JP4030451B2 - 高炉炉底部の炉体構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、炉底煉瓦の侵食を抑制し、高炉炉体の寿命を延長することが可能な高炉炉底部の炉体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高炉炉体の補修技術が大幅に向上し、炉体寿命が延長している。ところが高炉の炉体寿命を決定しているのは最も補修の困難な炉床部の寿命であり、特に、炉床部における炉底または炉床壁の耐火煉瓦の侵食が寿命決定の要因になっている。このような炉床部における耐火煉瓦の侵食の原因として、溶銑の流れによる熱負荷が挙げられる。
【０００３】
この様な観点から、溶銑の流れの不均一を防止して炉床部耐火煉瓦の寿命を延長しようとするものに特許文献１が開示されている。この技術は、炉床部床面耐火煉瓦の形状を炉中心部から炉周辺部に向う水平面に対して２０〜４５度の角度範囲で傾斜させたものである。
また、特許文献２には高炉炉内炉底の形状が炉周囲部から炉中心部にかけて漸次深くなる椀型形状にしたものも提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０４−０４５２１３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２１２５１０号公報
【０００５】
このように、高炉炉体の炉内形状については種々の検討が行われ、炉底についても同様の検討が行われている。
これら種々の炉内形状の検討に当たっては、炉体鉄皮を外側から冷却水を散水して直接冷却することが前提条件となっていた。
炉底における炉体に冷却水を散水して冷却するためには炉体鉄皮は炉体中心方向より反対側に傾斜させた構造とし、散水した冷却水が炉体に沿って流れるような構造にしなければならなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
炉底煉瓦の炉内プロフィールは耐火煉瓦によって上記椀型形状にしており、操業初期はこの椀型形状によって溶銑の流れもある程度均一に流動するが、時間が経過するにつれ、炉底側部の耐火煉瓦が湾状に侵食される局部損耗９が発生する。図４に局部損耗９（点線で示す）の状況を模式的に示す。通常、炉底部には図４に示すように、炉体炉底部の鉄皮１および耐火煉瓦４保護のため冷却水を炉底鉄皮１に直接散水８する散水冷却が行われている。
【０００７】
この侵食は炉体の散水冷却による炉体形状も一要因として挙げられる。なぜならば、炉体炉底部を散水冷却するため、炉底鉄皮の形状は炉体中心方向より反対側、すなわち外側に傾斜させた構造となっており、従って、炉内耐火煉瓦の厚みは炉底下方に行くほど厚くなっている。このため、鉄皮に散水している冷却効果が炉内部に行くほど薄れてしまう。このため図４に示す局部損耗９が発生する。このような侵食が発生すると溶銑の流れはますます不均一となり、耐火煉瓦の侵食作用を助長し、一層侵食が進行する。侵食が進行することで、高炉の寿命も短くなっていた。
【０００８】
また、高炉の改修時には既設高炉の容積を拡大した改修が行われるが、従来の形状では、高炉本体の基礎から構築し直す必要があり、大掛かりな改修工事を余儀なくされていた。
【０００９】
そこで本発明は、前記した炉底煉瓦の局部損耗を防ぎ、かつ炉の改修に際しても炉底廻りを再使用可能とする炉底部構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、高炉炉底の鉄皮構造において、建設時における高炉の炉底鉄皮を、高炉炉内湯溜まり部を形成する炉底煉瓦表面に対応する位置から炉底盤に向かって炉体中心方向に２０度以内に傾斜させたことを特徴とする高炉炉底部の炉体構造である。
【００１１】
【発明の実施の態様】
以下に本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図は高炉炉体底部分の断面構造を模式的に示すものであって、図１は本発明の実施例を示す高炉炉底の炉体構造を示し、図２は炉体更新時既設の炉底を流用した時の本発明の実施例を示し、図３は図１の部分拡大図であって、本発明の炉体構造を適用したときの炉底部の耐火煉瓦侵食状況を示す。なお図４は従来実施されている高炉炉底の炉体構造を示し、図５は図４の部分拡大図であって、従来の炉体構造における炉底部の耐火煉瓦侵食状況を示す。
【００１２】
図１において、炉内は炉底煉瓦４により湯溜まり部７を形成している。湯溜まり部７の外側は鉄皮１で外殻を形成し、その内側にはステーブ２が配設されている。このステーブ２は、鉄皮１と共に、図１に示すように、湯溜まり部７を形成する炉底煉瓦表面の位置に対応する炉体の位置を基点Ａとし、この点Ａを出発点として、炉体の中心方向に傾斜（炉体径が上方より下方に向かって狭くなるように）させて配置している。ステーブ２を炉中心方向に傾斜させて配置することで、炉底煉瓦の冷却効果を高めることができ、炉底耐火煉瓦の侵食を抑制することが出来る。
【００１３】
図２は高炉改修時に既設の炉底盤１１を適用したときの図であり、例えば、胴部の直径が１０ｍの既設の高炉を本発明の炉体構造に改修した場合に、炉径を１２ｍ程度まで拡大した炉体に改修することが出来る。この際、炉底部は既設の炉底盤１１と炉底部鉄皮１ａをそのまま適用してその寸法に合わせるが、新設部では傾斜基点Ａより炉底部に向ける角度Ｃを最大２０度程度として傾斜させるので、新設部の直径を大きくすることで容量を拡大することが出来る。傾斜角度Ｃを２０度以下と設定したのは、２０度超傾斜させるとこの傾斜させた炉体で上部新設炉体の重量を支持するのに、大がかりな補強リブが必要となり、炉体の重量が増える欠点があるからである。
【００１４】
図示の鉄皮１及びステーブ２の傾斜基点Ａは、発明者らの経験によるもの、即ち、過去の炉底煉瓦侵食状況を加味した部分を開始点としている。これは、図５からもわかるように従来の煉瓦侵食状況は、羽口１０下方部分の侵食９が最も激しく、この高さは炉底盤３から４ｍ程度の高さ部分から発生している。
従って、傾斜基点Ａは炉底盤３の上面より６ｍ近傍の距離（図１のＢ）とし、この基点Ａから炉体中心方向に向かって傾斜させることが最も効果的である。
【００１５】
本発明は炉底側部の冷却を散水冷却８に代わってステーブ２を採用しているため、散水冷却に比べて冷却効果が高くすることができ、ステーブ２としては冷却効果の高い銅製、鋳鉄製ステーブが選択ができる。羽口部から下部の冷却としてステーブ２を採用すれば、炉体傾斜基点Ａを炉底煉瓦４の上面位置から開始してもよい。具体的には基点Ａから傾斜を開始し、炉底盤３から約２ｍの高さ程度までステーブ２を傾斜させて配置する。
【００１６】
【発明の効果】
このようにステーブを傾斜配置することで、炉底煉瓦の冷却効果を高めることができる。このため、炉底部炉内の最適なフロフィールに合わせてステーブを傾斜配置するので、炉底煉瓦の冷却効果を一層高め、炉底側部の局部損耗を防止し、「椀型損耗」を長期継続することが出来る。また、改修時既設炉底盤の再利用も可能となり、コスト面だけでなく、工期の面でも短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す高炉炉底の炉体構造。
【図２】炉体更新時既設の炉底を流用した時の本発明の実施例を示す図。
【図３】 図１の部分拡大図であって、本発明の炉体構造を適用したときの炉底部の耐火煉瓦侵食状況を示す図。
【図４】従来の炉体構造を示す図。
【図５】 図４の部分拡大図であって、従来炉体構造による炉底部耐火煉瓦の侵食状況を示す図。
【符号の説明】
１ ：炉体鉄皮
１ａ：炉底鉄皮
２ ：ステーブ
３ ：炉底盤
４ ：炉底煉瓦
５ ：埋設配管
６ ：おわん型損耗
７ ：湯溜まり部
８ ：散水型炉体冷却
９ ：局部損耗
１０ ：羽口
１１ ：既設炉底盤
Ａ ：炉体の傾斜開始点
Ｂ ：傾斜開始点から炉底までの距離
Ｃ ：傾斜角度

Claims (1)

1. 高炉炉底の鉄皮構造において、建設時における高炉の炉底鉄皮を、高炉炉内湯溜まり部を形成する炉底煉瓦表面に対応する位置から炉底盤に向かって炉体中心方向に２０度以内に傾斜させたことを特徴とする高炉炉底部の炉体構造。

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