WO2019189025A1 - 高炉設備および高炉の操業方法 - Google Patents

高炉設備および高炉の操業方法 Download PDF

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WO2019189025A1
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charge
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blast furnace
chute
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佑介 柏原
悠揮 岡本
夏生 石渡
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Ｊｆｅスチール株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to blast furnace equipment, and more particularly to a blast furnace equipment and a blast furnace operating method in which a raw material is charged into a furnace by a bell-less charging device equipped with a turning chute.
  • the operation of charging one set of the ore layer and the coke layer is usually referred to as one charge.
  • the ore and the coke are charged in a plurality of batches.
  • the raw material in the bunker provided at the top of the blast furnace is charged into the furnace while changing the angle of the swivel chute so as to obtain a desired deposition shape.
  • blast furnace In the operation of a blast furnace, ore that is a raw material (sometimes coke is mixed with the ore) and coke are alternately charged from the top of the furnace, and the ore layer and the coke layer are alternately placed in the furnace.
  • the raw material is filled in the state where it is deposited on.
  • blast furnace operation it is important to maintain an appropriate charge distribution at the top of the furnace. If the charge distribution is not appropriate, the gas flow distribution becomes uneven, the gas permeability decreases, and the reduction efficiency. This causes a decline in productivity and unstable operation. In other words, it is possible to stabilize the blast furnace operation by appropriately controlling the gas flow distribution.
  • a method using a bell-less charging device equipped with a turning chute is known.
  • the gas flow distribution is controlled by selecting the tilt angle and the number of turns of the turning chute and adjusting the material drop position and the amount of deposition in the furnace radial direction to control the charge distribution. I am doing so.
  • a detection wave such as a microwave is transmitted toward the furnace interior entrance surface, and a detection wave reflected by the furnace interior entrance surface is received to receive the furnace interior entrance. The distance to the surface is measured, and the profile of the furnace interior entrance surface is obtained based on the measured distance.
  • a measurement lance provided with a detection wave antenna is connected to the furnace port. A method of inserting from the side toward the furnace center is the mainstream.
  • Patent Document 1 using the distance measurement by the detection wave as described above, the profile of the furnace interior entrance surface is measured for each batch, and ore and coke charging obtained based on the measurement result It is described to adjust the notch or / and the number of turns of the turning chute based on the distribution.
  • Patent Document 2 describes that a profile is measured during turning of a chute or every predetermined turn to control the chute.
  • Patent Document 1 The method described in Patent Document 1 described above is capable of correcting the fluctuation of the charging distribution between batches by measuring the deposition surface of the furnace interior after charging the raw material and based on the measurement result. is there.
  • the measurement itself takes time, and in addition to being unable to perform a quick measurement, the measurement lance has to be withdrawn from the furnace body when the raw material is charged, so the measurement frequency is low.
  • the gas distribution in the radial direction is adjusted by selecting the tilt angle of the turning chute and the number of turns, thereby adjusting the material dropping position and the deposition amount in the furnace radial direction. That is adjustable.
  • Patent Document 2 also performs adjustment in the radial direction, and there is still room for improvement in the current situation where it is required to adjust the gas flow distribution in the furnace circumferential direction. Neither method takes into account the effect of the rate of charge drop, and there was still room for improvement in this respect.
  • the object of the present invention is to first measure the surface profile of the furnace interior charge accurately and quickly in the circumferential direction of the furnace, and use it for tilt angle control of the turning chute and charge speed control of the charge. It is to provide a blast furnace facility that can be utilized. Then, using this blast furnace equipment, measure the surface profile of the charge for each turn of the swivel chute, and propose a way to maintain the furnace interior charge in an appropriate distribution based on the measurement result of the surface profile The purpose is to do.
  • the gist configuration of the present invention for solving the above-described problems is as follows. 1.
  • a swivel chute for charging the raw material from the top of the blast furnace into the furnace,
  • a profile measuring device for measuring a surface profile of a charge charged in the furnace via the turning chute;
  • a tilt angle control device for controlling the tilt angle of the turning chute;
  • the profile measuring device is a radio-type distance meter installed at the top of the furnace to measure the distance to the charge surface in the furnace, and obtained by scanning a detection wave of the distance meter in the circumferential direction of the blast furnace.
  • a surface profile of the charge is derived on the basis of distance data across the entire furnace in relation to the distance to the charge surface to be determined, and the tilt angle of the turning chute during the turning based on the obtained surface profile
  • the profile measuring device further includes a calculator that calculates a descending speed of the charge over the entire circumference of the blast furnace based on a surface profile of the charge.
  • a method for operating a blast furnace wherein the blast furnace equipment according to 1 or 2 is used to charge ore and coke into the furnace from the swivel chute,
  • the profile measuring device derives the surface profile of the charge, and the variation of the descending speed or the ore layer thickness ratio of the charge derived from the derived surface profile or the surface profile is a predetermined value or more.
  • the charging position of at least one of the ore and coke charged via the swivel chute, and the charging speed of at least one of the ore and coke charged via the swivel chute A method of operating a blast furnace in which one or more of the above is adjusted.
  • the surface profile of the blast furnace interior charge is accurately and quickly grasped in the furnace circumferential direction, and the tilt angle of the turning chute and the charging speed of the charge are immediately changed based on the obtained surface profile. be able to.
  • the blast furnace equipment of the present invention includes a swirl chute 2 for charging a raw material such as ore including coke into the furnace top of the blast furnace main body 1, and a plurality of tuyere 3 for blowing hot air and pulverized coal into the furnace.
  • a profile measuring device 5 for measuring the surface profile of the charge 4 charged in the furnace via the turning chute 2
  • a tilt angle control device 6 for controlling the tilt angle of the turning chute 2.
  • a turning speed control device that controls the turning speed of the turning chute 2 is provided.
  • a charge supply speed control device for controlling the charge supply speed is provided between the hopper provided at the top of the furnace and the swivel chute 2.
  • the charge supply amount control device there is a mechanism for controlling the opening degree of the gate valve provided in the flow path of the charge.
  • the control unit of the gate valve opening degree of the turning speed control device and the charge supply speed control device is housed in the tilt angle control device 6.
  • the blast furnace equipment of the present invention may include at least one of a tilt angle control device, a turning speed control device, and a charge supply speed control device, but preferably all of them.
  • the profile measuring device 5 is installed at the top of the blast furnace body 1 to measure the distance to the surface of the charge 4 in the furnace, and the radio wave type distance meter 5a and the detected wave of the distance meter 5a to the blast furnace
  • a calculator 5b is provided for deriving a surface profile of the charge 4 based on distance data over the entire area of the furnace with respect to the distance to the surface of the charge 4 obtained by scanning in the circumferential direction of the main body 1.
  • the distance meter 5a is a radio wave type, and for example, an apparatus having the configuration shown in FIGS. 2 and 3 can be used. That is, as shown in FIG. 2, the distance meter 5 a is connected to a detection wave transceiver 50 that transmits and receives a detection wave such as a millimeter wave and a microwave, and the detection wave transceiver 50 is connected to the detection wave transceiver 50 via a waveguide 51. An antenna 52 and a detection wave reflecting plate 53 having a variable reflection angle provided opposite to the antenna 52 are provided.
  • the detection wave transmitted from the detection wave transmitter / receiver 50 and radiated from the antenna 52 is reflected by the detection wave reflector 53 and is incident on the furnace interior entrance surface, and the detection wave reflected on the furnace interior entrance surface is detected wave.
  • the detection wave transceiver 50 By receiving the detection wave transceiver 50 through the reflector 53 and the antenna 52, the distance to the furnace interior entrance surface is measured, and the reflection angle of the detection wave reflector 53 is adjusted to thereby detect the detection wave radiation direction. Is scanned in the circumferential direction in the furnace.
  • a window hole 54 is formed in the furnace body portion at the top of the blast furnace furnace at a position where a furnace interior entrance surface (deposition surface) can be seen downward or obliquely downward, and a window hole is formed outside the furnace body portion.
  • a casing 55 having a predetermined pressure resistance is attached and fixed so as to cover 54. And the inside of this casing 55 comprises the storage chamber 56, and this storage chamber 56 is opened to the space in a furnace through the window hole 54 (opening part 55A). Further, an antenna 52 is disposed in the storage chamber 56, and a detection wave transmitter / receiver 50 is disposed outside the storage chamber 56 (outside the blast furnace body 1).
  • a detection wave reflecting plate 53 is disposed in the storage chamber 56 so as to face the antenna 52.
  • a drive device 57 for rotating the detection wave reflecting plate 53 is disposed outside the storage chamber 56 (outside the blast furnace main body 1), and the rotation drive shaft 58 passes through the casing 55 and reflects the detection wave at the tip thereof.
  • a plate 53 is supported.
  • the positional relationship among the antenna 52, the detection wave reflection plate 53 and its driving device 57, and the opening 55A of the storage chamber 56 is as follows: (i) the extension line of the central axis of the antenna 52 and the rotational driving shaft of the driving device 57 (Ii) The detection wave reflecting plate 53 is fixed to the rotation drive shaft 58 of the drive device 57 so that the angle ⁇ with respect to the rotation drive shaft 58 can be changed, and linear scanning and circumferential direction are performed. And (iii) the antenna 52 and the detection wave reflection plate 53 are transmitted from the antenna 52, and the detection wave reflected by the detection wave reflection plate 53 is opened. It has a condition that it is arranged with respect to the opening 55A so as to be guided into the furnace through the portion 55A.
  • the detection wave reflection plate 53 is disposed on the back side (when not measured). It can be stopped at a rotational position such that the opposite side of the reflecting surface 59 faces the opening 55A.
  • the detection wave transmitter / receiver 50 generates a detection wave (millimeter wave, microwave, etc.) whose frequency continuously changes in a certain range, and can transmit and receive the detection wave.
  • a detection wave millimeter wave, microwave, etc.
  • the antenna 52 a parabolic antenna, a horn antenna, or the like can be used. Among these, a horn antenna with a lens is particularly preferable because it has excellent directivity characteristics.
  • the detection wave reflecting plate 53 is made of, for example, a metal material such as stainless steel and is not limited in shape, but is usually circular. By rotating the detection wave reflection plate 53 with the rotation drive shaft 58 of the drive device 57, the radiation direction of the detection wave transmitted from the antenna 52 in the central axis direction and reflected by the detection wave reflection plate 53 is scanned linearly. be able to.
  • the position of the straight line to be scanned can be arbitrarily changed by changing the angle ⁇ between the detection wave reflecting plate 53 and the rotation drive shaft 58.
  • rotation of the rotation drive shaft 58 enables linear scanning in the horizontal direction with respect to the detection wave transmission direction
  • change of the angle ⁇ enables linear scanning in the front-rear direction with respect to the detection wave transmission direction.
  • the radiation direction of the detection wave can be scanned in the circumferential direction in the blast furnace.
  • a gate valve 60 that shuts off the storage chamber 56 from the furnace space is provided between the detection wave reflection plate 53 and the opening 55A in the storage chamber 56 (in the vicinity of the opening 55A in the illustrated example) so as to be openable and closable. ing.
  • the opening / closing drive part 61 of the gate valve 60 is installed outside the storage chamber 56 (outside the blast furnace main body 1), and the gate valve 60 is slid by the opening / closing drive part 61 to be opened and closed.
  • the gate valve 60 is opened during profile measurement, and is closed at other times.
  • the casing 55 has a purge gas supply gas.
  • a supply pipe 62 is connected, and a purge gas (usually nitrogen gas) having a predetermined pressure is supplied into the storage chamber 56 through the gas supply pipe 62.
  • the profile measuring device calculates the distance from the antenna 52 to the furnace interior entrance surface based on the data received and detected by the detection wave transmitter / receiver 50, and further obtains the profile of the furnace interior entrance surface from the distance data.
  • An arithmetic unit 5b is included.
  • a detection wave having a continuously changing frequency generated by the detection wave transmitter / receiver 50 is transmitted from the antenna 52 and radiated toward the furnace interior entrance surface through the detection wave reflector 53.
  • the detection wave (reflected wave) reflected by the furnace interior entrance surface is received by the detection wave transmitter / receiver 50 via the detection wave reflector 53.
  • the detection wave reflecting plate 53 is rotated by the driving device 57 to change the reflection angle of the detection wave, thereby changing the detection wave radiation direction as shown in FIG. Can scan linearly.
  • the detection wave reflecting plate 53 and the rotary drive shaft 58 scanning in the furnace inner circumferential direction is also possible.
  • the round trip time of the detection wave from the antenna 52 to the furnace interior entrance surface is usually obtained by the FMCW method (frequency modulation continuous wave system), and the distance from the antenna 52 to the furnace interior entrance surface is calculated.
  • the And the profile of the furnace interior entrance surface is obtained from the distance data obtained by scanning the detected wave radiation direction in the furnace radial direction as described above.
  • the entire distance meter 5a is arranged in the opening 55A instead of the mechanism for adjusting the rotation angle of the rotation drive shaft 58 and the angle of the detection wave reflection plate 53. It is good also as a mechanism rotated around the penetration direction. Further, instead of scanning the detection wave in the circumferential direction, the surface shape of the entire blast furnace charge may be obtained, information on the circumferential position may be extracted from the surface shape, and the circumferential profile may be obtained.
  • the distance to the surface of the charge 4 can be measured during the turning of the turning chute 2, Accurately understand the charge distribution.
  • the measurement can be performed in the circumferential direction in addition to the radial direction of the furnace, the charge distribution can be accurately grasped over the entire area in the furnace. That is, since the accumulation state of the charged material can be measured for each turn of the turning chute, the distribution of the charged material can be grasped very accurately.
  • the profile measuring device 5 further includes a calculator that calculates the descending speed of the charge 4 over the entire circumference of the blast furnace based on the surface profile of the charge 4.
  • This arithmetic function can also be given to the arithmetic unit 5b, and FIG. 1 shows a form in which the arithmetic unit 5b also serves as this arithmetic function.
  • the surface profile measurement of the furnace interior charge 4 was performed twice at a predetermined time interval when the raw material was not charged from the chute 2, and the furnace interior charge was lowered. It can be calculated by using the distance and the time interval. If the predetermined time interval is in the range of several seconds to several minutes during normal operation, good data can be obtained. Generally, it takes about 1 to 2 minutes to complete the charging of one batch and start the charging of the next batch. During that time, the material charging from the chute 2 is not performed. You can go and find the descent speed.
  • the thickness of the coke layer or ore layer at each position that is, the layer thickness distribution can be obtained.
  • the radial position in the blast furnace is generally expressed as a dimensionless radius.
  • the circumferential deviation is less likely to be a problem at a position where the dimensionless radius is smaller than 0.5, and in the region where the dimensionless radius is larger than 0.97, it is easily affected by the inner wall of the blast furnace. Therefore, it is difficult to obtain data that can be used as a reference for operations.
  • the radial position it is particularly preferable to select a position having a dimensionless radius between 0.7 and 0.95.
  • the derived surface profile varies in the method of the present invention. That is, there are fluctuations for the same batch of pre-charge, or the profile measured after the first raw material charge is compared with the profile after the second charge, which is different from the uniform lowering of raw material and the charging. Is observed, the charging position adjustment described later is performed so that the profile becomes appropriate after the third charging.
  • an appropriate profile refers to a profile in which the deviation of the profile in the circumferential direction, that is, the deviation of the distance at each point from the average value is small in normal operation. If the profile after charging after adjusting the charging position returns to an appropriate state, the charging after the adjustment is continued. If it changes again from the profile measured after the first loading, the loading position is adjusted in the same manner.
  • the descending velocity distribution of the charge is preferably obtained at at least four points on the circumference of the furnace (for example, four circumferentially equal parts such as east, west, south, and north to about 42 places corresponding to the number of tuyere).
  • the descent speed distribution in the circumferential direction cannot be accurately evaluated only in the east, west, south, and north directions, for example, when the descent speed changes only in a very small region in the northeast. Therefore, it is desirable to obtain a descending speed distribution including all descending speeds at positions corresponding to tuyere positions where a plurality (8 to 42) of the furnaces are installed in the circumferential direction of the furnace.
  • the adjustment of the charging position of the ore and coke charged via the swivel chute is performed with at least either ore or coke.
  • the charging position can be adjusted by changing the tilt angle of the turning chute, changing the turning speed of the turning chute, changing the supply speed of the charged material, or a combination thereof.
  • changing the tilt angle of the turning chute it is common to select from a plurality of set tilt angle values, but by changing the set tilt angle value to an arbitrary value, It is possible to insert between the charging positions according to a preset tilt angle, which could not be performed in the past, and more detailed adjustment of the charging position is possible.
  • the supply rate of the charge can be controlled by using a charge supply amount control device provided between the hopper provided at the top of the furnace and the turning chute.
  • the supply speed of the charge can be controlled by installing a valve capable of adjusting the opening at the lower part of the hopper and controlling the opening.
  • the position at which the charge falls can be estimated more accurately by calculating the fall trajectory using a known method, taking into account the tilt angle and turning speed of the swivel chute, and the physical properties and drop speed of the charge. Can do.
  • the lowering of the raw material at a certain position in the circumferential direction and a certain position in the same radial direction in the blast furnace is governed by the consumption rate of coke and the molten dripping of ores at that position.
  • the distribution of ore layer thickness ratio calculated from the profile can be directly adjusted. For example, it is possible to take an action to increase the ore layer thickness ratio by increasing the amount of ore charged or decreasing the amount of coke charged with a constant layer thickness in one charge. Both an action to increase the charge of the ore and an action to decrease the charge of the coke may be taken.
  • the present invention can be used for precise control, it can be adjusted to the conditions of an appropriate ore layer thickness ratio.
  • a predetermined value may be determined in advance, and an action may be taken when a difference between a measured value or a calculated value and an average value thereof exceeds a predetermined value.
  • the predetermined value may be, for example, a standard deviation in the circumferential direction of a measured value or a calculated value, or a value that is twice or three times the standard deviation as a predetermined value according to operational needs. Also good.
  • the turning speed of the turning chute or the supply speed of the charge When it is desired to increase the amount of coke charged into a specific position, the supply amount of the coke to the turning chute is made constant, and the turning speed in the region where the coke is charged at that position is reduced. Alternatively, the supply speed of the coke to the turning chute is increased at the timing when the coke reaches a position where the amount of coke is desired to be increased, with the turning speed being constant. In this case, for example, the movement of the charged material is analyzed, and the turning speed and the supply speed may be controlled at an appropriate timing so that the raw material reaches the position to be adjusted.
  • the fluctuation of the ore layer thickness ratio occurs irregularly, it is considered that the fluctuation of the ore layer thickness ratio occurs due to the particle size fluctuation of the charging materials such as ore and coke. That is, if the particle size of the charged raw material can be detected in advance, it is possible to more quickly cope with suppression of fluctuations in the ore layer thickness ratio.
  • the surface profile of the charge is derived in the furnace circumferential direction every time the turning chute is turned or during charging interruption.
  • the circumferential dimension was measured at a position where the dimensionless radius was 0 to 1.0, and the profile of the charge surface on the entire surface of the blast furnace was obtained. From the obtained surface profile in the furnace circumferential direction, the descending speed was obtained as described above, and the ore layer thickness ratio was further obtained.
  • FIG. 4 shows an example when the ore layer thickness ratio thus obtained fluctuates.
  • Comparative Example 1 in Table 1 the surface profile of the furnace interior is measured and the ore layer thickness ratio is calculated. Is observed and the operation is continued as it is. This operation had a high ventilation resistance index as shown in Table 1, and the air permeability in the blast furnace was poor.
  • the tilt angle of the swivel chute when charging coke is adjusted to the furnace wall side (the tilt angle with respect to the center axis of the furnace is changed from 25 ° to 50 °)
  • the ore layer thickness ratio on the furnace wall side as a whole decreased as shown in FIG. 5 (Comparative Example 2).
  • Table 1 although the air flow resistance index was reduced, the hot metal temperature was lowered, and as a result, the reducing material ratio, which is the sum of the coke ratio and pulverized coal ratio, was increased. Note that the turning speed of the turning chute and the feed rate of the raw material were kept constant during this operation.
  • the tilt angle of the turning chute is adjusted to the wall side only when the coke is charged to the north side in turning of the turning chute (furnace of the furnace)
  • the inclination angle with respect to the central axis was changed from 25 ° to 50 °
  • only the ore layer thickness ratio of the furnace wall on the north side could be reduced (Invention Example 1). That is, as shown in FIG. 6, the deviation of the ore layer thickness ratio in the furnace circumferential direction was reduced, and as shown in Table 1, the airflow resistance index was reduced from that in Comparative Example 1, and the hot metal temperature was also increased. As a result, the coke ratio could be reduced.
  • the ventilation resistance index is higher than that of Comparative Example 2, it is a preferable operation as a whole. This is because, in Comparative Example 2, the ore layer thickness ratio near the furnace wall in the entire blast furnace decreased, so coke near the furnace wall increased, gas flowed near the furnace wall, and gas was not effectively used. As a result, although the ventilation resistance index was low, it is considered that the overall operation results were poor.
  • Example 2 when the coke is charged, the coke supply speed to the turning chute is constant, and the turning speed of the turning chute is reduced in a specific direction in the blast furnace, so that the coke is deposited in the specific direction. I was able to increase the amount. On the other hand, the coke supply speed can be increased so that the amount of coke falling in the specific direction increases with the turning speed of the turning chute constant. Even when the coke supply speed in a specific direction was increased while keeping the turning speed of the turning chute constant, the same effect as in this example was obtained.

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Abstract

炉内装入物の表面プロフィールを正確且つ迅速に把握する測定手段を有する高炉設備を提供する 高炉の炉頂から炉内へ原料を装入する旋回シュートと、前記旋回シュートを介して炉内に装入された装入物の表面プロフィールを測定するプロフィール測定装置と、前記旋回シュートの傾動角を制御する傾動角制御装置と、を備え、前記プロフィール測定装置は、前記炉頂に設置され前記炉内の装入物表面までの距離を計測する電波式の距離計および、該距離計の検出波を前記高炉の周方向に走査して得られる前記装入物表面までの距離に関する、前記炉内全域にわたる距離データに基づいて前記装入物の表面プロフィールを導出するとともに、得られた表面プロフィールに基づいて前記旋回中の旋回シュートの傾動角変更を前記傾動角制御装置へ指令する演算器、前記旋回中の旋回シュートの旋回速度の変更を前記速度制御装置へ指令する演算器および、前記旋回中の旋回シュートに供給する装入物の供給速度の変更を前記速度制御装置へ指令する演算器、のいずれか１以上を有する。

Description

高炉設備および高炉の操業方法
　本発明は、高炉設備、特に旋回シュートを備えたベルレス装入装置により炉内への原料装入を行う高炉設備および高炉操業方法に関する。この鉱石層とコークス層の一組を装入する操作が通常１チャージと呼ばれ、１チャージでは鉱石とコークスをそれぞれ複数のバッチに分けて装入することが行われる。通常、各バッチでは高炉の炉頂に設けられたバンカー内の原料を、所望の堆積形状が得られるように旋回シュートの角度を変えながら炉内に装入する。
　一般に、高炉の操業では、炉頂部から原料である鉱石（鉱石にコークスの一部が混合される場合もある）とコークスとを交互に装入し、炉内に鉱石層とコークス層とを交互に堆積した状態で原料を充填する。
　高炉の操業では、炉頂部での装入物分布を適正な状態に維持することが重要であり、装入物分布が適正でないとガス流分布の不均一化、ガス通気性の低下、還元効率の低下などにより、生産性の低下や操業の不安定化を招く。換言すると、ガス流分布を適正に制御することにより、高炉操業の安定化を図ることが可能となる。
　このガス流分布を制御する手段の一つとして、旋回シュート（分配シュート）を備えたベルレス装入装置を用いた方法が知られている。この装入装置では、旋回シュートの傾動角と旋回数を選択し、炉半径方向での原料の落下位置と堆積量を調整して装入物分布を制御することにより、ガス流分布を制御するようにしている。
　この装入物分布の制御に際して、装入物分布を把握することが有利である。そのためには、炉内装入物（原料堆積物）の表面プロフィールを測定する必要がある。この炉内装入物の表面プロフィールを測定する手法として、マイクロ波などの検出波を炉内装入物面に向けて送信し、炉内装入物面で反射した検出波を受信して炉内装入物面までの距離を測定し、この測定距離に基づいて炉内装入物面のプロフィールを求めることが行われており、具体的な手法としては、検出波用アンテナを設けた計測ランスを炉口部側方から炉中心部に向けて挿入する方法が主流である。
　例えば、特許文献１には、上記のような検出波による距離測定を用いて、炉内装入物面のプロフィールをバッチ毎に測定し、この測定結果に基づいて求めた、鉱石およびコークスの装入分布に基づいて旋回シュートのノッチ又は／及び旋回数を調整することが記載されている。また、特許文献２には、プロフィールをシュートの旋回中または所定旋回毎に測定し、シュートを制御することが記載されている。
特開２０１７－９５７６１号公報 ＷＯ２０１５／１３３００５号公報
　上記した特許文献１に記載の手法は、原料の装入後に炉内装入物の堆積面を測定し、その測定結果に基づくことによってバッチ間での装入分布の変動を修正することが可能である。しかし、従来の測定方法では、測定自体に時間がかかり、迅速な測定ができないことに加えて、原料の装入時には計測ランスを炉体の外に退避させなければならないため、測定頻度が低くなるという問題がある。また、特許文献１に記載の手法では、旋回シュートの傾動角と旋回数を選択することにより、炉半径方向での原料の落下位置と堆積量を調整することで半径方向におけるガス分布を調整することは調整可能である。しかし、炉周方向でのガス流分布を調整することが求められる現状では改善の余地が残っていた。
　特許文献２に記載の手法も同様に、半径方向の調整を行っており、炉周方向でのガス流分布を調整することが求められる現状では改善の余地が残っていた。
また、どちらの方法とも、装入物の降下速度の影響が考慮されておらず、この点でも改善の余地が残っていた。
　そこで、本発明の目的は、まず、炉内装入物の表面プロフィールを炉周方向に正確且つ迅速に把握する測定手段と、これを旋回シュートの傾動角制御や装入物の装入速度制御に活かすことができる高炉設備を提供することにある。そして、この高炉設備を用いて、旋回シュートの旋回毎に装入物の表面プロフィールを測定し、表面プロフィールの測定結果に基づいて炉内装入物を適正な分布に維持するための方途について、提案することを目的とする。
　上記課題を解決するための本発明の要旨構成は以下のとおりである。
１．高炉の炉頂から炉内へ原料を装入する旋回シュートと、
　前記旋回シュートを介して炉内に装入された装入物の表面プロフィールを測定するプロフィール測定装置と、
　前記旋回シュートの傾動角を制御する傾動角制御装置と、
を備え、
　前記プロフィール測定装置は、前記炉頂に設置され前記炉内の装入物表面までの距離を計測する電波式の距離計および、該距離計の検出波を前記高炉の周方向に走査して得られる前記装入物表面までの距離に関する、前記炉内全域にわたる距離データに基づいて前記装入物の表面プロフィールを導出するとともに、得られた表面プロフィールに基づいて前記旋回中の旋回シュートの傾動角変更を前記傾動角制御装置へ指令する演算器、前記旋回中の旋回シュートの旋回速度の変更を前記速度制御装置へ指令する演算器および、前記旋回中の旋回シュートに供給する装入物の供給速度の変更を前記速度制御装置へ指令する演算器、のいずれか１以上を有する高炉設備。
２．前記プロフィール測定装置は、前記装入物の表面プロフィールに基づいて前記装入物の降下速度を前記高炉の全周にわたって算出する演算器をさらに備える前記１に記載の高炉設備。
３．前記１または２に記載の高炉設備を用いて、前記旋回シュートから鉱石およびコークスを炉内へ装入して行う、高炉の操業方法であって、
　前記プロフィール測定装置により、前記装入物の表面プロフィールを導出し、該導出した表面プロフィールまたは表面プロフィールから導出される装入物の降下速度のばらつきもしくは鉱石層厚比のばらつきが所定値以上である場合は、前記旋回シュートを介して装入される鉱石およびコークスのいずれか少なくとも一方の装入位置と、前記旋回シュートを介して装入される鉱石およびコークスのいずれか少なくとも一方の装入速度と、のいずれか１以上を調整する高炉操業方法。
４．前記装入位置の調整は、前記旋回シュートの傾動角を旋回中に変更し、旋回シュートの旋回毎に前記表面プロフィールを調整する前記３に記載の高炉操業方法。
５．前記装入速度の調整は、前記旋回シュートを旋回中に行う、前記３または４に記載の高炉操業方法。
　本発明によれば、高炉内装入物の表面プロフィールを炉周方向に正確且つ迅速に把握し、得られた表面プロフィールに基づいて旋回シュートの傾動角や装入物の装入速度を直ちに変更することができる。その結果、高炉内のガス流分布を適正に制御することが可能になる。このため、高炉操業において、鉱石の高い還元効率が得られるとともに、操業の安定化を図ることができる。
高炉設備の構造を示す図である。 プロフィール測定装置の構成を示す図である。 プロフィール測定装置の距離計の動作を示す図である。 炉周方向の鉱石層厚比を示す図である。 炉周方向の鉱石層厚比を示す図である。 炉周方向の鉱石層厚比を示す図である。
　以下に、本発明の高炉設備を、図１を参照して詳しく説明する。
　すなわち、本発明の高炉設備は、高炉本体１の炉頂部にコークスを含めた鉱石などの原料を炉内に装入する旋回シュート２と、炉内に熱風および微粉炭を吹き込む複数の羽口３と、旋回シュート２を介して炉内に装入された装入物４の表面プロフィールを測定するプロフィール測定装置５と、旋回シュート２の傾動角を制御する傾動角制御装置６とを備える。さらに、旋回シュート２の旋回速度を制御する旋回速度制御装置を備える。また、炉頂に設けられたホッパーと旋回シュート２との間には装入物の供給速度を制御する装入物供給速度制御装置を備える。装入物供給量制御装置の例としては、装入物の流路に設けられたゲート弁の開度を制御する機構が挙げられる。
　図１の例では、旋回速度制御装置および装入物供給速度制御装置のゲート弁開度の制御部は、前記傾動角制御装置６内に収めてある。なお、本発明の高炉設備としては、傾動角制御装置、旋回速度制御装置および装入物供給速度制御装置の１以上を備えていればよいが、全てを具備することが好ましい。
　ここで、プロフィール測定装置５は、高炉本体１の炉頂部に設置されて炉内の装入物４表面までの距離を計測する電波式の距離計５ａおよび、該距離計５ａの検出波を高炉本体１の周方向に走査して得られる前記装入物４表面までの距離に関する、炉内全域にわたる距離データに基づいて装入物４の表面プロフィールを導出する演算器５ｂを有する。
　なお、距離計５ａは電波式であり、例えば、図２および３に示す構成の装置を用いることができる。すなわち、距離計５ａは、図２に示すように、ミリ波やマイクロ波などの検出波を送受信する検出波送受信器５０と、この検出波送受信器５０に導波管５１を介して接続されたアンテナ５２と、このアンテナ５２に対向して設けられた反射角度が可変の検出波反射板５３とを備えている。検出波送受信器５０から送信されてアンテナ５２から放射された検出波を、検出波反射板５３で反射させて炉内装入物表面に入射させ、炉内装入物表面で反射した検出波を検出波反射板５３およびアンテナ５２を経て検出波送受信器５０で受信することによって、炉内装入物表面までの距離を測定するとともに、検出波反射板５３の反射角度を調整することにより、検出波放射方向を炉内の周方向に走査させるものである。
　高炉炉頂部の炉体部分には、下方又は斜め下方に炉内装入物表面（堆積面）が望めるような位置に窓孔５４が形成されるとともに、その炉体部分の外側には、窓孔５４を覆うようにして所定の耐圧性能を有するケーシング５５が取り付け固定されている。そして、このケーシング５５内部が収納室５６を構成し、この収納室５６は窓孔５４を通じて炉内空間に開口（開口部５５Ａ）している。さらに、収納室５６内には、アンテナ５２が配置されるとともに、収納室５６の外側（高炉本体１の外側）に検出波送受信器５０が配置されている。検出波送受信器５０とアンテナ５２とを接続する導波管５１は、ケーシング５５を貫通し、その先端にアンテナ５２が支持されている。
　また、収納室５６内に、アンテナ５２と対向するようにして検出波反射板５３が配置されている。収納室５６の外側（高炉本体１の外側）には検出波反射板５３を回動させるための駆動装置５７が配置され、その回転駆動軸５８がケーシング５５を貫通し、その先端に検出波反射板５３が支持されている。
　ここで、アンテナ５２と、検出波反射板５３及びその駆動装置５７と、収納室５６の開口部５５Ａの位置関係は、（i）アンテナ５２の中心軸線の延長線と駆動装置５７の回転駆動軸５８の中心軸線が一致し、（ii）検出波反射板５３は、駆動装置５７の回転駆動軸５８に、該回転駆動軸５８に対する角度αを変更可能に固定されて直線状の走査と周方向の走査とを実現する、検出波反射板５３の動作が可能であり、（iii）アンテナ５２と検出波反射板５３は、アンテナ５２から送信され、検出波反射板５３で反射した検出波が開口部５５Ａを通過して炉内に導かれるように、開口部５５Ａに対して配置される、という条件を備えている。
　なお、炉内装入物の吹き抜け時に、吹き上げられた原料が検出波反射板５３に当たって反射面５９などが破損することがないように、非測定時においては、検出波反射板５３はその背面側（反射面５９の反対側）が開口部５５Ａに向くような回動位置に停止できるようにしている。
　検出波送受信器５０は、周波数が一定範囲で連続的に時間変化する検出波（ミリ波、マイクロ波など）を発生し、その検出波の送信及び受信が可能である。
　アンテナ５２としては、パラボラアンテナ、ホーンアンテナなどを用いることができる。なお、これらのなかでは、レンズ付きホーンアンテナが指向特性に優れているので特に好ましい。
　検出波反射板５３は、例えば、ステンレス鋼などの金属材からなり、形状は限定しないが、通常は円形である。検出波反射板５３を駆動装置５７の回転駆動軸５８で回転させることにより、アンテナ５２からその中心軸方向に送信され、検出波反射板５３で反射する検出波の放射方向を直線状に走査させることができる。そして、検出波反射板５３と回転駆動軸５８の角度αを変更することによって、走査する直線の位置を任意に変えることができる。具体的には、回転駆動軸５８の回転により検出波送信方向に対して横方向の直線走査が可能になり、角度αの変更によって検出波送信方向に対して前後方向の直線走査が可能になる。この機構を介して、回転駆動軸５８の回転角度と検出波反射板５３の角度を同時に調整することにより、検出波の放射方向を高炉内の周方向に走査することができる。
　収納室５６内の検出波反射板５３と開口部５５Ａとの間（図示例では開口部５５Ａの近傍位置）には、収納室５６を炉内空間から遮断する仕切弁６０が開閉可能に設けられている。収納室５６の外側（高炉本体１の外側）に仕切弁６０の開閉駆動部６１が設置され、この開閉駆動部６１により仕切弁６０がスライド移動することで開閉がなされる。仕切弁６０はプロフィール測定時に開放され、それ以外の時には閉じられる。
　また、測定時に炉内ガスや粉塵等が収納室５６内に侵入しないようにするとともに、ケーシング５５から外部に炉内ガスが漏洩するのを防止するために、ケーシング５５にはパージガス供給用のガス供給管６２が接続され、このガス供給管６２を通じて収納室５６内に所定圧のパージガス（通常、窒素ガス）が供給されるようにしてある。
　このプロフィール測定装置は、検出波送受信器５０で受信して検出したデータに基づきアンテナ５２から炉内装入物表面までの距離を算出し、さらに、この距離データから炉内装入物表面のプロフィールを求める演算器５ｂを有している。
　以上のようなプロフィール測定装置では、検出波送受信器５０で発生した周波数が連続的に変化する検出波はアンテナ５２から送信され、検出波反射板５３を経て炉内装入物表面に向けて放射される。炉内装入物表面で反射した検出波（反射波）は、検出波反射板５３を経て検出波送受信器５０で受信される。このような検出波による炉内装入物表面の検出において、駆動装置５７により検出波反射板５３を回転させて検出波の反射角度を変えることで、図３に示すように、検出波放射方向を直線的に走査できる。このとき、さらに検出波反射板５３と回転駆動軸５８の角度を変更することによって、炉内周方向の走査も可能となる。
　演算器５ｂでは、通常、ＦＭＣＷ方式（周波数変調連続波方式）によりアンテナ５２から炉内装入物表面までの検出波の往復時間が求められ、アンテナ５２から炉内装入物表面までの距離が算出される。そして、上記のように検出波放射方向を炉半径方向で走査させて得られた距離データから炉内装入物表面のプロフィールが求められる。
　なお、検出波の放射方向を周方向に走査させるためには、回転駆動軸５８の回転角度と検出波反射板５３の角度を調整する機構の代わりに、距離計５ａの全体を開口部５５Ａの貫通方向の周りに回転させる機構としてもよい。
また、検出波を周方向に走査させる代わりに、高炉装入物全体の表面形状を求め、その中から周方向の位置の情報を抽出して、周方向のプロフィールを求めてもよい。
　上記したように、炉内装入物表面のプロフィール測定装置５の距離計５ａを電波式の距離計とすることにより、旋回シュート２の旋回中に装入物４の表面までの距離を測定でき、装入物分布を正確に把握できる。特に、炉の半径方向に加えて周方向においても測定できることから、炉内の全域にわたって装入物分布を正確に把握できる。すなわち、旋回シュートの１旋回毎に、装入される装入物の堆積状況を測定できるため、装入物分布の把握は極めて正確になる。
　さらに、プロフィール測定装置５は、装入物４の表面プロフィールに基づいて装入物４の降下速度を高炉の全周にわたって算出する演算器をさらに備えることが好ましい。この演算機能は前記した演算器５ｂに付与することも可能であり、図１には演算器５ｂがこの演算機能を兼任する形を示している。
　ここで、装入物の降下速度は、シュート２から原料を装入していない状態において、炉内装入物４の表面プロフィール測定を所定の時間間隔で２回行い、炉内装入物が降下した距離と前記時間間隔とを用いることによって計算することができる。前記所定の時間間隔としては、通常の操業時では数秒から数分の範囲とすれば良好なデータが得られる。一般に１バッチの装入を終え、次のバッチの装入開始までの時間は１～２分程度あり、その間はシュート２からの原料装入が行われないので、その間に２回のプロフィール測定を行って降下速度を求めればよい。
　また、複数回測定された炉内装入物のプロフィールから原料の層厚分布と鉱石層厚比を得ることができる。具体的には、例えば次のように求めることができる。まず、コークス層または鉱石層の装入前のプロフィール（特定の高炉内水平断面位置からの垂直方向の距離）を測定する。次に、上記の方法で降下速度を求める。続いて、コークス層または鉱石層の装入後のプロフィールを求める。測定された原料降下速度と、装入前後のプロフィールを測定した時間との間隔から求められる、原料降下距離（＝原料降下速度×装入前後の測定の時間間隔）に基づいて、装入前に測定した原料表面が、装入後の測定を行った時にどの位置まで降下したかを推定する。装入後のプロフィールと、前記推定されたプロフィールとの差をとれば、各位置でのコークス層または鉱石層の厚さすなわち層厚分布が得られる。このようにして、１チャージにおけるコークス層と鉱石層のそれぞれの層厚が得られれば、プロフィール測定を行った各位置での鉱石層厚比（＝鉱石層厚／（鉱石層厚＋コークス層厚））を求めることができる。
　本発明で周方向の装入物の表面プロフィールや降下速度を求める場合、特定の径方向位置での周方向のプロフィールを求めることが好ましい。高炉内の径方向の位置は、一般に無次元半径で表現される。無次元半径とは、高炉のある水平断面において、無次元半径＝（高炉内のある位置と高炉中心の間の水平方向距離）／（高炉中心から高炉の内壁面までの水平方向距離）である。本発明では、無次元半径が０．５～０．９７の間の径方向位置での、炉周方向の表面プロフィールを求めることが好ましい。これは、無次元半径が０．５よりも小さい位置では、周方向の偏差が問題になることが少なく、また、無次元半径が０．９７よりも大きい領域では、高炉内壁の影響を受けやすいため、操業の参考となるデータが得にくいためである。径方向の位置としては、無次元半径で０．７～０．９５の間の位置を選択することが特に好ましい。
　本発明方法において、導出した表面プロフィールに変動がある場合について、具体的に説明する。すなわち、前チャージの同じバッチに対して変動があったり、１回目の原料装入後に測定したプロフィールと２回目の装入後のプロフィールを比較して原料の均一な降下並びに装入とは異なる変化が見られた場合、３回目以降の装入でプロフィールが適正になるように、後述の装入位置調整を行う。ここで、適正なプロフィールとは、通常の操業では、周方向でのプロフィールの偏差すなわち平均値からの各地点での距離の偏りが小さいプロフィールを指す。装入位置を調整した装入後のプロフィールが適正な状態に戻っていれば調整後の装入を継続する。１回目の装入後に測定したプロフィールから再度変化したら、同様に装入位置調整を行う。
　なお、装入物の降下速度分布は、炉の円周上の少なくとも４点（例えば、東西南北などの円周等分４箇所～羽口数に相当する約４２箇所）において得ることが好ましい。ただし、東西南北だけでは、例えば北東部の極小さい領域だけ降下速度が変化した場合等のように、円周方向における降下速度分布を正確に評価することができない場合がわずかに存在する。したがって、炉の周方向に複数本（８～４２本）設置された羽口位置に相当する位置の全ての降下速度が含まれる、降下速度分布を得ることが望ましい。
　旋回シュートを介して装入される鉱石とコークスの装入位置の調整は、少なくとも鉱石とコークスのいずれかで行う。また、装入位置の調整方法は、旋回シュートの傾動角を変えるか、旋回シュートの旋回速度を変えるか、装入物の供給速度を変えるか、あるいはそれらの組み合わせによって行うことができる。旋回シュートの傾動角を変える場合は、設定されている複数個の傾動角の値から選択することが一般的であるが、設定されている傾動角の値を任意の値に変更することにより、従来は行うことができなかった、予め設定されている傾動角に従う装入位置の間にも装入することが可能となり、より詳細な装入位置の調整が可能となる。
　旋回シュートの旋回速度を変える場合、装入物の供給速度を変える場合は、特定位置に単位時間に装入される装入物の装入速度を変更していることになる。例えば、装入物の旋回シュートへの供給速度を一定にして、旋回シュートの旋回速度を変更すれば、旋回速度が高い位置では投入される装入物の時間当たりの装入量、すなわち装入速度（＝堆積速度）が小さくなる。また、旋回シュートの旋回速度を一定として、旋回シュートへの装入物の供給速度を小さくすれば、ある位置での装入速度（＝堆積速度）は小さくなる。もちろん、旋回シュートの旋回速度と装入物の供給速度の両者を同時に変更してもよい。
　装入物の供給速度は、炉頂に設けられたホッパーと旋回シュートとの間に設けられた、装入物の供給量制御装置を用いて制御することができる。例えば、開度の調整が可能な弁をホッパーの下部に設置し、その開度を制御することで装入物の供給速度を制御することができる。
　装入物が落下する位置は、旋回シュートの傾動角や旋回速度、また装入物の物性や落下速度を考慮して、公知の方法で落下軌跡を計算することで、より正確に推定することができる。
　装入物のプロフィールや原料降下速度に周方向でのバラつきが観測された場合、装入物の装入位置や、装入速度を変更することにより、そのバラつきを解消する。この際、鉱石層厚比（＝鉱石層厚／（鉱石層厚＋コークス層厚））を指標として調整を行うことが好ましい。高炉内における周方向のある位置、同径方向のある位置での原料の降下は、その位置におけるコークスの消費速度と鉱石類の溶融滴下に支配される。羽口から吹き込まれる熱風量や微粉炭等の吹込み速度が一定である場合、その位置でのコークス消費速度は一定であるので、その位置に存在するコークスが多いほど、降下速度は遅くなる。つまり、鉱石層厚比が高いと、その位置ではコークスの量が相対的に少なくなるので原料の降下速度は速くなり、鉱石層厚比が低いと、その逆で原料の降下速度は遅くなる。
　この関係を利用して、装入物の降下速度が大きい位置では、降下速度を小さくするためにコークスの装入量を増やすか、または鉱石の装入量を下げる（すなわち、鉱石層厚比を下げる）アクションを行う。コークス装入量を増やすアクションと鉱石装入量を下げるアクションの両方を行っても良い。降下速度を上げたい場合はその逆のアクションをとる。また、装入物プロフィールの分布において、装入物表面の位置が高い場合は、降下速度を上げるアクションをとる。
　また、プロフィールから算出される鉱石層厚比の分布を直接調整することもできる。例えば、１チャージにおける層厚を一定として、鉱石の装入量を上げ、またはコークスの装入量を下げることで、鉱石層厚比を上げるようなアクションをとることができる。鉱石の装入量を上げるアクションとコークスの装入量を下げるアクションの両方をとっても良い。
　従来法では、プロフィール測定装置により得られた旋回毎の原料の堆積状況から計算される鉱石層厚比（＝鉱石層厚／（鉱石層厚＋コークス層厚））を調整する場合、ある範囲内に調整することしかできなかったが、本発明を用いることにより緻密な制御が可能となるため、適正な鉱石層厚比の条件に合わせることができるようになる。
　上記したばらつきに対するアクションをとるための基準としては、所定の値をあらかじめ定めて、測定値または算出値とその平均値との差が所定の値を超えた場合にアクションをとるようにすればよい。この所定の値としては、例えば、測定値または算出値の周方向での標準偏差としてもよいし、操業上の必要性に応じて標準偏差の２倍、３倍などの値を所定の値としてもよい。
　旋回シュートの傾動角の変更は、旋回シュートの旋回中に行う。旋回シュートが旋回している途中で旋回シュートの傾動角設定値を変更することにより、炉の周方向は均一な設定での装入であった従来法に比べて、炉の周方向に対する鉱石層厚比の変化を高精度に調整することが可能となる。特に、本発明で示すプロフィール測定装置を用いることにより、炉の周方向における炉内装入面の情報を得ることができるため、炉周方向においてもより緻密な制御が可能となり、優れた効果を発揮することができる。旋回シュートの傾動角を変えると、装入物を高炉の外周側または内周側に装入することができるため、特に、周方向のプロフィールまたは降下速度のばらつきを解消したい位置の外周側または内周側に、逆のばらつきがある場合に、この方法は有効である。
　特定の径方向の位置にて、周方向のばらつきを解消したい場合には、旋回シュートの旋回速度を変更する、または、装入物の供給速度を変更する方法が有効である。例えば、特定位置に装入するコークスの量を増やしたい場合、コークスの旋回シュートへの供給量を一定として、その位置にコークスが投入される領域での旋回速度を遅くする。あるいは、旋回速度は一定として、コークス量を増やしたい位置にコークスが届くタイミングでコークスの旋回シュートへの供給速度を増やす。この場合には、例えば装入物の運動を解析して、調整したい位置に原料が届くように、適切なタイミングで旋回速度や供給速度の制御を行えばよい。
　なお、鉱石層厚比の変動は不定期に発生するが、これは、鉱石、コークス等の装入原料の粒度変動により鉱石層厚比の変動が発生するからと考えられている。すなわち、装入原料の粒度を事前に検知することができれば、鉱石層厚比の変動抑制への対応をより速やかに行うことができる。そのためには、例えばコークスや鉱石の粒度を連続的かつ自動的に得られる装置をさらに備えることが好ましい。
　本発明に従って炉周方向における鉱石層厚比の分布の制御を行った操業例について説明する。すなわち、図１に示した構造を有する大型高炉において操業試験を行った。この操業における各種操業条件の推移を表１に示す。
　この操業では、旋回シュートの旋回毎あるいは装入中断中に装入物の表面プロフィールを炉周方向で導出している。本実施例では無次元半径を０～１．０の位置で周方向の計測を行い、高炉内全面の装入物表面のプロフィールを求めた。得られた炉周方向の表面プロフィールから上記したように降下速度を求め、さらに鉱石層厚比を求めた。表１では、周方向に求められたデータから、代表的データとして東西南北の４箇所の無次元半径＝０．９５の位置での鉱石層厚比の測定結果を示す。かくして求めた鉱石層厚比に変動が生じた際の事例を、図４に示す。図４では、東西南北方向での無次元半径＝０～１の範囲での測定結果を示す。
　すなわち、表１に比較例１として示した事例は、炉内装入物の表面プロフィールを測定して鉱石層厚比を計算したところ、炉の周上の北側の炉壁鉱石層厚比だけ高い状態が観察され、そのまま操業を継続した場合である。この操業は、表１に示すように通気抵抗指数が高い値であり、高炉内の通気性が悪い状態であった。
　次に、炉壁側の鉱石層厚比を低下させるために、コークスを装入する際の旋回シュートの傾動角を炉壁側に調整（炉の中心軸に対する傾斜角度を２５°から５０°に変更）してから旋回シュートを旋回させたところ、図５に示すように、炉壁側の鉱石層厚比が全体的に低下した（比較例２）。しかしながら、表１に示すように、通気抵抗指数は低減したが、溶銑温度が低下し、その結果、コークス比と微粉炭比の合計である還元材比が上昇した。なお、旋回シュートを旋回速度および原料の供給速度は、この操業において一定にした。
　そこで、比較例２の操業に続いて北側の鉱石層厚比だけを低下させるために、旋回シュートの旋回において北側にコークスを装入する場合のみ旋回シュートの傾動角を壁側に調整（炉の中心軸に対する傾斜角度を２５°から５０°に変更）したところ、北側における炉壁の鉱石層厚比だけを低下することができた（発明例１）。すなわち、図６に示すように、鉱石層厚比の炉周方向の偏差が低減され、表１に示すように、通気抵抗指数が比較例１よりは低減し、溶銑温度も上昇した。その結果、コークス比を低減することができた。通気抵抗指数は比較例２よりは高いものの全体としては好ましい操業となっている。これは、比較例２では、高炉全体において炉壁近傍の鉱石層厚比が下がったため、炉壁近傍でのコークスが増え、ガスが炉壁の近くを流れてしまいガスが有効に利用されなくなった結果、通気抵抗指数は低かったものの総合的な操業成績が悪かったものと考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　次に、原料の降下速度を調整した例を示す。無次元半径＝０．８の位置で、周方向の装入物表面のプロフィールを測定し、各位置での原料降下速度を求めた。その結果のうち、東西南北４方向での測定値と、操業成績を表２に示す。表２の比較例３では、東位置での降下速度が他の位置に比べて高くなっている。この状態において、旋回シュートへのコークス供給速度を一定として、コークスを無次元半径＝０．８の位置に装入する旋回シュートの傾動角で旋回中に、東側にコークスが落下する範囲での旋回シュートの旋回速度を２０％低下させ、より多くのコークスが東側に装入され、東側での鉱石層厚比が下がるようにした。鉱石装入時には鉱石の供給速度、旋回シュートの速度は一定とした。この調整を５チャージ連続で行った。その結果、東位置での降下速度が小さくなり、炉内周方向での降下速度のばらつきが減少した。これに伴い、通気抵抗が小さくなり、溶銑温度が向上するという効果も得られた。
　この実施例２では、コークスを装入する際に旋回シュートへのコークス供給速度を一定として、高炉内の特定の方向で旋回シュートの旋回速度を低下させることにより、上記特定の方向のコークスの堆積量を増やすことができた。一方、旋回シュートの旋回速度を一定として上記特定の方向にコークスの落下量が増えるように、コークスの供給速度を増やすこともできる。旋回シュートの旋回速度を一定として特定方向でのコークス供給速度を増やした場合でも、本実施例と同等の効果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　１　高炉本体
　２　旋回シュート
　３　羽口
　４　装入物
　５　プロフィール測定装置
　５ａ　距離計
　５ｂ　演算器
　６　傾動角制御装置

Claims (5)

  1. 　高炉の炉頂から炉内へ原料を装入する旋回シュートと、
    　前記旋回シュートを介して炉内に装入された装入物の表面プロフィールを測定するプロフィール測定装置と、
    　前記旋回シュートの傾動角を制御する傾動角制御装置と、
    を備え、
    　前記プロフィール測定装置は、前記炉頂に設置され前記炉内の装入物表面までの距離を計測する電波式の距離計および、該距離計の検出波を前記高炉の周方向に走査して得られる前記装入物表面までの距離に関する、前記炉内全域にわたる距離データに基づいて前記装入物の表面プロフィールを導出するとともに、得られた表面プロフィールに基づいて前記旋回中の旋回シュートの傾動角変更を前記傾動角制御装置へ指令する演算器、前記旋回中の旋回シュートの旋回速度の変更を前記速度制御装置へ指令する演算器および、前記旋回中の旋回シュートに供給する装入物の供給速度の変更を前記速度制御装置へ指令する演算器、のいずれか１以上を有する高炉設備。
  2. 　前記プロフィール測定装置は、前記装入物の表面プロフィールに基づいて前記装入物の降下速度を前記高炉の全周にわたって算出する演算器をさらに備える請求項１に記載の高炉設備。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の高炉設備を用いて、前記旋回シュートから鉱石およびコークスを炉内へ装入して行う、高炉の操業方法であって、
    　前記プロフィール測定装置により、前記装入物の表面プロフィールを導出し、該導出した表面プロフィールまたは表面プロフィールから導出される装入物の降下速度のばらつきもしくは鉱石層厚比のばらつきが所定値以上である場合は、前記旋回シュートを介して装入される鉱石およびコークスのいずれか少なくとも一方の装入位置と、前記旋回シュートを介して装入される鉱石およびコークスのいずれか少なくとも一方の装入速度と、のいずれか１以上を調整する高炉操業方法。
  4. 　前記装入位置の調整は、前記旋回シュートの傾動角を旋回中に変更し、旋回シュートの旋回毎に前記表面プロフィールを調整する請求項３に記載の高炉操業方法。
  5. 　前記装入速度の調整は、前記旋回シュートを旋回中に行う、請求項３または請求項４に記載の高炉操業方法。
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