JP4634660B2

JP4634660B2 - 高炉炉下部の管理方法

Info

Publication number: JP4634660B2
Application number: JP2001204732A
Authority: JP
Inventors: 健一八ケ代; 淳一中川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: JP2003013118A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉下部における熱負荷の予測を正確に行い、炉底や側壁の耐火物の損耗を防止して長寿命化を図る高炉炉下部の管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉の炉底及び炉底近傍の側壁における炉内から構成される高炉下部は、溶融した溶銑が溜り、この溶銑溜りにコークスの充填層が浸漬した状態と考えられており、更に、出銑やコークスの充填層の動きによって、溶銑の流れ（溶銑流）が形成されている。
この溶銑流は、側壁の内部側に局所的な大きな流れが生じる場合があり、この局所的な流れによって、側壁部を構成する耐火物への熱負荷が上昇し、耐火物が損耗する。この耐火物の損耗が極端に進行すると炉壁損傷事故となり、操業が不可能となる。一方、炉底では、コークス充填層が炉底に接地したり、コークス充填密度が高くなることがあり、この場合は、炉底の中央部の熱負荷が軽減されるが、炉底の外周近傍で、局所的な溶銑の大きな流れが生じ、耐火物への熱負荷が上昇して耐火物が損耗される。いずれの場合においても、高炉の安定操業や長寿命化が行えない。
この炉底や側壁の耐火物の損耗状態を管理するため、耐火物内に埋め込んだ複数の温度計によって、測温された温度を見ながら各耐火物の熱負荷状態を管理することが行われている。
しかし、耐火物の厚みが１．５ｍ以上になるため、炉底や側壁の耐火物の稼働面の状態を把握するのに時間遅れが大きく、外部の冷却状態による外乱等が発生し、しかも、測定された温度に対する操業のアクションをリアルタイムに行えない等の問題がある。
この対策として、特開平９−６７６０７号公報に記載されているように、炉底の耐火物内及び耐火物外表面に、複数の熱流量計を配置し、測定された熱流量計（温度計）の値を用い、有限要素法、境界要素法、又は有限差分法を使用して３次元の伝熱解析を行い、炉底の耐火物の浸食形状を求め、この浸食形状を過去の最大の浸食形状と比較して浸食が進行した面形状を更新し、更に、前記した炉底の温度計値からの熱流量を基に、有限要素法、境界要素法、又は有限差分法を使用して３次元の伝熱解析を行い、炉底の耐火物の浸食形状、及び凝固層の形状を推定し、高炉の耐火物の損耗を防止して寿命の延長を図る方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−６７６０７号公報に記載された方法では、高炉の炉底を模擬的な熱的定常状態に仮定したものであり、炉内の温度が急激に変化する非定常性の高い実操業への適用を考慮していないため、計算により推定された炉底の耐火物の浸食形状及び凝固層の形状を非定常時のアクションに用いることができない。
例えば、前記した耐火物の浸食形状及び凝固層の形状等を基に、炉内への送風条件、出銑口制約等の操業のアクションを実施した際、その操業のアクションが本来望ましい操業のアクションと異なる場合を招く。その結果、浸食形状及び凝固層の形状等をより悪化させることになる。
更に、実操業では、温度計により測定される熱負荷に応じた冷却側（炉外側）の条件を考慮していないため、計算により推定された炉底の耐火物の浸食形状及び凝固層の形状の外乱要因となり、浸食形状、凝固層の形状等が不正確になり、適正な操業のアクションを実施することができない。
しかも、炉内への送風条件、出銑口制約等の操業のアクションが不正確になると、一層炉底の耐火物の浸食の進行や凝固層の形状が悪くなり、高炉の操業の不安定化が進行して出銑量の低下等の問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、耐火物の内部に埋設した温度計の冷却側の外乱を無くした温度計値を用い、炉内伝熱量を正確に把握し、炉内伝熱量から推定される炉内状況に応じた高炉の操業アクションを行い、高炉の操業を安定させることができる高炉炉下部の管理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明の高炉炉下部の管理方法は、高炉の炉下部の耐火物内の厚み方向に２点以上の温度計を埋設し、該温度計により測定された温度を対として実績の温度推移を把握し、この時の溶銑温度、稼働面への炉内伝熱量、及び冷却側抜熱量を仮定した非定常伝熱計算を行い、該非定常伝熱計算により得られた温度の推移値が前記温度計により実測された温度に実質的に一致するように伝熱逆解析法を用いて計算し、炉内伝熱量と冷却側抜熱量を同時に決定する。
なお、炉内伝熱量とは、稼働面部からの炉内熱伝達率Ｕｐ、又は、稼働面部からの熱貫流量ｑｐであり、冷却側抜熱量とは、冷却側熱伝達率Ｕｗ又は、冷却側熱貫流量ｑｗを用いることができる。
この方法により、温度計の実測値にほぼ一致するように伝熱逆解析法を用いて稼働面への炉内伝熱量である炉内熱伝達率Ｕｐ、あるいは稼働面側への熱貫流量ｑｐを決定するため、温度が急激に変化する非定常時の炉底や側壁の耐火物の熱負荷状態を正確に把握することができ、供給燃料、炉底の外側の冷却条件、支管送風、出銑口の使用等の操業アクションを適正に行うことができ、高炉の操業の安定化が可能になる。
【０００６】
ここで、前記炉下部の耐火物を複数の計算メッシュに分割し、最内メッシュは、所定温度を融点とする凝固層（凝固物）であるとし、該凝固層の表面と溶銑間の熱伝達率を仮定した炉内伝熱量と熱収支を求め、凝固層の凝固融解潜熱を用いて、該凝固層の表面が融点温度となる凝固層厚みを決定すると良い。
これにより、複数の計算メッシュに分割して求めた炉内伝熱量から凝固融解潜熱を用いて凝固層の厚みを算出するため、炉下部に形成される凝固層の厚みを正確に把握することができる。
【０００７】
更に、前記炉下部は、炉底、又は側壁であることが好ましい。
これにより、高炉の熱負荷の変動が大きく、しかも、耐火物の溶損の激しい部位の熱収支を管理でき、耐火物の溶損や凝固層の状態を的確に把握するとができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係る高炉炉下部の管理方法に適用される測定装置の断面図、図２は同高炉炉下部の熱伝達率の測定部位の概要図、図３は高炉の炉底耐火物の経過日数と温度の関係を表すグラフ、図４は炉底耐火物の経過日数と炉内熱伝達率の関係を表すグラフ、図５は炉底耐火物の経過日数と凝固層厚みの関係を表すグラフ、図６は炉底耐火物の経過日数と底盤冷却アクションの関係を表すグラフ、図７は炉底耐火物の経過日数と温度の関係を表すグラフ、図８は炉底耐火物の経過日数と炉内熱伝達率の関係を表すグラフ、図９は炉底耐火物の経過日数と冷却熱伝達率の関係を表すグラフ、図１０は炉底耐火物の経過日数と凝固層厚みの関係を表すグラフ、図１１は炉底耐火物の経過日数と側壁耐火物残存厚みの関係を表すグラフ、図１２は炉底耐火物の経過日数と稼働面温度の関係を表すグラフである。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る高炉炉下部の管理方法に用いられる測定装置１０は、高炉１１の炉下部１２を構成する鉄皮からなる側壁１３と、この側壁１３に内張りした側壁耐火物１４と、炉底を構成する底盤１５と、この底盤１５に内張りした炉底耐火物１６を有している。
この炉底耐火物１６には、温度計Ｍ₁ とＭ₂ が埋設されており、各Ｍ₁ 、Ｍ₂ の温度が測定され、図示しない計算機に入力される。
更に、底盤１５の内部には、冷却水供給管１７が配置され、冷却水の供給弁１８と、冷却水の排水弁１９を備えている。
また、炉底耐火物１６の表面には、一般的な凝固層２０が形成され、この凝固層２０の上には、酸化鉄が還元されて溶解した溶銑２１の溜まり部が形成されている。
【０００９】
次に、本発明の一実施の形態に係る高炉炉下部の管理方法について測定装置１０を用いて炉内伝熱量として炉内熱伝達率Ｕｐを、冷却側抜熱量として冷却側熱伝達率Ｕｗを求める場合について説明する。
高炉１１の炉底耐火物１６内に、この炉底耐火物１６の厚み方向に所定の距離を有して温度計Ｍ₁ とＭ₂ を埋設し、炉底耐火物１６の２．５ｍの厚み方向における温度をそれぞれ測定する。
この温度計Ｍ₁ とＭ₂ は、炉内に溜まる溶銑２１の温度が約１５００℃であるため、凝固層２０及び炉底耐火物１６の上方から下方に伝わる熱の熱伝達率と、供給管１７に供給される冷却水等の熱伝達率の影響を受け、所定の温度が測定されて表示される。
この熱伝達率は、図２に示すように、高炉１１の底盤１５に内張りされた炉底耐火物１６の厚み方向をＴ₃ 〜Ｔ₇ に５分割し、更に、底盤１５の冷却水供給管１７により抜熱された底盤１５の温度Ｔ_W と、凝固層２０と炉底耐火物１６の境界温度Ｔ₂ 、溶銑２１と凝固層２０との境界温度Ｔ₁ 及び溶銑２１の温度Ｔ_P について、ぞれぞれの伝熱面積Ａ₁ 〜Ａ₇ （ｍ² ）、厚さＬ₁ 〜Ｌ₇ （ｍ）、密度ρ₁ 〜ρ₇ （ｋｇ／ｍ³ ）、比熱Ｃ₁ 〜Ｃ₇ （ｋｃａｌ／ｋｇ℃）、熱伝導率λ₁ 〜λ₆ （ｋｃａｌ／ｍｈ℃）が、その物性、あるいはプロフィル等から決定できるので、炉底耐火物１６内に埋設した測定用の温度計Ｍ₁ と温度計Ｍ₂ の実測温度値から一般に用いられている一次元の非定常伝熱計算である下式により各部位の熱伝達率を求める。
【００１０】
例えば、Ｔ₃ 〜Ｔ₆ は、以下の（１）、（２）式からΔＴ_i を求める。
ΔＱ_i ＝〔Ａ_i ×λ_i-1 ／Ｌ_i-1 ×（Ｔ_i-1 −Ｔ_i ）＋Ａ_i+1 ×λ_i ／Ｌ_i ×（Ｔ_i+1 −Ｔ_i ）〕×Δｔ・・・・・（１）
ΔＴ_i ＝ΔＱ_i ／（Ａ_i ×Ｌ_i ×ρ_i ×Ｃ_i ）・・・・・（２）
過去の実績Ｕｗを用いてＴ₇ を計算する。
ΔＱ₇ ＝〔Ａ₇ ×λ₆ ／Ｌ₆ ×（Ｔ₆ −Ｔ₇ ）＋Ａ₈ ×Ｕｗ×（Ｔ_W −Ｔ₇ ）〕×Δｔ・・・・・（３）
ΔＴ₇ ＝ΔＱ₇ ／（Ａ₇ ×Ｌ₇ ×ρ₇ ×Ｃ₇ ）・・・・・（４）
過去の実績Ｕｐを用い、凝固層厚Ｌ₁ 、又は表面温度Ｔ₁ を計算する。
ΔＱ₁ ＝〔Ａ₁ ×Ｕｐ×（Ｔｐ−Ｔ₁ ）＋Ａ₂ ×λ₁ ／Ｌ₁ ×（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）〕×Δｔ・・・・・（５）
但し、凝固層２０が存在する場合は、以下の式を適用する。
ΔＬ₁ ＝ΔＱ₁ ／Ｈｇ／Ａ₁ ・・・・・（６）
凝固層２０が存在しない場合は、以下の式を適用する。
ΔＴ₁ ＝ΔＱ₁ ／（Ｌ₁ ×Ａ₁ ×ρ₁ ×Ｃ₁ ）・・・・・（７）
ここで、ｉはｉ番目のメッシュ、Ｔ_i はｉ番目のメッシュの温度（℃）、Ｑ_i はｉ番目のメッシュの蓄熱量（ｋｃａｌ）、Ａ_i は伝熱面積（ｍ² ）、λ_i は熱伝導率（ｋｃａｌ／ｍｈ℃）、ρ_i はメッシュの密度（ｋｇ／ｍ³ ）、Ｃ_i はメッシュの比熱（ｋｃａｌ／ｋｇ℃）、Ｌ_i はメッシュの長さ（ｍ）、ｔは時間（ｈ）、Ｔｐは溶銑の温度（℃）、Ｔ_W は冷却水の温度（℃）、Ｕｐは炉内熱伝達率（ｋｃａｌ／ｍ² ｈ℃）、Ｕｗは冷却側熱伝達率（ｋｃａｌ／ｍ² ｈ℃）、Ｈｇは凝固層の凝固融解潜熱（ｋｃａｌ／ｋｇ）である。
【００１１】
そして、炉内の最内メッシュを融点が１１５０℃の凝固層２０とし、溶銑温度を１５００℃に仮定し、前記した式のＵｐ、Ｕｗを仮定値にしてＴ₁ 〜Ｔ₇ の各経時変化を計算する。
更に、それぞれの測定用の温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ の実測の温度値を結ぶ線と比較し、この誤差が最小化するように、Ｕｐ、Ｕｗを伝熱逆解析法を用いて以下の手順で求める。
一定の時間毎に測定された実測データがｊ個（Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ ・・・Ｙ_j ）で、この実測データｊ個に対応して伝熱計算で求めた温度値Ｔがｊ個（Ｔ₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ₃ ・・・Ｔ_j ）有るとすれば、この条件で、熱伝達率Ｕを微小変化させた場合のＴ_j の変化は、下式により計算される。
φ_j ＝ΔＴｊ／ΔＵ・・・・・（８）
但し、φ_j は、実際のΔＵを与えてΔＴｊを計算により求める。
更に、実測の温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ との誤差が最小化できるＵ’が決定するまで、下式を用いて繰り返し計算を行う。
Ｕ’＝Ｕ＋〔２×Σ（φ_j ×Ｙ_j ）−２×Σ（φ_j ×Ｔ_j ）〕／Σ（φ_j ² ）
・・・・・（９）
ここで、ｊは時系列にデータの個数（個）、Ｕは熱伝達率（Ｋｃａｌ／ｍ² ｈ℃）、φ_j は感度係数（℃ｍ² ｈ／Ｋｃａｌ) Ｕ’は熱伝達率（Ｋｃａｌ／ｍ² ｈ℃）である。
そして、温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ から実測された温度の推移に、前記した式を用いて計算された計算値がほぼ一致するように、炉内熱伝達率Ｕｐと冷却側熱伝達率Ｕｗを求めることにより、実績の温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ の温度変化に応じた炉内熱伝達率の変化を計算により求めることができ、しかも、この炉内熱伝達率であるＵｐに応じた凝固層の減少や成長の状態を正確に求めることができる。
【００１２】
次に、測定装置１０を用いて炉内伝熱量として稼働面側からの熱貫流量ｑｐと冷却側熱貫流量ｑｗを用いる場合について説明する。
Ｔ₃ 〜Ｔ₆ は、前記した（１）、（２）式を用い、過去の実績ｑｗを用いてＴ₇ を計算する。
ΔＱ₇ ＝〔Ａ₇ ×λ₆ ／Ｌ₆ ×（Ｔ₆ −Ｔ₇ ）＋Ａ₈ ×ｑｗ〕×Δｔ
・・・・・（１０）
ΔＴ₇ ＝ΔＱ₇ ／（Ａ₇ ×Ｌ₇ ×ρ₇ ×Ｃ₇ ）・・・・・（１１）
過去の実績ｑｐを用い、凝固層厚Ｌ₁ 、又は表面温度Ｔ₁ を計算する。
ΔＱ₁ ＝〔Ａ₁ ×ｑｐ＋Ａ₂ ×λ₁ ／Ｌ₁ ×（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）〕×Δｔ
・・・・・（１２）
但し、凝固層２０が存在する場合は、以下の式を適用する。
ΔＬ₁ ＝ΔＱ₁ ／Ｈｇ／Ａ₁ ・・・・・（１３）
凝固層２０が存在しない場合は、以下の式を適用する。
ΔＴ₁ ＝ΔＱ₁ ／（Ｌ₁ ×Ａ₁ ×ρ₁ ×Ｃ₁ ）・・・・・（１４）
【００１３】
そして、炉内の最内メッシュを融点が１１５０℃の凝固層２０とし、溶銑温度を１５００℃に仮定し、前記した式のｑｐ、ｑｗを仮定値にしてＴ₁ 〜Ｔ₇ の各経時変化を計算する。
更に、それぞれの温度管理計（温度計）Ｍ₁ 、Ｍ₂ の実測の温度値を結ぶ線と比較し、この誤差が最小化するように、ｑｐ、ｑｗを伝熱逆解析法を用いて以下の手順で求める。
一定の時間毎に測定された実測データがｊ個（Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ ・・・Ｙ_j ）で、この実測データｊ個に対応して熱伝計算で求めた温度値Ｔがｊ個（Ｔ₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ₃ ・・・Ｔ_j ）有るとすれば、この条件で、熱貫流量ｑを微小変化させた場合のＴ_j の変化は、下式により計算される。
φ_j ＝ΔＴ_j ／Δｑ・・・・・（１５）
但し、φ_j は、実際のΔｑを与えてΔＴ_j を計算により求める。
更に、実測の温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ との誤差が最小化できるｑ’が決定するまで、下式を用いて繰り返し計算を行う。
ｑ’＝ｑ＋〔２×Σ（φ_j ×Ｙ_j ）−２×Σ（φ_j ×Ｔ_j ）〕／Σ（φ_j ² ）
・・・・・（１６）
ここで、ｊは時系列にデータの個数（個）、ｑは熱貫流量（Ｋｃａｌ／ｍ² ｈ）、φ_j は感度係数（℃ｍ² ｈ／Ｋｃａｌ) 、ｑ’は熱貫流量（Ｋｃａｌ／ｍ² ｈ）である。
そして、温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ から実測された温度の推移に、前記した式を用いて計算された計算値がほぼ一致するように、炉内熱貫流量ｑｐと冷却側熱貫流量ｑｗを求めることにより、実績の温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ の温度変化に応じた炉内熱貫流量の変化を計算により求めることができ、しかも、この炉内熱貫流量ｑｐに応じた凝固層の減少や成長の状態を正確に求めることができる。
【００１４】
その結果、炉内熱伝達率の状況をリアルタイムに精度良く把握でき、炉内熱伝達率の変動に応じて、例えば、コークス層の密充填化や出銑口の使用制約、燃料比、冷却等の条件の変更を行うことができる。
炉内熱伝達率の変動に応じ対応を行うことにより、炉底耐火物１６の損耗や異常な凝固層２０の形成を防止して高炉の長寿命化が可能になった。
【００１５】
【実施例】
次に、高炉炉下部の管理方法の実施例について説明する。
温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ から実測された温度の推移を基に、前記した炉内熱伝達率Ｕｐと冷却側熱伝達率Ｕｗを求める式を用いて計算を行い、計算値が実測された温度Ｍ₁ 、Ｍ₂ に、ほぼ一致するように炉内熱伝達率Ｕｐと冷却側熱伝達率Ｕｗを求めた。その結果を図３〜図６に示す。
図３に示すように、約３ケ月にわたる温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ の実績温度変化の推移と、計算により求めた温度が正確に合致（図中では実績温度太線と計算温度が重なっている）していることが判る。
更に、図４に示すように、計算により求めた炉内熱伝達率が５月／１５日以降に低下傾向を示したが、前記した温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ の計算温度も低下し、計算により求めた温度と炉内熱伝達率の傾向が良く一致している。
そして、図５では、炉内熱伝達率の低下に伴って炉底耐火物１６の表面に付着した凝固層２０の厚みが増加し始めたので、図６に示すように、増加し始めた時点で、底盤１５の冷却水供給管１７に供給する水量を供給弁１８と排水弁１９を操作して減水し、底盤１５の冷却条件を緩和する処置を行った。
そして、凝固層２０は、冷却条件を緩和したにもかかわらず厚みが増加し続けたが、最大０．６ｍの厚みに成長したところで、冷却条件の緩和効果が寄与し、凝固層２０の厚みが減少し始めた。
そこで、冷却アクション指数を８０〜８５％に再調整し、凝固層２０の厚みを問題の無い０．３〜０．４ｍに維持できた。
【００１６】
次に、本発明に掛かる高炉炉下部の管理方法の特に側壁の管理方法の実施例について説明する。
炉底耐火物１６の温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ を埋設した前記の場合と同様に、炉下部１２の側壁１３に内張りした側壁耐火物１４の内部に、温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ を埋設し、実測された温度と、前記した式を用いて計算された計算値がほぼ一致するように炉内熱伝達率Ｕｐと冷却側熱伝達率Ｕｗを求めた。その結果を図７〜図１２に示す。
図７〜図１２に示すように、実績温度と計算により求めた温度が良く合致しており、しかも、実績温度の変動に応じて炉内熱伝達率も良好に変動していることが判る。
特に、炉内熱伝達率が上昇し始めた４月１６日以降では、冷却熱伝達率も緩冷状態であったため、凝固層の厚みが急激に減少し、稼働面の温度も略１２７５℃に上昇した。
更に、６月１０日以降で、炉内熱伝達率が上昇して凝固層の厚みが急激に減少し、炉底耐火物１６の損耗が発生して稼働面の温度が略１３０５℃に上昇した。
そして、この近傍の出銑口からの出銑頻度を少なくし、同時に、この近傍の羽口から吹き込む送風の低減を炉内熱伝達率Ｕｐに応じて実施したところ、炉内熱伝達率Ｕｐが徐々に下がり、４月５日以降に凝固層を安定的に増加でき、図１２に示すように、稼働面の温度を略１１５０℃に安定させることができた。
このように、稼働面に対し、熱負荷が急激に変動する非定常時の熱負荷をリアルタイムに把握でき、その状況に応じた操業のアクションが行うことができた。
更に、炉内熱伝達率Ｕｐと冷却側熱伝達率Ｕｗに変えて熱貫流量ｑｐと冷却側熱貫流量ｑｗを用いた場合についても、実績温度の変動に応じて熱貫流量ｑｐが良好に変動しており、凝固層の厚みを安定して管理することができた。
【００１７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、温度計は、Ｍ₁ 、Ｍ₂ の他に、底盤や炉底耐火物を３〜５個に分割し、それぞれに設けることができ、炉壁においても同様に、鉄皮や側壁耐火物を３〜５個に分割し、それぞれに設けることができる。
更に、温度計Ｍ₁ 、Ｍ₂ 等の測定データをコンピュータに入力し、コンピュータで演算し、その結果をコンピュータから出力して操業のアクションを行うことができる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１〜３記載の高炉炉下部の管理方法においては、高炉の炉下部の耐火物内の厚み方向に２点以上の温度計を埋設し、温度計により測定された温度を対として実績の温度推移を把握し、この時の溶銑温度、稼働面への炉内伝熱量、及び冷却側抜熱量を仮定した非定常伝熱計算を行い、該非定常伝熱計算により得られた温度の推移値が温度計により実測された温度に実質的に一致するように伝熱逆解析法を用いて計算し、炉内伝熱量と冷却側抜熱量を同時に決定するので、炉内伝熱量を正確に把握して炉内の熱負荷を推定し、炉内の熱負荷に応じた高炉の操業アクションを行うことができ、高炉の操業を安定、長寿命化を図ることができる。
【００１９】
特に、請求項２記載の高炉炉下部の管理方法においては、炉下部の耐火物を複数の計算メッシュに分割し、最内メッシュは、所定温度を融点とする凝固物であるとし、凝固層の表面と溶銑間の熱伝達率を仮定した炉内伝熱量と熱収支を求め、凝固層の凝固融解潜熱を用いて、凝固層の表面が融点温度となる凝固層厚みを決定するので、炉下部に形成される凝固層の厚みを正確に把握することができ、凝固層の状態に応じ、コークスの充填密度、出銑口の使用回数、炉内に供給する燃料比、底盤の冷却等の操業アクションを選択して行うことができ、安定した操業を行うことができる。
【００２０】
請求項３記載の高炉炉下部の管理方法においては、炉下部は、炉底、又は側壁に適用するので、高炉の熱負荷の変動が大きい部位の熱収支から、炉内の耐火物の熱負荷を正確に把握して適正な操業アクションを行うことができ、高炉のより安定した操業と長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高炉炉下部の管理方法に適用される測定装置の断面図である。
【図２】同高炉炉下部の熱伝達率の測定部位の概要図である。
【図３】高炉の炉底耐火物の経過日数と温度の関係を表すグラフである。
【図４】炉底耐火物の経過日数と炉内熱伝達率の関係を表すグラフである。
【図５】炉底耐火物の経過日数と凝固層厚みの関係を表すグラフである。
【図６】炉底耐火物の経過日数と底盤冷却アクションの関係を表すグラフである。
【図７】炉底耐火物の経過日数と温度の関係を表すグラフである。
【図８】炉底耐火物の経過日数と炉内熱伝達率の関係を表すグラフである。
【図９】炉底耐火物の経過日数と冷却熱伝達率の関係を表すグラフである。
【図１０】炉底耐火物の経過日数と凝固層厚みの関係を表すグラフである。
【図１１】炉底耐火物の経過日数と側壁耐火物残存厚みの関係を表すグラフである。
【図１２】炉底耐火物の経過日数と稼働面温度の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１０：測定装置、１１：高炉、１２：炉下部、１３：側壁、１４：側壁耐火物、１５：底盤、１６：炉底耐火物、１７：冷却水供給管、１８：供給弁、１９：排出弁、２０：凝固層、２１：溶銑

Claims

高炉の炉下部の耐火物内の厚み方向に２点以上の温度計を埋設し、該温度計により測定された温度を対として実績の温度推移を把握し、この時の溶銑温度、稼働面への炉内伝熱量、及び冷却側抜熱量を仮定した非定常伝熱計算を行い、該非定常伝熱計算により得られた温度の推移値が前記温度計により実測された温度に実質的に一致するように伝熱逆解析法を用いて計算し、炉内伝熱量と冷却側抜熱量を同時に決定することを特徴とする高炉炉下部の管理方法。
請求項１記載の高炉炉下部の管理方法において、前記炉下部の耐火物を複数の計算メッシュに分割し、最内メッシュは、所定温度を融点とする凝固層であるとし、該凝固層の表面と溶銑間の熱伝達率を仮定した炉内伝熱量と熱収支を求め、凝固層の凝固融解潜熱を用いて、該凝固層の表面が融点温度となる凝固層厚みを決定することを特徴とする高炉炉下部の管理方法。
請求項１又は２記載の高炉炉下部の管理方法において、前記炉下部は、炉底、又は側壁であることを特徴とする高炉炉下部の管理方法。