JPS625081A - 燃焼帯測定装置 - 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〕 本発明は竪型炉の羽口前の燃焼帯の測定装置に関する。

〔従来の技術〕

高炉、溶融還元炉等の冶金炉の羽口前、溶解帯での融体
の挙動は、古くから、羽口の溶損や羽口への滓返りなど
の現象を解明する上で明らかにしたい事柄であった。

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０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、高炉稼動中の羽ロブローブとして、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った（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
軸と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、送風の通過断面積が減少し、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った。

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った。また、プローブは羽口先端
に到達するまでに１０００−１３００’ｏ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、特願昭５９−０６９２１７を開示し
、隣接する羽口から羽ロレ―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。この装置はプ
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った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、燃焼帯の空間および、炉芯部における種々の
測定を、燃焼帯に影響を与えずに、しかも、羽口中心軸
重だけでなく、燃焼帯の側面等の広い領域にわたって可
能にする燃焼帯測定装置を提供することを目的とするも
のである。

本発明は先の提案を簡易化した改善を加えたものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の技術手段は、 （１）羽口の開口方向が炉中心方向から水平方向に隣接
する羽口の燃焼帯に向って偏寄している羽口を有し ■　羽口を固定するためのブローパイプ等の抑え金具を
設け ■　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、 （４）　さや着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、さや管を通して炉内にプローブを
挿入する。

〔作用〕

異形羽「１を取付けこれを押え金具で押え、プローブを
導入するさや管を設けたので、隣接羽口先の燃焼帯およ
びその先方のコークス充填層における情報の収集が容易
にできる。これにより、羽口から吹込まれた鉄鉱石や微
粉炭の炉内挙動状態等の測定、サンプリング等が容易と
なる。

〔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ｖ４．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、チェーン１８、チェーンスプロケッ
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に取付けられたチェーン１８によりチェ
ーン駆動により、台車とともに移動する。炉芯部の測定
を可能にするには、５〜３０トン前後の大きな推力が必
要になるため、推力を受けるフレーム８は高炉鉄皮１３
に溶接された反力受け１２により固定されている。また
、燃焼帯以外の部分のコークスが密に充填された領域は
、燃焼帯以上に溶銑、溶滓の滴下が著しく、プローブに
とっては過酷な条件にある。プローブ表面が溶損あるい
は付着物がついて表面が乱れた場合でもシールが完全に
なるよう、シール管１１の長さはプローブ５の炉内挿入
長さ以上に長くしである。この結果、プローブ５の長さ
が長くなり、かつ移動距離も大きくなっている。

５〜３０トン前後の推力を発生させる方法としては油圧
シリンダまたは油圧モータとチェーンとの組合わせ方式
の２者が考えられる。油圧シリンダを用いた場合には、
移動距離の増加とともにシリンダ径が太くなり、価格も
大巾に上昇する。

実施例では、移動距離を自由に設定できる油圧モータと
チェーンとの組合わせ方式を採用している。

実施例の場合には、送風枝管１５の下部に盲板１４を取
りつけ、ブローパイプ３からの送風を行っていないが、
通常通り送風を続けるように改造することも可能であり
、本発明はブローパイプ３からの送風の有無には制約さ
れるものではない。

例えば、プローブ挿入口近傍の充填層が固結してプロー
ブの挿入が困難の時は送風し軟化させる場合がある。

実施例の羽口部の詳細図を第１図に示す。

第１図は本発明装置を３０００ｒｎ’の内容績を有する
高圧高炉に適用した例である。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１．３　ｍ
程度でおうた。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１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［３０分だけ
Ａ羽口方向にずれた穴を貫通している異形羽口２、異形
羽口２を固定するための抑え金具例えばブローパイプ３
、異形羽口２に通じブローパイプ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
首により構成される。

プローブ５は水冷さや管４を通して炉内に挿入され、隣
接するＡ羽口前の燃焼帯６を測定する。

ブローパイプ３は通常の場合と同様にバネで炉体方向に
押しつけられ１羽口２を固定するが、バネの強度は、プ
ローブ５の引き抜き力以上にする必要がある。

異形羽口２は小冷却函１９、ブローパイプ３とすり合せ
構造にて接触しており、ガスシールが可能な構造となっ
ている。本実施例の場合、異形羽口２を通して送風を行
っていないので、炉内への突き出し長さを短かくし、通
常の場合の５００ｍｍの約半分の長さとなっている。以
上の構成により炉内に挿入されるブロー“プ５の外径は
任意に選ぶことができ、また、Ａ羽口の燃焼帯に影響を
与えることなく、燃焼帯６の先端、側面、炉芯部の種々
の測定が可能である。

プローブ５は耐熱性、座屈強度を考慮し、外径を８０ｍ
ｍφ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１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＝πＤＬｔａｎφａ（ｙ ここに、 Ｐニブローブ推力（ｋｇ） Ｄ：ランス径（ｍ） σ：装入物応力（ｋｇ／ｒｒｒ′） ｔａｎφ：装入物−ランス間痒擦係数（−）Ｌ：炉内挿
入長さく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１００
ｍｍφにした。ブローパイプ３は異形羽口２を支持する
役割を果している。ブローパイプ３は３本のバネで合計
２１トンの推力で炉体方向に押しつけ、プローブが水冷
短管内に引掛ってもプローブの引き抜き力に負けないよ
うに設定した。

冷却水量は、炉内の熱負荷を考慮し、決定する必要があ
る。炉内に挿入される長さを３ｍとすると本実施例の場
合の受熱部は３ｍですむ。第５図に熱負荷と冷却水の所
要流速との関係を示した。

炉内の熱負荷の上限をｌ　ＯＸ　Ｉ　０６Ｋｃ　ａｌ／
ｒｎ’　ｈ　ｒとすれば冷却水の管内流速は８ｍ／ｓｅ
ｃになる。

−・方従来法で炉内に３ｍ挿入するとすれば、ブローパ
イプ内でも熱が加わるので受熱部は約５ｍになる。この
場合第５図で熱負荷をｌ０ＸＩＯ”Ｋｃａ交／ゴｈｒと
子れば冷却水の一管内流速は１２ｍ／ｓｅｅになる。流
速が８ｍ／ｓから１２ｍ　／　ｓに増加すると圧力損失
は２．２５倍になる。

８ｍ／Ｓで管内圧力損失１０ｋｇ／ｃｒｒｆ、冷却水は
３３トン／　ｈ　ｒが本実施例の値であるが、これを従
来法で達成、するとすれば圧力損失２２．５　ｋ　ｇ／
ｃｒｄ、水量５０　）ン／　ｈ　ｒになり実現茶可能な
ものになってしまう。

第３図には測定結果の１例を示した。第３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図
示したものであるプローブ挿入方向に温度の分布、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ットした光ファイバーと二色高温
計を用いて測定した。またメタルの滴下量の分布は、溶
融物サンプラをゾンデ先端に取付けた装置を用いて行っ
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っている。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ェイプローブで
は得ることができないものである。

本実施例では、水平偏角を１６度３０分とし、燃焼帯側
部、炉芯部の同時測定を行っ、ているが、異形羽口２の
形状を種々変更することにより、燃焼帯近傍を２次元的
に測定することが可能である。第４図に示すように、異
形羽口２を押える押え金具とさや管４を一体にし、斜め
に羽口を固定する方法も変形例として挙げられる。又該
測定装置を外し羽口を交換することにより、この羽口か
ら通常送風することも回部である。

〔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Ｉ卜することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の羽口部詳細図、第２図は実施
例の燃焼帯測定装置の全体図、第３図は温度分布、ガス
組成分１０測定例、第４図は異形羽口変形例の断面図、
第５図は冷却水流速と熱負荷の関係を示すグラフである
。 １・・・駆動装置　　　　　２・・・異形羽口３・・・
ブローパイプ　　　４・・・水冷さや管５・・・プロー
ブ　　　　　６・・・燃焼帯７・・・炉壁耐火物　　　
　８・・・フレーム９・・・台車　　　　　　　１０・
・・中間台車１１・・・シール管　　　　１２・・・反
力受け１３・・・鉄皮　　　　　　１４・・・盲板１５
・・・送風枝管　　　　１６・・・環状管ｌ７・・・チ
ェーンスプロケット １８・・・チェーン　　　　１９・・・小冷却函出罪人
　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。