JPS6361366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は高炉炉頂ガスの水素ガス利用率を用
いた炉内温度分布制御法に関する。

（従来の技術） 従来、高炉炉内の熱レベルの評価は、炉頂ガス
のCOガス利用率を用いた方法によつて行なつて
来たが、このCOガス利用率による方法では、CO
ガス測定に加えて各種検出端（炉頂ゾンデ、シヤ
フトゾンデ、垂直ゾンデ等）により炉内の半径方
向と炉高方向の温度分布も測定しなければならな
かつた。

この方法の改善策として、例えば、特開昭59−
226109（特願昭58−101284）号公報に、高炉シヤ
フト部における炉径方向の複数点で炉内ガスを分
析し、水素ガス利用率または水素ガス利用率／
COガス利用率を測定することにより、上記測定
点における炉高方向の温度分布を測定する方法が
開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の方法では、円周方向の一方向の値を
代表値とするために実炉では円周方向のばらつき
が大きくなり、炉全体の状態を把握できず、この
方法を操業管理に使用することはできない。仮
に、円周方向の測定点を増して円周方向に、10cm
程度のサンプリング口のある複数の検出端を設
け、この炉内複数点の検出端での測定による水素
ガス利用率を数学的に積分しても、炉直径が10ｍ
程度の高炉においては、全体に対してサンプル量
が小さいために大きな誤差を生じ、適切な処置が
行なえない。さらに、上記の方法では、径方向に
複数点のサンプリングが必要であり、その分析に
多大の手間とコストを要するとともにデーターの
解析が複雑であり、たとえ解析しても前記の通り
実炉の炉況に合致しない等の欠点があり炉況管理
方法としては十分とは言い難い。

本発明は、上記の従来の方法によるよりも、簡
単な方法であつて、精度高く炉内状況の把握がで
き、この把握した炉内状況に基づいて制御が可能
であり、極めて効果的な炉内温度分布の制御法を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、高炉炉頂ガス中のH₂量の測定によ
つて求められる排出H₂量とインプツトのH₂量と
から求めた水素ガス利用率ηH₂〔（インプツトH₂
量−排出H₂量）／インプツトH₂量×100〕と、
各種ゾンデを用いて測定した炉半径、炉高方向の
炉内温度分布とが一定の関係にあり、しかも該水
素ガス利用率ηH₂が一定値より低下すると、突込
み、スリツプ等の炉況悪化を招くことを知見した
ことから得られた。

而して、本発明は、高炉炉頂ガス中のH₂量を
測定して、該高炉の水素ガス利用率を求めるとと
もに、該水素ガス利用率が50％以下となつた際
に、装入物分布変更、熱レベル変更のいずれか一
方の処置、もしくは併用処置を行なうことを特徴
とする高炉炉頂ガスの水素ガス利用率を用いた炉
内温度分布制御法である。

以下に、上記知見を得ることとなつたいろいろ
なデーターについて説明する。

先づ、高炉炉内の温度分布を第１図に示す。第
１図ａ，ｂは大型高炉で３月26日（〇印で示す）
と５月29日（△印で示す）に垂直ゾンデにより測
定したデーターであり、ａは、中心Ｃ（炉壁から
2.5ｍの位置）、中間Ｍ（炉壁から2.5ｍの位置）周
辺Ｐ（炉壁から0.6ｍの位置）における1100℃ライ
ンを示し、ｂはηH₂＝44.7％のとき（△印）と
ηH₂＝52.8％のとき（〇印）の中間Ｍの炉高方向
の温度分布を示す。

第１図ｂに示した温度分布データーと、これに
対応する炉高方向の水素ガス利用率を第２図に示
す。この図で３月26日と５月29日の温度分布デー
ターを比較すると、1000℃近傍の温度（高温熱保
存帯）の長さが大きく違うことが判る。

そして第２図の３月26日と５月29日の温度分布
と水素ガス利用率のデータを書き換えると、第３
図が得られる。この図から３月26日、５月29日の
データ共温度低下に伴つて、水素ガス利用率は上
昇することが知られる。そして、熱保存帯の長い
３月26日の水素ガス利用率と熱保存帯の短い５月
29日の水素ガス利用率のプロツトが画く線は1000
℃付近で交差し、1000℃付近の前後で急速に離れ
ている。これは、熱保存帯長さの差によるものと
考えられる。つまり、３月26日データーと５月29
日データーの1000℃近傍におけるH₂O増加量が
異なるのは、ガスの1000℃近傍滞留時間が３月26
日データーは長く、５月29日データーは短いため
であり、従つて滞留時間の短かい５月29日データ
ーでは、還元反応が十分に起らず、ウスタイト−
銑平衡濃度にまで達しないうちに1000℃領域を通
過することによると考えられる。

そこで、次に垂直ゾンデ中間部における900〜
1100℃滞留時間と炉頂ガスの水素ガス利用率との
関係を求め、第４図を得た。この図から熱保存帯
長さに対応する900〜1100℃滞留時間が短くなる
と炉頂ガスの水素ガス利用率は低下することが判
る。なお、中心部、周辺部についても測定した
が、同様の結果となつた。このことは、炉頂ガス
の水素ガス利用率が低い場合には、熱保存帯長さ
が短く、シヤフト上部での昇温が十分でない場合
であることを示している。

また、炉頂ガスの水素ガス利用率と中間部1100
℃位置のストツクラインからの距離の関係を第５
図に示す。なほ、図中における1100℃位置にほぼ
軟化融着帯上面に対応すると考えられる。この図
から中間部1100℃位置が上昇すると炉頂ガスの水
素ガス利用率は低下することが判る。

さらに、第６図ａに1100℃ライン形状（融着帯
形状に対応する）を示し、ａの△Ｈ長さと炉頂ガ
スの水素ガス利用率との関係を第６図ｂに示す。
ここで、△Ｈは中心部1100℃位置と周辺部1100℃
位置の差である。図から△Ｈが増加すると炉頂ガ
スの水素ガス利用率は低下することが判る。この
ことから、△Ｈの大きい融着帯頂層と根レベル差
の大きい中心流過多の融着帯ほど炉頂ガスの水素
ガス利用率は低いと考えられる。

以上の第５〜６図に示されるデーターから、炉
頂ガスの水素ガス利用率を用いて炉高方向のみで
なく炉径方向の温度分布も検知できることがわか
つた。また、この傾向は精度良く十分な再現性を
もつて把握できることも知られた。

従つて水素ガス利用率の管理基準を設定し操業
アクシヨンを行なうことによつて炉況の予防制御
が可能であることが明らかになつた。

なお、炉頂ガスの水素ガス利用率の下限管理値
は、各種ゾンデ（炉頂ゾンデ、シヤフトゾンデ、
垂直ゾンデ）を用いて測定された炉半径、炉高方
向の炉内温度分布を炉頂ガスの水素ガス利用率の
関係から予め決めておく。具体的には、設定基準
は、炉内の余剰熱レベルを表わす熱保存帯長さを
目安として決定するが、この際のηH₂としては50
％以下となる。

炉頂ガスの水素ガス利用率が下限値を割つた時
の炉内温度分布制御アクシヨンには、ムーバブル
アーマーのシーケンス変更、差指レベルの変更、
不等量装入（鉱石ＯとＯの装入量を変えて装
入する方法）、粒度別装入、ベルレスシユートシ
ーケンス変更等の装入物分布アクシヨンとバツチ
増骸（一時的に数バツチ〜数十バツチ燃料比を上
げる方法）、微粉炭吹込量変更、送風温度の変更
等の熱レベル変更アクシヨンがあり、各々単独あ
るいはいずれかを組合せて処置を行う。

（実施例） 次に大型高炉における実施例を示す。

炉頂ガスの水素ガス利用率の下限値は、第７図
に示す垂直ゾンデを用いて測定した周辺部900〜
1100℃滞留時間と炉頂ガスの水素ガス利用率との
関係を用いて設定した。前述したように、熱保存
帯長さを基準と考え、鉱石／コークスの値が大き
く、温度条件の厳しい周辺部の900〜1100℃滞留
時間が130分になる点の炉頂ガスの水素ガス利用
率の値を下限値とした。すなわち、炉頂ガスの水
素ガス利用率の管理下限値を50％とした。

この管理基準にもとづいて、第８図に例示する
ように操業アクシヨンを行なつた。

すなわち、第８図ａに示されるように、１月３
日から炉頂ガスの水素ガス利用率が低下し、これ
に伴い第８図ｄに示すように中部シヤフトゾンデ
（ポイント４＝ストツクラインから12ｍ、半径位
置はほぼ垂直ゾンデ中間位置）の温度が低下し、
同図ｇに示す突込Ｔ、スリツプＳ等の荷下りの悪
化が発生した。なお、この時、第８図ｂに示すよ
うにCOガス利用率の低下は見られなかつた。

炉頂ガスの水素ガス利用率の低下は、第６図の
説明で述べたように中心流過多で周辺が抑制され
ていると考えられるので、第８図ｅに示す通りム
ーバブルアーマーのシーケンスを0A00（Ａは3.5
ノツチを示す）から0A00，0A00，0300に変更
し、周辺部の鉱石／コークスの値を小さくし周辺
部にガスが流れやすいように、３日23時に装入物
分布のアクシヨンをした。

このアクシヨンの後も第８図ａに示される通り
炉頂ガスの水素ガス利用率は上昇せず、また、同
図ｄに示される通り中部シヤフトゾンデの温度も
上昇せず、同頁ｇに記載のように突込Ｔ、スリツ
プＳ等の荷下の悪化は続いた。このため、第８図
ｆに示すように、４日１時より15チヤージ、５日
10時より15チヤージのコークス量を通常の27T／
chから27.3T／chとし炉内熱レベルの上昇を図つ
た。

こ結果６日には炉頂ガスの水素ガス利用率は上
昇し、荷下りも良好となり、中部シヤフトゾンデ
４ポイントの温度も回復した。このため６日ムー
バブルアーマーのシーケンスを0A00に戻した。

なお６日のバツチ増骸は、ムーバブルアーマー
変更による周辺の極端なガス流抑制防止のために
行なつたアクシヨンである。以上のように、炉頂
ガスの水素ガス利用率の低下に対して迅速なアク
シヨンを行なつた結果、第８図ｃに示すように溶
銑温度の急低下もなく安定操業を持続できた。

（発明の効果） 以上述べた炉頂ガスの水素ガス利用率を用いた
炉内温度分布制御法を用いることにより、簡単な
方法で炉内温度状況を適切、高精度に検知、把握
でき、これに基づいて適宜処理を行うことにより
炉内温度分布は安定下し、荷下り等もよくなり、
操業の安定化に効果がある。その上、この方法を
用いると熱保存帯長さの管理、融着帯レベル、形
状の管理制御も簡単、かつ連続的に行なえ、各種
検出端使用頻度の減少および設置省略等によるコ
スト削減も行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は３月26日（〇印）と５月29日（△印）
の1100℃ラインと中間部の炉高方向の温度分布の
関係を示し、第２図は炉高方向のガス温度と水素
ガス利用率の変化をそれぞれ示す。第３図炉内温
度と水素ガス利用率の関係を示し、第４図は炉頂
ガスの水素ガス利用率と中間部900〜1100℃滞留
時間の関係を示し、第５図は炉頂ガスの水素ガス
利用率と中間部1100℃位置の関係を示し、第６図
は炉頂ガスの水素ガス利用率と1100℃ラインの形
状炉の中心Ｃと周辺Ｐの位置の高さの差ΔHとの
関係を示し、第７図は実施例における炉頂ガスの
水素ガス利用率と周辺部900〜1100℃滞留時間の
関係を、第８図は本発明の実施例の操業例を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炉炉頂ガス中のH₂量を測定して、該高炉
   の水素ガス利用率を求めるとともに、該水素ガス
   利用率が50％以下となつた際に、装入物分布変
   更、熱レベル変更のいずれか一方の処置、もしく
   は併用処置を行なうことを特徴とする高炉炉頂ガ
   スの水素ガス利用率を用いた炉内温度分布制御
   法。 但し、水素ガス利用率＝（インプツトH₂量−排出H₂量
   ）／（インプツトH₂量）×100