CN113631727A - 高炉的炉壁冷却用冷却壁 - Google Patents

Abstract

提供在炉内侧设置有内衬的炉壁冷却用冷却壁中能够防止内衬的温度上升而延长内衬的寿命的高炉的炉壁冷却用冷却壁。将高炉的炉壁冷却用冷却壁构成为，具备：冷却壁主体(1)，在其内部设置使冷却水通过的水路，并且由铜或铜合金构成；水平槽13，在冷却壁主体的炉内侧表面水平地设置有多个，构成由多个水平槽构成的凹部及构成于多个水平槽间的凸部；垂直槽(4)，在水平槽间的凸部沿垂直方向设置有多个；及多个内衬(2)，嵌合设置于冷却壁主体的水平槽，其前端向炉内突出，多个内衬间的垂直方向的间隙(5)成为与垂直槽(4)在水平方向上不同的位置。

Description

高炉的炉壁冷却用冷却壁

技术领域

本发明涉及为了冷却并保护暴露于高温的高炉等的炉壁而使用的炉壁冷却用冷却壁。

背景技术

以往，为了保护高炉炉体免受炉内热负荷的影响而使用炉壁冷却用冷却壁(以下，也记载为冷却壁)。冷却壁具有利用铸铁、轧制铜、铸件铜等制作出的冷却壁主体，在冷却壁主体具有冷却用的水路。有时在冷却壁安装用于将冷却壁向高炉安装的构件，在冷却壁主体的表面安装与冷却壁主体不同的种类的金属、耐火物制的构件，将冷却壁主体、水路、安装于冷却壁主体的构件等合起来的总体被称作冷却壁。近年来，为了应对高炉炉体的高热负荷，要求冷却能力更高且具有耐久性的冷却壁。

关于其理由，可举出：适合于成为高炉的主要的还原材料的焦炭的制造的炼焦煤的资源逐渐枯竭，正在取代该焦炭而增加从高炉的风口吹入燃料煤的粉煤吹入量。这是因为，若使粉煤吹入量增大，则炉内的通气阻力增大，沿着炉壁上升的气流增加，结果，冷却壁的热负荷变大，寿命也变短。

这样的炉壁冷却用冷却壁使用炉体铁皮和螺栓而固定安装于高炉炉体的内侧。即，如在图5中示出其一例那样，冷却壁主体51使用螺栓52和螺母53通过螺纹紧固而固定于高炉炉体的铁皮61。并且，冷却壁主体51的给排水用配管54-1、54-2贯通开设于高炉炉体的铁皮61的孔62而设置，经由给排水用配管54-1、54-2而从炉体外侧给水、排水。

作为改良炉壁冷却用冷却壁的技术，以往，已知：为了即使在高炉的热负荷高的部位长期间使用而炉内侧的耐火物损伤的情况下也通过从高炉内容物生成的稳定的炉渣粘着层的形成而被隔热从而延长寿命，在冷却壁主体的炉内侧设置高炉的内容物容易堆积的槽状的构造。另外，已知：为了抑制由热引起的冷却壁的应变，在冷却壁主体的表面设置在冷却剂管路的方向上延伸的槽(专利文献1)。另外，已知：为了提高保护冷却壁的效果，设置向冷却壁主体的水平槽嵌合的由耐热金属材料构成的内衬(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-269867号公报

专利文献2：日本特开2000-119713号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在如上述专利文献1那样设置了将由来自炉内的受热引起的伸长释放而防止应变的多个槽中的垂直槽的情况下，存在沿着垂直槽上升的气流。其结果，炉渣粘着层被气流排除，在存在垂直槽的部位处，在该部分不形成炉渣粘着层，从该部位向冷却壁的热输入变大。因此，存在以下问题：即使采用了通过垂直贯通的槽来吸收由热引起的应变的构造，由于会从该槽的内表面受热，所以温度反而会上升，应变吸收的效果会减弱。

另外，即使如上述专利文献2那样在冷却壁的炉内侧以避免热直接向冷却壁传递的方式设置了内衬，在该内衬表面平滑的情况下，在炉内侧也不形成炉渣粘着层，内衬表面直接暴露于高温的炉内气流。因而，存在以下问题：由于内衬的温度上升，所以内衬的寿命变短，冷却壁的保护的效果有限。尤其是，也存在以下问题：在将内衬从炉内侧利用螺栓进行了固定的情况下，螺栓的温度与内衬温度相比进一步变高，螺栓的寿命变短，因此能够固定内衬的期间也变短。

本发明的目的在于，提供一种高炉的炉壁冷却用冷却壁，是为了冷却并保护暴露于高温的高炉等的炉壁而使用的炉壁冷却用冷却壁，在炉内侧设置有内衬的炉壁冷却用冷却壁中，能够防止内衬的温度上升而延长内衬的寿命。

用于解决课题的手段

为了解决以往技术具有的前述的课题而实现前述的目的，进行了锐意研究，结果，发明人们开发出以下叙述的新颖的高炉的炉壁冷却用冷却壁。即，本发明是一种高炉的炉壁冷却用冷却壁，是对高炉的炉壁从内表面进行冷却的炉壁冷却用冷却壁，其特征在于，具备：冷却壁主体，在其内部设置使冷却水通过的水路，并且由铜或铜合金构成；水平槽，在冷却壁主体的炉内侧表面水平地设置有多个，构成由多个水平槽构成的凹部及构成于多个水平槽间的凸部；垂直槽，在水平槽间的凸部沿垂直方向设置有多个；及多个内衬，嵌合设置于冷却壁主体的水平槽，该多个内衬的前端向炉内突出，多个内衬间的垂直方向的间隙处于与垂直槽在水平方向上不同的位置。

另外，在如前述那样构成的本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁中，可认为以下为更优选的解决方案：

(1)从所述内衬的炉内侧设置沉孔及与沉孔内贯通的螺栓孔，并且在所述冷却壁主体的水平槽的底部的与所述螺栓孔对应的位置设置阴螺纹孔，经由所述沉孔及所述螺栓孔而将螺栓从炉内侧插通并将所述螺栓固定于所述阴螺纹孔，由此，将所述内衬嵌合设置于所述水平槽内，

(2)构成为所述凹部的垂直方向的宽度比所述凸部的垂直方向的宽度大，

(3)所述内衬的材质由高温强度比所述冷却壁主体的材质高的材质构成，

(4)上下相邻的所述内衬的间隙在水平方向上位置不同，

(5)上下相邻的所述垂直槽在水平方向上位置不同，

(6)上下相邻的所述内衬的间隙在水平方向上位置不同，并且上下相邻的所述垂直槽在水平方向上位置不同。

发明效果

根据本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁，由于内衬向炉内突出，所以在内衬之间即水平槽间的凸部前端部及内衬的基部(内衬嵌合于冷却壁主体的凹部的部分的附近)也形成并维持热传导率低的炉渣粘着层。由此，能够妨碍内衬的温度上升，延长内衬的寿命。另外，由于将内衬间的垂直方向的间隙设为与设置于冷却壁主体的凸部的垂直槽不同的位置，避免槽在上下方向上连通，所以能够妨碍沿着垂直槽上升的气流而维持炉渣粘着层，并且妨碍来自内衬彼此之间的间隙及垂直槽内表面的受热，延长内衬及冷却壁的寿命。

另外，根据本发明的优选例，从内衬的炉内侧设置沉孔及与沉孔内贯通的螺栓孔，并且在冷却壁主体的水平槽的底部的与螺栓孔对应的位置设置阴螺纹孔，经由沉孔及螺栓孔而将螺栓从炉内侧插通并将螺栓固定于阴螺纹孔。因而，能够在使用中妨碍内衬的位置的水平方向的移动，防止内衬间的垂直方向的间隙处于垂直槽的位置，将内衬间的间隙保持为恒定。另外，由于在沉孔中形成炉渣粘着层，并且由与内衬在上表面、下表面、底面这三个面处嵌合的冷却壁主体有效地冷却，所以即使是长期的使用，螺栓也不会损耗。

而且，根据本发明的其他的优选例，通过使上下相邻的内衬间的水平方向的间隙的位置不同，能够防止气流贯通内衬间的间隙而穿过，防止气流对炉渣粘着层的排除，并且防止来自内衬间的垂直方向的间隙及垂直槽内表面的受热，从而延长内衬的寿命。而且，根据本发明的再其他的优选例，通过使上下相邻的垂直槽的位置不同，能够防止垂直槽贯通而气流穿过，防止气流对炉渣粘着层的排除，并且防止来自垂直槽内表面的受热，能够延长冷却壁的寿命。另外，在使上述相邻的内衬间的垂直方向的间隙的位置不同并且使上述上下相邻的垂直槽的位置不同的情况下，能够使上述延长冷却壁的寿命的效果进一步提高。

附图说明

图1是将本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁的一例从炉内侧观察时的图。

图2是图1所示的本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁的沿着A-A线的剖视图。

图3是在本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁中将安装内衬前的冷却壁的一例从炉内侧观察时的图。

图4是图3所示的安装内衬前的冷却壁的沿着A-A线的剖视图。

图5是用于说明以往例中的将炉壁冷却用冷却壁向炉体铁皮固定的方法的图。

具体实施方式

以下，对本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁进行说明。

本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁具备：冷却壁主体，在其内部设置使冷却水通过的水路，并且由铜或铜合金构成；水平槽，在冷却壁主体的炉内侧表面以水平延伸的方式设置有多个，构成由多个水平槽构成的凹部及在多个水平槽间构成的凸部；垂直槽，在水平槽间的凸部以在垂直方向上延伸的方式设置有多个；及多个内衬，嵌合设置于冷却壁主体的水平槽，其前端向炉内突出，所述炉壁冷却用冷却壁构成为，多个内衬间的在垂直方向上延伸的间隙成为与垂直槽在水平方向上不同的位置，即，多个内衬间的在垂直方向上延伸的间隙不与垂直槽连通。

使间隙不与槽连通是指槽的上端和下端的某一方或双方由内衬在上下方向上封闭且构成槽的空间仅向炉内表面方向开口的状态。在本发明中，优选的是，存在于冷却壁主体的槽的上下端中的70％以上被封闭。槽的上下端的90％以上被内衬封闭的状态更优选，在所有位置处被封闭最优选。

在将从高炉的下部进行高温的送风并从上部取出产生气体的高炉的炉壁从内表面冷却的冷却壁中，在沿着冷却壁表面的去往上方的气体的流动的速度变大的情况下，冷却壁内表面的热传递率变大而冷却壁的温度容易上升。在上述的结构的本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁中，由于将冷却壁设为了热传导率高的铜或铜合金制，所以在冷却壁的炉内侧表面，炉内侧炉渣被冷却而形成粘着层。由此，能够长期保护冷却壁自身。另外，在本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁中，使水向设置于冷却壁主体的冷却水通路流动来冷却冷却壁。

在冷却壁主体的炉内侧表面水平地设置多个水平槽。并且，利用多个水平槽构成凹部，在多个水平槽间或水平槽与冷却壁主体的上或下的端部之间构成凸部。在冷却壁主体的水平槽设置向其上表面、下表面、底面嵌合且前端向炉内突出的内衬。内衬的材质优选与冷却壁的材质相比硬度和高温强度高且热传导率小的材质。因而，即使与冷却壁主体相比温度上升也能够承受，并且能够减少向冷却壁主体传递的热。由于内衬向炉内突出，所以在内衬之间即水平槽间的凸部前端部及内衬的基部也形成并维持热传导率低的炉渣粘着层。内衬与冷却壁的水平槽嵌合的根部被冷却壁冷却而维持为低温，但突出到炉内的前端部接受炉内的热而成为高温。

在与冷却壁主体的水平槽相邻地存在的凸部以与凸部的延伸方向相交的方式设置槽。该槽具有与存在于凸部的上端和下端的水平槽或冷却壁的端部相连的开口部，以将该开口部彼此连结的方式设置。在本发明中，将设置于凸部的槽称作垂直槽，但不限定于与凸部的延伸方向成90°的方向。通过存在该槽，能够缓和因温度变化而在冷却壁主体产生的热应力所引起的应变。垂直槽的宽度优选为1mm以上且50mm以下。更优选为8mm以上且30mm以下。垂直槽的深度能够设为与水平槽相同的深度，但即使是比其浅的槽也发挥效果。优选是凸部的突出高度(凸部上端与槽的底面的距离)的1/2以上的深度的槽。更优选的槽的深度是凸部的突出高度的3/4倍～1倍左右。另外，设置于凸部的垂直槽优选在水平方向上以100mm～500mm的间隔设置。而且，配合冷却水路的间距，垂直槽的间隔更优选以150mm～300mm设置。

向各水平槽嵌合的内衬被分割成多个，通过内衬间的垂直方向的间隙来吸收热膨胀。若内衬间的间隙处于与冷却壁主体的垂直槽相同的垂直位置，则间隙和垂直槽贯通而气流穿过。因而，会因气流而排除炉渣粘着层，并且由于从内衬间的间隙及垂直槽内表面受热所以温度上升。然而，通过使内衬间的间隙的位置及垂直槽的位置成为在水平方向上不同的位置，能够防止气流的穿过并有效地吸收热膨胀。

接着，对本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁的优选例进行说明。

首先，若内衬只是嵌合于冷却壁主体的水平槽，则有时在使用中内衬的位置在水平方向上移动从而内衬间的垂直方向的间隙的位置成为垂直槽的位置。为了防止该情况并且将内衬间的间隙保持为一定，在内衬的炉内侧开设沉孔，在沉孔的底开设螺栓孔，使螺栓贯通螺栓孔，固定于在冷却壁主体的水平槽设置的阴螺纹孔，由此，能够防止内衬在水平方向上移动。螺栓自身由冷却壁主体的阴螺纹孔冷却，在沉孔中形成热传导率低的炉渣粘着层，因此能够避免螺栓的温度上升。而且，在内衬开设的沉孔比冷却壁的水平槽间的凸部前端向炉外侧开设得深，螺栓的位置由与内衬在上表面、下表面、底面这三个面处嵌合的冷却壁主体有效地冷却，因此能够避免螺栓的温度上升，即使是长期的使用，螺栓也不会损耗。根据本发明的内衬的固定方法，与以往的内衬的固定方法相比，能够有效地防止内衬的脱落、破损，能够大幅延长内衬的寿命。由此，冷却壁的寿命也能够大幅延长。

接着，优选构成为冷却壁主体的凹部的垂直方向的宽度比所述凸部的垂直方向的宽度大。通过这样构成，由于水平槽间的凸部直接接受炉内的热而变得比水平槽的温度高温，所以能够使其宽度比凹部小而降低凸部的受热量。另外，由于内衬比冷却壁的水平槽间的凸部的前端向炉内突出，所以在上下相邻的内衬的间隙也形成热传导率低的炉渣粘着层。

另外，内衬的材质优选由高温强度比冷却壁主体的材质高的材质构成。作为高温强度比由铜或铜合金构成的冷却壁主体高的内衬的材质的一例，能够适宜地使用不锈钢、SS钢等。

而且，通过使上下相邻的内衬间的间隙的水平方向的位置不同，能够防止内衬间的间隙贯通而气流穿过，防止气流对炉渣粘着层的排除，并且防止来自内衬彼此的间隙及垂直槽内表面的受热。内衬间的间隙优选设为5mm以上且500mm以下。使内衬间的间隙的水平方向的位置不同是指以在某高度的内衬间的间隙的正上部和/或正下部存在相邻的内衬的突出部的方式配置内衬。因而，设置于内衬间的间隙的间隔优选比配置于槽的内衬的长度短。优选的是，在内衬间的间隙的数量的70％以上的间隙中，该间隙的水平方向的位置与上下相邻的内衬的间隙不同。

另外，在因长期的使用而内衬磨损或脱落的情况下，会在冷却壁主体的水平槽形成热传导率低的炉渣粘着层。在该情况下，通过使上下相邻的垂直槽的水平方向的位置不同，能够防止垂直槽贯通而气流穿过，防止气流对炉渣粘着层的排除，并且防止来自垂直槽内表面的受热。

使上下相邻的垂直槽的水平方向的位置不同是指以在某高度的冷却壁主体凸部处在其垂直槽的开口部的正上部和/或正下部存在相邻的冷却壁主体凸部的方式配置垂直槽。在该情况下，也优选的是，在70％以上的垂直槽中，该垂直槽的水平方向的位置与相邻的凸部的垂直槽的位置不同。

需要说明的是，通过采取上述的使上下相邻的内衬间的间隙的水平方向的位置不同及上述的使上下相邻的垂直槽的水平方向的位置不同这两种措施，能够更有效地防止炉渣粘着层被排除。

实施例

基于附图来说明本发明的实施例。

图1是将本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁的一例从炉内侧观察时的图，图2是图1所示的本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁的沿着A-A线的剖视图。以下，参照图1及图2来对本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁的结构进行说明。

在图1及图2所示的例子中，冷却壁主体1在高炉的周向上排列有许多，作为其材质，作为一例而使用无氧铜。在冷却壁主体1通过切削加工而挖出的水平槽13中，多个内衬2以在内衬2间隔开垂直方向(图中上下方向)的间隙5的方式嵌合，通过内六角螺栓3而紧固。该水平槽13的尺寸的一例是深度13a为55mm、垂直方向的宽度在底部13b处为75mm且在开口部13c处为70mm的里面宽的梯形形状。因而，嵌合于水平槽13的内衬2不会脱出。另外，由于将内衬2嵌合于水平槽13后通过螺栓3而在水平方向上固定，所以内衬2间的垂直方向的间隙5的宽度不会因外力而改变，作为一例，能够维持初始的10mm。

由水平槽13形成凹部21，在上下的水平槽13间形成凸部22。在本例中，在形成的凸部22中，多个垂直槽4通过切削加工而作为一例形成为宽度10mm且深度55mm。多个垂直槽4均配置于与内衬2间的垂直方向的间隙5在水平方向上错开的位置。因而，在高炉的炉内，垂直上升的气流不会穿过，形成于炉内表面的炉渣粘着层维持于内衬2。

另外，在本发明中，上下相邻的内衬2的垂直方向的间隙5的水平方向的位置及上下相邻的垂直槽4的水平方向的位置不特别限定。然而，作为优选例，如图1及图2所示，上下相邻的内衬2的垂直方向的间隙5优选构成为在水平方向上位置不同。在这样构成了内衬2的垂直方向的间隙5的情况下，能够更适宜地防止存在内衬2的情况下的垂直上升的气流的穿过。另外，作为优选例，如图1及图2所示，优选构成为使上下相邻的垂直槽4的水平方向的位置不同。在这样构成了垂直槽4的情况下，即使因长期使用而内衬2磨损或脱落的情况下，由于上下的垂直槽4彼此处于在水平方向上错开的位置，所以垂直上升的气流也不会穿过，形成于炉内表面的炉渣粘着层被维持。

图2是图1所示的本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁的沿着A-A线的剖视图。在图2所示的例子中，在作为规定的厚度的延展铜产品的板的冷却壁主体1挖出了底更宽的水平槽13。关于在冷却壁的垂直方向上配置的冷却水通路6，由枪钻从板的下端面向上方开设孔，不贯通而停止。在该状态下，对于冷却水通路6，从相当于冷却壁的炉外侧的背面以与冷却水通路6相同的直径开设有给水口7和排水口8。对于给水口7，将贯通高炉的铁皮而从炉外供给冷却水的给水管9通过角焊接而安装于冷却壁主体1，对于排水口8，将贯通高炉的铁皮而向炉外排出冷却水的排水管10通过角焊接而安装于冷却壁主体1。冷却水通路6的下方的孔通过对插塞11进行单V型槽焊接而封闭。

内衬2沿着在冷却壁主体1挖出的水平槽13而水平插入，在规定的位置处由螺栓3紧固。螺栓3处于沉孔12的底，因此使用内六角螺栓且通过六角扳手来拧紧。在炉中，在沉孔12中也形成炉渣粘着层，因此能够保护螺栓3的头。沉孔12比水平槽13间的凸部22的前端部开设得深，以避免螺栓3的温度上升。

图3是在本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁中将安装内衬前的冷却壁的一例从炉内侧观察时的图，图4是图3所示的安装内衬前的冷却壁的沿着A-A线的剖视图。在图3及图4所示的例子中，在冷却壁主体1通过铣削加工而挖出了水平槽13。在水平槽13的底通过攻丝加工而开设用于将内衬2通过螺栓3而螺栓紧固的阴螺纹孔14。该阴螺纹孔14以不向冷却水通路6贯通的方式设置于在水平方向上避开了冷却水通路6的位置。在切削加工和焊接加工结束后，将向水平槽13嵌合的多个内衬2依次从侧方插入。在阴螺纹孔14和与沉孔12同心的螺栓孔23的中心一致时，利用螺栓3紧固，防止沿着水平槽13滑动。

产业上的可利用性

本发明的高炉的炉壁冷却用冷却壁作为将从炉的下部进行高温的送风且从上部取出产生气体的高炉的炉壁从内表面进行冷却的冷却壁尤其有效，但在高炉以外的竖炉等中，作为冷却并保护暴露于高温的炉壁内部的用途也是有效的。

标号说明

1 冷却壁主体

2 内衬

3 内六角螺栓

4 垂直槽

5 间隙

6 冷却水通路

7 给水口

8 排水口

10 排水管

11 插塞

12 沉孔

13 水平槽

13a 深度

13b 底部

13c 开口部

14 阴螺纹孔

21 凹部

22 凸部

23 螺栓孔

Claims (7)

1.一种高炉的炉壁冷却用冷却壁，是对高炉的炉壁从内表面进行冷却的炉壁冷却用冷却壁，其特征在于，具备：冷却壁主体，在该冷却壁主体的内部设置使冷却水通过的水路，并且由铜或铜合金构成；水平槽，在冷却壁主体的炉内侧表面水平地设置有多个，构成由多个水平槽构成的凹部及构成于多个水平槽间的凸部；垂直槽，在水平槽间的凸部沿垂直方向设置有多个；及多个内衬，嵌合设置于冷却壁主体的水平槽，该多个内衬的前端向炉内突出，多个内衬间的垂直方向的间隙处于与垂直槽在水平方向上不同的位置。

2.根据权利要求1所述的高炉的炉壁冷却用冷却壁，其特征在于，

从所述内衬的炉内侧设置沉孔及与沉孔内贯通的螺栓孔，并且在所述冷却壁主体的水平槽的底部的与所述螺栓孔对应的位置设置阴螺纹孔，经由所述沉孔及所述螺栓孔而将螺栓从炉内侧插通并将所述螺栓固定于所述阴螺纹孔，由此，将所述内衬嵌合设置于所述水平槽内。

3.根据权利要求1或2所述的高炉的炉壁冷却用冷却壁，其特征在于，

构成为所述凹部的垂直方向的宽度比所述凸部的垂直方向的宽度大。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的高炉的炉壁冷却用冷却壁，其特征在于，

所述内衬的材质由高温强度比所述冷却壁主体的材质高的材质构成。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的高炉的炉壁冷却用冷却壁，其特征在于，

上下相邻的所述内衬的间隙在水平方向上位置不同。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的高炉的炉壁冷却用冷却壁，其特征在于，

上下相邻的所述垂直槽在水平方向上位置不同。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的高炉的炉壁冷却用冷却壁，其特征在于，

上下相邻的所述内衬的间隙在水平方向上位置不同，并且上下相邻的所述垂直槽在水平方向上位置不同。

Images