JP2014505175A - 冶金炉用ステーブクーラー - Google Patents

Abstract

【解決手段】 冶金炉の内面を向く前面（１４）と対向する後面（１６）を有する板状主部（１２）と、該板状主部（１２）内に位置せしめられる少なくとも１つの内部冷媒通路と、を有する冶金炉、特に高炉、用のステーブクーラー（１０）。本発明の重大局面に関しては、少なくとも1つのシャフト（２２）、通常は複数個のシャフト（２２）、が該板状主部（１２）の該前面（１４）より突出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は概して冶金炉用ステーブクーラーに関する。

冶金炉用のかかるステーブクーラーは当業者には周知技術である。ステーブクーラーは、（１）冶金炉の内部と外側炉殻との間の排熱保護板（a heat evacuating protection screen）と、（２）冶金炉内部に耐火煉瓦ライニング又は耐火ガナイト或いは付着（accretion）層が形成された突起を定着せしめる手段と、を配設するために高炉又はアーク炉のような冶金炉の外殻の内側壁を覆うのに用いられる。従来においては、ステーブクーラーはその中に冷却配管を伴って鋳造される鉄板であった。鉄製ステーブを鋳造することに代えて、銅製ステーブが発達してきた。今日においては冶金炉用の殆どのステーブクーラーは銅、銅合金、もしくはより近時においては鋼鉄、から製造される。

高炉用の銅製ステーブクーラーは例えばドイツ国特許ＤＥ２９０７５１１Ｃ２に開示されている。それは、平行溝により薄板状リブに分割された高温面（即ち炉内部を向く面）を有する板状主部を含む。好適には鳩尾型（もしくは燕尾型）の断面を有しステーブクーラーが炉壁にマウントされた時に水平に位置せしめられるのが好適であるこれらの溝及びリブの目的は、ステーブクーラーの高温面に、耐火煉瓦ライニング又は耐火ガナイト材或いは付着層が形成された突起を定着せしめることである。穿孔冷却路は、水平溝及びリブに対して垂直に裏面、即ちステーブクーラーの低温面、に近接して板状主部を介して延出する。

耐火煉瓦ライニング又は耐火ガナイト材或いは付着層が形成された突起は板状主部の高温面の前に配置される保護層を形成する。この保護層は高炉内部を支配する過酷な環境によって引き起こされる劣化からステーブクーラーを保護するのに有益である。実際のところ、板状主部が高炉の過酷な環境に曝されて保護層が腐食せしめられ、次いでステーブクーラーに損傷が生ぜしめられる。

保護層及びステーブクーラーの摩耗は、特に冶金炉の朝顔及び腹レベルにおいて、保護層又はステーブクーラーに精錬されていない物質が堆積することにより更に生ぜしめられる。

本発明の目的は、改良した冶金炉用のステーブクーラーを提供することであり、本発明に係るステーブクーラーは上述した課題を有さない。この目的は請求項１に記載されるステーブクーラーによって達成される。

本発明に係るステーブクーラーは冶金炉、特に高炉、に用いられ、冶金炉の内面を向く前面と対向する後面を有する板状主部と、該板状主部内に位置せしめられる少なくとも１つの内部冷媒通路と、を有する。本発明においては、通常は複数個である実質的に円形断面形状である少なくとも１つのシャフトが該板状主部の該前面より突出している。

一般的に、ステーブクーラーの付近に降下する装入原料は冶金炉の中心に向かう装入原料よりもはるかに冷たい、ということを留意すべきである。これはステーブクーラーの存在によって容易に説明がされうる。また一方で装入原料が“冷たい”と、ステーブクーラー上に保護層を形成する付着層が形成された突起が良好に形成しない、ということもまた留意すべきである。シャフトを伴うステーブクーラーを使用することにより、ステーブクーラー近辺の装入原料の流れは多少の乱流にせしめられる。これにより低温の物質は高温の物質と撹拌せしめられ、かくしてステーブクーラー前に高温の物質を提供することとなる。この高温の物質はステーブクーラーへ容易に貼着して付着層を形成及び維持する、換言するとステーブクーラー自身を摩耗から保護する保護層を維持する、ということを留意すべきである。

板状主部の前面のシャフトはステーブクーラーの前面を通過した装入原料の流れを乱流にせしめる。この乱流が装入原料を混合せしめると共にステーブクーラーに精錬されていない物質が堆積することを防止し、かくしてステーブクーラーの浸食を減少せしめる。それ故に、シャフトにより生じた乱流により冷却板の劣化を遅滞せしめ冷却板の寿命を延ばすことが可能となる。

“実質的な円形断面のシャフト”により、シャフトの断面は円形、卵形又は楕円形であってもよいことに留意されるべきである。断面が卵形又は楕円形の場合でもこれらは円形に近く、換言すると、最大径が最小径の１．２倍を超えることはない。

好適には、該前面は耐火材料を保持するための保持リブと保持溝を含む。かような溝及びリブは耐火材料及び板状主部の前面に接触して付着層が形成された突出部を保持する際に有用である。かような保護層は冶金炉内で支配的である研磨状態によって引き起こされる過度の摩耗から板状主部を保護する。該シャフトにより生ずる乱流に起因して、該保護層は腐食から保護される。

該板状主部は、銅、銅合金、鋼鉄、鋼鉄合金を含むグループから製造されるのが好適である。

該シャフトは該板状主部の該前面に直接マウントされていてよい。しかしながら、該板状主部には少なくとも１個の貫通孔が配設され、少なくとも１個の該貫通孔は該貫通孔を通る少なくとも１個の該シャフトを受容するように位置せしめられているのが好ましい。

該貫通孔は円筒形であってよい。しかしながら、該貫通孔は該前面方向に狭くなる円錐形であるのが好適である。

好適には、少なくとも１個の該シャフトは、該板状主部の該前面から該冶金炉の内面に突出する前方部分と、該板状主部内の少なくとも１個の該貫通孔内に位置せしめられている接続部分と、を有する。該接続部分は少なくとも１個の該貫通孔の形状と実質的に対応した形状であるのが好ましい。

少なくとも１個の該シャフトは更に、該板状主部の該後面から該冶金炉の殻へ突出する後方部分を有してもよい。

本発明の態様によると、少なくとも１個の該シャフトは更に耐摩耗材料からなるインサートを少なくとも該シャフトの長手方向部分に有し、該インサートは該冶金炉内に装入される装入原料の流れに対向する向きに位置せしめられていてもよい。

好適には、少なくとも１個の該シャフトは該インサートを受容するための切欠きを含む。かようなインサートは凹部を含んでいてよく、該凹部は装入される装入原料の流れに対向して装入原料を凹部で受容するように位置せしめられている。該凹部で受容される該装入原料が該インサートを覆うと共に保護せしめる。更に、装入されるいかなる装入原料も該インサートに直接接触するのではなく、既に蓄積された装入原料に接触する。かくして、該インサートは冶金炉内で支配的である過酷な環境から保護される。

好ましくは、少なくとも１個の該シャフトは該板状主部に除去自在に接続されており、これにより該シャフトが摩耗した際の交換が容易である。同様に、該インサートは、損傷した際に交換するため、該シャフトに除去自在に接続されている。

少なくとも１個の該シャフトは、該板状主部の少なくとも２倍の厚さ相当の長さで該板状主部から突出しているのが好適である。

本発明の態様によると、ヒートパイプが少なくとも１個の該シャフト内に配設されていてよい。かようなヒートパイプは該シャフトと該板状主部との間の熱を移動するのに使用される。

本発明は更に上述した複数個のステーブクーラーを備える冶金炉に関する。

本発明の好適実施形態について、例として添付図面を参照して説明する。
本発明に係る冷却板の概略断面図。 本発明の第１の実施形態に従った図１のシャフトの断面図。 本発明の第２の実施形態に従った図１のシャフトの断面図。 本発明の第３の実施形態に従った図１のシャフトの断面図。 本発明の第４の実施形態に従った図１のシャフトの断面図。

ステーブクーラーは、例えば高炉又はアーク炉のような、冶金炉の外殻の内壁を覆うのによく使用される。かようなステーブクーラーの目的は、（１）高炉の内部と外側炉殻との間の排熱保護板（a heat evacuating protection screen）と、（２）冶金炉内部に耐火煉瓦ライニング又は耐火ガナイト或いは付着（accretion）層が形成された突起を固定する手段と、を形成することである。

図１を参照して説明すると、ステーブクーラー１０は銅又は銅合金もしくは鋼鉄で鋳造又は鍛造された板状主部１２を有する。この板状主部１２は、高炉の内側を向いている高温面とも呼ばれる前面１４と、炉壁の内側表面を向いている低温面とも呼ばれる後面１６と、を有する。板状主部１２は通常、一対の長い第一縁及び第二縁と一対の短い上方縁及び下方縁を有する４角形の形態である。近時のステーブクーラーの殆どは幅が６００乃至１３００ｍｍ、高さが１０００乃至４２００ｍｍである。ステーブクーラーの高さ及び幅は、数ある中でも特に、冶金炉の構造条件及びそれらの製造工程による制約に適合せしめられる。板状主部１２は冶金炉の曲面に適合するように平面又は曲面であってよい。

ステーブクーラー１０は更に、板状主部１２内に配置せしめられる冷却管（図示せず）を通して一般的には水である冷媒が循環するための接続パイプ（図示せず）が後面１６に配設されている。

前面１４は溝１８によって薄板状のリブ２０に分割せしめられることに留意すべきである。通常、薄板状リブ２０を横方向に区切る溝１８は板状主部１２内に直接鋳造せしめられる。あるいは、これらの溝１８は板状主部１２の前面１４内に圧延せしめられていてもよい。ステーブクーラー１０が高炉に配設せしめられると、溝１８及び薄板状リブ２０は通常水平に位置せしめられる。溝１８及び薄板状リブ２０は耐火煉瓦ライニング又は耐火ガナイト或いは前面１４へ付着層が形成された突起、を定着せしめる定着手段を形成する。

耐火煉瓦ライニング又は耐火ガナイト材或いは付着層が形成された突起を前面１４に良好に固定することを保証する溝１８及び薄板状リブ２０の好適配置が図１に図示されている。溝１８は鳩尾型（燕尾型）即ち、溝１８の入口幅はその基部における幅よりも狭い断面を有する。従って、薄板状リブ２０は、溝１８に対して、逆鳩尾型（逆燕尾型）断面を有する。

本発明によると、ステーブクーラー１０には、板状主部１２の前面に位置せしめられ、そこから突出している実質的に円形断面であるシャフト２２が少なくとも１つ配設されている。本発明の好適実施形態においては、シャフト２２は板状主部１２内に位置せしめられる貫通孔２４に配置される。貫通孔２４は円錐形であって、前面１４に向かって狭小にせしめられている。図示されてはいないが、貫通孔は例えば円筒形のような異なった形状であってもよい。

図１においてシャフト２２は１つしか図示されていないが、ステーブクーラー１０は複数のシャフト２２に、好ましくは互い違いに、配設されていると理解されるべきである。

シャフト２２は前方部分２６と、接続部分２８と、後方部分３０と、を有する。前方部分２６は冶金炉内に到達するために板状主部１２から突出している。接続部分２８は貫通孔２４内に位置せしめられ、貫通孔２４の形状に応じた形状をしている。後方部分３０は板状主部１２の後面１６から冶金炉の殻３２へ突出している。後方部分３０は殻３２を通して延出してよく、螺子、溶接、又は任意の他の固定手段により殻３２に固定せしめられる。損傷したシャフト２２は、板状主部１２及び殻３２を通して固定手段を外すこと及びシャフト２２をひっこめることによって、新規又は修理されたシャフトに交換することができる。新規又は修理されたシャフトはかくして設置される。図１の実施形態において、固定手段は後方部分３０に接続されたエンドプレート３４によってあらわされ、エンドプレート３４は接合部３６により殻３２の外側表面に接続されている。

シャフト２２内には、ヒートパイプ３８が配置されている。かようなヒートパイプ３８はシャフト２２内にドリル加工して実質的に開いた穴の終端を塞ぐことにより得られる。ヒートパイプ３８はシャフト２２を通して延出するよう位置せしめられ、ヒートパイプ３８はシャフトの先端４０近傍領域からシャフト２２の接続部分２８内の領域まで延出する。かようなヒートパイプ３８は熱をシャフトの先端４０からステーブクーラー１０の板状主部１２に移動せしめ、かくして効果的なシャフト２２の冷却を行うことが可能となる。

シャフト２２の前方部分２６にはインサートが配設されており、係るインサートは図２乃至５により詳細に図示されている。これらの図は図１のシャフト２２におけるＡ−Ａ断面を表す。

図２に図示する第１の実施形態に従うと、シャフト２２の前方部分２６は矩形断面の切欠き４２を有する。矩形断面のインサート４４は切欠き４２内に位置せしめられている。インサート４４は冶金炉内に装入されてくる装入原料の流れに対向する換言すると、インサート４４が上を向くように位置せしめられる。インサートが摩耗又は損傷した場合にインサートを交換できるように、インサート４４は切欠き４２に除去自在に配置せしめられる。インサート４４はシャフト２２の前方部分２６の長手方向全体の長さ又はその長手方向部分を超えて延出してよい。

図３は本発明の第２の実施形態に従った切欠き４２及びインサート４４を示す。切欠き４２はシャフト２２の大断面、実質的にはシャフト全周のおよそ半分、を覆う。切欠き４２は鳩尾型部分を形成するようにせしめられる。インサート４４は切欠き４２の形状に対応するような形状にせしめられる。

図４は本発明の第３の実施形態に従った切欠き４２及びインサート４４を示す。本実施形態においては、切欠き４２はシャフト２２の全周のおよそ半分の半径に短くせしめることで形成されている。刻み目４６はインサート４４の突起４８をその中で受容すべく配設されている。

本発明の第４の実施形態が図５に図示されている。本実施形態においては、インサート４４は装入されてくる装入原料の流れに対向する凹部５０を有する。凹部５０がかかる装入原料５２をその上で受容する。インサート４４に堆積する装入原料５２がインサート４４を保護することとなる。

１０：ステーブクーラー
１２：板状主部
１４：前面
１６：後面
１８：溝
２０：薄板状リブ
２２：シャフト
２４：貫通孔
２６：前方部分
２８：接続部分
３０：後方部分
３２：殻
３４：エンドプレート
３６：接合部
３８：ヒートパイプ
４０：先端
４２：切欠き
４４：インサート
４６：刻み目
４８：突起
５０：凹部

Claims (16)

1. 冶金炉の内面を向く前面と対向する後面を有する板状主部と、該板状主部内に位置せしめられる少なくとも１つの内部冷媒通路と、を有する冶金炉、特に高炉、用のステーブクーラーであって、
   実質的に円形断面形状である少なくとも１つのシャフトが該板状主部の該前面より突出する、
   ことを特徴とするステーブクーラー。
2. 該前面は耐火材料を保持するための保持リブと保持溝を含む、請求項１に記載のステーブクーラー。
3. 該板状主部は、銅、銅合金、鋼鉄、鋼鉄合金を含むグループから製造される、請求項１又は２に記載のステーブクーラー。
4. 該板状主部は少なくとも１個の貫通孔が配設され、少なくとも１個の該貫通孔は該貫通孔を通る少なくとも１個の該シャフトを受容するように位置せしめられている、前記いずれかの請求項に記載のステーブクーラー。
5. 少なくとも１個の該貫通孔は該前面方向に狭くなる円錐形である、請求項４に記載のステーブクーラー。
6. 少なくとも１個の該シャフトは、
   該板状主部の該前面から該冶金炉の内面に突出する前方部分と、
   該板状主部内の少なくとも１個の該貫通孔内に位置せしめられている接続部分と、
   を有する、請求項４又は５に記載のステーブクーラー。
7. 該接続部分は少なくとも１個の該貫通孔の形状と実質的に対応した形状である、請求項６に記載のステーブクーラー。
8. 少なくとも１個の該シャフトは更に、
   該板状主部の該後面から該冶金炉の殻へ突出する後方部分、
   を有する、請求項６又は７に記載のステーブクーラー。
9. 少なくとも１個の該シャフトは更に耐摩耗材料からなるインサートを少なくとも該シャフトの長手方向部分に有し、該インサートは該冶金炉内に装入される装入原料の流れに対向する向きに位置せしめられる、前記いずれかの請求項に記載のステーブクーラー。
10. 少なくとも１個の該シャフトは該インサートを受容するための切欠きを含む、請求項９に記載のステーブクーラー。
11. 該インサートは凹部を含み、該凹部は装入される装入原料の流れに対向して装入原料を凹部で受容するように位置せしめられている、請求項９又は１０に記載のステーブクーラー。
12. 少なくとも１個の該シャフトは該板状主部に除去自在に接続されている、前記いずれかの請求項に記載のステーブクーラー。
13. 該インサートは該シャフトに除去自在に接続されている、請求項９乃至１２に記載のステーブクーラー。
14. 少なくとも１個の該シャフトは、該板状主部の少なくとも２倍の厚さ相当の長さで該板状主部から突出している、前記いずれかの請求項に記載のステーブクーラー。
15. ヒートパイプが少なくとも１個の該シャフト内に配設されている、前記いずれかの請求項に記載のステーブクーラー。
16. 前記いずれかの請求項に記載のステーブクーラーを複数個含む冶金炉。

Images