JP2003171708A - 冶金炉用羽口の保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高温の炉内容物が羽口上面に直接
落下することを防止して羽口の更なる寿命延長をはかる
ための冶金炉用羽口の保護構造を提供するものである。 【解決手段】 本発明は、鉱石等の溶解に用いる冶金炉
に熱風を吹き込むために設けられ、周囲に配置した耐火
物４で支持される羽口１の保護装置において、該羽口上
方の耐火物４上部に、冷媒通路８を有する金物６を炉内
側に突出させて配設したことを特徴とする冶金炉用羽口
の保護装置を要旨とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉱石等の溶解に用
いられる溶鉱炉やキューポラ等の冶金炉内において、炉
内に高温ガスを吹き込む羽口を保護する保護装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高炉等冶金炉設備の送風羽口（以下、羽
口と称す）は、図１１および図１２に概要を示すよう
に、ブロック煉瓦４に囲まれ、炉内煉瓦１４に支持され
て固定され、高温の溶融金属やスラグが滴下する環境に
置かれる。また、羽口前方に吹き出される火炎の温度は
微粉炭の燃焼等により２３００℃近くにもなる。このた
め炉内突出部分の羽口には摩耗と溶損が起り、極めて寿
命が短くなる。そのため羽口の冷却室を分離した親子羽
口構造、内部冷却水通路をスパイラル状にした羽口構
造、耐摩耗金属を埋め込んだ構造、先端部に硬化肉盛り
をした羽口、耐火物で表面を被覆した羽口、耐熱、耐摩
耗性の布で被覆した羽口等、古くから様々な寿命延長対
策が提案、採用されてきた。

【０００３】その１つとして実開昭４９−１２２１０５
号公報がある。この公報には、送風羽口の先端若しくは
その付近において、その表面若しくは内部に対摩耗性金
属材料支片を鋳込んで、この支片により送風羽口先端若
しくはその付近を包囲した羽口構造が提案されている。

【０００４】また特公昭６０−５５５６２号公報には、
羽口の先端部の冷却室を前部と後部に分け、それぞれ独
立させて制御しようとする技術が開示されている。この
ように冷却室を前部と後部に分離して制御することで、
冷却室の前部または後部のいずれかが破損してもそれに
応じて冷却水を切り替えることが出来、羽口の冷却は連
続して制御され、羽口の寿命を延長しようとするもので
ある。

【０００５】また特開平１１−２１７６１１号公報に
は、胴体冷却室及び先端冷却室を有するＣｕ金属製の羽
口本体において、溶鉱炉内に突出する部分の外周面の前
部または最先端部を除く部分の少なくとも上半分が、Ｃ
ｕの融点及び溶鉱炉内の溶銑の温度の何れよりも高い溶
融温度の物質から形成される外被層で被覆されてなり、
さらにこの外被層の外側には、溶鉱炉内に装入する際に
受ける機械的衝撃から保護するための金属製ジャケット
が装着されている送風羽口が開示されている。

【０００６】また特開平１１−２７６１０号公報には、
羽口本体の先端表面に、金属マトリックスに炭化系セラ
ミックスの単体、あるいは炭化系粉体セラミックス及び
／またはホウ化系粉体セラミックスからなる複合添加物
を散在状態で含む硬化肉盛り材を溶着させた羽口が開示
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の発明
・考案の採用により、羽口寿命はかなりの延長が図れて
いるが、羽口は依然、突発休風原因の４割を占め、冶金
炉の安定操業を阻害する最大の要因であるといわれてい
る。羽口の先端に耐摩耗金属を埋め込んだもの及び耐摩
耗金属を肉盛りしたものは、かなりの寿命向上を期待で
きるが、耐摩耗金属と羽口自体の母材である銅または銅
合金との熱膨張差が大きく異なるために、剥離が生じ羽
口寿命が満足できる程の向上は達成できていない。一
方、羽口の外周を耐火物や布で被覆したものは、溶銑あ
るいはスラグのアタックを受けて、耐火物や布が剥離、
損耗してしまい、長期に亘る効果が期待できない等の欠
点がある。

【０００８】ある期間使用した羽口を破損前に取り外し
たものを観察すると、羽口の上面から側面にかけて原料
が降下してできたと推定される擦過痕が多数確認され
た。本発明はこのような点に着目し、高温の炉内容物が
羽口上面に直接落下することを防止して、羽口の更なる
寿命延長を図るための冶金炉用羽口の保護構造を提供す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、以下の構成を要旨とする。すなわち本発
明は、 （１）鉱石等の溶解に用いる冶金炉に熱風を吹き込むた
めに設けられ、周囲に配置した耐火物４で支持される羽
口１の保護装置において、該羽口上方の耐火物４上部
に、冷媒通路８を有する金物６を炉内側に突出させて配
設したことを特徴とする冶金炉用羽口の保護装置であ
る。さらに本発明は以下の態様からなっている。

【００１０】（２）上記羽口周囲に配置された耐火物４
の内、前記羽口の上部に位置する耐火物５を炉内側に向
けて突出させたことを特徴とする前項（１）に記載の冶
金炉用羽口の保護装置。 （３）上記突出した耐火物５の炉内側面は炉内容物の安
息角で下向きに傾斜していることを特徴する前項（２）
に記載の冶金炉用羽口の保護装置。 （４） 上記耐火物５と金物６の間にこれらと連続した
傾斜面を有する炉内側に向けて突出した耐火物１３を配
設したことを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか
１項に記載の冶金炉用羽口の保護装置。 （５）上記炉内側への突き出し金物６は炉外側より交換
可能な構造であることを特徴とする前項（１）または
（４）に記載の冶金炉用羽口の保護装置。

【００１１】（６）上記炉内側への突出させた金物６は
ステーブクーラーの一部を突出させて形成することを特
徴とする前項（１）、（４）または（５）のいずれか１
項に記載の冶金炉用羽口の保護装置。 （７）上記炉内側へ突出させた金物６は銅または銅合金
で形成されることを特徴とする前項（１）、（４）〜
（６）のいずれか１項に記載の冶金炉用羽口の保護装
置。 （８）上記金物６の炉内側に冷媒通路８を配設したこと
を特徴する前項（１）、（４）〜（７）のいずれか１項
に記載の冶金炉用羽口の保護装置。

【００１２】（９）上記金物６の炉内突き出し部上面に
硬化肉盛９りを施することを特徴とする前項（１）、
（４）〜（８）のいずれか１項に記載の冶金炉用羽口の
保護装置。 （１０）上記金物６の炉内突き出し部表面にレジン系ま
たは珪酸塩系の少なくとも１種のバインダーを含む不定
形耐火物を施したことを特徴とする前項（１）、（４）
〜（９）のいずれか１項に記載の冶金炉用羽口の保護装
置。 （１１）上記金物６の炉内突き出し部下部に不定形耐火
物１１の流出する流出口１６ａを設けたことを特徴とす
る前項（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の冶金炉
用羽口用保護装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図に示す実施例に
基づいて詳細に説明する。添付した図１は、本発明の１
実施例を示す正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視
断面図。図３は、本発明の他の実施例を示す正面図。図
４は、図３のＢ−Ｂ矢視断面図。図５は、本発明の別の
実施例を示す正面図。図６は、図５のＣ−Ｃ矢視断面
図。図７は、本発明のその他の実施例を示す正面図。図
８は、図７のＤ−Ｄ矢視断面図。図９は、本発明のさら
に別の実施例を示す正面図。図１０は、図９のＥ−Ｅ矢
視断面図を示し、図１１は、従来の羽口周囲部を示す正
面図であり、図１２は、図１１のＦ−Ｆ矢視断面図であ
る。

【００１４】図１および図２において、１は羽口本体を
示し、その後端外面部は羽口冷却函２に接合保持され、
後端内面部は送風支管（３）と接合保持されて、冶金炉
内へ熱ガスを供給するようになっている。羽口１の周囲
には耐火物４を配置すると共に、その上方には冷媒通路
８を内部に有する金物６を配設し、金物６の先端部分は
炉内耐火物の表面より炉内側に突出させると共に、この
突出部表面に硬化肉盛り９を施して、高温の原料降下に
対する摩耗防止を行うようにしている。

【００１５】羽口１の周囲には分割されたブロック煉瓦
（羽口耐火物）４が設置され、金物６と羽口１の間に
は、羽口上部のブロック煉瓦４と一体的に、或いは分離
可能に羽口を覆うように炉内に突出する耐火物５と、そ
の上部に位置する耐火物１３と、さらにその上層を形成
する不定形耐火物１１を積層配設している。そして、羽
口の上部に位置する、突出耐火物５と耐火物１３と不定
形耐火物１１と金物５の炉内側に突出する表面は、炉内
内容物の安息角で下方に向って角度θで傾斜する一連の
傾斜面を形成している。

【００１６】この金物６の内部には不定形耐火物流入管
Ａ及びＢを配設し、流入管Ａは金物６の突出部まで延長
して開口（充填口１６ａ）し、金物６の突出部下部に不
定形耐火物１１を充填口１６ａより流出させ、突出耐火
物５の上面に配設した耐火物１３と金物６の間に不定形
耐火物１１を注入して隙間を埋めるようにしている。流
入管Ｂは金物６の中間部まで延長して開口（充填口１６
ｂ）し、金物６の下部に不定形耐火物１２を充填口１６
ｂより流出させ、突出耐火物５の上面に配設した耐火物
１３と金物６の間隙に不定形耐火物１２を充填してい
る。

【００１７】羽口１の上部の配設した金物６の突き出し
の長さと幅は、概ね羽口１に至る炉壁際の原料降下軌跡
が羽口１を直撃しない形状とし、上記したように不定形
耐火物１１、および耐火物１３と羽口耐火物に設けた突
起形状５とが連続性を有する形状としている。図１、２
中７はステーブクーラー、７ａはステーブクーラーの水
平部、１５は炉内煉瓦を示す。

【００１８】図３および図４は、本発明の他の実施例を
示し、金物６の設置位置を隣接するステーブクーラー７
の水平部７ａと同レベルとし、ステーブクーラーの水平
部７ａに開口部を設け、この開口部に金物６を装入して
いる。

【００１９】また、金物６は図５及び図６に示すよう
に、炉内煉瓦１５で支承されるＬ形ステーブクーラー
７，７を貫通し、また図７及び図８に示すように、下部
のステーブクーラー１４の水平部１４ｂに載せるように
してもよい。さらに図９および図１０では、Ｌ形ステー
ブクーラー７の水平部７ａを金物６として用いてもよ
い。図中に用いている図１，２と同一符号は同図と同一
の構造であるので、説明は省略する。

【００２０】金物６は熱伝導性に優れた銅または銅合金
とするのがよい。冷媒通路８は万一の溶損時の漏水の危
険を回避するために、金物の突き出し部には設けないの
が好ましい。羽口上部金物の突き出し部の上面、さらに
は側面を含む外周縁には硬化肉盛り９を施し、高温の原
料降下に対する耐摩耗性の向上を図る。突き出し部上面
には通常、堆積原料によるセルフライニング１０が形成
されるが、外周縁は摩耗に曝されるので、硬化肉盛りを
施すのが特に有効である。硬化肉盛りに代えて、超硬合
金片の埋め込みやセラミック片の埋め込みを用いてもよ
い。

【００２１】また、金物６の突き出し部表面にはレジン
系および／又は珪酸塩系バインダーを含む不定形耐火物
１１を施工して、不要な奪熱を防止することができる。
レジン系バインダーとしてはノボラックタイプのフェノ
ール樹脂が好ましい。金物６の下面に不定形耐火物の流
出口１６ａを設け、羽口耐火物に設けた突起５が長年の
使用により消失した後も、図５〜８に示すように、不定
形耐火物１７を羽口上に堆積させることにより、高温の
原料降下による羽口の直撃から羽口本体を防護すること
ができる。また、流出口１６ｂより羽口耐火物１３とス
テーブクーラーの水平部７との間の隙間に不定形耐火物
１２を充填して、炉内ガスがステーブクーラー７の背面
に廻る事の防止を図る。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の保護装
置は以下の優れた効果が得られる。 （１）一般に冶金炉から取り外した羽口の外周上面部や
側面部には炉内溶融物等による擦過痕がみられる。通常
の安定操業時には炉壁際の炉内容物の降下は少なく、炉
壁表面に付着物層を形成している。しかし、操業が不安
定に陥るとスリップや棚落ちと称される断続的な荷下り
現象が生じ、この時に炉壁内面の付着物も共にずり落ち
る事が多く、これが羽口破損を誘発する原因の一つであ
ると考えられる。本発明による、羽口上方で冶金炉内に
突き出したの羽口上部金物６により、羽口上面に高温の
炉内容物が直接落下することを防止でき、羽口の寿命延
長を大幅にはかることができる。

【００２３】（２）羽口上部金物を、羽口耐火物４に設
けた突出耐火物５との連続性を有する形状にすることに
より、羽口耐火物に設けた耐火物５の突起形状を高温の
炉内容物から保護することができ、羽口の寿命延長を大
幅にはかることができる。 （３）羽口上部金物６を炉外からの交換可能に構成すれ
ば、先端部が損耗したり、溶損した場合にも交換するこ
とができる。 （４）羽口上部金物６をステーブクーラー７の一部とし
て構成すれば、鉄皮開口を特別に設けなくて済む。 （５）羽口上部金物６を銅または銅合金製とすること
で、冷媒通路からの距離があっても突き出し部にまで冷
却効果を及ぼせ、羽口上部金物自体の耐溶損性、耐摩耗
性を向上できる。 （６）羽口上部金物６の冷媒通路８は突き出し部にはな
く、離れた位置に設置すれば、羽口上部金物自体の溶損
や摩耗があっても水路の破損に至らず、漏水の危険性も
極めて低い。

【００２４】（７）羽口上部金物６の突き出し部上面に
は硬化肉盛り９を施し、高温の原料降下に対する耐摩耗
性の向上を図れる。突き出し部上面には通常、原料堆積
によるセルフライニングが形成されるが外周縁は摩耗に
曝されるので、硬度の向上は特に有効である。 （８）羽口上部金物６の突き出し部表面にはレジン系お
よび／又は珪酸塩系バインダーを含む不定形耐火物を施
して、不要な奪熱を防止することができる。レジン系お
よび／又は珪酸塩系バインダーを含む不定形耐火物はセ
メント系バインダーを含む不定形耐火物よりも金物との
固着性に優れ、垂直面や下面への長期に亘る固着を維持
でき、炉内からの断熱効果を発揮する。一般にレジン系
バインダーは２００℃程度で変質し始めるが、羽口上部
金物表面は水冷されており、その効果により、バインダ
ーの変質は外表面層に止まる。 （９）羽口上部金物６の下面に不定形耐火物１７の流出
口１６ａを設けることで、羽口耐火物に設けた突出耐火
物５が長年の使用により消失した後も、不定形耐火物を
羽口上に堆積させて、高温の原料降下による羽口の直撃
から羽口本体を防護することができる。また、羽口耐火
物とステーブクーラーの水平部との間に隙間ができた場
合でも、不定形耐火物１２を充填して、炉内ガスが朝顔
部ステーブクーラーの背面に廻る事を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す正面図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。

【図３】本発明の他の実施例を示す正面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図。

【図５】本発明の別の実施例を示す正面図。

【図６】図５のＣ−Ｃ矢視断面図。

【図７】本発明のその他の実施例を示す正面図。

【図８】図７のＤ−Ｄ矢視断面図。

【図９】本発明のさらに別の実施例を示す正面図。

【図１０】図９のＥ−Ｅ矢視断面図。

【図１１】従来の羽口周囲部を示す正面図。

【図１２】図１１のＦ−Ｆ矢視断面図。

【符号の説明】

１：羽口 ２：羽口冷却函 ３：送風支管 ４：羽口の耐火物 ５：突出耐火物 ６：金物 ７：ステーブクーラー ７ａ，７ｂ：ステーブクーラ
ーの水平部 ８：冷媒通路 ９：硬化肉盛り １０：堆積原料によるセルフライニング １１：レジン系バインダーを含む不定形耐火物 １２：圧入された定形耐火物 １３：耐火物 １４：ステーブクーラー １５：炉内レンガ １６ａ，１６ｂ：不定形耐火物
流入管 １７：不定形耐火物の堆積

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉱石等の溶解に用いる冶金炉に熱風を吹
   き込むために設けられ、周囲に配置した耐火物４で支持
   される羽口１の保護装置において、該羽口上方の耐火物
   ４上部に、冷媒通路８を有する金物６を炉内側に突出さ
   せて配設したことを特徴とする冶金炉用羽口の保護装
   置。
2. 【請求項２】 上記羽口周囲に配置された耐火物４の
   内、前記羽口の上部に位置する耐火物５を炉内側に向け
   て突出させたことを特徴とする請求項１に記載の冶金炉
   用羽口の保護装置。
3. 【請求項３】 上記突出した耐火物５の炉内側面は炉内
   容物の安息角で下向きに傾斜していることを特徴する請
   求項２に記載の冶金炉用羽口の保護装置。
4. 【請求項４】 上記耐火物５と金物６の間にこれらと連
   続した傾斜面を有する炉内側に向けて突出した耐火物１
   ３を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   １項に記載の冶金炉用羽口の保護装置。
5. 【請求項５】 上記炉内側への突き出し金物６は炉外側
   より交換可能な構造であることを特徴とする請求項１ま
   たは４に記載の冶金炉用羽口の保護装置。
6. 【請求項６】 上記炉内側への突出させた金物６はステ
   ーブクーラーの一部を突出させて形成することを特徴と
   する請求項１、４または５のいずれか１項に記載の冶金
   炉用羽口の保護装置。
7. 【請求項７】 上記炉内側へ突出させた金物６は銅また
   は銅合金で形成されることを特徴とする請求項１、４〜
   ６のいずれか１項に記載の冶金炉用羽口の保護装置。
8. 【請求項８】 上記金物６の炉内側に冷媒通路８を配設
   したことを特徴する請求項１、４〜７のいずれか１項に
   記載の冶金炉用羽口の保護装置。
9. 【請求項９】 上記金物６の炉内突き出し部上面に硬化
   肉盛９りを施することを特徴とする請求項１、４〜８の
   いずれか１項に記載の冶金炉用羽口の保護装置。
10. 【請求項１０】 上記金物６の炉内突き出し部表面に、
    レジン系または珪酸塩系の少なくとも１種のバインダー
    を含む不定形耐火物を施したことを特徴とする請求項
    １、４〜９のいずれか１項に記載の冶金炉用羽口の保護
    装置。
11. 【請求項１１】 上記金物６の炉内突き出し部下部に不
    定形耐火物１７を流出する流出口１６ａを設けたことを
    特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冶金
    炉用羽口用保護装置。