TWI718031B - 開孔鑽頭及使用其的出鐵口的開孔方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種開孔鑽頭及使用其的出鐵口的開孔方法，藉由將高爐爐底部高效率地升溫，從而可於相對較短的時間內進行自長時間休風的啟動或自爐冷事故的啟動，可將爐底部升溫用的燃燒器噴槍設置用的出鐵口的開孔作業簡化。開孔鑽頭1用於將高爐的爐底的出鐵口開孔，且於開孔鑽頭的爐內掘削面1a的背面1b、背面1c具有削片2，削片位於削片的最外側的端部較開孔鑽頭的最外側的端部更靠內側的位置。

Description

開孔鑽頭及使用其的出鐵口的開孔方法

本發明是有關於一種開孔鑽頭及使用其的出鐵口的開孔方法，所述開孔鑽頭用於將高爐的出鐵口等開孔，且尤其用於開出用以於出鐵口設置在休風啟動時等所使用的燃燒器噴槍（burner lance）的孔。

高爐為利用藉由自風口部吹入的高溫空氣及氧與焦炭及微粉炭的反應所生成的高溫還原氣體來進行鐵礦石的升溫、還原、熔解，自設置於風口下部的出鐵口生產生鐵及礦渣（slag）的設備。於高爐的通常操作時，爐內的反應熱與自風口的熱供給平衡，故而可實現高爐的穩定操作。然而，有時因高爐的操作故障或設備故障、生產調整而需要停止向高爐送風。另外，有時亦因伴隨高爐的老化的修補工事而需要使高爐長時間休風。休風中，爐內的裝入物及熔融物的溫度（以下稱為爐熱）因自爐體、爐底的奪熱及自風口的空氣吸入等而降低。

若爐熱降低，則礦渣的黏性增大，難以自設置於風口水平以下的出鐵口排出熔鐵渣。若以此種狀態送風，則爐下部的熔鐵渣（熔鐵或熔融礦渣或該些的混合物）的液面水平因藉由在風口前產生的高溫氣體所生成的熔鐵與礦渣而上升。若藉由自風口上部供給的熔鐵渣使滯留於爐底的熔鐵渣升溫，緩緩恢復至適當的爐熱水平，則並無問題。然而，若爐熱未恢復而熔鐵渣的液面水平到達風口水平，堵塞風口，則向爐內的熱供給機構被阻斷而導致爐冷事故，帶來極大的經濟損失。

於導致爐冷事故的情形時，即便自作為向高爐的熱供給機構的風口部送風，亦產生風口部因所生成的熔融物而再次被堵塞的問題。作為自爐冷事故的恢復方法，先前採取以下般的方法。即，採取下述方法：首先於休風中藉由耐火物等將出鐵口上的1支～2支風口以外堵塞，自出鐵口及未堵塞的風口吹入氧。藉此，將出鐵口及風口間的半熔融物自出鐵口排出後，於在爐內出現的空間填充焦炭後開始送風。繼而，確立利用在出鐵口與風口之間流動的高溫氣體的爐底的升溫、與伴隨送風而生成的熔鐵渣的順暢排出的循環後，將鄰接部的風口開孔，逐漸增加開孔風口支數而恢復至通常的操作。然而，該步驟長而需要1～2個月。另外，氧的吹入等是藉由人力而進行，故而成為安全上的風險亦高的作業。

自休風的啟動因爐熱降低而為導致所述爐冷事故的風險高的狀態。為了不引起爐冷事故而進行自休風等的啟動，先前提高爐內的焦炭比而進入休風，不於送風後立即吹入微粉炭，而進行升溫（熱補償）直至可開始吹入微粉炭。於使用該方法的情形時，確認熔鐵渣的穩定排出後，降低裝入焦炭比，因此有下述問題：若將高爐休風，則與微粉炭相比而價格高的焦炭的使用比率上升，故而每1 t熔鐵的製造原價變高。

作為其他方法，提出有可在設於高爐的爐底的出鐵口設置燃燒器而使燃料燃燒，將爐底高效率地升溫，自長時間休風於短時間內啟動的高爐的送風開始方法及爐底升溫用燃燒器（專利文獻1）。另外，提出有為了將高爐內的熔鐵排出至外部而用以於出鐵口開出孔的開孔鑽頭（專利文獻2、專利文獻3）。 現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2016-30833號公報 專利文獻2：日本專利特開2006-307258號公報 專利文獻3：日本專利實開平5-14140號公報

[發明所欲解決之課題] 於使用所述專利文獻2及專利文獻3所揭示般的開孔鑽頭的通常操作時的開孔中，開孔鑽頭前端因自爐內流出的熔鐵的高溫而熔化。另外，因施加有爐內壓，故而施加欲將開孔鑽頭向外側推出的力，因而少有開孔鑽頭的拔出費事的情況。然而，將設置用以將爐底升溫的燃燒器、或具有吹入用以將爐底升溫的助燃性氣體的功能的噴槍（以下統稱為燃燒器噴槍）的出鐵口開孔的時序為休風中。休風中，爐內溫度低，即便於流出物流出的情形時亦大多為礦渣而非熔鐵，故而將開孔鑽頭熔解的熱量不足。因此，於使用專利文獻2或專利文獻3所揭示般的開孔鑽頭將燃燒器噴槍設置用的出鐵口開孔的情形時，有於貫穿出鐵口後焦炭進入出鐵口與開孔鑽頭的間隙而成為阻力的問題。因此，有下述問題：無法將開孔鑽頭抽回；或以爐內的礦渣為中心的熔融物與焦炭一併進入出鐵孔內，由此頻發無法將開孔鑽頭抽回的狀況。

於開孔鑽頭無法抽回的情形時，迄今為止是將開孔鑽頭進一步推入，插入至爐內的高溫的焦炭填充層，將開孔鑽頭熔解後將鑽桿抽回。於該情形時，存在熔融物填埋出鐵孔內的可能性，故而必須再次實施開孔，開孔作業耗費時間。進而，於嘗試使開孔鑽頭回到爐外時自鑽桿分離的情形時，需要使用氧加以熔解。於該情形時，增加氧清洗的作業及再開孔的順序，故而有作業時間變得更長的問題。

本發明的目的在於提出一種開孔鑽頭及使用其的出鐵口的開孔方法，藉由將位置低於風口高度的高爐爐底部高效率地升溫，從而可於相對較短的時間內進行自長時間休風的啟動或自爐冷事故的啟動，可將爐底部升溫用的燃燒器噴槍設置用的出鐵口的開孔作業簡化。 [解決課題之手段]

發明者等人為了解決現有技術具有的所述課題並實現所述目的，進行了潛心研究，結果以至開發出以下將述的新穎的開孔鑽頭。即，本發明是一種開孔鑽頭，用於將高爐的爐底的出鐵口開孔，且於所述開孔鑽頭的爐內掘削面的背面具有削片，所述削片位於所述削片的最外側的端部較所述開孔鑽頭的最外側的端部更靠內側的位置。

再者，如所述般構成的本發明的開孔鑽頭中， （1）可認為用於下述情況成為更佳的解決手段：於出鐵口開出用以設置爐底升溫用的燃燒器噴槍的孔。

另外，本發明是一種出鐵口的開孔方法，於高爐的爐底的出鐵口開出用以設置爐底升溫用的燃燒器噴槍的孔，且使用包括上文所述的開孔鑽頭的開孔機將出鐵口開孔。 [發明的效果]

根據本發明的開孔鑽頭，於爐內掘削面的背面安裝削片，故而即便於開孔時倒流的熔融物流入至開孔鑽頭的爐外側的情形時，亦於將開孔鑽頭向爐外抽回時，可藉由設於背面的削片來掘削流入至開孔鑽頭的爐外側的熔融物，故而可將開孔鑽頭排出至爐外。

以下，對本發明的開孔鑽頭加以說明。 圖1為用以說明本發明的開孔鑽頭的一例的構成的示意圖。圖1所示的例子中，開孔鑽頭1於爐內側的掘削面1a安裝削片2，並且於掘削面1a的背面1b、背面1c亦安裝削片2。該削片2是由較掘削對象的物質更硬的材料製作，藉由與掘削對象的物質接觸而將對象物切削。其材料通常可使用超硬合金，有時亦以超硬削片或刀體等名稱來稱謂。削片2的安裝可藉由焊接等方法實施。再者，3為用以支撐開孔鑽頭1的開孔鑽桿。

此處所謂開孔鑽頭1的掘削面的背面，是指安裝有削片2的面1a、面1b、面1c中，較具有最大徑的安裝面的位置更接近開孔鑽桿3的面1b、面1c。即，所謂掘削面的背面，為於熔融物流入至開孔鑽頭的爐外側的情形時，於抽回開孔鑽頭時與所述熔融物接觸的面。另外，安裝於背面的削片較佳為安裝於下述位置，即：於抽回開孔鑽頭的情形時，與流入至開孔鑽頭的爐外側的熔融物或其固化體接觸的位置。或者，亦可較佳為於使開孔鑽頭前進時不與掘削對象物接觸的位置安裝削片。

通常於出鐵口的開孔使用的開孔鑽頭是以於使開孔鑽頭前進時可切削掘削對象物的方式，於開孔鑽頭的前面、即於使開孔鑽頭前進時與掘削對象物接觸的位置安裝削片（例如參照專利文獻2、專利文獻3）。然而，發明者等人得知，於需要設置爐底部升溫用的燃燒器噴槍的情形時，爐內熔融物隨著開孔倒流而來的可能性高。即發現，僅自於開孔鑽頭的前進時可掘削的功能而言，並不充分，有效的是於開孔鑽頭的背面1b、背面1c亦安裝削片2。

專利文獻3中，相當於本發明的削片的硬質刀體不僅安裝於開孔鑽頭的前面，而且安裝於較具有開孔鑽頭的最大徑的安裝面的位置更接近開孔鑽桿的背面，亦以硬質刀體的最外側的端部較開孔鑽頭的最外側的端部更靠外側的方式安裝。然而，專利文獻3的硬質刀體為了抑制氣孔（blow hole）的堵塞，而以覆蓋氣孔的前部的方式設置，且不於抽回鑽頭時掘削流入至開孔鑽頭的爐外側的熔融物。即，功能與本發明的削片不同。另外，專利文獻3中，於更接近鑽桿的徑向內側的位置，即於所述削片的最外側的端部較所述開孔鑽頭的最外側的端部更靠內側的位置，並未安裝削片。即，為了實現本發明所必需的、於抽回鑽頭時掘削流入至開孔鑽頭的爐外側的熔融物的功能，專利文獻3的開孔鑽頭無法達成本發明的目的。

為了達成本發明的目的，有效的是於所述削片的最外側的端部較所述開孔鑽頭的最外側的端部更靠內側的位置安裝削片。更具體而言，較佳為具有以下述方式設置的削片：削片的最內側的點於徑向位於較鑽桿的外周位置、與開孔鑽頭的最外側的位置的中點更靠內側的位置。

如上文所述，本發明的開孔鑽頭1可於因設備故障、操作故障、設備修補等而實施長時間的休風從而爐熱降低的高爐的即將啟動前，自出鐵口吹入助燃性氣體與流體燃料或惰性氣體，或者僅吹入助燃性氣體並將爐內的熔融物與裝入物升溫的方法中，有助於將出鐵口開孔而設置燃燒器噴槍並開始吹入的過程的、開孔作業的時間縮短。

即，於進入休風時無法充分地將熔融物排出至爐外的情形時，或因休風中自風口部等的空氣吸入而於休風中生成熔融物導致爐底部的熔融物水平上升時，於開孔時熔融物於出鐵口內倒流。此時，即便暫且停止倒流而再次開孔，亦同樣地熔融物於出鐵口內倒流，故而成為無法設置燃燒器噴槍的狀態。此時，藉由抽回開孔鑽頭將出鐵口暫且堵塞，再次較開孔深度更淺地開孔，吹入水或空氣或者此兩者，從而可暫時一邊將孔的深部冷卻一邊防止熔融物的倒流，開孔至出鐵口深度。

於自爐內觀察到熔融物的倒流的情形時，有時若直接進行開孔，則倒流的熔融物流入至開孔鑽頭的爐外側，無法將開孔鑽頭向爐外抽回。先前的方法中，進一步推入開孔鑽頭，插入至爐內的焦炭填充層，熔解開孔鑽頭後將開孔鑽桿抽回。於該情形時，必須再次實施開孔，開孔作業耗費時間。進而，於使開孔鑽頭回到爐外時自開孔鑽桿分離的情形時，需要使用氧加以熔解。於該情形時，因增加氧清洗的作業及再開孔的工序，實施氧清洗而導致出鐵孔堵塞材熔損，開孔深度變得不明確，故而有時亦難以實施所述作業。

根據圖1所示的本發明的開孔鑽頭1，削片2安裝於爐內側的掘削面1a及爐外側的背面1b、背面1c兩者，故而藉由削片2的旋轉及擊打而切削出鐵口堵塞材或焦炭、礦渣，由此可向爐內方向及爐外方向兩者進行開孔或掘削。因此，即便於熔融物自爐內倒流而來的狀況下，亦可一邊將倒流而來的熔融物冷卻一邊開出用以設置燃燒器噴槍的孔，將開孔鑽頭抽回。於將在背面安裝有削片的開孔鑽頭抽回時，先前未知對鑽頭或鑽桿施加何種程度的負荷。發明者等人以各種條件調查了是否可於熔融物倒流而來的狀況下將固化的熔融物掘削，結果發現，抽回時的掘削所需要的對鑽頭或鑽桿的負荷與爐內方向的開孔時相比並不過大，能以通常的抽回速度無問題地掘削。於掘削時的負荷大的情形時，可一邊以荷重元等監視對鑽桿施加的負荷，一邊於負荷大的情形時降低抽回速度，藉此可防止鑽頭或鑽桿的破損並且抽回。 實施例

繼而，對本發明的實施例加以說明，實施例中的條件是為了確認本發明的可實施性及效果而採用的一條件例，本發明並不限定於所述一條件例。本發明只要不超出本發明的主旨而可達成本發明的目的，則可採用各種條件。

（實施例1） 為了於通常休風的啟動時設置燃燒器噴槍，而實施出鐵口的開孔。關於開孔，使用圖1所示的形狀且最大徑為φ70 mm的開孔鑽頭與φ110 mm的開孔鑽頭此兩種開孔鑽頭。確認以φ70 mm的開孔鑽頭貫穿後，無法自爐內抽回開孔鑽桿，故而對開孔鑽頭給予反向的擊打及旋轉，結果可維持健全狀態而抽出開孔鑽頭。另外，確認出鐵口內部後，於開孔鑽頭無法抽回的附近確認到礦渣的凝固物。迄今為止的狀況為，持續反向擊打直至開孔鑽頭自開孔鑽桿脫落為止，或選擇利用氧的熔解，但根據本發明的開孔鑽頭，可確認可無損傷地抽回開孔鑽頭。於使用φ110 mm的開孔鑽頭的情形時，亦能以同樣的情況進行開孔與鑽頭的抽回。 [產業上的可利用性]

根據本發明的開孔鑽頭，即便於熔融物於出鐵口內倒流的情形時，亦可無損傷地抽回開孔鑽頭。因此，亦可於作為開孔對象而考慮到產生此種狀況的、高爐以外的各種立式熔解爐中，利用本發明的開孔鑽頭。

1:開孔鑽頭 1a:掘削面（面） 1b、1c:背面（面） 2:削片 3:開孔鑽桿

圖1為用以說明本發明的開孔鑽頭的一例的構成的示意圖。

1:開孔鑽頭

1a:掘削面(面)

1b、1c:背面(面)

2:削片

3:開孔鑽桿

Claims (3)

1. 一種開孔鑽頭，用於將高爐的爐底的出鐵口開孔，且於所述開孔鑽頭的爐內掘削面的背面具有削片，所述削片位於所述削片的最外側的端部較所述開孔鑽頭的最外側的端部更靠內側的位置。
2. 如請求項1所述的開孔鑽頭，用於將高爐的爐底的出鐵口開孔，且於出鐵口開出用以設置爐底升溫用的燃燒器噴槍的孔。
3. 一種出鐵口的開孔方法，於高爐的爐底的出鐵口開出用以設置爐底升溫用的燃燒器噴槍的孔，且使用包含請求項2所述的開孔鑽頭的開孔機將出鐵口開孔。

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