JP2001049316A - シャフト炉型冶金炉用のステーブ及びその配置構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無用な熱損失を生じることなく炉内の取付位
置に応じて適切な機能を発揮でき、炉内プロフィールの
安定化、炉体の長寿命化、燃料コストの低減化を実現で
きるシャフト炉型冶金炉用の銅製ステーブを得る。 【解決手段】 炉体のシャフト中部又は上部領域用の銅
製のステーブとしては、炉内側面に凸部が形成されると
ともに、該凸部の形成範囲の面積比率が炉内側面の投影
面積の４０％以下であり、炉内側面の少なくとも前記凸
部間の凹部内に耐火物が保持された構造とし、炉体のシ
ャフト下部領域用又はシャフト下部と羽口間の領域用の
銅製ステーブとしては、炉内側面に凸部が形成されると
ともに、該凸部の形成範囲の面積比率が炉内側面の投影
面積の４０％超であり、且つ前記凸部間の凹部の深さが
１００ｍｍ以下である構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は高炉などのシャフト
炉型冶金炉に配置されるステーブ及びその配置構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】高炉の炉壁構造は、鉄皮の内側に内部冷
却機構を備えたステーブ（クーリングステーブ）を設
け、このステーブの内側に炉内耐火物が保持される構造
となっているが、高炉を一定期間操業すると炉内耐火物
が損耗や破損などによりステーブから脱落し、ステーブ
が炉内部に直接曝されるケースが多くなる。したがっ
て、ステーブはこのような炉内耐火物の脱落後も炉内部
の熱負荷に耐え得るものでなければならない。

【０００３】従来、高炉用のステーブとしては鋳鉄製の
ものが広く用いられており、またその中でも冷却パイプ
を鋳鉄で鋳包んだ構造のものが一般的である。しかし、
この鋳鉄製ステーブは鋳鉄の熱伝導度が小さいために冷
却能が低く、このため経年使用によって徐々に損耗し、
また亀裂や変形を生じやすい。特に、高炉下部の高熱負
荷領域（切立部、朝顔部、シャフト下部）ではステーブ
本体内に高い熱応力が発生して亀裂を生じ易く、この亀
裂により冷却水の漏水事故などを起こし易い。このよう
にステーブに損耗や亀裂などが生じた場合、高炉稼働中
に長時間休風してステーブの交換を行う必要があり、ま
たこの交換の際に二次的な高炉事故を併発させる恐れも
ある。

【０００４】一方、冶金炉用ステーブとしては銅製（銅
製または銅合金製、以下同様）ステーブが知られてい
る。この銅製ステーブは、従来の鋳鉄製ステーブと同
様、内部の水路に冷却水を通水して冷却されるもので、
ステーブの給排水口には鉄皮外部の連結管に接続するた
めの配管が取付けられ、ステーブ本体は炉体鉄皮に取付
ボルトなどで固定される。また、ステーブの炉内側表面
は凹凸形状になっており、凹部に充填された耐火物がス
テーブ本体への熱負荷を緩和している。

【０００５】銅は鋳鉄に較べて熱伝導度が大きいため、
銅製ステーブは本体内部の温度が常に低く維持される利
点があり、鋳鉄製ステーブに較べて高い冷却能を有して
いる。このため従来では、銅製ステーブは主に高炉下部
の高熱負荷領域、すなわち朝顔部や切立部、シャフト下
部において、下記のような目的で採用されてきた。

【０００６】(1) 朝顔部や切立部で銅製ステーブを使用
した場合には、ステーブ本体から炉内側耐火物が脱落し
ても、ステーブ表面に溶融スラグが接触するとステーブ
の冷却効果によってすぐに凝固し、難剥離性で熱伝導率
の非常に小さいスラグ固着層（凝固スラグ層）がステー
ブ表面に自然形成される。そして、このスラグ固着層が
高熱負荷からステーブを保護し、且つステーブによる炉
内からの抜熱を抑制する。

【０００７】(2) シャフト下部は鉄皮角度が変化する部
位でもあり、ステーブは高温ガス流にさらされ、使用環
境が最も厳しい部位である。また、この部位は朝顔部や
切立部のような溶融スラグが常時存在する領域とは異な
り溶融スラグ生成開始領域であるため、安定した付着物
（溶融スラグ）の存在は難しく、ステーブ表面が適度な
スラグ固着層に覆われることは期待できない。このた
め、この部位に鋳鉄製ステーブを使用すると冷却能力不
足から経時的に溶損する場合が多い。したがって、この
ような問題に対処するため、冷却能の高い銅製ステーブ
を使用する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、銅製ステーブは
主として炉体下部の限られた領域において使用されるこ
とが多く、炉体中部及び上部（シャフト中部及び上部領
域）については、熱損失が大きくなるという理由から銅
製ステーブを使用する例は少ない。実際、炉体中部及び
上部に銅製ステーブを使用した場合、抜熱が多くなるた
め燃料コストが嵩むという問題があった。一方、炉体中
部及び上部に鋳鉄製ステーブを使用した場合には、熱応
力が発生してステーブの変形を生じやすいという問題が
あった。

【０００９】また、従来実際に使用されている銅製ステ
ーブは、凹凸が付されたステーブ炉内側面の形状が炉の
取付位置に拘りなくほぼ同一であり、炉高方向の取付位
置に応じてステーブの形状を選択しているような例は見
られない。しかし、本発明者らが検討したところによれ
ば、銅製ステーブの炉高方向での取付位置とステーブの
炉内側面の形状によっては、無用な熱損失を招いたり或
いはスラグ固着層を適切に形成できないなどの問題を生
じるケースがあることが判った。

【００１０】したがって本発明の目的は、無用な熱損失
を生じることなく炉内の取付位置に応じて適切な機能を
発揮でき、これにより炉内プロフィールの安定化、炉体
の長寿命化、炉の燃料コストの低減化を実現することが
できる銅製ステーブを提供することにある。また、本発
明の他の目的は、上記と同様の観点から銅製ステーブの
炉高方向での配置構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の特徴は以下の通りである。 [1] 炉体のシャフト中部又は上部領域に配置される銅又
は銅合金製のステーブであって、炉内側面に凸部が形成
されるとともに、該凸部の形成範囲の面積比率が炉内側
面の投影面積の４０％以下であり、炉内側面の少なくと
も前記凸部間の凹部内に耐火物が保持されていることを
特徴とするシャフト炉型冶金炉用のステーブ。 [2] 上記[1]のステーブにおいて、凸部間の凹部の深さ
が１００ｍｍ以上であることを特徴とするシャフト炉型
冶金炉用のステーブ。

【００１２】[3] 炉体のシャフト下部領域又はシャフト
下部と羽口間の領域に配置される銅又は銅合金製のステ
ーブであって、炉内側面に凸部が形成されるとともに、
該凸部の形成範囲の面積比率が炉内側面の投影面積の４
０％超であり、前記凸部間の凹部の深さが１００ｍｍ以
下であることを特徴とするシャフト炉型冶金炉用のステ
ーブ。 [4] 上記[1]〜[3]のいずれかのステーブにおいて、凸部
が平行な複数の凸条からなり、該凸条間に溝状の凹部が
形成されていることを特徴とするシャフト炉型冶金炉用
のステーブ。

【００１３】[5] 炉体のシャフト中部及び上部領域に
は、炉内側面に凸部が形成されるとともに、該凸部の形
成範囲の面積比率が炉内側面の投影面積の４０％以下で
あり、炉内側面の少なくとも前記凸部間の凹部内に耐火
物が保持された銅又は銅合金製のステーブを配置し、シ
ャフト下部領域及びシャフト下部と羽口間の領域には、
炉内側面に凸部が形成されるとともに、該凸部の形成範
囲の面積比率が炉内側面の投影面積の４０％超であり、
前記凸部間の凹部の深さが１００ｍｍ以下である銅又は
銅合金製のステーブを配置したことを特徴とするシャフ
ト炉型冶金炉のステーブ配置構造。

【００１４】[6] 炉体のシャフト中部及び上部領域に
は、炉内側面に凸部が形成されるとともに、該凸部の形
成範囲の面積比率が炉内側面の投影面積の４０％以下で
あり、炉内側面の少なくとも前記凸部間の凹部内に耐火
物が保持された銅又は銅合金製のステーブを配置し、シ
ャフト下部領域には、炉内側面に凸部が形成されていな
い銅又は銅合金製のステーブを配置し、シャフト下部と
羽口間の領域には、炉内側面に凸部が形成されるととも
に、該凸部の形成範囲の面積比率が炉内側面の投影面積
の４０％超であり、前記凸部間の凹部の深さが１００ｍ
ｍ以下である銅又は銅合金製のステーブを配置したこと
を特徴とするシャフト炉型冶金炉のステーブ配置構造。

【００１５】[7] 上記[5]又は[6]のステーブ配置構造に
おいて、シャフト中部及び上部領域に配置されるステー
ブの凸部間の凹部の深さが１００ｍｍ以上であることを
特徴とするシャフト炉型冶金炉のステーブ配置構造。 [8] 上記[5]〜[7]のいずれかのステーブ配置構造におい
て、ステーブの炉内側面に形成される凸部が平行な複数
の凸条からなり、該凸条間に溝状の凹部が形成されてい
ることを特徴とするシャフト炉型冶金炉のステーブ配置
構造。

【００１６】本発明は、銅製又は銅合金製ステーブ（以
下、説明の便宜上これらを総称して「銅製ステーブ」と
いう）が高い冷却能を有し、これに伴い優れた耐損耗
性、耐熱変形性を有することから、炉内プロフィールの
安定化及び炉体の長寿命化を実現するため、炉体のシャ
フト中部及び上部領域を含めたシャフト炉型冶金炉の各
部に銅製ステーブを使用することを想定し、ステーブの
構造を炉の各取付位置に応じて最適化したものである。

【００１７】先に述べたように銅製ステーブを炉の朝顔
部や切立部に使用した場合にはステーブの冷却効果によ
ってステーブ表面にスラグ固着層が形成され、これが断
熱性のコーティングとなってステーブを保護し、熱損失
を減少させることができる。また、銅製ステーブはその
高い冷却能の故に熱変形が小さいため、これを炉シャフ
ト部に使用した場合には、炉内のプロフィールが安定化
するとともに、ステーブ自体の寿命も伸び、且つ鉄皮の
損傷も少なく、いわば炉の延命化に繋がる。しかし一方
で、炉シャフト部に銅製ステーブを使用した場合、冷却
された銅の表面が炉内に露出するために炉からの熱損失
が増大することが最大の問題とされてきた。

【００１８】そこで、本発明では、朝顔部からシャフト
上部に至るまでの炉各部の冷却構造を銅製ステーブで構
成することを想定し、炉高方向での取付位置に応じて、
さらにはその取付位置において最終的に定常状態となる
ステーブの形態（例えば、耐火物が脱落した形態）を考
慮して、ステーブの機能が最大限に発揮され且つ熱損失
を最も効果的に抑制できる最適な銅製ステーブの構造
（形態）を提供するものである。

【００１９】なお、高炉などのシャフト炉型冶金炉の炉
体部は、シャフト部とその下方に連なる所謂切立部、朝
顔部及び炉最下部（羽口取付部）とからなっている。し
たがって、本発明においてシャフト下部と羽口間の領域
とは、主として上記朝顔部及び切立部からなる領域を指
す。また、シャフト下部とは上記切立部直上のシャフト
部の領域、より詳細には、主として炉内部に溶融帯（鉱
石が溶け落ちる領域）が存在し得るシャフト部の領域を
指す。また、シャフト中部及び上部領域とは、上記シャ
フト下部よりも上方のシャフト部の領域を指す。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細とその限定理
由を説明する。本願の第１の発明は、炉体のシャフト中
部又は上部領域に配置される銅製ステーブに関するもの
であり、図１に示すシャフト炉型冶金炉の炉体構造（縦
断面図）において、（Ａ）の領域がシャフト中部及び上
部領域である。図１において、４は鉄皮、５は羽口、Ｘ
はステーブを示す。

【００２１】このシャフト中部・上部領域用の銅製ステ
ーブの一実施形態を図２に示す。図２の（ａ）はステー
ブＸ_１を鉄皮４に取り付けた状態で示す側面図、（ｂ）
は正面図である。この銅製ステーブＸ_１は、炉内側面に
凸部１が形成されるとともに、この凸部１の形成範囲の
面積比率（＝［図２（ｂ）に示される凸部の合計面積］
×１００／［Ｌ×Ｗ］）が炉内側面の投影面積の４０％
以下であり、炉内側面の少なくとも前記凸部１間の凹部
２内に耐火物３が保持された構造を有している。また、
本実施形態では、前記凸部１はステーブ炉内側面の全面
（全体）に形成されている。

【００２２】シャフト中部及び上部領域（Ａ）は、シャ
フト下部領域や切立部・朝顔部などに較べて熱負荷が小
さく、また、銅製ステーブの場合には操業中のステーブ
本体の温度変化も鋳鉄製ステーブに較べてはるかに小さ
く、ステーブの変形も小さい。このためステーブの炉内
側面に耐火物を安定的に支持でき、耐火物の寿命も長
い。そして、ステーブの炉内側面に朝顔部などのような
スラグ固着層が形成されないこの部位では、耐火物がス
テーブの炉内側面に安定的に保持されることが熱損失を
抑制するための有効な手段となる。

【００２３】このためシャフト中部・上部領域（Ａ）に
配置する銅製ステーブＸ_１については、図２に示すよう
にステーブ炉内側面に凸部１を形成するが、その凸部１
の幅を薄くして凸部面積率を減らし、銅の炉内側露出面
積を極力減らすことで熱損失を低減させる。具体的に
は、凸部１の形成範囲の面積比率を炉内側面の投影面積
の４０％以下とする。凸部１の形成範囲の面積比率が４
０％を超えると、ステーブ炉内側面での銅の露出面積が
過剰となるため無用な熱損失が生じ、燃料コストが増大
するため好ましくない。なお、凸部１の形成範囲の面積
比率は、凸部１の温度上昇によるステーブ本体への悪影
響を考慮して、１５％以上とすることが好ましい。

【００２４】ステーブの炉内側面の少なくとも前記凸部
１間の凹部２内には、耐火物３が設けられる。この耐火
物３はステーブ本体への熱負荷を軽減するために設けら
れるもので、例えば、耐火物煉瓦を必要に応じて機械的
な保持手段（例えば、ピンなどのアンカー部材）により
銅製ステーブに保持させて構成したもの、不定形耐火物
をステーブ本体に対して施工し、必要に応じて機械的な
保持手段（例えば、ピンなどのアンカー部材）により銅
製ステーブに保持させて構成したもの、不定形耐火物を
ステーブ本体に対して吹き付けにより施工して構成した
もの、などいずれでもよい。

【００２５】また、この耐火物３は、ステーブの凹部２
内だけでなくステーブの炉内側面の全面を覆うようにし
て設けることも可能であり、これにより稼動初期の抜熱
をさらに低減することができる。図３はその一実施形態
を示すもので、ステーブＸ_１を鉄皮４に取り付けた状態
で示す側面図である。前記凸部１間の凹部２の深さ（凸
部１の高さ）は、耐火物３の厚さを確保して耐火物３を
通じた熱損失を極力低減するために、１００ｍｍ以上と
することが好ましい。なお、凹部２の深さは、凸部１の
温度上昇によるステーブ本体への悪影響を考慮して２０
０ｍｍ以下とすることが好ましい。

【００２６】図２及び図３に示す実施形態では、凸部１
が複数の平行な凸条からなり、これら凸条間に溝状の凹
部２が形成されているが、凸部１や凹部２の設け方はこ
れに限定されるものではなく、例えば、溝状の凹部２を
格子状に設けることにより平面方形状の凸部１が多数形
成されるようにしてもよく、その構造は任意である。

【００２７】本願の第２の発明は、シャフト下部領域又
はシャフト下部と羽口間の領域（通常、切立部及び朝顔
部と呼ばれる領域）に取り付けられる銅製ステーブに関
するものであり、図１に示すシャフト炉型冶金炉の炉体
構造（縦断面図）において（Ｂ）の領域がシャフト下
部、（Ｃ）の領域がシャフト下部と羽口間の領域（切立
部及び朝顔部）である。このうちシャフト下部領域用の
銅製ステーブの一実施形態を図４に、また、シャフト下
部と羽口間の領域用の銅製ステーブの一実施形態を図５
に示す。これらの図面において（ａ）はステーブＸ_２、
Ｘ_３を鉄皮４に取り付けた状態で示す側面図、（ｂ）は
正面図である。

【００２８】このシャフト下部領域（Ｂ）及びシャフト
下部と羽口間の領域（Ｃ）に設けられる銅製ステーブＸ
_２、Ｘ_３は、炉内側面に凸部１が形成されるとともに、
この凸部１の形成範囲の面積比率（＝［図４（ｂ）又は
図５（ｂ）に示される凸部の合計面積］×１００／［Ｌ
×Ｗ］）が炉内側面の投影面積の４０％超であり、且つ
凸部１間の凹部２の深さが１００ｍｍ以下である構造を
有している。また、図４及び図５に示す実施形態では、
前記凸部１はステーブ炉内側面の全面（全体）に形成さ
れている。

【００２９】シャフト下部領域（Ｂ）やシャフト下部と
羽口間の領域（Ｃ）は高熱負荷領域であり、このため凸
部１の幅を厚くして凸部面積率を増やし、ステーブの冷
却効果をある程度高める必要がある。但し、シャフト下
部と羽口間の領域（Ｃ）とシャフト下部領域（Ｂ）とで
は、同じ高熱負荷領域でありながら溶融スラグの存在の
有無などの点で炉内環境が大きく異なるため、これらに
適用する銅製ステーブの構造に異なる配慮が必要とな
る。

【００３０】まず、シャフト下部領域（Ｂ）は高熱負荷
領域であり、しかも鉄皮角度が変化する部位でもあるた
めステーブは高温ガス流に晒され、ステーブは最も過酷
な使用環境下におかれる。このためステーブの炉内側面
の耐火物は、銅製ステーブの高い冷却能によって鋳鉄製
ステーブよりも寿命が数倍程度は延びるものの経時的に
確実に損耗し、遂には耐火物が消失してしまう可能性が
高い。そして、上述したようにこのシャフト下部領域
（Ｂ）はスラグ生成開始領域であるため、耐火物が消失
した銅製ステーブの表面にある程度のスラグ、アルカリ
類の付着は期待できるものの、シャフト下部と羽口間の
領域（切立部及び朝顔部）のような安定的なスラグ固着
層の形成（スラグ固着層による保護）は期待できない。

【００３１】このためシャフト下部領域（Ｂ）に設けら
れる銅製ステーブＸ_２はステーブの信頼性を最優先とす
る観点からその形状が決められる。すなわち、この銅製
ステーブＸ_２の炉内側面に耐火物の保持などの目的で凸
部１を形成する場合には、高熱負荷領域でのステーブ構
造体を強固なものとするという観点から、この凸部１の
形成範囲の面積比率を炉内側面の投影面積の４０％超と
し、且つ凸部自体の冷却を考慮して凸部１間の凹部２の
深さ（凸部１の高さ）を１００ｍｍ以下とする。なお、
上記のように炉内側面に凸部１を形成する場合、耐火物
を保持するためのアンカー作用を得るという観点から凸
部１の形成範囲の面積比率は９０％以下、また、凹部２
の深さは２０ｍｍ以上とすることが好ましい。

【００３２】また、このシャフト下部領域（Ｂ）に設け
られる銅製ステーブＸ_２は、炉内側面が凸部１を有する
形状の場合、炉内側面の耐火物が消失すると凸部の分だ
け炉内側への銅の露出面積が大きくなるため、熱損失が
増加するとともに、凸部１が高温になる。したがって、
ステーブによる熱損失を抑制し且つステーブ温度を安定
に保つという観点から、炉内側面を凸部が形成されない
フラットな形状とすることもできる。

【００３３】また、ステーブの炉内側面の少なくとも前
記凸部１間の凹部２内には、耐火物３を設けることが好
ましい。この耐火物３はステーブ本体への熱負荷を軽減
するために設けられるもので、炉内側面の凹凸を利用し
て耐熱、耐スラグ、耐アルカリ性に優れた耐火物を設け
ることが好ましい。その耐火物３としては、耐火物煉瓦
を必要に応じて機械的な保持手段（例えば、ピンなどの
アンカー部材）により銅製ステーブに保持させて構成し
たもの、不定形耐火物をステーブ本体に対して施工し、
必要に応じて機械的な保持手段（例えば、ピンなどのア
ンカー部材）により銅製ステーブに保持させて構成した
もの、不定形耐火物をステーブ本体に対して吹き付けに
より施工して構成したもの、などいずれでもよい。

【００３４】また、この耐火物３は、ステーブの凹部２
だけでなくステーブの炉内側面の全面を覆うようにして
設けることも可能であり、これにより稼動初期の抜熱を
さらに低減できる。なお、図４に示す実施形態では、凸
部１が複数の平行な凸条からなり、これら凸条間に溝状
の凹部２が形成されているが、凸部１や凹部２の設け方
はこれに限定されるものではなく、例えば、溝状の凹部
２を格子状に設けることにより平面方形状の凸部１が多
数形成されるようにしてもよく、その構造は任意であ
る。

【００３５】次に、シャフト下部と羽口間の領域（Ｃ）
（切立部及び朝顔部）については、ステーブ本体から炉
内側耐火物が脱落しても、ステーブ表面に溶融スラグが
接触するとステーブの冷却効果によってすぐに凝固し、
難剥離性で熱伝導率の非常に小さいスラグ固着層（凝固
スラグ層）がステーブ表面に自然形成される。そして、
このスラグ固着層が高熱負荷からステーブを保護し、且
つステーブによる炉内からの抜熱を抑制する。

【００３６】したがって、このシャフト下部と羽口間の
領域（Ｃ）に設ける銅製ステーブＸ _３は、ステーブの炉
内側面に固着スラグが密着し且つこれを剥離しにくくす
るという観点から炉内側面に凸部１を形成した構造とす
る。そして、この凸部１の形成範囲の面積比率は、銅の
露出面積を確保してスラグの冷却効果を高め、安定した
スラグ固着層を形成させるため、炉内側面の投影面積の
４０％超とする。凸部の形成範囲の面積比率が炉内側面
の投影面積の４０％以下ではスラグの冷却効果が不十分
であるため、スラグ固着層を適切に形成させることがで
きない。

【００３７】また、高熱負荷領域でのステーブ構造体を
強固なものとするため、凸部１間の凹部２の深さ（凸部
１の高さ）は１００ｍｍ以下とする。なお、耐火物を保
持するためのアンカー作用を確実に得るという観点か
ら、凸部１の形成範囲の面積比率は９０％以下、凹部２
の深さは２０ｍｍ以上とすることが好ましい。

【００３８】このシャフト下部と羽口間の領域（Ｃ）に
設ける銅製ステーブＸ_３の炉内側面にはスラグ固着層が
形成されるため、ステーブによる熱損失は少なく、ステ
ーブ自体も低温度で安定するため、基本的に炉内側面の
耐火物は不用であるが、稼動初期の熱負荷を軽減するな
どの目的で、必要に応じて前記シャフト中部・上部領域
（Ａ）やシャフト下部領域（Ｂ）と同様の態様で耐火物
３を設けてもよい。

【００３９】なお、図５に示す実施形態では、凸部１が
複数の平行な凸条からなり、これら凸条間に溝状の凹部
２が形成されているが、凸部１や凹部２の設け方はこれ
に限定されるものではなく、例えば、溝状の凹部２を格
子状に設けることにより平面方形状の凸部１が多数形成
されるようにしてもよく、その構造は任意である。

【００４０】銅製ステーブには、圧延材などから機械加
工して得られるステーブや鋳銅製ステーブ（例えば、冷
却パイプを鋳銅で鋳含むタイプのものなどを含む）など
があるが、本発明の銅製ステーブはいずれの形式のもの
でもよく、構造や材質、製造法などは問わない。但し、
シャフト下部と羽口間の領域において安定したスラグ固
着層を形成できる冷却能力を有し、シャフト部において
もステーブ本体を十分に冷却する能力をもつ一方で、無
用な熱損失を極力抑制できるという点から、鋳銅製ステ
ーブが特に好ましい。

【００４１】銅製ステーブの材料としては、例えばＪＩ
Ｓ Ｈ ５１００に規定されたＣｕＣ１、ＣｕＣ２、Ｃｕ
Ｃ３などが用いられ、また、銅合金製ステーブの材料と
しては、例えばクロームジルコン銅、ベリリウム銅など
の低合金銅が用いられる。また、本発明のステーブ及び
その配置構造は、高炉以外のシャフト炉型冶金炉（例え
ば、スクラップ溶解炉など）にも適用することができ
る。なお、本発明による各銅製ステーブＸ_１〜Ｘ_３の炉
内側面に形成される凸部１は、通常、上記各実施形態に
示されるように炉内側面の全面（全体）に設けられる
が、必ずしもこれに限定されるものではない。また、凸
部１が炉内側面の全面に設けられる場合であっても、必
ずしも均一な形態（分布）で設ける必要はない。

【００４２】以上述べた本発明のシャフト中部・上部領
域用の銅製ステーブＸ_１、シャフト下部領域用の銅製ス
テーブＸ_２、及びシャフト下部と羽口間の領域用の銅製
ステーブＸ_３は、それぞれ任意にシャフト炉型冶金炉に
対して適用することができ、したがって、シャフト炉型
冶金炉全体としては、鋳鉄製ステーブなどの本発明以外
のステーブと組み合せて使用してもよい。したがって、
例えばシャフト下部と羽口間の領域用の銅製ステーブＸ
_３のみを使用し、シャフト中部・上部領域やシャフト下
部領域については従来型の鋳鉄製ステーブなどを使用す
ることもでき、鋳鉄製ステーブなどの従来型ステーブを
備えた既設の炉において、損耗または損傷したステーブ
を本発明のステーブと交換した場合などでは当然そのよ
うな使用形態となる。

【００４３】しかし、炉内プロフィールの安定化、炉体
の長寿命化、燃料コストの低減化を最大限に実現するた
めには、本発明によるステーブ配置構造に従い、シャフ
ト炉型冶金炉の各部に以下のような態様で本発明の銅製
ステーブＸ_１〜Ｘ_３を配置することが好ましい。

【００４４】(1) 炉体のシャフト中部及び上部領域
（Ａ）には、炉内側面に凸部１が形成されるとともに、
該凸部１の形成範囲の面積比率が炉内側面の投影面積の
４０％以下であり、炉内側面の少なくとも前記凸部１間
の凹部２内に耐火物３が保持された銅製ステーブＸ_１を
配置し、シャフト下部領域（Ｂ）及びシャフト下部と羽
口間の領域（Ｃ）には、炉内側面に凸部１が形成される
とともに、該凸部１の形成範囲の面積比率が炉内側面の
投影面積の４０％超であり、前記凸部１間の凹部２の深
さが１００ｍｍ以下である銅製ステーブＸ_２，Ｘ_３を配
置したステーブ配置構造。

【００４５】(2) 炉体のシャフト中部及び上部領域
（Ａ）には、炉内側面に凸部１が形成されるとともに、
該凸部１の形成範囲の面積比率が炉内側面の投影面積の
４０％以下であり、炉内側面の少なくとも前記凸部１間
の凹部２内に耐火物３が保持された銅製ステーブＸ_１を
配置し、シャフト下部領域（Ｂ）には、炉内側面に凸部
が形成されていない銅製ステーブを配置し、シャフト下
部と羽口間の領域（Ｃ）には、炉内側面に凸部１が形成
されるとともに、該凸部１の形成範囲の面積比率が炉内
側面の投影面積の４０％超であり、前記凸部１間の凹部
２の深さが１００ｍｍ以下である銅製ステーブＸ_３を配
置したステーブ配置構造。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、銅製
ステーブの炉内側面形状を当該ステーブの取付位置にお
ける炉内環境に応じて選択し、且つこれに適正な耐火物
を設けることにより、炉全体のステーブの耐久性と炉内
プロフィールを適切に維持でき、且つ炉内からの抜熱も
極力抑制することができる。すなわち、ステーブの炉内
側面の耐火物の維持が比較的長期間にわたって可能なシ
ャフト中部及び上部領域においては、ステーブの炉内側
面での銅の露出面積を減らし、耐火物容積率を高めた形
状とすることにより、ステーブからの熱損失を少なくし
て炉の燃料比を低減させることができ、また、ステーブ
の炉内側面の耐火物を長期間にわたって維持できないシ
ャフト下部領域においては、１炉代にわたってステーブ
からの熱損失を最も効果的に抑制できるとともに、信頼
性の高い銅製ステーブによって老朽化後も高炉操業を高
位安定化でき、さらにシャフト下部と羽口間の領域にお
いては、安定したスラグ固着層の形成によって熱損失を
低減することができ、これらにより炉の高寿命化、エネ
ルギーコストの低減化を合理的に図ることができ、ま
た、銅製ステーブの採用によって炉内プロフィールが安
定化するとともに、個々のステーブの冷却能や耐溶損性
を過度に高める必要がないため設備コストの低減化も図
ることができる。

【００４７】また、炉体取付位置に応じて構造を最適化
した銅製ステーブを配置することにより、ステーブの損
傷がほとんどなくなるため１炉代以上の寿命延長が可能
となり、これに伴い稼働中のステーブ取替え休風もなく
すことができる。また、炉体全体を銅製ステーブ化する
ことにより鉄皮を替えずに高炉内容積を拡大することも
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステーブ配置構造が適用されるシャフ
ト炉型冶金炉の縦断面図

【図２】本発明によるシャフト中部・上部領域用の銅製
ステーブの一実施形態を示すもので、（ａ）はステーブ
を鉄皮に取り付けた状態で示す側面図、（ｂ）は正面図

【図３】本発明によるシャフト中部・上部領域用の銅製
ステーブの他の実施形態を示すもので、ステーブを鉄皮
に取り付けた状態で示す側面図

【図４】本発明によるシャフト下部領域用の銅製ステー
ブの一実施形態を示すもので、（ａ）はステーブを鉄皮
に取り付けた状態で示す側面図、（ｂ）は正面図

【図５】本発明によるシャフト下部と羽口間の領域用の
銅製ステーブの一実施形態を示すもので、（ａ）はステ
ーブを鉄皮に取り付けた状態で示す側面図、（ｂ）は正
面図

【符号の説明】

１…凸部、２…凹部、３…耐火物、４…鉄皮、５…羽
口、Ｘ，Ｘ_１，Ｘ_２，Ｘ _３…ステーブ、(Ａ）…シャフ
ト中部・上部領域、（Ｂ）…シャフト下部領域、（Ｃ）
…シャフト下部と羽口間の領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 博巳 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K015 BA04 CA03 CA04 CA07 CA08 4K051 HA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体のシャフト中部又は上部領域に配置
   される銅又は銅合金製のステーブであって、炉内側面に
   凸部が形成されるとともに、該凸部の形成範囲の面積比
   率が炉内側面の投影面積の４０％以下であり、炉内側面
   の少なくとも前記凸部間の凹部内に耐火物が保持されて
   いることを特徴とするシャフト炉型冶金炉用のステー
   ブ。
2. 【請求項２】 凸部間の凹部の深さが１００ｍｍ以上で
   あることを特徴とする請求項１に記載のシャフト炉型冶
   金炉用のステーブ。
3. 【請求項３】 炉体のシャフト下部領域又はシャフト下
   部と羽口間の領域に配置される銅又は銅合金製のステー
   ブであって、炉内側面に凸部が形成されるとともに、該
   凸部の形成範囲の面積比率が炉内側面の投影面積の４０
   ％超であり、前記凸部間の凹部の深さが１００ｍｍ以下
   であることを特徴とするシャフト炉型冶金炉用のステー
   ブ。
4. 【請求項４】 凸部が平行な複数の凸条からなり、該凸
   条間に溝状の凹部が形成されていることを特徴とする請
   求項１、２又は３に記載のシャフト炉型冶金炉用のステ
   ーブ。
5. 【請求項５】 炉体のシャフト中部及び上部領域には、
   炉内側面に凸部が形成されるとともに、該凸部の形成範
   囲の面積比率が炉内側面の投影面積の４０％以下であ
   り、炉内側面の少なくとも前記凸部間の凹部内に耐火物
   が保持された銅又は銅合金製のステーブを配置し、 シャフト下部領域及びシャフト下部と羽口間の領域に
   は、炉内側面に凸部が形成されるとともに、該凸部の形
   成範囲の面積比率が炉内側面の投影面積の４０％超であ
   り、前記凸部間の凹部の深さが１００ｍｍ以下である銅
   又は銅合金製のステーブを配置したことを特徴とするシ
   ャフト炉型冶金炉のステーブ配置構造。
6. 【請求項６】 炉体のシャフト中部及び上部領域には、
   炉内側面に凸部が形成されるとともに、該凸部の形成範
   囲の面積比率が炉内側面の投影面積の４０％以下であ
   り、炉内側面の少なくとも前記凸部間の凹部内に耐火物
   が保持された銅又は銅合金製のステーブを配置し、 シャフト下部領域には、炉内側面に凸部が形成されてい
   ない銅又は銅合金製のステーブを配置し、 シャフト下部と羽口間の領域には、炉内側面に凸部が形
   成されるとともに、該凸部の形成範囲の面積比率が炉内
   側面の投影面積の４０％超であり、前記凸部間の凹部の
   深さが１００ｍｍ以下である銅又は銅合金製のステーブ
   を配置したことを特徴とするシャフト炉型冶金炉のステ
   ーブ配置構造。
7. 【請求項７】 シャフト中部及び上部領域に配置される
   ステーブの凸部間の凹部の深さが１００ｍｍ以上である
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のシャフト炉型
   冶金炉のステーブ配置構造。
8. 【請求項８】 ステーブの炉内側面に形成される凸部が
   平行な複数の凸条からなり、該凸条間に溝状の凹部が形
   成されていることを特徴とする請求項５、６又は７に記
   載のシャフト炉型冶金炉のステーブ配置構造。