JP2013036091A - 高炉用微粉炭吹込みランス - Google Patents

Abstract

【課題】変形許容範囲が拡大され、微粉炭を長期にわたって吹き込むことができる高炉用微粉炭吹込みランスを提案する。
【解決手段】高炉羽口の送風通路を通して微粉炭を炉内に吹き込むための吹込みランスを、高炉羽口１の送風通路Ｍ内に向けて角度をもって挿入されるランス本体３ａと、このランス本体３ａにつながる吹込み経路を備え、前記送風通路Ｍに沿う軸芯Ｌを有する先端開口部３ｂとで構成する。そして、先端開口部３ｂの突端に、該突端が、前記送風通路Ｍの壁面に指向する傾斜４を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱源の代替となる微粉炭を、羽口の送風経路を通して高炉内へ吹き込むのに好適な微粉炭吹込みランスに関するものである。

高炉操業においては、高炉の炉頂部から原料である鉄鉱石とコークスを装入する一方、高炉下部に設けられた羽口といわれる部分からは１２００℃にもなる熱風が吹き込まれる。

高炉内の羽口前では、熱風中の酸素とコークスとの反応により、一酸化炭素ガスが生成され、この一酸化炭素ガスが高炉内を上昇していき、この一酸化炭素がスと炉頂から降下してくる鉄鉱石との交流反応により還元・浸炭・溶融のプロセスが進行し、溶融したメタルが高炉炉内の底部へと溜まることになる。

また、最近では、コークスよりも安価で、かつ熱源の代替となる微粉炭の利用を図るべく、上記羽口部の送風経路に、吹込みランスを挿入、設置し、該吹込みランスを通して微粉炭を吹き込む高炉操業も行われるようになってきている。

吹込みランスを通して微粉炭を吹き込む高炉操業では、炉内の溶銑、スラグの成分調整と微粉炭の有効活用を図ることができることから、とくに有用な操業方法でるとされていた。しかし、該吹込みランスは、常時、高温に曝されるため熱変形を起こすのが不可避であり、これにより微粉炭が羽口の壁面に接触して摩耗が生じ、最悪の場合、羽口が破損するというトラブルを引き起こすことが懸念される。

そのため、変形量が大きい吹込みランスについては、操業途中で微粉炭の吹込みを停止する措置がとられているが、微粉炭の吹込みを停止した吹込みランスが高炉の周りの一部に集中した場合、高炉の周りにおける熱的な周バランスが崩れ、高炉操業を阻害する原因にもなる。

上記のような従来の不具合の改善を図った先行技術としては、吹込み用ランスのランス先端の開孔面の角度を、羽口軸心線に対して±３０°の範囲にある開先孔面を設けることにより、羽口からの送風を阻害することなしに粉体の安定吹込みを継続するようにした、例えば、特許文献１に開示の吹込み用ランスが知られている。

特開昭６２―７４０１０号公報

ところで、上記のような従来の吹込みランスにおいては、熱の影響により粉体の吹込み口の向きが変わるような変形を起こした場合に、吹込みにかかる微粉炭が羽口の壁面に接触するおそれもあり、微粉炭の吹込みを停止せざるを得ないという問題が依然として残されている。

そこで、本発明の目的は、多少の変形を来たすようなことがあっても微粉炭が羽口の壁面に早期のうちに接触して摩耗を引き起こすことのない、変形許容範囲の緩和された吹込みランスを提案するところにある。

本発明は、高炉羽口の送風通路内に配置され、炉内に向けて微粉炭を吹き込む吹込みランスであって、前記吹込みランスは、前記高炉羽口の送風通路内に向けて角度をもって挿入されるランス本体と、このランス本体につながる吹込み経路を備え、前記送風通路に沿う軸芯を有する先端開口部からなり、前記先端開口部の突端に、前記送風通路の壁面に指向する傾斜を設けたことを特徴とする高炉用微粉炭吹込みランスである。

上記の構成からなる高炉用微粉炭吹込みランスにおいては、
（１）前記傾斜を、前記先端開口部の軸芯に直交する直線を基準とした場合に、該基準とのなす角度にして、１０°以上、１５°以下とすること、
（２）上記角度として、より好ましくは、１２°±０．２とすること、
（３）前記吹込みランスを、前記突端の最突出部を間隔をおいて相互に背面合わせにした２本で一組になるダブルランスとすること、
が本発明の課題を解決するための具体的手段として好ましい。

本発明にかかる高炉用微粉炭吹込みランスによれば、吹込みランスを、高炉羽口の送風通路内に所望の角度でもって斜めに挿入されるランス本体と、このランス本体につながる吹込み経路を備え、送風通路に沿う軸芯を有する先端開口部とで構成し、該先端開口部の突端に、送風通路の壁面に向けて指向する傾斜を設けたため、先端開口部のうちの高炉羽口の壁面に最も近い側においては、吹込みにかかる微粉炭が高炉羽口の壁面に沿って噴出することになる。これにより、熱影響等で吹込みランスの噴出口の向きが多少変わるような変形が引き起こされても微粉炭が早期のうちに羽口の壁面に接触することがない。

また、本発明の高炉用微粉炭吹込みランスによれば、前記傾斜の角度を、前記先端開口部の軸芯に直交する直線を基準として、１０°以上、１５°以下、より好ましくは、１２°±０．２の範囲に設定したため、傾斜の最突出部側から噴出される微粉炭の吹き出し角度が大きくなり微粉炭の燃焼効率が改善される。

さらに、上記の構成からなる高炉用微粉炭吹込みランスによれば、先端開口部の突端における最突出部を間隔をおいて相互に背面合わせにした２本で一組になるダブルランスとしたことにより、微粉炭の効率的な吹込みが可能となる。

本発明に従う微粉炭吹込みランスをその平面について模式的に示した図である。 図１に示した吹込みランスの先端開口部を拡大して示した図である。 従来の吹込みランスによる微粉炭の吹込み状況を示した図である。 微粉炭の吹込み率の変化を比較して示した図である。

以下、図面を用いて本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明に従う微粉炭吹込みランスの実施の形態を高炉羽口に組み付けた状態で模式的に示した図（平面図）である。

図における符号１は、高炉の炉体下部に配置される羽口、２は、羽口１の後端部につながり、該羽口１を保持するブローパイプである。ブローパイプ２および羽口１は、高炉の周囲の複数箇所に設けられており、各送風通路Ｍを通して熱風を高炉内に吹き込むことができるようになっている。

また、符号３は、微粉炭吹込みランスである。この微粉炭吹込みランス３は、羽口１の軸芯１ａを挟んで左右に２本配置したダブルランスとして示してあり、高炉羽口の送風通路Ｍ内に向けて所望の角度をもって挿入されるランス本体３ａと、このランス本体３ａにつながる吹込み経路を備え、羽口１の送風通路Ｍに沿う軸芯Ｌを有する先端開口部３ｂから構成されている。

また、４は、吹込みランス３の先端開口部３ｂの突端に設けられた傾斜である。この傾斜４は、送風通路Ｍに指向する角度を有している。

上記の構成からなる吹込みランスにおいては、ランス本体３ａを通り抜けた微粉炭は先端開口部３ｂの突端（開口端）から、図２に示すような状態で吹き込まれる。すなわち、先端開口部３ｂの突端が送風経路Ｍの壁面に指向する傾斜を有するため、該先端開口部３ｂのうちの羽口１の壁面に最も近い側Ｐ_１においては、ランス本体３ａの先端開口部３ｂから直線状に噴出するため、羽口１の壁面に沿って微粉炭がほぼ平行に噴出する一方、最突出部が形成される切先側Ｐ_２においては、羽口１の反壁面側に向けて噴出角度が拡がるように噴出する。

このため、熱影響等によりランス自体に多少の変形を来たしたとしても、吹込みにかかる微粉炭が簡単に羽口１の壁面に簡単に接触することはなく、しかも、送風通路Ｍの中央部域では、該微粉炭は拡散される傾向にあるため、燃焼効率が改善される。

上記のような効果は、とくに、傾斜４によって形成された切先側Ｐ_２を相互に背面合わせにした２本で一組になるダブルランスとすることにより、より一層顕著となる。なお、先端開口部３ｂは、羽口１の送風通路Ｍに沿う軸芯Ｌを有するが、該軸芯Ｌが送風通路Ｍに沿うようになっていることで熱風の吹込みを阻害することなしに微粉炭の吹込みを可能としている。

傾斜４について、本発明では、先端開口部３ｂの軸芯Ｌに直交する直線Ｌ_１を基準として、その基準とのなす角度θを１０°以上、１５°以下、より好ましくは、１２°±０．２の範囲に設定することとしたが、傾斜端面４の角度θを１０°以上、１５°以下、より好ましくは、１２°±０．２の範囲に収めることにより、先端開口部３ｂからの微粉炭の噴出角度が最も安定し、羽口１の壁面への微粉炭の接触が避けられると共に、微粉炭の効率的な吹込みが可能となる。

本発明に従う吹込みランスは、熱変形によって微粉炭を吹き込むことが困難となるに至るまでの期間をより一層延長することができるため、微粉炭の吹込み停止となる吹込みランスの本数が減少し、吹込みランスの取替え本数も著しく減少させることができる。

また、高炉の周りにおける熱バランスも良好となり安定した高炉操業につながる。

傾斜端面の角度θ：１２°になる２０Ａ、Ｓｃｈ８０（ＪＩＳ Ｇ３４５９）の吹込みランスを図１に示すような配置にして吹込み量（９０ｋｇ/ｔ・溶銑、１２０ｋｇ/ｔ・溶銑）の条件で高炉内への微粉炭の吹込みを行い、微粉炭の吹込みが困難となるに至るまでの期間（吹込みランス自体の熱変形により微粉炭が羽口の壁面に接触して摩耗を引き起こすまでの期間）について調査した。

その結果、図３に示すようなフラットな先端面を有する吹込みランスを用いた微粉炭の吹込みにおいては吹込みランスの取替えに要するまでの期間が平均で１０７日であったのに対して、本発明に従う吹込みランスによる吹込みにおいては、平均で１９４日であって、吹込みランスの使用期間(寿命)を著しく延長できることが確認された。

また、これに伴い、年間に使用される吹き込みランスの使用本数も８０本程度削減された。

微粉炭の吹込み率（吹込み可能羽口／全羽口）に関しては、図４に示すような状況にあって本発明に従う吹込みランスを使用した場合（適合例）においては、従来の吹込みランスよる吹込み（比較例）に比べ、微粉炭の吹込み率が平均５％程度向上することが判明した。

本発明によれば、変形許容範囲が拡大され、微粉炭の吹込みを長期にわたって継続可能な高炉用微粉炭吹込みランスが提供できる。

１ 羽口
１ａ 軸芯
２ ブローパイプ
３ 微粉炭吹込みランス
３ａ ランス本体
３ｂ 先端開口部
４ 傾斜端面
Ｍ 送風通路

Claims (4)

1. 高炉羽口の送風通路内に配置され、炉内に向けて微粉炭を吹き込む吹込みランスであって、
   前記吹込みランスは、前記高炉羽口の送風通路内に向けて角度をもって挿入されるランス本体と、このランス本体につながる吹込み経路を備え、前記送風通路に沿う軸芯を有する先端開口部からなり、
   前記先端開口部の突端に、該突端が前記送風通路の壁面に指向する傾斜を設けたことを特徴とする高炉用微粉炭吹込みランス。
2. 前記傾斜は、前記先端開口部の軸芯に直交する直線を基準とした場合に、該基準とのなす角度が、１０°以上、１５°以下であることを特徴とする請求項１に記載した高炉用微粉炭吹込みランス。
3. 前記角度が、１２°±０．２であることを特徴とする請求項２に記載した高炉用微粉炭吹込みランス。
4. 前記吹込みランスが、前記突端の最突出部を間隔をおいて相互に背面合わせにした２本で一組になるダブルランスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載した高炉用微粉炭吹込みランス。

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