JP2014020770A - 冶金炉の鉄皮冷却方法及び冶金炉 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気炉等の冶金炉を損傷の危険がなく長期間に亘って十分に冷却できる信頼性の高い炉体冷却方法及び冶金炉を提供する。
【解決手段】本発明に係る冶金炉の冷却方法は、トラニオン軸３によって傾動可能に支持されたトラニオンリング５によって炉体７を保持してなる冶金炉１の炉体冷却方法であって、トラニオン軸３の軸端側からトラニオン軸３内の輸送管１５を除いた空隙１９を通過させてトラニオンリング５内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給し、その圧縮空気をトラニオンリング５から冶金炉１の表面に噴出させて炉体７を冷却することを特徴とするものである。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係る冶金炉の冷却方法は、トラニオン軸３によって傾動可能に支持されたトラニオンリング５によって炉体７を保持してなる冶金炉１の炉体冷却方法であって、トラニオン軸３の軸端側からトラニオン軸３内の輸送管１５を除いた空隙１９を通過させてトラニオンリング５内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給し、その圧縮空気をトラニオンリング５から冶金炉１の表面に噴出させて炉体７を冷却することを特徴とするものである。
【選択図】 図１
Description
本発明は、転炉や電気炉等の冶金炉の鉄皮冷却方法及び冶金炉に関する。
転炉および電気炉の鉄皮は、高温に晒されるためにクリープ変形するため寿命が短くなる。そのため、鉄皮の長寿命化を目的として鉄皮を冷却することが行われている。
従来の鉄皮冷却方法として、トラニオン軸の外側にダクトを設けて、送風する方式がある。
しかし、この方法では排ガス処理設備のフードやスカートから落下する地金によりダクトが損傷し、長時間使用できないという問題が発生していた。
従来の鉄皮冷却方法として、トラニオン軸の外側にダクトを設けて、送風する方式がある。
しかし、この方法では排ガス処理設備のフードやスカートから落下する地金によりダクトが損傷し、長時間使用できないという問題が発生していた。
そこで、このような問題を回避し、十分な冷却能力を得るための方法として、特許文献１において、トラニオンリング下部に複数台の送風機を設置し、この送風機の吹出し口をトラニオン下部に設け、これにより炉体を冷却する方法が開示されている。
特許文献１の方法においては、送風機を保護カバーで覆うと共に、十分な冷却能力を得るために送風機をトラニオン軸内に配管した冷却エアー供給用配管からの送風で冷却するようにしている。また、送風機への電力を供給する送電線を、冷却エアー供給用配管に巻きつけることで長寿命化を図っている。
また、特許文献２では送風機により冷却空気をトラニオン軸内を経て、トラニオンリング下部に取付けられる送風用ヘッダー管に供給し、更に送風用ヘッダー管からトラニオンリングの炉体点検窓外周に設置される送風管を経て、トラニオンリング内面凹部全周に取付けられる複数分割した風箱及び風箱より分岐する枝管に供給し、風箱及び枝管に設けられる多数のノズルより冷却用空気を精錬用炉体鉄皮に噴射する方法で長寿命化を図っている。
特許文献１の方法においては、送風機を保護カバーで覆うと共に、十分な冷却能力を得るために送風機をトラニオン軸内に配管した冷却エアー供給用配管からの送風で冷却するようにしている。また、送風機への電力を供給する送電線を、冷却エアー供給用配管に巻きつけることで長寿命化を図っている。
また、特許文献２では送風機により冷却空気をトラニオン軸内を経て、トラニオンリング下部に取付けられる送風用ヘッダー管に供給し、更に送風用ヘッダー管からトラニオンリングの炉体点検窓外周に設置される送風管を経て、トラニオンリング内面凹部全周に取付けられる複数分割した風箱及び風箱より分岐する枝管に供給し、風箱及び枝管に設けられる多数のノズルより冷却用空気を精錬用炉体鉄皮に噴射する方法で長寿命化を図っている。
冶金炉に設けられる炉体冷却設備は、出鋼や排滓時の炉体の傾動時に地金が落下することにより損傷する恐れがあるため、特許文献１においては、保護カバー設けて損傷を防止している。
しかしながら、特許文献１の方法では、保護カバーに地金が落下して保護カバーが損傷する可能性があり、信頼性のある構造とはいえない。
また、当然のことながら、炉体冷却設備は炉体鉄皮を十分（ΔT=50℃程度）冷却できるものであることが要求される。
また、特許文献２の方法では送風機による冷却空気の供給では圧力が0.005MPa程度しかなく炉体の冷却能力が不足する。仮に冷却能力を上昇させるために圧力を上げようとすると、既存配管により新たな配管を敷設するスペースがないか、または、あっても狭いスペースしかないため冷却能力が不足する。また、回転継手を用いての接続方法では、既存のロータリージョイントの改造が必要であり、コストがアップしてしまうという問題が発生する。
しかしながら、特許文献１の方法では、保護カバーに地金が落下して保護カバーが損傷する可能性があり、信頼性のある構造とはいえない。
また、当然のことながら、炉体冷却設備は炉体鉄皮を十分（ΔT=50℃程度）冷却できるものであることが要求される。
また、特許文献２の方法では送風機による冷却空気の供給では圧力が0.005MPa程度しかなく炉体の冷却能力が不足する。仮に冷却能力を上昇させるために圧力を上げようとすると、既存配管により新たな配管を敷設するスペースがないか、または、あっても狭いスペースしかないため冷却能力が不足する。また、回転継手を用いての接続方法では、既存のロータリージョイントの改造が必要であり、コストがアップしてしまうという問題が発生する。
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、電気炉等の冶金炉を損傷の危険がなく長期間に亘って十分に冷却できる信頼性の高い炉体冷却方法及び冶金炉を提供することを目的としている。
本発明は、地金の落下による損傷を回避し、トラニオンリング内に冷却空気を供給することによって炉体の冷却を行なうもので、トラニオン軸内を経由してトラニオンリングへ冷却空気を供給せんとするものである。通常、トラニオン軸内には気体や電気の輸送管が設置されており、新たに配管を敷設するスペースは残されていないか、あっても細い配管しか敷設できない場合がほとんどである。
そこで、この狭隘なスペースを最大限利用するために、圧縮空気の供給路として新たに配管を敷設するのではなくトラニオン軸の軸穴の内壁と配管との空隙を供給路として利用することを提案する。また、前記空隙は狭隘であることから、冷却ファンによる送風には十分なスペースではないため、冷却空気は圧縮空気を使用することが望ましい。
本発明はかかる考えに基づくものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
そこで、この狭隘なスペースを最大限利用するために、圧縮空気の供給路として新たに配管を敷設するのではなくトラニオン軸の軸穴の内壁と配管との空隙を供給路として利用することを提案する。また、前記空隙は狭隘であることから、冷却ファンによる送風には十分なスペースではないため、冷却空気は圧縮空気を使用することが望ましい。
本発明はかかる考えに基づくものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
（１）本発明に係る冶金炉の冷却方法は、トラニオン軸によって傾動可能に支持されたトラニオンリングで炉体を保持してなる冶金炉の炉体冷却方法であって、
前記トラニオン軸の軸端側から該トラニオン軸内の輸送管を除いた空隙を通過させてトラニオンリング内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給し、その圧縮空気を前記トラニオンリングから前記冶金炉の表面に噴出させて炉体を冷却することを特徴とするものである。
前記トラニオン軸の軸端側から該トラニオン軸内の輸送管を除いた空隙を通過させてトラニオンリング内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給し、その圧縮空気を前記トラニオンリングから前記冶金炉の表面に噴出させて炉体を冷却することを特徴とするものである。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給管とトラニオン軸端との間に軸受けを設置し、前記圧縮空気供給管が前記軸受けを介して前記トラニオン軸端に支持されていることを特徴とするものである。
（３）本発明に係る冶金炉は、トラニオン軸によって傾動可能に支持されたトラニオンリングによって炉体を保持してなる冶金炉であって、
前記トラニオン軸の軸端に設けられ、該トラニオン軸の輸送管を除いた空隙部と連通するように設けられて、前記空隙部を通過してトラニオンリング内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給する圧縮空気供給管と、前記トラニオン軸における前記トラニオンリング側に設けられて前記圧縮空気をトラニオンリング内に供給する穿孔と、前記トラニオンリングにおける炉体に隣接する面に設けられトラニオンリング内の圧縮空気を炉体側に噴出する圧縮空気噴出口とを備えてなることを特徴とするものである。
前記トラニオン軸の軸端に設けられ、該トラニオン軸の輸送管を除いた空隙部と連通するように設けられて、前記空隙部を通過してトラニオンリング内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給する圧縮空気供給管と、前記トラニオン軸における前記トラニオンリング側に設けられて前記圧縮空気をトラニオンリング内に供給する穿孔と、前記トラニオンリングにおける炉体に隣接する面に設けられトラニオンリング内の圧縮空気を炉体側に噴出する圧縮空気噴出口とを備えてなることを特徴とするものである。
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記圧縮空気供給管とトラニオン軸端との間に軸受けを設置し、前記圧縮空気供給管が前記軸受けを介して前記トラニオン軸端に支持されていることを特徴とするものである。
本発明に係る冶金炉の冷却方法は、トラニオン軸の軸端側から該トラニオン軸内の空隙を通過させてトラニオンリング内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給し、その圧縮空気を前記トラニオンリングから前記冶金炉の表面に噴出させて炉体を冷却するようにしているので、冷却装置として外部に露出する部分がなく地金の落下による損傷の危険がなく、かつ十分な冷却が可能な信頼性の高い方法である。
本発明の一実施の形態に係る冶金炉１は、図１、図２に示すように、トラニオン軸３によって傾動可能に支持されたトラニオンリング５で炉体７を保持してなる冶金炉１であって、トラニオン軸３の軸端に設けられて圧縮空気を供給する圧縮空気供給管９と、トラニオン軸３における前記トラニオンリング５側に設けられて前記圧縮空気をトラニオンリング５内に供給する穿孔１１と、トラニオンリング５における炉体７側の面に設けられ、トラニオンリング５内の圧縮空気を炉体７側に噴出する圧縮空気噴出口１３とを備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。
以下、各構成を詳細に説明する。
＜圧縮空気供給管＞
圧縮空気供給管９は、トラニオン軸３内に圧縮空気を供給するためのものであり、トラニオン軸３の軸端に軸受け１７を介して枢支されている。これによって、圧縮空気供給管９とトラニオン軸３とは相対的に回転可能な状態になっており、トラニオン軸３が回転したときに圧縮空気供給管９が回転しないようになっている。トラニオン軸３は中空になっているので、圧縮空気供給管９とトラニオン軸３内とは連通状態になっている。
トラニオン軸３内には、図２および３に示すように、気体や電気の輸送管１５が設置されているが、これらはロータリージョイント１０を経由して軸の外部側と接続されている。
圧縮空気供給管９は、トラニオン軸３内に圧縮空気を供給するためのものであり、トラニオン軸３の軸端に軸受け１７を介して枢支されている。これによって、圧縮空気供給管９とトラニオン軸３とは相対的に回転可能な状態になっており、トラニオン軸３が回転したときに圧縮空気供給管９が回転しないようになっている。トラニオン軸３は中空になっているので、圧縮空気供給管９とトラニオン軸３内とは連通状態になっている。
トラニオン軸３内には、図２および３に示すように、気体や電気の輸送管１５が設置されているが、これらはロータリージョイント１０を経由して軸の外部側と接続されている。
本実施の形態では、圧縮空気供給管９は既存のロータリージョイント１０を経由するのではなく、トラニオン軸端に軸受け１７を設置し、軸受け１７を介して圧縮空気供給管９をトラニオン軸端に枢支するようにしている。これにより既存のロータリージョイント１０を改造することなく圧縮空気を供給するための改造が可能となる。
圧縮空気供給管９からは、トラニオン軸３内の空隙１９及びトラニオンリング５内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力で、10〜15Nm3/minの風量の圧縮空気が供給される。供給する圧縮空気をこのような圧力と風量に調節することで、ランニングコストを増大させずに、しかも、炉体７をΔT=50度程度の十分な冷却が可能となる。
なお、上記の圧力及び風量の圧縮空気は、工場内で使用されるコンプレッサによって供給される工場エアーを使用することができる。
なお、上記の圧力及び風量の圧縮空気は、工場内で使用されるコンプレッサによって供給される工場エアーを使用することができる。
＜トラニオン軸＞
前述したようにトラニオン軸３は中空になっており、図３に示すように、気体や電気の輸送管１５が配設されており、軸内壁とこれら輸送管１５との間に空隙１９が存在する。
本実施の形態では、この空隙１９を圧縮空気の流路として利用している。こうすることで、別に配管を設けることなく、広い流路を確保することが出来る。仮に、圧縮空気用の配管を設けるとすれば、配管を設けるには空隙１９が狭いために配管径を大きくできないことから、風量を少なくして高圧にしなければならないところを、空隙１９そのものを流路として利用することで低圧で多量の圧縮空気の供給を可能にしている。
前述したようにトラニオン軸３は中空になっており、図３に示すように、気体や電気の輸送管１５が配設されており、軸内壁とこれら輸送管１５との間に空隙１９が存在する。
本実施の形態では、この空隙１９を圧縮空気の流路として利用している。こうすることで、別に配管を設けることなく、広い流路を確保することが出来る。仮に、圧縮空気用の配管を設けるとすれば、配管を設けるには空隙１９が狭いために配管径を大きくできないことから、風量を少なくして高圧にしなければならないところを、空隙１９そのものを流路として利用することで低圧で多量の圧縮空気の供給を可能にしている。
なお、特許文献１においては、送風機を冷却するための冷却エアーをトラニオンリング５内に供給しているが、これは低圧の冷却エアー配管によって供給しており、このようにして供給される冷却エアーでは配管径を太くしなければ流量を確保できないため、本発明のようなトラニオン軸内を通路とする冷却エアーの供給方法では容量不足になりこの冷却エアーで炉体７を冷却することは困難である。
トラニオン軸３には、内部に設置された輸送管１５をトラニオンリング５内に導くための穿孔１１が設けられており、本実施の形態では、この穿孔１１を軸内に供給した圧縮空気のトラニオンリング５への供給路として利用している。
＜トラニオンリング＞
トラニオンリング５は、トラニオン軸３によって傾動可能に支持され、炉体７を保持するものである。トラニオンリング５は、図に示すように、内部が空洞になっており、このトラニオンリング５における炉体７に隣接する面には、トラニオンリング５内に供給された圧縮空気を炉体７の表面に噴出する圧縮空気噴出口１３が数カ所に設けられている。この圧縮空気噴出口１３の口径はφ40mmからφ60mm程度が好ましい。
トラニオンリング５は、トラニオン軸３によって傾動可能に支持され、炉体７を保持するものである。トラニオンリング５は、図に示すように、内部が空洞になっており、このトラニオンリング５における炉体７に隣接する面には、トラニオンリング５内に供給された圧縮空気を炉体７の表面に噴出する圧縮空気噴出口１３が数カ所に設けられている。この圧縮空気噴出口１３の口径はφ40mmからφ60mm程度が好ましい。
上記のように、構成された冶金炉１における炉体７の冷却方法を説明する。
圧縮空気供給管９に、例えばコンプレッサから供給される工場エアーの吐出口を接続し、トラニオン軸３内の空隙１９及びトラニオンリング５内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給する。
供給された圧縮空気は、トラニオンン軸内の空隙１９を通過して、トラニオン軸３に設けられた穿孔１１からトラニオンリング５内に供給される。トラニオンリング５内に供給された圧縮空気は、トラニオンリング５の複数箇所に設けられた圧縮空気噴出口１３から炉体７に向けて噴出して炉体７を冷却する。なお、図２において、圧縮空気の流れを矢印で示している。
圧縮空気供給管９に、例えばコンプレッサから供給される工場エアーの吐出口を接続し、トラニオン軸３内の空隙１９及びトラニオンリング５内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給する。
供給された圧縮空気は、トラニオンン軸内の空隙１９を通過して、トラニオン軸３に設けられた穿孔１１からトラニオンリング５内に供給される。トラニオンリング５内に供給された圧縮空気は、トラニオンリング５の複数箇所に設けられた圧縮空気噴出口１３から炉体７に向けて噴出して炉体７を冷却する。なお、図２において、圧縮空気の流れを矢印で示している。
圧縮空気供給管９は、軸受け１７を介してトラニオン軸３に接続されているので、炉体７の傾動時にトラニオン軸３が回動しても圧縮空気を供給することができる。
また、圧縮空気は、トラニオン軸３内に別途供給配管を設置するのではなく、トラニオン軸３内の空隙１９を供給路として利用することから、十分な量を供給することができる。
さらに、冷却装置を構成する部材であって外部に露出しているものは、トラニオン軸３の端部に設置した圧縮空気供給管９のみであり、出鋼や排滓時の炉体７の傾動時に、地金が落下して損傷する危険もなく、信頼性の高いものである。
また、圧縮空気は、トラニオン軸３内に別途供給配管を設置するのではなく、トラニオン軸３内の空隙１９を供給路として利用することから、十分な量を供給することができる。
さらに、冷却装置を構成する部材であって外部に露出しているものは、トラニオン軸３の端部に設置した圧縮空気供給管９のみであり、出鋼や排滓時の炉体７の傾動時に、地金が落下して損傷する危険もなく、信頼性の高いものである。
冷却効果を確認する実験を行ったので、これについて説明する。
本発明を採用した転炉には、トラニオンリング５内周側の下端から450mmの位置に540mmピッチの間隔で口径をφ52mmの圧縮空気噴出口１３を設け、圧縮空気供給管９から圧力が0.5MPaの圧縮空気を供給した。
比較例としては上述の冷却を全く行っていない転炉を対象とした。
本発明を採用した転炉では鉄皮の年間変形量は20mmであったのに対して、非採用の転炉では鉄皮の年間変形量は40mmであった。これは冷却により延命した転炉の寿命が40年であることを意味している。
しかも、本発明によれば地金落下により破損することもないので、冷却設備としての信頼性が高いうえ、改造費用を抑えることができる。
本発明を採用した転炉には、トラニオンリング５内周側の下端から450mmの位置に540mmピッチの間隔で口径をφ52mmの圧縮空気噴出口１３を設け、圧縮空気供給管９から圧力が0.5MPaの圧縮空気を供給した。
比較例としては上述の冷却を全く行っていない転炉を対象とした。
本発明を採用した転炉では鉄皮の年間変形量は20mmであったのに対して、非採用の転炉では鉄皮の年間変形量は40mmであった。これは冷却により延命した転炉の寿命が40年であることを意味している。
しかも、本発明によれば地金落下により破損することもないので、冷却設備としての信頼性が高いうえ、改造費用を抑えることができる。
１ 冶金炉
３ トラニオン軸
５ トラニオンリング
７ 炉体
９ 圧縮空気供給管
１１ 穿孔
１３ 圧縮空気噴出口
１０ ロータリージョイント
１５ 輸送管
１７ 軸受け
１９ 空隙
３ トラニオン軸
５ トラニオンリング
７ 炉体
９ 圧縮空気供給管
１１ 穿孔
１３ 圧縮空気噴出口
１０ ロータリージョイント
１５ 輸送管
１７ 軸受け
１９ 空隙
Claims (4)
- トラニオン軸によって傾動可能に支持されたトラニオンリングで炉体を保持してなる冶金炉の炉体冷却方法であって、
前記トラニオン軸の軸端側から該トラニオン軸内の輸送管を除いた空隙を通過させてトラニオンリング内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給し、その圧縮空気を前記トラニオンリングから前記冶金炉の表面に噴出させて炉体を冷却することを特徴とする冶金炉の冷却方法。 - 前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給管とトラニオン軸端との間に軸受けを設置し、前記圧縮空気供給管が前記軸受けを介して前記トラニオン軸端に支持されていることを特徴とする請求項１記載の冶金炉の冷却方法。
- トラニオン軸によって傾動可能に支持されたトラニオンリングによって炉体を保持してなる冶金炉であって、
前記トラニオン軸の軸端に設けられ、該トラニオン軸の輸送管を除いた空隙部と連通するように設けられて、前記空隙部を通過してトラニオンリング内に圧力0.3MPa以上0.7MPa以下の圧力の圧縮空気を供給する圧縮空気供給管と、前記トラニオン軸における前記トラニオンリング側に設けられて前記圧縮空気をトラニオンリング内に供給する穿孔と、前記トラニオンリングにおける炉体に隣接する面に設けられトラニオンリング内の圧縮空気を炉体側に噴出する圧縮空気噴出口とを備えてなることを特徴とする冶金炉。 - 前記圧縮空気供給管とトラニオン軸端との間に軸受けを設置し、前記圧縮空気供給管が前記軸受けを介して前記トラニオン軸端に支持されていることを特徴とする請求項３記載の冶金炉。
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2012
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