JP5510231B2

JP5510231B2 - Blast furnace tuyere blowpipe

Info

Publication number: JP5510231B2
Application number: JP2010207389A
Authority: JP
Inventors: 誠長野; 猛平川; 泰長田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: JP2012062523A

Description

本発明は、高炉の羽口から炉内に熱風を吹き込むためのブローパイプ（高炉羽口ブローパイプ）に関するものである。 The present invention relates to a blow pipe (blast furnace tuyere blow pipe) for blowing hot air into the furnace from the blast furnace tuyere.

高炉では、その羽口にブローパイプ（高炉羽口ブローパイプ）が接続されており、熱風炉で生成された熱風が熱風管を経由して、ブローパイプによって、羽口から炉内に吹き込まれる。 In the blast furnace, a blow pipe (blast furnace tuyere blow pipe) is connected to the tuyere, and hot air generated in the hot blast furnace is blown into the furnace from the tuyere through the hot blast tube by the blow pipe.

すなわち、図１に示すように、高炉の羽口１２にブローパイプ１１の先端が接続しているとともに、ブローパイプ１１の後端がベンドピース１３とディスタンスピース１４を介して熱風管（図示せず）に接続している。 That is, as shown in FIG. 1, the tip of a blow pipe 11 is connected to a tuyere 12 of a blast furnace, and the rear end of the blow pipe 11 is connected to a hot air pipe (not shown) via a bend piece 13 and a distance piece 14. ) Is connected.

ここで、ブローパイプ１１は、図１のＡ部の拡大図を図２に示すように、中間パイプ（鋼製）２１と後端金物（鋼製）２２を備えており、中間パイプ２１の先端（炉内側の端部）が羽口１２に接続され、中間パイプ２１の後端（熱風管側の端部）と後端金物２２の先端（羽口側の端部）が溶接線２３の位置で溶接されているとともに、後端金物２２の後端（熱風管側の端部）がベンドピース１３に接続している。 Here, the blow pipe 11 includes an intermediate pipe (made of steel) 21 and a rear end hardware (made of steel) 22 as shown in FIG. (End of the furnace inside) is connected to the tuyere 12, and the rear end of the intermediate pipe 21 (end of the hot air tube) and the end of the rear end hardware 22 (end of the tuyere side) are the positions of the weld line 23. And the rear end (the end portion on the hot air tube side) of the rear end hardware 22 is connected to the bend piece 13.

そして、ブローパイプ１１の内部を流れる高温・高圧の熱風によって中間パイプ２１が赤熱化するのを防止して、ブローパイプ１１の寿命を延ばすために、中間パイプ２１の内面側に断熱材（例えば、粘土質レンガ）２４が張られているとともに、断熱材２４はその物性上、熱風に直接曝すことはできないので、断熱材２４の内面側に耐火材（例えば、高アルミナ系レンガ）２５が張られている（例えば、特許文献１参照）。 Then, in order to prevent the intermediate pipe 21 from becoming red hot by the high-temperature and high-pressure hot air flowing inside the blow pipe 11, and to extend the life of the blow pipe 11, a heat insulating material (for example, In addition, the heat insulating material 24 cannot be directly exposed to hot air due to its physical properties, and therefore, a refractory material (for example, high alumina brick) 25 is applied to the inner surface side of the heat insulating material 24. (For example, refer to Patent Document 1).

その際に、断熱材２４は、その後端（熱風管側の端部）２４ｂが溶接線２３を越えて後端金物２２の内面側に位置しているとともに、耐火材２５は、断熱材２４全体を覆うように、その後端（熱風管側の端部）２５ｂが断熱材２４の後端２４ｂの位置を越えて後端金物２２の内面側に位置している。 At that time, the heat insulating material 24 has a rear end (an end portion on the hot air tube side) 24 b located on the inner surface side of the rear end hardware 22 beyond the weld line 23, and the refractory material 25 is the entire heat insulating material 24. The rear end (end portion on the hot air tube side) 25b is positioned on the inner surface side of the rear end hardware 22 beyond the position of the rear end 24b of the heat insulating material 24.

特開昭５２−１１３３０５号公報JP-A-52-113305

しかしながら、上記のような構造のブローパイプ（高炉羽口ブローパイプ）であっても、高炉の操業条件の多様化等のために、比較的短期間で劣化したり破損したりする場合がでてくるようになった。 However, even a blow pipe (blast furnace tuyere blow pipe) with the above structure may deteriorate or break in a relatively short period of time due to diversification of operating conditions of the blast furnace. Came to come.

そのため、更に寿命の長い高炉羽口ブローパイプが求められるようになってきた。 Therefore, a blast furnace tuyere blowpipe having a longer life has been demanded.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、高炉の羽口から炉内に熱風を吹き込むための高炉羽口ブローパイプとして、より一層寿命の長い高炉羽口ブローパイプを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides a blast furnace tuyere blow pipe having a longer life as a blast furnace tuyere blow pipe for blowing hot air into the furnace from the blast furnace tuyere. It is intended to do.

前記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.

［１］熱風管を経由して送風されてきた熱風を高炉の羽口から炉内に吹き込むための高炉羽口ブローパイプにおいて、
先端が前記羽口に接続される中間パイプと、先端が前記中間パイプの後端に溶接された後端金物と、前記中間パイプの内面側に張られた断熱材と、前記断熱材の内面側に張られた耐火材とを備え、
前記断熱材の後端は前記中間パイプと前記後端金物との溶接位置から熱風管側に位置しているとともに、前記耐火材の後端は前記断熱材の後端の位置からさらに熱風管側に位置しており、
前記断熱材の後端と前記溶接位置との距離は、中間パイプ軸線方向距離で４０ｍｍ以上であることを特徴とする高炉羽口ブローパイプ。 [1] In a blast furnace tuyere blow pipe for blowing hot air blown through a hot blast pipe into the furnace from the tuyere of the blast furnace,
An intermediate pipe whose tip is connected to the tuyere, a rear end hardware welded to the rear end of the intermediate pipe, a heat insulating material stretched on the inner surface side of the intermediate pipe, and an inner surface side of the heat insulating material With refractory material stretched on
The rear end of the heat insulating material is located on the hot air tube side from the welding position of the intermediate pipe and the rear end hardware, and the rear end of the refractory material is further on the hot air tube side from the position of the rear end of the heat insulating material. Located in the
The distance between the rear end of the heat insulating material and the welding position is 40 mm or more in the axial direction of the intermediate pipe.

［２］前記耐火材の後端と前記断熱材の後端との距離は、中間パイプ軸線方向距離で１００ｍｍ以上１４５ｍｍ以下であることを特徴とする前記［１］に記載の高炉羽口ブローパイプ。 [2] The blast furnace tuyere blowpipe according to [1], wherein a distance between a rear end of the refractory material and a rear end of the heat insulating material is 100 mm or more and 145 mm or less in the axial direction of the intermediate pipe. .

本発明においては、より一層寿命の長い高炉羽口ブローパイプを得ることができる。 In the present invention, it is possible to obtain a blast furnace tuyere blowpipe having a longer life.

本発明の一実施形態における高炉羽口ブローパイプを示す図である。It is a figure which shows the blast furnace tuyere blowpipe in one Embodiment of this invention. 図１における部分拡大図である。It is the elements on larger scale in FIG.

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の一実施形態における高炉羽口ブローパイプの基本的な構成は、前述の図１、図２に示したものと同様である。 The basic structure of the blast furnace tuyere blowpipe in one embodiment of the present invention is the same as that shown in FIGS.

すなわち、図１に示すように、高炉の羽口１２にブローパイプ（高炉羽口ブローパイプ）１１の先端が接続しているとともに、ブローパイプ１１の後端がベンドピース１３とディスタンスピース１４を介して熱風管（図示せず）に接続している。 That is, as shown in FIG. 1, the tip of a blow pipe (blast furnace tuyere blow pipe) 11 is connected to the blast furnace tuyere 12, and the rear end of the blow pipe 11 is connected via a bend piece 13 and a distance piece 14. Connected to a hot air pipe (not shown).

そして、ブローパイプ１１の内部を流れる高温・高圧の熱風によって中間パイプ２１が赤熱化するのを防止して、ブローパイプ１１の寿命を延ばすために、中間パイプ２１の内面側に断熱材（例えば、粘土質レンガ）２４が張られているとともに、断熱材２４の内面側に耐火材（例えば、高アルミナ系レンガ）２５が張られている。 Then, in order to prevent the intermediate pipe 21 from becoming red hot by the high-temperature and high-pressure hot air flowing inside the blow pipe 11, and to extend the life of the blow pipe 11, a heat insulating material (for example, A clay brick) 24 is stretched, and a refractory material (for example, high alumina brick) 25 is stretched on the inner surface side of the heat insulating material 24.

その上で、本発明者らは、ブローパイプ１１の寿命を更に向上するために、ブローパイプ１１の中で最も強度が弱い、中間パイプ２１と後端金物２２との溶接線２３に着目した。 Then, in order to further improve the life of the blow pipe 11, the present inventors paid attention to the weld line 23 between the intermediate pipe 21 and the rear end hardware 22, which has the weakest strength in the blow pipe 11.

すなわち、ブローパイプ１１においては、その内部を流れる高温（約１２００℃）の熱風によって熱応力が生じ、その熱応力により溶接線２３の近傍の中間パイプ２１や後端金物２２が劣化し破損することになる。 That is, in the blow pipe 11, thermal stress is generated by hot air (about 1200 ° C.) flowing through the inside of the blow pipe 11, and the intermediate pipe 21 and the rear end hardware 22 near the weld line 23 are deteriorated and damaged by the thermal stress. become.

しかし、本発明者らの検討の結果、この熱応力はブローパイプ１１全体に均等に生じるわけではなく、中間パイプ２１の内面側に張られた断熱材２４と耐火材２５の設置位置に大きく影響されることを把握した。 However, as a result of the study by the present inventors, this thermal stress is not uniformly generated in the entire blow pipe 11, and greatly affects the installation position of the heat insulating material 24 and the refractory material 25 stretched on the inner surface side of the intermediate pipe 21. I figured out that

つまり、従来のブローパイプでは、断熱材２４の後端２４ｂと溶接線２３との距離（中間パイプ軸線方向距離Ｘ）が短く、しかも、断熱材２４の後端２４ｂと耐火材２５の後端２５ｂとの距離（中間パイプ軸線方向距離Ｙ）が適切でない結果、熱応力が溶接線２３の近傍に集中して大きくなりやすく、この熱応力により溶接線２３の近傍の中間パイプ２１や後端金物２２が劣化し破損していたわけである。特に、後端金物２２は耐力が低く、劣化や破損が著しくなる。 That is, in the conventional blow pipe, the distance between the rear end 24b of the heat insulating material 24 and the welding line 23 (intermediate pipe axial direction distance X) is short, and the rear end 24b of the heat insulating material 24 and the rear end 25b of the refractory material 25 are also provided. As a result, the thermal stress is likely to be concentrated in the vicinity of the weld line 23 and become large due to the thermal stress, and the intermediate pipe 21 and the rear end hardware 22 in the vicinity of the weld line 23 due to this thermal stress. Was deteriorated and damaged. In particular, the rear end hardware 22 has low proof stress, and deterioration and breakage become remarkable.

そこで、本発明者らは、断熱材２４の後端２４ｂと溶接線２３との中間パイプ軸線方向距離Ｘと、断熱材２４の後端２４ｂと耐火材２５の後端２５ｂとの中間パイプ軸線方向距離Ｙを種々変更して調査した結果、断熱材２４の後端２４ｂと溶接線２３との中間パイプ軸線方向距離Ｘを４０ｍｍ以上離すことにより、熱風による溶接線２３への熱影響を断熱材２４が的確に抑制するようになり、溶接線２３に生じる熱応力を著しく低減でき、溶接線２３近傍の中間パイプ２１や後端金物２２の劣化や破損を抑止できることを見出した。 Therefore, the present inventors have determined that the intermediate pipe axial distance X between the rear end 24b of the heat insulating material 24 and the welding line 23 and the intermediate pipe axial direction between the rear end 24b of the heat insulating material 24 and the rear end 25b of the refractory material 25. As a result of various changes in the distance Y, the distance X in the axial direction of the intermediate pipe between the rear end 24b of the heat insulating material 24 and the welding line 23 is separated by 40 mm or more, so that the heat effect on the welding line 23 caused by hot air is increased. It has been found that the thermal stress generated in the weld line 23 can be significantly reduced, and the deterioration and breakage of the intermediate pipe 21 and the rear end hardware 22 in the vicinity of the weld line 23 can be suppressed.

それに加えて、断熱材２４の後端２４ｂと耐火材２５の後端２５ｂとの中間パイプ軸線方向距離Ｙを１００ｍｍ以上離すことにより、熱風による断熱材２４への熱影響を耐火材２５が的確に抑制するようになり、断熱材２４の損傷が防止され、溶接線２３近傍の中間パイプ２１や後端金物２２の劣化や破損を一層抑止できることを見出した。 In addition, the intermediate pipe axial distance Y between the rear end 24b of the heat insulating material 24 and the rear end 25b of the refractory material 25 is separated by 100 mm or more, so that the heat effect of the hot air on the heat insulating material 24 is accurately controlled by the refractory material 25. It was found that the heat insulating material 24 was prevented from being damaged, and the deterioration and breakage of the intermediate pipe 21 and the rear end hardware 22 in the vicinity of the weld line 23 could be further suppressed.

したがって、この実施形態においては、断熱材２４の後端２４ｂが溶接線２３から熱風管側に中間パイプ軸線方向距離で４０ｍｍ以上離れて位置するようにしている。すなわち、Ｘ≧４０ｍｍとなるようにしている。 Therefore, in this embodiment, the rear end 24b of the heat insulating material 24 is located at a distance of 40 mm or more from the welding line 23 toward the hot air pipe in the intermediate pipe axial direction distance. That is, X ≧ 40 mm.

さらに、必要に応じて、耐火材２５の後端２５ｂが断熱材２４の後端２４ｂの位置から熱風管側に中間パイプ軸線方向距離で１００ｍｍ以上離れて位置するようにしている。すなわち、Ｙ≧１００ｍｍとなるようにしている。ただし、距離Ｙが大きくなりすぎると、強度が低い後端金物２２の長さが長くなり強度低下につながるので、距離Ｙは１４５ｍｍ以下にした。 Furthermore, if necessary, the rear end 25b of the refractory material 25 is positioned at a distance of 100 mm or more from the position of the rear end 24b of the heat insulating material 24 toward the hot air pipe in the intermediate pipe axial direction distance. That is, Y ≧ 100 mm. However, if the distance Y becomes too large, the length of the rear end hardware 22 having a low strength becomes long, leading to a decrease in strength.

このようにして、この実施形態においては、溶接線２３近傍の中間パイプ２１や後端金物２２の劣化や破損を防止できるようになり、より一層寿命の長いブローパイプ１１を得ることができる。 Thus, in this embodiment, it becomes possible to prevent the intermediate pipe 21 and the rear end hardware 22 in the vicinity of the weld line 23 from being deteriorated or damaged, and the blow pipe 11 having a longer life can be obtained.

本発明の実施例１を以下に述べる。 Example 1 of the present invention will be described below.

この実施例１においては、前述の図１、図２に示した高炉羽口ブローパイプ１１について、断熱材２４の後端２４ｂと溶接線２３との中間パイプ軸線方向距離Ｘと、断熱材２４の後端２４ｂと耐火材２５の後端２５ｂとの中間パイプ軸線方向距離Ｙを変更して、溶接線２３近傍の後端金物２２に発生する熱応力を測定した。なお、断熱材２４は粘土質レンガであり、耐火材２５は高アルミナ系レンガであった。 In the first embodiment, with respect to the blast furnace tuyeres blow pipe 11 shown in FIGS. 1 and 2, the intermediate pipe axial distance X between the rear end 24b of the heat insulating material 24 and the weld line 23, and the heat insulating material 24 The intermediate pipe axial distance Y between the rear end 24b and the rear end 25b of the refractory material 25 was changed, and the thermal stress generated in the rear end hardware 22 near the weld line 23 was measured. The heat insulating material 24 was a clay brick, and the refractory material 25 was a high alumina brick.

そして、従来は、距離Ｘが１５ｍｍ、距離Ｙが１５０ｍｍであったので、それを従来例とした。 Conventionally, the distance X is 15 mm and the distance Y is 150 mm.

それに対して、本発明例１として、耐火材２５の後端２５ｂと溶接線２３との中間パイプ軸線方向距離（すなわち、距離Ｘ＋距離Ｙ）を従来例と同じ１６５ｍｍにして、距離Ｘを６５ｍｍとした（したがって、距離Ｙは１００ｍｍ）。また、本発明例２として、同様に、距離Ｘ＋距離Ｙを従来例と同じ１６５ｍｍにして、距離Ｘを５５ｍｍとした（したがって、距離Ｙは１１０ｍｍ）。 On the other hand, as Example 1 of the present invention, the distance in the axial direction of the intermediate pipe between the rear end 25b of the refractory material 25 and the welding line 23 (that is, distance X + distance Y) is set to 165 mm as in the conventional example, and the distance X is set to 65 mm. (Thus, the distance Y is 100 mm). Further, as the inventive example 2, similarly, the distance X + the distance Y was set to 165 mm as in the conventional example, and the distance X was set to 55 mm (therefore, the distance Y was 110 mm).

それぞれの場合について得られた、後端金物２２に発生した熱応力σｔと、その後端金物２２に発生した熱応力σｔの後端金物２２の耐力σｐに対する比率σｔ／σｐを表１に示す。後端金物２２の耐力σｐは２３５ＭＰａであった。なお、熱応力σｔは、１２００℃の熱風をブローパイプ１１の内部に通した場合の有限要素法による熱応力計算で求めた値を示す。 Table 1 shows the thermal stress σt generated in the rear end hardware 22 and the ratio σt / σp of the thermal stress σt generated in the rear end hardware 22 with respect to the proof stress σp of the rear end hardware 22 obtained in each case. The yield strength σp of the rear end hardware 22 was 235 MPa. The thermal stress σt indicates a value obtained by thermal stress calculation by a finite element method when hot air at 1200 ° C. is passed through the blow pipe 11.

表１に示すように、従来例では、後端金物２２の熱応力σｔが耐力σｐの８０％に達しているのに対して、本発明例１、２では、後端金物２２の熱応力σｔが耐力σｐの３５％、４３％にと、５０％未満にまで低減している。 As shown in Table 1, in the conventional example, the thermal stress σt of the rear end metal piece 22 reaches 80% of the proof stress σp, whereas in the inventive examples 1 and 2, the thermal stress σt of the rear end metal piece 22 is obtained. However, it is reduced to 35% and 43% of the proof stress σp to less than 50%.

このように、本発明例１、２では、従来例に比べて、溶接線２３近傍の後端金物２２や中間パイプ２１に発生する熱応力を大幅に抑制することができ、本結果に基づき高炉羽口で本発明例１および本発明例２を実施したところ、高炉羽口ブローパイプ１１の寿命を従来の２倍以上に延ばすことができた。 As described above, in Examples 1 and 2 of the present invention, compared with the conventional example, the thermal stress generated in the rear end hardware 22 and the intermediate pipe 21 in the vicinity of the weld line 23 can be significantly suppressed. When Example 1 and Example 2 of the present invention were carried out at the tuyere, the life of the blast furnace tuyere blowpipe 11 could be extended more than twice the conventional one.

１１ブローパイプ（高炉羽口ブローパイプ）
１２羽口
１３ベンドピース
１４ディスタンスピース
２１中間パイプ
２２後端金物
２３溶接線
２４断熱材
２４ｂ断熱材の後端
２５耐火材
２５ｂ耐火材の後端 11 Blow pipe (Blast furnace tuyere blow pipe)
12 tuyere 13 bend piece 14 distance piece 21 intermediate pipe 22 rear end hardware 23 welding line 24 heat insulating material 24b rear end of heat insulating material 25 refractory material 25b rear end of refractory material

Claims

In the blast furnace tuyere blow pipe for blowing hot air that has been blown through the hot blast pipe into the furnace from the tuyere of the blast furnace,
An intermediate pipe whose tip is connected to the tuyere, a rear end hardware welded to the rear end of the intermediate pipe, a heat insulating material stretched on the inner surface side of the intermediate pipe, and an inner surface side of the heat insulating material With refractory material stretched on
The rear end of the heat insulating material is located on the hot air tube side from the welding position of the intermediate pipe and the rear end hardware, and the rear end of the refractory material is further on the hot air tube side from the position of the rear end of the heat insulating material. Located in the
The distance between the rear end of the heat insulating material and the welding position is 40 mm or more in the axial direction of the intermediate pipe.

2. The blast furnace tuyere blowpipe according to claim 1, wherein a distance between a rear end of the refractory material and a rear end of the heat insulating material is 100 mm or more and 145 mm or less in an intermediate pipe axial direction distance.