JP2001152216A - 高炉操業方法 - Google Patents

高炉操業方法

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JP2001152216A
JP2001152216A JP33770799A JP33770799A JP2001152216A JP 2001152216 A JP2001152216 A JP 2001152216A JP 33770799 A JP33770799 A JP 33770799A JP 33770799 A JP33770799 A JP 33770799A JP 2001152216 A JP2001152216 A JP 2001152216A
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JP
Japan
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blast furnace
furnace
tio
rate
furnace bottom
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JP33770799A
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English (en)
Inventor
Satoru Wakabayashi
悟 若林
Kazuma Oshima
一馬 大島
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 減風、休風などのアクションをとることな
く、炉底の状態に応じて無駄無くチタンを投入すること
で、炉底損耗を防いで高炉の延命化を図ること。 【解決手段】 高炉の炉底部に設置した温度計の上昇速
度から伝熱計算により算出される、炉底煉瓦の浸食速度
1 (mm/日)が正の場合に、高炉に投入するTiO
2 量T(kg/pt)と前記浸食速度又は消失速度V1
の関係が、下記の数式2を満たすようにTiO2 を高炉
内に投入する。 0.008 r21 4/3+0.05r2 S<T<0.020 r21 4/3
+0.05r2 S 但し、r :炉床半径(m) S :出銑比(ton/m3 ・日) 【効果】 操業トラブルを引き起こすことなく、炉底煉
瓦の損耗を抑制し、高炉操業寿命を延長することができ
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、高炉炉底部や炉底
側壁部の煉瓦損耗が確認された場合、若しくは、炉底を
被覆する溶銑凝固層が消失しつつあることが確認された
場合に、これらの煉瓦損耗や溶銑凝固層の消失を抑制し
て炉底を保護し、高炉操業寿命の延長化を図るための高
炉操業方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、製鉄プロセスにおける大型反応容
器としての高炉は生産効率の向上を追求してきた結果、
次第に大型化の傾向をたどってきたが、それに伴い、
「吹き止め、巻き換え、火入れ」といった一連の改修費
用も大幅に増大しており、高炉操業寿命の延長を図るこ
とがより直接的なコストメリットにつながるようになっ
てきた。
【0003】ところで、高炉を吹き止めるタイミング
は、そのときの鉄鋼需要或いは景気等の社会的要因も考
慮して決定されるものの、基本的には高炉炉体の老朽化
の度合いによって判断される。この高炉炉体は常に高
温、高圧下の過酷な状態にさらされているが、特に羽口
より上の炉上部においては原料装入物による摩耗や熱応
力の発生が主な炉体老朽化の原因となり、一方、羽口よ
り下の炉下部においては高温の溶銑流による熱負荷が主
な老朽化の原因と考えられる。
【0004】ただ、近年は高炉の補修技術も向上してお
り、一定時間の休風をとることで、羽口部より上の部分
であれば炉体の補修は可能になってきている。しかし、
羽口より下に位置する高炉の炉下部では、湯溜まり部分
に溶銑・溶滓が蓄積されているので、その部分の補修は
困難を極め、現状の補修技術では一時的な休風の間に補
修を行うことは不可能であるといってよい。以上のこと
から、高炉の炉体寿命を決定するのは炉下部の寿命であ
るといっても過言ではない。
【0005】そこで、操業面の対策として考えられるの
は、羽口からTiOを吹き込むか、または、炉頂装入
物にTiO含有量の多い鉱石を混合して溶銑中のTi
濃度を上昇させ、炉底部にチタンベアー(TiNにTi
Cが固溶した物質であって、炉底或いは炉底側壁の煉瓦
の稼動面を覆う形で存在する)を生成させて、炉底煉瓦
を保護する操業を実施する方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炉底或
いは炉壁煉瓦の損耗を防止するためにTiOを炉内に
投入した場合には、TiOのコストがかかる上に、T
iOが過剰に投入された場合には、過剰のチタンベア
ーが炉床の溶銑流を阻害し、安定な出銃ができなくなっ
てトラブルとなるケースも考えられる。
【0007】例えば特開平7−207310号では、高
炉の炉底部に設置された温度計の出力値から炉底煉瓦の
残存厚みを算出し、この残存厚みの多寡によって、Ti
を装入するか、または減風、休風などのアクション
をとるかを決定する技術が開示されている。
【0008】しかしながら、実際には、生産量が必要な
場合には、高炉の出銑量を減らすような減風、休風など
のアクションをとることができないので、TiOの投
入アクションのみにより対策を完了させる必要がある。
【0009】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たものであり、現在稼働中の高炉に対して、減風、休風
などのアクションをとることなく、炉底の状態に応じて
無駄無くチタンを投入することで、炉底損耗を防いで高
炉の延命化を図ることができる高炉操業方法を提供する
ことを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の高炉操業方法は、高炉の炉底部に設置
した温度計の上昇速度から伝熱計算により算出される、
炉底煉瓦の浸食速度又は凝固層の消失速度Vが正の場
合に、高炉に投入するTiO量と前記浸食速度又は消
失速度Vの関係が、所定の数式を満たすようにTiO
を高炉内に投入することとしている。そして、このよ
うにすることで、減風、休風などのアクションをとるこ
となく、炉底の状態に応じて無駄無くチタンを投入する
ことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】発明者らは、上記課題を解決する
ために、先ず、炉底温度の上昇から伝熱計算により計算
される炉底煉瓦の浸食速度又は溶銑凝固層消失速度V
と、高炉の出銑比S(操業度)、高炉に投入すべき適正
なTiO量の関係は、以下の数式1にて整理すること
ができると考えた。
【0012】
【数1】γrS+αr β 但し、V:炉底煉瓦の浸食速度又は溶銑凝固層消失速
度(mm/日) r :炉床半径(m) S :出銑比(ton/m・日) α・β・γ:定数
【0013】すなわち、上記した数式1の第1項は、溶
銑中において、Tiは、溶銑の粘性を上昇させる効果が
あるが、その増粘効果はある一定量以上のTi濃度にお
いて現れ、そして、その必要なTiOの投入量は、高
炉の炉底面積と出銑比(操業度)の積によって決定され
ると考えられることから導き出した。
【0014】また、第2項については、炉底にチタンベ
アーを形成させるに必要なTiOの量は、炉底面積と
浸食速度(溶銑凝固層消失速度)の関数で表せると考え
られることから導き出した。この浸食速度に関しては、
浸食の形状が不定であるため、指数βが1〜2の間であ
ると推定できる。従って、本発明者らは、溶銑1トン当
たりのTiOの必要な高炉投入量はそれらの和で表さ
れ、γrS+αr βの形で表されると推定し
た。
【0015】そこで、本発明者らは、1860m、2
700m、5050mの高炉を用いて、TiO
投入量と炉底煉瓦の損耗(炉底凝固層の消失)速度との
関係を実績調査した。その結果を図1に示すが、本発明
者らの予想通り、溶銑1トン当たりの適正な高炉投入T
iO量は上記した数式1にて良く表され、定数はγが
0.11、βが4/3 、αは図1より幅をもって、
0.008〜0.020を与えるのが妥当であることが
判明した。なお、図1中の●印は炉底温度は低下した
が、出銑トラブル等によって減風せざるを得なかった場
合、○印は炉底温度が3日以内に低下し、減風しなくて
も良かった場合、▲印は炉底温度が3日以内に低下せ
ず、再度、TiOを投入した場合を示す。
【0016】本発明の高炉操業方法は上記した知見に基
いてなされたものであり、高炉の炉底部に設置した温度
計の上昇速度から伝熱計算により算出される、炉底煉瓦
の浸食速度又は凝固層の消失速度Vが正の場合に、高
炉に投入するTiO量Tと前記浸食速度又は消失速度
の関係が、下記の数式2を満たすようにTiO
高炉内に投入するものである。
【0017】
【数2】0.008 r 4/3+0.05rS<T<0.02
0r 4/3+0.05rS 但し、V:炉底煉瓦の浸食速度又は凝固層の消失速度
(mm/日) r :炉床半径(m) S :出銑比(ton/m・日) T :TiO装入原単位(kg/pt)
【0018】本発明の高炉操業方法において、高炉への
TiOの投入方法としては、高炉炉頂より原燃料とと
もに装入しても良いし、また、羽ロから熱風とともに吹
き込んでも良い。また、本発明の高炉操業方法において
は、炉底煉瓦の浸食速度又は溶銑凝固層の消失速度は、
設置した温度計の指示値により伝熱計算により算出する
が、計算の方法はどのような方法でも構わない。
【0019】上記した本発明の高炉操業方法を適用した
場合には、現在稼働中の高炉に対して、減風、休風など
のアクションを取ることなく、炉底の状態に応じて無駄
無く最適量のチタンを投入することができるので、操業
トラブルなく、炉底損耗を防いで高炉の延命化を図るこ
とができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の高炉操業方法の効果を確認す
るために行った実験結果について説明する。
【0021】(実施例1)炉容積4800m(炉床半
径7.3m)、出銑口を4本有する高炉において、出銑
比2.0にて操業中に、炉底側壁部に設置した温度計の
指示値が急激に上昇した。この時、温度計の指示値から
炉底凝固層における消失速度を一次元円筒系にて計算す
ると、1日当たり5mmであった。この場合、上記した
数式2にて計算されるTiO投入量Tは、溶銑1トン
当たり8.97〜14.44kgとなった。
【0022】そこで、TiO装入量を溶銑1トン当た
り12kgとして操業を実施したところ、2日後に炉内
温度が低下した。そして、TiO装入量を増加させた
期間中に出銑トラブル等はなく、操業状態は良好であっ
た。以上より、炉底煉瓦損耗の危機は去ったと判定され
た。
【0023】(実施例2)炉容積2700m(炉床半
径5.5m)、出銑口を3本有する高炉において、出銑
比1.9にて操業中に、炉底部に設置した温度計の指示
値が急激に上昇した。この時、温度計指示値から炉底凝
固層の消失速度を一次元円筒系にて計算すると、1日当
たり12mmであった。この場合、上記した数式2にて
計算されるTiO投入量Tは、溶銑1トン当たり9.
52〜19.49kgとなった。
【0024】そこで、TiO装入量を溶銑1トン当た
り15kgとして操業を実施したところ、1.5日後に
炉内温度が低下した。そして、TiO装入量を増加さ
せた期間中に出銑トラブル等はなく、操業状態は良好で
あった。以上より、炉底煉瓦損耗の危機は去ったと判定
された。
【0025】(比較例1)炉容積4800m(炉床径
14.6m)、出銑口を4本有する高炉において、出銑
比2.0にて操業中に、炉底部に設置した温度計の指示
値が急激に上昇した。この時、温度計指示値から炉底煉
瓦の損耗速度を二次元境界要素法(BEM)にて計算す
ると、1日当たり7mmであった。この場合、上記した
数式2にて計算されるTiO投入量は、溶銑1トン当
たり11.30〜19.60kgとなる。
【0026】しかしながら、その場合に適当なTiO
に富む鉱石がなかったため、投入量を溶銑1トン当たり
8kgとして操業を実施したところ、5日を経過しても
炉内温度が低下することはなかった。従って、その後、
TiOに富む鉱石を手配し、投入量を溶銑1トン当た
り15kgとして操業を実施したところ、2日後に炉内
温度が低下したので、その段階で炉底煉瓦損耗の危機は
去ったと判定された。
【0027】(比較例2)炉容積2700m(炉床半
径5.5m)、出銑口を3本有する高炉において、出銑
比2.0にて操業中に、炉底部に設置した温度計の指示
値が上昇した。この時、温度計指示値から炉底凝固層の
消失速度を二次元境界要素法(BEM)にて計算する
と、1日当たり3mmであった。この場合、上記した数
式2にて計算されるTiO投入量は、溶銑1トン当た
り4.08〜7.93kgとなった。
【0028】そこで、TiO投入量を溶銑1トン当た
り10kgとして操業を実施したところ、1日後に炉内
温度が低下したものの、やはり1日後にTiO投入量
を増加させたことが原因の出銑トラブルが発生し、4時
間の間、通常の80%の風量まで減風せざるを得なかっ
た。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高炉操業
方法は、高炉の炉底部に設置した温度計の上昇速度から
伝熱計算により算出される、炉底煉瓦の浸食速度又は凝
固層の消失速度Vが正の場合に、高炉に投入するTi
量Tと前記浸食速度又は消失速度Vの関係が、上
記数式2を満たすようにTiOを高炉内に投入するこ
とで、操業トラブルを引き起こすことなく、炉底煉瓦の
損耗を抑制し、高炉操業寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】1860m、2700m、5050m
高炉にて、TiO装入量と、炉底浸食速度との関係に
ついて実績検証を行った結果を示した図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉操業の寿命延長を図る操業方法であ
    って、高炉の炉底部に設置した温度計の上昇速度から伝
    熱計算により算出される、炉底煉瓦の浸食速度又は凝固
    層の消失速度Vが正の場合に、高炉に投入するTiO
    量Tと前記浸食速度又は消失速度Vの関係が、下記
    式を満たすようにTiOを高炉内に投入することを特
    徴とする高炉操業方法。 0.008 r 4/3+0.05rS<T<0.020r
    4/3+0.05rS 但し、V:炉底煉瓦の浸食速度又は凝固層の消失速度
    (mm/日) r :炉床半径(m) S :出銑比(ton/m・日) T :TiO装入原単位(kg/pt)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101283251B1 (ko) 2005-12-23 2013-07-11 재단법인 포항산업과학연구원 열전도성 및 냉각기능이 향상된 인터쿨러
CN110781566A (zh) * 2019-10-21 2020-02-11 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 一种炉缸凝铁层计算方法、系统、存储介质及电子终端

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