JPH0442445B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高炉内溶銑温度の制御方法に関し、詳
細には高炉羽口付近におけるコークスの実測温度
及び理論温度に関連づけて高炉内の溶銑温度を高
精度に制御する方法に関するものである。

［従来の技術］ 高炉操業における最近の課題は大量の溶銑を安
価に安定供給する点にあり、高炉操業の高能率化
が強力に推進され、高炉操業技術の進歩は著しい
ものがある。高炉内諸現象については不明な点が
多く所謂ブラツク・ボツクスとみなされていたの
であるが、高炉の解体調査が次々と実施され、高
炉内諸現象が次第に明確にされつつある。しかし
て高炉内諸現象を把握しながら高炉操業をどの様
に制御するかは、当今の鉄鋼業界における重大関
心事の１つであり、各製鉄所での研究成果は膨大
なものとなつている。

これらの研究は、方向的に見るならは(1)操業の
現況を正確に把握する為の技術と、(2)上記知見を
基にし操業の因子を夫々制御して最適の操業状態
を得る為の技術に大別できる。そして前述の研究
成果は主として(2)の方面で開花しており、(1)の方
面においては、依然として試行錯誤的な面があ
り、現在迄に知られているありとあらゆる計測技
術の適用が検討されている。換言すれば、(2)の操
業制御面ではかなりの技術的蓄積が存在するので
あるから、もし(1)の方面において現況把握を高精
度に行なうことができた場合には相当な自由度と
展開度によつてその検出結果を(2)の方面へ利用す
ることができる様になつているのである。この様
なところから、前提的条件とも言うべき(1)の方向
における技術的確立即ち現況把握を高精度に行な
うためにはどの様な現象からどの様な情報を如何
に高精度に入手するかということが当面の課題と
なつている。

［発明が解決しようとする問題点］ 現在までに高炉操業条件を制御する方法は種々
開示されているが、いずれの方法においても若干
の問題が残されている。或先行技術として例えば
特公昭60−18721号公報には、数式モデルによつ
て溶銑温度を予測して高炉の現況を把握し、高炉
操業条件を制御する方法が開示されているが、溶
銑温度の変動原因がまだ十分に解明されていない
為、推定精度に限界が認められ予測精度が低いと
いう難点がある点は否めない。他の先行技術とし
て例えば特開昭60−39107号公報には、高炉々腹
部の装入物温度の測定によつて高炉内溶銑温度を
制御する方法が開示されているが、該方法におい
てもゾンデ挿入装置に代表される様な測定手段が
高価であり、連続的な測定が困難であると共に測
定頻度に制約があり、時々刻々変化する高炉内の
現況が経時点に把握することができないという別
の問題が認められる。

高炉操業の現況を知りたい場合、従来は鉱石関
係を主な対象していたが、最近はコークスについ
ても注目される様になつており、例えば炉心コー
クスの堆積形状やコークスの挙動を解明しようと
いう動きが活発になりつつある。このうちコーク
スの挙動については特に注目が集まつており、例
えば羽口覗き孔に高速度カメラ、高速度TV或は
輝度計等を適用することにより、レースウエイに
対するコークスの供給機構、更にはレースウエイ
内での燃焼状況を調査し、その調査結果を制御因
子としてフイールドバツクすることが行なわれて
いる。しかし調査結果の利用技術については、前
述の如くかなり高度に完成されている反面、情報
入手方面の技術については十分に満足し得る状態
に至つていないというのが現状である。

本発明者らは上記現状に鑑み、滴下帯でのコー
クスの温度レベルを高精度に把握することのでき
る技術を確立することを当面の課題とし、更にこ
れを制御因子として高炉の制御に適用することを
鋭意研究し、本発明を完成するに至つた。

［問題点を解決する為の手段］ 本発明は、羽口前の放射エネルギーを分光法に
より測定し、２色温度演算法で羽口前へ降下する
コークスの実測温度を求め、他方熱・物質収支計
算から求められるレースウエイにおけるガス温度
に基づいてレースウエイにおけるコークスの理論
温度を算出し、次いで前記実測温度と理論温度の
差を用いて高炉内滴下帯におけるコークス温度推
移を導き、該コークス温度推移が予め定めた範囲
内に維持される様に操業条件を調整することによ
り溶銑温度を制御する点に要旨を有するものであ
る。

［作用］ 本発明は既述した様に構成されるが、先ずレー
カウエイへ降下するコークス温度を実測する必要
がある。これは本出願人が既に出願した２色温度
演算法（特願昭59−107116号）によつて容易に実
現できる。該方法の原理及び概要は下記の如くで
ある。

高炉羽口部においてレースウエイの温度を実測
する手段については何ら制限されないが、分光分
析器の一例を挙げると第２図に示す様に構成され
る。例えば温度の測定に際しては、分光分析器１
においてハーフミラー２や集光レンズ（図示せ
ず）等によつて得た羽口３内の光を光フアイバー
４等で伝送し分光分析によつて得た幾つかの特長
的な波長の内の２つを用いて２色温度演算を行な
う。第３図には分光分析器１によるスペクトル分
布の一例を示すが、例えばＡ点（波長λ₁＝
550nm）及びＢ点（波長λ₂＝660nm）の相対強度
を演算処理すれば良い。即ち、スペクトルにはガ
ス、炎光及び固体コークスの放射光が測定される
が、400〜800nmの波長域では固体コークスから
放射されるエネルギーが支配的である為、測定さ
れる温度はレースウエイへ降下するコークス温度
を代表するものである。尚事前に黒体炉による補
正を加えておけばより高精度の温度が得られる。

以上の様にして羽口前へ降下するコークスの温
度T_Oが求められるが、該コークスはレースウエ
イ近傍及び旋回時にレースウエイで発生するボツ
シユガスによつて加熱される。しかしてレースウ
エイでの熱・物質収支計算からレースウエイでの
ガス温度（羽口前における理論燃焼温度）を求
め、該ガス温度に基づいてレースウエイにおける
コークスの理論温度T_t（ガス温度の75％）を算出
することができる。

炉内羽口前でのコークスの燃焼反応は下記の如
く進行する。即ち炉内コークスは羽口前で約1000
℃の熱風（湿分を含有する）によつて燃焼し、高
温還元性のCO，H₂，N₂等からなる混合ガスとな
る。羽口前のコークス充填層は、強い熱風の流れ
で疎になり、燃焼空間を形成する。熱風中の酸素
とコークスの反応は下記(1)〜(3)式に示す様に進行
する。

Ｃ＋O₂→CO₂＋97.6［Kcal／mol］ …(1) Ｃ＋CO₂→2CO−38.8［Kcal／mol］ …(2) Ｃ＋H₂Ｏ→CO＋H₂−28.8［Kcal／mol］ …(3) 羽口先端から遠ざかるにつれて上記反応は下記
の順で進行する。まず熱風中のO₂はコークスと
反応し(1)式で示す様にCO₂を生成する。(1)式によ
る反応は発熱量が大きく、反応が進行するにつれ
てガス温度は上昇する。その結果、酸素濃度は低
下し、続いて(2)，(3)式の反応が進行し、空間末端
ではCO，H₂，N₂よりなる羽口ガスとなり燃焼は
完了する。

上記反応を考慮して、コークスの発熱量、熱風
の顕熱、送風中の水分の顕熱等及びそれらの量を
熱物質収支計算の要素として適用することにより
レースウエイでのガス温度を算出することができ
る。

高炉内溶銑温度を制御する為には、高炉内滴下
帯におけるコークス温度推移を把握する必要があ
る。コークス温度推移は、分光分析によるコーク
スの実測温度T₀とコークスの前記理論温度T_tの
差ΔTから判断することができる。従つて前記コ
ークス温度推移が一定範囲に維持される様に送風
温度、送風湿分等の操業条件を調整することによ
つて高炉内の溶銑温度を高精度に制御することが
できる。

［実施例］ 次に本発明の代表的な実施例を示し、その構成
を更に明確にする。

第１図１〜４は羽口前コークス温度T₀、溶銑
温度、送風温度及び前記温度差ΔTの夫々の時間
的推移を示すグラフである。尚第１図１及び第１
図４では、３箇所の羽口部において測定したもの
である。

第１図１，４を対比してみると、羽口前コーク
ス温度T₀を徐々に変化するが、温度差ΔTは大き
く変動しているのが理解される。これはレースウ
エイにおいて理論的に求められるコークス温度
T_tは時々刻々と変化していることを示唆してい
る。本発明では、この様に変化するコークス温度
T_tを考慮し、羽口前コークス温度T₀によつてこ
れを是正し最適な操業条件を適確に把握するもの
であり、このことによつて溶銑温度を高精度に制
御することができる。

また第１図２は溶銑温度の時間的推移を例示し
たものであるが、溶銑温度は1500〜1520℃の管理
値（予め定められる基準）をはずれ、高炉操業と
しては不十分である。これは溶銑温度が下降し始
めるP₀点で送風温度を昇温し、及び溶銑温度が
上昇したQ₀点で送風温度を減温した為である
［第１図３参照］。第１図２及び第１図４を対比し
て考察すると，前記温度差ΔTの推移は溶銑温度
の推移に２〜３時間先行しているのが理解され
る。従つて温度差ΔTの推移から判断し、温度差
ΔTが下降し始めるP₁点で送風温度の上昇を行な
い、且つ温度差ΔTが極値に達して再び下降し始
める時点（Q₁点）で送風温度の減温を行なえば、
溶銑温度の大幅な変動は確実に回避することがで
きる。尚制御因子としては前記送風温度のみに限
られないのは勿論である。

以上の様にして温度差ΔTを管理することによ
つて、高炉内溶銑温度の高精度制御が可能とな
る。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を
採用することによつて高炉内の溶銑温度の制御が
可能となる。更に分光分析を高炉の全羽口又は多
数の羽口で実施することによつて、炉内の周方向
における変動状況を検知することが可能となり、
その結果高炉の全体的な操業管理が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図１は羽口前コークス温度の時間的推移を
示すグラフ、第１図２は溶銑温度の時間的推移を
示すグラフ、第１図３は送風温度の時間的推移を
示すグラフ、第１図４は温度差ΔTの時間的推移
を示すグラフ、第２図は分光分析器１の構成を示
すブロツク図、第３図は分光分析器１によるスペ
クトル分布の一例を示すグラフである。 １……分光分析器、２……ハーフミラー、３…
…羽口、４……光フアイバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 羽口前の放射エネルギーを分光法により測定
   し、２色温度演算法で羽口前へ降下するコークス
   の実測温度を求め、他方熱・物質収支計算から求
   められるレースウエイにおけるガス温度に基づい
   てレースウエイにおけるコークスの理論温度を算
   出し、次いで前記実測温度と理論温度の差を用い
   て高炉内滴下帯におけるコークス温度推移を導
   き、該コークス温度推移が予め定めた範囲内に維
   持される様に操業条件を調整することにより溶銑
   温度を制御することを特徴とする高炉内溶銑温度
   の制御方法。