特開 2024-136117 粘稠層厚みの測定方法、高炉の操業方法及び高炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136117

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】粘稠層厚みの測定方法、高炉の操業方法及び高炉

(51)【国際特許分類】

   C21B 5/00 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

C21B5/00 323

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047102

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100217249

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100221279

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 健吾

(74)【代理人】

【識別番号】100207686

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 恭宏

(74)【代理人】

【識別番号】100224812

【弁理士】

【氏名又は名称】井口 翔太

(72)【発明者】

【氏名】照屋 聖矢

(72)【発明者】

【氏名】大本 展久

(72)【発明者】

【氏名】丸山 和也

(72)【発明者】

【氏名】田村 佳洋

(72)【発明者】

【氏名】板楠 元邦

(72)【発明者】

【氏名】室伏 孝彦

(57)【要約】

【課題】粘稠層厚みを短い時定数で測定できる粘稠層厚みの測定方法、高炉の操業方法及び高炉を提供する。
【解決手段】粘稠層厚みの測定方法は、高炉１０の煉瓦における炉内側の表面３２ｂから、表面３２ｂに対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に複数の第１温度計２２それぞれの測温部を設置する。複数の第１温度計２２で測定した温度情報に基づいて、表面３２ｂに形成される粘稠層５０の厚みを測定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高炉の煉瓦における炉内側の表面から、前記表面に対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に複数の温度計それぞれの測温部を設置し、
前記複数の温度計で測定した温度情報に基づいて、前記表面に形成される粘稠層厚みを測定する、粘稠層厚みの測定方法。

【請求項2】

前記複数の温度計は、前記高炉の側壁の煉瓦において外側に開口する設置開口部に配置され、
前記設置開口部には、スタンプ材が充填されている、請求項１に記載の粘稠層厚みの測定方法。

【請求項3】

前記スタンプ材は、前記高炉の炉内環境温度下において１時間以内に熱硬化する材料である、請求項２に記載の粘稠層厚みの測定方法。

【請求項4】

前記スタンプ材の嵩密度が１．８ｇ／ｃｍ^３以上である、請求項３に記載の粘稠層厚みの測定方法。

【請求項5】

前記複数の温度計は束ねられている、請求項２に記載の粘稠層厚みの測定方法。

【請求項6】

前記複数の温度計は、前記高炉の底壁を構成する煉瓦の目地に設置される、請求項１に記載の粘稠層厚みの測定方法。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の粘稠層厚みの測定方法より測定された粘稠層厚みに基づいて、粘稠層厚みを制御する、高炉の操業方法。

【請求項8】

出銑の際、前記複数の温度計それぞれの測温部は、前記高炉の内部から溶銑を外部に取り出す炉底出銑基準点と同じ高さに設置される、請求項７に記載の高炉の操業方法。

【請求項9】

煉瓦における炉内側の表面から、前記表面に対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に複数の温度計それぞれの測温部を設置している高炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粘稠層厚みの測定方法、高炉の操業方法及び高炉に関する。

【背景技術】

【0002】

高炉のなかには、例えば容器を形成する煉瓦の内部に温度計を煉瓦の厚み方向に間隔をあけて埋設し、埋設した温度計で煉瓦の温度変化を測定して煉瓦の残厚を求めるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１－２３０７１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、この種の高炉では、粘稠層厚みを測定することが望まれていることがある。

【0005】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、粘稠層厚みを短い時定数で測定できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

＜１＞本発明の一態様に係る粘稠層厚みの測定方法は、高炉の煉瓦における炉内側の表面から、前記表面に対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に複数の温度計それぞれの測温部を設置し、前記複数の温度計で測定した温度情報に基づいて、前記表面に形成される粘稠層厚みを測定する。

【0007】

＜２＞上記＜１＞に係る粘稠層厚みの測定方法では、前記複数の温度計は、前記高炉の側壁の煉瓦において外側に開口する設置開口部に配置され、前記設置開口部には、スタンプ材が充填されている。

【0008】

＜３＞上記＜２＞に係る粘稠層厚みの測定方法では、前記スタンプ材は、前記高炉の炉内環境温度下において１時間以内に熱硬化する材料である。

【0009】

＜４＞上記＜３＞に係る粘稠層厚みの測定方法では、前記スタンプ材の嵩密度が１．８ｇ／ｃｍ^３以上である。

【0010】

＜５＞上記＜２＞に係る粘稠層厚みの測定方法では、前記複数の温度計は束ねられている。

【0011】

＜６＞上記＜１＞に係る粘稠層厚みの測定方法では、前記複数の温度計は、前記高炉の底壁を構成する煉瓦の目地に設置される。

【0012】

＜７＞本発明の一態様に係る高炉の操業方法は、＜１＞から＜７＞のいずれか１つに記載の粘稠層厚みの測定方法により測定された粘稠層厚みに基づいて、粘稠層厚みを制御する。

【0013】

＜８＞上記＜７＞に係る高炉の操業方法では、出銑の際、前記複数の温度計それぞれの測温部は、前記高炉の内部から溶銑を外部に取り出す炉底出銑基準点と同じ高さに設置される。

【0014】

＜９＞本発明の一態様に係る高炉は、煉瓦における炉内側の表面から、前記表面に対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に複数の温度計それぞれの測温部を設置している。

【0015】

本願発明者は、温度計を煉瓦における炉内側の表面から、表面に対して直交する方向に６００ｍｍ以内の複数位置（表面に近い複数位置）において温度変化を検知することにより、粘稠層厚みを高精度に測定できることを見出した。すなわち、温度変化を検知する位置が前記表面から６００ｍｍよりも遠くなると、所定時間経過時における温度変化を精度よく検出することができなくなる。
ここで、表面に付着する粘稠層厚みが０ｍｍに近づくと煉瓦が急速に損耗する一方、粘稠層が回復すると煉瓦の損耗が停止する。
よって、粘稠層厚みを適切に制御することにより、例えば、煉瓦の急速損耗などを回避できる。この結果、例えば、高炉を寿命延長させること等が可能になる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、粘稠層厚みを短い時定数で測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係る高炉を示す断面図である。

【図2】図１に示す高炉に溶銑を蓄えた状態を示す断面図である。

【図3】図１に示す高炉の第２煉瓦に形成した設置開口部に２つの第１温度計を設置した状態を示す断面図である。

【図4】図３に示す設置開口部にスタンプ材を突き固めた状態を拡大して示す断面図である。

【図5】設置開口部に押し込むスタンプ材をシュート治具に載せる施工を説明する断面図である。

【図6】設置開口部の先端部までスタンプ材を押し込む施工を説明する断面図である。

【図7】設置開口部にスタンプ材を突き固める施工を説明する断面図である。

【図8】設置開口部にスタンプ材を突き固める施工を複数回繰り返す例を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図１から図８を参照し、本発明の一実施形態に係る粘稠層厚みの測定方法、高炉の操業方法、及び高炉を説明する。

【0019】

[第１実施形態]
（高炉）
図１、図２に示すように、高炉１０の炉内における底部側では、溶銑１２が生成される。高炉１０は、高炉本体２０と、複数の第１温度計２２と、複数の第２温度計２６と、複数の第３温度計５５と、を備えている。

【0020】

（高炉本体）
高炉本体２０は、底壁３１と、側壁３２と、内側スタンプ材３３と、ステーブ３４と、外側スタンプ材３５と、鉄皮３６と、を備えている。

【0021】

底壁３１は、高炉１０の炉底を構成する。底壁３１では、複数の第１煉瓦（煉瓦）４１が長手方向を鉛直に向けて縦向きに配置されている。第１煉瓦４１には、例えばカーボン煉瓦が使用される。底壁３１では、複数の第１煉瓦４１が水平方向に連続して設けられ、隣接する第１煉瓦４１と第１煉瓦４１との間に目地４２が形成されている。目地４２の隙間は、例えば目地材で埋め込まれている。

【0022】

側壁３２は、高炉１０の炉壁を構成する。側壁３２の底部３２ａは、底壁３１の外周面３１ａを径方向の外側から覆うように円筒状に形成されている。側壁３２は、底部３２ａから上方に向けて筒状に形成されている。側壁３２では、複数の第２煉瓦（煉瓦）４５が長手方向を水平に向けて横向きに配置されている。第２煉瓦４５には、例えばカーボン煉瓦が使用される。第２煉瓦４５は、複数段積み上げられている。上下方向に隣接する第２煉瓦４５と第２煉瓦４５との間には目地４６が形成されている。目地４６の隙間は目地材で埋め込まれている。

【0023】

底壁３１及び側壁３２により炉内の空間４８が形成されている。空間４８の底部には、中埋め煉瓦４９が配置されている。中埋め煉瓦４９は、例えば底壁３１の上に２段に積み上げられている。中埋め煉瓦４９は、炉内の溶銑１２により消失する。

【0024】

内側スタンプ材３３は、側壁３２の外周面に沿って円筒状に形成された耐火材である。内側スタンプ材３３は、例えば突き固められて施工される。
ステーブ３４は、例えば冷媒水路が備えられた水冷金物である。ステーブ３４は、鉄皮３６等を冷却して鉄皮３６等を炉内の高熱から保護する。
外側スタンプ材３５は、ステーブ３４の外周面に沿って円筒状に形成された耐火材である。外側スタンプ材３５は、内側スタンプ材３３と同様に突き固められて施工される。
鉄皮３６は、外側スタンプ材３５の外周面に沿って円筒状に形成された鋼板製の部材である。鉄皮３６は、外側スタンプ材３５を覆うことにより高炉の外部を形成する。

【0025】

高炉１０の稼働時、炉内には溶銑１２が生成され、中埋め煉瓦４９の一部または全部、および、第２煉瓦４５の炉内側の一部が、溶銑１２により消失する。底壁３１の表面（煉瓦の表面）３１ｂ及び側壁３２の表面（煉瓦の表面）３２ｂに粘稠層５０が形成される。底壁３１の表面３１ｂは、第１煉瓦４１のうち炉内側に対向する内面で形成されている。側壁３２の表面３２ｂは、第２煉瓦４５のうち炉内側に対向する内面で形成されている。各表面３１ｂ、３２ｂの位置は、後述するように、例えば、第３温度計４４の測定結果など、各煉瓦４１、４５についての温度の測定結果から推定することができる。

【0026】

粘稠層５０は、底壁３１の表面３１ｂ及び側壁３２の表面３２ｂに付着している。粘稠層５０は、表面３１ｂと溶銑１２との間に介在し、さらに表面３２ｂと溶銑１２との間に介在する半溶融状態の層である。粘稠層５０が表面３１ｂと溶銑１２との間に介在することにより、底壁３１の第１煉瓦４１が保護される。粘稠層５０が表面３２ｂと溶銑１２との間に介在することにより、側壁３２の第２煉瓦４５が保護される。すなわち、粘稠層５０は、表面３１ｂ及び表面３２ｂに付着して第１煉瓦４１及び第２煉瓦４５を保護する煉瓦保護層である。

【0027】

複数の第３温度計５５は、高炉１０の稼働前に設置されている既設の温度計である。複数の第３温度計５５は、側壁３２の外周面側に、側壁３２の周方向に間隔をあけて配置されている。複数の第３温度計５５は、一対の第３温度計５５が一組として配置されている。一対の第３温度計５５は、例えば、一方の第３温度計５５が側壁３２の外周面から炉内に向けて５０ｍｍの位置に設置されている。他方の第３温度計５５が側壁３２の外周面から炉内に向けて１５０ｍｍの位置に設置されている。複数の第３温度計５５は、例えば、積み上げられた第２煉瓦４５の段ごとに設置されている。第３温度計５５は、例えば、第２煉瓦４５の残厚を推定（管理）するために用いられる。すなわち、高炉１０の稼働時から第３温度計５５により温度を測定しておくことで、測定結果の変化に応じて、第２煉瓦４５の残圧を推定することができる。さらに、第３温度計５５は、例えば、鉄皮３６等の冷却状況を確認するためにも用いられる。

【0028】

図２から図４に示すように、高炉本体２０には、設置開口部５８が形成されている。設置開口部５８は、側壁３２のうち底壁３１寄りの側壁３２ｃ（以下、炉底側壁（ろていそくへき）ともいう）に設けられている。設置開口部５８は、例えば、炉底側壁３２ｃにおいて下から４段目の第２煉瓦４５に設けられている。設置開口部５８は、高炉本体２０の外部から炉内に向けて側壁３２の表面３２ｂに対して直交する方向に形成されている。本実施形態では、設置開口部５８は、下から４段目の第２煉瓦４５において外側に開口している。設置開口部５８の孔径は、任意に選択可能であり、例えば２０ｍｍである。設置開口部５８の先端部５８ａは、側壁３２の表面３２ｂから、表面３２ｂに対して直交する方向（径方向）に６００ｍｍ以内の範囲に位置する。

【0029】

設置開口部５８には高炉本体２０の外部から単管６１が挿入されている。単管６１は、先端部から設置開口部５８に挿入されている。図示の例では、単管６１は、設置開口部５８のうち、ステーブ３４と、外側スタンプ材３５と、鉄皮３６と、に位置する部分に挿入されている。単管６１の先端部は、内側スタンプ材３３に挿入されていない。単管６１は、基端部６１ａが高炉本体２０の外周面から外部に突出されている。単管６１の基端部６１ａにはフランジ６２が固定されている。フランジ６２には単管６１と同軸上に挿通孔６３が形成されている。フランジ６２にはフランジ６５が着脱可能に取り付けられる。フランジ６５にはフランジ６２の挿通孔６３と同軸上に貫通孔６６が形成されている。

【0030】

（第１温度計）
フランジ６５の貫通孔６６、フランジ６２の挿通孔６３、及び単管６１を通して複数の第１温度計２２が設置開口部５８に設置されている。本実施形態では、複数の第１温度計２２として２つの第１温度計２２を例に説明する。２つの第１温度計２２は、設置開口部５８に設置されることにより、炉底側の炉底側壁３２ｃにおいて４段目の第２煉瓦４５（図１参照）に設置されている。

【0031】

２つの第１温度計２２は、炉底の第１煉瓦４１から１５００ｍｍ以上５５００ｍｍ以内（第２煉瓦４５の３段目から１０段目）の高さ位置に設置されている。２つの第１温度計２２は、例えば、複数の第３温度計５５で測定された温度情報に基づいて、高炉１０の稼働後に設置箇所を決めてもよい。例えば、２つの第１温度計２２は、第２煉瓦４５のうち、温度の管理を必要とする箇所に設置する。前記温度の管理を必要とする第２煉瓦４５としては、例えば、第２煉瓦４５の残厚が薄層化している箇所や、第１温度計２２による温度の測定結果が高い箇所などが挙げられる。
なお、複数の第１温度計２２は、２つに限らないで３つ以上としてもよい。また、本実施形態では、２つの第１温度計２２を炉底側壁３２ｃの一か所に設置する例について説明するが、例えば炉底側壁３２ｃの複数個所（上下方向の複数個所、周方向の複数個所）に２つの第１温度計２２を設置してもよい。

【0032】

２つの第１温度計２２は、例えば一般に知られているシース熱電対が使用される。シース熱電対は、シースの内部に熱電対素線（図示せず）が封入されている。２つの第１温度計２２は、一方の第１温度計２３と、他方の第１温度計２４と、を備えている。
一方の第１温度計２３は、例えばシース（温度計のシース）２３ａの直径が３．２ｍｍで、第１底部５８ｃに接触した状態に設置されている。シース２３ａの直径は任意に選択可能である。一方の第１温度計２３の先端２３ｂは、設置開口部５８の先端部５８ａに接触されている。よって、一方の第１温度計２３の先端２３ｂは、高炉１０の炉底側における側壁３２の表面３２ｂから、表面３２ｂに対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に位置するように設置されている。

【0033】

他方の第１温度計２４は、例えばシース（温度計のシース）２４ａの直径が１．６ｍｍで、第２底部５８ｄに接触した状態に設置されている。シース２４ａの直径は任意に選択可能である。他方の第１温度計２４の先端２４ｂは、第２底部５８ｄの先端部５８ｅに接触されている。よって、他方の第１温度計２４は、一方の第１温度計２３の先端２３ｂから高炉本体２０の外側に所定距離だけ離れた位置に先端２４ｂが設置されている。他方の第１温度計２４の先端２４ｂは、高炉１０の炉底側における側壁３２の表面３２ｂから、表面３２ｂに対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に位置するように設置されている。

【0034】

すなわち、２つの第１温度計２２それぞれの先端２３ｂ及び先端２４ｂは、高炉１０の炉底側における側壁３２の表面３２ｂから、表面３２ｂに対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に位置する。言い換えると、複数の第１温度計２２それぞれの先端２３ｂ、２４ｂのうち、表面３２ｂから最も離れている先端２４ｂから、表面３２ｂまでの距離が、６００ｍｍ以内である。ここで、これらの複数の第１温度計２２それぞれの先端２３ｂ及び先端２４ｂは、各第１温度計２２の測温部である。また、複数の第１温度計２２それぞれの先端２３ｂ及び先端２４ｂは、同じ高さ位置における側壁３２の表面３２ｂから、前述したような６００以内の範囲に位置する。
なお第１実施形態では、２つの第１温度計２２において、一方の第１温度計２３の先端２３ｂと他方の第１温度計２４の先端２４ｂとを５００ｍｍ離して設置する例について説明するが、先端２３ｂと先端２４ｂとの間の距離は任意に選択可能である。

【0035】

２つの第１温度計２２は、一方の第１温度計２３のシース２３ａと他方の第１温度計２４のシース２４ａとがシースの長手方向に間隔をあけて、例えば結束バンド２５等により複数個所で束ねられている。よって、２つの第１温度計２２の強度が高められている。これにより、２つの第１温度計２２を設置開口部５８の第１底部５８ｃや第２底部５８ｄに沿って真っすぐに設置しやすくなる。

【0036】

２つの第１温度計２２が設置開口部５８に配置された状態において、設置開口部５８にはスタンプ材６８が充填されている。言い換えると、設置開口部５８がスタンプ材６８により仕舞されている。スタンプ材６８は、例えば内側スタンプ材３３や外側スタンプ材３５をベースとした材料である。スタンプ材６８は、高炉１０の炉内環境温度下において１時間以内に熱硬化する熱硬化性を有する。また、スタンプ材６８は、例えば第２煉瓦４５と同等の熱伝導性を有する。スタンプ材６８は、設置開口部５８の内部において嵩密度が１．８ｇ／ｃｍ^３以上に突き固められている。なお図示の例では、設置開口部５８の全体ではなく、設置開口部５８のうち、炉内側の一部に、スタンプ材６８が充填されている。

【0037】

（第２温度計）
図１に示すように、複数の第２温度計２６は、底壁３１を構成する第１煉瓦４１間の目地４２に設置されている。本実施形態では、複数の第２温度計２６として２つの第２温度計２６を例に説明する。２つの第２温度計２６を第１煉瓦４１間の目地４２に設置することにより、例えば２つの第２温度計２６を設置するために設置開口部を第１煉瓦４１に形成する必要がない。これにより、第１煉瓦４１の強度を確保できる。２つの第２温度計２６は、例えば第１温度計２２と同様に一般に知られているシース熱電対が使用される。２つの第２温度計２６は、一方の第２温度計２７と、他方の第２温度計２８と、を備えている。

【0038】

一方の第２温度計２７の先端２７ａは、高炉１０の炉底側における底壁３１の表面３１ｂから、表面３１ｂに対して直交する方向（上下方向）に６００ｍｍ以内の範囲に位置するように設置されている。
他方の第２温度計２８は、一方の第２温度計２７の先端２７ａから底壁３１の外側に所定距離だけ離れた位置に先端２８ａが設置されている。他方の第２温度計２８の先端２８ａは、高炉１０の炉底側における底壁３１の表面３１ｂから、表面３１ｂに対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲が位置するように設置されている。

【0039】

これにより、２つの第２温度計２６それぞれの先端２７ａ及び先端２８ａは、高炉１０の炉底側における底壁３１の表面３１ｂから、表面３１ｂに対して直交する方向に６００ｍｍ以内の範囲に位置するように設置されている。先端２７ａと先端２８ａとの間の距離は任意に選択可能である。

【0040】

なお、複数の第２温度計２６は、２つに限らないで３つ以上としてもよい。また、実施形態では、２つの第２温度計２６を底壁３１の一か所に設置する例について説明するが、例えば底壁３１の複数個所に２つの第２温度計２６を設置してもよい。

【0041】

（設置開口部にスタンプ材を充填する施工例）
つぎに、２つの第１温度計２２を設置開口部５８に設置して、設置開口部５８にスタンプ材６８を充填する施工例を図３から図８に基づいて説明する。２つの第１温度計２２は、例えば、高炉１０の稼働後、第２煉瓦４５に対して温度の管理が必要となったとき等に、施工することができる。
図３、図４に示すように、２つの第１温度計２２を束ねた状態において、２つの第１温度計２２を設置開口部５８の第１底部５８ｃや第２底部５８ｄに沿って真っすぐに設置する。２つの第１温度計２２を設置開口部５８に設置した後、フランジ６２からキャップ６５を外す。２つの第１温度計２２のシース２３ａ及びシース２４ａにフランジ６２の位置に合わせてマーキングをする。よって、スタンプ材６８の施工中に２つの第１温度計２２のずれを確認できる。

【0042】

設置開口部５８内の温度を放射温度計で測定する。スタンプ材６８の熱間可使時間を考慮して設置開口部５８内の温度が高くないかを確認する。設置開口部５８内の温度が高い場合の備えとして空冷用のエアパイプを準備しておくことが好ましい。また、設置開口部５８の先端部５８ａからフランジ６２までの長さをコンベックス（図示せず）で測定する。測定した長さの測定値をスタンプ材６８の嵩比重を計算するベースとする。
ここで、例えばスタンプ材６８を１回の施工量として３３ｇごとに個別に小分けして包装し、後述するシュート治具７１（図５参照）に合わせて細長く紙に包んでおくことが好ましい。これにより、スタンプ材６８をシュート治具７１に短時間で載せることができる。

【0043】

図５に示すように、個別に包装して細長く紙に包んだ３３ｇのスタンプ材６８を包装から取り出してシュート治具７１に載せる。シュート治具７１は、フランジ６２から外側に突出する部分７１ａが半割パイプに形成されている。半割パイプの部分７１ａは、スタンプ材６８を載せやすく、スタンプ材６８がこぼれ難い形状に形成されている。また、シュート治具７１は、フランジ６２から単管６１に差し込まれる部分（図示せず）がパイプ状に形成されている。パイプ状に形成された部分は、単管６１の孔径より小径に形成されている。よって、パイプ状に形成された部分をフランジ６２から単管６１に差し込むことができる。設置開口部５８の孔径は、一例として２０ｍｍに形成されている。

【0044】

シュート治具７１に１回の施工量として３３ｇのスタンプ材６８を載せ、シュート治具７１に載せたスタンプ材６８をスポンジブラシ（図示せず）でシュート治具７１から設置開口部５８に押し込む。不図示のスポンジブラシは弾性変形可能なブラシである。
図６に示すように、２つの第１温度計２２のシース２３ａ及びシース２４ａ周りのスタンプ材６８を、設置開口部５８内において他の部分のスタンプ材６８とともにスポンジブラシで設置開口部５８の先端部５８ａまで押し込む。スタンプ材６８を設置開口部５８の先端部５８ａまで押し込む治具としてはスポンジブラシを使用することが好ましい。

【0045】

図７に示すように、スタンプ材６８をスポンジブラシで設置開口部５８の先端部５８ａまで押し込こんだ後、スタンプ材６８をスタンプ付き棒７５で３０秒突き固める。よって、スタンプ材６８に空隙がないようにできる。
スタンプ付き棒７５は、付き棒７５ａの先端に円板状の突板７５ｂを備える。突板７５ｂは、設置開口部５８との隙間を極力狭くすることが好ましい。具体的には、突板７５ｂは、設置開口部５８孔径２０ｍｍに対して直径１８ｍｍに形成されている。また、突板７５ｂには、２つの第１温度計２２のシース２３ａ及びシース２４ａに対応する下部に凹部７５ｃが形成されている。凹部７５ｃは、切り欠きである。よって、突板７５ｂが２つの第１温度計２２のシース２３ａ及びシース２４ａや、シース２３ａ及びシース２４ａを束ねる結束バンド２５等に干渉することを防止できる。
さらに、付き棒７５ａは、高炉１０の外部空間が狭いために継ぎ足し式に形成されている。また、予備の付き棒として、突板７５ｂの直径を１８ｍｍより小さい１６ｍｍのものを準備しておくことが好ましい。

【0046】

ここで、２つの第１温度計２２は、設置開口部５８の底部に沿って真っすぐに設置されている。これにより、スタンプ材６８を設置開口部５８に押し込んで突き固める施工を２つの第１温度計２２が妨げられにくい。また、２つの第１温度計２２では、スタンプ材６８を設置開口部５８に押し込んで突き固める突板７５ｂに対して干渉しないようにシース２３ａ及びシース２４ａが結束されていることが好ましい。

【0047】

スタンプ材６８をスタンプ付き棒７５で突き固めた後、突き固めたスタンプ材６８の表面からフランジ６２までの長さをコンベックス（図示せず）で測定する。測定したスタンプ材６８の表面からフランジ６２までの長さと、予め測定した設置開口部５８の先端部５８ａからフランジ６２までの長さとに基づいて突き固めたスタンプ材６８の嵩比重を計算する。スタンプ材６８の嵩密度が１．８ｇ／ｃｍ^３以上であることを確認する。
２つの第１温度計２２のシース２３ａ及びシース２４ａのマーキングがフランジ６２からずれていないかを確認する。例えば、マーキングがフランジ６２から炉外側にずれている場合には２つの第１温度計２２を押し込み、マーキングをフランジ６２に合わせる。

【0048】

図８に示すように、スタンプ材６８を個別に小分けして設置開口部５８に押し込んで突き固める施工を複数回繰り返す。この際、一例として、設置開口部５８にスタンプ材６８を充填する長さＬを６００ｍｍとする。ここで、２つの第１温度計２２は、例えば、一方の第１温度計２３の先端２３ｂと他方の第１温度計２４の先端２４ｂとが５００ｍｍ離れている。よって、スタンプ材６８の長さを６００ｍｍとすることにより、スタンプ材６８を他方の第１温度計２４の先端２４ｂから炉外側に１００ｍｍ離れた位置まで延ばすことができる。これにより、２つの第１温度計２２は、第２煉瓦４５の温度（すなわち、炉内環境温度）を精度よく測定できる。

【0049】

ここで、スタンプ材６８の長さを６００ｍｍとするためには、小分けしたスタンプ材６８を１回の施工で約３０ｍｍに付き固める施工を約２０回繰り返す必要がある。１回の施工時間を約５分とすると、スタンプ材６８の長さを６００ｍｍにする施工時間は約１００分となる。炉内環境温度（すなわち、設置開口部の表面側の想定温度）を３００℃とした場合、スタンプ材６８の可使時間は１時間以内（具体的には、３０～６０分）である。

【0050】

一例として、スタンプ材６８の可使時間を３０分と仮定すると、例えば７回目の施工中に、１回目に施工したスタンプ材６８が硬化し始める。一方、３回目から６回目に施工されたスタンプ材６８は硬化していない。よって、７回目に施工されたスタンプ材６８を６回目に施工されたスタンプ材６８に対して一体的に硬化させることができる。
以上から、スタンプ材６８を炉内環境温度下において１時間以内に熱硬化する材料とすることにより、スタンプ材６８の嵩密度を１．８ｇ／ｃｍ^３以上に確保した状態で設置開口部５８にスタンプ材６８を充填することができる。

【0051】

ここで、設置開口部５８にスタンプ材６８を充填する施工中に、高炉本体２０の内側スタンプ材３３や外側スタンプ材３５（図１参照）が僅かに崩れて設置開口部５８の内部でスタンプ材６８に混合することが考えられる。しかしながら、内側スタンプ材３３や外側スタンプ材３５が、スタンプ材６８と同種の材料の場合、内側スタンプ材３３や外側スタンプ材３５が崩れてスタンプ材６８に混合しても問題が生じにくい。
なお、一方の第１温度計２３の先端２３ｂと他方の第１温度計２４の先端２４ｂとの間隔は５００ｍｍに限らないで任意に選択可能である。また、スタンプ材６８の長さは６００ｍｍに限らないで任意に選択可能である。

【0052】

（粘稠層厚みの測定方法及び高炉の操業方法）
ついで、２つの第１温度計２２により粘稠層５０の厚み（稼働面の位置）を測定する粘稠層厚みの測定方法及び高炉１０の操業方法を図２、図４に基づいて説明する。以下、粘稠層５０の厚みを「粘稠層厚み」ということがある。
なお、２つの第２温度計２６による粘稠層厚みの測定方法及び高炉１０の操業方法は、２つの第１温度計２２の粘稠層厚みの測定方法及び高炉１０の操業方法と同様である。よって、２つの第２温度計２６による粘稠層厚みの測定方法及び高炉１０の操業方法の説明を省略する。

【0053】

本願発明者は、第１温度計２２を第２煉瓦４５の表面３２ｂから、表面３２ｂに対して直交する方向に６００ｍｍ以内の複数位置（表面３２ｂに近い複数位置）において温度変化を検知することにより、粘稠層厚みを高精度に測定できることを見出した。すなわち、温度変化を検知する位置が前記表面３２ｂから６００ｍｍよりも遠くなると、所定時間経過時における温度変化を精度よく検出することができなくなる。

【0054】

そこで、図２に示すように、２つの第１温度計２２を、高炉１０の炉底側における側壁３２の表面３２ｂ（粘稠層厚みを０ｍｍと仮定したときの稼働面の位置）から、表面３２ｂに対して直交する方向（径方向）に６００ｍｍ以内の範囲に先端２３ｂ及び先端２４ｂ（測温部）が位置するように設置した。このような２つの第１温度計２２によって、一定の時間の間隔をあけて連続的に温度を測定することにより、短い時定数の温度変化（すなわち、炉内の非定常的な温度変化）を測定できる。これにより、炉内側の現象（具体的には、側壁３２の表面３２ｂに形成される粘稠層５０の厚み）を正確に測定して把握できる。

【0055】

粘稠層厚みは、例えば、２つの第１温度計２２で測定した各温度の温度差（ΔＴ）、２つの第１温度計２２の距離（ΔＸ）、第２煉瓦４５の煉瓦物性値（λ）等を因子として算出することができる。具体的には、第１温度計２２の高さ位置において、第１温度計２２よりも径方向の内側に位置する部分の温度（以下、推定温度ともいう）を、上述した各因子を利用して推定する。ここで、銑鉄の溶融温度を１１５０℃と仮定すると、粘稠層厚みは、前記水底温度が１１５０℃以下となる位置が、粘稠層５０の表面（内面）と設定される。そこで、粘稠層５０の表面の位置から、第２煉瓦４５の残厚を差し引くことで、粘稠層厚みを算出することができる。第２煉瓦４５の残圧は、例えば、第３温度計５５の測定結果から推定することができる。
以上のように算出した粘稠層厚みに基づいて粘稠層厚みを制御し、粘稠層厚みを適切に確保するように高炉１０を操業する。例えば、粘稠層厚みが小さくなり、炉内側が温度上昇した場合に、温度上昇した周辺の温度を早期に下げる手段（具体的には、当該箇所の送風量調整、及び近傍出銑口の閉塞による出銑量調整）を実施できる。
ここで、粘稠層厚みの測定結果に基づいて粘稠層厚みを制御することには、以下の場合が含まれる。
（１）粘稠層厚みの測定結果と、粘稠層厚みについて設定された目標値と、を比較する。測定結果と目標値とに相違がある場合、測定結果が目標値に近づくよう、高炉１０の運転条件を調整する。
（２）粘稠層厚みの測定結果と、粘稠層厚みについて設定された最低値と、を比較する。測定結果が最低値を下回った場合、粘稠層が厚くなるよう、高炉１０の運転条件を調整する。

【0056】

このように、高炉１０の操業方法では、粘稠層厚みの測定方法により測定した粘稠層厚みに基づいて粘稠層５０の厚みを制御する。よって、側壁３２の表面３２ｂに付着している粘稠層５０を消失させることなく、粘稠層５０を適切な厚みで制御できる。
ここで例えば、表面３２ｂに付着する粘稠層厚みが０ｍｍに近づくと第２煉瓦４５が急速に損耗する一方、粘稠層５０が回復すると第２煉瓦４５の損耗が停止する。
よって、粘稠層厚みを適切に制御することにより、例えば、第２煉瓦４５の急速損耗などを回避できる。この結果、例えば、高炉１０を寿命延長させること等が可能になる。

【0057】

また、図２、図４に示すように、２つの第１温度計２２を配置する設置開口部５８にスタンプ材６８を充填するようにした。さらに、スタンプ材６８の嵩密度を１．８ｇ／ｃｍ^３以上とした。よって、スタンプ材６８を緻密にでき、炉内熱による熱硬化時の揮発(突沸、及び突沸時の空隙)を防止できる。これにより、設置開口部５８にスタンプ材６８を充填することにより、炉内の溶銑滓が設置開口部５８に差し込むことを防止できる。したがって、溶銑滓の漏洩によるトラブルリスクを回避できる。さらに、２つの第１温度計２２により長期的に、かつ安定的に温度指示値を継続して測定できる。これにより、２つの第１温度計２２により高炉１０の末期まで安定的に温度管理を継続できる。

【0058】

[第２実施形態]
つぎに、高炉１０の内部から溶銑１２を出銑する際に第１実施形態の粘稠層厚みの測定方法を活用する例を図２に基づいて説明する。
図２に示すように、例えば、高炉１０を改修する場合、高炉１０の内部（すなわち、炉内）から溶銑１２を出銑する必要がある。この場合、炉内に残る溶銑１２を可能な限り少量にすることが好ましい。炉内から溶銑１２を外部に取り出す際には、高炉１０の外側において炉底出銑開孔位置Ｐ１からドリル等で炉底側の側壁３２に炉内へ向けて上り勾配の溶銑取出孔８２を開ける。
ここで、高炉１０の周囲には、例えば、高炉１０に関連する設備等が設けられている。よって、高炉１０は周囲の空間が狭い。このため、高炉１０の周囲では、ドリルを設置する空間が限定される。

【0059】

この条件において、炉内に残る溶銑１２を可能な限り少量にすることを考慮すると、高炉１０の外側における炉底出銑開孔位置Ｐ１や溶銑取出孔８２の傾斜角が限定される。よって、ドリルの設置箇所、炉底出銑開孔位置Ｐ１、溶銑取出孔８２の傾斜角、粘稠層厚み等を考慮することにより、溶銑取出孔８２が粘稠層５０の表面に開口する位置Ｐ２を予め予測することが可能である。以下、溶銑取出孔８２が粘稠層５０の表面に開口する位置Ｐ２を炉底出銑基準点Ｐ２ということがある。

【0060】

本実施形態では、２つの第１温度計２２を炉底出銑基準点Ｐ２と同じ高さに設置するようにした。よって、２つの第１温度計２２で測定した温度を管理することにより、炉底出銑基準点Ｐ２における粘稠層厚みを、高炉１０の改修時に合わせて精度よく管理できる。これにより、高炉１０を改修する際に、溶銑取出孔８２を炉底出銑開孔位置Ｐ１から粘稠層５０の表面の炉底出銑基準点Ｐ２までドリルで適切にあけることができる。したがって、溶銑取出孔８２の開口（すなわち、炉底出銑基準点Ｐ２）から炉内の溶銑１２を外部に取り出すことができる。これにより、高炉１０の改修を適切におこなうことができる。

【0061】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0062】

例えば、単管６１およびフランジ６２がなくてもよい。

【0063】

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0064】

１０ 高炉
１２ 溶銑
２２ ２つの第１温度計（複数の温度計）
２３ 一方の第１温度計
２３ａ 一方の第１温度計のシース（温度計のシース）
２４ 他方の第１温度計
２４ａ 他方の第１温度計のシース（温度計のシース）
２６ ２つの第２温度計（複数の温度計）
２７ 一方の第２温度計
２８ 他方の第２温度計
３１ 底壁
３１ｂ 底壁の表面（煉瓦の表面）
３２ 側壁
３２ｂ 側壁の表面（煉瓦の表面）
４１ 第１煉瓦（煉瓦）
４２ 目地
４５ 第２煉瓦（煉瓦）
５０ 粘稠層
５８ 設置開口部
６８ スタンプ材
Ｐ２ 炉底出銑基準点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】