JP2011075184A - Water-cooled jacket, and furnace body cooling structure and method using the same - Google Patents

Water-cooled jacket, and furnace body cooling structure and method using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water-cooled jacket dispensing with the replacement of refractories and the water-cooled jacket over many years, and also to provide a furnace body cooling structure and method using the water-cooled jacket. <P>SOLUTION: The water-cooled jacket 10 is equipped with: a jacket body 20 having a cooling water passage 11 inside; a plurality of cooling protrusions 30 arranged at the jacket body 20 to project toward the inside of a furnace; and cooling fins 34 arranged to connect the adjacent cooling protrusions 30 to each other and formed projecting in a length shorter than the projecting length of the cooling protrusions 30. The space between the cooling protrusions 30 and the cooling fins 34 is filled with the refractories 35, 37 without clearances, and the cooling protrusions 20 and cooling fins 40 themselves are coated with the refractories 37 to cover at least the ends of the cooling protrusions 30. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、水冷ジャケット並びにそれを利用した炉体冷却構造及び炉体冷却方法に関し、さらに詳しくは、例えば銅製錬炉のように高温に晒される炉体を効率的に冷却し、それによって炉体を構成する耐火物の溶損を抑制することによって耐火物の交換改修を大幅に減らすことが可能な水冷ジャケット並びにそれを利用した炉体冷却構造及び炉体冷却方法に関する。   The present invention relates to a water cooling jacket, and a furnace body cooling structure and a furnace body cooling method using the same, and more specifically, a furnace body that is exposed to a high temperature, such as a copper smelting furnace, is efficiently cooled, and thereby the furnace body The present invention relates to a water-cooling jacket capable of significantly reducing the refractory replacement and repair by suppressing melting damage of the refractory constituting the same, and a furnace body cooling structure and a furnace body cooling method using the same.

例えば、製錬炉の一つとして自溶炉がある。図7に示すように自溶炉1は、シャフト2と、セットラ3と、アップテイク4を備え、シャフト2の頂部には精鉱バーナー7が配置されて構成されている。精鉱バーナー7から溶剤等と共に装入された原料は、同じく精鉱バーナー7から炉内に供給される反応ガスとシャフト2内で反応し、マット、スラグ及びガスが生成される。マットとスラグはシャフト2内を落下して炉床部でその比重差によりスラグ5とマット6に層状に分離される。このようにして生成されたスラグ5とマット6はセットラ3に穿設された複数の図示しないタップホールから適宜抜き出される。この抜き出しによって湯深変動が起こるためにこれに伴う温度変化が大きく、セットラ3部分の炉壁耐火物には特に激しい熱的負荷がかかる。   For example, there is a flash furnace as one of the smelting furnaces. As shown in FIG. 7, the flash smelting furnace 1 includes a shaft 2, a setter 3, and an uptake 4, and a concentrate burner 7 is arranged on the top of the shaft 2. The raw material charged together with the solvent and the like from the concentrate burner 7 reacts with the reaction gas supplied from the concentrate burner 7 into the furnace in the shaft 2 to produce mat, slag and gas. The mat and slag fall in the shaft 2 and are separated into a slag 5 and a mat 6 in a layered manner at the hearth by the difference in specific gravity. The slag 5 and the mat 6 thus generated are appropriately extracted from a plurality of tap holes (not shown) formed in the setter 3. Since the hot water depth fluctuates due to this extraction, the temperature change associated therewith is large, and a particularly severe thermal load is applied to the furnace wall refractory in the setter 3 part.

また、シャフト2の直下部分は原料と反応ガスの酸化反応により生成される高温のマット、スラグ及びガスが最初に通過、接触する箇所であると共に、原料の投入が一時的に停止した場合には温度が低下したガスが最初に通過する箇所であるため雰囲気温度においても熱的変動負荷が大きい場所である。   In addition, the portion immediately below the shaft 2 is a place where the hot mat, slag and gas generated by the oxidation reaction of the raw material and the reaction gas first pass and contact, and when the input of the raw material is temporarily stopped Since the gas whose temperature has decreased is the first passage, it is a place where the thermal fluctuation load is large even at the ambient temperature.

そのため、温度変化の大きい炉壁部分を冷却するための水冷ジャケットを配置することにより、炉壁を構成する耐火物を冷却し、それによって耐火物の熱負荷の抑制を図ることが提案されている(例えば、特許文献1)。   Therefore, it has been proposed to arrange a water-cooling jacket for cooling the furnace wall portion having a large temperature change to cool the refractory constituting the furnace wall, thereby suppressing the heat load of the refractory. (For example, patent document 1).

特許文献1に示された炉体水冷ジャケットは、内部に冷却水路を備え、表面には凸部と凹部を交互に一列に配列すると共に、凹部には炉内耐火物とは別種の粉状耐火物を充填して構成され、耐火レンガを積み上げて構成した炉壁の外側にさらにキャスタブル耐火物を隣接して配置して構成した炉壁面に炉体水冷ジャケットの凸凹部側をキャスタブル耐火物と面するように配置することにより、凸部は炉内壁耐火物と直接接触して冷却を行い、凹部は充填された耐火物を介して炉壁耐火物を間接的に冷却しようとするものである。尚、凸部の高さは10−30mmである。   The furnace body water cooling jacket shown in Patent Document 1 has a cooling water passage inside, and has convex portions and concave portions arranged alternately in a line on the surface, and the concave portion is a powdery refractory type different from the refractory in the furnace. The surface of the furnace water cooling jacket with the castable refractory side faces the furnace wall that is constructed by placing castable refractories adjacent to the outside of the furnace wall constructed by stacking refractory bricks. By arranging in such a manner, the convex part is in direct contact with the furnace wall refractory for cooling, and the concave part is intended to cool the furnace wall refractory indirectly through the filled refractory. In addition, the height of a convex part is 10-30 mm.

また、特許文献2に示された炉体水冷構造は、内部に水路を有するスチール製の外殻の表面から銅ロッドをほぼ60mm間隔で多数配置し、そしてこの外殻の表面に銅ロッドの先端が被覆されるようにして耐火性ライニングを施して構成されている。この銅ロッドによって耐火性ライニングの炉内表面(加熱面)に加わる熱を外殻に伝達させ、水路を流れる冷却水によって炉体を冷却しようとするものである。そして、この銅ロッドの直径は、数分の1mmから25mmまでの範囲であり、炉から目的とする熱の除去が難しくなるのでそれを超える直径は好ましくないとしている。   Further, in the furnace body water cooling structure disclosed in Patent Document 2, a large number of copper rods are arranged at intervals of approximately 60 mm from the surface of a steel outer shell having a water channel inside, and the tip of the copper rod is disposed on the surface of the outer shell. Is covered with a fireproof lining. Heat applied to the furnace inner surface (heating surface) of the refractory lining is transmitted to the outer shell by the copper rod, and the furnace body is cooled by cooling water flowing through the water channel. And the diameter of this copper rod is the range from a fraction of 1 mm to 25 mm, and since removal of the target heat from a furnace becomes difficult, it is supposed that the diameter exceeding it is not preferable.

特許第4064387号公報Japanese Patent No. 4064387 特表平10−501877号公報 第9頁第11行から第15行Japanese National Patent Publication No. 10-501877, page 9, lines 11 to 15

製錬炉における溶体保持部及び高温ガス接触部は、特許文献1のように、溶湯及び高温ガスと接触する面を耐火物で構成し、その耐火物を炉外側から水冷ジャケットで冷却する方法が主流である。しかし、耐火物への冷却が不十分である場合、耐火物の溶損が進行し、水冷ジャケットが溶体及び高温ガスと直接接触する機会が生じる。耐火物の溶損によって水冷ジャケットと溶湯が直接接触すると水冷ジャケット自体が減肉し、炉内への水漏れトラブルが生じることとなる。従って、定修において定期的に耐火物の交換・復旧が必要であった。特に、高負荷部分においては、耐火物の損耗速度が早く長期間水冷ジャケットが直接溶湯と接触する操業を余儀なくされ、水冷ジャケットの短寿命化が懸念されていた。   As in Patent Document 1, the solution holding part and the high temperature gas contact part in the smelting furnace are formed of a refractory surface in contact with the molten metal and the high temperature gas, and the refractory is cooled from the outside of the furnace with a water cooling jacket. Mainstream. However, when the cooling to the refractory is insufficient, the refractory is melted and there is an opportunity for the water cooling jacket to come into direct contact with the solution and the hot gas. If the water cooling jacket and the molten metal are in direct contact with each other due to melting of the refractory, the water cooling jacket itself is reduced in thickness, causing trouble of water leakage into the furnace. Therefore, it was necessary to replace and restore refractories regularly during regular repairs. In particular, in a high load portion, the wear rate of the refractory is fast, and the water cooling jacket is forced to operate in direct contact with the molten metal for a long time, and there is a concern about shortening the life of the water cooling jacket.

また、引用文献1の水冷ジャケットは、炉内耐火物を積極的に冷却する構造ではなく、炉内耐火物が溶損した後に、ジャケット表面にスラグセルフコーティング層を形成してそれを保持することによって水冷ジャケット自体を保護することを主目的とした設計である。しかし、操業中の熱負荷の変動により度々生じるセルフコーティングの脱落によって溶湯とジャケットの接触が繰り返されると徐々に水冷ジャケット自体が減肉するので、水冷ジャケットからの水漏れが発生する前に水冷ジャケットを更新する必要がある。   Moreover, the water-cooled jacket of the cited document 1 is not a structure that actively cools the refractory in the furnace, but forms a slag self-coating layer on the jacket surface after the refractory in the furnace is melted and holds it. It is designed mainly to protect the water cooling jacket itself. However, if contact between the molten metal and the jacket is repeated due to the loss of self-coating that frequently occurs due to fluctuations in the thermal load during operation, the water cooling jacket itself gradually loses its thickness, so that the water cooling jacket can be removed before water leakage from the water cooling jacket occurs. Need to be updated.

上述のように、特許文献1の水冷ジャケットでは耐火物への冷却が必ずしも十分とはいえないことから耐火物の溶損による水冷ジャケットの減肉が問題となっていた。そのため、従来は毎年の定修での耐火物更新、また設置エリアにもよるが2−6年間隔での水冷ジャケットの更新が必要となっていた。ここで、水冷ジャケットの交換に際しては、上述したように水冷ジャケットの炉内側には耐火レンガが積まれているので溶損した耐火レンガの除去及び新たな耐火レンガの積み上げ作業が必要となり大変な手間と工事期間を要する作業となっていた。   As described above, since the water-cooled jacket of Patent Document 1 does not always have sufficient cooling to the refractory, the thickness of the water-cooled jacket due to the refractory is damaged. For this reason, it has been necessary to renew refractories in regular repairs every year and to renew water-cooled jackets every 2-6 years depending on the installation area. Here, when replacing the water-cooling jacket, as described above, the refractory bricks are stacked inside the furnace of the water-cooling jacket, so it is necessary to remove the refractory bricks that have been melted and to stack new refractory bricks. It was a work that required a construction period.

また、近年では従来よりも時間当たりの処理量の増加を図るために製錬炉の高負荷操業が行われており、引用文献2に示された炉体水冷構造では冷却機能が十分に発揮されないおそれがある。特に高負荷操業においては高温に晒される耐火ライニングの溶損も激しく、引用文献2の銅ロッドでは溶損の進行が早く十分な冷却効果が期待できないおそれがある。そうなると冷却水路を備えたスチール製の外殻に溶湯が直接接触するおそれがある。   Further, in recent years, a high-load operation of a smelting furnace has been performed in order to increase the throughput per hour as compared with the prior art, and the cooling function of the furnace body water cooling structure disclosed in the cited document 2 does not sufficiently exhibit the cooling function. There is a fear. In particular, in high-load operation, the refractory lining exposed to high temperatures is severely melted, and the copper rod disclosed in the cited document 2 has a risk of rapid progress of melting and may not be able to be expected to have a sufficient cooling effect. Then, there is a possibility that the molten metal directly contacts the steel outer shell provided with the cooling water channel.

そこで、本発明は、耐火物及び水冷ジャケットの取替えが永年にわたって不要となる水冷ジャケット並びにそれを利用した炉体冷却構造及び炉体冷却方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、銅製錬炉の溶体保持部(シャフト下部、セットラの側面部、アップテイク下部)や高温ガス接触部において、耐火物及び水冷ジャケットの交換が長期、少なくとも6年以上、にわたり不要となる水冷ジャケット並びにそれを利用した炉体冷却構造及び炉体冷却方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a water cooling jacket that eliminates the need to replace the refractory and the water cooling jacket for many years, and a furnace body cooling structure and a furnace body cooling method using the water cooling jacket.
In addition, the present invention eliminates the need for replacement of refractories and water-cooled jackets over a long period of time, at least six years, in the solution holding part (lower shaft, side surface of setter, lower part of uptake) and high temperature gas contact part It is an object of the present invention to provide a water cooling jacket, a furnace body cooling structure and a furnace body cooling method using the same.

上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内部に冷却水路を備えたジャケット本体と、炉内側に向かって突出するようにしてジャケット本体に配置された複数の冷却突起と、隣り合う冷却突起同士を連結するようにして配置され、冷却突起の突出長さよりも短い長さで突出形成された冷却フィンとを備え、冷却突起と冷却フィンとの間には隙間なく耐火物を充填すると共に、少なくとも冷却突起の先端が覆われるように冷却突起及び冷却フィン自体を耐火物で被覆してなることを特徴とする水冷ジャケットを提供する。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is adjacent to a jacket main body provided with a cooling water channel therein and a plurality of cooling protrusions arranged on the jacket main body so as to protrude toward the inside of the furnace. The cooling protrusions are arranged so as to connect the cooling protrusions, and are formed to protrude with a length shorter than the protruding length of the cooling protrusions, and the refractory is filled with no gap between the cooling protrusions and the cooling fins. In addition, a water cooling jacket is provided in which the cooling protrusions and the cooling fins themselves are covered with a refractory so that at least the tips of the cooling protrusions are covered.

上記目的を達成するため請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の水冷ジャケットにおいて、水冷ジャケットは縦方向に複数に分割して構成したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 2 is the water-cooling jacket according to claim 1, wherein the water-cooling jacket is divided into a plurality of parts in the vertical direction.

上記目的を達成するため請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の水冷ジャケットにおいて、冷却突起及び冷却フィンは、ジャケット本体と一体鋳造により形成され、冷却突起及び冷却フィンは内部に冷却水路を設けず、ジャケット本体の内部にのみ冷却水路を配置することで熱伝導により冷却突起及び冷却フィンを冷却し、耐火物が溶損した場合に冷却突起及び冷却フィン間をジャケット本体に向かって進行してくる溶体を凝固させ、冷却水路を備えたジャケット本体が溶体と直接接触しないようにしたことを特徴とする。   To achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the water-cooling jacket according to the first or second aspect, the cooling protrusion and the cooling fin are formed by integral casting with the jacket body, and the cooling protrusion and the cooling fin are inside. The cooling protrusions and cooling fins are cooled by heat conduction by disposing the cooling passages only inside the jacket body, and when the refractory is melted, the space between the cooling protrusions and the cooling fins is connected to the jacket body. It is characterized in that the solution proceeding toward the surface is solidified so that the jacket body provided with the cooling water channel does not directly contact the solution.

上記目的を達成するため請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の水冷ジャケットにおいて、冷却突起及び冷却フィンの溶損進行度を把握するための一又は複数の熱電対を備え、熱電対によって測定された温度をコンピュータを用いて解析することによって冷却突起の溶損進行度を常時監視するようにしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is the water cooling jacket according to any one of claims 1 to 3, wherein one or more for grasping the progress degree of the erosion of the cooling protrusion and the cooling fin. The temperature of the cooling protrusion is constantly monitored by analyzing the temperature measured by the thermocouple using a computer.

上記目的を達成するため請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の水冷ジャケットを製錬炉の炉壁として配置したことを特徴とする水冷ジャケットを利用した炉体冷却構造を提供する。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 5 utilizes a water cooling jacket characterized in that the water cooling jacket according to any one of claims 1 to 4 is arranged as a furnace wall of a smelting furnace. A furnace body cooling structure is provided.

上記目的を達成するため請求項6に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の水冷ジャケットを製錬炉の炉壁として配置し、冷却水路に冷却水を流すことにより操業中の炉壁を冷却することを特徴とする水冷ジャケットを利用した炉体冷却方法を提供する。   In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 6 is arranged such that the water-cooling jacket according to any one of claims 1 to 4 is arranged as a furnace wall of the smelting furnace, and the cooling water is caused to flow through the cooling water channel. Provided is a furnace body cooling method using a water cooling jacket characterized by cooling an operating furnace wall.

本発明に係る水冷ジャケット並びにそれを利用した炉体冷却構造及び炉体冷却方法によれば、水路を有するジャケット本体に、耐火物の冷却及び溶損代として機能する冷却突起及び冷却フィンを設けたので耐火物の溶損進行を極力抑えて耐火物の長寿命化を図ることができるという効果がある。   According to the water cooling jacket and the furnace body cooling structure and the furnace body cooling method using the water cooling jacket according to the present invention, the jacket main body having the water channel is provided with cooling protrusions and cooling fins that function as refractory cooling and erosion allowances. Therefore, there is an effect that it is possible to extend the life of the refractory by suppressing the progress of the refractory melting as much as possible.

また、本発明に係る水冷ジャケット並びにそれを利用した炉体冷却構造及び炉体冷却方法によれば、万一冷却突起及び冷却フィンが溶損し、冷却フィンの存在するエリアにまで溶体が進行した場合には、残存している冷却突起に加えて冷却フィンが溶体を効率的に冷却凝固させるので、溶体がジャケット本体に直接接触することを防止する。これにより、水冷ジャケットの水漏れトラブルの発生が防止され製錬炉の長期安定操業に寄与することとなる。   Further, according to the water cooling jacket and the furnace body cooling structure and the furnace body cooling method using the same according to the present invention, the cooling protrusion and the cooling fin should be melted and the solution has progressed to the area where the cooling fin exists. In addition to the remaining cooling protrusions, the cooling fins efficiently cool and solidify the solution, thereby preventing the solution from coming into direct contact with the jacket body. This prevents the occurrence of water leakage troubles in the water cooling jacket and contributes to long-term stable operation of the smelting furnace.

また、本発明に係る水冷ジャケット並びにそれを利用した炉体冷却構造及び炉体冷却方法によれば、ジャケット本体及び冷却突起と冷却フィンによって耐火物を積極的に冷却することとしたので耐火物の更新や水冷ジャケットの更新が永年不要となり、これまで毎年実施されていた製錬炉の高負荷部分の耐火物更新が少なくとも6年以上の長期にわたり不要になるという効果がある。従って、炉寿命が延び、炉補修工事の短縮、連続操業期間の延長が可能となるという効果がある。   Further, according to the water cooling jacket and the furnace body cooling structure and the furnace body cooling method using the same according to the present invention, the refractory is actively cooled by the jacket main body, the cooling protrusion and the cooling fin. There is an effect that renewal and renewal of the water cooling jacket are unnecessary for many years, and refractory renewal of the high-load portion of the smelting furnace, which has been carried out every year so far, is unnecessary for a long period of at least 6 years. Therefore, there is an effect that the furnace life is extended, the furnace repair work can be shortened, and the continuous operation period can be extended.

本発明に係る水冷ジャケットの一実施形態の炉外側を示す背面図である。It is a rear view which shows the furnace outer side of one Embodiment of the water cooling jacket which concerns on this invention. 図1に示す水冷ジャケットの平面図である。It is a top view of the water cooling jacket shown in FIG. 図1に示す水冷ジャケットを代表的な製錬炉である自溶炉に配置した状態の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the state which has arrange | positioned the water cooling jacket shown in FIG. 1 to the flash smelting furnace which is a typical smelting furnace. 分割した水冷ジャケットの1ユニットの正面図である。It is a front view of 1 unit of a divided water cooling jacket. 図4に示す分割した水冷ジャケットの1ユニットを示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing one unit of the divided water cooling jacket shown in FIG. 4. 自溶炉の横断面図である。It is a cross-sectional view of a flash furnace. 熱電対による温度監視の説明図である。It is explanatory drawing of the temperature monitoring by a thermocouple.

以下、本発明に係る水冷ジャケット並びにそれを利用した炉体冷却構造及び炉体冷却方法について好ましい一実施形態に基づいて説明する。図1は本発明に係る水冷ジャケットの一実施形態の炉外側を示す背面図、図2は図1に示す水冷ジャケットの平面図である。   Hereinafter, a water cooling jacket according to the present invention, and a furnace body cooling structure and a furnace body cooling method using the jacket will be described based on a preferred embodiment. FIG. 1 is a rear view showing the furnace outer side of one embodiment of the water cooling jacket according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the water cooling jacket shown in FIG.

図示された水冷ジャケット10は、概略として、内部に冷却水路11を備えたジャケット本体20と、図2に示すようにジャケット本体20の表面から突出するようにして形成された複数の冷却突起30と、隣り合う冷却突起30同士を互いに連結するようにして配置された冷却フィン34を備えて構成されている。ジャケット本体20と冷却突起30及び冷却フィン34は、ジャケット本体20の内部に冷却水路11となる金属パイプを内装した状態で一体鋳造することによって形成されている。ジャケット本体20と冷却突起30及び冷却フィン34並びに冷却水路11となる金属パイプは熱伝導性が高い金属、例えば銅によって形成されており、ジャケット本体20に充填配置される後述する耐火物35や不定形耐火物37を効率的に冷却する。なお、水冷ジャケット10は炉壁を構成することになるので炉の外形形状に即して上部側がやや外側に向かって傾斜した形状となっている。   The illustrated water cooling jacket 10 generally includes a jacket body 20 having a cooling water channel 11 therein, and a plurality of cooling protrusions 30 formed so as to protrude from the surface of the jacket body 20 as shown in FIG. The cooling fins 34 are arranged so as to connect adjacent cooling protrusions 30 to each other. The jacket main body 20, the cooling protrusions 30, and the cooling fins 34 are formed by integrally casting the jacket main body 20 with a metal pipe serving as the cooling water channel 11 inside. The jacket main body 20, the cooling protrusions 30, the cooling fins 34, and the metal pipes used as the cooling water channels 11 are formed of a metal having high thermal conductivity, for example, copper, and the refractory 35 and the like described later, which are filled in the jacket main body 20. The regular refractory 37 is efficiently cooled. Since the water cooling jacket 10 constitutes a furnace wall, the upper side is inclined slightly toward the outside in accordance with the outer shape of the furnace.

図1及び図2に示すように、本実施形態では水冷ジャケット10は縦方向に3つに分割した水冷ジャケット10a、10b、10cを互いに連結することによって構成されている。また、水冷ジャケット10a、10b、10cの各ジャケット本体20a、20b、20cには、多数の冷却突起30がジャケット本体20a、20b、20cの炉内側に位置する表面のほぼ全面にわたって縦横に均等に規則正しく配置されている。本実施形態では冷却突起30は円柱状に形成され、縦方向に3列、横方向に8列配置されているがこれに限るものではない。必要とする冷却効率を満たし、後述する耐火物を保持し易い形状であればその配列、本数、直径、長さ、形状はこれに限らず、冷却突起30によって後述する耐火物35や不定形耐火物37を効率よく冷却するように配置すればよい。冷却突起30は、具体的には、断面が円形状の他、楕円形状、四角形状、多角形状、星型形状、ハート型形状などであってもよく、また、先端側を太くあるいは細くした形状であってもよい。   As shown in FIG.1 and FIG.2, in this embodiment, the water cooling jacket 10 is comprised by mutually connecting the water cooling jacket 10a, 10b, 10c divided | segmented into 3 in the vertical direction. In addition, in each of the jacket main bodies 20a, 20b, 20c of the water cooling jackets 10a, 10b, 10c, a large number of cooling protrusions 30 are regularly and vertically evenly across almost the entire surface located inside the furnace of the jacket main bodies 20a, 20b, 20c. Has been placed. In this embodiment, the cooling protrusions 30 are formed in a columnar shape, and are arranged in three rows in the vertical direction and eight rows in the horizontal direction, but the present invention is not limited to this. The arrangement, the number, the diameter, the length, and the shape are not limited to this as long as the required cooling efficiency is satisfied and the refractory to be described later can be easily held. What is necessary is just to arrange | position so that the thing 37 may be cooled efficiently. Specifically, the cooling protrusion 30 may have a circular cross section, an elliptical shape, a quadrangular shape, a polygonal shape, a star shape, a heart shape, or the like, and a shape with a thick or thin tip side. It may be.

冷却突起30及び冷却フィン34は、耐火物35や不定形耐火物37及び水冷ジャケット10の目標とする更新期間に合わせて、その溶損の程度を考慮して溶損代としてその形状及びサイズを決定することが好ましい。すなわち、冷却突起30及び冷却フィン34は耐火物35や不定形耐火物37を積極的に冷却するための重要な役割を果たすものではあるが、いかに冷却を強化しても耐火物35や不定形耐火物37及び冷却突起30を全く溶損させずに、半永久的に維持することは物理的に極めて困難である。そこで、本実施形態では操業の継続による耐火物35や不定形耐火物37及び冷却突起30の溶損は、少なくとも冷却突起30の突出長さの半分程度までを溶損代と考え、それ以上の溶損を食い止めるよう、冷却突起30のほぼ半分の突出長さの冷却フィン34を互いに隣接する冷却突起30、30同士を連結するようにして網目状に配置することとしている。   The cooling protrusions 30 and the cooling fins 34 have their shapes and sizes as melting allowances in consideration of the degree of melting damage in accordance with the target renewal period of the refractory 35, the irregular refractory 37 and the water cooling jacket 10. It is preferable to determine. That is, the cooling protrusions 30 and the cooling fins 34 play an important role for actively cooling the refractory 35 and the irregular refractory 37, but the refractory 35 and the irregular shape no matter how much the cooling is enhanced. It is physically very difficult to maintain the refractory 37 and the cooling protrusion 30 semipermanently without causing any melting damage. Therefore, in the present embodiment, the refractory 35, the irregular refractory 37, and the cooling protrusion 30 due to continuation of operation are considered to be at least about half the protrusion length of the cooling protrusion 30 as a erosion allowance. In order to prevent melting damage, the cooling fins 34 having a projection length that is approximately half of the cooling protrusion 30 are arranged in a mesh shape so as to connect the cooling protrusions 30 and 30 adjacent to each other.

冷却フィン34は、上述のように複数の冷却突起30の隣り合う冷却突起30同士を互いに連結するようにして略均等に配置され、冷却突起30の突出長さよりも短い長さで突出形成されている。本実施形態では冷却フィン34は冷却突起30の配列方向に沿って縦横に互いに直交する方向に配置されている。この他にも、例えば、冷却突起30を斜めに結ぶようにして配置することもできる。   As described above, the cooling fins 34 are arranged substantially evenly so as to connect the adjacent cooling protrusions 30 of the plurality of cooling protrusions 30 to each other, and are formed to protrude with a length shorter than the protruding length of the cooling protrusion 30. Yes. In the present embodiment, the cooling fins 34 are arranged in a direction perpendicular to each other vertically and horizontally along the arrangement direction of the cooling protrusions 30. In addition to this, for example, the cooling protrusions 30 can be arranged so as to be obliquely connected.

これにより、ジャケット本体20に内設された冷却水路11を通る冷却水によって直接又は冷却フィン34を介して冷却突起30をその根元から先端に至るまで確実に冷却する。また、冷却突起30の溶損に伴ってジャケット本体20の表面近くまで近づいてくる溶体を冷却フィン34がこれを冷却することによりスラグコーティングが行われ、それによって溶体がジャケット本体20と直接接触することを防止している。尚、このような機能は引用文献2には全く示されていない。   Thus, the cooling protrusion 30 is reliably cooled from the root to the tip thereof directly or via the cooling fins 34 with the cooling water passing through the cooling water passage 11 provided in the jacket main body 20. Further, the cooling fin 34 cools the solution approaching the surface of the jacket body 20 as the cooling protrusions 30 are melted, whereby slag coating is performed, whereby the solution comes into direct contact with the jacket body 20. To prevent that. Such a function is not shown at all in the cited document 2.

冷却突起30は、具体的には冷却効率の観点からジャケット本体20a、20b、20cの表面から約300mmの突出長さで、直径を約30−80mmとし、冷却突起30と冷却突起30との間の幅はその中心間の距離を約50−150mmとすることが好ましい。また、互いに隣り合う冷却突起30同士を連結するようにして網目状に配置された冷却フィン34は、その突出長さは約150mmで、幅サイズは約20mm程度とすることが好ましい。尚、冷却突起30と冷却フィン34の内部には冷却水路11は形成されておらず冷却水は流通しないようになっている。   Specifically, the cooling protrusion 30 has a protruding length of about 300 mm from the surface of the jacket body 20a, 20b, 20c and a diameter of about 30-80 mm from the viewpoint of cooling efficiency, and is between the cooling protrusion 30 and the cooling protrusion 30. It is preferable that the distance between the centers is about 50-150 mm. Further, it is preferable that the cooling fins 34 arranged in a mesh shape so as to connect the cooling protrusions 30 adjacent to each other have a protruding length of about 150 mm and a width size of about 20 mm. Note that the cooling water passage 11 is not formed inside the cooling protrusion 30 and the cooling fin 34 so that the cooling water does not flow.

また、冷却突起30と冷却フィン34との間には隙間なく耐火物35が充填されていると共に、少なくとも冷却突起30の先端が覆われるように冷却突起30及び冷却フィン34自体は耐火物35で被覆されている。耐火物35は、予め冷却突起30及び冷却フィン34と嵌り合う形状に形成した定型耐火物を冷却突起30と冷却フィン34の隙間に嵌め込むと共に不定形耐火物37でしっかりと隙間を埋め、さらに冷却突起30の先端部が約30−50mm程度の厚みで被覆されるように不定形耐火物37でコーティングする。これによって耐火物35及び不定形耐火物37を積極的に冷却するようにしている。なお、耐火物35はこれに限らず、定型耐火物の代わりに不定形耐火物37を冷却突起30と冷却フィン34を埋設するようにしてジャケット本体20表面に充填すると共に冷却突起30の先端が覆われるようにコーティングして構成することも出来る。尚、不定形耐火物37によるコーティングは冷却突起30の先端から少なくとも30mm以上の厚さを確保することが好ましい。   Further, the refractory 35 is filled with no gap between the cooling protrusion 30 and the cooling fin 34, and the cooling protrusion 30 and the cooling fin 34 themselves are made of the refractory 35 so that at least the tip of the cooling protrusion 30 is covered. It is covered. The refractory 35 is inserted into a gap between the cooling protrusion 30 and the cooling fin 34 with a fixed refractory formed in advance to fit the cooling protrusion 30 and the cooling fin 34, and the gap is firmly filled with the irregular refractory 37. The cooling protrusion 30 is coated with an irregular refractory 37 so that the tip of the cooling protrusion 30 is covered with a thickness of about 30-50 mm. As a result, the refractory 35 and the irregular refractory 37 are actively cooled. The refractory 35 is not limited to this, but an irregular refractory 37 is filled in the surface of the jacket main body 20 so that the cooling protrusions 30 and the cooling fins 34 are embedded instead of the fixed refractory, and the tip of the cooling protrusion 30 is formed. It can also be configured to be covered. The coating with the irregular refractory 37 preferably has a thickness of at least 30 mm from the tip of the cooling protrusion 30.

一方、ジャケット本体20aの図1における右側の側縁部にはジャケット本体20aの縦方向(図1における上下方向)に沿って平面状の取付部23が形成されている(図4、図5参照)。また、冷却突起30及び冷却フィン34が設けられた表面側とは反対側の背面側(炉の外側面となる側)の上部にはジャケット本体20aの内部に配置した冷却水路11へ冷却水を供給排出するための供給口13aと排出口13bが配置されている。冷却水路11はジャケット本体20aの上部側に設けられた供給口13aから内部を通って下へ伸びた後、略直角に曲げられてジャケット本体20aの底部側近傍を幅方向に進み、さらに略直角に折り曲げられてジャケット本体20aに上部へ至り排出口13bへと至るようにして配置されている。   On the other hand, a planar attachment portion 23 is formed along the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) of the jacket main body 20a on the right side edge portion of the jacket main body 20a in FIG. 1 (see FIGS. 4 and 5). ). Cooling water is supplied to the cooling water passage 11 disposed inside the jacket body 20a on the upper portion of the back side (the side that becomes the outer surface of the furnace) opposite to the surface side on which the cooling protrusions 30 and the cooling fins 34 are provided. A supply port 13a and a discharge port 13b for supplying and discharging are disposed. The cooling water channel 11 extends downward from a supply port 13a provided on the upper side of the jacket body 20a through the inside thereof, and then is bent at a substantially right angle to advance in the width direction in the vicinity of the bottom side of the jacket body 20a. And is arranged so as to reach the upper portion of the jacket body 20a and to the discharge port 13b.

また、水冷ジャケット10cは、水冷ジャケット10aと左右対称の形状に形成されており、ジャケット本体20cの図1における左側の側縁部にはジャケット本体20cの縦方向(図1における上下方向)に沿って平面状の取付部23が形成されている(図2参照)。そして、ジャケット本体20cの内部に配置した冷却水路11へ冷却水を供給排出するための供給口13aと排出口13bが配置されている。   Further, the water-cooling jacket 10c is formed in a symmetrical shape with the water-cooling jacket 10a, and the left side edge of the jacket main body 20c in FIG. 1 is along the vertical direction (vertical direction in FIG. 1) of the jacket main body 20c. Thus, a flat mounting portion 23 is formed (see FIG. 2). A supply port 13a and a discharge port 13b for supplying and discharging the cooling water to and from the cooling water channel 11 arranged inside the jacket main body 20c are arranged.

水冷ジャケット10aと水冷ジャケット10cの間に配置される水冷ジャケット10bは、図2における左側の側縁部に水冷ジャケット10aの取付部23と密着される取付部25がジャケット本体20bの縦方向(図1における上下方向)に沿って形成されており、取付部23に複数穿設された孔部19a、19aを介してボルトなどの締着部材19によって両者が強固に連結されている。同様にして、水冷ジャケット10bは、図2における右側の側縁部に水冷ジャケット10cの取付部23と密着される取付部25がジャケット本体20bの縦方向(図1における上下方向)に沿って形成されており、ボルトなどの締着部材19によって両者が強固に連結されている。これにより水冷ジャケット10a、10b、10cは一体とされて水冷ジャケット10を構成している。なお、水冷ジャケット10の分割形状はこれに限るものではなく水冷ジャケット10a、10bを一ユニットとして左右に連続配置することも可能である。   The water cooling jacket 10b disposed between the water cooling jacket 10a and the water cooling jacket 10c has a mounting portion 25 in close contact with the mounting portion 23 of the water cooling jacket 10a on the left side edge in FIG. 1, and a plurality of holes 19 a, 19 a formed in the attachment portion 23, and the two are firmly connected to each other by a fastening member 19 such as a bolt. Similarly, in the water cooling jacket 10b, a mounting portion 25 that is in close contact with the mounting portion 23 of the water cooling jacket 10c is formed along the vertical direction (vertical direction in FIG. 1) of the jacket main body 20b at the right side edge in FIG. Both are firmly connected by fastening members 19 such as bolts. Thus, the water cooling jackets 10a, 10b, and 10c are integrated to form the water cooling jacket 10. In addition, the division | segmentation shape of the water cooling jacket 10 is not restricted to this, The water cooling jackets 10a and 10b can also be continuously arranged on the right and left as one unit.

このように、水冷ジャケット10を分割して構成するのは、水冷ジャケット10の設置及び更新工事施工時におけるハンドリング、および、冷却水路11のレイアウト等を考慮したためである。具体的な幅サイズとしては水冷ジャケット10a、10cの場合は約400mmで、水冷ジャケット10bの場合は600mm程度、すなわち400−600mm程度とするのが好ましい。また、溶体の湯深に合わせて高さは1,000−1,600mm程度とするのが好ましい。   The reason why the water cooling jacket 10 is divided and configured in this way is that the installation of the water cooling jacket 10 and the handling at the time of renewal construction, the layout of the cooling water channel 11 and the like are taken into consideration. The specific width is preferably about 400 mm in the case of the water cooling jackets 10a and 10c, and is preferably about 600 mm, that is, about 400 to 600 mm in the case of the water cooling jacket 10b. The height is preferably about 1,000 to 1,600 mm in accordance with the depth of the melt.

上述したように、冷却水路11有するジャケット本体20と、冷却水路11を有しない冷却突起30及び冷却フィン34で構成された水冷ジャケット10には耐火物35が充填され、さらに冷却突起30の先端部を含めてその全体が不定形耐火物37によってコーティングされている。初期状態では冷却突起30の先端は直接溶体と接しないように不定形耐火物37でコーティングされているが、不定形耐火物37によるコーティングは操業に伴って次第に溶損し、冷却突起30先端と耐火物35はいずれ溶体と接触し、徐々に溶損が進行することになる。なお、従来の水冷ジャケットの場合は、耐火レンガが水冷ジャケットの前方に積み上げられているため、改修時には、溶損した耐火レンガを撤去した後、全更新という工程が必要となるが、本発明の場合には、耐火物35が溶損した部分に補修が必要な場合、定修時に不定形耐火物37で上塗り補修することを容易に行うことが出来る。   As described above, the jacket main body 20 having the cooling water passage 11, the cooling protrusion 30 not having the cooling water passage 11, and the water cooling jacket 10 constituted by the cooling fins 34 are filled with the refractory 35, and the tip portion of the cooling protrusion 30 is further provided. Is entirely coated with an amorphous refractory 37. In the initial state, the tip of the cooling protrusion 30 is coated with an amorphous refractory 37 so that it does not come into direct contact with the solution. However, the coating with the amorphous refractory 37 gradually melts with the operation, and the tip of the cooling protrusion 30 and the refractory The object 35 eventually comes into contact with the solution, and the melting loss gradually proceeds. In the case of the conventional water-cooled jacket, since the refractory bricks are stacked in front of the water-cooled jacket, at the time of repair, after removing the refractory refractory bricks, a process of full renewal is required. In such a case, if repair is necessary for a portion where the refractory 35 has melted, it is possible to easily perform overcoating with an irregular refractory 37 during regular repair.

一方、水冷ジャケット10には冷却突起30の溶損進行度を把握するために3つの熱電対40が配置されており、この熱電対40によって測定された温度をコンピュータ50(図7参照)を用いて解析することによって冷却突起30の溶損進行度を常時監視するようになっている。水冷ジャケット10a、10b、10cに設けられた所定の冷却突起30の基端部にはそれぞれ3つの熱電対40が取り付けられており、この部分で測定された温度が図示しないコントロールルームに設置されたコンピュータ50に常時取り込まれて監視される。この温度によって冷却突起30及び冷却フィン34の溶損の進行状態を把握することができる。これにより冷却突起30及び冷却フィン34の寿命を推定し、予め交換の必要な水冷ジャケット10を準備しておくことが可能となる。また、予めコンピュータ50に所定の温度を設定しておき、熱電対40による測定温度がその設定温度になった場合には水冷ジャケット10の交換を促すアラームを起動させるように構成することも出来る。尚、熱電対40の数はこれに限るものではなく、1又は複数設けることが出来る。   On the other hand, three thermocouples 40 are arranged in the water cooling jacket 10 in order to grasp the degree of progress of the erosion of the cooling protrusions 30, and the temperature measured by the thermocouples 40 is calculated using a computer 50 (see FIG. 7). Thus, the progress of the melting loss of the cooling protrusion 30 is constantly monitored. Three thermocouples 40 are respectively attached to the base end portions of predetermined cooling protrusions 30 provided on the water cooling jackets 10a, 10b, and 10c, and the temperatures measured at these portions are installed in a control room (not shown). It is always taken into the computer 50 and monitored. Based on this temperature, it is possible to grasp the progress of the melting damage of the cooling protrusions 30 and the cooling fins 34. Accordingly, it is possible to estimate the lifetimes of the cooling protrusions 30 and the cooling fins 34 and prepare the water cooling jacket 10 that needs to be replaced in advance. Alternatively, a predetermined temperature may be set in the computer 50 in advance, and an alarm that prompts replacement of the water cooling jacket 10 may be activated when the temperature measured by the thermocouple 40 reaches the set temperature. The number of thermocouples 40 is not limited to this, and one or more thermocouples can be provided.

上述の水冷ジャケット10は製錬炉の溶体保持部及び高温ガス接触部、すなわち、シャフト2の下部、セットラ3の側面部、アップテイク4の下部に配置することによって炉体冷却構造が構成される。ここで、図3における1bは自溶炉1の路底部、1aは水冷ジャケット10の上部に配置された耐火レンガである。自溶炉1の通常の操業状態において、スラグ5の厚さは約400〜700mmで、マット6の厚さは約500〜850mmであり、スラグ5とマット6を合わせた最大湯深は約1,550mmである。また、温度はスラグ5とマット6とも約1,200〜1,300℃である。従って、この温度に基づいて冷却突起30の長さや幅サイズを設定し、湯深に合わせて水冷ジャケット10の高さを設定することが好ましい。   The above-described water-cooling jacket 10 is disposed in the smelting furnace solution holding part and the high-temperature gas contact part, that is, the lower part of the shaft 2, the side part of the setter 3, and the lower part of the uptake 4. . Here, 1 b in FIG. 3 is a road bottom portion of the flash smelting furnace 1, and 1 a is a refractory brick disposed on the water cooling jacket 10. In the normal operation state of the flash furnace 1, the thickness of the slag 5 is about 400 to 700 mm, the thickness of the mat 6 is about 500 to 850 mm, and the maximum hot water depth combining the slag 5 and the mat 6 is about 1 , 550 mm. The temperature of the slag 5 and the mat 6 is about 1,200 to 1,300 ° C. Therefore, it is preferable to set the length and width size of the cooling protrusion 30 based on this temperature and to set the height of the water cooling jacket 10 in accordance with the hot water depth.

上述の炉体冷却構造を備えた自溶炉1においては冷却水路11の供給口13aから所定の流速で冷却水を流し、それを排出口13bから排出することによって耐火物35及び不定形耐火物37を積極的に冷却して自溶炉1の安定操業を行うことが出来る。また、冷却水路11への冷却水の流量を適宜調整することで冷却の強弱を調整することが出来る。この場合、熱電対40による常時監視のデータを利用して測定温度が上昇した場合には冷却水の流量を増やし、温度が安定してきたら冷却水の流量を減らす等の調整をコンピュータ管理によって行わせることも出来る。   In the flash smelting furnace 1 having the above-described furnace body cooling structure, the refractory 35 and the amorphous refractory are flowed by flowing cooling water from the supply port 13a of the cooling water channel 11 at a predetermined flow rate and discharging it from the discharge port 13b. 37 can be actively cooled to perform stable operation of the flash smelting furnace 1. Moreover, the strength of cooling can be adjusted by appropriately adjusting the flow rate of the cooling water to the cooling water channel 11. In this case, adjustments such as increasing the flow rate of the cooling water when the measured temperature rises using data constantly monitored by the thermocouple 40 and decreasing the flow rate of the cooling water when the temperature becomes stable are performed by computer management. You can also

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。   As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the specific embodiment, and within the scope of the gist of the present invention described in the claims, Needless to say, various modifications and changes are possible.

10、10a、10b、10c 水冷ジャケット
11 冷却水路
13a 供給口
13b 排出口
19 締着部材
19a 孔部
20、20a、20b、20c ジャケット本体
23 取付部
25 取付部
30 冷却突起
34 冷却フィン
35 耐火物
37 不定形耐火物
40 熱電対
50 コンピュータ
10, 10a, 10b, 10c Water-cooling jacket 11 Cooling channel 13a Supply port 13b Discharge port 19 Fastening member 19a Hole 20, 20a, 20b, 20c Jacket body 23 Mounting portion 25 Mounting portion 30 Cooling protrusion 34 Cooling fin 35 Refractory 37 Amorphous refractory 40 Thermocouple 50 Computer

Claims (6)

内部に冷却水路を備えたジャケット本体と、
炉内側に向かって突出するようにして前記ジャケット本体に配置された複数の冷却突起と、
隣り合う前記冷却突起同士を連結するようにして配置され、前記冷却突起の突出長さよりも短い長さで突出形成された冷却フィンと、
を備え、
前記冷却突起と前記冷却フィンとの間には隙間なく耐火物を充填すると共に、少なくとも前記冷却突起の先端が覆われるように前記冷却突起及び前記冷却フィン自体を耐火物で被覆してなることを特徴とする水冷ジャケット。
A jacket body with a cooling water channel inside,
A plurality of cooling protrusions arranged on the jacket body so as to protrude toward the inside of the furnace;
Cooling fins that are arranged so as to connect the cooling protrusions adjacent to each other, and are formed to protrude with a length shorter than the protruding length of the cooling protrusions;
With
The refractory is filled with no gap between the cooling protrusion and the cooling fin, and the cooling protrusion and the cooling fin itself are covered with the refractory so that at least the tip of the cooling protrusion is covered. Features a water-cooled jacket.
請求項1に記載の水冷ジャケットにおいて、
前記水冷ジャケットは縦方向に複数に分割して構成したことを特徴とする水冷ジャケット。
The water cooling jacket according to claim 1,
The water cooling jacket is constituted by dividing the water cooling jacket into a plurality of parts in the vertical direction.
請求項1又は2に記載の水冷ジャケットにおいて、
前記冷却突起及び前記冷却フィンは、前記ジャケット本体と一体鋳造により形成され、前記冷却突起及び前記冷却フィンは内部に冷却水路を設けず、前記ジャケット本体の内部にのみ冷却水路を配置することにより熱伝導により前記冷却突起及び前記冷却フィンを冷却し、耐火物が溶損した場合に冷却突起及び冷却フィン間をジャケット本体に向かって進行してくる溶体を凝固させ、前記冷却水路を備えた前記ジャケット本体が溶体と直接接触しないようにしたことを特徴とする水冷ジャケット。
The water cooling jacket according to claim 1 or 2,
The cooling protrusions and the cooling fins are formed by integral casting with the jacket main body, and the cooling protrusions and the cooling fins are not provided with cooling water passages inside, and the cooling water passages are arranged only inside the jacket main body to generate heat. The jacket provided with the cooling water channel by cooling the cooling protrusion and the cooling fin by conduction to solidify a solution that progresses between the cooling protrusion and the cooling fin toward the jacket body when the refractory is melted. A water-cooled jacket characterized in that the main body is not in direct contact with the solution.
請求項1から3のいずれか1項に記載の水冷ジャケットにおいて、
前記冷却突起の溶損進行度を把握するための一又は複数の熱電対を備え、前記熱電対によって測定された温度をコンピュータを用いて解析することによって前記冷却突起及び冷却フィンの溶損進行度を常時監視するようにしたことを特徴とする水冷ジャケット。
The water cooling jacket according to any one of claims 1 to 3,
One or a plurality of thermocouples for grasping the degree of progress of the erosion of the cooling protrusion, and the degree of erosion of the cooling protrusion and the cooling fin by analyzing the temperature measured by the thermocouple using a computer A water-cooling jacket characterized by constantly monitoring.
請求項1から4のいずれか1項に記載の水冷ジャケットを製錬炉の炉壁として配置したことを特徴とする水冷ジャケットを利用した炉体冷却構造。   A furnace cooling structure using a water cooling jacket, wherein the water cooling jacket according to any one of claims 1 to 4 is disposed as a furnace wall of a smelting furnace. 請求項1から4のいずれか1項に記載の水冷ジャケットを製錬炉の炉壁として配置し、前記冷却水路に冷却水を流すことにより操業中の炉壁を冷却することを特徴とする水冷ジャケットを利用した炉体冷却方法。   A water-cooling jacket characterized in that the water-cooling jacket according to any one of claims 1 to 4 is disposed as a furnace wall of a smelting furnace, and the operating furnace wall is cooled by flowing cooling water through the cooling water channel. A furnace cooling method using a jacket.
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