(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉炉内に焼結鉱、ペレット等の鉄原料およびコークスからなる装入物を装入するに際し、高炉炉内にコークスの装入に続いて、鉄原料を装入する直前と直後の各々で、炉内に堆積した装入物の炉径方向における表面形状を測定し、この両測定値から装入物の炉径方向の層厚分布を求めると共に、前記装入した鉄原料が炉径方向に均一に装入されたと仮定した際の層厚基準値を装入された鉄原料の容積と高炉の炉口部の炉内面積とから推定し、前記測定した層厚分布から該推定層厚基準値を差し引いてその差を求め、該差が負になった部分の面積を求め、該面積を高炉円周方向で積分してコークス崩れ量を推定することを特徴とするコークス崩れ量推定方法。
【請求項２】
推定されたコークス崩れ量を、コークスベースで割ったものをコークス崩れ割合とし、該コークス崩れ割合に応じて高炉炉頂に設けたアーマープレートの位置、上記鉄原料中におけるペレット比、およびストックラインの位置のうち１つ、もしくは複数を調整することにより、コークスの堆積分布をフラットになるようにすることを特徴とする請求項１記載のコークス崩れ防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高炉炉内に鉄原料を装入することにより、鉄原料の直前に装入して炉内に堆積したコークスの崩れ量を推定する方法と、その防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉は、炉頂から装入される装入物と炉下部から上昇する高温の還元ガスとの向流反応設備であり、安定した状態で高炉操業を維持するためには、炉内のガス−固体の反応を適切に保持することが大切で、炉内の固体流れ、気体流れ、伝熱現象、還元反応などの現象を適正に制御する必要がある。
そのためには炉内の装入物分布を正確に制御することが重要であり、このため、例えば特公昭６１−２４４４５号公報では、高炉炉頂部における装入物の表面形状を測定し、この測定形状により炉径方向の降下速度分布を統計的手法を用いて求め、この降下速度を基に層厚分布比を把握し、装入物分布制御にフィードバックして、高炉内における装入物の分布を適正に調整し、炉況の安定維持を図ることが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、装入物の表面形状と炉径方向の降下速度分布から装入物の層厚分布を求める場合、鉄原料の装入時にすでに装入して堆積した下の層との物理的な衝突により、下の層の層厚分布が変化し装入物の層厚分布を変化させるということを考慮していない。
この前記特公昭６１−２４４４５号公報で提案の方法では、装入物の粒径変化などの装入条件の変化でコークス崩れ量が大きく変化した場合、フィードバックによる装入物分布制御では高位の炉況安定は困難なものとなる。
【０００４】
本発明は炉内への鉄原料装入により、該鉄原料の直前に装入して炉内に堆積しているコークスの崩れ量を的確に推定し、これを基にアーマープレート、ペレット比、ストックラインの１つ、または複数の調整を行って、前記コークス崩れを極力低減して高位に安定した高炉操業を行うことを課題とするものである。
【０００５】
【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、高炉炉内に焼結鉱、ペレット等の鉄原料およびコークスからなる装入物を装入するに際し、高炉炉内にコークスの装入に続いて、鉄原料を装入する直前と直後の各々で、炉内に堆積した装入物の炉径方向における表面形状を測定し、この両測定値から装入物の炉径方向の層厚分布を求めると共に、前記装入した鉄原料が炉径方向に均一に装入されたと仮定した際の層厚基準値を装入された鉄原料の容積と高炉の炉口部の炉内面積とから推定し、前記測定した層厚分布から該推定層厚基準値を差し引いてその差を求め、該差が負になった部分の面積を求め、該面積を高炉円周方向で積分してコークス崩れ量を推定する方法である。
【０００６】
さらに、手段２は、手段１において推定されたコークス崩れ量を、コークスベースで割ったものをコークス崩れ割合とし、該コークス崩れ割合に応じて高炉炉頂に設けたアーマープレートの位置、上記鉄原料中におけるペレット比、およびストックラインの位置のうち１つ、もしくは複数を調整することにより、コークスの堆積分布をフラットになるようにするコークス崩れ防止方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
高炉の安定した操業を継続させるためには、安定した融着帯を作り込むと共に塊状帯で適切なガス流れを維持することが必要である。
これらには、炉径方向の鉱石／コークス（以下単にＯ／Ｃと称す）分布が大きく影響しており、炉径方向でＯ／Ｃ分布が均等な場合に形成される逆Ｖ型融着帯が、ガス還元効率も向上させ高炉の安定操業には最も好ましいとされる。
【０００８】
しかしながら、炉径方向のＯ／Ｃ分布が中間部で最大となるようなＯ／Ｃ分布をとった場合には、Ｗ型の融着帯を形成してしまう。この融着帯がＷ型を形成した場合には、融着帯最下端位置が炉心側に移行するため、炉心と融着帯最下端位置との間が狭くなり、レースウェイで発生したガスの通気が悪くなりガス流れが不安定となることで、ガス還元効率も悪化する。
【０００９】
また、レースウェイに供給されるコークスは周辺部のコークスと、炉心と融着帯の間を通るコークスからなり、この供給が停止した場合には融着帯下部に空洞が生じ、羽口直上部で棚吊り、スリップが発生し、荷下がりが不規則になり、高炉操業に悪影響を与える。
中心部で最大となるようなＯ／Ｃ分布をとった場合には、頭低型の融着帯を形成してしまう。この場合には、ガス流れが周辺指向になり、炉周辺部の温度が上昇し炉体に負荷を与える。
【００１０】
また、融着帯根部が温度上昇のため肥大化することで、この部分での通気が阻害されガス流れが不安定になり、融着帯根部上部での棚吊りなどが生じやすく、高炉操業に悪影響を与える。
周辺部で最大となるようなＯ／Ｃ分布をとった場合には、頭高型で根部の位置が低い上記逆Ｖ型の融着帯形状になる。この場合には、炉周辺の熱レベルが低下するため融着帯周辺部での還元が苦しくなり、生鉱落ち等が生じ炉下部の熱が落ち炉下部が不活性気味になり、高炉操業に悪影響を与える。
【００１１】
よって、高炉操業を安定化させるためには、炉径方向で均一なＯ／Ｃ分布を形成し、融着帯形状としては、逆Ｖ字型を形成することが望ましい。
コークスベースを低減していくと、コークスの層厚が薄層化して鉱石によるコークス崩しの影響で、炉径方向のＯ／Ｃ分布が不均一になる度合いが顕著になり、上記で述べたような問題点が生じてくる。
【００１２】
そこで本発明では、鉄原料装入後に鉄原料を装入した時の炉径方向の層厚分布と、コークス装入後に鉄原料を装入した場合の炉径方向の層厚分布に違いがあることを見出し、この違いについて検討した結果、鉄原料を装入する直前に装入したコークス崩れによるものであることが判明した。このため、コークス装入後に鉄原料を装入した時、コークス崩れが全く起きない場合の鉄原料の層厚分布を仮定し、コークス装入後に鉄原料を装入した時の実測値の層厚分布の違いからコークス崩れ量を推定した。
【００１３】
具体的には該量を下記の方法で推定した。
すなわち、コークス装入後に鉄原料を装入する直前と直後の各々で、炉内に堆積した装入物の炉径方向における表面形状をプロフィールメーターで測定し、この両測定値から鉄原料の炉径方向の層厚分布を求めると共に、前記装入した鉄原料が炉径方向に均一に装入されたと仮定した際の層厚基準値ＳＫを装入された鉄原料の容積と高炉の炉口部の炉内面積とから推定し、前記測定した層厚分布からこの推定層厚基準値ＳＫを差し引いてその差を求め、該差が負になった部分の面積Ｓを求める（図１参照）。
【００１４】
該面積Ｓを炉径方向に積分し、コークス比重を掛けたものをコークス崩れ量と推定し、該推定量に応じて高炉装入物Ｈの装入分布を調整し、この崩れ量を低値に安定して維持することで、より正確に炉径方向のＯ／Ｃ分布を均一にでき、特に炉周辺部でのコークス崩れによってコークス層厚が薄くなり、そこに鉱石が過剰に堆積し、この部分のＯ／Ｃが大きくなることを回避することが可能となり、炉内のガス流れ、融着帯形状を良好な状態へと調整することができる。
【００１５】
コークス崩れ量の調整としてはアーマープレートＭＡ、ペレット比、ストックラインＳＴＬのうち１つ、もしくは複数を調整することによるものである。
アーマープレートＭＡの調整により、コークス装入時のアーマーノッチを変化させることで、コークスが炉内に装入する際の装入方向を調整し、コークスの装入分布をフラットにすることができ、その次に装入される鉄原料はなだらかに炉内に装入される結果、コークス崩れを低減させることができる。
【００１６】
ペレット比においては、コークス装入直前に装入する鉄原料中のペレット比率を上げることで、コークス装入直前層の鉄原料石の安息角が小さくなるので、鉄原料の分布は炉径方向にフラットに近づくため、その上に装入されるコークスがフラットに堆積しやすくなり、上記同様コークス崩れを低減させることができる。
また、ストックラインＳＴＬの調整により、コークス、鉄原料が炉内に装入される際の進入速度、角度を調整し流れ込み具合を変化させ、装入物がフラットに堆積分布させることができ、上記同様コークス崩れを低減させることができる。
【００１７】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図２、表１を挙げ説明する。
本発明に用いた高炉は内容積５２４５ｍ3 、公称出銑能力１２０００ｔ／日で、装入物の装入モードが１Ｃ、２Ｃ、１Ｏ、２Ｏ、（Ｃ：コークス、Ｏ：鉱石、１、２はバッチＮｏ．）〔１Ｃ：１２〜１６ｔ、２Ｃ：１２〜１８ｔ、１Ｏ：６５〜６７ｔ、２Ｏ：６５〜６７ｔ〕で、送風量：８，０００〜８，２００Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、送風圧力：４．２〜４．４ｋｇ／ｃｍ2 、酸素富化量：８，０００〜１２，０００Ｎｍ3 ／ｈのベル式高炉である。
【００１８】
図２に示すように大ベルからダンプされた装入物は、アーマープレートＭＡによって蹴られる。装入物の装入分布形状はプロフィールメーターＰＦによってダンプ前後に計測され、炉径方向の層厚分布を求める。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１中の本発明例１は比較例１の操業状態から、アーマープレートＭＡの位置を、前記２バッチ目のコークス２Ｃ装入時に調整（炉壁側に２０ｍｍ移動：６ノッチ→４ノッチ）することで、表１に示すように１バッチ目の鉱石１Ｏ装入時でのコークス崩れ量を抑える（２．７９ｔ→０．９２ｔ）ことができた（図３→図４）。このため炉中心に過剰のコークスが流れ込むこと、炉壁部付近に過剰の鉱石が堆積することを回避し、ガス流を適正にし通気が良くなり、ガス還元効率が向上して、熱負荷の抑制および、荷下がり変動指数が下がり安定した炉況になった。
【００２１】
本発明例２は比較例２の操業状態から、ストックラインの位置を、１．０ｍから０．９ｍに調整することで、１Ｏ装入時でのコークス崩れ量を抑えることができ（図５→図６）、上記同様に炉況を改善することができた。
本発明例３は比較例３の操業状態から、１Ｏと２Ｏのペレットの比率を、５０：５０→３０：７０に変えることで、コークスの装入分布状態がフラットに成るような下地を形成することで、コークス崩れ量を抑えることができ（図７→図８）、上記同様に炉況に改善することができた。
【００２２】
本発明例４は比較例４の操業状態から、アーマープレートＭＡの位置を、前記２Ｃ装入時に調整（炉壁側に２０ｍｍ移動：６ノッチ→４ノッチ）することで、ストックラインの位置を１．０ｍから０．９ｍに調整することで、１Ｏと２Ｏのペレットの比率を５０：５０→３０：７０に変えることで、コークス崩れ量を抑えることができ（図９→図１０）、上記同様に炉況に改善することができた。
【００２３】
この表１から明らかに、本発明は比較例に対してガス流、ガス還元、通気、熱負荷、荷下がり変動指数等が改善され、炉況が安定すると同時に、燃料比が低減することが明らかである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明はコークス崩れ量を適格に推定して、コークス崩れ量を抑え、かつそれを維持することにより、低燃料比で高位に安定した高炉操業を維持することが可能となり、この分野における効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】１Ｏ装入前後の層厚分布の差と、１Ｏが炉内均一に装入された場合の層厚ＳＫとの関係を相対的に描いた相対層厚分布図
【図２】高炉の側断面図で装入装置と検出端を示した側断面図
【図３】比較例１の時の１Ｏ相対層厚分布図
【図４】発明例１の時の１Ｏ相対層厚分布図
【図５】比較例２の時の１Ｏ相対層厚分布図
【図６】発明例２の時の１Ｏ相対層厚分布図
【図７】比較例３の時の１Ｏ相対層厚分布図
【図８】発明例３の時の１Ｏ相対層厚分布図
【図９】比較例４の時の１Ｏ相対層厚分布図
【図１０】発明例４の時の１Ｏ相対層厚分布図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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