JP6291943B2

JP6291943B2 - 高炉樋カバー

Info

Publication number: JP6291943B2
Application number: JP2014058391A
Authority: JP
Inventors: 小林　正則; 正則小林; 正雄眞浦; 剛宮部; 和真増田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: JP2015183205A

Description

本発明は、高炉から排出された溶銑等が流れる高炉樋の上方に設けられる高炉樋カバーに関するものである。

高炉で生産され、出銑口から排出された溶銑は、高炉樋を流れてトピードカー等に導入され、次の工程へ運ばれる。高炉樋は、高炉から排出される高温の溶銑が通過するため耐火物で内張りされ、高炉樋の上方には、ダスト等の飛散を防止するために、高炉樋を覆う高炉樋カバーが設けられる。

従来、高炉樋カバーの骨格を構成する構造部材として、Ｈ形鋼が用いられ、図６に示すように、Ｈ形鋼５１の表面に耐火物５２を被覆したものを、高炉樋カバーとして用いていた。ところが、Ｈ形鋼５１の場合、高炉樋を流れる溶銑からの熱が、溶銑側（図６の下側）となる内側のフランジ部５３からリブ部５４を介して外側のフランジ部５５まで徐々に熱伝導されるが、その際、内側のフランジ部５３と外側のフランジ部５５とで温度差が大きくなっていた。具体的には、例えば内側のフランジ部５３が約５００℃、外側のフランジ部が約３００℃と、２００℃程度の温度差が生じていた。この温度差によって生じる歪が弾性限界を超えると、Ｈ形鋼５１の変形は温度が低下しても元に戻らず、変形が助長されて座屈することがあった。

このような高炉樋カバーの寿命を延ばす手段として、例えば特許文献１には、高炉樋カバーの外面に補強リブを設けるとともに、その上にミスト冷却装置を設けて高炉樋カバーを冷却し、高炉樋カバーの寿命を延長する方法が開示されている。

また、不定形耐火物の冷却方法として、特許文献２には、冷却ボックスを設置し、その中に冷却媒体を流す方法が開示されている。

特開昭６３−７６８１０号公報特開平８−２７８０２０号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に記載されたように、ミストや冷却媒体をかけて冷却する方法は、ミストまたは冷却媒体を供給する装置が必要であり、装置の設置や稼働のためのコストがかかるという問題点がある。

本発明の目的は、コストをかけることなく、高炉樋カバーの構造部材に生じる温度差を低減して変形を防止し、高炉樋カバーの寿命を延ばすことにある。

上記問題を解決するため、本発明は、高炉から排出された溶銑が通過する高炉樋の上方を覆う高炉樋カバーであって、断面に中空部を有する構造部材で骨格構造物が構成され、前記骨格構造物は、溶銑が流れる前記高炉樋の凹部の上方に、前記高炉樋の幅方向を長手方向にして配置される屋根部と、前記屋根部の両端からそれぞれ下方に延びる柱部と、前記柱部の下端からそれぞれ水平方向外側へ鍔状に延び前記高炉樋の幅方向両端部に載置される鍔部とを有し、前記屋根部は、前記中空部が前記高炉樋の幅方向に貫通し、前記屋根部と前記柱部、前記柱部と前記鍔部のそれぞれの接合部において、互いの中空部同士が連通するように孔があけられていることを特徴とする、高炉樋カバーを提供する。

前記構造部材の前記高炉樋側とは反対側の面に、前記中空部から外側に向けて貫通する通気孔が設けられていることが好ましい。また、前記屋根部を形成する主構造部材が、前記高炉樋の長手方向に複数並列して設けられ、前記主構造部材と直交するように、前記主構造部材同士の間に、副構造部材が架設され、前記主構造部材と前記副構造部材との接合部において、互いの中空部同士が連通するように、前記主構造部材の側面に孔があけられていてもよい。

また、前記構造部材の表面に耐火物が被覆されてもよい。

本発明によれば、骨格構造物を形成する構造部材の中空部で熱を対流させて構造部材内の温度差を低減し、温度差によって生じる構造部材の歪を抑制することができる。したがって、構造部材の変形を防止して高炉樋カバーの寿命を延ばすことができる。

本発明の一実施形態にかかる高炉樋カバーを高炉樋の上方に設けた状態を示す断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。本発明の異なる実施形態にかかる高炉樋カバーを高炉樋の上方に設けた状態を示す断面図である。図３のＢ−Ｂ断面図である。図３のＣ−Ｃ断面図である。従来の高炉樋カバーの構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる高炉樋カバー１を、高炉樋２の上方に設けた様子を示す概略断面図であり、高炉樋２の幅方向から見た断面図である。高炉樋２は、外殻を形成する鉄皮３と、鉄皮３の内部に内張りされた耐火物４とで構成され、高炉から排出された溶銑５等の高温溶融物が、耐火物４に形成された凹部６を流れる。この高炉樋２の上方に、本実施形態にかかる高炉樋カバー１が設けられる。

高炉樋カバー１は、溶銑５には直接接触せず、高炉樋２の上方を覆うように設けられる。本実施形態において、高炉樋カバー１は、溶銑５が流れる凹部６の上方に配置される屋根部１１と、屋根部１１の両端から下方に延びる柱部１２と、柱部１２の下端から水平方向外側へ鍔状に延び高炉樋２の幅方向両端部に載置される鍔部１３とを有し、幅方向断面全体がハット型に形成されている。

屋根部１１、柱部１２、鍔部１３には、それぞれ主構造部材２１、２２、２３として、中空部２４、２５、２６を有する鋼材、例えば一辺が３００ｍｍ程度の角形鋼管が用いられる。

屋根部１１の主構造部材２１は、高炉樋２の幅方向を長手方向にして配置され、主構造部材２１の中空部２４が高炉樋２の幅方向に貫通している。これにより、図１の矢印ａに示すように、高炉樋２の幅方向に熱が流れる通路ができる。また、高炉樋２の長手方向における高炉樋カバー１の長さに応じて、複数の主構造部材２１が、高炉樋２の長手方向に適宜間隔で並列して設けられ、主構造部材２１と直交するように、主構造部材２１同士の間に、主構造部材２１よりも小さい例えば一辺が２００ｍｍ程度の角形鋼管からなる副構造部材３１が架設される。図２は、図１のＡ−Ａ線から見た屋根部１１の縦断面を示す。副構造部材３１は、溶接等で主構造部材２１に接合され、主構造部材２１と副構造部材３１との接合部において、互いの中空部２４、３２同士が連通するように、主構造部材２１の側面に孔３３があけられる。これにより、構造部材において、高炉樋２の長手方向に熱が流れる通路ができる。さらに、主構造部材２１の上部に、中空部２４から外側に貫通する通気孔４１が形成されている。

図１に示すように、屋根部１１の主構造部材２１の両端部から略垂直下方に向けて、柱部１２の主構造部材２２が接合され、柱部１２の主構造部材２２の下端に、鍔部１３の主構造部材２３が接合される。各部材は例えば溶接によって接合され、主構造部材２１、２３は、屋根部１１と柱部１２、柱部１２と鍔部１３のそれぞれの接合部において、互いの中空部２４、２５、２６同士が連通するように孔３４があけられる。これによって、図１の矢印ｂに示すように、高炉樋カバー１全体のハット型形状に沿って、高炉樋２の幅方向に熱が流れる通路ができる。鍔部１３の主構造部材２３は、屋根部１１の主構造部材２１と同様に並列配置され、主構造部材２３同士の間に、主構造部材２３よりも小さい断面で中空部を有する副構造部材３５が架設される。この主構造部材２３と副構造部材３５との接合部も、屋根部１１と同様、中空部同士が連通するようにする。このようにして、高炉樋カバー１全体の骨格構造物が構成される。

高炉樋カバー１は、図１に示すように、鋼管で構成された骨格構造物のみでも構わないが、使用される温度条件等により、骨格構造物の表面を耐火材３６で被覆する。図３は、本発明の異なる実施形態にかかる高炉樋カバー１０を、高炉の高炉樋２の上方に設けた様子を示す概略断面図であり、高炉樋２の幅方向から見た断面図である。図３に示す高炉樋カバー１０は、図１に示す高炉樋カバー１の表面に耐火材３６を被覆したものである。

耐火材３６は、従来用いられている耐火断熱キャスタブル等を用いることができ、主構造部材２１、２２、２３の下面または側面に例えばＶスタッド等を取り付けて施工する。主構造部材２１、２３の中空部２４、２６の両端は、耐火材３６で塞がないようにする。すなわち、中空部２４、２６を外側に向けて開放し、矢印ａに示すように高炉樋２の幅方向に熱が流れ、さらに矢印ｂに示すように高炉樋カバー１０のハット型形状に沿って熱が流れるようにする。

図４は、図３のＢ−Ｂ線から見た屋根部１１の縦断面を示し、図５は、図３のＣ−Ｃ線から見た縦断面を示す。図４に示すように、主構造部材２１の上部に、中空部２４から外側に貫通する通気孔４１が形成され、耐火材３６にも、主構造部材２１の通気孔４１の位置に合わせて、孔４２が設けられる。主構造部材２１の通気孔４１は、骨格構造物としての強度を損なわない程度の大きさに設ければよく、例えば５０〜７０ｍｍφ程度とし、適宜間隔で設ける。

高炉樋カバー１０の下部の高炉樋２を流れる溶銑５等の高温溶融物からの輻射熱を受けると、先ず主構造部材２１の下端が熱せられる。主構造部材２１が中空断面を有していることにより、主構造部材２１内に生じる温度勾配によって、中空部２４内で自然対流が起こり、熱の流れが発生する。これにより、主構造部材２１の下端（高炉樋２側）と上端（外側）との温度差が低減し、温度差による主構造部材２１の変形を抑制できる。具体的には、例えば下端が約３００℃、上端が約２００℃と、１００℃程度の温度差にまで低減される。さらに高炉樋２側の耐火物３６の厚さを調整することで、温度差による歪を弾性限界未満の所望する量に低減できる。屋根部１１以外の主構造部材２２、２３も同様に、高炉樋２側とは反対側の面に、中空部２５、２６から外側に向けて貫通する通気孔を形成してもよい。

また、本実施形態において、自然対流は、主構造部材２１の上下の温度差だけでなく、主構造部材２１の長手方向両端の温度差でも起こる。主構造部材２１の中空部２４の長手方向両端が開放されていることにより、主構造部材２１の長さ方向の温度差も低減し、温度差による変形を抑制することができる。しかも、外気が導入されることによる冷却効果も発揮される。さらに、中空部２４、２５、２６同士が連通していることにより、主構造部材２２、２３内でも自然対流が起こり、温度差による変形が抑制される。

さらに、主構造部材２１、２３と副構造部材３１、３５との中空部同士が連通していることにより、高炉樋２の長手方向にも、同様に自然対流が起こる。

なお、高炉樋カバー１、１０の屋根部１１には、高炉樋２に向けて保温剤としての籾殻を投入するための投入口４３が設けられる。さらに、図５に示すように、柱部１２には、高炉樋２の内部を観察するための覗き窓４４が形成される。

以上のように、本実施形態によれば、水やその他の冷却媒体を用いることなく、自然対流を発生させることによって、高炉樋カバー１、１０の骨格構造物を構成する主構造部材２１、２２、２３、副構造部材３１、３５に生じる温度差を低減し、変形や座屈を防止することができる。したがって、冷却媒体等を流す装置の設置やその稼働のためのコストをかけることなく、高炉樋カバーの寿命を延ばすことができる。

高炉樋カバー１、１０は溶銑５に接触せず、また本発明により構造部材内の温度差を低減できるため、高炉樋２を流れる溶銑５等の溶融物の温度によっては、図１に示す実施形態のように、耐火材３６を設けずに高炉樋カバー１を形成することができる。また、図２に示す高炉樋カバー１０のように耐火材３６を設ける場合でも、本発明により構造部材内の温度差が低減されることで、従来の高炉樋カバーよりも耐火材の量を減らすことができる。

尚、骨格構造物を形成する構造部材は、上記実施形態として示した角形鋼管に限らず、中空部を有する管状であれば、断面の外形が例えば円形や四角形以外の多角形等でも構わない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

３００ｍｍ角の角形鋼管を構造部材として、図１に示すように、角形鋼管のみで高炉樋カバー１を形成し、高炉樋２からの輻射熱が３００℃以下の場所に設置した。構造部材の中空部に自然対流が起こって、温度差による変形が弾性限界以下に抑制され、従来よりも高炉樋カバーの寿命が約６倍に延びた。

３００ｍｍ角の角形鋼管を構造部材として、図２に示すように、角形鋼管で骨格構造物を形成し、構造部材の下面にＶスタッドを取り付けて、耐火材３６として耐火断熱キャスタブルを施工し、高炉樋カバー１０を形成した。この高炉樋カバー１０を、高炉樋２からの輻射熱が３００℃以上の場所に設置した。構造部材の温度差による変形が弾性限界以下に抑制され、従来よりも高炉樋カバーの寿命が約６倍に延びた。

本発明は、高温の物体の上に、熱遮断のために設けられる鉄骨構造物に適用できる。

１、１０高炉樋カバー
２高炉樋
５溶銑
１１屋根部
１２柱部
１３鍔部
２１、２２、２３主構造部材
２４、２５、２６中空部
３１、３５副構造部材
３３、３４（構造部材の）孔
３６耐火材
４１通気孔
４２（耐火材の）孔

Claims

高炉から排出された溶銑が通過する高炉樋の上方を覆う高炉樋カバーであって、
断面に中空部を有する構造部材で骨格構造物が構成され、
前記骨格構造物は、溶銑が流れる前記高炉樋の凹部の上方に、前記高炉樋の幅方向を長手方向にして配置される屋根部と、前記屋根部の両端からそれぞれ下方に延びる柱部と、前記柱部の下端からそれぞれ水平方向外側へ鍔状に延び前記高炉樋の幅方向両端部に載置される鍔部とを有し、
前記屋根部は、前記中空部が前記高炉樋の幅方向に貫通し、
前記屋根部と前記柱部、前記柱部と前記鍔部のそれぞれの接合部において、互いの中空部同士が連通するように孔があけられていることを特徴とする、高炉樋カバー。
前記構造部材の前記高炉樋側とは反対側の面に、前記中空部から外側に向けて貫通する通気孔が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の高炉樋カバー。
前記屋根部を形成する主構造部材が、前記高炉樋の長手方向に複数並列して設けられ、前記主構造部材と直交するように、前記主構造部材同士の間に、副構造部材が架設され、
前記主構造部材と前記副構造部材との接合部において、互いの中空部同士が連通するように、前記主構造部材の側面に孔があけられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の高炉樋カバー。
前記構造部材の表面に耐火物が被覆されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高炉樋カバー。