(57)【要約】【課題】精錬用転炉の炉内に羽口から酸素富化した空気を吹き込む操業において、羽口煉瓦に与える機械的衝撃頻度を最小限に抑制して、羽口煉瓦の寿命を確保延命しながら、全羽口について打開作業を進める。【解決手段】精錬用転炉１の炉内に羽口２から酸素富化した空気を吹き込みながら操業を行い、適当な周期毎に、羽口２内の付着物を打開機３によって打開する方法において、１行程の打開作業で打開する羽口２の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲として、複数の羽口２を指定し、指定した複数の羽口２について打開作業を実施し、その後の打開作業でも１行程の打開作業で打開する羽口２の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲で、打開作業を継続的に実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬用転炉の炉内に羽口から酸素富化した空気を吹き込みながら操業を行い、適当な周期毎に、羽口内の付着物を打開機によって打開する方法において、１行程の打開作業で打開する羽口の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲として、複数の羽口を指定し、指定した複数の羽口について打開作業を実施し、その後の打開作業でも１行程の打開作業で打開する羽口の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲で、打開作業を継続的に実施する、ことを特徴とする転炉羽口の打開方法。
【請求項２】
精錬用転炉の炉内に羽口から酸素富化した空気を吹き込みながら操業を行い、適当な周期毎に、羽口内の付着物を打開機によって打開する方法において、１行程の打開作業で打開する羽口の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲として、複数の羽口を指定し、指定した複数の羽口について第１回目の打開作業を実施し、その後の第２回目以降の打開作業で１行程の打開作業で打開する羽口の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲で所定の回数の打開作業を実施していない複数の羽口を指定し、指定した羽口について第２回目以降の打開作業を実施することによって、１サイクルの打開作業を実施し、１サイクルの打開作業の完了時点で、全羽口について同じ回数の打開作業を実行する、ことを特徴とする請求項１記載の転炉羽口の打開方法。
【請求項３】
打開作業を実施するに際して、指定した羽口について羽口断面積を確認し、羽口断面積の半分以上が閉塞している羽口についてのみ打開作業を実施し、羽口断面積の半分未満が閉塞している羽口について打開作業を省略し、省略した羽口について打開作業を実施したものとして取り扱い、全羽口について同じ回数の打開作業を実行する、ことを特徴とする請求項２記載の転炉羽口の打開方法。（請求項３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅精錬操業において、銅精錬用転炉の羽口煉瓦に与える機械的衝撃を緩和して、羽口煉瓦の損傷を抑制する羽口打開方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅精錬用転炉において、操業は、羽口から酸素富化した空気を転炉内に供給（以下、「送風」ともいう。）しながら行う。この操業が長時間継続する間に、炉内の羽口近傍に熔体が付着して固化し、これが付着物となって羽口を閉塞するため、適当な時間の経過毎に操業中に送風と共に、または転炉内の熔体を排出した後に、打開機（以下、「パンチングマシン」ともいう。）を用いて、自動あるいは手動で羽口の付着物を打開して、羽口の通気性を確保することが重要な操業技術となっている。
【０００３】
転炉内に対して安定的に送風を行うためには、種々の監視項目があり、例えば羽口元における送風圧力を監視しながら操業を行う場合は、圧力変動を極力小さくし、安定な送風を持続することが操業上の管理のポイントとされている。
【０００４】
また、羽口煉瓦の寿命が重要であり、打開による衝撃で羽口煉瓦が機械的損傷を受けるため、羽口煉瓦を保護するためにも、効率的かつ最小限に羽口の打開を行い、羽口煉瓦の寿命を確保し、延命する必要がある。このことから、有効で効率的な打開方法が求められてきた。
【０００５】
例えば特許文献１には、２機の打開機を用い、打開機の移動する領域と移動しない領域を設定しておき、打開機の移動する領域でのみ羽口を打開する技術が開示されている。この特許文献１の技術は、送風量を増加させる場合に発生する課題に対応するものであり、上記の問題点、すなわち羽口元における圧力変動の抑制や、羽口煉瓦の寿命の確保延命に対してそのまま適用できない。
【０００６】
さらに、特許文献２には、羽口閉塞フアクタを予め設定しておき、操業中に、羽口閉塞フアクタが設定した値になったとき、該当の羽口に対して打開作業（パンチング作業）を行うこと、および送風総量が予め設定した値以下となったときに、全羽口についてパンチング作業を行うことが開示されている。この特許文献２では、羽口の閉塞状態や、送風総量の変化に応じて、パンチング作業を行うことになるから、羽口の打開作業が多くなり、羽口煉瓦の寿命確保や延命は、とうてい達成できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２６４００３号公報
【特許文献２】特開昭５９−２０５４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、銅精錬用転炉の炉内に羽口から酸素富化した空気を吹き込む操業において、羽口の打開作業をする際に、羽口煉瓦に与える機械的な衝撃頻度を最小限に抑制して、羽口煉瓦の寿命を確保、延命しながら、全羽口について均等に打開作業を進めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、送風中の羽口元圧力を監視しながら、全羽口数の５０％以上８０％以下の羽口について打開作業を実施し、機械的打撃を最小限に抑えながら安定的に送風し、羽口煉瓦の寿命を延命可能な打開方法を見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、銅精錬用転炉の炉内に羽口から酸素富化した空気を吹き込みながら操業を行い、適当な周期毎に、羽口内の付着物を打開機により打開する方法において、１行程の打開作業で打開する羽口の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲として、複数の羽口を指定し、指定した複数の羽口について打開作業を実施し、その後の打開作業でも１行程の打開作業で打開する羽口の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲で、打開作業を継続的に実施している（請求項１）。
【００１１】
また、本発明は、転炉羽口の打開方法において、銅精錬用転炉の炉内に羽口から酸素富化した空気を吹き込みながら操業を行い、適当な周期毎に、羽口内の付着物を打開機によって打開する方法において、１行程の打開作業で打開する羽口の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲として、複数の羽口を指定し、指定した複数の羽口について第１回目の打開作業を実施し、その後の第２回目以降の打開作業で１行程の打開作業で打開する羽口の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲で、所定の回数の打開作業を実施していない複数の羽口を指定し、指定した羽口について第２回目以降の打開作業を実施することによって、１サイクルの打開作業を実施し、１サイクルの打開作業の完了時点で、全羽口について同じ回数の打開作業を実行する、ようにしている（請求項２）。
【００１２】
さらに、本発明は、上記転炉羽口の打開方法において、羽口の打開作業を実施するに際して、指定した羽口について羽口断面積を確認し、羽口断面積の半分以上が閉塞している羽口についてのみ打開作業を実施し、羽口断面積の半分未満が閉塞している羽口について打開作業を省略し、省略した羽口について打開作業を実施したものとして取り扱い、全羽口について同じ回数の打開作業を実行している（請求項３）。
【００１３】
なお、羽口の閉塞状態は、羽口の断面積を目視によって確認するか、または羽口の断面積を監視用のＣＣＤカメラによって撮影し、撮影画像を画像処理によって処理して、羽口の閉塞面積と基準値（基準面積）とを比較して、確認する。打開機は、打開位置で、手動またはを自動的により作動させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る転炉羽口の打開方法によると、羽口の打開頻度を減らして、送風に際しても羽口元圧力を安定させて送風することができる上、羽口煉瓦への機械的な衝撃が軽減できるため、羽口煉瓦の寿命を確保でき、かつ従来よりも羽口煉瓦の寿命を延命することが可能となるので、その工業的価値は極めて大きい（請求項１）。
【００１５】
１サイクルの打開作業の完了時点、すなわち、全羽口について同じ回数の打開作業を完了した時点で、全羽口について同じ回数の打開作業が均等に実行されるから、打開する羽口についてのランダムな指定あるいは規則的な指定にかかわらず、一部の羽口について重複した打開作業がなくなり、羽口煉瓦への機械的な衝撃を軽減しながらも、全羽口に関して同等の打開作業が実行できるため、全羽口につき必要な開口状態が維持できる（請求項２）。
【００１６】
羽口断面積の半分以上が閉塞している羽口について打開を実行するから、必要以上に頻繁な打開が抑えられ、その分、羽口煉瓦への機械的な衝撃を軽減することができる。しかも、省略した羽口について打開作業を実施したものとして取り扱うから、不必要な打開作業が未然に防止でき、同時に必要な開口状態が維持できる（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】銅精錬用転炉の羽口に対するパンチングの模式図である。
【図２】羽口の断面図である。
【図３】実施例における送風中の羽口元圧力の変化のグラフである。
【図４】比較例における送風中の羽口元圧力の変化のグラフである。
【図５】実施例と比較例との比較による羽口煉瓦の残寸曲線のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、銅精錬操業において、転炉１と、転炉１の羽口２を打開するための打開機３を示している。また、図２は、羽口２の構造を示している。図１において、転炉１は、傾転可能に設けられており、一側の水平な線上の位置で多数、例えば６０個の羽口２を備えている。なお、これらの羽口２には図１のように、Ｎｏ．１、２、・・６０の番号が付されているものとする。
【００１９】
図２において、各羽口２は、送風用の羽口管４と、羽口管４の周囲を閉じる複数の羽口煉瓦５によって構成されている。羽口管４は、羽口煉瓦５を貫通して、転炉１の内部と外部の送風管１１とを連通させている。送風管１１は、Ｙ字状であり、羽口管４の外側端部に連結され、一方を空気１０の取り込み口１２とし、他方を打開口１３としている。酸素富化した空気１０は、図示しない空気源から供給され、送風管１１の取り込み口１２から羽口管４を経て転炉１の炉内に吹き込まれる。打開口１３は、羽口管４の内部に直線状として連通しており、途中に空気１０に対する逆止弁１４を有している。この例で逆止弁１４は、一例として球状の重力式として構成されている。
【００２０】
そして、打開機３は、図１のように、多数の羽口２と向き合う位置で、レール６に沿って移動可能に設けられており、羽口管４の内部の付着物１５を打開して除去するために、１以上例えば４本の打開棒７と、打開棒７を進退移動させるために駆動源として例えばシリンダ８を備えている。４本の打開棒７は、羽口管４のピッチと一致した状態で、シリンダ８のピストンロッドに取り付けられているホルダ９に対して着脱自在となっている。このため、ホルダ９に対する打開棒７の設置数は、１本から４本までの範囲で任意に設定できるようになっている。
【００２１】
打開機３のシリンダ８は、打開動作のときに、ホルダ９を打開棒７の長手方向に進退移動させ、打開棒７を羽口２の内部、正確に言えば、送風管１１の打開口１３から挿入し、球状の逆止弁１４を押し上げて開きながら、水平な羽口管４の内部に挿入し、羽口管４の内部の付着物１５を除去する。
【００２２】
なお、通常、打開機３の移動は、図示しないが、レール６のラックと打開機３の駆動用ピニオンとのかみ合いによって行われる。このため、駆動用ピニオンの回転量の制御によって、打開機３は、指定の羽口２に対して位置決め状態で向き合う。
【００２３】
そして、本発明は、銅精錬用の転炉１の炉内に羽口２から酸素富化した空気を吹き込みながら操業を行い、適当な周期毎に、羽口２内の付着物１５を打開機３によって打開する転炉羽口の打開方法において、１行程の打開作業で打開する羽口２の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲として、複数の羽口２を指定し、指定した複数の羽口２について打開作業を実施し、その後の打開作業でも、１行程の打開作業で打開する羽口２の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲で、打開作業を継続的に実施している。この打開作業は、羽口管４を水平な状態として、通常、操業中に転炉１の炉内に羽口２から酸素富化した空気を吹き込み（送風）を継続しながら行われる。このとき、転炉１内の熔体は、羽口管４より高いレベルにあるが、送風による気流のために、羽口管４から流出することはない。なお、打開作業は、多くの場合、送風中に行われるが、必要に応じて、送風を停止し、転炉１内の熔体を排出した状態で行うこともある。
【００２４】
前記のように、１行程の打開作業で打開する羽口２の数は、全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲とする。羽口２の打開数が全羽口数の５０％未満になると、送風の偏りが発生するおそれがあるため好ましくない。また、羽口２の打開数が全羽口数の８０％を超えると、打開作業が多くなって、羽口２の寿命延長に効果が少ないため好ましくない。このことから、一度の打開作業は、全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲でなければならない。
【００２５】
特に、本発明は、銅精錬用の転炉１の炉内に羽口２から酸素富化した空気を吹き込みながら操業を行い、適当な周期毎に、羽口２内の付着物を打開機３によって打開する転炉羽口の打開方法において、１行程の打開作業で打開する羽口２の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲として、複数の羽口２を指定し、指定した複数の羽口２について第１回目の打開作業を実施し、その後の第２回目以降の打開作業で、１行程の打開作業で打開する羽口２の数を全羽口数の５０％以上８０％以下の範囲として、所定の回数の打開作業を実施していない複数の羽口２を指定し、指定した羽口２について第２回目以降の打開作業を実施することによって、１サイクルの打開作業を実施し、１サイクルの打開作業の完了時点で、全羽口２について同じ回数の打開作業を実行する。
【００２６】
さらに、本発明は、上記転炉羽口の打開方法において、打開作業を実施するに際して、指定した羽口２について羽口断面積を確認し、羽口断面積の半分以上が閉塞している羽口２についてのみ打開作業を実施し、羽口断面積の半分未満が閉塞している羽口２について打開作業を省略し、省略した羽口２について打開作業を実施したものとして取り扱っている。
【００２７】
なお、羽口断面積の閉塞状態は、羽口２を目視によって確認するか、または図示しないが、監視用のＣＣＤカメラによって撮影し、撮影画像を画像処理装置によって羽口２の閉塞面積と基準面積の基準値とを比較して、確認する。なお、打開機３は、打開位置で、手動またはを自動的により作動させるものとする。
【００２８】
〔打開作業例１〕この打開作業例１は、全羽口数６０個の羽口２について、１行程の打開作業で打開する羽口２の数を全羽口数の５０％すなわち３０個とし、１度に３個の羽口２を指定して、３本の打開棒７により第１回目の打開作業および第２回目の打開作業を実施して、合計２回の打開作業による１サイクルの打開作業によって、各羽口２について１回の打開作業を終了させる例である。なお、既に明らかなように、打開作業について１サイクルとは、打開作業を開始してから、すべての羽口２について同じ回数の打開作業を終了させるまでの期間をいう。
【００２９】
例えば第１回目の打開作業では、図１で隣り合う３個の羽口２がランダム（不規則）に１０組だけ指定され、指定された１０組の羽口２について打開作業が実施される。次に、第２回目の打開作業では、第１回目の打開作業で指定されなかった残りの１０組の羽口２が指定され、指定された１０組の羽口２について打開作業が実施される。第１回目および第２回目の打開作業によって１サイクルの打開作業が終了する。この１サイクルの打開作業の終了時点で、すべての羽口２について１回の打開作業が均等に行われる。なお、第１回目および第２回目の打開作業は、打開機３の１往復走行のときに、または２往復走行の往路に行われる。
【００３０】
〔打開作業例２〕この打開作業例２は、全羽口数６０個の羽口２について、１行程の打開作業で打開する羽口２の数を全羽口数の８０％すなわち４８個とし、４個の羽口２を指定して、４本の打開棒７により第１回目〜第１５回目の打開作業を実施し、合計１５回の打開作業による１サイクルの打開作業によって、すべての羽口２について１２回の打開作業を終了させる例である。
【００３１】
１サイクルの打開作業は、第１回目〜第１５回目の打開作業からなるが、それらの打開作業では、例えば下記のように、１回の打開作業で４８個の羽口２が規則的に指定され、指定された羽口２について打開作業が実施される。この指定態様では、１回の打開作業で１２個の羽口２が指定されず、指定されない１２個の羽口２が４個ずつ大きな番号の方向にずれて行き、一巡したときに、１サイクルの打開作業が終了することになる。この１サイクルの打開作業の終了によって、上記のように、各羽口２は１２回の打開されることになる。
【００３２】
第１回目の打開作業→Ｎｏ．１〜４８の羽口２について指定
第２回目の打開作業→Ｎｏ．５〜５２の羽口２について指定
第３回目の打開作業→Ｎｏ．９〜５６の羽口２について指定
第４回目の打開作業→Ｎｏ．１３〜６０の羽口２について指定
第５回目の打開作業→Ｎｏ．１７〜６０、１〜４の羽口２について指定
第６回目の打開作業→Ｎｏ．２１〜６０、１〜８の羽口２について指定
第７回目の打開作業→Ｎｏ．２５〜６０、１〜１２の羽口２について指定
第８回目の打開作業→Ｎｏ．２９〜６０、１〜１６の羽口２について指定
第９回目の打開作業→Ｎｏ．３３〜６０、１〜２０の羽口２について指定
第１０回目の打開作業→Ｎｏ．３７〜６０、１〜２４の羽口２について指定
第１１回目の打開作業→Ｎｏ．４１〜６０、１〜２８の羽口２について指定
第１２回目の打開作業→Ｎｏ．４５〜６０、１〜３２の羽口２について指定
第１３回目の打開作業→Ｎｏ．４９〜６０、１〜３６の羽口２について指定
第１４回目の打開作業→Ｎｏ．５３〜６０、１〜４０の羽口２について指定
第１５回目の打開作業→Ｎｏ．５７〜６０、１〜４４の羽口２について指定
【００３３】
さらに、本発明は、上記の〔打開作業例１〕および〔打開作業例２〕において、打開作業を実施するに際して指定した羽口２について羽口断面積を確認し、羽口断面積の半分以上が閉塞している羽口２についてのみ打開作業を実施し、羽口断面積の半分未満が閉塞している羽口２について打開作業を省略し、省略した羽口２について打開作業を実施したものとして取り扱っている。この取り扱いによって、不必要な打開作業がなくなり、すべての羽口２について必要な羽口断面積が確保できる。
【００３４】
羽口断面積の閉塞状態は、羽口２を目視によって確認して、手動で打開機３を作動させるか、またはＣＣＤ監視カメラ（ＣＣＤカメラ）によって撮影し、画像処理により羽口２の閉塞面積と基準面積の基準値とを比較し、半分以上の閉塞を確認したときに、打開機３を打開位置で自動的に作動させる。
【００３５】
打開される羽口２の閉塞の度合いが８割程度のものばかりであれば、全羽口数の８０％程度の打開作業でも、充分に安定的な送風状態が維持できる。また、打開する羽口２の閉塞の度合いがが５割程度であれば、全羽口数の５０％程度を打開すれば、充分に安定的な送風状態が維持できる。実際に、何％程度を打開するかは、実際の操業状態に応じて、充分に安定的な送風状態が維持できるかどうかから決定する。
【００３６】
このように、本発明は、操業監視項目である羽口元圧力範囲内で、打開本数を制限して安定した送風を得る方法であり、打開頻度が少なくなることから、羽口煉瓦５の損傷が軽減でき、羽口煉瓦５の寿命が延命できる効率的な打開方法である。
【００３７】
後記する実施例と比較例とで比較するように、打開頻度を減らして送風中の羽口元圧力の変動を抑制するので、羽口煉瓦５に与える機械的衝撃が軽減でき、羽口煉瓦５の寿命を延命させることが可能となる。
【００３８】
また、本発明の実施例は、打開機３の打開動作を自動運転させているため、一定した打撃強度で打開が行え、さらにより羽口煉瓦５への衝撃強度のばらつきが少なく、安定した送風が可能となる。
【実施例】
【００３９】
図３は、銅精錬用の転炉１の操業中において、時間の経過とともに羽口元圧力の変化を示している。図３のように、転炉１の操業のために、送風を開始すると、羽口元圧力は、供給路の空気抵抗のために、急上昇するが、その後の初期の段階において打開の必要な基準値以下にある。しかし、時間経過によって、羽口元圧力は、付着物１５の蓄積にともなう羽口２の閉塞状態の進行によって次第に上昇し、基準値を越えている。そこで、羽口元圧力が基準値を越えた後にも、送風を継続しながら前記の打開（パンチング）作業を行った。打開作業は、図１に記載した位置関係で打開機３を走行させ、羽口２を打開しながら送風を行った。送風実施の間に全羽口数のうち打開する羽口２と打開しない羽口２をランダムに選択し、全羽口数の５０〜８０％に相当する羽口数を打開機３により打開しながら転炉１に送風を行った。
【００４０】
この打開作業によって、羽口元圧力は、やがて基準値より低下するため、送風は、低い空気抵抗のもとに安定に継続できる。なお、空気抵抗が低くなった後に、造カン期の半期が終了するために、その時点で送風は、停止（停風）となる。このようにして、羽口２の打開によって、その後に羽口元圧力は基準値より下回り、したがって送風は安定して維持できる状態となる。この結果、図５に示すように、後記の比較例に比べ、明らかに羽口煉瓦５の損傷を抑えて、羽口煉瓦５の寿命が延びており、打開による羽口煉瓦５への衝撃が緩和されている。
【００４１】
図４は比較例を示す。比較例では、羽口元圧力が基準値を越えたときに、全数の羽口２を指定して打開機３でを自動走行させ、全数の羽口２を打開しながら転炉１の送風を行った。図４の羽口元圧力の変化に見られるように、打開作業の開始後に、比較的に安定した羽口元圧力を維持することはできているものの、図５のように、羽口煉瓦５への衝撃の頻度が強すぎるために、羽口煉瓦５の損傷が助長され、前記の実施例に比べて明らかに羽口煉瓦５の寿命が短くなっており、延命の観点から効果的にパンチングが行えていないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、銅精錬用の転炉１の操業において、開発されたが、他の金属の精錬用転炉にも利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  転炉
２  羽口
３  打開機
４  羽口管
５  羽口煉瓦
６  レール
７  打開棒
８  シリンダ
９  ホルダ
１０  空気
１１  送風管
１２  取り込み口
１３  打開口
１４  逆止弁
１５  付着物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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