JP2006233313A - 高炉の補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗検出のための装置を羽口内部に設置することなく、従来の羽口を用いたまま高炉羽口の摩耗状態を把握して適切な時期に羽口交換を可能とする、高炉の補修方法を提供すること。
【解決手段】高炉の休風時に羽口内壁の摩耗状態を観察し、摩耗の程度に応じて羽口を交換することを特徴とする高炉の補修方法を用いる。羽口内壁の摩耗状態の観察を、耐熱保護を施したカメラを用いて行なうことが望ましい。また、微粉炭および／または廃プラスチックの吹込みを羽口１本あたり８００ｋｇ／ｈ以上行なう操業の際に羽口内壁の摩耗状態を観察することが望ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、損傷した高炉羽口を交換する高炉の補修方法に関する。

高炉の炉床部には、炉内に熱風を吹込むための銅製の羽口が放射状に設置されている。炉内の羽口先部分は２０００℃以上の高温であり、羽口は内部から水冷され保護されているが、溶銑にさらされ摩耗が発生するため、定期的に交換して使用している。しかし、操業条件によっては予想外に早く羽口が摩耗して水漏れが発生する場合がある。水漏れが発生すると操業を停止して羽口を交換する必要があり、生産量が減少するだけでなく、熱損失も非常に大きい。

したがって水漏れが発生する前に羽口の交換を行なうことが望ましく、光ファイバーや光検出器を用いて高炉羽口の炉内側先端部の摩耗状態を検知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。摩耗状態を操業中も検知できるので、摩耗が進行して水漏れが発生する前に羽口の交換を行なうことが可能である。
特開平５−２５５２０号公報

しかし、特許文献１等に記載のような技術を用いてすべての羽口の炉内側先端部の摩耗状態をモニターすることは、監視システムの構築が必要であり、また光ファイバー等を内蔵した羽口を毎回設置する必要があるため、コスト高となる欠点がある。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、摩耗検出のための装置を羽口内部に設置することなく、従来の羽口を用いたまま高炉羽口の摩耗状態を把握して適切な時期に羽口交換を可能とする、高炉の補修方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）高炉の休風時に羽口内壁の摩耗状態を観察し、摩耗の程度に応じて羽口を交換することを特徴とする高炉の補修方法。
（２）高炉の休風時に耐熱保護を施したカメラを用いて羽口内壁の摩耗状態を画像として観察し、該画像中に摩耗の発生を示す暗部が観察された場合に羽口を交換することを特徴とする高炉の補修方法。
（３）微粉炭および／または廃プラスチックの吹込みを羽口１本あたり８００ｋｇ／ｈ以上行なう操業の際に羽口内壁の摩耗状態を観察することを特徴とする（１）または（２）に記載の高炉の補修方法。

本発明によれば、高炉の羽口が摩耗して損傷し水漏れが発生する前に羽口を交換できるので、操業トラブルの発生を防止して操業を安定して行なうことができる。このため製銑コストを低減できる。

高炉の羽口の摩耗の程度は操業経験からある程度は予測可能であり、通常水漏れの発生しない使用期間を余裕を持って設定し、例えば１年に１回の羽口の定期交換を行なえば、水漏れの発生は防止可能である。しかし、予想外に早く水漏れが発生する場合があり、本発明者等が高炉の羽口の摩耗が特に激しくなる場合について検討したところ、通常の溶銑による羽口の炉内側先端部の磨耗以外の、羽口のガス送風部分である炉内側先端部内壁の摩耗の影響が大きいことが判明した。このような羽口内壁の摩耗は、微粉炭や廃プラスチックを羽口部分から吹込むことの影響が大きいと考えられる。羽口内壁の摩耗について、図１を用いて説明する。

図１は高炉の羽口部分の縦断面の概略図であり、微粉炭吹込み操業を行なうために微粉炭の吹込みランスが取付けられている場合の一例である。図１において、紙面に向かって右側が炉内側であり、１は高炉鉄皮、２は炉内耐火物、３は外羽口受金物、４は中羽口受金物、６は羽口である。通常溶銑等により摩耗されるのは羽口の先端部分６ａである。羽口に接続されているブローパイプ５には、吹込みランス７が挿入されている。吹込みランス７の先端７ａをブローパイプ５のガス流路に突出させて、吹込みランス７より微粉炭８が炉内に吹込まれる。羽口６の内壁６ｂは微粉炭８により削られて摩耗が発生する。吹込みランス７は複数本設置される場合もあり、吹込みランス７の数、取り付け角度、吹込みランスの先端７ａ部の位置、吹込み量により内壁６ｂの摩耗の程度が変動する。例えば吹込みランスの先端７ａ部の位置が羽口の手前部分（炉外側）に位置するほど、羽口内壁の摩耗が激しくなる。

したがって、羽口内壁の摩耗状態を把握することが重要であると考えられるが、操業中に羽口内壁の広い範囲について摩耗状態を検知することは困難である。そこで、基本的には定期的に羽口を交換するが、高炉の休風時に羽口内壁の摩耗状態を観察して摩耗の程度の著しい場合には定期交換の前であってもこれを交換することが現実的に最も良い対応と考えられる。すなわち、高炉の休風時に羽口内壁の摩耗状態を観察し、摩耗の程度に応じて羽口を交換することを特徴とする高炉の補修方法を用いることである。

次に、高炉の休風時に羽口内壁の摩耗状態を観察する方法について検討した。従来技術として羽口を取り外して目視により摩耗状況を観察する方法があるが、取り外し作業の手間を考えると望ましい方法ではない。そこで羽口を設置したまま内壁を観察するために、カメラを用いて直接観察を行なうことを考え、また適当な器具を用いて高温に対する対策を行なった、耐熱保護を施したカメラを用いることで、羽口内壁の直接観察が可能であることを見出した。

高炉休風時であっても羽口部分の温度は１０００℃程度あり、光ファイバーを用いたＣＣＤカメラ等の小型カメラをブローパイプから直接装入した場合、高温のためカメラが機能せず測定不可能である。高温対策としては、例えば図２に示すように、金属製の保護筒を用いることができる。図２は保護筒の一実施形態であり、長さ方向での断面の概略図である。金属製の保護筒１２の内部にカメラ１５と熱電対１６とを挿入し、保護筒先端にカメラ観察用の穴部１７を設け、保護筒内部にガス導入管１２ｂより冷却用ガスを吹込みながら羽口部分に挿入することでカメラ１５が高温に加熱されることを防止する。カメラ挿入部分側の保護筒の端部は閉塞することが望ましく、保護筒先端部の耐熱性を向上させるために、例えばステンレス等の鋼板を加工して作製したキャップ１８を溶接部１９で溶接して取り付けた構造とすることもできる。保護筒先端のキャップ１８部分に直径約１４mm程度のカメラ観察用穴部１７を設け、温度確認用熱電対１６の温度測定部分をカメラ１５のレンズ前に配する構造とする。保護筒内部が８０℃以下程度であれば、保護筒を回転させて羽口内壁を観察し、保護筒内部が８０℃に到達した時点で、直ちにカメラを炉外に引き出すことで、高温の羽口内壁部分を直接観察することが可能である。また、羽口部分の所定の位置での保護筒１２の回転を容易にするために、保護筒が円形の補助板１３ａを有することが望ましい。

図３に本発明に用いるのに好適な羽口内壁観察装置の一例を示す。図３に示す羽口内壁観察装置１１は保護筒１２と、保護筒１２を内部に挿入して高炉羽口部の所定位置に設置可能とするための補助パイプ１３からなり、保護筒１２の炉内側先端部分１２ａの内部にはカメラが設置され、保護筒１２の炉外側部分にはガス導入管１２ｂが設置されている。補助パイプ１３は、その長さ方向に垂直な板面を有する補助パイプ１３の途中に設置された補助板１３ａを有し、ブローパイプ５の内径よりやや小さい径を有する円盤状の補助板１３ａの中央部分に補助パイプ１３を貫通させて設置されている。補助パイプ１３で保護筒１２を支えることでブローパイプ５内の所定位置に保護筒１２を保持可能としている。これにより保護筒の回転を安定してすばやく行なうことが可能である。羽口部分にランス等が存在して保護筒１２を羽口内中心部からずれた位置に設置したい場合には、補助パイプ１３が補助板１３ａを貫通する位置を適宜変更することで羽口内部の中心からずれた位置にカメラを設置することができる。ブローパイプの内径は１２０ｍｍ程度であり、例えば保護筒は内径１０〜１５ｍｍ、補助パイプは内径２０〜３０ｍｍ程度とすることができる。保護筒にはステンレスパイプ等の金属パイプを用いればよいが、軽量化の点ではアルミパイプを用いることが望ましく、キャップ部を形成してキャップ部のみステンレスを用いることもできる。保護管内のカメラ部分付近に熱電対等を設置して、カメラ部分が所定温度以上になった場合保護管ごとカメラを炉外に引き出して、カメラの破損を防止することが望ましい。

カメラとしてＣＣＤカメラ等を用いた場合、摩耗部分を明確な画像として観察することは困難である場合もあるが、摩耗の発生は画像に暗部が形成されることで判定可能である。したがって、高炉の休風時に耐熱保護を施したカメラを用いて羽口内壁の摩耗状態を画像として観察し、画像中に摩耗の発生を示す暗部が観察された場合に羽口を交換すればよい。

上記のようにカメラを羽口内部に挿入して摩耗状態を観察する方法を用いれば、羽口自体に特別な装置を設置することなく摩耗状態が観察できるので、高精度かつ低コストで摩耗状態の直接観察が可能である。

以上のように羽口内壁の摩耗状態の観察を行なう本発明は、微粉炭や廃棄プラスチックを羽口から大量に高炉内に吹込む操業を行なう際や、微粉炭や廃棄プラスチックの吹込み条件を変化させるような、羽口内壁の摩耗に影響の大きい操業形態の際に用いると、特に効果的である。例えば、羽口１本あたり８００ｋｇ／ｈ以上の微粉炭吹込みを行なう高炉操業を行なう際には、本発明方法を用いて年に２〜３回の高炉の休風のたびに羽口内壁の摩耗状態を観察することで、通常以上の程度の摩耗が発生している羽口について羽口の交換を行なうことで、羽口からの水漏れを防止して安定した操業を継続して行なうことができる。

図３を用いて本発明の一実施形態を説明する。羽口の摩耗状態を観察するには、高炉の休風時にブローパイプ５内に補助パイプ１３を挿入し、続いて保護筒１２にガス導入管１２ｂから空気または窒素ガスを吹込んで、ガス吹込みを行ないながら保護筒１２を補助パイプ１３内に挿入し、保護筒１２の先端部を羽口部分まで到達させる。保護筒１２の先端部にはカメラが挿入されており、保護筒１２を回転させて保護筒１２の先端部１２ａに形成された穴部１７から羽口内壁の摩耗状態を観察する。摩耗状態を観察後は速やかにカメラを保護筒１２と共に炉外に取り出す。全ての羽口について内壁の摩耗状態を観察し、所定以上の摩耗が検出された羽口の交換を行なう。以上の操作により水漏れが発生する前に羽口の交換を行なうことができる。

図２に示すものと同様の羽口内壁観察装置を用いて高炉の羽口内壁の摩耗状態を観察した。高炉の休風１時間後に先端部にＳＵＳ３０４製のキャップを溶接した長さ３．５ｍ、内径１３ｍｍのアルミ製の保護筒１２にガス導入管１２ｂから窒素ガスを吹込んで、ガス吹込みを行ないながら保護筒１２をブローパイプ５内に挿入し、保護筒１２の先端部を羽口先端部に設置した。カメラ表面の温度を確認しながら、保護筒１２を回転させて穴部１７より羽口内壁の円周方向の表面状態を観察した。観察時間は約７分程度であり、摩耗状態を観察後は速やかに保護筒１２を炉外に取り出した。４０本の羽口につき、上記の観察を行なったところ、２本について摩耗部分が検出されたため、羽口を取り出して内壁部分の摩耗を確認後、新しい羽口と交換した。操業再開後も水漏れは発生することなく、次の休風まで安定した操業を行なうことができた。

高炉の羽口部分の縦断面の概略図。 保護筒の一実施形態の概略図。 本発明の一実施形態を示す高炉の羽口部分の縦断面の概略図。

符号の説明

１ 高炉鉄皮
２ 炉内耐火物
３ 外羽口受金物
４ 中羽口受金物
５ ブローパイプ
６ 羽口
６ａ 羽口の先端部分
６ｂ 羽口の内壁
７ 吹込みランス
７ａ 先端
８ 微粉炭
１１ 羽口内壁観察装置
１２ 保護筒
１２ａ 保護筒の炉内側先端部分
１２ｂ ガス導入管
１３ 補助パイプ
１３ａ 補助板
１５ カメラ
１６ 熱電対
１７ 穴部
１８ キャップ
１９ 溶接部

Claims (3)

1. 高炉の休風時に羽口内壁の摩耗状態を観察し、摩耗の程度に応じて羽口を交換することを特徴とする高炉の補修方法。
2. 高炉の休風時に耐熱保護を施したカメラを用いて羽口内壁の摩耗状態を画像として観察し、該画像中に摩耗の発生を示す暗部が観察された場合に羽口を交換することを特徴とする高炉の補修方法。
3. 微粉炭および／または廃プラスチックの吹込みを羽口１本あたり８００ｋｇ／ｈ以上行なう操業の際に羽口内壁の摩耗状態を観察することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高炉の補修方法。

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