JP2003034810A - ステーブクーラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不定形耐火物の保持機能を更に高め、耐火物
の消滅後は、ステーブクーラーの突き出し部が炉内ガス
と接触する面積を抑えるとともに、突き出し部の付け根
付近の亀裂発生を少なくし、長寿命で循環冷却水量も削
減せんとする経済的なステーブクーラーの提供。 【解決手段】 冶金炉内面に周設されるステーブクーラ
ー１において、ステーブ本体炉内面に円周方向に設ける
棚状の突き出し部２の上面３を炉内側に向かって水平よ
り１０度未満の仰角を持たせ、前記棚状の突き出し部２
の下面４を炉内側に向かって水平より３０度を超える仰
角を持たせ、上面３及び下面４がステーブ本体と交差す
る部分５，６に曲率を設けたステーブクーラー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉱石等の溶解に用
いられる冶金炉の内面に鉄皮を保護するために周設され
るステーブクーラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】冶金炉設備において、炉内の高温ガスか
ら鉄皮を保護するためにステーブクーラーを炉内面に周
設して冷却している。従来、ステーブクーラーは鋳鉄ま
たは銅で製造され、内部には複数の冷却水路が設けられ
ており、炉内側からの熱を遮断し、鉄皮を保護してい
る。ステーブクーラーの炉内面には耐火煉瓦が円周方向
に複数段、鋳込まれていたり、嵌合されていたり、ある
いは吹き付け耐火物が施工されていた。例えば実公昭５
１−８２７０６号公報には、耐火物煉瓦が脱落しにくい
ように前より奥の方が高さが高い寸法としている。また
実公昭５８−６５３５２号公報には、鋳込み煉瓦の底辺
が水平もしくは上を向くように形成したステーブが提案
されている。さらに特開２００１−４９３１４号公報に
は、耐火煉瓦の各段の間を母材が占めており、切欠部の
上面の水平面に対する仰角が２０度〜３０度の範囲、あ
るいはさらに切欠部の下面の水平面に対する仰角が１０
度〜３０度の範囲にするステーブクーラーが記載されて
いる。

【０００３】また、セメントをバインダーとする吹き付
け材を施工する場合においても同様の形状にステーブク
ーラー本体からの突き出し部を形成するか、またはステ
ーブ本体からスタッドを立てて、吹き付け材を保持して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構造においては、次の問題があった。

【０００５】（１）耐火煉瓦あるいは吹き付け材が炉内
の温度変動に耐えられず、表層から徐々に剥離損耗し、
やがては消失し、結果的にステーブクーラー母材の突き
出し部が残存することになる。冶金炉シャフト部のステ
ーブクーラー本体の傾斜のため、突き出し部の上面は炉
内側に向かって僅かに水平より俯角となって、炉内原料
の安定堆積が期待できない状況であった。

【０００６】（２）突き出し部の下面も炉内側に向かっ
て水平より俯角となって、炉内ガスとの接触面積が増
え、ステーブクーラーへの入熱が増大する傾向があっ
た。

【０００７】（３）上記（１）、（２）により、煉瓦あ
るいは吹き付け材が消失した後のステーブ突き出し部
は、炉内ガス温度変動の影饗を大きく受け、その結果、
突き出し部の付け根付近には熱応力の繰り返しによる亀
裂が発生し易く、長期の間にはこの亀裂がステーブ本体
を破断する危険性があった。

【０００８】（４）特に近年、高炉では羽口からの微粉
炭吹き込み量の増大に伴い、炉体における高熱負荷部が
シャフト部にまで及ぶ傾向があり、シャフト部では原料
がまだ溶融する温度に達せず、溶融物の凝着によるステ
ーブクーラー表面の保護が期待できないことから、上記
（１）、（２）、（３）の問題が起こりやすい状況にあ
っ た。

【０００９】（５）近年、上記の熱負荷増に対して銅ス
テーブの採用が拡大しつつあるが、より軽量で経済的な
銅ステーブが望まれていた。

【００１０】（６）また、ステーブ前面に施工されてい
る不定形耐火物においても、更なる長寿命化が望まれて
いた。

【００１１】（７）ステーブクーラーへの入熱が増大す
ることから、循環冷却システムの水量を多くし、従って
循環ポンプや熱交換器の能力を大きくもつ必要があっ
た。

【００１２】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、不定形耐火物の保持機能を更に高め、耐火物の消滅
後は、ステーブクーラーの突き出し部が炉内ガスと接触
する面積を抑えるとともに、突き出し部の付け根付近の
亀裂発生を少なくし、長寿命で循環冷却水量も削減せん
とする経済的なステーブクーラーを提供するものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のステーブクーラ
ーは、冶金炉内面に周設されるステーブクーラーにおい
て、ステーブ本体炉内面に円周方向に設ける棚状の突き
出し部の上面を炉内側に向かって水平より１０度未満の
仰角を持たせ、前記棚状の突き出し部の下面を炉内側に
向かって水平より３０度を超える仰角を持たせ、前記上
面及び前記下面がステーブ本体と交差する部分に曲率を
設けることを特徴とする。

【００１４】また、前記棚状の突き出し部の炉内側の先
端部を先細りにして曲率を設けて形成すること、前記棚
状の突き出し部の間の水平断面において、冷却水路と冷
却水路の間、または冷却水路とステーブクーラー本体外
周端面の間のステーブ本体炉内側面を凹ませること、前
記棚状の突き出し部の間にレジン系または珪酸塩系バイ
ンダーを含むＡｌ_２０_３とＳｉＯ_２を主成分とする不定
形耐火物を施工すること、前記棚状の突き出し部の上面
および／または下面に、小さな凹凸または粗面を設ける
ことを構成とすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は炉面内の不定形耐火物厚み
とステーブ奪熱量の関係を示すグラフである。不定耐火
物厚さが約５０ｍｍで奪熱量が大幅に低下し、１００ｍ
ｍ以上あってもその効果は大差ない。そこで、ステーブ
クーラの突き出し部の表面に不定形耐火物を付着させて
奪熱量を抑制することができる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明を図面に示す例に基づき説明
する。

【００１７】図２（ａ）は本発明に従ったステーブクー
ラーを設置した炉壁縦断面図、（ｂ）はその部分拡大
図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。

【００１８】本実施例においては、ステーブクーラー１
は、鉄皮１２に不定形耐火物１３を介して炉内面に周設
される。ステーブクーラー本体１に棚状の突き出し部２
を炉内面の円周方向に多段に設け、突き出し部２の上面
３を炉内側に向かって水平より仰角をもたせ、また、突
き出し部２の下面４も炉内側に向かって水平より仰角を
もたせている。

【００１９】上面３の仰角は、炉内原料が堆積し易い角
度であればよく、突き出し部２の付け根部の強度を考慮
すると、１０度未満の仰角が好ましい。突き出し部２の
上面３を炉内側に向かって水平より１０度未満の仰角を
もたせることで、耐火物の消失後は多段の棚状の突き出
し部２の間に入った炉内原料が安定に堆積することがで
き、ステーブクーラー本体と炉内の高温かつ温度変動を
伴う高流速ガスとの接触面積を小さくでき、ステーブク
ーラーへの入熱量を抑制することができる。

【００２０】一方、下面４の仰角は、炉内原料が安定し
て入り込む安息角が３０度以上であることから、３０度
を超える角度とする。なお、仰角の上限は、不定形耐火
物の支持を確実に、また、炉内原料の堆積をさせるため
７０度以下とする。突き出し部２の下面４を炉内側に向
かって水平より３０度を超える仰角をもたせることによ
り、炉内原料が入り込みやすく、耐火物の消失後も炉内
ガスとの接触面積を小さくでき、ステーブクーラーへの
入熱量を抑制することができる。

【００２１】また、突き出し部２の上面３及び下面４が
ステーブ本体と交差する部分５，６に曲率を設ける。こ
れにより耐火物の消失後、突き出し部２の付け根付近に
熱応力が集中するのを防止し、亀裂の発生を生じにくく
でき、長期間に渡ってステーブクーラーの機能を維持す
ることができる。

【００２２】また、図３（ｂ）に示すように、突き出し
部２の炉内側の先端部２ａを、曲率を設けて細くして受
熱面積を小さくして、入熱量を抑制し、不定形耐火物に
対しても鋭角の凹みを形成せず、従って熱応力の集中を
避けるとともに、銅の重量を削減してもよい。

【００２３】ステーブクーラー本体１の水平断面におい
て冷却水路１０と冷却水路１０の間７、または冷却水路
１０とステーブクーラー本体外周端面の間８のステーブ
本体炉内側面に凹み１１を形成する。凹ませることによ
り、ステーブ母材、例えば銅の重量を削減できより経済
的なステーブクーラーを提供できるととともに、不定形
耐火物のステーブクーラー本体への固着性を高め、その
安定支持を図り、ステーブクーラーへの入熱量を長期に
渡って抑制することができる。

【００２４】なお、図３（ａ）に示すようにステーブク
ーラー本体の炉外側に凹み１１を形成することによって
も、ステーブ母材、例えば銅の重量を削減でき、経済的
なステーブクーラーを提供できる。

【００２５】また、レジン系または珪酸塩系バインダー
を含むＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を主成分とする不定形耐火
物をステーブクーラー表面に強固に固着させ、炉内の高
温ガス流や大幅な温度変動にたいしても容易に脱落・消
失することなく、安定した断熱層を維持でき、ステーブ
クーラーへの入熱量を長期に渡って抑制することができ
る。

【００２６】また、棚状の突き出し部２の上面３または
下面４にわずかな凹凸９を設ける。この凹凸９を設ける
ことにより、不定形耐火物の本体への固着性を高め、そ
の安定支持を図り、ステーブクーラーへの入熱量を長期
に渡って抑制することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のステー
ブクーラーは以下の優れた効果が得られる。

【００２８】（１）耐火物の消失後は多段の棚状の突き
出し部の間に入った炉内原料が安定に堆積することがで
き、ステーブクーラー本体と炉内の高温かつ温度変動を
伴う高流速ガスとの接触面積を小さくでき、ステーブク
ーラーへの入熱量を抑制できる。

【００２９】（２）耐火物の消失後、炉内ガスとの接触
面積を小さくでき、ステーブクーラーへの入熱量を抑制
できる。

【００３０】（３）耐火物の消失後、突き出し部の付け
根付近の熱応力の集中を防止し、亀裂の発生を生じにく
くでき、長期間に渡ってステーブクーラーの機能を維持
できる。（４）ステーブ母材の重量を削減でき、より経
済的なステーブクーラーを提供できるととともに、不定
形耐火物のステーブクーラー本体への固着性を高め、そ
の安定支持を図り、ステーブクーラーへの入熱量を長期
に渡って抑制することができる。

【００３１】（５）不定形耐火物のステーブクーラー本
体への固着性を更に高め、その安定支持を図ることでス
テーブクーラーへの入熱量を長期に渡って抑制するがで
きる。

【００３２】（６）ステーブクーラーへの入熱量を抑制
することができるため、循環冷却システムの水量も少な
くて済み、循環ポンプや熱交換器の能力も小さくするこ
とができる。また、ムダな熱損失を抑制できることか
ら、高炉内での熱を有効に活用でき、コークス量の低減
に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】炉内面の不定形耐火物厚みとステーブ奪熱量の
関係を示すグラフである。

【図２】（ａ）は本発明に従ったステーブクーラーを設
置した炉壁縦断面図、（ｂ）はその部分拡大図、（ｃ）
は（ａ）のA−A断面図である。

【図３】本発明の他の形態を示す図である。

【符号の説明】

１：ステーブクーラー ２：突き出し部 ２ａ：先端部 ３：突き出し部の上面 ４：突き出し部の下面 ５：上面がステーブ本体と交差する部分 ６：下面がステーブ本体と交差する部分 ７：水路と水路の間 ８：水路とステーブクーラー外周端面の間 ９：凹凸 １０：冷却水路 １１：凹み １２：鉄皮 １３：キャスタブル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉱石等の溶解に用いられる冶金炉の内面
   に周設されるステーブクーラーにおいて、ステーブ本体
   炉内面に円周方向に設ける棚状の突き出し部の上面を炉
   内側に向かって水平より１０度未満の仰角を持たせ、前
   記棚状の突き出し部の下面を炉内側に向かって水平より
   ３０度を超える仰角を持たせ、前記上面及び前記下面が
   ステーブ本体と交差する部分に曲率を設けることを特徴
   とする高炉用ステーブクーラー。
2. 【請求項２】 前記棚状の突き出し部炉内側の先端部を
   先細りにして曲率を設けて形成することを特徴とする請
   求項１記載のステーブクーラー。
3. 【請求項３】 前記棚状の突き出し部の間の水平断面に
   おいて、冷却水路と冷却水路の間、または冷却水路とス
   テーブクーラー本体外周端面の間のステーブ本体炉内側
   面を凹ませることを特徴とする請求項１または２記載の
   ステーブクーラー。
4. 【請求項４】前記棚状の突き出し部の間にレジン系また
   は珪酸塩系バインダーを含むＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を主
   成分とする不定形耐火物を施工することを特徴とする請
   求項１、２または３記載のステーブクーラー。
5. 【請求項５】 前記棚状の突き出し部の上面および／ま
   たは下面に、レジン系または珪酸塩系バインダを含むＡ
   ｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を主成分とする不定形耐火物を接着
   しやすくするため小さな凹凸または粗面を設けることを
   特徴とする請求項１、２、３または４記載のステーブク
   ーラー。