JPH05214422A - 転炉上部の鉄皮冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱応力による冷却配管の破断を防止する。加
工コストを下げる。溶接作業を容易にする。 【構成】 冷却装置は、上側ヘッダ管５と、下側ヘッダ
管６と、上下のヘッダ管５、６間を縦方向に延びる複数
の冷却配管７とを備える。上側ヘッダ管５は、転炉１の
上部の炉口近くの鉄皮２の周囲を水平方向に延びるよう
に配置されている。下側ヘッダ管６は、上側ヘッダ管５
から下方に間隔をおかれ且つ転炉１の上部の鉄皮２の周
囲を水平方向に延びるように配置されている。冷却配管
７は、上下のヘッダ管５、６の双方と連通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、転炉上部の鉄皮を冷却
するための装置に関する。

【０００２】転炉の鉄皮の熱変形が大きくなると、レン
ガ積みが難しくなり、また、鉄皮の寿命も著しく低下す
る。そこで、鉄皮の熱変形を防止するため、鉄皮上部を
水または空気により冷却する。

【０００３】水による冷却は、冷却能力に優れている一
方、水漏れによる水蒸気爆発のおそれがある。また、空
気による冷却は、安全性に優れてはいるが、冷却能力は
水に比べて劣り、コストも高い。そこで、配管溶接精度
や配管品質を良くするなどの水漏れ防止対策をとり、水
で冷却するのが一般的である。

【０００４】

【従来の技術】従来の典型的な水による冷却装置とし
て、図３に示すように、転炉１の上部の鉄皮２の周囲に
溶接により配置された、水平方向すなわち横方向に蛇行
する冷却配管３からなるものが知られている。このよう
な横型配管による冷却装置は、例えば、特開昭５８−１
２４１９３号公報、実開昭６０−１３９５３号公報など
に開示されている。

【０００５】かかる横型配管による冷却装置は、いくつ
かの欠点を有している。第１に、炉体が膨張・収縮する
際、鉄皮表面に横方向の蛇行配置で溶接された冷却配管
には、炉体の周方向に沿って非常に高い熱応力が発生す
るため、溶接部で冷却配管の破断が生ずる可能性があ
る。溶接部での冷却管の破断は炉内への水漏れを招きや
すい。炉内への水漏れは水蒸気爆発に結び付くので、直
ちに操業を停止しなければならない。第２に、蛇行する
冷却配管の屈曲部の曲率半径は小さくする必要があるの
で、該屈曲部の加工や溶接が難しい。したがって、加工
費が高くつく一方、高品質の達成は容易ではない。第３
に、水が横方向に流れる構成のため、配管詰まりにより
冷却能力が低下しやすい。第４に、多数の屈曲部を有す
る複雑な構成のため、補修工事が容易でない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、従来の横型配管による冷却装置に伴う上述の欠点が
解消または軽減された冷却装置を得ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を達成するた
め、本発明によれば、転炉上部の炉口近くの鉄皮周囲を
水平方向に延びるように配置された上側ヘッダ管と、該
上側ヘッダ管から下方に間隔をおかれ且つ転炉上部の鉄
皮周囲を水平方向に延びるように配置された下側ヘッダ
管と、前記上側ヘッダ管と下側ヘッダ管との間を上下方
向に延び且つ該上側ヘッダ管および下側ヘッダ管の双方
と連通している複数の冷却配管とを備えてなる、転炉上
部の鉄皮冷却装置が提供される。

【０００８】冷却配管のみならず、上側ヘッダ管および
下側ヘッダ管も転炉の鉄皮表面に溶接することができ
る。

【０００９】

【作用】本発明による冷却装置においては、上側ヘッダ
管に給水がなされる。水は複数の冷却配管内を下側ヘッ
ダ管へと下方に流れながら転炉上部の鉄皮を冷却し、下
側ヘッダ管から排出される。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明による冷却装置の一実施例を
転炉１の上部の鉄皮２に取り付けた状態を示す断片側面
図であり、右半分のみを表している。転炉１の上部の炉
口近くには、水平方向に延びている上側ヘッダ管５が鉄
皮２の周囲を取り囲むように配置されている。また、該
上側ヘッダ管５には給水口（図示せず）が設けられてい
る。一方、上側ヘッダ管５から下方に間隔をおかれた位
置には、これもまた転炉１の上部の鉄皮２の周囲を取り
囲むように水平方向に延びている下側ヘッダ管６が配置
されている。下側ヘッダ管６には排水口（図示せず）が
設けられている。

【００１１】上側ヘッダ管５と下側ヘッダ管６との間に
は、これらのヘッダ管の双方と連通している複数の冷却
配管７が上下方向すなわち縦方向に延びている。冷却配
管７のそれぞれは鉄皮２の表面に溶接されている（図２
を参照）。

【００１２】一方、上側ヘッダ管５および下側ヘッダ管
６の取り付け方法としては、図２（ａ）に示すごとく、
鉄皮２に固定せず、該鉄皮２の表面から浮かした状態に
する方法と、図２（ｂ）に示すごとく、冷却配管７と同
様に鉄皮２の表面に溶接して固定してしまう方法とがあ
る。なお、図２には上側ヘッダ管５のみが示してある
が、下側ヘッダ管６も同様に取り付けられる。

【００１３】図２（ａ）の取り付け方法によれば、上下
のヘッダ管５、６は、鉄皮２の表面から離れているの
で、鉄皮２の膨張・収縮により炉体周方向の熱応力が生
じるのを有効に防止されると考えられる。しかしながら
一方で、図２（ａ）の取り付け方法においては、ヘッダ
管５、６と冷却配管７との接続部分付近において該冷却
配管７に符号８で示すような亀裂が発生する可能性も考
えられる。このような亀裂は、次のような原因により発
生可能であると想定される。すなわち、温度変化ととも
に鉄皮２が熱変形する際に、鉄皮２に溶接されている冷
却配管７は該鉄皮２と同じように熱変形するが、ヘッダ
管５、６は鉄皮表面から浮いた状態にあるため、熱変形
量が比較的小さくなる。したがって、熱変形量の差から
熱応力が発生し、それが曲げ応力となって接続部分付近
に作用することにより、亀裂８が発生する可能性があ
る。ＦＥＭ解析の結果、この接続部分付近には約１９０
ｋｇｆ／ｍｍ²もの応力がかかることがあることが分か
った。

【００１４】図２（ｂ）の取り付け方法によれば、冷却
配管７とともにヘッダ管５、６も鉄皮２の表面に溶接さ
れるので、鉄皮２、冷却配管７およびヘッダ管５、６の
三者間の熱変形量の差は少なくなり、したがって、冷却
配管７とヘッダ管５、６との接続部分付近における熱応
力を低く抑えることができる。上述した場合と同じ温度
変化の条件のもとでＦＥＭ解析を行ったところ、この接
続部分付近の応力は、図２（ａ）の取り付け方法の場合
の約１／３である約６０ｋｇｆ／ｍｍ²となった。この
結果からみて、図２（ｂ）の取り付け方法の方が、図２
（ａ）の取り付け方法よりも、亀裂の発生をより有効に
防止することができると考えられる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の冷却装置によれば、冷却配管が
縦方向に延びるように配置されているので、炉体が膨張
・収縮する際に該冷却配管に高い熱応力は作用しない。
したがって、冷却配管が熱応力により破断する可能性は
低い。また、冷却配管は、上下のヘッダ管間を連通する
直線状のものでよく、鋭い屈曲部を設ける必要もないの
で、該冷却配管の加工や鉄皮表面への溶接も容易であ
る。したがって、低い加工費で高品質を達成することが
できる。さらに、水が縦方向に流れる構成のため、配管
詰まりにより冷却能力が低下する可能性は少ない。ま
た、冷却配管は、鋭い屈曲部を有することのない、比較
的単純な構成のため、補修工事も容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷却装置の一実施例を転炉の上部
の鉄皮に取り付けた状態を示す断片側面図であり、転炉
上部および冷却装置の右半分のみを表している。

【図２】冷却配管およびヘッダ管の、転炉鉄皮表面への
取り付け方法を示す断片断面図であり、（ａ）および
（ｂ）はヘッダ管に関してそれぞれ異なる取り付け方法
を示す。

【図３】従来技術の冷却装置の一例を転炉の上部の鉄皮
に取り付けた状態を示す断片側面図であり、転炉上部お
よび冷却装置の左半分のみを表している。

【符号の説明】

１ 転炉、２ 鉄皮、５ 上側ヘッダ管、６ 下側ヘッ
ダ管、７ 冷却配管、８亀裂。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転炉上部の炉口近くの鉄皮周囲を水平方
   向に延びるように配置された上側ヘッダ管と、該上側ヘ
   ッダ管から下方に間隔をおかれ且つ転炉上部の鉄皮周囲
   を水平方向に延びるように配置された下側ヘッダ管と、
   前記上側ヘッダ管と下側ヘッダ管との間を上下方向に延
   び且つ該上側ヘッダ管および下側ヘッダ管の双方と連通
   している複数の冷却配管とを備えてなる、転炉上部の鉄
   皮冷却装置。
2. 【請求項２】 前記上側ヘッダ管、前記下側ヘッダ管お
   よび前記冷却配管のそれぞれが転炉の鉄皮表面に溶接さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の鉄皮冷却装
   置。