JP4897115B2 - ステーブ、高炉及び高炉の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステーブ、このステーブを備えた高炉及び高炉の運転方法に関する。
本願は、２００９年１１月１９日に、日本に出願された特願２００９−２６３５８９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

既存の高炉では、鉄皮の内側にステーブが設置され、その内側に耐火レンガが設置された構造が多用される。高炉の内面は、炉内の高熱を受けつつ炉内を下降する装入物に曝されて機械的な損耗を受ける。そして、一定期間で耐火レンガが損耗・消失した後は、ステーブの表面が損傷・損耗される。このような損傷・損耗に対応するために、ステーブの炉内側の表面に凹部を配列し、この凹部に耐火物を嵌め込む等した構造が開発されている（特許文献１参照）。

日本国特開２００１−４９３１６号公報

高炉内面のうち、朝顔部および炉腹部は、高温の融着帯（装入物中の鉱石の軟化溶融が開始し、半溶融状態の鉱石が相互に融着し板状に繋がっている領域）の根部に接触し、特に高温による損傷や機械的損耗を受ける。このような高温の融着帯に対して、前述した嵌め込み耐火物は耐久性が十分とはいえない。

本発明は、高温の融着帯の根部に対しても高い耐久性が得られる朝顔部、炉腹部に設けられたステーブ、これらのステーブを備えた高炉及び高炉の運転方法の提供を目的とする。

本発明は、本発明者らの鋭意研究の結果得られた知見、すなわち、付着物層が融着帯の根部による熱負荷及び損耗に対して保護作用を有する（セルフライニング効果）との知見に基づく。
高炉の火入れから吹止めまでの通常１５年程度の炉一炉代において、火入れから２年〜３年程度の比較的初期の時期に高炉炉内側に設置した耐火レンガが、熱衝撃による損傷や機械的損耗により消失した後、炉内側のステーブ表面近傍には装入物起源の付着物層が生成する。本発明は、前述した知見に基づき、ステーブの表面を覆う付着物層（付着物）の生成を促進する構成として、高炉の内側のステーブの表面に炉内側へ突出する突起部を用い、熱伝導率が高く抜熱能力の高い銅または銅合金をステーブ本体の材質に使用する。
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。具体的な構成は以下の通りである。

（１）本発明の一態様に係るステーブは、高炉の朝顔部及び炉腹部の内周に設けられたステーブであって、前記高炉の内部空間に面する基準面を有するとする銅または銅合金のステーブ本体と；前記基準面より、前記高炉の内側に向かって突出した複数の突起部と；を備え、前記ステーブ本体の、前記複数の突起部の間に、前記基準面より、高炉の外側に向かって窪む溝が形成され、その溝内に耐火物が設けられている。
ここで、高炉の内部空間に面する基準面とは、ステーブ本体の外面を構成する各面のうち、高炉の内側に向く、ある一つの面を意味する。このようなステーブでは、装入物の融着帯が高炉内を下降する際、ステーブ本体の基準面から炉内側に突出する突起部によって、装入物の融着帯（装入物中の鉱石の軟化溶融が開始し、半溶融状態の鉱石が相互に融着し板状に繋がっている領域）の根部の下降速度が減速する。これにより、付着物が冷却され、ステーブ本体の基準面に沿って付着物を成長させることができ、上記基準面を付着物で被覆することができる。その結果、付着物が保護層として作用することで、基準面は高温の融着帯に直接曝されなくなり、朝顔部および炉腹部用ステーブとしての耐熱性を高めることができる。
特に、本ステーブでは、熱伝導率が高く抜熱能力の高い銅または銅合金のステーブ本体を用いる。これにより、高炉の操業状態の変化などにより基準面の被覆が剥がれ落ちることがあっても、その後に降下する半溶融状態の鉱石を含む装入物が減速する。装入物が急速に冷却され基準面に付着することによって、付着物の被覆層を早期に再生させることができる。このような付着物を利用したセルフライニング効果によって、朝顔部および炉腹部用のステーブとして十分な耐久性が得られる。
また、前記基準面より高炉の外側に向かって窪む溝が形成されて、その溝内に耐火物が設けられていることにより、高炉内の熱が高炉外に逃げてしまうことを防止することが可能となる。さらには、高炉の内面のプロフィルを所望の形状にし易くなる。

（２）上記（１）に記載のステーブは、前記ステーブ本体の内部に設けられ、このステーブ本体を冷却する流体を流すステーブ本体冷却流路と；前記突起部の内部に設けられ、前記突起部を冷却する流体を流す突起部冷却流路と；をさらに備えることが望ましい。
本ステーブでは、ステーブ本体の材質は、熱伝導率が高く抜熱能力の高い銅または銅合金であるので、ステーブ本体の内部のステーブ本体冷却流路のみでも突起部は十分に冷却される。しかしながら、突起部の内部にも突起部冷却流路を形成し、突起部を直接的に冷却することにより、その表面の温度を下げて付着物の生成を更に促進することができる。

（３）上記（１）に記載のステーブは、前記ステーブ本体の内部に、前記基準面に沿って配置された複数のステーブ本体温度検出部と；前記突起部の内部に配置された突起部温度検出部と；をさらに備えることが望ましい。
このようなステーブでは、各温度検出部において検出された検出温度によって、ステーブ本体の基準面における付着物層の厚さおよびステーブ本体の残存厚みを推定する。これにより、ステーブ本体および炉内プロフィルの健全性を判定することができる。そして、判定結果に基づいて、ステーブの冷却状態あるいはその他のパラメータを調整し、付着物の適切な成長を図り、ステーブ本体の基準面における付着物層の厚みを適切に調整する。その結果、熱負荷および損耗に対するステーブ本体を保護することができ、過度な付着物の成長による炉内プロフィルの悪化を防止し、適正プロフィル維持により高炉操業の安定化を図る事が可能となる。

（４）上記（１）に記載のステーブは、前記各突起部間の隣接間隔が５００〜１０００ｍｍの範囲内であることが望ましい。
隣接する突起部間の間隔が１０００ｍｍより広くなると、突起部を起点として生成し付着した付着物が、その高位置側の突起部下端付近まで生成し付着する事が出来ない。そのため、隣接する突起部間の全ての基準面に亘って所定厚さの付着物層を均一に形成することができなくなる。これにより、融着帯の根部による熱負荷及び機械的損耗に対して保護するセルフライニング効果が十分に得られなくなる。すなわち、ステーブ本体を保護するのが難しくなる。
隣接する突起部間の間隔が５００ｍｍより狭くなると、隣接する突起部間での降下する半溶融状態の鉱石を含む装入物が減速し、冷却により基準面に生成する付着物層の厚みが過度に厚くなる。付着物層が過度に厚く生成すると装入物の安定した荷下がりの支障原因となったり、高炉の操業条件の変化などで付着物層が剥がれた場合に朝顔部および炉腹部の炉内面プロフィルを大きく変化させる原因となったりする。したがって、高炉の安定操業を維持するために好ましくない。

（５）上記（４）に記載のステーブは、前記朝顔部には、前記基準面からの突出量Ｅ１と、隣接する他の前記突起部の間隔Ｄ１との関係が下記（Ａ）式を満足するように前記突起部が設けられ；前記炉腹部には、前記基準面からの突出量Ｅ２と、隣接する他の前記突起部の間隔Ｄ２との関係が下記（Ｂ）式を満足するように前記突起部が設けられていることが好ましい。
Ｄ１＝Ｅ１×ｔａｎ［９０°−（α１−θ１）］…（Ａ）
Ｄ２＝Ｅ２×ｔａｎ（θ２）＝Ｅ２×ｔａｎ［９０°−（α２−θ２）］…（Ｂ）

ここで、θ１は、前記朝顔部において前記基準面に付着する付着物の傾斜角度である７５°であり、θ２は、前記炉腹部において前記基準面に付着する付着物の傾斜角度である８５°〜８８゜であり、α１は、前記朝顔部に用いられる前記ステーブの傾斜角度である７７°〜８２°であり、α２は、前記炉腹部に用いられる前記ステーブの傾斜角度である９０゜である。
現状では、一般的な装入物は、高炉内に交互に層状に装入される８〜２５ｍｍの粒度の鉱石系装入物と２０〜５５ｍｍの粒度のコークス系装入物とを含み、半溶融状態の鉱石を含む装入物の融着帯の根部付近に設置する朝顔部に設けられたステーブの場合は、傾斜角度θ１は、ほぼ７５°と一定になる。また、上記α１は高炉の朝顔部の傾斜角度であり、通常の高炉においてα１は７７〜８２°の範囲で設計されている。炉腹部に設けられたステーブの場合、傾斜角度θ２は８５〜８８゜程度と経験的に推定されており、炉腹部の傾斜角度α２は９０゜であり、一定の設計である。

本ステーブでは、朝顔部に設けられたステーブおよび炉腹部に設けられたステーブの突起部の突出量Ｅ１、Ｅ２、間隔Ｄ１、Ｄ２がそれぞれ上記（Ａ）式および（Ｂ）式で規定する関係を満足するように設けられることにより、炉内を降下する半溶融状態の鉱石を含む装入物が減速し、冷却して基準面Ｒに付着させる。このように、成長する付着物層により基準面Ｒの全面を効率的に被覆することができ、熱負荷および損耗に対するステーブ本体の保護を十分に行うことができる。
また、朝顔部に設けられたステーブおよび炉腹部に設けられたステーブの突起部の突出量Ｅ１、Ｅ２、間隔Ｄ１、Ｄ２がそれぞれ上記（Ａ）式および（Ｂ）式で規定する関係を満足するように設けられることにより、基準面Ｒにおける付着物層が過度に厚く成長するのを防止することができる。また、高炉の操業条件の変化などで付着物層が剥がれた場合に、朝顔部および炉腹部の炉内面のプロフィルが大きく変化するのを防止し、高炉操業時の装入物の荷下がり悪化などの操業トラブルを回避し、高炉の安定操業を長期に継続することが可能となる。

朝顔部に設けられたステーブおよび炉腹部に設けられたステーブの突起部の突出量Ｅ１，Ｅ２は、上述した望ましい突起部間の間隔である５００〜１０００ｍｍの範囲内で、それぞれのステーブの隣接する突起部間の間隔Ｄ１、Ｄ２が設定された場合に、これらのＤ１、Ｄ２および上記（Ａ）および（Ｂ）式から設定される。
朝顔部及び炉腹部それぞれのステーブの突起部は、基準面から炉内側に突出しているため、高温の装入物からの熱や摩耗により損耗されやすい。このため、高温の装入物による突起部の損耗速度と、突起部による基準面での付着物の成長速度とのバランスから、ステーブ本体のセルフライニングによる耐久性向上効果を十分に発揮させるためには、朝顔部及び炉腹部ぞれぞれのステーブの何れにおいても突起部の基準面Ｒからの突出量Ｅ１，Ｅ２が５０〜１５０ｍｍであることが望ましい。

（６）上記（１）に記載のステーブは、前記突起部が、前記高炉内の周方向に沿って、連続的、または、断続的に設けられていることが望ましい。
このようなステーブでは、高炉内の周方向に沿って全周に連続的に設けられた突起部により、高炉内の円周バランスを適切に維持することが容易であり、高炉の操業を良好に維持することができる。
また、ステーブにおける突起部が、高炉１の周方向に間欠的に（断続的に）配置されていてもよい。この場合、格子状、ジグザグ状など、様々な幾何学的パターンを採用することができるが、必ず円周バランスを考慮した点対称配置とすることが好ましい。

（７）上記（１）に記載のステーブは、前記基準面と前記各突起部とにより形成された凹部に、耐火物が設けられていることが好ましい。
このようなステーブでは、凹部に耐火物を設けることにより、ステーブ本体及び突起部の損傷を防ぐことが可能となる。さらには、高炉の内面のプロフィルを所望の形状にし易くなる。

（８）本発明の一態様に係る高炉は、上記（１）から（７）のいずれか１項に記載のステーブを備える。
ここで、本発明の一態様に係る高炉の朝顔部および炉腹部のそれぞれに設けられるステーブは、高炉のシャフト部の下部から炉腹部あるいは朝顔部のうち融着帯の根部に曝される部位に設置することが望ましい。
このような高炉では、朝顔部および炉腹部の特に融着帯の根部による高温に曝される部位にステーブを設置することにより、高炉の火入れから吹止めまでの通常１５年程度の炉一炉代において、火入れから２年〜３年程度の比較的初期の時期に炉内側に設置した耐火レンガが熱衝撃による損傷や機械的損耗により消失した後にも、それ以降ステーブ本体の基準面に装入物を付着させて付着物層を形成することができる。これにより、付着物層が融着帯の根部による熱負荷及び損耗に対して保護する効果（セルフライニング効果）を得ることができる。

また、従来の高炉の朝顔部および炉腹部においては、高炉の火入れから吹き止めまでの約１５年程度の操業期間中に融着帯の根部の高熱による耐火レンガおよびステーブの損傷及び損耗が進行しやすい。このため、炉内プロフィルの急激な変化が生じた場合、高炉の安定操業が困難になる。
これに対し、本発明の一態様に係る高炉では、熱伝導率が高く抜熱能力の高い銅または銅合金ステーブ本体を有し、その基準面から炉内側に突出する突起部を備えた朝顔部および炉腹部の特に高炉内の融着帯の根部による高温に曝される部位のそれぞれにステーブを設置する。これにより、高炉の火入れから２年〜３年程度の比較的初期に、炉内側の耐火レンガが消失した後の基準面に、付着物層を早期に生成し、付着物層を安定して維持することができる。その結果、炉内プロフィルの変化が小さく、高炉の操業を安定的に行うことができ、さらには、高炉としての寿命を延長することができる。

（９）上記（８）に記載の高炉は、前記朝顔部及び前記炉腹部に用いられる前記各ステーブのいずれか一方の前記ステーブ本体の内部に、前記基準面に沿って配置された複数のステーブ本体温度検出部と、前記突起部の内部に配置された突起部温度検出部とが設けられ；前記ステーブ本体温度検出部及び前記突起部温度検出部により検出された温度に基づいて前記ステーブ本体の前記基準面からの付着物の厚さおよび前記ステーブ本体の残存している厚みを推定する付着物推定部をさらに有する；ことが望ましい。
このような高炉では、ステーブ本体温度検出部及び突起部温度検出部において、高炉のシャフト部の下部から炉腹部あるいは朝顔部の温度を検出する。この検出された温度に基づき付着物推定部において、ステーブ本体の基準面における付着物層の厚さおよびステーブ本体の残存厚みを推定する。これにより、炉内プロフィルの健全性を判定することができる。そして、判定結果に基づいて、ステーブの冷却状態あるいはその他のパラメータを制御することで、過度な付着物の成長による炉内プロフィルの悪化を防止し、適正プロフィル維持により高炉操業の安定化を図る事が可能となる。

（１０）上記（９）に記載の高炉の運転方法は、前記ステーブ本体温度検出部及び前記突起部温度検出部により、前記ステーブ本体の温度及び前記突起部の温度を検出する温度検出工程と；前記付着物推定部により推定された前記付着物の厚み及び前記ステーブ本体の残存している厚みが、所定値よりも薄いか否かを判定する付着物判定工程と；この付着物判定工程による判定に基づいて、前記高炉内の燃焼温度、あるいは、前記ステーブ本体及び前記突起部の温度を制御する温度制御工程と；を備える。
このような高炉の運転方法では、まず、温度検出工程において、ステーブ本体の温度及び突起部の温度を検出する。次に、付着物判定工程において、付着物推定部により推定された付着物の厚み及びステーブ本体の残存している厚みが、所定値よりも薄いか否かを判定する。付着物が所定値と同等であれば、引き続き、テーブ本体の温度及び突起部の温度を検出する。
一方、付着物が所定値よりも薄い場合、温度制御工程において、ステーブの冷却を強化したり、高炉内の温度を下げるための操業条件の調整や装入物分布の調整をしたりする。また、付着物が所定値よりも厚い場合、温度制御工程において、付着物が減少するように、ステーブの冷却を緩和したり、高炉内の温度を上げるための操業条件の調整や装入物分布の調整をしたりする。
すなわち、朝顔部および炉腹部に設けられたステーブ１０の保護に必要な被覆がステーブに形成されるように操業調整を行うことができる。

本発明の第１実施形態の高炉を示す模式図である。 同高炉の朝顔部および炉腹部に設けられたステーブを示す断面図である。 同高炉のステーブを示す正面図である。 同高炉のステーブを示す斜視断面図である。 同高炉のステーブの変形例を示す斜視断面図である。 同高炉のステーブを示す背面図である。 同高炉の温度測定システムを示す模式図である。 同高炉の温度測定を示すグラフである。 同高炉の付着物が不足な状態を示す模式図である。 同高炉の付着物が適度な状態を示す模式図である。 同高炉の付着物が過剰な状態を示す模式図である。 同高炉の運転方法の工程を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の朝顔部および炉腹部に設けられたステーブを示す断面図である。 同朝顔部および炉腹部のステーブを示す正面図である。 同朝顔部および炉腹部のステーブを示す背面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１において、高炉１は、基礎地盤上に構築された筒状の炉体２を有する。
炉体２は、筒状であり、上部のガス捕集マンテル３から順次炉口部Ｓ１、シャフト部Ｓ２、炉腹部Ｓ３、朝顔部Ｓ４、羽口部Ｓ５、炉底部Ｓ６に区分される。一般的に、シャフト部Ｓ２の内径は下方に向かって拡張し、炉腹部Ｓ３の内径は最大径であり、朝顔部Ｓ４の内径は下方に向かって縮小する。

炉体２には、通常はガス捕集マンテル３に装入装置が設置され、この装入装置から高炉１内に粒状の装入物４が装入される。装入物４としては、８〜２５ｍｍ程度の粒度の鉱石系装入物と、２０〜５５ｍｍ程度の粒度のコークス系装入物とが交互に装入される。その結果、炉内の炉口部Ｓ１及びシャフト部Ｓ２には、鉄鉱石とコークスとが交互に成層した塊状帯４Ａが形成される。
炉体２には、炉底部Ｓ６の上部に羽口５が設置され、ここから熱風５Ａが吹き込まれる。この熱風５Ａにより、塊状帯４Ａ中のコークスが燃焼して更に高温となり、羽口５近傍には高温ガスによるレースウェイ５Ｂ（羽口５から高速のガスを吹き込んで羽口５前のコークスを流動化させた空隙率の高い空間）が形成される。レースウェイ５Ｂの高熱により、塊状帯４Ａ中の鉄鉱石が溶融する。

これらのコークス燃焼および鉄鉱石の溶融は、塊状帯４Ａの下部で順次進行し、炉内には朝顔部Ｓ４からシャフト部Ｓ２の下部に向かって略円錐形の融着帯４Ｂが形成される。
融着帯４Ｂで溶融した鉄分６Ａは滴下帯４Ｃを通過し、炉底部Ｓ６に向かって滴下し、溶銑６Ｂとして炉底部Ｓ６に溜まる。融着帯４Ｂで燃焼しきれなかったコークス等は滴下帯４Ｃを通過して降下し、炉底部Ｓ６に積み上がり、溶銑６Ｂの上に円錐形の炉芯４Ｄを形成する。
炉体２には、炉底部Ｓ６に出銑口６が設置され、出銑口６により炉底部Ｓ６に溜まった溶銑６Ｂが高炉１の外部に取り出される。

炉体２は、最外周に鉄皮２Ａを有し、鉄皮２Ａの内側に、冷却用のステーブや耐火レンガ２Ｄが貼られている。
シャフト部Ｓ２の上部から中部の塊状帯４Ａに面する領域Ｓ７にはシャフト用のステーブ２Ｂが張られる。この領域Ｓ７では、塊状帯４Ａに含まれる粒状の装入物４がステーブ２Ｂの表面に接触しながら順次降下するため、ステーブ２Ｂの表面には機械的な摩耗を生じることがある。

シャフト部Ｓ２の下部から炉腹部Ｓ３及び朝顔部Ｓ４を含む領域Ｓ８の内周には朝顔部および炉腹部用のステーブ２Ｃが配置されている。この領域Ｓ８では、高温の装入物４からなる融着帯４Ｂ（装入物中の鉱石の軟化溶融が開始し、半溶融状態の鉱石が相互に融着し板状に繋がっている領域、操業により上下変動がある）の根部３０が接触しながら順次降下するため、高炉１の内側のステーブ２Ｃの表面には高温による損傷と機械的な摩耗を生じることがある。
これらのステーブ２Ｂ，２Ｃの高炉１の内側表面には必要に応じて耐火レンガ２Ｄが貼られる。また、高温の溶融鉄が貯留される炉底部Ｓ６には耐火レンガ２Ｅが厚く積み上げられる。
高炉１のシャフト部Ｓ２の下部から炉腹部Ｓ３及び朝顔部Ｓ４にかけての領域Ｓ８は、融着帯４Ｂの根部３０と接触するため、高炉１の中で特に熱負荷が高く、ステーブ２Ｃの高炉１の内側表面に設けた耐火レンガ２Ｄの部分は、火入れから２年〜３年程度の比較的炉命初期の時期に消失する。

本実施形態においては、図１に示す朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられるステーブ２Ｃとして、図２に示すような本実施形態に基づくステーブ１０が採用されている。
本実施形態の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０（以下、単にステーブ１０と称す）は、図１に示す高炉１のシャフト部Ｓ２の下部から炉腹部Ｓ３及び朝顔部Ｓ４にかけての領域Ｓ８の中でも、特に朝顔部Ｓ４及び炉腹部Ｓ３に張られることが好ましい。図２の場合は、朝顔部Ｓ４の形状に準拠して、朝顔部Ｓ４の上端が高炉１の中心より高炉１の外側に傾斜し、朝顔部Ｓ４の下端が高炉１の中心より高炉１の内側に傾斜している。

図２、図３、図４Ａ、図４Ｂおよび図５の本実施形態において、ステーブ１０は、高炉１の内部空間に面する基準面Ｒを有する銅または銅合金のステーブ本体１１と、基準面Ｒより、高炉１の内側に向かって突出した複数の突起部１２と、を備えている。このステーブ１０は、銅または銅合金で一括鋳造された鋳物製であってもよい。
ステーブ本体１１は、銅または銅合金の板材から削り出された薄板状である。
突起部１２は、図４Ａに示すように、ステーブ本体１１の表面側に水平に連続して複数設けられている。なお、図４Ａは、溝２１を省略した図である。この複数の突起部１２の間には、図２に示すように、一段低い平面１３が形成されている。図２及び図３に示すように、平面１３には３つの溝２１が形成され、これらの溝２１には耐火レンガ１５が嵌め込まれている。また、平面１３と各突起部１２とにより形成された凹部２２にも耐火物１３Ａが設けられている。
また、耐火レンガ１５に代えて耐火キャスタブルを用いてもよい。また、溝２１の数、場所は、これに限定されない。
平面１３はステーブ本体１１の表面からの切削により形成され、突起部１２はこの切削の際に削り残されることで形成される。ここで、平面１３はステーブ１０の基準面Ｒであり、突起部１２は、ステーブ１０の基準面Ｒから突出している。

突起部１２は、ステーブ１０が高炉１内に貼られた場合に、図４Ａに示すように、高炉１内の周方向に沿って連続的に設けられており、高炉１内においては各々ステーブ１０の突起部１２が完全な円環状を形成している。
また、突起部１２が、図４Ｂに示すように、高炉１内の周方向に沿って間欠的に（断続的に）配置されていてもよい。この場合、格子状、ジグザグ状など、様々な幾何学的パターンを採用することができるが、必ず円周バランスを考慮した点対称配置とすることが好ましい。なお、図４Ｂは、溝２１を省略した図である。
なお、図２に示すように、ステーブ本体１１の裏面側には、高炉１に装着するためのボルト受け部１１Ａが形成されている。

図２に示すように、ステーブ１０は、ステーブ本体１１の内部に設けられ、このステーブ本体１１を冷却する流体を流すステーブ本体冷却管路（ステーブ本体冷却流路）１６と、突起部１２の内部に設けられ、突起部１２を冷却する流体を流す突起部冷却管路（突起部冷却流路）１７と、を備えている。
また、ステーブ本体１１の裏面側には、ステーブ本体冷却管路１６と接続された接続口１６Ａが設けられ、突起部冷却管路１７と接続された接続口１７Ａが設けられている。
ステーブ本体冷却管路１６は、高炉１の周方向及び高さ方向に平面１３に沿って配置され、接続口１６Ａから供給される冷却水により朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３用ステーブ１０の基準面Ｒとなる平面１３を冷却することが可能である。
突起部冷却管路１７は、図３に示すように、高炉１内の周方向に沿って突起部１２の内部に挿通して配置され、接続口１７Ａから供給される冷却水により突起部１２を冷却することが可能である。

突起部１２の先端面１２ａが、ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＷＣ，Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系等の高硬度材料でコーティングされていることが好ましい。
各突起部１２間の隣接間隔Ｄが５００〜１０００ｍｍの範囲である。
隣接する突起部１２間の間隔Ｄが１０００ｍｍより広くなると、突起部を起点として生成及び付着した付着物１９が、その高位置側の突起部下端付近まで生成及び付着する事が出来ない。このため、隣接する突起部間の全ての基準面Ｒに亘って所定厚さの付着物層（付着物）を均一に形成することができなくなり、ステーブ本体を融着帯４Ｂの根部３０による熱負荷及び損耗に対して保護するセルフライニング効果が十分に得られなくなる。
隣接する突起部１２間の間隔Ｄが５００ｍｍより狭くなると、隣接する突起部間での降下する半溶融状態の鉱石を含む装入物４が減速し、冷却により基準面Ｒに生成する付着物層の厚みが過度に厚くなる。付着物層が過度に厚く生成すると、装入物４の安定した荷下がりの支障原因となることがあり、高炉の操業条件の変化などで付着物層が剥がれた場合に朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３の炉内面プロフィルを大きく変化させる原因となり高炉の安定操業を維持するために好ましくない。

朝顔部Ｓ４には、基準面Ｒからの突出量Ｅ１と、隣接する他の突起部１２の間隔Ｄ１との関係が下記（Ａ）式を満足するように突起部１２が設けられ、炉腹部Ｓ３には、基準面Ｒからの突出量Ｅ２と、隣接する他の突起部１２の間隔Ｄ２との関係が下記（Ｂ）式を満足するように突起部１２が設けられている。
Ｄ１＝Ｅ１×ｔａｎ［９０°−（α１−θ１）］・・・（Ａ）
Ｄ２＝Ｅ２×ｔａｎ（θ２）＝Ｅ２×ｔａｎ［９０°−（α２−θ２）］・・・（Ｂ）

ここで、上記θ（θ１，θ２）は基準面Ｒに付着する付着物の傾斜角度である。現状、一般的な装入物４は、高炉内に交互に層状に装入される８〜２５ｍｍの粒度の鉱石系装入物と２０〜５５ｍｍの粒度のコークス系装入物とを含み、半溶融状態の鉱石を含む装入物４の融着帯４Ｂの根部３０付近に設置する朝顔部Ｓ４においてステーブ１０の基準面Ｒに付着する付着物１９の傾斜角度θ１は、ほぼ７５°と一定になる。また、上記α１は、高炉の朝顔部Ｓ４の傾斜角度であり、通常の高炉１において７７〜８２°の範囲で設計される。
突起部１２は、その突出量Ｅ１，Ｅ２、間隔Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ上記（Ａ）式および（Ｂ）式で規定する関係を満足するように設けられることにより、高炉１内を降下する半溶融状態の鉱石を含む装入物４が減速し、冷却して基準面Ｒに付着する。このように、自然に成長する付着物層で基準面Ｒの全面を効率的に被覆することができ、熱負荷および損耗に対するステーブ本体の保護を十分に行うことができる。

突起部１２の突出量Ｅ１，Ｅ２、間隔Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ上記（Ａ）式および（Ｂ）式で規定する関係を満足するように設けられることにより、基準面Ｒにおける付着物層が過度に厚く成長するのを防止することができる。また、高炉１の操業条件の変化などで付着物層が剥がれた場合に、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３の高炉１内面のプロフィルを大きく変化するのを防止することができ、高炉操業時の装入物４の荷下がり悪化などの操業トラブルを回避し、高炉の安定操業を長期に継続することが可能となる。
突起部１２の突出量Ｅ１，Ｅ２は、以下の通りである。すなわち、上述した望ましい突起部１２間の間隔である５００〜１０００ｍｍの範囲内に朝顔部用ステーブおよび炉腹部用ステーブのそれぞれの隣接する突起部１２間の間隔Ｄ１，Ｄ２を設定する。そして、設定されたＤ１，Ｄ２と、上記数式（Ａ）と、数式（Ｂ）とにより突起部１２の突出量Ｅ１，Ｅ２が算出される。
突起部１２は、基準面Ｒから高炉１の内側に突出しているため、高温の装入物４からの高熱による損傷や機械的摩耗により損耗されやすい。このため、高温の装入物４による突起部１２の損耗速度と、突起部１２による基準面Ｒでの付着物の成長速度とのバランスから、ステーブ本体のセルフライニングによる耐久性向上効果を十分に発揮させるためには、朝顔部Ｓ４に設けられたステーブ１０および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の何れにおいても突起部１２の基準面Ｒからの突出量Ｅ１，Ｅ２は５０〜１５０ｍｍとすることが望ましい。

突起部１２の間の凹部２２には、耐火レンガ１３Ａが設けられている。この耐火レンガ１３Ａは、高炉１の火入れ時の高燃料比（高熱負荷）操業中に、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の基準面Ｒを熱ショックから保護するために用いられる。耐火レンガ１３Ａは、通常火入れ後２年〜３年程度の初期の期間に熱ショックによる損傷や機械的損耗により消失されてよい。
従来の高炉の朝顔部および炉腹部においては、高炉の火入れから吹止めまでの炉一代の期間に融着帯４Ｂの根部３０の高熱による耐火レンガ及びステーブの損傷、損耗の進行で、炉内プロフィルが急激に変化した場合、高炉の安定操業が困難になる。

これに対し、本実施形態においては、熱伝導率が高く抜熱能力の高い銅または銅合金のステーブ本体１１と、その基準面Ｒから高炉１の内側に突出する突起部１２とを備えたステーブ１０が朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３の内周に設けられている。朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３の特に融着帯の根部３０による高温に曝される部位にステーブ１０を設置することにより、火入れから２年〜３年程度の比較的炉命初期の時期に耐火レンガ１３Ａが消失しても、その基準面Ｒに装入物４からなる付着物層を早期に生成することができ、炉内プロフィルの変化を小さくすることができる。このように、ステーブ１０の高炉１の内面側に適正な付着物を早期に生成する事でのセルフライニング効果で、安定操業を長期に維持しながら従来炉寿命の一因となっていた朝顔部及び炉腹部の寿命延長が可能となる。

図６に示すように、ステーブ本体１１の内部に、基準面Ｒに沿って配置された複数のステーブ本体温度センサ（ステーブ本体温度検出部）９１ａ，９１ｂ，９１ｃと、突起部１２の内部に配置された突起部温度センサ（突起部温度検出部）９２とを備えている。
また、高炉１は、ステーブ本体温度センサ９１ａ〜９１ｃ及び突起部温度センサ９２により検出された温度に基づいてステーブ本体１１の基準面Ｒからの付着物の厚さおよびステーブ本体１１の残存している厚みを推定する付着物推定部９５を備えている。
ステーブ本体温度センサ９１ａ〜９１ｃは、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３のステーブ１０の基準面Ｒとなる平面１３に、高炉１の高さ方向に沿って埋め込まれており、各ステーブ本体温度センサ９１ａ〜９１ｃから各々の出力ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３が外部に出力され、平面１３の温度ＴＷ（例えば各出力の平均値やその変動値として）が得られる。
突起部温度センサ９２は、突起部１２に埋め込まれており、出力ＴＬが外部に出力される。各々の出力ＴＷ（ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３），ＴＬは、高炉１の外側の周囲に設置されるインターフェイス９３を介して高炉１の制御装置９４に接続されている。制御装置９４には、付着判定部９５が組み込まれており、ステーブ本体温度センサ９１ａ〜９１ｃ，突起部温度センサ９２からの温度に基づいて朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３のステーブ本体１１の基準面Ｒにおける付着物の状態を判定する。
なお、ステーブ本体温度センサ９１ａ〜９１ｃ、突起部温度センサ９２は朝顔部Ｓ４及び炉腹部Ｓ３のいずれか一方のステーブ１０に設けられていれば良い。

ステーブ本体温度センサ９１ａ〜９１ｃ（ＴＷ，＝ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３）は、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３のステーブ１０の基準面Ｒとなる平面１３の下側に埋め込まれており、図８に示すように、付着物１９が不足した状態では、高炉１内の温度が高温で鋭敏に検出されるが、図９及び図１０に示すように、平面１３に付着物１９が成長すると、付着物１９に覆われて検出温度が徐々に低温側に移行し、その変動も鈍感に検出される。
温度センサ９２（ＴＬ）は、突起部１２の先端面に埋め込まれており、図８に示すように付着物１９が不足した状態、あるいは、図９に示すように、付着物１９により突起部１２が覆われていない状態では高炉１内の温度が高温で鋭敏に検出されるが、図１０に示すように、付着物１９が成長して突起部１２まで覆われた際には、検出温度が徐々に低温側に移行し、その変動も鈍感に検出される。

次に、上記高炉１の運転方法について、図１１のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステーブ本体温度センサ９１ａ〜９１ｃ及び突起部温度センサ９２により、ステーブ本体１１の温度及び突起部１２の温度を検出する（Ｓ１１：温度検出工程）。
次に、付着物推定部９５により推定された付着物１９の厚み及びステーブ本体１１の残存している厚みが、所定値よりも薄いか否かを判定する（Ｓ１２：付着物判定工程）。すなわち、付着判定部９５は、これらの温度センサ９１ａ〜９１ｃ，９２からの出力を監視し、各々の温度センサ９１ａ〜９１ｃ，９２からの温度ＴＷ（ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３），ＴＬに基づいて付着物１９の生成状態を判別する。所定値とは、図９に示す平面１３から二点鎖線で示された位置までの厚みであり、本実施形態では、ステーブ１０の凹部２２の深さである。
ここで、付着判定部９５における具体的な判定方法について図７を用いて説明する。
時間帯Ａ１では、検出温度ＴＷ（ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３），ＴＬともに高い。これにより、付着判定部９５において、付着物１９が所定値よりも不足した（薄い）状態（図８の状態）と判定する（Ｓ１２−１）。
時間帯Ａ２では、検出温度ＴＬは高温で鋭敏な動き（変動幅ＷＬ，ＷＷ１，ＷＷ２，ＷＷ３）であるが、検出温度ＴＷ（ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３）が徐々にまた順次低温側に移行する。この場合、付着判定部９５において、付着物１９が順調に成長した適切な状態（図９の状態）と判定する（Ｓ１２−２）。その後、再びステーブ本体１１の温度及び突起部１２の温度の測定を行う（Ｓ１１）。
なお、図９において、付着物１９の適正な状態としては、実線で示された状態（期間Ａ２の中期以降で最適状態への移行状態）から二点鎖線で示された状態（期間Ａの末期で最も適切な状態）までが該当する。ここで言う最適状態とは、図７に示すように、ステーブ本体温度センサ９１ｃにより検出される温度ＴＷ３が下降し始める時間ｔ１から、突起部温度センサ９２により検出される温度ＴＬが下降し始める時間ｔ２までの期間である。
時間帯Ａ３では、検出温度ＴＬも徐々に低温側に低下し、より低温で鈍感な動き（変動幅ＷＬ’）となる。従ってこの場合は検出温度ＴＷ（ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３），ＴＬの全てが低温で極めて鈍感な状態（変動幅ＷＬ’，ＷＷ１’，ＷＷ２’，ＷＷ３’）となっている。これにより、付着判定部９５において、付着物１９が所定値よりも過剰な（厚い）状態（図１０の状態）と判定する（Ｓ１２−３）。

付着物１９が不足した場合（Ｓ１２−１）、付着物１９が成長するように、高炉１内の燃焼温度、あるいは、ステーブ本体１１及び突起部１２の温度を制御する。具体的には、冷却水の流量の増加等によりステーブ１０の冷却を強化したり、炉内温度を下げるために、操業条件の調整や装入物分布の調整をしたりする（Ｓ１３：温度制御工程）。
一方、付着物１９が過剰であると判定した場合（Ｓ１２−３）、付着物１９が減少するように、高炉１内の燃焼温度、あるいは、ステーブ本体１１及び突起部１２の温度を制御する。具体的には、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の冷却を緩和したり、高炉１内の温度を上げるために、操業条件の調整や装入物分布の調整をしたりする（Ｓ１３：温度制御工程）。
温度制御後は、再びステーブ本体１１の温度及び突起部１２の温度の測定を行う（Ｓ１１）。

なお、図９において、現状一般的な装入物４は、高炉内に交互に層状に装入される８〜２５ｍｍの粒度の鉱石系装入物と２０〜５５ｍｍの粒度のコークス系装入物とを含んでいる。半溶融状態の鉱石を含む装入物４からなる融着帯４Ｂの根部３０付近に設置する朝顔部Ｓ４に設けられたステーブ１０の場合、付着物１９が順調に成長した状態では、基準面Ｒに付着する付着物１９の傾斜角度θ１は約７５°となる事が確認されている。しかし、これまでの実際の高炉調査結果では、装入物状態の還元粉化等による多量の粉発生や炉体プロフィルに起因する装入物側の圧力の変化等で、炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の場合の付着物１９の傾斜角度θ２の確認は困難ではあるが、傾斜角度θ２は約８５〜８８゜の範囲程度であると想定している。

このような付着判定部９５により、付着物１９の状態を判定し、判定結果に応じた工程を行うことにより、ステーブ１０に所望の付着物１９の層を形成することができる。すなわち、高炉１のオペレータは、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の保護に必要な被覆がステーブ１０に形成されるように操業調整を行うことができる。

以上に述べた本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
高炉１内面の特に融着帯４Ｂの根部３０に曝される部位に配置される朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０が、高炉１の炉内側の平面１３を基準面Ｒとする銅または銅合金のステーブ本体１１と、前記基準面から炉内側に突出する突起部１２とを備えている。これにより、高炉１内を下降する半溶融状態の鉱石を含む装入物４の融着帯４Ｂの根部３０が減速し、冷却して基準面Ｒに沿って付着物１９が成長する。したがって、付着物１９により基準面Ｒを被覆することができる。
その結果、付着物１９が保護層として作用することで、基準面Ｒは高温の融着帯４Ｂの根部３０に直接曝されなくなり、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０としての耐熱性を高めることができる。

特に、本実施形態では、熱伝導率が高く抜熱能力の高い銅または銅合金のステーブ本体１１を用いるため、高炉１の操業状態の変化などにより基準面Ｒの被覆が剥がれ落ちることがあっても、その後に降下する半溶融状態の鉱石を含む装入物４が減速する。このように、急速に冷却して基準面Ｒに付着することによって付着物１９の被覆層を早期に再生させることができる。このような付着物１９を利用したセルフライニング効果によって、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ２Ｃ（１０）として十分な耐久性が得られる。

朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０においては、ステーブ本体１１の内部に形成されるステーブ本体冷却管路１６に加えて突起部１２にも突起部冷却管路１７を形成している。本実施形態の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０は、ステーブ本体１１の材質を熱伝導率が高く抜熱能力の高い銅または銅合金としているため、ステーブ本体１１内部のステーブ本体冷却管路１６のみでも突起部は十分に冷却される。しかしながら、突起部１２にも突起部冷却管路１７を形成し、突起部１２を直接的に冷却することにより、ステーブ本体１１の基準面Ｒの温度を下げて付着物１９の生成を促進できる。

朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０において、基準面Ｒである平面１３と突起部１２の一部にそれぞれ温度センサ９１ａ〜９１ｃ，９２を設置し、付着判定部９５により付着物１９の厚さおよびステーブ本体１１の残存厚みの推定を行うようにしたため、高炉１外で炉内プロフィルの健全性を判定することができる。
そして、付着判定部９５における判定結果に基づいて、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の冷却状態あるいはその他のパラメータを調整する。これにより、付着物１９の適切な成長を図ることができる。このように、ステーブ本体１１の基準面Ｒにおける付着物層の厚みを適切に調整することで、熱負荷および損耗に対するステーブ本体を保護することができ、過度な付着物１９の成長による炉内プロフィルの悪化を防止し、適正プロフィル維持により高炉操業の安定化を図ることができる。

朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０においては、隣接する突起部１２間の間隔は５００〜１０００ｍｍの範囲とした。
隣接する突起部１２間の間隔が１０００ｍｍより広くなると、突起部１２を起点として生成及び付着した付着物１９が、その高位置側の突起部１２下端付近まで生成及び付着する事が出来ない。このため、隣接する突起部１２間の全ての基準面Ｒに亘って所定厚さの付着物層を均一に形成し、融着帯４Ｂの根部３０による熱負荷及び損耗に対してステーブ本体１１を保護するセルフライニング効果が十分に得られなくなる。しかし、隣接する突起部１２間の間隔が５００〜１０００ｍｍの範囲である本実施形態の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０においては、このようなことが回避できる。

隣接する突起部１２間の間隔が５００ｍｍより狭くなると、隣接する突起部１２間での降下する半溶融状態の鉱石を含む装入物４が減速し、冷却により基準面Ｒに生成する付着物層の厚みが過度に厚くなる。付着物層が過度に厚く生成すると装入物４の安定した荷下がりの支障原因となったり、高炉１の操業条件の変化などで付着物層が剥がれた場合に朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３の炉内面プロフィルを大きく変化させる原因となったり高炉の安定操業を維持するために好ましくない。しかし、隣接する突起部１２間の間隔が５００〜１０００ｍｍの範囲である本実施形態の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０においては、このようなことが回避できる。

朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０において、朝顔部Ｓ４のステーブ１０の突起部１２は、基準面Ｒからの突出量Ｅ１と隣接する突起部１２間の間隔Ｄ１との関係が下記（Ａ）式を満足するように設けられ、炉腹部Ｓ３のステーブ１０の突起部１２は、前記基準面Ｒからの突出量Ｅ２と隣接する突起部１２間の間隔Ｄ２の関係が下記（Ｂ）式を満足するように設けられている。
Ｄ１＝Ｅ１×ｔａｎ［９０°−（α１−θ２）］・・・（Ａ）
Ｄ２＝Ｅ２×ｔａｎ（θ２）＝Ｅ２×ｔａｎ［９０°−（α２−θ２）］・・・（Ｂ）

ここで、上記θ（θ１，θ２）は、基準面Ｒに付着する付着物の傾斜角度である。現状、一般的な装入物４は、高炉１内に交互に層状に装入される８〜２５ｍｍの粒度の鉱石系装入物と２０〜５５ｍｍの粒度のコークス系装入物とを含み、半溶融状態の鉱石を含む装入物４の融着帯４Ｂの根部３０付近に設置する朝顔部Ｓ４のステーブ１０の傾斜角度θは、ほぼ７５°と一定となる。この場合、上記α１は高炉の朝顔部Ｓ４の傾斜角度であり、通常の高炉１においてα１は７７〜８２°の範囲で設計されている。炉腹部Ｓ３のステーブ１０の傾斜角度θ２は８５〜８８゜程度と経験的に推定されており、炉腹部Ｓ３の傾斜角度α２は９０゜一定の設計である。
突起部１２の突出量Ｅ１，Ｅ２、間隔Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ上記（Ａ）式および（Ｂ）式で規定する関係を満足するように設けることにより、高炉１内を降下する半溶融状態の鉱石を含む装入物４が減速する。これにより、装入物４が冷却され基準面Ｒに付着し、自然に成長する付着物層で基準面Ｒの全面を効率的に被覆することができ、熱負荷および損耗に対するステーブ本体１１の保護を十分に行うことができる。

突起部１２の突出量Ｅ１，Ｅ２、間隔Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ上記（Ａ）式および（Ｂ）式で規定する関係を満足するように設けることにより、基準面Ｒにおける付着物層が過度に厚く成長し、高炉の操業条件の変化などで付着物層が剥がれた場合に、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３の高炉１の内面のプロフィルが悪化するのを防止し、高炉操業時の装入物４の荷下がり悪化などの操業トラブルを回避でき、高炉の安定操業を長期に継続することが可能となる。
突起部１２の突出量Ｅ１，Ｅ２は、上述した望ましい突起部１２間の間隔である５００〜１０００ｍｍの範囲内で朝顔部Ｓ４に設けられたステーブ１０および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０のそれぞれの隣接する突起部間の間隔Ｄ１，Ｄ２が設定された場合に、これらのＤ１，Ｄ２および上記（Ａ）および（Ｂ）式から設定される。
突起部１２は、基準面Ｒから炉内側に突出しているため、高温の装入物４からの熱や摩耗により損耗されやすい。このため、高温の装入物４による突起部１２の損耗速度と、突起部１２による基準面Ｒでの付着物の成長速度とのバランスから、朝顔部Ｓ４に設けられたステーブ１０および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の何れにおいても、突起部１１の基準面Ｒからの突出量Ｅ１，Ｅ２は５０〜１５０ｍｍとすることが望ましい。このように、突出量Ｅ１，Ｅ２を調整することにより、ステーブ本体１１のセルフライニングによる耐久性向上効果を十分に発揮させることができる。

突起部１２は、その表面に高硬度材料のコーティングを施したため、突起部１２自体の摩耗防止を図ることができる。これにより朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０としての耐久性能を安定的に長期間にわたって維持することができる。
突起部１２は、ステーブ本体１１と一体に形成したため、製造が容易であり、さらに突起部１２にも突起部冷却管路１７を通すための加工が簡略にできる。
また、突起部１２の間の凹部２２に耐火レンガ１３Ａを設けたため、付着物１９が未成長である高炉１の火入れ時の熱ショック（高燃料比操業）にも容易に耐えることができる。さらには、高炉の火入れから吹止めまでの通常１５年程度の炉一炉代において、火入れから２年〜３年程度の比較的初期の時期に耐火レンガ１３Ａが熱ショックによる損傷や機械的損耗により消失した後にも、それ以降ステーブ本体１１の基準面Ｒに装入物４が付着した付着物１９の層を早期に生成し、この付着物層により融着帯４Ｂの根部３０による熱負荷及び損耗からステーブ本体１１を保護（セルフライニング効果）することが可能となり、安定操業と長寿命が可能となる。

本実施形態において、ステーブ２Ｃとして、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０を用いることで、ステーブ本体１１の基準面Ｒにおけるセルフライニング効果による耐熱衝撃性、耐摩耗性を高めることができる。
特に、本実施形態に基づく朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３のステーブ１０を、高炉１のシャフト部Ｓ２の下部から炉腹部Ｓ３及び朝顔部Ｓ４にかけての領域Ｓ８のステーブ２Ｃとして設置する。これにより、融着帯４Ｂに含まれる高温の装入物４からなる融着帯４Ｂの根部３０がステーブ２Ｃの表面に接触しながら順次降下する際に、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３のステーブ１０の突起部１２により、付着物１９が減速する。このように、付着物１９が急速に冷却することにより、基準面Ｒに付着物層の被覆が早期に形成される。
したがって、高炉１の火入れから２年〜３年程度の比較的炉命初期の時期に高炉１の内側に設置した耐火レンガが熱衝撃による損傷や機械的損耗により消失した後にも、基準面Ｒに付着物層が形成されるため、融着帯４Ｂからの高温の伝達を抑制して基準面Ｒの損傷及び損耗を抑制することができる。

すなわち、高温の装入物４からなる融着帯４Ｂの根部３０が接触する領域Ｓ８においては、高炉１の火入れから２年〜３年程度の比較的炉命初期の時期に高熱による耐火レンガの損傷及び損耗が進行することで炉内プロフィルの急激な変化が生じ、高炉１の安定操業が困難になる原因となる。これに対し、本実施形態に基づく高炉１では、高炉１内の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓの特に融着帯４Ｂの根部３０による高温に曝される部位に、熱伝導率が高く抜熱能力の高い銅または銅合金のステーブ本体１１と、その基準面Ｒから炉内側に突出する突起部１２とを備えたステーブ１０を設置する。これにより、高炉１の火入れから２年〜３年程度の比較的炉命初期の時期に高炉１の内側の耐火レンガが消失しても、それ以降残りの１０数年以上の間は基準面Ｒに付着物層が早期に生成することができる。このように、付着物層を安定して維持することで炉内プロフィルの変化を小さくし、高炉１の操業を長期に安定的に行うことができ、高炉１としての寿命を大幅に延長することができる。

高炉１は、内部に配置した朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の突起部１２が、高炉１内の全周に連続しているため、高炉１内の円周バランスを適切に維持することが容易であり、高炉１の操業を良好に維持することができる。
高炉１は、制御装置９４に付着判定部９５を有しているため、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の各温度センサ９１ａ〜９１ｃ，９２からの検出温度ＴＷ（ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３），ＴＬに基づいて付着物１９の状態を判定することができる。その判定結果を参照して制御装置９４から高炉１の操業状態を調整することでステーブ本体１１の基準面Ｒにおいて適切な被覆を得ることができる。

〔第２実施形態〕
図１２、図１３および図１４には、本発明の第２実施形態が示されている。
本実施形態の朝顔部および炉腹部用ステーブ２０は、前述した第１実施形態の高炉１におけるシャフト部Ｓ２の下部から炉腹部Ｓ３及び朝顔部Ｓ４にかけての領域Ｓ８のステーブ２Ｃとして用いられる。高炉１の構成は前述した第１実施形態の通りであり、本実施形態の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ２０は基本的構成が、前述した第１実施形態の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３のステーブ１０と同様である。従って、前述した第１実施形態のステーブ１０との共通部分については説明を省略し、以下には相違する部分について説明する。
図１２、図１３および図１４において、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ２０は、前述した第１実施形態の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３のステーブ１０と同様なステーブ本体１１、ボルト受け部１１Ａ、突起部１２、平面１３、耐火レンガ１５、ステーブ本体冷却管路１６および接続口１６Ａを有する。但し、前記第１実施形態のステーブ１０において突起部１２の内部に形成されていた突起部冷却管路１７およびその接続口１７Ａは省略されている。

このような本実施形態においては、前述した第１実施形態と同等な効果を得ることができる。但し、突起部１２の内部に形成されていた突起部冷却管路１７がないため、突起部１２に対する局部的な冷却が得られない。
この点、前述した第１実施形態の朝顔部および炉腹部用ステーブ１０は、突起部１２に対する局部的な冷却が得られる。これにより突起部１２の近辺の温度制御が効果的に行えるため、付着物１９の加減に最適である。一方、本実施形態の朝顔部および炉腹部用ステーブ２０は、突起部冷却管路１７がない分、構造が簡略かつ製造コストも低減でき、ステーブ本体の基準面における付着物１９の加減がさほど要求されない部位には、第２実施形態のステーブ２０を用いた方が好ましいといえる。

〔変形例〕
本発明は前述した第１，第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形等をも含むものである。
前記各実施形態の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０，２０は、それぞれステーブ２Ｃが貼られる領域Ｓ８の中でも朝顔部Ｓ４に設置される。ステーブ本体１１は、朝顔部Ｓ４の形状に準拠して上端が炉外側で下端が炉内側となる傾斜としている。炉腹部Ｓ３に設けられたステーブにおいては、領域Ｓ８の中でも炉腹部Ｓ３に適用され、このために炉腹部Ｓ３に準拠してステーブ本体１１が傾斜のない状態とされ、基準面Ｒが垂直に形成される事となる。

前記実施形態では、高炉１内に朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３ステーブ１０，２０を配列した際に、各々の朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０，２０の突起部１２が高炉１内の周方向で連続して円環状となるようにしたが、互いに不連続な円環状であってもよく、異なる高さにジグザグに配列されていたり、順次高さが変化して並んでいる等であってもよい。但し、高炉１の操業上、円周バランスが重要であり、高炉１の中心に対して対称性が得られるように配慮するべきである。

前記実施形態では、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０の突起部１２の表面に高硬度材料をコーティングし、あるいは突起部１２をそれ自体高硬度材料で成形するとしたが、高硬度材料の利用は必須ではない。但し、ステーブ１０，２０本体の基準面Ｒから突出して装入物４による摩耗を受けやすいことから、高硬度材料による耐摩耗性を確保することが望ましい。
前記実施形態において、ステーブ１０，２０を高炉１内に設置するのに先立って、突起部１２の間に保護用の耐火レンガを張り、基準面Ｒを火入れ時の熱ショックから保護するようにしてもよい。
その他、突起部１２の配置、断面形状、ステーブ本体冷却管路１６，突起部冷却管路１７の配置、各温度センサ９１ａ〜９１ｃ，９２の設置位置や数、朝顔部Ｓ４および炉腹部Ｓ３に設けられたステーブ１０，２０の全体的な形状、寸法等は実施にあたって適宜選択すればよい。
また、ステーブ１０、２０の基準面Ｒに溝２１が形成された構成を用いて説明したが、溝２１は必ずしも必要ではない。すなわち、基準面Ｒに複数の溝２１を形成することにより、高炉１内の熱が高炉１外に逃げてしまうのを防止することが可能となるが、外部に熱が逃げても問題にならない程度であれば、溝２１を形成する必要はない。

１ 高炉
２ 炉体
２Ａ 鉄皮
２Ｂ，２Ｃ ステーブ
２Ｄ，２Ｅ…耐火レンガ
３ ガス捕集マンテル
４ 装入物
４Ａ 塊状帯
４Ｂ 融着帯
４Ｃ 滴下帯
４Ｄ 炉芯
５ 羽口
５Ａ 熱風
５Ｂ レースウェイ
６ 出銑口
６Ａ 鉄分
６Ｂ 溶銑
１０，２０ ステーブ
１１ 銅または銅合金のステーブ本体
１１Ａ ボルト受け部
１２ 突起部
１３ 平面
１５ 耐火レンガ
１６，１７ ステーブ本体冷却管路
１６Ａ，１７Ａ 接続口
１９ 付着物
９１ａ〜９１ｃ，９２ 温度センサ
９３ インターフェイス
９４ 制御装置
９５ 付着判定部
Ｄ１，Ｄ２ 間隔
Ｅ１，Ｅ２ 突出量
Ｒ 基準面
Ｓ１ 炉口部
Ｓ２ シャフト部
Ｓ３ 炉腹部
Ｓ４ 朝顔部
Ｓ５ 羽口部
Ｓ６ 炉底部
Ｓ７ シャフト用ステーブの設置領域
Ｓ８ 朝顔部および炉腹部用ステーブの設置領域
ＴＬ，ＴＷ，ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３ 検出温度
θ，θ１，θ２ 基準面Ｒに付着する付着物の高炉内側表面の傾斜角度
α１，α２ 朝顔部および炉腹部用ステーブの角度

Claims (10)

1. 高炉の朝顔部及び炉腹部の内周に設けられたステーブであって、
   前記高炉の内部空間に面する基準面を有する銅または銅合金のステーブ本体と；
   前記基準面より、前記高炉の内側に向かって突出した複数の突起部と；
   を備え、
   前記ステーブ本体の、前記複数の突起部の間に、高炉の外側に向かって窪む溝が形成され、その溝内に耐火物が設けられていることを特徴とするステーブ。
2. 前記ステーブ本体の内部に設けられ、このステーブ本体を冷却する流体を流すステーブ本体冷却流路と；
   前記突起部の内部に設けられ、前記突起部を冷却する流体を流す突起部冷却流路と；
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のステーブ。
3. 前記ステーブ本体の内部に、前記基準面に沿って配置された複数のステーブ本体温度検出部と；
   前記突起部の内部に配置された突起部温度検出部と；
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のステーブ。
4. 前記各突起部間の隣接間隔が５００〜１０００ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のステーブ。
5. 前記朝顔部には、前記基準面からの突出量Ｅ１と、隣接する他の前記突起部の間隔Ｄ１との関係が下記（Ａ）式を満足するように前記突起部が設けられ；
   前記炉腹部には、前記基準面からの突出量Ｅ２と、隣接する他の前記突起部の間隔Ｄ２との関係が下記（Ｂ）式を満足するように前記突起部が設けられている；
   ことを特徴とする請求項４に記載のステーブ。
   Ｄ１＝Ｅ１×ｔａｎ［９０°−（α１−θ１）］…（Ａ）
   Ｄ２＝Ｅ２×ｔａｎ（θ２）＝Ｅ２×ｔａｎ［９０°−（α２−θ２）］…（Ｂ）
   ここで、θ１は、前記朝顔部において前記基準面に付着する付着物の傾斜角度である７５°であり、
   θ２は、前記炉腹部において前記基準面に付着する付着物の傾斜角度である８５°〜８８゜であり、
   α１は、前記朝顔部に用いられる前記ステーブの傾斜角度である７７°〜８２°であり、
   α２は、前記炉腹部に用いられる前記ステーブの傾斜角度である９０゜である。
6. 前記突起部が、前記高炉内の周方向に沿って、連続的、または、断続的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステーブ。
7. 前記基準面と前記各突起部とにより形成された凹部に、耐火物が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステーブ。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のステーブを備えたことを特徴とする高炉。
9. 前記朝顔部及び前記炉腹部に用いられる前記各ステーブのいずれか一方の前記ステーブ本体の内部に、前記基準面に沿って配置された複数のステーブ本体温度検出部と、前記突起部の内部に配置された突起部温度検出部とが設けられ；
   前記ステーブ本体温度検出部及び前記突起部温度検出部により検出された温度に基づいて前記ステーブ本体の前記基準面からの付着物の厚さおよび前記ステーブ本体の残存している厚みを推定する付着物推定部をさらに有する；
   ことを特徴とする請求項８に記載の高炉。
10. 前記ステーブ本体温度検出部及び前記突起部温度検出部により、前記ステーブ本体の温度及び前記突起部の温度を検出する温度検出工程と；
    前記付着物推定部により推定された前記付着物の厚み及び前記ステーブ本体の残存している厚みが、所定値よりも薄いか否かを判定する付着物判定工程と；
    この付着物判定工程による判定に基づいて、前記高炉内の燃焼温度、あるいは、前記ステーブ本体及び前記突起部の温度を制御する温度制御工程と；
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の高炉の運転方法。

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