JP4866195B2 - 回転炉床炉 - Google Patents

Description

本発明は、回転炉床炉に関し、より詳しくは、炉床材の熱膨張の影響を低減して、炉床耐火物のずり落ち等を防止できる回転炉床炉に関する。

回転炉床炉は、外周壁と、内周壁と、これら壁間に配置された回転炉床とを備える。そして、この回転炉床は、円環状の炉体フレームと、この炉体フレーム上に配置された炉床断熱材と、この炉床断熱材上に配置された耐火物とを備える。

このような回転炉床は、駆動機構によって回転するように構成されている。駆動機構としては、炉床下部に設けられた回転軸によって駆動されるピニオン歯車と、前記炉体フレームの底部に円周状に固定されたラックレールとの噛み合い機構や、床面に円周状に敷設された軌道上を前記炉体フレームの底部に設けられた複数の駆動車輪が駆動する機構等が挙げられる。

このような構造を有する回転炉床炉は、鋼材ビレット等の金属加熱処理あるいは可燃性廃棄物の燃焼処理等に用いられる。また近年は、回転炉床炉を用いて鉄酸化物から還元鉄を製造する方法が注目されている。

ここで、図５に示した従来公知の回転炉床炉を示す概略図を参照しつつ、回転炉床炉による還元鉄製造プロセスの一例を説明する（例えば、特許文献１参照）。
（１）粉末の鉄酸化物（鉄鉱石、電炉ダスト等）および粉末の炭素質還元剤（石炭、コークス等）を混合して造粒し、生ペレットを製造する。
（２）この生ペレットを、ペレット内から発生する可燃性揮発分が発火しない程度の温度域に加熱して付着水分を除去し、乾燥ペレット（原料２９）とする。

（３）この乾燥ペレット（原料２９）を、適当な装入装置２３を用いて回転炉床炉２６中に供給する。そして、回転炉床２１上にペレット１〜２個程度の厚さを有するペレット層を形成する。
（４）このペレット層を、炉内上方に設置したバーナー２７の燃焼により輻射加熱して還元し、金属化を進める。

（５）金属化したペレットを冷却器２８により冷却する。この冷却は、ペレットにガスを直接吹き付けて冷却するか、または、水冷ジャケットで間接冷却すること等により行われる。ペレットを冷却することで、排出時および排出後のハンドリングに耐える機械的強度を発現させる。そして冷却されたペレットを排出装置２２により炉外に排出する。
（６）金属化したペレット（還元鉄３０）を排出後、直ちに乾燥ペレット（原料２９）を装入し、上記のプロセスを繰り返して還元鉄を製造する。

ところで、前記回転炉床は、円環状の炉体フレームと、この炉体フレーム上に配設された炉床断熱材と、この炉床断熱材上に配設された耐火物とを備えた下部断熱構造を有する。そして、この回転炉床の外周側および内周側には、夫々外周側コーナー耐火物および内周側コーナー耐火物が支持金物を介して配設されている。

また前記回転炉床炉の稼動時には、回転炉床の前記外周側および内周側コーナー耐火物に囲まれた前記下部断熱構造の上部に、ドロマイト、鉄鉱石、鉄酸化物（鉄鉱石、電炉ダスト等）と炭素質還元剤（石炭、コークス等）との混合物、被処理物等の表面材料が装入されて還元処理される。

従って、前記回転炉床を構成するこれらの材料の違いにより、前記下部断熱構造、コーナー耐火物および表面材料間の干渉が複雑化し、場合によってはコーナー耐火物や下部断熱構造の破損につながる。

特に、前記表面材料は、回転炉床炉が稼動する前の施工時には問題ないが、一旦稼動開始して長期間の操業を継続すると、ドロマイトや鉄鉱石が堆積、固化して一体化する。この一体化したドロマイトや鉄鉱石は、主に炉床外周部で円環状に固化し、時には炉床全面に固化物が形成される。炉床表面が上記のように一体化した状態となった後に回転炉床炉が冷却されると、耐火物や断熱材が収縮し、これにより隙間や亀裂を生じる。

一方、表面層となるドロマイトや鉄鉱石の層には、膨張代を意図的に設けることはできないため、最も亀裂を生じやすい部分で勝手に亀裂を生じさせながら収縮する。この状態で再加熱すると、必ずしも冷却前の状態に復帰せず、熱膨張による外力を受ける部位が多々見受けられる。この熱膨張による外力は、円周方向のみならず半径方向にも作用している。

一方、炉床フレームも伸縮する構造とされているが、再加熱される場合には当然のことながら上部から加熱されるため、炉内温度が定常状態に至るまでの非定常な昇温中は、上部の部材のみが膨張する現象が見られる。このような現象によって、回転炉床の内周側や外周側の端部に設置されているコーナー耐火物が押され、炉床外へずり落ちたり、浮き上がりを起こしたり、固定金物を損傷させることもある。このような欠点を改善した従来例を、図６および図７を用いて以下に説明する。

図６は、従来の回転炉床炉の炉床構造を示す部分平面図である。この炉床構造では、内周壁と外周壁の間に円環状の回転炉床５２が配設され、この回転炉床５２の内外方向の中間部が耐火キャスタブル層５５によって構成されている。そして、耐火キャスタブル層５５の内周側と外周側の少なくとも一方に、内外方向に複数列の耐火レンガ７３，７４を隣接するように配置して、これら耐火レンガ７３，７４の列間に所定の間隙５７，５８を形成したものである（特許文献２参照）。

一方、他の従来例に係る回転炉床炉について、この回転炉床炉を断面で示した部分模式図７を参照しつつ以下に説明する。この回転炉床炉は、回転可能な炉体フレーム３２と、この炉体フレーム３２上に設けられた断熱レンガ３３と、この断熱レンガ３３上に設けられた不定形耐火物３４とからなる炉床中央本体３５を備える。またこの回転炉床炉は、耐火物からなり、前記炉体フレーム３２上に設けられた炉床内外周の位置決め部３７を備えている。

そして、前記回転炉床炉において、炉床中央本体３５の断熱レンガ３３の内外周部分に、同じ断熱レンガを用いて段差部３８を形成し、この段差部３８を形成する断熱レンガとその内側の不定形耐火物３４との間に膨張代３９を設ける。この膨張代３９は、２５ｍｍ以上、好ましくは３０ｍｍの寸法に設けられる。

炉床内外周の位置決め部３７には不定形耐火物４０が設けられる。この不定形耐火物４０の外周には、前記炉体フレーム３２に固定されたＬ型金物４１が配設されている。そして、不定形耐火物４０上には、無機繊維系断熱材を積層した位置決め耐火物４２が設けられている。この位置決め耐火物４２は、不定形耐火物４０に固定されている（特許文献３参照）。

しかしながら、図６を用いて説明した従来の回転炉床炉では、熱膨張代として形成された前記間隙５７，５８の寸法をいくらにすべきかについて、具体的に示されていない。
一方、図７を用いて説明した従来例においては、膨張代３９の具体的寸法が示されているが、この膨張代３９の寸法は、不定形耐火物３４の幅が２８２５ｍｍの場合に、計算上補償される寸法であって、炉床寸法や構成炉材が異なる場合にまで適用できるものではない。このため、膨張代をどのように決定すべきかについて、指針となるものではない。更に、上記何れの従来例においても、炉床構造が複雑すぎるため、施工の困難性とコストアップを伴うという問題点を有している。

回転炉床炉では、加熱時には温度５００℃以上、場合によっては６００℃以上に至り、熱膨張により前記コーナー耐火物にかかる外力によって、これらを支持するコーナー耐火物支持金物に横方向の力が作用する。そのため、前記コーナー耐火物支持金物には高価な合金、例えば、ＡＳＴＭ ＨＨ相当等を使用する必要があったが、寿命が短いという問題がある。
特開２００１−１８１７２０号公報 特開２００２−３１０５６５号公報 特開２００１−３２４２７４号公報

そこで、本発明の目的は、回転炉床炉における熱膨張代を適切に決定できる汎用式を提示するとともに、長期間の操業によっても炉床の損傷のない簡易な炉床構造を有する回転炉床炉を提供することにある。

上記のような事情に鑑み、本発明者らは、回転炉床炉の炉床構造の膨張・収縮作用について鋭意検討を進めた。その結果、本発明者らは、コーナー耐火物構造を工夫することにより、炉床の破損やコーナー耐火物の炉床外へのずり落ちや浮き上がりを防止できることを知見し、本発明をなすに至ったものである。

即ち、前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る回転炉床炉が採用した手段は、外周壁と内周壁との間に配置された回転炉床が、円環状の炉体フレームと、この炉体フレーム上に配設された炉床断熱材と、この炉床断熱材上に配設された複数個の耐火物と、前記回転炉床の外周部に支持金物を介して配設された外周側コーナー耐火物と、前記回転炉床の内周部に支持金物を介して配設された内周側コーナー耐火物とを有する回転炉床炉に関する。

そして、上記回転炉床炉において、前記外周側若しくは内周側のコーナー耐火物と前記耐火物との間に、又は前記耐火物同士の間に、次式（２）
Ｘ＝（［Ｘ０＝］外周側コーナー耐火物の支持金物の外端部と内周側コーナー耐火物の支持金物の内端部の操業温度での距離）-（［Ｘ１＝］複数個の耐火物および両コーナー耐火物の半径方向の常温における長さの和） ・・（２）
で定義される半径方向熱膨張代Ｘが設定され、
前記外周側コーナー耐火物の幅をＡとし、このコーナー耐火物の支持金物の高さをＢとしたときに、次式（１）
Ｘ＋Ａ＜√（Ａ²＋Ｂ²） ・・（１）
が満足される回転炉床炉である。

本発明の請求項２に係る回転炉床炉が採用した手段は、請求項１に記載の回転炉床炉において、前記外周側コーナー耐火物は、周方向に複数個に分割されるとともに、この外周側コーナー耐火物の支持金物の外端部における上端部を支点として、外周方向に傾動可能である回転炉床炉である。

本発明の請求項３に係る回転炉床炉が採用した手段は、請求項１に記載の回転炉床炉において、前記内周側コーナー耐火物が周方向に複数個に分割されるとともに、これら分割された内周側コーナー耐火物間に周方向熱膨張代Ｙが設定され、この周方向熱膨張代Ｙが次式（５）
Ｙ＝（内周側コーナー耐火物の、操業温度での支持金物との接触面側の長さ［の和］）−（分割された各内周側コーナー耐火物の室温での支持金物との接触面側の長さの和） ・・（５）
で定義されるとともに、分割された前記内周側コーナー耐火物１個の内周長Ｌ₁と外周長Ｌ₂は、次式（３）
Ｌ₂＞Ｌ₁＋２ｙ ・・（３）
（ただし、ｙ＝Ｙ／ｎであり、ｎは分割された内周側コーナー耐火物の個数である。）
を満足する回転炉床炉である。

本発明の請求項４に係る回転炉床炉が採用した手段は、外周壁と内周壁との間に配置された回転炉床が、円環状の炉体フレームと、この炉体フレーム上に配設された炉床断熱材と、この炉床断熱材上に配設された複数個の耐火物と、前記回転炉床の外周部に支持金物を介して配設された外周側コーナー耐火物と、前記回転炉床の内周部に支持金物を介して配設された内周側コーナー耐火物とを有する回転炉床炉に関する。

そして、上記回転炉床炉おいて、前記内周側コーナー耐火物が周方向に複数個に分割されるとともに、これら分割された内周側コーナー耐火物間に周方向熱膨張代Ｙが設定され、この周方向熱膨張代Ｙが次式（５）
Ｙ＝（内周側コーナー耐火物の、操業温度での支持金物との接触面側の長さ［の和］）−（分割された各内周側コーナー耐火物における室温での支持金物との接触面側の長さの和） ・・（５）
で定義されるとともに、分割された前記内周側コーナー耐火物１個の内周長Ｌ₁と外周長Ｌ₂は、次式（３）
Ｌ₂＞Ｌ₁＋２ｙ ・・（３）
（ただし、ｙ＝Ｙ／ｎであり、ｎは分割された内周側コーナー耐火物の個数である。）
を満足する回転炉床炉である。

本発明の請求項１に係る回転炉床炉によれば、前記外周側コーナー耐火物と内周側コーナー耐火物との間に配設された前記複数個の耐火物が半径方向熱膨張代Ｘを備え、外周側コーナー耐火物の幅Ａとこのコーナー耐火物の支持金物高さＢとの関係において、上式（１）を満足するよう構成され、前記半径方向熱膨張代Ｘを適正に設定することによって、炉床の損傷やコーナー耐火物の炉床外へのずり落ち、浮き上がり等を起こさなくなった。

また、本発明の請求項２に係る回転炉床炉によれば、外周側コーナー耐火物が、周方向に複数個に分割されるとともに、この外周側コーナー耐火物支持金物（以下、外周側支持金物と称す）の上端部を支点として、外周方向に傾動可能なよう構成されたので、前記外周側コーナー耐火物やこれを固定する支持金物の破損を回避できる。

更に、本発明の請求項３に係る回転炉床炉によれば、前記内周側コーナー耐火物が周方向に複数個に分割され、これら複数個の内周側コーナー耐火物が周方向熱膨張代Ｙを備え、前記内周側コーナー耐火物１個の内周長Ｌ₁と外周長Ｌ₂との関係において、前式（３），（５）を満足するよう構成される。

そして、前記周方向熱膨張代Ｙによって周方向の熱膨張を吸収し、内周側コーナー耐火物を相互に拘束するので、内周側コーナー耐火物の破損や炉床外へのずり落ちがなくなった。また、これに伴って、内周側コーナー耐火物支持金物（以下、内周側支持金物と称す）は位置決めのみの目的となったので、高価な合金の使用が不要となった。

また更に、本発明の請求項４に係る回転炉床炉によれば、前記内周側コーナー耐火物が周方向に複数個に分割されるとともに、これら分割された内周側コーナー耐火物間に周方向熱膨張代Ｙを備え、上記（３）式を満足することによって、隣接する他の内周側コーナー耐火物との接触によって半径方向内側への移動が阻止され、コーナー耐火物の炉床外へのずり落ち、浮き上がり等を起こさなくなった。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る回転炉床炉の一実施形態を示している。同図は本実施形態に係る回転炉床炉の垂直断面図である。本回転炉床炉１は、外周壁２と、内周壁３と、これらの間に配置された円環状の回転炉床１０とを備える。そして、この回転炉床１０は、図示しない駆動装置によって回転する構成とされている。

前記回転炉床１０は、円環状の炉体フレーム(frame)４と、この炉体フレーム４上に設けられた炉床断熱材５と、この炉床断熱材５上に設けられた複数個の耐火物６とを備える。この炉床断熱材５と耐火物６とは、下部断熱構造１３を構成している。

前記回転炉床１０の外端部には、外周側コーナー(corner)耐火物７が炉床断熱材５の上に外周側支持金物１１を介して配設されている。また回転炉床１０の内端部には、内周側コーナー耐火物８が炉床断熱材５の上に内周側支持金物１２を介して配設されている。そして、前記耐火物６は、外周側コーナー耐火物７と内周側コーナー耐火物８との間に、半径方向及び周方向に多数並べられている。外周側コーナー耐火物７及び内周側コーナー耐火物８は、それぞれ耐火物６よりも背が高く、耐火物６の上面よりも上方に突出している。

このため、回転炉床炉１の操業が繰り返されると、回転炉床炉１内に導入された被処理物等の表面材料９が耐火物６上に堆積し、外周側コーナー耐火物７と内周側コーナー耐火物８との間が表面材料９で覆われることとなる。

ここで、外周側若しくは内周側のコーナー耐火物７，８と前記耐火物６との間に、又は前記耐火物６，６同士の間には、半径方向熱膨張代Ｘが設定されている。具体的に、外周側コーナー耐火物７と最外周側の耐火物６との間、半径方向に隣接する耐火物６，６同士の間、及び内周側コーナー耐火物８と最内周側の耐火物６との間の少なくとも１箇所以上に熱膨張代が設定されており、その総和が半径方向熱膨張代Ｘとして設定されている。この半径方向熱膨張代Ｘは次式（２）で定義される。

Ｘ＝（［Ｘ０＝］外周側支持金物１１の外端部と内周側支持金物１２の内端部の操業温度での距離）-（［Ｘ１＝］複数個の耐火物６およびコーナー耐火物７，８の半径方向の常温における長さの和） ・・・・（２）
ここで、「外周側支持金物１１の外端部と内周側支持金物１２の内端部の操業温度での距離」とは、外周側支持金物１１の外端部と内周側支持金物１２の内端部との間の距離を意味している。外周側支持金物１１の外端部とは、支持金物１１の最外周側の部位であり、内周側支持金物１２の内端部とは、支持金物１２の最内周側の部位である。

また、「複数個の耐火物６およびコーナー耐火物７，８の半径方向の常温における長さの和」とは、半径方向に一列に並んだ複数個の耐火物６（耐火物群）および外周側コーナー耐火物７と内周側コーナー耐火物８における半径方向の長さの和を意味する。

そして、前記半径方向熱膨張代Ｘは、外周側コーナー耐火物７の幅をＡとし、この外周側支持金物１の高さＢとしたときに、次式（１）を満足するよう設定されている。
Ｘ＋Ａ＜√（Ａ²＋Ｂ²） ・・・・（１）
ここで、上式（１）の意味するところを、図２および３を用いて以下に説明する。図２は、図１の外周側コーナー耐火物７の近傍を拡大して示した部分拡大断面図であり、図３は、表面材料９が熱膨張して外周側コーナー耐火物７を押している状態を示す部分拡大断面図である。

図２および図３に示すように、前記外周側コーナー耐火物７は、外周側支持金物１１上に載置されて外周側支持金物１１の外端部における上端部ａを支点として外周方向に傾動可能となっている。ここで、「傾動」とは、表面材料９の熱膨張によって外周側コーナー耐火物７が外周方向に押された場合に、下部断熱構造１３に固定された外周側支持金物１１の反作用によって前記外周側支持金物１１の上端部ａを支点として傾斜する動きを意味するものである。

今、図２のように、最外側の耐火物６の外周面１４と外周側コーナー耐火物７との間に半径方向熱膨張代Ｘが設定された場合について考える。外周側支持金物１１は、外周側コーナー耐火物７が載置される底部１１ａと、この底部１１ａの外端部から上方に延びる外壁部１１ｂとを備えている。そして、耐火物６上に堆積された表面材料９が熱膨張すると、表面材料９の外端部が外周側コーナー耐火物７を外側に向けて押圧することとなる。これにより、外周側コーナー耐火物７は外壁部１１ｂの上端を支点ａとして傾動することとなる。

ここで、前記支点ａと前記外周側コーナー耐火物７の下端部における内端部ｂとを結ぶ直線の長さをＣとする。このとき、外周側コーナー耐火物７の傾動によって、前記内端部ｂが耐火物６の外周面１４に接触することで転倒が防止されるようにするためには、前記半径方向熱膨張代Ｘと前記外周側コーナー耐火物７の幅Ａとは、次式（６）
Ｘ＋Ａ＜Ｃ ・・・・（６）
を満足する関係にあることが必要である。一方、三平方の定理から、前記寸法Ｃは次式（７）
Ｃ＝√（Ａ²＋Ｂ²） ・・・・（７）
により求めることができる。ここで、√（ ）は括弧内の数式の平方根を示す。

そして、上記（６）式および（７）式から、次式（１）が求められるのである。
Ｘ＋Ａ＜√（Ａ²＋Ｂ²） ・・・・（１）
ここでは、理解を容易にするために、図２に示すように、最外周側の耐火物６の外周面１４と外周側コーナー耐火物７との間に半径方向熱膨張代Ｘが設定された場合について説明したが、実際の炉床構成においては、半径方向熱膨張代Ｘは、前式（２）に定義された通り、複数個の耐火物６間に形成された隙間の集積値である。

この場合、表面材料９の熱膨張によって外周側コーナー耐火物７が押されて傾動したとしても、その内端部ｂが耐火物６の外周面１４に接触する。このため、前記耐火物６が内周側へ押されて、耐火物間の隙間に吸収されることになるので、炉材の破損や外周側コーナー耐火物７の炉床外へのずり落ち等の不具合に至ることはない。

次に、この回転炉床１０の周方向における熱膨張について述べる。回転炉床１０の外周側では、周方向の熱膨張の影響は大きくないが、内周側では、周方向の熱膨張の影響が大きいため、本実施形態に係る回転炉床炉１においては以下のように構成とされている。
即ち、内周側コーナー耐火物８は周方向に複数個に分割され、この分割された内周側コーナー耐火物８間には、次式（５）で定義される周方向熱膨張代Ｙが設定されている。言い換えると、分割された内周側コーナー耐火物８間には、周方向熱膨張代Ｙに相当する間隙が設けられている。

Ｙ＝（内周側コーナー耐火物の、操業温度での支持金物との接触面側の長さの和）−（分割された各内周側コーナー耐火物の室温での支持金物との接触面側の長さの和） ・・・・（５）
ここで、「内周側コーナー耐火物の支持金物との接触面側の長さ」とは、内周側コーナー耐火物８の内周側支持金物１２との接触面側の周方向長さに相当する。また、「分割された各内周側コーナー耐火物の室温での支持金物との接触面側の長さの和」とは、分割された各内周側コーナー耐火物８の内周面の周方向長さの和に相当する。

また、前記周方向熱膨張代Ｙは、周方向に分割された前記内周側コーナー耐火物８の１個の内周長Ｌ₁と外周長Ｌ₂との関係において、次式（３），（４）を満足するように設定されている。
Ｌ₂＞Ｌ₁＋２ｙ ・・・・（３）
ただし、
ｙ＝Ｙ／ｎ ・・・・（４）
であり、ｎは内周側コーナー耐火物８の分割個数である。

図４は、上式（３）を説明するための内周側コーナー耐火物８の模式的平面図である。同図からも明らかなように、式（４）は、分割された内周側コーナー耐火物のうち、互いに隣接する内周側コーナー耐火物８間の隙間ｙを表している。また前記コーナー耐火物８の内周長Ｌ₁及び外周長Ｌ₂は図４に示す通りである。

ここで、表面材料９が加熱されて熱膨張した場合を考えると、熱膨張による半径方向の外力の殆どは外周方向に作用するが、内周側コーナー耐火物８近傍では逆に内周方向に作用する。従って、図４に示すように、内周側コーナー耐火物８においても、外周側から図中に示す矢印方向の外力が作用する。分割された前記内周側コーナー耐火物８は扇状の形状をなしているため、前記式（３）が満たされる限り、隣接する他の内周側コーナー耐火物８ａ，８ｂとの接触によって半径方向内側への移動が阻止されるのである。

以上のような本実施形態に係る回転炉床炉１の炉床構造に関し、操業時の作用について図１乃至図４を参考にしながら以下に述べる。
本回転炉床炉１の炉床構造の施工を完了し運転開始すると、先ず、回転炉床１０に装入された表面材料９が加熱される。すると、この表面材料９は半径方向に熱膨張する。これにより、外周側コーナー耐火物７が外周側に押されて図３に示すように傾動するが、外周側コーナー耐火物７の内端部ｂが最外側の耐火物６の外周面１４に接触するため、外周側コーナー耐火物７の転倒が防止される。

一方、内周側コーナー耐火物８は、稼動初期の昇温時には、表面材料９の熱膨張によって内周側に押される。しかしながら、内周側コーナー耐火物８は前記式（３）を満足するよう配設されているので、最終的には内周側コーナー耐火物８は、隣接する内周側コーナー耐火物８ａ，８ｂと接触して拘束された状態に至る。この時点以降、表面材料９では、昇温されるに従って半径方向の熱膨張による外力が外周側に向かうことになる。従って、内周側コーナー耐火物８が炉床外にずれを生じたり、脱落するのを防止することができる。

その後、加熱された表面材料９の熱が熱伝導によってその下層の耐火物６へと伝わり、耐火物６が加熱されると、この耐火物６も半径方向に熱膨張する。これにより、外周側コーナー耐火物７の下部が押圧されて、外周側コーナー耐火物７の傾きは元に戻り正常状態に至る。

以上のような炉床構造とすることにより、熱膨張によって内周側コーナー耐火物８を半径方向内側へ押す力が作用したとしても、分割された前記コーナー耐火物８間の周方向熱膨張代Ｙが許す限り、内周側コーナー耐火物８が内側へ移動するのが許容され、さらに熱膨張が進行した場合には、分割された前記コーナー耐火物８が相互に接触しあうことによって内周側コーナー耐火物８の移動が阻止される。

その結果、内周側支持金物１２にかかる外力は減少し、これにより従来１〜２年であった前記内周側支持金物１２の寿命が延び、２年経た後の検査でも全く問題がなかった。また、内周側コーナー耐火物８は、昇温後のある時点からは隣の内周側コーナー耐火物８ａ，８ｂと相互接触して拘束された状態に至るため、内周側支持金物１２は、内周側コーナー耐火物８の位置決めのみが目的となり、内周側支持金物１２を高剛性の合金で作成する必要がなくなった。

以上のように、本実施形態に係る回転炉床炉１は、円環状の炉体フレーム４と、この炉体フレーム４上に設けられた炉床断熱材５と、この炉床断熱材５上に設けられた複数個の耐火物６と、前記回転炉床１０の外周側および内周側に夫々支持金物１１，１２を介して配設されたコーナー耐火物７，８とを有する。

そして、外周側若しくは内周側のコーナー耐火物７，８と耐火物６との間に、又は耐火物６，６同士の間に、半径方向熱膨張代Ｘが設定され、このＸが前記式（２）で定義される一方、外周側コーナー耐火物７の幅Ａと外周側支持金物１１の高さＢとの関係において、前記式（１）が満足されている。このため、簡易な構成でありながら、熱膨張によって炉床の損傷や外周側コーナー耐火物の炉床外へのずり落ち、浮き上がりを起こさなくなった。

しかも、本実施形態に係る回転炉床炉１は、前記外周側コーナー耐火物７が、周方向に複数個に分割されるとともに、この外周側支持金物１１の上端部を支点ａとして、外周方向に傾動可能となっている。このため、表面材料９の熱膨張によって外周側コーナー耐火物７が外側に傾いたとしても、外周側コーナー耐火物７がその内側の耐火物６と接触してそれ以上傾くのが阻止される。これにより外周側コーナー耐火物７がずり落ちたり、これを固定する支持金物１１が破損するのを回避することができる。

また、本実施形態に係る回転炉床炉１は、前記内周側コーナー耐火物８が周方向に複数個に分割され、この分割された内周側コーナー耐火物間に周方向熱膨張代Ｙが設定され、前記内周側コーナー耐火物８の内周長Ｌ₁と外周長Ｌ₂との関係において、前記式（３），（４）を満足するよう構成されている。

このため、表面材料９の熱膨張により、内周側コーナー耐火物８が表面材料９から力を受けたとしても、内周側コーナー耐火物同士が接触することにより、内周側コーナー耐火物８及び内周側支持金物１２が炉床外へずり落ちたり、破損したりするのを防止することができる。

すなわち、本実施形態では、式（１）を満足する半径方向熱膨張代Ｘが設定される一方、回転炉床１０の内周側において、内周側コーナー耐火物に式（３）（４）を満足する周方向熱膨張代Ｙが設定されているので、表面材料９が熱膨張したときに、隣り合う内周側コーナー耐火物同士の接触によってこれ以上の内周側への熱膨張を防止する一方、これに伴う表面材料９の外周側への熱膨張により外周側コーナー耐火物７が傾動したとしても耐火物６との接触によって内周側コーナー耐火物７のずり落ちを防止することができる。

なお、本実施形態では、回転炉床１０において半径方向熱膨張代Ｘが設定されるとともに内周側において周方向熱膨張代Ｙが設定される構成としたが、本発明はこの構成に限られるものではない。すなわち、例えば回転炉床１０の外周側の表面材料９が特に加熱されやすい場合等には、半径方向熱膨張代Ｘが設定される一方で、内周側において周方向熱膨張代Ｙが設定されない構成としてもよく、あるいは例えば内周側の表面材料９が特に加熱されやすい場合等には内周側において周方向熱膨張代Ｙが設定される一方で、半径方向熱膨張代Ｘが設定されない構成としてもよい。

ここで、本実施の形態の特徴について、以下に説明する。
(1) 前記外周側若しくは内周側のコーナー耐火物と前記耐火物との間に、又は前記耐火物同士の間に、半径方向熱膨張代Ｘが設定され、このＸが前記式（２）で定義される一方、外周側コーナー耐火物の幅Ａと外周側支持金物の高さＢとの関係において、前記式（１）が満足されているため、熱膨張によって炉床の損傷や外周側コーナー耐火物の炉床外へのずり落ち、浮き上がりを防止することができる。

(2) 前記外周側コーナー耐火物は、周方向に複数個に分割されるとともに、この外周側コーナー耐火物の支持金物の外端部における上端部を支点として、外周方向に傾動可能である。したがって、表面材料の熱膨張によって外周側コーナー耐火物が外側に傾いたとしても、外周側コーナー耐火物がその内側の耐火物と接触してそれ以上傾くのが阻止される。これにより外周側コーナー耐火物がずり落ちたり、これを固定する支持金物が破損するのを回避することができる。

(3) 前記内周側コーナー耐火物が周方向に複数個に分割されるとともに、これら分割された内周側コーナー耐火物間に周方向熱膨張代Ｙが設定され、この周方向熱膨張代Ｙが次式（５）で定義されるとともに、分割された前記内周側コーナー耐火物１個の内周長Ｌ₁と外周長Ｌ₂は、次式（３）を満足する。
Ｌ₂＞Ｌ₁＋２ｙ ・・（３）
（ただし、ｙ＝Ｙ／ｎであり、ｎは分割された内周側コーナー耐火物の個数である。）
Ｙ＝（内周側コーナー耐火物の、操業温度での支持金物との接触面側の長さ［の和］）−（分割された各内周側コーナー耐火物の室温での支持金物との接触面側の長さの和） ・・（５）

したがって、表面材料の熱膨張により、内周側コーナー耐火物が表面材料から力を受けたとしても、内周側コーナー耐火物同士が接触するので、内周側コーナー耐火物及びこれを支持する支持金物が炉床外へずり落ちたり、破損したりするのを防止することができる。

本発明は、外周壁と内周壁との間に配置された回転炉床が、円環状の炉体フレームと、この炉体フレーム上に配設された炉床断熱材と、この炉床断熱材上に配設された複数個の耐火物と、前記回転炉床の外周部に支持金物を介して配設された外周側コーナー耐火物と、前記回転炉床の内周部に支持金物を介して配設された内周側コーナー耐火物とを有する回転炉床炉に利用することが可能である。

本発明の実施形態に係る回転炉床炉を示す垂直断面図である。 図１の外周側コーナー耐火物近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。 表面材料が膨張したときの状態を示す図２相当図である。 式（３）の根拠を説明するための内周側コーナー耐火物の模式的部分平面図である。 従来の回転炉床炉を示す概略図である。 従来の回転炉床炉における炉床を示す部分平面図である。 従来の回転炉床炉を概略的に示す部分断面図である。

符号の説明

１…回転炉床炉，２…外周壁，３…内周壁，４…炉床フレーム，５…炉床断熱材，
６…耐火物，７…外周側コーナー耐火物，
８，８ａ，８ｂ…内周側コーナー耐火物，
９…表面材料，１０…回転炉床，１１…外周側支持金物，１２…内周側支持金物，
１３…下部断熱構造，１４…耐火物最外周

Claims (4)

1. 外周壁と内周壁との間に配置された回転炉床が、円環状の炉体フレームと、この炉体フレーム上に配設された炉床断熱材と、この炉床断熱材上に配設された複数個の耐火物と、前記回転炉床の外周部に支持金物を介して配設された外周側コーナー耐火物と、前記回転炉床の内周部に支持金物を介して配設された内周側コーナー耐火物とを有する回転炉床炉において、
   前記外周側若しくは内周側のコーナー耐火物と前記耐火物との間に、又は前記耐火物同士の間に、次式（２）で定義される半径方向熱膨張代Ｘが設定され、
   前記外周側コーナー耐火物の幅をＡとし、このコーナー耐火物の支持金物の高さをＢとしたときに、次式（１）が満足される回転炉床炉。
   Ｘ＋Ａ＜√（Ａ²＋Ｂ²） ・・（１）
   Ｘ＝（［Ｘ０＝］外周側コーナー耐火物の支持金物の外端部と内周側コーナー耐火物の支持金物の内端部の操業温度での距離）-（［Ｘ１＝］複数個の耐火物および両コーナー耐火物の半径方向の常温における長さの和） ・・（２）
2. 前記外周側コーナー耐火物は、周方向に複数個に分割されるとともに、この外周側コーナー耐火物の支持金物の外端部における上端部を支点として、外周方向に傾動可能である請求項１に記載の回転炉床炉。
3. 前記内周側コーナー耐火物が周方向に複数個に分割されるとともに、これら分割された内周側コーナー耐火物間に周方向熱膨張代Ｙが設定され、この周方向熱膨張代Ｙが次式（５）で定義されるとともに、分割された前記内周側コーナー耐火物１個の内周長Ｌ₁と外周長Ｌ₂は、次式（３）を満足する請求項１に記載の回転炉床炉。
   Ｌ₂＞Ｌ₁＋２ｙ ・・（３）
   （ただし、ｙ＝Ｙ／ｎであり、ｎは分割された内周側コーナー耐火物の個数である。）
   Ｙ＝（内周側コーナー耐火物の、操業温度での支持金物との接触面側の長さ［の和］）−（分割された各内周側コーナー耐火物の室温での支持金物との接触面側の長さの和） ・・（５）
4. 外周壁と内周壁との間に配置された回転炉床が、円環状の炉体フレームと、この炉体フレーム上に配設された炉床断熱材と、この炉床断熱材上に配設された複数個の耐火物と、前記回転炉床の外周部に支持金物を介して配設された外周側コーナー耐火物と、前記回転炉床の内周部に支持金物を介して配設された内周側コーナー耐火物とを有する回転炉床炉において、
   前記内周側コーナー耐火物が周方向に複数個に分割されるとともに、これら分割された内周側コーナー耐火物間に周方向熱膨張代Ｙが設定され、この周方向熱膨張代Ｙが次式（５）で定義されるとともに、分割された前記内周側コーナー耐火物１個の内周長Ｌ₁と外周長Ｌ₂は、次式（３）を満足する回転炉床炉。
   Ｌ₂＞Ｌ₁＋２ｙ ・・（３）
   （ただし、ｙ＝Ｙ／ｎであり、ｎは分割された内周側コーナー耐火物の個数である。）
   Ｙ＝（内周側コーナー耐火物の、操業温度での支持金物との接触面側の長さ［の和］）−（分割された各内周側コーナー耐火物の室温での支持金物との接触面側の長さの和） ・・（５）

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