JP2000282119A - 高炉炉壁冷却用ステーブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、堅牢な構造を採ることで長期間の
使用に耐えうる高炉炉壁冷却用ステーブを提供する。 【解決手段】 高炉の炉底または炉体を冷却する、銅ま
たは銅を主体とする合金製ステーブにおいて、当該ステ
ーブの本体と給排水取出管を一体構造とし、かつ給排水
取出管と給排水配管との接合部を高炉側壁鉄皮の炉外側
に設け、また、これに加えて当該ステーブの四隅、また
はその内部に高炉側壁鉄皮に直接接触する複数の荷重支
持点を配置したことを特徴とする。 【効果】 給排水取出管の強度を高め、また高炉操業中
のレンガ膨張圧を均等に鉄皮に伝えることから給排水取
出管への応力集中を避けることで、銅製ステーブの信頼
性を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、堅牢な構造を採る
ことで長期間の使用に耐えうる高炉炉壁冷却用ステーブ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、高炉炉壁の冷却は主にステーブク
ーラー（以下ステーブと称す）により行われており、特
に高炉炉底側壁は高炉寿命を律する部位であるので、以
下炉底側壁について説明を行うが、他の部位についても
勿論同様のことがいえる。炉底側壁のカーボンレンガの
損耗原因は、溶銑による浸食、熱応力による脆化等が挙
げられるが、その損耗防止には高熱負荷部の冷却強化が
最も有効である。図４に従来の鋳鉄製ステーブ冷却炉底
の炉底側壁断面図を示す。高炉炉内側よりカーボンレン
ガ１３、スタンプ材１２、ステーブ１４、不定形耐火物
（キャスタブル）１１、鉄皮１０で構成されている。

【０００３】炉底側壁の冷却能を向上させるためには、
カーボンレンガ１３からステーブ冷却水間の熱抵抗を低
減させることが有効である。このため、近年において
は、カーボンレンガ１３とスタンプ材１２の熱伝導率
（熱抵抗の逆数）を向上させる改善が行われ、炉底側壁
の冷却能は向上してきている。しかし、ステーブ１４に
ついては、その製造時の鋳込みの際にステーブパイプへ
の浸炭を防止するために、ステーブパイプの表面にマー
シャライトを塗布しており、その熱抵抗が大きいため
に、ステーブの熱抵抗が増大していた。

【０００４】この対策として、炉底側壁部のカーボンレ
ンガと鉄皮間に設置するステーブを、マーシャライトの
ない銅製ステーブにする案が、特開平９−１５７７１６
号公報に提案されている。

【０００５】銅を主体とする合金についても、作用効果
において銅と大差のない値を示すので、以下銅について
説明する。図６に銅製ステーブ１４ｂを炉底側壁に使用
した場合の伝熱計算結果を示し、図５に従来の鋳鉄製ス
テーブ１４ａを同様に使用した結果を示す。

【０００６】銅製ステーブ１４ｂは、銅母材１８を直接
穿孔して製造するため、鋳鉄製ステーブ１４ａのように
熱抵抗の大きいマーシャライト層１６がなく、かつ銅母
材１８の熱伝導率が鋳鉄母材１７に比べて大きいため、
ステーブ全体の熱伝達係数を高くできる。カーボンレン
ガ１３の残存厚が０．５ｍの条件では、冷却能力（奪熱
量）は、鋳鉄製ステーブ１４ａの２１４００ｋｃａｌ／
ｍ² ｈに対し、銅製ステーブ１４ｂでは２３６７０ｋｃ
ａｌ／ｍ² ｈと１１％も向上している。

【０００７】図７（ａ〜ｃ）に従来の銅製ステーブの構
造を正面図、側面図、断面図として示す。給排水配管
（図示せず）は、銅製ステーブ本体の給排水取出管１９
にフランジで接続されている。供給される冷却水は、銅
製ステーブ母材１８の内部（同図（ｂ）のＡ−Ａからみ
た矢視図（同図（ｃ））に示す水路２０を通り、母材１
８を冷却する。

【０００８】この方法では、銅製ステーブ１４ｂは、銅
母材１８を直接穿孔して製造し、その後銅製ステーブ本
体１８と給排水取出管１９は溶接により接合している。
ところで、高炉操業中には炉底側壁部は高温の溶銑に曝
されるため、カーボンレンガは炉外側へ膨張するが、そ
の動きは外側の鉄皮で抑止される。すなわち、レンガの
膨張圧はステーブの炉内側部においてステーブに対して
は、ほぼ均等に作用するが、ステーブの炉外側において
は給排水取出管と取付ボルトを介してのみ鉄皮に作用す
るので、ステーブにおける給排水取出管は鉄皮にその動
きを拘束された状態にある。

【０００９】一方、高炉炉内での温度分布は一様ではな
く、また高炉の操業・休風の繰り返しでも変動すること
から、ステーブ本体と鉄皮の動きにはずれを生じる。こ
の結果、ステーブ本体と給排水取出管との溶接箇所には
繰り返し曲げ応力が働き、最悪の場合は溶接部が疲労破
壊を起こして破損し、その箇所から冷却水が漏れだし炉
内浸水という大トラブルを引き起こす。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記ステーブが有する
様々の欠点をを避けるためには、ステーブ本体と給排水
取出管を一体構造とし、かつ給排水取出管と給排水配管
の接合部を炉外にもってくる必要がある。疲労破壊につ
いては、ステーブ取付ボルトにおいても起こり得る。し
かし、応力を緩和するために、必要以上の給排水取出管
や取付ボルトを配置することは、ステーブの構造を複雑
化し、また、鉄皮の開口部を増やすことからも望ましく
ない。

【００１１】そこで本発明は、堅牢な構造を採ることで
長期間の使用に耐えうる高炉炉壁冷却用銅製ステーブを
提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図ったものでその趣旨とするところは、高炉の炉底
または炉体を冷却する銅または銅を主体とする合金製ス
テーブにおいて、当該ステーブの本体と給排水取出管を
一体構造とし、かつ給排水取出管と給排水配管との接合
部を高炉側壁鉄皮の炉外側に設け、または前記手段に加
え、前記ステーブの四隅、またはその内部に、高炉側壁
鉄皮に直接接触する複数の荷重支持点を配設したことを
特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１（ａ）〜（ｃ）に本発明によ
る銅製ステーブの正面図と断面図を示す。ここで、ステ
ーブ本体１と給排水取出管２とは一体鋳造で製作するの
で、従来の如き溶接による接合部は存在させない。図２
は給排水取出管と鉄皮との取り合いの詳細図を示したも
ので、給排水取出管２と給排水配管４は、鉄皮５を挟ん
でステーブ本体とは反対側、すなわち炉外側で接合す
る。したがって、万一接合部の破損等により該接合部か
ら冷却水の漏水が起こっても、炉内への浸水は起こら
ず、また破損の発見は容易であり、なおかつ補修が可能
である。

【００１４】ステーブ本体は、複数の給排水取出管と取
付ボルトにより鉄皮に結合される。図１に示されるよう
に、給排水取出管２はステーブ本体の端部に位置する
が、ステーブ内の水路のレイアウトにより必ずしもその
四隅に位置するとは限らない。前述のように、操業中の
レンガの膨張圧はステーブの炉内側部においては、ステ
ーブに対してほぼ均等に作用するが、ステーブの炉外側
部については給排水取出管２と取付ボルト７を介しての
み鉄皮に作用する。

【００１５】この膨張圧を鉄皮に対して均等に作用させ
る必要があり、そのためにはステーブ本体の四隅で給排
水取出管の無い部分については、鉄皮に直接接触する荷
重支持点８を設置することが好ましい。このような荷重
支持点を配置することにより、鉄皮とステーブの動きに
ずれを生じても、荷重支持点８にレンガ膨張圧が分担さ
れることで、給排水取出管の根元にはたらく曲げ応力は
緩和される。荷重支持点８もステーブ本体と一体鋳造で
製作されるので溶接による接合部は存在させない構成を
とるのがよい。

【００１６】ステーブ取付ボルトは、従来の鋳鉄製ステ
ーブでは通常４本あり、それを介してステーブ本体は鉄
皮と結合される。本発明の銅製ステーブにおいても、ス
テーブ取付ボルトは４本とした。銅は鋳鉄に比較してや
わらかくて変形しやすいから、レンガ膨張圧は可能な限
り均等に鉄皮に作用するのが望ましい。しかし、ステー
ブ取付ボルトの本数を増やすことは、ステーブの構造を
複雑化し、また鉄皮の開口部を増やすことからも望まし
くない。

【００１７】そこで、本発明においては、ステーブ取付
ボルトの中間点に炉底鉄皮に直接接触する荷重支持点を
適宜数配置することで、レンガ膨張圧を均等に鉄皮に作
用させるように考慮した構成を採った。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図３は炉底側壁へ本発明ステーブを配置した炉底側
壁の断面図を示したものであり、図２には給排水取出管
と鉄皮との取り合いの詳細図を示した。ステーブ１を設
置するにあたっては、給排水取出管２をあらかじめ穿孔
された鉄皮の穴９に差し込み炉外に取り出す。このとき
荷重支持点８が鉄皮の内面に接触し、鉄皮とステーブの
間隙を所定間隔に保持する。次に炉外側からリング６を
該給排水取出管２に貫入して、該リング６と給排水取出
管２およびリング６と鉄皮５を溶接し固定する。

【００１９】ステーブ取付ボルト７は、ステーブ本体１
のボルト取付ネジ部にねじ込んで置き、あらかじめ穿孔
された鉄皮の穴に差し込み、炉外にボルトネジ部を露出
させ、その後でボルトネジ部に炉外側からナットをねじ
込み、さらに鉄皮と溶接し固定する。

【００２０】ステーブ本体１と鉄皮５の間には、ステー
ブ取付後にキャスタブルを圧入するため、通常３０〜８
０mmの間隙を設けている。荷重支持点８はステーブ本体
と一体鋳造で製作されるが、その突出高さ（厚さ）はス
テーブ本体と鉄皮との間隙に等しくおく。したがって、
前記したよにステーブが完全に据え付けられると、荷重
支持点は鉄皮に直接接触することになる。荷重支持点の
直径は、ステーブ取付ボルトの座の直径相当でよく、本
発明では１１０mmとした。

【００２１】本発明においては、ステーブ四隅のうち、
給排水取出管のない２点と、ステーブ取付ボルト７の中
間部２点の計４点に荷重支持点を配置した。ステーブが
完全に鉄皮に据え付けられ、さらにキャスタブル圧入が
完了した後で、給排水配管４と給排水取出管２は短管３
を介して、炉底側壁鉄皮の炉外側にて溶接固定される。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通りの構成を採る
ものであるが、その効果について説明すると、以下のよ
うになる。高炉炉底側壁部に冷却能力の優れた、銅また
は銅を主体とする合金製ステーブを採用するにあたり、
堅牢な構造を採ることで長期間の使用に耐え、高炉の寿
命延長ができる。本発明構造は、当該銅製ステーブの本
体と給排水取出管を一体構造とし、かつ給排水取出管と
給排水配管との接合部を鉄皮の炉外側に設け、また、当
該銅製ステーブの四隅、またはその内部に鉄皮に直接接
触する複数の荷重支持点を配置することを特長としたの
で、給排水取出管の強度を高め、また高炉操業中のレン
ガ膨張圧を均等に鉄皮に伝えることから、給排水取出管
への応力集中を避けることで、銅製ステーブの信頼性を
一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による銅製ステーブの正面と断面を示し
た図

【図２】本発明による給排水取出管と鉄皮との取り合い
の詳細を示した図

【図３】本発明での炉底側壁断面を示す図

【図４】従来の鋳鉄製ステーブの炉底側壁断面を示す図

【図５】従来の鋳鉄製ステーブ使用時の伝熱計算結果を
示した図

【図６】従来の銅製ステーブ使用時の伝熱計算結果を示
した図

【図７】従来の銅製ステーブの構造を示した図

【符号の説明】

１．ステーブ本体 ２．給排水取出管 ３．短管 ４．給排水配管 ５．鉄皮 ６．リング ７．ステーブ取付ボルト ８．荷重支持点 ９．鉄皮の穴 １０．鉄皮 １１．キャスタブル １２．スタンプ材 １３．カーボンレンガ １４．ステーブ １４ａ．鋳鉄製ステーブ １４ｂ．従来の銅製ステーブ １５．ステーブパイプ １６．マーシャライト １７．鋳鉄母材 １８．銅母材 １９．給排水取出管 ２０．ステーブ内に穿孔された水路

フロントページの続き (72)発明者 中込 倫路 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 松井 章 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 Ｆターム(参考） 4K015 CA05 4K045 AA02 BA02 MA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉の炉底または炉体を冷却する銅また
   は銅を主体とする合金製ステーブにおいて、当該ステー
   ブの本体と給排水取出管を一体構造とし、かつ給排水取
   出管と給排水配管との接合部を高炉側壁鉄皮の炉外側に
   設けたことを特徴とする高炉炉壁冷却用ステーブ。
2. 【請求項２】 前記ステーブの四隅、またはその内部
   に、高炉側壁鉄皮に直接接触する複数の荷重支持点を配
   設したことを特徴とする請求項１記載の高炉炉壁冷却用
   ステーブ。