JP2016108607A - Stave cooler, production method of stave cooler, and blast furnace comprising stave cooler - 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、ステーブクーラーの製造方法、および、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, a method for manufacturing a stave cooler, and a blast furnace equipped with a stave cooler.
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.
こうした背景から、近年では、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。 Against this background, copper-based stave coolers have been widely adopted in recent years. Copper-based stave coolers are superior to iron-based stave coolers in terms of physical properties such as thermal conductivity and ductility, so they have a uniform temperature distribution at low temperatures, can suppress generated thermal stress, and reduce deformation. Can reduce the damage taken.
銅系ステーブクーラーは、穿孔加工等によってステーブクーラー本体の内部に冷却流路が形成されている。また、従来、冷却流路に冷却媒体を供給したり、冷却流路から冷却媒体を排出したりするための流通管は、ステーブクーラー本体に設けられ、冷却流路に通じる開口部と連通するように、ステーブクーラー本体に溶接されていた。流通管をステーブクーラー本体に溶接する技術として、ステーブクーラー本体と溶接できるように流通管を銅製とし、流通管の端部を開口部に差し込んで、開口部と流通管の外周との間に形成される開先を隅肉溶接によって接合する技術が開示されている(例えば、特許文献1、2)。 In the copper-based stave cooler, a cooling channel is formed inside the stave cooler body by drilling or the like. Further, conventionally, a flow pipe for supplying a cooling medium to the cooling flow path or discharging the cooling medium from the cooling flow path is provided in the stave cooler body so as to communicate with an opening that leads to the cooling flow path. It was welded to the stave cooler body. As a technology for welding the flow pipe to the main body of the cooler, the flow pipe is made of copper so that it can be welded to the main body of the stave cooler, and the end of the flow pipe is inserted into the opening to form between the opening and the outer periphery of the flow pipe The technique which joins the groove | channel made by fillet welding is disclosed (for example, patent document 1, 2).
しかし、炉体内部における熱負荷の変動に伴って、ステーブクーラー本体に塑性ひずみが生じ、この塑性ひずみが繰り返し生じることによって、ステーブクーラー本体と流通管との溶接部に熱疲労による亀裂が発生することがある。また、溶接部には、溶接残留ひずみが生じることから、欠陥や亀裂が発生するおそれがある。したがって、溶接部は、曲げや引っ張りに対する強度が十分ではないという問題がある。 However, as the thermal load fluctuates inside the furnace body, plastic strain occurs in the main body of the cooler, and cracks due to thermal fatigue occur in the welded portion between the main body of the cooler and the flow pipe due to repeated plastic strain. Sometimes. Moreover, since a welding residual distortion arises in a welding part, there exists a possibility that a defect and a crack may generate | occur | produce. Therefore, the welded part has a problem that the strength against bending and pulling is not sufficient.
また、流通管の溶接は、ステーブクーラーの製作工場で行われることとなる。流通管を溶接すると、流通管がステーブクーラー本体から突出した状態となるため、製作工場から高炉の取付け現場まで運搬する際やハンドリングする際(例えば、横持ちや吊り上げ上架する際)に、突出した流通管に曲損が生じたり、溶接部の損傷が生じたりするおそれがある。このため、取り扱い上の多大な注意を作業員に要求しなければならないといった問題があった。 In addition, the welding of the distribution pipe is performed at the stave cooler manufacturing factory. When the distribution pipe is welded, the distribution pipe protrudes from the stave cooler body, so it protrudes when transporting from the production factory to the blast furnace installation site or when handling (for example, when holding it horizontally or lifting it). There is a possibility that the flow pipe may be bent or the welded part may be damaged. For this reason, there has been a problem that a great deal of attention in handling must be requested from the worker.
さらに、流通管が突出しているため、複数のステーブクーラーを積み重ねることができず、ステーブクーラーの運搬回数や運搬費用が多大となり、また、広い仮置きスペースを確保する必要があった。 Furthermore, since the distribution pipe protrudes, a plurality of stave coolers cannot be stacked, the number of times the stave cooler is transported and the transport cost are increased, and a large temporary storage space must be secured.
そこで、流通管の端部に全面座フランジを接合しておき、流通管と開口部とが連通するように全面座フランジをステーブクーラー本体にボルトで固定する技術が開発されている(例えば、特許文献3)。この技術では、製作工場において、流通管と、ステーブクーラー本体とを別体で製作し、これらを高炉の取付け現場まで運搬した後、全面座フランジをステーブクーラー本体にボルトで固定して、流通管をステーブクーラー本体に接合する。かかる技術により、ステーブクーラーの製造コスト、運搬回数、運搬費用を低減することが可能となる。 Therefore, a technology has been developed in which a full face flange is joined to the end of the flow pipe, and the full face flange is fixed to the stave cooler body with a bolt so that the flow pipe and the opening communicate with each other (for example, patents). Reference 3). In this technology, the production pipe is manufactured separately from the distribution pipe and the stave cooler body, transported to the installation site of the blast furnace, and then the full face flange is fixed to the stave cooler body with bolts. To the stave cooler body. With this technology, it is possible to reduce the manufacturing cost, the number of times of transportation, and the transportation cost of the stave cooler.
上記特許文献3の、ステーブクーラー本体と流通管とをフランジで接合する、所謂フランジ接合では、ステーブクーラー本体と全面座フランジとの間にシール材(パッキン、ガスケット)を挟入し、全面座フランジをボルトで締め付けることで、接合部からの冷却媒体の漏洩を防止している。 In the so-called flange joint in which the stave cooler main body and the flow pipe are joined with a flange in Patent Document 3 above, a sealing material (packing, gasket) is inserted between the stave cooler main body and the full face flange, and the full face seat flange. By tightening with a bolt, leakage of the cooling medium from the joint is prevented.
しかし、高温の炉内ガス雰囲気環境ではボルトが熱膨張によって伸張して、シール材が緩み、冷却媒体が漏洩するおそれがある。また、炉内ガスと接触することによって、シール材が劣化し、冷却媒体が漏洩するおそれもある。 However, in a high-temperature furnace gas atmosphere environment, the bolt may be expanded by thermal expansion, the sealing material may be loosened, and the cooling medium may leak. Further, contact with the gas in the furnace may cause deterioration of the sealing material and leakage of the cooling medium.
本発明の目的は、ステーブクーラーの製造コスト、運搬回数、運搬費用および仮置きスペース等を削減しつつ、冷却媒体の漏洩を防止することができるステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、ステーブクーラーを備えた高炉を提供することである。 An object of the present invention is to provide a stave cooler, a stave cooler manufacturing method, and a stave cooler capable of preventing leakage of a cooling medium while reducing the manufacturing cost of the stave cooler, the number of times of transport, the transport cost, the temporary storage space, and the like. Is to provide a blast furnace equipped with
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、冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーであって、前記本体に形成され、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部と、前記本体に固定され、前記開口部を介して前記冷却流路に連通する貫通孔と、前記貫通孔内に前記流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられた第1継手部材と、前記第1継手部材に設けられた第1螺合部と、前記流通管が挿通されるとともに前記第1螺合部に螺合する第2螺合部と、前記第2螺合部と前記第1螺合部との螺合によって、前記流通管の突き当て方向に移動する第2継手部材と、前記第1継手部材および前記第2継手部材の間に設けられ、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、前記爪部を前記流通管に食い込ませる押圧部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a stave cooler of the present invention is a stave cooler in which a flow pipe is fixed to a copper or copper alloy main body in which a cooling channel is formed, and is formed on the main body, and the cooling An opening that opens the flow path to the outside of the main body, a through hole that is fixed to the main body and communicates with the cooling flow path through the opening, and an end of the flow pipe abuts in the through hole A first joint member provided with the abutting portion, a first screwing portion provided in the first joint member, and a second screw threaded into the first screwing portion while the flow pipe is inserted therethrough. A second joint member that moves in the abutting direction of the flow pipe by screwing of the screwing part, the second screwing part, and the first screwing part, the first joint member, and the second joint A claw portion provided between the members and having a claw portion that bites into the outer peripheral surface of the flow pipe. And over Bed member, characterized in that the claw portion provided with a pressing portion to bite into the circulation pipe.
また、前記本体の前記開口部内周に設けられた被螺合部と、前記第1継手部材に設けられ、前記被螺合部に螺合する取付螺合部と、を備え、前記被螺合部と該取付螺合部との螺合によって、前記第1継手部材が前記本体に固定されるとしてもよい。 A screwed portion provided on an inner periphery of the opening of the main body; and an attachment screwed portion provided on the first joint member and screwed into the screwed portion. The first joint member may be fixed to the main body by screwing the part and the mounting screw part.
また、前記被螺合部および前記取付螺合部は、前記本体に対する前記第1継手部材の取り付け方向に向かって径が漸減するテーパ形状であるとしてもよい。 Moreover, the said to-be-threaded part and the said attachment screwing part are good also as a taper shape which a diameter reduces gradually toward the attachment direction of the said 1st joint member with respect to the said main body.
また、前記被螺合部に形成された溝と、前記取付螺合部に形成された溝との間に設けられ、該被螺合部および該取付螺合部に作用する圧力を分散させるインサートを備えるとしてもよい。 An insert that is provided between the groove formed in the screwed portion and the groove formed in the mounting screw portion, and disperses the pressure acting on the screwed portion and the mounting screw portion. May be provided.
また、前記第1継手部材には、前記取付螺合部よりも径方向外方に突出する座面が設けられ、該第1継手部材が前記本体に固定された状態で、該座面が該本体の表面に面接触するとしてもよい。 In addition, the first joint member is provided with a seating surface that projects radially outward from the mounting threaded portion, and the seating surface is in a state where the first joint member is fixed to the main body. It may be in surface contact with the surface of the main body.
また、前記貫通孔の前記冷却流路側の端部は、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状であるとしてもよい。 The end of the through hole on the cooling flow path side may have a shape in which the diameter gradually increases toward the tip.
上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーの製造方法は、冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーの製造方法であって、前記本体に形成された、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部を介して、貫通孔が該冷却流路に連通するように第1継手部材を該本体に固定し、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、前記第1継手部材に螺合する第2継手部材とを、該流通管の端部側から順に、該スリーブ部材、該第2継手部材と配されるように、該流通管に装着し、前記流通管の端部を、前記第1継手部材の前記貫通孔内に設けられた突き当て部に突き当て、前記第2継手部材を、前記第1継手部材に螺合させることにより、該第2継手部材を前記流通管の突き当て方向に移動させ、前記第2継手部材の前記突き当て方向への移動によって、前記スリーブ部材に対して該突き当て方向に圧縮荷重を作用させるとともに、該圧縮荷重の作用方向を変換して前記爪部を前記流通管に食い込ませることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the method of manufacturing a stave cooler according to the present invention is a method of manufacturing a stave cooler in which a flow pipe is fixed to a copper or copper alloy main body in which a cooling channel is formed, and the main body A first joint member is fixed to the main body so that a through-hole communicates with the cooling flow path through an opening that is formed on the cooling flow path to the outside of the main body. A sleeve member having a claw portion that bites into the surface and a second joint member screwed into the first joint member are arranged in order from the end side of the flow pipe with the sleeve member and the second joint member. As described above, the end of the flow pipe is attached to the abutting portion provided in the through hole of the first joint member, and the second joint member is attached to the first joint. By screwing the member into the member, the second joint member is protruded from the flow pipe. By moving the second joint member in the abutting direction, a compressive load is applied to the sleeve member in the abutting direction, and the acting direction of the compressive load is changed by the movement in the abutting direction. The nail portion is bitten into the flow pipe.
上記課題を解決するために、本発明の高炉は、冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーを備えた高炉であって、前記ステーブクーラーは、前記本体に形成され、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部と、前記本体に固定され、前記開口部を介して前記冷却流路に連通する貫通孔と、前記貫通孔内に前記流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられた第1継手部材と、前記第1継手部材に設けられた第1螺合部と、前記流通管が挿通されるとともに前記第1螺合部に螺合する第2螺合部と、前記第2螺合部と前記第1螺合部との螺合によって、前記流通管の突き当て方向に移動する第2継手部材と、前記第1継手部材および前記第2継手部材の間に設けられ、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、前記爪部を前記流通管に食い込ませる押圧部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the blast furnace of the present invention is a blast furnace including a stave cooler in which a flow pipe is fixed to a main body made of copper or a copper alloy in which a cooling channel is formed, and the stave cooler includes: An opening formed in the main body and opening the cooling flow path to the outside of the main body; a through hole fixed to the main body and communicating with the cooling flow path through the opening; and A first joint member provided with an abutting portion against which an end portion of the flow pipe is abutted; a first threaded portion provided in the first joint member; and the first pipe is inserted through the flow pipe. A second threaded portion that is threadedly engaged with the mating portion; a second joint member that moves in the abutting direction of the flow pipe by the threaded engagement of the second threaded portion and the first threaded portion; An outer peripheral surface of the flow pipe provided between the one joint member and the second joint member A sleeve member having a claw portion biting, characterized in that the claw portion provided with a pressing portion to bite into the circulation pipe.
本発明によれば、ステーブクーラーの製造コスト、運搬回数、運搬費用および仮置きスペース等を削減しつつ、冷却媒体の漏洩を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the leakage of a cooling medium can be prevented, reducing the manufacturing cost of a stave cooler, the frequency | count of conveyance, conveyance cost, temporary storage space, etc.
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)が炉体6に装入されることとなる。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a blast furnace 1. A blast furnace 1 shown in FIG. 1 melts iron ore, which is a metal raw material, to produce pig iron. Iron ore, a reducing agent serving as a fuel such as coke, limestone that removes impurities (hereinafter referred to as iron ore, A mixture of a reducing agent, limestone, and the like is simply referred to as “filling in the furnace”) into the
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炉内温度が最高となり、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(下降管)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(下降管)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の構成について詳述する。
Further, since the inside of the
(ステーブクーラー100)
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A−A矢示図である。図2および図3に示すように、本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。
(Stave cooler 100)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an installation state of the stave cooler 100, and FIG. 3 is an AA arrow view of FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the stave cooler 100 of the present embodiment includes 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。そして、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x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y方向)とし、高さ方向および厚さ方向と直交する方向を本体102の幅方向(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、炉壁6aの内周面には、固定ピン6bが取り付けられており、固定ピン6bが、本体102の背面102bに設けられたピン穴104に差し込まれることにより、本体102の荷重が支持されるとともに、本体102が位置決めされることとなる。本体102の背面102bには、ボルト部スペーサー106を介してボルト108が固定されており、このボルト108によってステーブクーラー100が炉壁6a内に固定して設置される。本体102の表面102aには、複数の蟻溝(凹形状の溝)が形成されており、この蟻溝に耐火材料110が装着されている。
As shown in FIG. 2, a fixing
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、ドリル等を用いた穿孔加工によって、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112が形成されている。各冷却流路112は、本体102の上面側から下面側へと本体102の高さ方向(x方向)に直線状に延在しており、各冷却流路112は、本体102の幅方向(z方向)に所定の間隔を隔てて平行に配列されている。また、各冷却流路112の上端および下端は、プラグ栓114によって封止されている。
As is clear from FIGS. 2 and 3, a plurality of (four in this embodiment) cooling
さらに、後述する連結機構150によって、各冷却流路112の下端側には給水管116(流通管)が接続され、各冷却流路112の上端側には排水管118(流通管)が接続されている。このとき、本体102と給水管116および排水管118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120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116や排水管118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114aが設けられている。また、炉壁6aの開口6cおよび、開口6cから立設したシール金物6dの内部空間には、炉内の高温ガスの侵入を防止するとともに断熱するために、ウール材等の可縮性耐火材料(不図示)が充填されている。
Furthermore, a water supply pipe 116 (flow pipe) is connected to the lower end side of each cooling
上記の構成により、給水管116から冷却流路112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(x方向)の下部側から上部側へと冷却媒体が流通し、排水管118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
上記給水管116、排水管118と本体102とを接続する連結機構150は、ボディ160(第1継手部材)と、袋ナット170(第2継手部材)と、スリーブ部材180とを含んで構成される。
The connecting
図4は、本体102に流通管を固定するための連結機構150の具体的な構成を説明するための図である。なお、図4では、流通管として排水管118を例に挙げて説明するが、給水管116についても排水管118と同様に、連結機構150によって本体102に固定されることは言うまでもない。
FIG. 4 is a diagram for explaining a specific configuration of the
図4(a)に示すように、ボディ160は、一端側から他端側に向かって貫通孔162が形成されている。貫通孔162は、一端側から他端側に向かうにしたがって径が漸減するテーパ形状のテーパ部162aと、テーパ部162aの小径側端部から他端側に延在するとともにテーパ部162aの小径と同径の延在部162bと、延在部162bから他端側に延在するとともに延在部162bより小径の小径部162cとを備えている。また、延在部162bと小径部162cとの間に突き当て部162dが形成されている。
As shown in FIG. 4A, the
ボディ160の外周面における、一端側には、ネジ部164(第1螺合部)が設けられており、他端側には、テーパネジ部166(取付螺合部)が設けられている。さらに、ボディ160の外周面であって、ネジ部164とテーパネジ部166との間には、テーパネジ部166よりも径方向外方に突出する座面168が設けられている。
On the outer peripheral surface of the
袋ナット170は、円筒部172と、円筒部172の一端側を閉塞する平面部174とで構成され、平面部174には、排水管118が挿通される挿通孔174aが形成されている。円筒部172は、内径が排水管118の外径よりも大きく形成されているため、円筒部172の内周面と排水管118の外周面との間に収容空間172aが形成されることとなる。また、円筒部172の内周面には、ネジ部176(第2螺合部)が設けられている。
The
スリーブ部材180は、排水管118が挿通される円筒形状であり、内径が排水管118の外径よりも僅かに大きい。また、スリーブ部材180の内周には、排水管118の外周面に食い込むカッティングウエッジ182(爪部)が設けられている。スリーブ部材180は、袋ナット170の収容空間172aに収容されて、袋ナット170とボディ160との間に設けられることとなる。
The
続いて、ステーブクーラー100の製造方法について図4を用いて説明する。 Then, the manufacturing method of the stave cooler 100 is demonstrated using FIG.
図4(a)に示すように、本体102には、冷却流路112を本体102外部に開口させる開口部102dが形成されており、開口部102dの内周面には、管用テーパネジ部102e(被螺合部)が形成されている。
As shown in FIG. 4A, the
本体102に排水管118を固定する場合、図4(a)に示すように、まず、ボディ160の他端側に設けられたテーパネジ部166を管用テーパネジ部102eに螺合させる。そうすると、座面168が本体102の表面に面接触することとなる(図4(b)、図4(c)参照)。
When fixing the
次に、排水管118の端部118a側から順に、スリーブ部材180、袋ナット170と配されるように、袋ナット170およびスリーブ部材180を排水管118に挿通させる。なお、スリーブ部材180は、カッティングウエッジ182が端部118a側に配されるように排水管118に挿通させる。そして、袋ナット170、スリーブ部材180を排水管118に挿通させた後、排水管118の端部118aをボディ160の突き当て部162dに突き当て、袋ナット170のネジ部176をボディ160のネジ部164に螺合させる(図4(b)、図4(c)参照)。そうすると、袋ナット170は、ネジ部164、176同士の螺合によって、排水管118の突き当て方向(すなわち、冷却流路112側、図4中、左側)に移動することとなる。
Next, the
袋ナット170の突き当て方向への移動によって、スリーブ部材180が、平面部174とテーパ部162aに挟まれ、スリーブ部材180に対して突き当て方向に圧縮荷重が作用する。また、テーパ部162aが、突き当て方向に向かって径が漸減するテーパ形状であることから、スリーブ部材180に作用した圧縮荷重が、内側(排水管118側)に変換されてカッティングウエッジ182が排水管118に食い込むこととなる(メタル接触シール)。つまり、平面部174およびテーパ部162aが、袋ナット170の突き当て方向への移動によって、スリーブ部材180に対して突き当て方向に圧縮荷重を作用させるとともに、圧縮荷重の作用方向を変換してカッティングウエッジ182を流通管に食い込ませる押圧部として機能する。
As the
一方、スリーブ部材180における一端部184は、平面部174によって、排水管118の外周に圧着されることとなり、排水管118の端部118aの継目からの冷却媒体の漏洩を抑制するとともに、連結機構150からの排水管118の離脱を防止することが可能となる。
On the other hand, one
こうして、本体102に排水管118が固定され、排水管118は、ボディ160の貫通孔162、開口部102dを介して冷却流路112に連通することとなる。
In this way, the
このように、ボディ160、袋ナット170、スリーブ部材180で構成される連結機構150を用いて、本体102と流通管(給水管116、排水管118)を固定する構成により、カッティングウエッジ182が排水管118に食い込んでメタル接触シールを形成することとなり、本体102と流通管を強固に締結接続することができる。これにより、Oリング、パッキン等のシール材を一切介在させずとも、流通管からの冷却媒体の漏洩を防止することが可能となる。
As described above, the cutting
また、本体102と流通管とを溶接する従来技術と比較して、溶接部の欠陥や亀裂の誘発原因となる溶接残留ひずみの発生がないため、曲げや引っ張りに対する強度を確保することが可能となる。また、製造コストを低減することができる。
In addition, compared to the conventional technique of welding the
さらに、本実施形態の連結機構150は、専用の治具を用いずとも、一般的に用いられているスパナ、レンチ等の工具で流通管を本体102に容易に固定することができる。したがって、本体102と、流通管(給水管116、排水管118)と、連結機構150とを別体で製作し、高炉1の取付け現場において、流通管を本体102に固定することが可能となる。したがって、製作工場から高炉1の取付け現場まで運搬する際やハンドリングする際(例えば、横持ちや吊り上げ上架する際)に、本体102同士を積み重ねることができ、運搬回数や運搬費用を削減することができるとともに、広い仮置きスペースの確保を不要とすることが可能となる。
Furthermore, the
また、連結機構150のスリーブ部材180は、内部に機械的な弾性力を有しているため、袋ナット170を強力に付勢して、振動等による袋ナット170の緩みを防ぐことができる。
Further, since the
さらに、ボディ160が座面168を備え、ボディ160が本体102に固定された際に座面168が本体102表面と面接触する構成により、本体102とボディ160とを密着接合することができ、連結機構150の付け根部の機械的強度を確保することが可能となる。
Furthermore, the
また、本実施形態では、本体102の管用テーパネジ部102eと、連結機構150のテーパネジ部166は、本体102に対するボディ160の取り付け方向に向かって径が漸減するテーパ形状である。テーパ形状であるため強く捻じ込めば隙間がなくなり流体の漏れを防ぐとともに、本体102とボディ160との緩みを抑制することができ、連結機構150の付け根部の機械的強度を確保することが可能となる。
In the present embodiment, the pipe
さらに、本実施形態のボディ160は、貫通孔162(小径部162c)の冷却流路112側の端部162eが、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状、所謂、ベルマウスの曲面形状である。これにより、端部162eを同一径の直入管とする場合と比較して、冷却媒体吸い込み時の圧力損失を、1/20以下に低減することができる。ベルマウスの曲面形状とすることによる冷却媒体の圧力損失低減効果は、排水管118において特に有効である。
Furthermore, the
また、本実施形態の連結機構150、および、流通管(給水管116、排水管118)は、オーステナイト系ステンレス鋼(例えば、SUS304等)で構成されている。オーステナイト系ステンレス鋼は、線膨張率が17.3×10−6/℃と、本体102の材質である銅の線膨張率17.1×10−6/℃に極めて近い。このため、本体102と、連結機構150および流通管との間の熱応力を低減することができる。また、連結機構150および流通管の耐食性を向上させることも可能である。
In addition, the
また、オーステナイト系ステンレス鋼は、引張強度が2.5倍以上あり機械的強度が高い。したがって、連結機構150および流通管をオーステナイト系ステンレス鋼で構成することにより、銅や銅合金で構成する場合と比較して、機械的強度を向上させることができる。
Austenitic stainless steel has a tensile strength of 2.5 times or more and high mechanical strength. Therefore, mechanical strength can be improved by comprising the
また、各種金属材料はそれぞれ固有の電位を呈しており、金属材料が湿った環境の中で腐食する場合、その大部分は電気化学的な反応によるものである。異種金属、すなわち異なった電位の金属を電解質中(水中や海水中)で組み合わせるとイオン化傾向の相違により、低電位の金属が腐食することがよく知られている。金属がイオンとなって溶解するときの電位はそれぞれの金属によって異なり、例えば、鉄鋼材料の防食電位は−0.77(V.SCE)であり、銅または銅合金は−0.35〜−0.5(V.SCE)であり、ステンレス鋼は−0.4〜−0.7(V.SCE)である。したがって、例えば、銅と鉄を組み合わせた場合、電位が卑な金属「鉄」がアノード(陽極)、貴な金属「銅」がカソード(陰極)となって電池を形成し、アノード側の金属「鉄」が腐食する。 In addition, various metal materials have their own potentials, and when the metal material corrodes in a moist environment, most of it is due to an electrochemical reaction. It is well known that when different metals, that is, metals of different potentials are combined in an electrolyte (in water or seawater), low potential metals corrode due to differences in ionization tendency. The potential when a metal is dissolved as an ion differs depending on the metal. For example, the anticorrosion potential of a steel material is −0.77 (V.SCE), and copper or a copper alloy is −0.35 to −0. .5 (V.SCE), and stainless steel is -0.4 to -0.7 (V.SCE). Therefore, for example, when copper and iron are combined, a metal having a low potential “iron” serves as an anode (anode), and a noble metal “copper” serves as a cathode (cathode) to form a battery. "Iron" corrodes.
従来、銅製の本体に対して、流通管も銅製とし、炉外側で各ステーブクーラー間を連絡する連絡管に安価な鋼管を用いていた。銅管と鋼管とを溶接できないため、流通管と連絡管との接続は、フランジ接合としていた。しかし、上述した電気化学的腐食を回避するために、銅管と鋼管のフランジ接合面のシール材には電気的絶縁可能な、例えば、ゴムパッキンを使用せざるを得なかった。さらに、フランジ接合のボルトにはプラスチックの絶縁スリーブを使用せざるを得なかった。 Conventionally, the distribution pipe is made of copper with respect to the copper main body, and an inexpensive steel pipe is used as a communication pipe for connecting between the stave coolers outside the furnace. Since the copper pipe and the steel pipe cannot be welded, the connection between the flow pipe and the connecting pipe is a flange joint. However, in order to avoid the above-described electrochemical corrosion, it has been necessary to use, for example, rubber packing that can be electrically insulated for the sealing material of the flange joint surface of the copper pipe and the steel pipe. Furthermore, plastic insulation sleeves had to be used for flange-joined bolts.
しかし、本実施形態では、連結機構150および流通管を、電位差が銅と近似しているオーステナイト系ステンレス鋼で構成しているため、銅製の本体102と組み合わせたとしても電気化学的腐食を抑制することができ、電気的絶縁を行う手間を回避することが可能となる。
However, in this embodiment, since the
また、本実施形態によれば、流通管をオーステナイト系ステンレス鋼とすることで、各ステーブクーラー100間を連絡する連絡管と流通管とを、L字管等を介して溶接することができる。このため、従来のフランジ接合が不要となり、作業員の作業効率を向上させることが可能となる。 Moreover, according to this embodiment, the connection pipe and the distribution pipe which connect between each stave cooler 100 can be welded via a L-shaped pipe etc. by using austenitic stainless steel for a distribution pipe. For this reason, the conventional flange joint becomes unnecessary and it becomes possible to improve the working efficiency of the worker.
(第1変形例)
上記実施形態では、本体102の開口部102dに管用テーパネジ部102eが形成される構成を例に挙げて説明した。しかし、ボディ160のテーパネジ部166と螺合する部位が設けられた別部材を本体102に固定してもよい。
(First modification)
In the above embodiment, the configuration in which the pipe
図5は、第1変形例にかかるステーブクーラー100の設置状態を示す概略断面図であり、図6は、第1変形例にかかる本体102と流通管(排水管118)との固定を説明するための図である。また、図6(a)は、本体102と流通管(排水管118)との固定前の状態を示し、図6(b)は、固定後の状態を示す。これらの図に示すように、第1変形例では、本体102の開口部102dにフランジ部を有するネジスリーブ200が挿入された後、ネジスリーブ200が本体102に溶接される。これにより、ネジスリーブ200は、開口部102dから外部への冷却媒体の漏洩がないように、隅肉溶接部202によって本体102に固定されることとなる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an installation state of the stave cooler 100 according to the first modification, and FIG. 6 illustrates fixing of the
また、ネジスリーブ200には、一端側から他端側に向かうにしたがって径が漸減するテーパ形状のテーパネジ孔204(被螺合部)が設けられている。テーパネジ孔204は、ボディ160のテーパネジ部166と螺合する寸法関係を有している。
Further, the
このように、ネジスリーブ200を開口部102dに挿入して本体102と溶接するだけといった、簡単な作業でボディ160のテーパネジ部166と螺合する部位を本体102に設けることができる。これにより、本体102自体にネジ加工をする手間を省くことができ、製作コストを大幅に低減することが可能となる。
As described above, the
なお、ネジスリーブ200は、本体102と実質的に同一の材質(銅、または、銅合金)で構成されるとよい。
The
また、ネジスリーブ200の開口部102dへの挿入は、本体102の開口部102d周辺を加熱して孔径を拡張させ、ネジスリーブ200を焼き嵌めすることで為されるとよい。ネジスリーブ200を焼き嵌めすることにより、本体102の開口部102dと、ネジスリーブ200とを密着接合することができ、これらの境界部における熱伝導上の低下を回避することが可能となる。
The
(第2変形例)
図7は、第2変形例にかかる本体102と流通管(排水管118)との固定を説明するための図である。また、図7(a)は、本体102と流通管(排水管118)との固定前の状態を示し、図7(b)は、固定後の状態を示す。
(Second modification)
FIG. 7 is a view for explaining fixation between the
図7に示すように、第2変形例では、本体102には、テーパネジ孔204に代えて、螺合方向に亘って同径の同径ネジ孔264(被螺合部)が設けられている。また、ボディ160のテーパネジ部166に代えて、同径ネジ孔264と螺合する同径ネジ部266(取付螺合部)が設けられている。そして、ボディ160の同径ネジ部266にインサート270を装着した状態で、ボディ160を同径ネジ孔264に螺合させる。そうすると、本体102に設けられた同径ネジ孔264(取付螺合部)に形成された溝と、ボディ160の同径ネジ部266(被螺合部)に形成された溝との間に、インサート270が装着されて、同径ネジ孔264と同径ネジ部266とが螺合されることとなる。
As shown in FIG. 7, in the second modification, the
インサート270は、オーステナイト系ステンレス鋼で構成され、スプリング状のコイルである。また、インサート270は、コイルの一断面が、矩形形状(菱形形状)となっている。インサート270は、雄ネジと雌ネジのリード誤差や、角度誤差を吸収し、同径ネジ孔264と同径ネジ部266とに作用する圧力を分散させることができる。これにより、ボディ160(同径ネジ部266)の強度を向上させることができ、ボディ160と本体102(ネジスリーブ200)との結合の耐久性を向上させることが可能となる。
The
また、同径ネジ孔264および同径ネジ部266の摩耗、腐食、振動等によるネジ山の破損を防止することができる。したがって、組み立てや分解を頻繁に行ったとしても破損を回避することが可能となる。
Further, it is possible to prevent the thread from being damaged due to wear, corrosion, vibration or the like of the same
また、同径ネジ孔264および同径ネジ部266の疲れ限度を増加させることができ、ネジの噛み合いの接触率を向上させて、応力分散を理想的な状態とすることが可能となる。これにより、繰り返し加重に耐えることができ、ネジ山が負担する負荷量を低減することが可能となる。
Further, the fatigue limit of the same-
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.
例えば、上記実施形態では、本体102と、ボディ160(第1継手部材)とが螺合されることで固定される構成を例に挙げて説明した。しかし、本体102とボディ160との固定手段は、螺合に限らず、他の固定手段、例えば、溶接等を用いてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the
また、上記実施形態において、管用テーパネジ部102e(被螺合部)、テーパネジ部166(取付螺合部)、テーパネジ孔204(被螺合部)をテーパ形状としたが、同径形状であってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記第2変形例において、同径ネジ孔264と同径ネジ部266との間にインサート270を装着する構成を例に挙げて説明した。しかし、テーパ形状である、テーパネジ孔204とテーパネジ部166との間にインサート270を装着するとしてもよい。
In the second modified example, the configuration in which the
また、上記実施形態では、ボディ160に座面168を設ける構成を例に挙げて説明した。しかし、座面168は必須の構成ではない。
Moreover, in the said embodiment, the structure which provides the
また、上記実施形態では、ボディ160の貫通孔162の冷却流路側の端部が、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状である構成を例に挙げて説明した。しかし、ボディ160の貫通孔162は、同径形状であってもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the end of the through
また、上記実施形態において、連結機構150、および、流通管をオーステナイト系ステンレス鋼で構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、少なくとも、本体102と接触する部材(例えば、ボディ160や、ネジスリーブ200、インサート270)をオーステナイト系ステンレス鋼で構成すればよい。
Moreover, in the said embodiment, the case where the
本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、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, a stave cooler manufacturing method, and a blast furnace equipped with a stave cooler.
1 高炉
100 ステーブクーラー
102 本体
102d 開口部
102e 管用テーパネジ部(被螺合部)
112 冷却流路
116 給水管(流通管)
118 排水管(流通管)
118a 端部
160 ボディ(第1継手部材)
162 貫通孔
162a テーパ部(押圧部)
162d 突き当て部
164 ネジ部(第1螺合部)
166 テーパネジ部(取付螺合部)
168 座面
170 袋ナット(第2継手部材)
174 平面部(押圧部)
176 ネジ部(第2螺合部)
180 スリーブ部材
182 カッティングウエッジ(爪部)
204 テーパネジ孔(被螺合部)
264 同径ネジ孔(被螺合部)
266 同径ネジ部(取付螺合部)
270 インサート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
112
118 Drain pipe (distribution pipe)
118a
162 Through-hole 162a Tapered part (pressing part)
166 Tapered screw part (mounting screw part)
168
174 Plane part (pressing part)
176 Screw part (second screwing part)
180
204 Tapered screw hole (threaded part)
H.264 Same diameter screw hole (threaded part)
266 Same diameter screw part (Mounting screw part)
270 insert
Claims (8)
前記本体に形成され、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部と、
前記本体に固定され、前記開口部を介して前記冷却流路に連通する貫通孔と、
前記貫通孔内に前記流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられた第1継手部材と、
前記第1継手部材に設けられた第1螺合部と、
前記流通管が挿通されるとともに前記第1螺合部に螺合する第2螺合部と、
前記第2螺合部と前記第1螺合部との螺合によって、前記流通管の突き当て方向に移動する第2継手部材と、
前記第1継手部材および前記第2継手部材の間に設けられ、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、
前記爪部を前記流通管に食い込ませる押圧部と、
を備えたことを特徴とするステーブクーラー。 A stave cooler in which a flow pipe is fixed to a copper or copper alloy body in which a cooling channel is formed,
An opening formed in the main body and opening the cooling channel to the outside of the main body;
A through hole fixed to the main body and communicating with the cooling flow path through the opening;
A first joint member provided with an abutting portion against which an end of the flow pipe is abutted in the through hole;
A first threaded portion provided on the first joint member;
A second screwing portion through which the flow pipe is inserted and screwed into the first screwing portion;
A second joint member that moves in the abutting direction of the flow pipe by screwing the second screwing portion and the first screwing portion;
A sleeve member provided between the first joint member and the second joint member, and having a claw portion that bites into an outer peripheral surface of the flow pipe;
A pressing part for causing the claw part to bite into the flow pipe, and
Stave cooler characterized by having.
前記第1継手部材に設けられ、前記被螺合部に螺合する取付螺合部と、
を備え、
前記被螺合部と該取付螺合部との螺合によって、前記第1継手部材が前記本体に固定され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。 A threaded portion provided on the inner periphery of the opening of the main body;
An attachment screwing portion provided on the first joint member and screwed into the screwed portion;
With
2. The stave cooler according to claim 1, wherein the first joint member is fixed to the main body by screwing between the screwed portion and the mounting screwed portion.
前記本体に形成された、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部を介して、貫通孔が該冷却流路に連通するように第1継手部材を該本体に固定し、
前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、前記第1継手部材に螺合する第2継手部材とを、該流通管の端部側から順に、該スリーブ部材、該第2継手部材と配されるように、該流通管に装着し、
前記流通管の端部を、前記第1継手部材の前記貫通孔内に設けられた突き当て部に突き当て、
前記第2継手部材を、前記第1継手部材に螺合させることにより、該第2継手部材を前記流通管の突き当て方向に移動させ、
前記第2継手部材の前記突き当て方向への移動によって、前記スリーブ部材に対して該突き当て方向に圧縮荷重を作用させるとともに、該圧縮荷重の作用方向を変換して前記爪部を前記流通管に食い込ませることを特徴とするステーブクーラーの製造方法。 A manufacturing method of a stave cooler in which a flow pipe is fixed to a copper or copper alloy body in which a cooling channel is formed,
The first joint member is fixed to the main body so that a through hole communicates with the cooling flow path through an opening formed in the main body and opening the cooling flow path to the outside of the main body.
A sleeve member having a claw portion that bites into the outer peripheral surface of the flow pipe, and a second joint member screwed into the first joint member, in order from the end side of the flow pipe, the sleeve member and the second joint Attach to the flow pipe so that it is arranged with the member,
The end of the flow pipe is abutted against the abutting portion provided in the through hole of the first joint member,
By screwing the second joint member into the first joint member, the second joint member is moved in the abutting direction of the flow pipe,
By moving the second joint member in the abutting direction, a compressive load is applied to the sleeve member in the abutting direction, and the acting direction of the compressive load is changed so that the claw portion is connected to the flow pipe. A method of manufacturing a stave cooler, characterized in that the stave cooler is bitten into the wall.
前記ステーブクーラーは、
前記本体に形成され、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部と、
前記本体に固定され、前記開口部を介して前記冷却流路に連通する貫通孔と、
前記貫通孔内に前記流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられた第1継手部材と、
前記第1継手部材に設けられた第1螺合部と、
前記流通管が挿通されるとともに前記第1螺合部に螺合する第2螺合部と、
前記第2螺合部と前記第1螺合部との螺合によって、前記流通管の突き当て方向に移動する第2継手部材と、
前記第1継手部材および前記第2継手部材の間に設けられ、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、
前記爪部を前記流通管に食い込ませる押圧部と、
を備えたことを特徴とするステーブクーラーを備えた高炉。 A blast furnace equipped with a stave cooler in which a flow pipe is fixed to a copper or copper alloy body in which a cooling channel is formed,
The stave cooler
An opening formed in the main body and opening the cooling channel to the outside of the main body;
A through hole fixed to the main body and communicating with the cooling flow path through the opening;
A first joint member provided with an abutting portion against which an end of the flow pipe is abutted in the through hole;
A first threaded portion provided on the first joint member;
A second screwing portion through which the flow pipe is inserted and screwed into the first screwing portion;
A second joint member that moves in the abutting direction of the flow pipe by screwing the second screwing portion and the first screwing portion;
A sleeve member provided between the first joint member and the second joint member, and having a claw portion that bites into an outer peripheral surface of the flow pipe;
A pressing part for causing the claw part to bite into the flow pipe, and
A blast furnace equipped with a stave cooler characterized by comprising
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