JPH0625372B2 - 高炉の出銑方法および出銑装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、高炉などの精錬炉の出銑方法および装置に関
するものである。

＜従来の技術＞ 溶銑を製造する高炉などの精錬炉から溶融金属を取り出
す出銑作業においては開孔機と呼ばれる一種のドリルで
出銑孔を開孔し、閉孔時にはマッドガンと呼ばれる装置
で可塑性の耐火物（マッド）を出銑孔内に押し込み出銑
を終了する。安定した出銑作業を行うためには適当な長
さの出銑孔深度を確保する必要がある。その出銑孔深度
を確保するためには、従来、孔内に充填するボタと呼ば
れる可塑性の耐火物の量を確保するとか、開孔機による
開孔方法を工夫する等の手段によって調整し、円滑な出
銑を確保すべく努力していた。

通常、出銑回数が約10回／日であり、そのために三交代
で６名〜10名／シフトの要員が必要となる。

従来から、出銑回数を減らし炉前の要員の削減、出銑作
業に用いるマッド、金棒等の原単位を減少させる試みが
行われてきた。通常は開孔方法の改善、マッド品質の最
適化によって出銑回数の減少が図られているが、この手
段では６回／日が限界となっている。

さらに、根本的に出銑回数を減少させる試みが行われ、
特公昭58-49609号公報に出銑、開孔の負担を増やすこと
なく、かつ長時間の出銑ができる高炉の出銑作業方法が
本出願人によって提示されている。すなわち、高炉出銑
孔を開孔したのち、中心部に通孔をもつ耐火物円筒状の
着脱式のノズルを出銑孔に圧接し、出銑滓はこのノズル
を介して行い、また溶銑滓止めのための閉塞は圧接した
ノズルを出銑孔から取外し、マッドを出銑孔内に充填す
ることによって行う高炉の出銑滓作業方法である。

ここでは、出銑回数の減少による炉前作業要員の削減、
省力化が可能であると報告されているが、実施例にも示
されているように最低出銑回数は２回／日であって、本
発明の目標の１回／日にまで出銑回数は達していない。

一方、溶融金属の流出量を制御する手段として電磁ポン
プを利用した溶融金属供給装置が特開昭52−133036号公
報に報告されている。

すなわち、溶融金属を２次導体として作用させる電磁ポ
ンプの一方の開口部を容器の溶融金属排出口に連ねて取
付け、また、電磁ポンプの反応容器側に電磁ポンプを通
じて供給される単位時間当たりの溶融金属量を制限する
オリフィスを設け、要求される単位時間当たりの出湯量
が、電磁ポンプに電力を供給しない場合の出湯量に等し
くなるようにするものであって、溶融金属の排出量を容
器内の溶融金属のレベルに関わらず一定に制御すること
が期待されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ 特公昭58-49609号公報の従来法は単に出銑回数の低減を
図るものであり、出銑回数を１回／日にすることは目的
としていない。また、高炉出銑孔を開孔したのち、中心
部に通孔をもつ耐火物円筒状の着脱式のノズルを出銑孔
に圧接し、出銑滓をこのノズルの通孔を介して行うこの
従来法においては、ノズル内を溶銑滓が高速で流れるた
め耐火物の浸食が不可避である。このため、出銑の経過
とともに出銑滓速度が増加する。出銑速度を制御する手
段を持たない従来法では出銑中に出銑滓の炉内滞留量の
増減、送風圧力の変動、装入物の異常降下などの操業変
動が増加し、減風による出銑量の低下、溶銑成分の変動
を余儀なくされ、結果として実施例にも示されているよ
うに従来法で減少できる出銑回数の最低は２回／日であ
る。

本発明は、前述の現状に鑑み、高炉の出銑滓流量を出銑
孔内の耐火物の浸食に拘らず溶銑滓生成量に応じて一定
に制御することによって、出銑回数を１回／日までに減
少することを目的にし、その目的達成によって大幅な要
員の削減、とくに出銑作業の大部分を昼間に行うことが
できるため、夜間勤務する三交代要員の削減が可能にな
るような高炉の出銑方法および出銑装置を提供するため
になされたものである。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、高炉出銑孔を開孔した後、中心部に出銑滓
用の通孔をもち、出銑滓流量の制御ができる耐火物円筒
状のノズルを用い、通孔が出銑孔に連通するように圧接
して出銑滓し、ノズルの出銑滓制御装置で出銑滓流量を
調節することを特徴とする高炉の出銑方法で、かつト
ピード、滓鍋などを用いて測定された実際の出銑滓速度
と高炉操業諸元から計算される炉内での溶銑滓生成速度
とが等しくなるように電磁ポンプの出力を変更して出銑
滓量を調節する前項記載の高炉の出銑方法で、また
中心部に出銑滓用の通孔をもち、耐火物円筒状部材の一
部に電磁ポンプを具えた出銑滓流量の制御ができるノズ
ルおよび該ノズルを傾動する傾動レバーと懸垂する懸垂
アームとを具えた旋回台とからなる高炉の出銑装置であ
る。

＜作 用＞ 本発明では、高炉の出銑孔を開孔した後、中心に通孔の
ある耐火物円筒状に着脱可能なノズルをその出銑孔に取
りつけ、事前に焼成した高耐食性の耐火物円筒をノズル
として用いることによって溶銑滓による出銑孔の浸食を
最小限にすることができる。

出銑孔の最小限の浸食でも24時間の出銑を継続するため
には、その間での浸食による出銑滓速度の変動が問題と
なる。また、１日内の操業速度の変化に対応して安定し
た出銑滓を継続するには、出銑滓速度制御装置が必要と
なるので、本発明では電磁ポンプ方式の出銑滓速度の制
御装置を耐火物円筒状のノズル後端部に設け出銑滓速度
を調節した。

また、電磁ポンプの出力が同一であっても、溶銑量、溶
滓量の割合によってポンプの効率が変化し、流出速度が
変化するので、炉内での溶銑滓生成速度を高炉操業諸元
から計算し、かつ炉内からの出銑滓速度との差に応じて
電磁ポンプの出力を制御し、出銑滓流量が一定になるよ
うにした。

以下に本発明の構成を詳細に説明する。

第１図、第２図、第３図は、本発明で用いるノズルの旋
回方法、機器の構成を示したものである。

１は中心部に通孔２を具える耐火物円筒状のノズルの本
体であり、これを旋回台５に配設した傾動レバー８、懸
垂アーム６で旋回可能に支持しておき、出銑開始後、出
銑滓速度が平均速度より速くなった段階で出銑孔３の端
面にこのノズルの先端部１ａを圧接する。ノズル後端部
１ｂには、断面矩形のセラミック管で通路を構成する電
磁ポンプ10を設け、電磁ポンプの出力を調整することに
よって出銑滓速度を調整する。

出銑孔３に着脱するノズル１は、第１図、第２図、第３
図に示すように旋回台５上に固定した懸垂アーム６によ
って支持されており、旋回台５の回転によって同期して
旋回する。また、ノズル先端部１ａを出銑孔３に密に圧
接するための働きは、旋回台５と懸垂アーム６との間に
設置したシリンダー７とリンク機構の傾動レバー８の連
撃作動によって行う。

本発明の作用を出銑の経過に従って説明する。出銑開始
後しばらくして、通常は出銑孔が拡大し、出銑滓速度が
炉内での溶銑滓生成速度より速くなった段階で、前記ノ
ズル１を退避位置から旋回させてその先端部１ａを出銑
孔に圧接し、ドリルによって穿孔した出銑孔の孔道とノ
ズルの通孔２とを連通させて、出銑滓はノズル後端部１
ｂから行う。出銑を継続する間に出銑孔３内の内径は徐
々に拡大するとともに、ノズル１内のセラミック管内の
出銑滓用の通孔２を用銑滓が高速で流れるため、ノズル
の耐火物の浸食が不可避に起こってくる。

その結果、電磁ポンプの同一出力では流通抵抗の低下に
よって出銑滓速度が徐々に増加してくる。また、電磁ポ
ンプの効率は、流通する溶融流体の電気抵抗に反比例す
るが、電気抵抗の大きい溶滓の排出割合が増加すると効
率が低下し、出銑滓速度が増加する。

一方、長時間の出銑中には、出銑以外の外乱によって炉
内で生成される溶銑滓の量が変化する。

出銑を長時間継続するには、出銑滓速度を調整し、溶銑
滓の炉内滞留量を一定に保つ必要がある。出銑滓速度が
大きすぎると炉内の溶銑滓の液面レベルが低下し、出銑
孔から炉内ガスを吹き出すようになり、出銑の継続が困
難になる。また、出銑滓速度が小さすぎると炉内の溶銑
滓の液面レベルが上昇し、スリップ、荷下がりの不安定
性などの高炉操業トラブルが生ずる。

前述の流通抵抗などの変化に応じて出銑滓制御装置であ
る電磁ポンプで出銑滓量を調節したり、またはトピード
重量などで測定した実際の出銑滓速度と高炉操業諸元か
ら計算される炉内での溶銑滓生成速度とがバランスする
ように電磁ポンプの出力を変更して出銑滓速度を調節す
ることに本発明の特徴がある。

本発明の出銑滓速度の制御方法のフローチャートを第４
図に示した。

以下に溶銑滓生成量（速度）の求め方を説明する。

炉頂ガス組成の分析値（CO, CO₂, H₂, N_２）から炉頂ガ
ス中に含まれる酸素原子量を算出することができる。ま
た、炉頂ガス量は羽口から入る送風中のN₂流量と炉頂か
ら排出されるN₂流量の炉内のN₂の収支から逆算すること
ができる。

この炉頂ガス量と炉頂ガス中の酸素原子量の積から単位
時間に排出される酸素量を算出する。

炉内に持ち込まれる酸素は送風と鉱石に由来しており、
上記排出される酸素量から送風に由来する酸素量を減ず
ると、鉱石に由来する酸素量が求められる。

一方、鉱石単位量に含まれる酸素量は化学分析により既
知であり、鉱石由来の酸素量から溶銑滓生成量を逆算で
きる。

また、ノズル先端部１ａのセラミック管の断面形状は出
銑孔の形状と同一にするため断面円形とし、電磁ポンプ
部のセラミック管９の形状は電磁ポンプの効率を高くす
るため断面矩形とし、その間にテーパ型のセラミック管
を設けている。セラミック管の材質としては溶銑滓の耐
食性の強い事前に焼成した耐火物を用いる。

本発明を用いることによって、溶銑滓の炉内滞留量を一
定に保ち、炉内滞留量の増減によるスリップ、荷下がり
の不安定性などの高炉操業トラブルを回避できる。

以上によって安定的に１回／日の出銑が可能になる。

＜実施例＞ 本発明を適用した実施例を以下に説明する。適用した高
炉は、 10000Ｔ／Ｄの出銑量を持つ大型高炉であり、従
来は６名／シフトの三交代勤務であり、実働18名／日で
炉前作業を行っていた。

第１図、第２図、第３図に示した高炉の出銑装置を適用
するにあたり、その関連使用は以下のとおりである。

炉内と炉外との圧力差は約３．５kg／cm²であり、その
内の３．０kg／cm²は出銑末期にノズル、出銑孔で生ず
るように初期のノズルの内径80mm、長さを２．５ｍとし
た。出銑中のノズルの耐火物の浸食による出銑滓量の変
化を調整するために、電磁ポンプの能力としては１．０
kg／cm²の圧力損失に相当する力が溶銑に加わるように
200kwの電磁ポンプを用いた。

本発明の適用した実施例の出銑滓流量などの変化を第５
図に示したが、従来例の場合の第６図と対比しながら説
明する。

いずれも10時に出銑を開始し、出銑開始後しばらくし
て、出銑孔が拡大し、出銑滓速度が炉内での溶銑滓生成
速度より大きくなった段階で、前記ノズル１を退避位置
から旋回させてその先端部１ａを出銑孔に圧接し、ドリ
ルにより穿孔した出銑孔の孔道とノズルの通孔２を連通
させて、出銑滓はノズル後端部１ｂから行う。

第６図に示すように従来例においては、出銑を継続する
間に出銑孔の内径は徐々に拡大するとともに、ノズル１
内の出銑滓用の通孔を溶銑滓が高速で流れるためノズル
の耐火物の浸食が不可避的に起こってくる。その結果、
出銑滓速度が次第に増加し、溶銑滓の炉内滞留量が一定
値以下になった時に出銑孔からガスが吹き出すので出銑
を止め、次回の出銑を開始していた。また送風圧力は溶
銑滓の炉内滞留量の変化に応じて変動し、操業変動を生
じている。

一方、第５図に示す本発明の実施例においては、出銑中
に電磁ポンプで出銑滓速度を制御する。ノズルの圧接後
しばらくは溶銑滓の炉内滞留量が多いので電磁ポンプに
よる制動は行わないが、溶銑滓の炉内滞留老がもとのレ
ベルまで下がった段階で、炉内での溶銑滓生成速度に大
じて出銑滓量を電磁ポンプの出力の調整によって制御す
る。出銑の後半期にはセラミック管の溶損が顕著になる
ため、電磁ポンプの出力はほぼ最大となる。この出銑期
間中は、炉前では出銑開孔、出銑止め作業が発生しない
ので、監視業務を行う２名の要員で充分である。

翌日の10時に出銑止め、他の出銑孔の開孔作業を行う。
この間、溶銑滓の炉内滞留量を一定に保てるので、溶銑
滓の炉内滞留量の増加による送風圧力の上昇、高炉操業
トラブルを回避できる。

本発明によると、必要とされる炉前要員は昼間は６名、
夜間は２名×２シフトの合計10名である。出銑回数を１
回／日とし、夜勤に従事する人間を最小限の２名にする
ことによって、交代勤務要員の不足に対処することがで
き、その経済的効果は著しい。

本発明の効果を単なるノズル方式の従来法と比較して、
第１表にまとめて示した。

出銑回数が従来の２．３回／日から１．０回／日に減少
し、同時に、減風回数、送風圧力の変動も大幅に低下し
ている。また、必要とされる実働の炉前要員は合計18名
から10名に減少するとともに、夜勤を行う人員を２名に
減少させた。

＜発明の効果＞ 本発明によると出銑回数を１．０回／日に減少でき、同
時に減風回数、送風圧力の変動も大幅に減少できた。こ
れに伴い炉前要員および夜勤要員を大幅に減少すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る出銑装置を示す正面図、第２図
は、本発明に係る出銑装置を示す側面図、第３図は、本
発明に係る出銑装置を示す平面図、第４図は、本発明に
係る制御方法のフローチャート、第５図は、本発明の実
施例での出銑滓流量、炉内滞留量の経時変化を示す特性
図、第６図は、従来例での出銑滓流量、炉内滞留量など
の経時変化を示す特性図である。 １……ノズル、 １ａ……ノズルの先端部、 １ｂ……ノズルの後端部、 ２……出銑滓用の通孔、 ３……出銑孔、４……出銑樋、 ５……旋回台、６……懸垂アーム、 ７……シリンダー、８……傾動レバー、 ９……セラミック管、10……電磁ポンプ、 11……耐熱カバー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高炉出銑孔を開孔した後、中心部に出銑滓
   用の通孔をもち、出銑滓流量の制御ができる耐火物円筒
   状のノズルを用い、通孔が出銑孔に連通するように圧接
   して出銑滓し、ノズルの出銑滓制御装置で出銑滓流量を
   調節することを特徴とする高炉の出銑方法。
2. 【請求項２】トピード、滓鍋などを用いて測定された実
   際の出銑滓速度と高炉操業諸元から計算される炉内での
   溶銑滓生成速度とが等しくなるように電磁ポンプの出力
   を変更して出銑滓量を調節する請求項１記載の高炉の出
   銑方法。
3. 【請求項３】中心部に出銑滓用の通孔をもち、耐火物円
   筒状部材の一部に電磁ポンプを具えた出銑滓流量の制御
   ができるノズルおよび該ノズルを傾動する傾動レバーと
   懸垂する懸垂アームとを具えた旋回台とからなる高炉の
   出銑装置。