JPH018947Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、特殊な水冷パネルをとりつけた製鋼
用アーク炉炉蓋に関する。

最近、製鋼用アーク炉においては、大電力化が
進み、耐火レンガライニングではもたなくなり、
ライニングの水冷パネル化が進んでいる。その目
的は、ライニング寿命の長期化、即ち炉修間隔の
延長による生産性の向上と、耐火物コスト、即
ち、ライニングの操業コストの低減にある。炉壁
も炉蓋も水冷パネル化の目的、効果は、、ほぼ同
様で、また水冷パネルに要求される条件もほぼ同
様である。即ち、水冷パネルは、耐火レンガの代
りにとりつけられ、UHP炉の強烈なアーク輻射
熱に耐えて、半永久的寿命を示し、パネル面に
は、充分な量のスラグを保持し得て、ヒートロス
を適切な範囲におさえ、保守および取り扱いが容
易で安全なものであることが要求される。

そして、炉蓋用のパネルの場合は、これに加え
て、軽量であることが要求され、さらに構造がシ
ンプルで頑丈であることへの要求が炉壁の場合よ
り強い。

即ち、アーク炉の炉蓋は１ヒートに数回の開閉
を行なわねばならないからである。

しかるに、全耐火レンガ製炉蓋は、レンガをア
ーチ状に組んで構成すること、および許容減耗量
が即寿命であることから、相当な大きさのレンガ
を用いねばならないため、非常に重いものとな
る。例えば80t規模のUHP炉の場合、約40tに達
する。

これを、水冷パネルを用いることで軽くできれ
ば、炉蓋駆動装置の負担を軽くでき、場合によつ
ては開閉操作時間を短かくでき、生産性の向上に
寄与し得るし、あるいは炉蓋の一部に水冷パネル
を使用する場合、軽量化し得た分だけ、残りのレ
ンガ部分のレンガを厚くすることで炉蓋全体の寿
命を更に延長できる。また、新しく設計する場合
は炉蓋駆動装置のコストを低減し得る。

水冷パネルを使用した炉蓋については既にいく
つか提案されており、例えば実開昭50−142709号
にて水管を鋳ぐるんだ鋳鉄あるいは鋳銅製ブロツ
クを多数つなぎ合わせて構成した炉蓋が提案され
ており、特開昭53−97909号にて、それ自体が一
本の流水路を構成する鋼板製環状リングの下面に
フインを付したものを同心状に順次並べて構成し
た炉蓋が、また、特開昭53−97910号には、内部
に蛇行する水路を有する鋼板製水冷ジヤケツトの
下面にフインを付したものを複数枚張つて構成し
た炉蓋が提案されている。しかしこれらの炉蓋に
使用するパネルは必ずしも、前述の炉蓋用パネル
としての条件を充分に満足しているとは云えず、
特にその重量において然りである。

本考案は、軽量で、シンプルであり、かつ頑丈
であり、取り扱いと保守が容易で、さらに極めて
安全な水冷パネルを用いた炉蓋を提供するもので
ある。

即ち、本発明は、中心に位置する円形小天井
と、該円形小天井を囲んでその外側に設けられた
ドーナツ形大天井と、該ドーナツ形大天井の外周
に接して設けられた炉蓋リングとから成り、前記
ドーナツ形大天井は周方向および必要に応じて半
径方向に隣接した複数の扇形パネル片の組合せに
より構成されており、かつ、各扇形パネル片は、
前記炉蓋リングから中心の円形小天井に向かつて
半径方向に延びる支持枠体に吊り下げ支持されて
いる構造のアーク炉用水冷炉蓋において、前記複
数の扇形パネル片は、扇形パネル片本体をなす鋼
板の上面全面に倒立凹型水路構成材を溶接するこ
とで形成した蛇行水路を有し、かつ、該鋼板の下
面には多数のスラグ保持用ヒレを設けて成る水冷
パネルであることを特徴とするアーク炉用水冷炉
蓋である。

次に図面と共に、本考案について説明する。

本出願人は既に、特願昭52−146452号「電気ア
ーク炉用水冷パネル」にて、炉蓋用水冷パネルの
発明につき出願している。本考案に使用する水冷
パネルは鋼板の片面に水路構成材を溶接して蛇行
水路を構成し、片面にスラグ保持用の多数のヒレ
を溶着するという基本構造と、基本的な作用効果
の点で、先願の水冷パネルと同じである。即ち本
考案は、先願の発明の水冷パネルが炉蓋用として
よりよく適合し、一層その特徴、特に軽量、シン
プルで頑丈である特徴を発揮することが認められ
てなされたもので、炉蓋に適合するよう一部改変
して使用したものである。

第１図に本考案において使用する水冷パネルの
一例の斜視図を、また第２図にそれぞれ炉蓋の大
天井全面に使用した本考案の炉蓋の平面スケツチ
図を示す。更に第３図に第２図のＸ−X′断面図
を示す。また第４図に本考案に使用する別の例の
水冷パネルの斜視図を、第５，６図に第４図のパ
ネルを使用した炉蓋の平面スケツチ図と断面図を
示す。

第１図および第４図に示したパネルの場合、基
板１としては、扇形平鋼板を用いた。

その上面に、半割り鋼管２を円周方向に湾曲並
列して溶接し、互に隣り合う端部どうしを、同じ
半割り鋼管から、切り出した連結用エレメント３
を溶接して接続し、連続蛇行する水路を構成し、
最終端にはそれぞれ給排水口４を付設した。更に
裏面には碁板目状にスラグ保持用ヒレ５を図示の
如く多数溶接した。

なお第１図のパネルの場合は炉芯側端部に丸鋼
管を屈曲させて３段重ねの水路壁６を構成し、小
天井との接触面とした。こうすることで、小天井
レンガの支持、冷却を有効に行なわせることがで
きるが、本発明において必須ではなく、なくても
よく、また他の代替物、例えば、第４図の如く鉄
板６′としてもよい。更に第１図および第４図で
は、側面にも側面冷却管８を溶接し縁端部の冷却
能を向上させているが、これも必ずしも必要では
なく、あるいは必要に応じて全面に付してもよ
い。図中７は半割り鋼管２の適宜の個所に固定し
た吊り下げ用金具であり、本例の場合、第２，３
図に示す如く、炉蓋リングから延長した枠体１２
から吊り下げる吊り棒１４の先端を吊り下げ用金
具７に固定し大天井を吊すものであるが必ずしも
このような形式のものに限られるものではない。

この天井に水冷パネルをとりつけるに当つて
は、隣り合うパネル、あるいは小天井との境界か
ら、炉内の炎が吹き出すことのないようにしなけ
ればならない。。このためには、いずれかの片端
にシールド板を付設し、パネルどおしの突き合わ
せ部をカバーするのが望ましい。あるいは、例え
ば第１図または第４図のパネルの場合は側面冷却
管８と隣り合うパネルの片端とが重なるようにし
てもよい。

いずれの場合にも、更に不定形耐火物によりシ
ールを確実にするのが望ましい。

小天井との間は第３図に示す如く、水路壁６を
付設したものでは小天井レンガとの間に不定形耐
火物を介在させる。また第６図の如く中間に銅製
パネルを入れる場合は第４図の６′の如き、とり
つけ板により、ボルト結合、あるいはくさび結合
すればよい。また、小天井自体にも本パネルを使
用したものでは双方に第４図６′の如き結合板を
つければよい。

第１図および第４図の場合、倒立凹型水路構成
材として、半割り鋼管を選択したが、例えば断面
が三角形の水路を構成するようなアングルあるい
は鋼板をプレス成形して得ることのできる半長円
水路を構成する如きチヤンネル等（これらの水路
構成材を総称して半割パイプ等と称す）、いずれ
をも選択し得る。またこの場合の二例では、水路
の主方向を円周方向にとつたが、第７図に示す如
く半径方向にも全く同様にとり得る。また円周方
向の場合でも第８図に示す如く、水路構成材を湾
曲させないで途中で折り曲げてもよい。

主水路を半径方向にとり、基板を扇形にする場
合は、当然水路間にすき間が生じ、それが外周部
側で拡がるが設計条件により多少のすき間が許容
されることもあるし、許容されない場合は水路構
成材を長さ方向に押し拡げて使用すればよい。

スラグ保持用ヒレは本二例の場合碁板目とした
が、いずれか一方向だけでもよく、また基板に対
し垂直でなく、少し傾けるものもスラグ保持上の
効果が増す。ヒレの長さやヒレ間隔は使用条件に
応じて自由に選定し得る。

次に本考案の炉蓋の構成について更に詳述す
る。本考案の炉蓋は、先述の水冷パネルを使用す
ることを特徴とするものであり、第２図および第
５図にそれぞれ第１図および第４図のパネルを使
用した本考案例を示す。第２図の例では、大天井
を円周方向に12分割し、12枚のパネルを大天井全
面にとりつけた。第５図の例では円周方向を16分
割し、半径方向を２分割し、半径方向の外周側を
本タイプのパネル１０で、内周側には全く別々の
タイプのパネル１１を組み合せ使用した例を示
す。１１のパネルは鋳鋼製で熱伝導率が大きいこ
と、および非磁性で自己発熱もないことから、冷
却能力が非常に大きいので、条件の非常に厳しい
場合は、小天井との間に５図〜６図に示す如く、
入れるのが有利な場合もある。なお、１３は小天
井、１５は排ガス口、１６は合金投入口である。

大天井全体をどのように分割するかは、個々の
パネルの製作の容易さ、使用に際しての取扱い
や、保守の容易さ、互換性等を考慮し、更に、炉
の大きさ、電力の強さ等をも配慮して、自由に決
定し得るが大体において６〜36分割程度が適当で
ある。

第３図に、第２図Ｘ−X′断面図をまた第６図
に第５図Ｙ−Y′断面図を示す。第３図および第
６図に示す如く、各パネルは、炉蓋外周リングか
ら延長した梁１２から吊り金具１４により吊り下
げ固定した。

なお、以上の説明においては、全て、大天井に
本パネルを使用した場合について述べたが、小天
井も、ほぼ同様にして本パネルを設計し、とりつ
け可能なことは勿論である。

本考案の炉蓋は以上の如く構成することにより
次の如き顕著な効果を示すものである。

即ち本考案に使用するパネルは、いわば１枚板
同然であつて、構造がシンプルで軽量で取り扱い
易い。

また、溶接構造品であるにも拘らず、受熱側に
水路を構成する溶接部がなく、炉内側での水洩れ
の恐れがきわめて小さいという特徴を有する。ま
た、その構造から明らかな如く、箱型や鋳造品と
くらべて製作が容易で、コストも安い。特に異形
の場合、例えば第２図および第５図において、排
ガス口１５や合金投入口１６のまわりおよび小天
井１３などの不規則形状のパネルであつても、普
通形状とほぼ同様の容易さとコストで製作し得
る。

従つてこのようなパネルを使用する本考案の炉
蓋も又軽量で安価であり、更に補修や維持管理も
容易であり、寿命も長い優れた特徴を有する。

本考案の炉蓋を用いて操業すれば、最初の１〜
２ヒートで、パネル面にスラグが飛来付着し、ヒ
レの間およびヒレ面で冷却固化し、かなりの厚さ
のスラグ層１７を構成し、半永久的な断熱層とし
て作用し、パネルを保護すると共にヒートロスを
少なくする効果を示す。

本考案の炉蓋を80tUHP炉に適用した例を次に
述べる。

基板として厚さ16mmの鉄板を用い、ヒレには12
mmの鉄板を、また水路構成材には厚さ８mmの半割
り鋼管を用いて製作したパネルの重量は、平均約
0.3t／m²である。これを大天井全面にとりつけた
場合、炉蓋全体の重量は約20tである。これは一
回の操業によつて、平均約40mmのスラグが付着
し、これと冷却水の重量を合計すると、全重量は
約24tとなつた。従来の全レンガ製炉蓋では総重
量は約40tであるから、総重量で約60％に減量す
ることができた。そして減量分の一部を小天井レ
ンガの厚さを350mmから450mmに増すことで、この
場合の炉蓋寿命決定要因となる小天井の寿命を延
ばすことができ、全体として寿命を２倍に延ばす
ことができた。即ち、従来150回毎にとり替え回
数が４回／月から、２回／月となり、その分生産
性の向上につながつた。パネル自体の寿命は、炉
壁用パネルにおける経験からして少なくとも１年
以上は期待し得るので、製作費、消耗品、生産性
等全てを考慮した炉蓋操業コストは従来の約1/3
になつた。

本考案の炉蓋を超高電力炉に用いた場合、耐火
レンガ製炉蓋では数10ヒート程度で、大修理が必
要な場合でも数100ヒートの寿命を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に使用するパネルの一例、第２
図は第１図のパネルを使用した本考案になる炉蓋
の上面図、第３図は第２図のＸ−X′断面図、第
４図は本考案に使用するパネルの他の一例、第５
図は第４図のパネルを使用した本考案になる炉蓋
の上面図、第６図は第５図Ｙ−Y′断面図である。
第７図および第８図は、本考案に使用するパネル
の水路のとり方の他の例を示す図である。 １……基板、２……半割り鋼管、３……連結用
エレメント、４……給排口、５……スラグ保持用
ヒレ、６……水路壁、７……吊り下げ用金具、８
……側面冷却管、９……炉蓋リング、１０……パ
ネル、１１……パネル、１２……枠体、１３……
小天井、１４……吊り棒、１５……排ガス口、１
６……合金投入口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 中心に位置する円形小天井と、該円形小天井を
   囲んでその外側に設けられたドーナツ形大天井
   と、該ドーナツ形大天井の外周に接して設けられ
   た炉蓋リングとから成り、前記ドーナツ形大天井
   は周方向および必要に応じて半径方向に隣接した
   複数の扇形パネル片の組合せにより構成されてお
   り、かつ、各扇形パネル片は、前記炉蓋リングか
   ら中心の円形小天井に向かつて半径方向に延びる
   支持枠体に吊り下げ支持されている構造のアーク
   炉用水冷炉蓋において、前記複数の扇形パネル片
   は、扇形パネル片本体をなす鋼板の上面全面に倒
   立凹型水路構成材を溶接することで形成した蛇行
   水路を有し、かつ、該鋼板の下面には多数のスラ
   グ保持用ヒレを設けて成る水冷パネルであること
   を特徴とするアーク炉用水冷炉蓋。