JP2005154876A

JP2005154876A - 高炉主樋の残銑滓レベル調整方法及び溶銑滓排除部材

Info

Publication number: JP2005154876A
Application number: JP2003398877A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Tsutsumi; 堤　　竜二; Nozomi Nishimura; 望西村; Hideyuki Kamano; 秀行鎌野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】高炉主樋で従来のような手間をかけずに、メタルラインのレベルを低下させる高炉主樋の残銑滓レベル調整方法及び溶銑滓排除部材を提供する。
【解決手段】高炉の出銑作業終了後に、高炉主樋４内に残留する溶銑滓である残銑滓の一部を排出し、高炉主樋内で残銑滓液面のレベルを低下させる方法を改良した。その内容は、前記残銑滓中に、該残銑滓の上方より、溶銑滓排除部材１８を降下させて浸漬し、その浸漬体積に見合った溶銑及び溶滓の量をそれぞれ溶銑樋５及び溶滓樋へ溢出させてから、該溶銑滓排除部材を上昇するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉主樋の残銑滓レベル調整方法及び溶銑滓排除部材に係わり、詳しくは、高炉からの出銑滓に使用される高炉主樋の耐用性を向上させるため、出銑停止期間に溜まった高炉主樋内の溶銑滓である残銑滓の一部を溶銑樋及び溶滓樋へ溢れさせて、高炉主樋の残銑滓の液面レベルを調整する技術に関する。

高炉内で溶製され、炉底に溜まった溶銑及び溶滓は、図５で平面的に示すように、出銑時に、高炉１の出銑口２から抜き出され、鋳床３の上に設けられた高炉主樋４を経由してそれぞれ溶銑樋５及び溶滓樋６へ流出される。そして、溶銑は、傾注樋７を経て、該傾注樋の下方に配置した混銑車（図示せず）に収容し、製鋼工場へ搬送され、溶滓は、ドライピット８等へ排出され、冷却される。その際、溶銑及び溶滓は、図４に縦断面で示すように、高炉主樋４内を流れる間に溶銑９と溶滓１０に比重で分離し、その後、比重の小さい溶滓１０は、高炉主樋４に設けられたスキンマー１１の上流側において滓はね部（溝）１２から前記溶滓樋６（図５参照）へ溢出される。一方、比重の大きい溶銑９は、スキンマー１１の下を潜って溶銑立ち上がり部（仕切り壁）１３から溶銑樋５へ流れ込む。

高炉主樋４の内壁は、溶銑滓が１５００℃程度の高温であるので、耐火物で形成されているが、出銑中に溶銑滓が高炉主樋４内を出銑口２側からスキンマー１１側へ流下して行くため、該耐火物は溶損や磨耗といった損耗を受ける。その内壁の耐火物は、一様に損耗していくのではなく、溶銑９と溶滓１０との界面に相当する位置（以下、メタルライン１４という）及び溶滓と大気との界面に相当する位置（以下、スラグライン１５という）において、特に激しい損耗を受けると言われている。

ところで、このような高炉主樋４の内壁耐火物の損耗は定期的に補修する必要があるが、上記した局部的な損耗がある場合には、前記メタルライン１４及びスラグライン１５以外の部位についてはまだ補修の必要がない。しかしながら、補修は、高炉主樋４の全体（内壁面及び底）で行っていたので、まだ使用可能な耐火物をも壊して廃棄していた。

そのため、従来から、メタルライン１４のレベル（樋底からの高さ）を時々変更するという対策が採られることがあった。それは、高炉主樋４の耐火物を補修して出銑に再利用し、該高炉主樋４に所定量の溶銑滓を流した時点でメタルライン１４のレベルを変更する技術である。具体的には、図４に示した溶銑立ち上がり部１３の高さを補修時に削って低くし、メタルライン１４を低下させる。これにより、損耗の激しい耐火物部位がより低い位置になるので、かかる補修を繰り返すと、高炉主樋４の内壁側面の損耗を受ける部位を、高さ方向に幅広く分散でき、高炉主樋４の耐用期間の延長が可能となるからである。

しかしながら、このメタルライン１４のレベル変更を行うには、補修時に図４に示した溶銑立ち上がり部１３の耐火物を削って、その高さを低くする必要がある。ところが、出銑が終了した後に高炉主樋４は、その内壁耐火物の冷却を避けるため、次回の出銑までの期間、溶銑滓を樋内に保持したままの状態にあるので、溶銑立ち上がり部１３の高さを下げる作業を行うのは、非常に困難である。そのため、メタルライン１４のレベルを変更したい時には、高炉主樋内に残留する溶銑滓である残銑滓を一且排出する所謂「残銑抜き」という作業を行う必要があった。

ここで、「残銑抜き」とは、図４に示すように、高炉主樋４に残銑抜き孔１６を開口して設け、溶銑滓を排出する作業である。この残銑抜き孔１６は、円筒状レンガで形成されてあり、通常は、該孔に不定形耐火物を充填して閉塞し、さらに高炉主樋４の外側から蓋（図示せず）をして該不定形耐火物を固定する構造である。残銑を抜く時には、この蓋を外して外部から削岩機等で孔内の不定形耐火物を掘削し、貫通させてから高炉主樋４内の溶銑滓を外部へ流出させる。この残銑抜きの作業は、該残銑抜き孔１６の掘削に長時間を要する。また、温度が低下している溶銑滓を残銑抜き孔１６から完全に流出させるには、内部で凝固して該残銑抜き孔１６を閉塞しようとする残銑滓を、ランス等を介した酸素ジェットで燃焼させながら昇温し、溶銑滓の流出を継続させるといった炉前作業が必要であり、溶銑滓の流出そのものにも時間がかかるという問題がある。そのため、残銑抜き作業を簡便に行うことを目的として、前記残銑抜き孔１６を形成する円筒状レンガに代え、羽ロノズルを設け、該ノズルに電気的加熱手段を備える構造とし、該ノズル内に充填する不定形耐火物の代わりに残銑を凝固させることで閉塞し、残銑抜きを行うときには、前記電気的加熱手段によりノズル内の凝固物を溶解して残銑抜きを行うという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−１５０３０７号公報

上記した高炉主樋内に溜まった溶銑滓を抜く作業は、長時間を要するばかりでなく、残銑抜き孔からの溶銑滓の円滑な流出を維持するにも、長時間の炉前作業が必要であるといった制約があった。前記特許文献１記載の技術を利用すれば、残銑抜き孔１６の開口作業はある程度時間短縮があるかもしれない。しかしながら、その技術を採用しても、溶銑滓の流出を円滑に維持する点については依然として改善されず、大型高炉における高炉主樋４内の数十〜百トンの残銑滓を流出させるのに、３０分〜１時間もの間、炉前作業者が専属で作業するという労力が必要であった。つまり、高炉主樋４のメタルライン１４のレベルを変更してその耐用期間を延長するには、そのレベル変更に残銑抜き作業という手間のかかる作業が必須であるという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑み、高炉主樋で従来のような手間をかけずに、メタルラインのレベルを低下させる高炉主樋の残銑滓レベル調整方法及び溶銑滓排除部材を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため、高炉主樋内の溶銑を全て排出させずに、溶銑立ち上がり部近傍でのレベルをある程度下げることに着眼して鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。

すなわち、本発明は、高炉の出銑作業終了後に、高炉主樋内に残留する溶銑滓である残銑滓の一部を排出し、高炉主樋内で残銑滓液面のレベルを低下させるに際して、前記残銑滓中に、該残銑滓の上方より、溶銑滓排除部材を降下させて浸漬し、その浸漬体積に見合った溶銑及び溶滓の量をそれぞれ溶銑樋及び溶滓樋へ溢出させてから、該溶銑滓排除部材を上昇することを特徴とする高炉主樋の残銑滓レベル調整方法である。

また、本発明は、高炉主樋内に残留する溶銑滓である残銑滓の上方に昇降自在に吊架され、該残銑滓中に浸漬自在な形状及び大きさに成形され、少なくとも残銑滓中に浸漬する部分の表面が耐火物で形成されてなることを特徴とする高炉主樋の溶銑滓排除部材である。

本発明によれば、従来の作業時間に比べて極めて短時間で、高炉主樋内の残銑滓液面のレベルが、溶銑立ち上がり部の高さ以下になるので、高炉主樋のメタルラインのレベルを任意の位置に、且つ効率良く調整できるようになる。また、高炉主樋内の溶銑滓を全て抜き出すことがないので、高炉主樋の耐火物温度を必要以上に低下させず、つまり熱的な損失を最小限に抑え、メタルラインを任意のレベルに調整できる。しかも、残銑抜きによる高炉主樋の冷却が防止できるので、樋そのものの温度変化を低減し、寿命延長にも効果がある。さらに、高炉主樋の溶銑立ち上がり部や滓はね部の補修のみならず、該高炉主樋の損耗を目視確認したり、上部の簡易補修といった作業が容易となる。

以下、図面を参照して、本発明の最良の実施形態を説明する。

まず、高炉主樋４の湯溜まり１７では、出銑終了後の溶銑９の表面位置は、図１（ａ）に示すように、溶銑立ち上がり部１３の高さと同等であり、溶滓１０の表面位置は滓はね部１２の溝底と同等の高さになっている。なお、前記スキンマー１１より上流側の溶銑滓の界面位置は、溶滓１０の重みにより、前記湯溜まり１７内の溶銑９の高さよりも低い位置となっている。

そこで、発明者は、後で詳細に述べる高炉主樋４の溶銑滓排除部材１８（以下、溶銑滓排除部材という）を開発し、該溶銑滓排除部材１８を、図１（ｂ）に示すように、高炉主樋４内の溶銑滓中へ浸漬させることにした。その結果、この溶銑滓排除部材１８が浸漬した分だけ、溶滓１０は滓はね部１２から溢れて溶滓樋６へ流出し（図５参照）、溶銑９は溶銑立ち上がり部１３から溢れて溶銑樋５へ流出する。そして、必要な量の溶銑滓の流出が完了してから、図１（ｃ）に示すように、溶銑滓排除部材１８を引き上げるようにする。

つまり、このような一連の操作を行えば、溶銑滓が流出した分だけ、湯溜まり１７の溶銑９の表面位置及びスキンマー１１より上流側での溶滓１０の位置は、それぞれの出銑終了後の位置よりも低下するので、この極めて簡単な操作することを要件にして、本発明に係る高炉主樋の残銑滓レベル調整方法を完成させたのである。

次に、この操作に用いる前記溶銑滓排除部材１８は、高炉主樋４内の溶銑滓に浸漬され、所定量の溶銑滓を溢れて流出させるだけの体積を有するものであれば如何なる物でも良い。
この場合、溶銑滓は高温であるため、この温度に耐え、且つ溶銑滓と化学反応を起こさない材料を用いるのが好ましい。

そこで、本発明では、浸漬作業の効率の観点より、図２に示すような構成にするのを最良とする。それは、溶銑９より比重の大きな鋼製基台１９の一面に、アンカー２０を介して不定形耐火物２１を貼り付けたものである。その浸漬させる部分の体積は、高炉主樋から流出させる溶銑や溶滓の量に相当する体積以上のものとしておく。耐火物の嵩比重は概ね２超え〜３程度であるため、溶滓の比重（約２程度）よりも大きいので、該溶銑滓排除部材１８を徐々に溶滓１０中に浸漬させるに従い、滓はね部１２から溶滓１０は溶滓樋６へ溢れて流出する。

また、好ましくは、該溶銑滓排除部材１８が自重で溶銑滓中へ浸漬すると一層好ましいので、図３に示すように、鋼製基台１９の部分を多くして、不定形耐火物２１を薄く貼り付ける構成にしても良い。溶銑９の比重は約６．５程度であるため、該耐火物２１のみで構成した該溶銑滓排除部材１８では溶銑９の上に浮く状態になるが、図３に示すように、鋼製基台１９で形成する部分を多くすれば、溶銑９内の任置の位置まで浸漬できるようになる。この場合、溶損を避けるために、残銑滓に浸漬する部分の表面は、耐火物としておくことが必要である。該耐火物としては、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系，Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ系，ＣａＯ−ＭｇＯ系等、１５００℃に耐えるものであれば、適宜使用できる。また、それは、不定形耐火物であれば、容易に施工ができるので、好ましい。さらに、本発明では、図２及び図３に示した溶銑滓排除部材１８の上部に、例えば金属製の錘り（図示せず）を別途固定し、その追加数で溶銑滓排除部材全体の重量を調整できるようにしても良い。溶銑滓中への浸漬を確実に担保できるからである。このように、本発明では、溶銑滓排除部材の重量及び形状は、高炉主樋の深さ、幅、長さ、断面形状等に応じて適宜決定すれば良い。

上記溶銑滓排除部材１８は、吊り手２２を使って、例えば鋳床クレーン（図示せず）等のクレーンで高炉主樋４の上方に吊架しておけば、その下降げで溶銑滓中へ浸漬できるが、クレーンを用いず、パワーショベルやバックホー等を利用しても良い。また、専用の溶銑滓排除部材浸漬装置を設けて、耐火物のみで製造した溶銑滓排除部材１８を高炉主樋４内へ押し付けるような構成としても、勿論何ら問題はない。

なお、上記説明では、高炉主樋４のメタルライン１４のレベル調整に、主として溶銑立ち上がり部１３近傍の湯溜まり１７の溶銑９の表面位置を低下させる例を挙げたが、本発明は、同時に滓はね部１２近傍の溶滓の位置をも低下させることができ、スラグライン１５及び滓はね部１２の補修にも有効であることは言うまでもない。

出銑口２を４個備えた内容積５０００ｍ³の高炉１の鋳床３に設けた高炉主樋４を用いて出銑作業を行った。それらの高炉主樋４は、それぞれ耐火物で内張りされており、通常、出銑終了時に溜まる溶滓表面の寸法は、長手方向が２２ｍ、幅０．９ｍであった。また、溶滓１０の液面レベルは、樋底から０．６５ｍであり、その下には溶銑９が樋底から０．３ｍの深さで存在している。このような高炉主樋４の１本に本発明に係る高炉主樋の残銑滓レベル調整方法を適用した。

その際、溶銑滓排除部材１８としては、図２に示した鋼製基台１９にアンカー２０を介して不定形耐火物２１を施工するタイプを採用した。そのサイズは、長さ１５ｍ×幅０．８ｍで、高さ０．２５ｍの鋼製基台１９に０．７ｍの高さで不定形耐火物２１を施工してある。該不定形耐火物２１には、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系を選択し、１５００℃の高温に耐えるものを使用した。

そして、出銑終了後に、この溶銑滓排除部材１８を前記高炉主樋４内に残留している溶滓９及び溶銑１０中に予め定めた深さだけ浸漬し、前記メタルライン１４及び前記スラグライン１５を低下させるために、該溶滓９及び溶銑１０の一部を排除した。なお、この排除作業を一回行うに当たっての所要時間は、１５〜２０分程度であった。これは、本発明を適用しなかった他の高炉主樋での前記残銑抜き作業に要する時間３０〜１時間に比べ、大幅な作業時間の短縮である。また、この排除作業は、同一高炉主樋に対して出銑終了毎に繰り返し行った。

その結果、本発明を適用した高炉主樋の補修回数が、適用しなかったものに比べて３０％以上減少した。つまり、高炉主樋の耐用性が約１．３倍にも向上し、耐火物原単位の大幅な削減が達成できた。

本発明に係る高炉主樋の残銑滓レベル調整方法を説明する縦断面図であり、それぞれ（ａ）は溶銑滓排除部材の溶銑滓への浸漬前、（ｂ）は浸漬時、（ｃ）は上昇させている状況を示す。本発明に係る高炉主樋の溶銑滓排除部材の一例を示す縦断面であり、（ａ）は長手方向、（ｂ）は正面である。本発明に係る高炉主樋の溶銑滓排除部材の別例を示す縦断面であり、（ａ）は長手方向、（ｂ）は正面である。高炉主樋及びスキンマーの縦断面を示す図である。出銑口を４箇所に備えた高炉から抜き出された溶銑及び溶滓を流す各種樋の配置状態を示す高炉鋳床の平面図である。

符号の説明

１高炉
２出銑口
３鋳床
４高炉主樋
５溶銑樋
６溶滓樋
７傾注樋
８ドライピット
９溶銑
１０溶滓
１１スキンマー
１２滓はね部
１３溶銑立ち上がり部
１４メタルライン
１５スラグライン
１６残銑抜き孔
１７湯溜まり
１８溶銑滓排除部材
１９鋼製基台
２０アンカー
２１不定形耐火物
２２吊り手
２３混銑車軌道

Claims

高炉の出銑作業終了後に、高炉主樋内に残留する溶銑滓である残銑滓の一部を排出し、高炉主樋内で該残銑滓液面のレベルを低下させるに際して、
前記残銑滓中に、該残銑滓の上方より、溶銑滓排除部材を降下させて浸漬し、その浸漬体積に見合った溶銑及び溶滓の量をそれぞれ溶銑樋及び溶滓樋へ溢出させてから、該溶銑滓排除部材を上昇することを特徴とする高炉主樋の残銑滓レベル調整方法。
高炉主樋内に残留する溶銑滓である残銑滓の上方に昇降自在に吊架され、該残銑滓中に浸漬自在な形状及び大きさに成形され、少なくとも残銑滓中に浸漬する部分の表面が耐火物で形成されてなることを特徴とする高炉主樋の溶銑滓排除部材。