JP2016194131A - ステーブクーラー - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で熱変形を防止して安定した冷却機能を発揮させることのできるステーブクーラーを提供する。
【解決手段】竪型炉の炉壁内面に取付けられ、冷却水Ｗを通水する冷却パイプ２０が埋設されてなるステーブクーラー１０であって、炉内側表面に左右方向略水平に延びる横リブ３０を上下方向に間隔をあけて複数列配列するとともに、複数の横リブ３０にそれぞれ接して上下方向に延びしかも横リブ３０と同じ厚さの縦リブ４０を、炉内側表面側については横リブ３０に対して面一になるように設置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉などの竪型炉の炉壁内面に取付けられ、炉壁を冷却するのに使用されるステーブクーラーに関する。

通常、高炉の炉壁内面には、炉体鉄皮の冷却保護を目的にしてステーブクーラーが取付けられていて、炉寿命の延長化が図られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
一般的なステーブクーラー１０は、図５〜図７に示すように、上下に延びる冷却パイプ２０が複数本、例えば４本埋設されていてそれら冷却パイプ２０にそれぞれ冷却水Ｗを下方向から上方向に通水させることによって炉壁に対して冷却効果を図るものである。また、炉内側表面には、左右方向略水平に延びる複数の横リブ３０が設列され、上下の横リブ３０間の溝に耐火性物質が装入される。

特許文献１に記載の発明は、ステーブクーラーの厚みを薄くすることで重量を軽減するとともに冷却能力を向上して炉寿命を大幅に延長するようにしたものである。
また、特許文献２に記載の発明は、ステーブクーラーの炉内側表面に水平に延びる複数のリブを設け、リブとステーブクーラー本体をそれぞれ別の材質とし、リブとステーブクーラー本体の間にクッション材を介設することによって熱変形を防止するものである。
さらに、特許文献３に記載の発明は、ステーブクーラーの背面側（炉外側）の左右側縁部分を他の部分より厚くして縦長補強リブを形成することにより熱変形を防止するものである。
また、特許文献４に記載の発明は、耐火性物質の列を縦方向に複数列配列するとともに母材金属リブにより保持することで熱変形を防止するものである。

特許第４５８２８６１号公報 特許第２９３２９８５号公報 特開平９−２０９０１２号公報 特開平８−１３４５１９号公報

しかしながら、図５に示した従来例のステーブクーラー１０では、炉内の温度変化によってステーブクーラー１０の上端および下端が炉内面側に熱変形を起こし湾曲するといった問題がある。
このように、ステーブクーラー１０の全体形状が変形するとステーブクーラー１０の本体部にひび割れが生じたり、内部に埋設された冷却パイプ２０に応力がはたらいて冷却パイプ２０を破損したり、湾曲によりステーブクーラー１０背面と高炉の炉壁の間に生じた隙間に炉内の高温の気体が入り込み高炉の炉壁を加熱する恐れがあり安定した冷却機能を発揮させることができない。

また、特許文献１に記載の発明では、ステーブクーラーの厚みを薄くすることで重量を軽減するとともに冷却能力を向上させることはできるが、炉内の温度変化によってステーブクーラー１０が湾曲変形するといった問題についてはまったく意識していないので安定した状態で冷却機能を発揮させることができるものではない。
次に、特許文献２に記載の発明によれば、熱変形を防止する点についての着眼はあるものの、リブとステーブクーラー本体をそれぞれ別の材質とし、リブとステーブクーラー本体の間にクッション材を介設することが必要であるため、構造が複雑である。
また、特許文献３に記載の発明によれば、縦長補強リブを背面に配置している。だが、ステーブクーラーの背面には冷却パイプの流入口と流出口と、ステーブクーラーそのものの支持ボルト、計測端子取り付け座を配置され、ステーブクーラーと高炉の炉壁との間隔も制限されるため、縦長補強リブの形状、厚みが制限され、炉内の温度変化に適した冷却機能と曲げ剛性をともに有する縦長補強リブが設置できない。
さらに、特許文献４に記載の発明によれば、耐火性物質の列を縦方向に設けた母材金属リブの凹部に複数列配列するものであるので、耐火性物質が脱落しやすい構造であり、耐火性物質が脱落した後はステーブクーラーが炉内の温度変化による熱影響を大きく受ける。

そこで、本発明の目的とするところは、簡易な構造で熱変形を防止して安定した冷却機能を発揮させることのできるステーブクーラーを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のステーブクーラーは、竪型炉の炉壁内面に取付けられ、冷却水（Ｗ）を通水する冷却パイプ（２０）が埋設されてなるステーブクーラー（１０）であって、
炉内側表面に左右方向略水平に延びる横リブ（３０）を上下方向に間隔をあけて複数列配列するとともに、前記複数の横リブ（３０）にそれぞれ接して上下方向に延びしかも前記横リブ（３０）と同じ厚さの縦リブ（４０）を、前記炉内側表面側については横リブ（３０）に対して面一になるように設置したことを特徴とする。

また、本発明は、前記縦リブ（４０Ａ）は、略均等に左右２分割するように垂直に延びる一本の棒状体であることを特徴とする。

また、本発明は、前記縦リブ（４０Ｄ，４０Ｅ）は、左右対称でかつ中央で交差して略Ｘ字に延びる二本の棒状体あることを特徴とする。

また、本発明は、前記縦リブ（４０Ｈ，４０Ｉ）は、左右対称でかつ互いに離間する距離を、上下端部から中央にかけて徐々に大きくするようにアーチ状に延びる二本の棒状体あることを特徴とする。

また、本発明は、竪型炉の炉壁内面に取付けられ、冷却水（Ｗ）を通水する冷却パイ（２０）が埋設されてなるステーブクーラーであって、
炉内側表面に左右方向略水平に延びる横リブ（３０）を上下方向に間隔をあけて複数列配列するとともに、前記複数の横リブ（３０）にそれぞれ接して上下方向に延びる縦リブ（５０）を設置し、
前記縦リブ（５０）は、略均等に左右２分割するように垂直に延びる一本の棒状体で、前記炉内側表面から前側に向かう張出量を、上下端部から中央にかけて徐々に大きくなるようにしたものであることを特徴とする。

なお、括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に記載された対応要素または対応事項を示す。

本発明のステーブクーラーによれば、炉内側表面に左右方向略水平に延びる横リブを上下方向に複数列配列するとともに複数の横リブにそれぞれ接して上下方向に延びる縦リブを設置したので曲げに対する剛性がアップし、ステーブクーラーが熱によって湾曲変形することを防止することができる。
そして、横リブと縦リブは同じ厚さでしかもステーブクーラーの炉内側表面側については横リブに対して面一になるように縦リブを設置したので、ステーブクーラー自体の厚みが縦リブを新たに配置することで特に厚くなるものではない。よって、ステーブクーラーを薄板状のままに維持することができるので、ステーブクーラーの重量を抑えつつ安定した冷却機能を発揮させることができる。

縦リブとしては、ステーブクーラーの真ん中に設けられた垂直に延びる一本の棒状体としたり、左右対称でかつ中央で交差して略Ｘ字に延びる二本の棒状体としたり、左右対称でかつ互いに離間する距離を上下端部から中央にかけて徐々に大きくするようにアーム状に延びる二本の棒状体とすることができ、垂直に延びる一本の棒状体のものは構造が極めて簡単であり、略Ｘ字に延びる二本の棒状体のものやアーチ状に延びる二本の棒状体のものはステーブクーラーの剛性をむらなくバランスよく向上させることができる。

また本発明によれば、縦リブは、ステーブクーラーを略均等に左右２分割するように垂直に延びる一本の棒状体であるが、炉内側表面から前側に向かう張出量を、上下端部から中央にかけて徐々に大きくなるようにしたものであるので、縦リブについては部分的に横リブとは面一ではないが剛性については面一のものと比較してより向上させることができる。

なお、本発明のようにステーブクーラーの炉内側表面に横リブに加えて縦リブを配置して剛性をアップざせたものは、上述した特許文献１〜４にはまったく記載されていない。

本発明の実施形態に係るステーブクーラーを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る他のステーブクーラーを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る他のステーブクーラーを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る他のステーブクーラーを示す斜視図である。 従来例に係るステーブクーラーを示す斜視図である。 図１及び図５に示すステーブクーラーを示す背面図である。 図６に示すＡ−Ａ断面図である。

図１，図６及び図７を参照して本発明の実施形態に係るステーブクーラーについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るステーブクーラーを示す斜視図であり、その背面図及び断面図は、従来例で示したものと同様である（図６及び図７）。従来例と同一部分には同一符号を付した。

本発明の実施形態に係るステーブクーラー１０は、高炉などの竪型炉（図示しない）の炉壁内面（炉の鉄皮内側）に対して上下方向及び左右方向（周方向）に複数枚取付けられている。隣接するステーブクーラー間の隙間には耐火性物質から目地材が施されている。

ステーブクーラー１０は薄板状で、図６及び図７で示したように、上下に延びる冷却パイプ２０が左右方向に間隔をあけて複数本、ここでは４本埋設されている。それらの冷却パイプ２０にはそれぞれ冷却媒体として冷却水Ｗが下方向から上方向に通水させられていて、炉壁に対する冷却効果が図られている。冷却水Ｗはポンプ（図示しない）を介して循環させられている。

そして、ステーブクーラー１０の炉内側表面には、図１に示したように、複数（ここでは１１本）の横リブ３０と一本の縦リブ４０Ａが配置されている。
横リブ３０は、左右方向略水平に延びるとともに上下方向に一定の間隔をあけて複数列配列されたものであり、隣接する上下の横リブ３０間の溝に耐火性物質を装入する。横リブ３０のサイズ及び形状については特に限定されるわけではないが、本実施形態では、厚みについてはステーブクーラー１０自体の厚みの略１／２で、幅については最上位の横リブ３０Ａ（３０）及び最下位の横リブ３０Ｂ（３０）のものをその間の９本の横リブ３０のものより幅広にしていて、いずれも断面略矩形状にしている。１１本全ての横リブを同じ幅にすることもできる。

これに対して、縦リブ４０Ａは、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割するように垂直（上下方向）に延びる一本の棒状体で複数の横リブ３０にそれぞれ接している。すなわち、縦リブ４０Ａは左右方向略水平に延びる複数の横リブ３０を略均等に左右２分割するように、最上位の横リブ３０Ａ（３０）の中央下端から最下位の横リブ３０Ｂ（３０）の中央上端まで延びている。
また、縦リブ４０Ａの厚さについては、横リブ３０の厚さと同一に設定し、ステーブクーラー１０の炉内側表面側については横リブ３０に対して縦リブ４０Ａが面一になるように設置している。なお、縦リブ４０Ａの横幅は、最上位の横リブ３０Ａ（３０）及び最下位の横リブ３０Ｂ（３０）の幅と同等で、断面略矩形状にしている。

なお、ステーブクーラー１０の材質は銅又は鋳鉄等の金属板からなるものであり、横リブ３０及び縦リブ４０Ａについても同じ材質のものを使用してもよく、それよりも硬い材質のものを使用してもよい。

このように構成されたステーブクーラー１０によれば、ステーブクーラー１０の炉内側表面に左右方向略水平に延びる横リブ３０を上下方向に複数列配列するとともに複数の横リブ３０にそれぞれ接して上下方向に延びる縦リブ４０Ａを設置したので曲げに対する剛性が横リブ３０だけを配列したときと比較して大きく向上し、ステーブクーラー１０が熱によって湾曲変形することを簡単な構造によって防止することができる。
その上、複数の横リブ３０と縦リブ４０Ａは同じ厚さでしかもステーブクーラー１０の炉内側表面側については横リブ３０に対して面一になるように縦リブ４０Ａを設置したので、ステーブクーラー１０自体の厚みが縦リブ４０Ａを新たに配置することで特に厚くなるものではない。よって、ステーブクーラー１０を薄板状のままに維持することができるので、ステーブクーラー１０の重量を抑えつつ安定した冷却機能を発揮させることができる。

なお、本発明の実施形態では、縦リブ４０Ａについては、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割するように垂直に延びる一本の棒状体としたが、縦リブ４０は、複数の横リブ３０にそれぞれ接して上下方向に延びるとともに、横リブ３０と同じ厚さでステーブクーラー１０の炉内側表面側では横リブ３０に対して面一になるように設置されたものであれば、ステーブクーラー１０の剛性をアップさせることができるとともにステーブクーラー１０自体の厚みを薄い状態のままにすることができるので、図１に示したものに限定されるものではない。
例えば、複数の横リブ３０に接して垂直に延びる棒状体のものを二本、あるいは三本以上互いに間隔をおいて配置するようにしてもよい。なお、これらはステーブクーラー１０を略均等に左右２分割する中心軸に対して左右対称に設置されることが剛性のバランスがとれるので好ましい。

また、図２（ａ）に示したように、縦リブ４０Ｂ，４０Ｃについては、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割する中心軸に対して左右対称で、最上位の横リブ３０Ａ（３０）の端部寄りの部位下端から最下位の横リブ３０Ｂ（３０）の中央寄りの部位上端に略Ｖ字に延びる二本の棒状体とすることもできる。また、これとは逆に、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割する中心軸に対して左右対称で、最下位の横リブ３０Ｂ（３０）の端部寄りの部位上端から最上位の横リブ３０Ａ（３０）の中央寄りの部位下端に略逆Ｖ字に延びる二本の棒状体とすることもできる。

また、図２（ｂ）に示したように、縦リブ４０Ｄ，４０Ｅについては、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割する中心軸に対して左右対称で、最上位の横リブ３０Ａ（３０）の端部寄りの部位下端から中央で交差して最下位の横リブ３０Ｂ（３０）の端部寄りの部位上端に略Ｘ字に延びる二本の棒状体とすることもできる。

また、図２（ｃ）に示したように、縦リブ４０Ｆ，４０Ｇについては、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割する中心軸に対して左右対称で、最上位の横リブ３０Ａ（３０）の端部下端から最下位の横リブ３０Ｂ（３０）の端部上端に垂直に延びる二本の棒状体とすることもできる。

また、図２（ｄ）に示したように、縦リブ４０Ｈ，４０Ｉについては、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割する中心軸に対して左右対称で、互いに離間する距離を、上下端部から中央にかけて徐々に大きくするようにアーチ状に延びる二本の棒状体とすることもできる。

また、図３に示したように、縦リブ４０Ｊ，４０Ｋについては、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割する中心軸に対して左右対称で、互いに離間する距離を、上端部から中央にかけて徐々に大きくした後、徐々に小さくし、中央から下端部にかけて再度、徐々に大きくした後、徐々に小さくするように波型状に延びる二本の棒状体とすることもできる。

また、図４に示したように、複数の横リブ３０にそれぞれ接して上下方向に延びる縦リブ５０については、ステーブクーラー１０を略均等に左右２分割するように垂直に延びる一本の棒状体で、ステーブクーラー１０の炉内側表面から前側に向かう張出量を、上下端部から中央にかけて徐々に大きくなるようにすることもできる。
これによれば、縦リブ５０については部分的に横リブ３０とは面一ではないが剛性については面一のものと比較してより向上させることができる。

１０ ステーブクーラー
２０ 冷却パイプ
３０ 横リブ
３０Ａ 最上位の横リブ
３０Ｂ 最下位の横リブ
４０（４０Ａ〜４０Ｋ） 縦リブ
５０ 縦リブ
Ｗ 冷却水

Claims (5)

1. 竪型炉の炉壁内面に取付けられ、冷却水を通水する冷却パイプが埋設されてなるステーブクーラーであって、
   炉内側表面に左右方向略水平に延びる横リブを上下方向に間隔をあけて複数列配列するとともに、前記複数の横リブにそれぞれ接して上下方向に延びしかも前記横リブと同じ厚さの縦リブを、前記炉内側表面側については横リブに対して面一になるように設置したことを特徴とするステーブクーラー。
2. 前記縦リブは、略均等に左右２分割するように垂直に延びる一本の棒状体であ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。
3. 前記縦リブは、左右対称でかつ中央で交差して略Ｘ字に延びる二本の棒状体あ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。
4. 前記縦リブは、左右対称でかつ互いに離間する距離を、上下端部から中央にかけて徐々に大きくするようにアーチ状に延びる二本の棒状体あ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。
5. 竪型炉の炉壁内面に取付けられ、冷却水を通水する冷却パイプが埋設されてなるステーブクーラーであって、
   炉内側表面に左右方向略水平に延びる横リブを上下方向に間隔をあけて複数列配列するとともに、前記複数の横リブにそれぞれ接して上下方向に延びる縦リブを設置し、
   前記縦リブは、略均等に左右２分割するように垂直に延びる一本の棒状体で、前記炉内側表面から前側に向かう張出量を、上下端部から中央にかけて徐々に大きくなるようにしたものであることを特徴とするステーブクーラー。