JP2000248305A - ステーブクーラー - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高炉の炉壁の冷却に使用するステーブクーラ
ーであって、ステーブクーラー炉内側の損耗速度を小さ
くするとともに、ステーブクーラー本体の熱膨張による
オーステナイト系耐熱鋼の脱落や局部的な損耗を防止す
る。 【解決手段】 母材金属により炉外側に冷却パイプを、
炉内側に耐火性物質を組み込んで一体的に構成するステ
ーブクーラーにおいて、前記耐火性物質を格子状のオー
ステナイト系耐熱鋼を多層に重ね所定の厚さに形成す
る。
ーであって、ステーブクーラー炉内側の損耗速度を小さ
くするとともに、ステーブクーラー本体の熱膨張による
オーステナイト系耐熱鋼の脱落や局部的な損耗を防止す
る。 【解決手段】 母材金属により炉外側に冷却パイプを、
炉内側に耐火性物質を組み込んで一体的に構成するステ
ーブクーラーにおいて、前記耐火性物質を格子状のオー
ステナイト系耐熱鋼を多層に重ね所定の厚さに形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高炉などの冶金
炉炉壁中に埋設して使用される炉体冷却用ステーブクー
ラーに関するものである。
炉炉壁中に埋設して使用される炉体冷却用ステーブクー
ラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高炉等冶金炉の炉壁冷却装置とし
て用いられるステーブクーラーは長期間に亘って使用し
ていると損耗や破損が生じる。そしてこのような損耗や
破損が生じると、冷却機能の低下を招いて炉体鉄皮への
熱負荷を増大させ、やがて鉄皮亀裂の原因になることが
知られている。
て用いられるステーブクーラーは長期間に亘って使用し
ていると損耗や破損が生じる。そしてこのような損耗や
破損が生じると、冷却機能の低下を招いて炉体鉄皮への
熱負荷を増大させ、やがて鉄皮亀裂の原因になることが
知られている。
【０００３】一般的にステーブクーラーは図５に示す様
にステーブ本体を形成する鋳物１（主に球状黒鉛鋳鉄）
の炉外側に冷却パイプ２を鋳ぐるむとともに炉内側には
耐火材料として耐火煉瓦９が鋳込まれている。そしてこ
のステーブクーラーは外面の鉄皮７の内側に設置固定さ
れる。また、鉄皮にステーブクーラーが設置された後に
はその炉内側にスタンプ材を介してさらに耐火煉瓦８を
積んだ構造や、さらには図６に示すように炉内に積んで
いた耐火煉瓦に相当する部分も鋳ぐるみ煉瓦１０として
ステーブクーラー本体に鋳物のリブ１１により１段づつ
挟み込む構造とし、煉瓦１０の保持力を強化させた炉壁
構成が考案されている。
にステーブ本体を形成する鋳物１（主に球状黒鉛鋳鉄）
の炉外側に冷却パイプ２を鋳ぐるむとともに炉内側には
耐火材料として耐火煉瓦９が鋳込まれている。そしてこ
のステーブクーラーは外面の鉄皮７の内側に設置固定さ
れる。また、鉄皮にステーブクーラーが設置された後に
はその炉内側にスタンプ材を介してさらに耐火煉瓦８を
積んだ構造や、さらには図６に示すように炉内に積んで
いた耐火煉瓦に相当する部分も鋳ぐるみ煉瓦１０として
ステーブクーラー本体に鋳物のリブ１１により１段づつ
挟み込む構造とし、煉瓦１０の保持力を強化させた炉壁
構成が考案されている。
【０００４】ステーブクーラーに鋳込まれる耐火煉瓦の
機能は炉内の高温ガス流れや原料降下に対しての耐久性
能に優れていることと炉内からの奪熱による熱効率低下
を防ぐ為に断熱性能が必要となる。そして、冷却パイプ
に冷却水を通水して炉壁を冷却するとともに炉内側のス
テーブ母材および耐火煉瓦の温度を下げることで強度を
維持し、炉内熱負荷の増加時にも炉内原料による摩耗速
度の増加を抑制している。
機能は炉内の高温ガス流れや原料降下に対しての耐久性
能に優れていることと炉内からの奪熱による熱効率低下
を防ぐ為に断熱性能が必要となる。そして、冷却パイプ
に冷却水を通水して炉壁を冷却するとともに炉内側のス
テーブ母材および耐火煉瓦の温度を下げることで強度を
維持し、炉内熱負荷の増加時にも炉内原料による摩耗速
度の増加を抑制している。
【０００５】しかし、前記図５で述べた炉内側に耐火煉
瓦を積んだ構造では煉瓦は支持物が無く、煉瓦間の接着
材による接着力のみで構造を保持しているため不安定で
あり、高炉内のような高温で摩耗性の高い環境では煉瓦
は部分崩壊あるいは全面崩壊し、耐火構造としての寿命
が著しく短いという欠点があった。また前記図６で述べ
た鋳ぐるみ煉瓦の構造では煉瓦の割れ防止のための緩衝
材（セラミックフェルト等）を介して鋳物のリブで挟ん
でいるだけで煉瓦を支持する能力が弱く、操業中の熱に
よりステーブクーラーは膨張、収縮し、鋳物リブ間隔の
変動により煉瓦が脱落あるいは割損、剥落するという欠
点があった。
瓦を積んだ構造では煉瓦は支持物が無く、煉瓦間の接着
材による接着力のみで構造を保持しているため不安定で
あり、高炉内のような高温で摩耗性の高い環境では煉瓦
は部分崩壊あるいは全面崩壊し、耐火構造としての寿命
が著しく短いという欠点があった。また前記図６で述べ
た鋳ぐるみ煉瓦の構造では煉瓦の割れ防止のための緩衝
材（セラミックフェルト等）を介して鋳物のリブで挟ん
でいるだけで煉瓦を支持する能力が弱く、操業中の熱に
よりステーブクーラーは膨張、収縮し、鋳物リブ間隔の
変動により煉瓦が脱落あるいは割損、剥落するという欠
点があった。
【０００６】このように耐火煉瓦部分の損耗が早期に先
行すると、母材金属のリブが残存して炉内面に凹凸がで
きるため炉内原料の降下が不安定となる。また耐火煉瓦
は断熱性の高いものを使用し、炉内からの奪熱量を少な
くするための機能を有するが、早期脱落により長期的な
断熱性が維持できず、逆に残存するリブの影響で奪熱量
が増える傾向にあった。
行すると、母材金属のリブが残存して炉内面に凹凸がで
きるため炉内原料の降下が不安定となる。また耐火煉瓦
は断熱性の高いものを使用し、炉内からの奪熱量を少な
くするための機能を有するが、早期脱落により長期的な
断熱性が維持できず、逆に残存するリブの影響で奪熱量
が増える傾向にあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この問題の解決策とし
て特開平８−１２０３１３号公報では、表面に断面形状
が円または多角形の柱状の煉瓦をステーブクーラー表面
に垂直に、かつ煉瓦相互に間隔を開けて配し煉瓦が全方
向から包み込まれる構造、また特開平５−３２０７２７
号公報では耐火煉瓦のほぼ中央部に設けたテーパ状貫通
孔に煉瓦支持アンカーを嵌着し一体的に鋳ぐるみ煉瓦を
千鳥状に配置した構造が開示されている。
て特開平８−１２０３１３号公報では、表面に断面形状
が円または多角形の柱状の煉瓦をステーブクーラー表面
に垂直に、かつ煉瓦相互に間隔を開けて配し煉瓦が全方
向から包み込まれる構造、また特開平５−３２０７２７
号公報では耐火煉瓦のほぼ中央部に設けたテーパ状貫通
孔に煉瓦支持アンカーを嵌着し一体的に鋳ぐるみ煉瓦を
千鳥状に配置した構造が開示されている。
【０００８】しかしこのように各々の煉瓦を単独に、一
定の間隔に配置することは煉瓦の浮上防止処置や位置決
めが困難であり時間もかかる。また煉瓦の場合鋳ぐるみ
鋳造時の熱衝撃による割れ防止のためにセラミックフェ
ルト等の緩衝材を張り付ける必要があり、煉瓦単品毎の
緩衝材張り付け作業は非常に効率が悪い。また煉瓦が全
方向から包み込まれる構造により抜け落ちる可能性は小
さいが、ステーブクーラー本体の熱変形による割れ発
生、剥落の懸念は残る。
定の間隔に配置することは煉瓦の浮上防止処置や位置決
めが困難であり時間もかかる。また煉瓦の場合鋳ぐるみ
鋳造時の熱衝撃による割れ防止のためにセラミックフェ
ルト等の緩衝材を張り付ける必要があり、煉瓦単品毎の
緩衝材張り付け作業は非常に効率が悪い。また煉瓦が全
方向から包み込まれる構造により抜け落ちる可能性は小
さいが、ステーブクーラー本体の熱変形による割れ発
生、剥落の懸念は残る。
【０００９】さらに実開平６−４７３４７号公報では、
耐火材料としてステンレス製ブロックを使用しステーブ
クーラー本体の炉内側に複数のあり溝状の係合凹部を形
成し該凹部内面に隙間調整用モルタルを塗り、台形断面
のステンレス製ブロックを嵌合、固定した構造、およ
び、四角形状断面の係合凹部を形成し該凹部に四角形断
面のステンレス製ブロックを嵌合し、炉内側表面をステ
ーブクーラー本体に溶接する構造が開示されている。
耐火材料としてステンレス製ブロックを使用しステーブ
クーラー本体の炉内側に複数のあり溝状の係合凹部を形
成し該凹部内面に隙間調整用モルタルを塗り、台形断面
のステンレス製ブロックを嵌合、固定した構造、およ
び、四角形状断面の係合凹部を形成し該凹部に四角形断
面のステンレス製ブロックを嵌合し、炉内側表面をステ
ーブクーラー本体に溶接する構造が開示されている。
【００１０】しかし、いずれの場合もステーブクーラー
本体に凹部を形成した鋳造後の作業であり、ステンレス
製ブロックは煉瓦に比べ重量も大きいため非常に作業効
率が悪い。また、台形断面のステンレス製ブロックはあ
り溝状の凹部に隙間調整用モルタルを介して嵌合されて
いるため保持力は弱く、ステーブクーラー本体の熱変形
により脱落が懸念される。また四角形断面のステンレス
製ブロックも表面の溶接のみで保持されており、ステン
レスと母材金属である球状黒鉛鋳鉄の熱膨張率の差によ
る溶接部の破損や溶接部が摩耗した場合、台形断面のス
テンレス製ブロックと同様に脱落する懸念がある。また
ステンレスの圧延鋼材から該ブロックを加工する場合は
コストが高くなる。
本体に凹部を形成した鋳造後の作業であり、ステンレス
製ブロックは煉瓦に比べ重量も大きいため非常に作業効
率が悪い。また、台形断面のステンレス製ブロックはあ
り溝状の凹部に隙間調整用モルタルを介して嵌合されて
いるため保持力は弱く、ステーブクーラー本体の熱変形
により脱落が懸念される。また四角形断面のステンレス
製ブロックも表面の溶接のみで保持されており、ステン
レスと母材金属である球状黒鉛鋳鉄の熱膨張率の差によ
る溶接部の破損や溶接部が摩耗した場合、台形断面のス
テンレス製ブロックと同様に脱落する懸念がある。また
ステンレスの圧延鋼材から該ブロックを加工する場合は
コストが高くなる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであり、断熱機能および耐摩耗性を長期的に維
持できる長寿命のステーブクーラーを、より安価に提供
することを目的とする。その要旨とするところは、母材
金属により炉外側に冷却用パイプを、炉内側に耐火性物
質を組み込んで一体的に構成する炉壁冷却用ステーブク
ーラーにおいて、前記耐火性物質を、格子状のオーステ
ナイト系耐熱鋼を多層に重ね所定の厚さに形成した構成
とすることを特徴とするステーブクーラーであり、隣接
する格子状のオーステナイト系耐熱鋼を、各々格子面に
位相をもたせて多層に重ね所定の厚さに形成し耐火性物
質としたことを特徴とするステーブクーラーであり、前
記耐火性物質を直方体に成形し、その長辺側を高さ方向
として複数個配設したことを特徴とするステーブクーラ
ーである。
するものであり、断熱機能および耐摩耗性を長期的に維
持できる長寿命のステーブクーラーを、より安価に提供
することを目的とする。その要旨とするところは、母材
金属により炉外側に冷却用パイプを、炉内側に耐火性物
質を組み込んで一体的に構成する炉壁冷却用ステーブク
ーラーにおいて、前記耐火性物質を、格子状のオーステ
ナイト系耐熱鋼を多層に重ね所定の厚さに形成した構成
とすることを特徴とするステーブクーラーであり、隣接
する格子状のオーステナイト系耐熱鋼を、各々格子面に
位相をもたせて多層に重ね所定の厚さに形成し耐火性物
質としたことを特徴とするステーブクーラーであり、前
記耐火性物質を直方体に成形し、その長辺側を高さ方向
として複数個配設したことを特徴とするステーブクーラ
ーである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明で耐火性物質としてオース
テナイト系断熱鋼を選んだ理由は、高温での耐摩耗性、
耐クラック性に優れているためであり、形状を格子状と
した理由は母材金属と均一に複合化させるためである。
ステーブクーラーに使用する耐火煉瓦の主な損耗形態と
しては炉内装入物の降下による摩耗と熱負荷変動による
クラック発生、剥落である。発明者らの実際の高炉の高
熱負荷部（高炉シャフト下部）ステーブクーラー損耗状
況調査によると図６に示すような構造の場合、鋳ぐるみ
煉瓦部で４０〜５０ｍｍ／年、鋳込み煉瓦部で３０〜４
０ｍｍ／年、球状黒鉛鋳鉄製の母材金属で１０ｍｍ／年
以下の損耗速度である。
テナイト系断熱鋼を選んだ理由は、高温での耐摩耗性、
耐クラック性に優れているためであり、形状を格子状と
した理由は母材金属と均一に複合化させるためである。
ステーブクーラーに使用する耐火煉瓦の主な損耗形態と
しては炉内装入物の降下による摩耗と熱負荷変動による
クラック発生、剥落である。発明者らの実際の高炉の高
熱負荷部（高炉シャフト下部）ステーブクーラー損耗状
況調査によると図６に示すような構造の場合、鋳ぐるみ
煉瓦部で４０〜５０ｍｍ／年、鋳込み煉瓦部で３０〜４
０ｍｍ／年、球状黒鉛鋳鉄製の母材金属で１０ｍｍ／年
以下の損耗速度である。
【００１３】炉内装入物降下による摩耗形態はすべり摩
耗と考えられ、一般的に硬度が高いほど耐摩耗性に優れ
ている。オーステナイト系耐熱鋼の硬度は球状黒鉛鋳鉄
の約２〜３倍であり、母材金属である球状黒鉛鋳鉄と均
一に複合化することで、母材金属単体の場合より優れた
耐摩耗性が得られる。また上に前記煉瓦部の損耗速度に
は摩耗以外にステーブクーラー本体の変形による煉瓦の
脱落やクラックによる剥落も含まれているが、格子状オ
ーステナイト系耐熱鋼を鋳ぐるんだ場合は、母材金属が
確実にオーステナイト系耐熱鋼を保持しているため、煉
瓦のような脱落の心配は無く、また高温強度が高く靱性
も大きいオーステナイト系耐熱鋼の場合は耐クラック性
にも優れており、結果として従来の煉瓦を鋳ぐるんだ構
造より長寿命のステーブクーラーが得られる。
耗と考えられ、一般的に硬度が高いほど耐摩耗性に優れ
ている。オーステナイト系耐熱鋼の硬度は球状黒鉛鋳鉄
の約２〜３倍であり、母材金属である球状黒鉛鋳鉄と均
一に複合化することで、母材金属単体の場合より優れた
耐摩耗性が得られる。また上に前記煉瓦部の損耗速度に
は摩耗以外にステーブクーラー本体の変形による煉瓦の
脱落やクラックによる剥落も含まれているが、格子状オ
ーステナイト系耐熱鋼を鋳ぐるんだ場合は、母材金属が
確実にオーステナイト系耐熱鋼を保持しているため、煉
瓦のような脱落の心配は無く、また高温強度が高く靱性
も大きいオーステナイト系耐熱鋼の場合は耐クラック性
にも優れており、結果として従来の煉瓦を鋳ぐるんだ構
造より長寿命のステーブクーラーが得られる。
【００１４】また、格子状オーステナイト系耐熱鋼を鋳
ぐるみ材料として使用することにより、前記作業性の悪
さを解決することができる。例えば耐火煉瓦を使用した
場合に必要な鋳造時の浮上防止策施工は不要である。ま
たオーステナイト系耐熱鋼を使用する場合、板状のもの
に比べて格子状のものは容易に母材と鋳ぐるみ材の比率
を一定に配置することが可能であり、ステーブクーラー
単位容積当りの重量も軽くなり位置決めも容易である。
さらに格子状オーステナイト系耐熱鋼を使用した場合、
耐熱衝撃性に優れているため鋳ぐるみ鋳造時に割れが発
生することが無く、煉瓦の場合のようなセラミックフェ
ルト張り付け等の緩衝材施工も不要である。
ぐるみ材料として使用することにより、前記作業性の悪
さを解決することができる。例えば耐火煉瓦を使用した
場合に必要な鋳造時の浮上防止策施工は不要である。ま
たオーステナイト系耐熱鋼を使用する場合、板状のもの
に比べて格子状のものは容易に母材と鋳ぐるみ材の比率
を一定に配置することが可能であり、ステーブクーラー
単位容積当りの重量も軽くなり位置決めも容易である。
さらに格子状オーステナイト系耐熱鋼を使用した場合、
耐熱衝撃性に優れているため鋳ぐるみ鋳造時に割れが発
生することが無く、煉瓦の場合のようなセラミックフェ
ルト張り付け等の緩衝材施工も不要である。
【００１５】オーステナイト系耐熱鋼は母材金属である
球状黒鉛鋳鉄と比較すると熱膨張率が約１．３倍と大き
いが、格子状のものを鋳ぐるむことにより全体として均
一な複合材料となり、母材金属との熱膨張率差を緩和す
ることが可能である。板状のオーステナイト系耐熱鋼を
鋳ぐるむ場合は、熱膨張率差緩和のために配置の工夫等
が必要であり、ステーブクーラーの炉内側全面に配置す
ることは困難であったが、格子状オーステナイト系耐熱
鋼の場合は全面に配置することも可能である。
球状黒鉛鋳鉄と比較すると熱膨張率が約１．３倍と大き
いが、格子状のものを鋳ぐるむことにより全体として均
一な複合材料となり、母材金属との熱膨張率差を緩和す
ることが可能である。板状のオーステナイト系耐熱鋼を
鋳ぐるむ場合は、熱膨張率差緩和のために配置の工夫等
が必要であり、ステーブクーラーの炉内側全面に配置す
ることは困難であったが、格子状オーステナイト系耐熱
鋼の場合は全面に配置することも可能である。
【００１６】さらに、多層に重ねた格子状オーステナイ
ト系耐熱鋼の格子の交差部が重なり合わないよう位相を
もたせた理由は、鋳造時の湯回りを良好にすることと、
母材金属とオーステナイト系耐熱鋼をより均一に複合化
させるためである。上下関係となる格子の交差部が重な
ると壁が形成され、溶湯の流れる方向が制限されるが、
交差部が重ならないようにすることで溶湯は自由に流れ
ることができ、溶湯の温度降下も抑えられ、格子状オー
ステナイト系耐熱鋼の周囲を充填することができる。ま
た、同時に母材金属および鋳ぐるみ材料の偏りが小さく
なり、より均一な複合材料を形成できる。
ト系耐熱鋼の格子の交差部が重なり合わないよう位相を
もたせた理由は、鋳造時の湯回りを良好にすることと、
母材金属とオーステナイト系耐熱鋼をより均一に複合化
させるためである。上下関係となる格子の交差部が重な
ると壁が形成され、溶湯の流れる方向が制限されるが、
交差部が重ならないようにすることで溶湯は自由に流れ
ることができ、溶湯の温度降下も抑えられ、格子状オー
ステナイト系耐熱鋼の周囲を充填することができる。ま
た、同時に母材金属および鋳ぐるみ材料の偏りが小さく
なり、より均一な複合材料を形成できる。
【００１７】多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱
鋼を直方体ブロックに成形し、その長辺側をステーブク
ーラーの高さ方向とした理由は、高炉炉内の円弧形状に
汎用的に対応するためと高炉操業中の熱による変形抵抗
を高めるためである。高炉は円筒形状であり、通常ステ
ーブクーラーは高炉各部の炉内径の円弧に合わせた形状
で制作される。特に炉胸部、朝顔部は円錐形状となって
おり、ステーブクーラー１枚の中でも高さ方向で円弧形
状が異なる。このため従来の煉瓦を鋳ぐるむ構造では高
炉毎ステーブクーラー毎に専用の煉瓦を設計、制作する
必要があった。
鋼を直方体ブロックに成形し、その長辺側をステーブク
ーラーの高さ方向とした理由は、高炉炉内の円弧形状に
汎用的に対応するためと高炉操業中の熱による変形抵抗
を高めるためである。高炉は円筒形状であり、通常ステ
ーブクーラーは高炉各部の炉内径の円弧に合わせた形状
で制作される。特に炉胸部、朝顔部は円錐形状となって
おり、ステーブクーラー１枚の中でも高さ方向で円弧形
状が異なる。このため従来の煉瓦を鋳ぐるむ構造では高
炉毎ステーブクーラー毎に専用の煉瓦を設計、制作する
必要があった。
【００１８】本発明の場合は、格子状オーステナイト系
耐熱鋼を多層に重ね、直方体ブロックに成形し、その短
辺を例えば高炉内径の角度約１°に相当する弦寸法と
し、円周方向に多数配置することでステーブクーラー炉
内側の面を形成することが可能である。このとき配置位
置の調整は、高さ方向に形成される該ブロック間の目地
の巾で行う。従来のステーブクーラーのように巾方向に
連続した煉瓦保持用リブを有する母材構造では、熱変形
に対する抵抗が弱く、特に高さ方向の曲りに弱い。本発
明の場合、該ブロックの長辺側がステーブクーラーの高
さ方向を主体として母材目地を形成することによりステ
ーブクーラーの変形抵抗を高めたものである。
耐熱鋼を多層に重ね、直方体ブロックに成形し、その短
辺を例えば高炉内径の角度約１°に相当する弦寸法と
し、円周方向に多数配置することでステーブクーラー炉
内側の面を形成することが可能である。このとき配置位
置の調整は、高さ方向に形成される該ブロック間の目地
の巾で行う。従来のステーブクーラーのように巾方向に
連続した煉瓦保持用リブを有する母材構造では、熱変形
に対する抵抗が弱く、特に高さ方向の曲りに弱い。本発
明の場合、該ブロックの長辺側がステーブクーラーの高
さ方向を主体として母材目地を形成することによりステ
ーブクーラーの変形抵抗を高めたものである。
【００１９】格子状オーステナイト系耐熱鋼は圧延材で
も鋳造材でも良いが、圧延材の場合は市販されるオース
テナイト系ステンレス鋼製エキスパンドメタル等を使用
することが可能であり、経済的である。該エキスパンド
メタルを所要の寸法に切断し多層に重ねることで本発明
の構造に供することが容易にできる。格子状オーステナ
イト系耐熱鋼を鋳造で製造する場合は材質、形状の自由
度が大きく、所望の材料特性付与、製品に応じた形状設
計が可能である。
も鋳造材でも良いが、圧延材の場合は市販されるオース
テナイト系ステンレス鋼製エキスパンドメタル等を使用
することが可能であり、経済的である。該エキスパンド
メタルを所要の寸法に切断し多層に重ねることで本発明
の構造に供することが容易にできる。格子状オーステナ
イト系耐熱鋼を鋳造で製造する場合は材質、形状の自由
度が大きく、所望の材料特性付与、製品に応じた形状設
計が可能である。
【００２０】オーステナイト系耐熱鋼の熱伝導率は金属
材料の中では低く球状黒鉛鋳鉄の約１／２であるが、従
来の鋳ぐるみ煉瓦と比較すると約３倍である。従って鋳
ぐるみ煉瓦と同等の耐熱性能は得られないが、特に高熱
負荷部のステーブクーラーの場合は、前記のように煉瓦
部の損耗速度がステーブクーラー本体の寿命律速となっ
ており、本発明では格子状オーステナイト系耐熱鋼と母
材金属の均一複合化による耐摩耗性向上を重視したもの
である。
材料の中では低く球状黒鉛鋳鉄の約１／２であるが、従
来の鋳ぐるみ煉瓦と比較すると約３倍である。従って鋳
ぐるみ煉瓦と同等の耐熱性能は得られないが、特に高熱
負荷部のステーブクーラーの場合は、前記のように煉瓦
部の損耗速度がステーブクーラー本体の寿命律速となっ
ており、本発明では格子状オーステナイト系耐熱鋼と母
材金属の均一複合化による耐摩耗性向上を重視したもの
である。
【００２１】
【実施例】以下本発明を図に基づいてさらに詳細に説明
する。図１において、炉内面が平面のステーブクーラー
本体１に多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼３
を、その格子面がステーブクーラーの炉内面となるよう
に配置したものを示す。この場合は炉内面が平面である
ため、多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼は作
業性を考慮し自由に分割が可能であり、炉内面全面に配
置することも可能である。
する。図１において、炉内面が平面のステーブクーラー
本体１に多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼３
を、その格子面がステーブクーラーの炉内面となるよう
に配置したものを示す。この場合は炉内面が平面である
ため、多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼は作
業性を考慮し自由に分割が可能であり、炉内面全面に配
置することも可能である。
【００２２】図２において、炉内面が曲面のステーブク
ーラー本体１に多層に重ねた格子状オーステナイト系耐
熱鋼３を直方体に成形し、その長辺側を高さ方向として
ステーブクーラーの炉内面に配置したものを示す。この
場合は炉内面が高炉の内径に合わせた曲面であるため、
多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼直方体ブロ
ックの短辺を、例えば高炉内径の角度約１°に相当する
弦寸法とし、円周方向に多数配置することでステーブク
ーラー炉内面を形成する。隣接する該直方体ブロックは
隙間無く配置することも可能であるが、高炉炉胸部や朝
顔部のステーブクーラーの場合は炉内面が円錐状の曲面
であるため、該直方体ブロック間に隙間をあけて円周方
向の配置調整をする必要がある。これにより高さ方向を
主体として母材の目地を形成することになり、ステーブ
クーラー高さ方向の曲りに対する抵抗を大きくできる。
また該直方体ブロックは図２のように千鳥状に配置し、
母材目地部の連続的な選択損耗を防止することが望まし
い。
ーラー本体１に多層に重ねた格子状オーステナイト系耐
熱鋼３を直方体に成形し、その長辺側を高さ方向として
ステーブクーラーの炉内面に配置したものを示す。この
場合は炉内面が高炉の内径に合わせた曲面であるため、
多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼直方体ブロ
ックの短辺を、例えば高炉内径の角度約１°に相当する
弦寸法とし、円周方向に多数配置することでステーブク
ーラー炉内面を形成する。隣接する該直方体ブロックは
隙間無く配置することも可能であるが、高炉炉胸部や朝
顔部のステーブクーラーの場合は炉内面が円錐状の曲面
であるため、該直方体ブロック間に隙間をあけて円周方
向の配置調整をする必要がある。これにより高さ方向を
主体として母材の目地を形成することになり、ステーブ
クーラー高さ方向の曲りに対する抵抗を大きくできる。
また該直方体ブロックは図２のように千鳥状に配置し、
母材目地部の連続的な選択損耗を防止することが望まし
い。
【００２３】図３において、多層に重ねた格子状オース
テナイト系耐熱鋼３のステーブクーラー１の厚さ方向の
配置を示す。オーステナイト系耐熱鋼は鋳ぐるみ煉瓦に
比べて耐摩耗性および耐クラック性に優れ損耗速度が遅
いため、厚さ方向には従来の鋳ぐるみ煉瓦より短くてよ
く、例えば従来２００ｍｍの鋳ぐるみ煉瓦層で使用して
いた場合、多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼
を鋳ぐるんだ場合は１００ｍｍ程度で十分である。
テナイト系耐熱鋼３のステーブクーラー１の厚さ方向の
配置を示す。オーステナイト系耐熱鋼は鋳ぐるみ煉瓦に
比べて耐摩耗性および耐クラック性に優れ損耗速度が遅
いため、厚さ方向には従来の鋳ぐるみ煉瓦より短くてよ
く、例えば従来２００ｍｍの鋳ぐるみ煉瓦層で使用して
いた場合、多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼
を鋳ぐるんだ場合は１００ｍｍ程度で十分である。
【００２４】図４において、多層に重ねた格子状オース
テナイト系耐熱鋼３の構造を示す。格子状オーステナイ
ト系耐熱鋼としては、例えばＳＵＳ３０４等のオーステ
ナイト系ステンレス製の市販のエキスパンドメタルを使
用する。エキスパンドメタルの単位メッシュは板厚につ
いては鋳造時の耐溶損性から３ｍｍ以上、メッシュの大
きさについては多層に重ねた部分の溶湯の湯流れ性を考
慮し、短目方向の中心間距離が３０ｍｍ以上のものが望
ましい。格子状オーステナイト系耐熱鋼は所要の厚さと
なるように多層に重ね合わせるが、このとき格子の交差
部４が上下層と重ならないようにする。これにより溶湯
の流れを妨げず、また母材金属と格子状オーステナイト
系耐熱鋼の均一な複合化が可能となる。所要の厚さに重
ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼は針金５による結束
あるいは溶接６等により一体化する。
テナイト系耐熱鋼３の構造を示す。格子状オーステナイ
ト系耐熱鋼としては、例えばＳＵＳ３０４等のオーステ
ナイト系ステンレス製の市販のエキスパンドメタルを使
用する。エキスパンドメタルの単位メッシュは板厚につ
いては鋳造時の耐溶損性から３ｍｍ以上、メッシュの大
きさについては多層に重ねた部分の溶湯の湯流れ性を考
慮し、短目方向の中心間距離が３０ｍｍ以上のものが望
ましい。格子状オーステナイト系耐熱鋼は所要の厚さと
なるように多層に重ね合わせるが、このとき格子の交差
部４が上下層と重ならないようにする。これにより溶湯
の流れを妨げず、また母材金属と格子状オーステナイト
系耐熱鋼の均一な複合化が可能となる。所要の厚さに重
ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼は針金５による結束
あるいは溶接６等により一体化する。
【００２５】図１、図２に示すように、多層に重ねた格
子状オーステナイト系耐熱鋼３のブロックは作業性を考
慮し自由な寸法に分割可能であり、人手による作業の場
合は単位重量が２０ｋｇ以下となるように寸法設定する
ことが望ましい。該ブロックはステーブクーラー造型時
に高炉炉内面側にケレン等で固定してもしなくても良
い。オーステナイト系耐熱鋼は従来の鋳ぐるみ煉瓦と違
い、鋳造時に浮上することは無いため所定の位置に自由
に置くだけで鋳造が可能である。多層に重ねた格子状オ
ーステナイト系耐熱鋼の造型前の処理は特に必要なく、
ショットブラストや従来の鋳ぐるみ煉瓦には必要であっ
たセラミックフェルト等の緩衝材の張り付け等も不要で
ある。ただし溶湯の湯もれ性の助長、ガス欠陥等の防止
のために、鋳造前に十分予熱、乾燥することが望まし
い。
子状オーステナイト系耐熱鋼３のブロックは作業性を考
慮し自由な寸法に分割可能であり、人手による作業の場
合は単位重量が２０ｋｇ以下となるように寸法設定する
ことが望ましい。該ブロックはステーブクーラー造型時
に高炉炉内面側にケレン等で固定してもしなくても良
い。オーステナイト系耐熱鋼は従来の鋳ぐるみ煉瓦と違
い、鋳造時に浮上することは無いため所定の位置に自由
に置くだけで鋳造が可能である。多層に重ねた格子状オ
ーステナイト系耐熱鋼の造型前の処理は特に必要なく、
ショットブラストや従来の鋳ぐるみ煉瓦には必要であっ
たセラミックフェルト等の緩衝材の張り付け等も不要で
ある。ただし溶湯の湯もれ性の助長、ガス欠陥等の防止
のために、鋳造前に十分予熱、乾燥することが望まし
い。
【００２６】
【発明の効果】このように、ステーブクーラー炉内面に
従来の鋳ぐるみ煉瓦に代えて、多層に重ねた格子状オー
ステナイト系耐熱鋼を鋳ぐるむことにより、以下の優れ
た効果が得られる。 （１）煉瓦および母材金属である球状黒鉛鋳鉄に比べオ
ーステナイト系耐熱鋼は耐摩耗性、耐クラック性に優れ
るため、ステーブクーラー炉内側表面の損耗速度を小さ
くできる。 （２）格子状の交差部が重なり合わないように多層にす
ることで、より均一な複合材料となり、ステーブクーラ
ー本体の熱変形によるオーステナイト系耐熱鋼の脱落や
局部的な損耗を防止できる。
従来の鋳ぐるみ煉瓦に代えて、多層に重ねた格子状オー
ステナイト系耐熱鋼を鋳ぐるむことにより、以下の優れ
た効果が得られる。 （１）煉瓦および母材金属である球状黒鉛鋳鉄に比べオ
ーステナイト系耐熱鋼は耐摩耗性、耐クラック性に優れ
るため、ステーブクーラー炉内側表面の損耗速度を小さ
くできる。 （２）格子状の交差部が重なり合わないように多層にす
ることで、より均一な複合材料となり、ステーブクーラ
ー本体の熱変形によるオーステナイト系耐熱鋼の脱落や
局部的な損耗を防止できる。
【００２７】（３）上記により、ステーブクーラー炉内
側の表面形状が長期に保たれ、炉内の原料降下をスムー
スに維持できることで、高炉操業の安定性を確保でき
る。 （４）直方体に成形した格子状オーステナイト系耐熱鋼
を、その長辺側がステーブクーラーの高さ方向となるよ
うに複数個配置したことにより、ステーブクーラーの熱
変形を抑えることができるため、冷却パイプの破損や高
温の炉内ガスの鉄皮への流出を防止でき、高炉の寿命延
長が図れる。
側の表面形状が長期に保たれ、炉内の原料降下をスムー
スに維持できることで、高炉操業の安定性を確保でき
る。 （４）直方体に成形した格子状オーステナイト系耐熱鋼
を、その長辺側がステーブクーラーの高さ方向となるよ
うに複数個配置したことにより、ステーブクーラーの熱
変形を抑えることができるため、冷却パイプの破損や高
温の炉内ガスの鉄皮への流出を防止でき、高炉の寿命延
長が図れる。
【００２８】（５）従来の煉瓦と違い、鋳型への固定や
緩衝材の張り付け作業が不要であり、全体の作業効率が
向上しコストダウンが可能となる。 （６）直方体に成形した格子状オーステナイト系耐熱鋼
のステーブクーラー巾方向を短くすることで炉内面の円
弧形状に汎用的に対応でき、従来の専用煉瓦の設計、製
作が不要であり、コストダウン、工期の短縮が可能とな
る。 （７）損耗速度が小さくなることによりステーブクーラ
ーの厚さを薄くすることができ、安価なステーブクーラ
ー製造が可能となる。
緩衝材の張り付け作業が不要であり、全体の作業効率が
向上しコストダウンが可能となる。 （６）直方体に成形した格子状オーステナイト系耐熱鋼
のステーブクーラー巾方向を短くすることで炉内面の円
弧形状に汎用的に対応でき、従来の専用煉瓦の設計、製
作が不要であり、コストダウン、工期の短縮が可能とな
る。 （７）損耗速度が小さくなることによりステーブクーラ
ーの厚さを薄くすることができ、安価なステーブクーラ
ー製造が可能となる。
【図１】本発明の実施例で多層に重ねた格子状オーステ
ナイト系耐熱鋼をその格子面がステーブクーラーの炉内
面となるように配置した炉内面が平面のステーブクーラ
ーの（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
ナイト系耐熱鋼をその格子面がステーブクーラーの炉内
面となるように配置した炉内面が平面のステーブクーラ
ーの（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】本発明の実施例で直方体に成形した格子状オー
ステナイト系耐熱鋼を長辺側を高さ方向としてステーブ
クーラーの炉内面に配置した炉内面が曲面のステーブク
ーラーの（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
ステナイト系耐熱鋼を長辺側を高さ方向としてステーブ
クーラーの炉内面に配置した炉内面が曲面のステーブク
ーラーの（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】図１の側断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の多層に重ねた格子状オーステ
ナイト系耐熱鋼の斜視図、（ｂ）は格子状オーステナイ
ト系耐熱鋼部の単位メッシュ部の説明図である。
ナイト系耐熱鋼の斜視図、（ｂ）は格子状オーステナイ
ト系耐熱鋼部の単位メッシュ部の説明図である。
【図５】従来のステーブクーラーを示す断面図である。
【図６】従来のステーブクーラーを示す（ａ）は正面
図、（ｂ）は断面図である。
図、（ｂ）は断面図である。
１ ステーブクーラー本体 ２ 冷却パイプ ３ 多層に重ねた格子状オーステナイト系耐熱鋼 ４ 格子状オーステナイト系耐熱鋼の格子の交差部 ５ 針金 ６ 溶接部 ７ 鉄皮 ８ 耐火煉瓦 ９ 鋳込み煉瓦 １０ 鋳ぐるみ煉瓦 １１ リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K015 CA05 4K051 AA01 HA01
Claims (3)
- 【請求項１】 母材金属により炉外側に冷却用パイプ
を、炉内側に耐火性物質を組み込んで一体的に構成する
炉壁冷却用ステーブクーラーにおいて、前記耐火性物質
を、格子状のオーステナイト系耐熱鋼を多層に重ね所定
の厚さに形成した構成とすることを特徴とするステーブ
クーラー。 - 【請求項２】 隣接する格子状のオーステナイト系耐熱
鋼を、各々格子面に位相をもたせて多層に重ね所定の厚
さに形成し耐火性物質としたことを特徴とする請求項１
に記載のステーブクーラー。 - 【請求項３】 耐火性物質を直方体に成形し、その長辺
側を高さ方向として複数個配設したことを特徴とする請
求項１または２に記載のステーブクーラー。
Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|
| JP11049919A JP2000248305A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | ステーブクーラー |
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| BR0008560-0A BR0008560A (pt) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | Resfriador de aduela |
| PCT/JP2000/001126 WO2000050831A1 (en) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | Stave cooler |
| TW089103392A TW462989B (en) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | Stave cooler |
| JP2000601387A JP4563591B2 (ja) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | ステーブクーラー |
| CNB008041903A CN1175238C (zh) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | 板式冷却器 |
| EP00905369A EP1178274B1 (en) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | Stave cooler |
| US09/914,105 US6580743B1 (en) | 1999-02-26 | 2001-10-22 | Stave cooler |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| CN (1) | CN1175238C (ja) |
| BR (1) | BR0008560A (ja) |
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| US7951325B2 (en) | 2006-05-17 | 2011-05-31 | Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc | Methods of implementing a water-cooling system into a burner panel and related apparatuses |
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| EP3417225B1 (en) * | 2016-02-18 | 2023-11-01 | Hatch Ltd. | Wear resistant composite material and method of manufacturing a cooling element |
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| CN110205143B (zh) * | 2018-12-18 | 2023-11-17 | 西安华江环保科技股份有限公司 | 一种用于炉体冷却段结构的干熄焦用浇注砌筑混合结构及其制备方法 |
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| DE2907511C2 (de) * | 1979-02-26 | 1986-03-20 | Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover | Kühlplatte für Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, und Verfahren zur Herstellung derselben |
| DE2939852C2 (de) * | 1979-10-02 | 1983-09-08 | Hoesch Werke Ag, 4600 Dortmund | Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen |
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| US4637034A (en) * | 1984-04-19 | 1987-01-13 | Hylsa, S.A. | Cooling panel for electric arc furnace |
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| JPH05320727A (ja) | 1992-05-22 | 1993-12-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 煉瓦保持機能を備えたステーブクーラ |
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