(57)【要約】【課題】３本以上の出銑口を有する高炉において、各出銑口付近の炉壁の浸食状態を均一にして、高炉の寿命を延長することを課題とする。【解決手段】出銑時における炉床部溶銑の流速分布を推定し、各出銑口（１ＴＨ、２ＴＨ、３ＴＨ、４ＴＨ）の使用頻度に基づいて炉床各部位における合成溶銑流速を求め、該合成溶銑流速の最大値が最も小さくなるような出銑口の使用頻度分布を求め、長期的に当該使用頻度分布を達成するように操業することを特徴とする高炉出銑口の使用方法である。【選択図】　　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３本以上の出銑口を有する高炉における出銑口の使用方法であって、
出銑時における炉床部溶銑の流速分布を推定し、
各出銑口の使用頻度に基づいて炉床各部位における合成溶銑流速を求め、
該合成溶銑流速の最大値が最も小さくなるような出銑口の使用頻度分布を求め、
長期的に当該使用頻度分布を達成するように操業することを特徴とする高炉出銑口の使用方法。
【請求項２】
前記合成溶銑流速は、各出銑口における時間平均流速に基づいて求めることを特徴とする請求項１記載の高炉出銑口の使用方法。
【請求項３】
前記合成溶銑流速は、各出銑口における流速の１／２乗を時間平均して求めることを特徴とする請求項１記載の高炉出銑口の使用方法。
【請求項４】
高炉の炉令に伴い炉床側壁部に損耗分布が生じた際に、損耗の大きい方向に位置する出銑口の使用頻度をさらに減少するように調整することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項記載の高炉出銑口の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉出銑口の使用方法に関し、特に３本以上の出銑口を有する高炉において、高炉の寿命を延長することができる高炉出銑口の使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３本以上の出銑口を有する高炉では、所定期間毎に使用する出銑口を切り替えて出銑を行っている。
例えば、図６に示すような４本の出銑口を有する高炉では、第１出銑口（１ＴＨ）および第３出銑口（３ＴＨ）の組み合わせと、第２出銑口（２ＴＨ）および第４出銑口（４ＴＨ）の組み合わせを、２週間毎に交互に切り替えて出銑を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すような構成を有する高炉では、第３出銑口と第４出銑口の距離が、第１出銑口と第２出銑口の距離よりも近いため、第３出銑口および第４出銑口側が強い溶銑流にさらされる機会が増え、この部分の炉壁の浸食が促進されてしまう。
このため、各出銑口付近における炉壁の浸食状態が不均一となり、一番損耗が激しい箇所に合わせて高炉の寿命が決まってしまうという問題があった。
本発明は、上述した問題点に鑑み提案されたもので、３本以上の出銑口を有する高炉において、各出銑口付近の炉壁の浸食状態を均一にして、高炉の寿命を延長することができる高炉出銑口の使用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】
本発明に係る高炉出銑口の使用方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
すなわち、本発明に係る高炉出銑口の使用方法は、少なくとも３本以上の出銑口を有する高炉における出銑口の使用方法であって、
出銑時における炉床部溶銑の流速分布を推定し、
各出銑口の使用頻度に基づいて炉床各部位における合成溶銑流速を求め、
該合成溶銑流速の最大値が最も小さくなるような出銑口の使用頻度分布を求め、
長期的に当該使用頻度分布を達成するように操業することを特徴とするものである。
この場合、前記合成溶銑流速は、各出銑口における時間平均流速に基づいて求めることが可能である。
【０００５】
また、前記合成溶銑流速は、各出銑口における流速の１／２乗を時間平均して求めることが可能である。
さらに、高炉の炉令に伴い炉床側壁部に損耗分布が生じた際に、損耗の大きい方向に位置する出銑口の使用頻度をさらに減少するように調整することが好ましい。
本発明に係る高炉出銑口の使用方法は、上述した構成を備えているため、高炉の寿命の支配因子となる最大損耗部位の損耗を緩和することにより、高炉の寿命を延長することが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明に係る高炉出銑口の使用方法の一実施形態を説明する。
＜出銑口の配置＞
本発明の実施形態に係る高炉出銑口の使用方法を適用する高炉は、図２〜５に示すように、周方向に４カ所の出銑口を備えている。また、各出銑口は、第３出銑口（３ＴＨ）と第４出銑口（４ＴＨ）の距離が、第１出銑口（１ＴＨ）と第２出銑口（２ＴＨ）の距離よりも近くなるように配置されている。
【０００７】
＜各出銑口における溶銑流速分布＞
図１は、各出銑口における溶銑流速分布を示す説明図である。
図１に示す溶銑流速分布は、既知の炉底湯流れモデルを用いて計算し、最も浸食が激しい出銑口下１．２ｍの高さにおける溶銑流速分布を示している。なお、ここで使用する炉底湯流れモデルは、３次元円筒座標系定常モデルであり、「鉄と鋼Ｖｏｌ．８７（２００１）：ｐ．２８８〜」に詳細に記載されている。
簡単に説明すると、炉床湯溜まり部の溶銑流は、炉床のプロフィルと、荷重によって湯溜まり内の一定深さまで沈下し溶銑と混在している炉芯コークスの充填構造によって変化するが、炉底湯流れモデルは、これらの条件を境界条件として流体力学の基礎式である連続の式、運動量保存式、エネルギー保存式等を数値的に解いて溶銑流速や温度分布を計算することができるモデルである。
【０００８】
本実施形態に係る高炉出銑口の使用方法では、出銑時における炉床部溶銑の流速分布を上述した炉底湯流れモデルを用いて推定し、各出銑口の使用頻度に基づいて炉床各部位における合成溶銑流速を求め、この合成溶銑流速の最大値が最も小さくなるような出銑口の使用頻度分布を求め、長期的に当該使用頻度分布を達成するように操業する。
【０００９】
＜合成溶銑流速の演算方法（１）＞
４つの出銑口（１ＴＨ〜４ＴＨ）を均等に使用する場合、すなわち各出銑口の使用頻度がいずれも２５％となるように使用したと仮定すると、溶銑の時間平均流速は図２に示すようになる。図２に示す例では、近接する第３出銑口および第４出銑口付近における溶銑流速が最大となり、その時間平均流速は０．９１ｍｍ／ｓとなった。なお、この際、第１出銑口および第２出銑口付近における溶銑の時間平均流速は、０．７５ｍｍ／ｓであった。
ここで、本発明に係る高炉出銑口の使用方法を適用し、合成溶銑流速の最大値が最も小さくなるような出銑口の使用頻度分布を求め、各出銑口の使用頻度を、それぞれ第１出銑口が３０％、第２出銑口が３０％、第３出銑口が２０％、第４出銑口が２０％となるように変更すると、溶銑の時間平均流速は図３に示すようになった。
すなわち、図３に示すように、第３出銑口および第４出銑口付近における溶銑の時間平均流速は０．８０ｍｍ／ｓに軽減され、第１出銑口および第２出銑口付近における溶銑の時間平均流速は、使用頻度の増加に伴って増大するものの、０．８２ｍｍ／ｓとなり、各出銑口付近における負荷がほぼ均等化された。
ここで溶銑の時間的平均流速を用いたのは、炉床耐火物の損耗が溶銑流速に比例する溶銑の粘性力に支配されると考えたことによる。
【００１０】
＜合成溶銑流速の演算方法（２）＞
合成溶銑流速として、各出銑口における流速の１／２乗を時間平均し、４つの出銑口（１ＴＨ〜４ＴＨ）を均等に使用した場合、すなわち各出銑口の使用頻度がいずれも２５％となるように使用したと仮定すると、合成溶銑流速値は図４に示すようになる。図４に示す例では、近接する第３出銑口および第４出銑口付近における合成流速値が最大となり、その合成流速値は０．９１となった。
なお、この際、第１出銑口および第２出銑口付近における溶銑の合成流速値は、０．８０であった。ここで溶銑流速の１／２乗の時間平均を用いたのは、耐火物面に沿う溶銑から耐火物への対流熱伝達係数が流速の１／２乗に比例するからで、炉床耐火物の損耗が耐火物への熱負荷に支配されると考えたことによる。
【００１１】
ここで、本発明に係る高炉出銑口の使用方法を適用し、合成溶銑流速の最大値が最も小さくなるような出銑口の使用頻度分布を求め、各出銑口の使用頻度を、それぞれ第１出銑口が３０％、第２出銑口が３０％、第３出銑口が２０％、第４出銑口が２０％となるように変更すると、溶銑の合成流速値は図５に示すようになった。
すなわち、図５に示すように、第３出銑口および第４出銑口付近における溶銑の合成流速値は０．８５に軽減され、第１出銑口および第２出銑口付近における溶銑の合成流速値は、使用頻度の増加に伴って増大するものの、０．８４となり、各出銑口付近における負荷がほぼ均等化された。
【００１２】
＜出銑口の切り替え＞
一般的に、複数の出銑口を有する高炉では、２本の出銑口を組にして、一定期間毎に各組を交互に使用して出銑し、使用していない出銑口の組は、樋の補修や養生のために休止して操業している。
上述した４本の出銑口を有する高炉において、全ての出銑口を均等に使用する場合には、第１出銑口と第３出銑口、第２出銑口と第４出銑口を組にして、それぞれの組の使用頻度を１：１として使用する。
また、各出銑口の使用頻度を、それぞれ第１出銑口が３０％、第２出銑口が３０％、第３出銑口が２０％、第４出銑口が２０％とする場合には、第１出銑口と第３出銑口、第２出銑口と第４出銑口、第１出銑口と第２出銑口を組にして、それぞれの組の使用頻度を２：２：１として使用する。
【００１３】
＜炉床側壁部に損耗分布が生じた際の出銑口の切り替え＞
次に、上述した４本の出銑口を有する高炉において、側壁に損耗分布が生じた場合の出銑口の切り替えについて説明する。
側壁に損耗分布が生じて、例えば、側壁の推定残存厚が、第１出銑口付近で１２００ｍｍ、第２出銑口付近で１０００ｍｍ、第３出銑口付近で８００ｍｍ、第４出銑口付近で１０００ｍｍとなったと仮定する。
このとき、上述した手法を用いて合成溶銑流速の最大値が最も小さくなるような出銑口の使用頻度分布を求め、計算により求めた出銑口の使用頻度として、第１出銑口が３０％、第２出銑口が３０％、第３出銑口が２０％、第４出銑口が２０％であったとする。
ここで、計算値から損耗が激しい第３出銑口の使用頻度を減じて、比較的損耗の小さい第１出銑口に振り替え、各出銑口の使用頻度として、第１出銑口が４０％、第２出銑口が３０％、第３出銑口が１０％、第４出銑口が２０％となるように補正する。
このような補正を行うことにより、炉寿命の律速となる第３出銑口付近の損耗の進行を抑制し、高炉の寿命を延長することができる。なお、この場合には、第１出銑口と第３出銑口、第２出銑口と第４出銑口、第１出銑口と第２出銑口、第４出銑口と第１出銑口を組にして、それぞれの組の使用頻度を１：１：２：１として使用すればよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る高炉出銑口の使用方法によれば、合成溶銑流速の最大値が最も小さくなるような出銑口の使用頻度分布を求め、長期的に当該使用頻度分布を達成するように操業しているため、高炉の寿命の支配因子となる最大損耗部位の損耗を緩和することができ、高炉の寿命を延長することが可能となる。
また、本発明に係る高炉出銑口の使用方法によれば、合成溶銑流速を求めるために、各出銑口における時間平均流速を用い、あるいは各出銑口における流速の１／２乗を時間平均した値を用いることにより、容易かつ正確に合成溶銑流速を演算して、最適な出銑口の使用頻度分布を求めることが可能となる。
また、本発明に係る高炉出銑口の使用方法によれば、高炉の炉令に伴い炉床側壁部に損耗分布が生じた際に、損耗の大きい方向に位置する出銑口の使用頻度をさらに減少するように調整することにより、より的確に最大損耗部位の損耗を緩和して、さらに高炉の寿命を延長することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉の各出銑口における溶銑流速分布を示す説明図。
【図２】各出銑口における時間平均流速に基づいて合成溶銑流速を求めた場合の模式図。
【図３】図２に示す例に対して、本発明に係る高炉出銑口の使用方法を適用した後の合成溶銑流速を示す模式図。
【図４】各出銑口における流速の１／２乗を時間平均して合成溶銑流速を求めた場合の模式図。
【図５】図４に示す例に対して、本発明に係る高炉出銑口の使用方法を適用した後の合成溶銑流速を示す模式図。
【図６】従来の高炉における出銑口の位置を示す模式図。
【符号の説明】
１ＴＨ　第１出銑口
２ＴＨ　第２出銑口
３ＴＨ　第３出銑口
４ＴＨ　第４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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