JP2500990B2 - 金属溶解用シャフト炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、金属溶解用シャフト炉に係り、
特に互いに平行で且つ水平となるように、複数のフィン
付きグレートバーを、容易に且つ精度良く配設し得、し
かもフィン付きグレートバー配設部位からの水の侵入を
完全に阻止することのできる金属溶解用シャフト炉に関
するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、竪形溶解炉たるシャフト炉にお
いて、コークスを全く使用しないシャフト炉、所謂コー
クスレスシャフト炉が、知られている。そして、そのよ
うなシャフト炉の一種として、特公昭５１−２９４８１
号公報等においては、鉄皮の内側に所定厚さの耐火材層
を設けてなる筒状の炉壁の中間部に、耐火材からなる熱
交換ベッドを形成し、この熱交換ベッド上において、上
部より投入される溶解金属原料を、該熱交換ベッドより
も下方のバーナにて発生せしめられ、炉内を上方に向か
って導かれる高温燃焼ガスにて溶解せしめ、以て目的と
する金属溶湯を炉底部に形成するようにしたものが、明
らかにされている。

【０００３】また、一般に、そのようなシャフト炉にお
いては、図４及び図５に示される如き構造を有する複数
のフィン付きグレートバーが、炉壁を貫通して配設さ
れ、かかる複数のフィン付きグレートバーによって、熱
交換ベッドが支持されるようになっている。即ち、それ
らの図から明らかなように、グレートバー２６は、長手
の円筒管からなっており、その炉内に位置せしめられる
中間部の外周面上において、水平な径方向に対向する位
置と垂直下方位置の三方の位置に、径方向外方に向かっ
て所定長さ突き出し且つ軸方向に連続して延びる板状の
放熱フィン２４が、それぞれ、一体的に設けられてい
る。そして、よく知られているように、炉壁の径方向に
対向して設けられた複数の貫通孔に対して、上述の如き
構造を有するグレートバー２６が各々挿通せしめられる
一方、かかる貫通孔内に不定形耐火物が充填されて、グ
レートバー２６が、その両端部において固定せしめられ
ているのであり、以てこれらグレートバー２６にて、熱
交換ベッドを構成する耐火材が支持されている。

【０００４】一方、そのようなグレートバー２６にて支
持される熱交換ベッドとしての耐火材は、バーナにて発
生せしめられる高温燃焼ガスにより加熱され、その大き
な熱容量と高い幅射能にて、溶解金属原料の溶解を促進
することにより、シャフト炉の溶解効率を高める機能を
発揮するようになっている。而して、かかる耐火材は、
シャフト炉の長期間の操業によって、消耗し、その大き
さが小さくなってしまうことが避けられない。このた
め、前述の如き構造とされたシャフト炉にあっては、そ
のように消耗して小さくなった耐火材が隣り合うグレー
トバー２６の隙間から落下することを可及的に防止し
て、良好な溶解効率をより長期に亘って維持するため
に、それら隣り合うグレートバー２６の隙間が均一とな
るよう、複数のグレートバー２６が、互いに平行に且つ
水平に、炉壁に配設されることが望ましい。

【０００５】しかしながら、従来のシャフト炉において
は、炉壁に設けられた前記複数の貫通孔のうち、グレー
トバー挿入側の貫通孔が、放熱フィン２４の形成された
グレートバー２６の中間部を容易に挿通させ得るよう
に、固定部位たるグレートバー２６の端部よりも遥かに
大きな径をもって形成されているところから、複数のグ
レートバー２６を上述の如く配設するためには、一本、
一本、その位置を確認しながら、それら貫通孔に挿入、
配置しなければならず、またそのように位置確認をして
も、かかるグレートバー挿入側の貫通孔内に不定形耐火
物を充填して、グレートバー２６を固定する際に、位置
ずれが起きる恐れがあった。そのため、そのようなグレ
ートバー２６の配設作業が非常に面倒で、手間のかかる
ものであるばかりでなく、精度良く行なうことが極めて
困難なものであった。

【０００６】また、一般に、そのような従来のシャフト
炉にあっては、長時間の操業による炉体の異常加熱を防
止する必要上、炉壁に冷却水が流下せしめられつつ、高
温溶解操作が行なわれるようになっているところから、
そのような冷却水が、上述したグレートバー２６の貫通
部位から炉内に侵入しないように、板状の防水カバー
が、該貫通部位の上部において側方に突出して設けられ
ている。しかしながら、そのような防水カバーでは、グ
レートバー２６が貫通する貫通孔内に充填された不定形
耐火物を完全に覆うことが出来ないため、グレートバー
２６をつたって流れる水が、それら不定形耐火物内にし
み込み、長時間の操業に伴って、該不定形耐火物を部分
的に崩壊させる恐れがあり、更にはそれによって水が炉
内に侵入し、大事故を惹起する危険性さえも有してい
た。

【０００７】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その解決課題とすると
ころは、炉壁に対して、熱交換ベッドを支持する複数の
フィン付きグレートバーを、互いに平行で且つ水平とな
る位置に、容易に、しかも高精度に配設し得ると共に、
そのようなフィン付きグレートバーの貫通部位からの水
の侵入を完全に阻止することの出来る金属溶解用シャフ
ト炉を提供することにある。

【０００８】

【解決手段】そして、このような課題を解決するため
に、本発明にあっては、鉄皮の内側に所定厚さの耐火材
層を設けてなる筒状の炉壁を貫通して配設された複数の
フィン付きグレートバー上に、耐火材からなる熱交換ベ
ッドを形成し、この熱交換ベッド上において、上部より
投入される溶解金属原料を、該熱交換ベッドよりも下方
のバーナにて発生せしめられ、炉内を上方に向かって導
かれる高温燃焼ガスにて溶解せしめ、目的とする金属溶
湯を炉底部に形成するようにした金属溶解用シャフト炉
において、前記炉壁のフィン付きグレートバー貫通部位
に対応して位置するように、前記鉄皮より所定長さの筒
状部を一体的に側方に突出せしめ、該筒状部の先端に第
一のフランジ部を設ける一方、該第一のフランジ部に対
応する第二のフランジ部を前記フィン付きグレートバー
にも設け、該フィン付きグレートバーを、該筒状部を通
じて前記炉壁を貫通せしめて配設すると共に、合わされ
た前記第一及び第二のフランジ部を結合することによ
り、該フィン付きグレートバーを炉壁に固定せしめるよ
うにしたことを、その特徴とするものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明することとする。

【００１０】先ず、図１及び図２には、本発明に従う構
造とされた金属溶解用シャフト炉の一例を具体的に説明
するために、その下部構造の概略図が示されている。こ
れらの図からも明らかなように、シャフト炉１０は、従
来と同様に、全体として略有底円筒形状を呈しており、
所定高さの周壁部たる略円筒状の炉壁部１２と、その下
端部を閉塞して底壁を構成する炉底部１４とを有してい
る。

【００１１】ところで、このシャフト炉１０を構成する
炉壁部１２は、外側層としての鉄皮１６と内側層を形成
する耐火材層１８との二層構造をもって、構成されてい
る。また、この炉壁部１２の内側層を形成する耐火材層
１８は、前記鉄皮１６の内周面の略全面に亘って張り巡
らされた、セラミックス材料等からなる複数の耐火煉瓦
２０と、その内側に所定の厚さをもって層状につき固め
られた、耐火性のモルタル等からなる不定形耐火物２２
とにて構成されている。

【００１２】そして、かかる炉壁部１２には、炉底部１
４に近い所定高さ位置において、従来と同様に、中間部
外周面上の三方の位置に放熱フィン２４がそれぞれ一体
的に設けられてなる複数のグレートバー２６が、該炉壁
部１２を水平方向に横切るように、並列的に配設されて
いる。また、それら複数のグレートバー２６上には、熱
交換体としてのセラミックボール２８が、複数個、段を
成して積み重ねられており、更にこれら複数のセラミッ
クボール２８の最上段には、炉壁部１２の上部に設けら
れた、図示しない装入口から投入された屑鉄や銑鉄等の
溶解されるべき金属原料３０が、積み上げられている。
従って、このシャフト炉１０にあっては、それら複数の
セラミックボール２８にて、熱交換ベッド３２が構成さ
れているのである。なお、かかるセラミックボール２８
は、従来装置に用いられるものと同様なものが使用さ
れ、またそのようなセラミックボール２８を支持するグ
レートバー２６も、従来装置と同様に、その内部に冷却
水が流通せしめられており、それによって該グレートバ
ー２６自体の溶融が防止され得るようになっている。

【００１３】また、シャフト炉１０における炉壁部１２
の下部において、前記熱交換ベッド３２の下方に位置す
るように、複数基（ここでは３基）のバーナ３４が、該
炉壁部１２の周方向に等間隔をおいて、僅かに下方に傾
斜せしめられて、配設されている。なお、ここでは、か
かるバーナ３４として、従来装置と同様に、天然ガスを
燃料とするものが用いられているが、その他、燃料油や
固形燃料を燃料とするものも、勿論、使用され得る。

【００１４】而して、このようなシャフト炉１０にあっ
ては、熱交換ベッド３２の下方の自由空間内にバーナ３
４より高温の燃焼ガスが吹き込まれ、更にこの燃焼ガス
が熱交換ベッド３２を構成するセラミックボール２８
と、その上に載置される溶解金属原料３０のそれぞれの
隙間を通じて、炉内を上方に向かって通過せしめられる
ようになっている。そして、その際、溶解金属原料３０
が予熱されると共に、セラミックボール２８が該溶解金
属原料３０の融点以上に加熱され、それによって前記予
熱された溶解金属原料３０の下部に位置して、前記加熱
されたセラミックボール２８に接触乃至は近接するもの
が、該セラミックボール２８にて加熱せしめられ、溶解
される一方、それら下部に位置するものの溶解に伴っ
て、溶解金属原料３０が漸次下降し、かくして溶解金属
原料３０が下部側から次々に溶解され、その溶融滴が、
連続的に熱交換ベッド３２から炉底部１４上に滴下され
ることとなるのである。

【００１５】一方、シャフト炉１０の炉底部１４にあっ
ては、炉壁部１２から延長するようにして設けられた鉄
皮１６の内側に、耐火材層１８として、複数の耐火煉瓦
２０が配設され、更にその内側には、該炉底部１４の略
中央に向かう勾配をもって、所定厚さの不定形耐火物２
２がライニング施工されている。それによって、かかる
炉底部１４においては、その略中央部に、前記溶解金属
原料３０の溶融滴よりなる金属溶湯が形成されるように
なっているのであり、またその金属溶湯が、炉底部１４
の周壁部に設けられた出湯口３６から、外部に取り出さ
れるようになっているのである。なお、図中、３８は、
ドレンホールである。

【００１６】ところで、かかるシャフト炉１０における
炉壁部１２の中間部位には、従来と同様に、複数のグレ
ートバー２６を貫通して配設せしめるための貫通孔４０
が、水平方向に対向し、対を為して、複数組、形成され
ている。また、それら対を為す貫通孔４０，４０にあっ
ては、その一方が、前記グレートバー２６の放熱フィン
２４が設けられる中間部が容易に貫通し得る程の大きな
径をもって、また他方が、前記グレートバー２６の放熱
フィン２４が設けられていない端部が貫通し得る程度の
小さな径を有して、それぞれ、構成されている。

【００１７】そして、本実施例に係るシャフト炉１０に
あっては、炉壁部１２において、大径側、即ちグレート
バー２６の挿入側の貫通孔４０の配設部位に、各グレー
トバー２６を固定するための、所定厚さをもった略円筒
状の筒状部４２が、設けられている。この筒状部４２
は、図３に示されるように、かかる大径側の貫通孔４０
と略同一若しくはそれよりも大きな内径と、炉壁部１２
より側方に所定寸法突出せしめられるだけの軸方向長さ
とを有しており、またその軸方向の一方側の端部に、軸
直方向において径方向外方に所定長さ延び出し、且つ周
方向に連続して延びる外フランジ部４４が設けられてい
る。そして、このような筒状部４２が、前記大径側の貫
通孔４０を取り囲むように、その軸方向の他方側の端面
において、前記大径側の各貫通孔４０の周縁部における
鉄皮１６に対して当接され、炉壁部１２の軸直方向外方
に所定長さ突出せしめられた状態において、溶接等にて
固定されている。かくして、筒状部４２が、炉壁部１２
のフィン付きグレートバー貫通部位たる、グレートバー
２６の挿入側の各貫通孔４０の配設部位に対応して位置
するように、鉄皮１６から所定長さ側方に突出して、一
体的に設けられているのである。

【００１８】また、図３からも明らかなように、前記グ
レートバー２６の一方の側の端部にも、軸直方向におい
て、径方向外方に所定長さ延び出し、且つ周方向に連続
して延びる外フランジ部４６が、一体的に形成されてい
る。更に、かかる外フランジ部４６は、前記大径側の貫
通孔４０の配設部位に設けられた筒状部４２の外フラン
ジ部４４と略同一の外径を有すると共に、筒状部４２内
が略密閉状態となるように、該筒状部４２の開口部を覆
蓋し得る形状をもって構成されている。

【００１９】そして、図１に示されるように、グレート
バー２６が、前記筒状部４２を通じて、貫通孔４０の大
径側から小径側に向かって各々挿通されて、その両端部
が、大径側及び小径側の各貫通孔４０から、炉壁部１２
の側方に所定寸法突出して位置せしめられる一方、該グ
レートバー２６の軸方向一方側の端部に設けられた外フ
ランジ部４６と、前記筒状部４２の先端に形成された外
フランジ部４４とが、互いに重ね合わされて、固定さ
れ、更にはグレートバー２６が挿通せしめられた各貫通
孔４０内に、不定形耐火物２２が充填されている。それ
によって、複数のグレートバー２６が、炉壁部１２の中
間部において、互いに平行で且つ水平に配設せしめられ
ているのである。

【００２０】また、筒状部４２の外フランジ部４４とグ
レートバー２６の外フランジ部４６とは、ボルト・ナッ
トにより固定されている（図３参照）。そして、それら
両外フランジ部４４，４６に設けられたボルト用孔４
８，５０は、それらを重ね合わせることによって、グレ
ートバー２６の三方に設けられた各放熱フィン２４が水
平方向と鉛直方向に、それぞれ、配置せしめられるよう
な位置に設けられている。それによって、それら両外フ
ランジ部４４，４６をボルト・ナットにて固定すると同
時に、それらの放熱フィン２４が、上述の如く位置せし
められるようになっているのである。

【００２１】このように、本実施例に係るシャフト炉１
０にあっては、先端部に軸直方向外方に延び出す外フラ
ンジ部４４が設けられてなる筒状部４２が、グレートバ
ー２６の挿入側の貫通孔４０の各配設部位に、炉壁部１
２の軸直方向外方に突出して設けられており、またその
筒状部４２を通じて、各グレートバー２６が、炉壁部１
２に貫通、配置せしめられる一方、各グレートバー２６
の軸直方向外方に向かって延び出す外フランジ部４６
が、前記筒状部４２の外フランジ部４４に対して重ね合
わされるようになっているところから、それら重ね合わ
された両外フランジ部４４，４６を固定するだけで、複
数のグレートバー２６を、炉壁部１２に対して、互いに
平行且つ水平に、精度良く配設することが可能となって
いるのであり、それによって、そのようなグレートバー
２６の配設に伴う従来の如き、面倒で、手間のかかる作
業から完全に解放され得るのである。

【００２２】しかも、かかるシャフト炉１０において
は、そのような両外フランジ部４４，４６をボルト・ナ
ットにて固定することにより、各グレートバー２６に設
けられる放熱フィン２４が水平方向及び鉛直方向に精度
良く位置せしめられ得るようになっているところから、
各グレートバー２６の放熱フィン２４の水平度をも、効
果的に確保され得、以てそれら複数のグレートバー２６
上に載置される熱交換ベッドとしてのセラミックボール
２８の落下も、より有効に抑制され得て、効率的な溶解
操作がより長期的に維持され得るのである。

【００２３】また、かくの如き構造とされたシャフト炉
１０にあっては、グレートバー挿入側の貫通孔４０を取
り囲む筒状部４２の開口部が、該筒状部の外フランジ部
４４とグレートバー２６の外フランジ部４６とを重ね合
わせて結合、固定せしめることによって、略密閉状態に
覆蓋されるようになっているところから、操業時に、炉
壁部１２の外周を流下せしめられる冷却水が、グレート
バー挿入側の貫通孔４０を通じて、炉内に侵入するよう
なことも完全に阻止され得て、それに伴う危険性が効果
的に回避され得るのである。

【００２４】以上、本発明の一実施例について詳述して
きたが、これは文字通りの例示であって、本発明は、か
かる具体例にのみ限定して解釈されるものではない。

【００２５】例えば、前記実施例では、略円筒状の筒状
部４２が、グレートバー２６の挿入側の貫通孔４０と略
同一の内径をもって構成され、更にその先端に、第一の
フランジ部としての外フランジ部４４が設けられていた
が、それら筒状部及び第一のフランジ部の形状や大きさ
は、何等これに限定されるものではなく、例えば角柱形
状をもって筒状部が形成され、そしてその先端に内向き
のフランジ部が形成されるものであっても良く、またそ
れらの大きさは、グレートバーやシャフト炉の大きさ等
に応じて、適宜に選定され得るものである。

【００２６】また、前記実施例では、第一フランジ部と
しての該筒状部４２の外フランジ部４４及び第二フラン
ジ部としてのグレートバー２６の外フランジ部４６が、
それぞれ、筒状部４２及びグレートバー２６の軸直方向
に延び出して、形成されていたが、それら第一及び第二
フランジ部が各々対応する形状をもって構成されるもの
であれば、それら両フランジ部の配設構造として、如何
なる構造のものも採用され得ることは、言うまでもない
ところである。

【００２７】加えて、前記実施例では、バーナ３４にて
発生せしめられる高温燃焼ガスにより融点以上に加熱さ
れたセラミックボール２８からの熱伝達によって、溶解
金属原料が溶解される構造のコークスレスシャフト炉に
対して、本発明を適用したものの具体例を示したが、そ
の他、溶解金属原料が、かかる高温燃焼ガスにて直接に
溶解せしめられる構造のコークスレスシャフト炉等に対
しても、同様に適用され得ることは、勿論である。

【００２８】その他、一々列挙はしないが、本発明が、
当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を
加えた態様において実施され得るものであり、またその
ような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何
れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言
うまでもないところである。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う金属溶解用シャフト炉にあっては、炉壁のフィン
付きグレートバー貫通部位に対応する位置に、所定長さ
をもって側方に突出し、先端部に第一のフランジ部を有
してなる筒状部を設ける一方、フィン付きグレートバー
にも該第一のフランジ部に対応する第二のフランジ部を
形成し、該フィン付きグレートバーを、前記炉壁の筒状
部を通じて、炉壁に貫通、配設すると共に、前記第一の
フランジ部と第二のフランジ部とを合わせて、結合する
ことにより、該フィン付きグレートバーを炉壁に固定せ
しめるようになっているところから、複数のフィン付き
グレートバーを互いに平行且つ水平となるように配設す
ることが、極めて容易に、しかも高精度に為され得るの
である。

【００３０】それ故に、そのような金属溶解用シャフト
炉においては、熱交換ベッドを構成する耐火材が隣り合
うフィン付きグレートバーの隙間から落下することが、
より長期に亘って防止され得て、良好な溶解効率が、よ
り効果的に維持され得ることとなるのである。

【００３１】また、本発明に係る金属溶解用シャフト炉
にあっては、フィン付きグレートバーの貫通部位の周辺
部が、筒状部にて取り囲まれ、更にかかる筒状部の先端
に設けられた第一のフランジ部に対して、フィン付きグ
レートバーに設けられた第二のフランジ部が重ね合わさ
れて、結合されているところから、それら筒状部及び第
一フランジ部と第二のフランジ部とにて、フィン付きグ
レートバーの貫通部位が密閉され得、それによって、操
業時に、炉壁に対して流下せしめられる冷却水が、フィ
ン付きグレートバーの貫通部位から炉内に侵入するよう
なことが完全に阻止され得、以て安全な操業が効果的に
確保され得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う金属溶解用シャフト炉に係る下部
構造の一例を示す部分断面説明図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面説明図である。

【図３】図１に示された金属溶解用シャフト炉の要部拡
大断面説明図である。

【図４】従来の金属溶解用シャフト炉に用いられるグレ
ートバーを示す縦断面説明図である。

【図５】図３におけるＢ−Ｂ断面説明図である。

【符号の説明】

１０ シャフト炉 １２ 炉壁部 １４ 炉底部 １６ 鉄皮 １８ 耐火材層 ２４ 放熱フィン ２６ グレートバー ２８ セラミックボール ３０ 溶解金属原料 ３２ 熱交換ベッド ３４ バーナ ４０ 貫通孔 ４２ 筒状部 ４４，４６ 外フランジ部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄皮の内側に所定厚さの耐火材層を設け
   てなる筒状の炉壁を貫通して配設された複数のフィン付
   きグレートバー上に、耐火材からなる熱交換ベッドを形
   成し、この熱交換ベッド上において、上部より投入され
   る溶解金属原料を、該熱交換ベッドよりも下方のバーナ
   にて発生せしめられ、炉内を上方に向かって導かれる高
   温燃焼ガスにて溶解せしめ、目的とする金属溶湯を炉底
   部に形成するようにした金属溶解用シャフト炉におい
   て、 前記炉壁のフィン付きグレートバー貫通部位に対応して
   位置するように、前記鉄皮より所定長さの筒状部を一体
   的に側方に突出せしめ、該筒状部の先端に第一のフラン
   ジ部を設ける一方、該第一のフランジ部に対応する第二
   のフランジ部を前記フィン付きグレートバーにも設け、
   該フィン付きグレートバーを、該筒状部を通じて前記炉
   壁を貫通せしめて配設すると共に、合わされた前記第一
   及び第二のフランジ部を結合することにより、該フィン
   付きグレートバーを炉壁に固定せしめるようにしたこと
   を特徴とする金属溶解用シャフト炉。