(57)【要約】【課題】局所的な溶錬炉の熔損進行をコントロールし得る溶錬炉の操業方法を提供する。【解決手段】溶錬炉１の側壁表面をシャワー冷却水８により冷却する溶錬炉１の操業方法において、溶錬炉１の側壁表面を任意に区画化し、それぞれの区画に供給するシャワー冷却水８の流量を調整可能とし、それぞれの区画を冷却したシャワー冷却水８の温度Ｔ２を測定し、冷却後のシャワー冷却水８の温度Ｔ２が高い区画に供給するシャワー冷却水８の流量を増加することにより、溶錬炉内コーティング２の厚さを制御する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶錬炉の側壁表面をシャワー冷却水により冷却する溶錬炉の操業方法において、溶錬炉の側壁表面を任意に区画化し、それぞれの区画に供給するシャワー冷却水の流量を調整可能とし、それぞれの区画を冷却したシャワー冷却水の温度を測定し、冷却後のシャワー冷却水の温度が高い区画に供給するシャワー冷却水の流量を増加することにより、抜熱量が増大するとコーティング厚さが減少する溶錬炉の操業状態において溶錬炉内コーティングの厚さを制御することを特徴とする溶錬炉の操業方法。
【請求項２】
溶錬炉の側壁表面をシャワー冷却水により冷却する溶錬炉の操業方法において、溶錬炉の側壁表面を任意に区画化し、それぞれの区画に供給するシャワー冷却水の流量を調整可能かつ測定可能とし、供給するシャワー冷却水の温度Ｔ１、溶体の温度Ｔ３、水の比熱Ｃｐ、溶錬炉内コーティングの熱伝導率ｋｍ、溶錬炉内耐火物レンガの熱伝導率ｋｐ、溶錬炉炉壁の熱伝導率ｋｉ、溶錬炉内耐火物レンガの厚さｔｐ、溶錬炉炉壁の厚さｔｉ、区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎ、区画ｎの冷却後のシャワー冷却水の温度Ｔ２ｎ、および任意の定数Ｒにより、区画ｎの抜熱量Ｑｎ、区画ｎの溶錬炉内コーティングと溶錬炉内耐火物レンガとの境界面温度Ｔｘｎ、区画ｎの溶錬炉内耐火物レンガと溶錬炉炉壁との境界面温度Ｔｙｎ、区画ｎの溶錬炉内コーティングの厚さｔｎ、および区画ｎの溶錬炉炉壁の外側表面温度Ｔｚｎを変数として成立する式１
【式１】
2004068099.tif 000005
を解いて算出した溶錬炉内コーティングの厚さｔｎが小さい区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎを増加することにより、溶錬炉内コーティングの厚さｔｎを制御することを特徴とする溶錬炉の操業方法。
【請求項３】
溶錬炉の側壁表面をシャワー冷却水により冷却する溶錬炉の操業方法において、溶錬炉の側壁表面を任意に区画化し、それぞれの区画に供給するシャワー冷却水の流量を調整可能かつ測定可能とし、供給するシャワー冷却水の温度Ｔ１、溶体の温度Ｔ３、水の比熱Ｃｐ、溶錬炉内コーティングの熱伝導率ｋｍ、溶錬炉内耐火物レンガの熱伝導率ｋｐ、溶錬炉炉壁の熱伝導率ｋｉ、溶錬炉内耐火物レンガの厚さｔｐ、溶錬炉炉壁の厚さｔｉ、区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎ、区画ｎの冷却後のシャワー冷却水の温度Ｔ２ｎ、および任意の定数Ｒにより、区画ｎの抜熱量Ｑｎ、区画ｎの溶錬炉内コーティングと溶錬炉内耐火物レンガとの境界面温度Ｔｘｎ、区画ｎの溶錬炉内耐火物レンガと溶錬炉炉壁との境界面温度Ｔｙｎ、区画ｎの溶錬炉内コーティングの厚さｔｎ、および区画ｎの溶錬炉炉壁の外側表面温度Ｔｚｎを変数として成立する式２
【式２】
2004068099.tif 000006
を解いて算出した溶錬炉内コーティングと溶錬炉内耐火物レンガとの境界面温度Ｔｘｎが高い区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎを増加することにより、熔損進行を防止することを特徴とする溶錬炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼および非鉄金属溶融製錬炉に用いる溶錬炉製錬に関し、特に、局所的な溶錬炉の熔損進行をコントロールし得る溶錬炉の操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉄鋼および非鉄金属溶融製錬炉に用いる溶錬炉製錬において、溶錬炉の炉壁の外側に位置する鉄板に沿って、シャワー冷却水を流して冷却し、溶錬炉の熔損を防止していた。さらに、冷却後のシャワー冷却水の温度を測定し、溶錬炉の熱負荷に対する平均的な溶錬炉内熔損度を推定し、熔損進行を管理していた。
【０００３】
例えば、冷却水を停止すれば、コーティングの厚さはどんどん減っていくことから明らかなように、溶体温度が一定であれば、一般には抜熱量が少なくなればコーティングの厚さは少なくなる。従って、冷却水を多くして、コーティングの厚さを維持する。しかし、局部的に溶体の熱量が多くなるなどの場合、抜熱量が多くなると共に、コーティングの厚さが薄くなる場合がある。
【０００４】
しかし、局所的な溶錬炉内コーティングの厚さの減少があっても、他の局所において溶錬炉内コーティングの厚さの増加があれば、全体として冷却後のシャワー冷却水の温度が上昇しないので、熔損進行が避けられないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、局所的な溶錬炉の熔損進行をコントロールし得る溶錬炉の操業方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶錬炉の操業方法は、溶錬炉の側壁表面をシャワー冷却水により冷却する溶錬炉の操業方法において、溶錬炉の側壁表面を任意に区画化し、それぞれの区画に供給するシャワー冷却水の流量を調整可能とし、それぞれの区画を冷却したシャワー冷却水の温度を測定し、冷却後のシャワー冷却水の温度が高い区画に供給するシャワー冷却水の流量を増加することにより、抜熱量が増大するとコーティング厚さが減少する溶錬炉の操業状態において溶錬炉内コーティングの厚さを制御する。
【０００７】
あるいは、溶錬炉の側壁表面をシャワー冷却水により冷却する溶錬炉の操業方法において、溶錬炉の側壁表面を任意に区画化し、それぞれの区画に供給するシャワー冷却水の流量を調整可能かつ測定可能とし、供給するシャワー冷却水の温度Ｔ１、溶体の温度Ｔ３、水の比熱Ｃｐ、溶錬炉内コーティングの熱伝導率ｋｍ、溶錬炉内耐火物レンガの熱伝導率ｋｐ、溶錬炉炉壁の熱伝導率ｋｉ、溶錬炉内耐火物レンガの厚さｔｐ、溶錬炉炉壁の厚さｔｉ、区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎ、区画ｎの冷却後のシャワー冷却水の温度Ｔ２ｎ、および任意の定数Ｒにより、区画ｎの抜熱量Ｑｎ、区画ｎの溶錬炉内コーティングと溶錬炉内耐火物レンガとの境界面温度Ｔｘｎ、区画ｎの溶錬炉内耐火物レンガと溶錬炉炉壁との境界面温度Ｔｙｎ、区画ｎの溶錬炉内コーティングの厚さｔｎ、および区画ｎの溶錬炉炉壁の外側表面温度Ｔｚｎを変数として成立する式３
【０００８】
【式３】
2004068099.tif 000003
を解いて算出した溶錬炉内コーティングの厚さｔｎが小さい区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎを増加することにより、溶錬炉内コーティングの厚さｔｎを制御する。
【０００９】
あるいは、式３を解いて算出した溶錬炉内コーティングと溶錬炉内耐火物レンガとの境界面温度Ｔｘｎが高い区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎを増加することにより、熔損進行を防止する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、シャワー冷却水の局所的な流量測定、シャワー冷却水の温度上昇値を測定して解析することにより、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明の溶錬炉の操業方法の一実施例を、図面に従って説明する。図１は、溶錬炉炉壁を示す縦断面図である。図２は、溶錬炉炉壁を示す側面図である。
【００１２】
溶錬炉１の全周を、図２に示した冷却水測定場所を一つの区画として区画化する。それぞれの区画に供給するシャワー冷却水の流量を調整可能かつ測定可能とする。なお、図２の冷却水の流れはオープンで、カバーは無い。冷却水は、壁面を伝わって流下し、排水樋に入って排出される。
【００１３】
溶錬炉１において、溶体２より伝導する伝導伝熱３は、溶錬炉内コーティング４および溶錬炉内耐火物レンガ５を通じて、溶錬炉炉壁６に伝わる。溶錬炉炉壁６には、シャワー冷却水配管７からのシャワー冷却水８が、一様に流れるようになっていて、該シャワー冷却水８により抜熱する。
【００１４】
溶錬炉の定数として、溶錬炉内コーティングの熱伝導率ｋｍ、溶錬炉内耐火物レンガの熱伝導率ｋｐ、溶錬炉炉壁の熱伝導率ｋｉ、溶錬炉内耐火物レンガの厚さｔｐ、溶錬炉炉壁の厚さｔｉを求める。
【００１５】
供給するシャワー冷却水の温度Ｔ１および溶体の温度Ｔ３を、温度計により測定する。温度計は、市販のものでよい。
【００１６】
区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎを、それぞれの区画ｎに配置した流量計により測定する。流量計は、市販のものでよい。区画ｎの冷却後のシャワー冷却水の温度Ｔ２ｎを、それぞれの区画ｎに配置した温度計により測定する。温度計は、市販のものでよい。
【００１７】
以上により測定された諸値を使用し、区画ｎの溶錬炉内コーティングの厚さｔｎ、抜熱量Ｑｎ、溶錬炉内コーティングと溶錬炉内耐火物レンガとの境界面温度Ｔｘｎ、溶錬炉内耐火物レンガと溶錬炉炉壁との境界面温度Ｔｙｎ、および区画ｎの溶錬炉炉壁の外側表面温度Ｔｚｎを変数として用いると、式４
【００１８】
【式４】
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が成立する。なお、Ｃｐは水の比熱であり、物理定数を入れる。
【００１９】
式４の第１式「Ｑｎ＝ｆｎ×（Ｔ２ｎ−Ｔ１）×Ｃｐ」は、抜熱量Ｑｎが、シャワー冷却水の流量ｆｎに、シャワー冷却水の温度上昇（Ｔ２ｎ−Ｔ１）と水の比熱Ｃｐを乗じて算出されることを示す。
【００２０】
式４の第２式「Ｑｎ＝ｋｍ×（Ｔ３−Ｔｘｎ）／ｔｎ」は、抜熱量Ｑｎが、溶錬炉内コーティングの温度傾斜（Ｔ３−Ｔｘｎ）／ｔｎに、溶錬炉内コーティングの熱伝導率ｋｍを乗じて算出されることを示す。
【００２１】
式４の第３式「Ｑｎ＝ｋｐ×（Ｔｘｎ−Ｔｙｎ）／ｔｐ」は、抜熱量Ｑｎが、溶錬炉内耐火物レンガの温度傾斜（Ｔｘｎ−Ｔｙｎ）／ｔｐに、溶錬炉内耐火物レンガの熱伝導率ｋｐを乗じて算出されることを示す。
【００２２】
式４の第４式「Ｑｎ＝ｋｉ×（Ｔｙｎ−Ｔｚｎ）／ｔｉ」は、抜熱量Ｑｎが、溶錬炉炉壁の温度傾斜（Ｔｙｎ−Ｔｚｎ）／ｔｉに、溶錬炉炉壁の熱伝導率ｋｉを乗じて算出されることを示す。
【００２３】
式４の第５式「Ｑｎ＝（Ｔｚｎ−Ｔ２ｎ）×Ｒ」は、抜熱量Ｑｎが、溶錬炉炉壁と水の接触面における温度差（Ｔｚｎ−Ｔ２ｎ）に、定数Ｒを乗じて算出されることを示す。定数Ｒは、溶錬炉炉壁の外側表面の温度Ｔｚｎと、冷却後のシャワー冷却水Ｔ２ｎの温度との関係が抜熱量Ｑｎに比例するとして任意に定数を決定して算入する。
【００２４】
式４を解いて算出した溶錬炉内コーティングの厚さｔｎが小さい区画ｎは、溶錬炉内耐火物レンガ５が損傷しやすいので、シャワー冷却水８の流量を増やすことにより、冷却効果を高めて、溶錬炉内耐火物レンガ５の損傷を防止しつつ、溶錬炉内コーティング４を厚くする。すなわち、区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎを増加することにより、溶錬炉内コーティングの厚さｔｎを復旧させて、熔損進行を防止する。
【００２５】
得られたそれぞれの区画の溶錬炉内コーティング４の厚さが均一になるように、シャワー冷却水８の流量を調整して制御する。
【００２６】
あるいは、溶錬炉内コーティングの厚さｔｎが十分に厚くても、溶錬炉内耐火物レンガが過熱されることがあるので、式４を解いて算出した溶錬炉内コーティングと溶錬炉内耐火物レンガとの境界面温度Ｔｘｎが、溶錬炉内耐火物レンガの溶融温度に対して、１より小さい一定の比を乗じた温度を超えた場合に、この区画ｎに供給するシャワー冷却水の流量ｆｎを増加することにより、熔損進行を防止するようにしてもよい。
【００２７】
【実施例】
本発明の方法を、外径１８．５ｍのフェロニッケル溶錬炉に適用した例を説明する。なお、溶錬炉の炉壁を３２等分（約１．８ｍの幅）に区画化した測定場所のうち、１８箇所の測定場所のデータを示し、他は省略した。
【００２８】
図３に、それぞれの区画で等しい流量のシャワー冷却水を供給した場合の冷却水抜熱量を、式３を解くことで求めて棒グラフで示した。また、算出された溶錬炉内コーティングの厚さを、同様に棒グラフで示した。
【００２９】
図３に示したように、冷却水測定場所の１、１６〜１８において、冷却水抜熱量が高く、溶錬炉内コーティングの厚さが薄いことが分かる。
【００３０】
溶錬炉内コーティングの厚さｔｎが薄いと推定される区画のシャワー冷却水の流量ｆｎを、他の２倍として、さらに３日間の操業を行ったところ、算出される溶錬炉内コーティングの厚さｔｎが、他と同程度になったので、シャワー冷却水の流量ｆｎを基に戻して、冷却水抜熱量Ｑｎおよび溶錬炉内コーティングの厚さｔｎを算出した。
【００３１】
図４に、冷却水抜熱量および溶錬炉内コーティングの厚さを棒グラフで示した。
【００３２】
図４に示されるように、冷却水抜熱量および溶錬炉内コーティングの厚さが一様になり、溶錬炉内コーティングが復元したものと考えられる。
【００３３】
本実施例により、溶錬炉内異常を検出でき、熔損進行をコントロール可能であることが確認された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により、局所的な溶錬炉の熔損進行をコントロールし得る溶錬炉の操業方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶錬炉炉壁を示す縦断面図である。
【図２】溶錬炉炉壁を示す側面図である。
【図３】本発明を適用する前における測定場所毎の冷却水抜熱量および溶錬炉内コーティング厚さを示す棒グラフである。
【図４】本発明の方法により制御された測定場所毎の冷却水抜熱量および溶錬炉内コーティング厚さを示す棒グラフである。
【符号の説明】
１　溶錬炉
２　溶体
３　伝導伝熱
４　溶錬炉内コーティング
５　溶錬炉内耐火物レンガ
６　溶錬炉炉壁
７　シャワー冷却水配管
８　シャワー冷却水
Ｆ　流量計
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３　温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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