JP2004131748A

JP2004131748A - ステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造

Info

Publication number: JP2004131748A
Application number: JP2002294538A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Okuda; 奥田　隆昭; Hirotomo Morimitsu; 森光　啓友
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】ステーブクーラーが熱変形しても鉄皮とのガスシールが維持される柔軟な密封構造で、冷却水配管および保護管の鉄皮からの突き出し長さを短縮でき、さらにステーブクーラーが過度に熱変形することを拘束する機能を有する密封構造を提供する。
【解決手段】ステーブクーラー１の冷却水管保護管３と鉄皮４との密封構造において、前記給水管保護管に外装して溶接する内筒５と前記鉄皮に溶接する円筒型シールボックス６との間に、同芯円状に凹凸を有する波型薄板７を設けることを特徴とするステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造。好ましくは、前記冷却水保護管に外装して溶接する内筒の最大外径（ｄ１）が、　前記鉄皮に溶接する円筒型シールボックスの最小内径（ｄ２）より大きく、かつ、前記内筒の最大外径の径部が円筒型シールボックスの最小内径の径部よりも炉外側にある。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高炉の炉壁等の冷却に利用されるステーブクーラーにおける冷却水管保護管と鉄皮との密封構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、高炉の炉壁等を冷却するステーブクーラーの構造を示す図である。
図４において、鉄皮４の内側にステーブクーラー本体１を配し、そのステーブクーラー本体１に設けた冷却水路に冷却水を流し、炉内の高熱が鉄皮４に伝わることを防止しており、２は冷却水管、３は保護管、８は不定形耐火物、９は鉄皮を固定するボルト、１０はガスシールボックス、１１はダブリングプレート、１２はシールプレートをそれぞれ示している。
この、ステーブクーラーの冷却水管の鉄皮への取付け構造に関しては、従来から種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、実開昭５５−１３９６０号公報には、冷却水管保護管を板状材のみで高炉鉄皮に取り付ける構造が開示されている。
また、実開平１−１６１２４４号公報には、冷却水管保護管と保護管の周囲を取り囲む不定形耐火物との間に可縮性材料層または空間部を設けることによって、ステーブクーラー本体の熱変形に起因した保護管の破断を防止する構造が開示されている。
【０００４】
また、実開平２−５１２４１号公報には、冷却水管と保護管の間に可縮性を有する材料装填することにより、保護管同士の間隙を確保するとともに、この間隙への耐火物の侵入を防止する構造が開示されている。
また、実開平５−５８３９号公報には、保護管のうち上方または下方２本を炉体鉄皮と完全固定とし、他方の２本を伸縮管による自由支持構造とする方法が開示されている。
また、実開平１０−２１９３２０号公報には、図５に示すようにラッパ状の筒状シール部材１５を保護管３と鉄皮４に溶接することにより、ステーブクーラー１の熱膨張による保護管３の変位に容易に追従し、保護管３との溶接部に発生する局部応力をおさえる構造が開示されている。
さらに、別の事例では、図６に示すようにステーブクーラー１の冷却水管２と鉄皮４とを伸縮管１３で接合し、伸縮管部を円筒状の保護カバー１４で保護したものがある。
【０００５】
しかし、以上の従来技術においては、図２に示すようなガスシールボックス１０の構造あるいは、図３に示すようなダブリングプレート１１の構造を設け、冷却水管２の保護管３との間には、シールプレート１２を溶接することでガスシールを行ってきた。このシールプレート１２は同芯円状の平板であり、ステーブクーラーが炉内の高温変動によって熱変形する際には、保護管との溶接部に高い局部応力が発生し、場合によっては亀裂発生に到ることがあった。
ステーブクーラーの熱膨張は火入れ直後に最も大きいが、稼動後も炉内の熱変動に追従してステーブクーラー本体が熱変形を繰り返す。特に、羽口からの微粉炭吹き込み量が　多くなってきてからはステーブクーラーへの熱負荷が増大し、その傾向が顕著となり、シールプレート部の亀裂発生が多発してきている。
【０００６】
この局部応力は保護管付け根部からシールプレート溶接部までの距離が短いダブリングプレート構造の方がさらに大きくなる。
また、図６に示すような別の例のようにステーブクーラー１の冷却水管２と鉄皮４を伸縮管１３で接合する場合には、冷却水管２の長さを長くせざるを得ず、高炉廻りの保守点検スペースを圧迫するという問題があった。
さらに、ステーブクーラーが熱塑性変形して炉内側に弓形に反る場合にはこれを拘束する機能はなかった。
【０００７】
【特許文献１】実開昭５５−１３９６０号公報
【特許文献２】実開平１−１６１２４４号公報
【特許文献３】実開平２−５１２４１号公報
【特許文献４】実開平５−５８３９号公報
【特許文献５】実開平１０−２１９３２０号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、ステーブクーラーが熱変形しても鉄皮とのガスシールが維持される柔軟な密封構造で、冷却水配管および保護管の鉄皮からの突き出し長さを短縮でき、さらにステーブクーラーが過渡に熱変形することを拘束する機能を有する密封構造を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決する手段】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）ステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造において、前記給水管保護管に外装して溶接する内筒と前記鉄皮に溶接する円筒型シールボックスとの間に、同芯円状に凹凸を有する波型薄板を設けることを特徴とするステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造。
（２）前記冷却水保護管に外装して溶接する内筒の最大外径（ｄ１）が、前記鉄皮に溶接する円筒型シールボックスの最小内径（ｄ２）より大きく、かつ、前記内筒の最大外径の径部が円筒型シールボックスの最小内径の径部よりも炉外側にあることを特徴とする（１）に記載のステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１により詳細に説明する。
図１は、本発明におけるステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造の実施形態を例示する図である。
図１において、ステーブクーラー１の冷却水管２の保護管３に外装して現場溶接される内筒５と鉄皮４に現場溶接される円筒型シールボックス６との間に同芯円状に凹凸を有する波型薄板７が設けられている。
本実施形態では、内筒５の最大外径部は円筒型シールボックス６の最大内径部の内にあって、それらの径差は約１０ｍｍとし、同芯円状に凹凸を有する波型薄板７は内筒５と円筒型シールボックス６に全周工場溶接する。
【００１１】
ステーブクーラーの熱変動によってその冷却管保護管３が角変位を生じても、同芯円状に凹凸を有する波型薄板７が柔軟に変形することで変位を吸収する。同芯円状に凹凸を有する波型薄板７は火入れ直後の軸直角変位にも対応することができ、図６に示す従来の伸縮管構造よりも軸方向長さが短くて済む。
次に、図１に示すように、内筒５の最大外径（ｄ１）が、円筒型シールボックス６の最小内径（ｄ２）より大きく、かつ、内筒５の最大外径の径部が円筒型シールボックス６の最小内径の径部よりも炉外側に設けられている。
本実施形態では、内筒５の最大外径部は円筒型シールボックス６の最小内径部の炉外側にあって、それらの軸方向の隙間（ａ）は約５ｍｍである。ステーブクーラーが熱変動によって弓形に変形しようとする場合に、同芯円状に凹凸を有する波型薄板７がその軸方向変位を吸収する。そして軸方向の隙間（ａ）以上の変形は保護管３を介して拘束されるので、ステーブクーラー自体の過大な変形を抑制することができる。
【００１２】
近年、銅製ステーブクーラーが普及するようになり、鋳鉄製ステーブクーラーほどの変形は生じないが、変形を完全に無くすことはできない。発明者等はステーブクーラーの変形を抑制するのに、できるだけ多くの分散点で鉄皮とステーブクーラーを連結することが有効であると考え、取付ボルト以外で保護管にもその機能を分担させる構造を提案するものである。
なお、本発明に関連して、同芯円状に凹凸を有する波型薄板に保護カバーを付けたり、同芯円状に凹凸を有する波型薄板に代えて、シリコン樹脂のような弾性材を用いてもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、ステーブクーラー冷却水管保護管に外装して溶接する内筒と鉄皮に溶接する円筒型シールボックスとの間に同芯円状に凹凸のある波型薄板を設け、好ましくは、内筒の最大外径（ｄ１）が、　前記鉄皮に溶接する円筒型シールボックスの最小内径（ｄ２）より大きく、かつ、前記内筒の最大外径の径部が円筒型シールボックスの最小内径の径部よりも炉外側にあることによって、ステーブクーラーが熱変形しても鉄皮とのガスシールが維持される柔軟な密封構造で、冷却水配管および保護管の鉄皮からの突き出し長さを短縮でき、さらにステーブクーラーが過渡に熱変形することを拘束する機能を有する密封構造を提供することができ、具体的には以下のような産業上有用な著しい効果を奏する。
【００１４】
１）構成部品の多くがパイプ材から製作でき、その製作や検査に要する期間と費用が従来のシールボックス方式よりも大幅に削減できる。
２）ステーブクーラー本体から突き出す冷却水管の長さが短くなり、輸送時の梱包外形寸法を小さくできる。また、据付工事の際に取り扱いが容易になる。
３）１本の保護管に１つの鉄皮開孔を設けることで鉄皮の開孔面積を従来よりも少なくでき、保護管の集約状態に関わらずすべて円形の開孔形状とできるので鉄皮の開孔部周辺での応力集中係数が結果として小さくなり、鉄皮の強度上有利となる。また、開孔作業も容易となる。
４）鉄皮から突き出す冷却管および保護管の長さを短くでき、冷却水配管を鉄皮近傍で接続できることから高炉廻りの保守・点検スペースを確保することができる。
５）長期間にわたって炉のガスシール性が維持され、点検時の安全性が高まり、修繕費も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるステーブクーラー冷却水管保護管と鉄皮との密封構造の実施形態を例示する部分拡大縦断面図である。
【図２】従来の冷却水管保護管と鉄皮との密封構造例（Ａ）を示す部分拡大縦断面図である。
【図３】従来の冷却水管保護管と鉄皮との密封構造例（Ｂ）を示す部分拡大縦断面図である。
【図４】従来の冷却水管保護管と鉄皮との密封構造例（Ａ）、（Ｂ）を有するステーブクーラーと鉄皮との取付状態を示す縦断面図である。
【図５】従来の冷却水管保護管と鉄皮との密封構造例（Ｃ）を示す部分拡大縦断面図である。
【図６】従来の冷却水管保護管と鉄皮との密封構造例（Ｄ）を示す部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１；ステーブクーラー本体、
２；冷却水管、
３；保護管、
４；鉄皮、
５；内筒、
６；円筒型シールボックス、
７；同心円上に凹凸を有する波型薄板、
ｄ１；内筒の最大外径、
ｄ２；円筒型シールボックスの最小内径、
８；不定形耐火物、
９；ボルト、
１０；ガスシールボックス、
１１；ダブリングプレート、
１２；シールプレート、
１３；伸縮管、
１４；保護カバー、
１５；シール部材

Claims

ステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造において、前記給水管保護管に外装して溶接する内筒と前記鉄皮に溶接する円筒型シールボックスとの間に、同芯円状に凹凸を有する波型薄板を設けることを特徴とするステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造。
前記冷却水保護管に外装して溶接する内筒の最大外径（ｄ１）が、前記鉄皮に溶接する円筒型シールボックスの最小内径（ｄ２）より大きく、かつ、前記内筒の最大外径の径部が円筒型シールボックスの最小内径の径部よりも炉外側にあることを特徴とする請求項１に記載のステーブクーラーの冷却水管保護管と鉄皮との密封構造。