JP4294206B2 - Blast furnace wall structure and blast furnace operation method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉炉体の側壁、特に高熱負荷部の炉壁構造及び高炉の操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
高炉炉壁においては、鉄皮の内側に内部冷却機構を備えたステーブクーラーを張設して炉壁が構成されている。ステーブクーラーとしては鋳物製のものが採用されており、一般的にステーブクーラーは冷却媒体を循環させる冷却管を内部に配置した鋳鉄製であり、ステーブクーラーの炉内側表面には定型煉瓦が間隔をおいて複数段埋め込まれている。
【0003】
また、特開平11−293312号公報に開示されているように、ステーブクーラーの冷却能力を向上させるため、鋳鉄に替わって銅や銅合金を用いたステーブクーラーも採用されている。従来、これらのステーブクーラーは、高炉本体シャフト部の中上部や羽口部のような比較的負荷の低い低熱負荷部11には鋳鉄製のステーブクーラーが採用され、高炉の炉腹部のような高熱負荷部10には銅や銅合金製のステーブクーラーが採用され、ステーブクーラーの冷却能力に応じた使い方が行われている。
【0004】
高炉炉内の炉況を監視する方法として、特開平10−60510号公報が開示されている。この方法は、シャフト部に複数の圧力センサーを配設して、この圧力センサーで検知した圧力を時間周波数解析し、特定の周波数付近を監視して異常炉況を事前に予知する方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
低熱負荷部に採用される鋳鉄製のステーブクーラーは、銅及び銅合金製ステーブクーラーに比べて冷却能力が低いため、その炉内に面した部分は比較的高温の状態を保っている。このため、ステーブクーラー表面への付着物の付着は少なく、炉況の変化を察知しやすい状態にある。
【0006】
高熱負荷部に採用される銅及び銅合金製のステーブクーラーの表面には炉内の溶融物の凝着や鉄鉱石粉からなる付着物が付着し、この付着物が成長してステーブクーラー本体を熱衝撃や磨耗から守るセルフライニング現象が生じる。このセルフライニングによりステーブクーラーの寿命は結果的に延長される。
【0007】
また、高熱負荷部に採用されている銅及び銅合金製のステーブクーラーにおいては、冷却能力が高いことから、ステーブクーラーの温度は通常70℃程度であり、温度変動も少ないという特徴がある。従って、この銅及び銅合金製ステーブクーラーを用いて炉体部の炉内状況を判断しようとしても、温度変動が非常に小さいため、この温度変動を基に炉内の熱負荷状況を推定することができなかった。このため、炉内の状況変化を察知することが遅れ、炉況不調に陥ったり、それを避けるためややもすると高燃料比操業となる傾向があった。
【0008】
本発明は、銅及び銅合金製のステーブクーラーを使用した個所においても、炉内の変動をいち早く推定することができる高炉炉壁構造及び高炉の操業方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
(1)高炉炉体側壁にステーブクーラーを張設して炉体を形成する高炉の炉壁構造において、前記炉壁の内周面円周上に所定の間隔をあけて複数の鋳鉄製リブ1を配設し、該リブ1の長手方向を炉高方向に向け、該リブ1に炉内圧力を検知する圧力計6および前記鋳鉄製リブの温度を検知する温度計5を埋設し、前記炉壁に配設する鋳鉄製のリブ間に張設したステーブクーラーが銅または銅合金製のステーブクーラー2であることを特徴とする高炉炉壁構造。
(2)高炉炉体側壁にステーブクーラーを張設して炉体を形成する高炉の炉壁構造において、前記炉壁の内周面に所定の間隔で鋳鉄製リブ1を複数段配設し、該鋳鉄製リブ1の長手方向を炉高方向に向け、該リブ1に炉内圧力を検知する圧力計6および前記鋳鉄製リブの温度を検知する温度計5を埋設し、前記炉壁に配設する鋳鉄製のリブ間に張設したステーブクーラーが銅または銅合金製のステーブクーラー2であることを特徴とする高炉炉壁構造。
(3)前記鋳鉄製リブに、該リブを冷却する冷却管7を埋設したことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の高炉炉壁構造。
(4)前記鋳鉄製リブの炉内側表面に耐磨耗性材料8を鋳込んだことを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の高炉炉壁構造。
(5)前記鋳鉄製リブは前記ステーブクーラーの炉内側表面よりもさらに張り出して炉内側に露出していることを特徴とする上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の高炉炉壁構造。
(6)一つの鋳鉄製リブに長さの異なる複数の温度計を埋設することを特徴とする上記(5)に記載の高炉炉壁構造。
(7)上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の高炉炉壁構造を有する高炉の操業方法であって、前記内周面に配設した鋳鉄製のリブ1内に埋設した圧力計6及び温度計5の検知結果により炉内状況を推定することを特徴とする高炉の操業方法。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の高炉炉壁構造を示す縦断面図で図2のE−E矢視図、図2は図1のA−A端面図、図3は図1の部分拡大図、図4は図3のB−B断面図、図5は図3のC−C断面図、図6は図3のD−D断面図、図7は本発明の鋳鉄製リブ配置に関する他の実施例を示す高炉炉壁構造の縦断面図、図8は銅または銅合金製ステーブクーラーの温度と鋳鉄製リブ内の温度グラフ、図9は従来の高炉炉壁構造を示す縦端面図である。
【0011】
図1に示す高炉炉壁構造において、高炉炉体の高熱負荷部10に銅または銅合金製ステーブクーラーが張設され、該銅または銅合金製ステーブクーラー張設部に本発明の鋳鉄製リブ1を採用したものである。図2に高炉の鋳鉄製リブ1配設部の横断面図を示す。鋳鉄製リブ1は、本発明の上記(1)では高炉炉体の内周面円周方向に所定の間隔をあけて複数個を配設し、本発明の上記(2)では高炉炉体の内周面炉高方向に所定の間隔で複数段配設する。図1、2に示す実施の形態は、本発明の上記(1)(2)を組み合わせたものであり、鋳鉄製リブ1を円周上に等間隔で8個を配設すると同時に、上下方向に連続的に4段配設している。なお、図1に示す実施の形態では、高炉炉体の低熱負荷部11には鋳鉄製のステーブクーラー2aを配設している。
【0012】
鋳鉄製リブ1は、その長手方向を炉高方向に向ける。即ち、鋳鉄製リブ1は縦リブとする。鋳鉄製リブ1は高炉内容物に直接接触し、該高炉内容物は高炉内を下降するので、縦リブとしないと高炉内容物がこの鋳鉄製リブ1に堆積してしまうからである。
【0013】
図3には鋳鉄製リブ1の拡大構造を示す。図3において、鋳鉄製リブ1は炉高方向に複数分割して配設している。この複数に分割して縦方向に配設した各鋳鉄製リブ1にはそれぞれ炉内の圧力を検知する圧力計6を設けており、このそれぞれの圧力計6で検知する圧力の差圧(炉内差圧)を観察することにより、炉内の変動状況を推定するようにしている。高炉の操業において、炉内差圧は一定の範囲内に収まるように操業管理している。従って、炉内差圧が変動して該一定の範囲を超えた場合には、高炉の炉況に変動が生じたこととなり、即ち炉内差圧を観察することによって炉況変動を事前に予知することができる。
【0014】
銅または銅合金製ステーブクーラーは、冷却能力が非常に高いために該ステーブクーラーの炉内側表面の温度が低く、その表面には図9に示すように付着物4が付着している。一方、本発明の鋳鉄製リブは、銅または銅合金製ステーブクーラーに比較して冷却能力が低いので、鋳鉄製リブ1の炉内側表面は炉内温度を反映して高温の状態となり、その表面には付着物が付着しにくい。このため、鋳鉄製リブ1の炉内側表面近傍の温度を測定すれば、炉内温度を検知することができる。
【0015】
炉高方向に複数分割して配設した各鋳鉄製リブ1には、長さの異なる温度計5をそれぞれ複数配置している。一番長い温度計5aは鋳鉄製リブ1の炉内側表面近くまで達して埋設しており、この温度計5aによって炉内の温度状況を検知するようにしている。この温度計5aにより、炉内の温度分布を調査し、炉内の温度状況から炉況の異常を推定するようにしている。
【0016】
各鋳鉄製リブ1には、長さの異なる温度計5b、5c、5dを順次配設している。この温度計5b、5c、5dは、銅及び銅合金製ステーブクーラー2の炉内表面に付着する付着物4の付着厚みを推定するためのものである。
【0017】
鋳鉄製リブ1の両側には銅または銅合金製ステーブクーラーが張設されている。鋳鉄製リブ1はこのステーブクーラーの炉内側表面よりもさらに張り出して炉内側に露出している。ステーブクーラー表面に付着した付着物の厚さが薄い場合には、高温の炉内容物の熱が鋳鉄製リブ1の側面からも供給されるので、最も長さの短い温度計5cの温度も高温に保たれる。ステーブクーラーに付着した付着物の厚さが厚くなると、鋳鉄製リブ1側面のうち、付着物4に覆われた部分からは熱が伝わりにくくなる。そのため、付着物厚さが厚くなるとともに、長さの短い温度計5dから5c、5bの順に温度が低下する傾向が見られる。即ち、温度計5b、5c、5dの測定結果に基づいて銅または銅合金製ステーブクーラー2の表面に付着した付着物の厚さを推定することができる。
【0018】
図4は図3に示す圧力計6を示す図で、鋳鉄製リブ1に取り付けたもので、圧力計6本体は一般的に使用される圧力計を使用している。図5は温度計5aを鋳鉄製リブ1に取り付けた図である。また、図6に示すように鋳鉄製リブ1にはその鉄皮側に鋳鉄製リブ1を冷却する冷却管7を埋設している。
【0019】
鋳鉄製リブ1の炉内に面する側には、図4〜図6に示すように耐磨耗性材料8を鋳込んで製造することにより、鋳鉄製リブ1の耐久性を高めることができる。耐磨耗性材料8としては、耐熱鋳鋼(SCH22等)等を用いることができる。
【0020】
図7は本発明の他の実施の形態を示すもので、鋳鉄製リブ1を炉体の内周面で円周方向に所定の間隔で配置し、その上段に配置する鋳鉄製リブ1は、下段に位置する鋳鉄製リブ1よりも円周方向にずらして配置したものである。
【0021】
図8には銅合金製ステーブクーラー2と鋳鉄製リブ1との温度の時間変化状態を示す。この図に示すように銅合金製ステーブクーラー2は冷却能力が高いため、ステーブクーラー2本体の温度分布の変動はあまりないが、鋳鉄製リブ1においては銅合金製ステーブクーラー2に比べて温度変動が大きい。この知見を見出し、鋳鉄製リブ1に圧力計および温度計を埋設して炉内の状況を推定することを見出した。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、鋳鉄製リブの表面付近は高温に維持され、銅または銅合金製ステーブクーラーの表面に成長した厚い付着物に覆われることはなく、炉内の温度変化と圧力変化を敏感に検知できるので、炉内の変動をいち早く推定することができる。また、炉況の変化を遅滞なく検知して迅速に対応することができるので、高炉の安定操業を維持でき、さらに、低燃料比を追及して溶銑の製造コストを低減できる。また、鋳鉄製リブに水冷管および表面には耐磨耗性材料を鋳込んでいるので、鋳鉄製リブの耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高炉炉壁構造を示す縦断面図で図2のE−E矢視図である。
【図2】図1のA−A端面図であり、鋳鉄製リブの配置を示す図である。
【図3】図1の部分拡大図であり、鋳鉄製リブを示す図である。
【図4】図3のB−B断面図であり、鋳鉄製リブに埋設した圧力計を示す図である。
【図5】図3のC−C断面図であり、鋳鉄製リブに埋設した温度計を示す図である。
【図6】図3のD−D断面図であり、鋳鉄製リブに埋設した冷却管を示す図である。
【図7】本発明の鋳鉄製リブ配置に関する他の実施例を示す高炉炉壁構造の縦断面図である。
【図8】銅または銅合金製ステーブクーラーの温度と鋳鉄製リブ内の温度の時間変化推移を示すグラフである。
【図9】従来の高炉炉壁構造を示す縦端面図である。
【符号の説明】
1 鋳鉄製リブ
2 銅または銅合金製ステーブクーラー
2a 鋳鉄製ステーブクーラー
3 鉄皮
4 付着物
5 温度計
6 圧力計
7 冷却管
8 耐磨耗性材料
9 断熱材
10 高熱負荷部
11 低熱負荷部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a side wall of a blast furnace body, particularly to a furnace wall structure of a high heat load portion and a method of operating the blast furnace.
[0002]
[Prior art]
In the blast furnace wall, a furnace wall is formed by stretching a stave cooler provided with an internal cooling mechanism inside the iron skin. Cast coolers are used as stave coolers. Generally, stave coolers are made of cast iron with a cooling pipe that circulates the cooling medium inside, and fixed bricks are spaced on the furnace cooler surface of the stave cooler. Are embedded in multiple stages.
[0003]
Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-293312, a stave cooler using copper or a copper alloy instead of cast iron is also employed in order to improve the cooling capacity of the stave cooler. Conventionally, in these stave coolers, cast iron stave coolers have been adopted for the low
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-60510 is disclosed as a method for monitoring the furnace condition in the blast furnace furnace. This method is a method in which a plurality of pressure sensors are arranged on the shaft portion, the pressure detected by the pressure sensors is analyzed in time frequency, the vicinity of a specific frequency is monitored, and the abnormal furnace condition is predicted in advance.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the cast iron stave cooler employed in the low heat load portion has a lower cooling capacity than the copper and copper alloy stave cooler, the portion facing the furnace maintains a relatively high temperature. For this reason, there is little adhesion of the deposit | attachment to the surface of a stave cooler, and it is in the state which is easy to detect the change of a furnace condition.
[0006]
The surface of the copper and copper alloy stave cooler used in the high heat load section adheres to the adhesion of the molten material in the furnace and the iron ore powder, which grows and heats the main body of the stave cooler. Self-flying phenomenon that protects from impact and wear occurs. This cell flying results in a prolonged life of the stave cooler.
[0007]
In addition, a copper and copper alloy stave cooler employed in a high heat load section has a high cooling capacity, and thus has a characteristic that the temperature of the stave cooler is usually about 70 ° C. and the temperature fluctuation is small. Therefore, even if an attempt is made to determine the in-furnace condition of the furnace body using this copper and copper alloy stave cooler, the temperature fluctuation is very small, so the heat load condition in the furnace should be estimated based on this temperature fluctuation. I could not. For this reason, it has been delayed to detect changes in the state of the furnace, and the furnace state has been sluggish. To avoid it, there has been a tendency to operate at a high fuel ratio.
[0008]
An object of the present invention is to provide a blast furnace wall structure and a method of operating a blast furnace that can quickly estimate fluctuations in the furnace even in a place where a copper and copper alloy stave cooler is used.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) In a furnace wall structure of a blast furnace in which a stave cooler is stretched on the side wall of the blast furnace furnace body to form a furnace body, a plurality of
(2) In a furnace wall structure of a blast furnace in which a stave cooler is stretched on the side wall of a blast furnace furnace body to form a furnace body, a plurality of
(3) The blast furnace wall structure according to (1) or (2), wherein a
(4) The blast furnace furnace wall structure according to any one of the above (1) to (3), wherein the wear-
(5) The blast furnace furnace wall structure according to any one of the above (1) to (4), wherein the cast iron rib projects further from the furnace inner surface of the stave cooler and is exposed to the furnace inner side. .
(6) The blast furnace wall structure according to (5) above, wherein a plurality of thermometers having different lengths are embedded in one cast iron rib.
( 7 ) A method for operating a blast furnace having the blast furnace wall structure according to any one of (1) to ( 6 ) above, wherein the pressure gauge is embedded in a
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a longitudinal sectional view showing a blast furnace furnace wall structure according to the present invention, as viewed from the direction of arrows EE in FIG. 2, FIG. 2 is an end view taken along line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 3, FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 3, FIG. 6 is a sectional view taken along the line DD in FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a blast furnace furnace wall structure, FIG. 8 is a graph of the temperature of a copper or copper alloy stave cooler and a temperature in a cast iron rib, and FIG. 9 is a longitudinal end view of a conventional blast furnace furnace wall structure.
[0011]
In the blast furnace wall structure shown in FIG. 1, a copper or copper alloy stave cooler is stretched on a high
[0012]
The
[0013]
FIG. 3 shows an enlarged structure of the
[0014]
Since a copper or copper alloy stave cooler has a very high cooling capacity, the temperature of the surface inside the furnace of the stave cooler is low, and
[0015]
A plurality of thermometers 5 having different lengths are arranged on each of the
[0016]
Each
[0017]
Copper or copper alloy stave coolers are stretched on both sides of the
[0018]
FIG. 4 is a view showing the
[0019]
As shown in FIGS. 4 to 6, the wear-
[0020]
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention, in which
[0021]
FIG. 8 shows a time change state of the temperatures of the copper alloy stave
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the vicinity of the surface of the cast iron rib is maintained at a high temperature, and it is not covered with thick deposits grown on the surface of the copper or copper alloy stave cooler, making it sensitive to temperature and pressure changes in the furnace. Since it can be detected, fluctuations in the furnace can be estimated quickly. In addition, since it is possible to detect changes in the furnace conditions without delay and respond quickly, it is possible to maintain stable operation of the blast furnace and to reduce the manufacturing cost of hot metal by pursuing a low fuel ratio. Further, since the water-cooled tube and the wear-resistant material are cast on the cast iron rib, the durability of the cast iron rib is also improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a blast furnace furnace wall structure according to the present invention, and is a view taken in the direction of arrows EE in FIG.
FIG. 2 is an AA end view of FIG. 1, showing the arrangement of cast iron ribs.
FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 1, showing a cast iron rib.
4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3 and shows a pressure gauge embedded in a cast iron rib.
5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 3 and shows a thermometer embedded in a cast iron rib.
6 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 3, showing a cooling pipe embedded in a cast iron rib.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a blast furnace wall structure showing another embodiment relating to the arrangement of cast iron ribs according to the present invention.
FIG. 8 is a graph showing changes over time in the temperature of a copper or copper alloy stave cooler and the temperature in a cast iron rib.
FIG. 9 is a vertical end view showing a conventional blast furnace wall structure.
[Explanation of symbols]
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