JPH0421711A - 羽口位置を朝顔部下端から遠ざけた高炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、羽口位置を朝顔部下端から遠ざけた高炉に関
する。

（従来の技術） 高炉操業では、１０００℃以上の加熱空気を２００　ｍ
　／　ｓ以上の羽口風速で羽口から炉内に吹込み、羽口
前面にレースウェイを形成させるとともに、レースウェ
イ内を旋回するコークスの燃焼により、２０００℃以上
の高温の還元ガスを発生させて鉄鉱石を還元・溶融し、
銑鉄を生産している。

前記のレースウェイの大きさ（水平方向の奥行および高
さは、はぼ等しく、以下レースウェイ深度ＤＬと称する
）は、本発明者らの開示した方法（特公平１−３６５２
３号公報）によれば、現在の高炉操業の条件下では後述
のように１．０〜１．５ｍの範囲であると推定される。

さて、羽口の配置位置の決定方法に関する従来技術は、
経験と試行錯誤による方法であり、確固とした根拠は報
告されていない、例えば、内容積が３０００ｍ”未満の
中・小型高炉の一部には、従来、第２図に示す羽口水準
面１と朝顔部下端面２の垂直距離（以下、Ｈｔ（ｍ）と
称する）を１．５ｍ以上に配置した高炉が存在している
が、最近は、高炉の大型化の指向に伴い、内容積が３０
００ｍ３以上の大型高炉だけでなく、大半の中・小型高
炉でも前記の）（１を１ｍ以下（平均的０．６ｍ）に配
置しており（鉄鋼便覧、第３版Ｉ１．Ｐ、２８３，１９
７９、（丸善））、Ｈｔを１ｍ＜Ｈｔ＜１．５ｍの範囲
に配置している高炉は見当たらない。

（発明が解決しようとする課題） 高炉操業を安定化するためには、炉下部、とくにレース
ウェイ上方の朝顔部での装入物の降下状態を安定化する
ことが重要である。

ところで、高炉内には、第２図に示すように、炉の中心
部に炉芯４が形成し、炉芯表層面の一端はレースウェイ
３の上端が起点となっている。すなわち、炉内に装入さ
れた装入物は、炉下部では、朝顔部６の炉壁と炉芯４の
表層面に挟まれた領域を降下し、コークスは、羽口先端
上方のレースウェイ上端面からレースウェイ内へ降下し
て燃焼する。

そして、第２図より明らかなように、高炉内では、炉下
部、つまり、レースウェイに近いほど、装入物が降下で
きる有効断面積、すなわち、降下領域か減少するので、
装入物が降下しにくくなりやすいだけでなく、降下速度
も増加するので、装入物の滞留時間が短くなり昇温の点
でも不利になる。

本発明の目的は、炉下部での装入物の降下状態を安定化
させ、同時に、降下速度を減少するために、通気性と熱
的状態が許容される範囲内で、炉芯を縮小し、炉下部で
の装入物の降下領域を拡大できる高炉を提供することで
ある。すなわち、装入物の降下領域を拡大することによ
り、炉内での装入物の滞留時間を増加し、還元と伝熱昇
温を促進する高炉を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、炉芯の形状を適正化することにより、高炉操
業とくに装入物の降下状態を安定化させる画期的な高炉
であって、その要旨は以下の通りである。

高炉の羽口水準面と朝顔部下端面との垂直距離Ｈｔ（ｍ
）が０式を満足するように羽口を配置したことを特徴と
する。

１．０＜Ｈｔ≦Ｄえ　・　・　・　・　・　・　・　・
　・■ただし、Ｄ艮　ニレ−スウェイ深度（ｍ　）であ
り■式により算定する。

ＤＦ、　＝　５　Ｕ　ｔ　−Ｄ　ｔ　　　　ｂ　＋　１
丁フここで、 Ｕｔ：羽口風速（ｍ／ｓ）、Ｄｔ：羽口径（ｍ　） 、Ｐｂ ：送風圧力（ＫｇＣ重力）／ｃｍ”（ゲージ）） ρｐ、装入コークスのみかけ密度（Ｋｇ／ｍ３）　。

ｄｐ：装入コークスの平均粒子径（ｍ）、Ｔｂ：送風温
度（℃） 本発明の高炉において１．０＜Ｈｔ≦ＤＩ（とする理由
は、炉下部での装入物の降下領域を拡大し、熱的状態を
安定化させるためには、Ｈｔをレースウェイ深度ＤＲに
等しくすることが最適であることに基づく。

代表的な高炉操業条件（８ケース）を用いて、■式で推
定したレースウェイ深度Ｄａを第１表に示すが、ＤＩの
範囲は、Ｉ　、　　Ｏｍ＜Ｄ３　＜　１　、　５ｍであ
る。

したがって、Ｈｔも１．Ｏｍ＜Ｈｔ＜１．５ｍが適正範
囲と推定されるが、Ｈｌの最大値は予想される高炉操業
条件のもとて最大のレースウェイ深度Ｄ３　に等しくす
ることが必要なので１．０〈Ｈｔ≦Ｄ艮とする。

第１表 代表的な高炉操業条件とレースウェイ深度の推定その他
の条件、装入コークスのみかけ密度ρｐ＝１０００Ｋｇ
／ｍ３゜ 装入コークスの平均粒子径ｄｐ＝ｏ。

５０ｍ （実施例） 以下、 本発明の実施例について図面を参照しながら作用ととも
に説明する。

第１ 図は、 本発明の実施例を示したものである。

すなわち、 実際の高炉下部の装入物の降下状態を 再現できるようにフルート （Ｆｒｏｕｄｅ）数を高炉と 等しくした、三次元半載模型（１／２０縮尺）を用いた
実験結果の例を示したものである。

模型の炉床部５の内径は６９０ｍ５（実際の高炉換算値
１３．８ｍ）、羽口水準面ｌと朝顔部下端面２の垂直距
離Ｈｔは６０ａ＋ａ＋（実際の高炉換算値１．２ｍ）で
ある。羽口からは、１８０℃の加熱空気を１３０　Ｎｍ
３／ｈ吹込み、羽口風速を５０ｍ／ｓ（フルード数基準
の実際の高炉換算値２００　ｍ　／　ｓ　）としたとこ
ろ、レースウェイ深度が６０ｍｍ（実際の高炉換算値１
．２ｍ）のレースウェイが形成され、本発明の羽口配置
の条件（１，０＜Ｈｔ≦Ｄλ）を満足していた。なお、
装入物としては、炉頂からコークスと疑似鉱石（融点１
２０℃の易融合金）を交互に装入し、レースウェイの下
方からロータリーフィーダーによりコークスを９０　Ｋ
ｇ／ｈの質量流量で排出した。

第１図ｊこは、炉内における装入物の滞留時間、すなわ
ち装入後の経過時間（以下、タイムラインと称する）を
分単位で示したが、装入物がレースウェイに到達するま
での滞留時間は７０分であった。第１図の条件では、レ
ースウェイの上端が丁度、朝顔部下端面と一致しており
、後述の従来法の実施例第２図に比べて炉芯をかなり縮
小できたため、炉下部での降下領域が拡大し、装入物の
滞留時間が７０分に増加したものと推定される。その結
果、疑似鉱石が未溶融の状態でレースウェイに降下する
現象は観察されなかった。

第２図は、従来法の実施例を示したものである。

すなわち、レースウェイ深度Ｄ＆は６０ｍｍ（実際の高
炉換算値１．２ｍ）として第１図の条件と同じであるが
、羽口水準面】と朝顔部下端面２の垂直距離Ｈ１を３０
＋ｎｍ（実際の高炉換算値０．６ｍにして、本発明の条
件である。１．Ｏｍ＜Ｈｔを満足させなかった例である
。すなわち、第２図の条件ではＤ３に比へてＨｔを過小
にしたために、レースウェイの上端が朝顔部にかなり入
り込む形になり、しかむ、朝顔部では充填層の応力状態
が受動状態のため充填層の水平応力が垂直応力よりも大
きいことが、炉芯４を肥大化させた原因と推定される。

その結果、朝顔部での降下領域が狭くなり、疑似鉱石が
未溶融の状態でレースウェイに降下する現象が観察され
た。

第３図は、従来法の他の実施例を示したものである。す
なわち、Ｄ４は６０ｍｍ＋（実際の高炉換算値１．２ｍ
）の条件で、Ｈｔを９０１１Ｉ１１（実際の高炉換算値
１．８ｍ）となるように羽口水準面をさらに下方へ変更
して、本発明の条件であるＨ　ｔ≦ＤＲを満足させなか
った例である。その他の実験条件は第１図および第２図
の場合と同じあった。

第３図の条件では、炉芯表面形状は水平に近くなり、炉
芯が大幅に縮小したため装入物の滞留時間は７５分に増
加したが、コークスで構成される炉芯が縮小したため、
炉の中心部でのコークスの存在比率が減少して炉の通気
抵抗が増加し、さらに、炉床部５の炉壁近傍では、装入
物の降下速度が増大して、疑似鉱石が未溶融の状態でレ
ースウェイに降下する現象が観察された。

以上の結果から明らかなように、羽口水準面と朝顔部下
端面の垂直距離Ｈｔが、レースウェイ深度り、とほぼ等
しい条件（第１図）での装入物の降下状態が最適である
ことが確認された。ただし、エネルギー事情などの経済
情勢等の理由により高炉操業条件は高炉建設後に、大幅
に変動する可能性があるが、既述のように、レースウェ
イ深度Ｄｇは１．０〜１．５ｍとなるので、Ｈｔも、１
．０ｍ　＜　Ｈｔ≦Ｄｐ、　　（予想される高炉操業条
件から推定される最大のレースウェイ深度）の範囲に設
定すればよい。

（発明の効果） 以上のように、本発明の高炉によれば、炉下部での炉芯
の形状の適正化と装入物の降下の安定化を図ることがで
きるので、発明の効果はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の高炉における炉芯の形状と装入物の
降下タイムラインの例を示した図。第２図および第３図
は、従来の高炉における炉芯の形状と装入物の降下タイ
ムラインを示した図である。 ｌ・・・・・・羽口水準面 ２・・・・・・朝顔部下端面 ３・・・・・・レースウェイ ４・・・・・・炉芯 ５・・・・・・炉床部 ６・・・・・・朝顔部 ７・・・・・・タイムライン（数値は装入後の経過時間
） 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高炉の羽口水準面と朝顔部下端面との垂直距離Ｈｔ（ｍ
   ）が［１］式を満足するように羽口を配置したことを特
   徴とする羽口位置を朝顔部下端から遠ざけた高炉。 １．０＜Ｈｔ≦Ｄ＿Ｒ・・・・・・・・・・［１］ただ
   し、Ｄ＿Ｒ：レースウェイ深度（ｍ）であり［２］式に
   より算定する。 Ｄ＿Ｒ＝５Ｕｔ・Ｄｔ√（Ｐｂ＋１）／｛ρｐ・ｄｐ（
   Ｔｂ＋２７３）｝・・・・・［２］ ここで、Ｕｔ：羽口風速（ｍ／ｓ）、Ｄｔ：羽口径（ｍ
   ）、Ｐｂ：送風圧力（Ｋｇ（重力）／ｃｍ＾２（ゲージ
   ））、ρｐ：装入コークスのみかけ密度（Ｋｇ／ｍ＾３
   ）、ｄｐ：装入コークスの平均粒子径（ｍ）、Ｔｂ：送
   風温度（℃）