JP2004052038A

JP2004052038A - シャフト炉の炉下部内壁形成装置

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Publication number: JP2004052038A
Application number: JP2002210548A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Okuda; 奥田　隆昭
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】シャフト炉において、高温の炉内容物を支える朝顔部のセルフライニング角度を自在に調整可能な炉下部の内壁形成装置を提供する。
【解決手段】鉱石等の溶解に用いられる高炉やキューポラ等のシャフト炉の炉下部において、冷媒通路を有する可動金物を炉内側に可動自在に突き出すように周設し、高さ方向にも少なくとも１段設置したことを特徴とするシャフト炉の炉下部内壁形成装置。また上記金物に、該金物の炉内側への突き出し長さを遠隔操作で調整可能とする油圧シリンダーを連結すること、また油圧シリンダーに代えて、油圧ジャッキまたはねじ機構を設けて上記可動金物の炉内側への突き出し長さを調整可能にすることを特徴とするシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉱石等の溶解に用いられるシャフト炉の炉下部で炉内容物を保持する朝顔部の構造に係わり、特に操業条件に最適な朝顔角度を形成できる炉内壁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉等シャフト炉の朝顔部は、図６に示すように、内部耐火物層６とこれを冷却するステーブクーラー５で構成され、或いは図７に示すように、耐火物層に冷却盤ａを挿入した構成となっていて、高温の半溶融鉱石やガス化するコークスを保持する部分であり、軟化融着帯の根部を支えている部分である。朝顔部の炉壁内面は１４００〜１７００℃ものガス流や内容物との連続的なずり磨耗に曝され、耐火物層は稼動後２〜３年で損耗し、内容物によるセルフライニング層に置き換わるものと考えられている。従って、稼動前の炉壁内面の朝顔角度は判っているが、長期稼動中にどのように変化するか、その正確な朝顔角度は判らない状況にある。
【０００３】
一般的に、朝顔角度が緩いと内容物の荷下がりが不連続になるし、朝顔角度が立ちすぎても荷下がりが不連続になって操業が不安定になる。このような原因を除くために、そのときの操業条件に適した角度があることがモデル実験からも知られている。ところが実際の操業においては、生産量の変更、原料銘柄の変更、微粉炭吹き込み量の変更等、さまざまな変動要素のもとでも計画通りの生産を求められている。このため、操業技術者はそのときの操業条件に適した軟化融着帯の形成を目指して炉頂部での原料装入分布を工夫し、あるいは送風の温度や量を僅かに変える等の工夫をしてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の操業経験の蓄積と活用により、計画操業は概ね達成されるようになってきたが、朝顔部の炉壁耐火物層が大きく損耗してしまった場合には、内容物によるセルフライニング層を適切に形成することは極めて困難であり、長期にわたる炉況不調が継続することがある。
特に近年、微粉炭を羽口から吹き込むことで、炉頂から装入するコークス量を減らす操業が一般化してきており、羽口先ガス温度がさらに上昇し、朝顔部のガス温度がさらに上昇すると共に内容物に占める鉱石の割合が高まるため、炉壁耐火物層の損耗をさらに助長する傾向にある。特に、高生産を続けていくうちに羽口煉瓦まで損耗してしまうことがあり、この場合には内容物によるセルフライニング層を適切に形成することはさらに困難となる。
【０００５】
本発明はこれらの操業困難性を解消するために、高温の炉内容物を支える朝顔部のセルフライニング角度を自在に調整できるシャフト炉下部の内壁形成装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のシャフト炉下部の内壁形成装置は、冷媒通路を有する金物を炉内側に可動自在に突き出す様に周設し、高さ方向にも少なくとも１段設置したことを特徴とするものである。
本発明は図７に示すような従来の冷却盤ａに類似して見えるが、冷却盤ａは炉壁耐火物を冷却することが目的であって、鉄皮に固定支持されているのに対し、本発明のシャフト炉下部の内壁形成装置は、炉壁耐火物の損耗後に内容物よるセルフライニング形状を人為的に制御することを目的とする点で、全く発想が異なっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明に従ったシャフト炉下部の内壁形成装置の一例（縦断面図）を示す。図２は、図１の平面図を示す。図３は、上段の可動金物を突き出して朝顔部のセルフライニング角度を立てた場合を示す。
図４は、下段の可動金物を突き出してセルフライニング角度を緩めた場合を示す。図５は、図３のＡ−Ａ矢視図を示す。図６は、従来の構造例でステーブクーラーの場合を示す。図７は、従来の構造例で冷却盤の場合を示す。
【０００９】
図１及び図２において、（１）は冷媒通路を有する可動金物であり、その後端部で油圧シリンダー（２）にピン結合され、油圧シリンダー（２）はフランジ　　（３）を介して鉄皮（４）に固定されている。
可動金物（１）はステーブクーラー（５）間に形成された開口部（１６）に乗せ掛け支持されていて、油圧シリンダー（２）の伸縮によって炉内側への突き出し長さを変えることができる。ステーブクーラー（５）への開口状況を図５に示す。
【００１０】
朝顔部の炉壁に耐火物層（６）がある稼働初期には、可動金物（１）の先端はステーブクーラー（５）の開口部の内部にある。炉壁耐火物層が損耗してしまった後に、炉内容物によるセルフライニング層（７）の形成を最適に制御するために、可動金物（１）の炉内側への突き出し長さを調整する。炉壁耐火物層が損耗していく過程において、内壁の形状と炉況の関係を把握しておくことは、突き出し長さを選択する上で有力な情報を与えるものである。
【００１１】
複数個の可動金物（１）が炉の全周に亘って同じ高さに周設される。その方位は羽口の直上と羽口の間が好ましい。また、１段または複数段の可動金物（１）が朝顔部の高さ方向に亘って設置される。例えば図３に示すように、可動金物　　（１）が上段、中段、下段の３段あれば、有効な効果を発揮できる。同じ高さの可動金物は全てほぼ同じ突き出し長さにするための同調制御機能を具備しており、中央制御室からの遠隔操作により操業中でも動かすことができる。
【００１２】
場合によっては、ある方位の可動金物だけを選択的に動かすことも可能である。例えば出銑口の方位にある可動金物だけを他と異なる突き出し長さにすることができる。
また、可動金物を炉内に向かって僅かに下向きに傾斜をつけて突き出すことで、突き出し時の抵抗を低減すると共に、引き込み時の炉内容物の噛み込みを防止できる。
勿論、ステーブクーラーのない冷却盤式の高炉においても、鉄皮に保持金物を追加することで、該可動金物を設置することが可能である。
【００１３】
次に、油圧シリンダーの代わりに油圧ジャッキまたはねじ機構により、可動金物の炉内側への突き出し長さを現場で変更することも可能である。この場合は休風中の作業となり、送風支管と鉄皮間の狭い空間での作業を余儀なくされるが、設備費の面では経済的な仕様である。
可動金物（１）は銅または銅合金製とし、その内部に冷媒通路（８）を有している。冷媒は通常、軟水でよく、その通路はパイプを鋳込むか、鋳抜き、あるいはドリル加工と栓溶接等により形成することができる。
【００１４】
ここで注意すべきは冷媒通路（８）の位置である。炉内に突き出している可動金物（１）の先端部は高温となるが、ここに冷媒通路を設けると、可動金物（１）先端部の摩耗が進行した場合に漏水を起こす懸念がある。冷媒通路（８）の位置は炉内の突き出し部には置かず、やや奥まった位置とし、銅または銅合金の高熱伝導性を利用して冷却効果を及ぼすことが望ましい。
【００１５】
可動金物（１）の先端上部に硬化肉盛り（９）を施し、高温原料の降下に対する耐摩耗性を向上させている。突き出し部上面には通常、堆積原料によるセルフライニング層（７）が形成されるが、先端部は摩耗に曝されるため硬化肉盛りは特に有効である。勿論、セラミックライナーを敷設したり、超高合金片の埋め込みも有効である。
【００１６】
また、可動金物（１）の炉内突き出し長さを炉外で検知する位置検知計（１３）を、シリンダー（２）を固定するフランジ（３）に装備することにより、現場で突き出し長さを読み取ることができるし、また中央計器室に炉内突き出し長さの信号を伝達してこれを表示したり、制御信号として利用することができる。
【００１７】
可動金物（１）の突き出し部表面には、レジン系及び／又は珪酸塩系バインダーを含む不定形耐火物（１０）を施工して、不要な奪熱を防止する。
また、可動金物（１）の突き出し部下面に不定形耐火物（１０）の流出口（１１）を設け、該流出口（１１）から可動金物（１）の突き出し部の下方に不定形耐火物層（１２）を圧入等の手段で形成し、さらに不定形耐火物層（１２）の表面にはセルフライニング層（７）が形成されることで、当該部が羽口部からの高温ガスに直接曝されることを防止する。
【００１８】
次に、可動金物（１）の先端内部に温度センサー（１４）を設けることにより、先端部の損耗管理と炉内容物の降下管理に活用できる。温度センサー（１４）の表示値は先端部の損耗と共に上昇傾向を続け、限界値に達すると冷媒通路（８）の近傍まで損耗が進行したことを意味するので、漏水に至る前に可動金物（１）を交換できる。
また温度センサー（１４）の表示値は、適度な周期で小さく変動していれば順調な炉内容物の降下を意味している。温度センサー（１４）の表示値が長期に亘って変動しなかったり、突然大きく変動するのは、炉内容物の降下が断続的になっている場合であり、可動金物（１）の突き出し長さを微調整して望ましい状態にすべきである。この温度センサー（１４）の表示値は中央計器室に表示される。
【００１９】
なお、漏水検知にあたっては、羽口等の漏水検知に利用されている、給水量と排水量の差を検知する方法や、ステーブクーラーの配管破損検知利用されている、冷却水配管に侵入したガスを検知する方法等も応用して採用できる。
【００２０】
図５は本発明の内壁形成装置の可動金物（１）を装入する開口部（１６）の配置を示す図であり、１つの開口部（１６）は隣接するステーブクーラー（５）を跨がって開口部（１６）を形成している。そして２つ目の開口部（１６）は、図のＢ−Ｂ方向から見たときに可動金物（１）が連設されるようにステーブクーラー（５）の中央部に設けている。また羽口（１５）の上部には、可動金物（１）が炉体の周方向に連設されるように配置している。
図５には可動金物（１）をを装入する開口部（１６）の１例を示したが、可動金物（１）を極力周方向に連なるように配置できれば、本発明の効果を更に発揮することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明した本発明のシャフト炉下部の内壁形成装置によれば、以下のような優れた効果が得られる。
（１）上段の可動金物を突き出すことで、朝顔部のセルフライニング角度を立てることができる（図３参照）。また下段の可動金物を突き出すことで、朝顔部のセルフライニング角度を緩めることができる（図４参照）。これらの操作により、その時の操業条件の変化に応じて長期に亘って安定操業を維持することが可能になる。
（２）計器室からの遠隔操作が可能であり、操業中でも朝顔角度を自在に調整できる。また現場作業により、休風中に朝顔角度を自在に調整できる。
（３）可動金物をステーブクーラーの一部に開口を設けて貫通させることで、その上に堆積する炉内容物を安定して支持できる。
（４）可動金物を銅または銅合金製にすることにより、長期に亘って機能を維持できる。
（５）可動金物の冷媒通路を炉内側への突き出し部に設けず、離れた位置に設置することにより、漏水の危険性を皆無にできる。
【００２２】
（６）可動金物の炉内突き出し部上面への硬化肉盛り、セラミックライナー、あるいは超硬合金の埋め込み等を施すことにより、耐摩耗性が向上し、長期に亘って機能を維持できる。
（７）可動金物の炉内突き出し長さを炉外で検知できるため、現場での調整や遠隔操作の制御、表示信号として利用できる。
（８）可動金物の炉内突き出し部表面にレジン系及び／又は珪酸塩系バインダーを含む不定形耐火物を施すことにより、不要な奪熱を防止できる。
（９）可動金物の下面に不定形耐火物の流出口を設けることにより、可動金物の突き出し部の下方に不定形耐火物層を形成することができ、当該部が羽口部からの高温ガスに直接曝されるのを防止できる。
（１０）適正な朝顔角度を長期に維持できるため、羽口煉瓦の損耗防止や、羽口上面に高温の炉内容物の直接落下を防止でき、羽口の大幅な寿命延長が可能となる。
【００２３】
（１１）可動金物を炉外から交換可能に構成するため、先端部の損耗や溶損の場合も交換できる。
（１２）可動金物の先端内部に温度センサーを設けることにより、先端部の損耗管理と炉内容物の降下管理に活用でき、また可動金物の交換時期を設定でき、可動金物の突き出し長さを微調整するための判断情報としても活用できる。
更に、温度センサーの表示値を計器室に表示することにより、可動金物の突き出し長さの微調整も計器室から遠隔操作で行うことができる。
（１３）重要な生産手段であるシャフト炉の安定操業を炉代に亘って計画通りに行えると共に、炉寿命の延長による設備コストの抑制など多大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシャフト炉下部の炉内壁形成装置の一例を示す縦断面図。
【図２】図１の平面図である。
【図３】上段の可動金物を突き出して朝顔部のセルフライニング角度を立てた状況を示す縦断面図。
【図４】下段の可動金物を突き出して朝顔部のセルフライニング角度を緩めた状況を示す縦断面図。
【図５】図３のＡ−Ａ矢視図。
【図６】従来のステーブクーラーの構造例を示す縦断面図。
【図７】従来の冷却盤の構造例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１：可動金物
２：油圧シリンダー
３：フランジ
４：鉄皮
５：ステーブクーラー
６：耐火物層
７：炉内容物によるセルフライニング層
８：冷媒通路
９：硬化肉盛り
１０：レジン系バインダーを含む不定形耐火物
１１：定形耐火物の流出口
１２：圧入された定形耐火物の堆積
１３：位置検出計
１４：温度センサー
１５：羽口
１６：開口部

Claims

鉱石等の溶解に用いられる高炉やキューポラ等のシャフト炉の炉下部において、冷媒通路を有する可動金物を炉内側に可動自在に突き出すように周設し、かつ該金物を高さ方向にも少なくとも１段設置したことを特徴とするシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記可動金物に、該金物の炉内側への突き出し長さを遠隔操作で調整可能とする油圧シリンダーを連結することを特徴とする請求項１記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記油圧シリンダーに代えて、油圧ジャッキまたはねじ機構を設けて上記可動金物の炉内側への突き出し長さを調整可能にすることを特徴とする請求項２記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記可動金物を、ステーブクーラーの一部に設けた開口に貫通させて支持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記可動金物が銅または銅合金製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記可動金物の冷媒通路を炉内側から離れた位置に設置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記可動金物の炉内突き出し部上面に、硬化肉盛り、セラミックライナー、あるいは超硬合金を埋め込みのいずれか１種を施すことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記可動金物の炉内突き出し長さを検知する位置検知計を炉外殻に装備したことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記可動金物の炉内突き出し部表面に、レジン系バインダーまたは珪酸塩系バインダーの少なくとも１種を含む不定形耐火物を施したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシャフトの炉下部内壁形成装置。
上記可動金物の下面に不定形耐火物の流出口を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。
上記可動金物の内部に温度センサーを設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシャフト炉の炉下部内壁形成装置。