JPH0240722B2 - Nenshoobisokuteisochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃焼帯測定装置に関し、高炉等の充填
層型反応容器内の滴下帯、燃焼帯領域の測定装置
に係るものである。

〔従来の技術〕

近年高炉において溶銑成分の迅速なコントロー
ルが要求され、羽口から鉄鉱石、微粉炭を吹込む
技術が開発されている。羽口近傍での粉体と滴下
溶銑の反応により溶銑成分が変化するため、反応
のメカニズム、速度を明らかにすることが適確な
溶銑成分コントロールにつながる。滴下溶銑の成
分、温度の粉体吹込みによる変化を明らかにする
には、稼動中の炉内の溶融物サンプリング、温度
測定、ガスのサンプリング等を燃焼帯内の空間部
だけでなく、コークスが充填した炉芯部について
も行う必要がある。

しかし、この領域は、高温であることと、コー
クス層が充填されていること、さらには、溶銑流
下などにより局所的に大きな熱負荷状態が出現す
ることなどから、稼動中にゾンデを挿入し、炉内
を調査することは一般にむずかしいとされてき
た。

従来、高炉稼動中の羽口プローブとして、送風
中の羽口から燃焼帯空間に水冷管を挿入してガス
の組成や温度を測定するいわゆるレースウエイプ
ローブがあつた（特開昭58−16005、実公昭59−
28027）。

これらは羽口送風支管の後端にガスシール用短
管を取付け、ブローパイプ内を貫通して炉内にプ
ローブを挿入し、温度、ガス組成等を測定するも
のである。このようなプローブにおいては、炉外
端と羽口先端の間は３ｍ以上もあり、かつ、ブロ
ーパイプ内径は150mm程度であるため、プローブ
の挿入方向はブローパイプ軸方向、すなわち炉中
心に向かう半径方向に制限されてしまう。このよ
うなプローブでは、プローブが移動する羽口中心
軸上の狭い領域のみのガス組成、温度に関する情
報しか得ることができない。また、プローブが送
風通路内を貫通するため、送風の通路断面積が減
少し、測定時に燃焼帯の形状等が著しく変化する
という問題があつた。

送風の通過断面積の減少を極力抑えるため、プ
ローブの外径を50mm前後にすると、プローブの強
度が低下し、燃焼帯外部のコークスが密に充填し
た炉芯と呼ばれる領域の測定が困難であつた。ま
た、プローブは羽口先端に到達するまでに1000〜
1300℃の送風の内部を通るので、この間での熱負
荷はかなりの大きなものとなる。羽口先端部から
炉内へ２ｍ挿入することを想定すると全熱負荷の
約半分の熱負荷をブローパイプ内で受けることに
なる。熱負荷が２倍になると冷却水水量も２倍に
する必要があり、水冷管の設計が非常に困難にな
る。

また、粉体吹込み時における、燃焼帯内外での
粉体の挙動を明らかにするためには、測定自体が
外乱となる従来のプローブの欠点を無視すること
ができない。

従来のプローブの問題点の多くは、送風の通路
であるブローパイプを貫通して測定用プローブを
炉内に挿入していることに起因している。プロー
ブの挿入経路をブローパイプと別に設ければ良い
が、通常の高炉においては、燃焼帯レベルでの炉
内開口部は羽口以外にない。

本発明者らは先に、特開昭60−213845を開示
し、隣接する羽口から羽口レースウエイ内および
その近傍に挿入できる炉内探査装置を提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

特開昭60−213845の装置はプローブを水平、垂
直方向に傾動させる自動傾動装置を備え、複雑で
大規模な装置とせざるを得なかつた。また、羽口
を１本盲化する必要があるというデメリツトを有
している。同時に盲化された羽口に溶銑が流入す
るために、定期的に盲羽口の開口作業を行わなけ
ればならなかつた。

本発明は先の提案を簡易化すると同時に先の提
案の有する欠点を改善したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は次の技術手段から成る。

(1) 羽口の開口方向が炉中心方向から水平方向に
偏寄した、プローブを導入するための異形羽
口、およびこの異形羽口を固定する抑え金具を
設け、この異形羽口に接続し、プローブを導入
するためのさや管を取付け、このさや管の後端
部にはガスシール装置およびプローブ駆動装置
を取付け、このさや管を通して炉内にプローブ
を挿入するように構成した。

(2) 抑え金具内を冷風ないし熱風が通過できる構
造として異形羽口前にコークス旋回領域を形成
するようにした。

(3) 冷風ないし熱風を制御するための流量制御用
弁を取付けた。

〔作用〕

本発明は上記のように構成したので次の作用を
なす。すなわちプローブを挿入する異形羽口に送
風を行うので、 羽口を１本盲化する必要がなくなる。

羽口に溶融物が逆流することを防止すること
ができる。この場合、発明者らの検討による
と、溶融物の逆流を防止するには羽口前のコー
クスが旋回しはじめる送風量で十分である。

〔実施例〕

第２図に実施例の燃焼帯測定装置の全体図を示
す。プローブ５、異形羽口２、さや管４、シール
管１１、および駆動装置１から成る。駆動装置１
はフレーム８、台車９、中間台車１０、チエーン
１８、チエーンスプロケツト１７から構成されて
いる。プローブ５は台車９上に保持され、台車９
に取付けられたチエーン１８によりチエーン駆動
により、台車とともに移動する。

第１図に実施例の羽口部の詳細を示す。異形羽
口２は、プローブ５を水平偏角αの方向に導入す
るため、外形は同心円状であるが、内径は楕円形
として羽口Ａの方向にずれている。

プローブ５はさや管４内を通して炉内に挿入さ
れる。抑え金具３は異形羽口２抑えるとともにさ
や管４とは一体構造となつている。

さや管４の後端部にはシール管１１が取付けら
れている。このように異形羽口２、さや管４、抑
え金具３、シール管１１の構成により炉内ガスの
漏れを防止しつつ羽口Ａの燃焼帯内外の測定を実
施することができる。

さらには、抑え金具３内に熱風、あるいは冷風
の通路を設け送風を行ないつつ測定を行うことも
可能である。送風を行う利点として羽口を盲化す
る必要がなく、溶融物が逆流することも防止され
る。

通常の羽口径が120mm程度の場合の送風量は、
15Nm³／minで十分である。熱風送風を行う場合
には単に、環状管１６と抑え金具３を下部ベンド
２０で接続するだけでは不十分である。

熱風送風とともに抑え金具、および環状管への
接続部の温度が上昇し、各部が熱膨張し、また環
状管１６自体の位置が休風から送風状態になると
変化し、一方、本測定装置自体は鉄皮と強固に連
結されているため、さや管との間に相対変位が生
ずる。この変化を吸収するため、送風支管に２個
のエキスパンジヨン１４を取り付ける。また、さ
や管４の後端にもエキスパンジヨン１４を取り付
けさや管の軸方向の変位を吸収している。

抑え金具３の軸に垂直な方向の変位は、振れ止
めによつて防止している。振れ止めは炉体にボル
トにて固定され、抑え金具３の軸垂直方向の変位
をセツトボルトで抑えている。一方軸方向の変位
は自由にできるようにセツトボルトは抑え金具に
対して点接触になる形状にしている。以上の構成
により送風を行いながらの測定が可能である。

また、送風を行う場合には、コークス旋回領域
を形成する以上の送風量が必要なことは前述の通
りであるが、送風量を調節する方法としては第３
図、第４図のものがある。第３図は抑え金具３内
に耐火物で送風の通路を形成し、その通路内に送
風量調節用セラミツクリング１８を挿入した装置
である。送風量調節に特別の治具を必要とせず安
価であるという利点がある。また、耐火物で形成
された送風の通路自体がその径を変化させること
により所定の送風量を得ることが可能である。

第４図は下部ベンド２０の上部にセラミツクバ
ルブ１９を設けたものである。バルブの開度によ
り流量を調節できるが高価である。本発明では何
らかの流量制御する方法が設けられておれば良
く、その装置は特に規定しない。

なお、炉内測定をしない時はプローブをさや管
内に納め異形羽口の向きを上向きに変え、送風量
を増してもコークス旋回領域が隣接する燃焼帯に
接近しないようにできる。

第１図は本発明装置を3000m³の内容積を有する
高圧高炉に適用した実施例の羽口部の詳細図であ
る。羽口間の角度は各11度15分であり、燃焼帯の
長さは羽口先端から1.3ｍ程度であつた。Ａ羽口
の燃焼帯の先端および側面の測定を行うために、
Ｂ羽口にプローブを取り付け、プローブの挿入方
向は炉半径方向に対し水平偏角α＝16度30分だけ
Ａ羽口方向に偏寄し、炉内挿入長は３ｍとした。

従来方法ではある羽口、例えばＡ羽口の燃焼帯
６を測定する際にはＡ羽口を通して第１図中ａの
方向にプローブを挿入している。

本実施例は炉芯方向から水平偏角α＝16度30分
だけＡ羽口方向にずれた方向にプローブを導入す
る異形羽口２、異形羽口２を固定するための抑え
金具３、異形羽口２の通じ抑え金具３に取り付け
られた水冷さや管４、その後端のシール管１１、
図示しない駆動装置により構成される。

プローブ５は耐熱性、座屈強度を考慮し、外径
を80mmφとした。プローブ５を炉芯部に挿入する
ため推力は13トンであるが、次の式によりプロー
ブ外径と関係づけることができる。

Ｐ＝πDLtanφ・σ ここに、 Ｐ：プローブ推力（Kg） Ｄ：ランス径（ｍ） σ：装入物応力（Kg／m²） tanφ：装入物−ランス間摩擦係数（−） Ｌ：炉内挿入長さ（ｍ） である。

羽口本体に過大な推力がかかるのを防止するた
め、異形羽口内径は130mmφとし、水冷さや管内
径は100mmφにした。抑え金具３は異形羽口２を
支持する役割を果している。抑え金具３は２本の
万力１３で合計14トンの推力で炉体方向に押しつ
け、プローブが水冷短管内に引掛つてもプローブ
の引き抜き力に負けないように設定した。

熱風の流量制御には第３図の装置を用い絞り部
の径を60mmφ、長さ800mmにし、内部のリング径
を調節することにより、50〜80Nm³／minの範囲
で流量調節が可能であつた。

第５図には測定結果の１例を示した。第５図は
プローブ５をＡ羽口先の燃焼帯および炉心部に挿
入した模式図を示し、その挿入各位置における温
度とメタル滴下量をグラフに図示したものであ
る。これによりプローブ挿入方向に沿つて温度の
分布、メタルの滴下量の分布を知ることができ
る。

温度はプローブ内にセツトした光フアイバーと
二色高温計を用いて測定した。またメタルの滴下
量の分布は、溶融物サンプラーをゾンデ先端に取
付けた装置を用いて行つた。燃焼帯の側部、炉芯
部において温度がほぼ一定で、燃焼帯の内部で高
温となつている。メタルの滴下量は、ガス流の影
響により、燃焼帯内部では少ないが、その周辺部
が極大になるという特徴を有している。以上の燃
焼帯側部、炉芯部の情報は従来のレースウエイプ
ローブでは得ることができないものである。

〔発明の効果〕

本測定装置を用いることにより稼動中の高炉か
ら燃焼帯の内外の種々の情報を得ることができ
る。上記実施例では温度分布とメタル滴下量分布
を示したが、その他にスラグ成分の分布、銑中成
分の分布も測定することができる。

これらの情報は、羽口から石炭、鉱石粉等を吹
込み溶銑成分を迅速に制御しようとする場合に特
に重要になる。鉱石粉吹込みによる燃焼帯近傍で
の溶銑成分を測定することにより、目的の銑鉄成
分を得るための最適な鉱石粉吹込量、および方法
を明らかにすることが可能となる。

また炉芯部の温度は、出銑される溶銑の温度に
数時間先行して変化しており、本測定装置を用い
て炉芯温度を測定し、その結果に基づいて石炭吹
込量を調節することにより、溶銑温度の変動を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の羽口部の詳細図、第
２図は本発明の実施例の全体図、第３図、第４図
は熱風送風装置の縦断面図、第５図は測定結果を
示す模式図およびグラフである。 １……駆動装置、２……異形羽口、３……抑え
金具、４……さや管、５……プローブ、６……燃
焼帯、７……耐火レンガ、８……振れ止め、９…
…台車、１０……中間台車、１１……シール管、
１２……反力受け、１３……万力、１４……エキ
スパンジヨン、１５……送風支管、１６……環状
管、１７……スプロケツト、１８……セラミツク
リング、１９……セラミツクバルブ、２０……下
部ベンド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 竪型炉の半径方向に対して水平偏角を有する
   異形羽口と、該羽口を固定する抑え金具と、該抑
   え金具の後部に送風量制御弁あるいは送風量調整
   用リングを備え異形羽口前にコークス旋回領域を
   形成する送風手段と、前記羽口の炉外側に接続し
   プローブを導入するためのさや管と、その後端部
   に設けたシール装置およびプローブ駆動装置とか
   ら成ることを特徴とする隣接羽口の燃焼帯測定装
   置。