JP3635779B2 - 高炉炉壁用冷却板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉壁用冷却板に関し、特に炉壁の冷却にステーブと冷却板とを併用する高炉で使用するものに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
高炉は、鉄皮保護と炉壁に内張りした耐火レンガの寿命延長のため、種々の炉壁冷却方式を採用している。この冷却方式は、高炉の寿命延長を図る観点から従来より多々改良が行われ、近年は、図４（ｂ）に示すように、冷却媒体（通常は、水を使用）を内部に循環させる鋳鉄製のステーブ４を複数枚炉周囲に配置すると共に、やはり冷却媒体３を内部に循環させる銅製の冷却板５をも使用する冷却方式が採用されるようになった。つまり、該冷却板５は、ステーブに内張した耐火レンガ６（点線で表示）を支持、冷却すると同時に、ステーブのない位置の鉄皮１冷却をも行うようにしている。
【０００３】
一方、上記内張した耐火レンガ６は、高炉操業の経過につれ損傷を受け、数年で脱落するのを常としているので、長期間操業を続けている高炉は、殆ど該耐火レンガ６を失っていることが多い。従って、高炉の炉壁冷却には、該ステーブ４と冷却板５が重要な役割を果たすことになる。
この冷却板５に関しては、従来より研究開発がなされ、多種の冷却板５が提案されている。本願に最も近いものとして、実開平２−５１２４２号公報は、「独立した内外２重の水路を有する冶金用冷却板において、上記冷却板の外側水路のうち炉内側先端部水路を炉体周方向に沿わせてまっすぐに形成すると共に、上記冷却板の内側水路のうち炉内側先端部水路を同じく炉体周方向に沿わせてまっすぐに形成し、かつ上記外側水路及び内側水路への各供水管及び排水管を上記冷却板の炉外側両端部にそれぞれ配設したことを特徴とする冶金用冷却板」を開示し、この採用により高炉鉄皮の寿命延長に貢献した。
【０００４】
しかしながら、この実開平２−５１２４２号公報記載の冷却板５は、図４（ａ）に示すような二重水路構造のものであるが、使用するにつれ以下に述べる欠点が明らかになった。
すなわち、上記外側水路７は、耐火レンガ６の落下後、降下する高炉装入物との接触により摩耗して失われるので、以後は、該外側水路７への冷却媒体３の供給を止め残った内側水路８だけで炉壁冷却が行われることになるが、２つの不都合があったのである。
【０００５】
１つは、炉周に沿った方向で起きる問題で、外側水路７が消失すると、隣り合う残存内側水路８同士の間隙１０が広くなり過ぎ、その部分１０に相当する外壁、つまり鉄皮１の冷却が不十分になる。他の１つは、炉軸方向で起きる問題で、高炉操業への影響が大きいものである。
すなわち、該冷却板５先端の外側水路７が損失しても、残存の内側水路８だけでも長さが十分にあり、図３に示すようにステーブ４表面より炉内側へ突出ていることである。そのため、該冷却板５は、降下する高炉装入物（鉱石１１とコークス１２の層状充填）の流れを変え、該冷却板５の下方に存在する空間１３に流れ込み、高炉装入物の充填状態を局部的に変える（偏析ともいう）。さらには、炉内半径方向のガス流れを変え、炉壁近傍に通気抵抗の小さいコークス層の通路が形成された場合には、高温のガスが多量に流れ、ステーブ４や鉄皮１への熱負荷が増大し、その破損原因になる恐れがあった。
【０００６】
これでは、冷却板５として今一歩満足できるものではなく、その使用で炉命１５年以上は期待できるが、更に２０年以上の炉命を期待するならば、操業初期の炉内レンガ支持強化（炉内レンガの脱落防止技術）と操業末期の炉内原料の荷下がり安定（炉内プロフィル安定化技術）が必須であると考えられた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を鑑み、高炉炉壁に内張した耐火レンガの支持強化と、耐火レンガが落下しても高炉装入物の安定した荷下りとを可能にする高炉炉壁用冷却板を提供することを目的としている。
【０００８】
発明者は、上記目的を達成するため、高炉操業への影響を極力無くすことに鋭意努力し、耐火レンガの消失時には、積極的にステーブ面と冷却板先端を一致させることを着想した。すなわち、本発明は、高炉周囲を囲む複数枚のステーブの上下間に介在して配設され、該ステーブ上に内張される耐火レンガを支持し、それぞれ独立した複数の冷却室を備えた高炉炉壁用冷却板において、上記独立した冷却室を、炉中心側を冷却する前部冷却室と炉壁側を冷却する後部冷却室とに分けると共に、該前部冷却室と該後部冷却室との境界位置を前記ステーブの最炉内側表面位置と一致させてなることを特徴とする高炉炉壁用冷却板である。また、本発明は、前記後部冷却室を左右で２つに分離し、前記前部冷却室への冷却水の供給管路及び排出管路を、左右に配置した後部冷却室間に配設してなることを特徴とする請求項１記載の高炉炉壁用冷却板でもある。
【０００９】
本発明では、高炉炉壁冷却板を上記のような構造にしたので、耐火レンガ消失しても、積極的に該冷却板の一部を溶失させることで、高炉の内部プロフィルを正常に維持できるようになり、高炉装入物の降下乱れの発生が防止できる。また、冷却水の供給管路や排出管路の溶失の鉄皮への影響も極力抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る高炉炉壁用冷却板を図１（ａ）及び（ｂ）に示す。
それは、熱伝導性に優れた材料、例えば銅で形成され、図１（ｂ）から明らかなように、高炉の鉄皮１内側に配設された複数枚の鋳鉄製ステーブ４の上下間に差し込まれ、該ステーブ４の内側に張られた耐火レンガ６を支えると共に、該耐火レンガ６や鉄皮１の一部を冷却している。そして、該冷却板５の構造は、図１（ａ）の平面図から明らかなように、高炉中心側を冷却する前部冷却室１４と炉壁側を冷却する後部冷却室１５のそれぞれ独立した２系統に分割されている。もし操業中に上記耐火レンガ６が脱落した場合には、この前部冷却室１４は、冷却水３の供給を止められ、故意に溶損させられる（図２（ａ）の溶失部分１８参照）。
【００１１】
本発明の重要ポイントは、その際に残存した後部冷却室１５の前面の壁９が、図２（ａ）及び（ｂ）に示すよう、前記ステーブ４の炉内側表面と同一面内にあるようにすることである。それによって以降の炉内プロフィルは正常に維持され、高炉装入物の降下に乱れが生じないようになる。また、前部冷却室１４へ冷却水３を供給したり、排出する管路１６、１７は、左右に配置しそれぞれが独立した２つの後部冷却室１５間を貫通して設けてある。そのため、前部冷却室１４の冷却機能が停止しても、その管路は後部冷却室１５により十分冷却されるようになる。なお、それら管路１６、１７は、冷却の点からできるだけ細くすることが好ましい。
【００１２】
従来、冷却板５とステーブ４との併用方式の高炉では、該冷却板５は高炉の高さ方向に数段程度まとめて配置していたが、本発明では、耐火レンガ６の支持を強化するため、ステーブ４と本発明に係る冷却板５を上下で交互に配置して耐火レンガ６の脱落防止を積極的に図っている。
さらに、本発明では、該耐火レンガ６の脱落は、炉壁に設けた温度計（図示せず）の測定値を用いて炉内壁プロフィルを常時推定して、監視するようにした。つまり、そのプロフィルが正常な状態から乱れた場合、その乱れた位置に対応する本発明に係る冷却板５において、前部冷却室１４への冷却水３を強制的に遮断、盲化するようにした。その結果、従来より一層の迅速処置がとれるようになると共に、炉壁損耗状態の高炉操業への影響を減少させることができた。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、
（１）建設時、該冷却板を上下ステーブ間ごとに使用すると同時に、前部冷却板の突出し長さを大きくとって、耐火レンガの支持強化を図り、
（２）操業末期においても、炉内壁プロフィルの安定、炉内原料の荷下がりの安定が可能となり、
高炉の炉命が従来より一層延長できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷却板の平面図（ａ）と、それを設置した高炉の操業初期状況を示す縦断面図（ｂ）である。
【図２】高炉操業後期における本発明に係る冷却板の平面図（ａ）と炉壁部の縦断面図（ｂ）である。
【図３】従来の高炉における耐火レンガ脱落後の炉壁近傍装入物の充填状況を示す図である。
【図４】従来の高炉炉壁冷却板の平面図（ａ）とそれを設置した炉壁部の縦断面図（ｂ）である。なお、耐火レンガは、操業によって脱落するが、点線で表示してある。
【符号の説明】
１ 鉄皮
２ ステーブ冷却配管
３ 冷却媒体（冷却水）
４ ステーブ
５ 冷却板
６ 耐火レンガ
７ 外側水路
８ 内側水路
９ 壁
１０間隙
１１鉱石
１２コークス
１３空間
１４前部冷却室
１５後部冷却室
１６供給管路
１７排出管路
１８溶失部分

Claims (2)

1. 高炉周囲を囲む複数枚のステーブの上下間に介在して配設され、該ステーブ上に内張される耐火レンガを支持し、それぞれ独立した複数の冷却室を備えた高炉炉壁用冷却板において、
   上記独立した冷却室を、炉中心側を冷却する前部冷却室と炉壁側を冷却する後部冷却室とに分けると共に、該前部冷却室と該後部冷却室との境界位置を前記ステーブの最炉内側表面位置と一致させてなることを特徴とする高炉炉壁用冷却板。
2. 前記後部冷却室を左右で２つに分離し、前記前部冷却室への冷却水の供給管路及び排出管路を、左右に配置した後部冷却室間に配設してなることを特徴とする請求項１記載の高炉炉壁用冷却板。

Images