JPH09263808A

JPH09263808A - 溶鉱炉炉底の冷却方法

Info

Publication number: JPH09263808A
Application number: JP9598596A
Authority: JP
Inventors: Koji Takahashi; 耕治高橋; Hiroyuki Ishimatsu; 宏之石松
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-10-07
Anticipated expiration: 2016-03-25
Also published as: JP3626552B2

Abstract

(57)【要約】【課題】炉体状況に応じて適切な冷却条件を精度よく
設定でき、しかも簡単に冷却条件の変更が可能である溶
鉱炉炉底の冷却方法を提供する。【解決手段】溶鉱炉炉底１０を冷却境界半径を境界と
する中心部領域１７と外周部領域１８とに分割して、外
周部領域１８の冷却効率を、中心部領域１７の冷却効率
より高めて冷却する溶鉱炉炉底の冷却方法において、冷
却境界半径Ｒを複数設定して、溶鉱炉炉底１０の冷却を
行った場合のそれぞれの推定温度分布を予め求めてお
き、溶鉱炉炉底１０の推定温度分布と最適温度分布とを
比較して最適温度分布となる冷却境界半径Ｒを決定して
中心部領域１７、及び外周部領域１８の冷却を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷却条件を適切に決
定することのできる溶鉱炉炉底の冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶鉱炉の炉底に内張りされた耐火
物を保護するために、その側壁や底盤の下部に配置され
た冷却管によって炉底の水冷がなされている。しかし、
この冷却管による抜熱が過剰となると、溶銑の高融点成
分が冷却側に析出し、付着物を形成して、炉底における
溶銑の流れが変化し、耐火物の溶損が不均一となって炉
底耐火物の異常溶損の原因となることがある。従って、
このような付着物の析出、消長を制御して、溶鉱炉炉底
の局部的な熱負荷の変動に応じて適正な冷却条件の下で
冷却を行うことが必要となる。例えば、特開平２−１０
４６０３号公報には、高炉の炉底部の水冷による冷却法
において、円形である前記炉底部の冷却範囲を中心部分
と周辺部分に分け、炉底煉瓦に埋設された温度センサの
指示により、それぞれ独立に冷却水の流量を調節する高
炉の冷却方法が記載されている。また、特開昭６３−１
０５９１３号公報には、冷却パイプを埋設してなる溶鉱
炉炉底において、冷却管内の一部に伝熱抵抗体を設け、
冷却管長手方向の冷却能を変更し、底盤冷却能の異なる
領域を形成する溶鉱炉炉底の冷却方法が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平２−１０４６０３号公報に示される方法では、所定
の冷却範囲を設定するために、冷却配管を屈曲させて溶
鉱炉炉底に埋設することが必要となり、一度設定した冷
却管の配置を変更することが容易でなく、使用中に冷却
管が破損したり、漏洩したりした場合の修復が困難にな
るという問題があった。また、前記特開昭６３−１０５
９１３号公報の方法では、耐火物中に埋設された温度計
の指示値により付着物の層厚を計算あるいは推定して、
緩冷却部と通常冷却部の部位の決定がなされる。ところ
が、付着物の層厚分布は経時的に変化するため、その設
定時点における温度計の指示値を指標にして、緩冷却部
と通常冷却部との境界を厳密に決定することが容易では
なく、炉体条件に応じて変化する冷却の最適条件を設定
することが困難であるという問題点があった。このよう
に境界を厳密に設定することができず、境界線が中心に
近すぎる場合には溶鉱炉炉底の中心付近の抜熱量が多く
なって、中央部の付着物が消失することなくそのまま維
持される。一方、境界線が外周に近すぎると、通常冷却
による冷却効果が不十分となって底盤方向への抜熱量が
減少するため、側壁への熱負荷が増して、側壁の溶損が
激化する等の弊害を生じる。さらに、底盤冷却能を制御
するために、冷却管を底盤から抜き出して、断熱材等を
冷却管の所定の位置に配置し直して、所定の冷却効率と
なるように調整するか、又は、冷却管の内側の必要な箇
所にノズルを内挿して吹き付けを行い、皮膜形成により
伝熱抵抗体を取付ける等が必要であり、このような配置
の変更あるいは伝熱抵抗体の取付け等には非常な労力と
時間を要するという問題点があった。本発明はこのよう
な事情に鑑みてなされたもので、炉体状況に応じて適切
な冷却条件を精度よく設定でき、しかも簡単に冷却条件
の変更が可能である溶鉱炉炉底の冷却方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の溶鉱炉炉底の冷却方法は、溶鉱炉炉底を冷却境界
半径を境界とする中心部領域と外周部領域とに分割し
て、該外周部領域の冷却効率を、前記中心部領域の冷却
効率より高めて冷却する溶鉱炉炉底の冷却方法におい
て、前記冷却境界半径を複数設定して、溶鉱炉炉底の冷
却を行った場合のそれぞれの推定温度分布を予め求めて
おき、該溶鉱炉炉底の推定温度分布と最適温度分布とを
比較して最適温度分布となる前記冷却境界半径を決定し
て前記中心部領域、及び外周部領域の冷却を行う。請求
項２記載の溶鉱炉炉底の冷却方法は、溶鉱炉炉底を冷却
境界半径を境界とする中心部領域と外周部領域とに分割
して、該外周部領域の冷却効率を、前記中心部領域の冷
却効率より高めて冷却する溶鉱炉炉底の冷却方法におい
て、前記冷却境界半径を複数設定して、溶鉱炉炉底の冷
却を行った場合のそれぞれの推定温度分布を予め求めて
おき、前記溶鉱炉炉底の推定温度分布から溶鉱炉炉底の
中心部、及び側壁部における中心部抜熱量比、側壁部抜
熱量比をそれぞれ算出して、該側壁部抜熱量比と前記中
心部抜熱量比の差を最大とする冷却境界半径の値によ
り、冷却境界半径を決定して前記中心部領域、及び／又
は外周部領域の冷却を行う。請求項３記載の溶鉱炉炉底
の冷却方法は、請求項１又は２記載の溶鉱炉炉底の冷却
方法において、前記外周部領域の冷却が溶鉱炉炉底に配
置された冷却管に冷却水を送入して行われ、前記中心部
領域の冷却が前記冷却管への冷却水の送入を規制して行
われる。

【０００５】冷却効率とは、冷却される領域内における
抜熱量の時間当たりの変化量をいい、冷却管内を流れる
冷却水の流量、冷却管の伝熱抵抗、伝熱面積等により調
整される。なお、冷却管の中の冷却水の流量を減らして
いき、この流量が零となるような状態においても冷却効
率を定義することができる。中心部領域とは、溶鉱炉炉
底の中心を中心点として設定される冷却境界半径Ｒの円
周に囲まれる領域をいい、冷却効率が外周部領域に較べ
て小さく制限されている部分である。外周部領域とは、
前記中心部領域の外周に形成される溶鉱炉炉底の領域を
いい、冷却効率が中心部領域に較べて大きく設定される
部分である。溶鉱炉炉底の推定温度分布とは、冷却境界
半径Ｒを溶鉱炉炉底内の特定の値に設定して、中心部領
域と外周部領域とをそれぞれ定めて、中心部領域の冷却
効率が外周部領域の冷却効率よりも高くなるようにして
得られる溶鉱炉炉底の温度分布であり、このような複数
の冷却境界半径Ｒの値（Ｒ₁、Ｒ₂・・・）に対応する
それぞれの温度分布Ｔの集合（Ｔ_R1、Ｔ_R2・・・）をい
う。

【０００６】溶鉱炉炉底の最適温度分布とは、その時点
での溶鉱炉炉底に堆積沈着する付着物あるいは耐火物の
溶損状態等に応じて、その都度、適宜設定される温度分
布のパターンである。例えば、中心部の付着物が過剰で
あると判断されるときには、中心部の温度を高めに設定
し、また側壁部の温度が通常より高くなって、耐火物の
溶損速度が高くなるような場合には、側壁部の温度を低
めに設定することにより全体のバランスに配慮した温度
分布を設定することができる。中心部抜熱量比とは、冷
却境界半径Ｒを特定の値Ｒ_xに規定したときの耐火物稼
働表面部の炉底中心位置における抜熱量をＱ_Rxとして求
め、外周部領域が零となる場合の抜熱量、即ち冷却境界
半径Ｒが炉底半径Ｒ₀と一致する場合の抜熱量Ｑ_R0を基
準として、両者の比Ｑ_Rx／Ｑ_R0を取ったものをいう。側
壁部抜熱量比とは、溶鉱炉炉底の耐火物炉底表面と耐火
物側壁部とのコーナー部における冷却境界半径Ｒ＝Ｒ_x
である場合の抜熱量Ｑ_Rxについて、外周部領域が零とな
る場合の抜熱量Ｑ_R0を基準として、抜熱量の比Ｑ_Rx／Ｑ
_R0を取ったものをいう。

【０００７】

【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。まず、本発明の実施の形態に係る溶
鉱炉炉底の冷却方法を適用する溶鉱炉炉底の構造につい
て、図１〜図３を用いて詳細に説明する。ここで、図１
は溶鉱炉炉底１０の平断面図であり、図２、図３は前記
平断面図における矢視Ａ、Ｂ方向のそれぞれの側断面図
である。図１〜図３に示されるように、溶鉱炉炉底１０
は、溶鉱炉の外殻を構成する鉄皮１２と、鉄皮１２の内
部に内張りされた耐火物１５と、耐火物１５を支持する
底盤１３と、底盤１３と基盤２８との間に配置され、底
盤１３を支えて冷却管１１の挿入間隙を形成するビーム
１４とを有している。冷却管１１は図１〜図３に示され
るように、ほぼ直線状のパイプ配管よりなり、底盤１３
から冷却管１１への抜熱量を調整するために、冷却効率
の低い領域と高い領域とに区画されている。このような
冷却効率の調整に際しては、例えば伝熱抵抗体となる断
熱材３０を冷却管１１の内壁の任意の位置に内挿するこ
とにより冷却効率の調整を行うことができる。また、冷
却管１１内を流れる冷却水の流量を冷却管１１の両端に
配置された流量調整弁１６により調整することができ
る。そして、このような冷却管１１を底盤１３と基盤２
８との間に挿入して、冷却管１１内に冷却水を所定の流
量で供給することにより、それぞれ異なる冷却効率とな
る中心部領域１７と外周部領域１８とを設定して、底盤
１３の冷却が行えるようになっている。

【０００８】続いて、前記説明した溶鉱炉炉底１０につ
いて、本発明の第１の実施の形態に係る溶鉱炉炉底の冷
却方法について説明する。まず、溶鉱炉炉底１０内の耐
火物１５に多数配置された熱電対により各部位の温度を
測定して、その測定データ等を基にして溶鉱炉炉底１０
の温度分布を求める。また、熱電対により得られるデー
タの数が少ない場合には、冷却管１１の冷却効率、関与
する材料の熱伝導率等の熱条件を設定し、炉底プロフィ
ール等の操業データに基づいて必要な伝熱計算を行っ
て、より精密な温度分布のデータを得ることも可能であ
る。例えばこのような伝熱計算は以下の手順により行う
ことができる。１）直近の操業データより、耐火物残厚みと粘稠層（付
着物層）厚みを含む炉底プロフィールを決定する。２）図８に示すように、前記炉底プロフィールの溶鉱炉
炉底部分を伝熱計算の要素となるメッシュに分割して、
各メッシュ位置に対応する材料の熱伝導率、比熱等の物
性値を決定する。３）現状の耐火物温度（底盤温度、側壁温度等）、冷却
水温度、溶銑温度、基盤温度の測定値、前記炉底プロフ
ィールデータ、及び物性値のデータとを用いて、各メッ
シュ間あるいは、マクロな条件で伝熱計算を行って、地
面（基盤）への総括伝熱係数等の基礎となる熱定数を決
定する。４）前記求められた総括伝熱係数を含む熱定数、及び既
知の温度データを用いて、溶鉱炉炉底１０の各部におけ
る未知の温度を逆算して求め、これにより、より詳細な
推定温度分布とする。例えば、前記伝熱計算に際しては、２つの平行平面間の
熱流量がその平行平面間の温度差、面積、及び時間に比
例し、距離に反比例するというフーリエの熱伝導方程式
を適用して、温度が既知の２点間における任意の各点に
おける温度を計算することができる。図１０（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ側壁及び、底盤におけるこのような伝
熱計算の結果を示す模式図の一例であり、溶銑温度Ｔ_m
及び、基盤（地面）あるいは冷却水への総括伝熱係数α
_g、α_w、基盤温度Ｔ_g、冷却水温度Ｔ_w等を定めるこ
とにより、関与する材料の熱伝導率に基づいて、その溶
銑と基盤間の温度分布を点線で示すように計算すること
ができる。

【０００９】そして、溶鉱炉炉底１０における冷却パタ
ーンを図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように設定し
た場合のそれぞれの推定温度分布を求める。ここで、図
４（ａ）は中心部領域１７が溶鉱炉炉底１０全体に拡張
される場合、即ち、中心部領域を規定する冷却境界半径
Ｒが炉底半径Ｒ₀に一致する場合であり、実際的には全
冷却管への冷却水の供給を停止した状態に相当する場合
と同じであり、底盤１３から冷却管１１に取り込まれる
全抜熱量が最小となるケースである。逆に、図４（ｃ）
は溶鉱炉炉底１０の全面が断熱材３０によって被覆され
ていない冷却管１１によって冷却されている場合、即ち
冷却境界半径Ｒが零となり、冷却管１１による全抜熱量
が最大となるようなケースである。図４（ｂ）は冷却境
界半径ＲがＲ_xとなる中心部領域１７を溶鉱炉炉底１０
に形成して、中心部領域１７の冷却効率を抑制させた場
合であり、図４（ａ）と図４（ｃ）の中間のケースに相
当する。

【００１０】このような図４（ａ）〜（ｃ）の各場合に
おける溶鉱炉炉底１０内の耐火物１５の温度分布は、溶
鉱炉炉底１０の各位置に配置された熱電対により実際に
測定される温度データ、あるいはこれらの温度データを
基にして伝熱計算を行って求めることができる。また、
特定の冷却境界半径Ｒについて温度分布が測定されてい
ない場合には、その冷却境界半径Ｒの近傍の値を持つ既
知の温度分布のデータから数値補間法を用いて計算する
ことも可能である。図５は、このような溶鉱炉炉底１０
の耐火物１５における温度分布の模式図であり、図中の
曲線Ａ、Ｂ、Ｃがそれぞれ、図４（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）のケースの温度分布に相当する。ここで、溶鉱炉
炉底１０の炉底半径（Ｒ₀）は８．２ｍであり、△印が
炉底中心の位置を、○印が側壁部の位置をそれぞれ示し
ている。なお、図５は溶鉱炉炉底１０における特定の高
さ位置に限定した一次元となる温度分布の模式図であ
り、以降の伝熱計算に際しては、二次元あるいは三次元
の温度分布のデータを用いて計算を行うことができる。

【００１１】また、このような温度分布の計算において
は、通常の伝熱計算の他に、有限要素法等の手法を適用
することができ、溶鉱炉炉底１０を小部分となる各要素
に分割して、各要素、及び各要素間に成立する伝熱関係
式に基づいて全体の温度分布あるいは熱流量の分布等を
計算することも可能である。図８は有限要素法等を適用
する場合の溶鉱炉炉底１０における要素分割図の一例で
あり、少数の測定点の温度に基づいて全体の温度分布を
設定できる。そして、上記のようにして求められた特定
の冷却境界半径ＲがＲ_xにおける温度分布Ｔ_Rxのデータ
より、溶鉱炉炉底１０内の任意の位置における抜熱量を
計算することができる。例えば、図８の側壁の耐火物１
５と底敷きの耐火物１５とのコーナー部（Ｐ点）を側壁
部として、また、中央部を底盤１３中心上の対応する耐
火物１５表面（Ｃ点）にそれぞれ設定して、Ｐ点、及び
Ｃ点における熱流量を計算する。ここでは、側壁部（Ｐ
点）、及び中心部（Ｃ点）における水平方向の熱流量Ｑ
_H、と垂直方向の熱流量Ｑ_Vとを求めて、両者のベクト
ル和を取って、これを抜熱量Ｑとする。従ってＱ²＝Ｑ
_H ²＋Ｑ_V ²である。

【００１２】以上のようにして、その時の各冷却境界半
径Ｒに対応した抜熱量Ｑを計算して、冷却境界半径Ｒが
溶鉱炉炉底１０の炉底半径（Ｒ₀＝８．２ｍ）に一致す
る場合、即ち図４（ａ）の場合の抜熱量の値を基準とし
て比を取り、それぞれの抜熱量比を求めて、冷却境界半
径Ｒ、あるいは底盤冷却長Ｌ（＝Ｒ₀−Ｒ）をパラメー
タとして、図６に示すグラフを得ることができる。ここ
で、○印で示すデータが図８の側壁部（Ｐ点）に対応す
る側壁部抜熱量比であり、△印に示すデータが図８の中
心部（Ｃ点）に対応する中心部抜熱量比である。次に、
図６に示す抜熱量比のデータを用いて、側壁部抜熱量比
と中心部抜熱量比との差Ｄをパラメータである底盤冷却
長Ｌに対してプロットしたものが図７に示されるデータ
である。そして、側壁部抜熱量比と中心部抜熱量比との
差Ｄを最大とする冷却境界半径Ｒを、この場合はＲ＝Ｒ
₀−Ｌ＝８．２ｍ−２．５ｍ（即ち、Ｌ＝２．５ｍ）と
して設定する。このようにして定めた冷却境界半径Ｒ＝
５．７ｍの中心部領域１７となるように、水冷管に装着
する断熱材３０の配置を変更して溶鉱炉炉底１０の冷却
を実施した。

【００１３】溶鉱炉炉底１０における温度分布のデータ
を基にして、溶鉱炉炉底１０の中心部領域１７をその都
度変更して、溶鉱炉炉底１０の冷却を行って、底盤１３
中央部の抜熱量を必要最小限度に抑制すると共に、側壁
部の抜熱量を効果的に増加することができ、耐火物１５
の溶損を均等化することができ、溶鉱炉寿命の延長を達
成するこが可能となる。

【００１４】続いて、前記説明した溶鉱炉炉底１０につ
いて、本発明の第２の実施の形態に係る溶鉱炉炉底の冷
却方法について説明する。まず、本発明の第１の実施の
形態に示したのと同様にして、各冷却境界半径Ｒに対応
する冷却状態における溶鉱炉炉底１０内の耐火物１５の
推定温度分布を求める。図５は、このような溶鉱炉炉底
１０の耐火物１５における推定温度分布の模式図であ
り、図中の曲線Ａ、Ｂ、Ｃがそれぞれ、図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）のケースの推定温度分布に相当する。こ
こで、図５は溶鉱炉炉底１０における特定の高さ位置に
限定した一次元となる推定温度分布の一例であり、以降
の伝熱計算に際しては、二次元あるいは三次元の温度分
布のデータを用いることができる。このような伝熱計算
においては、有限要素法等の手法を適用して、全体の温
度分布あるいは熱流量の分布等を計算することができ、
また、これらのデータを処理して通常の伝熱計算に基づ
いて推定温度分布を求めることもできる。

【００１５】そして、過去の溶鉱炉における操業実績の
データを集約することにより、目標とする最適温度分布
のパターンを設定して、これを前記推定温度分布のパタ
ーンと比較して、最適温度分布のパターンに最も適合す
るような推定温度分布のパターンを選んで、この推定温
度分布のパターンに対応する冷却境界半径Ｒの値を決定
する。ここで、最適温度パターンは、その時点での溶鉱
炉炉底１０に堆積沈着する付着物２７あるいは耐火物１
５の溶損状態に応じて、適宜設定されるパターンであ
る。例えば、中心部の付着物２７が過剰であると判断さ
れるときには、中心部の温度を高めに設定し、また側壁
部の温度が通常より高くなって、耐火物１５の溶損速度
が高くなるような場合には側壁部の温度を低めに設定す
ることにより、全体の温度分布あるいは熱収支のバラン
スを取りながら炉底の耐火物１５の溶損速度及び、付着
物２７の厚みなど制御することができる。また、最適温
度分布と推定温度分布のとのパターンマッチング（適合
度）の判定には、最適温度分布と推定温度分布との差の
自乗和を取って、この自乗和の合計値を最小にするよう
な推定温度分布を選んで、この推定温度分布に対応する
冷却境界半径Ｒを求めることができる。次いで、上記の
ようにして設定した冷却境界半径Ｒの中心部領域１７を
形成するように冷却管１１に断熱材３０を装着して、溶
鉱炉炉底１０の冷却を行うことにより、所望の最適温度
分布に近い状態で炉底の冷却を行うことができる。この
ため、溶鉱炉炉底１０の耐火物１５の溶損を制御して、
溶鉱炉寿命の延長を図ることが可能となる。

【００１６】続いて、前記説明した溶鉱炉炉底１０につ
いて、本発明の第３の実施の形態に係る溶鉱炉炉底の冷
却方法について説明する。ここで、図９は本発明の第３
の実施の形態に係る溶鉱炉炉底の冷却方法に使用する冷
却管１１の側断面図である。冷却管１１にはその内部に
２つの外周部冷却装置１９、２０が対向して配置されて
おり、冷却管１１の中の２つの外周部冷却装置１９、２
０間の空洞２６が冷却管１１への冷却水の送入が規制さ
れる中心部領域１７となり、冷却水によって冷却される
外周部冷却装置１９、２０の配置される部分が外周部領
域１８となるように構成されている。外周部冷却装置１
９、２０は、内管２３、外管２５を有すると共に、内管
２３及び外管２５の端部に設けられた風船２１に空気を
送入し、あるい風船２１の空気を排気するための吹排気
管２２を有しており、この吹排気管２２から風船２１に
空気を送入することで該風船２１を拡張して冷却管１１
内をシール遮断する。更に、風船２１に貫通して収容さ
れる内管２３の端部が冷却管１１の中心部領域１７に向
けて開放され内管先端孔２４となっている。このため、
中心部領域１７に万一、冷却水が漏れ出て、水蒸気を発
生したとしても、内管２３内を通って圧力が抜かれるた
めに、爆発等の危険がなく、操業の安全性が維持され
る。

【００１７】そして、冷却管１１と外周部冷却装置１
９、２０の外周部分とで形成される空隙３１が冷却水の
流路となっている。従って、送水孔３２を介して内管２
３と外管２５との間の通路に冷却水を供給すると、冷却
水が通水孔２９を経由して、外管２５と冷却管１１の間
の空隙３１に流入し、冷却水の供給方向と逆方向に流れ
て排水孔３３から排出され、底盤１３の外周部領域１８
となる部分のみを効率的に冷却することができる。この
ように、冷却境界半径Ｒ又は外周部領域１８の底盤冷却
長Ｌ（＝Ｒ₀−Ｒ）を前記第１又は第２の実施の形態の
ようにして決定して、実際にこの冷却境界半径Ｒで規定
される中心部領域１７、及び外周部領域１８を必要な冷
却条件の下で冷却することができる。このため、溶鉱炉
炉底１０の耐火物１５の溶損を制御して、溶鉱炉寿命の
延長を図ることが容易となる。

【００１８】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではな
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、本実施の形態においては、直線状
となる冷却管を用いる例について説明したが、屈曲部を
設けた冷却管を多数配置して、中心部領域の冷却効率
を、断熱材の装着等により調整することにより所定の適
正化された中心部領域及び外周部領域を設定することも
可能である。

【００１９】

【発明の効果】請求項１及び３記載の溶鉱炉炉底の冷却
方法においては、冷却境界半径Ｒを複数設定して、溶鉱
炉炉底の冷却を行った場合の温度データ、あるいは数値
計算処理のデータに基づいてそれぞれの推定温度分布を
予め求めておく。そして、これを参照して所望の最適温
度分布を与える冷却境界半径Ｒの値を推定することがで
きる。即ち、該溶鉱炉炉底の推定温度分布と最適温度分
布とを比較して最適温度分布となる前記冷却境界半径を
決定し、前記中心部領域、及び外周部領域の冷却を行う
ので、適宜、溶鉱炉炉底の条件に対応した冷却条件の変
更が可能となり、炉底耐火物の局部溶損、あるいは湯流
れを適正化して、溶鉱炉の安定操業を可能とすると共
に、炉底耐火物の寿命延長を図ることができる。

【００２０】請求項２及び３記載の溶鉱炉炉底の冷却方
法においては、冷却境界半径Ｒを複数設定して、溶鉱炉
炉底の冷却を行った場合のそれぞれの推定温度分布を予
め求めておく。そして、前記溶鉱炉炉底の推定温度分布
を基にして溶鉱炉炉底の中心部、及び側壁部における中
心部抜熱量比、側壁部抜熱量比をそれぞれ算出するの
で、中心部、及び側壁部における熱量の動きを基準とし
た炉底の状態評価を適切に行うことが可能となる。次い
で、側壁部抜熱量比と中心部抜熱量比の差を最大とする
冷却境界半径の値により冷却境界半径を決定するので、
中心部における抜熱量を必要最小限の範囲に抑制した条
件の下で、側壁部における抜熱量を最大化するような冷
却境界半径を求めることができる。そして、このように
設定された冷却条件で溶鉱炉炉底の冷却を行うことによ
り、側壁部の耐火物の溶損が抑制されると共に、中心部
領域における付着物の沈積傾向を弱めて、溶鉱炉炉底を
安定状態に維持することができる。

【００２１】特に、請求項３記載の溶鉱炉炉底の冷却方
法においては、外周部領域の冷却が溶鉱炉炉底に配置さ
れた冷却管に冷却水を送入して行われ、中心部領域の冷
却が前記冷却管への冷却水の送入を規制して行われるの
で、冷却境界半径Ｒ又は中心部領域の変更を容易に行う
ことができると共に、側壁部抜熱量と、中心部抜熱量と
の差をより大きく設定でき、溶鉱炉炉底における耐火物
に掛かる溶損負荷をさらに軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶鉱炉炉底の構造を示す平断面図である。

【図２】溶鉱炉炉底の構造を示す矢視Ａ方向の側断面図
である。

【図３】溶鉱炉炉底の構造を示す矢視Ｂ方向の側断面図
である。

【図４】（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は溶鉱炉炉底にお
ける冷却パターンを示す説明図である。

【図５】溶鉱炉炉底の耐火物の温度分布の模式図であ
る。

【図６】溶鉱炉炉底の底盤冷却長に対する抜熱量比を示
した図である。

【図７】溶鉱炉炉底の底盤冷却長に対する抜熱量比の差
を示した図である。

【図８】溶鉱炉炉底における要素分割図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る溶鉱炉炉底の
冷却方法に使用する冷却管の側断面図である。

【図１０】溶鉱炉炉底における温度分布の模式図であ
る。

【符号の説明】

１０溶鉱炉炉底１１冷却管１２鉄皮１３底盤１４ビーム１５耐火物１６流量調整弁１７中心部領
域１８外周部領域１９外周部冷
却装置２０外周部冷却装置２１風船２２吹排気管２３内管２４内管先端孔２５外管２６空洞２７付着物２８基盤２９通水孔３０断熱材３１空隙３２送水孔３３排水孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶鉱炉炉底を冷却境界半径を境界とする
中心部領域と外周部領域とに分割して、該外周部領域の
冷却効率を、前記中心部領域の冷却効率より高めて冷却
する溶鉱炉炉底の冷却方法において、前記冷却境界半径を複数設定して、溶鉱炉炉底の冷却を
行った場合のそれぞれの推定温度分布を予め求めてお
き、該溶鉱炉炉底の推定温度分布と最適温度分布とを比
較して最適温度分布となる前記冷却境界半径を決定して
前記中心部領域、及び外周部領域の冷却を行うことを特
徴とする溶鉱炉炉底の冷却方法。
【請求項２】溶鉱炉炉底を冷却境界半径を境界とする
中心部領域と外周部領域とに分割して、該外周部領域の
冷却効率を、前記中心部領域の冷却効率より高めて冷却
する溶鉱炉炉底の冷却方法において、前記冷却境界半径を複数設定して、溶鉱炉炉底の冷却を
行った場合のそれぞれの推定温度分布を予め求めてお
き、前記溶鉱炉炉底の推定温度分布から溶鉱炉炉底の中
心部、及び側壁部における中心部抜熱量比、側壁部抜熱
量比をそれぞれ算出して、該側壁部抜熱量比と前記中心
部抜熱量比の差を最大とする冷却境界半径の値により、
冷却境界半径を決定して前記中心部領域、及び／又は外
周部領域の冷却を行うことを特徴とする溶鉱炉炉底の冷
却方法。
【請求項３】前記外周部領域の冷却が溶鉱炉炉底に配
置された冷却管に冷却水を送入して行われ、前記中心部
領域の冷却が前記冷却管への冷却水の送入を規制して行
われることを特徴とする請求項１又は２記載の溶鉱炉炉
底の冷却方法。