(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス１、コークス２、鉱石１、鉱石２を１チャージとして順次繰り返し炉内に装入すると共に羽口より微粉炭を吹き込みつつ、鉱石／コークス重量比が４．５以上で高炉の操業を行う方法において、前記コークス１、コークス２、鉱石１、鉱石２を所定チャージ装入後、前記コークス１、コークス２、鉱石１を装入した後、１チャージ当たりのコークス重量の１０〜５０％の範囲のコークス３を高炉炉内半径方向中間部若しくは該高炉炉内半径方向中間部から中心部の範囲に装入し、前記鉱石２を高炉炉壁側に装入することを特徴とする高炉操業方法。
【請求項２】
高炉シャフト部の高炉炉内半径方向のガス温度を求め、該高炉炉内半径方向のガス温度と予め設定したガス温度の目標値との温度差を高炉炉内半径方向にわたって求め、該高炉炉内半径方向の温度差より前記鉱石１と鉱石２のバッチ間に装入する前記コークス３の量を求め、更にこの求めたコークス３の量と、前記求めたガス温度が前記目標値を下回っている高炉炉内半径方向の部位に予め求めた前記コークス３の単独層が形成される量とにより、装入チャージ間隔を決定することを特徴とする請求項１記載の高炉操業方法。
【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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉操業において、高炉炉内半径方向の鉱石／コークス重量比（以下Ｏ／Ｃと示す）及び鉱石層の炉内垂直方向の昇温、還元進行を適正に維持し、融着帯形状、融着帯炉内垂直方向位置、つまり、融着帯の形状、高さ位置を適正に制御する事が高炉安定操業を図る上で重要である。
高炉炉下部の送風羽口より微粉炭を多量に吹き込む事は高炉炉内のＯ／Ｃ上昇を伴うことから炉内の通気性、通液性を阻害する原因となる。また、上記Ｏ／Ｃの上昇は、鉱石量に対する還元ＣＯガス量割合が低下すると共に鉱石降下速度上昇により装入物の炉内滞留時間短縮をまねき鉱石の昇温、還元進行を遅らせ安定した高炉操業を行う上で問題となる。
このため、高炉炉内半径方向のＯ／Ｃ分布調整手段として、ベル式高炉の場合には、ムーバブルアーマーによる装入軌跡の調整、ベルレス式高炉の場合には、旋回シュートによる装入位置調整が実施されている。また、鉱石層の炉内高さ方向の昇温、還元進行を適正に維持するための鉱石層内還元効率向上手段として、特開昭６１−３４１０９号公報に示されるように高炉内に鉱石層とコークス層とを交互に装入すると共に羽口より熱風を吹き込みつつ操業をするに際し、装入コークス合計量の５〜２５％に相当する量のコークスを上記鉱石層中に介装コークス層として毎チャージ装入する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭６１−３４１０９号公報は、高Ｏ／Ｃで操業している場合には、介装コークスを毎チャージ装入するために、１チャージ当たりの介装コークスの量が少なくならざるを得なく、装入物分布の制御性が低下して、目的とする部位への装入が困難になったり、高炉炉内降下中の還元反応によりコークスが消費されてしまい、高炉炉下部での通気性に寄与しなくなる場合が発生する問題があった。
本発明は、高Ｏ／Ｃの場合においても炉内中間部から中心部にかけての通気性、通液性を良好に確保することにより安定した操業を行うことを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その手段１は、コークス１、コークス２、鉱石１、鉱石２を１チャージとして順次繰り返し炉内に装入すると共に羽口より微粉炭を吹き込みつつ、鉱石／コークス重量比が４．５以上で高炉の操業を行う方法において、前記コークス１、コークス２、鉱石１、鉱石２を所定チャージ装入後、前記コークス１、コークス２、鉱石１を装入した後、１チャージ当たりのコークス重量の１０〜５０％の範囲のコークス３を高炉炉内半径方向中間部若しくは該高炉炉内半径方向中間部から中心部の範囲に装入し、前記鉱石２を高炉炉壁側に装入する高炉操業方法である。
上記手段においてさらに、手段２は、高炉シャフト部の高炉炉内半径方向のガス温度を求め、該高炉炉内半径方向のガス温度と予め設定したガス温度の目標値との温度差を高炉炉内半径方向にわたって求め、該高炉炉内半径方向の温度差より前記鉱石１と鉱石２のバッチ間に装入する前記コークス３の量を求め、更にこの求めたコークス３の量と、前記求めたガス温度が前記目標値を下回っている高炉炉内半径方向の部位に予め求めた前記コークス３の単独層が形成される量とにより、装入チャージ間隔を決定する高炉操業方法である。
尚、上記高炉炉壁側（炉壁側）とは図２、図３に示すように、炉口部における炉内半径方向炉壁側から炉内半径の５〜１０％の部分であり、中心部（炉内中心部）とは、炉内半径方向の炉中心から５〜１０％の部分である。高炉炉内半径方向中間部（炉内中間部）とは炉壁側と炉内中心部に挟まれた残された部分である。
【０００５】
本発明者等がＯ／Ｃを高くして操業した結果、Ｏ／Ｃが４．５以上になると炉内半径方向の中間部から中心部にかけて局所的に通気性、通液性が極端に悪くなることが判明した。更に、この通気性、通液性を改善するためには、鉱石１、２間のコークス３（以下単に３Ｃと称す）単独層を形成する必要がある。しかし、上記特開昭６１−３４１０９号公報に提案のように３Ｃの量が少ない場合には、炉内に装入した３Ｃは次に装入する鉱石２によって崩され、鉱石２との混合層を形成してしまうために上記のように通気性、通液性の改善に寄与する働きが小さくなるため、出来る限り３Ｃの量は多くすることが好ましいことが判明した。
しかし、単にこの３Ｃを多くするとＯ／Ｃが４．５未満になるため、Ｏ／Ｃが４．５以上とするために３Ｃを数チャージ間隔で装入しても通気性、通液性を改善出来ることが判明した。即ち、３Ｃの装入量が多くなることにより、３Ｃの装入分布の制御性を向上させ、目的とする部位への装入を容易にし、しかも、次に装入する鉱石２により崩れずに残るコークス単独層を形成することにより、高炉炉下部までコークスが到達することを可能として、炉下部の通気性、通液性を十分に改善するものである。
そして、この１回に装入する３Ｃの量は、高炉シャフト上部の高炉内半径方向の予め設定されたガス温度の目標値（目標温度）と実際に測定された測定温度との温度差の分布から決定される。即ち、炉内中間部から中心部にかけて、前記測定温度が前記目標値を下回っている部位に３Ｃ単独層が形成される量とする。
更に、３Ｃを装入するチャージ間隔は、前記求めた１回に装入する３Ｃの量と前記測定温度が何度上昇すれば前記目標値に到達するか、つまり、１チャージ当たりに必要なコークスの量によって決定される。即ち、３Ｃの炉内での単独層を形成しかつその下回っている温度を補償できる量によって決定する。
【０００６】
次に、３Ｃの装入位置は、炉内中間部において、測定温度が目標値を下回っている位置とすれば良い。即ち、炉内温度の低下は、鉱石の昇温遅れが発生している事を示すだけでなく、炉内通気性、通液性の悪化を示し、鉱石の還元が遅れている事も示しているので、測定温度が目標値より低下している部位に３Ｃ層を形成するように装入すれば良い。
また、３Ｃにより次に炉壁側に装入される鉱石２の流れ込みを抑制し、炉壁側に鉱石２を多く残すことが可能となり周辺流を抑制することができる。
本発明者らの経験によれば、３Ｃを特定の位置に安定的に装入し、かつ鉱石の混合していない３Ｃ単独層を形成するためには、３Ｃの量が１チャージ当たりのコークス重量の約１０％以上が必要である。３Ｃの量が１チャージ当たりのコークス重量の約１０％未満となった場合には、３Ｃの通気改善効果が著しく低下する。３Ｃの通気改善効果低下の理由は、３Ｃの量が少ないため装入物分布の制御性が低下し目的とする部位への装入が困難になったり、鉱石とコークスの混合層のみとなり高炉炉内降下中の還元反応によりコークスが消費されてしまい、高炉炉下部での通気性に寄与しなくなったためだと考えられる。従って、適正な位置に３Ｃ単独層を形成するためには、１チャージ当たりのコークス重量の約１０％以上のコークスが必要である。また、３Ｃの量が１チャージ当たりのコークス量の５０％を超えた場合、３Ｃにより極端に鉱石２の流れ込みが阻害され、過剰に炉内中間部から中心部にかけての通気性、通液性が向上するだけで、燃料比が向上してしまうためコスト的には好ましくない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１中の高炉ＢＦの炉頂部には炉内に堆積した装入物の高炉半径方向における表面形状を測定するプロフィール測定装置１０を設置し、高炉シャフト上部には炉内半径方向（８点）のガス温度を測定するシャフト上部温度測定装置２０を設置している。上記両測定装置１０、２０共に８時間間隔で測定を実施している。
また、各測定データを計算機ＣＰＵに取り込みデータ処理を実施する。この計算機ＣＰＵで処理したプロフィール測定装置１０の測定データは表示装置ＣＲＴに図２、図３に示すような装入物表面形状として表示する。また、シャフト上部温度測定装置２０の測定データと予め設定されたガス温度の目標値から各測定点における温度差、及び温度差の合計を計算した後、表示装置ＣＲＴに図４に示す様に目標値（●太実線）、測定温度（○細実線）の関係及び各点の温度差、温度差の合計、更には、最大温度差を表示する。
更に、計算機ＣＰＵに予め表１に示すような最大温度差及び前記温度差の合計と１チャージ当たりの必要コークス量の関係テーブルを設定しておき、このテーブルと前記計算した最大温度差及び前記温度差の合計を基に１チャージ当たりに装入される３Ｃの量を求め、この求めた１チャージ当たりの３Ｃ量と前記測定温度が前記目標値を下回っている部位に３Ｃ単独層が形成される量により装入チャージ間隔を算定する。
【０００８】
【表１】
0003779815.tif 000002
【０００９】
また、３Ｃの装入位置は、前記測定温度が前記目標値を下回り始めている部位、即ち、図４、５とも３ポイント部位の炉壁側に装入する。
そして、この計算機ＣＰＵで決定した１回に装入される３Ｃの量によりコークス槽の切り出し量を制御し、装入チャージ間隔により装入モードが決定され、３Ｃの装入位置により、ムーバブルアーマー又は旋回シュートを制御して、３Ｃを炉内に装入するものである。
更に、図４を参照しながら詳細に説明する。
Ｏ／Ｃが４．５以上で、コークス１（以下１Ｃと示す）、コークス２（以下２Ｃと示す）、鉱石１（以下１Ｏと示す）、鉱石２（以下２Ｏと示す）の４バッチ装入しつつ、送風羽口Ｔより微粉炭を吹き込んで操業を継続していると、図４に示すように炉内中間部の４ポイントから６ポイントの部分のガス温度が目標値より低くなると共に炉壁側の１ポイントから３ポイントの部分の温度が高くなる。
これは、炉内中間部の４ポイントから６ポイント部分に高Ｏ／Ｃ領域が形成されて通気性、通液性が悪化し、昇温、還元に遅れが生じ、融着帯の肥大化、融着帯下面低下が発生するため、融着帯が炉芯に近づき過ぎてしまい、炉内中間部の通気が悪化し、中心部へのガス流が阻害され、炉壁側のガス流が促進されてシャフト圧力変動が頻発し、これ以上のＯ／Ｃ上昇は不可能となる。
このため、目標値より低くなった炉内中間部の４ポイントから６ポイント部分の通気性、通液性の改善を行えば、周辺部のガス流の適正化が図れ、昇温、還元性が改善されることから、３Ｃの単独層が形成できるように前記炉内中間部の４ポイントから６ポイント部分に装入することが重要である。
【００１０】
また、３Ｃの量を入れすぎた場合は、中心部のコークス量が増大して中心流が促進されると共に２Ｏによる周辺流抑制効果が大きくなってしまうからである。また、３Ｃの量が少なすぎると３Ｃの分布制御性が低下するばかりでなく、２Ｏによる炉内中心方向への流し込みによって３Ｃによる炉内通気性の改善が難しくなり３Ｃの効果が充分に発揮されない。尚、シャフト上部温度測定装置２０は、炉壁側から炉内中心部を等間隔に８ポイントに分割して実施している。その測定ポイント中、１、２ポイントが炉壁側、３から６ポイントが炉内中間部、７、８ポイントが炉内中心部のデータである。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を図４、図５、表２、表３を参照しつつ、炉口径５．２５ｍ、内容積５０００ｍ3 級の大型高炉を用いた場合の例で説明する。
【００１２】
【表２】
0003779815.tif 000003
【００１３】
【表３】
0003779815.tif 000004
【００１４】
表２の比較例１に示すような４バッチ装入において、１Ｃ、２Ｃ、１Ｏ、２Ｏを順次炉内に装入しつつ風量７０００Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、酸素富化量１００００Ｎｍ3 ／ｈｒでＯ／Ｃが４．５の操業をした場合、図４に示すような実測温度（○細実線）分布となり、表２の比較例１に示すようにシャフト圧変動が頻発し、安定した操業ができない状態となるばかりでなく、炉体熱負荷も上昇させ炉損傷を早めてしまう。
そこで、図４から判る様に最大温度差が１００℃であることから、この温度差を補償出来るコークス装入量は表１から０．５０ｔ／チャージであり、また、図４から判る様に温度差合計が５５℃である事から、この温度差を補償出来るコークス装入量は表１から０．２５ｔ／チャージである。この最大温度差、温度差合計から決定されるコークス装入量が異なる場合には、コークス装入量の多い方を採用する。つまり、この際には０．５０ｔ／チャージを装入量とする。
【００１５】
次に、図４から判るように３．５ポイントの部位（地点）から７ポイントの地点の温度が低下している事から、この３．５ポイント〜７ポイントにわたる範囲の部位、即ち、３．５ポイント幅に３Ｃの単独層を形成出来るコークス装入量を求める。これは、高炉の内容積、装入装置の形状等で異なる事から予め、例えば、３ポイント〜４ポイント間、４ポイント〜５ポイント間、５ポイント〜６ポイント間等の１つのポイント幅における３Ｃの単独層を形成出来る量を実機試験で求めておき、これを基に前記コークス装入量を決定する。本例高炉の場合では１つのポイント幅で３Ｃの単独層を形成出来る量は１．７ｔであることから、３．０ポイント幅×１．７ｔ≒５ｔとなる。
そして、３Ｃを装入するチャージ間隔は５ｔ÷０．５０ｔ／チャージ＝１０チャージと求められる。
これを基に、表２の本発明実施例１に示すように炉壁から１５００ｍｍ（シャフト上部温度測定装置２０で３ポイント）の位置に３Ｃを５ｔ装入する５バッチ装入（１Ｃ、２Ｃ、１Ｏ、３Ｃ、２Ｏ）を１０チャージ間隔で実施しつつ操業すると図４に示すような目標値（●太実線）を達成することができる。
【００１６】
これにより実施例１は、炉内通気性、通液性が確保され、風量、酸素富化量の増加やＯ／Ｃの上昇が可能となり、風量７２５０Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、酸素富化量１２０００Ｎｍ3 ／ｈｒでＯ／Ｃが４．６の操業を安定的に実施することができる。
これにより表２の操業結果に示すように比較例１に比べ炉体熱負荷の上昇、シャフト圧変動回数を抑制し、安価な微粉炭を多量に使用しながら燃料比を上昇させることなく、出銑量を増大させることができ、かつ溶銑品質を向上できる。
次に、表３の比較例２に示すような４バッチ装入において１Ｃ、２Ｃ、１Ｏ、２Ｏを炉壁側に装入しつつ風量７４００Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、酸素富化量１６０００Ｎｍ3 ／ｈｒでＯ／Ｃが５．０の操業を実施した場合、図５に示すような実測温度（○細実線）分布となり、表３の比較例２に示すようにシャフト圧変動が頻発し、安定した操業ができない状態となるばかりでなく、炉体熱負荷も上昇させ炉損傷を早めてしまう。
そこで、前記同様にして実測温度が目標値を下回っている部分、即ち、３ポイントの部位から８ポイントの部分（炉中心部）に装入する３Ｃ量、装入チャージ間隔を求め、この求めた値に従って、表３の本発明実施例２に示すように炉壁から１４００ｍｍ（シャフト上部温度測定装置２０で３ポイントのやや炉壁側）の部位に３Ｃを８ｔ装入する５バッチ装入（１Ｃ、２Ｃ、１Ｏ、３Ｃ、２Ｏ）を８チャージ間隔で実施しつつ操業する。
これにより、図５に示すような目標値（●太実線）を達成することが出来、炉内通気性、通液性が確保され、風量、酸素富化量の増加やＯ／Ｃの上昇が可能となり、風量７８００Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、酸素富化量１８０００Ｎｍ3 ／ｈｒでＯ／Ｃが５．１の操業を安定的に実施することができる。
表３の操業結果に示すように発明実施例２は比較例２に比べ炉体熱負荷の上昇、シャフト圧変動回数を抑制し、安価な微粉炭を多量に使用しながら燃料比を上昇させることなく、出銑量を増大させることができ、かつ溶銑品質を向上できる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の高炉操業方法は、高炉操業において、次のような効果を発揮する。
（１）大きな設備改造を伴うことなく、高炉炉内半径方向中間部から中心部にかけてのＯ／Ｃを適正に維持することができる。
（２）多量微粉炭吹き込み操業（高Ｏ／Ｃ操業）を実施しても安定操業の継続が可能となる。
（３）シャフト圧変動が激減し、炉況が安定することから、出銑量を増大することが可能となる。また、炉体熱負荷を軽減でき、炉体の寿命延長にも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】炉内断面図と測定装置配置図である。
【図２】５バッチ装入時の炉内鉱石とコークスの堆積模式図である。
【図３】５バッチ装入時の炉内鉱石とコークスの堆積模式図である。
【図４】シャフト上部温度パターンである。
【図５】シャフト上部温度パターンである。
【符号の説明】
１０  プロフィール測定装置          ２０  シャフト上部温度測定装置
【図１】
0003779815.tif 000005
【図２】
0003779815.tif 000006
【図３】
0003779815.tif 000007
【図４】
0003779815.tif 000008
【図５】
0003779815.tif 000009