JPH0941008A - 高炉炉体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、炉体内壁面プロフィルの急激な変
化をさせない高炉炉体構造を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 鉄皮で構築された高炉炉体構造におい
て、鉄皮５の炉内側の壁面に、鉄皮５を冷却するステー
ブを設置して高炉の内壁としたことを特徴とする高炉炉
体構造。 【効果】 炉体内壁面プロフィルの炉高方向の急激な変
化に起因する炉壁混合層の形成、ガス圧力変動やスリッ
プ等の操業変動を解消することができ高炉の安定操業を
維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の安定操業を
保証する高炉炉体構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉のシャフト部から朝顔部の炉体内壁
面プロフィルは、火入れ以降、レンガの脱落や摩耗・浸
食等により変化する。とくに、レンガの脱落や浸食によ
る炉体断面積の急激な拡大や縮小或いは突起の炉内への
露出が生じて炉体内壁面プロフィルが大幅に変化した場
合には、その炉体内壁面近傍で混合層が形成され、ガス
流の周辺変化、スリップ、装入物の降下不順が発生して
操業が不安定化する。このように、炉体内壁面プロフィ
ルが大幅に変化した場合には、その炉体内壁面プロフィ
ルを補修する技術が必要であり、シャフト部や炉腹部に
ついては、その炉体内壁面プロフィルを補修する技術が
開発されている。例えば、特公昭５９−４７００５号公
報に開示されているように、高炉の休風時に炉内に旋回
式の吹き付けノズルを挿入し、この吹き付けノズルから
炉体内壁面に不定形耐火物を吹き付けて炉体内壁面をレ
ンガ脱落や浸食の前の状態に復旧させる技術が開発され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特公昭５９−４７００
５号公報に開示の技術は、炉体内壁面プロフィルの補修
には有効な方法であるが、吹き付け材の保持強度の制約
から補修後のプロフィル保持期間は１ケ月前後と一定期
間に限定される。従って、休風毎にプロフィルの補修が
必要となるが、この補修の度に補修部位直下まで装入物
のレベルを低下させて休風（今後、減尺休風と呼ぶ）に
はいる必要があるため、休風時の熱補償のための燃料比
上昇量が大幅に増加する。また、この減尺休風の送風立
ち上げには数日間を必要とするため、溶銑の生産や品質
の面に大きな影響を及ぼす可能性が大きい。本発明は、
このような従来技術の問題点に鑑み、炉体内壁面プロフ
ィルの急激な変化をさせない高炉炉体構造を設計するこ
とにより、上記問題点を解決することを課題としてい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、上記
課題を解決するためになされたものであって、その要旨
とするところは、鉄皮で構築された高炉炉体構造におい
て、鉄皮の炉内側の壁面に、鉄皮を冷却するステーブを
設置して高炉の内壁としたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】従来の鉄皮で構築された高炉炉体の鉄皮の内側
に鉄皮を冷却するステーブを設置し、さらにステーブの
炉内側にレンガを積み上げ高炉炉体内壁としている。そ
して、高炉の炉体内壁面プロフィルは、火入れ以降、レ
ンガの脱落や摩耗・浸食等により変化し、炉体内壁面の
断面積の炉高方向の急激な変化が発生して炉体内壁面プ
ロフィルに凹凸が生じて炉体内壁面プロフィルの平滑度
が低下する。この主要因はレンガの摩耗・浸食や脱落に
よるものである。高炉の炉体内壁面プロフィルが平滑な
場合には、炉頂から層状に交互に装入された鉱石とコー
クスの装入物は層状を維持しながら降下するが、レンガ
の脱落や浸食により炉体断面積の急激な拡大や縮小或い
は突起の露出が生じて炉体内壁面プロフィルの平滑度が
低下した場合には、その平滑度が低下した炉体内壁面近
傍で混合装が形成され、ガス流の周辺変化、スリップ、
装入物の降下不順が発生して操業が不安低化する。

【０００６】ステーブの内面を高炉炉体内壁面として取
り付けた高炉炉体構造、すなわち、シャフト部から朝顔
部においてステーブの内面を高炉炉体内壁面とし、ステ
ーブの内面にレンガを積まない高炉炉体構造の場合に
は、レンガの脱落や浸食・摩耗による炉体内壁面プロフ
ィルの変化はない。ステーブの摩耗による炉体内壁面プ
ロフィルの変化が予想されるが、最近のステーブは冷却
能力が向上してステーブの摩耗速度が年に数十ｍｍ以下
と小さいため、ステーブの磨耗による炉体内壁面プロフ
ィルの変化は小さい。ステーブ面での凹凸をできるだけ
少なくしたステーブを高炉炉体内壁面として取り付けた
高炉炉体構造の場合には、炉体プロフィルの急激な変化
や突起に起因した炉壁混合層の形成を解消できるため、
高炉操業を不安低化する大きい要因のひとつを取り除く
ことができる。

【０００７】ここで、ステーブでの突起とは図２に示す
ように、従来のステーブ前面に積んだレンガ１６の支持
及びコーナー部の損耗保護（冷却パイプ１７の設置）を
目的に設置された「ステーブ１８と呼ばれる突起のこと
であり、この突起の出っ張り長さは３００ｍｍ〜２００
ｍｍ程度である。ステーブを高炉炉体内壁面として取り
付けた高炉炉体構造の場合には、レンガの支持をする必
要がなくなるため、「の出っ張りをできるだけ小さくす
ることができる。この「の出っ張りを１００ｍｍ以下に
できれば、炉壁面に形成される混合層の形成を抑制する
ことができるため、ガス流の周辺変化、スリップ、装入
物の降下不順等に起因する操業の不安定化を解消するこ
とができる。

【０００８】ステーブ高炉では、ステーブ前面のレンガ
が脱落し、ステーブの「の部分が磨耗してステーブ面の
凹凸が小さくなる高炉寿命の後半期に、一般的に操業が
安定化することが多い。これは、この時期には炉体内壁
面プロフィルの炉高方向の急激な変化がなく、しかもス
テーブ面の凹凸が小さくなって、炉壁混合層の形成が抑
制されるためである。このように、炉体内壁面プロフィ
ルの安定化は、高炉の操業安定化の重要な要因のひとつ
である。従来の高炉炉体構造では、ステーブ面の損耗に
よる冷却パイプの破損を懸念して、火入れ時にステーブ
面の前面にレンガを積んでいるが、冷却能力が大幅に強
化された最近のステーブでは、火入れ時のレンガ積みを
必要としない。

【０００９】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて具体的に
説明する。本発明の方法は、以下に説明する実験結果か
ら得られた知見をもとになされた方法である。本発明者
らは、図３に示すような縦断面の構造を持ち現実の高炉
の１／２０縮尺の大きさの模型装置を使用して実験を行
った。この模型装置の炉床径は６９０ｍｍであり、炉腹
径は７５３ｍｍ、羽口からシャフト上部までの有効高さ
は１２１７ｍｍである。また、模型装置の前面には、コ
ークスや焼結鉱を模擬した融点が１２０℃の疑似鉱石の
降下挙動を観察できるように耐熱性のガラスを装着し
た。

【００１０】疑似鉱石６及びコークス７は、模型装置上
部のベル８からムーバブルアーマー９を介して交互に層
状に装入された。他方、最高１８０℃の加熱空気を装置
下部の１８本の羽口１０から吹き込み、粒径が２〜４ｍ
ｍのコークス７及び粒径が１〜５ｍｍの疑似鉱石６はレ
ースウェイ１１直下に設けた６台のロータリーフィーダ
ー１２によって下部ホッパーに運ばれ、さらにチューブ
ラコンベア１３によって密閉庫内に排出された。この高
炉模型装置において、炉内の通気性、炉壁近傍の応力状
態及びガス流れを検出するため、圧力計及び熱線風速計
をそれぞれ炉壁面或いは炉内に設置し、装入物の降下速
度を検出するため等時間線用のトレーサーとして着色コ
ークスを装入すると同時に、装入物粒子の降下挙動を検
出するため通常（黒色）コークスに１０％程度着色コー
クスを混合したものを装入した。

【００１１】（実施例１）図１に示した本発明法の高炉
模型、具体的には、ステーブの内面を高炉炉体内壁面と
して取り付けた高炉炉体構造を想定して、炉体内壁面を
鉄製としたシャフト角度が８２゜、朝顔角度が８１゜の
高炉模型及び図４に示した従来型のシャフト部から朝顔
部にレンガ積みを行った高炉炉体構造を想定して、シャ
フト中部から朝顔部の炉体内壁面に６０℃の融点のステ
アリン酸と砂の混合物１４を内張りした高炉模型でのガ
ス圧力変動の変化をそれぞれ図５、図６に示す。

【００１２】図６に示すように、従来型のレンガ積みを
行った高炉炉体構造を想定して、シャフト中部から朝顔
部以下の炉体内壁面に６０℃の融点のステアリン酸と砂
の混合物１４を内張りした高炉模型の場合には、実験初
期のガス圧力変動は図５に示す本発明法の高炉模型の場
合のガス圧力変動と同じであるが、数十分後には、加熱
空気の吹き込みによる炉体内壁面の温度上昇に伴い、炉
体内壁面を構成するステアリン酸と砂の混合物が溶融・
崩壊してシャフト中部以下で炉壁が浸食された状態にな
り、ガス圧力変動が大幅に増加する。これは、シャフト
中部の炉壁浸食により、炉壁近傍に混合層が形成された
ためと推定される。一方、図５に示すように本発明法の
高炉模型の場合には、炉体内壁面の平滑度が維持され
て、且つ炉体内壁面の変化がないために、ガス圧力変動
の値は小さくその時間変化もほとんどない。

【００１３】（実施例２）従来型のレンガ積みで、レン
ガ浸食後に突起が形成されるような高炉炉体構造を想定
して、図７に示した。シャフト部から朝顔部の炉体内壁
面に突起１５を設置しその上部に６０℃の融点のステア
リン酸と砂の混合物を内張りした高炉模型で実験を行
い、炉体内壁面の温度上昇に伴いステアリン酸と砂の混
合物１４を溶融・崩壊して突起が露出した後のガス圧力
変動を図８に示す。ここで、突起の厚みは０ｍｍ（実炉
換算値０ｍｍ）、２．５ｍｍ（実炉換算値５０ｍｍ）、
５ｍｍ（実炉換算値１００ｍｍ）、７．５ｍｍ（実炉換
算値１５０ｍｍ）、１０ｍｍ（実炉換算値２００ｍｍ）
と変化させた。

【００１４】図８に示すように、突起の厚みが５ｍｍ
（実炉換算値１００ｍｍ）ではガス圧力変動が減少し、
突起の厚みが２．５ｍｍ（実炉換算値５０ｍｍ）ではガ
ス圧力が大幅に減少している。これは、突起の厚みが５
ｍｍ（実炉換算値１００ｍｍ）以下では炉壁近傍に形成
される炉壁混合層の形成が大幅に抑制されるためであ
る。以上の実施例は、模型実験に基づいた結果である。
実炉においても高炉寿命の後半期には、レンガが磨耗・
脱落してステーブ面が炉体内壁面となっている。しか
し、ステーブの冷却能力が向上したために、ステーブの
冷却パイプの破損トラブルは皆無に近い。従って、ステ
ーブ面を高炉の内壁とする高炉炉体構造とすることは、
現状の技術力で十分可能である。

【００１５】

【発明の効果】本発明の高炉炉体構造とすることによ
り、炉体内壁面プロフィルの炉高方向の急激な変化に起
因する炉壁混合層の形成、ガス圧力変動やスリップ等の
操業変動を解消することができ、高炉の安定操業を維持
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステーブの内面を高炉炉体内壁面として取り付
けた高炉炉体構造を想定して炉体内壁面を鉄製とした、
本発明に基づく高炉模型を示した図である。

【図２】従来のステーブの概略を示した図である。

【図３】高炉の１／２０縮尺の大きさの模型装置の縦断
面図を示した図である。

【図４】従来型のレンガ積みを行った高炉炉体構造を想
定して、シャフト中部から朝顔部の炉体内壁面に６０℃
の融点のステアリン酸と砂の混合物を内張りした高炉模
型を示した図である。

【図５】本発明法の高炉炉体構造の高炉模型に疑似鉱石
とコークスを交互に層状装入した場合のシャフト圧力変
動の時間変化を示した図である。

【図６】従来型のレンガ積みを行った高炉炉体構造の高
炉模型に疑似鉱石とコークスを交互に層状装入した場合
のシャフト圧力変動の時間変化を示した図である。

【図７】レンガ浸食後に高炉炉内壁面に突起が形成され
る場合の高炉炉体構造の縦断面を示した図である。

【図８】レンガ浸食後に高炉炉内壁面に突起が形成され
る様な高炉炉体構造において、疑似鉱石とコークスを交
互に層状装入した場合の突起が露出した後のガス圧力変
動と突起厚みの関係を示した図である。

【符号の説明】

１ シャフト部 ２ 炉腹部 ３ 朝顔部 ４ ステーブの内面を高炉炉体内壁面として取り付け
た高炉炉体構造を想定して鉄製とした炉体内壁面 ５ 鉄皮 ６ コークス ７ 焼結鉱 ８ ベル ９ ムーバブルアーマー １０ 羽口 １１ レースウェイ １２ ロータリーフィーダー １３ チューブラコンベア １４ レンガの浸食を想定して鉄皮に張りつけたステ
アリン酸と砂の混合物 １５ 突起 １６ レンガ １７ 冷却パイプ １８ 「ステーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄皮で構築された高炉炉体構造において、
   鉄皮の炉内側の壁面に、鉄皮を冷却するステーブを設置
   して高炉の内壁としたことを特徴とする高炉炉体構造。