(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鉱炉炉底を、該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の円周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、前記溶鉱炉炉底の冷却を行ない、それぞれ該溶鉱炉炉底に配置した各熱電対により測定した温度に基づいて得られる温度分布、あるいは、該各熱電対により測定した温度に基づいて伝熱計算から得られる温度分布を該溶鉱炉炉底の推定温度分布として予め求めておき、前記溶鉱炉炉底の前記推定温度分布と過去の溶鉱炉における操業実績のデータから設定される該溶鉱炉炉底の最適温度分布とを比較して該推定温度分布に最も適合する最適温度分布を選び、該選んだ最適温度分布に対応する冷却境界半径を決定して、該決定した冷却境界半径の円周を境界とする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、該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の円周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、前記溶鉱炉炉底の冷却を行ない、それぞれ該溶鉱炉炉底に配置した各熱電対により測定した温度に基づいて得られる温度分布、あるいは、該各熱電対により測定した温度に基づいて伝熱計算から得られる温度分布を該溶鉱炉炉底の推定温度分布として予め求めておき、前記溶鉱炉炉底の前記推定温度分布から該溶鉱炉炉底の中心位置での水平方向及び垂直方向の各熱流量を求めそのベクトル和を中心部抜熱量とし、前記溶鉱炉炉底と溶鉱炉側壁とのコーナー部の水平方向及び垂直方向の各熱流量を求めそのベクトル和を側壁部抜熱量とし、前記冷却境界半径が前記溶鉱炉炉底半径に一致する場合の該溶鉱炉炉底の中心部抜熱量を基準として前記中心部抜熱量及び前記側壁部抜熱量との比をそれぞれ算出して中心部抜熱量比及び側壁部抜熱量比とし、該側壁部抜熱量比と該中心部抜熱量比の差を最大とする冷却境界半径を決定して、該決定した冷却境界半径の円周を境界とする中心部領域及び／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前記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。
【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２−１０４６０３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６３−１０５９１３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６３−１０５９１３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、該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の円周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、前記溶鉱炉炉底の冷却を行ない、それぞれ該溶鉱炉炉底に配置した各熱電対により測定した温度に基づいて得られる温度分布、あるいは、該各熱電対により測定した温度に基づいて伝熱計算から得られる温度分布を該溶鉱炉炉底の推定温度分布として予め求めておき、前記溶鉱炉炉底の前記推定温度分布と過去の溶鉱炉における操業実績のデータから設定される該溶鉱炉炉底の最適温度分布とを比較して該推定温度分布に最も適合する最適温度分布を選び、該選んだ最適温度分布に対応する冷却境界半径を決定して、該決定した冷却境界半径の円周を境界とする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、該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の円周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、前記溶鉱炉炉底の冷却を行ない、それぞれ該溶鉱炉炉底に配置した各熱電対により測定した温度に基づいて得られる温度分布、あるいは、該各熱電対により測定した温度に基づいて伝熱計算から得られる温度分布を該溶鉱炉炉底の推定温度分布として予め求めておき、前記溶鉱炉炉底の前記推定温度分布から該溶鉱炉炉底の中心位置での水平方向及び垂直方向の各熱流量を求めそのベクトル和を中心部抜熱量とし、前記溶鉱炉炉底と溶鉱炉側壁とのコーナー部の水平方向及び垂直方向の各熱流量を求めそのベクトル和を側壁部抜熱量とし、前記冷却境界半径が前記溶鉱炉炉底半径に一致する場合の該溶鉱炉炉底の中心部抜熱量を基準として前記中心部抜熱量及び前記側壁部抜熱量との比をそれぞれ算出して中心部抜熱量比及び側壁部抜熱量比とし、該側壁部抜熱量比と該中心部抜熱量比の差を最大とする冷却境界半径を決定して、該決定した冷却境界半径の円周を境界とする中心部領域及び／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前記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（ＴＲ１、ＴＲ２・・・）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Ｒｘ  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ＱＲｘ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ＱＲ０を基準として、両者の比ＱＲｘ／ＱＲ０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＝Ｒｘ  である場合の抜熱量ＱＲｘについて、外周部領域が零となる場合の抜熱量ＱＲ０を基準として、抜熱量の比ＱＲｘ／ＱＲ０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２８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Ｔｍ  及び、基盤（地面）あるいは冷却水への総括伝熱係数αｇ  、αｗ  、基盤温度Ｔｇ  、冷却水温度Ｔｗ  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Ｒｘ  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Ｒｘ  における温度分布ＴＲｘ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１５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ＱＨ  、と垂直方向の熱流量ＱＶ  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  ＝ＱＨ  ２  ＋ＱＶ  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＝Ｒ０  −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１５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、２０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１９、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１９、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２３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
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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