JP2725548B2 - 高炉用羽口 - Google Patents

高炉用羽口

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JP2725548B2
JP2725548B2 JP1926593A JP1926593A JP2725548B2 JP 2725548 B2 JP2725548 B2 JP 2725548B2 JP 1926593 A JP1926593 A JP 1926593A JP 1926593 A JP1926593 A JP 1926593A JP 2725548 B2 JP2725548 B2 JP 2725548B2
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直也 横山
武 古川
正博 松浦
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高炉内のコークスを
燃焼させて高温の還元性ガスを発生させ、該還元性ガス
によって高炉内の鉱石を還元、溶融させるために、高炉
内に熱風を吹き込むための高炉用羽口に関するものであ
る。より詳しくは、小羽口の先方に形成されるレースウ
ェイの周辺部に形成された緻密なシェルおよびレースウ
ェイ周辺部の滞留コークスを積極的に燃焼させるように
補助送風孔または補助送風パイプが配置された高炉用羽
口に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高炉内のコークスを燃焼させて高温の還
元性ガスを発生させ、還元性ガスによって高炉内の鉱石
を還元、溶融させるために高炉に羽口が設けられてい
る。高炉の安定した操業を維持するためには、高炉下部
に存在する炉芯部と呼ばれる流れの遅い部分の通気、通
液性の確保が重要な要因の1つである。従来この炉芯部
の更新に関して、特別なコークスを炉頂中心部に挿入
し、そのコークスが降下し、炉芯表層部に優先的に入り
込み、炉芯部の状態を改善する技術が、文献:鉄と鋼73
(1987,12,S754)、および特開昭64-65207号公報等により
報告されている。しかしながら、上述の従来技術では、
既に炉芯部に存在するコークスが消滅しないかぎり、炉
芯部のコークスを更新することはできないという問題が
ある。
【0003】発明者等は、炉芯部のコークスを積極的に
更新するために、羽口の先端部を構成する小羽口に補助
送風孔を有する高炉用羽口を開発した。図34は先行技
術の補助送風孔を有する高炉用羽口の1例を示す垂直断
面図である。図34において、1は小羽口、2はレース
ウェイ、3はシェル、4は補助送風孔、5は高炉炉体、
5aは高炉の炉壁を示す。補助送風孔4は小羽口1を貫通
して、小羽口1の外側の出口端4aが小羽口1の内側の入
口端よりも小羽口先端1aに近くなるように、傾斜して設
けられている。小羽口1内を通過する熱風(「主送風」
という)が小羽口1の先端1aから高炉炉体5内に向けて
吹き込まれ、同時に、小羽口1内の熱風の一部(「補助
送風」という)が、補助送風孔4を通って高炉炉体5内
に補助的に吹き込まれる。また、補助送風孔4に代え
て、小羽口1を貫通して設けられた補助送風パイプを用
いることもできる。この場合には、吹込補助燃料の燃焼
による熱風(補助送風)が、高炉内に補助的に吹き込ま
れる。このような構成の高炉用羽口は、補助送風孔4ま
たは補助送風パイプから高炉内に熱風(補助送風)を吹
き込むことによって、レースウェイ2の周辺部に形成さ
れた緻密なシェル3およびレースウェイ周辺部の滞留コ
ークスの燃焼効率をより向上させる作用を有している
(以下、「先行技術」という)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術においては、補助送風孔または補助送風パイプの設置
に関し、その設置位置、角度、数、形状等に関しての適
切な範囲が示されていないため、必ずしも所望の効果が
得られない問題がある。
【0005】従って、この発明の目的は、補助送風孔ま
たは補助送風パイプの設置位置、角度、数、形状等の取
り付け条件を限定し、小羽口の先方に形成されるレース
ウェイの周辺部に形成される緻密なシェルおよびレース
ウェイ周辺部の滞留コークスの燃焼効率をより向上させ
ることができる高炉用羽口を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者等は上述の課題を
解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、下記〜
に示す知見を得た。
【0007】 図34に示すように、小羽口1に設け
られている補助送風孔4(または補助送風パイプ)の出
口端(出口端4aの開口の中心)が、小羽口1の先端1aに
近接している場合、または炉壁5aに近接している場合に
は、壁付き、またはノロ湧き等が発生し、補助送風孔4
内が詰まってしまったり(補助送風孔の閉塞)、補助送
風孔4内を通過する補助送風と主送風とが互いに影響を
及ぼし合い、補助送風孔4からの送風が円滑に行われな
くなってしまう。特に、補助送風孔4の出口端が炉壁5a
に近接している場合には、補助送風によるコークスの燃
焼あるいは吹込補助燃料の燃焼による熱風により形成さ
れる高温場の熱の影響により、炉壁5aを形成する煉瓦の
損耗を加速してしまう。
【0008】 補助送風孔4(または補助送風パイ
プ)の中心軸線cと小羽口1の中心軸線aとが形成する
角度γが不適切な場合、目的とする場所、特にレースウ
ェイ2の下方部に効率良く補助送風を吹きつけることが
できない。
【0009】 設置された補助送風孔4(または補助
送風パイプ)の数が1つの場合、付着物または充填物に
より補助送風孔4に閉塞が生じた場合、閉塞時の対応、
補助送風を利用した操業条件の変更に対する自由度が小
さくなる。
【0010】 補助送風孔4(または補助送風パイ
プ)の出口端部が、その出口端に向けて垂直横断面積が
次第に大きくなる形状では、特別な閉塞除去設備を設け
ないと、付着物、充填物により補助送風孔4が閉塞しや
すくなり、更に、補助送風が炉内に深く浸透しにくくな
る。
【0011】 補助送風孔4(または補助送風パイ
プ)の垂直横断面形状が円形であると、補助送風孔4が
閉塞しやすく、レースウェイ2の下方部への送風効率が
悪くなる場合がある。
【0012】 小羽口1の出口端の開口面積に対する
補助送風孔4(または補助送風パイプ)の出口端開口の
面積が不適切な場合、補助送風により補助送風孔4の出
口付近にレースウェイが形成されてしまう。
【0013】この発明は上述の知見に基づいてなされた
ものであり、高炉内に突出させて形成された小羽口を有
し、前記小羽口を貫通して設けられ、前記小羽口内を通
る熱風の一部を前記高炉内に吹き込むための補助送風孔
を有する、または、前記高炉内に熱風を吹き込むための
補助送風パイプを有する高炉用羽口において、前記補助
送風孔または前記補助送風パイプは、前記小羽口の下半
部に複数個設けられており、前記補助送風孔または前記
補助送風パイプは、その出口端開口の中心が、前記小羽
口の先端から前記高炉の炉壁側に向けて、前記小羽口の
高炉内突出長さLの1/5 から4/5 の範囲内に位置してお
り、且つ、前記補助送風孔または前記補助送風パイプ
は、その出口端を入口端よりも前記小羽口の先端に近接
させて、前記補助送風孔または前記補助送風パイプの中
心軸線が、前記小羽口の中心軸線と15から80度の範囲内
の角度をなすように傾斜して設けられ、且つ、前記補助
送風孔または前記補助送風パイプは、その垂直横断面積
が入口端から出口端まで変化しないか、または、その出
口端に向けて次第に減少するように設けられ、且つ、前
記補助送風孔または前記補助送風パイプは、その垂直横
断面形状が円形、楕円形またはスリット形に設けられ、
且つ、前記補助送風孔は、その1個当たりの出口端の開
口面積が、 補助送風孔の出口端の開口面積≧小羽口の出口端の開口
面積×補助送風孔の最大送風流量/小羽口の最大送風流
量 となるように設けられ、前記補助送風パイプは、その1
個当たりの出口端の開口面積が、 補助送風パイプの出口端の開口面積≧小羽口の出口端の
開口面積×補助送風パイプの最大送風流量/小羽口の最
大送風流量 となるように設けられていることに特徴を有するもので
ある。
【0014】
【作用】 補助送風孔(または補助送風パイプ)の高炉内径方
向に関する設置位置は、補助送風孔の出口端開口の中心
(即ち、補助送風孔の出口端開口面と補助送風孔の中心
軸線との交点)の位置を基準として決める。この位置
を、小羽口の先端から炉壁側に向けて、小羽口高炉内突
出長さLの1/5 から4/5 の範囲内に設けることにより、
送風の安定および炉壁煉瓦の損耗防止が図れる。小羽口
の先端から上記位置(補助送風孔の出口端開口の中心)
までの長さが小羽口高炉内突出長さLの1/5 未満では、
主送風により形成されるレースウェイと補助送風とが相
互に影響し、送風が不安定になる。一方、小羽口の先端
から上記位置までの長さが小羽口高炉内突出長さLの4/
5 超では、炉壁煉瓦の損耗が大である。従って、補助送
風孔はその出口端開口の中心が、小羽口の先端から炉壁
側に向けて、小羽口高炉内突出長さLの1/5 から4/5 の
範囲内に位置するように設けるべきである。
【0015】 補助送風孔(または補助送風パイプ)
の中心軸線と小羽口中心軸線とのなす角度γを、15から
80度の範囲内の角度にすることにより、効率よく目的と
するレースウェイ下方部に送風することができる。上記
角度γが15度未満では、レースウェイ直下のシェルに直
接補助送風が当たり、シェルの乱れに伴いレースウェイ
の形態に乱れが生じてしまい、あるいは、レースウェイ
と補助送風との流れが影響し合い送風が円滑になされな
くなる恐れがある。一方、上記角度γが80度を超えると
補助送風が炉壁煉瓦に直接接触し煉瓦を損耗する。従っ
て、補助送風孔の中心軸線と小羽口中心軸線とのなす角
度γは、15から80度の範囲内の角度にすべきである。
【0016】 補助送風孔(または補助送風パイプ)
は、小羽口の下半部に設けることにより、効率よく目的
とするレースウェイ下方部に送風することができる。更
に限定すると、小羽口垂直横断面における小羽口水平軸
線と、該小羽口水平軸線の中心から補助送風孔の出口端
開口の中心までを結んだ直線とのなす角度αは、炉芯部
の更新を主目的としたときは、50から130 度の範囲内の
角度、上記目的が羽口間の滞留コークスの消費にあると
きは、0 から50度、または、130 から180 度の範囲内の
角度とすることにより、上記目的を達成できる。
【0017】 補助送風孔(または補助送風パイプ)
の垂直横断面積が、その出口端に向けて次第に減少する
形状、即ち、補助送風孔の中心軸線と母線とがなす角度
βがその流路が出口端に向けて次第に狭くなるようにテ
ーパー加工を施こす。また、補助送風孔は、その入口端
から出口端まで変化しない形状でもよい。このような形
状に形成することにより、送風効率を悪化させることな
くその閉塞を低減させることができる。特に、補助送風
孔の場合には、角度βは15度以下が望ましい。逆に、補
助送風孔の垂直横断面積がその出口端に向けて次第に増
大する形状を有するように、即ち、出口端に向けてその
流路が次第に広くなるように形成すると、旋回流が生
じ、そこで補助燃料やコークスの燃焼がなされてしま
い、炉内部の目的とする場所への未燃ガスの浸透がなさ
れなくなる。あるいは、ヒートロスの増大につながる。
【0018】 〜に従って補助送風孔(または補
助送風パイプ)を設置することによりその閉塞の可能性
は著しく低減するが、更に、補助送風孔を複数個設ける
ことにより、操業の自由度を増大させることができる。
即ち、補助送風孔の設置数が1つでは、閉塞が発生すれ
ばその機能が停止する。
【0019】 補助送風孔(または補助送風パイプ)
の垂直横断面形状は円形でも十分に上記機能を発揮す
る。ただし、楕円形またはスリット形とすることによ
り、補助送風孔内全体の閉塞率が減少し、円形よりもよ
り広範囲に均一に送風することができる。
【0020】 小羽口の出口端の開口面積と補助送風
孔(または補助送風パイプ)1個当たりの出口端の開口
面積との比を、小羽口を通る主送風の最大送風流量と補
助送風孔を通る補助送風の最大送風量との比よりも大と
することにより、即ち、補助送風孔においては、 補助送風孔の出口端の開口面積≧小羽口の出口端の開口
面積×補助送風孔の最大送風流量/小羽口の最大送風流
量 補助送風パイプにおいては、 補助送風パイプの出口端の開口面積≧小羽口の出口端の
開口面積×補助送風パイプの最大送風流量/小羽口の最
大送風流量 とすることにより、レースウェイの形成が防止でき、炉
内部への未燃ガスの浸透がなされる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて説明する。 〔実施例1〕図1はこの発明の実施例1を示す補助送風
孔を有する高炉用羽口の垂直縦断面図、図2は補助送風
孔の設置位置を小羽口先端からの距離で説明する部分断
面図、図3は補助送風孔の中心軸線と小羽口の中心軸線
とのなす角度を説明する部分断面図、図4は補助送風孔
の設置位置を説明する図1のA−A線断面図、図5はこ
の発明の補助送風孔の形状を説明する断面図、図6はこ
の発明の範囲外の補助送風孔の形状を説明する断面図で
ある。
【0022】補助送風孔4は、高炉炉体5の内径方向に
その出口端4aが入口端よりも小羽口先端1aに近くなるよ
うに傾斜して設けられている。補助送風孔4の高炉内径
方向に関する設置位置は、その中心軸線cを利用して決
められる。即ち、補助送風孔4は、図1〜図3に示すよ
うに、補助送風孔4の出口端4aの開口の中心(即ち、出
口端4aの開口面と中心軸線cとの交差位置)を、小羽口
1の先端1aから炉壁5a側に向けて、小羽口1の高炉内突
出長さL(以下、「長さL」という)の1/5 から4/5 の
範囲内に位置するように設けられている。小羽口1の先
端1aから出口端4aの中心までの長さが、長さLの1/5 未
満では、主送風により形成されるレースウェイ2と補助
送風6とが相互に影響し、送風が不安定になる。一方、
長さLの4/5 超では、炉壁5aを形成する煉瓦の損耗が大
である。従って、補助送風孔4の出口端の開口の中心
は、小羽口1の先端1aから炉壁5a側に向けて、小羽口高
炉内突出長さLの1/5 から4/5 の範囲内( 1/5Lから 4
/5L)に位置するように設けるべきである。
【0023】図1、図3に示すように、補助送風孔4の
中心軸線cと小羽口1の中心軸線aとのなす角度γ(以
下、「角度γ」という)を、15から80度の範囲内の角度
にすることにより、効率よく目的とするレースウェイ2
の下方部に送風することができる。角度γが15度未満で
は、レースウェイ2の直下のシェル3に直接補助送風が
当たり、シェル3の乱れに伴いレースウェイ2の形態に
乱れが生じてしまい、あるいは、レースウェイ2と補助
送風6の流れとが影響し合い送風が円滑になされなくな
る恐れがある。一方、角度γが80度を超えると補助送風
6が炉壁5aの煉瓦に直接接触し煉瓦を損耗する。従っ
て、角度γは、15から80度の範囲内とすべきである。
【0024】補助送風孔は、小羽口の下半部に設ける。
即ち、図4に示す小羽口1の垂直横断面において、小羽
口1の水平軸線bと、水平軸線bの中心i(小羽口1の
垂直横断面と小羽口1の中心軸線との交点)から補助送
風孔4の出口端の開口の中心までを結んだ直線dとのな
す角度α(以下、「角度α」という)は、0 〜180 度の
範囲内とする。そして、更に限定すると、炉芯部の更新
を主目的としたときは、角度αは50から130 度の範囲
内、上記目的が羽口間の滞留コークスの消費にあるとき
は、角度αは0 から50度、または、130 から180 度の範
囲内とすることが好ましい。
【0025】図5に示すように、補助送風孔4の中心軸
線cと母線dとのなす角度β(以下、「角度β」とい
う)は、補助送風孔4の垂直横断面積が出口端4aに向け
て次第に小さくなるように形成する。即ち、補助送風孔
4の出口端部は流路が次第に狭くなるテーパー状になっ
ている。これにより、補助送風孔の送風効率を悪化させ
ることなくその閉塞を低減させることができる。特に補
助送風孔において、角度βは15度以下が望ましい。図5
に示す実施例と反対に、比較例として示す図6のよう
に、補助送風孔4の垂直横断面積が出口端4aに向けて次
第に大きくなるように、即ち、流路が次第に広くなるよ
うに形成すると、旋回流7が生じてしまいそこで補助燃
料およびコークスの燃焼がなされてしまい、目的とする
場所への未燃ガスの浸透がなされなくなる。あるいは、
ヒートロスの増大につながる。補助送風孔の垂直横断面
積が入口端から出口端まで同一の場合にも、図6の比較
例のような弊害は生じない。
【0026】上述の限定範囲内で補助送風孔を設置すれ
ば、その閉塞の可能性は著しく低減するが、その設置数
を複数個とすることにより、操業の自由度をより増大さ
せることができる。補助送風孔が1つでは、閉塞により
その機能が停止することとなる。
【0027】補助送風孔4の垂直横断面形状は円形でよ
い。ただし、楕円形またはスリット形とすることによ
り、補助送風孔4内全体の閉塞する率が減少し、円形と
した場合よりもより広範囲に均一に送風することができ
る。
【0028】小羽口1の出口端の開口面積と補助送風孔
4の出口端の開口面積との比は、小羽口1を通る主送風
の最大送風流量と補助送風孔4を通る補助送風の最大送
風量との比よりも大となっている。即ち、 補助送風孔の出口端の開口面積≧小羽口の出口端の開口
面積×補助送風孔の最大送風流量/小羽口の最大送風流
量 とすることにより、レースウェイの形成が防止でき、炉
内部へのガスの浸透がなされる。
【0029】なお、後述する実施例2および図10に示
すように、小羽口1を貫通して補助送風孔パイプ44を設
け、熱風炉12とは別の熱風供給機構からの熱風を補助送
風パイプ44を通して高炉炉体5内に吹き込んでも、上記
補助送風孔を設けた場合と同様の作用効果が得られる。
【0030】〔実施例2〕図7はこの発明の実施例2を
説明する燃焼炉の水平断面図、図8は小羽口の正面を示
す図7のB矢視図、図9は燃焼炉の概略垂直断面図、図
10は羽口の基本的設置構造を示す燃焼炉の羽口設置部
の断面図である。図7から図10に示すように角形の燃
焼炉5を用いて、小羽口1に補助送風パイプ44を有する
本発明高炉用羽口の構造条件に関する実験を行なった。
以下に、この装置を用いた実験結果から、本発明の請求
範囲を説明する。
【0031】実験用に使用されたのは、縦1m、横2
m、高さ1.8 mの炉体中にコークスを充填した燃焼炉で
あり、その炉壁5aには小羽口1が同一水平直線上に4本
取り付けられている。実験炉(燃焼炉)5の炉壁5aの内
面から鉄皮15までの距離l1は60cm、小羽口1の先端1aの
開口の内径l2は60mmφ、炉壁5aから小羽口1の先端1aま
での距離Lは10cmである。小羽口1の下方の炉壁5aを構
成する煉瓦には、合計6個の熱電対11が埋めこまれてい
る。補助送風パイプ44の中間部は、羽口受け金物16、ブ
ローパイプ14内に設置されており、その一方端は鉄皮15
の外側に設けられた熱風炉12とは別の熱風供給機構(図
示せず)に接続されている。
【0032】熱風炉12より発生した熱風は、小羽口1を
通り炉体内に導入される。一方、小羽口1の補助送風パ
イプ44からは、熱風炉12とは別の熱風供給機構からの熱
風が炉内に導入される。
【0033】熱風の導入により、小羽口1の先端の先方
ではレースウェイ2が形成され、炉体内に充填されてい
るコークスとの反応により高温の還元性ガスが発生す
る。発生した還元性ガスは排気孔10より炉外に排出され
る。送風開始前には、炉内にはコークスが予め充填され
ており、また、その中には、トレーサー13が規則的に挿
入されている。送風開始と共に、炉内のコークスが消費
され、それに伴い挿入孔9よりコークスが順次供給され
る。時間の経過と共に、ある滑り面を境にコークスの流
れが速い部分と、炉芯部と呼ばれる流れの遅い部分がで
きる。図9において8は炉芯部を示している。
【0034】実験中の炉内状況を、測温、ガスサンプリ
ングおよびファイバースコープによる炉内観察機能を有
するゾンデA〜D、および、燃焼炉の炉壁5a中に設置さ
れた温度計(熱電対)11により調査した。表1は補助送
風パイプの位置(小羽口の先端から補助送風孔の出口端
開口の中心までの距離)および補助送風パイプの中心軸
線cと小羽口1の中心軸線aとが形成する角度γ(吹込
み角度)を変更して行なった実験結果を示している。表
1において、lは小羽口の先端から補助送風孔の出口端
開口の中心までの距離(以下、「l」という)、γは補
助送風孔4の中心軸線cと小羽口1の中心軸線aとのな
す角度(吹込み角度)である。試験水準は、lは10、1
5、20、25、50、75、80、85および90(mm)であった。な
お、l=10〜25(mm)に関しては、角度γ=5、10、15、
20度を、l=75〜90(mm)に関しては、角度γ=75、80、
85、90度でそれぞれ試験を行なった。試験中は、ゾンデ
A〜Dによる炉内の温度測定および観察、炉壁に埋め込
まれた熱電対11による温度および送風圧の測定を行なっ
た。その測定結果を図11から図13に示す。
【0035】
【表1】
【0036】図11は熱電対により測定した炉壁の温度
推移を示している。破線は炉壁の損傷がみられないとき
の温度推移で、実線は炉壁の損傷がみられたときのもの
である。図11より、炉壁が損傷することにより炉壁温
度が上昇することがわかる。
【0037】図12は補助送風の送風圧の時間推移であ
る。破線は補助送風パイプに詰まりが発生しなかったと
き、実線は詰まりが発生したときの推移である。図12
より、詰まりが発生することにより、流量一定下の送風
で補助送風の送風圧の上昇がみられるようになることが
わかる。
【0038】図13は主送風および補助送風の送風圧の
推移を示している。図13より、主送風と補助送風とが
干渉し合うと、送風圧の変動が生じることがわかる。
【0039】以上の測定結果をまとめたものが表1であ
る。炉壁煉瓦の損傷、補助送風パイプの詰まりおよび送
風圧の乱れの状態を各試験水準に関してそれぞれ○、△
および×印で示す。○印は異常なし、△印は若干の異
常、×印は異常を示していることをそれぞれ表してい
る。
【0040】表1より、小羽口への補助送風パイプ出口
端の炉内方向の設置位置の限界は、即ち、詰まりの生じ
ないのは、炉内側(小羽口先端側)については主送風と
の干渉に伴う補助送風圧の変動による乱れの有無によ
り、炉壁側については補助送風による炉壁の損傷の有無
により、その範囲が小羽口炉内突出長さLの1/5 から4/
5 の範囲内の距離( 1/5Lから 4/5L)であることがわ
かる。これにより、補助送風パイプ出口端の設置範囲が
規定される。ただし、Lがこの範囲内であっても、出口
端の角度γの値によりそれぞれの異常の発生状況は変化
する。補助送風パイプの出口端開口の中心の位置が小羽
口先端から1/5 Lの場合は、角度γの限界は15度で、こ
の角度以下であると主送風と干渉を生じてしまい、 4/5
Lの場合は80度でこれ以上であると炉壁の損傷が生じて
しまう。即ち、小羽口先端からの距離lと角度γの範囲
は、以下のように規定される。3×L<l×γ<64×
L、ただし、L/5<l<4×L/5。
【0041】〔実施例3〕表2は実施例2の装置におい
て、小羽口先端からの距離lを50mm、補助送風パイプの
出口端の角度γを40度に固定し、小羽口の水平軸線bと
直線dとのなす角度αを変更したときの試験水準および
結果を示している。角度αは0 〜90度まで10度きざみに
設定した。試験終了後にトレーサーの調査を行ない、炉
芯更新速度(炉芯更新時間)の推定を行なった。
【0042】
【表2】
【0043】トレーサーはコークスの初期充填のとき
に、図14、15に示す(Xi、Yi、Zj )(i=1
〜4、j=1〜9)の位置に規則的に並列した。また試
験前後のトレーサーの挙動が分かるように、石炭、コー
クス、グラファイトおよびメタファイトを様々な形にし
たものを用いた。補助送風による炉芯更新速度の評価
は、試験後の燃焼炉の解体により、トレーサーの移動距
離を測定し、試験時間で割り付けることにより炉芯更新
時間を求め、補助送風のない状態で得られた炉芯更新時
間(炉芯更新速度)との比較により行なった。炉芯の更
新に関しては(X3、Y1、Z2)のマーカー、そし
て、羽口間の更新に関しては(X2、Y4、Z3)のマ
ーカーの更新速度を、各試験水準の代表値として評価し
た。代表座標のマーカーの移動速度が、補助送風無しの
状態で得られたものに対して速くなっているものを○
印、変わらないものを×印として表2に整理して示す。
表2から、炉芯部の更新が促進されるのは、角度αが50
〜90度の時で、角度αが0 〜50度の時には羽口間の更新
のほうが促進されることが分かる。
【0044】〔実施例4〕図16、図17は実施例2の
装置において、補助送風孔の垂直横断面積が出口端に向
けて次第に小さくなるように流路を狭めた場合(実施
例)と、次第に大きくなるように流路を拡げた場合(比
較例)の概念図である。小羽口に補助送風孔または補助
送風パイプを設け、小羽口先端1aから補助送風孔または
補助送風パイプの出口端開口の中心までの距離lを50m
m、角度γを40度、角度αを90度に固定し、出口端の開
口面積は実施例および比較例ともに両者同一とした。両
者の形状の相違に基づく評価は、トレーサーによる炉芯
更新速度の測定および炉壁の温度変化により行なった。
表3にその結果を示す。表3からあきらかなように、図
17に示す本発明範囲外の比較例は、図16に示す本発
明範囲内の実施例よりも、炉芯部の更新速度が遅く、炉
壁温度が若干上昇しており、更に羽口冷却水温度の上昇
が認められた。このことは、比較例は実施例に比べて炉
芯更新の効果が小さく、羽口および炉壁に対する負荷が
大きいことを示している。
【0045】
【表3】
【0046】〔実施例5〕表4は実施例2の装置におい
て、補助送風孔を有する小羽口の出口端の開口面積を変
更したときの試験水準および結果である。補助送風孔の
最大送風流量は小羽口の主送風最大流量の3、5または
10%とし、それぞれについて補助送風孔の出口端の開口
面積を小羽口の出口端の開口面積の1/20,1/15/,1/12,1/
10または 1/9の5段階に変化させて行なった。ゾンデC
およびDにより、各試験条件で補助送風に伴うレースウ
ェイの生成の有無の観察を行なった。表4において、○
印はレースウェイの形成有り、×印はレースウェイの形
成無しを示す。表4からあきらかなように、レースウェ
イの形成の有無は補助送風最大流量と補助送風孔の出口
端の開口面積により変化するが、通常の補助送風最大流
量を小羽口の主送風最大流量の5%以下とした場合に
は、補助送風孔出口端の開口面積が小羽口出口端の開口
面積の1/10程度であれば、安定した送風がなされること
がわかる。
【0047】
【表4】
【0048】〔実施例6〕図18から図20は実施例2
の装置において、小羽口に補助送風孔を設けた場合の小
羽口を下方からみた底面図であり、入口端から出口端ま
で次第に流路を狭めて形成された補助送風孔の出口端開
口の形状を示している。試験は補助送風孔の垂直横断形
状が、円形、スリット形または楕円形の補助送風孔に対
して行なった。小羽口1の先端からの距離lを50mm、小
羽口1の先端1aの開口内径l2を60mmφ、補助送風孔の出
口端の角度γを40度、補助送風孔の出口端の開口面積を
小羽口の出口端の開口面積の1/8,1/9,1/10または 1/15
とした。円、スリットおよび楕円に関してその中心軸線
を基準として角度α、γを決定した。図21は補助送風
孔の送風圧の変化を示している。図21からあきらかな
ように、円形に比べて、スリットおよび楕円において
は、細かな変動が少なくなっている。これは、炉内コー
クスが補助送風孔の一部を塞ぐことによる圧力変動が、
円形に比べてスリットおよび楕円の方が少ないことを示
している。また、補助送風孔の出口端の開口面積が小羽
口のそれの1/10よりも大きくなったときには、円形では
コークスの侵入による圧力変動が大きくなり、また一時
的に送風困難の状態になることがあるが、スリットおよ
び楕円では上記状態になることはなかった。
【0049】〔実施例7〕実施例2の装置において、補
助送風孔の数を1から6個の範囲内で変化させて小羽口
の周方向に設けた。図22から図33はそのときの配置
位置を示しており、図22、23は本発明範囲外の個数
1個、図24から図33は本発明範囲内の個数2個〜6
個配置した場合を示す。図面においてlは40mm、γは40
度である。試験は補助送風孔1個当たりの最大流量を主
送風最大流量の5%で一定値として行なった。表5はこ
の試験を実施したときの結果と、補助送風孔を有しない
状態で試験を実施した場合の結果との比較から更新速度
促進による変化を調査した結果を示している。表5にお
いて、◎印は上記変化が10%以上、○印は5以上〜10%
未満、△印は5%未満、×印は変化がないことを示して
いる。表5からあきらかなように、複数の補助送風孔を
併用することによって、特に4〜6個では炉芯部と羽口
間部とのコークスの更新を同時に行うような操業が可能
となることがわかる。
【0050】
【表5】
【0051】なお、実施例2、3は、補助送風パイプを
使用した例を示し、実施例5〜7は補助送風孔を使用し
た例を示したが、上記実施例2、3、5〜7において、
補助送風パイプおよび補助送風孔のいずれを使用して
も、両者同様の結果が得られる。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、補助送風孔または補助送風パイプの設計範囲を限定
したので、それらを用いた操業において効率よくレース
ウェイ下方シェル部に送風可能となり、また、それらの
詰まりを抑制する効果が得られ、また、補助送風孔また
は補助送風パイプから吹き込まれた熱風によって、レー
スウェイの下方部に形成されるシェルおよび滞留コーク
スを積極的に燃焼させることができるので、炉芯コーク
スの更新時間が短縮し、高炉の安定操業を図ることがで
き、かくして、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す補助送風孔を有する
高炉用羽口の垂直縦断面図、
【図2】補助送風孔の設置位置を小羽口先端からの距離
で説明する部分断面図
【図3】補助送風孔の中心軸線と小羽口の中心軸線との
なす角度を説明する部分断面図
【図4】補助送風孔の設置位置を説明する図1のA−A
線断面図、
【図5】この発明の補助送風孔の形状を説明する断面図
【図6】この発明の範囲外の補助送風孔の形状を説明す
る断面図である。
【図7】この発明の実施例2を説明する燃焼炉の水平断
面図
【図8】小羽口の正面を示す図7のB矢視図
【図9】燃焼炉の概略垂直断面図
【図10】羽口の基本的設置構造を示す燃焼炉の羽口設
置部の断面図
【図11】熱電対により測定した炉壁の温度の時間によ
る推移を示すグラフ
【図12】補助送風圧の時間による推移を示すグラフ
【図13】主送風と補助送風との送風圧の時間による推
移を示すグラフ
【図14】トレーサーの配置位置を示す説明図
【図15】トレーサーの配置位置を示す説明図
【図16】補助送風孔の垂直横断面積を出口端に向かっ
て次第に小さくした場合を示す概念図
【図17】補助送風孔の垂直横断面積を出口端に向かっ
て次第に大きくした場合を示す概念図
【図18】補助送風孔の垂直横断面が円形である小羽口
を下方から矢視した底面図
【図19】補助送風孔の垂直横断面がスリット形である
小羽口を下方から矢視した底面図
【図20】補助送風孔の垂直横断面が楕円形である小羽
口を下方から矢視した底面図
【図21】垂直横断面が円形、スリット形または楕円形
の補助送風パイプにおいて各々の送風圧の変化を示すグ
ラフ
【図22】補助送風孔が1個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の側面図
【図23】補助送風孔が1個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の底面図
【図24】補助送風孔が2個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の側面図
【図25】補助送風孔が2個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の底面図
【図26】補助送風孔が3個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の側面図
【図27】補助送風孔が3個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の底面図
【図28】補助送風孔が4個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の側面図
【図29】補助送風孔が4個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の底面図
【図30】補助送風孔が5個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の側面図
【図31】補助送風孔が5個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の底面図
【図32】補助送風孔が6個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の側面図
【図33】補助送風孔が6個配置された場合の配置位置
を説明する羽口の底面図
【図34】先行技術の補助送風孔を有する高炉用羽口の
1例を示す垂直断面図。
【符号の説明】
1 小羽口 1a 先端 2 レースウェイ 3 シェル 4 補助送風孔 4a 出口端 44 補助送風パイプ 5 高炉炉体(燃焼炉) 5a 高炉の炉壁 6 補助送風 7 旋回流 8 炉芯 9 挿入孔 10 排気孔 11 熱電対 12 熱風炉 13 トレーサー 14 ブローパイプ 15 鉄皮 16 羽口受け金物 17 熱風 A,B,C,D ゾンデ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 昭夫 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 石井 邦彦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉内に突出させて形成された小羽口を
    有し、前記小羽口を貫通して設けられ、前記小羽口内を
    通る熱風の一部を前記高炉内に吹き込むための補助送風
    孔を有する高炉用羽口において、 前記補助送風孔は、前記小羽口の下半部に複数個設けら
    れており、 前記補助送風孔は、その出口端開口の中心が、前記小羽
    口の先端から前記高炉の炉壁側に向けて、前記小羽口の
    高炉内突出長さLの1/5 から4/5 の範囲内に位置してお
    り、 且つ、前記補助送風孔は、その出口端を入口端よりも前
    記小羽口の先端に近接させて、前記補助送風孔の中心軸
    線が、前記小羽口の中心軸線と15から80度の範囲内の角
    度をなすように傾斜して設けられ、 且つ、前記補助送風孔は、その垂直横断面積が入口端か
    ら出口端まで変化しないか、または、その出口端に向け
    て次第に減少するように設けられ、 且つ、前記補助送風孔は、その垂直横断面形状が円形に
    設けられ、 且つ、前記補助送風孔は、その1個当たりの出口端の開
    口面積が、 補助送風孔の出口端の開口面積≧小羽口の出口端の開口
    面積×補助送風孔の最大送風流量/小羽口の最大送風流
    量 となるように設けられていることを特徴とする高炉用羽
    口。
  2. 【請求項2】 前記補助送風孔は、その垂直横断面形状
    が楕円形に設けられている請求項1記載の高炉用羽口。
  3. 【請求項3】 前記補助送風孔は、その垂直横断面形状
    がスリット形に設けられている請求項1記載の高炉用羽
    口。
  4. 【請求項4】 高炉内に突出させて形成された小羽口を
    有し、前記小羽口を貫通して設けられ、前記高炉内に熱
    風を吹き込むための補助送風パイプを有する高炉用羽口
    において、 前記補助送風パイプは、前記小羽口の下半部に複数個設
    けられており、 前記補助送風パイプは、その出口端開口の中心が、前記
    小羽口の先端から前記高炉の炉壁側に向けて、前記小羽
    口の高炉内突出長さLの1/5 から4/5 の範囲内に位置し
    ており、 且つ、前記補助送風パイプは、その出口端を入口端より
    も前記小羽口の先端に近接させて、前記補助送風パイプ
    の中心軸線が、前記小羽口の中心軸線と15から80度の範
    囲内の角度をなすように傾斜して設けられ、 且つ、前記補助送風パイプは、その垂直横断面積が入口
    端から出口端まで変化しないか、または、その出口端に
    向けて次第に減少するように設けられ、 且つ、前記補助送風パイプは、その垂直横断面形状が円
    形に設けられ、 且つ、前記補助送風パイプは、その1個当たりの出口端
    の開口面積が、 補助送風パイプの出口端の開口面積≧小羽口の出口端の
    開口面積×補助送風パイプの最大送風流量/小羽口の最
    大送風流量 となるように設けられていることを特徴とする高炉用羽
    口。
  5. 【請求項5】 前記補助送風パイプは、その垂直横断面
    形状が楕円形に設けられている請求項4記載の高炉用羽
    口。
  6. 【請求項6】 前記補助送風パイプは、その垂直横断面
    形状がスリット形に設けられている請求項4記載の高炉
    用羽口。
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