(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉内底部にコークスを填充し、前記炉内底部に填充されたコークス層（いわゆる敷きコークス）の上に枕木を填充する高炉の火入れ準備として行う羽口保護方法において、
前記炉内底部に填充されたコークス層の上に枕木を填充し、羽口の周方向を囲むように木製保護具を設置するに際し、前記炉内底部に填充されたコークス層の沈下量を推定し、前記羽口の上端部と前記木製保護具の羽口上方に位置する部材との間隔が前記沈下量の推定値を超えることを特徴とする高炉の枕木填充時における羽口保護方法。
【請求項２】
高炉の炉内底部にコークスを填充し、前記炉内底部に填充されたコークス層（いわゆる敷きコークス）の上に枕木を填充する高炉の火入れ準備として行う羽口保護方法において、
前記炉内底部に填充されたコークス層の上に枕木を填充し、前記枕木の上面に台座を設置し、木製防護材を羽口の前方に、前記台座を支点とし羽口上方の高炉内壁に立て掛けて設置するに際し、前記炉内底部に填充されたコークス層の沈下量を推定し、前記台座の高さが前記沈下量の推定値を超えることを特徴とする高炉の枕木填充時における羽口保護方法。
【請求項３】
請求項１および２に記載の羽口保護方法を羽口ごとに組み合わせることを特徴とする高炉の枕木填充時における羽口保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新設または改修した高炉の火入れ準備に際して行う枕木填充時の羽口保護方法に関し、さらに詳しくは、高炉の炉内底部に填充するコークス層の沈下に起因する羽口の破損および傾きを確実に防止できる高炉の枕木填充時における羽口保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に高炉は、炉頂の装入装置から鉄源である鉱石と還元材であるコークス（以下、総称して「原料」という）を交互に積み重ねた層状で装入し、炉下部の炉壁部に配置される羽口から加熱した空気を送風することにより操業を開始し、連続操業を行う。高炉においては、炉頂から装入された装入物は炉内を降下する過程で、羽口前のコークスを燃焼消費させることによって生じたＣＯガスを主体とする高温の炉内ガスにより、加熱および還元され、鉱石が溶融して銑鉄となり炉下部の出銑口より炉外に排出される。
【０００３】
実際の高炉操業では、さまざまな技術改善がなされ、種々の操業形態がとられているが、上述の通り、炉頂からの原料装入と羽口からの送風とにより連続的に操業を行う方法が基本である。
【０００４】
新設した高炉または改修した高炉は、耐火物の乾燥を行った後に、火入れ操業の準備のため、炉底から羽口レベル直下（以下、「炉床部」という）まで枕木が填充され、更にその上に原料が填充される。填充される原料は、さらに二層に分けられ、下部にはコークスが填充され、上部にはコークスと鉱石とが交互に填充される。原料の填充が完了した後に、羽口から加熱した空気の送風を開始すること（以下、「火入れ」という）により操業が開始され、これ以降は原料の装入および出銑を行いながら連続操業が継続される。
【０００５】
高炉の操業成績は、１基１日当りの生産量、すなわち設備の生産性と、銑鉄１ｔ当たりの燃料消費量が重要な指標として評価されるが、１日当りの出銑量などの各種操業指標は、火入れからしばらくの期間は漸次上昇させながら平常操業へ移行する。
【０００６】
火入れから平常操業まで（以下、「立上げ」という）はなるべく短期間であることが望ましいが、立上げに要する期間を短くするには、設備と操業の両面から考慮すべき事項が数多く存在する。例えば、火入れ前に填充する下部と上部の原料の量比率や、上部の原料であるコークスと鉱石の配合比率およびそれらの総装入量は、立上げ期間中に平常操業へ円滑に移行できるように、適切に設計する必要がある。
【０００７】
火入れ準備のために炉床部に枕木を填充する目的は、炉床部の早期昇温を促すために当該部位でのガス流れを良好にすることである。また、炉床部に熱容量の大きい低温のコークスが存在した場合には、立上げ操業時に溶融滴下した銑滓が凝固し、その部分でのガス流れや溶融物の滴下が円滑に行われないおそれがあり、これを防止することも炉床部に枕木を填充する目的の一つである。
【０００８】
このように、枕木填充は火入れ準備に欠くことのできない工程であるが、高炉内という限られた空間内での作業であるため、運搬機械の使用が困難なことや、作業員の増員が制限されるといった制約を受けることから、立上げに要する期間の短縮を阻害する要因となっていた。
【０００９】
このため、従来から種々の枕木填充に関する技術が提案されており、例えば、特許文献１には、枕木填充を実施する場合に、高炉炉頂部から垂下されるワイヤーロープの下端に電動ホイストを取り付け、枕木の移動を容易に実施できる枕木の填充方法が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、高炉改修末期に炉内に仮設されている各固定デッキや、炉内昇降用ゴンドラ等の全ての仮設設備を炉内底部に下ろし、熱風の通りが全般に行き渡るように間隔をおいて並べ、その上に枕木の填充を行う高炉の改修工期の短縮方法が開示されている。
【００１１】
最近では、上記特許文献２に開示されるように、新設または改修工事のため炉内の仮設設備を炉外へ搬出する工程を省き、これら仮設設備を炉内底部に下ろして整然と並べる改修工法が一般的になっている。
【００１２】
図１は、従来の火入れ準備で行う枕木および原料の填充方法の概要を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は高炉の高さ方向の断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ部の拡大図である。図１（ａ）に示すように、仮設設備などの炉内残留物（図示せず）の空隙中にコークス１を敷き詰めて一定の高さを確保する。このように、高炉の炉内底部に填充されるコークス層を敷きコークス１と称する。
【００１３】
敷きコークス１の上に枕木２を羽口レベル直下まで填充する。枕木の填充が完了した後に、図１（ｂ）に示すように、木製防護材６として松丸太および枕木などを羽口５上方の高炉内壁に立て掛けるように設置することにより、羽口５の前方のガス流れを良好にしてコークスの燃焼を促進させるための空間７を確保する。
【００１４】
さらに、木製防護材６は、枕木２上に填充されるコークス３や、コークス３上に填充される鉱石とコークス４による荷重が、羽口５に直接作用することを防ぐことにより、羽口５の破損および傾きの発生を防止する役割を果たす。
【００１５】
このように、高炉の操業では、火入れ準備に際し仮設設備などの炉内残留物の空隙中にコークスを敷き詰めて一定の高さを確保した後に、その敷きコークスの上に枕木を填充する方法が主流になっている。
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−０４９２０９号公報
【特許文献２】特開昭５８−０５８２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
近年、高炉の炉底構造として湯溜まり深さを深くし、炉床部で溶融した銑鉄が存在する領域を拡大する傾向にあること、また炉内昇降用のゴンドラなどの仮設設備を放置することなどが相まって、枕木の下に敷くコークスの層高も１ｍを超えるようになる。
【００１８】
敷きコークスの上には、枕木、さらには填充原料を順次装入していくが、これらの上載荷重により敷きコークスが圧縮されることによって沈下が生じる。このため、従来から行われている羽口の前方に松丸太や枕木等の木製防護材を立て掛ける羽口保護方法では、敷きコークスの沈下にともなって前記木製防護材が沈下し、羽口と接触する事態が発生する。また、敷きコークスの沈下にともなう前記木製防護材の沈下は、立て掛けたままの状態で垂直に沈下するとは限らず、木製防護材自体が崩れる恐れもある。このような事態が生じると原料による荷重が羽口に直接作用することになり、立上げの際に羽口の破損や傾きといった重大な被害を引き起こす要因となる。
【００１９】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、新設または改修した高炉の火入れ準備に際して、敷きコークスの沈下による羽口の破損および傾きを確実に防止することができる羽口保護方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
高炉の火入れ準備に際し、上記の課題を解決するためには、羽口と立て掛けた木製防護材とが接触することを確実に防止する対策が必要となる。
【００２１】
まず、本発明者らは、敷きコークス自体の沈下を防止するという観点に立って、検討を行った。粒状物を敷き均す場合には、上載荷重による圧縮効果で沈下が生じることは避けることのできない現象であり、填充する際に敷きコークスの転圧を十分に行うことにより沈下をある程度は抑制できる。しかし、この転圧に時間を費やした場合には、立上げに要する期間を短縮するという目標を達成することができなくなる。
【００２２】
そこで、本発明者らは、敷きコークスの沈下を防止することにとらわれず、沈下量を推定し、予め羽口と防護材との間に所定の間隔を設けることが、羽口の破損や傾きを確実に防止する対策として有効であることを知見した。
【００２３】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、下記（１）〜（３）の羽口保護方法を要旨としている。
【００２４】
（１）高炉の炉内底部にコークスを填充し、前記炉内底部に填充されたコークス層（いわゆる敷きコークス）の上に枕木を填充する高炉の火入れ準備として行う羽口保護方法において、前記炉内底部に填充されたコークス層の上に枕木を填充し、羽口の周方向を囲むように木製保護具を設置するに際し、前記炉内底部に填充されたコークス層の沈下量を推定し、前記羽口の上端部と前記木製保護具の羽口上方に位置する部材との間隔が前記沈下量の推定値を超えることを特徴とする高炉の枕木填充時における羽口保護方法（以下、「第１の方法」と称する）。
【００２５】
（２）高炉の炉内底部にコークスを填充し、前記炉内底部に填充されたコークス層（いわゆる敷きコークス）の上に枕木を填充する高炉の火入れ準備として行う羽口保護方法において、前記炉内底部に填充されたコークス層の上に枕木を填充し、前記枕木の上面に台座を設置し、木製防護材を羽口の前方に、前記台座を支点とし羽口上方の高炉内壁に立て掛けて設置するに際し、前記炉内底部に填充されたコークス層の沈下量を推定し、前記台座の高さが前記沈下量の推定値を超えることを特徴とする高炉の枕木填充時における羽口保護方法（以下、「第２の方法」と称する）。
【００２６】
（３）上記の第１の方法および第２の方法を羽口ごとに組み合わせれば、羽口の破損や傾きをより確実に防止できるため望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の第１の方法によれば、羽口の周方向を囲むように木製保護具を設置するに際し、羽口の上端部と前記木製保護具の羽口上方に位置する部材との間隔が敷きコークスの沈下量の推定値を超えることにより、敷きコークスの沈下が生じた場合でも、羽口と前記木製保護具との接触を回避できる。このような構成とすることにより、羽口保護の目的で羽口前方に立て掛けられる木製防護材が敷きコークスの沈下にともなって崩れる場合にも、前記木製保護具が羽口を保護し、原料による荷重が羽口に直接作用することを防ぎ、羽口の破損および傾きを確実に防止することができる。
【００２８】
また、本発明の第２の方法によれば、羽口の前方に立て掛けるように木製防護材を設置する際に、前記木製防護材の台座の高さが敷きコークスの沈下量の推定値を超えることにより、敷きコークスが沈下した場合でも、羽口と前記木製防護材との接触を回避できる。これにより、原料の荷重が羽口に直接作用することを防止できる。
【００２９】
さらに、本発明の第１の方法と第２の方法とを組み合わせることによって、羽口の破損および傾きをより確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の高炉の枕木填充時における羽口保護方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図２は、本発明の羽口保護方法の概要を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は高炉の高さ方向の断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ部の拡大図である。図２（ａ）に示すように、仮設設備などの炉内残留物（図示せず）の空隙中にコークス１を敷き詰めて一定の高さを確保した後に、敷きコークス１の上に枕木２を羽口レベル直下まで填充する。
【００３２】
枕木の填充が完了した後に、図２（ｂ）に示すように、羽口５の周方向を囲むように木製保護具８を設置し、さらに木製防護材６を羽口５の前方に、台座９を支点とし羽口５上方の高炉内壁に立て掛けて設置し、羽口５の前方にガス流れを良好にしてコークスの燃焼が促進するように空間７を確保する。
【００３３】
木製保護具８等の設置が完了したのち、枕木２の上にコークス３を填充し、さらにコークス３の上に鉱石とコークス４を互層状に填充する。このような手順により、本発明の高炉の枕木填充における羽口保護方法は実施される。
【００３４】
本発明の実施に際して、まず、敷きコークスの沈下量を推定することが必要となる。
【００３５】
図３は、敷きコークスに作用する上載荷重と敷きコークスの圧縮率との関係を示した図である。図３は、本発明者らが蓄積した填充実績のデータから求められたものであり、上載荷重（ｔ／ｍ2）とコークス圧縮率（％）とは、正の相関関係を示していることが分かる。したがって、填充計画によって枕木および填充原料の重量、すなわち、敷きコークスに作用する上載荷重を決定すれば、上記の相関関係より、コークス圧縮率を推算できることから、敷きコークスの沈下量を推定することが可能となる。
【００３６】
次に、本発明の内容を、第１の方法および第２の方法に区分して説明する。
【００３７】
図４は、本発明の第１の方法に用いる木製保護具の一例を模式的に示す図である。本発明の第１の方法で使用する木製保護具は、羽口の周方向を囲むことができれば、その形状を特に規定しない。しかし、その用途および立上げに要する期間の短縮を図るには、簡単かつ安定な構造が要求されるため、図４に示すような、矩形の枠組み構造が望ましい。このような構造とすれば、所定の寸法に切断した木材を、連結具１２を用いて組み立てることによって、短時間で目的に適う保護具が得られる。また、材質に関しても特に規定はないが、経済性および利便性を考慮すれば枕木が最適である。
【００３８】
図５は、本発明の第１の方法に用いる木製保護具の設置例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は敷きコークス沈下前の状態を示す図であり、同図（ｂ）は敷きコークス沈下後の状態を示す図である。図５（ａ）に示すように、枕木を用いた枠組み構造の木製保護具８を、羽口５を囲むように組み上げる際には、羽口５の上端部と木製保護具８の羽口上方に位置する部材８ａとの間隔１０が、前記図３から推定される敷きコークスの沈下量を超える必要がある。
【００３９】
上記のように木製保護具８を設置することにより、敷きコークスの沈下にともない木製保護具８が当初設置した高さより下がった場合でも、羽口５と木製保護具８との接触を回避できる。これにより、図５（ｂ）に示すように、木製防護材６が崩れた場合にも、木製保護具８が木製防護材６を受け止めて羽口５を保護することから、羽口５に原料の荷重が直接作用することがなく、羽口５の破損および傾きを確実に防止できる。
【００４０】
図６は、本発明の第２の方法に用いる木製防護材および台座の設置例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は敷きコークス沈下前の状態を示す図であり、同図（ｂ）は敷きコークス沈下後の状態を示す図である。木製防護材６には従来から用いられている、松丸太や枕木が適用できる。また、台座９には板材等が適用できるが、経済性および利便性を考慮すれば枕木が最適である。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、羽口５の前方に木製防護材６を羽口上方の高炉内壁に立て掛けるように設置する際に、台座９の高さが、前記図３から推定される敷きコークスの沈下量を超える必要がある。このように設置することによって、敷きコークスの沈下にともない台座９が沈下し、木製防護材６が立て掛けたままの状態で垂直に沈下した場合であっても、羽口５と木製防護材６が接触することがないことから、羽口５に原料の荷重が直接作用することがなく、羽口５の破損や傾きを確実に防止できる（図６（ｂ）参照）。
【００４２】
上述のとおり、本発明の第１の方法または第２の方法を実施することによって、敷きコークスの沈下に起因する羽口の破損や傾きを防止することが可能となるが、本発明の方法では、さらに第１の方法および第２の方法を羽口ごとに組み合わせることにより、その効果はより確実となる。
【実施例】
【００４３】
本発明の効果を確認するため、下記の試験を行い、その結果を評価した。
【００４４】
試験は、炉内容積が５３７０ｍ3、羽口本数が４０本の高炉を用いて行った。仮設設備などの炉内残留物の空隙を埋めるために、炉底部の敷きコークスを炉底から高さ１８００ｍｍまで敷き、敷きコークスの上に枕木を羽口レベル直下まで填充した。
【００４５】
炉内填充用の枕木と、火入れ前に填充される原料の設計重量との合計から敷きコークスの圧縮率は最大で３８％と推算した。したがって、敷きコークスの沈下量の推定値Δｓは、Δｓ＝１８００（ｍｍ）×０．３８（％）≒６８５ｍｍとなる。
【００４６】
本試験における羽口の保護方法としては、本発明の第１の方法と第２の方法を羽口ごとに組み合わせて用いた。
【００４７】
図７は、第１および第２の方法を組み合わせた実施状況を模式的に示す図である。羽口５の木製保護具８は、前記図４に示すように、枕木を用いた矩形の枠組み構造とし、羽口の周方向を囲んだ。図７に示すように、沈下量の推定値Δｓ≒６８５ｍｍを考慮して、羽口５の上端部と木製保護材８の羽口上方に位置する部材８ａとの間隔１０が７００ｍｍとなるように設置した。また、羽口５の保護のために羽口の前に立て掛けた木製保護材６（松丸太や枕木）の台座９の高さ１１は７００ｍｍに設定した。
【００４８】
引き続き、コークス３の填充を行い、鉱石とコークス（図示せず）を層状に填充し、火入れ準備が完了した後、高炉の火入れを実施した。
【００４９】
この結果、敷きコークスの層高が１８００ｍｍという非常に厳しい条件においても、本発明の羽口保護方法を実施したことにより、敷きコークスの沈下による羽口の破損および傾きを発生させることなく、安定した立上げ操業を実行できた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の第１の方法によれば、羽口の周方向を囲むように木製保護具を設置するに際し、羽口の上端部と前記木製保護具の羽口上方に位置する部材との間隔が敷きコークスの沈下量の推定値を超えることにより、敷きコークスの沈下が生じた場合でも、羽口と前記木製保護具との接触を回避できる。このような構成とすることにより、羽口保護の目的で羽口前方に立て掛けられる木製防護材が敷きコークスの沈下にともなって崩れる場合にも、前記木製保護具が羽口を保護し、原料による荷重が羽口に直接作用することを防ぎ、羽口の破損および傾きを確実に防止することができる。
【００５１】
また、本発明の第２の方法によれば、羽口の前方に立て掛けるように木製防護材を設置する際に、前記木製防護材の台座の高さが敷きコークスの沈下量の推定値を超えることにより、敷きコークスが沈下した場合でも、羽口と前記木製防護材との接触を回避できる。これにより、原料の荷重が羽口に直接作用することを防止できる。
【００５２】
さらに、本発明の第１の方法と第２の方法とを組み合わせることによって、羽口の破損および傾きをより確実に防止できる。
【００５３】
このように、本発明の羽口保護方法は敷きコークスの沈下による羽口の破損および傾きを防止し、立上げ操業の安定化に寄与する羽口保護方法として、高炉の操業に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の火入れ準備で行う枕木および原料の填充方法の概要を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は高炉の高さ方向の断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図２】本発明の羽口保護方法の概要を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は高炉の高さ方向の断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図３】敷きコークスに作用する上載荷重と敷きコークスの圧縮率との関係を示した図である。
【図４】本発明の第１の方法に用いる木製保護具の一例を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第１の方法に用いる木製保護具の設置例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は敷きコークス沈下前の状態を示す図であり、同図（ｂ）は敷きコークス沈下後の状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の方法に用いる木製防護材および台座の設置例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は敷きコークス沈下前の状態を示す図であり、同図（ｂ）は敷きコークス沈下後の状態を示す図である。
【図７】第１および第２の方法を組み合わせた実施状況を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１．敷きコークス
２．枕木
３．コークス
４．鉱石とコークスの層
５．羽口
６．木製防護材
７．空間
８．木製保護材
８ａ．木製保護材の羽口上方に位置する部材
９．台座
１０．羽口の上端部と木製保護材の羽口上方に位置する部材との間隔
１１．台座の高さ
１２．連結具
【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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