JP2001049323A - 冷却用メンブレン体および転炉排ガス回収設備のスカート冷却器 - Google Patents
冷却用メンブレン体および転炉排ガス回収設備のスカート冷却器Info
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- JP2001049323A JP2001049323A JP11224076A JP22407699A JP2001049323A JP 2001049323 A JP2001049323 A JP 2001049323A JP 11224076 A JP11224076 A JP 11224076A JP 22407699 A JP22407699 A JP 22407699A JP 2001049323 A JP2001049323 A JP 2001049323A
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- skirt
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- cooler
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱応力に起因する疲労破壊による亀裂の発生
を抑制することができるメンブレン体と、それを備えて
設備寿命を向上できるスカート冷却器を提供すること。 【解決手段】 多数の冷却水用チューブがフィンを介し
てほぼ平行な状態に溶接されてなるメンブレン体におい
て、チューブの外径をＤ(ｍｍ)、フィンの厚みをＴ(ｍ
ｍ)、そのフィンの幅をＬ(ｍｍ)とするとき、形状パラ
メータＤ・Ｔ／Ｌが20以上、30以下であることを特徴と
するメンブレン体、およびそれを備えるスカート冷却
器。
を抑制することができるメンブレン体と、それを備えて
設備寿命を向上できるスカート冷却器を提供すること。 【解決手段】 多数の冷却水用チューブがフィンを介し
てほぼ平行な状態に溶接されてなるメンブレン体におい
て、チューブの外径をＤ(ｍｍ)、フィンの厚みをＴ(ｍ
ｍ)、そのフィンの幅をＬ(ｍｍ)とするとき、形状パラ
メータＤ・Ｔ／Ｌが20以上、30以下であることを特徴と
するメンブレン体、およびそれを備えるスカート冷却
器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多数の冷却水用チ
ューブがフィンを介してほぼ平行な状態で溶接されてな
るメンブレン体と、これを備える転炉排ガス回収設備の
スカート冷却器に関する。
ューブがフィンを介してほぼ平行な状態で溶接されてな
るメンブレン体と、これを備える転炉排ガス回収設備の
スカート冷却器に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温のガス等の雰囲気に曝される設備や
熱交換設備においては、多数の冷却水用チューブがフィ
ンを介してほぼ平行な状態で溶接されてなるメンブレン
型の冷却構造が採用されており、たとえば、製鋼用転炉
における排ガス回収設備のスカート冷却器として使用さ
れている。
熱交換設備においては、多数の冷却水用チューブがフィ
ンを介してほぼ平行な状態で溶接されてなるメンブレン
型の冷却構造が採用されており、たとえば、製鋼用転炉
における排ガス回収設備のスカート冷却器として使用さ
れている。
【０００３】このような冷却構造を備えるスカートは、
転炉からの高温の排ガスを有効に捕集してフード・ボイ
ラへと誘導すべく、転炉の炉口を臨んだ排ガスフードの
下端開口部に配置され、そのスカートの冷却器を構成す
るチューブおよびフィン（以下、「メンブレン体」とい
う）は、転炉炉口上部における1500℃以上の高温雰囲気
内に配置され、そのチューブ内を流れる冷却水は、循環
ボイラー給水として使用されるようになっている。
転炉からの高温の排ガスを有効に捕集してフード・ボイ
ラへと誘導すべく、転炉の炉口を臨んだ排ガスフードの
下端開口部に配置され、そのスカートの冷却器を構成す
るチューブおよびフィン（以下、「メンブレン体」とい
う）は、転炉炉口上部における1500℃以上の高温雰囲気
内に配置され、そのチューブ内を流れる冷却水は、循環
ボイラー給水として使用されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記転炉の排ガス回収
設備においては、排ガス中に含まれるダストによる磨耗
や、高温ガスおよび地金付着などによる酸化腐食によっ
て、チューブが減肉したり、吹練と待機の繰り返し熱負
荷による熱疲労破壊等によって、チューブとフィンとの
溶接部や、フィン内部に亀裂が発生することがあり、ス
カートの設備寿命が３〜５年と比較的短いという問題が
あった。
設備においては、排ガス中に含まれるダストによる磨耗
や、高温ガスおよび地金付着などによる酸化腐食によっ
て、チューブが減肉したり、吹練と待機の繰り返し熱負
荷による熱疲労破壊等によって、チューブとフィンとの
溶接部や、フィン内部に亀裂が発生することがあり、ス
カートの設備寿命が３〜５年と比較的短いという問題が
あった。
【０００５】このような設備寿命を向上させるために、
高温の排ガスに曝されるスカートの内側表面に、炭化物
サーメットからなるアンダーコート層および対酸化性合
金からなるトップコート層によって形成される保護層を
設ける技術が、特開平第７−１８３２０号公報において
提案されている。
高温の排ガスに曝されるスカートの内側表面に、炭化物
サーメットからなるアンダーコート層および対酸化性合
金からなるトップコート層によって形成される保護層を
設ける技術が、特開平第７−１８３２０号公報において
提案されている。
【０００６】上記スカートの内側表面に保護層を設ける
という技術は、排ガス中のダストによるメンブレン体の
磨耗損傷および腐食による寿命低下を防止することを目
的としており、熱疲労破壊による亀裂の発生を防止する
ことはできない。一方、上記亀裂の発生は、チューブ内
を流れる冷却水の漏洩事故につながる危険性があるた
め、それを防止すべく定期的な点検および溶射肉盛によ
る頻繁な補修を繰り返しているのが現状である。
という技術は、排ガス中のダストによるメンブレン体の
磨耗損傷および腐食による寿命低下を防止することを目
的としており、熱疲労破壊による亀裂の発生を防止する
ことはできない。一方、上記亀裂の発生は、チューブ内
を流れる冷却水の漏洩事故につながる危険性があるた
め、それを防止すべく定期的な点検および溶射肉盛によ
る頻繁な補修を繰り返しているのが現状である。
【０００７】さらに、近年の転炉設備においては、精錬
反応によって発生するＣＯ等の可燃性ガスを、上吹ラン
スによって二次燃焼させて熱効率を向上させる技術が開
発され、このような技術を採用した転炉設備において
は、スカートのメンブレン体が受ける熱負荷はより一層
大きくなるため、亀裂(割れ)発生を助長することになり
かねないという問題もあった。
反応によって発生するＣＯ等の可燃性ガスを、上吹ラン
スによって二次燃焼させて熱効率を向上させる技術が開
発され、このような技術を採用した転炉設備において
は、スカートのメンブレン体が受ける熱負荷はより一層
大きくなるため、亀裂(割れ)発生を助長することになり
かねないという問題もあった。
【０００８】そこで、本発明の目的は、このような従来
技術が抱える上記問題点を解消し、熱応力に起因する疲
労破壊による亀裂(割れ)の発生を抑制することができる
メンブレン体と、それを備えて設備寿命を向上できるス
カート冷却器を提供することにある。
技術が抱える上記問題点を解消し、熱応力に起因する疲
労破壊による亀裂(割れ)の発生を抑制することができる
メンブレン体と、それを備えて設備寿命を向上できるス
カート冷却器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的を
実現するために、高温下で使用されるメンブレン体、た
とえば、製鋼用転炉の排ガス回収設備において使用さ
れ、2000℃近い高温排ガスの噴出する炉口に最も近い位
置に設置されたスカートの寿命が、何によって決まるの
かを詳細に調査した。とりわけ、チューブとフィンとの
溶接部や、フィン内部での亀裂発生が、どのような物理
量の組み合わせに依存しているかについて、種々の条件
のもとでの実験を繰り返した結果、次のようなことが分
かった。
実現するために、高温下で使用されるメンブレン体、た
とえば、製鋼用転炉の排ガス回収設備において使用さ
れ、2000℃近い高温排ガスの噴出する炉口に最も近い位
置に設置されたスカートの寿命が、何によって決まるの
かを詳細に調査した。とりわけ、チューブとフィンとの
溶接部や、フィン内部での亀裂発生が、どのような物理
量の組み合わせに依存しているかについて、種々の条件
のもとでの実験を繰り返した結果、次のようなことが分
かった。
【００１０】隣接するチューブ間の距離（以下、「チ
ューブピッチ」という）を単に小さくして冷却効果を増
大させるだけでは十分でないこと。 チューブピッチを小さくするには、フィンの幅を狭く
する必要があるが、フィンの幅が狭いほどチューブとフ
ィンとの溶接が困難になるので、それに応じてフィンの
厚みをより大きくして、溶接を行えるようにする必要が
あること。 フィンの厚みを大きくすると、メンブレン体の使用中
に、溶接部において割れが発生する恐れがあること。 一方、チューブピッチを大きくすると、フィンを薄く
することが可能となるが、メンブレン体の使用中に、フ
ィン内部に割れが発生する恐れがあること。
ューブピッチ」という）を単に小さくして冷却効果を増
大させるだけでは十分でないこと。 チューブピッチを小さくするには、フィンの幅を狭く
する必要があるが、フィンの幅が狭いほどチューブとフ
ィンとの溶接が困難になるので、それに応じてフィンの
厚みをより大きくして、溶接を行えるようにする必要が
あること。 フィンの厚みを大きくすると、メンブレン体の使用中
に、溶接部において割れが発生する恐れがあること。 一方、チューブピッチを大きくすると、フィンを薄く
することが可能となるが、メンブレン体の使用中に、フ
ィン内部に割れが発生する恐れがあること。
【００１１】そこで、本発明者は、チューブピッチを決
定するフィン幅Ｌと、溶接性を決定するフィンの厚みＴ
と、冷却能力を決定するチューブ径Ｄとが、上記のよう
な割れの発生に関係しているものと考え、それらの物理
量の組み合わせが割れ発生に及ぼす影響を調査した結
果、Ｄ・Ｔ／Ｌなるパラメータ（以下、「形状パラメー
タ」という）が所定の範囲内にある場合に、溶接部やフ
ィン内部における熱応力の発生を抑制することができる
ことを見出し、以下の内容を要旨構成とする本発明に想
到した。
定するフィン幅Ｌと、溶接性を決定するフィンの厚みＴ
と、冷却能力を決定するチューブ径Ｄとが、上記のよう
な割れの発生に関係しているものと考え、それらの物理
量の組み合わせが割れ発生に及ぼす影響を調査した結
果、Ｄ・Ｔ／Ｌなるパラメータ（以下、「形状パラメー
タ」という）が所定の範囲内にある場合に、溶接部やフ
ィン内部における熱応力の発生を抑制することができる
ことを見出し、以下の内容を要旨構成とする本発明に想
到した。
【００１２】すなわち、本発明は、多数の冷却水用チュ
ーブがフィンを介してほぼ平行な状態に溶接されてなる
メンブレン体において、上記チューブの外径をＤ(ｍ
ｍ)、上記フィンの厚みをＴ(ｍｍ)、そのフィンの幅を
Ｌ(ｍｍ)とするとき、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）が
20以上、30以下であることを特徴とするものである。上
記メンブレン体において、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／
Ｌ）が23以上、27以下であることがより一層望ましい。
また、本発明は、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）が上記
のような範囲内にあるメンブレン体を備えた転炉排ガス
回収設備のスカート冷却器であることを特徴とする。
ーブがフィンを介してほぼ平行な状態に溶接されてなる
メンブレン体において、上記チューブの外径をＤ(ｍ
ｍ)、上記フィンの厚みをＴ(ｍｍ)、そのフィンの幅を
Ｌ(ｍｍ)とするとき、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）が
20以上、30以下であることを特徴とするものである。上
記メンブレン体において、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／
Ｌ）が23以上、27以下であることがより一層望ましい。
また、本発明は、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）が上記
のような範囲内にあるメンブレン体を備えた転炉排ガス
回収設備のスカート冷却器であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明にかかるスカート
冷却器を備える転炉排ガス回収設備の概略を示してい
る。スカート10は転炉12の炉口14の直上に位置し、転炉
排ガスを有効に捕集してフード16およびそれに連続する
ボイラー（図示を省略する）へと誘導している。
冷却器を備える転炉排ガス回収設備の概略を示してい
る。スカート10は転炉12の炉口14の直上に位置し、転炉
排ガスを有効に捕集してフード16およびそれに連続する
ボイラー（図示を省略する）へと誘導している。
【００１４】この実施形態におけるスカート10は、油圧
シリンダー18によって昇降可能に配設されている。そし
て吹錬中は、炉内ガス圧力の制御性の向上、炉内への空
気の侵入防止、転炉排ガスの大気中への漏洩防止のた
め、転炉炉口金物20との間の隙間を塞ぐように下端位置
に保持されている。一方、転炉12が傾動する際には、ス
カート10と転炉12との干渉を防止するため、スカート10
は上限位置まで移動される。
シリンダー18によって昇降可能に配設されている。そし
て吹錬中は、炉内ガス圧力の制御性の向上、炉内への空
気の侵入防止、転炉排ガスの大気中への漏洩防止のた
め、転炉炉口金物20との間の隙間を塞ぐように下端位置
に保持されている。一方、転炉12が傾動する際には、ス
カート10と転炉12との干渉を防止するため、スカート10
は上限位置まで移動される。
【００１５】このようなスカート10とフード16との間
は、水冷式シールジャケット22によってシールされてい
る。シールプレート24は、フード台車に固定されてお
り、スカート本体10の昇降時に水封を保っている。シー
ルジャケット22への給水は、シールプレート24のオーバ
ーフローおよびジャケット内のダスト堆積低減のため
に、ジャケット底部に設置された12箇所のノズルによっ
て行なわれる。またジャケット22からの排水は、オーバ
ーフロー水を１箇所から排出することによって、安定し
た水封の維持が可能となっている。
は、水冷式シールジャケット22によってシールされてい
る。シールプレート24は、フード台車に固定されてお
り、スカート本体10の昇降時に水封を保っている。シー
ルジャケット22への給水は、シールプレート24のオーバ
ーフローおよびジャケット内のダスト堆積低減のため
に、ジャケット底部に設置された12箇所のノズルによっ
て行なわれる。またジャケット22からの排水は、オーバ
ーフロー水を１箇所から排出することによって、安定し
た水封の維持が可能となっている。
【００１６】炉口14の上部では、転炉排ガス温度が1500
℃以上の高温雰囲気となっているため、スカート10だけ
でなくフード16やボイラーにおいても、多数のボイラー
鋼管からなる縦型の冷却用メンブレン体30からなる冷却
器を備えている。このような冷却用メンブレン体30は、
冷却用チューブ32を縦型あるいは横型に配置し、隣接す
るチューブ32の間にフィン34が溶接されてなるチューブ
・フィン溶接構造をなし、スカート10の内側の広い面積
を効率良く冷却する目的で使用されるものである。
℃以上の高温雰囲気となっているため、スカート10だけ
でなくフード16やボイラーにおいても、多数のボイラー
鋼管からなる縦型の冷却用メンブレン体30からなる冷却
器を備えている。このような冷却用メンブレン体30は、
冷却用チューブ32を縦型あるいは横型に配置し、隣接す
るチューブ32の間にフィン34が溶接されてなるチューブ
・フィン溶接構造をなし、スカート10の内側の広い面積
を効率良く冷却する目的で使用されるものである。
【００１７】本発明にかかるメンブレン体30の特徴は、
図２に示すように、それを構成する冷却用チューブ32の
外径をＤ(ｍｍ)、フィン34の厚みをＴ(ｍｍ)、そのフィ
ン34の幅をＬ(ｍｍ)とするとき、それらを組み合わせた
形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）が、20以上、30以下とな
るように、Ｄ、ＴおよびＬの値が決められることであ
る。
図２に示すように、それを構成する冷却用チューブ32の
外径をＤ(ｍｍ)、フィン34の厚みをＴ(ｍｍ)、そのフィ
ン34の幅をＬ(ｍｍ)とするとき、それらを組み合わせた
形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）が、20以上、30以下とな
るように、Ｄ、ＴおよびＬの値が決められることであ
る。
【００１８】このようにチューブの外径、フィンの厚
み、およびフィンの幅を決定することによって、溶接部
やフィン内部における熱応力の発生を抑制することがで
きるので、疲労破壊発生までの使用期間が長くなり、設
備の長寿命が得られる。
み、およびフィンの幅を決定することによって、溶接部
やフィン内部における熱応力の発生を抑制することがで
きるので、疲労破壊発生までの使用期間が長くなり、設
備の長寿命が得られる。
【００１９】上記メンブレン体において、形状パラメー
タ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）が、23以上、27以下であることが特に
好ましい。形状パラメータの値をこのような範囲に限定
した理由は、23未満である場合には、フィン部の熱応力
が大きくなって、フィン内部の割れ発生率が大きくな
り、一方、27を超える場合には、溶接部の熱応力が大き
くなって、溶接部の割れ発生率が大きくなるからであ
る。
タ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）が、23以上、27以下であることが特に
好ましい。形状パラメータの値をこのような範囲に限定
した理由は、23未満である場合には、フィン部の熱応力
が大きくなって、フィン内部の割れ発生率が大きくな
り、一方、27を超える場合には、溶接部の熱応力が大き
くなって、溶接部の割れ発生率が大きくなるからであ
る。
【００２０】このように、形状パラメータが上記範囲に
あるように、チューブの外径、フィンの厚み、およびフ
ィンの幅を決定することによって、メンブレン体の使用
中の熱応力を低減させることによって疲労破壊発生まで
の使用期間が長くなり、したがって設備寿命を向上させ
ることができる。
あるように、チューブの外径、フィンの厚み、およびフ
ィンの幅を決定することによって、メンブレン体の使用
中の熱応力を低減させることによって疲労破壊発生まで
の使用期間が長くなり、したがって設備寿命を向上させ
ることができる。
【００２１】
【実施例】（実施例１）形状パラメータ=20 全周で３５６本の冷却用チューブ32の溶接構造を有し、
隣接するチューブ間には鋼製のフィン34を配設してメン
ブレン体を構成し、このメンブレン体30をスカート10の
内側に配設して、スカート冷却器を構成する。
隣接するチューブ間には鋼製のフィン34を配設してメン
ブレン体を構成し、このメンブレン体30をスカート10の
内側に配設して、スカート冷却器を構成する。
【００２２】各冷却用チューブ32はボイラ・熱交換器用
炭素鋼鋼管（STB 340S）から形成され、最終的に、外径
Ｄが38.1ｍｍ、厚さが5ｍｍとなるように加工される。
また、フィンは、熱間圧延鋼材(SS 400)から形成され、
その幅Ｌが11.4ｍｍ、厚さＴが6ｍｍとなるように、隣
接するチューブ間に溶接されて、メンブレン体30が形成
される。このようなメンブレン体30において、形状パラ
メータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、20となる。
炭素鋼鋼管（STB 340S）から形成され、最終的に、外径
Ｄが38.1ｍｍ、厚さが5ｍｍとなるように加工される。
また、フィンは、熱間圧延鋼材(SS 400)から形成され、
その幅Ｌが11.4ｍｍ、厚さＴが6ｍｍとなるように、隣
接するチューブ間に溶接されて、メンブレン体30が形成
される。このようなメンブレン体30において、形状パラ
メータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、20となる。
【００２３】各チューブ内部は、純水にて冷却され、冷
却水量が150ｔ／ｈ、冷却水の入側温度が80℃、出側温
度が110℃、流速は下降管では冷却水中の気泡がヘッダ
に溜まらないように2.1ｍ／ｓ、上昇管では1.1ｍ／ｓと
なるように調整した。
却水量が150ｔ／ｈ、冷却水の入側温度が80℃、出側温
度が110℃、流速は下降管では冷却水中の気泡がヘッダ
に溜まらないように2.1ｍ／ｓ、上昇管では1.1ｍ／ｓと
なるように調整した。
【００２４】(実施例２) 形状パラメータ=25 各冷却用チューブ32は、最終的に、外径Ｄが38.1ｍｍ、
厚さが5ｍｍとなるように加工され、フィン34は、その
幅Ｌが9.1ｍｍ、厚さＴが6ｍｍとなるように溶接される
こと以外は、実施例１と同様である。この実施例におい
て、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、25となる。
厚さが5ｍｍとなるように加工され、フィン34は、その
幅Ｌが9.1ｍｍ、厚さＴが6ｍｍとなるように溶接される
こと以外は、実施例１と同様である。この実施例におい
て、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、25となる。
【００２５】（実施例３） 形状パラメータ=30 各冷却用チューブ32は、最終的に、外径Ｄが38.1ｍｍ、
厚さが5ｍｍとなるように加工され、フィン34は、その
幅Ｌが7.6ｍｍ、厚さＴが6ｍｍとなるように溶接される
こと以外は、実施例１と同様である。この実施例におい
て、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、30となる。
厚さが5ｍｍとなるように加工され、フィン34は、その
幅Ｌが7.6ｍｍ、厚さＴが6ｍｍとなるように溶接される
こと以外は、実施例１と同様である。この実施例におい
て、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、30となる。
【００２６】（比較例１） 形状パラメータ=12 各冷却用チューブ32は、最終的に、外径Ｄが50.8ｍｍ、
厚さが4ｍｍとなるように加工され、フィン34は、その
幅Ｌが25.2ｍｍ、厚さＴが6ｍｍとなるように溶接され
ること以外は、実施例１と同様である。この比較例にお
いて、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、12とな
る。
厚さが4ｍｍとなるように加工され、フィン34は、その
幅Ｌが25.2ｍｍ、厚さＴが6ｍｍとなるように溶接され
ること以外は、実施例１と同様である。この比較例にお
いて、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、12とな
る。
【００２７】（比較例２） 形状パラメータ=81 各冷却用チューブ32は、最終的に、外径Ｄが38.1ｍｍ、
厚さが5ｍｍとなるように加工され、フィン34は、その
幅Ｌが5.9ｍｍ、厚さが12.6ｍｍとなるように溶接され
ること以外は、実施例１と同様である。この比較例にお
いて、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、81とな
る。
厚さが5ｍｍとなるように加工され、フィン34は、その
幅Ｌが5.9ｍｍ、厚さが12.6ｍｍとなるように溶接され
ること以外は、実施例１と同様である。この比較例にお
いて、形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／Ｌ）の値は、81とな
る。
【００２８】上記実施例１〜３と、比較例１および２に
よって製造された各冷却用メンブレン体30の、チューブ
32とフィン34の溶接部35およびフィン32内部における温
度と、応力状態とをＦＥＭ熱応力解析（解析条件：炉内
温度1600℃、炉外温度50℃、冷却水温度100℃、流速2.1
ｍ/ｓ、炉内側熱伝導率168ｋｃａｌ/m2・h・℃、炉外側
熱伝導率10ｋｃａｌ/m2・h・℃）によって求め、この解
析結果に基づいて、亀裂(割れ)等の損傷が発生しやすい
かどうかを評価した。図３は、形状パラメータに対する
溶接部の熱応力σAおよびフィン部の熱応力σBの関係を
示しており、σAとσBのうち大きい方の熱応力σを損傷
発生の目安とした。
よって製造された各冷却用メンブレン体30の、チューブ
32とフィン34の溶接部35およびフィン32内部における温
度と、応力状態とをＦＥＭ熱応力解析（解析条件：炉内
温度1600℃、炉外温度50℃、冷却水温度100℃、流速2.1
ｍ/ｓ、炉内側熱伝導率168ｋｃａｌ/m2・h・℃、炉外側
熱伝導率10ｋｃａｌ/m2・h・℃）によって求め、この解
析結果に基づいて、亀裂(割れ)等の損傷が発生しやすい
かどうかを評価した。図３は、形状パラメータに対する
溶接部の熱応力σAおよびフィン部の熱応力σBの関係を
示しており、σAとσBのうち大きい方の熱応力σを損傷
発生の目安とした。
【００２９】その結果、実施例１（Ｄ・Ｔ／Ｌ＝20）で
は、σ＝12.7ｋｇｆ／ｍｍ2であり、実施例２（Ｄ・Ｔ
／Ｌ＝25）では、σ＝11.8ｋｇｆ／ｍｍ2であり、実施
例３（Ｄ・Ｔ／Ｌ＝30）では、σ＝12.3ｋｇｆ／ｍｍ2
であることが確認され、一方、比較例１（Ｄ・Ｔ／Ｌ＝
12）では、σ＝14.9ｋｇｆ／ｍｍ2であり、比較例２
（Ｄ・Ｔ／Ｌ＝81）では、σ＝18.4ｋｇｆ／ｍｍ2であ
ることが確認された。なお、σ≧13ｋｇｆ／ｍｍ2であ
る比較例１および比較例2においては、亀裂発生までの
寿命は5年以内であるところ、本願発明による実施例１
〜実施例３の形状パラメータの範囲では、5年を超える
寿命が期待され、とくに、形状パラメータが23以上、27
以下の範囲である実施例２は、σ≦12ｋｇｆ／ｍｍ2と
なり、10年を超える長寿命が期待できる。
は、σ＝12.7ｋｇｆ／ｍｍ2であり、実施例２（Ｄ・Ｔ
／Ｌ＝25）では、σ＝11.8ｋｇｆ／ｍｍ2であり、実施
例３（Ｄ・Ｔ／Ｌ＝30）では、σ＝12.3ｋｇｆ／ｍｍ2
であることが確認され、一方、比較例１（Ｄ・Ｔ／Ｌ＝
12）では、σ＝14.9ｋｇｆ／ｍｍ2であり、比較例２
（Ｄ・Ｔ／Ｌ＝81）では、σ＝18.4ｋｇｆ／ｍｍ2であ
ることが確認された。なお、σ≧13ｋｇｆ／ｍｍ2であ
る比較例１および比較例2においては、亀裂発生までの
寿命は5年以内であるところ、本願発明による実施例１
〜実施例３の形状パラメータの範囲では、5年を超える
寿命が期待され、とくに、形状パラメータが23以上、27
以下の範囲である実施例２は、σ≦12ｋｇｆ／ｍｍ2と
なり、10年を超える長寿命が期待できる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のメンブレ
ン体によれば、チューブの外径Ｄ、フィンの厚さＴ、フ
ィンの幅Ｌを組み合わせた形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／
Ｌ）を20以上、30以下とした場合に、溶接部35やフィン
内部における割れの発生を抑制することができ、特に、
23以上、27以下とした場合には、使用中の熱応力の発生
を最小にすることができるので、設備寿命を向上させる
ことができる。
ン体によれば、チューブの外径Ｄ、フィンの厚さＴ、フ
ィンの幅Ｌを組み合わせた形状パラメータ（Ｄ・Ｔ／
Ｌ）を20以上、30以下とした場合に、溶接部35やフィン
内部における割れの発生を抑制することができ、特に、
23以上、27以下とした場合には、使用中の熱応力の発生
を最小にすることができるので、設備寿命を向上させる
ことができる。
【図１】本発明のスカート冷却器を備える転炉排ガス回
収設備の概略図である。
収設備の概略図である。
【図２】本発明のメンブレン体の形状を説明するための
横断面図である。
横断面図である。
【図３】本発明のメンブレン体を構成する冷却用チュー
ブとフィンとの溶接部およびフィン内部における熱応力
と形状パラメータとの関係を示す図である。
ブとフィンとの溶接部およびフィン内部における熱応力
と形状パラメータとの関係を示す図である。
１０ スカート １２ 転炉 １４ 炉口 １６ フード １８ 油圧シリンダ ２０ 転炉炉口金物 ２２ 水冷式シールジャケット ２４ シールプレート ３０ メンブレン体 ３２ チューブ ３４ フィン ３５ 溶接部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 聡 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K002 BA01 BA02 BA07 BB03
Claims (3)
- 【請求項１】多数の冷却水用チューブがフィンを介して
ほぼ平行な状態に溶接されてなるメンブレン体におい
て、上記チューブの外径をＤ(ｍｍ)、上記フィンの厚み
をＴ(ｍｍ)、そのフィンの幅をＬ(ｍｍ)とするとき、Ｄ
・Ｔ／Ｌが20以上、30以下であることを特徴とする冷却
用メンブレン体。 - 【請求項２】上記Ｄ・Ｔ／Ｌが23以上、27以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の冷却用メンブレン体。 - 【請求項３】上記請求項１または２に記載の冷却用メン
ブレン体を備える転炉排ガス回収設備のスカート冷却
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11224076A JP2001049323A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 冷却用メンブレン体および転炉排ガス回収設備のスカート冷却器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11224076A JP2001049323A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 冷却用メンブレン体および転炉排ガス回収設備のスカート冷却器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001049323A true JP2001049323A (ja) | 2001-02-20 |
Family
ID=16808191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11224076A Pending JP2001049323A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 冷却用メンブレン体および転炉排ガス回収設備のスカート冷却器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001049323A (ja) |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP11224076A patent/JP2001049323A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041228 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060531 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061017 |