JPH0820290B2 - 炉内ガス噴出量測定方法及びその測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炉出銑口近傍の炉壁から出銑口に噴出す
る炉内ガスの噴出量を測定する方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

高炉本体は、安定した炉内反応を行わせるための容器
としての機能が最も要求される。前記反応を行う際の炉
内は高温，高圧であり、また炉内で発生するガスの中に
は有毒かつ可燃性であるCOガスが含まれているため、こ
の炉内ガスの密閉は重要な課題となっている。

従来、炉体は耐火性に優れている種々の煉瓦で構成さ
れており、該煉瓦の外側をさらにスタンプ材及び鉄皮で
被覆することにより炉内ガスの漏洩を防止している。と
ころが、前記炉体内の溶湯を抽出するための出銑口は、
例えば後述する如く、炉壁の煉瓦を円筒状に開孔させて
設けられているため、炉壁からガスが噴出しやすい構造
になっている。第７図は炉壁に設けられた出銑口の模式
的断面図であり、図中１は異種の煉瓦よりなる炉壁を表
している。炉壁１の外側の所定位置には、無底の円錐台
の形状をなす出銑口ホルダ４が設けられており、該出銑
口ホルダ４を除く炉壁１の外側には、スタンプ材２及び
鉄皮３が被着されている。出銑口ホルダ４内には、流込
み材（キャスタブル）５が充填されており、該流込み材
５及びこれに続く炉壁１を煉瓦を開孔させて円柱状の出
銑口６が設けられている。

出銑時においては、この出銑口６に、例えば図中実線
で示されているように、煉瓦目地又は異種煉瓦の境界部
分を通過するガス流Ａ、及び図中破線で示されているよ
うに、スタンプ材２を伝って流込み材５と煉瓦との隙間
に流込みガス流Ｂが噴出することがあった。従って非出
銑時においては、第７図に示す如く前記出銑口６に、閉
塞材（マッド材）８を充填せしめ、炉内７と炉外とを遮
断して炉内ガスの漏洩を防止し、出銑時はこの閉塞材８
の中心を開孔用ビットで開孔して出銑することによって
上述したようにガス流Ａ又はガス流Ｂ等の炉壁１から噴
出する炉内ガスを遮断していた。

しかしながら上述した方法においても、流込み材５と
煉瓦との隙間が大きい場合又は閉塞材８自体の遮断効果
が弱い場合、即ち溶湯による浸食及び摩耗に弱い場合
は、閉塞材の遮断部分が破壊され炉内ガスが噴出して、
出銑の際に溶銑が飛散する，ガス炎で出銑口前の主桶カ
バーの溶損が急速に進む，さらにはガス流により出銑量
が低下する等の悪影響を及ぼし高炉の安定操業が出来な
くなるという問題が生じていた。

そこで従来では、流込み材５と煉瓦との隙間が大きい
場合は、開孔後における出銑口から噴出する炉内ガスを
燃焼させて、その火炎長さで噴出量を判断し、前記隙間
に圧入材を圧入してガス路を遮断していた。

但し、この方法も炉内ガスの噴出量が多くなると、燃
焼速度よりもガスの噴出速度が速くなり、火炎が消えて
しまって確認さえも出来ないという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、出
銑口を閉塞する閉塞材に測定孔を設け、ピトー管及び温
度計を配設し、前記測定孔に嵌合する導管を備えた測定
装置を前記測定孔に挿入することにより、出銑口内の炉
内ガスの噴出量を定量でき、高炉の安定操業が可能とな
る炉内ガス噴出量測定方法及びその測定装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の炉内ガス噴出量測定方法は、非出銑時は閉塞
材にて閉塞せしめられ、出銑時は前記閉塞材が開孔せし
められる高炉出銑口に噴出する炉内ガスの噴出量を測定
する方法において、前記閉塞材に、炉内側に至るに従っ
て段階的に小径となる測定孔を穿設する過程と、動圧計
及び温度計を配設してなり、前記炉内ガスを導くための
測定筒を備えてなる測定装置を、前記測定孔に挿入せし
めると共に前記測定装置の先端と前記測定孔の外径が縮
小した部分との間を封止する過程と、前記測定装置内に
導かれた炉内ガスの流量を計測し、この結果に基づいて
炉内ガスの噴出量を求める過程とを有していることを特
徴とする。

また、本発明の炉内ガス噴出量測定装置は、請求項１
記載の炉内ガス噴出量測定方法に用いる測定装置であっ
て、一端が前記測定孔の外径が縮小した部分に嵌合する
導管と、該導管の他端と接続され、前記測定孔からの炉
内ガスを導くべく筒状をなし、前記炉内ガスの流量を求
めるためのピトー管及び温度計が配設されている測定筒
とを備えていることを特徴とする。

〔作用〕

測定装置の先端と測定孔の外径が縮小した部分との間
を封止すると、封止部分より炉内側の測定孔に噴出する
炉内ガスが導管を通って測定筒に導かれる。すると、測
定筒に備えられたピトー管により、導かれた炉内ガスの
動圧が計測され、測定筒に備えられた温度計により前記
炉内ガスの温度が計測される。そして、計測された温度
と予め求められてある炉内ガスの比重とに基づいて噴出
状態における炉内ガスの比重が求められ、該比重と検出
された動圧とから前記炉内ガスの測定筒内の流速が演算
され、得られた流速と測定筒径とから前記炉内ガスの噴
出量が求められる。同様にして、さらに測定孔の炉内側
にて封止部分を設け、これより炉内側の測定孔に噴出す
る炉内ガスの噴出量を求め、これと先に得られた炉内ガ
スとの差を算出すると、先に封止した部分と今回封止し
た部分との間の測定孔内の炉内ガスの噴出量が求められ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の出銑口吹出しガス測定方法（以下、本
発明方法という）及びその測定装置（以下、本発明装置
という）をその実施例を示す図面に基づき具体的に詳述
する。

第１図，第２図及び第３図は本発明方法の実施態様を
示す模式図であり、第１図，第２図及び第３図において
１は異種の煉瓦よりなり炉壁を表している。炉壁１の外
側の所定位置には、無底の円錐台の形状をなす出銑口ホ
ルダ４が設けられており、該出銑口ホルダ４を除く炉壁
１の外側には、スタンプ材２及び鉄皮３が被着されてい
る。出銑口ホルダ４内には、流込み材５が充填されてお
り、該流込み材５及びこれに続く炉壁１の煉瓦を開孔さ
せて円柱状の出銑口６が設けられている。

まず、非出銑時に閉塞材８を充填せしめた出銑口６内
に、図示しない開孔ビットにて、第１図に示す如く炉内
７寄りに小径の円柱状の測定孔9bを、またこれより出銑
口６端部に向けて大径の測定孔9aを段階的に穿設する。

一方、第４図は第２図の過程で用いる本発明装置の一
部破断側面図であり、図中10は円筒状の測定筒を示して
いる。測定筒10の側壁には、炉内ガスの動圧を計測する
ためのピトー管12及び炉内ガスの温度を検出するための
熱電対温度計13が固設されている。またピトー管12の周
りには、破損を防止するための保護管12aが設けられて
いる。

測定筒10の一端には、測定筒10と同心をなし、測定孔
9aより大径である円環状の封止治具11aが設けられ、こ
の封止治具11aの測定筒10と対向する側には、測定孔9a
に挿入できる直径を有する円筒状の導管11bが取設され
ている。

なお、この導管11bの長さは、測定孔9aに嵌合できれ
ば特に制限がなく、その直径は測定孔9aに挿入でき、測
定孔9aの直径に近い寸法であることが望ましい。

また、前記ピトー管12は、その先端が測定筒10内のほ
ぼ中心位置に配され、測定筒10内に導かれた炉内ガスの
流れ方向に向けて開口している導圧管（全圧測定用）
と、これと反対方向に向けて開口している導圧管（静圧
測定用）と、これらの導圧管内の圧力から動圧を求める
動圧計とから構成されている。

なお、ピトー管12の固設位置は測定筒10の先端から測
定筒10の直径の10倍以上であることが望ましく、設置部
分からの炉内ガスの漏洩がないよう溶接等の手段にて取
付けることが望ましい。

また、前記熱電対温度計13の固設位置はピトー管12の
計測に影響させないように測定筒10の直径の５倍以上で
あることが望ましく、熱電対温度計13の先端は、測定筒
10の内壁から10mm〜測定等10の直径の半分程度までつき
出して設置することが望ましい。

第１図に示すような高炉の炉壁１において、例えば図
中実線で示されているように煉瓦目地又は異種煉瓦の境
界を通過して出銑口６に噴出するガス流Ａ及び図中破線
で示されているようにスタンプ材２を伝って流込み材５
と煉瓦との隙間から出銑口６に噴出するガス流Ｂの噴出
量を測定する場合は、第２図に示す如く、上述した構成
をなす測定装置の測定筒10の先端に取設された導管11b
を、測定孔9aに挿入すると共に測定孔9aの端部と封止治
具11aとの間を封止する。なおこのとき、測定筒10を例
えばワイヤで固定し、封止部分をシール材14で遮断す
る。

このことにより、測定孔9a,測定孔9b内に噴出するガ
ス流Ａ及びガス流Ｂが測定筒10内に導かれ、ピトー管12
の導圧管内に流入したこれらのガスの全圧，静圧を図示
しない動圧計に送り、該動圧計にて全圧と静圧との差で
ある動圧が求められる。また、ピトー管12の導圧管内に
流入した前記ガスを図示しない成分分析器に導き、前記
ガス内のCO,CO₂,H₂及びO₂の成分比を測定し、残部をN₂
として算出することにより、前記ガスの標準状態におけ
る比重を求める。そして、これと同時に熱電対温度計13
により測定筒10に導かれたガス流Ａ及びガス流Ｂの温度
を計測し、計測された温度に基づいて、噴出状態におけ
る前記ガスの比重を求める。さらに、該比重と前記動圧
とから測定筒10内のガス流Ａ及びガス流Ｂの流速を演算
し、この演算結果及び測定筒10の外径より、標準状態に
おけるガス流Ａ及びガス流Ｂの噴出量を求める。

第５図は第３図の過程で用いる本発明装置の側面図で
あり、測定筒10においては第４図と同様な構造をなして
いる。測定筒10の一端には、測定筒10と同心をなす円筒
状の導管11bが設けられており、この導管11bは測定孔9b
に嵌合できることができる長さ、例えば測定孔9aの深さ
に20〜30mm程度加算した長さと、測定孔9bに挿入でき、
測定孔9bの直径に近い寸法の直径とからなっている。そ
して、導管11bの測定筒10側と対向する側の所定位置に
は、測定筒10と同心をなし、測定孔9bより大径である円
環状の封止治具11aが環装されている。

また、第６図は測定筒10の組合せ治具を示す側面図で
あり、第５図に示した封止治具11aを環装した導管11bの
測定筒10側の端部の周縁に、測定筒10に代えてフランジ
部分を設けた構造をなしている。つまり、第４図に示し
た測定装置の測定筒10の一端に取設された封止治具11a
及び導管11bに代えて、その周縁にフランジ部分を設け
た測定筒10と、組合せ治具のフランジ部分とを例えばボ
ルト，コッターで結合して使用することによって、第５
図に示す測定装置の代わりとすることができる。

この第４図の測定筒10に組合せ治具を組合せた測定装
置又は第５図の測定装置の導管11bを、第３図に示す如
く前記測定孔9aに挿入すると共に、その先端を測定孔9b
に嵌合せしめ、測定孔9aの外径が縮小した部分と、封止
治具11bとの間を封止する。なおこのとき、封止部分を
シール材14で遮断する。

こうして、測定孔9b内に噴出しているガス流Ａのみを
導管11bから測定筒10へ導き、ガス流Ｂは導管11bの外側
と測定孔9aとの間を通過させて出銑口６の端部より炉外
へ逃がし、測定孔9b内への逆流を防止する。測定筒10に
導かれたガス流Ａはピトー管12の導圧管内に流入し、ガ
ス流Ａの全圧，静圧が動圧計に送られ、該動圧計にて全
圧と静圧との差である動圧が求められる。また、ピトー
管12の導圧管内に流入したガス流Ａを図示しない成分分
析器に導き、前記ガス内のCO,O₂,H₂及びO₂の成分比を測
定し、残部をN₂として算出することにより、ガス流Ａの
標準状態における比重を求める。そして、これと同時に
熱電対温度計13により測定筒10に導かれたガス流Ａの温
度を検出し、検出された温度に基づいて、噴出状態にお
けるガス流Ａの比重を求める。さらに、該比重と前記動
圧とから測定筒10内のガス流Ａの流速を演算し、この演
算結果及び測定筒10の外径より、標準状態におけるガス
流Ａの噴出量を求める。

次いで、上述の如く求められたガス流Ａ及びガス流Ｂ
の噴出量から、ガス流Ａの噴出量を減算すると、ガス流
Ｂの噴出量が求められる。

従って、ガス量A,ガス量Ｂの噴出量から、炉内ガスの
噴出状態が把握できる。

なお、本実施例においては、出銑口６内に噴出する炉
内ガスを２種類に分け、つまり出銑口６内に噴出する炉
内ガスの噴出位置を２箇所に分け、出銑口６の閉塞材５
に測定孔9a,測定孔9bの２段の測定孔を穿設したが、炉
内ガスの噴出位置を細かく調査したい場合は、出銑口６
の閉塞材５に炉内側に至るに従って段階的に小径となる
測定孔を多数穿設しても良いのは言うまでもない。

また、測定筒10の材質は、噴出する炉内ガスの温度が
200〜400℃と高温であるため、鋼製であることが望まし
い。

〔発明の効果〕

以上、詳述した如く本発明にあっては、出銑口を閉塞
する閉塞材に炉内側に至るに従って段階的に小径となる
測定孔を設け、該測定孔にピトー管及び温度計を配設し
た測定装置に設けられた導管を挿入すると共に、導管の
先端と測定孔の外径が縮小された部分との間を封止し
て、この封止部分より炉内側の測定孔内に噴出する炉内
ガスの噴出量を測定するので、出銑口内の炉内ガスの噴
出状態が定量的に把握でき、炉壁内のガス路を遮断する
際の圧入材の圧入位置が的確となる。そして、圧入材の
圧入前後の炉内ガスの噴出量の測定により、圧入材の効
果が定量的に把握できるようになり、さらにこれを定期
的に実施することによって、圧入後の圧入材の劣化進行
状況が的確に把握できる等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図及び第３図は本発明方法の実施態様を示
す模式図、第４図は第２図の過程で用いる本発明装置の
一部破断側面図、第５図は第３図の過程で用いる本発明
装置の側面図、第６図は測定筒10の組合せ治具を示す側
面図、第７図は炉壁に設けられた出銑口の模式的断面図
である。 １……炉壁、６……出銑口、８……閉塞材、9a,9b……
測定孔、10……測定筒、11a……封止治具、11b……導
管、12……ピトー管、13……熱電対温時計、A,B……ガ
ス流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非出銑時は閉塞材にて閉塞せしめられ、出
   銑時は前記閉塞材が開孔せしめられる高炉出銑口に噴出
   する炉内ガスの噴出量を測定する方法において、 前記閉塞材に、炉内側に至るに従って段階的に小径とな
   る測定孔を穿設する過程と、 動圧計及び温度計を配設してなり、前記炉内ガスを導く
   ための測定筒を備えてなる測定装置を、前記測定孔に挿
   入せしめると共に前記測定装置の先端と前記測定孔の外
   径が縮小した部分との間を封止する過程と、 前記測定装置内に導かれた炉内ガスの流量を計測し、こ
   の結果に基づいて炉内ガスの噴出量を求める過程とを有
   していることを特徴とする炉内ガス噴出量測定方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の炉内ガス噴出量測定方法に
   用いる測定装置であって、 一端が前記測定孔の外径が縮小した部分に嵌合する導管
   と、 該導管の他端と接続され、前記測定孔からの炉内ガスを
   導くべく筒状をなし、前記炉内ガスの流量を求めるため
   のピトー管及び温度計が配設されている測定筒と を備えていることを特徴とする炉内ガス噴出量測定装
   置。