JP2021162190A - 排水樋カバー - Google Patents

Abstract

【課題】熱負荷の掛かる金属製錬炉の外壁に冷却水を散布して冷却するにあたり、外壁から流れ落ちる冷却水を排水する排水樋からの予期せぬ流出を防ぎ、より安全性を高めた操業を可能にする技術を提供する。【解決手段】本発明は、金属製錬炉５の外壁５ｗに設けられる冷却水の排水樋５１に取り付けられる排水樋カバーである。上面１１ａと下面１１ｂとを有する四角形の板状体からなる本体部１１と、本体部１１の１つの辺が所定角度で上面１１ａ側に折り返されてなる折曲辺部１２と、下面１１ｂに対して略垂直な方向に凸状の係止部１４と、を備える。排水樋５１には、金属製錬炉５の外壁５ｗから斜め下方向に傾斜して排水樋５１の受け端部５１ｒに接続されてなる補強リブ５２が所定間隔で複数設けられ、当該排水樋カバー１は、２本以上の補強リブ５２の上に載置され、係止部１４を補強リブ５２に設けられた溝部５２ｇに係止させることにより取り付けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、金属製錬炉の外壁に流す冷却水を排水するための排水樋に取り付けられる排水樋カバーに関する。

例えば銅製錬プラントにおいては、銅製錬炉を用いた乾式製錬により硫化精鉱を精製粗銅アノードとし、得られた精製粗銅アノードから電解精錬により電気銅を生産している。より具体的に、銅製錬炉を用いた乾式製錬においては、原料の硫化精鉱が酸化熔錬され、銅分が濃縮された熔融マットと銅分が少ない熔融スラグとに分離される。

このような製錬操業において、銅製錬炉等の金属製錬炉では、製錬原料に対して高温熱風等を吹き込んで瞬間的に化学反応を起こさせるといった処理や、製錬原料の酸化反応熱だけでは熱量が不足することもあるため、バーナから重油等で助燃することもある。このように、金属製錬炉においては、非常の高い温度条件下で処理が行われるため、その結果として、金属製錬炉の炉壁には大きな熱負荷が掛かる。

金属製錬炉の炉壁に掛かる熱負荷は、その炉の寿命に大きな影響を及ぼす。このことから、耐久性を高めて寿命を延ばすために、金属製錬炉の外壁に水冷ジャケット等を配置して炉壁を構成する耐火物を冷却することによって熱負荷の抑制を図る方法が提案されている（特許文献１、２）。

また、金属製錬炉の外壁に冷却水を散布してその冷却水により外壁（炉壁）を冷却する方法がある。このような方法によれば、冷却水を散布するという簡易な方法で、効果的に熱負荷を低減させることができ、炉の耐久性を向上させ寿命を延ばすことができる。

さて、金属製錬炉の外壁に冷却水を散布して冷却する方法において、その冷却効果を高めるためには、冷却水量を多くする必要がある。ここで一般的に、外壁に散布された冷却水は、金属製錬炉の下部に設置された排水樋に流入されて、所定の場所に排水される。ところが、冷却効果を高めるために冷却水量を多くした場合、排水樋に流入して排水される水量も多くなるため、排水樋に収容可能な水量をオーバーし、排水樋から流出してしまう可能性がある。排水樋から冷却水が流出する場所が、冷却水を排水可能な場所であれば問題は生じないものの、金属製錬炉が高所に存在する場合や、水の接触を避けるべき場所に流出する可能性がある場合等では、冷却水の流出を回避してより安全性を高めた操業を行うための手段を講じることが必要となる。

特開２０１１−７５１８３号公報 特開２０１２−５７９０５号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、熱負荷の掛かる金属製錬炉の外壁に冷却水を散布して冷却するにあたり、外壁から流れ落ちる冷却水を排水する排水樋からの予期せぬ冷却水の流出を防ぎ、より安全性を高めた操業を可能にする技術を提供することを目的とする。

本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、冷却水を排水する排水樋への過剰な冷却水の流入を妨げるためのカバー（排水樋カバー）について検討し、特定の構成要素を備える排水樋カバーであることにより、排水樋に安定的に取り付けることができ、排水樋への過剰な冷却水の流入を効果的に妨げることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１）本発明の第１の発明は、金属製錬炉の外壁の略全周囲に設けられて該外壁を冷却する冷却水を排水するための排水樋に取り付けられる排水樋カバーであって、上面と下面とを有する四角形の板状体により構成される本体部と、前記本体部の１つの辺が所定の角度で上面側に折り返されてなる折曲辺部と、前記本体部の下面に対して略垂直な方向に凸状の係止部と、を備え、前記排水樋には、前記金属製錬炉の外壁から斜め下方向に傾斜して該排水樋の受け端部に接続されてなる補強リブが所定の間隔で複数設けられており、当該排水樋カバーは、２本以上の前記補強リブの上に載置され、前記係止部を該補強リブに設けられた溝部に係止させることにより取り付けられる、排水樋カバーである。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、当該排水樋カバーにおける前記本体部の下面には、当該排水樋カバーを前記補強リブの上に載置させたときに該補強リブを挟んで対となるそれぞれの位置に突起部を備える、排水樋カバーである。

（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記本体部の上面において取っ手部を有しており、当該排水樋カバーの着脱作業に際して、前記取っ手部が把持される、排水樋カバーである。

（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記金属製錬炉は、円筒形状の炉であり、前記補強リブは、前記外壁から所定の間隔で放射状に複数設けられている、排水樋カバーである。

（５）本発明の第５の発明は、第４の発明において、前記本体部は、台形状の板状体により構成される、排水樋カバーである。

本発明によれば、熱負荷の掛かる金属製錬炉の外壁に冷却水を散布して冷却するにあたり、外壁から流れ落ちる冷却水を排水する排水樋からの予期せぬ冷却水の流出を防ぎ、より安全性を高めた操業を可能にする技術を提供することができる。

金属製錬炉の外観の一部拡大図であり、その金属製錬炉の外壁の略全周囲に設けられる排水樋を簡易的に示した図である。 金属製錬炉における補強リブが設置されている箇所の拡大図であ。 排水樋カバーの構成の一例を示した斜視図である。 排水樋カバーの上面図である。 排水樋カバーの側面図である。 排水樋カバーにおける係止部の構成の一例を示した図である。 排水樋に排水樋カバーを取り付けたときの様子を示した図である。 排水樋に排水樋カバーを取り付けたときの様子を示した図である。 排水樋に排水樋カバーを取り付けたときの様子を示した図である。

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」ともいう）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。

≪１．金属製錬炉の排水樋について≫
本実施の形態に係る排水樋カバーは、金属製錬炉の外壁を冷却する冷却水を排水するための排水樋に取り付けられるカバーである。金属製錬炉は、例えば円筒形状の形状を有する炉であり、その外壁の略全周囲に排水樋が設けられている。

本実施の形態に係る排水樋カバーの詳細な説明に先立ち、その排水樋カバーを取り付ける金属製錬炉の排水樋について説明する。

図１は、金属製錬炉の外観の一部拡大図であり、その金属製錬炉の外壁の略全周囲に設けられる排水樋を簡易的に示した図である。金属製錬炉５は、例えば銅製錬等の金属製錬の処理に用いられる炉であり、自熔炉、熔錬炉、錬かん炉、反射炉、転炉、電気炉等が挙げられる。

図１に示すように、金属製錬炉５は、上述のように例えば円筒形状の形状を有する炉であり、全周囲に亘って設けられる外壁（炉壁）５ｗは耐火物や熱伝導率の高い材質からなる部材より構成されている。金属製錬炉５の内部では、メタルと不純物成分とからなる粗メタルに対する熔融処理が例えば５００℃〜１６００℃程度の高温条件下で行われる。

金属製錬炉５では、上述したような高温条件下での処理によっても熱負荷が掛かる外壁５ｗの耐久性を向上させ、炉の寿命を延ばすために、操業に際して外壁５ｗに冷却水を散布して冷却している。冷却水は、外壁５ｗの数カ所の位置から散布され、上部から下部へとその外壁５ｗから流れ落ちていく。外壁５ｗから流れ落ちた冷却水は、金属製錬炉５の外壁５ｗの下方の位置に設けられる排水樋５１に受けとめられて、その排水樋５１を通って所定の方向へと排水される。

排水樋５１は、金属製錬炉５の外壁５ｗの下方の位置に設けられた冷却水を排水するための樋であり、その外壁５ｗの略全周囲に亘って設けられている。

ここで、図１に示すように、金属製錬炉５では、高温条件での処理が行われ、また操業振動を生じさせることから、外壁５ｗに設けられた排水樋５１の強固に固定保持するために、補強リブ５２が設けられている。

図２は、金属製錬炉５における補強リブ５２が設置されている箇所の拡大図であり、側面から視たときの図である。補強リブ５２は、所定の厚みを有する板状部材であり、一端を外壁５ｗに接続させ、他端を排水樋５１の受け端部５１ｒに接続させて、それらを連結することによって外壁５ｗに対する排水樋５１の設置を補強している。また、補強リブ５２は、外壁５ｗから排水樋５１の受け端部５１ｒに向かって斜め下方向に傾斜して接続されている。

なお、補強リブ５２は、図１に示すように、金属製錬炉５の外壁５ｗから所定の間隔で放射状に複数設けられ、排水樋５１の設置を補強している。また。補強リブ５２においては、詳しくは後述するが、溝部５２ｇが形成されており、排水樋カバー１を係止させて取り付け可能となっている。

さて、上述したように、金属製錬炉５では、外壁５ｗの耐久性を高めるために、その外壁５ｗには冷却水が散布されて外部から冷却するようにしている。金属製錬炉５のサイズは、製錬操業の種類や処理量に応じて様々であるが、高温の熱が生じる外壁５ｗを冷却するためには、多量の冷却水を散布する必要があり、多量の冷却水が外壁５ｗを流れ落ちて排水樋５１へと流入していく。そのため、その排水樋５１では、冷却水がオーバーフローして、金属製錬炉５の外部の予期せぬ場所に流出してしまうことがある。

≪２．排水樋カバーについて≫
本実施の形態に係る排水樋カバーは、このような金属製錬炉５の外壁５ｗに設けられる排水樋５１に取り付けるためのカバーである。具体的には、外壁５ｗの略全周囲に設けられる排水樋５１の少なくとも一部の箇所に当該排水樋カバーを取り付け、その箇所において冷却水が排水樋５１に流入することを妨げるようにするためのカバーである。

＜２−１．排水樋カバーの構成＞
図３は、本実施の形態に係る排水樋カバーの構成の一例を示す斜視図である。また、図４Ａは、排水樋カバーの上面図であり、図４Ｂは、排水樋カバーの側面図である。

図３及び図４Ａ，Ｂに示すように、排水樋カバー１は、上面１１ａと下面１１ｂとを有する四角形の板状体により構成される本体部１１と、本体部１１の１つの辺が所定の角度で上面１１ａの側に折り返されてなる折曲辺部１２と、上面１１ａに有する取っ手部１３と、下面１１ｂに対して略垂直な方向に凸状の係止部１４と、を備える。また、排水樋カバー１においては、本体部１１の下面１１ｂにおいて当該排水樋カバー１を補強リブ５２の上に載置させたときにその補強リブ５２を挟んで対となるそれぞれ位置に突起部１５をさらに備えることが好ましい。

このような排水樋カバー１においては、金属製錬炉５の排水樋５１に接続されている２本以上の補強リブ５２の上に載置され、係止部１４をその補強リブ５２に形成された溝部５２ｇに係止させることにより取り付けられる。

［本体部］
本体部１１は、当該排水樋カバー１の本体を構成するものであり、上面１１ａと下面１１ｂとを有する四角形の板状体により構成されている。

本体部１１の板状体形状としては、平面視で四角形であれば特に限定されず、正方形状、長方形状、台形状等、いずれの形状であってもよい。その中でも、台形状であることにより、例えば金属製錬炉が円筒形状である場合において、板状体からなる当該排水樋カバー１を複数、精緻に並べることが可能となり、排水樋に取り付けるカバーとしてより効果的に作用させることができる。

本体部１１を構成する板状体の材質としては、特に限定されないが、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１７，ＳＵＳ４３０等の耐熱性、耐食性を有するステンレス鋼からなるものであることが好ましい。

また、本体部１１を構成する板状体の大きさは、当該排水樋カバー１を取り付ける金属製錬炉の大きさや、その金属製錬炉に設置されている排水樋の大きさいに基づいて適宜設定することができ、特に限定されない。大きさの範囲の一例をあげると、後述する折曲辺部１２を有する辺の長さとして６０ｃｍ〜１００ｃｍ程度、その辺と略垂直な辺の長さとして４０ｃｍ〜８０ｃｍ程度とすることができる。また、板状体の厚さについても、特に限定されず、例えば０．５ｃｍ〜３ｃｍ程度とすることができる。

［折曲辺部］
折曲辺部１２は、四角形の板状体からなる本体部１１の１つの辺において、その辺を構成する一方の端部から他方の端部に亘って、所定の角度で本体部１１の上面１１ａの側に折り返されてなる構成部分である。詳しくは後述するが（図６〜８も参照）、折曲辺部１２は、当該排水樋カバー１を金属製錬炉５の排水樋５１に取り付けたとき、金属製錬炉５の外壁５ｗに最も近接する位置に配置される部分となる。

折曲辺部１２は、上述のように、本体部１１の上面１１ａの側に折り返されて構成されている。そのため、本体部１１の上面１１ａ上に落下した冷却水が、折曲辺部１２の側に流れた場合でも、その折曲辺部１２によって金属製錬炉５へと冷却水が落下することを抑制でき、排水樋５１に過剰な冷却水が溜まってしまうことを効果的に防ぐことができる。

折曲辺部１２における折り曲げ角度は、特に限定されないが、図４Ｂに示すように、本体部１１の上面１１ａの側に折り曲げたときに、折曲辺部１２とその上面１１ａとのなす角（図４Ｂ中「Ｆ」の角度）が鋭角となるような角度が好ましい。このように鋭角となる角度で折曲辺部１２を構成することで、冷却水の排水樋５１への落下をより効果的に防ぐことができる。

なお、折曲辺部１２において、上面１１ａ側に折り曲げることで立ち上がった、折曲辺部１２を構成する辺を符号「１２ｓ」として示す。

［取っ手部］
取っ手部１３は、本体部１１の上面１１ａに設けられる例えばＵ字状の部材であり、当該排水樋カバー１を排水樋５１に着脱する際に作業者によって把持される部材である。

取っ手部１３の設置数は、特に限定されず、当該排水樋カバー１の大きさに応じて適宜設定すればよいが、図１等に示すように、四角形の板状体からなる本体部１１の上面１１ａの略中央部を挟んだ対となる均等な位置に合計２つ設けることが好ましい。これにより、作業者が両手で取っ手部１３を１つずつ把持して着脱作業を行うことができ、作業の安定性を高めることができる。

［係止部］
係止部１４は、本体部１１の下面１１ｂに対して略垂直な方向に凸状に形成される構成部材である。当該排水樋カバー１においては、金属製錬炉５の排水樋５１に接続されている２本以上の補強リブ５２の上に載置され、係止部１４をその補強リブ５２に設けられた溝部５２ｇに係止させることにより取り付けられる。

図５は、排水樋カバー１における係止部１４の構成の一例を示す図である。なお、図５では、排水樋カバー１（本体部１１）の記載を省略し、本体部１１の下面１１ｂに取り付けて構成される係止部１４のみを示している。また、図４Ｂは、図５に示す構成例の係止部１４を側面視したとき図である。

例えば、係止部１４としては、図５及び図４Ｂに示すようなＬ字板により構成することができる。すなわち、Ｌ字板の所定の一の板面１４ｍと本体部１１の下面１１ｂとを面接触させ、Ｌ字板の側からボルト１５を螺合させて接合させる。これにより、Ｌ字板の他の面１４ｎが、本体部１１の下面１１ｂに対して略垂直な方向に凸状に形成される部分（係止部１４）となる。そして、上述したように係止部１４は、当該排水樋カバー１の排水樋５１への取り付けに際して、補強リブ５２における溝部５２ｇと係止される部分（係止端部）となる。

［突起部］
また、排水樋カバー１では、本体部１１の下面１１ｂにおいて、当該排水樋カバー１を補強リブ５２の上に載置させたときにその補強リブ５２を挟んで対となるそれぞれの位置に突起部１５を備えることが好ましい。

再び図５を用いて突起部１５の一例について説明する。図５に示したように、本体部１１の下面１１ｂにＬ字板を接合させるに際しては、例えば、Ｌ字板の側から所定に２箇所の位置においてボルト（突起部１５。以下、「ボルト１５」とも表記する）を螺合させることで、安定的に接合させることができる。このとき、Ｌ字板の裏面（排水樋５１の方向に向く面）は、ボルト１５の先端にある頭部１５ｈが突起した状態となり（図４Ｂも参照）、すなわち、Ｌ字板の裏面から２つの突起部（ボルト頭部１５ｈ）が形成された状態となる。

上述したように、排水樋カバー１は、補強リブ５２の上に載置され、補強リブ５２に形成されている溝部５２ｇに係止部１４を係止させることによって取り付けられる。したがって、例えば図５に示したようにＬ字板の裏面から２つのボルト１５を螺合させると、補強リブ５２を挟んで対となるそれぞれの位置にボルト１５の頭部１５ｈからなる突起部が形成されることとなる。

このように、本体部１１の下面１１ｂにおいて補強リブ５２を挟んで対となるそれぞれの位置に突起部１５（１５ｈ）を備える構成であると、排水樋カバー１を補強リブ５２の上に載置させて取り付けたとき、排水樋カバー１に横ズレが生じた場合でも、対の状態で形成されている突起部１５間の間隔（図５中「Ｚ」で示す間隔）の範囲でのズレに抑えることができ、横ズレによる排水樋カバー１の落下や、所望とする位置からのズレ（位置ズレ）を防ぐことができ、安定的に取り付けることができる。

＜２−２．排水樋カバーの取り付け＞
上述したように、排水樋カバー１は、排水樋５１に接続されている２本以上の補強リブ５２の上に載置されて、係止部１４をその補強リブ５２に設けられた溝部５２ｇに係止させることによって取り付けられる。図６は、金属製錬炉５の排水樋５１に排水樋カバー１を取り付けたときの様子を側面から視たときの図であり、また図７は、排水樋カバー１を取り付けたときの様子の斜視図である。なお、図６及び図７では、排水樋カバー１を２本の補強リブ５２の上に載置させて取り付けた例を示している。

具体的に説明すると、排水樋カバー１は、折曲辺部１２が金属製錬炉５の外壁５ｗに近接するような位置関係で、２本の補強リブ５２の上に本体部１１の下面１１ｂが接するように載置される。補強リブ５２は、金属製錬炉５の外壁５ｗから斜め下方向に傾斜して排水樋５１の受け端部５１ｒに接続されていることから、図６の側面図に示すように、補強リブ５２上に載置される排水樋カバー１は、本体部１１の面が補強リブ５２に沿って傾斜するように取り付けられる。このように、排水樋カバー１は、排水樋５１に対して傾斜するようになるため、外壁５ｗから流れ落ちた冷却水が排水樋カバー１の上面１１ａで受け止められると、その傾斜に沿って上面１１ａ上を流れ、排水樋５１の外へと排水されることになる。

なお、図６に示すように、排水樋カバー１の端部（折曲辺部１２とは対向する位置にある辺の端部）は、排水樋５１の受け端部５１ｒよりも外側に突出するように取り付けられる。これにより、排水樋カバー１の上面１１ａを流れた冷却水が、排水樋５１内に流入してしないようにしている。

補強リブ５２上に排水樋カバー１を取り付けるに際しては、本体部１１の下面１１ｂに例えばＬ字板を接合させることで形成される係止部１４を、補強リブ５２に形成されている溝部５２ｇに係止させる。これにより、傾斜した構造の補強リブ５２に取り付けられる排水樋カバー１が、その傾斜に沿って滑り落ちることなく、安定的に保持される。

また、好ましい態様として、本体部１１の下面１１ｂにおいて突起部１５を備えるようにした場合、その突起部１５（１５ｈ）が補強リブ５２を挟んで対となるそれぞれの位置に存在するように取り付ける。これにより、排水樋カバー１に横ズレが生じても、対となった突起部１５間のズレの範囲（図５中「Ｚ」で示す範囲）で抑えることができ、排水樋カバー１をより安定的に保持することができる。

また、排水樋カバー１は、例えば、金属製錬炉５の外壁５ｗの略全周囲に設けられる排水樋５１のうち、所定の長さ区間における排水樋５１に対して取り付けるようにすることができる。このとき、排水樋カバー１を所定の長さ区間において連続的に並べて取り付けるような場合には、図８（特に図中「Ｘ」）に示すように、隣り合う排水樋カバー１同士がその一部（側辺部）で重なり合うようにすることが好ましい。これにより、その所定の長さ区間において隙間なく排水樋カバー１を取り付けることができ、排水樋カバー１同士の間から冷却水が排水樋５１内に流入することを防ぐことができる。

例えば、金属製錬炉５が円筒形状を有している場合、その外壁５ｗは円弧状となっている。このような場合、四角形の板状体の本体部１１により構成される排水樋カバー１においては、図８に示すようにその板状体が台形状であることにより、隣り合う排水樋カバー１同士を側辺部において無駄なく効率的に重なり合わせることができる。

なお、排水樋カバー１の取り付けに際して、取り付け作業者が、本体部１１の上面１１ａに設けられた取っ手部１３を把持して操作することで、容易に作業することができる。

１ 排水樋カバー
１１ 本体部
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２ 折曲辺部
１３ 取っ手部
１４ 係止部
１５ 突起部（ボルト）
１５ｈ （ボルト）頭部
５ 金属製錬炉
５ｗ 外壁
５１ 排水樋
５１ｒ （排水樋）受け端部
５２ 補強リブ
５２ｇ 溝部

Claims (5)

1. 金属製錬炉の外壁の略全周囲に設けられて該外壁を冷却する冷却水を排水するための排水樋に取り付けられる排水樋カバーであって、
   上面と下面とを有する四角形の板状体により構成される本体部と、
   前記本体部の１つの辺が所定の角度で上面側に折り返されてなる折曲辺部と、
   前記本体部の下面に対して略垂直な方向に凸状の係止部と、を備え、
   前記排水樋には、前記金属製錬炉の外壁から斜め下方向に傾斜して該排水樋の受け端部に接続されてなる補強リブが所定の間隔で複数設けられており、
   当該排水樋カバーは、２本以上の前記補強リブの上に載置され、前記係止部を該補強リブに設けられた溝部に係止させることにより取り付けられる、
   排水樋カバー。
2. 当該排水樋カバーにおける前記本体部の下面には、当該排水樋カバーを前記補強リブの上に載置させたときに該補強リブを挟んで対となるそれぞれの位置に突起部を備える、
   請求項１に記載の排水樋カバー。
3. 前記本体部の上面において取っ手部を有しており、
   当該排水樋カバーの着脱作業に際して、前記取っ手部が把持される、
   請求項１又は２に記載の排水樋カバー。
4. 前記金属製錬炉は、円筒形状の炉であり、
   前記補強リブは、前記外壁から所定の間隔で放射状に複数設けられている、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の排水樋カバー。
5. 前記本体部は、台形状の板状体により構成される、
   請求項４に記載の排水樋カバー。

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