JP2021113340A - 高炉の操業方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照しながら、本実施形態の高炉の操業方法について説明する。図1は、本実施形態において対象とする高炉の一例である、ベルレス式高炉の炉上部の概略図である。ベルトコンベア3は、高炉原料(コークス及び鉱石)を炉頂に向かって運び上げる。ベルトコンベア3の終端部に到達した高炉原料は、不図示の切替シュートを介して、一定の周期で固定ホッパー4a、4bに交互に装入される。例えば、コークスを固定ホッパー4aに装入し、鉱石を固定ホッパー4bに装入することができる。
そして、3次元プロフィールメータによる測定結果について、それらの所定パラメータ及び所定目標範囲を利用することにより、当該測定結果を、装入方法の検討に適切に反映して利用することができると考えた。
これにより、3次元プロフィールメータによる測定結果を、装入方法の検討に適切に反映して利用することができ、炉全体において理想とする層厚比分布を実現し、理想的な炉内ガスの流れを実現することが可能となる。炉全体で層厚比分布を管理・制御することにより、ひいては炉全体において高効率化を図ることができ、安定操業を実現してさらなる低コークス比・低還元材比操業が可能となる。
本発明の対象とする高炉がベル式装入装置を備える場合、大ベルの開度、大ベルの開速度、及びムーバブルアーマーのストロークの少なくともいずれか一つを変更することにより、高炉原料(鉱石及び/又はコークス)の装入方法を変更することができる。例えば、ムーバブルアーマーのストロークを小さくして鉱石の装入位置を外側に変更することができる。
高炉に装入された高炉原料は充填層を形成し、この充填層の管理位置(例えば炉壁から数十cmの位置)が所定の管理ラインまで荷下がりしたときに、新しい高炉原料が炉内に装入される。この管理ラインを調整すること、具体的には、鉱石を装入する前の管理ラインを下げて鉱石層の装入位置を外側にすること、及び/又は、コークスを装入する前の管理ラインを上げてコークスの装入位置を内側にすること、によって、第1パラメータ及び第2パラメータを改善することが出来る。
具体的には、目標層厚比分布における各炉口無次元半径位置での値(目標層厚比)と、測定された層厚比分布の、対応する炉口無次元半径位置での値(層厚比)との差の絶対値が、最大となるとなるときの当該差の絶対値(以下、第3パラメータという)を、所定パラメータとして用いてもよい。第3パラメータの目標範囲(以下、第3目標範囲という)は例えば0.02以下とすることができる。仮に炉全体において(すなわち、すべての炉径方向及び炉周方向において)、測定された層厚比が目標層厚比よりも0.02大きく、第3パラメータが0.02となるとき、鉱石の1チャージ当たりの装入量が2割程度増えることになり、高炉操業において無視できない影響を及ぼすことになるためである。
また例えば、目標層厚比分布における炉壁部最小層厚比(図2中P2点)を取る無次元半径位置と、測定された層厚比分布における炉壁部最小層厚比を取る無次元半径位置との距離(第5パラメータ)を、所定パラメータとして用いてもよい。第5パラメータの目標範囲(以下、第5目標範囲という)は例えば0.04以下とすることができる。第4パラメータまたは第5パラメータが0.04であるとき、旋回シュートのノッチ数が1ノッチ程度変化することになり、高炉操業において無視できない影響を及ぼすことになるためである。
3次元プロフィールメータによる測定結果を用いて、炉径方向における層厚比分布を、炉周方向所定角度間隔で算出する。3次元プロフィールメータには、炉径方向における高炉装入物の表面プロフィールを炉周方向全周に亘って測定できる測定装置が用いられ、当該測定結果を用いて炉周方向全周に亘って層厚比分布が算出される。層厚比分布を算出する所定角度間隔は、上述の通り、好ましくは45°以下であり、例えば10°に設定することができる。なお、3次元プロフィールメータにより測定される上述の情報を、三次元堆積情報と称するものとする。
その後、コークス層の上に積層された鉱石層の三次元堆積情報を3次元プロフィールメータにより測定する。ここで、得られた三次元堆積情報を前記の所定角度ずつ抜き出し、炉径方向における鉱石層の堆積情報を取得する。つまり、前記の所定角度毎に、鉱石層の炉径方向における堆積形状(二次元堆積情報)を取得する。最後に、前記の所定角度毎に炉径方向における層厚比分布を求める。
ステップS101で求めた前記所定角度毎の層厚比分布に基づき、前記所定角度毎の第1パラメータを算出する。第1パラメータは、上述の通り、炉中間部最大層厚比と炉壁部最小層厚比との差である。
ステップS102で求めた第1パラメータのうち5割以上が0.40以下(第1目標範囲内)であるかを判別し、5割超が第1目標範囲外の場合には(ステップS103 No)、処理はステップS104に進む。すなわち、第1目標範囲内に収まる第1パラメータの割合が5割未満であるとき(ステップS103 No)、処理はステップS104に進む。5割以上が第1目標範囲内の場合には(ステップS103 Yes)、処理はステップS105に進む。
ステップS104において、鉱石装入位置を炉壁側に移動させる処理を行う。鉱石装入位置は、前述した方法により調整することができる。変更後の鉱石装入位置の決定方法は、特に限定しないが、例えば、各方位の第1パラメータの算術平均値を算出し、この算術平均値と第1目標範囲の上限値である0.40とを比較して決定することができる。すなわち、第1パラメータの算術平均値と0.40との差が大きい場合には、鉱石装入位置を大きく炉壁側とし、第1パラメータの算術平均値と0.40との差が大きくない場合には、鉱石装入位置を少しずつ炉壁側にずらして微調整するのがよい。
第1パラメータの5割以上が第1目標範囲内に収まっているため、鉱石装入位置を調整する処理は行わない。
図7のフローチャートを参照しながら、第2パラメータを改善するための装入方法の変更方法について説明する。ただし、図6と処理が共通するステップについては、詳細な説明を省略する。
ステップS103Aにおいて、ステップS102Aで求めた第2パラメータのうち5割以上が0.77以上(第2目標範囲内)であるかを判別し、5割超が第2目標範囲外の場合には(ステップS103A No)、処理はステップS104に進む。すなわち、第2目標範囲内に収まる第2パラメータの割合が5割未満であるとき(ステップS103A No)、処理はステップS104に進む。5割以上が第2目標範囲内の場合には(ステップS103A Yes)、処理はステップS105に進む。
ステップS104において、鉱石装入位置を調整する処理を行うことは、図6の例と同じである。このとき、例えば、各方位の第2パラメータの算術平均値を算出し、この算術平均値と第2目標範囲の下限値である0.77とを比較して、変更後の鉱石装入位置を決定することができる。
図9中の白抜きのプロット(○)は、鉱石の装入方法を調整する前の層厚比分布から算出された第2パラメータの値であり、図9中の破線は、第2目標範囲の下限値(0.77)を示す。鉱石の装入方法を調整する前の、第2目標範囲内に入る第2パラメータの割合は、0割であった。
4a、4b 固定ホッパー
5 旋回シュート
7 貯留ホッパー
8 流調ゲート
Claims (12)
- 鉱石層とコークス層との合計層厚に対する鉱石層の厚みの比である層厚比の、炉径方向における分布を示す層厚比分布を、3次元プロフィールメータにより、炉周方向の複数位置で測定する第1ステップと、
前記第1ステップで算出した各前記層厚比分布のそれぞれについて、所定パラメータを算出する第2ステップと、
前記第2ステップで算出した複数の前記所定パラメータのうち所定割合以上が所定目標範囲内に収まるか否かを判定する第3ステップと、
前記所定目標範囲内に収まる前記所定パラメータの割合が前記所定割合未満であるとき、高炉原料の装入方法を変更する第4ステップと、を有することを特徴とする高炉の操業方法。 - 前記第1ステップは、前記層厚比分布を炉周方向所定角度毎に測定するステップであることを特徴とする、請求項1に記載の高炉の操業方法。
- 前記所定パラメータは、炉中間部における前記層厚比の最大値と炉壁部における前記層厚比の最小値との差であることを特徴とする、請求項1または2に記載の高炉の操業方法。
- 前記所定目標範囲は、0.40以下であることを特徴とする、請求項3に記載の高炉の操業方法。
- 前記所定パラメータは、炉中間部における前記層厚比の平均値に対する炉壁部における前記層厚比の平均値の比であることを特徴とする、請求項1または2に記載の高炉の操業方法。
- 前記所定目標範囲は、0.77以上であることを特徴とする、請求項5に記載の高炉の操業方法。
- 目標とする層厚比の炉径方向における分布である目標層厚比分布が予め設定されており、
前記所定パラメータは、前記層厚比分布と前記目標層厚比分布との乖離度を示すパラメータであり、前記層厚比と前記目標とする層厚比との差の絶対値が最大となる炉径方向位置における当該差の絶対値として算出されることを特徴とする、請求項1または2に記載の高炉の操業方法。 - 前記高炉はベルレス式装入装置を備え、前記第4ステップは、旋回シュートの傾動角、旋回数、旋回速度の少なくともいずれか一つを変更して鉱石及び/又はコークスの装入位置を調整するステップであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
- 前記高炉はベル式装入装置を備え、前記第4ステップは、大ベルの開度、大ベルの開速度、ムーバブルアーマーのストロークの少なくともいずれか一つを変更して鉱石及び/又はコークスの装入位置を調整するステップであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
- 前記第4ステップは、炉内に堆積した高炉原料の高さを管理する管理ラインを調整して鉱石及び/又はコークスの装入位置を調整するステップであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
- 前記所定割合が5割であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
- 前記所定割合が8割であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の高炉の操業方法。
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