JP3397113B2 - 竪型冶金炉用の炉体構造部材 - Google Patents
竪型冶金炉用の炉体構造部材Info
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、竪型冶金炉の炉壁
や炉底側部を構築するのに使用される冷却機構を備えた
炉体構造部材に関する。
や炉底側部を構築するのに使用される冷却機構を備えた
炉体構造部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】高炉等の堅型冶金炉では、炉壁および炉
底の耐火物を冷却することにより炉内からの侵食を防
ぎ、炉体の長寿命化を図る必要がある。高炉等の炉体の
冷却方式としては従来から種々の装置が提案され、実用
化もされているが、炉内耐火物を均一に冷却することが
できるという点で所謂ステーブクーラーが優れた性能を
有しており、このため高炉において広く用いられてい
る。一般に、このステーブクーラーは冷却管を鋳ぐるん
だ鋳造金属部の炉内側に耐火物（耐火レンガ）を固定し
た構造を有するものである。
底の耐火物を冷却することにより炉内からの侵食を防
ぎ、炉体の長寿命化を図る必要がある。高炉等の炉体の
冷却方式としては従来から種々の装置が提案され、実用
化もされているが、炉内耐火物を均一に冷却することが
できるという点で所謂ステーブクーラーが優れた性能を
有しており、このため高炉において広く用いられてい
る。一般に、このステーブクーラーは冷却管を鋳ぐるん
だ鋳造金属部の炉内側に耐火物（耐火レンガ）を固定し
た構造を有するものである。
【０００３】このステーブクーラーでは、耐火物が均一
に冷却されるとともに、鋳造金属部から耐火物（耐火レ
ンガ）が脱落し難いことが重要であり、このような性能
を得るために特開平７−９０３３４号公報では、冷却管
を鋳ぐるんだ鋳造金属部と炉内側耐火物とを断熱緩衝部
材を介して配し、鋳造金属部に突設された耐火物製の連
結支持部材を炉内側耐火物に形成された取付孔に挿入す
ることで炉内側耐火物を支持するようにした炉体冷却装
置（炉体構造部材）が提案されている。この提案では、
炉内側耐火物を支持する連結支持部材をモリブデンまた
はモリブデン／ジルコニア等を主成分とする熱伝導性と
高温強度に優れた耐火物で構成し、この連結支持部材を
通じて鋳造金属部の冷却管と炉内側耐火物との間で熱交
換なされ、炉内側耐火物が十分に冷却されるとしてい
る。
に冷却されるとともに、鋳造金属部から耐火物（耐火レ
ンガ）が脱落し難いことが重要であり、このような性能
を得るために特開平７−９０３３４号公報では、冷却管
を鋳ぐるんだ鋳造金属部と炉内側耐火物とを断熱緩衝部
材を介して配し、鋳造金属部に突設された耐火物製の連
結支持部材を炉内側耐火物に形成された取付孔に挿入す
ることで炉内側耐火物を支持するようにした炉体冷却装
置（炉体構造部材）が提案されている。この提案では、
炉内側耐火物を支持する連結支持部材をモリブデンまた
はモリブデン／ジルコニア等を主成分とする熱伝導性と
高温強度に優れた耐火物で構成し、この連結支持部材を
通じて鋳造金属部の冷却管と炉内側耐火物との間で熱交
換なされ、炉内側耐火物が十分に冷却されるとしてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来技術の炉体構造部材は、炉内側耐火物の適切な冷却と
脱落防止を目的としているにもかかわらず、炉内側耐火
物の脱落を生じやすい問題があることが判った。したが
って本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決
し、炉内側耐火物を適切に冷却するだけでなく、その脱
落を効果的に防止することができる炉体構造部材を提供
することにある。
来技術の炉体構造部材は、炉内側耐火物の適切な冷却と
脱落防止を目的としているにもかかわらず、炉内側耐火
物の脱落を生じやすい問題があることが判った。したが
って本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決
し、炉内側耐火物を適切に冷却するだけでなく、その脱
落を効果的に防止することができる炉体構造部材を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
従来技術の炉体冷却装置（炉体構造部材）に関して、炉
内側耐火物の脱落の原因とその防止対策について検討を
行なった。その結果、従来技術の炉体冷却装置では連結
支持部材をモリブデン等を主成分とする熱伝導性に優れ
た耐火物により構成し、この連結支持部材の優れた熱伝
導性に基づく冷却能により、炉内側耐火物をその内部か
らも冷却することを特徴としているが、このような炉内
側耐火物の支持構造自体が炉内側耐火物を脱落させる主
要な原因となっていることが判った。
従来技術の炉体冷却装置（炉体構造部材）に関して、炉
内側耐火物の脱落の原因とその防止対策について検討を
行なった。その結果、従来技術の炉体冷却装置では連結
支持部材をモリブデン等を主成分とする熱伝導性に優れ
た耐火物により構成し、この連結支持部材の優れた熱伝
導性に基づく冷却能により、炉内側耐火物をその内部か
らも冷却することを特徴としているが、このような炉内
側耐火物の支持構造自体が炉内側耐火物を脱落させる主
要な原因となっていることが判った。
【０００６】すなわち、従来技術の構造では、モリブデ
ン等を主成分とする耐火物製の連結支持部材の曲げ強度
が小さいため衝撃荷重等により折損しやすい上に、連結
支持部材を通じて耐火物内部が冷却されると耐火物内部
に熱分布を生じ、この熱分布により耐火物に割れ等の欠
損が生じやすいという基本的な問題があり、このような
連結支持部材の折損並びに連結支持部材による冷却に起
因した炉内側耐火物の欠損が、炉内側耐火物の脱落の主
要な原因となっていることが判明した。
ン等を主成分とする耐火物製の連結支持部材の曲げ強度
が小さいため衝撃荷重等により折損しやすい上に、連結
支持部材を通じて耐火物内部が冷却されると耐火物内部
に熱分布を生じ、この熱分布により耐火物に割れ等の欠
損が生じやすいという基本的な問題があり、このような
連結支持部材の折損並びに連結支持部材による冷却に起
因した炉内側耐火物の欠損が、炉内側耐火物の脱落の主
要な原因となっていることが判明した。
【０００７】したがって、連結支持部材を折損が生じに
くい材質とするとともに、従来技術とは正反対に連結支
持部材を通じた炉内側耐火物内部の冷却が極力抑制され
るような構造とし、耐火物内部での熱分布の発生を防止
することにより、炉内側耐火物の脱落を効果的に防止で
きること、一方、連結支持部材を通じた炉内側耐火物内
部の冷却を行なわなくても、ステーブ側と接する背面か
らの冷却だけで炉内側耐火物を適切に冷却できることが
判った。
くい材質とするとともに、従来技術とは正反対に連結支
持部材を通じた炉内側耐火物内部の冷却が極力抑制され
るような構造とし、耐火物内部での熱分布の発生を防止
することにより、炉内側耐火物の脱落を効果的に防止で
きること、一方、連結支持部材を通じた炉内側耐火物内
部の冷却を行なわなくても、ステーブ側と接する背面か
らの冷却だけで炉内側耐火物を適切に冷却できることが
判った。
【０００８】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴は以下の通りである。 [1] 内部に冷媒流路を備えた金属構造部材と、複数の耐
火レンガにより構成され、前記金属構造部材の冷却稼働
面に配される炉内側耐火物と、前記金属構造部材の冷却
稼働面に突設され、前記炉内側耐火物を構成する各耐火
レンガの背面側の幅方向両側部に形成された取付用切欠
き溝に挿入されることで炉内側耐火物を金属構造部材に
対して支持する金属製の連結支持部材と、該連結支持部
材と前記取付用切欠き溝の内面との間に介装される断熱
部材とを有することを特徴とする竪型冶金炉用の炉体構
造部材。
もので、その特徴は以下の通りである。 [1] 内部に冷媒流路を備えた金属構造部材と、複数の耐
火レンガにより構成され、前記金属構造部材の冷却稼働
面に配される炉内側耐火物と、前記金属構造部材の冷却
稼働面に突設され、前記炉内側耐火物を構成する各耐火
レンガの背面側の幅方向両側部に形成された取付用切欠
き溝に挿入されることで炉内側耐火物を金属構造部材に
対して支持する金属製の連結支持部材と、該連結支持部
材と前記取付用切欠き溝の内面との間に介装される断熱
部材とを有することを特徴とする竪型冶金炉用の炉体構
造部材。
【０００９】[2] 上記[1]の炉体構造部材において、金
属構造部材が、冷媒流路を構成する冷却管と、該冷却管
を鋳ぐるんだ鋳造金属部とからなることを特徴とする竪
型冶金炉用の炉体構造部材。 [3] 上記[1]または[2]の炉体構造部材において、金属構
造部材の冷却稼働面と炉内側耐火物の背面との間に断熱
緩衝部材が介装されていることを特徴とする竪型冶金炉
用の炉体構造部材。
属構造部材が、冷媒流路を構成する冷却管と、該冷却管
を鋳ぐるんだ鋳造金属部とからなることを特徴とする竪
型冶金炉用の炉体構造部材。 [3] 上記[1]または[2]の炉体構造部材において、金属構
造部材の冷却稼働面と炉内側耐火物の背面との間に断熱
緩衝部材が介装されていることを特徴とする竪型冶金炉
用の炉体構造部材。
【００１０】[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの炉体構造部
材において、取付用切欠き溝の耐火レンガ幅方向での長
さａと、取付用切欠き溝と耐火レンガ上端面との距離Ｌ
が、Ｌ＞ａを満足することを特徴とする竪型冶金炉用の
炉体構造部材。[5] 上記[1]〜[4]の いずれかの炉体構造部材において、
連結支持部材が金属製の丸棒により構成されていること
を特徴とする竪型冶金炉用の炉体構造部材。
材において、取付用切欠き溝の耐火レンガ幅方向での長
さａと、取付用切欠き溝と耐火レンガ上端面との距離Ｌ
が、Ｌ＞ａを満足することを特徴とする竪型冶金炉用の
炉体構造部材。[5] 上記[1]〜[4]の いずれかの炉体構造部材において、
連結支持部材が金属製の丸棒により構成されていること
を特徴とする竪型冶金炉用の炉体構造部材。
【００１１】[6] 上記[1]〜[5]のいずれかの炉体構造部
材において、炉内側耐火物の本体の背面に複数条の背面
レンガが突設され、金属構造部材の冷却稼働面が、前記
背面レンガの外面を含む炉内側耐火物の背面に沿って形
成されていること特徴とする竪型冶金炉用の炉体構造部
材。[7] 上記[1]〜[6]の いずれかの炉体構造部材において、
隣接する耐火レンガ間に断熱材が介装されていることを
特徴とする竪型冶金炉用の炉体構造部材。
材において、炉内側耐火物の本体の背面に複数条の背面
レンガが突設され、金属構造部材の冷却稼働面が、前記
背面レンガの外面を含む炉内側耐火物の背面に沿って形
成されていること特徴とする竪型冶金炉用の炉体構造部
材。[7] 上記[1]〜[6]の いずれかの炉体構造部材において、
隣接する耐火レンガ間に断熱材が介装されていることを
特徴とする竪型冶金炉用の炉体構造部材。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１〜図５は本発明の炉体構造部
材の一実施形態を示すもので、図１は縦断面図、図２は
図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は連結支持部
材及び背面レンガを示す部分拡大縦断面図、図４は図１
中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は炉内側耐火物を
構成する耐火レンガの斜視図である。
材の一実施形態を示すもので、図１は縦断面図、図２は
図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は連結支持部
材及び背面レンガを示す部分拡大縦断面図、図４は図１
中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は炉内側耐火物を
構成する耐火レンガの斜視図である。
【００１３】図において、１は内部に冷媒流路を備えた
金属構造部材、２はこの金属構造部材１の冷却稼働面ｘ
に配される炉内側耐火物（前面レンガ）、３は金属構造
部材１の冷却稼働面ｘの複数箇所に突設され、炉内側耐
火物の背面側に形成された取付用の切欠き溝８内に挿入
されることで炉内側耐火物２を支持する連結支持部材、
４はこれら連結支持部材３と切欠き溝８の内面との間に
介装された断熱部材、５は金属構造部材の冷却稼働面ｘ
と炉内側耐火物２の背面との間に介装された断熱緩衝部
材である。
金属構造部材、２はこの金属構造部材１の冷却稼働面ｘ
に配される炉内側耐火物（前面レンガ）、３は金属構造
部材１の冷却稼働面ｘの複数箇所に突設され、炉内側耐
火物の背面側に形成された取付用の切欠き溝８内に挿入
されることで炉内側耐火物２を支持する連結支持部材、
４はこれら連結支持部材３と切欠き溝８の内面との間に
介装された断熱部材、５は金属構造部材の冷却稼働面ｘ
と炉内側耐火物２の背面との間に介装された断熱緩衝部
材である。
【００１４】前記金属構造部材１は、冷媒流路を構成す
る冷却管６とこの冷却管６を鋳ぐるんだ鋳造金属部７と
から構成されている。通常、冷却管６は中空鋼管によ
り、また、鋳造金属部７は鋳鉄で構成される。前記炉内
側耐火物２は、金属構造部材１の冷却稼働面ｘに断熱緩
衝部材５を介して配されている。この炉内側耐火物２
は、金属構造部材１の冷却稼働面ｘの縦横方向に配され
る複数の耐火レンガ２０により構成され、隣接する各耐
火レンガ２０間にはレンガの熱膨張を吸収するための圧
縮可能な断熱部材１１が介装されている。この断熱部材
１１は、例えばグラスウール、ロックウール等により構
成される。
る冷却管６とこの冷却管６を鋳ぐるんだ鋳造金属部７と
から構成されている。通常、冷却管６は中空鋼管によ
り、また、鋳造金属部７は鋳鉄で構成される。前記炉内
側耐火物２は、金属構造部材１の冷却稼働面ｘに断熱緩
衝部材５を介して配されている。この炉内側耐火物２
は、金属構造部材１の冷却稼働面ｘの縦横方向に配され
る複数の耐火レンガ２０により構成され、隣接する各耐
火レンガ２０間にはレンガの熱膨張を吸収するための圧
縮可能な断熱部材１１が介装されている。この断熱部材
１１は、例えばグラスウール、ロックウール等により構
成される。
【００１５】各耐火レンガ２０は、金属構造部材１の冷
却稼働面ｘに突設された前記連結支持部材３を挿入する
ための複数の切欠き溝８をその背面側に有している。本
実施形態の耐火レンガ２０は、図２および図５に示すよ
うにレンガ背面側の両側部の上下２箇所にそれぞれ切欠
き溝８を有している。この切欠き溝８は耐火レンガ２０
の全厚ではなく、背面側から適当な深さ（レンガ全厚の
１０〜５０％程度の深さ）まで形成されている。
却稼働面ｘに突設された前記連結支持部材３を挿入する
ための複数の切欠き溝８をその背面側に有している。本
実施形態の耐火レンガ２０は、図２および図５に示すよ
うにレンガ背面側の両側部の上下２箇所にそれぞれ切欠
き溝８を有している。この切欠き溝８は耐火レンガ２０
の全厚ではなく、背面側から適当な深さ（レンガ全厚の
１０〜５０％程度の深さ）まで形成されている。
【００１６】図５に示すように、切欠き溝８（本実施形
態のように切欠き溝８が耐火レンガ背面側の上下２箇所
に設けられている場合には、特に上部側の切欠き溝８）
は耐火レンガ幅方向での長さａと、切欠き溝８と耐火レ
ンガ上端面との距離Ｌが、Ｌ＞ａを満足するように形成
することが好ましい。Ｌ≦ａでは、耐火レンガの自重と
炉内装入物との摩擦力による外力により生じる引張応力
よって切欠き溝上部のレンガ部分が破壊し易いため好ま
しくない。また、同様の理由から、下部側の切欠き溝８
についても、切欠き溝８の耐火レンガ幅方向での長さ
ａ′と切欠き溝８と耐火レンガ下端面との距離Ｌ′が
Ｌ′＞ａ′を満足するよう形成することが好ましい。な
お、耐火レンガ２０は耐久性の観点からＳｉＣ系耐火レ
ンガ（例えば、ＳｉＣ：７０〜１００ｗｔ％、Ｓｉ
Ｏ2：０〜３０ｗｔ％）等により構成することが好まし
い。
態のように切欠き溝８が耐火レンガ背面側の上下２箇所
に設けられている場合には、特に上部側の切欠き溝８）
は耐火レンガ幅方向での長さａと、切欠き溝８と耐火レ
ンガ上端面との距離Ｌが、Ｌ＞ａを満足するように形成
することが好ましい。Ｌ≦ａでは、耐火レンガの自重と
炉内装入物との摩擦力による外力により生じる引張応力
よって切欠き溝上部のレンガ部分が破壊し易いため好ま
しくない。また、同様の理由から、下部側の切欠き溝８
についても、切欠き溝８の耐火レンガ幅方向での長さ
ａ′と切欠き溝８と耐火レンガ下端面との距離Ｌ′が
Ｌ′＞ａ′を満足するよう形成することが好ましい。な
お、耐火レンガ２０は耐久性の観点からＳｉＣ系耐火レ
ンガ（例えば、ＳｉＣ：７０〜１００ｗｔ％、Ｓｉ
Ｏ2：０〜３０ｗｔ％）等により構成することが好まし
い。
【００１７】また、本実施形態では炉内側耐火物２（前
面レンガ）内に急熱勾配が形成されるのを防止し、且つ
炉内側耐火物２が脱落した際にも一定の断熱効果が得ら
れるようにするために、炉内側耐火物２の本体の背面に
おける隣接する連結支持部材３の各間に背面レンガ９が
突設され、図３に示すようにモルタル１０により炉内側
耐火物本体に固定されている。この背面レンガ９は断面
略台形状であり、その上底辺側が炉内側耐火物本体の背
面に固定されている。したがって、金属構造部材１の冷
却稼働面ｘは、上記背面レンガ９の外面を含む炉内耐火
物２の凹凸状の背面に沿って形成されている。
面レンガ）内に急熱勾配が形成されるのを防止し、且つ
炉内側耐火物２が脱落した際にも一定の断熱効果が得ら
れるようにするために、炉内側耐火物２の本体の背面に
おける隣接する連結支持部材３の各間に背面レンガ９が
突設され、図３に示すようにモルタル１０により炉内側
耐火物本体に固定されている。この背面レンガ９は断面
略台形状であり、その上底辺側が炉内側耐火物本体の背
面に固定されている。したがって、金属構造部材１の冷
却稼働面ｘは、上記背面レンガ９の外面を含む炉内耐火
物２の凹凸状の背面に沿って形成されている。
【００１８】前記断熱緩衝部材５は、鋳造金属部７の鋳
造時に耐火レンガ２０に作用する熱衝撃を緩和するため
に設けられるもので、前記背面レンガ９の外面を含む炉
内側耐火物２の背面と金属構造部材１の冷却稼働面ｘと
の間に介装されている。この断熱緩衝部材５は、例えば
グラスウール、ロックウール等により構成される。
造時に耐火レンガ２０に作用する熱衝撃を緩和するため
に設けられるもので、前記背面レンガ９の外面を含む炉
内側耐火物２の背面と金属構造部材１の冷却稼働面ｘと
の間に介装されている。この断熱緩衝部材５は、例えば
グラスウール、ロックウール等により構成される。
【００１９】前記連結支持部材３は、金属製の丸棒の一
端側を金属構造部材１を構成する金属鋳造部７に固定
（金属鋳造部７の鋳造時に丸棒の一端を金属鋳造部７に
鋳ぐるむことにより固定）することにより金属構造部材
１の冷却稼働面ｘに突設され、炉内側耐火物２の前記切
欠き溝８に挿入されることにより、炉内側耐火物２を金
属構造部材１に対して支持している。通常、この連結支
持部材３の長さ（冷却稼働面ｘからの突出長）は耐火レ
ンガ２０の厚みの１０〜５０％程度とする。
端側を金属構造部材１を構成する金属鋳造部７に固定
（金属鋳造部７の鋳造時に丸棒の一端を金属鋳造部７に
鋳ぐるむことにより固定）することにより金属構造部材
１の冷却稼働面ｘに突設され、炉内側耐火物２の前記切
欠き溝８に挿入されることにより、炉内側耐火物２を金
属構造部材１に対して支持している。通常、この連結支
持部材３の長さ（冷却稼働面ｘからの突出長）は耐火レ
ンガ２０の厚みの１０〜５０％程度とする。
【００２０】この連結支持部材３は、本実施形態のよう
な丸棒で構成することにより、連結支持部材自体の強度
を最も確保し易く、しかも、切欠き溝８の大きさも小さ
くできるため耐火レンガの強度面でも最も好ましいが、
必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば後述す
る他の実施形態に示すように板状体で構成してもよい。
連結支持部材３は耐熱性に優れ且つ高温強度が大きい金
属により構成することが好ましく、その具体的な材質は
特に限定されないが、ＳＵＳ−３１０Ｓ等のようなステ
ンレス鋼、ＳＳ−４００、ＨＡ−２３０のような耐熱鋼
等により構成するのが特に好ましい。連結支持部材３
は、３００〜４００℃程度の高温でも耐火物を保持し得
る十分な引張り強度と曲げ強度を有するものであること
が好ましい。
な丸棒で構成することにより、連結支持部材自体の強度
を最も確保し易く、しかも、切欠き溝８の大きさも小さ
くできるため耐火レンガの強度面でも最も好ましいが、
必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば後述す
る他の実施形態に示すように板状体で構成してもよい。
連結支持部材３は耐熱性に優れ且つ高温強度が大きい金
属により構成することが好ましく、その具体的な材質は
特に限定されないが、ＳＵＳ−３１０Ｓ等のようなステ
ンレス鋼、ＳＳ−４００、ＨＡ−２３０のような耐熱鋼
等により構成するのが特に好ましい。連結支持部材３
は、３００〜４００℃程度の高温でも耐火物を保持し得
る十分な引張り強度と曲げ強度を有するものであること
が好ましい。
【００２１】前記連結支持部材３と切欠き溝８の内面と
の間には、両者間での熱伝導を極力抑えるために断熱部
材４が介装されている。この断熱部材４としては、例え
ば、ロックウールやグラスウール等を用いることができ
る。通常、断熱部材４はこれを構成すべき部材を連結支
持部材３の外側に巻き付け若しくは層状に接着し、この
状態で連結支持部材３とともに切欠き溝８内に挿入し、
さらに必要に応じて切欠き溝内の空隙に断熱部材を充填
することにより、連続支持部材３と切欠き溝８の内面と
の間に充填・介装させる。なお、断熱部材４は金属製の
連結支持部材３の熱膨張を吸収するため、連結支持部材
３と切欠き溝８内面との間のクリアランス（通常、常温
状態で１〜５ｍｍ程度）を確保する役目も果たす。
の間には、両者間での熱伝導を極力抑えるために断熱部
材４が介装されている。この断熱部材４としては、例え
ば、ロックウールやグラスウール等を用いることができ
る。通常、断熱部材４はこれを構成すべき部材を連結支
持部材３の外側に巻き付け若しくは層状に接着し、この
状態で連結支持部材３とともに切欠き溝８内に挿入し、
さらに必要に応じて切欠き溝内の空隙に断熱部材を充填
することにより、連続支持部材３と切欠き溝８の内面と
の間に充填・介装させる。なお、断熱部材４は金属製の
連結支持部材３の熱膨張を吸収するため、連結支持部材
３と切欠き溝８内面との間のクリアランス（通常、常温
状態で１〜５ｍｍ程度）を確保する役目も果たす。
【００２２】図６及び図７は連結支持部材３による炉内
側耐火物２の支持構造の他の形態を、図２と同様の断面
で示したもので、このうち図６に示す構造は炉内側耐火
物２を構成する各耐火レンガ２０の高さを小さくして耐
火レンガ２０の背面側の両側部の各１箇所に取付用切欠
き溝８を設け、この切欠き溝８に連結支持部材３を挿入
するようにしたものである。また、図７に示す構造は切
欠き溝８を図２と同様の位置に設けるとともに、連結支
持部材３を板状部材により構成し、この板状の連結支持
部材３の両側部分が炉体構造部材幅方向で隣接する耐火
レンガ２０の両切欠き溝８に挿入されるようにしたもの
である。
側耐火物２の支持構造の他の形態を、図２と同様の断面
で示したもので、このうち図６に示す構造は炉内側耐火
物２を構成する各耐火レンガ２０の高さを小さくして耐
火レンガ２０の背面側の両側部の各１箇所に取付用切欠
き溝８を設け、この切欠き溝８に連結支持部材３を挿入
するようにしたものである。また、図７に示す構造は切
欠き溝８を図２と同様の位置に設けるとともに、連結支
持部材３を板状部材により構成し、この板状の連結支持
部材３の両側部分が炉体構造部材幅方向で隣接する耐火
レンガ２０の両切欠き溝８に挿入されるようにしたもの
である。
【００２３】連結支持部材３及びこれによる炉内側耐火
物２の支持構造は、上記の各実施形態以外にも種々の形
態を採り得る。
物２の支持構造は、上記の各実施形態以外にも種々の形
態を採り得る。
【００２４】
【００２５】
【００２６】なお、以上の実施形態において、図８に示
すように連結支持部材３に上向きの傾斜角θ １ 、θ ２ を
付し、且つ上下の連結支持部材３で異なる傾斜角θ １ 、
θ ２ を付すことができる。このように上下の連結支持部
材３で異なる傾斜角θ １ 、θ ２ を付すことにより、耐火
レンガ２０が連結支持部材３から抜け落ちにくくなる。
通常、この傾斜角度は５〜２５°程度の範囲で任意に選
択される。
すように連結支持部材３に上向きの傾斜角θ １ 、θ ２ を
付し、且つ上下の連結支持部材３で異なる傾斜角θ １ 、
θ ２ を付すことができる。このように上下の連結支持部
材３で異なる傾斜角θ １ 、θ ２ を付すことにより、耐火
レンガ２０が連結支持部材３から抜け落ちにくくなる。
通常、この傾斜角度は５〜２５°程度の範囲で任意に選
択される。
【００２７】本発明の炉体構造部材を構成する金属構造
部材１は、製造の容易性や構造の一体性等を考慮した場
合には、上記各実施形態のように冷却管６を鋳造金属部
７で鋳ぐるんだ構造とすることが好ましいと言えるが、
これ以外にも例えば、金属構造部材の本体を鋳造や圧延
等で製作し、これに冷却管を組み付け、或いは孔開け加
工等により冷媒流路を形成したような構造とすることも
できる。また、金属構造部材１の材質も、鋳鉄以外にＣ
ｕまたはＣｕ合金等の任意の金属材（鋳造材または圧延
延材）を使用できる。
部材１は、製造の容易性や構造の一体性等を考慮した場
合には、上記各実施形態のように冷却管６を鋳造金属部
７で鋳ぐるんだ構造とすることが好ましいと言えるが、
これ以外にも例えば、金属構造部材の本体を鋳造や圧延
等で製作し、これに冷却管を組み付け、或いは孔開け加
工等により冷媒流路を形成したような構造とすることも
できる。また、金属構造部材１の材質も、鋳鉄以外にＣ
ｕまたはＣｕ合金等の任意の金属材（鋳造材または圧延
延材）を使用できる。
【００２８】以上述べたような本発明の炉体構造部材
は、高炉やスクラップ溶解炉等の竪型冶金炉の炉壁や炉
底側部を構築するのに用いられ、例えば炉壁の場合に
は、通常は炉体鉄皮の内側に積み上げられ、金属構造部
材１を炉体鉄皮に固定することにより炉壁を構成する。
は、高炉やスクラップ溶解炉等の竪型冶金炉の炉壁や炉
底側部を構築するのに用いられ、例えば炉壁の場合に
は、通常は炉体鉄皮の内側に積み上げられ、金属構造部
材１を炉体鉄皮に固定することにより炉壁を構成する。
【００２９】本発明の炉体構造部材は、冷却管６を備え
た金属構造部材１の冷却稼働面ｘを通じて炉内側耐火物
２の冷却が適切に行われるが、一方において、炉内側耐
火物２を支持する連結支持部材３がステンレス鋼等の金
属製であるため折損を生じにくく、しかも、連結支持部
材３が金属製で且つ取付用切欠き溝８との間に断熱部材
４が介装されているため、連結支持部材３を通じた炉内
側耐火物内部の冷却が適切に抑制され、このため連結支
持部材３を通じた冷却により炉内側耐火物内部で熱分布
が生じ、耐火物に欠損を生じるようなことがなく、これ
らの結果、炉内側耐火物２の脱落を効果的に防止するこ
とができる。
た金属構造部材１の冷却稼働面ｘを通じて炉内側耐火物
２の冷却が適切に行われるが、一方において、炉内側耐
火物２を支持する連結支持部材３がステンレス鋼等の金
属製であるため折損を生じにくく、しかも、連結支持部
材３が金属製で且つ取付用切欠き溝８との間に断熱部材
４が介装されているため、連結支持部材３を通じた炉内
側耐火物内部の冷却が適切に抑制され、このため連結支
持部材３を通じた冷却により炉内側耐火物内部で熱分布
が生じ、耐火物に欠損を生じるようなことがなく、これ
らの結果、炉内側耐火物２の脱落を効果的に防止するこ
とができる。
【００３０】連結支持部材としてステンレス鋼（ＳＵＳ
−３１０Ｓ）を使用した図１〜図５に示す本発明の炉体
構造部材と、連結支持部材としてＭｏ−ＺｒＯ2を使用
した比較例の炉体構造部材（特開平７−９０３３４号の
炉体構造部材）について、高炉炉壁に適用した場合を想
定した試験を行い、各炉体構造部材を構成する炉内側耐
火物（レンガ厚：４００ｍｍ）の前面（炉内側の面）と
背面の温度測定を行った結果を以下に示す。 以上の結果から、比較例の炉体構造部材では、炉内側耐
火物が冷却稼動面からだけでなく連結支持部材を通じて
も冷却されるため、炉内側耐火物厚さ方向で急熱勾配を
生じている。これに対して本発明例の炉体構造部材で
は、炉内側耐火物厚さ方向で適正な熱勾配が得られてい
る。
−３１０Ｓ）を使用した図１〜図５に示す本発明の炉体
構造部材と、連結支持部材としてＭｏ−ＺｒＯ2を使用
した比較例の炉体構造部材（特開平７−９０３３４号の
炉体構造部材）について、高炉炉壁に適用した場合を想
定した試験を行い、各炉体構造部材を構成する炉内側耐
火物（レンガ厚：４００ｍｍ）の前面（炉内側の面）と
背面の温度測定を行った結果を以下に示す。 以上の結果から、比較例の炉体構造部材では、炉内側耐
火物が冷却稼動面からだけでなく連結支持部材を通じて
も冷却されるため、炉内側耐火物厚さ方向で急熱勾配を
生じている。これに対して本発明例の炉体構造部材で
は、炉内側耐火物厚さ方向で適正な熱勾配が得られてい
る。
【００３１】次に、本発明の炉体構造部材の製造方法の
一例を図９及び図１０に基づいて説明する。先ず、図９
（ａ）に示すように、炉内側耐火物２を構成すべき各耐
火レンガ２０を、取付用切欠き溝８が上面側になるよう
にして平盤状の基盤１２の上に並べる。この際、隣接す
る耐火レンガ２０間に断熱部材１１を介装させる。
一例を図９及び図１０に基づいて説明する。先ず、図９
（ａ）に示すように、炉内側耐火物２を構成すべき各耐
火レンガ２０を、取付用切欠き溝８が上面側になるよう
にして平盤状の基盤１２の上に並べる。この際、隣接す
る耐火レンガ２０間に断熱部材１１を介装させる。
【００３２】次いで、同図（ｂ）に示すように連結支持
部材３を構成すべき金属製の丸棒３０を各切欠き溝８に
挿入する。この際、丸棒３０の外側に断熱材を巻き付け
ておき、この断熱材ごと切欠き溝８に挿入することによ
り、連結支持部材３と切欠き溝８の内面との間に断熱部
材４（図示せず）を介装させる。さらに、同図（ｃ）に
示すように耐火レンガ２０の上面（背面）の隣接する丸
棒３０間に背面レンガ９をモルタル１０（図示せず）で
接着する。
部材３を構成すべき金属製の丸棒３０を各切欠き溝８に
挿入する。この際、丸棒３０の外側に断熱材を巻き付け
ておき、この断熱材ごと切欠き溝８に挿入することによ
り、連結支持部材３と切欠き溝８の内面との間に断熱部
材４（図示せず）を介装させる。さらに、同図（ｃ）に
示すように耐火レンガ２０の上面（背面）の隣接する丸
棒３０間に背面レンガ９をモルタル１０（図示せず）で
接着する。
【００３３】次に、同図（ｄ）に示すように背面レンガ
９を含む耐火レンガ２０の上面（背面）に断熱緩衝部材
５を敷設して固定し、しかる後、図１０（ｅ）に示すよ
うに金属構造部材１の一部を構成すべき冷却管６を耐火
レンガ２０の上方に適当な保持手段を介してセットす
る。この状態で、図１０（ｆ）に示すように炉内側耐火
物２とその上方の冷却管６を鋳型１３で覆い、冷却管６
を含む鋳型１３内の空間に鋳湯を行う。これにより冷却
管６を鋳造金属部７で鋳ぐるんだ金属構造部材１が形成
され、且つ各丸棒３０の端部も鋳造金属部７と一体化さ
れ、金属構造部材１の冷却稼働面ｘに突設された連結支
持部材３が形成される。また、この鋳込みの際、注湯に
よる耐火レンガ２０への熱衝撃が断熱緩衝部材５により
緩和される。鋳込み完了後、鋳型１３を取り外すこと
で、図１０（ｇ）に示す金属構造部材１と炉内側耐火物
２とが連結支持部材３を介して連結された炉体構造部材
が得られる。
９を含む耐火レンガ２０の上面（背面）に断熱緩衝部材
５を敷設して固定し、しかる後、図１０（ｅ）に示すよ
うに金属構造部材１の一部を構成すべき冷却管６を耐火
レンガ２０の上方に適当な保持手段を介してセットす
る。この状態で、図１０（ｆ）に示すように炉内側耐火
物２とその上方の冷却管６を鋳型１３で覆い、冷却管６
を含む鋳型１３内の空間に鋳湯を行う。これにより冷却
管６を鋳造金属部７で鋳ぐるんだ金属構造部材１が形成
され、且つ各丸棒３０の端部も鋳造金属部７と一体化さ
れ、金属構造部材１の冷却稼働面ｘに突設された連結支
持部材３が形成される。また、この鋳込みの際、注湯に
よる耐火レンガ２０への熱衝撃が断熱緩衝部材５により
緩和される。鋳込み完了後、鋳型１３を取り外すこと
で、図１０（ｇ）に示す金属構造部材１と炉内側耐火物
２とが連結支持部材３を介して連結された炉体構造部材
が得られる。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように本発明の炉体構造部材
は、炉内側耐火物が適切に冷却され、その損耗が効果的
に防止されるだけでなく、炉内側耐火物の欠損や連結支
持部材の折損に起因した炉内側耐火物の脱落も効果的に
防止され、このため高炉等の竪型冶金炉の寿命を大幅に
延長させることができる。
は、炉内側耐火物が適切に冷却され、その損耗が効果的
に防止されるだけでなく、炉内側耐火物の欠損や連結支
持部材の折損に起因した炉内側耐火物の脱落も効果的に
防止され、このため高炉等の竪型冶金炉の寿命を大幅に
延長させることができる。
【図１】本発明の炉体構造部材の一実施形態を示す縦断
面図
面図
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図
【図３】連結支持部材及び背面レンガを示す部分拡大縦
断面図
断面図
【図４】図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
【図５】図１に示す炉内側耐火物を構成する耐火物レン
ガの斜視図
ガの斜視図
【図６】連結支持部材による炉内側耐火物の支持構造の
他の実施形態を、図２と同様の断面で示した説明図
他の実施形態を、図２と同様の断面で示した説明図
【図７】連結支持部材による炉内側耐火物の支持構造の
他の実施形態を、図２と同様の断面で示した説明図
他の実施形態を、図２と同様の断面で示した説明図
【図８】
連結支持部材の取付部の他の実施形態を示す部
分拡大断面図
分拡大断面図
【図９】
本発明の炉体構造部材の製造方法の一例を工程
順に示す説明図
順に示す説明図
【図１０】
本発明の炉体構造部材の製造方法の一例を工
程順に示す説明図
程順に示す説明図
１…金属構造部材、２…炉内側耐火物、３…連結支持部
材、４…断熱部材、５…断熱緩衝部材、６…冷却管、７
…鋳造金属部、８…取付用切欠き溝、９…背面レンガ、
１０…モルタル、１１…断熱部材、１２…基盤、１３…
鋳型、２０…耐火物レンガ、３０…丸棒、ｘ…冷却稼働
面
材、４…断熱部材、５…断熱緩衝部材、６…冷却管、７
…鋳造金属部、８…取付用切欠き溝、９…背面レンガ、
１０…モルタル、１１…断熱部材、１２…基盤、１３…
鋳型、２０…耐火物レンガ、３０…丸棒、ｘ…冷却稼働
面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 炭竃 隆志
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号
日本鋼管株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−90334（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−131981（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−79986（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21B 7/10 301
F27D 1/04
F27D 1/12
Claims (7)
- 【請求項１】 内部に冷媒流路を備えた金属構造部材
と、複数の耐火レンガにより構成され、前記金属構造部
材の冷却稼働面に配される炉内側耐火物と、前記金属構
造部材の冷却稼働面に突設され、前記炉内側耐火物を構
成する各耐火レンガの背面側の幅方向両側部に形成され
た取付用切欠き溝に挿入されることで炉内側耐火物を金
属構造部材に対して支持する金属製の連結支持部材と、
該連結支持部材と前記取付用切欠き溝の内面との間に介
装される断熱部材とを有することを特徴とする竪型冶金
炉用の炉体構造部材。 - 【請求項２】 金属構造部材が、冷媒流路を構成する冷
却管と、該冷却管を鋳ぐるんだ鋳造金属部とからなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の竪型冶金炉用の炉体構
造部材。 - 【請求項３】 金属構造部材の冷却稼働面と炉内側耐火
物の背面との間に断熱緩衝部材が介装されていることを
特徴とする請求項１または２に記載の竪型冶金炉用の炉
体構造部材。 - 【請求項４】 取付用切欠き溝の耐火レンガ幅方向での
長さａと、取付用切欠き溝と耐火レンガ上端面との距離
Ｌが、Ｌ＞ａを満足することを特徴とする請求項１、２
または３に記載の竪型冶金炉用の炉体構造部材。 - 【請求項５】 連結支持部材が金属製の丸棒により構成
されていることを特徴とする請求項１、２、３または４
に記載の竪型冶金炉用の炉体構造部材。 - 【請求項６】 炉内側耐火物の本体の背面に複数条の背
面レンガが突設され、金属構造部材の冷却稼働面が、前
記背面レンガの外面を含む炉内側耐火物の背面に沿って
形成されていること特徴とする請求項１、２、３、４ま
たは５に記載の竪型冶金炉用の炉体構造部材。 - 【請求項７】 隣接する耐火レンガ間に断熱材が介装さ
れていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５ま
たは６に記載の竪型冶金炉用の炉体構造部材。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36842897A JP3397113B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 竪型冶金炉用の炉体構造部材 |
| US09/217,562 US6258315B1 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-21 | Furnace body structural member for metallurgical shaft furnace |
| EP98124424A EP0926247B1 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-22 | Stave cooling member for metallurgical shaft furnace |
| DE69822107T DE69822107T2 (de) | 1997-12-26 | 1998-12-22 | Kühlplatte für metallurgische Schachtöfen |
| AU98164/98A AU730381B2 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-23 | Furnace body structural member for metallurgical shaft furnace |
| KR1019980057680A KR100288055B1 (ko) | 1997-12-26 | 1998-12-23 | 견형야금로용 노체구조부재 |
| BR9805689-1A BR9805689A (pt) | 1997-12-26 | 1998-12-24 | Membro estrutural do corpo de forno para forno de cúpula metalúrgico. |
| TW087121603A TW393562B (en) | 1997-12-26 | 1998-12-24 | Furnace body parts for vertical metallurgical furnace |
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|---|---|---|---|
| JP36842897A JP3397113B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 竪型冶金炉用の炉体構造部材 |
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| JP2002348365A Division JP2003183712A (ja) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | 竪型冶金炉用の炉体構造部材 |
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|---|---|
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| JP36842897A Expired - Fee Related JP3397113B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 竪型冶金炉用の炉体構造部材 |
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| EA020127B1 (ru) * | 2009-05-06 | 2014-08-29 | Лувата Эспоо Ой | Способ изготовления охлаждающего элемента для пирометаллургического реактора и охлаждающий элемент |
| WO2012145661A2 (en) * | 2011-04-22 | 2012-10-26 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | System, method and apparatus for thermally conductive refractory tiles for waste to energy boiler walls |
| LU92472B1 (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-07 | Wurth Paul Sa | Heat protection assembly for a charging installation of a metallurgical reactor |
| US11150020B2 (en) * | 2016-12-30 | 2021-10-19 | Arcelormittal | Copper cooling plate with wear resistant inserts, for a blast furnace |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2719165C2 (de) * | 1977-04-29 | 1983-02-03 | Thyssen AG vorm. August Thyssen-Hütte, 4100 Duisburg | Kühlelement für einen metallurgischen Ofen |
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| SU949003A1 (ru) * | 1981-01-21 | 1982-08-07 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт | Плитовый холодильник доменной печи |
| JPS60140089A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-24 | 住友金属工業株式会社 | 炉壁構造 |
| FR2592145B1 (fr) | 1985-12-23 | 1989-08-18 | Cometherm Sa Cie Expl Thermiqu | Procede de realisation de parois refractaires de protection de fours ou chambres de combustion et brique refractaire pour la mise en oeuvre dudit procede. |
| JPH02163307A (ja) * | 1988-05-25 | 1990-06-22 | Nippon Steel Corp | ステイーブクーラの煉瓦鋳込み方法 |
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