JPS58727B2 - 高炉内融着帯形状の推定法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高炉操葉の安定化制御に資する為の融着帯形
状推定方法に関するものである。

高炉には、鉄鉱石原料とコークスが交互に装入されてお
り、下方部より上昇してくる還元ガスによって還元され
ながら徐々に降下してい匂還元によって組成変化を受け
た鉱石は、夫々の鉱石に固有の軟化溶融温度を示すが、
高炉内の温度は下方部はど高温であるから、降下途中の
鉱石は、やがて該軟化溶融温度と同レベルの温度領域に
至る。

しかるに通常の鉱石は、塊状帯から一気に融体化するも
のではなく、ある温度範囲に亘って軟化、溶融次いで滴
下という過程を通り、鼓に溶銑及び溶滓が形成される。

即ち炉内のある部位には、軟化融着した鉱石層が存在し
、これらが存在する領域を軟化融着帯（以下単に融着帯
という）と呼ぶ。

高炉内におけるこの様な融着帯の形状は、従来は単に憶
測する程度であったが、最近高炉各社において実施され
た高炉解体調査によってかなり正しく杷握される様にな
ってきた。

それによると、炉内融着帯形状は炉内高さ方向及び水平
断面方向で著しく大きな分布を呈していることが判って
きた。

しかしこれらの分布は炉況と密接な関係を有するもので
あることも判明しており、高炉の状況に応じて種々のパ
ターンを示すものであることも判っているが、もつとも
標準的なパターンを模式的に表わすと第１図の如くであ
る。

即ち第１図において１は高炉であり、炉頂１ａから交互
に装入された鉱石（ペレット及び焼結鉱等の区別は問わ
ない）３とコークス４は夫々層を形成して積み重ねられ
、順次降下して行く。

尚６はこの様な塊状帯である。そしてシャフト部１ｂか
ら下方にかけては、融着帯７が層状且つ山状に形成され
、内包された炉心コークス層５の空隙をぬって溶銑及び
溶滓が滴トしていく。

他方羽口１２からは熱風が吹き込まれ矢印の如く上昇す
るが、融着帯７は、その物理的・目状の本質からして空
隙率が極めて小さいものであるから、通気性は頗る悪く
、炉内では十契ガスの抵抗板になっている。

従って炉心コークス層５内を通過上昇してきた還元ガス
は、第１図の矢印で示す如く、融着帯７に到達したた時
点で高さ方向と水平方向に分配され、上方に向うガスは
融着帯７の層に沿って炉心コークス層５内を上昇し、水
平方向に向うカスは融着帯Ｉではさまれたコークススリ
ット７′内を通って塊状帯６側に出る。

即し融着帯１は上昇カスの分配機能を示し２、その形成
４大態、特に分布によって炉内ガスの分散度合いは太き
く影響される。

例えば融着帯７が炉腹部において炉心側に張り出して存
在するときは炉頂におけるガス流は主として周辺流にな
るし、融着帯７が炉壁側に片寄って存在するときは前記
カス流は主として中心流を形成する。

そして周辺流が形成されたときは塊状帯６における還元
が周辺部で冗進し、他方中心流が形成されたときはその
逆になるが、これらは直接的に次の融着帯形状に影響す
るだけでなく、炉全体における還元プロセスの主要な支
配因子になっている。

以上の様なところから、融着帯形状は高炉内における円
滑な荷下りや効果的なガス分布に重大な影響を示すこと
が判り、高炉の円滑操業を維持し高い生産性を発揮する
為には、炉内融着帯形状を適正に維持することが必翌で
あることを知った。

しかしその為には、まず操炉中における現時点での融着
帯形状を可及的に精度良く把握しなげればならない。

ところが現在は高炉の外部からの計測データに基づく推
定計算によって把握する程度で火炉における動的な把握
手段としては特に確立された方法はない。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、実炉における融着帯の現状を可及的速やかに且つ正確
に承知し、得る技術を確立すべくなされたものであって
、その構成を述べると、実質的に連続出銑を行なう高炉
操業において、ある時点での装入鉄鉱石原料中における
成分組成の全部又は一部を変化させ、出銑・滓される溶
銑又は溶滓中の成分変動量を経時的に測定し、その変動
パターンと装入物炉内降下速度との関係から、高炉内に
形成されている融着帯−形状を推定する点に要旨が存在
する。

当該方法によって、実操業における融着帯形状を正しく
且つ速やかに推定することができるので、操業テークと
の対応からもっとも即用に近い融着帯形状を求め、各種
のオペレーション−コントロール（送風温度、送風量、
羽口前カススピード、送風酸素量、鉱石の高温性状、装
入方式等）を駆使することによって上記の好適形状を得
る様な操炉を行なうことが可能になった。

以下本発明の実施原理な中心とｔ〜て本発明の構成及び
作用効果を説明する。

尚１−ある時点での装入鉄鉱石原料［Ｖｌにおける成分
組成の全部又は一部を変化させる」手段としては、−上
記の手段を例示することができる。

■放射性回位爪木（ＲＩ）をトレーサーとして鉄鉱石原
料中に加え、溶銑又は溶滓中に溶は込んだ形で拮出され
るＲＩ量を検知する方法■鉄鉱石原料中に放射化可能な
元素（例えば金、銅、タングスブツなど）を加え、上記
に準じた方法で検知する方法 ■鉄鉱石原料中の１成分に着目し、当該装入に限ってそ
の成分量を増加若しくは減少させ、溶銑又は溶滓中にお
ける当該着目成分の変動量を検知する方法（鉱石を変更
する場合を含む）上記は代表例を示すもので、例示され
た以外の方法の採用は勿論排除するものではないが、以
下ではＲＩを使う方法によって代表的に説明する。

従って他の方法を採用する場合は、それに応じた変更を
加えて行なうべきであることは言う迄もない。

まず第２図に概念図をもって示す如く、鉱石層３を順次
装入していくに当り、ある任意の段階でＲＩを配合した
鉱石を投入し、仮称トレーサー鉱石層３′を形成する。

尚トレーザー鉱石層３′の形成に当っては、可及的均一
な厚さでまんべんなく堆積することが望ましい。

そしてその装入直後には適当な計４１１１装置を用いて
その堆積分布を測定し、径方向における堆積量の変化状
況を求めておく。

こうして形成された鉱石層３，３′は操炉の進行に伴な
って順次降下していき、やがてトレーサ鉱石層３′の一
著薗図では中央部）が高温部に到達する。

高温部は前記融着帯７で構成され、その上方低温側境界
は軟化開始面７ａ、下方高温側境界は溶融滴下開始面７
ｂとなる。

従って降下してきたトレ−サー鉱石層３′が第２図で示
す位置に到達した時点では、８で示す部分は既に溶融し
て炉底方向に滴下して出銑されており、トレーサー鉱石
層ごが降下するにつれて、その中心部から順次軟化及び
溶融し、更に滴下していく。

即ち出銑・滓される溶銑又は溶滓中には、滴下したＲＩ
が混入されており、この排出ＲＩ量の変化を経時的に測
定しておけば、トレーサー鉱石層３′の降下状況並び降
下途中段階における融着帯７のプロフィルを推定するこ
とができる。

第３図は上記の様なプロフィル推定の為のデータ処理例
を示すもので、実施例Ａ−Ｆの各場合におけるＲＩ排出
量の経時変化とトレーサー鉱石層の降下速度との関係を
、炉高対累積排出トレーサー量の関係に変換させたもの
が第３図Ｉに示され、更にこれらの排出曲線Ａ−Ｅに対
応して幾何学的に求められたのが第３図■の融着帯溶融
面プロフィルである。

即ちＡの例は、ＲＩの排出開始後徐々にＲＩの累積排出
量が増加しており、ＲＩの排出停止直前に累積排出量は
急激に増加しており、この例の溶融面プロフィルは次の
如く推定する。

■ＲＩの投入からＲＩの排出開始までの時間により溶融
面の開始高さを推定する。

■ＲＩの排出開始から排出終了迄の時間により溶融面の
終了高さを推定する。

■ＲＩの累積排出量の変化より、溶融面プロフィルは山
状を形成しているものと推定する。

■ＲＩの排出開始後ｔｘ時間経過したときのＲＩ添加鉱
石層の高さを〜とじ、累積排出量をａｘとするとこの累
積排出量へは、高さ〜で溶融面を切断したときの溶融面
と交差する曲線内の面積に比例するので炉心から溶融面
までの距離ｗＸを推定する。

■溶融面の高さｈｘと炉心からの距離ｗＸとを〜の値か
ら経時的に推算することにより例Ａの溶融面プロフィル
は■のＡの如く推定される。

又Ｂの例ではＲＩの排出開始が遅い点を除いて、他はほ
ぼＡの例と同じ様相でＲＩの排出量が増加しており、溶
融面プロフィルは■のＢの如く推定される。

但しＲＩ排出量の増加が１に示す如くＡの場合よりも急
速であるので、推定されるプロフィルはＡよりなだらか
になっている。

Ｃの例は、■に示す如くＲＩの排出開始が更に遅く、又
累積排出量の増加は一層急速であり、推定されるプロフ
ィルは■のＣに示す如く極めて低い山伏を呈する。

尚り。Ｅの例は、ＲＩの排出開始高さがＢの例と同じで
あるが排出初期における累積排出量の増加傾向は、Ｅが
急速でＤがゆるやかであるから、溶。

融面プロフィルは、夫々Ｈに示す如くＤは急峻となり、
Ｅはややなだらかとなっている。

本発明の構成は上記の通りであるから、装入鉱石の成分
組成を変更し、その変更が溶銑或は溶滓中成分の変動と
して反映されることを利用することによって、炉内にお
ける融着帯の形状乃至分布を高精度に推定することがで
きる。

従って高炉操業をより良い状態に誘導し、且つ保持する
ことが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は高炉内における融着帯を示す模式図、第２図は
本発明方法の原理を示す概念図、第３図は本発明におけ
る推定の手順を示す説明図である。 ３’……トレ一サー鉱石層、７……融着帯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １鉄鉱石原料を間欠的に装入し且つ実質上連続的に出銑
   を行なう高炉操業において、ある時点での装入鉄鉱石原
   料中における成分組成の全部又は一部を変化させ、出銑
   ・滓される溶銑又は溶滓中の成分変動量を経時的に測定
   し、その変動パターンと装入物炉内降下速度との関係か
   ら、高炉内に形成されている融着帯の形状を推定するこ
   とを特徴とする高炉内融着帯形状の推定法。 ２特許請求の範囲第１項において、放射性トレーサーを
   装入鉄鉱石原料中に加える推定法。 ３特許請求の範囲第１項において、放射化可能な元素を
   装入鉄鉱石原料中に加える推定法。 ４特許請求の範囲第１項において、成分組成の異なる鉄
   鉱石を用いて装入する推定法。