(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉出銑口からの出銑滓の排出状況に応じて、マッドの押し量および／またはマッドの種類を変えることにより、出銑孔に押し込まれるマッド押し量と出銑口からマッド堆積層まで穿設された出銑孔深度との比で示される深度指数Ｗｆを調節し、高炉内のコークス充填層とマッド堆積層との間に形成される空間であるフリースペースＦｓの形態を制御することを特徴とする高炉内フリースペースの制御方法。
【請求項２】
深度指数Ｗｆの調節に当たって、マッド押し量の調節に併せて溶銑に対する溶解特性の異なる異種のマッドを充填することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
炉周方向にある各出銑口毎に、上記深度指数Ｗｆを調節することにより、炉周方向のフリースペースＦｓの分布を制御することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉内フリースペースの制御方法に関し、とくに出銑孔前空間 (フリースペース：Ｆｓ）の大きさや炉周方向における分布等の形態を制御して、安定した高炉操業を実現し、良好な出銑滓を確保するのに役立てようとする提案である。
【０００２】
【従来の技術】
高炉内の炉床部に貯留されている溶銑及び溶滓 (以下、単に「出銑滓」という) は、一般に、炉床部に設けられている出銑口から出銑滓として排出されるのが普通である。
この出銑滓の排出制御のための従来技術としては、例えば、特公昭６３−６５７３０号公報に記載されているような方法がある。この従来の技術は、前記公開公報の記載によれば、羽口からの送風量と出銑孔深度とを相対的に制御する方法であり、例えば、出銑孔深度が浅くなったときには、羽口からの送風量を減少することにより、出銑孔近傍のガスの流れを制御すると、出銑孔近傍にはスラグが付着して、出銑孔深度を深くすることができると説明している。また、出銑の末期において、出銑孔からガス吹きが生じる、いわゆる荒出の状態になると、羽口からの送風量を減少することにより、炉床部に貯留している溶銑滓のレベル、つまり液面を安定させ、ガス吹きが抑制できると説明している。なお、出銑作業が終了したら、前記出銑孔にマッドと呼ばれる充填材を押し込んでそれを閉塞する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の出銑滓制御方法では、出銑孔深度が浅くなったときには、羽口からの送風量を減少し、出銑孔近傍のガス流れを抑制することにより出銑孔深度を深くし、逆に、出銑孔深度が深くなったときには、羽口からの送風量を増加することにより出銑孔近傍のガス流れを活発にすることで、出銑孔深度を浅くなるように制御している。
しかしながら、発明者の研究によれば、羽口からの送風量を変更したからといって、出銑孔近傍にスラグが付着したり、そこからスラグが剥離したりすることにより、直ちに出銑孔深度が変化するというものではない。
【０００４】
一般に、出銑孔深度が浅いときには、炉床部を覆うマッド堆積層が小さくなっていて、炉床が高温の溶銑滓に晒されて損耗し易いと考えられている。そこで、このような場合には、出銑孔内に押し込むマッドの使用量 (これを「マッド押し量」という) を増加するとよい。つまり、出銑孔深度が浅い状態が続くと、たとえ羽口からの送風量を減少しても、そのままでは出銑孔深度が深くなるようなことはなく、出銑孔深度、つまりマッド堆積層を大きくすべく、マッド押し量が増加しなければならなかった。
しかしながら、発明者の研究によれば、そうした送風量の制御やマッド押し量の調節だけでは不十分であることがわかった。即ち、出銑滓の安定した排出のためには、さらに他の手段の開発が必要であることがわかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、出銑孔前に形成されるフリースペースの大きさや分布等の形態を推定するための方法、とくに各出銑口毎の出銑滓の状態に基づいて深度指数を調節することにより、前記フリースペースの形態を望ましいものに制御し、もって良好な出銑滓を確保すると共に、安定した高炉の操業を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従来技術が抱えている上述した問題点について鋭意検討したところ、発明者は、高炉内炉床部におけるコークス充填層とマッド堆積層との間に形成される空間；即ち“フリースペース”の働きに着目して研究したところ、このフリースペースの大きさ (形態) が変化すると、それに伴って溶銑と溶滓のバランスが変化し、出銑口からの出銑滓の排出状況に重大な影響を及ぼしていることを突き止め、本発明を開発するに到った。
【０００７】
即ち、本発明では、前記フリースペースの存在が出銑滓の排出性に与える影響に鑑み、そのフリースペースの形態を制御することが必要であるとの認識に立ち、その制御のためには出銑孔の深度指数Ｗf ( 出銑孔深度とマッド押し量との比) を調節することが有効であるとの知見を得て、この深度指数Ｗf を調節することにより、上掲の目的を実現することにしたのである。
【０００８】
このような知見の下に開発した本発明は、高炉出銑口からの出銑滓の排出状況に応じて、マッドの押し量および／またはマッドの種類を変えることにより、出銑孔に押し込まれるマッド押し量と出銑口からマッド堆積層まで穿設された出銑孔深度との比で示される深度指数Ｗｆを調節し、高炉内のコークス充填層とマッド堆積層との間に形成される空間であるフリースペースＦｓの形態を制御することを特徴とする高炉内フリースペースの制御方法である。
【０００９】
本発明においては、深度指数Ｗｆの調節に当たって、マッド押し量の調節に併せて溶銑に対する溶解特性の異なる異種のマッドを充填することが好ましい実施の形態である。
また、本発明においては、炉周方向にある各出銑口毎に、上記深度指数Ｗｆを調節することにより、炉周方向のフリースペースＦｓの分布を制御することが好ましい実施の形態である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、高炉の羽口から炉床部までを概略的に示した縦断面図である。この図に明らかなように、高炉炉腹部の炉壁１中には、全周方向に熱風送風口としての羽口２が配設されている。この羽口２からは、炉内に約１０００℃の高温送風ガスが供給される。そして、この羽口２から炉内に吹き込まれた熱風により、羽口先の炉内にはレースウェイ３と呼ばれる高熱空間部が形成されている。
【００１１】
一方、前記羽口２より下方では、装入物のうちのほぼコークスだけからなるコークス充填層４が形成されている。これは、前記レースウェイ３での高温加熱によって鉱石の方は溶融し、それが溶銑および溶滓、つまり溶銑滓９として炉床部に流下して白熱コークスのみが残ったために形成された領域である。
また、炉床部は、不定形耐火材料であるマッドの堆積層にて覆われており、マッド堆積層５を構成している。このマッドは、出銑口からマッド堆積層５まで穿設された出銑孔７を閉塞するために用いられたものが堆積して形成されたものであり、このマッド堆積層５が、本来の炉床部をカバーした状態になっている。そして、仮りの炉床部８、つまり前記マッド堆積層５の上に溶銑滓９がある程度溜まったら、前記炉壁１からマッド堆積層５まで出銑孔７を穿孔し、貫通した前記出銑孔７から溶銑滓９を出銑滓として排出するようになっている。
【００１２】
ところで、出銑滓の量は、一般に、溶銑滓が貯留している炉床部のうち、図１に示すように、コークス充填層４とマッド堆積層５との間の空間 (即ち、フリースペースＦｓという）６における溶銑滓９の流動性が関与していることが知られている。なお、このフリースペースＦｓとは、単純に前記各層４，５の間に挟まれた空間というだけでなく、実質的には層をなさないコークス間の隙間といった空間も含んでいるものである。
いわゆる、このフリースペースＦｓ (空間６) が大きいと、溶銑滓９の流動性が向上して出銑滓量が増加するし (排銑滓性が向上する) 、逆に、このフリースペースＦｓ (空間６) が小さいと、溶銑滓９の流動性が低下して出銑滓量が減少する (排銑滓量が低下する) と考えられる。かかる溶銑滓の流動性に関しては、主として粘性の大きい溶滓の方が影響を受けやすいのであるが、いずれにしてもこのフリースペースＦｓをコントロールすることができれば、出銑滓量をも自在に調整できることがわかる。
【００１３】
ところで、このフリースペースＦｓを構成する要素は、前記コークス充填層４とマッド堆積層５との相対的な位置関係である。例えば図１において、コークス充填層４の出銑孔側の端部をマッド堆積層５の位置まで変位させることができれば、フリースペースＦｓは狭まるし、一方、マッド堆積層５をコークス充填層４側の端部に向けて迫り出させても、かかるフリースペースＦｓは狭まる。
但し、発明者を含めて、斯界技術者にとって、このフリースペースＦｓの形態 (大きさ、炉周方向での分布、各出銑孔付近での形状等) を正確に測定することはもちろん、その実態を正確に把握することは困難であり、それ故に適切な該フリースペースＦｓの制御、ひいては望ましい溶銑滓９の生成，排出の制御も困難である。
この点に関し、発明者は、出銑孔深度とマッド押し量との比 (＝深度指数Ｗf）が滓指数に及ぼす影響を調べる中で、これらが高い相関関係を示すと同時に、フリースペース制御につながるという知見を得た。
【００１４】
図２は、前記深度指数Ｗf ( 出銑孔深度／マッド押し量) との関係を示すものであるが、この図から、深度指数Ｗf の値が大きいときは滓指数が低く、この値Ｗf が小さいときには滓指数が高いということがわかった。
【００１５】
即ち、図３に示すように、深度指数Ｗf と滓指数との間には負の強い相関関係があり、それは次のような関係で説明できる。
一般に、マッド押し量が多い場合でも出銑孔深度が伸びない場合と、マッド押し量は少なくても出銑孔深度が伸びる場合とがある。前者は、フリースペースＦｓが大きくコークス充填層の影響 (圧力) を受けにくいため、押し込んだマッドが出銑孔先端から浮き上がって定着しないために、前記出銑孔深度が伸びないものと考えられる。一方、後者は、フリースペースＦｓが小さく、コークス充填層の影響を直接的に受けることになるため、出銑孔先端から流出したマッドが該コークス充填層４の圧力荷重を受けて離脱して浮き上がることなくそのまま定着しやすいので、この場合、出銑孔深度延長に大きく寄与することになるものと考えられる。
【００１６】
以上の点をまとめると、
(a) Ｗf ＝大 (マッド押し量を小さくしても、出銑孔深度は伸びやすい場合)
この場合は、フリースペースが狭く、そして排滓性が悪い (滓指数が低い) ことを示している。
(b) Ｗf ＝小 (マッド押し量を大きくしても、出銑孔深度は伸びにくい場合)
この場合は、フリースペースが広く、そして排滓性が良い (滓指数が高い) ことを示している。
ということがわかる。
【００１７】
このことから、深度指数Ｗf の値の大小により、出銑孔前のフリースペースＦｓの大小を比較的正確に評価することができ、ひいては望ましい出銑滓の排出制御のために、該深度指数Ｗf を調節することで、フリースペースＦｓの制御を実現することができるようになる。
さらに、このような制御方法を採用すれば、同一高炉における各出銑口毎のフリースペースの大きさや分布の制御を比較的簡便に行うことができる他、出銑滓状況の比較や出銑口間の偏差を検討する上で有効な情報を提供するのに有効である。
【００１８】
なお、本発明において、上記深度指数Ｗf の具体的な調節方法としては、
▲１▼  同一種のマッドを使用する場合は、マッドの押し量を変える、
▲２▼  溶銑溶解性の異なる複数種のマッドを使い分ける、
▲３▼  上記▲２▼に併せてマッド押し量も変える、
などがあり、これらのうちのいずれか１種以上の手段を採用する方法が有効である。
例えば、深度指数Ｗf が極端に増加傾向にある時は、銑滓排出性が悪化傾向となる。このような時は、マッド押し量を低下させるか、あるいは溶銑溶解性の高いマッドに変更する等の方法によって、深度指数Ｗf を適正なレベル (出銑孔毎に適正レベルは異なる) に制御し、良好な銑滓の排出性を確保するという方法を採用することなどが望ましい。
【００１９】
また、本発明にかかる制御方法によれば、炉周方向におけるフリースペースＦｓの分布制御も可能である。というのは、各出銑口ＴＨにおける前記深度指数Ｗf を調節することにより、それぞれの出銑口に対応する個所のフリースペースＦｓを制御することができ、ひいては炉芯付近にあるコークス充填層４の位置をも変えるのに有効に利用できる。
例えば、図４は前記深度指数Ｗf に基づいて予測したフリースペースＦｓの炉周方向の形態分布を示した図であるが、フリースペースＦｓの大きい側 (羽口No.1, 2)では溶銑滓流が大きく、一方、小さい側 (羽口No.3, 4)では通液性が悪いことを示したものである。
【００２０】
また、表１は、各出銑口 (No.2, 3 、図４のもの) における深度指数Ｗf と使用マッド (Ｓ：溶銑溶解性を大きくするため、SiＣやＣを多く配合した充填材、Ｋ：溶銑溶解性を小さくするため、 Al２O３やSiO２の配合を多くした充填材) に対する排滓性との関係を調べたものである。この表１に示す結果から判るように、試験期間のＩ期とII期において、深度指数Ｗf が大きくかつ溶銑溶解性の小さいマッドを使用したケース，即ちフリースペースＦｓが小さくなる傾向のある出銑孔 (No.3TH) のところでは、排滓性が良くない結果となった。このことから、深度指数Ｗf に基づいてフリースペースＦｓの形態を知ることができる。
【００２１】
なお、本発明においては、上記の例の他、マッドの押し量および種類の変更とともに、羽口の送風量を変更してコークス充填層４の位置の変更を併用することにより、フリースペースＦｓの形態を制御することもできる。例えば、出銑口上の羽口送風量を増加させ、コークス充填層４の位置を炉芯側に制御することに加えて、深度指数Ｗf を調節することにより、フリースペースＦｓを大きく制御することができる。
【００２２】
【表１】
0003858573.tif 000002
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明方法によれば、出銑孔前空間，即ちフリースペースＦｓの形態を予測し、確認することが可能になり、ひいてはこの空間の形態を比較的正確かつ簡便に制御することができるので、安定した出銑滓の排出を長期に亘って維持できる他、高炉の安定操業を実現するのに役立つ。さらに、本発明方法によれば、高炉の炉周方向、例えば各出銑口間の出銑滓排出のアンバランスの解消なども容易に解消することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉炉床部分の概念図である。
【図２】深度指数Ｗf と滓指数との関係を示すグラフである。
【図３】フリースペースと排滓性との関係を示す模式図である。
【図４】フリースペースと溶銑流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  炉壁
２  羽口
３  レースウェイ
４  コークス充填層
５  マッド堆積層
６  空間 (フリースペースＦｓ)
７  出銑孔
８  炉床部
９  溶銑滓
【図１】
0003858573.tif 000003
【図２】
0003858573.tif 000004
【図３】
0003858573.tif 000005
【図４】
0003858573.tif 000006