JP2015025153A - Tuyere portion structure of blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高炉内に高温空気を吹き込む羽口を高炉外周の鉄皮に固定する羽口部構造に関するものである。 The present invention relates to a tuyere structure for fixing a tuyere that blows high-temperature air into a blast furnace to an iron skin on the outer periphery of the blast furnace.
一般に高炉の羽口部構造は、図3に示すように、炉内に高温空気を送り込む羽口1、その羽口1に連結されて高温空気の流路となるブローパイプ2、羽口1を冷却するための冷却函3、その冷却函3を高炉外周の鉄皮5に固定するための保持金具4、冷却函3の周囲に配設される羽口煉瓦6、鉄皮5の内側に配設されて炉体を冷却するためのステーブ7で構成される。
Generally, the tuyere structure of a blast furnace includes a
ステーブ7は、図4に示すように、冷却パイプ8が複数本配置され、冷却水配管9を経由してステーブ7の内部に冷却水が供給されることによってステーブ7が冷却される。なお、図4は羽口周辺のステーブの例を示す断面図であるが、その他の部位に配設されるステーブも同様に冷却水によって冷却される。こうして高炉内側からの熱伝導をステーブ7が遮断することによって、高炉外周の鉄皮5が保護される。
As shown in FIG. 4, the
一方で、溶銑や溶滓を貯留する高炉床部の炉底には炉底煉瓦(図示せず)が配設され、その炉底煉瓦の上部の炉床壁部には、図3に示すように、炉床壁煉瓦10が配設される。これらの炉底煉瓦および炉床壁煉瓦10は、過酷な使用環境に耐えられるカーボン煉瓦が広く用いられている。
上記した羽口煉瓦6は、炉床壁煉瓦10上に配設され、羽口煉瓦6の下面が炉床壁煉瓦10の上面に当接して支持される。羽口煉瓦6に囲まれた冷却函3は、保持金具4を介して鉄皮5に固定されており、その鉄皮5はステーブ7によって冷却されているので、熱膨張が低く抑えられ、冷却函3や保持金具4の位置はほとんど変化しない。
On the other hand, a hearth brick (not shown) is disposed on the bottom of the blast furnace floor where hot metal or hot metal is stored, and the hearth wall on the top of the hearth brick is shown in FIG. In addition, a
The
ところが炉底煉瓦および炉床壁煉瓦10は、炉底に貯留される溶銑や溶滓によって高温に曝されるので、熱膨張が大きくなる。その結果、炉床壁煉瓦10上に配設される羽口煉瓦6が上方に押し上げられ、羽口1や冷却函3が荷重を受けて変形し、ガス漏れが発生するという問題が生じる。
そこで、羽口1や冷却函3の変形を防止する技術が種々検討されている。たとえば図3に示す例では、冷却函3の下面と羽口煉瓦6の上面との間に可縮性のスタンプ材12を充填して、羽口1や冷却函3の変形を防止している。つまり、炉床壁煉瓦10が上方に押し上げられたときに、このスタンプ材12が収縮して、羽口1や冷却函3に作用する荷重を緩和することによって、羽口1や冷却函3の変形を防止する。
However, the furnace bottom brick and the
Therefore, various techniques for preventing deformation of the
また特許文献1には、図5に示すように、羽口煉瓦6の下側を支持し、かつ冷却することが可能な突き出し部11を有するステーブが開示されている。つまり、高炉内側に棚状の突き出し部11を設け、さらに突き出し部11と炉床壁煉瓦10の間にスタンプ材12を充填することによって、炉床壁煉瓦10が上方に押し上げられたときに、スタンプ材12が収縮しながら、突き出し部11で羽口煉瓦6を支持し、かつ冷却する技術である。このようにして羽口1や冷却函3の変形を防止することができる。しかも、炉寿命の後期に炉底の温度が上昇して、炉底煉瓦や炉床壁煉瓦10の膨張量が増大した場合にも、羽口1や冷却函3の変形を防止する効果を安定して保つことが可能である。
Further, as shown in FIG. 5,
しかしながら、スタンプ材12は、炉床壁煉瓦10等に使用されるカーボン煉瓦と比べて耐熱性が低いので、図3に示すように高温に曝される部位に使用すると、著しく損耗するという問題がある。つまり羽口1や冷却函3の変形を防止するために、スタンプ材12の可縮性を重視して、スタンプ材12を多量に使用すると、スタンプ材12が損耗して隙間が生じ、ひいてはガス漏れを誘発する。これに対して、スタンプ材12の使用を低減すると、羽口煉瓦6が上方に押し上げられた際の荷重を緩和できず、羽口1や冷却函3が変形して、ガス漏れが発生する。
However, since the
また、図5に示す羽口部構造は、スタンプ材12がステーブの突き出し部11で冷却されるので、スタンプ材12の損耗を抑制できるという利点を有するが、突き出し部11先端に配置される断熱材13の厚みが制限される。つまり、突き出し部11の断熱性が劣ることから、炉寿命の後期には突き出し部11が損傷して冷却効果の低下を招き、その結果、スタンプ材12が損耗するのは避けられず、羽口1や冷却函3の変形からガス漏れを誘発する。
Further, the tuyere structure shown in FIG. 5 has the advantage that the
以上に説明した通り、従来の羽口部構造は、高炉の稼働初期から炉寿命の後期に至るまで、長期間にわたって羽口1や冷却函3の変形を防止する効果を安定して保ち、ひいてはガス漏れを防止することが困難であった。
As described above, the conventional tuyere structure stably maintains the effect of preventing the
本発明は、高炉の稼働初期から炉寿命の後期に至るまで、長期間にわたって羽口や冷却函の変形を防止する効果を安定して保つことが可能な羽口部構造を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a tuyere structure that can stably maintain the effect of preventing deformation of tuyere and cooling box over a long period from the initial operation of the blast furnace to the latter stage of the furnace life. And
本発明者は、スタンプ材の可縮性を活用して羽口や冷却函の変形を防止する技術を検討した。その結果、スタンプ材を冷却して損耗を防止できる位置に配置することによって、長期間にわたって羽口や冷却函の変形を防止する効果を安定して保つことができるという知見を得た。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
The inventor examined a technique for preventing deformation of the tuyere and the cooling box by utilizing the contractibility of the stamp material. As a result, it has been found that the effect of preventing deformation of the tuyere and the cooling box can be stably maintained over a long period of time by disposing the stamp material at a position where the wear can be prevented by cooling.
The present invention has been made based on such knowledge.
すなわち本発明は、高炉の羽口煉瓦の下面に当接して配設される第1カーボン煉瓦ブロックと、高炉の炉床壁煉瓦の上面に当接して配設される第2カーボン煉瓦ブロックとを傾斜面に沿って当接させ、その傾斜面を第2カーボン煉瓦ブロックの上昇に伴って第1カーボン煉瓦ブロックが高炉のステーブ側へ移動するように傾斜させるとともに、第1カーボン煉瓦ブロックとステーブとの間にスタンプ材を充填する高炉の羽口部構造である。 That is, the present invention comprises a first carbon brick block disposed in contact with the lower surface of a blast furnace tuyer brick and a second carbon brick block disposed in contact with an upper surface of a hearth wall brick of the blast furnace. Abutting along the inclined surface, the inclined surface is inclined so that the first carbon brick block moves toward the blast furnace stave as the second carbon brick block rises, and the first carbon brick block and the stave It is a tuyere structure of a blast furnace filled with a stamp material in between.
本発明の羽口部構造においては、第2カーボン煉瓦ブロックの上面と羽口煉瓦の下面との間にスタンプ材を充填することが好ましい。 In the tuyere part structure of this invention, it is preferable to fill a stamp material between the upper surface of the second carbon brick block and the lower surface of the tuyere brick.
本発明によれば、高炉の稼働初期から炉寿命の後期に至るまで、長期間にわたって羽口や冷却函の変形を防止する効果を安定して保つことができ、その結果、ガス漏れを防止できるので、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, from the initial operation of the blast furnace to the late stage of the furnace life, the effect of preventing the tuyere and the cooling box from being deformed can be stably maintained over a long period of time, and as a result, gas leakage can be prevented. Therefore, there is a remarkable effect in the industry.
図1は、本発明の羽口部構造の例を示す断面図である。本発明の羽口部構造は、炉内に高温空気を送り込む羽口1、その羽口1に連結されて高温空気の流路となるブローパイプ2、羽口1を冷却するための冷却函3、その冷却函3を高炉外周の鉄皮5に固定するための保持金具4、冷却函3の周囲に配設される羽口煉瓦6、鉄皮5の内側に配設されて炉体を冷却するためのステーブ7、および羽口煉瓦6の下側に配設される第1カーボン煉瓦ブロック14aと第2カーボン煉瓦ブロック14b、第1カーボン煉瓦ブロック14aとステーブ7の間に充填されるスタンプ材17aで構成される。さらに、第2カーボン煉瓦ブロック14bの上面と羽口煉瓦6の下面との間にもスタンプ材17bを充填することが好ましい。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the tuyere structure of the present invention. The tuyere structure of the present invention includes a
本発明の羽口部構造は、第1カーボン煉瓦ブロック14a、第2カーボン煉瓦ブロック14b、スタンプ材17aの配置に特徴があるので、それらを拡大して図2に示す。
図2(a)に示すように、第1カーボン煉瓦ブロック14aは羽口煉瓦6の下側に配設され、第1カーボン煉瓦ブロック14aの上面が羽口煉瓦6の下面に当接する。第2カーボン煉瓦ブロック14bも羽口煉瓦6の下側に配設されるが、第2カーボン煉瓦ブロック14bの下面が炉床壁煉瓦10の上面に当接する。さらに、第1カーボン煉瓦ブロック14aと第2カーボン煉瓦ブロック14bは傾斜面15に沿って当接する。その傾斜面15は、炉床壁煉瓦10の膨張に起因して第2カーボン煉瓦ブロック14bが上昇した場合に、第1カーボン煉瓦ブロック14aがステーブ7側へ移動するように傾斜している。
The tuyere structure of the present invention is characterized by the arrangement of the first
As shown in FIG. 2 (a), the first
さらに、鉄皮5とステーブ7を貫通する圧入口16を設けて、第1カーボン煉瓦ブロック14aとステーブ7の間にスタンプ材17aを充填する。このようにスタンプ材17aを配置することによって、ステーブ7がスタンプ材17aを冷却することが可能となり、しかも溶銑や溶滓からの熱伝導が第1カーボン煉瓦ブロック14aと第2カーボン煉瓦ブロック14bで遮断されるので、スタンプ材17aの損耗を防止できる。その結果、高炉の稼働初期から炉寿命の後期に至るまで長期間にわたって、スタンプ材17aが有する可縮性を十分に活用できる。さらに、高炉の操業中に、スタンプ材17aを圧入口16から適宜補充することも可能である。
Further, a
そして高炉の稼働に伴って炉床壁煉瓦10が膨張すると、図2(b)に示すように、第2カーボン煉瓦ブロック14bが上昇しながら、傾斜面15に沿って当接する第1カーボン煉瓦ブロック14aをステーブ7側へ移動させる。このときに発生する荷重は、スタンプ材17aによって緩和されるので、羽口1や冷却函3の変形を防止できる。
傾斜面15が鉛直船に対してなす角θ(以下、傾斜角という)は、20〜70°の範囲内が好ましい。傾斜角θが大きすぎる場合および小さすぎる場合は、いずれも第1カーボン煉瓦ブロック14aをステーブ7側へ移動させることが困難になる。
When the
An angle θ (hereinafter referred to as an inclination angle) formed by the
また本発明においては、図2(a)に示すように、第2カーボン煉瓦ブロック14bの上面と羽口煉瓦6の下面との間にもスタンプ材17bを充填することが好ましい。この位置に配置するスタンプ材17bの損耗を防止することは困難であるが、高炉の稼働初期に生じる炉床壁煉瓦10の大幅な膨張が羽口煉瓦6に及ぼす影響を緩和することができる。
このようにして、炉床壁煉瓦10の膨張によって生じる鉛直上向きの荷重を、横方向の荷重に変換することが可能となり、羽口煉瓦6と冷却函3の間に充填されるスタンプ材12の厚みを減らすことができる。その結果、スタンプ材12の損耗に起因するガス漏れを抑制できる。さらに、第1カーボン煉瓦ブロック14aと第2カーボン煉瓦ブロック14bを使用することによって、羽口部構造の耐熱性を高めることができる。
Further, in the present invention, as shown in FIG. 2 (a), it is preferable that the
In this way, it is possible to convert a vertically upward load generated by the expansion of the
しかも上記で述べた通り、第1カーボン煉瓦ブロック14aとステーブ7の間に充填されるスタンプ材17aの損耗を防止できるので、高炉の稼働初期から炉寿命の後期に至るまで、長期間にわたって羽口や冷却函の変形を防止する効果を安定して保つことができる。
Moreover, as described above, since the wear of the
生産能力420ton/hr規模の高炉を改修する際に、図1、2に示すような本発明の羽口部構造を全ての羽口(40個)に採用した。すなわち、第1カーボン煉瓦ブロック14aを羽口煉瓦6の下側に配設し、第1カーボン煉瓦ブロック14aの上面を羽口煉瓦6の下面に当接させた。また、第2カーボン煉瓦ブロック14bの下面を炉床壁煉瓦10の上面に当接させ、かつ第1カーボン煉瓦ブロック14aと第2カーボン煉瓦ブロック14bを傾斜面15に沿って当接させた。傾斜面の傾斜角θは45°とした。スタンプ材17a、17bおよびスタンプ材12は、いずれも同じ材質のものを使用した。
When refurbishing a blast furnace with a production capacity of 420 ton / hr, the tuyere structure of the present invention as shown in FIGS. 1 and 2 was adopted for all tuyere (40). That is, the first
改修が終了した後、高炉の稼働を再開して10年経過する間、全ての羽口を定期的に点検したが、ガス漏れは皆無であった。したがって、次回改修するまで20年が経過する間、ガス漏れは皆無となることが予想された。これを発明例とする。
一方で、改修する前(20年間)の操業実績によれば、ガス漏れに起因して冷却函の交換を行なった作業時間は合計160hrであった。これを従来例とする。
After the renovation was completed, all the tuyere were regularly inspected for 10 years after restarting the operation of the blast furnace, but there was no gas leak. Therefore, it was expected that there would be no gas leaks for 20 years until the next refurbishment. This is an invention example.
On the other hand, according to the operation results before renovation (20 years), the total work time for replacing the cooling box due to gas leakage was 160 hours. This is a conventional example.
つまり、ガス漏れ(すなわち変形)に起因する冷却函の交換作業は、従来例では1年あたり8hr発生していたが、発明例ではゼロとなることが予想される。
しかも発明例では、冷却函を交換する必要がないので、冷却函の製作個数の削減、在庫管理の負荷軽減等についても多大な効果が得られる。
That is, the replacement work of the cooling box due to gas leakage (that is, deformation) occurred 8 hours per year in the conventional example, but is expected to be zero in the invention example.
In addition, in the invention example, since there is no need to replace the cooling box, a great effect can be obtained with respect to the reduction of the number of cooling boxes manufactured and the load reduction of inventory management.
1 羽口
2 ブローパイプ
3 冷却函
4 保持金具
5 鉄皮
6 羽口煉瓦
7 ステーブ
8 冷却パイプ
9 冷却水配管
10 炉床壁煉瓦
11 突き出し部
12 スタンプ材
13 断熱材
14a 第1カーボン煉瓦ブロック
14b 第2カーボン煉瓦ブロック
15 傾斜面
16 圧入口
17a スタンプ材
17b スタンプ材
DESCRIPTION OF
10 hearth wall brick
11 Protruding part
12 Stamp material
13 Insulation
14a 1st carbon brick block
14b 2nd carbon brick block
15 Inclined surface
16 Pressure inlet
17a Stamp material
17b Stamp material
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- 2013-07-24 JP JP2013153709A patent/JP5862617B2/en active Active
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