JPS6013042B2 - 高炉操業法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高炉操業法、特に炉内の熱バランスの迅速・適
確な制御により、炉況不調や炉事故のな２い安定した高
炉操業を行なう方法に関する。 高炉内には、炉頂部から鉱石類とコークスが交互に層状
に装入され、一方炉下部の羽口から高温の空気が送入さ
れらる。羽口周辺のコークスは送入される高温の空気に
より燃焼して還元ガス３０（ＣＯ）と熱を発生し、炉頂
に向って上昇する。炉頂からの装入物は該高温の還元ガ
スと同流接触し、熱交換及び還元反応を受けつつ降下し
、炉下部において銑鉄とスラグに分離溶融して傷蟹に蓄
積する。 ３上記炉内
における装入物の還元反応は、高炉内の高さ方向のほゞ
全域で進行するが、比較的上部の低温城と下部の高温域
とでは、還元反応の様式が異なり、それぞれの反応に必
要な熱量及び還元剤（コークス等炭素給源）の量に特徴
的差異を有妙する。すなわち、高炉上部の約１０００ｑ
ｏ以下の温度域では、酸化鉄は次式で示される発熱山吏
応によって還元される。Ｆｅ○広十ｎＣ○→Ｆｅ＋ＸＣ
〇２十（ｎ一Ｘ）Ｃ○．・‐〔１〕この反応機構は間接
還元反応と呼ばれ、反応を進行させるには、反応生成物
であるＣ０２を平衡関係から導かれる値以下に保つよう
、過剰のＣＯガスを供孫舎する必要がある。 通常、上記〔１〕式におけるｎは３以上が必要とされ、
従って１モルのＦｅ○をＦｅにまで還元するには、還元
剤３モル以上が必要である。一方、炉下部の高温城では
、次式で示される２つの反応が同時に進行し、Ｆｅ○十
ＣＯ→Ｆｅ＋Ｃ０２ …

〔０〕Ｃ＋Ｃ０
２→２Ｃ０ ・・・〔ｍ〕上記
反応は、結局次式で示されるように、見かえ上、固体カ
ーボンによって直接還元されると機構となる。 この反応は直接還元反応と呼ばれる。Ｆｅ○十Ｃ→Ｆｅ
十Ｃ０ ・・・〔Ｗ〕炉下部の溶融Ｆｅ
○の固体カーボンによる還元もこの〔Ｗ〕式で表わされ
る。この直接還元反応は非常に大きな吸熱を伴なうこと
が特徴であり、この反応を進行させるには充分な熱補填
が必要となる。そのため、直接還元反応が過大になると
還元剤として要する以上の多大の燃料が必要となり、燃
料比が増大することとなる。このように高炉内における
間接還元反応〔１〕と直接還元反応〔Ｗ〕とは熱的挙動
が大きく異なり、両反応の反応量比（以下、「直接還元
率」という）は、炉熱状況に著しい影響を与えるととも
に、熱料比を左右する大きな要因である。 この熱料比は、直接還元率によって異なり、直接還元率
がある一定の値に調整されたときに、還元剤としてのカ
ーボン及び熱源としてのカーボンの合計量が最も少なく
なり、低燃料比で操業を行なうことができる。高炉に安
定して低燃料比で操業されるということは、炉内におい
て熱が過不足なく消費され、遼元が効率良く行なわれる
ことにほかならない。 すなわち、高炉の安定度、燃料比は直接還元率に強く支
配され、直接還元率が過少の場合には炉熱の過剰な状態
で操業が行なわれるため、その過大な熱量によって炉況
は不安定となり、燃料比も高くなる。これと逆に、直接
還元率が過大の場合には、炉熱が不足するため、やはり
炉況は不安定となり、熱補填のための燃料消費量の増加
を必要とする結果、これまた燃料比の増大を余儀なくさ
れる。上述のような炉況の不安定は、単に燃料比の増加
、操業能率の低下だけにとどまらず、いよいよ「オーバ
ヒート」あるいは「冷込み」等の炉事故に発展し、一時
的に操業を中断しなければならな 夕し、事態に陥るこ
とがある。 これを防止するには、前述のごとく炉内の直後還元率の
適切なコントロールにより、炉熱の過不足のない一定の
熱バランスを維持せしめることが必要である。しかして
、高炉内の熱の過不足を判断するにＺは、厳密には高炉
の入熱及び出熱に関するすべての項目を考慮に入れた熱
収支の計算を行なうことが必要である。 その計算は極めて複雑であるので、近時は大型計算機に
よる計算制御が実操業において試みられている。しかし
ながら、直接還元Ｚ率が著しく過不足の場合には炉内の
反応は非定常状態にあるため、正確な熱バランスの算出
は極めて難しい。そのため、応々にして炉不調をきたし
、「オーバヒート」や「冷込ひ」等の重大なトラブルを
招いている。高炉の完全制御への道のり２はいまなお遠
いと言わざるを得ない。本発明は、高炉操業における上
記従来の問題を克服すべ〈、炉況を迅速適確に判断し、
適切な熱バランスを維持するための実用性にすぐれた制
御法を確立せんとするものである。 ２本発明者等は上記目的を蓬成すべく鋭意
研究を重ねた結果、炉の入出熱変動因子として、「袋入
鉄鉱石の被還元性」、「菱入鉄鉱石とコークスの翼比」
及び「送入酸素量」の３つを抽出し、これら３因子に基
づいて炉内の熱バランスを精度よく推定することができ
、かつ該３因子の間の相対的関係からその時の状況に対
して施すべき適切なアクションを判断し得るいう新知見
を見出し、本発明を完成するに到った。以下、本発明に
ついて詳しく説明する。 炉内の熱バランスを考慮する場合、理論的にはパ熱と出
熱に関するすべての項目を網羅する必要があり、入熱と
しては、コークス燃焼熱、送鼠頭熱、間接還元反応熱等
があり、出熱としては、炉項ガス園蚕熱、直接還元反応
熱、銑鉄・スラグの顕熱、炉体からの熱損失等が挙げら
れる。 本発明においては、これら熱収支に関する緒項目を整理
し、後述の如き理由に基づいて、入熱としては、コント
ロールし得る最大の変動因子としてコークス燃焼熱のみ
を対象とし、また出熱としては直接還元反応熱のみを対
象とする。上記入熱としてのコークス燃焼熱は、送風中
の酸素量と等価の意味を持つので、該コークス燃焼熱を
示す値として、送入酸素量（単位炉容積当りの毎分の送
入酸素量（Ｎれ／ｍｉｎ・〆））に層換えることができ
る。 従って以下の説明では、コークス燃焼量の代りに、操業
データをそのま）使用でき入酸素量を用いる。また、出
熱として直接還元反応熱のみを考慮することとしたのは
、それ以外の炉頂ガス及び銑鉄・スラグの顕熱の変動が
炉内の熱の過不足を反映した結果因子と考えられ、また
炉体からの熱損失が炉の大きさに比例する定数頃と考え
られるため、これらの項目を除外すれば、出熱の変動因
子の技も大きいものとしては直接還元反応の吸熱のみと
なることに基づく。 この直接還元反応熱の増減は直接的には制御できないが
、間接還元反応率をコントロールすることにより間接的
に制御することができる。すなわち、直接還元反応熱は
、炉内の間接還元反応の度合を指示するとさる鉱石類の
被還元性（これは「鉱石類の平均ＪＩＳ還元率」によっ
て表わされる）と装入鉱石量の相対値（これは「鉱石量
／コークス量」で表わされる）とによってコントロール
することが可能である。この事実は、本発明者等の高炉
実操業データの解析結果により明らかにされたものであ
る。それによれば、直接還元率を目的変数とし、鉱石類
の平均ＪＩＳ還元率（以下、単に「ＪＩＳ還元率」と称
す）・鉱石量／コークス量（以下、単に「ｏｒｅ／ｃｏ
ｋｅ」と称す）、送風酸素量（以下、「０２星」と称す
）、重油比及び送風温度を説明変数とする重回帰分析に
る重関係数は０．皮お０（寄与率０．７７９７）である
のに対し、説明変数として「ＪＩＳ還元率ト「ｏｒｅ／
ｃｏｋｅ」及び送入酸素塁」の３変数のみを用いた場合
でも重相関係数は０．８８０４（寄与率０．７７５０）
と前者のそれと殆んど変らないのである。このことは、
直接還元率の変動は、ｒＪＩＳ還元率」と「ｏｒｅ′ｃ
ｏｋｅ」及び「送入酸素量」の３変数のみで十分説明で
きることを意味するものにほかならない。なお、「ＪＩ
Ｓ還元率」はＪＩＳ−Ｍ８７１３に基き測定する。測定
を行なうには、まず試料５００夕を内径７５脇のステン
レス製しトルトに充填する。採取教科が鉄鉱石、嫌結鉱
の場合は、２０±１肋に粒度調整し、ベレットの場合は
５肌以上のものを用いる。ついで、該レトルトをハカリ
に取り付け電気炉内に吊りさげる。Ｎ２を流通しながら
該電気炉を２時間で９００午０まで直線的に昇温し、３
０分保持＊＊後、ＣＯ／Ｎ２３０／７０）のガス１５そ
／分に切替えて１８０分間還元する。ＵＩＳ還元率」は
次式： （式中、Ｒ ：ＪＩＳ還元率（％） Ｗ，：採取試料重量（夕） Ｗｏ：還元開始前の試料重量（夕） Ｗｐ：還元開始１８０分後の試料重量 （夕） Ａ ：還元前試料の全鉄（％） Ｂ ：還元前試料の酸化第一鉄（％） を意味する） から算出できる。 上述のように、炉熱の過不足に関連する因子として、入
熱及び出熱のうち最も変動の大きい制御可能な３因子、
すなわち「送入酸素量（Ｎで／ｍｉｎ・〆）」、「ＪＩ
Ｓ還元率（％）」及び「ｏｒｅ′ｃｏｋｅ」を制御対象
とすべきそとが判明した。 これら３因子をバランスせることによって炉況を安定さ
せることができ、また３因子のいづれかがそのバランス
から逸脱している場合には、そのバランスに復帰させる
べくアクシンをとることによって、炉況不調を禾然に防
止することが可能となるわけである。そこで、本発明者
等は、これら３因子間の相互関係について更に詳細な研
究を重ねた。一般に、３因子のバランスを表現する方法
として三角ダイヤグラムによる表示法が用いられる。そ
こで日本国内の各高炉での裏操業デ−夕に基づいて上記
３因子を３角ダイヤグラムにプロツトした。その結果を
第１図に示す。同図は「炉客２０００の以上の大型高炉
操業実績に基づいて各因子の日本国内で経鹸した最大値
を１００とし、実績値のそれぞれとその相対値で表わす
と共に、３要因の合計がｌｏｏとなるように補正して示
したものである。図において、「０」印は月間の平均出
銑比（出銑量／炉容積／日）が２．０以下になったこと
のない成績の優秀かつ安定した高炉の年間平均値の３因
子のバランス、「●」印は月間平均出銑比が急激に低下
し、何らかの炉事故を起した高炉の事故前月の月間平均
値に基づく３因子のバランスを示す。この図によれば、
成績優秀な操業がなされたときの３因子は比較的狭い一
定の領域風内でバランスしているのに対し、炉事故ない
し炉不調を発生したときの３因子は広範囲に変動し、そ
のバランスが乱れていることが示されている。また、そ
のラッキは高ＪＩＳ還元率側、低ｏｒｅ′ｃｏｋｅ側の
領域に多く分布していることが認められる。このように
、三角ダイヤグラムの適用により３因子のバランスの乱
れの有無を察知し、炉事故を予測することができる。た
ゞしこの方法ではバランスの乱れに対しどの因子をどの
ように制御すれば事故を未然に防止し得るかについて十
分明確な指示を与えるものではない。そこで炉客２００
０〆以上の各大型高炉での操業データに基づいて因子分
析及び重回帰分析を行ない、「送入酸素量ト「ｏｒｅ／
ｃｏｋｅ」及び「ＪＩＳ還元率」の３因子を抽出し、こ
の３因子間のの関係について、第２図に示される相悶々
係を得た。 同図「１」は「送入酸素量−ｏｎｅ／ｃ雌」相関図、同
図「０」はＵＩＳ還元率−ｏｒｅ／ｃｏｋｅ」相関図で
あり、各図中、「●」は成績優秀高炉、「×」は事故発
生高炉を表わす。ついで上記相関図で示される成績優秀
高炉のみを対象として回帰分析を行ない、それぞれにつ
いて下記の如き回帰式を得た。なお以下の説明において
、「送入酸素量」を×、「ｏ笹′ｃｏｋｅ」をＹ、「Ｊ
ＩＳ還元率」をＺで表示する。Ｘ（送入酸素量）とＹ（
ｏｒｅ／ｃｏｋｅ）の間にはＹ＝１．２５Ｘ＋３．５７
・・・凶で示される関係が
成立する。 この風式で示される回帰直線を同図〔１〕中、凶にて示
す。また、同図から明らかなように、成績優秀高炉の「
Ｘ−Ｙ」の関係は同図中、直線（Ａ′）及び（Ａ″）で
囲まれる領域に属しており、各直線（Ａ′）及び（Ａ″
）はそれぞれ下式（Ａ′）及び（Ａ″）にて表わされる
。Ｙｕ二１．２球十３７１ …（Ａ′
）Ｙそ＝１．２球十３．４９ …（Ａ
″）一方、Ｚ（ＪＩＳ還元率）とＹ（ｏｒｅ／ｃｏｋｅ
）の関係は、Ｙ＝０．０６２十０．３４９
…｛Ｂ｝で表わされる。 この｛Ｂ）式で示される回帰直線を同図

〔０〕中、直線
‘肌こて示す。また、成績優秀高炉が属する領域を画す
る直線（Ｂ′）及び（Ｂ″）はそれぞれ下式伍′）及び
（Ｂ″）にて表わされる。Ｙｕ＝０．０６Ｚ十０．４鼠
・・・（Ｂ）Ｙダニ○‐０６３十０．
２８９ …（Ｂ″）Ｚすなわち、高炉操
業制御因子としてのＸ，Ｙ及びＺの３因子が、上記（Ａ
′）〜（Ａ″）及び（Ｂ）〜（Ｂ″）の領域に属するご
とき関係にあれば、良好な操業成績が得られ、この領域
を逸脱するとき炉事故が発生すると判断される。 従って円Ｚ猪な炉操業を維持するには、上記領域に属す
るごとくにＸ，Ｙ及びＺの３因子をバランスさせる必要
がある。例えばＪＩＳ還元率（Ｚ）がｚ２（約５９％）
である原料を用いる操業においては、第２図に示される
ように、ｏｒｅ′ｃｏｋｅ（Ｙ）をｙ，（約２４．０６
）〜ｙ３（約４．０９）に調整すべきであり、その値と
してｙ２（約４．０８）を選定するときは、それに対応
する送入酸素量（Ｘ）をｘ，（約０．３０Ｎ〆／ｍｉｎ
・〆）〜舷（約０．４７Ｎ〆／ｍｉｎ・れ）に調整すべ
きである。かくＸ，Ｙ及びＺの３因子をバラン２スさせ
ることにより、炉熱収支を過不足のない良好な状態に維
持し、安定した精な操業を行なうとができる。上述の操
業制御因子と炉況との関係は炉客２００〆以上の大型高
炉について説明したが、それ以下の容炉を有する高炉（
以下、「小型高炉」という）についても同様に成立つ。 すなわち、「送入酸素量−ｏｒｅ／ｃｏｋｅ」及び「Ｊ
ＩＳ還元率−ｏｒｅ／ｃｏｋｅ」の関係を示す前記■及
び｛Ｂ’で表わされる回帰式は、そのま）小型高炉に対
して適用することができ、小型高炉での実操業データを
ブロットし、安定操業領域を回帰式■及び‘Ｂ｝のそれ
ぞれに平行な直線で画すると第３図（１）及び（０）の
如くである。同図〔１〕における直線（ａ′）及び（ａ
″）で表わされる。Ｙｕ＝１．２球十３．７１
…（ａ′）Ｙそ＝１．２球十３．私
…（ａ″）また、同図

〔０〕における直線（ｂ
′）及び（ｂ″）は各々下式（ｂ′）及び（ｂ″）にて
表わされる。 Ｙｕ＝０．０６Ｚ十０．５５６ ・・・
（ｂ′）Ｙそ＝０．０６＆十０．１０２
（ｂ″）Ｘ，Ｙ及びＺの３因子から成る上記相関々
係にもとづいて前記大型高炉におけると同要領にて該３
因子をバランスさせることにより小型高炉においても炉
事故を未然に防止しつつ安定な操業を維持することがで
きる。なお、大型高炉での操業データから求められた関
係式を上記の如く適用し得るのは、大型高炉の操業デー
タが比較的多くその平均値に信頼性があることに基づく
。第４図は、上述の如き×，Ｙ及びＺの３因子のバラン
スにもとづく炉熱状況とそのときの炉熱状況に応じた対
策を迅速に判断するための炉況状態図である（同図の３
本の縦軸は左側からそれぞれ×（送入酸素量）、Ｙ（ｏ
ｒｅ／ｃｏｋｅ）及びＺ（ＪＩＳ還元率）を示す）。 同グラフの各縦軸は、前述合成綾優秀高炉における「送
入酸素量」、「ｏｒｅ′ｃｏｋｅ」、「ＪＩＳ還元率」
の各々の平均値を同一レベルにとり、（すなわち、送入
酸素量０．３卵で／ｍｉｎ・で、ｏｒｅ′ｃｏｋｅ４．
０５、ＪＩＳ還元率斑．４％を水平に設定）、かつその
目盛幅は、Ｙのそれを１としたき、×のそれを１／１．
２５（前記【ａー式における変数×の係数の逆数）、Ｚ
のそれを１／０．０６３（前記【ｂー式における変数Ｚ
の係数の逆数）として表わしたものである。また、各機
軸間の間隔は、便宜上、Ｙ軸の目盛幅０．１に相当する
長さの７倍の距離に設定した。同第４図における各線図
は、上述のように作成したグラフに、前記第２図に示し
た大型高炉における高炉操業データの「送入酸素量」、
「ｏｒｅ／ｃｏｋｅ」及び「ＪＩＳ還元率」を各縦軸に
そのま）プロットした各点を結んだものであり、実線は
成績優秀高炉、破線は事故発生高炉を示す。同図から明
瞭に認められるように、成績優秀高炉の３因子は、水平
に近いほゞ直線で示される関係にあるのに対し、事発生
高炉での３因子を結ぶ線図は凹状もしくは凸状の折線を
呈し、成績優秀高炉と著しい差異を示している。この事
故発生高炉についてみると、線図３の如き凹型の折線を
示すのは、入熱量（送入酸素量）に対し、ｏｒｅ／ｃｏ
ｋｅの値が小さすぎるかまたはＪＩＳ還元率が高すぎる
場合である。このときは直接還元率は４・さし、と考え
られるから炉熟は過剰していると判断される。逆に線図
‘１１の如き凸型の折線を呈するのは、入熱量に対し、
ｏｒｅ／ｃｏｋｅの値が大きぎるかまたはＪＩＳ還元率
が低すぎる場合であり、このときは直接還元率が過度に
増大しているものと考えられるから、炉熱は不足気味で
あると判断される。すなわち、Ｘ，Ｙ及びＺの３因子を
結ぶ線図が凸状折線を呈するときは炉熱不足、逆に凹状
折線を呈するときは、炉熱過剰の状態にあり、前者は、
「冷込み事故↓後者は「過熱事故」をおこす危険がある
ことが予測されるのに対し、線図がほゞ直線状態にある
ときは、炉熱の過不足がなく安定した炉況が維持されて
いると判断される。従って、線図が凸状または凹状の折
線となっているときにその炉況を安定させるには、線図
が直線関係となるようにＸ，ＹまたはＺの３因子のうち
１つもしくはそれ以上の因子を調整すばよく、その調整
量も同図から簡単に説取ることができる。例えば、炉況
が第４図中、‘１）で示される状態（炉熱不足）にある
ときは、Ｙ（ｏｒｅ／ｃｏｋｅ）の値（約４．３９）を
約４．０に下げるか、あるいはＹの値（約４．３９）は
そのま）にし、×（送入酸素量）の値（約０．３１）を
約０．４８に高めるとともに、Ｚ（ＪＩＳ還元率）の値
（約６０．１）を約６８．０に高めることにより、炉熱
不足は解消され、安定した炉況に改善される。なお、安
定した炉況を得るためのＸ，Ｙ及びＺの３因子のバラン
スは、前記第４図における直線状の線図がほ）、水平な
状態にある場合に限られず、直線状であれば第５図の線
図４及び５に示されるように煩斜した状態であってもよ
い。同図における線図４は、前記第２図において、Ｙの
値がたとえばｙ２であるときに、それに対応するＸの値
３として、許容下限値であるｘ，をとる一方、Ｚの値と
して許容上限値であるｚ３をとって該３因子をバランス
させた場合に相当し、線図５は同じくＹの値ｙ２に対し
、×の許容上限値均とＺの許容下限値ｚ，をとってバラ
ンスさせたごとき場合に相当し、３いづれの場合も炉熟
の過不足のない安定した操業が維持される。ところで、
炉熱の過不足のない安定した炉況を得るための×，Ｙ及
びＺの３因子の関係は前記第４図においてほぼ直線関係
にあることを要する４が、同図中、線図２に示されるよ
うに必ずしも厳密な直線である必要はなく、ある程度の
凹凸状態が許容される。 この凹凸状態の許容量（折線のなす角度）は、前記第２
図における（ａ′）〜（ａ″）及び（ｂ′）〜（ｂ″）
で示される上下限の幅と対応するものである。すなわち
、第２図において、例えばＹ（ｏｒｅ／ｃｏｋｅ）の値
がｙ２（約４．０８）であるとき、Ｘ（送入酸素量）は
下限値ｘ，（約０．３０）〜上限値ｘ２（約０．４７）
の範囲の値をとることができ、一方Ｚ（ＪＩＳ還元率）
としてはその下限値ｚ，（約５７．０）〜上限値ｚ３（
約６０．５）の範囲の値をとることができる。そこで、
Ｙの値がｙ２であるときに、×及びＺの値としてそれぞ
れの上限値または下限値を選定したときの線図を模式的
に示すと第６図の如くである。同図の、線図６は、ｙ２
の値に対して、Ｘ及びＺの上限値ｘ２及びｚ３に調整し
た場合、線図７まＸ及びＺの下限値ｘ，及びｚ，に調整
した場合であり、各々の線図６及び７の線分の下側に形
成される角度（８ｕ）及び（８夕）はそれぞれ折線のな
す角度の上限及び下限値を意味する。すなわち線図の凹
凸の度合い（折線のなす角度）がｏｕ〜８その範囲内で
あれば、Ｘ，Ｙ及びＺの３因子のバランスは失われず、
炉熱の過不足のない炉況が維持される。この折線のなす
角度のま×，Ｙ及びＺの３軸の目盛幅及び鞠問距離によ
って異なるが、前記第４図に示すグラフを用いる場合の
角度（０）の許容上限値は約１９び、下限値は約１６０
ｏである。従って、第４図のグラフを用いて実燥業での
炉況判断と制御を行なう場合は、該３因子を結ぶ線図の
角度（８）が約１６０ｏに満たない（凸状折線を星す）
時には、炉熱不足の状態にあり、逆に約１９０ｏ を越
える（凹状折線を星す）時には、炉熱鼻園刺の状態にあ
ると判断され、かかる場合にはその線図が約１６０〜１
９０ｏの範囲に入るように該３因子を適宜制御すればよ
いわけである。なお、折線角度の下限値は、次にのべる
４・型高炉操業実績から、約１５０ｏ程度まで許容され
るものと考えられる。一方、小型高炉での操業について
も上記と同じ状態図を用いて炉況の判断を行なうことが
できる。 第７図は前記第４図と同じグラフに小型高炉操業実績を
プロットして得た線図であり、実線は安定な操業が行な
われた成績優秀高炉、破線は炉不調高炉を表わす。炉況
の良否判断は前記大型高炉のそれと同様に行なえばよい
。その適正なＸ，Ｙ及びＺのバランス領域を示す線図の
折線角度（０）は、約１５００〜２２０ｏ である。す
なわち、小型高炉におし・安定した炉況を示す折線角度
の下限（この角度より小さくなると炉熱不足となり冷込
み事故を生ずる）は、大型高炉の１６びに比して小さく
、一方上限（この角度より大きいと炉熱過剰となり、過
熱事故を生ずる）は大型高炉の１９００に〈らべかなり
大きい。小型高炉における折線の上限値が前記大型高炉
のそれに対して著しく大きいのは、大型高炉では蓄熱さ
れ易いのに対し、小型高炉は炉客に対する炉表面積が大
きいため炉体表面からの炉熱放散が著しく大きいことに
よるものと考えられる。一方、低角度側では小型高炉の
方が放熱が大きいこにより冷込み事故を生じ易いと考え
られるが、操業実績によれば、小型高炉の方がより低角
度側において適正な炉況で操業されている。このことは
、前記大型高炉が冷込み事故に対し、必要以上に安全側
で操業されていることを示唆するものである。従って放
熱の少ない大型高炉での冷込み事故に対する下限角度し
て小型高炉での下限角度を適用して十分安定な操業を行
なうことができ、前記第４図での状況判断において、折
線の角度の下限値として、小型高炉での下限値１５０ｏ
を適用してもよいと考えられる。このように、安定した
操業を維持するためのＸ，Ｙ及びＺの３因子の制御は、
前記第２図または第３図に示される相悶々係に基づいて
行なわれ、また実操業においては前記第４図あるいは第
７図に示されるごとき炉況状態図を利用することにより
、炉熱状況を一目で判断し、適切なアクションをとるこ
ができる。その場合の該３因子の制御は前記（Ａ′）〜
（ＡＩ′）及び（Ｂ′）〜（Ｂ″）または（ａ′）〜（
ａ″）及び（ｂ′）〜（ｂ″）で示される相関々係を満
足する範囲内で任意に行なってよいが、通常の高炉操業
においては、一般に「送入酸素量」は約０．２０〜０．
５側め／ｍｉｎ・〆、特に約０．３０〜０．４州〆／ｍ
ｉｎ・〆、「ｏｒｅ′ｃｏｋｅ」は約３．０〜４．＆特
に約３．８〜４．４、「ＪＩＳ還元率」は約３０〜８０
％、特に約５５〜６５％の範囲内で制御することが望ま
しい。なお、炉熱状況を一目で判断するための状態図を
示す第４図及び第７図のグラフの作成要領は任意である
が、軸間距離が長すぎると、炉況の良否にかかわず、線
図の角度（８）は１８００に近づくため、線図から炉況
を判断することが難しくなる。 逆に軸間距離が短過ぎる場合も同様である。炉況を一目
で判断するための状態図として有効に活用するには、３
鞠問の距離は、Ｙ軸目盛りの０．１に相当する長さの約
３〜１折音‘こ設定することが望ましい。もし、Ｘ軸−
Ｙ軸及びＹ軸−Ｚ軸間の距離を任意の値に設定したとき
は、その設定した距離によって炉況安定領域を示す折線
角度（８）は異なったものとなるから、軸間距離に応じ
て安定領域を示す角度（８）の上限及び下限値を求めて
おき、それに準拠して炉況の良否を判断すればよい。す
なわち、第８図に示すように、軸間距離をＤ，，Ｄ２と
するとき、折線のなす角度（８）は、０＝１８００十８
，十８２ ・・・（ｉ）８，ニねｎ−１（日，
／Ｄ，） ，．．（ｉｉ）８２ ニねｎ−１
（＆ノＤ２） ．．．（再ｉ）なる関係式
で表わされ、Ｄ，，Ｄ２が決まれば、許容限界値日，，
日２に対さてひも一義的に定まる値である。 従つ、前記第４図や第７図におけるようにＤ，，Ｄ２を
Ｙ軸（ｏｒｅ／ｃｏｋｅ）の目盛り幅０．１に相当する
長さの７倍に設定したときの炉況安定範囲である角度（
１５０〜１９００または１５０〜２２び）に相当する日
，，日２の値を求めておけば、Ｄ，，Ｄ２を任意に変え
ても上記（ｉ）〜（範）式から、安定な炉況を示す角度
８が求められ、それに基づいて炉況判断と適切なアクシ
ョンを決定することができる。以上のように本発明によ
れば、多数の出入熱変動子のうち、送入酸素量、ｏｒｅ
／ｃｏｋｅ及びＪＩＳ還元率の３つを制御因子として適
切な炉沢制御を行なうことができ、特に実操業において
は、前記第４図，第７図に示されるような炉況状態図を
用いることにより、煩雑な演算を行なうことなく、簡単
に炉熱状況を察知してそれに応じた適切なアクションを
とることができ、炉事故の末然防止と高炉操業の安定化
に大きく資するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は「送入酸素量↓「ｏｒｅ／ｃｏｋｅ」及びＵＩ
Ｓ還元率」の三角ダイヤグラム、第２図〔１〕及び〔０
〕並びに第３図〔１〕及び

〔０〕は「送入酸素量」と「
ｏｒｅ／ｃｏｋｅ」及び「ＪＩＳ還元率」と「ｏｒｅ／
ｃｏｋｅ」の相関々係を示すグラフ、第４図，第７図は
「送入酸素量ト「ｏｒｅ／ｃｏｋｅ」及びＴＪＩＳ還元
率」の３因子を用いた炉況状態図、第５図，第６図及び
第８図は炉況状態図の説明図である。 第１図第２図【１１ 第２図位１ 第３図‘１１ 第３図【０１ 第４図 第５図 第６図 第７図 Ｘ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炉操業において、送入酸素量、装入鉄鉱石量とコ
   ークス量の比（以下、「ｏｒｅ／ｃｏｋｅ」と言う」及
   び全装入鉄鉱石平均ＪＩＳ還元率（以下、「ＪＩＳ還元
   率」と言う）を制御因子とし、実操業における安定操業
   実積値から求められる「送入酸素量とｏｒｅ／ｃｏｋｅ
   」の相関々係及び「ＪＩＳ還元率とｏｒｅ／ｃｏｋｅ」
   の相関々係に基づいて炉熱制御を行なうことを特徴とす
   る高炉操業法。 ２ 炉内容積２０００ｍ＾３以上の高炉において、送入
   酸素量、ｏｒｅ／ｃｏｈｅまたはＪＩＳ還元率の３因子
   のいずれかが下式で示される領域から逸脱しているとき
   炉況不調と判断し、下式を満たすように該３因子の１ま
   たは２以上の因子を調整することを特徴とする上記第１
   項に記載の高炉操業法。 １．２５Ｘ＋３．４９≦Ｙ≦１．２５Ｘ＋３．７１０．
   ０６３Ｚ＋０．２８９≦Ｙ≦０．０６３Ｚ＋０．４６４
   〔但し、式中、Ｘは送入酸素量（Ｎｍ＾３／ｍｉ・ｍ
   ＾３）、Ｙはｏｒｎ／ｃｏｋｅ及びＺはＪＩＳ還元率（
   ％）を表わす。 〕。３ 炉内容積が２０００ｍ＾３に満たない高炉にお
   いて、送入酸素量、ｏｒｅ／ｃｏｋｅまたはＪＩＳ還元
   率の３因子のいづれかが下式で示される領域から逸脱し
   ているとき炉況不調と判断し、下式を満たすように該３
   因子の１または２以上の因子を調整することを特徴とす
   る上記第１項に記載の高炉操業法。 １．２５Ｘ＋３．３４≦Ｙ≦１．２５Ｘ＋３．７１０．
   ０６３Ｚ＋０．１０２≦Ｙ≦０．０６３Ｚ＋０．５５６
   〔式中、Ｘは送入酸素量（Ｎｍ＾３／ｍｉｎ・ｍ＾３
   ）、Ｙはｏｒｅ／ｃｏｋｅ及びＺはＪＩＳ還元率（％）
   を表わす。 〕。４ 送入酸素量（Ｘ）を０．２〜０．５Ｎｍ＾３／
   ｍｉｎ・ｍ＾３、ｏｒｅ／ｃｏｋｅ（Ｙ）を３．０〜４
   ．８、ＪＩＳ還元率（Ｚ）を３０〜８０（％）の範囲内
   で調整することを特徴とする上記第２項または第３項に
   記載の高炉操業法。 ５ 「送入酸素量」、「ｏｎｅ／ｃｏｋｅ」及びＪＩＳ
   還元率」を制御因子とし、該３因子を表示する平行な３
   軸から成るグラフに、それぞれ送入酸素量、ｏｒｅ／ｃ
   ｏｋｅ及びＪＩＳ還元率をプロツトし、その各点を結ぶ
   線図で表わされる炉況状態図にもとづいて該３因子を調
   整することにより炉熱制御を行なうことを特徴とする高
   炉操業法。 ６ 該グラフはｏｒｂ／ｃｏｋｅを表示する軸（以下、
   「Ｙ軸」と言う）が中央に位置し、送入酸素量を表示す
   る軸（以下、「Ｘ軸」と言う）及びＪＩＳ還元率を表示
   する軸（以下、「Ｚ軸」と言う）がそれぞれＹ軸の左側
   及び右側にＹ軸から等しい距離に位置し、かつＸ、Ｙ及
   びＺ軸の各目盛幅の比を１／１．２５：１：１／０．０
   ６３とするとともに実操業における安定操業実績値から
   得られた送入酸素量、ｏｒｅ／ｃｏｋｅ及びＪＩＳ還元
   率の各々の平均値が同一レベルになるごとく目盛を設定
   し、なおＸ軸とＹ軸及びＹ軸とＺ軸の各軸間距離をＹ軸
   目盛幅０．１に相当する長さの７倍に設定して成ること
   を特徴とする上記第５項に記載の高炉操業法。 ７ 炉内容積２０００ｍ＾３以上の高炉での操業におい
   て、送入酸素量、ｏｒｅ／ｃｏｋｅ及びＪＩＳ還元率を
   Ｘ，Ｙ及びＺ軸のそれぞれにプロツトし、その３点を結
   ぶ線図の下側に形成される角度が１５０°に満たないか
   または１９０°を越えるときは炉況不安定と判断し、該
   角度が１５０〜１９０°となるように、該３因子を調整
   することを特徴とする上記第６項に記載の高炉操業法。 ８ 炉内容積が２０００ｍ＾３に満たない高炉での操業
   において、送入酸素量、ｏｒｅ／ｃｏｋｅ及びＪＩＳ還
   元率をＸ，Ｙ及びＺ軸のそれぞれにプロツトし、その３
   点を結ぶ線図の下側に形成される角度が１５０°に満た
   ないかまたは２２０°を越えるときは炉況不安定と判断
   し、該角度が１５０〜２２０°となるように、該３因子
   を調整することを特徴とする上記第６項に記載の高炉操
   業法。