JP3206956B2 - 金属溶解炉の水冷炉蓋 - Google Patents
金属溶解炉の水冷炉蓋Info
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- JP3206956B2 JP3206956B2 JP09976692A JP9976692A JP3206956B2 JP 3206956 B2 JP3206956 B2 JP 3206956B2 JP 09976692 A JP09976692 A JP 09976692A JP 9976692 A JP9976692 A JP 9976692A JP 3206956 B2 JP3206956 B2 JP 3206956B2
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- Japan
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- refractory
- furnace
- water
- cooled
- refractory layer
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- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気炉などの金属溶解
炉の水冷炉蓋に関する。
炉の水冷炉蓋に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気炉において、高力率ロングアークの
ＵＨＰ（ウルトラハイパワー）操業では、炉蓋および炉
壁の熱負荷が大きく、一方耐火物を用いた方式では、そ
の耐火物の損耗が激しく、寿命の低下を余儀なくされ
る。そのため、単なる耐火物方式に代えて、長寿命化を
図るために炉蓋および炉壁の水冷化が実施されている。
ＵＨＰ（ウルトラハイパワー）操業では、炉蓋および炉
壁の熱負荷が大きく、一方耐火物を用いた方式では、そ
の耐火物の損耗が激しく、寿命の低下を余儀なくされ
る。そのため、単なる耐火物方式に代えて、長寿命化を
図るために炉蓋および炉壁の水冷化が実施されている。
【０００３】しかしながら、炉体を水冷化した場合、耐
火物に比べて炉体内から冷却水への熱損失が大きく、電
力原単位が悪化するという問題がある。また水冷炉蓋お
よび水冷炉壁では、熱応力の繰返しによる疲労や、局部
的に溶銑やスクラップが接触するために、局部的および
突発的な破損を生じる場合があり、このような水冷炉蓋
および水冷炉壁の破損が生じた状態で炉内へ水漏れが生
じると、水蒸気の爆発が生じるおそれがあり、これを防
止するために水冷炉蓋および炉壁の定期的およびそれ以
外の保守が必要となる。
火物に比べて炉体内から冷却水への熱損失が大きく、電
力原単位が悪化するという問題がある。また水冷炉蓋お
よび水冷炉壁では、熱応力の繰返しによる疲労や、局部
的に溶銑やスクラップが接触するために、局部的および
突発的な破損を生じる場合があり、このような水冷炉蓋
および水冷炉壁の破損が生じた状態で炉内へ水漏れが生
じると、水蒸気の爆発が生じるおそれがあり、これを防
止するために水冷炉蓋および炉壁の定期的およびそれ以
外の保守が必要となる。
【０００４】この対策として、炉体内の溶銑とともに介
在するスラグの塩基度を１．５以下に下げて、水冷炉蓋
および炉壁の内表面にそのスラグをコーティングさせる
方法があるが、スラグの塩基度が電気炉の精錬反応と大
きな関連があり、たとえば溶銑の脱硫反応をさせる諸々
の操業条件において、大きな要因であるスラグの塩基度
を１．５以下としたとき、その脱硫反応が行われ難くな
り、肝心な溶銑成分の異常を生じてしまうという問題が
ある。
在するスラグの塩基度を１．５以下に下げて、水冷炉蓋
および炉壁の内表面にそのスラグをコーティングさせる
方法があるが、スラグの塩基度が電気炉の精錬反応と大
きな関連があり、たとえば溶銑の脱硫反応をさせる諸々
の操業条件において、大きな要因であるスラグの塩基度
を１．５以下としたとき、その脱硫反応が行われ難くな
り、肝心な溶銑成分の異常を生じてしまうという問題が
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、電気炉などのような金属溶解炉の水冷炉蓋の冷却
水による抜熱を小さくし、電力原単位の低減を図るとと
もに、熱応力による疲労や溶銑およびスクラップの接触
による局部的および突発的破損を低減し、炉体および炉
蓋の寿命を延長すること、これらを用いて有利にしかも
安全に操業することができるようにした金属溶解炉の水
冷炉蓋を提供することである。
的は、電気炉などのような金属溶解炉の水冷炉蓋の冷却
水による抜熱を小さくし、電力原単位の低減を図るとと
もに、熱応力による疲労や溶銑およびスクラップの接触
による局部的および突発的破損を低減し、炉体および炉
蓋の寿命を延長すること、これらを用いて有利にしかも
安全に操業することができるようにした金属溶解炉の水
冷炉蓋を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、原料が装入さ
れ、上方に臨んで開口する炉体の内部空間を上方から覆
う第１耐火物層と、第１耐火物層内に設けられ、冷却水
が循環される伝熱管と、伝熱管の下方でその伝熱管に沿
って設けられる第２耐火物層とを含み、前記第１耐火物
層は、不定形耐火物から成り、前記第２耐火物層は不焼
成レンガから成ることを特徴とする金属溶融炉の水冷炉
蓋である。
れ、上方に臨んで開口する炉体の内部空間を上方から覆
う第１耐火物層と、第１耐火物層内に設けられ、冷却水
が循環される伝熱管と、伝熱管の下方でその伝熱管に沿
って設けられる第２耐火物層とを含み、前記第１耐火物
層は、不定形耐火物から成り、前記第２耐火物層は不焼
成レンガから成ることを特徴とする金属溶融炉の水冷炉
蓋である。
【０００７】
【０００８】また本発明は、前記第１耐火物層は、不定
形耐火物から成り、前記第２耐火物層は金属製ケース内
に不定形耐火物を充填して構成される複数の耐火ブロッ
クから成り、各耐火ブロックは、前記伝熱管に垂下され
ることを特徴とする。
形耐火物から成り、前記第２耐火物層は金属製ケース内
に不定形耐火物を充填して構成される複数の耐火ブロッ
クから成り、各耐火ブロックは、前記伝熱管に垂下され
ることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明に従えば、第１耐火物層内に伝熱管を設
け、この伝熱管に冷却水を循環させ、伝熱管の下方でこ
の伝熱管に沿って第２耐火層が設けられる。これによっ
て伝熱管に循環される冷却水による抜熱を小さくして電
力原単位の低減を図ることができるとともに、伝熱管の
熱応力による疲労を防止し、この伝熱管ならびに第１耐
火物層への溶銑やスクラップの接触による局部的および
突発的破損を防ぎ、炉体および炉蓋の寿命を長くするこ
とができる。また伝熱管を溶銑やスクラップの接触から
保護するために、従来のようにスラグコーティングする
必要がなくなり、かつ脱硫反応が低下する低塩基度にす
る必要もなくなるので、溶銑成分の異常を防ぐことがで
きる。さらに金属製である前記伝熱管をスラグコーティ
ングする必要がなくなるため、換言すれば金属製伝熱管
より耐火物の方がスラグの付着性がよいため、スラグコ
ーティングされやすくなり、耐熱性を向上して、第２耐
火物層への直接的な熱負荷による損耗を少なくすること
ができる。従って、このような水冷炉蓋を用いて溶解並
びに精錬反応を有利に、何よりも安全に操業することが
できる。
け、この伝熱管に冷却水を循環させ、伝熱管の下方でこ
の伝熱管に沿って第２耐火層が設けられる。これによっ
て伝熱管に循環される冷却水による抜熱を小さくして電
力原単位の低減を図ることができるとともに、伝熱管の
熱応力による疲労を防止し、この伝熱管ならびに第１耐
火物層への溶銑やスクラップの接触による局部的および
突発的破損を防ぎ、炉体および炉蓋の寿命を長くするこ
とができる。また伝熱管を溶銑やスクラップの接触から
保護するために、従来のようにスラグコーティングする
必要がなくなり、かつ脱硫反応が低下する低塩基度にす
る必要もなくなるので、溶銑成分の異常を防ぐことがで
きる。さらに金属製である前記伝熱管をスラグコーティ
ングする必要がなくなるため、換言すれば金属製伝熱管
より耐火物の方がスラグの付着性がよいため、スラグコ
ーティングされやすくなり、耐熱性を向上して、第２耐
火物層への直接的な熱負荷による損耗を少なくすること
ができる。従って、このような水冷炉蓋を用いて溶解並
びに精錬反応を有利に、何よりも安全に操業することが
できる。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の水冷炉蓋１を備
える金属溶解炉３およびそれに関連する全体の構成を示
す断面図である。本実施例において、金属溶解炉３は、
交流アーク式３相電気炉であって、上方に開口した有底
の炉体４と、この炉体４を上方から塞ぐ炉蓋１とを有す
る。炉体４は、フローラインと呼ばれる作業床５の下方
に設けられる炉台６および炉脚７によって支持されてい
る。前記炉蓋１は、その炉蓋１を上昇および旋回させる
開閉手段８によって開閉動作される。
える金属溶解炉３およびそれに関連する全体の構成を示
す断面図である。本実施例において、金属溶解炉３は、
交流アーク式３相電気炉であって、上方に開口した有底
の炉体４と、この炉体４を上方から塞ぐ炉蓋１とを有す
る。炉体４は、フローラインと呼ばれる作業床５の下方
に設けられる炉台６および炉脚７によって支持されてい
る。前記炉蓋１は、その炉蓋１を上昇および旋回させる
開閉手段８によって開閉動作される。
【００１１】前記炉体４は、略円筒状の炉壁９ａと、炉
底９ｂとを有し、その内部空間１０には電極１１への通
電によって発生するアークによって、装入された鋼屑な
どの諸原料を溶解および溶融した溶銑１３が貯留され
る。前記電極１１には、変圧器１４からの２次電圧が接
続線１５を介して与えられ、前記内部空間１０内に装入
した諸原料の間にアークを発生させて、その諸原料を溶
解および溶融することができる。このようなアークの発
生によって炉体４内の内部空間１０は、たとえば約８０
０℃程度の高温度となる。
底９ｂとを有し、その内部空間１０には電極１１への通
電によって発生するアークによって、装入された鋼屑な
どの諸原料を溶解および溶融した溶銑１３が貯留され
る。前記電極１１には、変圧器１４からの２次電圧が接
続線１５を介して与えられ、前記内部空間１０内に装入
した諸原料の間にアークを発生させて、その諸原料を溶
解および溶融することができる。このようなアークの発
生によって炉体４内の内部空間１０は、たとえば約８０
０℃程度の高温度となる。
【００１２】図２は、水冷炉蓋１の一部の断面図であ
る。前記炉蓋１は、大略的に円錐台状に形成され、鉄皮
１６の下面１７に沿って同心円状に複数の伝熱管１８が
配置され、これらの伝熱管１８は不定形耐火物１９によ
って外囲されている。この不定形耐火物１９によって、
第１耐火物層２０を構成し、この第１耐火物層２０内に
前記複数の伝熱管１８が設けられている。各伝熱管１８
には、最も半径方向外方寄りに配置される環状の冷却水
供給管２１から冷却水が供給され、伝熱管１８を周方向
に、または周方向を分割してブロック化された周方向に
循環して最も半径方向内方寄りに配置される環状の冷却
水回収管２３に回収される。
る。前記炉蓋１は、大略的に円錐台状に形成され、鉄皮
１６の下面１７に沿って同心円状に複数の伝熱管１８が
配置され、これらの伝熱管１８は不定形耐火物１９によ
って外囲されている。この不定形耐火物１９によって、
第１耐火物層２０を構成し、この第１耐火物層２０内に
前記複数の伝熱管１８が設けられている。各伝熱管１８
には、最も半径方向外方寄りに配置される環状の冷却水
供給管２１から冷却水が供給され、伝熱管１８を周方向
に、または周方向を分割してブロック化された周方向に
循環して最も半径方向内方寄りに配置される環状の冷却
水回収管２３に回収される。
【００１３】前記伝熱管１８には、図３に示されるよう
にたとえばワイヤ２４によって耐火ブロック２５が連結
されて垂下される。各耐火ブロック２５は、半径方向に
隣接して接触しかつ周方向に隣接して接触しており、こ
れらの複数の耐火ブロック２５によって第２耐火物層２
６を構成する。
にたとえばワイヤ２４によって耐火ブロック２５が連結
されて垂下される。各耐火ブロック２５は、半径方向に
隣接して接触しかつ周方向に隣接して接触しており、こ
れらの複数の耐火ブロック２５によって第２耐火物層２
６を構成する。
【００１４】前記耐火ブロック２５は、不焼成レンガか
ら成る。この不焼成レンガは、たとえば表１に示される
ように、不焼成Ａｌ2Ｏ3またはＭｇＯ−Ｃが用いられ
る。
ら成る。この不焼成レンガは、たとえば表１に示される
ように、不焼成Ａｌ2Ｏ3またはＭｇＯ−Ｃが用いられ
る。
【００１５】
【表１】
【００１６】また前記第１耐火物層２０を構成する不定
形耐火物１９は、表２に示されるように、高アルミナ系
キャスタブルまたはＡｌ2Ｏ3−ＳｉＣ−Ｃ系が用いられ
る。
形耐火物１９は、表２に示されるように、高アルミナ系
キャスタブルまたはＡｌ2Ｏ3−ＳｉＣ−Ｃ系が用いられ
る。
【００１７】
【表２】
【００１８】図４は、本発明の他の実施例の水冷炉蓋１
の一部の断面図である。本実施例では、前記耐火ブロッ
ク２５は、金属製ケース２７内に前記不定形耐火物１９
と同一材料の不定形耐火物２８を充填して構成すること
ができる。本願発明者によれば、鋭意研究の結果、本発
明に係る水冷炉蓋１は、従来に比べて寿命が大幅に延長
されることが確かめられている。
の一部の断面図である。本実施例では、前記耐火ブロッ
ク２５は、金属製ケース２７内に前記不定形耐火物１９
と同一材料の不定形耐火物２８を充填して構成すること
ができる。本願発明者によれば、鋭意研究の結果、本発
明に係る水冷炉蓋１は、従来に比べて寿命が大幅に延長
されることが確かめられている。
【００１９】すなわち、表３は、本発明に係る水冷炉蓋
１と従来の水冷炉蓋とを大型の交流アーク式３相電気炉
に設置し、表４に示される原料配合でＳＵＳ３０４系の
ステンレス鋼用の溶銑を溶解したときの結果を示してい
る。
１と従来の水冷炉蓋とを大型の交流アーク式３相電気炉
に設置し、表４に示される原料配合でＳＵＳ３０４系の
ステンレス鋼用の溶銑を溶解したときの結果を示してい
る。
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】比較例１では、従来の水冷炉蓋を設置し、
スラグの塩基度を１．５とし、また比較例２では塩基度
２．２で操業したときの結果を示している。この比較例
２は、比較例１に比べて水冷炉蓋にスラグがコーティン
グされるため、炉蓋の寿命の延長および電力原単位の低
減を図ることができるけれども、脱硫能が著しく低下
し、脱硫反応が必要となる操業条件としては、比較例２
は不適切であることが確かめられた。これに比べて本発
明では、塩基度２．２であるため、脱硫能を下げること
なしに抜熱作用の大きな水冷炉蓋から炉体内の熱気を遮
断でき、電力原単位が３０ｋＷ時／Ｔｏｎを低減し、炉
蓋の寿命を操業回数で５００回延長できることが確かめ
られた。なお、スラグの塩基度は、（％ＣａＯ）／（％
ＳｉＯ2）であり、また脱硫能は（％Ｓ）／［％Ｓ］で
あり、電力原単位の差は、比較例２（従来）を基準とし
たときの電力原単位の低減量を示している。
スラグの塩基度を１．５とし、また比較例２では塩基度
２．２で操業したときの結果を示している。この比較例
２は、比較例１に比べて水冷炉蓋にスラグがコーティン
グされるため、炉蓋の寿命の延長および電力原単位の低
減を図ることができるけれども、脱硫能が著しく低下
し、脱硫反応が必要となる操業条件としては、比較例２
は不適切であることが確かめられた。これに比べて本発
明では、塩基度２．２であるため、脱硫能を下げること
なしに抜熱作用の大きな水冷炉蓋から炉体内の熱気を遮
断でき、電力原単位が３０ｋＷ時／Ｔｏｎを低減し、炉
蓋の寿命を操業回数で５００回延長できることが確かめ
られた。なお、スラグの塩基度は、（％ＣａＯ）／（％
ＳｉＯ2）であり、また脱硫能は（％Ｓ）／［％Ｓ］で
あり、電力原単位の差は、比較例２（従来）を基準とし
たときの電力原単位の低減量を示している。
【００２３】
【発明の効果】以上に詳述した如く本発明に係る金属溶
解炉の水冷炉蓋を用いた実操業においては、以下に列挙
する如く種々な効果を奏するものであり、その工業的価
値の非常に大きなものである。
解炉の水冷炉蓋を用いた実操業においては、以下に列挙
する如く種々な効果を奏するものであり、その工業的価
値の非常に大きなものである。
【００２４】不定形耐火物によって外囲され第１耐火
物層内に介在する伝熱管は、第２耐火物層によって炉体
内の輻射等の熱気から遮断することができるので、この
伝熱管内を流れる冷却水による抜熱が少なくなり、熱ロ
スを減少して、電力原単位を低減することができ、炉体
内に装入された諸原料の溶解時間の短縮も図ることがで
きる。
物層内に介在する伝熱管は、第２耐火物層によって炉体
内の輻射等の熱気から遮断することができるので、この
伝熱管内を流れる冷却水による抜熱が少なくなり、熱ロ
スを減少して、電力原単位を低減することができ、炉体
内に装入された諸原料の溶解時間の短縮も図ることがで
きる。
【００２５】また伝熱管の熱応力による疲労を低減す
ることができ、溶銑やスクラップが伝熱管に直接触れる
ことがないので、水冷炉蓋の局部的および突発的な破損
を抑制し、炉蓋の寿命を延長することができる。したが
って、炉蓋の保守も容易になる。
ることができ、溶銑やスクラップが伝熱管に直接触れる
ことがないので、水冷炉蓋の局部的および突発的な破損
を抑制し、炉蓋の寿命を延長することができる。したが
って、炉蓋の保守も容易になる。
【００２６】第１耐火物層と第２耐火物層との簡単な
構成の水冷炉蓋であり、その製作および保修も容易にで
きる。この第２耐火物層を構成するのは、簡単な形状を
有する各耐火ブロックであるから製作し易く、かつ炉蓋
への取り付けも容易である。そして、この各耐火ブロッ
クは、予め製作した金属製ケース内に必要に応じて複数
個のスタッドを付設しておいて、このケース内に比較的
安価な不定形耐火物を流し込んで容易に製作できるので
ある。
構成の水冷炉蓋であり、その製作および保修も容易にで
きる。この第２耐火物層を構成するのは、簡単な形状を
有する各耐火ブロックであるから製作し易く、かつ炉蓋
への取り付けも容易である。そして、この各耐火ブロッ
クは、予め製作した金属製ケース内に必要に応じて複数
個のスタッドを付設しておいて、このケース内に比較的
安価な不定形耐火物を流し込んで容易に製作できるので
ある。
【００２７】このように製作された各耐火ブロックに
よって構成される第２耐火物層は、その材質や塩基度を
任意に選定したとえば脱硫反応などの精錬反応に有利に
構成し製作できるし、伝熱管と異なり耐火物なのでこの
表面にスラグが容易にコーティングされるために、かか
る精錬反応を有利にかつ炉蓋の寿命をさらに延長するこ
とができる。
よって構成される第２耐火物層は、その材質や塩基度を
任意に選定したとえば脱硫反応などの精錬反応に有利に
構成し製作できるし、伝熱管と異なり耐火物なのでこの
表面にスラグが容易にコーティングされるために、かか
る精錬反応を有利にかつ炉蓋の寿命をさらに延長するこ
とができる。
【００２８】さらに伝熱管に不定形耐火物が接触して
設けられ、その耐火物が伝熱管によって冷却されるの
で、その耐火物の損耗速度を小さくすることができ、こ
れによって炉蓋の損傷を少なくして水の侵入などによる
水蒸気爆発を確実に防止し、実操業における安全性の向
上を図ることができる。
設けられ、その耐火物が伝熱管によって冷却されるの
で、その耐火物の損耗速度を小さくすることができ、こ
れによって炉蓋の損傷を少なくして水の侵入などによる
水蒸気爆発を確実に防止し、実操業における安全性の向
上を図ることができる。
【図１】本発明の一実施例の金属溶解炉３およびそれに
関連する全体の構成を示す断面図である。
関連する全体の構成を示す断面図である。
【図２】水冷炉蓋１の一部の断面図である。
【図３】耐火ブロック２５の斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例の水冷炉蓋１の一部を拡大
して示す断面図である。
して示す断面図である。
１ 水冷炉蓋 ３ 金属溶解炉 ４ 炉体 ８ 炉壁 ９ 炉底 １０ 内部空間 １１ 電極 １３ 溶銑 １８ 伝熱管 １９，２８ 不定形耐火物 ２０ 第１耐火物層 ２１ 冷却水供給管 ２３ 冷却水回収管 ２４ ワイヤ ２５ 耐火ブロック ２６ 第２耐火物層 ２７ 金属製ケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−23227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−26704（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−173698（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−15997（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F27D 1/12 F27B 3/24 F27D 1/18
Claims (2)
- 【請求項１】 原料が装入され、上方に臨んで開口する
炉体の内部空間を上方から覆う第１耐火物層と、 第１耐火物層内に設けられ、冷却水が循環される伝熱管
と、 伝熱管の下方でその伝熱管に沿って設けられる第２耐火
物層とを含み、 前記第１耐火物層は、不定形耐火物から成り、前記第２
耐火物層は不焼成レンガから成ることを特徴とする金属
溶解炉の水冷炉蓋。 - 【請求項２】 前記第１耐火物層は、不定形耐火物から
成り、前記第２耐火物層は金属製ケース内に不定形耐火
物を充填して構成される複数の耐火ブロックから成り、
各耐火ブロックは、前記伝熱管に垂下されることを特徴
とする請求項１記載の金属溶解炉の水冷炉蓋。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09976692A JP3206956B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 金属溶解炉の水冷炉蓋 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09976692A JP3206956B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 金属溶解炉の水冷炉蓋 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296668A JPH05296668A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3206956B2 true JP3206956B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=14256100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09976692A Expired - Fee Related JP3206956B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 金属溶解炉の水冷炉蓋 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206956B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104390346A (zh) * | 2014-10-21 | 2015-03-04 | 安徽贵宏节能锅炉有限公司 | 一种具有进水吸热与储水功能的锅炉 |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP09976692A patent/JP3206956B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05296668A (ja) | 1993-11-09 |
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