JP2014227564A - Stave cooler and blast furnace with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラーおよびこのステーブクーラーを備えた高炉に関する。 The present invention relates to a stave cooler for cooling a furnace wall and a blast furnace equipped with the stave cooler.
高炉の炉体内部は極めて高温となるため、炉体内部には、炉体の壁面すなわち炉壁を冷却して保護するステーブクーラーが、炉体の内周面に沿って多数設置される。こうしたステーブクーラーは、冷却媒体が流通する冷却流路が本体に形成されており、冷却流路に冷却媒体を流通させることで炉壁を冷却する。一般的に、ステーブクーラーは、鋳鉄、鋳鋼、鋼板等の鉄系の材質で構成される鉄系ステーブクーラーと、銅または銅合金材で構成される銅系ステーブクーラーとに大別される。 Since the inside of the furnace body of the blast furnace becomes extremely hot, a large number of stave coolers for cooling and protecting the wall surface of the furnace body, that is, the furnace wall, are installed along the inner peripheral surface of the furnace body. In such a stave cooler, a cooling channel through which a cooling medium flows is formed in the main body, and the furnace wall is cooled by circulating the cooling medium through the cooling channel. In general, stave coolers are roughly classified into iron-based stave coolers composed of iron-based materials such as cast iron, cast steel, and steel plates, and copper-based stave coolers composed of copper or a copper alloy material.
従来、ステーブクーラーは、鋳鉄へ鋳込まれた管により冷却流路を形成した鋳鉄製のものが一般的であった。しかしながら、近年主流となっている高微粉炭吹き込み操業では、炉内の熱変動が繰り返されるため炉内熱負荷が大きく、鋳鉄製のステーブクーラーでは十分に冷却性能を確保できなくなっている。ステーブクーラーの冷却性能が不足すると、炉壁の炉内側表層が高温になり、ステーブクーラーの材質劣化や損耗が進行したり、あるいは熱応力によって反りが発生し、炉内プロフィールに支障を来たしたりする。さらには、ステーブクーラー自体に亀裂が発生して破損することにより、ステーブクーラーの取替頻度が高くなり、炉命が短くなってしまうという問題があった。 Conventionally, a stave cooler is generally made of cast iron in which a cooling channel is formed by a pipe cast into cast iron. However, in high pulverized coal injection operations that have become the mainstream in recent years, heat fluctuations in the furnace are repeated, so that the heat load in the furnace is large, and a cast iron stave cooler cannot ensure sufficient cooling performance. If the cooling performance of the stave cooler is insufficient, the surface inside the furnace wall of the furnace wall will become high temperature, the material deterioration and wear of the stave cooler will progress, or the warpage will occur due to thermal stress, which will interfere with the in-furnace profile. . Furthermore, there is a problem in that the stave cooler itself is cracked and damaged, so that the frequency of replacement of the stave cooler increases and the furnace life is shortened.
そこで、近年では、例えば特許文献1に示されるように、銅系ステーブクーラーが広く採用されている。銅系ステーブクーラーは、鉄系ステーブクーラーよりも熱伝導率や延性などの物性に優位であるため、低温で均一な温度分布となり、発生熱応力を抑制でき、変形量も減少するため、ステーブクーラーの受けるダメージを軽減することができる。しかしながら、その反面、銅系ステーブクーラーは、鉄系ステーブクーラーよりも耐摩耗性が低いという弱点を有している。
Therefore, in recent years, as shown in
高炉においては、炉体の上部から鉄鉱石やコークス等の炉内充填物が投入、降下されるが、例えば炉腹部等、ステーブクーラーの設置位置によっては、炉内充填物としてまだ固体状態の硬い焼結鉱粒が、炉体の中心に臨むステーブクーラーの本体表面に接触する。このように、炉内充填物の接触摩耗により、ステーブクーラーの本体表面が損耗すると、ステーブクーラーの本体が表面側から徐々に削られていき、最終的には本体内部に形成された冷却流路が破壊される。 In a blast furnace, fillings in the furnace, such as iron ore and coke, are introduced and lowered from the top of the furnace body, but depending on the installation location of the stave cooler, such as the furnace belly, it is still hard as a filling in the furnace. Sintered ore comes into contact with the surface of the main body of the stave cooler facing the center of the furnace body. In this way, when the surface of the main body of the stave cooler is worn out due to contact wear of the furnace filling, the main body of the stave cooler is gradually scraped from the surface side, and finally the cooling flow path formed inside the main body Is destroyed.
そこで、特許文献2に示されるステーブクーラーにおいては、銅または銅合金製の本体表面に硬化肉盛層を溶接することで耐摩耗性を向上し、ステーブクーラーの長寿命化を図るようにしている。
Therefore, in the stave cooler shown in
しかしながら、銅は熱伝導性が高いため、溶接時のアーク熱が母材全体へ逃げてしまい、溶接部の局部的な加熱が困難であり、十分な溶込みが得られなかったり、溶接材の溶融金属が球状となってビードが形成できなかったりするおそれがある。そのため、上記特許文献2に示されるステーブクーラーにおいては、銅母材との熱膨張差異の大きさから、硬化肉盛層の溶接時に割れが発生するなど、溶接欠陥が生じやすく、硬化肉盛層が早期に脱落、消失し、結果的にステーブクーラーが短命となってしまうという課題がある。また、上記のように、硬化肉盛層を形成するための溶接作業は施工上の課題が多く、人海戦術による溶接施工のため、ステーブクーラーの製造コストが大幅に上昇してしまうという問題があった。
However, since copper has high thermal conductivity, the arc heat during welding escapes to the entire base metal, making it difficult to locally heat the welded part, resulting in insufficient penetration, There is a possibility that the molten metal becomes spherical and a bead cannot be formed. Therefore, in the stave cooler shown in the above-mentioned
本発明の目的は、低コストでありながらも、製品寿命を長くすることができるステーブクーラーおよび高炉を提供することである。 The objective of this invention is providing the stave cooler and blast furnace which can prolong the lifetime of a product, while being low-cost.
上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーは、銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、高炉の炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーであって、本体には、設置状態において炉壁の周方向に位置する本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、本体高さ方向に隣り合う2つの溝の間には、これら2つの溝の開口部の間に位置する本体の表面、および、本体の表面から2つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、リブには、リブを構成する本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the stave cooler of the present invention is an installation state in which a cooling channel through which a cooling medium flows is formed inside a body made of a rolled plate of copper or copper alloy, and is installed on the furnace wall of a blast furnace The main body has a surface cooler facing the center side of the furnace surrounded by the furnace wall, and the back surface of the main body faces the inner peripheral surface of the furnace wall. A plurality of grooves extending in the main body width direction connecting both end portions of the main body located in the circumferential direction are formed at intervals in the main body height direction orthogonal to the main body width direction, and adjacent to each other in the main body height direction. Between the two grooves, there is a surface of the main body located between the openings of the two grooves, and a pair of sides extending from the surface of the main body toward the bottoms of the two grooves, The cross-sectional area in the height direction goes from the bottom side to the surface side of the main body Therefore rib gradually increases is formed, the rib, metal safety plate material in surface contact with the respective surfaces and a pair of side portions of the body that constitutes the rib, characterized in that it is fitted and attached.
また、保護板材は、嵌合装着されたリブに隣接する溝の底部の一部にも面接触するとよい。 Further, the protective plate material may be in surface contact with a part of the bottom of the groove adjacent to the fitted and mounted rib.
上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーは、銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、高炉の炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーであって、本体には、設置状態において炉壁の周方向に位置する本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、本体高さ方向に隣り合う2つの溝の間には、これら2つの溝の開口部の間に位置する本体の表面、および、本体の表面から2つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、溝には、溝の底部、および、溝に隣接するリブの側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the stave cooler of the present invention is an installation state in which a cooling channel through which a cooling medium flows is formed inside a body made of a rolled plate of copper or copper alloy, and is installed on the furnace wall of a blast furnace The main body has a surface cooler facing the center side of the furnace surrounded by the furnace wall, and the back surface of the main body faces the inner peripheral surface of the furnace wall. A plurality of grooves extending in the main body width direction connecting both end portions of the main body located in the circumferential direction are formed at intervals in the main body height direction orthogonal to the main body width direction, and adjacent to each other in the main body height direction. Between the two grooves, there is a surface of the main body located between the openings of the two grooves, and a pair of sides extending from the surface of the main body toward the bottoms of the two grooves, The cross-sectional area in the height direction goes from the bottom side to the surface side of the main body Therefore rib gradually increases is formed, the groove bottom of the groove, and characterized in that the metallic protective plate material in surface contact with the respective sides of the rib adjacent to the groove is fitted and attached.
また、一対の側部は、それぞれ溝の底部側から本体の表面側に向かうにしたがって、リブにおける本体高さ方向の中心からの距離が大きくなるテーパ状に形成されているとよい。 Further, the pair of side portions may be formed in a taper shape in which the distance from the center of the rib in the main body height direction increases from the bottom side of the groove toward the front surface side of the main body.
また、保護板材は、板厚方向に2層以上の鋼板が積層されているとよい。 Moreover, the protective plate material is good to laminate | stack two or more steel plates in the plate | board thickness direction.
また、本体の設置状態において、最も炉内側に位置する鋼板は、最も炉壁側に位置する鋼板よりも耐摩耗性が高く、かつ、最も炉壁側に位置する鋼板は、最も炉内側に位置する鋼板よりも伝熱性が高いとよい。 In the installed state of the main body, the steel plate located closest to the furnace has higher wear resistance than the steel plate located closest to the furnace wall, and the steel plate located closest to the furnace wall is located closest to the furnace. It is better that the heat conductivity is higher than that of the steel sheet.
また、保護板材は、本体幅方向に複数に分割されており、分割位置は、本体高さ方向に隣り合う2つの保護板材間において本体幅方向にずれているとよい。 Moreover, the protection board material is divided | segmented into plurality in the main body width direction, and the division | segmentation position is good to have shifted | deviated to the main body width direction between the two protection board materials adjacent in a main body height direction.
上記課題を解決するために、本発明の高炉は、銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーを備えた高炉であって、本体には、設置状態において炉壁の周方向に位置する本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、本体高さ方向に隣り合う2つの溝の間には、これら2つの溝の開口部の間に位置する本体の表面、および、本体の表面から2つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、リブには、リブを構成する本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the blast furnace according to the present invention includes a main body made of a rolled plate of copper or a copper alloy, in a state where a cooling channel through which a cooling medium flows is formed and installed on the furnace wall. The blast furnace is provided with a stave cooler with the surface facing the center side of the furnace surrounded by the furnace wall and the back of the main body facing the inner peripheral surface of the furnace wall. A plurality of grooves extending in the main body width direction connecting both side ends of the main body located in the circumferential direction of the main body are formed at intervals in the main body height direction orthogonal to the main body width direction, and are adjacent to each other in the main body height direction. Between the two grooves, there is a surface of the main body located between the openings of the two grooves, and a pair of sides extending from the surface of the main body toward the bottoms of the two grooves, The cross-sectional area in the main body height direction is from the bottom side to the front surface side of the main body. Rib gradually increases is formed I, the rib, metal safety plate material in surface contact with the respective surfaces and a pair of side portions of the body that constitutes the rib, characterized in that it is fitted and attached.
上記課題を解決するために、本発明の高炉は、銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーを備えた高炉であって、本体には、設置状態において炉壁の周方向に位置する本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、本体高さ方向に隣り合う2つの溝の間には、これら2つの溝の開口部の間に位置する本体の表面、および、本体の表面から2つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、溝には、溝の底部、および、溝に隣接するリブの側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the blast furnace according to the present invention includes a main body made of a rolled plate of copper or a copper alloy, in a state where a cooling channel through which a cooling medium flows is formed and installed on the furnace wall. The blast furnace is provided with a stave cooler with the surface facing the center side of the furnace surrounded by the furnace wall and the back of the main body facing the inner peripheral surface of the furnace wall. A plurality of grooves extending in the main body width direction connecting both side ends of the main body located in the circumferential direction of the main body are formed at intervals in the main body height direction orthogonal to the main body width direction, and are adjacent to each other in the main body height direction. Between the two grooves, there is a surface of the main body located between the openings of the two grooves, and a pair of sides extending from the surface of the main body toward the bottoms of the two grooves, The cross-sectional area in the main body height direction is from the bottom side to the front surface side of the main body. Rib gradually increases is formed me, the groove, the bottom of the groove, and characterized in that the metallic protective plate material in surface contact with the respective sides of the rib adjacent to the groove is fitted and attached.
本発明によれば、低コストでありながらもステーブクーラーの損耗防止による長寿命化を図ることで高炉の寿命を長くすることができる。 According to the present invention, although the cost is low, the life of the blast furnace can be extended by extending the life by preventing the wear of the stave cooler.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、高炉1を説明するための概念図である。図1に示す高炉1は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成するものであり、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等(以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「炉内充填物」と称する)を貯留する原料槽2を備えている。原料槽2に貯留された炉内充填物は、装入コンベア4によって炉体6の炉頂部に搬送され、炉頂部から炉体6上部に設けられたホッパー8に装入される。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a
ホッパー8の下方には、当該ホッパー8から落下する炉内充填物を傾斜面上で滑らせながら下方に落下させる分配シュート10が設けられている。この分配シュート10は、一端がホッパー8の中心部の真下に位置するように配置されており、一端側を中心軸として図中破線で示す矢印方向に回転する。これにより、ホッパー8から落下した炉内充填物は、分配シュート10の傾斜面上を滑りながら落下するとともに、炉体6の全周囲に分散して装入されることとなる。
Below the hopper 8, there is provided a
炉体6の下部には羽口12が設けられており、この羽口12から炉体6の内部に熱風が導入される。炉体6に導入された熱風は、炉体6を上昇するが、分配シュート10から落下する炉内充填物中のコークスが熱風によって燃焼すると、一酸化炭素(還元剤)が生じ、コークスの炭素成分が鉄から酸素を奪う還元反応とともに、二酸化炭素および熱を生じて、この反応が熱源となって鉄鉱石を溶融する。炉内充填物の落下過程では、こうした反応が連続的に行われ、炉体6の下部に到達するころに燃焼温度が最高となり、炉体6の底部で高温液体状の銑鉄が得られる。なお、炉体6の炉頂部にはガス導管14が接続されており、高温の高炉ガスが炉体6からガス導管14に排出される。
A
また、炉体6の内部は極めて高温となることから、炉体6の内部には、所謂「鉄皮」と呼ばれる炉壁6aを冷却して保護するステーブクーラー100が設置される。このステーブクーラー100は、炉壁6aの内周面に沿って多数設置される。以下に、ステーブクーラー100の構成について図2〜図6を用いて詳述する。
Further, since the inside of the
図2は、ステーブクーラー100の設置状態を示す概略断面図であり、図3は、図2のIII−III線断面図である。図2および図3に示すように、第1実施形態のステーブクーラー100は、高炉1の炉壁6aの内周面に間隙を維持して配置される銅または銅合金の圧延板製の本体102を備えている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the installation state of the stave cooler 100, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the stave cooler 100 of the first embodiment is a
以下では、炉壁6aの内周面に本体102が配置された設置状態において、炉壁6aによって囲繞された空間の中心側に臨む面を表面102aとし、炉壁6aに間隙を維持して対面する面、換言すれば、炉壁6aに臨む面を背面102bとする。また、図3に示すように、ステーブクーラー100の設置状態において、炉壁6aの周方向に位置する本体102の両側端部を側面102cとする。そして、両側面102cを結ぶ方向を本体102の幅方向(図中x方向)とし、ステーブクーラー100の設置状態において、炉体6の炉頂部側に位置する上面と、炉体6の下部側に位置する下面とを結ぶ方向を本体102の高さ方向(図中y方向)とし、表面102aと背面102bとを結ぶ方向を本体102の厚さ方向(図中z方向)として説明する。
Hereinafter, in the installed state in which the
図2に示すように、本体102の背面102bには、ボルト部スペーサー104を介してボルト106が固定されており、このボルト106によってステーブクーラー100が炉壁6a内に設置される。
As shown in FIG. 2, a
また、図2および図3からも明らかなように、本体102の内部には、冷却媒体が流通する複数(本実施形態では4つ)の冷却流路108が形成されている。各冷却流路108は、本体102の上面側から下面側へと本体102の高さ方向(y方向)に直線状に延在しており、各冷却流路108は、本体102の幅方向(x方向)に所定の間隔を隔てて平行に配列されている。各冷却流路108の下端側には給水管110が接続され、各冷却流路108の上端側には排水管112が接続されている。このとき、本体102と給水管110および排水管112との接続部位であって、本体102の背面102bと炉壁6aとの間には、配管部スペーサー114が設けられている。また、炉壁6aの炉外側には、本体102の熱変形時に給水管110や排水管112にストレスがかからないように、ガスシール機能を有するコンペンセーター116が設けられている。
As is clear from FIGS. 2 and 3, a plurality (four in this embodiment) of cooling
上記の構成により、給水管110から冷却流路108に冷却媒体が供給されると、本体102の内部において、炉壁6aの高さ方向(y方向)の下部側から上部側へと冷却媒体が流通し、排水管112から炉体6の外部へと冷却媒体が排出される。これにより、本体102の内部を冷却媒体が流通する過程で、炉体6の炉壁6aが冷却されることとなる。
With the above configuration, when the cooling medium is supplied from the
図4(a)は、ステーブクーラー100の炉内側から見た正面図であり、図4(b)は、図4(a)のIV(b)−IV(b)線断面図であり、図5は、図4(b)の部分拡大図である。図4(b)および図5に示すように、本体102の表面102aには、本体102の厚さ方向(z方向)に深さを有するとともに、本体102の幅方向(x方向)に延在する溝120が形成されている。この溝120は、本体102の表面102aに開口する開口部120a、および、この開口部120aよりも本体102の背面102b側に位置する底部120bを有しており、本体102の高さ方向(y方向)に間隔を維持して複数形成されている。
4A is a front view of the stave cooler 100 viewed from the inside of the furnace, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IV (b) -IV (b) in FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIGS. 4B and 5, the
これにより、本体102の高さ方向(y方向)に隣り合う2つの溝120の間には、本体102の幅方向(x方向)に延在するリブ122が形成されることとなる。このリブ122は、本体102の高さ方向(y方向)に隣り合う2つの溝120の開口部120aの間に位置する表面122a(本体102の表面102a)、および、この表面122aから2つの溝120の底部120bそれぞれに向けて延在する一対の側部122bを有している。
Thereby, a
リブ122を構成する一対の側部122bのうち、本体102の上端側に位置する一方の側部122bは、底部120bから表面122aに向かって上端側に傾斜し、本体102の下端側に位置する他方の側部122bは、底部120bから表面122aに向かって下端側にテーパ状に傾斜している。つまり、一対の側部122bは、それぞれ溝120の底部120b側から表面122a(本体102の表面102a)側に向かうにしたがって、リブ122における本体102の高さ方向の中心からの距離Lが大きくなっている。換言すれば、リブ122は、本体102の高さ方向における断面積が、底部120b側から表面122a側に向かうにしたがって漸増する、先端幅広のテーパ形状となっている。したがって、溝120は、底部120b側から開口部120a側に向かうにしたがって、本体102の高さ方向(y方向)の溝幅が徐々に狭くなる所謂「あり溝状」となっている。
Of the pair of
なお、ここでは、一対の側部122bについて、溝120の底部120b側から表面122a(本体102の表面102a)側に向かうにしたがって、リブ122における本体102の高さ方向の中心からの距離Lが大きくなることとした。しかしながら、例えば、一対の側部122bは、溝120の底部120bに対して垂直に起立していてもよい。また、例えば、一方の側部122bについては、溝120の底部120bに対して垂直に起立し、他方の側部122bについては、先端幅広となるテーパ形状に形成してもよい。
Here, with respect to the pair of
図6は、保護板材130の斜視図である。上記のリブ122には、炉内充填物との接触から本体102を保護するための金属製の保護板材130が嵌合、装着されている。本実施形態では、図5および図6に示すように、二種類の性質の異なる金属を張り合わせた鋼材であるクラッド鋼板(圧着鋼)を、リブ122の外形に合わせて複数溶接して保護板材130を成形している。この保護板材130をリブ122に嵌合、装着する際には、リブ122の幅方向の端部に保護板材130を嵌め込んで幅方向にスライドさせればよく、保護板材130がリブ122に嵌合された状態では、リブ122の表面122a(本体102の表面102a)、および、一対の側部122bそれぞれに保護板材130が面接触している。
FIG. 6 is a perspective view of the
保護板材130は、板厚方向に2層の鋼板が積層されているが、ここでは、本体102が高炉1に設置された設置状態において、炉内側に位置する鋼板、すなわち、保護板材130の外側に位置する鋼板を耐摩耗鋼板130aとし、炉壁6a側、すなわち、保護板材130の内側に位置する鋼板を母材鋼板130bとして説明する。耐摩耗鋼板130aおよび母材鋼板130bの材質や寸法に特に限定はないが、耐摩耗鋼板130aとしては、板厚が6mm程度の、例えば、高マンガンクロムオーステナイト系鋼、高炭素高クロム合金(2.7%C、27%Cr)、マルテンサイト系13%クロム鋼等を用いるとよい。また、母材鋼板130bとしては、板厚が6〜9mm程度の、例えば、軟鋼、ステンレス鋼、あるいはその他の易溶接鋼等を用いるとよく、特に、使用される温度条件が800℃程度の場合には、SUS316、SUS316Lが望ましく、使用される温度条件が1000℃程度の場合には、SUS310、SUS310Sが望ましい。
The
つまり、炉内充填物が接触する耐摩耗鋼板130aは、母材鋼板130bよりも耐摩耗性が高いとよく、また、相対的に冷却流路108に近接している母材鋼板130bは、耐摩耗鋼板130aよりも高伝熱性であるとよい。このように、耐摩耗鋼板130aよりも高伝熱性の母材鋼板130bを用いることで、炉内側において高温環境下に晒される保護板材130の熱を、冷却流路108を流通する冷却媒体によって冷却された本体102に速やかに逃がすことが可能となる。また、高伝熱性の母材鋼板130bを用いることで、本体102の厚さ方向の温度変化を傾斜的にすることができ、局所的な温度変化が抑制され、本体102や保護板材130の変形や損耗を抑制することができる。さらに、母材鋼板130bを、軟鋼等の耐摩耗鋼板130aよりも耐衝撃性(緩衝性能)に優れた材質で構成すれば、耐摩耗鋼板130aが受けた衝撃を吸収する緩衝材として母材鋼板130bが機能し、本体102へのダメージを軽減することができる。
That is, the wear-
以上のように、本実施形態のステーブクーラー100によれば、保護板材130をリブ122に嵌合、装着することで、銅系ステーブクーラーの弱点である耐摩耗性を向上し、本体102の損耗を抑制して、ステーブクーラー100の長寿命化を図ることができる。しかも、保護板材130は、容易に入手可能な鋼板を用いており、切断や溶接も容易に行うことができ、また、テーパ状に形成されたリブ122にスライドさせるだけで嵌合、装着することができるので、材料費や製造コストの上昇を抑制することができる。
As described above, according to the stave cooler 100 of the present embodiment, by fitting and attaching the
なお、本実施形態では、保護板材130としてクラッド鋼板を用いる場合について説明したが、保護板材130はクラッド鋼板に限らず、一枚の金属製の板材で構成してもよいし、また、板厚方向に3層以上の鋼板が積層されていてもよい。2層以上の鋼板を積層して保護板材130を構成する場合には、本体102の設置状態において、最も炉内側に位置する鋼板として、最も炉壁6a側に位置する鋼板よりも耐摩耗性の高いものを用いるとよく、また、最も炉壁6a側に位置する鋼板として、最も炉内側に位置する鋼板よりも伝熱性の高いものを用いるとよい。
In the present embodiment, the case where a clad steel plate is used as the
図7は、キャップ形状の変形例の保護板材140、150を説明する図であり、図7(a)は、保護板材140の斜視図、図7(b)は、保護板材140、150が装着された本体102の炉内側から見た正面図である。この図7(a)に示す変形例の保護板材140は、上記第1実施形態の保護板材130を、本体102の幅方向に複数(ここでは140a、140b、140cの3つ)に分割したものである。保護板材140a、140cは、本体102の幅方向の長さが等しく、保護板材140bは、本体102の幅方向の長さが保護板材140a、140cよりも長い。
7A and 7B are diagrams for explaining the
また、図7(b)に示すように、この変形例では、上記の保護板材140と同様に、上記第1実施形態の保護板材130を、本体102の幅方向に複数(ここでは、150a、150b、150cの3つ)に分割した保護板材150を備えている。保護板材150a、150cは、本体102の幅方向の長さが等しく、また、保護板材140a、140cよりも長く、かつ、保護板材140bよりも短い寸法関係となっており、保護板材150bは、保護板材150a、150cよりも長い寸法関係となっている。
Further, as shown in FIG. 7B, in this modified example, a plurality of
このように、本体102の幅方向に複数に分割した保護板材140および保護板材150は、例えば、本体102の幅方向に3〜5mm程度の隙間を維持してリブ122に装着される。これにより、熱膨張によって保護板材140、保護板材150が変形したとしても、隙間によって変形を吸収することができる。
As described above, the
また、リブ122には、図7(b)に示すように、保護板材140、150が、本体102の高さ方向において交互に嵌合、装着されている。そのため、保護板材140の分割位置、すなわち、保護板材140aと保護板材140bとの分割位置140x、および、保護板材140bと保護板材140cとの分割位置140xと、保護板材150の分割位置、すなわち、保護板材150aと保護板材150bとの分割位置150x、および、保護板材150bと保護板材150cとの分割位置150xとが、本体102の幅方向にずれている。
Further, as shown in FIG. 7B,
つまり、本体102の高さ方向に隣り合う2つの保護板材140、150間において、保護板材140の分割位置140xと、保護板材150の分割位置150xとが、本体102の幅方向にずれている。仮に、分割位置140x、150xが、本体102の高さ方向に一直線上に位置してしまうと、これら分割位置140x、150xの隙間に入り込んだ炉内充填物が、本体102を一直線状に、すなわち、局所的に選択損耗させるおそれがある。この変形例のように、保護板材140の分割位置140xと、保護板材150の分割位置150xとを、所謂「千鳥状」に位置させることで、本体102の局所的な損耗を回避することが可能となる。
That is, between the two
図8は、第2実施形態のΩ(オメガ)形状の保護板材160を説明する図であり、図8(a)は、保護板材160の装着状態を示す断面図、図8(b)は、保護板材160の斜視図である。この図8に示す第2実施形態の保護板材160は、溝120の底部120bに面接触する底面部160cを、上記第1実施形態の保護板材130に追加した構成となっている。具体的には、保護板材160は、リブ122の表面122aに面接触する前面部160aと、この前面部160aに連続し、リブ122の側部122bに面接触する側面部160bと、この側面部160bに連続し、溝120の底部120bの一部に面接触する底面部160cと、を備えた、断面略Ω状に形成されている。このように、リブ122に隣接する溝120の底部120bの一部にも面接触する底面部160cを設けることで、本体102との接触面積が大きくなり、保護板材160の保持力や冷却能力が向上し、よって耐用性を一層向上することができる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the Ω (omega) -shaped
図9は、第3実施形態のU型形状の保護板材170を説明する図であり、図9(a)は、保護板材170の装着状態を示す断面図、図9(b)は、保護板材170の斜視図である。この図9に示す第3実施形態の保護板材170は、上記第1実施形態の保護板材130と形状を異にするものであり、溝120内に嵌合、装着される。つまり、上記第1実施形態の保護板材130は、本体102のリブ122を被覆するのに対して、この第3実施形態の保護板材170は、本体102の溝120を被覆する。
FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating a U-shaped
具体的には、保護板材170は、溝120の底部120bに面接触する底面部170aと、この底面部170aに連続し、溝120に隣接するリブ122の側部122bに面接触する側面部170bと、を備えた、断面略U字状に形成されている。このように、溝120の内周面に面接触状態で嵌合、装着される保護板材170によれば、炉内の熱の影響で熱膨張することで、溝120の内周面に対して焼嵌め状態となることから、保持力が高まり、よって炉内高温下での耐用性を向上することができる。
Specifically, the
なお、上記第2実施形態の保護板材160、および、上記第3実施形態の保護板材170を、上記第1実施形態の変形例のように、本体102の幅方向に複数に分割したり、さらには、本体102の高さ方向において分割位置がずれるように配置したりすることも可能である。この場合にも、上記変形例と同様の作用効果を実現することができる。
The
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラーおよびこのステーブクーラーを備えた高炉に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a stave cooler that cools a furnace wall and a blast furnace equipped with the stave cooler.
1 高炉
100 ステーブクーラー
102 本体
102a 表面
102b 背面
102c 側面
108 冷却流路
120 溝
120a 開口部
120b 底部
122 リブ
122a 表面
122b 側部
130、140、150、160 保護板材
140x、150x 分割位置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記本体には、
前記設置状態において前記炉壁の周方向に位置する該本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、該本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、
前記本体高さ方向に隣り合う2つの溝の間には、これら2つの溝の間に位置する該本体の表面、および、該本体の表面から該2つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、該本体高さ方向における断面積が、該底部側から該本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、
前記リブには、該リブを構成する前記本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とするステーブクーラー。 A cooling channel through which a cooling medium flows is formed inside a main body made of a rolled plate of copper or copper alloy, and the surface of the main body is surrounded by the furnace wall in the installed state installed on the furnace wall of the blast furnace. A stave cooler facing the center side in the furnace, the back of the main body facing the inner peripheral surface of the furnace wall,
In the main body,
A plurality of grooves extending in the main body width direction connecting both side ends of the main body located in the circumferential direction of the furnace wall in the installed state are maintained at intervals in the main body height direction perpendicular to the main body width direction. And
Between two grooves adjacent to each other in the body height direction, the surface of the body located between the two grooves and the bottom surface of the two grooves extend from the surface of the body. A rib having a pair of side portions and having a cross-sectional area in the main body height direction that gradually increases from the bottom side toward the surface side of the main body is formed,
A stave cooler, wherein the rib is fitted with a metal protective plate that is in surface contact with the surface of the main body and the pair of side portions constituting the rib.
前記本体には、
前記設置状態において前記炉壁の周方向に位置する該本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、該本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、
前記本体高さ方向に隣り合う2つの溝の間には、これら2つの溝の間に位置する該本体の表面、および、該本体の表面から該2つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、該本体高さ方向における断面積が、該底部側から該本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、
前記溝には、該溝の底部、および、該溝に隣接する前記リブの側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とするステーブクーラー。 A cooling channel through which a cooling medium flows is formed inside a main body made of a rolled plate of copper or copper alloy, and the surface of the main body is surrounded by the furnace wall in the installed state installed on the furnace wall of the blast furnace. A stave cooler facing the center side in the furnace, the back of the main body facing the inner peripheral surface of the furnace wall,
In the main body,
A plurality of grooves extending in the main body width direction connecting both side ends of the main body located in the circumferential direction of the furnace wall in the installed state are maintained at intervals in the main body height direction perpendicular to the main body width direction. And
Between two grooves adjacent to each other in the body height direction, the surface of the body located between the two grooves and the bottom surface of the two grooves extend from the surface of the body. A rib having a pair of side portions and having a cross-sectional area in the main body height direction that gradually increases from the bottom side toward the surface side of the main body is formed,
A stave cooler, wherein the groove is fitted with and fitted with a metal protective plate that is in surface contact with the bottom of the groove and the side of the rib adjacent to the groove.
前記本体には、
前記設置状態において前記炉壁の周方向に位置する該本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、該本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、
前記本体高さ方向に隣り合う2つの溝の間には、これら2つの溝の間に位置する該本体の表面、および、該本体の表面から該2つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、該本体高さ方向における断面積が、該底部側から該本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、
前記リブには、該リブを構成する前記本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とするステーブクーラーを備えた高炉。 A cooling channel through which a cooling medium flows is formed inside a main body made of a rolled plate of copper or copper alloy, and in the installation state installed on the furnace wall, the surface of the main body is surrounded by the furnace wall. A blast furnace equipped with a stave cooler facing the inner peripheral surface of the furnace wall,
In the main body,
A plurality of grooves extending in the main body width direction connecting both side ends of the main body located in the circumferential direction of the furnace wall in the installed state are maintained at intervals in the main body height direction perpendicular to the main body width direction. And
Between two grooves adjacent to each other in the body height direction, the surface of the body located between the two grooves and the bottom surface of the two grooves extend from the surface of the body. A rib having a pair of side portions and having a cross-sectional area in the main body height direction that gradually increases from the bottom side toward the surface side of the main body is formed,
A blast furnace provided with a stave cooler, wherein the rib is fitted with a metal protective plate material in surface contact with the surface of the main body and the pair of side portions constituting the rib.
前記本体には、
前記設置状態において前記炉壁の周方向に位置する該本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、該本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、
前記本体高さ方向に隣り合う2つの溝の間には、これら2つの溝の間に位置する該本体の表面、および、該本体の表面から該2つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、該本体高さ方向における断面積が、該底部側から該本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、
前記溝には、該溝の底部、および、該溝に隣接する前記リブの側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とするステーブクーラーを備えた高炉。 A cooling channel through which a cooling medium flows is formed inside a main body made of a rolled plate of copper or copper alloy, and in the installation state installed on the furnace wall, the surface of the main body is surrounded by the furnace wall. A blast furnace equipped with a stave cooler facing the inner peripheral surface of the furnace wall,
In the main body,
A plurality of grooves extending in the main body width direction connecting both side ends of the main body located in the circumferential direction of the furnace wall in the installed state are maintained at intervals in the main body height direction perpendicular to the main body width direction. And
Between two grooves adjacent to each other in the body height direction, the surface of the body located between the two grooves and the bottom surface of the two grooves extend from the surface of the body. A rib having a pair of side portions and having a cross-sectional area in the main body height direction that gradually increases from the bottom side toward the surface side of the main body is formed,
A blast furnace provided with a stave cooler, wherein a metal protective plate material in surface contact with each of a bottom portion of the groove and a side portion of the rib adjacent to the groove is fitted into the groove.
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