JP4746216B2

JP4746216B2 - ステーブクーラ

Info

Publication number: JP4746216B2
Application number: JP2001223553A
Authority: JP
Inventors: 隆昭奥田; 啓友森光
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: JP2003034810A; CN101255481B; CN101255481A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉱石等の溶解に用いられる冶金炉の内面に鉄皮を保護するために周設されるステーブクーラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
冶金炉設備において、炉内の高温ガスから鉄皮を保護するためにステーブクーラーを炉内面に周設して冷却している。従来、ステーブクーラーは鋳鉄または銅で製造され、内部には複数の冷却水路が設けられており、炉内側からの熱を遮断し、鉄皮を保護している。ステーブクーラーの炉内面には耐火煉瓦が円周方向に複数段、鋳込まれていたり、嵌合されていたり、あるいは吹き付け耐火物が施工されていた。例えば実公昭５１−８２７０６号公報には、耐火物煉瓦が脱落しにくいように前より奥の方が高さが高い寸法としている。また実公昭５８−６５３５２号公報には、鋳込み煉瓦の底辺が水平もしくは上を向くように形成したステーブが提案されている。さらに特開２００１−４９３１４号公報には、耐火煉瓦の各段の間を母材が占めており、切欠部の上面の水平面に対する仰角が２０度〜３０度の範囲、あるいはさらに切欠部の下面の水平面に対する仰角が１０度〜３０度の範囲にするステーブクーラーが記載されている。
【０００３】
また、セメントをバインダーとする吹き付け材を施工する場合においても同様の形状にステーブクーラー本体からの突き出し部を形成するか、またはステーブ本体からスタッドを立てて、吹き付け材を保持していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の構造においては、次の問題があった。
【０００５】
（１）耐火煉瓦あるいは吹き付け材が炉内の温度変動に耐えられず、表層から徐々に剥離損耗し、やがては消失し、結果的にステーブクーラー母材の突き出し部が残存することになる。冶金炉シャフト部のステーブクーラー本体の傾斜のため、突き出し部の上面は炉内側に向かって僅かに水平より俯角となって、炉内原料の安定堆積が期待できない状況であった。
【０００６】
（２）突き出し部の下面も炉内側に向かって水平より俯角となって、炉内ガスとの接触面積が増え、ステーブクーラーへの入熱が増大する傾向があった。
【０００７】
（３）上記（１）、（２）により、煉瓦あるいは吹き付け材が消失した後のステーブ突き出し部は、炉内ガス温度変動の影饗を大きく受け、その結果、突き出し部の付け根付近には熱応力の繰り返しによる亀裂が発生し易く、長期の間にはこの亀裂がステーブ本体を破断する危険性があった。
【０００８】
（４）特に近年、高炉では羽口からの微粉炭吹き込み量の増大に伴い、炉体における高熱負荷部がシャフト部にまで及ぶ傾向があり、シャフト部では原料がまだ溶融する温度に達せず、溶融物の凝着によるステーブクーラー表面の保護が期待できないことから、上記（１）、（２）、（３）の問題が起こりやすい状況にあった。
【０００９】
（５）近年、上記の熱負荷増に対して銅ステーブの採用が拡大しつつあるが、より軽量で経済的な銅ステーブが望まれていた。
【００１０】
（６）また、ステーブ前面に施工されている不定形耐火物においても、更なる長寿命化が望まれていた。
【００１１】
（７）ステーブクーラーへの入熱が増大することから、循環冷却システムの水量を多くし、従って循環ポンプや熱交換器の能力を大きくもつ必要があった。
【００１２】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、不定形耐火物の保持機能を更に高め、耐火物の消滅後は、ステーブクーラーの突き出し部が炉内ガスと接触する面積を抑えるとともに、突き出し部の付け根付近の亀裂発生を少なくし、長寿命で循環冷却水量も削減せんとする経済的なステーブクーラーを提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のステーブクーラーは、冶金炉内面に周設されるステーブクーラーにおいて、ステーブ本体炉内面に円周方向に設ける棚状の突き出し部の上面を炉内側に向かって水平より１０度未満の仰角を持たせ、前記棚状の突き出し部の下面を炉内側に向かって水平より３０度を超える仰角を持たせ、前記上面及び前記下面がステーブ本体と交差する部分に曲率を設けることを特徴とする。
【００１４】
また、前記棚状の突き出し部の炉内側の先端部を先細りにして曲率を設けて形成すること、前記棚状の突き出し部の間の水平断面において、冷却水路と冷却水路の間、または冷却水路とステーブクーラー本体外周端面の間のステーブ本体炉内側面を凹ませること、前記棚状の突き出し部の間にレジン系または珪酸塩系バインダーを含むＡｌ_２０_３とＳｉＯ_２を主成分とする不定形耐火物を施工すること、前記棚状の突き出し部の上面および／または下面に、小さな凹凸または粗面を設けることを構成とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は炉面内の不定形耐火物厚みとステーブ奪熱量の関係を示すグラフである。不定耐火物厚さが約５０ｍｍで奪熱量が大幅に低下し、１００ｍｍ以上あってもその効果は大差ない。そこで、ステーブクーラの突き出し部の表面に不定形耐火物を付着させて奪熱量を抑制することができる。
【００１６】
【実施例】
以下に、本発明を図面に示す例に基づき説明する。
【００１７】
図２（ａ）は本発明に従ったステーブクーラーを設置した炉壁縦断面図、（ｂ）はその部分拡大図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００１８】
本実施例においては、ステーブクーラー１は、鉄皮１２に不定形耐火物１３を介して炉内面に周設される。
ステーブクーラー本体１に棚状の突き出し部２を炉内面の円周方向に多段に設け、突き出し部２の上面３を炉内側に向かって水平より仰角をもたせ、また、突き出し部２の下面４も炉内側に向かって水平より仰角をもたせている。
【００１９】
上面３の仰角は、炉内原料が堆積し易い角度であればよく、突き出し部２の付け根部の強度を考慮すると、１０度未満の仰角が好ましい。突き出し部２の上面３を炉内側に向かって水平より１０度未満の仰角をもたせることで、耐火物の消失後は多段の棚状の突き出し部２の間に入った炉内原料が安定に堆積することができ、ステーブクーラー本体と炉内の高温かつ温度変動を伴う高流速ガスとの接触面積を小さくでき、ステーブクーラーへの入熱量を抑制することができる。
【００２０】
一方、下面４の仰角は、炉内原料が安定して入り込む安息角が３０度以上であることから、３０度を超える角度とする。なお、仰角の上限は、不定形耐火物の支持を確実に、また、炉内原料の堆積をさせるため７０度以下とする。突き出し部２の下面４を炉内側に向かって水平より３０度を超える仰角をもたせることにより、炉内原料が入り込みやすく、耐火物の消失後も炉内ガスとの接触面積を小さくでき、ステーブクーラーへの入熱量を抑制することができる。
【００２１】
また、突き出し部２の上面３及び下面４がステーブ本体と交差する部分５，６に曲率を設ける。これにより耐火物の消失後、突き出し部２の付け根付近に熱応力が集中するのを防止し、亀裂の発生を生じにくくでき、長期間に渡ってステーブクーラーの機能を維持することができる。
【００２２】
また、図３（ｂ）に示すように、突き出し部２の炉内側の先端部２ａを、曲率を設けて細くして受熱面積を小さくして、入熱量を抑制し、不定形耐火物に対しても鋭角の凹みを形成せず、従って熱応力の集中を避けるとともに、銅の重量を削減してもよい。
【００２３】
ステーブクーラー本体１の水平断面において冷却水路１０と冷却水路１０の間７、または冷却水路１０とステーブクーラー本体外周端面の間８のステーブ本体炉内側面に凹み１１を形成する。凹ませることにより、ステーブ母材、例えば銅の重量を削減できより経済的なステーブクーラーを提供できるととともに、不定形耐火物のステーブクーラー本体への固着性を高め、その安定支持を図り、ステーブクーラーへの入熱量を長期に渡って抑制することができる。
【００２４】
なお、図３（ａ）に示すようにステーブクーラー本体の炉外側に凹み１１を形成することによっても、ステーブ母材、例えば銅の重量を削減でき、経済的なステーブクーラーを提供できる。
【００２５】
また、レジン系または珪酸塩系バインダーを含むＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を主成分とする不定形耐火物をステーブクーラー表面に強固に固着させ、炉内の高温ガス流や大幅な温度変動にたいしても容易に脱落・消失することなく、安定した断熱層を維持でき、ステーブクーラーへの入熱量を長期に渡って抑制することができる。
【００２６】
また、棚状の突き出し部２の上面３または下面４にわずかな凹凸９を設ける。この凹凸９を設けることにより、不定形耐火物の本体への固着性を高め、その安定支持を図り、ステーブクーラーへの入熱量を長期に渡って抑制することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のステーブクーラーは以下の優れた効果が得られる。
【００２８】
（１）耐火物の消失後は多段の棚状の突き出し部の間に入った炉内原料が安定に堆積することができ、ステーブクーラー本体と炉内の高温かつ温度変動を伴う高流速ガスとの接触面積を小さくでき、ステーブクーラーへの入熱量を抑制できる。
【００２９】
（２）耐火物の消失後、炉内ガスとの接触面積を小さくでき、ステーブクーラーへの入熱量を抑制できる。
【００３０】
（３）耐火物の消失後、突き出し部の付け根付近の熱応力の集中を防止し、亀裂の発生を生じにくくでき、長期間に渡ってステーブクーラーの機能を維持できる。（４）ステーブ母材の重量を削減でき、より経済的なステーブクーラーを提供できるととともに、不定形耐火物のステーブクーラー本体への固着性を高め、その安定支持を図り、ステーブクーラーへの入熱量を長期に渡って抑制することができる。
【００３１】
（５）不定形耐火物のステーブクーラー本体への固着性を更に高め、その安定支持を図ることでステーブクーラーへの入熱量を長期に渡って抑制するができる。
【００３２】
（６）ステーブクーラーへの入熱量を抑制することができるため、循環冷却システムの水量も少なくて済み、循環ポンプや熱交換器の能力も小さくすることができる。また、ムダな熱損失を抑制できることから、高炉内での熱を有効に活用でき、コークス量の低減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】炉内面の不定形耐火物厚みとステーブ奪熱量の関係を示すグラフである。
【図２】（ａ）は本発明に従ったステーブクーラーを設置した炉壁縦断面図、（ｂ）はその部分拡大図、（ｃ）は（ａ）のA−A断面図である。
【図３】本発明の他の形態を示す図である。
【符号の説明】
１：ステーブクーラー
２：突き出し部
２ａ：先端部
３：突き出し部の上面
４：突き出し部の下面
５：上面がステーブ本体と交差する部分
６：下面がステーブ本体と交差する部分
７：水路と水路の間
８：水路とステーブクーラー外周端面の間
９：凹凸
１０：冷却水路
１１：凹み
１２：鉄皮
１３：キャスタブル

Claims

鉱石等の溶解に用いられる冶金炉の内面に周設されるステーブクーラーにおいて、ステーブ本体炉内面に円周方向に設ける棚状の突き出し部の上面を炉内側に向かって水平より１０度未満の仰角を持たせ、前記棚状の突き出し部の下面を炉内側に向かって水平より３０度を超える仰角を持たせ、前記上面及び前記下面がステーブ本体と交差する部分に曲率を設けることを特徴とする高炉用ステーブクーラー。
前記棚状の突き出し部炉内側の先端部を先細りにして曲率を設けて形成することを特徴とする請求項１記載のステーブクーラー。
前記棚状の突き出し部の間の水平断面において、冷却水路と冷却水路の間、または冷却水路とステーブクーラー本体外周端面の間のステーブ本体炉内側面を凹ませることを特徴とする請求項１または２記載のステーブクーラー。
前記棚状の突き出し部の間にレジン系または珪酸塩系バインダーを含むＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を主成分とする不定形耐火物を施工することを特徴とする請求項１、２または３記載のステーブクーラー。
前記棚状の突き出し部の上面および／または下面に、レジン系または珪酸塩系バインダを含むＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を主成分とする不定形耐火物を接着しやすくするため小さな凹凸または粗面を設けることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のステーブクーラー。