JP4482276B2 - 冷却エレメント - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は請求項１の前段に記載の冷却エレメントに関するものである。
【０００２】
産業用高炉、とりわけ、自溶炉、溶鉱炉および電気炉その他の冶金反応装置などの金属加工用高炉では、一般的には銅を主成分として作られた冷却エレメントが使用される。こうした冷却エレメントは、一般的に水冷式であり、したがって冷却水管系を備えている。その場合、熱は高炉中の空間における耐火れんがから、冷却エレメントのハウジングを介して、冷却水に伝達される。稼動条件は過酷なものであり、冷却エレメントはとりわけ、高炉の雰囲気または溶湯との接触によって、強度の腐食作用や浸食によるひずみにさらされている。例えば、自溶転炉におけるセトラーの壁のライニングを構成するれんが積重体は冷却エレメントによって防護されていて、冷却エレメントの役割は、れんが積重体の温度を相当に低く保ち、上述の理由によるれんがの損耗を遅延させることである。しかし、れんが積重体もやがては薄くなり、溶湯が銅製の冷却エレメントに接触するおそれがある。一般的には、溶湯、特に流速の高いものやあるいは乱流状態にあるものに直接接触した銅製の冷却エレメントは、溶湯の作用に抗しきれず、溶解し始めてしまう。この結果、冷却エレメントの冷却力に過大な負荷がかかり、続いて損傷が生じる。またこれにより、深刻な経済的損失を生じるおそれもある。
【０００３】
本発明は従来技術の欠点を回避可能な冷却エレメントを実現することを目的とする。
【０００４】
本発明は添付の特許請求の範囲の記載事項を特徴とする。
【０００５】
本発明による装置は複数の傑出した利点を有する。
【０００６】
冷却エレメント表面の少なくとも一部を鋼製とすることにより、従来技術の装置と比較して、溶湯との接触に対する著しく優れた耐性を有する冷却エレメントを実現可能である。本発明によれば、とりわけ、冷却エレメントと溶湯とが接触する可能性が高い応用例において、著しく改善された耐久性を有する冷却エレメントが実現可能である。この冷却エレメントは完全に鋼製としてよく、これは製造技術に鑑みて有利な装置となる。冷却エレメントのハウジングは銅製としてよく、これは良好な熱伝導度を有する。その場合、鋼製エレメントを冷却エレメント表面に配設してよい。冷却エレメントのハウジングに設けられた溝などの締結点に鋼製エレメントを配設することにより、極めて機能的で効率的な鋼製プレート用締結装置が得られる。鋼面を複数の独立した要素で作れば、製造技術および保守の両方に鑑みて極めて機能的な装置が実現できる。総括すれば、本発明は生産性および安全性を向上させるものである。
【０００７】
本発明を以下、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
本発明による、とりわけ高炉等における金属加工で利用されることを目的として設計された冷却エレメントはハウジング１を含み、ハウジング１は冷却水循環用の管系２を有する。本発明によれば、少なくとも冷却エレメント表面の一部は溶湯と接触する可能性があり、鋼製である。冷却エレメント完全に鋼製としてよく、あるいは、冷却エレメントのハウジング部は、例えば銅製としてよく、その場合、少なくとも１つの鋼製エレメントがハウジング表面に配設される。
【０００９】
添付図面に示す冷却エレメントはハウジング１を含み、これは冷却水循環用の管系２を有する（図３）。一般的に、冷却エレメントのハウジング１は、例えば銅製である。有利には冷却エレメントのハウジング１は例えば引抜き鋳造などの鋳造によって製作する。ハウジング１には冷却剤循環用の管系２が設けられている。一般的に、管系２は例えば穴あけなどの切削加工か、あるいは鋳造によって製作される。高炉空間に配置されるハウジング１の表面側４、あるいは当該表面の少なくとも一部には、一般的に溝３が作られていて、これらの溝には高炉空間のセラミックス製のライニングの一部を配置してよく、一般的には耐火れんがとしてよい。高炉空間の側に配置される冷却エレメント表面４の少なくとも一部は、構造部分５、６を有し、これら構造部分は鋼製であり、一般的に高合金鋼製エレメントである。鋼製エレメント５、６は冷却エレメントのハウジング１に取り付けられていて、ハウジングと鋼製プレートとの熱接触を良好にしている。これによれば、冷却エレメントの冷却管系２に流入する冷却剤の冷却効果により、例えば銅などの溶湯が構造部分５、６の鋼鉄に浸透することが防止される。添付図面に示す実施例では、冷却エレメント表面に溝７、８、９が作られていて、これらは有利には水平方向の溝であり、これらに対して鋼製エレメントの相手側部分10、11が嵌合する（図４および図５）。一般的に、構造部分５、６としての役割を果たす鋼製エレメントは、有利にはそれらの間の形状に基づいて、ハウジングの溝７、８、９に存置される。溝７、８、９は、例えば溝の底部から冷却エレメント表面に向かって狭くなるように設計してよく、その場合、溝の底部の幅は冷却エレメント表面における幅より大きい。一般的な実施例では、ハウジング表面における溝幅は、溝の底部の溝幅より２〜10mm狭くなっている。溝と鋼製プレートとの間の測定許容誤差は、冷却エレメントハウジングの側から、溝の端部において溝に対して鋼製プレートが挿入可能となるように、設定される。
【００１０】
鋼製エレメント５、６はそれらのための溝に簡単に挿入可能であり、あるいは、ハウジングに対して他の適切な方法によって取り付け可能である。好ましい実施例によれば、鋼製エレメントはハウジングに拡散接合部によって取り付けられる。
【００１１】
他の好ましい実施例によれば、冷却エレメント全体を鋼製としてよい。この方法によると、製造技術上有利な構造となる。有利には冷却エレメントは鋳造によって製作し、例えば 耐熱鋳鋼によって製作する。
【００１２】
一般的に冷却エレメントは高炉壁に配置され、少なくとも、溶湯と接触する可能性がある領域は鋼面を有し、これは典型的には鋼製エレメント５、６である。図２によれば、冷却エレメントは連結部16の領域に配設され、高炉の底部12のライニング14、15と側壁13との間に配置されるか、あるいは上記連結部付近に配置される。図２では、高炉空間17は冷却エレメントに対して左手に位置している。一般的に、冷却エレメントのうち鋼面を備えた領域は、例えば、自溶転炉において、粗銅とスラグとの間の境界面領域に配置される。冷却エレメントの形状および寸法は、高炉の規模およびタイプに応じて変更される。
【００１３】
各添付図面に示すように、冷却エレメントは、高炉空間から離れる方向に伸びている実質的にまっすぐな壁を含み、この壁には冷却管系２用の接続部18、19が配設されている。高炉空間17に対面する側面４では、冷却エレメントの底部は底部エッジに向かって楔形に狭まっていて、これにより冷却エレメントは、高炉の湾曲した底部12のれんが積重体14に対してより良好に適合することとなる。冷却エレメントの上部には、高炉壁の耐火ライニング15用の溝が作られている。このように、冷却エレメントを高炉壁の正しい場所に設置すると、冷却エレメントの鋼面はエレメントの高さ方向における中央部に位置することとなる。
【００１４】
本発明による冷却エレメントは複数の様々な目的に使用可能である。本発明による冷却エレメントの典型的な用途は、例えば、自溶転炉におけるセトラーの高炉空間の側壁である。本発明による冷却エレメントの典型的な寸法は、幅0.25〜１m、長さ１〜２m、ハウジング厚さ100〜200mmであり、ハウジング厚さの約半分を溝部の厚さが占める。言うまでもなく本冷却エレメントは他の高炉における冷却エレメントとしての役割も果たし、とりわけ精錬工程で作られる金属製品に使用される。本冷却エレメントの形状および寸法は、その用途に応じて変更可能である。本発明の好ましい実施例によれば、冷却エレメントは冷却されたいわゆる重力落し送給エレメントであり、とりわけ、溶融材料の案内に使用される。ここで表面層は、例えば、溶融材料に接触する表面部に配設可能である。
【００１５】
好ましい実施例によれば、本発明による冷却エレメントの鋼面は、耐熱性のある高合金鋼で作られ、クロム含有量が高く、典型的には約20〜30％であり、有利には24〜28％である。本発明が特に意図する用途に対する材料の適合性は、合金成分以外の鋼鉄によっても決定されている。本発明の用途に適当な市販の鋼鉄の型式は、例えばGX40CrNiSi27-4である。この場合、使用する鋼鉄は耐熱性のある高合金鋳鋼である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による冷却エレメントの断面図である。
【図２】 本発明による冷却エレメントを利用した、代表的な自溶転炉の壁の断面図である。
【図３】 図１に示す冷却エレメントのハウジングの断面図である。
【図４】 本発明によるある構造部分の断面図である。
【図５】 本発明による他の構造部分本発明の断面図である。
【図６】 本発明による冷却エレメントを示す図である。

Claims (6)

1. 冷却エレメントと冷却水循環用の管系とを含み、該冷却エレメントは、セラミックス製のライニングエレメントによって形成された高炉のライニングに含まれ、かつ銅製のハウジングを含み、該ハウジングは前記冷却水循環用の管系を備える金属製造用高炉のライニング冷却装置において、
   該装置はさらに少なくとも一つの鋼製エレメントを含み、該鋼製エレメントは、前記冷却エレメントの表面上で高炉空間側に配設されて、かつ溶湯と接触する可能性のある領域において前記ライニングと接触していて、
   前記ハウジングは、該溶湯と接触する可能性のある領域に、該鋼製エレメント用の溝などの締結点を有し、
   該ハウジングは、該溶湯と接触する可能性のある領域以外の領域に、例えばれんがライニングなどのセラミックス製のライニング用の溝などの締結面を有することを特徴とするライニング冷却装置。
2. 請求項１に記載のライニング冷却装置において、前記鋼製エレメントは相手部分を有し、該相手部分は冷却エレメントハウジングに配設された溝などの締結点に適合するように配設されていることを特徴とするライニング冷却装置。
3. 請求項１または２に記載のライニング冷却装置において、前記鋼製エレメントは前記ハウジングに拡散接合部によって取り付けられていることを特徴とするライニング冷却装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のライニング冷却装置において、使用される鋼鉄は、耐熱性があり高合金の鋳造された鋳鋼であることを特徴とするライニング冷却装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のライニング冷却装置において、前記鋼鉄のクロム含有量は、20〜30％であることを特徴とするライニング冷却装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のライニング冷却装置において、前記鋼鉄のクロム含有量は、24〜28％であることを特徴とするライニング冷却装置。

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