JP2023146372A - Expansion joint - Google Patents

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透理 堀川
Tori Horikawa
久夫 楠本
Hisao Kusumoto
洋平 北村
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Abstract

To provide an expansion joint capable of avoiding piping system obstruction or clogging of a tuyere of a blast furnace, which are caused by foreign matter such as a fallen brick.SOLUTION: An expansion joint, which is provided in piping for circulating high-temperature gas, absorbs displacement, which is associated with expansion and contraction caused by the thermal effect of the piping, by its own expansion and contraction. The expansion joint comprises a joint body which has an internal path connected to a channel of the piping and which can be connected between mutual end surfaces of the piping. A porous body, in which a plurality of openings enabling the passage of the high-temperature gas circulated through the channel of the piping is formed, is provided in the internal path of the joint body.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高温の気体が流通する配管系統の一部に設置される伸縮継手に関するものである。 The present invention relates to an expansion joint installed in a part of a piping system through which high-temperature gas flows.

一般的な高炉の全体構成を図8に模式的に示し、図8の要部を拡大して図9に示す。 The overall configuration of a typical blast furnace is schematically shown in FIG. 8, and the main parts of FIG. 8 are shown in enlarged form in FIG.

高炉の胴体下方には、図8、図9に示すように、その胴縁に沿って複数個の羽口9が設置されており、該羽口9からは熱風炉10で生成された1200℃程度の熱風が、耐火物が配置された上部熱風本管11、混冷管12、下部熱風本管13、環状管14の流路を通り、さらに、上部ベンド15、伸縮管16、球面短管17、下部ベンド18を経て各羽口9から高炉内へと吹き込まれる。 As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of tuyeres 9 are installed in the lower part of the blast furnace body along the rim of the blast furnace. The hot air passes through the flow paths of the upper hot air main pipe 11, the mixed cooling pipe 12, the lower hot air main pipe 13, and the annular pipe 14 in which refractories are arranged, and further passes through the upper bend 15, the telescopic pipe 16, and the spherical short pipe. 17, it is blown into the blast furnace from each tuyere 9 through the lower bend 18.

一方、高炉の炉頂からは、鉄鉱石類、コークスおよび副原料が装入され、羽口9から吹き込まれた熱風(高温の還元ガス)に接して高炉内の鉄鉱石等の還元を促進し、溶融させて銑鉄を製造している。 On the other hand, iron ore, coke, and auxiliary materials are charged from the top of the blast furnace, and are exposed to hot air (high-temperature reducing gas) blown from the tuyere 9 to promote reduction of the iron ore, etc. inside the blast furnace. , which is melted to produce pig iron.

高炉操業において、安定操業は最重要課題の一つである。もし、高炉が安定操業できない場合、熱風の送風を一時的に停止する臨時休風を行うことがある。その臨時休風の一つの原因としては、羽口へのレンガ等の詰まりによるものがある。 Stable operation is one of the most important issues in blast furnace operation. If the blast furnace is unable to operate stably, a temporary shutdown may be carried out to temporarily stop blowing hot air. One of the causes of the temporary wind outage is that the tuyeres are clogged with bricks, etc.

これは、熱風の流路(熱風炉~ミキシングチャンバ~環状管~羽口)において、配管の内部に断熱の目的でライニングされたレンガが脱落し、この脱落したレンガまたは、その破片等が、熱風とともに下流へ流されていき、流路中で最も狭い箇所となる羽口の先端部で閉塞することが原因である。 This is because the bricks lined inside the piping for insulation purposes fall off in the hot air flow path (hot blast furnace - mixing chamber - annular pipe - tuyere), and these fallen bricks or their fragments are used to blow hot air into the hot air. This is caused by the water flowing downstream along with the water, and becoming blocked at the tip of the tuyere, which is the narrowest point in the channel.

かかるトラブルを防止するためには、レンガが脱落しないようにすることが大切であり、従来、高炉およびその付帯設備の設計・施工段階においてレンガの脱落防止対策は十分にとられてはいるものの、実際には、レンガの脱落を完全に防ぐことができないのが実情であった。 In order to prevent such troubles, it is important to prevent bricks from falling off, and although sufficient measures have been taken to prevent bricks from falling off during the design and construction stages of blast furnaces and their ancillary equipment, In reality, it was not possible to completely prevent bricks from falling off.

従来、脱落・飛来してきたレンガ等に起因した羽口等の詰まり防止する方法としては、図9に示すように、各羽口9への分岐点である環状管14の分岐部に筒状の堰19を設け、この堰19により脱落したレンガ片20の進入を防止するものが知られている。 Conventionally, as a method for preventing clogging of tuyere etc. caused by fallen or flying bricks, etc., as shown in FIG. It is known that a weir 19 is provided and the weir 19 prevents fallen brick pieces 20 from entering.

ところで、上記従来法では、脱落したレンガの進入の確率をある程度下げることはできたが、堰19の手前にレンガ片20が溜まった場合には、その溜まったレンガ片20を乗り越えて別のレンガ片が羽口9へと進入することが懸念されることから環状管14の分岐部におけるレンガ片20の溜まり具合の確認とその除去が必要であり、そのためには、上部ベンド15のみならず、該上部ベンド15につながる伸縮管16、球面短管17等の他設備を取り外すことが不可欠であってこれにかかる作業負荷が大きく、しかも、取り外し作業中に堰19が落下するおそれもあって危険な作業を伴うものであった。 By the way, in the conventional method described above, the probability of the fallen bricks entering can be reduced to some extent, but when brick pieces 20 accumulate in front of the weir 19, the brick pieces 20 are climbed over the accumulated brick pieces 20 and another brick is placed. Since there is a concern that the pieces may enter the tuyere 9, it is necessary to check the accumulation of brick pieces 20 at the branch part of the annular pipe 14 and remove them. It is essential to remove other equipment such as the telescopic pipe 16 and the spherical short pipe 17 connected to the upper bend 15, which requires a large workload and is also dangerous as there is a risk that the weir 19 may fall during the removal work. It involved a lot of work.

なお、伸縮継手に関連する先行技術としては、例えば、特許文献1に開示されたものが参照されるが、脱落したレンガによる羽口の詰まりや配管系統の閉塞を防止することまでは言及されていない。 In addition, as a prior art related to expansion joints, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is referred to, but there is no mention of preventing clogging of tuyeres or clogging of piping systems due to fallen bricks. do not have.

特開平4-228509号公報Japanese Patent Application Publication No. 4-228509

本発明の目的は、脱落したレンガ等の異物による配管系統の閉塞や高炉の羽口における詰まりを回避できる伸縮継手を提案するところにある。 An object of the present invention is to propose an expansion joint that can avoid clogging of piping systems and clogging of blast furnace tuyeres due to foreign objects such as fallen bricks.

脱落したレンガ等の異物による配管系統の閉塞や高炉の羽口における詰まりを防止するべく、種々検討を重ねた結果、発明者らは、配管に設置されている伸縮管に着目することによりかかる課題を解決するに至ったものである。なお、伸縮管は、伸縮継手とも呼ばれ、これは、上記特許文献1に例示されているように、高炉の羽口の上流部の配管系統の一部に設置され、配管の熱膨張、収縮にともなう変位を吸収する機能を有するものである。 As a result of various studies in order to prevent blockage of piping systems and clogging of blast furnace tuyeres due to foreign objects such as fallen bricks, the inventors solved the problem by focusing on expandable pipes installed in piping. This is what led to the solution. The expansion pipe is also called an expansion joint, and as exemplified in Patent Document 1, it is installed in a part of the piping system upstream of the tuyere of a blast furnace, and is used to control thermal expansion and contraction of the piping. It has the function of absorbing displacement caused by

すなわち、本発明は、高温気体を流通させる配管に設けられ、該配管の熱影響による膨張、収縮に伴う変位をそれ自身の伸縮によって吸収する伸縮継手であって、
前記配管の流路につながる内部経路を有し、該配管の端面相互間において連結可能な継手本体を備え、該継手本体の内部経路に、該配管の流路を流通する高温気体の通り抜けを可能とする複数の開口部が形成された多孔体を設けたことを特徴とする伸縮継手である。
That is, the present invention is an expansion joint that is installed in a pipe through which high-temperature gas flows, and absorbs displacement due to expansion and contraction of the pipe due to the influence of heat by its own expansion and contraction,
A joint body having an internal path connected to the flow path of the piping and connectable between the end faces of the piping, and allowing high-temperature gas flowing through the flow path of the piping to pass through the internal path of the joint body. This is an expansion joint characterized by providing a porous body in which a plurality of openings are formed.

上記の構成からなる伸縮継手において、前記多孔体は、前記流路の下流側に向けて凸となる形状を有すること、前記多孔体は、前記継手本体の軸芯に沿い間隔を隔てて配置された多段配列になること、前記多段配列になる多孔体のうち、前記内部経路の最上流側に位置する多孔体は、該内部経路の下流側のいずれかに位置する多孔体の開口部の最大サイズよりも大きいサイズの開口部を有すること、前記継手本体は、その内壁面に、該多孔体を少なくとも2箇所において支持する支持部を有すること、前記多孔体は、前記支持部の通り抜けを可能とする切り欠き部を有すること、前記支持部は、平面視における形状および側面視における形状の少なくとも一つが、先端先細り形状をなすものであること、前記継手本体は、該継手本体の周壁に蓋体を介して開閉可能に設けられ、前記多孔体にて捕集された捕集物の外部への取り出しを可能とする貫通開口を有すること、前記継手本体は、該継手本体の軸芯に交差する向きに少なくとも2分割され、ベローズを介して相互に連結された内管と、該継手本体の軸芯に交差する向きに少なくともに2分割され、ベローズを介して相互に連結されるとともに、該内管を隙間を隔てて取り囲む外管とを備え、該内管は、前記高温気体を通す内部経路を有するものであり、該隙間は、冷却水の流通経路を形成するものであること、前記内管は、その内壁面に耐火物を有すること、さらに、前記高温気体を流通させる前記配管は、高炉の羽口と環状管とをつなぐ上部ベンドおよび下部ベンドであること、が課題解決のための具体的手段として好ましい。 In the expansion joint having the above configuration, the porous bodies have a shape convex toward the downstream side of the flow path, and the porous bodies are arranged at intervals along the axis of the joint body. Among the porous bodies in the multi-stage arrangement, the porous body located on the most upstream side of the internal path has the largest opening of the porous body located on any downstream side of the internal path. The joint body has an opening larger in size than the joint body, the joint body has a support portion on its inner wall surface that supports the porous body in at least two places, and the porous body can pass through the support portion. The support portion has a notch having a tapered tip in at least one of a shape in a plan view and a shape in a side view, and the joint body has a cover on a peripheral wall of the joint body. The joint body has a through opening that can be opened and closed through the porous body and allows the collected material collected by the porous body to be taken out to the outside, and the joint body is arranged to intersect with the axis of the joint body. an inner tube that is divided into at least two parts in a direction that intersects with the axis of the joint body and that are interconnected through a bellows; an outer tube surrounding the inner tube with a gap therebetween, the inner tube having an internal path through which the high-temperature gas passes, and the gap forming a flow path for the cooling water; In order to solve the problem, the inner pipe has a refractory on its inner wall surface, and further, the piping through which the high-temperature gas flows is an upper bend and a lower bend that connect the tuyere of the blast furnace and the annular pipe. This is preferable as a specific means.

本発明によれば、配管内を飛来するレンガを、収縮継手内部に設置された多孔体にて捕集することができるので、配管系統の閉塞あるいは高炉の羽口における詰まりを起こすことがない。 According to the present invention, the bricks flying inside the pipe can be collected by the porous body installed inside the contraction joint, so that no blockage of the pipe system or clogging of the tuyere of the blast furnace occurs.

とくに、本発明の伸縮継手を、高炉の環状管につながる上流側配管と、高炉の羽口のブローパイプにつながる下流側配管との相互間に配置し、該上流側配管、該伸縮継手、該下流側配管を経由して供給された高温気体を羽口を通して高炉内に吹き込むことにより、羽口のレンガ片による詰まりに起因した高炉の臨時休風を避けることができる。また、高炉においては羽口を交換する作業はしばしば行われるため、その際に伸縮継手において捕集されたレンガ片を容易に回収することができる。 In particular, the expansion joint of the present invention is disposed between an upstream pipe connected to an annular pipe of a blast furnace and a downstream pipe connected to a blow pipe of a tuyere of a blast furnace, and the expansion joint of the present invention is arranged between the upstream pipe, the expansion joint, and the By blowing high-temperature gas supplied via the downstream piping into the blast furnace through the tuyere, it is possible to avoid temporary shutdown of the blast furnace due to clogging of the tuyere with brick pieces. Furthermore, since the tuyeres are often replaced in blast furnaces, brick pieces collected at the expansion joints can be easily recovered at that time.

本発明にしたがう伸縮継手の実施の形態を模式的に示した図であり、(a)は、その平面図、(b)は、(a)のA-A断面図である。1 is a diagram schematically showing an embodiment of an expansion joint according to the present invention, in which (a) is a plan view thereof, and (b) is a sectional view taken along line AA in (a). 本発明にしたがう伸縮継手の他の実施の形態を模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing another embodiment of an expansion joint according to the present invention. 本発明にしたがう伸縮継手のさらに他の実施の形態を模式的に示した図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing still another embodiment of an expansion joint according to the present invention. 本発明にしたがう伸縮継手の別の実施の形態を模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing another embodiment of an expansion joint according to the present invention. 本発明にしたがう伸縮継手のさらに別の実施の形態を模式的に示した図であり、(a)は、その平面図、(b)は、(a)のB-B断面図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing still another embodiment of an expansion joint according to the present invention, in which (a) is a plan view thereof, and (b) is a sectional view taken along line BB in (a). 図5に示した伸縮継手において多孔体の取り付け要領の説明図である。6 is an explanatory diagram of how to attach a porous body in the expansion joint shown in FIG. 5. FIG. 本発明にしたがう伸縮継手の別の実施の形態を模式的に示した図であり、(a)は、平面図、(b)は、(a)のC-C断面図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing another embodiment of an expansion joint according to the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line CC in (a). 高炉の全体構成を模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a blast furnace. 図8の要部を拡大して示した図(一部断面表示)である。9 is an enlarged view (partially shown in cross section) of the main part of FIG. 8. FIG.

以下、図面を用いて本発明をより具体的に説明する。
図1(a)、(b)は、本発明にしたがう伸縮継手の実施の形態を模式的に示した図であり、(a)は、その平面図、(b)は、(a)のA-A断面図である。
Hereinafter, the present invention will be explained more specifically using the drawings.
1(a) and (b) are diagrams schematically showing an embodiment of an expansion joint according to the present invention, in which (a) is a plan view thereof, and (b) is an A of (a). -A sectional view.

図1(a)、(b)における符号1は、上流側の配管U1および下流側の配管U2の端面にそれぞれ連結可能な継手本体である。なお、図1(a)、(b)において、高温気体は、図1(b)中の矢印にしたがい上流側の配管U1から下流側の配管U2へ向けて、すなわち、紙面の上から下へ向けて流通するものとする。 Reference numeral 1 in FIGS. 1A and 1B represents a joint body that can be connected to the end faces of the upstream piping U1 and the downstream piping U2, respectively. In addition, in FIGS. 1(a) and (b), the high-temperature gas flows from the upstream pipe U1 to the downstream pipe U2 according to the arrow in FIG. 1(b), that is, from the top to the bottom of the page. It shall be distributed to

継手本体1は、該継手本体1の軸芯Lに直交する向きに2分割され、気密性を有するベローズB1を介して相互に連結された内管1a、1bと、該継手本体1の軸芯Lに直交する向きに2分割され、気密性を有するベローズB2を介して相互に連結されるとともに、該内管1a、1bを隙間Mを隔てて取り囲む外管1c、1dから構成されており、ベローズB1、B2が適宜伸縮することにより配管U1、U2の熱影響による膨張、収縮に伴う変位を吸収する。 The joint body 1 is divided into two parts in a direction perpendicular to the axis L of the joint body 1, and includes inner pipes 1a and 1b that are interconnected via an airtight bellows B1, and an axis L of the joint body 1. It is divided into two parts in a direction perpendicular to L and is connected to each other via an airtight bellows B2, and is composed of outer pipes 1c and 1d surrounding the inner pipes 1a and 1b with a gap M in between, By appropriately expanding and contracting the bellows B1 and B2, displacements caused by expansion and contraction of the pipes U1 and U2 due to thermal effects are absorbed.

内管1aと外管1c、内管1bと外管1dは、それらの端部(上端部、下端部)に設けられたフランジF1、F2部分で一体連結されており、上流側に位置する配管U1、下流側に位置する配管U2との連結は、ボルト、ナット等の締結手段を用い、フランジF1、F2を介して行われる。図示の例では、内管1a、1b、外管1c、1dはそれぞれ2分割されたものを例として示したが、これらは、3分割あるいはそれ以上に分割されたものを用いることも可能であり、2分割したものに限定されない。なお、本発明にしたがう伸縮継手は、内管1a、1bと外管1c、1dとで構成された2重管構造になるものを例として示したが、単一管構造の伸縮継手にも適用することができる。 The inner tube 1a and the outer tube 1c, and the inner tube 1b and the outer tube 1d are integrally connected by flanges F1 and F2 provided at their ends (upper end, lower end), and the piping located on the upstream side The connection between U1 and the downstream piping U2 is performed via flanges F1 and F2 using fastening means such as bolts and nuts. In the illustrated example, the inner tubes 1a, 1b and the outer tubes 1c, 1d are each divided into two parts, but they may also be divided into three or more parts. , is not limited to two parts. The expansion joint according to the present invention has been shown as an example of a double pipe structure consisting of inner pipes 1a, 1b and outer pipes 1c, 1d, but it can also be applied to an expansion joint with a single pipe structure. can do.

また、図1(a)、(b)における符号2a、2bは、内管1a、1bの内壁面に設けられた円筒形状をなす耐火物である。耐火物2a、2bの内側空間が高温気体(熱風等)を通すための内部経路Nになっている。内管1aの耐火物2aの端面2a1と、内管1bの耐火物2bの端面2b1との間には、隙間Eが設けられており、伸縮継手は、この隙間Eの範囲内で伸縮することになる。 Moreover, the symbols 2a and 2b in FIGS. 1A and 1B are cylindrical refractories provided on the inner wall surfaces of the inner tubes 1a and 1b. The inner space of the refractories 2a and 2b serves as an internal path N through which high-temperature gas (hot air, etc.) passes. A gap E is provided between the end surface 2a1 of the refractory 2a of the inner tube 1a and the end surface 2b1 of the refractory 2b of the inner tube 1b, and the expansion joint can expand and contract within the range of this gap E. become.

また、図1(a)、(b)における符号3は、内部経路Nに配置され、配管U1、U2の流路を流通する高温気体(熱風)の通り抜けを可能とする複数の開口部が形成された板状の多孔体である。多孔体3としては、金属製の板材や網、例えば、パンチングメタルや金網、エキスパンドメタル等を用いることができる。 Further, reference numeral 3 in FIGS. 1(a) and 1(b) is arranged in the internal path N, and a plurality of openings are formed through which the high-temperature gas (hot air) flowing through the flow paths of the pipes U1 and U2 can pass through. It is a plate-shaped porous body. As the porous body 3, a metal plate or mesh, such as punched metal, wire mesh, expanded metal, etc., can be used.

また、図1(a)、(b)における符号4は、内管1aの内壁面に一体的に設けられた支持部である。支持部4は、その上面が支持面4aとなっており、多孔体3の縁部3aの前面側、図示の例では、多孔体3の縁部3aの下面側を支持面4aに当接、好ましくは、係留部4bに引っ掛けた状態で載置することによって多孔体3を支持する。支持部4と多孔体3の縁部3aは、耐火物2aに埋設されており、支持部4は、内管1aの内壁面の対向位置の2箇所、もしくは、該内壁面の周りに等間隔で3箇所以上に設けることができる。 Further, reference numeral 4 in FIGS. 1(a) and 1(b) is a support portion integrally provided on the inner wall surface of the inner tube 1a. The upper surface of the support part 4 is a support surface 4a, and the front side of the edge 3a of the porous body 3, in the illustrated example, the lower surface side of the edge 3a of the porous body 3 is brought into contact with the support surface 4a. Preferably, the porous body 3 is supported by being placed while being hooked onto the anchoring portion 4b. The support portion 4 and the edge portion 3a of the porous body 3 are embedded in the refractory 2a, and the support portion 4 is located at two opposing positions on the inner wall surface of the inner tube 1a, or at equal intervals around the inner wall surface. It can be provided in three or more locations.

本発明にしたがう伸縮継手は、継手本体1の内部経路Nに多孔体3が配置されているため、配管U1、U2内において飛来するレンガ片を該多孔体3によって捕集することが可能であり、配管系統内や羽口での詰まりを回避することができる。 In the expansion joint according to the present invention, since the porous body 3 is arranged in the internal path N of the joint body 1, it is possible to collect brick pieces flying inside the pipes U1 and U2 with the porous body 3. , it is possible to avoid clogging in the piping system and at the tuyeres.

多孔体3としては、耐熱性を有する金属を用いることが好ましく、熱風等の高温気体の温度域でレンガ片が飛来しても破れない強度を確保することができるように金属の種類と構造(開口部の大きさや開口部と開口部の間隔、金網を用いる場合は開口部の大きさや線径など)を決定する。 As the porous body 3, it is preferable to use a heat-resistant metal, and the type and structure of the metal ( Determine the size of the openings, the spacing between the openings, and if wire mesh is used, the size of the openings and wire diameter, etc.

なお、多孔体3の開口部の大きさは通気抵抗にも影響するので、通気抵抗も考慮して多孔体3の構造を選定する。通常の高炉操業の条件で使用可能な具体的な多孔体3の例としては、耐熱ステンレス鋼(SUS310S)やSUH鋼、耐熱合金を用いて製造された線径3~20mm程度、目開きが5~50mm程度になる金網を用いるのが好ましい。金網の目開きについては、脱落したレンガ等の異物が金網を通過して伸縮継手から羽口先端に至るまでの間で管内を閉塞させることがない大きさとするのが好ましい。また、多孔体3の強度を確保するために網を重ねて二重構造とすることもできる。 Note that, since the size of the opening of the porous body 3 also affects the ventilation resistance, the structure of the porous body 3 is selected in consideration of the ventilation resistance. Examples of specific porous bodies 3 that can be used under normal blast furnace operating conditions include wires made of heat-resistant stainless steel (SUS310S), SUH steel, and heat-resistant alloys with a wire diameter of about 3 to 20 mm and an opening of 5 mm. It is preferable to use a wire mesh with a thickness of about 50 mm. The opening of the wire mesh is preferably large enough to prevent foreign objects such as fallen bricks from passing through the wire mesh and clogging the inside of the pipe from the expansion joint to the tip of the tuyere. Further, in order to ensure the strength of the porous body 3, it is also possible to form a double structure by overlapping nets.

図2は、本発明にしたがう伸縮継手の他の実施の形態を模式的に示した図である。この例は、多孔体3が高温気体の流れ方向に向かって窪んだ形状、すなわち、高温気体が流通する流路の下流側へ向けて凸となる形状を有するものである。 FIG. 2 is a diagram schematically showing another embodiment of the expansion joint according to the present invention. In this example, the porous body 3 has a concave shape toward the flow direction of the high-temperature gas, that is, a shape that is convex toward the downstream side of the flow path through which the high-temperature gas flows.

多孔体3の形状は、支持部4で支持されている多孔体3の縁部3aよりも、多孔体3の中央部分が高温気体が流通する流路の下流側に向けて突出する形状になっているのが好ましい。これにより、高温気体が流通する部分の総面積を増やすことでき、レンガ片等が多数飛来して多孔体3で捕集されたとしても高温気体の流路面積が低下して必要な流量を確保することができなくなるのを防止することが可能となり、高温気体の流量が低下するに至るまでの期間を延長することができる利点がある。 The shape of the porous body 3 is such that the center portion of the porous body 3 protrudes further toward the downstream side of the flow path through which high-temperature gas flows than the edge 3a of the porous body 3 supported by the support portion 4. It is preferable that As a result, the total area of the part through which high-temperature gas flows can be increased, and even if a large number of brick pieces, etc. fly in and are collected by the porous body 3, the flow path area of high-temperature gas decreases and the necessary flow rate is ensured. This has the advantage that the period until the flow rate of high-temperature gas decreases can be extended.

図3は、本発明にしたがうさらに他の実施の形態を模式的に示した図である。この例は、高温気体が流通する流路の下流側へ向けて凸となる形状を有する多孔体3、3′を2つ継手本体1の軸芯Lに沿い間隔を隔てて配置した多段配列からなるものである。多孔体3を間隔を隔てて複数配置した多段配列とすることにより、飛来するレンガ片が上流側に位置する多孔体3を通り抜けることがあっても下流側に位置する多孔体3′でレンガ片を捕集することができる。 FIG. 3 is a diagram schematically showing still another embodiment according to the present invention. This example is based on a multi-stage arrangement in which two porous bodies 3, 3' each having a shape convex toward the downstream side of a flow path through which high-temperature gas flows are arranged at intervals along the axis L of the joint body 1. It is what it is. By arranging a plurality of porous bodies 3 at intervals, even if flying brick pieces pass through the porous body 3 located on the upstream side, the brick pieces can be removed by the porous body 3' located on the downstream side. can be collected.

多孔体3、3′を多段配列とする場合、多孔体3、3′を支持する位置は図示したように同じ位置でもよいが、内部経路N内に位置する部分の相互間の間隔hは、下流側に位置する多孔体3′にてレンガ片を保持することができる程度の間隔となっていればよい。 When the porous bodies 3 and 3' are arranged in multiple stages, the supporting positions of the porous bodies 3 and 3' may be the same as shown in the figure, but the distance h between the parts located in the internal path N is The spacing may be such that the brick pieces can be held by the porous body 3' located on the downstream side.

多孔体3、3′を多段配列とする際、上流側の多孔体3の最大通過サイズ(開口部の最大径)を、下流側の多孔体3′の最大通過サイズより大きくすることにより、比較的大きいサイズのレンガ片は、上流側の多孔体3で捕集することができ、上流側の多孔体3の最大通過サイズと下流側の多孔体3′の最大通過サイズの間の大きさのレンガについては、下流側の多孔体3′で捕集することができる。 When arranging the porous bodies 3 and 3' in multiple stages, the maximum passage size (maximum diameter of the opening) of the upstream porous body 3 is made larger than the maximum passage size of the downstream porous body 3'. Large-sized brick pieces can be collected by the upstream porous body 3, with a size between the maximum passage size of the upstream porous body 3 and the maximum passage size of the downstream porous body 3'. Bricks can be collected in the porous body 3' on the downstream side.

多孔体3、3′は、3つ以上設置することも可能であり、この場合は、最上流側の多孔体3の開口部の最大径が、下流側のいずれかの多孔体3′の最大径よりも大きければ、上記の機能を発揮され、これにより、各多孔体3、3′における流路面積の低下を抑制して高温気体の流量の低下が起きるまでの期間をさらに延長することができる。 It is also possible to install three or more porous bodies 3, 3', and in this case, the maximum diameter of the opening of the most upstream porous body 3 is the maximum diameter of any of the downstream porous bodies 3'. If it is larger than the diameter, the above-mentioned function is exhibited, thereby suppressing the decrease in the flow path area in each porous body 3, 3' and further extending the period until the flow rate of high-temperature gas decreases. can.

図4、図5(a)、(b)は、本発明にしたがう伸縮継手の別の実施の形態を模式的に示した図である。かかる伸縮継手は、対向配置された各支持部4の先端部分4cをそれぞれ、耐火物2aを通り超して内部経路Nにまで張り出させ、多孔体3の縁部3aを支持部4の支持面4aに係留部4bを介して支持する構造のものである。 4, 5(a) and 5(b) are diagrams schematically showing another embodiment of the expansion joint according to the present invention. In such an expansion joint, the tip portions 4c of the supporting portions 4 disposed opposite each other extend beyond the refractory 2a to the internal path N, and the edge portion 3a of the porous body 3 is connected to the support portion 4 of the support portion 4. It has a structure in which it is supported on a surface 4a via a mooring portion 4b.

かかる構造においては、例えば、図5(a)に示すように、多孔体3の縁部3aに支持部4の先端部分4cの幅寸法よりも若干サイズの大きな切り欠き部3bを2つ設けておき、図6に示す如く、多孔体3の切り欠き部3bを各支持部4の先端部分4cに合わせながら該多孔体3を伸縮継手の下流側から上流側、すなわち、支持部4の先端部分4cの下面側から上面側へと移行させ、次いで、多孔体3が支持部4の先端部分4cを通り抜けたならば図5(a)中の矢印の如く孔体3を周方向に回転させて切欠き部3bの位置を支持部4の先端部分4cからずらすとともに該多孔体3を支持部4の支持面4aにて支持すればよい。支持部4にて支持された多孔体3を取り外すには、多孔体3をその取り付け時とは逆向きに回転させて該対向体3の切欠き部3bを支持部4の先端部分4cに合わせたのち、該多孔体3を支持部4の上面側から下面側へと移行させる。 In such a structure, for example, as shown in FIG. 5(a), two notches 3b are provided in the edge 3a of the porous body 3, the size of which is slightly larger than the width of the tip portion 4c of the support portion 4. As shown in FIG. 4c from the lower surface side to the upper surface side, and then, once the porous body 3 has passed through the tip portion 4c of the support part 4, the porous body 3 is rotated in the circumferential direction as shown by the arrow in FIG. 5(a). What is necessary is to shift the position of the notch portion 3b from the tip portion 4c of the support portion 4 and support the porous body 3 on the support surface 4a of the support portion 4. To remove the porous body 3 supported by the support part 4, rotate the porous body 3 in the opposite direction from when it was attached, and align the notch part 3b of the opposing body 3 with the tip part 4c of the support part 4. Thereafter, the porous body 3 is moved from the upper surface side of the support part 4 to the lower surface side.

通常、高炉の配管系統では、伸縮継手の下流側、すなわち、羽口側には、図9に示すように、取り外しの比較的容易な下部ベンド18、球面短管17が位置しており、羽口9の交換に際しては下部ベンド18、球面短管17を取り外すことになるが、本発明にしたがう伸縮継手を用いると、下部ベンド18、球面短管17を取り外す際に、多孔体3を、伸縮継手の下流側から簡単に取り外すことができるため、多孔体3で捕集されたレンガ片を除去することが可能であり、また、新規な多孔体3への交換も行うことができる。 Normally, in a blast furnace piping system, a lower bend 18 and a short spherical pipe 17, which are relatively easy to remove, are located downstream of the expansion joint, that is, on the tuyere side, as shown in FIG. When replacing the opening 9, the lower bend 18 and the spherical short pipe 17 must be removed. However, if the expansion joint according to the present invention is used, when the lower bend 18 and the spherical short pipe 17 are removed, the porous body 3 can be expanded and contracted. Since the joint can be easily removed from the downstream side, brick pieces collected by the porous body 3 can be removed, and the porous body 3 can also be replaced with a new porous body 3.

支持部4は、側面視における形状(断面形状)が、図4に示すように、内管1aにつながる基端から先端部分4cに至るまでの厚さが同じ厚さになるフラットな形状を有するものを用いることができる他、図5(a)、(b)に示すように、平面視における形状(仮想線で表示)、側面視における形状(断面形状)が先端先細り形状をなすもの、すなわち、内管1aにつながる基端から先端部分4cに向けて厚さが漸次に、あるいは段階的に薄くなるものを用いるのが好ましく、このような形状にすることにより支持部4が内管1aの外側から冷却されやすくなり、支持部4の耐熱性が向上する。 The support part 4 has a flat shape in a side view (cross-sectional shape) in which the thickness is the same from the proximal end connected to the inner tube 1a to the distal end portion 4c, as shown in FIG. In addition, as shown in FIGS. 5(a) and 5(b), the shape in plan view (indicated by virtual lines) and the shape in side view (cross-sectional shape) are tapered at the tip, i.e. It is preferable to use a material whose thickness gradually or stepwise becomes thinner from the proximal end connected to the inner tube 1a to the distal end portion 4c.By adopting such a shape, the support portion 4 can be attached to the inner tube 1a. It becomes easier to cool from the outside, and the heat resistance of the support part 4 improves.

図7は、本発明にしたがう伸縮継手の別の実施の形態を模式的に示した図である。図7における符号5は、継手本体1の周壁を構成する内管1aに設けられた貫通孔、6は、耐火物2aに設けられ、該貫通孔5につながる貫通孔、7は、継手本体1の外管1cを貫通して内管1aの周壁に連結され、貫通孔5、6につながる通路を備えた筒体、8は、筒体7の端部に着脱自在に設けられた蓋体である。 FIG. 7 is a diagram schematically showing another embodiment of an expansion joint according to the present invention. Reference numeral 5 in FIG. 7 is a through hole provided in the inner pipe 1a constituting the peripheral wall of the joint body 1, 6 is a through hole provided in the refractory 2a and connected to the through hole 5, and 7 is a through hole provided in the joint body 1. A cylindrical body 8, which is connected to the circumferential wall of the inner tube 1a through the outer tube 1c and has a passage connected to the through holes 5 and 6, is a lid detachably provided at the end of the cylindrical body 7. be.

貫通孔5、6および筒体7の通路は、多孔体3にて捕集された捕集物としてのレンガ片を外部へ取り出す貫通開口を構成するものであって、高炉の送風停止時等、熱風の供給が停止されたとき、蓋体8を取り外し、該貫通開口を開放して多孔体3で捕集されたレンガ片を外部へ掻き出すことができる。なお、図7においては、多孔体3にて捕集されたレンガ片の掻き出しを容易にするため、板状の多孔体3を用いた場合を例として示してあるが、レンガ片の効率的な掻き出しが可能であるならば、上掲図2に示すような多孔体3を用いてもかまわない。 The through holes 5 and 6 and the passage of the cylindrical body 7 constitute a through opening through which brick pieces as a collection material collected by the porous body 3 are taken out to the outside, and when the blast furnace ventilation is stopped, etc. When the supply of hot air is stopped, the lid 8 is removed, the through opening is opened, and the brick pieces collected by the porous body 3 can be scraped out. In addition, in FIG. 7, in order to facilitate scraping out of the brick pieces collected by the porous body 3, a case where a plate-shaped porous body 3 is used is shown as an example. If scraping is possible, a porous body 3 as shown in FIG. 2 above may be used.

内管1a、1bと外観1c、1dの相互間に形成される隙間Mには、冷却水を流通させることもできる。冷却水を流通させれば、内部経路Nを流通する高温気体の熱から伸縮継手を保護することが可能であり、また、多孔体3を支持する支持部4を効果的に冷却することができる。 Cooling water can also be allowed to flow through the gap M formed between the inner tubes 1a, 1b and the outer tubes 1c, 1d. By circulating cooling water, it is possible to protect the expansion joint from the heat of the high-temperature gas flowing through the internal path N, and it is also possible to effectively cool the support section 4 that supports the porous body 3. .

高炉に熱風を送風するための配管系統の、環状管と羽口とをつなぐ上部ベント、下部ベントとの間に本発明にしたがう伸縮継手を設けて高炉の操業を行うことにより、高炉の羽口がレンガ片で詰まるのを防止でき、安定的な高炉の操業が可能になるが、本発明にしたがう伸縮継手は、高炉以外の設備の配管系統に用いることもできる。 By operating the blast furnace by providing an expansion joint according to the present invention between the upper vent and the lower vent connecting the annular pipe and the tuyere in the piping system for blowing hot air to the blast furnace, the blast furnace tuyere Although the expansion joint according to the present invention can be prevented from being clogged with brick pieces and enable stable blast furnace operation, the expansion joint according to the present invention can also be used in piping systems of equipment other than blast furnaces.

本発明によれば、脱落したレンガ等の異物による配管系統の閉塞あるいは高炉の羽口における詰まりを回避し得る伸縮継手が提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an expansion joint that can avoid clogging of piping systems or clogging of blast furnace tuyeres due to foreign objects such as fallen bricks.

1 継手本体
1a、1b 内管
1c、1d 外管
2a、2b 耐火物
3、3′ 多孔体
3a 縁部
3b 切り欠き部
4 支持部
4a 支持面
4b 係留部
4c 先端部分
5 貫通孔
6 貫通孔
7 筒体
8 蓋体
9 羽口
10 熱風炉
11 上部熱風本管
12 混冷管
13 下部熱風本管
14 環状管
15 上部ベンド
16 伸縮管
17 球面短管
18 下部ベンド
19 堰
20 レンガ片
U1 上流側の配管
U2 下流側の配管
B1、B2 ベローズ
M 隙間
F1、F2 フランジ
N 内部経路
E 隙間
h 間隔
1 Joint bodies 1a, 1b Inner tubes 1c, 1d Outer tubes 2a, 2b Refractories 3, 3' Porous body 3a Edge 3b Notch portion 4 Support portion 4a Support surface 4b Mooring portion 4c Tip portion 5 Through hole 6 Through hole 7 Cylindrical body 8 Cover body 9 Tuyere 10 Hot air stove 11 Upper hot air main pipe 12 Mixed cooling pipe 13 Lower hot air main pipe 14 Annular pipe 15 Upper bend 16 Telescopic pipe 17 Spherical short pipe 18 Lower bend 19 Weir 20 Brick piece U1 Upstream side Piping U2 Downstream piping B1, B2 Bellows M Gap F1, F2 Flange N Internal route E Gap h Spacing

Claims (11)

高温気体を流通させる配管に設けられ、該配管の熱影響による膨張、収縮に伴う変位をそれ自身の伸縮によって吸収する伸縮継手であって、
前記配管の流路につながる内部経路を有し、該配管の端面相互間において連結可能な継手本体を備え、該継手本体の内部経路に、該配管の流路を流通する高温気体の通り抜けを可能とする複数の開口部が形成された多孔体を設けたことを特徴とする伸縮継手。
An expansion joint that is installed in a pipe that circulates high-temperature gas and absorbs displacement due to expansion and contraction of the pipe due to thermal effects by its own expansion and contraction,
A joint body having an internal path connected to the flow path of the piping and connectable between the end faces of the piping, and allowing high-temperature gas flowing through the flow path of the piping to pass through the internal path of the joint body. 1. An expansion joint comprising a porous body in which a plurality of openings are formed.
前記多孔体は、前記流路の下流側に向けて凸となる形状を有することを特徴とする請求項1に記載した伸縮継手。 The expansion joint according to claim 1, wherein the porous body has a shape that is convex toward the downstream side of the flow path. 前記多孔体は、前記継手本体の軸芯に沿い間隔を隔てて配置された多段配列になることを特徴とする請求項1または2に記載した伸縮継手。 3. The expansion joint according to claim 1, wherein the porous bodies are arranged in multiple stages arranged at intervals along the axis of the joint body. 前記多段配列になる多孔体のうち、前記内部経路の最上流側に位置する多孔体は、該内部経路の下流側のいずれかに位置する多孔体の開口部の最大サイズよりも大きいサイズの開口部を有することを特徴とする請求項3に記載した伸縮継手。 Among the porous bodies arranged in multiple stages, the porous body located on the most upstream side of the internal path has an opening larger than the maximum size of the opening of the porous body located on any downstream side of the internal path. 4. The expansion joint according to claim 3, wherein the expansion joint has a section. 前記継手本体は、その内壁面に、該多孔体を少なくとも2箇所において支持する支持部を有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載した伸縮継手。 The expansion joint according to any one of claims 1 to 4, wherein the joint main body has support portions on its inner wall surface that support the porous body at at least two locations. 前記多孔体は、前記支持部の通り抜けを可能とする切り欠き部を有することを特徴とする請求項5に記載した伸縮継手。 6. The expansion joint according to claim 5, wherein the porous body has a notch portion that allows the support portion to pass through. 前記支持部は、平面視における形状および側面視における形状の少なくとも一つが、先端先細り形状をなすものであることを特徴とする請求項5または6に記載した伸縮継手。 The expansion joint according to claim 5 or 6, wherein at least one of the shape in plan view and the shape in side view of the support portion has a tapered tip. 前記継手本体は、該継手本体の周壁に蓋体を介して開閉可能に設けられ、前記多孔体にて捕集された捕集物の外部への取り出しを可能とする貫通開口を有することを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載した伸縮継手。 The joint body is provided on the peripheral wall of the joint body so as to be openable and closable via a lid, and has a through opening that allows the collected material collected in the porous body to be taken out to the outside. The expansion joint according to any one of claims 1 to 7. 前記継手本体は、該継手本体の軸芯に交差する向きに少なくとも2分割され、ベローズを介して相互に連結された内管と、該継手本体の軸芯に交差する向きに少なくともに2分割され、ベローズを介して相互に連結されるとともに、該内管を隙間を隔てて取り囲む外管とを備え、
該内管は、前記高温気体を通す内部経路を有するものであり、該隙間は、冷却水の流通経路を形成するものであることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載した伸縮継手。
The joint body is divided into at least two parts in a direction intersecting the axis of the joint body, and an inner pipe interconnected via a bellows, and at least two parts in a direction intersecting the axis of the joint body. , an outer tube that is interconnected via a bellows and surrounds the inner tube with a gap,
According to any one of claims 1 to 8, the inner tube has an internal path through which the high-temperature gas passes, and the gap forms a flow path for cooling water. expansion joint.
前記内管は、その内壁面に耐火物を有することを特徴とする請求項9に記載した伸縮継手。 The expansion joint according to claim 9, wherein the inner tube has a refractory material on its inner wall surface. 前記高温気体を流通させる前記配管は、高炉の羽口と環状管とをつなぐ上部ベンドおよび下部ベンドであることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載した伸縮継手。 The expansion joint according to any one of claims 1 to 10, wherein the piping through which the high-temperature gas flows is an upper bend and a lower bend that connect a tuyere of a blast furnace and an annular pipe.
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