JP4038153B2

JP4038153B2 - 高炉炉底の冷却方法

Info

Publication number: JP4038153B2
Application number: JP2003160347A
Authority: JP
Inventors: 基樹本田; 顕高橋; 拓史川村; 守北
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP2004360016A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉炉底に埋設された冷却管に冷却水を供給して該高炉炉底を冷却する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉の炉底に内張りされた炉底れんがを保護するために、その側壁や底盤の下部に配置された冷却管によって炉底の冷却がなされている。
しかし、この冷却管による抜熱が過剰になる部分が生じると、溶銑滓の高融点成分が析出し、炉底れんがの稼働表面に付着物が多量に付着して炉底が***し、炉底における溶銑の流れが変化して環状流が発生することによって、炉床壁の特定方向が侵食されて炉底れんがの異常溶損の原因となることがある。
【０００３】
従って、このような付着物の付着量を調整して、高炉炉底の局部的な熱負荷の変動に応じて適正な冷却条件の下で冷却を行うことが必要となる。
特に、高炉炉底中央部の付着物の層厚が厚くなると、炉底の中央部から炉壁の出銑口方向への溶銑の流れが悪くなることから、炉底の中央部は緩やかに冷却し、炉底の周辺部は強冷却することによって炉寿命を長くする冷却パターンが好ましい。
高炉炉底の冷却方法に関しては、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特開平２−１０４６０３号公報には、高炉の炉底部の冷却法において、円形である前記炉底部の冷却範囲を中心部分と周辺部分に分け、炉底れんがに埋設された温度センサの指示により、それぞれ独立に冷却水の流量を調節する高炉の炉底冷却方法が記載されている。
しかし、前記特開平２−１０４６０３号公報に示される方法では、高炉炉底に配置する冷却管のピッチは一定であるうえ、中心部分の冷却管が１系統だけなので、冷却水の流量調整だけで炉底温度の制御を行う必要があり、高炉の操業状況に合わせた炉底の温度コントロールは不十分だった。
【０００４】
また、特開平１０-８１１４号公報には、冷却管を３重管構造にし、該冷却管内にシール部を設けることによって、冷却管内を冷却領域と非冷却領域とに分割することによって、高炉炉底れんがの冷却必要部位を効率的に冷却できる高炉炉底の冷却装置が開示されている。
しかし、冷却管を３重管構造にするためには、パイプを切断・溶接する複雑な加工が必要となるうえ、シール部から冷却水が漏れる可能性があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−１０４６０３号公報
【特許文献２】
特開平１０-８１１４号公報
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、高炉炉底における溶銑の流れを円滑にするとともに、れんがの異常損耗を防止して炉寿命を長くできる高炉炉底の冷却方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、その手段とするところは下記の通りである。
（１）高炉炉底の中央部及び周辺部に冷却配管を別々に、かつ、両者の冷却能が影響を受けない様に設置し、該冷却配管に冷却水を供給して、前記中央部を緩冷却し、周辺部を強冷却する方法において、前記中央部に設置した冷却管を、大流量用と小流量用の２系統にすると共に、該大流量用と小流量用の冷却管を交互に配置し、前記小流量用の冷却水をＯＮ、ＯＦＦ制御することにより、冷却水が流れる冷却配管のピッチを調整することを特徴とする高炉炉底の冷却方法。
（２）前記大流量用の冷却水の流量を調整することを特徴とする（１）に記載の高炉炉底の冷却方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１乃至図４を用いて詳細に説明する。
図４は、本発明が対象とする高炉炉底の断面図である。
図４において、高炉炉底１０は、高炉の外殻を構成する鉄皮１１ａと、鉄皮１１ａの内部に内張りされた炉底れんが１１と、炉底れんが１１を支持する底盤１２と、底盤１２と基盤１３との間に配置される冷却管１４と、底盤１２を支えて冷却管１４の挿入間隙を形成する図示しないビームとを有している。なお、１５はれんがに付着して溶銑の流れを阻害する付着物を示す。
【０００８】
図１は、本発明の高炉炉底の冷却方法における実施形態を例示する図である。図１の上側の図は、高炉炉底の平面図であり、下側の図は冷却管の配置を示すＡ-Ａ´断面図である。
図１において、１は高炉炉底の中央部aおよび周辺部bを冷却する大流量の冷却管、２は高炉炉底の中央部aを冷却する小流量の冷却管、３および４は高炉炉底の周辺部bを冷却する冷却管、５は出銑口、６は炉底温度計を示す。
【０００９】
本実施形態における高炉の出銑口５は、高炉の中心から５方向に設けられており、例えば、対角線上の位置にある出銑口５を同時に使用する。
この出銑口５の周辺が最も溶銑滓の流速が速くなる領域であり、レンガの損耗が激しいので出銑口５の周囲に相当する高炉の周辺部を強冷却する必要がある。
一方、炉底の中央部は、周辺部に比べて溶銑滓の流速が遅く、この中央部を強冷却して温度が低下すると溶銑滓が析出して、レンガやスケールと混合物を形成し、レンガの表面に付着して溶銑溶銑滓が出銑口５に流れる流路を狭くしてしまうため、溶銑が出銑口５の方向に円滑に流れにくくなる。
そこで、高炉炉底の中央部は緩やかに冷却し周辺部は強冷却を行う、云わばドーナツ冷却を行う必要がある。
【００１０】
本発明においては、このドーナツ冷却を行う簡便かつ効果的な方法として、高炉炉底の中央部に設置した冷却管内を流れる冷却水をＯＮ、ＯＦＦ制御することにより、高炉炉底の中央部における冷却管のピッチ（間隔）を調整して、周辺部のピッチ（間隔）より大きくすることにより、中央部を緩やかに冷却する従来に比べて簡便かつ効果的な方法を実現した。
【００１１】
また、高炉炉底の中央部に設置した冷却管内を流れる冷却水のＯＮ、ＯＦＦ制御は、図１に示すように炉底の中央部の周辺に設置されている炉底温度計６の測定値に基づいてＯＮ、ＯＦＦ動作を決定することによって、実際の炉底温度に基づいた正確な流量制御、引いては、炉底温度制御ができる。
また、冷却管と平行に設けた２個の炉底温度計６の測定値に差が有る場合には、管理範囲に対し、偏差量が大きい温度計の指示値に基づいてピッチ調整または水量調整などの調整アクションを実施することが好ましい。
なお、本実施形態においては、高炉炉底の周辺部を冷却する冷却管３，４のピッチ（間隔）は２６０ｍｍとし、高炉炉底の中央部を冷却する冷却管１，２のピッチ（間隔）を５２０ｍｍとしている。
【００１２】
さらに、中央部に配置する冷却管は流通する水量が異なる冷却配管を交互に設置することが好ましい。そして、水量多い方（大流量）の冷却管１と水量少ない方（小流量）の冷却管２の２つの系統に分割し、それぞれの系統ごとに独立して流量調整を行うことにより、高炉炉底の局部的な熱負荷の変動に応じて適正な冷却条件の下で冷却を行うことによって、炉底の過剰***や異常損耗を防止することができる。
ここに、大流量とは、小流量の２倍〜４倍の流量をいい、例えば、大流量用配管径を８０Ａ、小流量用配管径を３２Ａとすることが好ましい。
このように、大流量と小流量の冷却管を設けるのは、大流量用の配管(例えば80A)を小流量(例えば30A)と同じピッチで設置しても、底盤のmax温度が低下しないからであり、従って、コストミニマムで大流量の配管(例えば80A)を設置した場合と同じ効果である小配管(例えば30A)との組み合わせとすることが好ましい。
【００１３】
例えば、図３に中間配管なしの場合、および、中間配管を８０Ａ〜３０Ａに変化させた場合について、炉底温度の変化を示す。
図３に示すように中間配管を設けることにより炉底温度の偏差は著しく小さくなるが、中間配管のサイズは炉底温度にあまり影響がないことがわかる。
また、表１に示すように、レンガの温度に応じて、小配管の冷却水をＯＮ、ＯＦＦ制御し、大配管の冷却水を流量調整することが好ましい。
大流量をＯＮ、ＯＦＦ制御（通水/停水）すると、貫流熱量の変化幅が大きすぎることで貫流熱量の通常の必要調整量に対しオーバーアクションとなってしまう。従って、通常の調整必要量(縦積み温度において20〜30℃程度)に応じたアクション小流量のＯＮ、ＯＦＦ制御にて行うことが好ましく、それを超えた大幅な調整必要量に応じたアクションは、大流量の流量調整にて行うことが好ましい。
【表１】

【００１４】
また、大流量をＯＮ、ＯＦＦ制御した場合、貫流熱量の変化量が大きすぎて、底盤の温度変化によって底盤に熱歪みを生じ、底盤とスタンプ間に隙間が発生する恐れがある。隙間が発生すると、そこで断熱状態になり冷却に影響を及ぼすことも考えられる。
本発明においては、炉底の中央部の冷却管をＯＮ（流通）、ＯＦＦ（停止）制御するため、周辺部はこのＯＮ、ＯＦＦ制御の影響をできる限り受けないようにすることが好ましい。
そのため、図２に示すように、炉底の中央部の冷却管が、炉底の周辺部を通過する箇所の周囲に、例えば、λ＝１５Ｗ／ｍ・Ｋ程度の低熱伝導率のスタンプ材を配置することによって、炉底の中央部の冷却管をＯＮ（流通）、ＯＦＦ（停止）制御しても、その影響が周辺部に伝わらないようにすることが好ましい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、高炉炉底に埋設された冷却管に冷却水を供給して該高炉炉底を冷却する方法において、高炉炉底の中央部における冷却冷却管のピッチを周辺部より大きくし、中央部の冷却冷却管を大流量と小流量の２系統に分割することによって、高炉炉底の中央部を周辺部に比べて緩やかに冷却して高炉炉底における溶銑の流れを円滑にするとともに、炉底の周辺部を強冷却し、れんがの異常損耗を防止して炉寿命を長くできる高炉炉底の冷却方法を提供することができ、下記のような産業上有用な著しい効果を奏する。
１）ドーナツ冷却を簡便かつ効果的に行えるので、炉底の過剰***を防止でき、高炉の安定操業を実現することにより燃料原単位を約２ｋｇ/ｔ-ｐ低減することができる。
２）周辺部の冷却管を複数のゾーンに分割して選択的に強冷却できるので、炉床壁の異常損耗を防止でき、高炉寿命を１〜２年延長することができる。
３）従来に比べて簡便な方法なので高炉改修工期を約１日短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高炉炉底の冷却方法における実施形態を示す図である。
【図２】本発明の高炉炉底の部分拡大図である。
【図３】本発明の大配管と中間配管を設置した場合の炉盤温度の変化を示す図である。
【図４】本発明が対象とする高炉炉底の構造を示す図である。
【符号の説明】
１・・・高炉炉底中央部の冷却管（大流量）、
２・・・高炉炉底中央部の冷却管（小流量）、
３、４・・・高炉炉底円周部の冷却管、５・・・出銑口、
６・・・炉底温度計、１０・・・高炉炉底、１１・・・炉底れんが、
１１ａ・・・鉄皮、１２・・・底盤、１３・・・基盤、
１４・・・冷却管、１５・・・付着物、１９・・・シール部、
２０・・・冷却領域、２１・・・非冷却領域

Claims

高炉炉底の中央部及び周辺部に冷却配管を別々に、かつ、両者の冷却能が影響を受けない様に設置し、該冷却配管に冷却水を供給して、前記中央部を緩冷却し、周辺部を強冷却する方法において、
前記中央部に設置した冷却管を、大流量用と小流量用の２系統にすると共に、
該大流量用と小流量用の冷却管を交互に配置し、前記小流量用の冷却水をＯＮ、ＯＦＦ制御することにより、冷却水が流れる冷却配管のピッチを調整することを特徴とする高炉炉底の冷却方法。
前記大流量用の冷却水の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の高炉炉底の冷却方法。