JPH0967607A - 高炉の炉底監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 侵食形状ならびに侵食された炉底耐火物上に
生成した炉内溶融物の凝固層形状を正確に推定する。 【解決手段】 複数の熱流量計により測定した炉底熱流
量分布に基づき、有限要素法、境界要素法または有限差
分法を用いて３次元の伝熱解析を行い、炉底耐火物の侵
食形状を求め、過去最深の侵食形状と比較して侵食が進
行している領域を更新し、前記炉底熱流量分布を基に有
限要素法、境界要素法または有限差分法を用いて３次元
の伝熱解析を行い、炉底耐火物の目地差し面形状を求め
て先に求めた目地差し面形状と比較して進行した目地差
し面領域を更新すると共に、目地差し面形状と過去最深
の侵食形状と比較し、過去最深の侵食面と炉内側の目地
差し面との間を凝固層とすることを繰り返し、炉底耐火
物の侵食形状ならびに侵食された炉底耐火物上に生成し
た炉内溶融物の凝固形状を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高炉の炉底耐火
物の侵食形状ならびに炉底耐火物上に生成した炉内溶融
物の凝固層形状を３次元的に推定し、高炉の寿命を延長
するための損耗防止対策を講じることができる高炉の炉
底監視方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の低経済成長の状況下においては、
従来の高生産性を追求した高炉の過酷な操業条件や、巻
替えによる大型化に替わり、安定操業を行いつつ高炉寿
命を延長して銑鉄単価を切り下げることが重要課題とな
ってきている。

【０００３】通常、高炉の寿命は、羽口から上部につい
てはステーブの取替えなどの技術があるため、休風中に
修理が可能で延長できるが、炉底の湯溜まり部について
は、溶銑が存在して容易に修理することができないた
め、炉底耐火物の損耗によって決定されていた。

【０００４】したがって、高炉の安定操業と寿命延長の
ためには、高炉操業中の炉底耐火物の侵食状況を常時把
握し、侵食箇所の損耗防止対策を迅速かつ的確に取るこ
とが重要であるが、同時に侵食箇所の損耗防止対策によ
り耐火物侵食面上に生成、消滅を繰り返す炉内溶融物の
凝固層の分布状況を把握し、耐火物保護対策の定量化を
図ると共に、凝固層厚や層厚分布の制御を行うことも重
要である。

【０００５】すなわち、耐火物侵食面上に生成、消滅を
繰り返す凝固層は、耐火物保護の面からは炉底耐火物の
侵食面全域に亘って厚く生成している方が望ましいが、
出銑口レベル以上に凝固層が成長すると炉底が冷え込み
状態となり易く出銑滓作業の妨げとなる。また、凝固層
が炉底中心で局部的に大きく成長した場合は、溶銑滓の
流路が小さくなって通液抵抗が増加し、一回の出銑滓作
業で排出できる溶銑滓の量が減少し、溶融物が炉床に残
り気味となるので、炉内全体の通気性が悪化したり、装
入物の荷下がりが悪くなる。

【０００６】したがって、安定した出銑滓作業と炉底耐
火物の有効な保護を両立させるためには、炉底部凝固層
の消長を制御できる技術を確立し、最適な凝固層厚や分
布を定量化し、最適条件で高炉操業を行うことが必要で
ある。このためには、高炉耐火物の侵食形状ならびに炉
底耐火物上に生成した炉内溶融物の凝固層形状を予測す
ることが重要となる。

【０００７】従来、高炉炉底の温度を基に炉底耐火物の
侵食形状ならびに炉底耐火物上に生成した炉内溶融物の
凝固層形状を予測する方法としては、炉底耐火物内およ
び／または炉底耐火物の外表面に配設した複数の温度セ
ンサーによる炉底温度測定結果に基づき、高炉の操業推
移を通した最高温度への到達を検出し、最高温度から境
界要素法を用いて炉の縦軸を対称軸とする軸対称体とし
て伝熱解析により炉底耐火物の侵食形状を予測し、つい
で最高温度よりも炉底温度が低い範囲での複数の温度セ
ンサーによる炉底温度の測定を継続し、継続して測定し
た温度と予測した炉底耐火物の侵食形状とを基に境界要
素法を用いて炉底の縦軸を対称軸とする軸対称体として
伝熱解析を行い、侵食された炉底耐火物上に生成した炉
内溶融物の凝固層形状を予測し、その後、高炉の操業推
移を通して新たな最高温度が検出されたならば、新たな
最高温度から境界要素法を用いて炉底の縦軸を対称軸と
する軸対称体として伝熱解析により炉底耐火物の侵食形
状を予測し、ついで新たな最高温度よりも炉底温度が低
い範囲での複数の温度センサーによる炉底温度の測定を
継続し、継続して測定した温度と予測した炉底耐火物の
侵食形状とを基に境界要素法を用いて炉底の縦軸を対称
軸とする軸対称体として伝熱解析を行い、侵食された炉
底耐火物上に生成した炉内溶融物の凝固層形状を予測す
ることを繰り返し、炉底耐火物の侵食形状ならびに炉底
耐火物上に生成した炉内溶融物の凝固層形状を常時監視
する炉底監視法（特公昭６１−３７３２８号公報）、ま
た、特公昭６１−３７３２８号公報に開示の炉底監視法
により予測した炉底耐火物上に生成した炉内溶融物の凝
固層形状を基に、その厚みおよび分布を、炉底冷却条件
を含む高炉操業条件の選択によって制御し、予測した炉
底耐火物の侵食成長を阻止することを繰り返し、炉底耐
火物の侵食形状ならびに炉底耐火物上に生成した炉内溶
融物の凝固層形状を常時監視する操業方法（特公昭６１
−３７３２７号公報）が提案されている。

【０００８】上記特公昭６１−３７３２８号公報、特公
昭６１−３７３２７号公報に開示の方法は、炉の縦軸を
対称軸とする軸対称体として有限要素法を用いた伝熱解
析により炉底耐火物の侵食形状ならびに侵食された炉底
耐火物上に生成した炉内溶融物の凝固層形状を予測する
ものである。このため、炉の円周方向の炉底耐火物の侵
食形状ならびに侵食された炉底耐火物上に生成した炉内
溶融物の凝固層形状については、平均値でしか求められ
ていなかった。

【０００９】しかしながら、高炉炉底には、出銑口は多
い場合４方位についており、溶銑は出銑口に向かって流
れるため、溶銑の流動は軸対称ではない。このため、図
１５（ａ）に示すとおり、高炉２１炉底の侵食２２は、
軸２３対称に進行するものではなく、図１５（ｂ）図に
示すように出銑口２４のある方位とない方位とでは侵食
２２の程度が異なる。また、ある方位では、局部的に炉
底耐火物の侵食が進行することがあり、この局部的な炉
底耐火物の侵食が実炉の寿命律速となる。したがって、
高炉の炉底耐火物の侵食に対する対策は、３次元モデル
による侵食ライン推定結果に基づいて立案する必要があ
る。

【００１０】３次元モデルによる侵食ライン推定方法と
しては、炉底耐火物内および／または炉底耐火物の外表
面に３次元的に複数ヶ所配置した温度センサーにより測
定した炉底温度分布に基づき、有限要素法、境界要素法
または有限差法を用いて３次元の伝熱解析を行い、炉底
耐火物の侵食形状を求め、過去最深の侵食形状と比較し
て侵食が進行している領域を更新し、前記炉底温度分布
を基に有限要素法、境界要素法または有限差分法を用い
て３次元の伝熱解析を行い、炉底耐火物の目地差し面形
状を求めて先に求めた目地差し面形状と比較して進行し
た目地差し面領域を更新すると共に、目地差し面形状と
過去最深の侵食形状と比較し、過去最深の侵食面と炉内
側の目地差し面との間を凝固層とすることを繰り返し、
定常的または非定常的に炉底耐火物の侵食形状ならびに
侵食された炉底耐火物上に生成した炉内溶融物の凝固層
形状を推定し、局部的に侵食している部分には局部的侵
食防止対策を、全体的に侵食している場合には、全体的
な侵食防止対策を講じる操業方法（特開平６−１３６４
２０号公報）が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−１３６
４２０号公報に開示の３次元の伝熱解析においては、底
盤および側壁の境界条件をその冷却条件に応じて、例え
ば、底盤の水冷を２０℃で総括熱伝達係数を２５Ｋｃａ
ｌ／ｍ²／ｈｒ／℃、側壁の水冷を２０℃で総括熱伝達
係数を２００Ｋｃａｌ／ｍ²／ｈｒ／℃のように一定に
設定していた。このため、炉底耐火物内および／または
炉底耐火物の外表面に配設した温度センサーの温度測定
値だけでは、正確に侵食状況を推定できない場合が生じ
てきた。すなわち、熱流量が多い場合には、温度センサ
ーが低温であっても熱負荷が大きく、その結果侵食が進
んでおり、逆に耐火物温度が高くても熱流量が少なけれ
ば、耐火物残存が多いかまたは凝固層の成長が考えられ
る。

【００１２】その理由は、高炉の寿命が過去においては
約５年であったが、最近は１５年以上と延びてきたた
め、特に鉄皮と耐火物の間に詰めてあるスタンプ材と鉄
皮またはスタンプ材と耐火物の密着が変化し、鉄皮冷却
効果の耐火物への伝達が変動していることによるものと
推定される。炉底底盤に関しては、改修時に流用するこ
ともあり、３０年連続使用の場合も起こっている。この
ような場合には、底盤下の水冷パイプの劣化、水漏れま
たはパイプ内面への付着物の影響により、底盤下の熱伝
達係数が経時変化することが考えられる。

【００１３】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、底盤および側壁の総括熱伝達係数が変化した場
合においても、侵食形状ならびに侵食された炉底耐火物
上に生成した炉内溶融物の凝固層形状を正確に推定でき
る高炉の炉底監視方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、高炉炉
底耐火物の熱流量分布または熱流量分布と温度分布に基
いて有限要素法（以下ＦＥＭという）、境界要素法（以
下ＢＥＭという）または有限差分法（以下ＦＤＭとい
う）を用いて３次元モデルでの伝熱解析を行い、炉底耐
火物の侵食形状、目地差し面形状および凝固層形状を３
次元的に求めることによって、炉底耐火物の円周方向に
おける侵食状況ならびに侵食された炉底耐火物上に生成
した炉内溶融物の凝固層形状を正確に予測できることを
究明し、この発明に到達した。

【００１５】すなわちこの発明は、高炉の炉底耐火物の
侵食状況および侵食された耐火物上に生成した炉内溶融
物の凝固形状を監視する高炉の炉底監視方法において、
炉底耐火物内および／または炉底耐火物の外表面に３次
元的に複数箇所配置した熱流量計により測定した炉底熱
流量分布に基づき、ＦＥＭ、ＢＥＭまたはＦＤＭを用い
て３次元の伝熱解析を行い、炉底耐火物の侵食形状を求
め、過去最深の侵食形状と比較して侵食が進行している
領域を更新し、前記炉底熱流量分布を基にＦＥＭ、ＢＥ
ＭまたはＦＤＭを用いて３次元の伝熱解析を行い、炉底
耐火物の目地差し面形状を求めて先に求めた目地差し面
形状と比較して進行した目地差し面領域を更新すると共
に、目地差し面形状と過去最深の侵食形状と比較し、過
去最深の侵食面と炉内側の目地差し面との間を凝固層と
することを繰り返し、定常的または非定常的に炉底耐火
物の侵食形状ならびに侵食された炉底耐火物上に生成し
た炉内溶融物の凝固形状を推定することを特徴とする高
炉の炉底監視方法である。

【００１６】また、この発明は、高炉の炉底の底部なら
びに側壁部分の熱流量または温度に基づき炉底耐火物の
侵食状況および侵食された耐火物上に生成した炉内溶融
物の凝固形状を監視する高炉の炉底監視方法において、
炉底耐火物内および／または炉底耐火物の外表面に３次
元的に複数箇所配置した熱流量計および温度センサーに
より測定した炉底熱流量分布および炉底温度分布に基づ
き、ＦＥＭ、ＢＥＭまたはＦＤＭを用いて３次元の伝熱
解析を行い、炉底耐火物の侵食形状を求め、過去最深の
侵食形状と比較して侵食が進行している領域を更新し、
前記炉底熱流量分布および炉底温度分布を基にＦＥＭ、
ＢＥＭまたはＦＤＭを用いて３次元の伝熱解析を行い、
炉底耐火物の目地差し面形状を求めて先に求めた目地差
し面形状と比較して進行した目地差し面領域を更新する
と共に、目地差し面形状と過去最深の侵食形状と比較
し、過去最深の侵食面と炉内側の目地差し面との間を凝
固層とすることを繰り返し、定常的または非定常的に炉
底耐火物の侵食形状ならびに侵食された炉底耐火物上に
生成した炉内溶融物の凝固形状を推定することを特徴と
する高炉の炉底監視方法である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の詳細を熱流量計
と熱電対を用いた場合の実施の一例を示す図１ないし図
９に基づいて説明する。図１は高炉炉底への熱流量セン
サーとしての熱流量計と温度センサーとしての熱電対の
設置位置を示す炉底断面図、図２は高炉炉底高さ方向の
熱流量計と熱電対の設置位置を示すもので、（ａ）図は
図１のレベルＡ〜Ｄの熱流量計および熱電対の設置位置
図、（ｂ）図は図１のレベルＥ，Ｆの熱電対の設置位置
図、（ｃ）図は図１のレベルＧの熱流量計の設置位置
図、図３は高炉炉底の状態を示す縦断面図、図４は炉底
床面の設定方法の説明図、図５は測温センサーによる測
温値を用いた時のれんが侵食ライン推定法の説明図、図
６は熱流量センサーを用いた時の熱流量測定値を用いた
時のれんが侵食ライン推定法の説明図、図７は炉底凝固
層の決定方法の説明図、図８は高炉炉底の熱伝導度分布
図である。図９は熱流量より求めた高炉炉底高さ方向
（図１のレベルＢ）の総括熱伝達係数の分布である。

【００１８】図１および図２に示すとおり、高炉１の炉
底の底盤２部分には通常４〜６方位以上、高さ方向で２
段以上で熱流量計３と熱電対４が設置され、れんが５の
熱流量および温度を測定し、側壁６部分では、４方位以
上でれんが内、ならびにれんが背面に熱流量計３および
熱電対４を設置し、熱流量および温度を測定している。
この測定点数が多いほど炉底耐火物損耗形状、目地差し
面形状、凝固層形状を３次元的に正確に求めることがで
きる。なお、熱流量計３のみを設置し、熱流量のみを測
定することもできる。

【００１９】図３に示すとおり、高炉１の炉床は、健全
れんが５の上部に目地差し領域７が、炉底の側壁６との
境界部の目地差し領域７の上に凝固層８が形成される。
なお、９は溶銑＋コークス塊を示す。まず、炉床の目地
差し面の３次元形状を仮定し、目地差し等温面を銑鉄凝
固温度の１１５０℃とおく、さらに、図１、図２に示す
とおり、熱流量計３で熱流量を測定しているので、その
熱流量を境界条件として与える。または、測定熱流量に
等しくなるように、総括熱伝達係数を仮想する。

【００２０】上記の条件下でれんが内の熱流量分布と温
度分布を３次元的にＦＥＭ、ＢＥＭまたはＦＤＭを用い
て伝熱解析を行い、れんが熱流量測定点での計算熱流量
と実測熱流量とを比較し、実測熱流量が計算熱流量より
低ければ、目地差し面を隆起させ、逆に実測熱流量の方
が計算熱流量より高ければ、目地差し面をさらに進行さ
せる。また、れんが測温点での計算温度と実測温度とを
比較し、実測温度の方が計算温度より低ければ、目地差
し面を隆起させ、逆に実測温度の方が計算温度より高け
れば、目地差し面をさらに進行させる。

【００２１】上記目地差し面の隆起および目地差し面の
進行方法は、図４に示すとおり炉底半径にほぼ等しい高
さｈまで計算領域に設定し、炉心１０の高さｈのところ
に原点Ｏを置き、原点Ｏから炉底のれんが５および側壁
６の各測定点１１に向かって放射状に直線を引き、この
直線と始めに仮定した目地差し面１２との交点をＰとす
る。そして前記れんがの各測定点１１での計算値が実測
値より低ければ、その温度差（ΔＴ）または熱流量差
（Δｑ）に相当するだけ目地差し面１２を原点Ｏに対し
てΔｘまたはΔｘａだけ移動させ、この点をＰ’とす
る。ただし、Δｘは図５に示すとおり、温度測定の場合
は、Δｘ＝（耐火物厚さ／１１５０℃）・ΔＴにより与
える。また、図６に示すとおり、熱流量測定の場合は、
Δｘａ＝−（耐火物厚さ／計算熱流量）・Δｑにより与
える。このようにして目地差し面１２を実測値と計算値
との差に応じて移動させ、目地差し面形状を決定する。

【００２２】このように更新した目地差し面１２形状を
初期値として、前記底盤２および側壁６の境界条件をそ
の冷却条件、底盤２の水冷を２０℃で総括熱伝達係数を
２５Ｋｃａｌ／ｍ²／ｈｒ／℃、側壁５の水冷を２０℃
で総括熱伝達係数を２００Ｋｃａｌ／ｍ²／ｈｒ／℃の
ように与える。図１および図２の黒丸で示した測定点の
ように熱流量を測定している場合には、その熱流量を境
界条件として与える。または、測定熱流量に等しくなる
ように、総括熱伝達係数を仮想する。その境界条件の下
でれんが内の熱流量分布と温度分布を３次元的にＦＥ
Ｍ、ＢＥＭまたはＦＤＭを用いて伝熱解析して求める。
そして前記方法により目地差し面１２を隆起または目地
差し面１２を進行させることを繰り返し、計算値と実測
値との差を小さくし、この差が全ての測定点１１である
一定値以下となった時点で収束したこととする。

【００２３】なお、れんが内測定位置は、離散的に分布
しているので、その測定位置によって推定される目地差
し面上の点も離散的である。したがって、点から面を補
完するためには、３次元のスプライン関数を用いる。収
束後の目地差し面１２が先に求めた目地差し面１２より
侵食の進行した位置にあれば、目地差しが進行したもの
と見なし、その目地差し面１２をＣＲＴ画面に表示し、
高炉操業者に速報する。

【００２４】上記操作により目地差し面１２が決定すれ
ば、凝固層形状を決定することができる。すなわち、図
７に示すとおり、過去最深のれんが侵食面１３ａより隆
起して決定した目地差し面１２との間を凝固層８とする
のである。なお、１２ａは過去最深の目地差し面を示
す。

【００２５】れんが侵食面１３は、目地差し面１２より
一般に高い等温面（約１３５０℃）で規定される。れん
が侵食面１３の推定は、上記目地差し面１２の推定と同
様に、まず、れんが侵食面１３を仮定し、この面上で温
度を与え（１３５０℃）れんが内熱流量分布または温度
分布を３次元的にＦＥＭ、ＢＥＭまたはＦＤＭを用いて
伝熱解析を行う。この場合の底盤２および側壁５の境界
条件は、目地差し面１２の推定に用いた境界条件と同じ
である。そしてれんが侵食面１３のれんが測定点での計
算値と実測値とを比較し、前記方法によりれんが侵食面
を隆起またはれんが侵食面を進行させる操作を繰り返す
ことによって、計算値と実測値との差を小さくし、この
差が全ての測定点で一定値以下となった時点で収束した
こととする。このれんが侵食面１３の収束方法は、前記
目地差し面１２の推定アルゴリズムと同様である。

【００２６】そして推定された収束後のれんが侵食面１
３が過去最深のれんが侵食面１３ａとを比較し、過去最
深のれんが侵食面１３ａより侵食の進行した位置にあれ
ば、れんが侵食面１３が進行したものと見なし、そのれ
んが侵食面１３をＣＲＴ画面に表示し、高炉操業者に速
報する。また、逆に収束後のれんが侵食面１３が過去最
深のれんが侵食面１３ａより隆起した位置にあれば、過
去最深のれんが侵食面１３ａをＣＲＴ画面に表示し、高
炉操業者に速報する。

【００２７】なお、３次元のＦＥＭ、ＢＥＭまたはＦＤ
Ｍの熱流量または熱流量および温度計算において、過去
最深の目地差し面１２ａより炉外側で目地差し温度より
低い領域では、建設時に測定したれんがの熱伝導度を用
いる。その領域より炉内側で、過去最深のれんが侵食面
１３ａより炉外側の領域のうち、れんが侵食温度より低
い領域を変質れんが層（建設時のれんがに溶銑が浸透し
た層）と考える。変質れんが層の熱伝導度は、建設時の
れんがの熱伝導度と銑鉄の熱伝導度との間の値を用い
る。なお、れんが材質によって溶銑の浸透度合いが異な
るが、シャモットれんがでは２０Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・
℃とする。過去最深のれんが侵食面より炉内側は、銑鉄
凝固層と考え、熱伝導度も実炉の実績から１２Ｋｃａｌ
／ｍ・ｈｒ・℃とした。

【００２８】上記による熱伝導度λの分布図の一例を図
８に示す。なお、図８中の熱伝導度λの単位は、Ｋｃａ
ｌ／ｍ・ｈｒ・℃である。上記により求めた底盤２また
は側壁６の総括熱伝達係数の図１のレベルＢにおける円
周方向分布の一例を図９に示す。なお、図９中の総括熱
伝達係数の単位は、Ｋｃａｌ／ｍ²／ｈｒ／℃である。
また、底盤２または側壁６の総括熱伝達係数の分布、炉
底の侵食面、凝固層の付着状態、れんが変質、目地差し
状態および温度分布は、３次元的にＣＲＴ画面によりグ
ラフ表示し、高炉操業者に速報する。

【００２９】上記３次元的にＣＲＴ画面によりグラフ表
示された結果から、局部的に炉底が侵食されていること
が判明すれば、高炉操業者は、局部侵食方位の冷却強
化、局部侵食方位へのモルタル圧入（出銑口へのマッド
の圧入も含む）、局部侵食方位の羽口への送風量の減
少、局部侵食方位の羽口へのＴｉ粉鉱石の吹き込み、局
部侵食方位へのＴｉ鉱石の装入、底盤の冷却強化、出銑
口回りの損耗の場合は、出銑口深さの増加等の対策を実
施する。

【００３０】上記したとおり、この発明においては、炉
底耐火物内および／または炉底耐火物の外表面に３次元
的に複数箇所配設した熱流量センサーまたは熱流量セン
サーと温度センサーによる炉底熱流量分布または炉底熱
流量分布と炉底温度に基づき、ＦＥＭ、ＢＥＭまたはＦ
ＤＭを用いて３次元の伝熱解析を行い、炉底耐火物の侵
食形状、目地差し形状ならびに侵食された炉底耐火物上
に生成した炉内溶融物の凝固層形状を３次元的に求める
から、炉底耐火物の円周方向における損耗不均一を検出
することができる。

【００３１】そして、局部的に損耗が進行している部分
には、その直上の羽口からの送風を停止したり、または
羽口からＴｉ鉱石粉を吹き込む等の局部的侵食防止対策
を講じることにより損耗を防止する。また、目地差しが
進行している方位では、鉄皮とれんが間のスタンプ材の
間隙を埋めると同時に、鉄皮水冷を強化する等の目地差
し進行防止対策を講じることにより目地差し進行が防止
され、高炉寿命を大幅に延長することができる。

【００３２】

【実施例】前記の方法によって図１０に示すとおり、Ｎ
ｏ．１出銑口１４およびＮｏ．２出銑口１５の近傍の耐
火物溶損が激しいことが判明したので、Ｎｏ．１出銑口
１４およびＮｏ．２出銑口１５からボタ１６を圧入し、
出銑口深さを確保した。その結果、図１１に示すとお
り、Ｎｏ．１出銑口１４およびＮｏ．２出銑口１５近傍
に銑鉄凝固層８が形成されたことが確認された。

【００３３】また、図１２に示すとおり、炉底の３００
°方位に側壁耐火物損耗が激しい部分１７があり、そこ
での総括熱伝達係数が５４Ｋｃａｌ／ｍ²／ｈｒ／℃と
低下していることが判明した。そこで、炉底側壁の３０
０°方位の鉄皮内面にスタンプ圧入を実施したところ、
図１３に示すとおり、炉底の３００°方位の側壁の熱伝
導度が上昇し、炉内に凝固層８が形成されたことが確認
された。さらに炉底の３００°方位の側壁耐火物損耗が
激しい部分１７に羽口からＴｉ粉鉱石を吹き込んだとこ
ろ、図１４に示すとおり、凝固層８の表面にＴｉＯ₂凝
固層１８が生成していることが確認された。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、高炉炉底耐火物の円周方向における損耗を３次元的
に正確に検知し、円周方向方位別に諸対策を講じること
によって、損耗を防止すると共に凝固層を発生させ、従
来の高炉の寿命の最高１３年を、２０年と大幅に延長す
ることができ、高炉巻替えのための設備投資を著しく軽
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高炉炉底への熱流量計または熱流量計および熱
電対の設置位置を示す炉底断面図である。

【図２】高炉炉底高さ方向の熱流量計または熱流量計お
よび熱電対の設置位置を示すもので、（ａ）図は図１の
レベルＡ〜Ｄの熱流量計または熱流量計および熱電対の
設置位置図、（ｂ）図は図１のレベルＥ，Ｆの熱電対の
設置位置図、（ｃ）図は図１のレベルＧの熱流量計また
は熱流量計および熱電対の設置位置図である。

【図３】高炉炉底の状態を示す縦断面図である。

【図４】炉底床面の設定方法の説明図である。

【図５】温度測定結果かられんが侵食ラインを推定する
方法の説明図である。

【図６】熱流量測定結果かられんが侵食ラインを推定す
る方法の説明図である。

【図７】炉底凝固層の決定方法の説明図である。

【図８】高炉炉底の熱伝導度分布図である。

【図９】高炉炉底側壁の熱流量計測定結果から得られた
側壁冷却における総括熱伝達係数の円周方向分布図（図
１のレベルＢ）である。

【図１０】実施例における出銑口近傍の耐火物の損耗説
明図である。

【図１１】同じく出銑口からボタを圧入後の凝固層形成
説明図である。

【図１２】同じく炉底の３００°方位の側壁耐火物の損
耗説明図である。

【図１３】同じく炉底の３００°方位の鉄皮内面にスタ
ンプ圧入実施後の凝固層形成説明図である。

【図１４】同じく炉底の３００°方位の側壁耐火物の損
耗部に羽口からＴｉ粉鉱石吹き込み後の凝固層形成説明
図である。

【図１５】高炉炉底の侵食状況を示すもので、（ａ）図
は縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ断面図であ
る。

【符号の説明】

１、２１ 高炉 ２ 底盤 ３ 熱流量計 ４ 熱電対 ５ れんが ６ 側壁 ７ 目地差し領域 ８ 凝固層 ９ 溶銑＋コークス塊 １０ 炉心 １１ 測温点 １２ 目地差し面 １３ れんが侵食面 １４ Ｎｏ．１出銑口 １５ Ｎｏ．２出銑口 １６ ボタ １７ 側壁耐火物損耗が激しい部分 １８ ＴｉＯ₂凝固層 ２２ 侵食 ２３ 軸 ２４ 出銑口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉の炉底耐火物の侵食状況および侵食
   された耐火物上に生成した炉内溶融物の凝固形状を監視
   する高炉の炉底監視方法において、炉底耐火物内および
   ／または炉底耐火物の外表面に３次元的に複数箇所配置
   した熱流量計により測定した炉底熱流量分布に基づき、
   有限要素法、境界要素法または有限差分法を用いて３次
   元の伝熱解析を行い、炉底耐火物の侵食形状を求め、過
   去最深の侵食形状と比較して侵食が進行している領域を
   更新し、前記炉底熱流量分布を基に有限要素法、境界要
   素法または有限差分法を用いて３次元の伝熱解析を行
   い、炉底耐火物の目地差し面形状を求めて先に求めた目
   地差し面形状と比較して進行した目地差し面領域を更新
   すると共に、目地差し面形状と過去最深の侵食形状と比
   較し、過去最深の侵食面と炉内側の目地差し面との間を
   凝固層とすることを繰り返し、定常的または非定常的に
   炉底耐火物の侵食形状ならびに侵食された炉底耐火物上
   に生成した炉内溶融物の凝固形状を推定することを特徴
   とする高炉の炉底監視方法。
2. 【請求項２】 高炉の炉底耐火物の侵食状況および侵食
   された耐火物上に生成した炉内溶融物の凝固形状を監視
   する高炉の炉底監視方法において、炉底耐火物内および
   ／または炉底耐火物の外表面に３次元的に複数箇所配置
   した熱流量計および温度センサーにより測定した炉底熱
   流量分布および炉底温度分布に基づき、有限要素法、境
   界要素法または有限差分法を用いて３次元の伝熱解析を
   行い、炉底耐火物の侵食形状を求め、過去最深の侵食形
   状と比較して侵食が進行している領域を更新し、前記炉
   底熱流量分布および炉底温度分布を基に有限要素法、境
   界要素法または有限差分法を用いて３次元の伝熱解析を
   行い、炉底耐火物の目地差し面形状を求めて先に求めた
   目地差し面形状と比較して進行した目地差し面領域を更
   新すると共に、目地差し面形状と過去最深の侵食形状と
   比較し、過去最深の侵食面と炉内側の目地差し面との間
   を凝固層とすることを繰り返し、定常的または非定常的
   に炉底耐火物の侵食形状ならびに侵食された炉底耐火物
   上に生成した炉内溶融物の凝固形状を推定することを特
   徴とする高炉の炉底監視方法。