WO2021085221A1 - 高炉操業方法 - Google Patents

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WO2021085221A1
WO2021085221A1 PCT/JP2020/039288 JP2020039288W WO2021085221A1 WO 2021085221 A1 WO2021085221 A1 WO 2021085221A1 JP 2020039288 W JP2020039288 W JP 2020039288W WO 2021085221 A1 WO2021085221 A1 WO 2021085221A1
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coke
amount
ratio
blast furnace
threshold value
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PCT/JP2020/039288
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啓史 小橋
尚史 山平
坪井　俊樹
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • G01N2015/1493—Particle size

Definitions

  • the present invention relates to a blast furnace operating method in which the amount of air blown from the tuyere at the bottom of the furnace is controlled in response to a change in the powder ratio of coke charged into the blast furnace.
  • iron raw materials mainly composed of iron oxide and coke are alternately charged from the top of the furnace, and the coke is burned by the hot air blown from the tuyere at the bottom of the furnace and burned with the reducing gas containing CO generated.
  • Pig iron is produced by reducing iron oxide in coke and lump ore.
  • the air permeability of the blast furnace greatly affects the stable operation of the blast furnace.
  • the air permeability in the furnace deteriorates, and the operation of the blast furnace becomes unstable.
  • the raw materials charged into the blast furnace are generally adjusted in particle size to 25 to 35 mm or more for coke and 5 to 25 mm or more for sinter and iron ore by sieving before charging into the blast furnace. is there.
  • the blast furnace can be operated according to the amount of the powder.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a powder ratio measuring device capable of measuring the powder ratio of powder adhering to coke conveyed on a conveyor.
  • the powder ratio measuring apparatus disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 the relationship between the powder ratio of the powder adhering to the coke and the average brightness in the image data obtained by imaging the coke is grasped in advance.
  • the powder ratio of the powder adhering to the coke is measured online using the average brightness of the image data obtained by imaging the coke that is transported to the blast furnace on the conveyor.
  • Patent Document 3 discloses a powder ratio estimation method for estimating the powder ratio of the blast furnace raw material from the raw material deposition angle of the blast furnace top bunker.
  • the powder ratio of the blast furnace raw material is estimated by using the raw material deposition angle of the furnace top bunker and the correlation between the raw material deposition angle and the powder ratio.
  • Patent Document 1 discloses only a powder ratio measuring device and a powder ratio measuring system capable of measuring the powder ratio of coke breeze charged into a blast furnace, and a specific operation of the blast furnace using the powder ratio. The method is not described.
  • Patent Document 2 discloses an apparatus for measuring the porosity of a blast furnace using the powder ratio, but does not describe a method for operating the blast furnace.
  • Patent Document 3 What is disclosed in Patent Document 3 is a method of estimating the powder ratio of the blast furnace raw material from the raw material deposition angle of the blast furnace top bunker and setting a specific threshold value for the powder ratio to operate the blast furnace.
  • management with a specific threshold value cannot prevent the deterioration of the blast furnace condition caused by the fluctuation of the powder ratio.
  • the present invention measures the particle size distribution of coke charged into the blast furnace, and uses the index obtained from the measured particle size distribution to blow air from the tuyere and coke. It is an object of the present invention to provide a blast furnace operation method capable of stabilizing blast furnace operation by adjusting at least one of the ratios.
  • the means for solving the above problems are as follows. (1) A blast furnace operating method in which air is blown from a tuyere provided at the bottom of the furnace to operate the blast furnace. The particle size distribution of coke transported to the blast furnace is sequentially measured, and according to an index obtained from the particle size distribution. A method of operating a blast furnace that adjusts at least one of the air volume and the coke ratio. (2) When the amount of air blown is adjusted, a first threshold value is set in advance with respect to the amount of change of the index over a certain period of time, and when the first threshold value is a positive value, the index is described.
  • the amount of change in a certain time is equal to or greater than a preset first threshold value
  • the amount of air blown is reduced, and when the first threshold value is a negative value, the amount of change in the index in a certain time.
  • the blast furnace operating method according to (1) wherein the amount of air blown is reduced when is equal to or less than a preset first threshold value.
  • a second threshold value is set in advance with respect to the amount of change of the index over a certain period of time, and when the second threshold value is a positive value, the index is used.
  • the coke ratio When the amount of change in a certain period of time is equal to or greater than a preset second threshold value, the coke ratio is increased, and when the second threshold value is a negative value, the amount of change in the index in a certain period of time is increased.
  • a first threshold value and a second threshold value having an absolute value larger than the absolute value of the first threshold value are set in advance with respect to the amount of change of the index over a certain period of time, and the first threshold value and the first threshold value are set.
  • the second threshold value is a positive value
  • the amount of air blown is reduced when the amount of change of the index in a certain time is equal to or more than the first threshold value and less than the second threshold value, and the index is used.
  • the amount of change in a certain period of time is equal to or greater than the second threshold value
  • the coke ratio is increased
  • the first threshold value and the second threshold value are negative values
  • the index is used for a certain period of time.
  • the amount of change in the index is equal to or less than the first threshold value and larger than the second threshold value
  • the amount of air blown is reduced, and when the amount of change in the index in a certain period of time becomes equal to or less than the second threshold value.
  • At least one of the air volume from the tuyere and the coke ratio can be adjusted according to the index obtained from the particle size distribution.
  • the turbulence of the gas flow in the furnace can be reduced, and the pressure balance in the furnace can be suppressed from being greatly disturbed.
  • Stabilization of blast furnace operation can be realized by suppressing the pressure balance in the furnace from being greatly disturbed in this way.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of the particle size distribution measuring device 10 and its surroundings.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the average brightness and the powder ratio of lump coke having a particle size of 35 mm or more to which coke powder is attached.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the change in the coke powder ratio and the in-core aeration index in 4 hours.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of change in porosity and the air permeability index in 4 hours.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of fluctuations in the coke powder ratio.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of the particle size distribution measuring device 10 and its surroundings.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the average brightness and the powder ratio of lump coke having a particle size of 35 mm or more to which coke powder is attached.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the change in the coke powder ratio and the in-core
  • FIG. 6 is a graph showing an example of fluctuations in the coke powder ratio (a), the amount of air blown from the tuyere (b), and the upper pressure loss (c) of the blast furnace.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the coke ratio and the upper pressure loss.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the coke ratio and the upper pressure loss.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of the particle size distribution measuring device 10 and its surroundings.
  • the particle size distribution measuring device 10 will be described with reference to FIG. 1, but the particle size distribution measuring device 10 is not limited to the particle size distribution measuring device 10 shown in FIG. Good.
  • the particle size distribution measuring device 10 includes an imaging device 12, a lighting device 14, and an arithmetic unit 16.
  • the coke 20 charged in the blast furnace is stored in the hopper 22.
  • the coke 20 discharged from the hopper 22 is sieved by a sieve 24 to remove powder having a particle size smaller than the opening of the sieve 24, and then conveyed to the blast furnace 30 by a conveyor 26.
  • the mesh size of the sieve 24 is 35 mm. Therefore, the coke 20 conveyed by the conveyor 26 includes coke having a particle size of 35 mm or more and coke powder adhering to the coke that does not fall even when sieved using a sieve 24.
  • the particle size of the coke powder adhering to the lump coke was measured, it was a coke powder having a particle size of 5 mm or less.
  • the coke powder having a particle size of 5 mm or less means coke powder that passes through a sieve having a mesh size of 5 mm.
  • the image pickup device 12 is provided above the conveyor 26 and images the coke 20 conveyed by the conveyor 26 to create image data.
  • the image pickup device 12 is, for example, a digital camera having a CCD or CMOS type image pickup sensor and a lens.
  • the height at which the image pickup device 12 is provided is preferably 500 mm or more and 1000 mm or less on the conveyor 26, but the size and lens of the image pickup sensor included in the image pickup device 12 so that the entire width of the transported coke can be imaged.
  • the height at which the image pickup apparatus 12 is provided may be adjusted according to the angle of view of.
  • the image pickup device 12 receives light including reflected light from the surface of the coke 20 by the image pickup sensor and creates image data.
  • the coke powder adhering to the surface of the coke 20 affects the reflected light reflected from the surface of the coke 20. Therefore, the image data created by receiving the light including the reflected light reflected from the surface of the coke 20 includes information on the coke powder adhering to the surface of the coke 20.
  • the image data created by the image pickup device 12 is output to the arithmetic unit 16 having a calculation unit and a conversion unit (not shown).
  • the arithmetic unit 16 processes the image data output from the image pickup device 12.
  • the calculation unit of the arithmetic unit 16 calculates the feature amount including the information on the coke powder from the image data.
  • the calculation unit calculates the average luminance by arithmetically averaging the luminance (0 to 255) of each pixel in the image data, for example.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the average brightness and the powder ratio of lump coke having a particle size of 35 mm or more to which coke powder is attached.
  • the vertical axis of FIG. 2 is an actually measured value of the powder ratio (mass%) of the coke powder adhering to the coke blob.
  • the horizontal axis is the average brightness of the image data obtained by imaging the lump coke to which the coke powder is attached.
  • Massive coke having a particle size of 35 mm or more was prepared by sieving the coke using a sieve having a mesh size of 35 mm.
  • the powder ratio of the coke powder adhering to the surface of the coke coke is determined by drying the coke coke at 120 to 200 ° C.
  • the average brightness calculated by the calculation unit is converted into the powder ratio of the adhered powder by the conversion unit.
  • a regression equation showing the correspondence between the powder ratio of the coke powder adhering to the coke surface and the average brightness shown in FIG. 2 is stored in advance in the conversion unit, and the conversion unit uses the regression equation to calculate.
  • the average brightness calculated by is converted into the powder ratio of the coke powder adhering to the surface of the coke 20.
  • the image pickup device 12 captures the coke 20 again and creates image data after a predetermined time has elapsed.
  • the predetermined time may be determined, for example, by the imaging range of the coke 20 imaged by the imaging device 12 and the transport speed of the conveyor 26. That is, the predetermined time may be set as the time calculated by dividing the length of the imaging range in the transport direction of the conveyor 26 by the transport speed of the conveyor 26.
  • the image pickup apparatus 12 can image the coke 20 without a gap in the transport direction of the conveyor 26.
  • the image pickup apparatus 12 preferably images the coke 20 from a direction perpendicular to the transport direction of the conveyor 26.
  • the image data created by the imaging device 12 is output to the arithmetic unit 16 again, and the arithmetic unit 16 calculates the powder ratio of the coke powder adhering to the coke 20.
  • the particle size distribution measuring device 10 repeatedly executes the above process to obtain a powder ratio of coke powder adhering to the surface of the coke 20 conveyed by the conveyor 26, that is, coke powder having a particle size of 5 mm or less.
  • the powder ratio (hereinafter, may be referred to as "coke powder ratio”) can be measured online, and the powder ratio of coke powder having a particle size of 5 mm or less of coke charged into the blast furnace 30 can be grasped by the measurement. it can.
  • the powder ratio of coke powder having a particle size of 5 mm or less indicates the mass ratio of coke powder having a particle size of 5 mm or less to the total mass of coke, which is a particle size of coke having a particle size of 5 mm or less and a particle size of more than 5 mm. It can be said that the particle size distribution is. That is, the powder ratio of the coke powder having a particle size of 5 mm or less according to the present embodiment is an example of an index obtained from the particle size distribution of coke.
  • coke 20 and iron raw materials such as sintered ore are alternately charged from the top of the furnace, and hot air is blown from the tuyere at the bottom of the furnace to burn the coke 20 with the reducing gas containing CO generated.
  • Pig iron is produced by reducing iron oxide.
  • the powder ratio of the coke 20 charged into the blast furnace 30 becomes high, the coke powder enters the gaps between the cokes, the porosity decreases, and the air permeability in the furnace deteriorates.
  • the air permeability in the furnace deteriorates, the gas flow in the furnace is disturbed, the pressure balance in the furnace is disturbed, and the operation of the blast furnace becomes unstable.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the change in coke powder ratio and the in-core aeration index over 4 hours.
  • the horizontal axis of FIG. 3 is the amount of change (mass%) in the coke powder ratio having a particle size of 5 mm or less in 4 hours.
  • "-0.5" in the horizontal axis means that the coke powder ratio is 0 in 4 hours. It shows a decrease of 5.5% by mass. That is, the amount of change in the powder ratio on the horizontal axis is a value obtained by subtracting the powder ratio of coke 4 hours ago from the current coke powder ratio.
  • the current coke powder rate is the powder rate of each charge of coke charged into the blast furnace in the last hour, and the average value is taken as the average value of the charges, and the average value of each charge in the last hour is used. It is a further averaged value.
  • the average value of the powder ratio of the past 4 charges of coke may be used as the current coke powder ratio, and these moving average values may be used as the current coke. It may be the powder ratio of.
  • the amount of change in the coke rate on the horizontal axis is a value obtained by performing this operation every hour and subtracting the coke powder rate 4 hours ago from the current coke powder rate.
  • the vertical axis in FIG. 3 is the current in-core ventilation index, and a large in-core ventilation index indicates that there is a large variation in the air permeability in the furnace in the circumferential direction.
  • the in-furnace ventilation index is an index that evaluates the variation in gas flow in the blast furnace from the variation in temperature in the circumferential direction in the blast furnace.
  • the height is about 5 m below the stock line of the blast furnace. It is a numerical value measured as a standard deviation value of the value measured by the temperature of the gas in the peripheral part of the blast furnace with seven thermometers installed at equal intervals in the circumferential direction of the blast furnace.
  • the in-furnace ventilation index 120 is a value used as a control value for air permeability in blast furnace operation, and when the in-furnace ventilation index exceeds 120, the pressure balance in the furnace is lost and the blast furnace operation becomes unstable. Therefore, it is necessary to control the in-core ventilation index to be 120 or less.
  • the plot in FIG. 3 shows the measured values of the in-core ventilation index when the in-core ventilation index was 120 or less 4 hours ago and the blast furnace operating conditions were not changed in the subsequent 4 hours.
  • the coke powder ratio increases by 0.5% by mass or more in 4 hours, it is highly possible that the in-core aeration index exceeds 120. Therefore, in the blast furnace operation method according to the present embodiment, when the average value of the coke powder rate charged into the blast furnace for 1 hour increases by 0.5% by mass or more within 4 hours, air is blown from the tuyere. The amount of hot air blown is reduced by, for example, 5% or more.
  • the turbulence of the gas flow in the furnace can be reduced by reducing the amount of air blown from the tuyere, and the pressure in the furnace can be reduced. It is possible to prevent the balance from being greatly lost.
  • the coke powder ratio may always exceed the threshold value, so it is necessary to change the threshold value according to the conditions of the raw materials charged into the blast furnace. For this reason, it is difficult to prevent the pressure balance in the furnace from being significantly disturbed by controlling the powder ratio with a specific threshold value.
  • powder that represents changes in the powder ratio of coke powder rather than being controlled by a specific powder ratio threshold. It can be said that it is preferable to manage by the amount of change in the rate.
  • the increase in the coke powder ratio within 4 hours of 0.5% by mass is an example of the first threshold value of the predetermined change amount in a certain time.
  • the decrease in the amount of air blown from the tuyere is an example of adjusting the amount of air blown from the tuyere.
  • the amount of air blown may be reduced in a plurality of times. When the amount of air blown is reduced in a plurality of times, the total amount of the amount of air blown reduced within 1 hour may be 5% or more. If the total reduction in the amount of air blown within 1 hour is less than 5%, the effect of reducing the turbulence of the gas flow in the furnace cannot be obtained.
  • the total decrease in the amount of air blown within 1 hour is preferably 5% or more and 15% or less, and more preferably 5% or more and 10% or less.
  • the air is blown from the tuyere. It is preferable to further reduce the air volume by 5% or more. As a result, even if the air permeability in the furnace is further deteriorated by further increasing the amount of coke powder having a particle size of 5 mm or less, the turbulence of the gas flow in the furnace can be reduced by reducing the amount of air blown from the tuyere. It is possible to further prevent the pressure balance in the furnace from being greatly disturbed.
  • the blast furnace operation method In response to the deterioration of air permeability in the furnace, increase the amount of coke that functions as a spacer in the furnace, or reduce the amount of iron ore raw material charged to the amount of coke charged to increase the coke ratio of the raw material. It is common to correspond. However, increasing the coke ratio increases CO 2 emissions and reduces pig iron production.
  • the particle size distribution of coke transported to the blast furnace 30 is sequentially measured, and the air volume is adjusted according to the index obtained from the particle size distribution.
  • the coke ratio means the amount of coke (kg) used to produce 1 ton of hot metal, and its unit is kg / t-pig.
  • the average value of the coke powder ratio for 1 hour increases by 1.0% by mass or more within 4 hours when the air volume is reduced by 5% or more as described above, in addition to the decrease in the air volume. It is preferable to increase the coke ratio of the raw material. Specifically, the coke ratio is increased by 20 kg / t-pig or more within a range in which the reducing agent ratio does not exceed 600 kg / t-pig (the amount of reducing agent (kg) used to produce 1 ton of hot metal).
  • the coke ratio is 360 kg / t-pig or less while pulverized coal is blown in at 50 to 200 kg / t-pig
  • the coke ratio is increased to 380 kg / t-pig and the coke ratio is 360 kg / t. If it is larger than -pig and less than 400 kg / t-pig, the coke ratio is increased to 400 kg / t-pig. If the coke ratio is already 400 kg / t-pig or more, the coke ratio is not increased any more.
  • the increase in the coke powder rate within 4 hours is 0.5% by mass, which is the absolute value of this value.
  • Two thresholds of 1.0% by mass of an increase in the coke powder ratio, which is an absolute value larger than that of the coke, are set in advance.
  • the increase in the coke powder ratio within 4 hours is 0.5% by mass or more and less than 1.0% by mass, the amount of air blown from the tuyere is reduced without changing the coke ratio.
  • the amount of increase in the coke powder ratio within 4 hours is 1.0% by mass or more, the coke ratio is increased without changing the amount of air blown.
  • the pressure balance in the furnace Can be prevented from collapsing significantly.
  • the increase in the coke powder ratio within 4 hours of 1.0% by mass is an example of the second threshold value of the preset amount of change in a certain period of time.
  • increasing the coke ratio is an example of adjusting the coke ratio.
  • the response to the increase in the coke powder ratio is explained by increasing the coke ratio as the amount of air blown from the tuyere decreases. It may be dealt with only by increasing the ratio.
  • the blast furnace operation method in the blast furnace operation method according to the present embodiment, at least one of the air volume and the coke ratio is adjusted according to the index calculated from the particle size distribution.
  • the turbulence of the gas flow in the furnace can be reduced, the pressure balance in the furnace can be suppressed from being greatly disturbed, and the operation of the blast furnace can be stabilized.
  • the control of the air volume using the particle size distribution measuring device 10 may be stopped.
  • the total reduction in air volume is 15% or more, or the air volume ratio is 1.2 or less, another problem occurs, not due to the deterioration of air permeability due to coke powder with a particle size of 5 mm or less. It is highly possible that you are doing it. Therefore, controlling the amount of air blown by using the particle size distribution measuring device 10 may rather worsen the furnace condition.
  • the average value of the coke powder ratio for 1 hour is lower than when the amount of air blown is reduced. Is preferably returned to the amount of air blown before reducing the amount of air blown from the tuyere.
  • the amount of air blown from the tuyere is reduced by 5%
  • the amount of air blown from the tuyere is increased by 5%
  • the amount of air blown from the tuyere is reduced by 10% (decrease of 5%). It is preferable to increase the amount of air blown from the tuyere by 10% to return the amount of air blown to the original amount.
  • the gas flow in the furnace stabilizes. Therefore, if the average value of the coke powder ratio for 1 hour does not increase after 4 hours have passed since the amount of air blown from the tuyere was reduced, and the average value of the powder ratio decreases, the coke powder ratio is reduced. It is preferable to return to the amount of air blown before the amount of air blown was reduced. By returning the amount of air from the tuyere to the original amount after 4 hours have passed since the amount of air was reduced, the amount of air from the tuyere is returned to the original amount without significantly disturbing the pressure balance in the furnace. be able to.
  • the average value of the coke powder ratio for 1 hour is the coke ratio. If the powder ratio does not increase more than the powder ratio at the time of increasing, and the average value of the powder ratio decreases, the coke ratio before increasing the coke ratio may be restored. In this way, by returning the coke ratio to the original value after 4 hours have passed since the coke ratio was increased, the coke ratio can be returned to the original coke ratio without significantly disturbing the pressure balance in the furnace.
  • the present invention is not limited to this.
  • the porosity of the coke-filled layer in the blast furnace (hereinafter, referred to as “coke porosity”) may be used as an index obtained from the particle size distribution.
  • the porosity of coke is determined by the particle size distribution of fine coke particles charged into the blast furnace measured by the particle size distribution measuring device 10 and, for example, the particle size distribution of coarse coke particles measured sequentially by a laser distance meter. It can be calculated using the models of Sato and Taguchi described in Patent Document 1. According to the above model, the porosity ⁇ can be calculated by the following mathematical formula (1).
  • D P is the harmonic mean particle size
  • I SP is following equation (2)
  • Equation (3) is a value defined by the equation (4).
  • Di is the center diameter of each particle size
  • Wi is the mass ratio under the sieve of each particle size.
  • the I P defined by Equation (3) is a quantity indicating the variance of particle size distribution
  • I S defined by Equation (22) is a quantity indicating the distribution of specific surface area, features extracted from the image Can be calculated from.
  • the porosity thus obtained may be used as an index obtained from the particle size distribution in the blast furnace operating method according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of change in porosity and the air permeability index in 4 hours.
  • the horizontal axis of FIG. 4 is the amount of change (volume%) in the porosity in 4 hours.
  • “-5” on the horizontal axis indicates that the porosity decreased by 5% by volume in 4 hours. That is, the amount of change in the porosity on the horizontal axis is a value obtained by subtracting the porosity 4 hours ago from the current porosity.
  • the current porosity is the porosity of each charge of coke charged into the blast furnace in the last hour, and the average of the charges is taken as the average value, and the average value of each charge in the last hour is further averaged. The value.
  • the average value of the porosity of the past 4 charges of coke may be used as the current porosity, and these moving average values may be used as the current porosity. May be good.
  • the amount of change in the porosity on the horizontal axis is a value obtained by performing this operation every hour and subtracting the porosity 4 hours ago from the current porosity.
  • the vertical axis of FIG. 4 is the current in-core ventilation index, and a large in-core ventilation index indicates that there is a large variation in the air permeability in the furnace in the circumferential direction.
  • the meaning and measurement method of the in-core ventilation index are the same as those shown in the vertical axis of FIG.
  • the plot in FIG. 4 shows the measured values of the in-core ventilation index when the in-core ventilation index was 120 or less 4 hours ago and the blast furnace operating conditions were not changed in the subsequent 4 hours.
  • the amount of change in porosity becomes -5% by volume or less in 4 hours, there is a high possibility that the in-core aeration index exceeds 120. Therefore, in the blast furnace operation method according to the embodiment using the porosity as an index, the amount of change in the average value of the porosity for 1 hour obtained from the coke charged in the blast furnace is -5% by volume or less within 4 hours. If this happens, reduce the amount of air blown from the tuyere by 5% or more.
  • the amount of change of porosity ⁇ 5% by volume within 4 hours is another example of the first threshold value of the preset amount of change in a certain time.
  • the amount of air blown from the tuyere may be reduced once or divided into a plurality of times.
  • the porosity may always exceed the threshold value, so it is necessary to change the threshold value according to the situation of the raw materials charged into the blast furnace. Therefore, it is difficult to prevent the pressure balance in the furnace from being significantly disturbed by controlling the porosity with a specific threshold value.
  • it can be said that it is preferable to control by the amount of change in the porosity, not by the control by the threshold value of the specific porosity.
  • the amount of air blown from the tuyere After reducing the amount of air blown from the tuyere by 5% or more, if the average value of porosity for 1 hour changes by -5% by volume or less within 2 hours without increasing, the amount of air blown from the tuyere is further increased. It is preferable to reduce by 5% or more. As a result, even if the air permeability in the furnace is further deteriorated by further reducing the porosity, the turbulence of the gas flow in the furnace can be reduced by reducing the amount of air blown from the tuyere, and the pressure in the furnace can be reduced. It is possible to further prevent the balance from being greatly lost.
  • the amount of change in the average value of the porosity for 1 hour becomes -10% by volume or less within 4 hours, the air permeability in the furnace will be significantly deteriorated. It becomes difficult to deal with it. Therefore, when the amount of decrease in porosity is large, it is preferable to adjust the amount of air blown from the tuyere and also adjust the coke ratio. If the amount of change in the average value of the porosity for 1 hour becomes -10% by volume or less within 4 hours when the amount of air blown is reduced by 5% or more as described above, in addition to the decrease in the amount of air blown. It is preferable to increase the coke ratio of the raw material.
  • the coke ratio is increased by 20 kg / t-pig or more within the range where the reducing agent ratio does not exceed 600 kg / t-pig (kg per ton of hot metal).
  • the coke ratio is 360 kg / t-pig or less while pulverized coal is blown in at 50 to 200 kg / t-pig
  • the coke ratio is increased to 380 kg / t-pig and the coke ratio is 360 kg / t.
  • it is larger than -pig and less than 400 kg / t-pig the coke ratio is increased to 400 kg / t-pig. If the coke ratio is already 400 kg / t-pig or more, the coke ratio is not increased any more.
  • the amount of change in porosity within 4 hours is -5% by volume, which is an absolute value larger than the absolute value of this value.
  • Two thresholds of the amount of change in the porosity ⁇ 10% by volume are set in advance.
  • the amount of change in porosity within 4 hours is greater than -10% by volume and less than -5% by volume, the amount of air blown from the tuyere is reduced without changing the coke ratio, and the porosity within 4 hours.
  • the amount of change in is -10% by volume or less, the coke ratio is increased without reducing the amount of air blown.
  • the amount of change in the average value of the porosity for 1 hour becomes -10% by volume or less within 4 hours, and even if it is considered that the air permeability in the furnace is significantly deteriorated, the pressure balance in the furnace is large. It can be suppressed from collapsing.
  • the amount of change in porosity ⁇ 10% by volume within 4 hours is another example of a second threshold of a preset amount of change in a given time.
  • the amount of air blown from the tuyere When the amount of air blown from the tuyere is reduced, if the average value of the porosity for 1 hour is higher than when the amount of air blown is reduced after 4 hours have passed since the amount of air was reduced. It is preferable to return the air volume from the tuyere to the air volume before the reduction.
  • the amount of air blown from the tuyere When the amount of air blown from the tuyere is reduced by 5%, the amount of air blown from the tuyere is increased by 5%, and when the amount of air blown from the tuyere is reduced by 10% (5% reduction is performed twice). It is preferable to increase the amount of air blown from the tuyere by 10% to return the amount of air blown to the original amount.
  • the gas flow in the furnace stabilizes. Therefore, if the 1-hour average value of the porosity does not decrease 4 hours after the airflow from the tuyere is reduced and the average value of the porosity increases, the airflow from the tuyere is increased. It is preferable to return to the air volume before the reduction. By returning the amount of air from the tuyere to the original amount after 4 hours have passed since the amount of air was reduced, the amount of air from the tuyere is returned to the original amount without significantly disturbing the pressure balance in the furnace. be able to.
  • the coke ratio may be returned to that before the coke ratio was increased. In this way, by returning the coke ratio to the original value after 4 hours have passed since the coke ratio was increased, the coke ratio can be returned to the original coke ratio without significantly disturbing the pressure balance in the furnace.
  • the amount of change in the index value over a certain period of time is the value obtained by subtracting the value of the index before a certain time from the value of the current index.
  • the coke powder ratio when used as an index, it is preferable to set a positive value as the first or second threshold value and adjust the air flow amount and the coke ratio when the change amount becomes equal to or more than the threshold value. ..
  • the porosity when used as an index, it is preferable to set a negative value as the first or second threshold value and adjust the amount of air blown or the coke ratio when the amount of change becomes equal to or less than the threshold value.
  • Example 1 in which the blast furnace operation method according to the present embodiment is implemented will be described.
  • the coke powder ratio was used as an index obtained from the particle size distribution.
  • the coke sieved by a sieve having a mesh size of 35 mm was conveyed to the blast furnace skeleton tank using a conveyor, and the powder ratio of the coke conveyed using the particle size distribution measuring device 10 was measured online.
  • Coke was charged into the blast furnace from the corpse tank at 4 charges / hour.
  • the average value of the measured coke powder ratio of each charge was calculated, and the average of 4 charges was used as the coke powder ratio.
  • the amount of air blown from the tuyere and the coke ratio were controlled using the coke powder ratio.
  • the amount of air blown from the tuyere As a control of the amount of air blown from the tuyere, if the coke powder ratio increases by 0.5% by mass within 4 hours, the amount of air blown from the tuyere is reduced by 5%, and the powder ratio is further reduced within 2 hours. When it increased by 0.5% by mass or more, the amount of air blown from the tuyere was reduced by 5%. As a control of the coke ratio, when the coke powder ratio increases by 1.0% by mass or more within 4 hours and the coke ratio is 360 kg / t-pig or less, the coke ratio is 380 kg / t-pig.
  • the coke ratio was larger than 360 kg / t-pig and less than 400 kg / t-pig, the coke ratio was increased to 400 kg / t-pig.
  • the coke ratio was 400 kg / t-pig or more, the coke ratio was not increased any more.
  • the amount of air blown from the tuyere When the amount of air blown from the tuyere is reduced, if the powder ratio of coke is lower than the powder ratio when the amount of air blown is reduced after 4 hours have passed since the amount of air blown was reduced, the tuyere The amount of air blown from was returned to the amount before it was reduced. Further, when the coke powder ratio was lower than the coke ratio when the coke ratio was increased after 4 hours had passed after the coke ratio was increased, the coke ratio was returned to the coke ratio before the coke ratio was increased.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of fluctuations in the coke powder ratio.
  • the horizontal axis is time (day), and the vertical axis is the powder ratio (mass%) of coke having a particle size of 5 mm or less.
  • ⁇ shown in FIG. 5 indicates that the amount of air blown from the tuyere was reduced by 5%, and ⁇ indicates that the coke ratio was increased. On the other hand, ⁇ indicates that the air volume or the coke ratio was returned before being changed.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of fluctuations in the coke powder ratio (a), the amount of air blown from the tuyere (b), and the upper pressure loss (c) of the blast furnace.
  • the horizontal axis is time (h)
  • the vertical axis of FIG. 6A is the powder ratio (mass%) of coke having a particle size of 5 mm or less
  • the vertical axis of FIG. 6B is the amount of air blown. It is (Nm 3 / min)
  • the vertical axis in FIG. 6 (c) is the upper pressure loss (kPa).
  • the upper pressure loss is a differential pressure (kPa) between the pressure at the top of the furnace and the pressure of a pressure gauge provided about 10 m below the stock line in the furnace.
  • the coke powder ratio measured by the particle size distribution measuring device 10 starts to increase after 6.0 h, and at 8.5 h, the average value of the powder ratio for 1 hour is within 4 hours. Since it was detected that the air volume increased by 0.5%, the amount of air blown was reduced by 5% ( ⁇ in FIG. 6A).
  • the 1-hour average value of the powder ratio having a particle size of 5 mm or less increases by 0.5% by mass within 4 hours, the air permeability in the furnace deteriorates and the upper pressure loss increases. As shown in FIG. 6 (c). The upper pressure loss did not increase.
  • the coke powder ratio was lower than when the amount of air blown was reduced after 4 hours, so the amount of air blown from the tuyere was increased by 5%.
  • the air volume was returned to the air volume before the change ( ⁇ in FIG. 6A).
  • the 1-hour average value of the coke powder ratio increased by 0.5 mass within 4 hours, and the air volume was reduced by 5% in response to the deterioration of the air permeability in the furnace, so the air volume was increased by 5%.
  • the upper pressure drop index would increase as the amount was increased, but the upper pressure drop index did not increase as shown in FIG. 6 (c).
  • the pressure balance in the furnace is stabilized by setting the time to restore the amount of air blown from the tuyere to the original value 4 hours after the amount of air blown is reduced, and based on the amount of air blown from the tuyere. It was confirmed that the upper pressure loss index did not increase even when the pressure was returned, and it was possible to prevent the pressure balance in the furnace from being significantly disturbed.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the coke ratio and the upper pressure loss.
  • the horizontal axis of FIG. 7 is the coke ratio (kg / t-pig), and the vertical axis is the upper pressure loss (kPa).
  • the average strength DI (150/15) of coke during the period of Comparative Example 1 was 82.8, the average particle size was 42.7 mm, and the average powder ratio was 0.6%.
  • the average strength DI (150/15) of coke during the period of Example 1 was 82.7, the average particle size was 42.8 mm, and the average powder ratio was 0.7%. As described above, the average properties of coke were almost the same between the period of Comparative Example 1 and the period of Example 1.
  • Example 2 in which the blast furnace operation method according to the present embodiment is implemented will be described.
  • the porosity was used as an index obtained from the particle size distribution.
  • the coke sieved by a sieve having a mesh size of 35 mm is conveyed to the blast furnace skeleton tank using a conveyor, and the particle size distribution and coarse grain size distribution of the coke transported by the method described in Patent Document 2 are used.
  • the distribution was measured online to determine the porosity of coke.
  • Coke was charged into the blast furnace from the corpse tank at 4 charges / hour.
  • the average value of the measured coke porosity of each charge was calculated, and the average of 4 charges was used as the coke porosity.
  • the porosity of this coke was used to control the amount of air blown from the tuyere and the coke ratio.
  • the amount of air blown from the tuyere As a control of the amount of air blown from the tuyere, if the amount of change in the average value of the porosity for 1 hour becomes -5% by volume or less within 4 hours, the amount of air blown from the tuyere is reduced by 5%, and further. When the amount of change in the average value of the porosity for 1 hour became -5% by volume or less within 2 hours, the amount of air blown from the tuyere was reduced by 5%. As a control of the coke ratio, when the amount of change in the average value of the void ratio for 1 hour is -10% by volume or less within 4 hours and the coke ratio is 360 kg / t-pig or less, coke is used.
  • the ratio was increased to 380 kg / t-pig, and when the coke ratio was greater than 360 kg / t-pig and less than 400 kg / t-pig, the coke ratio was increased to 400 kg / t-pig. When the coke ratio was 400 kg / t-pig or more, the coke ratio was not increased any more.
  • the porosity from the tuyere When the airflow from the tuyere is reduced and the porosity is higher than the porosity when the airflow is reduced after 4 hours have passed since the airflow was reduced, the porosity from the tuyere is increased. The air volume was returned to the one before the air volume was reduced. Further, when the porosity increased from the porosity when the coke ratio was increased after 4 hours had passed after the coke ratio was increased, the coke ratio was returned to the coke ratio before the coke ratio was increased.
  • Example 2 In order to confirm the effect of the blast furnace operation method of Example 2, the control of the air volume and the coke ratio was applied for two months before applying the control of the air volume and the coke ratio (Comparative Example 2) in the same blast furnace. In the latter two months (Example 2), the relationship between the coke ratio and the upper pressure loss was investigated.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the coke ratio and the upper pressure loss.
  • the horizontal axis of FIG. 8 is the coke ratio (kg / t-pig), and the vertical axis is the upper pressure loss (kPa).
  • the average strength DI (150/15) of coke during the period of Comparative Example 2 was 83.0, the average particle size was 44.0 mm, and the average porosity was 48.3%.
  • the average strength DI (150/15) of coke during the period of Example 2 was 82.9, the average particle size was 43.8 mm, and the average porosity was 48.2%. As described above, the average properties of coke were almost the same between the period of Comparative Example 2 and the period of Example 2.
  • the porosity was determined based on the blast furnace operating method of Example 2, and the relationship between the upper pressure loss and the coke ratio when the air flow rate and the coke ratio were adjusted based on the porosity was shown.
  • the approximate straight line of the plot of Example 2 was lower than the approximate straight line of the plot of Comparative Example 2 in which the porosity and the coke ratio were not adjusted. From this result, it was confirmed that the increase in the upper pressure loss can be suppressed by applying the blast furnace operation method of Example 2.
  • Particle size distribution measuring device 10 Particle size distribution measuring device 12 Imaging device 14 Lighting device 16 Arithmetic logic unit 20 Coke 22 Hopper 24 Sieve 26 Conveyor 30 Blast furnace

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Abstract

高炉に装入されるコークスの粉率が上昇した場合であっても、高炉操業の安定化が実現できる高炉操業方法を提供することを目的とする。 炉下部に設けられた羽口から送風して高炉を操業する高炉操業方法であって、高炉へ搬送されるコークスの粒度分布を逐次測定し、粒度分布から求められる指標に応じて送風量およびコークス比の少なくとも一方を調整する。

Description

高炉操業方法
　本発明は、高炉に装入されるコークスの粉率の変化に対応させて炉下部の羽口からの送風量を制御する高炉操業方法に関する。
　高炉では、炉頂部から酸化鉄を主体とする鉄原料とコークスとが交互に装入され、炉下部の羽口から吹込まれる熱風によりコークスを燃焼させ、生成したＣＯを含む還元性ガスで焼結鉱や塊鉱石における酸化鉄を還元することで銑鉄を製造している。
　このような高炉の操業において、高炉の通気性は高炉の安定操業に大きく影響する。高炉の通気性を維持するには、コークス間に形成される空隙を確保することが重要であり、原料に小塊や粉が多く含まれると、当該小塊や粉で空隙が埋められてしまい、炉内の通気性が悪化し、高炉の操業が不安定になる。このため、高炉に装入される原料は、高炉装入前の篩分けにより、コークスは２５～３５ｍｍ以上に、焼結鉱や鉄鉱石は５～２５ｍｍ以上に粒度調整されるのが一般的である。しかしながら、通常の篩分け操作では、コークスに付着した粉を完全に除去することは困難である。コークスに付着した粉は、炉内で粉が分離し、炉内の通気性の悪化の原因となる。このため、高炉に装入される粉の量をタイムリーに把握することができれば当該粉の量に対応した高炉操業が可能になる。
　特許文献１および特許文献２には、コンベア上を搬送されるコークスに付着する粉の粉率を測定できる粉率測定装置が開示されている。特許文献１および特許文献２に開示された粉率測定装置では、予め塊コークスに付着した粉の粉率と塊コークスを撮像して得られる画像データにおける平均輝度との関係を把握しておき、コンベア上を高炉へと搬送される塊コークスを撮像して得られた画像データの平均輝度を用いて、当該塊コークスに付着した粉の粉率をオンラインで測定している。
　特許文献３には、高炉の炉頂バンカーの原料堆積角度から高炉原料の粉率を推定する粉率推定方法が開示されている。特許文献３に開示された粉率推定方法では、炉頂バンカーの原料堆積角度と、原料堆積角度と粉率との相関関係とを用いて高炉原料の粉率を推定している。
国際公開第２０１８／１０１２８７号 国際公開第２０１８／１８１９４２号 特開２０１５－１９６８８８号公報
山田、外４名、「大型高炉の装入物分布と通気性」、ＫＡＷＡＳＡＫＩ　ＳＴＥＥＬ　ＧＩＨＯ　ＶОＬ．６（１９７４）Ｎｏ．１、Ｐ．１６－３７
　特許文献１に開示されているのは、高炉に装入される塊コークスの粉率を測定できる粉率測定装置および粉率測定システムのみであり、当該粉率を用いた具体的な高炉の操業方法については記載されていない。特許文献２には、粉率を用いた高炉の空隙率を測定する装置が開示されているが、高炉の操業方法については記載されていない。
　特許文献３に開示されているのは、高炉の炉頂バンカーの原料堆積角度から高炉原料の粉率を推定し、当該粉率に対して特定の閾値を設けて高炉操業を行う手法である。しかしながら、特定の閾値による管理では、粉率変動によって引き起こされる高炉の炉況悪化を防ぐことができない。本発明は、高炉に装入されるコークスの粒度分布が変わった場合であっても、当該粒度分布を測定し、測定された粒度分布から求められる指標を用いて羽口からの送風量およびコークス比の少なくとも一方を調整することで高炉操業の安定化を実現できる高炉操業方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）炉下部に設けられた羽口から送風して高炉を操業する高炉操業方法であって、前記高炉へ搬送されるコークスの粒度分布を逐次測定し、前記粒度分布から求められる指標に応じて送風量およびコークス比の少なくとも一方を調整する、高炉操業方法。
（２）前記送風量を調整する場合であって、前記指標の一定時間での変化量に対して第１の閾値を予め設定し、前記第１の閾値が正の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が予め設定された第１の閾値以上である場合に前記送風量を減少させ、前記第１の閾値が負の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が予め設定された第１の閾値以下である場合に前記送風量を減少させる、（１）に記載の高炉操業方法。
（３）前記コークス比を調整する場合であって、前記指標の一定時間での変化量に対して第２の閾値を予め設定し、前記第２の閾値が正の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が予め設定された第２の閾値以上である場合に前記コークス比を高め、前記第２の閾値が負の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が予め設定された第２の閾値以下である場合に前記コークス比を高める、（１）に記載の高炉操業方法。
（４）前記指標の一定時間での変化量に対して第１の閾値と、前記第１の閾値の絶対値よりも大きい絶対値の第２の閾値を予め設定し、前記第１の閾値および前記第２の閾値が正の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が前記第１の閾値以上かつ前記第２の閾値未満となった場合に前記送風量を減少させ、前記指標の一定時間での変化量が前記第２の閾値以上となった場合に前記コークス比を高め、前記第１の閾値および前記第２の閾値が負の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が前記第１の閾値以下かつ前記第２の閾値よりも大きい場合に前記送風量を減少させ、前記指標の一定時間での変化量が前記第２の閾値以下となった場合に前記コークス比を高める、（１）に記載の高炉操業方法。
（５）前記指標は前記コークスに含まれる粒径５ｍｍ以下のコークス粉の粉率である、（１）から（４）のいずれか１つに記載の高炉操業方法。
（６）前記指標はコークス充填層の空隙率である、（１）から（４）のいずれか１つに記載の高炉操業方法。
　本発明に係る高炉操業方法の実施により、高炉に装入されるコークスの粒度分布が変わったとしても、当該粒度分布から求められる指標に応じて羽口からの送風量およびコークス比の少なくとも一方を調整することで、炉内のガス流れの乱れを少なくでき、炉内の圧力バランスが大きく崩れるのを抑制できる。このように炉内の圧力バランスが大きく崩れるのを抑制することとで高炉操業の安定化が実現できる。
図１は、粒度分布測定装置１０とその周辺の構成の一例を示す模式図である。 図２は、コークス粉が付着した粒径３５ｍｍ以上の塊コークスの平均輝度と粉率との関係を示すグラフである。 図３は、４時間でのコークスの粉率変化と炉内通気指数との関係を示すグラフである。 図４は、４時間での空隙率の変化量と通気性指数との関係を示すグラフである。 図５は、コークスの粉率の変動の一例を示すグラフである。 図６は、コークスの粉率（ａ）、羽口からの送風量（ｂ）および高炉の上部圧損（ｃ）の変動の一例を示すグラフである。 図７は、コークス比と上部圧損との関係を示すグラフである。 図８は、コークス比と上部圧損との関係を示すグラフである。
　以下、本発明を本発明の実施形態を通じて説明する。本実施形態に係る高炉操業方法では、高炉に装入されるコークスの粒度分布をオンラインで逐次測定する。図１は、粒度分布測定装置１０とその周辺の構成の一例を示す模式図である。図１を用いて粒度分布測定装置１０について説明するが、粒度分布をオンラインで逐次測定できる装置であれば、図１に示した粒度分布測定装置１０に限らず、他の測定装置を用いてもよい。
　粒度分布測定装置１０は、撮像装置１２と、照明装置１４と、演算装置１６とを有する。高炉に装入されるコークス２０は、ホッパ２２に貯留される。ホッパ２２から排出されたコークス２０は、篩２４で篩われて、篩２４の目開きより小さい粒径の粉が落とされた後、コンベア２６によって高炉３０へ搬送される。本実施形態において、篩２４の目開きは３５ｍｍである。このため、コンベア２６によって搬送されるコークス２０は、粒径３５ｍｍ以上の塊コークスと、篩２４を用いて篩っても落下しない塊コークスに付着したコークス粉とを含む。塊コークスに付着したコークス粉の粒径を測定したところ、粒径５ｍｍ以下のコークス粉であった。本実施形態において、粒径５ｍｍ以下のコークス粉とは、目開き５ｍｍの篩いを通過するコークス粉を意味する。
　撮像装置１２は、コンベア２６の上方に設けられ、コンベア２６によって搬送されるコークス２０を撮像して、画像データを作成する。撮像装置１２は、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ型の撮像センサおよびレンズを有するデジタルカメラである。撮像装置１２が設けられる高さは、コンベア２６上であって５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることが好ましいが、搬送されるコークスの全幅が撮像できるように撮像装置１２が有する撮像センサの大きさおよびレンズの画角によって撮像装置１２が設けられる高さを調整してよい。
　撮像装置１２は、コークス２０の表面からの反射光を含む光を撮像センサにて受光して画像データを作成する。コークス２０の表面に付着したコークス粉は、コークス２０の表面から反射される反射光に影響を及ぼす。このため、コークス２０の表面から反射された反射光を含む光を受光して作成された画像データには、コークス２０の表面に付着したコークス粉の情報が含まれる。
　撮像装置１２で作成された画像データは、算出部と変換部（図示せず）とを有する演算装置１６へ出力される。演算装置１６は、撮像装置１２から出力された画像データを処理する。上述したように画像データは、コークス２０の表面に付着したコークス粉の情報を含むので、演算装置１６の算出部は、画像データからコークス粉の情報を含む特徴量を算出する。算出部は、特徴量として、例えば、画像データにおける各画素の輝度（０～２５５）を算術平均して平均輝度を算出する。
　図２は、コークス粉が付着した粒径３５ｍｍ以上の塊コークスの平均輝度と粉率との関係を示すグラフである。図２の縦軸は塊コークスに付着したコークス粉の粉率（質量％）の実測値である。横軸はコークス粉が付着した塊コークスを撮像して得られた画像データの平均輝度である。粒径３５ｍｍ以上の塊コークスは、目開き３５ｍｍの篩を用いてコークスを篩って準備した。塊コークスの表面に付着したコークス粉の粉率は、塊コークスを１２０～２００℃で４時間以上恒量になるまで乾燥させた後、目開き５ｍｍの篩を用いて篩い、篩前の質量に対する篩い前後の塊コークスの質量差の割合として算出した。この方法は、乾燥状態では付着粉が剥離してくることを利用した方法である。粉が付着した塊コークスの画像データにおける平均輝度は、所定の照明の下、デジタルカメラで撮像して得られた画像データにおける各画素の輝度（０～２５５）を算術平均することによって算出した。
　図２に示すように、塊コークスに付着したコークス粉の粉率と塊コークスの画像データにおける平均輝度とは高い相関が見られ、相関の強弱を示す寄与率（Ｒ２）は０．６７であった。すなわち、塊コークスに付着したコークス粉の粉率と塊コークスの画像データにおける平均輝度との相関が強いことがわかる。
　算出部によって算出された平均輝度は、変換部によって付着粉の粉率に変換される。変換部には、図２に示したコークス表面に付着したコークス粉の粉率と平均輝度との対応関係を示す回帰式が予め記憶されており、変換部は、当該回帰式を用いて算出部によって算出された平均輝度をコークス２０の表面に付着したコークス粉の粉率に変換する。
　撮像装置１２は、予め定められた時間が経過した後、再び、コークス２０を撮像して画像データを作成する。予め定められた時間は、例えば、撮像装置１２が撮像するコークス２０の撮像範囲とコンベア２６の搬送速度によって定めてよい。すなわち、予め定められた時間を、コンベア２６の搬送方向における撮像範囲の長さを、コンベア２６の搬送速度で除して算出される時間としてよい。これにより、撮像装置１２は、コンベア２６の搬送方向に対して隙間無くコークス２０を撮像できる。撮像装置１２は、コンベア２６の搬送方向に対して垂直となる方向からコークス２０を撮像することが好ましい。
　撮像装置１２で作成された画像データは再び演算装置１６に出力され、当該演算装置１６において、コークス２０に付着したコークス粉の粉率が算出される。本実施形態に係る粒度分布測定装置１０は、上記処理を繰り返し実行することで、コンベア２６で搬送されるコークス２０の表面に付着したコークス粉の粉率、すなわち、粒径５ｍｍ以下のコークス粉の粉率（以下、「コークスの粉率」と記載する場合がある。）をオンラインで測定でき、当該測定により、高炉３０に装入されるコークスの粒径５ｍｍ以下のコークス粉の粉率を把握できる。粒径５ｍｍ以下のコークス粉の粉率は、コークスの全質量に対する粒径５ｍｍ以下のコークス粉の質量割合を示すが、これはコークスにおける粒径５ｍｍ以下となる粒度と粒径５ｍｍ超えとなる粒度との粒度分布であるといえる。すなわち、本実施形態に係る粒径５ｍｍ以下のコークス粉の粉率は、コークスの粒度分布から求められる指標の一例である。
　高炉３０では、炉頂部からコークス２０と焼結鉱等の鉄原料とを交互に装入し、炉下部の羽口から熱風を吹込んでコークス２０を燃焼させ、生成したＣＯを含む還元性ガスで酸化鉄を還元して銑鉄を製造する。高炉３０の安定操業を維持するには、高炉内の通気性を確保し、炉下部の羽口から吹込まれる高温のガス流れを安定化させることが重要である。しかしながら、高炉３０に装入されるコークス２０の粉率が高くなると、コークス間の空隙にコークス粉が入り込み、空隙率が低下して炉内の通気性が悪化する。炉内の通気性が悪化すると、炉内のガス流れが乱れ、炉内の圧力バランスが崩れて高炉操業が不安定になる。
　図３は、４時間でのコークスの粉率変化と炉内通気指数との関係を示すグラフである。図３の横軸は４時間での粒径５ｍｍ以下のコークス粉率の変化量（質量％）であり、例えば、横軸の「－０．５」は、４時間でコークスの粉率が０．５質量％減少したことを示す。すなわち、横軸の粉率の変化量は、現在のコークスの粉率から、４時間前のコークスの粉率を減算した値である。現在のコークスの粉率とは、直前１時間に高炉に装入されたコークスの各チャージの粉率を逐次測定し、その平均をチャージの平均値とし、直前１時間の各チャージの平均値をさらに平均した値である。例えば、１時間で４チャージのコークスを高炉に装入する場合には、過去４チャージのコークスの粉率の平均値を現在のコークスの粉率としてもよく、これらの移動平均値を現在のコークスの粉率としてもよい。横軸の粉率の変化量は、この操作を１時間毎に実施し、現在のコークスの粉率から４時間前のコークスの粉率を減算した値である。
　図３の縦軸は現在の炉内通気指数であり、この炉内通気指数が大きいことは炉内の通気性の周方向のバラつきが大きいことを示す。炉内通気指数とは、高炉内の周方向での温度のバラつきから高炉内でのガス流れのバラつきを評価する指数であって、図３の例では高炉のストックラインから約５ｍ下方の高さに高炉周方向に等間隔に設置した７本の温度計で高炉内周辺部のガスの温度を測定した値の標準偏差の値として測定される数値である。炉内通気指数１２０は、高炉操業における通気性の管理値として用いている値であり、炉内通気指数が１２０を超えると、炉内の圧力バランスが崩れて高炉操業が不安定になる。このため、炉内通気指数が１２０以下になるように制御する必要がある。
　図３のプロットは、４時間前の炉内通気指数が１２０以下であった場合に、その後の４時間で高炉操業条件を変更しなかった場合の炉内通気指数の測定値を示す。図３に示すように４時間でコークスの粉率が０．５質量％以上増加すると、炉内通気指数が１２０を超える可能性が高くなる。このため、本実施形態に係る高炉操業方法では、高炉に装入されるコークスの粉率の１時間の平均値が４時間以内に０．５質量％以上上昇した場合に羽口から送風される熱風の送風量を、例えば、５％以上減少させる。これにより、粒径５ｍｍ以下のコークス粉が増えて炉内の通気性が悪化したとしても、羽口からの送風量を減少させることで炉内のガス流れの乱れを少なくでき、炉内の圧力バランスが大きく崩れることを抑制できる。
　高炉に装入される原料によってはコークス粉の粉率が常に閾値を超える場合があるので、高炉に装入される原料の状況に対応させて閾値を変化させる必要がある。このため、特定の粉率の閾値による管理では炉内の圧力バランスを大きく崩れるのを防止することは難しい。加えて、装入されるコークス粉の粉率の変化が炉内の圧力バランスを崩れさせやすいことに着目すると、特定の粉率の閾値による管理ではなく、コークス粉の粉率の変化を表す粉率の変化量で管理することが好ましいといえる。
　４時間以内におけるコークスの粉率の増加量０．５質量％は、一定時間における予め定められた変化量の第１の閾値の一例である。さらに、羽口からの送風量の減少は、羽口からの送風量の調整の一例である。送風量の減少は、複数回に分けて行ってもよい。送風量の減少を複数回に分けて行う場合には、送風量の減少量の１時間以内の合計が５％以上となるようにすればよい。１時間以内における送風量の合計の減少量が５％未満であると、炉内のガス流れの乱れを少なくする効果が得られない。一方、１時間以内における送風量の合計の減少量が多すぎると高炉操業の変動の原因となる場合がある。このため、１時間以内における送風量の合計の減少量は５％以上かつ１５％以下にすることが好ましく、５％以上かつ１０％以下とすることがより好ましい。
　羽口からの送風量を５％以上減少させた後、コークスの粉率の１時間の平均値が低下することなく２時間以内に０．５質量％以上上昇した場合に、羽口からの送風量をさらに５％以上減少させることが好ましい。これにより、粒径５ｍｍ以下のコークス粉がさらに増えることで、炉内の通気性がさらに悪化したとしても、羽口からの送風量を減少させることで炉内のガス流れの乱れを少なくでき、炉内の圧力バランスが大きく崩れることをさらに抑制できる。
　炉内の通気性の悪化に対して、炉内でスペーサーとして機能するコークスの装入量を増やす、あるいは、コークス装入量に対する鉄鉱石原料の装入量を減らして原料のコークス比を高めて対応するのが一般的である。しかしながら、コークス比を高めると、ＣＯ２の排出量が増えるとともに銑鉄の生産量も低下する。本実施形態に係る高炉操業方法では、高炉３０に搬送されるコークスの粒度分布を逐次測定し、粒度分布から求められる指標に応じて送風量を調整する。このように、原料のコークス比を高めることなく羽口から吹込む送風量を調整して対応することで、ＣＯ２の排出量の増加および銑鉄の生産量低下を抑制しつつ、通気性悪化によって炉内の圧力バランスが崩れて高炉操業が不安定になることを抑制できる。
　一方、コークスの粉率の１時間の平均値が４時間以内に１．０質量％以上上昇した場合には、炉内の通気性が大きく悪化するので羽口からの送風量の調整だけでは対応が困難になる。このため、コークスの粉率の増加量が大きい場合には羽口からの送風量を調整するとともにコークス比も調整することが好ましい。コークス比とは、溶銑１トンを製造するのに用いられるコークス量（ｋｇ）を意味し、その単位はｋｇ／ｔ－ｐｉｇである。
　上述のように送風量を５％以上減少させた状態で、コークスの粉率の１時間の平均値が４時間以内に１．０質量％以上増加した場合には、送風量の減少に加えて原料のコークス比を高めることが好ましい。具体的には、還元材比が６００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ（溶銑１トン製造するのに用いられる還元材量（ｋｇ））を超えない範囲でコークス比を２０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以上増加させる。例えば、微粉炭を５０～２００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ吹き込んでいる状態で、コークス比が３６０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以下である場合には、コークス比を３８０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇに高め、コークス比が３６０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇより大きく４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ未満の場合は、コークス比を４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇに高める。コークス比が既に４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以上の場合は、これ以上コークス比を高めない。
　コークスの粉率の上昇に対して羽口からの送風量を減少させるとともにコークス比を高める場合には、４時間以内におけるコークスの粉率の増加量０．５質量％と、この値の絶対値よりも大きい絶対値となるコークスの粉率の増加量１．０質量％の２つの閾値を予め設定する。そして、４時間以内におけるコークスの粉率の増加量が０．５質量％以上１．０質量％未満となった場合、コークス比は変えずに羽口からの送風量を減少させる。４時間以内におけるコークスの粉率の増加量が１．０質量％以上となった場合、送風量は変えずにコークス比を高める。これにより、コークスの粉率の１時間の平均値が４時間以内に１．０質量％と大きく増加し、炉内の通気性が大きく悪化すると考えられる場合であっても、炉内の圧力バランスが大きく崩れることを抑制できる。４時間以内におけるコークスの粉率の増加量１．０質量％は、一定時間における予め設定された変化量の第２の閾値の一例である。さらに、コークス比を高めることは、コークス比の調整の一例である。上記例ではコークスの粉率の上昇に対して羽口からの送風量の減少とともにコークス比を増加させる対応を説明したが、これに限らず、送風量の減少のみで対応してもよく、コークス比の増加のみで対応してもよい。すなわち、本実施形態に係る高炉操業方法では、粒度分布から計算した指標に応じて送風量およびコークス比の少なくとも一方を調整する。これにより、炉内のガス流れの乱れを少なくでき、炉内の圧力バランスが大きく崩れるのを抑制でき、高炉操業の安定化が実現できる。
　羽口からの送風量の減少量の合計が１５％以上となるか、風量比が１．２以下となった場合には、粒度分布測定装置１０を用いた送風量の制御を中止することが好ましい。送風量の減少量の合計が１５％以上となるか、風量比が１．２以下となる場合には、粒径５ｍｍ以下のコークス粉による通気性の悪化が原因ではなく、別の問題が発生している可能性が高い。このため、粒度分布測定装置１０を用いて送風量を制御するとかえって炉況を悪化させるおそれがある。このため、送風量の減少量の合計が１５％以上となるか、風量比が１．２以下となった場合には粒度分布測定装置１０を用いた送風量の制御を中止することが好ましい。ここで、風量比は、風量比＝羽口からの送風量［Ｎｍ３／ｍｉｎ］／高炉炉容積［ｍ３］で算出される値である。
　羽口からの送風量を減少させた場合において、送風量を減少させてから４時間経過した後に、コークスの粉率の１時間の平均値が送風量を減少させた時よりも低下した場合には、羽口からの送風量を減少させる前の送風量に戻すことが好ましい。本実施形態において、羽口からの送風量を５％減少させた場合には羽口からの送風量を５％増加させ、羽口からの送風量を１０％減少させた場合（５％の減少を２回実施）には羽口からの送風量を１０％増加させて、送風量を元の送風量に戻すことが好ましい。
　羽口からの送風量を減少させてから４時間が経過すると、炉内のガス流れが安定化する。このため、羽口からの送風量を減少させてから４時間経過後にコークスの粉率における１時間の平均値が増えておらず、当該粉率の平均値が低下した場合には羽口からの送風量を減少させる前の送風量に戻すことが好ましい。送風量を減少させてから４時間が経過した後に羽口からの送風量を元に戻すことで、炉内の圧力バランスを大きく崩すことなく、羽口からの送風量を元の送風量に戻すことができる。
　同様に、コークス比を高めてから４時間が経過すると、炉内のガス流れが安定化するので、コークス比を高めてから４時間経過した後にコークスの粉率における１時間の平均値がコークス比を高めた時の粉率よりも増えておらず、当該粉率の平均値が低下した場合にはコークス比を高める前のコークス比に戻してもよい。このように、コークス比を高めてから４時間が経過した後にコークス比を元に戻すことで、炉内の圧力バランスを大きく崩すことなく、コークス比を元のコークス比に戻すことができる。
　本実施形態に係る高炉操業方法では、粒度分布から求められる指標として、コークスの粉率を用いた例を示したが、これに限らない。例えば、粒度分布から求められる指標として、高炉内におけるコークス充填層の空隙率（以下、「コークスの空隙率」と記載する。）を用いてもよい。コークスの空隙率は、粒度分布測定装置１０によって測定された高炉に装入されるコークスの細粒の粒度分布と、例えば、レーザー距離計によって逐次測定されるコークスの粗粒の粒度分布と、非特許文献１に記載された佐藤、田口のモデルとを用いて算出できる。上記モデルによると、空隙率εは下記の数式（１）で算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　上記数式（１）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄはパラメータであり、粒子の種類によって実験的に決定される値である。例えば、コークスの場合は、ａ＝０．１５３、ｂ＝０．４１８、ｃ＝０．０１２２５、ｄ＝０．４１６である。ＤＰは調和平均粒径であり、ＩＳＰは下記数式（２）、数式（３）、数式（４）で定義される値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　数式（３）、（４）において、Ｄｉは、各粒度の中心径であり、Ｗｉは、各粒度の篩下質量比率である。数式（３）によって定義されるＩＰは、粒度分布の分散を表す量であり、数式（２２）によって定義されるＩＳは、比表面積の分散を表す量であり、画像から抽出した特徴量から算出できる。このようにして求められる空隙率を本実施形態に係る高炉操業方法における粒度分布から求められる指標として用いてもよい。
　図４は、４時間での空隙率の変化量と通気性指数との関係を示すグラフである。図４の横軸は４時間での空隙率の変化量（体積％）であり、例えば、横軸の「－５」は、４時間で空隙率が５体積％低下したことを示す。すなわち、横軸の空隙率の変化量は、現在の空隙率から、４時間前の空隙率を減算した値である。現在の空隙率とは、直前１時間に高炉に装入されたコークスの各チャージの空隙率を逐次求め、その平均をチャージの平均値とし、直前１時間の各チャージの平均値をさらに平均した値である。例えば、１時間で４チャージのコークスを高炉に装入する場合には、過去４チャージのコークスの空隙率の平均値を現在の空隙率としてもよく、これらの移動平均値を現在の空隙率としてもよい。横軸の空隙率の変化量は、この操作を１時間毎に実施し、現在の空隙率から４時間前の空隙率を減算した値である。
　図４の縦軸は現在の炉内通気指数であり、この炉内通気指数が大きいことは炉内の通気性の周方向のバラつきが大きいことを示す。炉内通気指数の意味と測定方法は、図３の縦軸に示した炉内通気指数と同じである。
　図４のプロットは、４時間前の炉内通気指数が１２０以下であった場合に、その後の４時間で高炉操業条件を変更しなかった場合の炉内通気指数の測定値を示す。図４に示すように４時間で空隙率の変化量が－５体積％以下となると、炉内通気指数が１２０を超える可能性が高くなる。このため、空隙率を指標とする実施形態に係る高炉操業方法では、高炉に装入されるコークスから求められる空隙率の１時間の平均値の変化量が４時間以内に－５体積％以下となった場合に羽口からの送風量を５％以上減少させる。これにより、空隙率が低下して炉内の通気性が悪化したとしても、羽口からの送風量を減少させることで炉内のガス流れの乱れを少なくでき、炉内の圧力バランスが大きく崩れることを抑制できる。この４時間以内における空隙率の変化量－５体積％は、一定時間における予め設定された変化量の第１の閾値の他の例である。羽口からの送風量の減少は、１回で行ってもよく、複数回に分けて行ってもよい。
　高炉に装入される原料によっては、空隙率が常に閾値を超える場合があるので、高炉に装入される原料の状況に対応させて閾値を変化させる必要がある。このため、空隙率の特定の閾値による管理では炉内の圧力バランスを大きく崩れるのを防止することは難しい。加えて、空隙率の変動が、炉内の圧力バランスを崩れさせやすいことに着目すると、特定の空隙率の閾値による管理ではなく、空隙率の変化量で管理することが好ましいといえる。
　羽口からの送風量を５％以上減少させた後、空隙率の１時間の平均値が上昇することなく２時間以内に－５体積％以下変化した場合に、羽口からの送風量をさらに５％以上減少させることが好ましい。これにより、空隙率がさらに低下することで、炉内の通気性がさらに悪化したとしても、羽口からの送風量を減少させることで炉内のガス流れの乱れを少なくでき、炉内の圧力バランスが大きく崩れることをさらに抑制できる。
　一方、空隙率の１時間の平均値の変化量が４時間以内に－１０体積％以下となった場合には、炉内の通気性が大きく悪化するので羽口からの送風量の調整だけでは対応が困難になる。このため、空隙率の低下量が大きい場合には羽口からの送風量を調整するとともにコークス比も調整することが好ましい。上述のように送風量を５％以上減少させた状態で、空隙率の１時間の平均値の変化量が４時間以内に－１０体積％以下となった場合には、送風量の減少に加えて原料のコークス比を高めることが好ましい。具体的には、還元材比が６００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ（溶銑トンあたりｋｇ）を超えない範囲で、コークス比を２０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以上増加させる。例えば、微粉炭を５０～２００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ吹き込んでいる状態で、コークス比が３６０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以下である場合には、コークス比を３８０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇに高め、コークス比が３６０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇより大きく４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ未満の場合は、コークス比を４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇに高める。コークス比が既に４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以上の場合は、これ以上コークス比を高めない。
　空隙率の低下に対して羽口からの送風量を減少させるとともにコークス比を高める場合には、４時間以内における空隙率の変化量－５体積％と、この値の絶対値よりも大きい絶対値となる当該空隙率の変化量－１０体積％の２つの閾値を予め設定する。そして、４時間以内における空隙率の変化量が－１０体積％より大きく－５体積％以下となった場合、コークス比は変えずに羽口からの送風量を減少させ、４時間以内における空隙率の変化量が－１０体積％以下となった場合、送風量を減少させずにコークス比を高める。これにより、空隙率の１時間の平均値の変化量が４時間以内に－１０体積％以下となり、炉内の通気性が大きく悪化すると考えられる場合であっても、炉内の圧力バランスが大きく崩れることを抑制できる。４時間以内における空隙率の変化量－１０体積％は、一定時間における予め設定された変化量の第２の閾値の他の例である。上記例では空隙率の低下に対して羽口からの送風量の減少とともにコークス比を増加させる対応を説明したが、これに限らず、送風量の減少のみで対応してもよく、コークス比の増加のみで対応してもよい。
　羽口からの送風量を減少させた場合において、送風量を減少させてから４時間経過した後に、空隙率の１時間の平均値が送風量を減少させた時よりも上昇した場合には、羽口からの送風量を減少させる前の送風量に戻すことが好ましい。羽口からの送風量を５％減少させた場合には羽口からの送風量を５％増加させ、羽口からの送風量を１０％減少させた場合（５％の減少を２回実施）には羽口からの送風量を１０％増加させて、送風量を元の送風量に戻すことが好ましい。
　羽口からの送風量を減少させてから４時間が経過すると、炉内のガス流れが安定化する。このため、羽口からの送風量を減少させてから４時間経過後に空隙率の１時間の平均値が低下せず、当該空隙率の平均値が上昇した場合には羽口からの送風量を減少させる前の送風量に戻すことが好ましい。送風量を減少させてから４時間が経過した後に羽口からの送風量を元に戻すことで、炉内の圧力バランスを大きく崩すことなく、羽口からの送風量を元の送風量に戻すことができる。
　同様に、コークス比を高めてから４時間が経過すると炉内のガス流れが安定化するので、コークス比を高めてから４時間経過した後に空隙率の１時間の平均値がコークス比を高めた時の空隙率よりも低下せず、当該空隙率の平均値が上昇した場合にはコークス比を高める前のコークス比に戻してもよい。このように、コークス比を高めてから４時間が経過した後にコークス比を元に戻すことで、炉内の圧力バランスを大きく崩すことなく、コークス比を元のコークス比に戻すことができる。
　以上、粒度分布から求められる指標の例として、コークス粉の粉率を用いる例と、空隙率を用いる例を説明した。どちらの場合も、一定時間での指標とする値の変化量は、現在の指標の値から一定時間前の指標の値を減算した値である。コークス粉率を指標とする場合には、コークスの粉率が増加する場合が高炉操業にとって好ましくなく、空隙率を指標とする場合には空隙率が減少する場合が高炉操業にとって好ましくない。従って、コークス粉率を指標とする場合には、第１または第２の閾値として正の値を設定し、変化量がその閾値以上となった場合に送風量やコークス比を調整することが好ましい。一方、空隙率を指標とする場合には、第１または第２の閾値として負の値を設定し、変化量がその閾値以下となった場合に送風量またはコークス比を調整することが好ましい。
　本実施形態に係る高炉操業方法を実施した実施例１を説明する。実施例１の高炉操業方法では、粒度分布から求められる指標としてコークスの粉率を用いた。目開き３５ｍｍの篩により篩われたコークスを、コンベアを用いて高炉の貯骸槽に搬送するとともに、粒度分布測定装置１０を用いて搬送されるコークスの粉率をオンラインで測定した。コークスを貯骸槽から４チャージ／時間で高炉に装入した。測定された各チャージのコークスの粉率の平均値を求め、４チャージの平均をもってコークスの粉率とした。このコークスの粉率を用いて羽口からの送風量およびコークス比を制御した。
　羽口からの送風量の制御として、コークスの粉率が４時間以内に０．５質量％上昇した場合には羽口からの送風量を５％減少させ、さらに当該粉率が２時間以内に０．５質量％以上上昇した場合には羽口からの送風量を５％減少させた。コークス比の制御として、コークスの粉率が４時間以内に１．０質量％以上上昇した場合であって、コークス比が３６０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以下である場合にはコークス比を３８０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇに高め、コークス比が３６０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇより大きく４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ未満の場合にはコークス比を４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇに高めた。コークス比が４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以上の場合には、これ以上コークス比を高めなかった。
　羽口からの送風量を減少させた場合において、送風量を減少させてから４時間経過した後にコークスの粉率が送風量を減少させた時の粉率よりも低下した場合には、羽口からの送風量を減少させる前の送風量に戻した。さらに、コークス比を高めてから４時間経過した後に、コークスの粉率がコークス比を高めた時の粉率よりも低下した場合には、コークス比を高める前のコークス比に戻した。
　図５は、コークスの粉率の変動の一例を示すグラフである。図５において、横軸は時間（ｄａｙ）であり、縦軸は粒径５ｍｍ以下のコークスの粉率（質量％）である。図５に示した□は、羽口からの送風量を５％減少させたことを示し、○は、コークス比を増加させたことを示す。一方、△は、送風量またはコークス比を変更する前に戻したことを示す。
　図６は、コークスの粉率（ａ）、羽口からの送風量（ｂ）および高炉の上部圧損（ｃ）の変動の一例を示すグラフである。図６において、横軸は時間（ｈ）であり、図６（ａ）の縦軸は粒径５ｍｍ以下のコークスの粉率（質量％）であり、図６（ｂ）の縦軸は送風量（Ｎｍ３/ｍｉｎ）であり、図６（ｃ）の縦軸は上部圧損（ｋＰａ）である。ここで、上部圧損とは、炉頂部の圧力と、炉内のストックラインから約１０ｍ下部に設けられた圧力計の圧力との差圧（ｋＰａ）である。
　図６（ａ）に示すように、粒度分布測定装置１０によって測定されたコークスの粉率が６.０ｈ以降に上昇しはじめ、８．５ｈの時点で１時間の粉率の平均値が４ｈ以内に０．５％上昇したことが検出されたので送風量を５％減少させた（図６（ａ）の□）。粒径５ｍｍ以下の粉率の１時間の平均値が４時間以内に０．５質量％上昇すると炉内の通気性が悪化して上部圧損が大きくなるところ、図６（ｃ）に示すように上部圧損は大きくならなかった。このことから、送風量を５％減少させることで、コークスの粉率の１時間の平均値が４時間以内に０．５質量上昇したとしても上部圧損が大きくならず、炉内の圧力バランスが大きく崩れることを抑制できることが確認された。
　さらに、羽口からの送風量を５％減少させた後、４時間経過後にコークスの粉率が送風量を減少させた時よりも低下したので、羽口からの送風量を５％増加させて送風量を変更前の送風量に戻した（図６（ａ）の△）。コークスの粉率の１時間の平均値が４時間以内に０．５質量上昇し、炉内の通気性が悪化したことに対応して送風量を５％減少させたので、送風量を５％増加させると、その分、上部圧損指数が大きくなることが懸念されたが、図６（ｃ）に示すように上部圧損指数は大きくならなかった。このことから、羽口からの送風量を元に戻す時期を、送風量を減少させてから４時間経過後とすることで炉内の圧力バランスが安定化し、羽口からの送風量を元に戻したとしても上部圧損指数が大きくならず、炉内の圧力バランスが大きく崩れることを抑制できることが確認された。
　実施例１の高炉操業方法の効果を確認するため、同一の高炉において、送風量およびコークス比の制御を適用する前２ヶ月間（比較例１）と、送風量およびコークス比の制御を適用した後の２ヶ月間（実施例１）とで、コークス比と上部圧損の関係を調査した。図７は、コークス比と上部圧損との関係を示すグラフである。図７の横軸はコークス比（ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ）であり、縦軸は上部圧損（ｋＰａ）である。比較例１の期間におけるコークスの平均強度ＤＩ（１５０／１５）は８２．８、平均粒径は４２．７ｍｍ、平均粉率は０．６％であった。実施例１の期間のコークスの平均強度ＤＩ（１５０／１５）は８２．７、平均粒径は４２．８ｍｍ、平均粉率は０．７％であった。このように、コークスの平均的な性状は比較例１の期間と実施例１の期間とでほとんど同じであった。
　図７に示すように、実施例１の高炉操業方法に基づいてコークスの粉率を測定し、当該粉率に基づいて送風量およびコークス比の調整を行った場合のコークス比に対する上部圧損の関係を示す実施例１のプロットの近似直線は、送風量およびコークス比の調整を行っていない比較例１のプロットの近似直線よりも低くなった。この結果から、実施例１の高炉操業方法を適用することで、上部圧損の上昇を抑制できることが確認された。炉内通気性が悪化することで上部圧損が上昇することから、実施例１の高炉操業方法を適用することで炉内通気性の悪化を抑制でき、これにより、高炉操業の安定化が実現できることが確認された。
　次に、本実施形態に係る高炉操業方法を実施した実施例２を説明する。実施例２の高炉操業方法では、粒度分布から求められる指標として空隙率を用いた。目開き３５ｍｍの篩により篩われたコークスを、コンベアを用いて高炉の貯骸槽に搬送するとともに、特許文献２に記載の方法で、搬送されるコークスの細粒の粒度分布と粗粒の粒度分布をオンラインで測定し、コークスの空隙率を求めた。コークスを貯骸槽から４チャージ／時間で高炉に装入した。測定された各チャージのコークスの空隙率の平均値を求め、４チャージの平均をもってコークスの空隙率とした。このコークスの空隙率を用いて羽口からの送風量およびコークス比を制御した。
　羽口からの送風量の制御として、空隙率の１時間の平均値の変化量が４時間以内に－５体積％以下となった場合には羽口からの送風量を５％減少させ、さらに当該空隙率の１時間の平均値の変化量が２時間以内に－５体積％以下となった場合には羽口からの送風量を５％減少させた。コークス比の制御として、空隙率の１時間の平均値の変化量が４時間以内に－１０体積％以下となった場合であって、コークス比が３６０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以下である場合にはコークス比を３８０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇに高め、コークス比が３６０ｋｇ／ｔ－ｐｉｇより大きく４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ未満の場合にはコークス比を４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇに高めた。コークス比が４００ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ以上の場合には、これ以上コークス比を高めなかった。
　羽口からの送風量を減少させた場合において、送風量を減少させてから４時間経過した後に空隙率が送風量を減少させた時の空隙率よりも増加した場合には、羽口からの送風量を減少させる前の送風量に戻した。さらに、コークス比を高めてから４時間経過した後に、空隙率がコークス比を高めた時の空隙率よりも上昇した場合には、コークス比を高める前のコークス比に戻した。
　実施例２の高炉操業方法の効果を確認するため、同一の高炉において、送風量およびコークス比の制御を適用する前２ヶ月間（比較例２）と、送風量およびコークス比の制御を適用した後の２ヶ月間（実施例２）とで、コークス比と上部圧損の関係を調査した。
　図８は、コークス比と上部圧損との関係を示すグラフである。図８の横軸はコークス比（ｋｇ／ｔ－ｐｉｇ）であり、縦軸は上部圧損（ｋＰａ）である。比較例２の期間におけるコークスの平均強度ＤＩ（１５０／１５）は８３．０、平均粒径は４４．０ｍｍ、平均空隙率は４８．３％であった。実施例２の期間のコークスの平均強度ＤＩ（１５０／１５）は８２．９、平均粒径は４３．８ｍｍ、平均空隙率は４８．２％であった。このように、コークスの平均的な性状は比較例２の期間と実施例２の期間とでほとんど同じであった。
　図８に示すように、実施例２の高炉操業方法に基づいて空隙率を求め、当該空隙率に基づいて送風量およびコークス比の調整を行った場合のコークス比に対する上部圧損の関係を示す実施例２のプロットの近似直線は、送風量およびコークス比の調整を行っていない比較例２のプロットの近似直線よりも低くなった。この結果から、実施例２の高炉操業方法を適用することで、上部圧損の上昇を抑制できることが確認された。炉内通気性が悪化することで上部圧損が上昇することから、実施例２の高炉操業方法を適用することで炉内通気性の悪化を抑制でき、これにより、高炉操業の安定化が実現できることが確認された。
　１０　粒度分布測定装置
　１２　撮像装置
　１４　照明装置
　１６　演算装置
　２０　コークス
　２２　ホッパ
　２４　篩
　２６　コンベア
　３０　高炉

Claims (6)

  1. 　炉下部に設けられた羽口から送風して高炉を操業する高炉操業方法であって、
    　前記高炉へ搬送されるコークスの粒度分布を逐次測定し、
    　前記粒度分布から求められる指標に応じて送風量およびコークス比の少なくとも一方を調整する、高炉操業方法。
  2. 　前記送風量を調整する場合であって、
    　前記指標の一定時間での変化量に対して第１の閾値を予め設定し、
    　前記第１の閾値が正の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が予め設定された第１の閾値以上である場合に前記送風量を減少させ、
    　前記第１の閾値が負の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が予め設定された第１の閾値以下である場合に前記送風量を減少させる、請求項１に記載の高炉操業方法。
  3. 　前記コークス比を調整する場合であって、
    　前記指標の一定時間での変化量に対して第２の閾値を予め設定し、
    　前記第２の閾値が正の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が予め設定された第２の閾値以上である場合に前記コークス比を高め、
    　前記第２の閾値が負の値の場合は、前記指標の一定時間での変化量が予め設定された第２の閾値以下である場合に前記コークス比を高める、請求項１に記載の高炉操業方法。
  4. 　前記指標の一定時間での変化量に対して第１の閾値と、前記第１の閾値の絶対値よりも大きい絶対値の第２の閾値を予め設定し、
    　前記第１の閾値および前記第２の閾値が正の値の場合は、
    　前記指標の一定時間での変化量が前記第１の閾値以上かつ前記第２の閾値未満となった場合に前記送風量を減少させ、
    　前記指標の一定時間での変化量が前記第２の閾値以上となった場合に前記コークス比を高め、
    　前記第１の閾値および前記第２の閾値が負の値の場合は、
    　前記指標の一定時間での変化量が前記第１の閾値以下かつ前記第２の閾値よりも大きい場合に前記送風量を減少させ、
    　前記指標の一定時間での変化量が前記第２の閾値以下となった場合に前記コークス比を高める、請求項１に記載の高炉操業方法。
  5. 　前記指標は前記コークスに含まれる粒径５ｍｍ以下のコークス粉の粉率である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高炉操業方法。
  6. 　前記指標はコークス充填層の空隙率である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高炉操業方法。
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