JP5712806B2 - 稼動中の転炉の待機方法 - Google Patents

Description

この発明は、設備修理等のために、稼動中の転炉を一時的に停止させる稼動中の転炉の待機方法に関する。

転炉は溶銑を酸素吹錬し、脱炭・脱リン等の精錬を行う設備として知られている。転炉の全体構造は、原料の投入、精錬で生じたスラグの排出に用いられる炉口、溶鋼やスラグを保持し、精錬を行う直胴部及び炉底部、直胴部から炉口までの間で直径が上方に向け徐々に狭められる絞り部等から構成される。転炉の外側は鉄皮で構成され、鉄皮の内側には永久張り煉瓦がライニングされ、永久張り煉瓦の内側の、高温の溶鋼やスラグと接触する部分には、内張り煉瓦がライニングされる。転炉の内張り煉瓦の目地は、内張り煉瓦の動きを安定させるため、傾斜が設けられることが多く、さらに部位毎にその傾斜角度が変えられている（特許文献１参照）。

転炉は通常、内張り煉瓦の張り替え後、熱吹きにより昇熱して使用を開始する。使用中の損傷により内張り煉瓦の厚さが減少したら、炉を停止し、内張り煉瓦の張り替え作業を実施する。しかし、使用開始から停止までの稼動中にも、付属する設備の修理等のために一時的に転炉を停止させることがある。

稼動中の転炉の一時的な停止方法として、転炉にコークスを装入した後、転炉炉口に蓋をして保温する方法（特許文献２参照）や、転炉に溶銑を装入した後、転炉炉口に蓋をして保温する方法（特許文献３参照）が知られている。

特開２００９−１０８３６３号公報 特開昭６１−１５９５０７号公報 特開平４−１７３９１４号公報

しかし、設備修理のために転炉を一時的に停止させるとき、修理する設備の位置によっては、転炉を直立状態に維持できない場合がある。直立状態以外で転炉を一時的に停止する場合、停止が長時間となるときや、転炉の使用開始直後で内張り煉瓦の内部まで温度が上昇していないときは、転炉の傾動角度によっては内張り煉瓦の緩みによる迫り出しや、立ち上げ後の目地開きなど、内張り煉瓦の耐用に悪影響を与える現象が発生する。

特許文献２及び特許文献３には、内張り煉瓦に悪影響を与えないように保熱することが記載されている。しかし、転炉停止時の転炉の傾動角度について、内張り煉瓦の構造に関連付けたものではない。

そこで本発明は、転炉停止時の転炉の傾動角度を内張り煉瓦の構造に関連付けることによって、転炉を一時的に停止する場合の内張り煉瓦の迫り出し等を防止する稼動中の転炉の待機方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第一の態様は、転炉の、互いに平行な積層面を持つ内張り煉瓦の横目地の方向を記憶する記憶装置を設け、稼動中の転炉を一時的に停止し、転炉を直立以外の状態に傾斜させるとき、前記横目地の方向が垂直方向を向く場合、制御装置が警報を発生するようにし、前記横目地の方向が垂直方向を向かないように転炉の傾動角度を維持する稼動中の転炉の待機方法である。

本発明によれば、転炉を一時的に停止させるとき、転炉の全ての部位の、互いに平行な積層面を持つ内張り煉瓦の横目地の方向が、垂直方向を向かないように転炉の傾動角度が維持される。このため、使用開始直後など内張り煉瓦の内部まで温度が上昇していない状態でも、又は長時間にわたり転炉を傾動させて停止させた状態でも、内張り煉瓦の緩みによる迫り出しや立ち上げ後の目地開きなど、耐火物の耐用に悪影響を与える現象が発生するのを防止できる。

直立した転炉の垂直断面図 一時的に停止・傾動させた転炉の垂直断面図

図１は転炉の垂直断面図を示す。転炉１は、その上端部に溶銑を装入する炉口部２を開口している。炉口部２の周囲の絞り部３は炉口部２に向かって漸次断面積が小さくなるように傾斜面とされている。絞り部３の下方には、溶鋼やスラグを保持し、精錬を行う直胴部４、炉底部６、及び直胴部４と炉底部６の間の下部コーナ部５が設けられる。

転炉１の外側は鉄皮７である。鉄皮７の内側に永久耐火物８が及び内張り煉瓦９（１１ａ〜１１ｆ）が施工される。永久耐火物８には、定形耐火物である煉瓦、不定形耐火物であるキャスタブル、スタンプ材等が使用される。永久耐火物８及び内張り煉瓦９は転炉１を立てた状態で炉底部６から上に向かって施工される。

下部コーナ部５、直胴部４、及び絞り部３には、上面及び下面が平行な一般的な直方体形状の内張り煉瓦１１ａ，１１ｂ，１１ｃが使用される。内張り煉瓦１１ａ，１１ｂ，１１ｃの上面及び下面が積層面になる。下部コーナ部５と直胴部４とは、傾斜角度が異なるので、下部コーナ部５の内張り煉瓦１１ａのすぐ上に直胴部４の内張り煉瓦１１ｂを積むことができない。このため、下部コーナ部５と直胴部４との間の内張り煉瓦をテーパ形状の特殊な煉瓦１１ｄとする。同様に直胴部４と絞り部３との間の内張り煉瓦もテーパ形状の特殊な煉瓦１１ｅとする。また炉底部６は円弧状に湾曲しているので、炉底部６の内張り煉瓦もテーパ形状の特殊な煉瓦１１ｆとする。これらのテーパ形状の特殊な煉瓦１１ｄ，１１ｅ，１１ｆは互いに平行な積層面を持たない。

下部コーナ部５の内張り煉瓦１１ａの横目地の方向は、転炉１の内側から見て下り勾配に設定され、水平方向Ｌ１と横目地の方向Ｄ１のなす角度（傾斜角度）はｚに設定される。ここで、上り勾配の場合を正、下り勾配の場合を負と定義すると、ｚは−９０°より大きく０°未満の負の値をとる。

直胴部４の内張り煉瓦１１ｂは水平積みであり、直胴部４の内張り煉瓦１１ｂの横目地の方向Ｄ２は、水平方向Ｌ２に一致する。水平方向Ｌ２と横目地の方向Ｄ２とのなす角度（傾斜角度）ｙは０°である。なお、直胴部４の内張り煉瓦１１ｂを傾斜積みすることも可能であり、その場合、ｙは下部コーナ部５の傾斜角度ｚより大きく、絞り部３の傾斜角度ｘよりも小さい値に設定される。

絞り部３の内張り煉瓦１１ｃの横目地の方向Ｄ３は、転炉１の内側から見て上り勾配に設定され、水平方向Ｌ３と横目地の方向Ｄ３とのなす角度（傾斜角度）はｘに設定される。この実施形態では、横目地の方向Ｄ３は上り勾配であるから、ｘは０°より大きく９０°未満の正の値をとる。

上記ｘ、ｙ、ｚについては、ｘ＞ｙ＞ｚの関係がある。この実施形態では、下部コーナ部５の内張り煉瓦１１ａの横目地の方向が下り勾配に設定され、絞り部３の横目地の方向が上り勾配に設定され、ｚが負の値をとり、ｘが正の値をとる。なお、ｘ＞ｙ＞ｚの関係が保てさえいれば、ｘ、ｙ、ｚは全て負の値をとってもよいし、全て正の値をとってもよい。

図２は、付属する設備の修理のために、転炉１を一時的に停止し、転炉１を傾動させた状態を示す。転炉１は、電動機及び減速機を備える傾動装置２１によって傾斜させられる。傾動装置２１は制御装置２２によって制御される。制御装置２２にはオペレータによって転炉１の傾動角度が入力される。制御装置２２は、角度検出装置２３が検出した転炉１の傾動角度が、オペレータによって入力された傾動角度に維持されるように傾動装置２１を制御する。

転炉１の傾動角度ａは、転炉１の絞り部３、直胴部４及び下部コーナ部５の内張り煉瓦１１ｃ，１１ｂ，１１ａの横目地の方向Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１が真下方向を向かないように決定される。そのためには、傾動角度ａは以下の範囲に設定される。

転炉１が垂直方向からａ°傾動したと仮定すると、転炉１の絞り部３の内張り煉瓦１１ｃの横目地の方向Ｄ３はｘ＋ａ°になり、直胴部４の内張り煉瓦１１ｂの横目地の方向Ｄ２はｙ＋ａ°になり、下部コーナ部５の内張り煉瓦１１ａの横目地の方向Ｄ１はｚ＋ａ°になる。もし、ｘ＋ａ°＝９０°、ｙ＋ａ°＝９０°、ｚ＋ａ°＝９０°のいずれかが成立すると、絞り部３、直胴部４及び下部コーナ部５のいずれかの内張り煉瓦１１ｃ，１１ｂ，１１ａの横目地の方向Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１が垂直方向を向いてしまう。これを避けるために、傾動角度ａは、０＜ａ＜９０−ｘ、９０−ｘ＜ａ＜９０−ｙ、９０−ｙ＜ａ＜９０−ｚ、及び９０−ｚ＜ａ＜１８０のいずれかの範囲に設定される。

なお、転炉１の絞り部３、直胴部４及び下部コーナ部５の内張り煉瓦１１ｃ，１１ｂ，１１ａの横目地の方向Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１を記憶する記憶装置を設け、オペレータが設定した傾動角度が上記範囲を外れた場合、制御装置２２が警報を発生するようにしてもよい。

転炉１は吹錬後、炉を傾動させて内部の溶鋼、スラグを排出するが、通常、傾動時に炉内に内張りされた内張り煉瓦１１ａ〜１１ｆが緩むことはない。これは、吹錬時に内張り煉瓦１１ａ〜１１ｆが表面から加熱され、熱膨張するため、内張り煉瓦１１ａ〜１１ｆに外向きの力が発生するためである。しかし、長時間、傾動させ続けると、内張り煉瓦１１ａ〜１１ｆが冷却され、収縮するので、緩みが発生する。特に、転炉の稼動直後など、内張り煉瓦１１ａ〜１１ｆの内面まで温度が上がりきっていない状態では、短時間で緩みが発生する。そのような場合、内張り煉瓦１１ａ〜１１ｆの脱落を防止するため、直立、あるいは反転（１８０°）の角度で停止するのが望ましい。しかし、停止中の工事範囲によっては、それができない場合がある。

緩みは内張り煉瓦１１ａ〜１１ｆに加わる重力によって発生する。テーパ形状の内張り煉瓦１１ｄ，１１ｅ，１１ｆは重力が作用しても迫り出しにくいが、互いに平行な積層面を持つ内張り煉瓦１１ａ，１１ｂ，１１ｃは真下方向の重力が作用すると迫り出しやすい。停止中に内張り煉瓦１１ａ〜１１ｆの迫り出しを防止するには、互いに平行な積層面を持つ内張り煉瓦１１ａ，１１ｂ，１１ｃに真下方向の力を働かせないことが効果的である。

転炉１の内張り煉瓦１１ａ，１１ｂ，１１ｃの目地は、内張り煉瓦１１ａ，１１ｂ，１１ｃの動きを安定させるため、傾斜が設けられていることが多く、その部位毎に横目地の傾斜角度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が変えられていることもある。この場合、全ての部位で内張り煉瓦１１ａ，１１ｂ，１１ｃに真下方向の重力を作用させないためには、転炉１の傾動角度ａを上述の範囲に設定する必要がある。

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまに変更可能である。例えば上記実施形態では、転炉の全体構造が、炉口、絞り部、直胴部、下部コーナ部、及び炉底部から構成されているが、下部コーナ部を省略し、直胴部と炉底部とを直接的に接続することが可能である。また、上記実施形態では転炉の傾動角度が９０°未満に設定されているが、傾動角度は９０°以上１８０°未満でもよい。

１…転炉
２…炉口部
３…絞り部
４…直胴部
５…下部コーナ部
６…炉底部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…互いに平行な積層面を持つ内張り煉瓦
２１…傾動装置
２２…制御装置
２３…角度検出装置
ａ…転炉の傾動角度
ｘ，ｙ，ｚ…内張り煉瓦の横目地の傾斜角度
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…水平方向
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…内張り煉瓦の横目地の方向

Claims (2)

1. 転炉の、互いに平行な積層面を持つ内張り煉瓦の横目地の方向を記憶する記憶装置を設け、
   稼動中の転炉を一時的に停止し、転炉を直立以外の状態に傾斜させるとき、前記横目地の方向が垂直方向を向く場合、制御装置が警報を発生するようにし、前記横目地の方向が垂直方向を向かないように転炉の傾動角度を維持する稼動中の転炉の待機方法。
2. 直立した状態における転炉の絞り部の内張り煉瓦の横目地の方向と水平方向のなす傾斜角をｘ、直胴部の内張り煉瓦の横目地の方向と水平方向のなす傾斜角をｙ、炉底部から直胴部に至る下部コーナ部の内張り煉瓦の横目地の方向と水平方向のなす傾斜角をｚとすると、
   ｘ＞ｙ＞ｚの関係があり、
   垂直方向に対する転炉の傾動角度ａが、０＜ａ＜９０−ｘ、９０−ｘ＜ａ＜９０−ｙ、９０−ｙ＜ａ＜９０−ｚ、及び９０−ｚ＜ａ＜１８０のいずれかの範囲になるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の稼動中の転炉の待機方法。
   ただし、ｘ、ｙ、ｚの傾斜角については、転炉を直立させた状態において、内張り煉瓦の横目地の方向が転炉の内側から見て上り勾配の場合を正とし、下り勾配の場合を負とする。

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