JP2000345222A - 複合型クーリングステーブ - Google Patents

複合型クーリングステーブ

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JP2000345222A
JP2000345222A JP11155504A JP15550499A JP2000345222A JP 2000345222 A JP2000345222 A JP 2000345222A JP 11155504 A JP11155504 A JP 11155504A JP 15550499 A JP15550499 A JP 15550499A JP 2000345222 A JP2000345222 A JP 2000345222A
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cooling stave
cooling
cast iron
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copper
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Tsuneo Araki
常夫 荒木
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉内の過度の抜熱を回避し、且つ、炉内の熱
負荷によって破断することなく長期にわたって炉壁を強
固に維持することができるクーリングステーブを提供す
る。 【解決手段】 冷却手段を有する鋳鉄製クーリングステ
ーブと、そして、前記鋳鉄製クーリングステーブの表面
の少なくとも一部に設けられた、別の冷却手段を有する
銅製のクーリングステーブとからなる複合型クーリング
ステーブ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の炉体冷却用
のクーリングステーブに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高炉などの冶金炉においては、炉
壁および炉底の耐火物を冷却することによって、炉内か
ら炉体への侵食を防ぎ、炉体の長寿命化が図られてい
る。高炉炉体を冷却する方式として、従来から各種の装
置および方法が提案され実用化されてきている。その中
でも、均一に冷却効果が得られること、および、その結
果炉体の寿命延長等を図れるクーリングステーブが一般
的に用いられている。
【0003】例えば、鉄鉱石等の溶解精練、溶融金属の
精錬等に使用される冶金炉はその炉体鉄皮を耐火物で内
張して、鉄皮を保護している。更に、炉体鉄皮を内張り
している耐火物層を保護するため、および、耐火物層が
消失した時の鉄皮保護のために、冷却手段が付加されて
いる。上述した炉体鉄皮を内張りしている耐火物層の冷
却手段として、クーリングステーブが用いられている。
【0004】通常、高炉の耐火物壁は、冷却用パイプを
鋳ぐるんだ鋳造物であるクーリングステーブを炉体鉄皮
の内側に配置固定し、更に、クーリングステーブの炉内
側に耐火レンガを築造して、構成されている。図6は、
従来のクーリングステーブを示す図である。図7は、従
来のクーリングステーブの溶損がすすんだときの状況を
説明する概略図である。図6(A)にクーリングステー
ブの断面図を示し、図6(B)に炉内側からみたクーリ
ングステーブを示す。
【0005】図6に示すように、従来のクーリングステ
ーブ10は、鋳鉄(FCD)からなっている。鋳鉄製の
鋳物にクーリングステーブを冷却する冷却水が流れる冷
却配管13を鋳包み、そして、炉内面側には凹凸部が設
けられている。クーリングステーブの上述した炉内面側
の凹部には、耐火物が取り付けられて、炉内からの抜熱
を減少すると共に、クーリングステーブへの炉内の急激
な熱負荷を回避するように工夫されている。
【0006】クーリングステーブの本体は、一般的に、
安価な鋳鉄からなっている。鋳包みする冷却配管とし
て、種々の形式の配管が用いられているが、一つのクー
リングステーブに、4から5本の冷却配管を鋳包むのが
一般的である。冷却配管を複数本にする理由は、仮にそ
の内の1本の冷却配管が溶損して冷却機能を失っても、
他の冷却配管がその機能をバックアップするので、クー
リングステーブとしての機能維持が可能となるからであ
る。
【0007】しかしながら、鋳鉄は、熱伝導率が低い
(40kcal/m,h℃)ので、鋳鉄製のクーリング
ステーブは、炉内からの熱負荷に耐え切れず、即ち、応
力が発生して変形しようとすると、変形に耐え切れなく
なり破断が起きることがある。その結果、クーリングス
テーブ本体が溶損して、図7に示すように、冷却配管が
その表面に露出する。冷却配管が露出した状態で、更に
熱負荷を与えると、クーリングステーブの冷却配管まで
溶損して、炉内に冷却水が漏れだし、高炉の操業不調に
まで至ることがある。
【0008】更に、炉体鉄皮の内側に配置固定されてい
るクーリングステーブ本体の鋳鉄部分が溶損すると、炉
内の熱が炉体鉄皮に直接伝わり、鉄皮の温度が上昇し
て、鉄皮が熱で変形し、更に、鉄皮が亀裂するトラブル
が発生する。その結果、高炉の操業停止を余儀なくさ
れ、または、高炉一炉代(10〜20年)が経過しない
うちにクーリングステーブの取り替えが必要となる。ま
た、上述したように、クーリングステーブの冷却配管が
溶損して炉内に冷却水が侵入すると、炉内内容物が部分
的に冷却され高炉の操業不調を引き起こす。
【0009】
【発明が解決しょうとする課題】上述したように、従来
の鋳鉄製のクーリングステーブは、熱伝導率が低いの
で、炉内からの熱負荷に耐え切れず、破断が起き、クー
リングステーブ本体が溶損して、冷却配管がその表面に
露出するという問題がある。更には、露出した冷却配管
が溶損して炉内に冷却水が侵入して高炉の操業不調を引
き起こすという問題点がある。
【0010】従って、この発明の目的は、炉内の過度の
抜熱を回避し、且つ、炉内の熱負荷によって破断するこ
となく長期にわたって炉壁を強固に維持することができ
るクーリングステーブを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した従
来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、
銅製クーリングステーブを使用すると、熱伝導率が高い
ので炉内からの熱負荷に対して破断することなく、溶損
することはない。しかし、銅製クーリングステーブは、
熱伝導率が高いがゆえに、高炉からの抜熱が多く、高炉
が過冷却状態になり炉況不調をきたす原因にもなる。従
って、鋳鉄部材と銅部材とを所定の関係で組み合わせて
クーリングステーブを構成することによって、過度の抜
熱を軽減すると共に、溶損を回避することができるクー
リングステーブを提供することができることを知見し
た。
【0012】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明の複合型クーリングステーブの
第1の態様は、冷却手段を有する鋳鉄製クーリングステ
ーブと、そして、前記鋳鉄製クーリングステーブの表面
の少なくとも一部に設けられた、別の冷却手段を有する
銅製のクーリングステーブとからなる複合型クーリング
ステーブである。
【0013】この発明の複合型クーリングステーブの第
2の態様は、前記鋳鉄製クーリングステーブの表面と、
前記銅製のクーリングステーブの表面とが同一平面内に
あることを特徴とするものである。
【0014】この発明の複合型クーリングステーブの第
3の態様は、前記銅製のクーリングステーブの表面が前
記鋳鉄製クーリングステーブの表面よりも炉内側に突出
していることを特徴とするものである。
【0015】この発明の複合型クーリングステーブの第
4の態様は、前記鋳鉄製クーリングステーブの炉内側の
表面に凹部および凸部が形成され、そして、前記銅製の
クーリングステーブが、前記鋳鉄製クーリングステーブ
の両端に形成された前記凹部にそれぞれ嵌合されている
ことを特徴とするものである。
【0016】この発明の複合型クーリングステーブの第
5の態様は、前記銅製のクーリングステーブが、中間部
が切り抜かれた、前記鋳鉄製クーリングステーブと概ね
同一大きさのクーリングステーブからなっていることを
特徴とするものである。
【0017】この発明の複合型クーリングステーブの第
6の態様は、前記鋳鉄製クーリングステーブの表面の前
記少なくとも一部が、前記鋳鉄製クーリングステーブの
全表面の30〜70%であることを特徴とするものであ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】この発明の複合型クーリングステ
ーブは、冷却手段としての冷却配管を有する鋳鉄製クー
リングステーブと、そして、鋳鉄製クーリングステーブ
の表面の少なくとも一部に設けられた、別の冷却手段と
しての冷却配管を有する銅製のクーリングステーブとか
らなる複合型クーリングステーブである。
【0019】上述した鋳鉄製クーリングステーブの表面
の少なくとも一部、即ち、銅製のクーリングステーブが
配置される部分の表面積は、鋳鉄製クーリングステーブ
の全表面の30〜70%であることが好ましい。その理
由は、銅製のクーリングステーブが配置される部分の表
面積が鋳鉄製クーリングステーブの全表面の30%未満
では、鋳鉄製クーリングステーブ部分の溶損が大きく、
冷却配管が露出する恐れがある。一方、銅製のクーリン
グステーブが配置される部分の表面積が鋳鉄製クーリン
グステーブの全表面の70%を超えると、銅製クーリン
グステーブ部分の面積が大きくなり過ぎて、炉内からの
抜熱が大きくなり、高炉の燃料費が増加し、更に、銅製
クーリングステーブ部分への付着物量が増加する等、高
炉操業上好ましくない。
【0020】上述した鋳鉄製クーリングステーブの表面
と、銅製のクーリングステーブの表面とは、同一平面内
にある。更に、上述した銅製のクーリングステーブの表
面が鋳鉄製クーリングステーブの表面よりも炉内側に突
出していてもよい。更に、鋳鉄製のクーリングステーブ
の表面が銅製クーリングステーブの表面よりも炉内側に
突出していてもよい。
【0021】更に、上述した鋳鉄製クーリングステーブ
の炉内側の表面に凹部および凸部が形成され、そして、
上述した銅製のクーリングステーブが、鋳鉄製クーリン
グステーブの両端に形成された凹部にそれぞれ嵌合され
ていてもよい。更に、上述した銅製のクーリングステー
ブが、その中間部が切り抜かれた、鋳鉄製クーリングス
テーブと概ね同一大きさのクーリングステーブからなっ
ていてもよい。
【0022】
【実施例】実施例1 本発明のクーリングステーブを、図面を参照しながら、
実施例によって、詳細に説明する。図1は、この発明の
クーリングステーブの実施例1を示す図である。図1
(A)にクーリングステーブの断面を示し、図1(B)
に炉内側からみたクーリングステーブの概要を示す。図
1に示すように、この態様のクーリングステーブは、冷
却手段としての冷却配管3(図中、点線で示す)を有す
る鋳鉄製クーリングステーブ1と、そして、上述した鋳
鉄製クーリングステーブの表面の少なくとも一部に設け
られた、別の冷却手段としての冷却配管4(図中、点線
で示す)を有する銅製のクーリングステーブ2とからな
る複合型クーリングステーブである。
【0023】即ち、中央部が矩形に窪んだ形状の鋳鉄製
クーリングステーブ1の窪み部に、窪み部の深さと等し
い幅を有する矩形の銅製クーリングステーブ2を組み合
わせて、鋳鉄および銅の複合型のクーリングステーブが
形成されている。この態様においては、鋳鉄製の部分の
表面と銅製の部分の表面とは、炉内方向において同一高
さの平らな表面を形成している。即ち、鋳鉄製クーリン
グステーブの表面と、銅製のクーリングステーブの表面
とが同一平面内にある。
【0024】銅製部分の冷却配管4は鋳鉄製部分を貫通
して設けられている。給水および排水は、銅製部分の冷
却配管4および鋳鉄製の部分の冷却配管3のそれぞれを
通って、図1に示すように、行われる。この際におい
て、銅製のクーリングステーブ2が配置される部分の表
面積が鋳鉄製クーリングステーブ1の全表面の30〜7
0%の範囲内であることが好ましい。
【0025】図2は、この発明のクーリングステーブの
上述した態様において、溶損がすすんだ状況を概略示す
図である。図2に示すように、クーリングステーブの銅
製の部分2は、熱伝導率が300kcal/m,h℃と
高いので、冷却配管4を通って所定の量の冷却水が供給
されると、炉内からの熱負荷に対して溶損することはな
い。この場合、例え、炉内側に位置する銅製クーリング
ステーブ2が溶損して、機能停止しても、鋳鉄製クーリ
ングステーブ1が引き続き機能し、全体として、クーリ
ングステーブが機能する。その結果、10年間操業した後
において、図2に示す程度の溶損にとどまり、依然とし
て、クーリングステーブの機能を果たしていた。
【0026】実施例2 図3は、この発明のクーリングステーブの実施例2を示
す図である。図3(A)にクーリングステーブの断面を
示し、図3(B)に炉内側からみたクーリングステーブ
の概要を示す。図3に示すように、この態様のクーリン
グステーブは、冷却手段としての冷却配管3(図中、点
線で示す)を有する鋳鉄製クーリングステーブ1と、そ
して、上述した鋳鉄製クーリングステーブの表面の少な
くとも一部(即ち、上部および下部)に設けられた、別
の冷却手段としての冷却配管4(図中、点線で示す)を
有する銅製のクーリングステーブ2とからなる複合型ク
ーリングステーブである。
【0027】即ち、鋳鉄製クーリングステーブ1の炉内
側には凹凸部が設けられている。一番上の凹部、およ
び、一番下の凹部に、それぞれ銅製クーリングステーブ
2が設けられている。この際において、銅製のクーリン
グステーブが配置される部分の表面積が鋳鉄製クーリン
グステーブの全表面の30〜70%の範囲内であること
が好ましい。
【0028】この態様においては、鋳鉄製の部分の表面
と銅製の部分の表面とは、炉内方向において同一高さの
平らな表面を形成している。即ち、鋳鉄製クーリングス
テーブの表面と、銅製のクーリングステーブの表面とが
同一平面内にある。銅製部分の冷却配管は鋳鉄製部分を
貫通して設けられている。給水および排水は、銅製部分
の冷却配管4および鋳鉄製の部分の冷却配管3のそれぞ
れを通って、図3に示すように、行われる。
【0029】図4は、この発明のクーリングステーブの
上述した態様において、溶損がすすんだ状況を概略示す
図である。図4に示すように、クーリングステーブの銅
製の部分2は、熱伝導率が300kcal/m,h℃と
高いので、冷却配管4を通って所定の量の冷却水が供給
されると、炉内からの熱負荷に対して溶損することはな
い。鋳鉄製クーリングステーブ部分1の溶損がすすんで
も、角部が銅製クーリングステーブ部分2によって保護
されているので、鋳鉄製クーリングステーブ内における
冷却配管3が表面に露出することはない。この場合にお
いても、例え、炉内側に位置する銅製クーリングステー
ブ2が溶損して、機能停止しても、角部は、鋳鉄製クー
リングステーブ1が引き続き機能し、全体として、クー
リングステーブが機能する。
【0030】実施例3 図5は、この発明のクーリングステーブの実施例3を示
す図である。図5は、炉内側からみたクーリングステー
ブを示す。図5に示すように、この態様のクーリングス
テーブは、冷却手段としての(図示しない)冷却配管を
有する鋳鉄製クーリングステーブ1と、そして、上述し
た鋳鉄製クーリングステーブの表面の外周部に設けられ
た、別の冷却手段としての冷却配管4(図中、点線で示
す)を有する銅製のクーリングステーブ2とからなる複
合型クーリングステーブである。
【0031】即ち、鋳鉄製クーリングステーブ1の炉内
側には凹凸部が設けられている。鋳鉄製クーリングステ
ーブの表面の外周部の四周に概ね同一幅で、銅製クーリ
ングステーブ2が設けられている。換言すれば、銅製の
クーリングステーブ2が、中間部が切り抜かれた、鋳鉄
製クーリングステーブ1と概ね同一大きさのクーリング
ステーブからなっている。この際においても、銅製のク
ーリングステーブが配置される部分の表面積が鋳鉄製ク
ーリングステーブの全表面の30〜70%の範囲内であ
ることが好ましい。
【0032】この態様においては、銅製部分2の冷却配
管4は鋳鉄製部分1を貫通して設けられている。給水お
よび排水は、銅製部分2の冷却配管4および鋳鉄製の部
分1の冷却配管のそれぞれを通って行われる。
【0033】溶損がすすむと、実施例2におけると同様
に、クーリングステーブの銅製の部分は、熱伝導率が3
00kcal/m,h℃と高いので、冷却配管を通って
所定の量の冷却水が供給されると、炉内からの熱負荷に
対して溶損することはない。鋳鉄製クーリングステーブ
部分の溶損がすすんでも、鋳鉄製クーリングステーブの
四周部が銅製クーリングステーブ部分によって保護され
ているので、鋳鉄製クーリングステーブ内における冷却
配管が表面に露出することはない。この場合において
も、例え、炉内側に位置する銅製クーリングステーブが
溶損して、機能停止しても、四周部は、鋳鉄製クーリン
グステーブが引き続き機能し、全体として、クーリング
ステーブが機能する。
【0034】
【発明の効果】上述したように、この発明によると、炉
内の過度の抜熱を回避し、且つ、炉内の熱負荷によって
破断することなく長期にわたって炉壁を強固に維持する
ことができるクーリングステーブを提供することができ
るので産業上利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明のクーリングステーブの実施
例1を示す図である。
【図2】図2は、実施例1の態様において、溶損がすす
んだ状況を概略示す図である。
【図3】図3は、この発明のクーリングステーブの実施
例2を示す図である。
【図4】図4は、実施例2の態様において、溶損がすす
んだ状況を概略示す図である。
【図5】図5は、この発明のクーリングステーブの実施
例3を示す図である。
【図6】図6は、従来のクーリングステーブを示す図で
ある。
【図7】図7は、従来のクーリングステーブにおいて、
溶損がすすんだ状況を概略示す図である。
【符号の説明】
1.鋳鉄製クーリングステーブ 2.銅製クーリングステーブ 3.冷却配管 4.別の冷却配管 10.従来の鋳鉄製クーリングステーブ 13.冷却配管

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却手段を有する鋳鉄製クーリングステ
    ーブと、そして、前記鋳鉄製クーリングステーブの表面
    の少なくとも一部に設けられた、別の冷却手段を有する
    銅製のクーリングステーブとからなる複合型クーリング
    ステーブ。
  2. 【請求項2】 前記鋳鉄製クーリングステーブの表面
    と、前記銅製のクーリングステーブの表面とが同一平面
    内にあることを特徴とする、請求項1に記載の複合型ク
    ーリングステーブ。
  3. 【請求項3】 前記銅製のクーリングステーブの表面が
    前記鋳鉄製クーリングステーブの表面よりも炉内側に突
    出していることを特徴とする、請求項1に記載の複合型
    クーリングステーブ。
  4. 【請求項4】 前記鋳鉄製クーリングステーブの炉内側
    の表面に凹部および凸部が形成され、そして、前記銅製
    のクーリングステーブが、前記鋳鉄製クーリングステー
    ブの両端に形成された前記凹部にそれぞれ嵌合されてい
    ることを特徴とする、請求項1に記載の複合型クーリン
    グステーブ。
  5. 【請求項5】 前記銅製のクーリングステーブが、中間
    部が切り抜かれた、前記鋳鉄製クーリングステーブと概
    ね同一大きさのクーリングステーブからなっていること
    を特徴とする、複合型クーリングステーブ。
  6. 【請求項6】 前記鋳鉄製クーリングステーブの表面の
    前記少なくとも一部が、前記鋳鉄製クーリングステーブ
    の全表面の30〜70%であることを特徴とする、請求
    項1から5の何れか1つに記載の複合型クーリングステ
    ーブ。
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Cited By (3)

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