体の出銑口から５ｍ下方の炉底カーボン煉瓦１段レベルと、出銑口から３．８ｍ上方の羽口と同一レベルにそれぞれ検出接点を設置し、これらの検出接点間の電位差を連続的に測定し、この電位差の測定値をもとに操業アクションを行った。
【００３０】
操業アクションとしては、電位差の測定値が設定値：０．７ｍＶに達すると、出銑で使用中の出銑口の径を大きな錐で掘削して拡大したり（促進開口）、出銑で使用中の出銑口の他の閉塞している出銑口を開口して複数の出銑口で同時出銑（ラップ出銑）のアクションを行い、設定値：０．７５ｍＶに達するとそれらアクションに加えて１０％の減風を実施することとした。
【００３１】
上記設定値：０．７ｍＶの決定理由は、高炉実操業において残銑滓量の増加に起因して送風圧力変動が大きくなる直前の電位差を１ヶ月間調べ、その平均電位差：０．７５ｍＶと標準偏差：０．５ｍＶの差から０．７ｍＶとした。
なお、銑滓レベルが出銑口レベルまで低下したときの電位差は約０．４ｍＶであり、したがって、電位差の測定値は０．４〜０．７ｍＶの間で変化する。
【００３２】
本発明を適用した結果、表１に示すように、本発明適用前に比べて炉内貯銑滓の増加に伴う減産は大幅に低減し、高炉の安定的な操業を達成することが可能となった。
また、早期に銑滓排出促進のアクションをとることができたため、炉内貯銑滓増加による送風圧力変動は大幅に低下し操業が安定した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
これらの効果を享受できたのは、高炉炉体の電位差を連続的に測定監視することにより炉内の貯銑滓状況を常に適切に把握することができたため、早期に促進開口やラップ出銑を実施し銑滓の排出の努め、生産に影響を与える減風などのアクションを極力少なくできた結果であるといえる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、従来間接的にしか推定できなかった高炉炉床部での銑滓貯留レベルを直接的に検知しそれに基づき出銑滓の調整を行うために、炉内銑滓の過剰貯留に伴うトラブルを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】炉床部の縦断面図における接点の配置を示す図
【図２】炉床部の高炉炉体の電位差の推移と出銑滓状況を示す図
【図３】出銑を停止した時間とその間における炉床部の高炉炉体の電位差の増加幅の関係を示す図
【図４】物質収支から推定した炉内残銑量と炉床部の高炉炉体の電位差の増加幅の関係を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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