(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉炉体側壁にステーブクーラーを張設して炉体を形成する高炉の炉壁構造において、前記炉壁の内周面円周上に所定の間隔をあけて複数の鋳鉄製のリブを配設し、該リブの長手方向を炉高方向に向け、該リブに炉内圧力を検知する圧力計および前記鋳鉄製リブの温度を検知する温度計を埋設し、前記炉壁に配設する鋳鉄製のリブ間に張設したステーブクーラーが銅または銅合金製のステーブクーラーであることを特徴とする高炉炉壁構造。
【請求項２】
高炉炉体側壁にステーブクーラーを張設して炉体を形成する高炉の炉壁構造において、前記炉壁の内周面に所定の間隔で鋳鉄製のリブを複数段配設し、該鋳鉄製リブの長手方向を炉高方向に向け、該リブに炉内圧力を検知する圧力計および前記鋳鉄製リブの温度を検知する温度計を埋設し、前記炉壁に配設する鋳鉄製のリブ間に張設したステーブクーラーが銅または銅合金製のステーブクーラーであることを特徴とする高炉炉壁構造。
【請求項３】
前記鋳鉄製リブに、該リブを冷却する冷却管を埋設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉炉壁構造。
【請求項４】
前記鋳鉄製リブの炉内側表面に耐磨耗性材料を鋳込んだことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高炉炉壁構造。
【請求項５】
前記鋳鉄製リブは前記ステーブクーラーの炉内側表面よりもさらに張り出して炉内側に露出していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高炉炉壁構造。
【請求項６】
一つの鋳鉄製リブに長さの異なる複数の温度計を埋設することを特徴とする請求項５に記載の高炉炉壁構造。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の高炉炉壁構造を有する高炉の操業方法であって、前記内周面に配設した鋳鉄製のリブ内に埋設した圧力計及び温度計の検知結果により炉内状況を推定することを特徴とする高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉炉体の側壁、特に高熱負荷部の炉壁構造及び高炉の操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉炉壁においては、鉄皮の内側に内部冷却機構を備えたステーブクーラーを張設して炉壁が構成されている。ステーブクーラーとしては鋳物製のものが採用されており、一般的にステーブクーラーは冷却媒体を循環させる冷却管を内部に配置した鋳鉄製であり、ステーブクーラーの炉内側表面には定型煉瓦が間隔をおいて複数段埋め込まれている。
【０００３】
また、特開平１１−２９３３１２号公報に開示されているように、ステーブクーラーの冷却能力を向上させるため、鋳鉄に替わって銅や銅合金を用いたステーブクーラーも採用されている。従来、これらのステーブクーラーは、高炉本体シャフト部の中上部や羽口部のような比較的負荷の低い低熱負荷部１１には鋳鉄製のステーブクーラーが採用され、高炉の炉腹部のような高熱負荷部１０には銅や銅合金製のステーブクーラーが採用され、ステーブクーラーの冷却能力に応じた使い方が行われている。
【０００４】
高炉炉内の炉況を監視する方法として、特開平１０−６０５１０号公報が開示されている。この方法は、シャフト部に複数の圧力センサーを配設して、この圧力センサーで検知した圧力を時間周波数解析し、特定の周波数付近を監視して異常炉況を事前に予知する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
低熱負荷部に採用される鋳鉄製のステーブクーラーは、銅及び銅合金製ステーブクーラーに比べて冷却能力が低いため、その炉内に面した部分は比較的高温の状態を保っている。このため、ステーブクーラー表面への付着物の付着は少なく、炉況の変化を察知しやすい状態にある。
【０００６】
高熱負荷部に採用される銅及び銅合金製のステーブクーラーの表面には炉内の溶融物の凝着や鉄鉱石粉からなる付着物が付着し、この付着物が成長してステーブクーラー本体を熱衝撃や磨耗から守るセルフライニング現象が生じる。このセルフライニングによりステーブクーラーの寿命は結果的に延長される。
【０００７】
また、高熱負荷部に採用されている銅及び銅合金製のステーブクーラーにおいては、冷却能力が高いことから、ステーブクーラーの温度は通常７０℃程度であり、温度変動も少ないという特徴がある。従って、この銅及び銅合金製ステーブクーラーを用いて炉体部の炉内状況を判断しようとしても、温度変動が非常に小さいため、この温度変動を基に炉内の熱負荷状況を推定することができなかった。このため、炉内の状況変化を察知することが遅れ、炉況不調に陥ったり、それを避けるためややもすると高燃料比操業となる傾向があった。
【０００８】
本発明は、銅及び銅合金製のステーブクーラーを使用した個所においても、炉内の変動をいち早く推定することができる高炉炉壁構造及び高炉の操業方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）高炉炉体側壁にステーブクーラーを張設して炉体を形成する高炉の炉壁構造において、前記炉壁の内周面円周上に所定の間隔をあけて複数の鋳鉄製リブ１を配設し、該リブ１の長手方向を炉高方向に向け、該リブ１に炉内圧力を検知する圧力計６および前記鋳鉄製リブの温度を検知する温度計５を埋設し、前記炉壁に配設する鋳鉄製のリブ間に張設したステーブクーラーが銅または銅合金製のステーブクーラー２であることを特徴とする高炉炉壁構造。
（２）高炉炉体側壁にステーブクーラーを張設して炉体を形成する高炉の炉壁構造において、前記炉壁の内周面に所定の間隔で鋳鉄製リブ１を複数段配設し、該鋳鉄製リブ１の長手方向を炉高方向に向け、該リブ１に炉内圧力を検知する圧力計６および前記鋳鉄製リブの温度を検知する温度計５を埋設し、前記炉壁に配設する鋳鉄製のリブ間に張設したステーブクーラーが銅または銅合金製のステーブクーラー２であることを特徴とする高炉炉壁構造。
（３）前記鋳鉄製リブに、該リブを冷却する冷却管７を埋設したことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の高炉炉壁構造。
（４）前記鋳鉄製リブの炉内側表面に耐磨耗性材料８を鋳込んだことを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の高炉炉壁構造。
（５）前記鋳鉄製リブは前記ステーブクーラーの炉内側表面よりもさらに張り出して炉内側に露出していることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の高炉炉壁構造。
（６）一つの鋳鉄製リブに長さの異なる複数の温度計を埋設することを特徴とする上記（５）に記載の高炉炉壁構造。
（７）上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の高炉炉壁構造を有する高炉の操業方法であって、前記内周面に配設した鋳鉄製のリブ１内に埋設した圧力計６及び温度計５の検知結果により炉内状況を推定することを特徴とする高炉の操業方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の高炉炉壁構造を示す縦断面図で図２のＥ−Ｅ矢視図、図２は図１のＡ−Ａ端面図、図３は図１の部分拡大図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図、図５は図３のＣ−Ｃ断面図、図６は図３のＤ−Ｄ断面図、図７は本発明の鋳鉄製リブ配置に関する他の実施例を示す高炉炉壁構造の縦断面図、図８は銅または銅合金製ステーブクーラーの温度と鋳鉄製リブ内の温度グラフ、図９は従来の高炉炉壁構造を示す縦端面図である。
【００１１】
図１に示す高炉炉壁構造において、高炉炉体の高熱負荷部１０に銅または銅合金製ステーブクーラーが張設され、該銅または銅合金製ステーブクーラー張設部に本発明の鋳鉄製リブ１を採用したものである。図２に高炉の鋳鉄製リブ１配設部の横断面図を示す。鋳鉄製リブ１は、本発明の上記（１）では高炉炉体の内周面円周方向に所定の間隔をあけて複数個を配設し、本発明の上記（２）では高炉炉体の内周面炉高方向に所定の間隔で複数段配設する。図１、２に示す実施の形態は、本発明の上記（１）（２）を組み合わせたものであり、鋳鉄製リブ１を円周上に等間隔で８個を配設すると同時に、上下方向に連続的に４段配設している。なお、図１に示す実施の形態では、高炉炉体の低熱負荷部１１には鋳鉄製のステーブクーラー２ａを配設している。
【００１２】
鋳鉄製リブ１は、その長手方向を炉高方向に向ける。即ち、鋳鉄製リブ１は縦リブとする。鋳鉄製リブ１は高炉内容物に直接接触し、該高炉内容物は高炉内を下降するので、縦リブとしないと高炉内容物がこの鋳鉄製リブ１に堆積してしまうからである。
【００１３】
図３には鋳鉄製リブ１の拡大構造を示す。図３において、鋳鉄製リブ１は炉高方向に複数分割して配設している。この複数に分割して縦方向に配設した各鋳鉄製リブ１にはそれぞれ炉内の圧力を検知する圧力計６を設けており、このそれぞれの圧力計６で検知する圧力の差圧（炉内差圧）を観察することにより、炉内の変動状況を推定するようにしている。高炉の操業において、炉内差圧は一定の範囲内に収まるように操業管理している。従って、炉内差圧が変動して該一定の範囲を超えた場合には、高炉の炉況に変動が生じたこととなり、即ち炉内差圧を観察することによって炉況変動を事前に予知することができる。
【００１４】
銅または銅合金製ステーブクーラーは、冷却能力が非常に高いために該ステーブクーラーの炉内側表面の温度が低く、その表面には図９に示すように付着物４が付着している。一方、本発明の鋳鉄製リブは、銅または銅合金製ステーブクーラーに比較して冷却能力が低いので、鋳鉄製リブ１の炉内側表面は炉内温度を反映して高温の状態となり、その表面には付着物が付着しにくい。このため、鋳鉄製リブ１の炉内側表面近傍の温度を測定すれば、炉内温度を検知することができる。
【００１５】
炉高方向に複数分割して配設した各鋳鉄製リブ１には、長さの異なる温度計５をそれぞれ複数配置している。一番長い温度計５ａは鋳鉄製リブ１の炉内側表面近くまで達して埋設しており、この温度計５ａによって炉内の温度状況を検知するようにしている。この温度計５ａにより、炉内の温度分布を調査し、炉内の温度状況から炉況の異常を推定するようにしている。
【００１６】
各鋳鉄製リブ１には、長さの異なる温度計５ｂ、５ｃ、５ｄを順次配設している。この温度計５ｂ、５ｃ、５ｄは、銅及び銅合金製ステーブクーラー２の炉内表面に付着する付着物４の付着厚みを推定するためのものである。
【００１７】
鋳鉄製リブ１の両側には銅または銅合金製ステーブクーラーが張設されている。鋳鉄製リブ１はこのステーブクーラーの炉内側表面よりもさらに張り出して炉内側に露出している。ステーブクーラー表面に付着した付着物の厚さが薄い場合には、高温の炉内容物の熱が鋳鉄製リブ１の側面からも供給されるので、最も長さの短い温度計５ｃの温度も高温に保たれる。ステーブクーラーに付着した付着物の厚さが厚くなると、鋳鉄製リブ１側面のうち、付着物４に覆われた部分からは熱が伝わりにくくなる。そのため、付着物厚さが厚くなるとともに、長さの短い温度計５ｄから５ｃ、５ｂの順に温度が低下する傾向が見られる。即ち、温度計５ｂ、５ｃ、５ｄの測定結果に基づいて銅または銅合金製ステーブクーラー２の表面に付着した付着物の厚さを推定することができる。
【００１８】
図４は図３に示す圧力計６を示す図で、鋳鉄製リブ１に取り付けたもので、圧力計６本体は一般的に使用される圧力計を使用している。図５は温度計５ａを鋳鉄製リブ１に取り付けた図である。また、図６に示すように鋳鉄製リブ１にはその鉄皮側に鋳鉄製リブ１を冷却する冷却管７を埋設している。
【００１９】
鋳鉄製リブ１の炉内に面する側には、図４〜図６に示すように耐磨耗性材料８を鋳込んで製造することにより、鋳鉄製リブ１の耐久性を高めることができる。耐磨耗性材料８としては、耐熱鋳鋼（ＳＣＨ２２等）等を用いることができる。
【００２０】
図７は本発明の他の実施の形態を示すもので、鋳鉄製リブ１を炉体の内周面で円周方向に所定の間隔で配置し、その上段に配置する鋳鉄製リブ１は、下段に位置する鋳鉄製リブ１よりも円周方向にずらして配置したものである。
【００２１】
図８には銅合金製ステーブクーラー２と鋳鉄製リブ１との温度の時間変化状態を示す。この図に示すように銅合金製ステーブクーラー２は冷却能力が高いため、ステーブクーラー２本体の温度分布の変動はあまりないが、鋳鉄製リブ１においては銅合金製ステーブクーラー２に比べて温度変動が大きい。この知見を見出し、鋳鉄製リブ１に圧力計および温度計を埋設して炉内の状況を推定することを見出した。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、鋳鉄製リブの表面付近は高温に維持され、銅または銅合金製ステーブクーラーの表面に成長した厚い付着物に覆われることはなく、炉内の温度変化と圧力変化を敏感に検知できるので、炉内の変動をいち早く推定することができる。また、炉況の変化を遅滞なく検知して迅速に対応することができるので、高炉の安定操業を維持でき、さらに、低燃料比を追及して溶銑の製造コストを低減できる。また、鋳鉄製リブに水冷管および表面には耐磨耗性材料を鋳込んでいるので、鋳鉄製リブの耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高炉炉壁構造を示す縦断面図で図２のＥ−Ｅ矢視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ端面図であり、鋳鉄製リブの配置を示す図である。
【図３】図１の部分拡大図であり、鋳鉄製リブを示す図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図であり、鋳鉄製リブに埋設した圧力計を示す図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ断面図であり、鋳鉄製リブに埋設した温度計を示す図である。
【図６】図３のＤ−Ｄ断面図であり、鋳鉄製リブに埋設した冷却管を示す図である。
【図７】本発明の鋳鉄製リブ配置に関する他の実施例を示す高炉炉壁構造の縦断面図である。
【図８】銅または銅合金製ステーブクーラーの温度と鋳鉄製リブ内の温度の時間変化推移を示すグラフである。
【図９】従来の高炉炉壁構造を示す縦端面図である。
【符号の説明】
１  鋳鉄製リブ
２  銅または銅合金製ステーブクーラー
２ａ  鋳鉄製ステーブクーラー
３  鉄皮
４  付着物
５  温度計
６  圧力計
７  冷却管
８  耐磨耗性材料
９  断熱材
１０  高熱負荷部
１１  低熱負荷部
【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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