JPH11323414A - 高 炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、炉床の耐火煉瓦ラ
イニングが何らかの理由により損傷する場合に、液体位
相が高炉ケーシングをもはや溶解することができないよ
うに高炉炉床の冷却を改良することである。 【解決手段】 処理される鉄鉱石を液体銑鉄に連続
的に溶解するためのシャフト炉構造の高炉であって、高
炉は、耐火材料の炉壁と、シャフトの下方傾斜部と、シ
ャフトの下方傾斜部の下方の炉床と、高炉の少なくとも
下方部分を取り囲む金属ジャケットとから成り、更にシ
ャフトの下方傾斜部及び炉床は、耐火炉壁と金属ジャケ
ットとの間に配設された水冷式冷却要素を有し、その際
高炉の炉床の領域に配設された水冷式冷却要素は、高い
熱伝導度を有する材料から成り、その熱伝導度は鋳鉄の
少なくとも５倍であることを特徴とする高炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理される鉄鉱石
を液体銑鉄に連続的に溶解するためのシャフト炉型の高
炉に関する。高炉は、耐火性材料の炉壁を有する。炉壁
は、特に高炉の下方部分の金属ジャケットと、シャフト
の下方傾斜部と、シャフトの下方傾斜部の下方に配設さ
れた炉床とによって取り囲まれている。高炉は、更に水
冷式の冷却要素、例えば耐火性炉壁と金属ジャケットと
の間に配設されたプレート型冷却要素を有する。

【０００２】

【従来の技術】処理される鉄鉱石を還元及び還元剤の部
分的燃焼により高炉中で溶解する場合に、高炉の下方部
分が１６００°Ｃ及びこれ以上の高い温度に達する。こ
のような高い温度で還元によって得られる銑鉄は、液状
でかつ銑鉄の上方に溶解したスラグ層と共に高炉の最下
位部分の底、即ち炉床に集まる。

【０００３】炉床に集まる銑鉄及び液体スラグは、時々
専用の開口から引出され又は出口をあけられ、そしてそ
れらの次の使用部に供給される。

【０００４】高炉を高い温度でかつ高炉中における還元
状態を安定に維持するために、炉壁は、これらの状態に
適当な耐火性材料から作られ、その際炉壁は、少なくと
も下方部分において金属ジャケット又はケーシングによ
って取り囲まれている。

【０００５】一方アルカリ蒸気及び一酸化炭素は上方領
域で耐火性材料を浸食しかつ破壊し、その際炭素は、耐
火性材料中に沈積され、同様に耐火性材料の崩壊に繋が
る液体金属、酸化金属及びスラグの濾過不能が、高炉の
下方領域で生じる。

【０００６】これらの不所望な濾過不能をできる限り最
小にしかつ回避するために、これらの耐火性材料の原理
的な要求は、荷重の下での高い耐火性に加えて、適当に
低い開口率による高い密度を有することである。しかし
耐火性材料の充分な耐久性は、それらが外側から通常水
冷システムによって追加的に冷却される場合にのみ、達
成されることができる。

【０００７】液体銑鉄が集まりかつ液体スラグが銑鉄の
上方に集まる高炉炉床領域又は高炉の下方部分につい
て、基本的に相異なる冷却システムが、１９６１年にデ
ュッセルドルフの出版社であるシュタールアイゼン有限
会社の冶金技術者用のハンドブック「冶金」の５３０及
び５３１頁に広範に記載されたように、この技術分野で
公知であり、即ち前記冷却システムは、高炉ケーシング
の外側で効果的及び高炉ケーシングの内方で効果的であ
る。

【０００８】外部冷却は、金属ケーシング上に平行に溶
接された冷却カセットによる炉床ケーシングの散水によ
って又は冷却水を案内することによって実現される。

【０００９】内部冷却のために、鋳鉄のプレート型水冷
ユニットが使用され、冷却ユニットは、耐火性炉壁と高
炉ケーシングとの間に配設されかつケーシングに対して
平行に延びる。冷却水は、プレート型冷却ユニットの本
体中に鋳込まれた鋼管中に導入される。このパイプは、
専用の開口を通して外側の高炉ケーシング中に延びてお
り、そこではパイプは、冷却水供給ライン及び冷却水排
出ラインに接続されている。

【００１０】これらの公知の強力な冷却システムにもか
かわらず、耐火性材料上の内側から作用する液体位相の
影響の下に耐火性炉壁の損傷の後に、高炉ケーシングが
炉壁の領域を通して溶解し、炉床壁は、液体位相；即ち
スラグ、銑鉄、固体成分；即ちコークス、チャージ、及
び高炉中に圧力がなくなる間で、ガスもなおさら制御さ
れないで排出させることとなる。

【００１１】この関係で、公知の炉壁冷却システムは、
それらの低い熱伝導率のために液体銑鉄との直接接触が
行われる場合に、冷却システムは、冷却要素又は炉床ケ
ーシングが溶解する前に、銑鉄が固体化するように迅速
に液体銑鉄から大部分の熱を除去することは不可能であ
る。

【００１２】上記の両冷却システムは、ケーシングの耐
火性煉瓦ライニングが損傷する場合に、炉床内方に銑鉄
を留めることが不可能である。そのような場合に炉壁突
破は回避されることができない。

【００１３】炉壁突破は、輻射熱による及び損傷した冷
却要素からの水が銑鉄に接触する場合に発生する酸水素
ガス爆発による周縁材料の直接の影響のために、全炉領
域における崩壊を生じさせる。そのような損傷の結果と
して、高炉は、度々数日から数週間の長い期間使用でき
ないことになる。多くの炉壁突破の特徴は、それが突然
発生しかつなんら警報なしに起こるという事実にある。
炉壁突破は、多くの場合、炉壁突破点の領域における崩
壊のために修復できず又はその原因の解明もできない。

【００１４】従って、実際の修理のコストに加えて、特
に生産中断のための損失が言及されなければならない。
生産は今日最高容量の二三の高炉に集中しており、かつ
代替容量の欠落のために、これらの損失は益々重要とな
っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主目
的は、炉床の耐火性煉瓦ライニングが何らかの理由で損
傷した場合に、高炉ケーシングをもはや液体位相が溶解
することができないように、高炉炉床の冷却を改良する
ことである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は、耐火性炉壁と炉床炉壁、即ち炉床ケーシングとの
間に配設された水冷式冷却要素が、高い熱伝導率を有す
る材料から成り、その際熱伝導率は、鋳鉄の熱伝導率の
少なくとも５倍であり、例えば冷却要素は銅であること
によって解決される。

【００１７】本発明による設計は、耐火性煉瓦ライニン
グを通しての炉壁突破の場合に液体銑鉄がプレート型冷
却要素上又は既に耐火性炉床壁のいずれかの側の固体層
上で固体化することを可能にする。その結果冷却システ
ムは、固体化された層が液体銑鉄又は液体スラグによる
浸食から保護することによる自己防護機構を有する。更
に加えて、時間が利得されかつ企図された方法で高炉の
運転を停止しかつ必要な修理作業のための準備をするこ
とが可能となる。

【００１８】本発明による設計は内部冷却のシステムに
限られる、そのわけは炉床ケーシング固有の熱抵抗は、
外部冷却要素が高い熱伝導率の材料から作られる場合に
は、著しくは減少されないからである。

【００１９】本発明によれば、銅が高い熱伝導率の材料
として使用され、その際２０°Ｃでラムダ＝３７０Ｗ／
ｍ・Ｋである銅の熱伝導率が、鋳鉄の形で通常使用され
る鉄の熱伝導率よりも殆ど数倍大きい場合、炉壁突破の
危険は、水の形の冷却媒体が適当かつ多量に使用される
場合に、著しく減少される。

【００２０】本発明の他の有利な特徴によれば、高い熱
伝導率の材料は、炉床底の強力な冷却用の適当に構成さ
れた冷却要素の形で使用されることもできる。この方法
で、高炉の長い運転期間中度々数ｍの深さに達する炉床
底における引き込みを生じる炉床底における耐火性ライ
ニングの損傷を防ぐことが可能となる。

【００２１】強力かつ極端に迅速に作用する本発明によ
る冷却は、炉壁突破の発生を確実に阻止するのみなら
ず、従来の冷却システムに比して実質的に非常に強力な
冷却が炉床における通常プレハブによる耐火性材料の均
一な壁厚さを使用することを可能にする。耐火性材料が
過去の場合よりも一層強力に冷却され、こうして液体位
相との接触の結果として熱的に生じる摩耗は、より緩や
かに進みかつ従来よりもより緩やかに停止するので、こ
れらの個所でより均一に耐火性材料を構築することが可
能であり、即ち耐火性材料は一層薄い。このことは、新
しい構造の場合に炉床ケーシングを円筒状に構成するこ
とができかつ従来使用された追加の耐火性材料を受ける
ための底に向かって円錐状に広がる形は、最早要求され
ない。炉床領域の壁厚さの均一化によって耐火性材料の
コストの節約に加えて、炉の内部圧力及び従来の円錐状
の構成における耐火性材料の熱膨張が適当な寸法にされ
かつ高価なアンカシステムによって吸収されなければな
らなかった炉基礎に垂直の大きな力を生じるという欠点
が、払拭される。

【００２２】本発明を特徴づける新規な種々の特徴は、
特に特許請求の範囲に指摘されかつ開示の一部を形成す
る。本発明、その運転上の利点、その使用によって得ら
れる特殊の目的の良好な理解のために、図面及び本発明
の図示されかつ記載された好適な実施例における記載さ
れた事項が参照されるべきである。

【００２３】

【実施例】図１は、高炉１の実施例の垂直断面図を示
し、その構造中処理されるべき鉄塊は、逆流原理により
溶解される。高炉１は、公知の方法で本質的に４つの相
異なる部分、即ち炉頂２、シャフト３、シャフトの下方
傾斜部４及び炉床４に分割されている。

【００２４】鉱石、添加剤及び還元剤としてのコークス
を含む装填材料は、その上方部分、即ち炉頂又はスロー
ト２で高炉１中に加えられる。炉を通って移行中下方へ
緩やかに移動する装填材料に逆行する流れは、エアブラ
ストであり、エアブラストは、図示してない高炉１の外
側で加熱されかつリングライン１１及びブラスト羽口６
を通る高炉１の下方部分へ吹き込まれる。装填材料は、
このエアブラストによって加熱されかつ燃焼反応及び鉄
鉱石の還元が行われる。これらの反応は、高炉１の中央
部分、即ちシャフト３及びその下方のシャフトの下方傾
斜部４で行われ、その結果溶解した銑鉄及び溶解したス
ラグが形成され、それらは炉床５に集まり、そこで液体
銑鉄はその高い密度のためにスラグの下方に安定する。
液体銑鉄は、矢印１０のレベルに位置決めされた出口開
口を通って排出され又は出口をあけられる。溶解したス
ラグ用の出口開口は、銑鉄用の出口開口の上方に設けら
れているが、これらの出口開口は、図１中には示されて
いない。

【００２５】炉床５は、耐火性材料７、７′の適当な煉
瓦ライニングによって取り囲まれており、煉瓦ライニン
グは、溶解した鉄及び溶解したスラグと接触しても、本
質的にこの熱に耐えかつ破壊されない。炉床５の耐火性
煉瓦ライニング７は、矢印９のレベルまで上方に延び
る。

【００２６】本発明によれば、この耐火性煉瓦ライニン
グ７と取り囲んでいる金属ジャケット８、即ち炉床ケー
シングの間に冷却要素１３、例えばプレート型冷却要素
が配設されており、プレート型冷却要素は、本発明によ
れば、高い熱伝導率の材料から作られている。本発明に
よれば、これらの冷却要素は、炉床底１２に配設されて
いる。

【００２７】本発明の設計結果として行われる強力な冷
却作用は、特に高炉の新しい構造の場合、耐火性煉瓦材
料７の斜め外方へ延びる部分７′を一層均一にかつ円筒
状に構成し、その結果耐火性材料が節約されかつさもな
ければ要求されるコストの高いアンカシステムなしに新
しい円筒状の炉床ケーシングが設置され得る。

【００２８】図２は、本発明による高炉の特徴部の拡大
部分断面図である。特に図２は、高炉１の炉床５、シャ
フトの下方傾斜部４及びシャフト３の下方部分を簡単化
して図示している。炉床５及びシャフトの下方傾斜部４
は、耐火性材料、即ち煉瓦ライニング７、７′から構成
されており、煉瓦ライニングは金属ジャケット８、即ち
ケーシングによって取り囲まれている。図示の実施例に
おいて、耐火性煉瓦ライニング７は、シャフトの下方傾
斜部４の上端まで上方へ延びる。

【００２９】金属ジャケット８と、耐火性煉瓦ライニン
グ７、７′との間に本発明による冷却要素１３が配設さ
れており、冷却要素は、高い熱伝導率の材料、例えば銅
から作られる。図２に示すように、これらの冷却要素１
３は、炉床底１２から吹き込み羽口６を通って矢印９の
レベルまで延びている。冷却要素１３は、金属ジャケッ
ト８の外側に配設されている配管１４に接続されてい
る。配管１４は、冷却要素１３が充分に多くの量の冷却
水を供給されることを保証する。

【００３０】それらの相対的な寸法のために、冷却要素
１３は、図１及び図２中に単に図式的に表されている。
従って冷却要素１３の特別の構成は、図中には示されて
いない。しかし、これは従来技術には要求されず、かつ
プレート型冷却要素のような保証された冷却要素は、そ
れらが高い熱伝導率の材料、例えば銅からつくられる限
り本発明によって配設され、使用されることができる。

【００３１】一方本発明の特別な実施例は、本発明の原
理を詳細に説明するために図示されかつ記載されてお
り、本発明はさもなければそのような原理から離れるこ
となしに理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、高炉の垂直断面図である。

【図２】図２は、図１の高炉の詳細の拡大横断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 高炉 ２ 炉頂又はスロート ３ シャフト ４ シャフトの下方傾斜部 ５ 炉床 ６ 羽口 ７ 耐火性材料 ７′ 耐火性材料 ８ 金属ジャケット ９ 矢印 １０ 矢印 １１ リングライン １２ 炉床底 １３ 冷却要素 １４ 配管（パイプシステム）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フオルケル・ヒレ ドイツ連邦共和国、46149オーバーハウゼ ン、プロイセンストラーセ、15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理される鉄鉱石を液体銑鉄に連続的に
   溶解するためのシャフト炉構造の高炉であって、高炉
   は、耐火性材料の炉壁と、シャフトの下方傾斜部と、シ
   ャフトの下方傾斜部の下方の炉床と、高炉の少なくとも
   下方部分を取り囲む金属ジャケットとから成り、更にシ
   ャフトの下方傾斜部及び炉床は、耐火炉壁と金属ジャケ
   ットとの間に配設された水冷式冷却要素を有し、その際
   高炉の炉床の領域に配設された水冷式冷却要素は、高い
   熱伝導率を有する材料から成り、その熱伝導率は鋳鉄の
   少なくとも５倍であることを特徴とする高炉。
2. 【請求項２】 冷却要素が、プレート型冷却要素であ
   る、請求項１に記載の高炉。
3. 【請求項３】 高い熱伝導率の材料が、銅である請求項
   １に記載の高炉。
4. 【請求項４】 炉床底に配設された高い熱伝導率の材料
   の追加的な水冷要素を有する、請求項１に記載の高炉。
5. 【請求項５】 追加的な冷却要素が銅から成る、請求項
   ４に記載の高炉。
6. 【請求項６】 耐火性炉壁が、炉床の領域において均一
   な壁厚さを有し、そして炉壁を取り囲む金属ジャケット
   が、炉床の領域において円筒状の構造を有する、請求項
   １に記載の高炉。