JP6843504B2

JP6843504B2 - スプレー冷却式炉蓋

Info

Publication number: JP6843504B2
Application number: JP2015252701A
Authority: JP
Inventors: 保野村; 小川　正人; 正人小川
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2035-12-25
Also published as: JP2017116186A

Description

本発明はアーク炉や取鍋等の炉体に装着されるスプレー冷却式炉蓋に関し、特に炉蓋内に中空の冷却室を形成して、炉内に面する冷却室の内側側壁の内面に冷却水をスプレー状に散布して上記内側側壁の温度上昇を防止するようにしたスプレー式炉蓋に関するものである。

この種のスプレー式炉蓋は例えば特許文献１や特許文献２に示されている。このうち、特許文献１に記載の発明（従来発明１）では、スプレー散布された冷却水は炉蓋内に形成された冷却室の内側側壁内面から冷却室の底壁上の環状排水路へ流下し、周方向の複数個所に設けられた排水口を経て炉蓋外へ排出されている。また、特許文献２に記載の発明（従来発明２）では、冷却室の底壁上に形成された環状排水路中に、エゼクタポンプに連結された排水吸引管の下端を位置させて、環状排水路に流下した冷却水を吸引排出している。

特開平１０−２４６５７６号特開平１０−１９７１６２号

しかし、上記いずれの従来発明１，２においても、環状排水路には一定高さの冷却水が溜まる。そしてこの場合、常に新たな冷却水がスプレー散布されて効率的な抜熱がなされる内側側壁内面上半領域に比して、対流によるだけの十分な抜熱能力を発揮しない滞留した冷却水に接する内側側壁内面下半領域では炉内に面する内側側壁外面との間の壁厚方向で大きな温度差が生じて、この領域の内側側壁部に大きな熱応力がかかるおそれがあった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、炉蓋内に形成された冷却室の内側側壁部分に大きな熱応力を生じることがないスプレー冷却式炉蓋を提供することを目的とする。

本第１発明では、炉蓋（１）内に中空の冷却室（１ａ）を形成し、当該冷却室（１ａ）の炉内に面する内側側壁（１１）の内面に向けて冷却水（ｗ）をスプレーして炉蓋（１）の温度上昇を防止したスプレー冷却式炉蓋において、スプレーされた後に前記冷却室（１ａ）の底壁（１３）上に溜まる冷却水（ｗb）に前記内面が接する領域（１５１）を少なくとも含む領域で、前記冷却室（１ａ）の前記内側側壁（１１）の、炉内に面する必要領域の外面を炉内側からカバー体（３）で覆って当該カバー体（３）内に、スプレーされる冷却水（ｗ）とは異なる他の冷却水（ｗａ）を流通させる冷却水流通路（１７）を形成する。

本第１発明において、炉内からの熱は、冷却水流通路を流通する他の冷却水に吸収されて内側側壁の所定領域には殆ど至らない。この結果、冷却室の底壁上に滞留する冷却水に内面が接する内側側壁領域において壁厚方向に大きな温度差が生じることがなくなり、この結果、内側側壁部分に大きな熱応力が生じるのが避けられる。

本第２発明では、炉蓋（１）内に中空の冷却室（１ａ）を形成し、当該冷却室（１ａ）の炉内に面する内側側壁（１１）の内面に向けて冷却水（ｗ）をスプレーして炉蓋（１）の温度上昇を防止したスプレー冷却式炉蓋において、スプレーされた後に前記冷却室（１ａ）の底壁（１３）上に溜まる冷却水に前記内面が接する領域を少なくとも含む領域で、前記冷却室（１ａ）の内側側壁（１１）の外方位置に水冷管（４）を設けて当該水冷管（４）内に、スプレーされる冷却水（ｗ）とは異なる他の冷却水（ｗａ）を流通させる冷却水流通路（１７）を形成する。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。

以上のように、本発明のスプレー冷却式炉蓋によれば、炉蓋内に形成された冷却室の内側側壁部分に大きな熱応力を生じることが避けられる。

本発明の第１実施形態を示す、炉蓋外周部周壁の、周方向の一か所での断面図である。本発明の第２実施形態を示す、炉蓋外周部周壁の、周方向の一か所での断面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

（第１実施形態）
図１にはアーク炉の炉蓋外周部周壁１の、周方向の一か所での断面図である。なお、符号Ｈは炉体の外周壁である。炉蓋の外周部周壁１は中空となってその内部が冷却室１ａとしてある。冷却室１ａには公知の構造でスプレーノズル１２が配設されており、炉内に面する周壁１の内側側壁１１の内面に向けて冷却水ｗが散布されて、内側側壁１の過度な温度上昇が抑えられている。

散布された冷却水ｗは内側側壁１１の内面に沿って流下して、冷却室１ａの底壁１２上に形成された環状排水路１４中に溜まる。なお、本実施形態では内側側壁１１はその下端部が外方へ傾斜する傾斜壁１５となっており、その分、環状排水路１４は狭幅となっている。

排水吸引管２が冷却室の外側側壁１６を貫通し下方へ湾曲させて設けてあり、その下端は環状排水路１４に滞留している冷却水ｗｂ内に至っている。排水吸引管２は例えば図略のエゼクタポンプに連結されており、環状排水路１４内の冷却水ｗｂが排水吸引管２に吸引されて炉蓋外へ排出される。これにより、環状排水路１４内に滞留する冷却水ｗｂの水面の高さ位置はアーク炉の操業中ほぼ一定に保たれる。

ところで、スプレーノズル１２から散布される冷却水ｗは常に新たなものが強制供給されるために抜熱能力が高いのに対して、滞留した冷却水ｗｂは緩慢な対流によるだけのために抜熱能力が低い。このため、環状排水路１４に滞留する冷却水ｗｂに触れている、当該冷却水ｗの水面ｗ１以下の傾斜壁領域１５１では、炉内に面する外面と内面との間の壁厚方向で大きな温度差が生じて、この領域に大きな熱応力が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、滞留した冷却水ｗの水面ｗ１以下の傾斜壁部分１５１を含む傾斜壁１５の外方の炉内全周に、傾斜壁１５全体を覆うように略Ｌ字断面のカバー体３を設けて冷却ジャケットとし、傾斜壁１５の外周面との間の空間を冷却水流通路１７としてここに他の冷却水ｗａを供給している。ここで、カバー体３の材質はＣｕやＡｌ等の熱伝達係数の大きいものが好ましい。

このような構造としたことにより、炉内からの熱は、冷却水流通路１７を流通する他の冷却水ｗａに吸収されて傾斜壁１５には殆ど至らない。この結果、環状排水路１４に滞留する冷却水ｗｂに接するその水面ｗ１以下の傾斜壁領域１５１においても壁厚方向で大きな温度差が生じることはなくなり、傾斜壁１５に大きな熱応力が生じるのが避けられる。

（第２実施形態）
図２に示すように、本実施形態では、環状排水路１４の傾斜壁１５に接してその外方の炉内全周に、傾斜壁１５の少なくとも滞留冷却水ｗｂに接する領域１５１を遮蔽するように冷却水流通路１７を内部に形成した水冷管４が設けてあり、水冷管４内に他の冷却水ｗａが流通させてある。このような構造によっても上記第１実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、冷却ジャケットのカバー体３よりも交換が簡単であるという効果がある。

１…炉蓋、１ａ…冷却室、１１…内側側壁、１３…底壁、１７…冷却水流通路、３…カバー体、４…水冷管、ｗ…スプレー冷却水、ｗ１…水面、ｗａ…他の冷却水、ｗｂ…滞留冷却水。

Claims

炉蓋内に中空の冷却室を形成し、当該冷却室の炉内に面する内側側壁の内面に向けて冷却水をスプレーして炉蓋の温度上昇を防止したスプレー冷却式炉蓋において、スプレーされた後に前記冷却室の底壁上に溜まる冷却水に前記内面が接する領域を少なくとも含む領域で、前記冷却室の前記内側側壁の、炉内に面する必要領域の外面を炉内側からカバー体で覆って当該カバー体内に、スプレーされる冷却水とは異なる他の冷却水を流通させる冷却水流通路を形成したスプレー冷却式炉蓋。
炉蓋内に中空の冷却室を形成し、当該冷却室の炉内に面する内側側壁の内面に向けて冷却水をスプレーして炉蓋の温度上昇を防止したスプレー冷却式炉蓋において、スプレーされた後に前記冷却室の底壁上に溜まる冷却水に前記内面が接する領域を少なくとも含む領域で、前記冷却室の内側側壁の外方位置に水冷管を設けて当該水冷管内に、スプレーされる冷却水とは異なる他の冷却水を流通させる冷却水流通路を形成したスプレー冷却式炉蓋。