(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の炉床部の上に環状の側壁部が設けられた高炉の炉底構造において、
前記側壁部は、外張りされたカーボン質系レンガと、当該カーボン質系レンガの内側に内張りされた酸化物系レンガとを備え、
前記酸化物系レンガの熱伝導率が臨界熱伝導率以下の場合、当該酸化物系レンガの厚みは所定厚みに設定され、
前記酸化物系レンガの熱伝導率が前記臨界熱伝導率より大きい場合、当該酸化物系レンガの厚みは、前記所定厚みより大きく、且つ前記カーボン質系レンガの熱伝導率と前記酸化物系レンガの熱伝導率に基づいて設定されることを特徴とする、高炉の炉底構造。
【請求項２】
前記酸化物系レンガの熱伝導率が前記臨界熱伝導率より大きい場合、前記カーボン質系レンガが侵食されない前記酸化物系レンガの限界厚みを目的変数とし、前記カーボン質系レンガの熱伝導率と前記酸化物系レンガの熱伝導率を説明変数に含む回帰式を用いて、前記酸化物系レンガの厚みは設定されることを特徴とする、請求項１に記載の高炉の炉底構造。
【請求項３】
前記酸化物系レンガの熱伝導率が前記臨界熱伝導率より大きくなるに伴い、当該酸化物系レンガの厚みは大きく設定されることを特徴とする、請求項２に記載の高炉の炉底構造。
【請求項４】
前記カーボン質系レンガの熱伝導率が大きくなるに伴い、前記臨界熱伝導率は大きくなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高炉の炉底構造。
【請求項５】
前記側壁部の上端位置は、出銑口の下端位置に一致することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高炉の炉底構造。
【請求項６】
前記酸化物系レンガは、前記側壁部において、平面視における中心角が出銑口の中心を起点として３０度以内の領域に設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の高炉の炉底構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の炉底構造に関し、具体的には、高温の金属溶融体を貯留するため内部に耐火物が内張りされた高炉の炉底耐火物構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉、電気炉あるいは、これらに類する高温の金属溶融体を貯留するために内部に耐火物が内張りされた炉（以降の説明では「高炉」を例にとる）の炉底耐火物は、溶融銑鉄の流動に晒されており、長期間の操業の過程で徐々に侵食されてゆく。一方、高炉の炉底は、一旦火入れにより操業が開始されると、その後の操業期間に積替などの補修を行うことは、技術的に困難である。このため、高炉の炉底の延命を図るには、侵食の進展を緩和することができる操業を行うことによる対処しか、選択肢がないのが実情である。
【０００３】
近年のように、高炉の寿命（操業期間）が２０年以上に及び、あるいは、それ以上の寿命を達成するためには、高炉の炉底の侵食ラインを精度よく推定することや、このような推定結果に基づいて侵食の進展を効果的に緩和できる炉底構造を採用することが、従来にも増して重要になってきている。
【０００４】
従来から、高炉の炉底の侵食ラインは、実際に稼働している高炉の耐火物の内部に埋め込まれた熱電対の測温値に基づいて、２点間の温度と距離およびその間の炉底レンガの熱伝導度から熱流束を算出し、炉内の稼働面の温度をその材料の損耗限界温度と仮定して、残存厚みを算出する方法によって、推定されている。
【０００５】
また、特許文献１には、炉体の周囲の複数箇所の測温値を制約条件として、境界要素法により伝熱解析を行い、炉底レンガの残存厚みを算出する方法が開示されている。
【０００６】
炉底の侵食ラインのこれらの推定方法は、いずれも、実測した温度データを用いてその時点の炉底の侵食ラインを求め、求められた侵食のデータに基づいてその後の侵食の傾向を推定するものである。炉底レンガの侵食がどの程度進展するのかを、火入れによる操業の開始前に予測することはできない。
【０００７】
炉底における溶銑の流動、レンガも含めた領域の伝熱現象およびレンガの損耗条件が明らかであればこれらを記述する数式モデルを構成し、それらを連立して時間進展して解けば、炉底レンガの損耗ラインの時間推移を推定できる。本出願人は、このような考えに基づき、先に特許文献２において、炉底全体の物質収支、運動量収支、及び、エネルギー収支を解き、レンガの侵食限界温度に基づき侵食を判定することによって、火入れによる操業の開始前に炉底侵食ラインを推定した。そして、炉底レンガの侵食を可及的少なく抑制できる炉底構造を開示した。
【０００８】
特許文献２により開示された特許発明に係る方法は、具体的には、（ａ）炉底レンガの初期構造を与え格子を生成させること、（ｂ）レンガで内張りされた炉内に溶融した溶銑を収容したときの物質収支式、運動量収支式および、レンガを含めた全領域のエネルギー収支式に基づいて、炉底におけるレンガの温度分布と溶銑の流動と温度分布とを算出すること、（ｃ）時間の進展に伴う各格子の温度分布を求めること、（ｄ）その算出された温度分布に基づいて、レンガの限界温度を超えた格子のレンガが損耗したと判定すること、（ｅ）損耗が発生したと判定されたレンガを溶銑に置き換えること、（ｆ）上記（ｃ）〜（ｅ）項の操作を、レンガの損耗が停止するまで繰り返すことによって、炉底レンガの損耗経緯と平衡損耗ラインとを推定すること、から成る炉底の侵食ラインの推定方法である。
【０００９】
このように、特許文献２により開示された方法は、炉底レンガの損耗が停止するまで、炉底侵食ラインの算出を繰り返すことによって、炉底レンガの損耗の経緯と平衡損耗ラインとを、火入れによる操業の開始前に予測することが可能になる。
【００１０】
また、本発明者らは特許文献３において、炉底レンガ侵食に伴う炉芯コークスの下端レベル、および、その形状を評価に反映することにより、特許文献２に対して予測精度を向上させる炉底侵食ラインの推定方法を示した。更に特許文献３では、本推定方法を用いて設定された厚みのカーボン質系レンガを外張り材とし、粘土質系レンガを内張り材としてなる炉底構造を示した。
【００１１】
また、特許文献４では、高炉炉床のセラミック底部ライニングにおいて、カーボン質系レンガを外張り材とし、粘土質系レンガを内張り材としてなる炉底構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６０−１８４６０６号公報
【特許文献２】特許第３３８５８３１号明細書
【特許文献３】特許第５３８１８９２号明細書
【特許文献４】特表２０１４−５０１３２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した発明においては、カーボン質系レンガを外張り材とし、粘土質系レンガを内張り材としてなる炉底構造において、特に、側壁部の粘土質系レンガの構造について、設計の指針を与えるものではない。
【００１４】
本発明の目的は、カーボン質系レンガを外張り材とし、酸化物系レンガを内張り材としてなる炉底構造の側壁部において、高炉の立ち上げ操業後も酸化物系レンガの内張り材を残存させてカーボン質系レンガの外張り材を保護できる、酸化物系レンガの内張りの要件を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、特許文献３に記載された炉底の侵食ライン推定方法を用いて、カーボン質系レンガを外張り材とし、酸化物系レンガを内張り材としてなる炉底構造の側壁部における平衡損耗ラインを広範な条件で計算した。その結果、内張り材を残存させるための酸化物系レンガの要件を見出した。なお、本発明の酸化物系レンガは、後述するようにいわゆる粘土質系レンガを包含するものである。
【００１６】
具体的には、高炉の立ち上げ後、炉底で熱平衡に至るまでに、酸化物系レンガが損耗しない酸化物系レンガの熱伝導率の臨界値が存在することを知見した。すなわち、酸化物系レンガの熱伝導率が上記臨界値以下の場合、酸化物系レンガは損耗せず、初期設定の所定厚みで残存する。
【００１７】
また、酸化物系レンガの熱伝導率が上記臨界値を超える場合、酸化物系レンガの限界厚みを、カーボン質系レンガの熱伝導率と酸化物系レンガの熱伝導率で規定できることを知見した。酸化物系レンガの限界厚みは、炉底の熱平衡時に酸化物系レンガが損耗してその厚みがゼロになる、カーボン質系レンガが侵食されない限界の厚みである。そして、酸化物系レンガの厚み（高炉の立ち上げ時の初期の厚み）を上記限界厚み以上に設定すると、酸化物系レンガを残存させることができる。
【００１８】
かかる知見に基づいて、本発明は、板状の炉床部の上に環状の側壁部が設けられた高炉の炉底構造において、前記側壁部は、外張りされたカーボン質系レンガと、当該カーボン質系レンガの内側に内張りされた酸化物系レンガとを備え、前記酸化物系レンガの熱伝導率が臨界熱伝導率以下の場合、当該酸化物系レンガの厚みは所定厚みに設定され、前記酸化物系レンガの熱伝導率が前記臨界熱伝導率より大きい場合、当該酸化物系レンガの厚みは、前記所定厚みより大きく、且つ前記カーボン質系レンガの熱伝導率と前記酸化物系レンガの熱伝導率に基づいて設定されることを特徴としている。
【００１９】
また、前記酸化物系レンガの熱伝導率が前記臨界熱伝導率より大きい場合、前記カーボン質系レンガが侵食されない前記酸化物系レンガの限界厚みを目的変数とし、前記カーボン質系レンガの熱伝導率と前記酸化物系レンガの熱伝導率を説明変数に含む回帰式を用いて、前記酸化物系レンガの厚みは設定されてもよい。さらに、前記酸化物系レンガの熱伝導率が前記臨界熱伝導率より大きくなるに伴い、当該酸化物系レンガの厚みは大きく設定されてもよい。
【００２０】
また、本発明者らは、前記カーボン質系レンガの熱伝導率が大きくなるに伴い、前記臨界熱伝導率は大きくなることを見出した。
【００２１】
なお、前記側壁部の上端位置は、出銑口の下端位置に一致していてもよい。
【００２２】
さらに、本発明者らは、特許文献３に記載された炉底の侵食ライン推定方法を用いて、外張り材となるカーボン質系レンガに対して、内張り材となる粘土質系レンガの敷設領域に関して、広範な条件で平衡損耗ラインを計算した。その結果、カーボン質系レンガと酸化物系レンガを残存させるための酸化物系レンガの敷設領域に関する要件を見出した。具体的には、酸化物系レンガの必要な敷設領域は、側壁部において、平面視における中心角が出銑口の中心を起点として３０度以内の領域であることを見出した。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高炉立ち上げ後の安定稼動状態においても、内張り材の酸化物系レンガを残存させることが可能となり、外張り材のカーボン質系レンガの溶損を防止することができる。さらに、酸化物系レンガの厚みを必要最小限とし、カーボン質系レンガを最大限の炉底構造となるので、冷却能力の最も優れた炉底構造となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態にかかる高炉の炉底構造を示す縦断面の説明図である。
【図２】カーボン質系レンガの熱伝導率が１８．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃の場合のシミュレーション結果であり、酸化物系レンガの初期厚みに対する酸化物系レンガの残存厚みを示す。
【図３】カーボン質系レンガの熱伝導率が２３．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃の場合のシミュレーション結果であり、酸化物系レンガの初期厚みに対する酸化物系レンガの残存厚みを示す。
【図４】カーボン質系レンガの熱伝導率が２８．４ｋｃａｌ／ｍｈ℃の場合のシミュレーション結果であり、酸化物系レンガの初期厚みに対する酸化物系レンガの残存厚みを示す。
【図５】カーボン質系レンガの熱伝導率を変動させた場合のシミュレーション結果であり、酸化物系レンガの熱伝導率に対する酸化物系レンガの限界厚みを示す。
【図６】他の実施の形態にかかる高炉の炉底構造を示す縦断面の説明図である。
【図７】他の実施の形態にかかる高炉の炉底構造を示す横断面の説明図である。
【図８】酸化物系レンガの敷設領域を変動させた場合のシミュレーション結果であり、当該酸化物系レンガの敷設領域の中心角と炉床部のレンガの総残存厚みとの関係を示す。
【図９】酸化物系レンガの敷設領域を変動させた場合のシミュレーション結果であり、側壁部の円周方向（出銑口方位からの角度）におけるレンガの総残存厚みを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
＜１．高炉の炉底構造＞
図１は、本実施の形態にかかる高炉の炉底構造を示す説明図である。高炉の炉底１０は、炉床部２０と側壁部３０から構成される。なお、図１中の点線は、炉床部２０と側壁部３０の境界線を示している。
【００２７】
炉床部２０は、炉底１０の底面において平板状に設けられている。炉床部２０は、炉底盤側に外張りされた外張り材としてのカーボン質系レンガ２１と、当該カーボン質系レンガ２１の内側に内張りされた内張り材としての酸化物系レンガ２２とを備える。
【００２８】
側壁部３０は、炉床部２０の外周部上において環状に設けられている。側壁部３０の下端は炉床部２０の上面に位置し、側壁部３０の上端は出銑口４０の下端に位置している。側壁部３０は、鉄皮側に外張りされた外張り材としてのカーボン質系レンガ３１と、当該カーボン質系レンガ３１の内側に内張りされた内張り材としての酸化物系レンガ３２とを備える。
【００２９】
なお、カーボン質系レンガ２１、３１は、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、無煙炭などの炭素質材料を主原料とし、それにタール、ピッチなどの結合材を使用して製造したレンガ、および、粘土質原料に黒鉛を配合して製造したレンガの総称である。
【００３０】
また、酸化物系レンガ２２、３２は、例えばＡＳＣレンガ（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ）のような酸化物のレンガに加えて、粘土質系レンガも含む。粘土質系レンガは、耐火粘土またはろう石など、これと類似の化学組成をもつ耐火原料を主原料とした耐火レンガの総称である。
【００３１】
＜２．側壁部の酸化物系レンガの要件＞
側壁部３０において、高炉の立ち上げ時における酸化物系レンガ３２の初期の厚みＬceは鉛直方向（図１中のＺ軸方向）に一定である。そして、酸化物系レンガ３２の厚みＬceは、下記（１）式で設定される。
【００３２】
【数１】
0006493096.tif 000002
ここで、
k1=1.04-0.0205λca
k2=2.59-0.0869λca+0.00201λca2
k3=2.01-0.0386λca
Ｌce：酸化物系レンガ３２の厚み（ｍ）
λca：カーボン質系レンガ３１の熱伝導率（ｋｃａｌ／ｍｈ℃）
λce：酸化物系レンガ３２の熱伝導率（ｋｃａｌ／ｍｈ℃）
但し、max[a, b, c,…]は、a, b, c,…の中の最大の要素をあらわす。
【００３３】
上記（１）式で設定される酸化物系レンガ３２の必要要件は、炉底１０で熱平衡が達成された時点（高炉の立ち上げ後、安定操業に移行した時点に相当）での酸化物系レンガ３２の限界厚みを、種々のケースについて検討した結果から導出したものである。すなわちは、（１）式は、本発明者らが検討して得た、次の２つの知見に基づいて導出された。なお、（１）式の導出の詳細は実施例１で説明する。
【００３４】
１つ目の知見は、高炉の立ち上げ中に酸化物系レンガ３２が損耗しない、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceの臨界熱伝導率λce-criticalが存在することである。すなわち、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが臨界熱伝導率λce-critical以下の場合、酸化物系レンガ３２は損耗せず、初期設定の所定厚みで残存する。本実施の形態においては、所定厚みは０．１ｍであるが、この所定厚みは任意に設定できる。所定厚みは、例えば高炉の実操業に必要な最小限の厚みに設定される。
【００３５】
２つ目の知見は、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが臨界熱伝導率λce-criticalを超える場合、酸化物系レンガ３２の限界厚みを、カーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaおよび酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceで規定できることである。酸化物系レンガ３２の限界厚みは、炉底１０の熱平衡時に酸化物系レンガ３２が損耗してその厚みがゼロになる、酸化物系レンガ３２の初期の厚みの最小値である。そして、酸化物系レンガ３２の厚みＬceを上記限界厚み以上に設定すると、熱平衡時に酸化物系レンガ３２を残存させることができ、カーボン質系レンガ３１は侵食されない。
【００３６】
以上より、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが臨界熱伝導率λce-critical以下の場合、酸化物系レンガ３２の厚みＬceの最小値は、（１）式のmax内の右項で設定される。一方、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが臨界熱伝導率λce-criticalより大きい場合、酸化物系レンガ３２の厚みＬceの最小値は、（１）式のmax内の左項で設定される。
【００３７】
換言すれば、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが小さいと、酸化物系レンガ３２の厚みＬceを小さくできる。また、後述するように、カーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaが大きくなるに伴い、臨界熱伝導率λce-criticalは大きくなる。このため、カーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaが大きいと、酸化物系レンガ３２の厚みＬceを小さくできる。
【００３８】
＜３．カーボン質系レンガと酸化物系レンガの熱伝導率の調整方法＞
一般に高炉の炉底１０の側壁部３０には、冷却を有効に機能させてその部位を保護する為、熱伝導率の大きいカーボン質系レンガ３１を用いる。カーボン質系レンガ３１は直接溶銑に接触すると侵食の可能性が増加するため、本発明者らは、溶銑とカーボン質系レンガ３１の間に適切な熱伝導率の酸化物系レンガ３２を適切な厚みで介在させることで、カーボン質系レンガ３１を保護することができることを想起した。この場合でも、冷却保護の観点から、通常、カーボン質系レンガ３１を厚く、酸化物系レンガ３２を薄くする方が好ましい。
【００３９】
ここで、カーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaと、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceは、原料、成型方法、焼成方法を変更することにより、制御することが可能である。但し、側壁部３０のカーボン質系レンガ３１を保護する酸化物系レンガ３２には、伝熱量を制御することだけでなく、溶銑、および、溶滓に対する耐食性能も求められる。ここで、溶銑、および、溶滓に対するレンガの耐食性とは、溶銑、および、溶滓による化学的作用に対する耐性であり、レンガの成分を変更することで制御することが可能である。そこで、酸化物系レンガ３２には、熱伝導率λceがある程度に小さく、且つ耐食性も高いレンガ、例えばＡＳＣレンガ（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ）が用いられる。
【００４０】
以上、熱伝導率、銑滓に対する耐食性およびコストなどの観点から、熱伝導率λcaの大きいカーボン質系レンガ３１と熱伝導率λceの小さい酸化物系レンガ３２の組み合わせを適宜選択する。そして、本発明に基づいて酸化物系レンガ３２の厚みを決定することにより、カーボン質系レンガ３１と酸化物系レンガ３２の任意の組み合わせにおいて、酸化物系レンガ３２の厚みを必要最小限とすることができる。一方、カーボン質系レンガ３１の厚みは最大限確保できるので、冷却能力の最も優れた炉底構造を実現できる。
【００４１】
＜４．側壁部の酸化物系レンガの敷設領域＞
上述した酸化物系レンガ３２の要件は、出銑口４０付近の溶銑流の速度が大きい箇所で必要な要件である。一方、出銑口４０から離れた領域では、溶銑流の速度が小さくなるため、その酸化物系レンガ３２の要件を緩和することも可能である。そこで、本発明者らは、側壁部３０の円周方向における酸化物系レンガ３２の要件について検討を行い、当該酸化物系レンガ３２の必要な敷設領域を導出するに至った。
【００４２】
具体的には、図６及び図７に示すように、酸化物系レンガ３２の必要敷設領域は、側壁部３０において、平面視における中心角θceが出銑口４０の中心４０ｃを起点として水平方向両側に３０度以内の領域である。換言すれば、中心角θceが出銑口４０の中心４０ｃから３０度より大きい領域では、側壁部３０において、カーボン質系レンガ３１のみを設ければよく、酸化物系レンガ３２を設ける必要はない。なお、この酸化物系レンガ３２の必要な敷設領域の閾値、すなわち中心角θceが３０度である根拠については実施例２で説明する。
【００４３】
かかる場合、必要敷設領域に設けられた酸化物系レンガ３２は上述した必要要件を満たしており、高炉立ち上げ後の安定稼動状態においても、内張り材の酸化物系レンガ３２を残存させることが可能となり、外張り材のカーボン質系レンガ３１の溶損を防止することができる。しかも、高価な酸化物系レンガ３２は必要領域のみに敷設されるので、より経済的に高炉の寿命延長が可能となる。
【実施例１】
【００４４】
以下、本発明に至った高炉の炉底における伝熱シミュレーションの結果について説明する。
【００４５】
伝熱シミュレーションにおいては、特許文献３に記載された炉底の侵食ライン推定方法を用いた。そして、当該推定方法に基づき、炉容積５５００ｍ３級の高炉において、カーボン質系レンガ３１を外張り材とし、酸化物系レンガ３２を内張り材としてなる炉底１０の側壁部３０の構造を種々設定した場合に推定される、カーボン質系レンガ３１と酸化物系レンガ３２の平衡損耗量を評価した。表１はカーボン質系レンガ３１の厚みＬca酸化物系レンガ３２の厚みＬceに関する条件を示し、表２は酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceに関する条件を示し、表３はその他条件を示す。
【００４６】
【表１】
0006493096.tif 000003
【００４７】
【表２】
0006493096.tif 000004
【００４８】
【表３】
0006493096.tif 000005
【００４９】
伝熱シミュレーションを行った結果を図２〜図５に示す。図２はカーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaが１８．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃の場合のシミュレーション結果を示し、図３はカーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaが２３．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃の場合のシミュレーション結果を示し、図４はカーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaが２８．４ｋｃａｌ／ｍｈ℃の場合のシミュレーション結果を示している。
【００５０】
図２〜図４においては、表２に示したように酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceを変動させたＣａｓｅ１〜６の６つのグラフ（ａ）〜（ｆ）がそれぞれ示されている。また、図２〜図４の各グラフ（ａ）〜（ｆ）において、横軸は表１に示した酸化物系レンガ３２の初期の厚みＬceであり、縦軸は酸化物系レンガ３２の残存厚みである。そして、グラフ中の実線は、炉底１０の熱平衡時における酸化物系レンガ３２とカーボン質系レンガ３１の境界線を示している。
【００５１】
図２〜図４を参照すると、以下のことが分かった。
（１）ある一定厚みの酸化物系レンガ３２があれば、カーボン質系レンガ３１を保護できる。
（２）酸化物系レンガ３２の初期の厚みＬceが過剰に存在しても、熱平衡時において、酸化物系レンガ３２はほぼ一定程度にしか残存しない。
（３）酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが大きいほど、当該酸化物系レンガ３２は侵食されやすく、酸化物系レンガ３２の初期の厚みＬceが一定以下しかない場合には、カーボン質系レンガ３１まで侵食が進行すると推定される。
（４）酸化物系レンガ３２の平衡損耗量はカーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaにも依存し、カーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaが大きいほど酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceは大きい方へ緩和できる。
【００５２】
図５は、図２〜図４における各グラフをまとめたものである。すなわち、図５の各グラフ（ａ）〜（ｃ）は、それぞれカーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaを１８．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、２３．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、２８．４ｋｃａｌ／ｍｈ℃に変動させたグラフを示している。また、図５の各グラフ（ａ）〜（ｃ）において、横軸は酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceであり、縦軸は酸化物系レンガ３２の限界厚み（必要下限厚み）である。
【００５３】
図５を参照すると、以下のことが分かった。
（１）種々の熱伝導率λcaのカーボン質系レンガ３１に対して、酸化物系レンガ３２が全く損耗しない、酸化物系レンガ３２の臨界熱伝導率λce-criticalが存在する。
（２）臨界熱伝導率λce-critical以下の熱伝導率λceを有する酸化物系レンガ３２では、その厚みを実用的な最小値０．１ｍとできる。
（３）臨界熱伝導率λce-criticalを超える酸化物系レンガ３２では、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが大きいほど、酸化物系レンガ３２の厚みを大きくする必要がある。
（４）カーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaが大きくなるに伴い、臨界熱伝導率λce-criticalは大きい側に緩和できる。
【００５４】
そして、図５で示された関係を定式化すると、上述した（１）式が導出される。すなわち、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが臨界熱伝導率λce-critical以下の場合、酸化物系レンガ３２の厚みを０．１ｍとできる。また、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが臨界熱伝導率λce-criticalより大きい場合、図５のグラフを回帰分析して、酸化物系レンガ３２の限界厚みを目的変数とし、カーボン質系レンガ３１の熱伝導率λcaと酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceを説明変数に含む回帰式を導出した。そして、炉底１０の熱平衡時においても酸化物系レンガ３２を残存させることができる、酸化物系レンガ３２の厚みＬceの最小値、すなわち（１）式の右辺が導出された。
【００５５】
なお、酸化物系レンガ３２の熱伝導率λceが臨界熱伝導率λce-criticalより大きい場合の回帰分析の方法は上記に限定されず、種々の回帰式が導出され得る。
【実施例２】
【００５６】
次に、上述した酸化物系レンガ３２の必要敷設領域に関する伝熱シミュレーションの結果について説明する。
【００５７】
伝熱シミュレーションにおいては、特許文献３に記載された炉底の侵食ライン推定方法を用いた。そして、当該推定方法に基づき、炉容積５５００ｍ３級の高炉において、カーボン質系レンガ３１を外張り材とし、酸化物系レンガ３２を内張り材としてなる炉底１０の側壁部３０の構造を種々設定した場合に推定される平衡損耗量を評価した。表４は酸化物系レンガ３２の敷設領域に関する条件（敷設領域の中心角θce）を示し、表５はその他条件を示す。ここで、設計における安全を見越して、出銑比３．０ｔ／ｄ．ｍ３相当の出銑量を仮定した。
【００５８】
【表４】
0006493096.tif 000006
【００５９】
【表５】
0006493096.tif 000007
【００６０】
伝熱シミュレーションを行った結果を図８及び図９に示す。図８は、内張り材である酸化物系レンガ３２の敷設領域の中心角θceと炉床部２０のレンガ２１、２２の総残存厚みとの関係を示す。なお、図示の総残存厚みは、カーボン質系レンガ２１の厚みと酸化物系レンガ２２の厚みの合計を示す。図８を参照すると、酸化物系レンガ３２の敷設領域の中心角θceが、出銑口４０の中心４０ｃを起点として３０度より小さくなると、炉床部２０のレンガ２１、２２の残存厚みが小さくなることが分かる。
【００６１】
図９は、側壁部３０の円周方向におけるレンガ３１、３２の総残存厚みを示す。具体的には、Ｃａｓｅ１〜６について、出銑口４０の中心４０ｃからの位置（図９中では出銑口方位からの角度と記載）における、カーボン質系レンガ３１の厚みと酸化物系レンガ３２の厚みの合計（総残存厚み）を示す。図９を参照すると、酸化物系レンガ３２の敷設領域の中心角θceが、出銑口４０の中心４０ｃを起点として３０度より小さくなると、側壁部３０のレンガ３１、３２の総残存厚みが小さくなることが分かる。
【００６２】
以上の結果より、カーボン質系レンガ３１を外張り材とし、酸化物系レンガ３２を内張り材としてなる炉底１０の側壁部３０の構造において、酸化物系レンガ３２の必要敷設領域は、平面視における中心角θceが出銑口４０の中心４０ｃを起点として水平方向両側に３０度以内の領域であることが分かった。
【００６３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、高炉の炉底構造において、カーボン質系レンガを外張り材とし、酸化物系レンガを内張り材としてなる側壁部を設置する際に有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    炉底
２０    炉床部
２１    カーボン質系レンガ
２２    酸化物系レンガ
３０    側壁部
３１    カーボン質系レンガ
３２    酸化物系レンガ
４０    出銑口
【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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