JPH0790334A - 高炉炉体冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高炉炉体内側の耐火物が脱落しにくく、炉内
の過冷却を防ぐことができ、亜鉛の凝縮付着を抑制する
ことができ、さらにステーブ本体への熱負荷を軽減し、
熱変形を防止することができる高炉炉体冷却装置を提供
する。 【構成】 炉内側耐火物と、冷却管を鋳ぐるむ鋳造金属
部と、鋳造金属部を形成するときの熱衝撃から前記炉内
側耐火物を保護する断熱緩衝部材と、前記炉内側耐火物
と鋳造金属部とを連結支持する熱伝導性に優れた耐火物
からなる連結支持部材と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステーブクーラー等の
高炉炉体冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉などの冶金炉では炉壁及び炉底の耐
火物を冷却することにより、炉内からの侵食を防ぎ、炉
体の長寿命化が図られている。高炉炉体の冷却方式とし
ては、従来から種々の装置及び方法が提案され実用化さ
れてきているが、ステーブクーラが冷却効果の均一化及
び寿命延長等を図る上で一般に用いられている。

【０００３】実開昭６３−３０３３３号公報には、金属
製ステーブ本体の炉内側面の高さ方向に複数個の凹所を
形成し、これらの凹所に耐火物を保持させ、さらにステ
ーブ本体の炉内側面に少なくとも一層の断熱層を介して
耐火物を設けるとともに、ステーブ本体内の鉄皮側に冷
却管を設け、これらを共に一体的に鋳造金属で鋳ぐるん
だステーブクーラが記載されている。

【０００４】このように冷却管をステーブ本体内に鋳ぐ
るむ構造においては、炉内側耐火物がステーブ本体から
脱落しないようにステーブ本体に炉内側耐火物をしっか
りと固定する必要がある。従来からステーブクーラにお
ける炉内側耐火物の脱落防止を図るために、種々の構造
のものが提案されている。

【０００５】例えば、図３に示すような煉瓦受用の突起
４を有するステーブクーラでは、ステーブ本体２と同材
質である鋳鉄又は鋳鋼で煉瓦受用の突起４がつくられて
いるため、所望の高温強度を得ることができない。ま
た、ステーブ本体２が熱変形したときに煉瓦１１の突き
上げ等を起こし、一部煉瓦１１の欠損を生じて、最終的
には煉瓦１１全体の脱落事故にまで発展する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、図４に示すよ
うに、煉瓦１１及び水冷管３を鋳造金属部５のなかに鋳
ぐるむ一体構造のステーブクーラが提案され、実用化さ
れている。このような煉瓦一体鋳ぐるみ構造によれば、
ステーブ本体２による煉瓦１１の突き上げが起こり難く
なり、煉瓦１１の欠損等がなくなる。

【０００７】しかしながら、このような煉瓦一体鋳ぐる
みタイプでは、鋳ぐるみの際の熱衝撃対策をはじめとし
て、金属製ステーブ本体２および煉瓦１１の相互間隙を
保持することが難しいなどの種々の問題点がある。

【０００８】例えば、炉内側煉瓦１１を鋳ぐるむ際に、
溶湯から受ける熱衝撃によって煉瓦１１に割れや欠けが
生じるため、金属板等の断熱性緩衝部材を煉瓦１１と金
属製ステーブ本体２との間に挟み込み、鋳ぐるみの際の
熱衝撃を緩和する必要がある。しかしながら、このよう
な断熱性緩衝部材を介在させると、煉瓦１１が金属製ス
テーブ本体２に密着せず、両者が分離しやすく、煉瓦１
１の脱落が生じやすくなる。

【０００９】また、炉内側煉瓦１１を鋳ぐるんだ場合
に、煉瓦１１と金属部材２との熱膨張率の差が極めて大
きいため、操業初期の非定常な熱サイクルを受けると、
両者間の間隙が大きくなり、煉瓦１１が脱落しやすくな
る。その上さらに、鋳造金属部５の熱変形により煉瓦１
１に圧縮力が働き、割損し、脱落する。

【００１０】さらに、炉内側煉瓦１１が脱落すると、そ
の部分が過冷却状態になり、炉内で気化している亜鉛が
炉壁に凝縮付着する。亜鉛の凝縮付着が進行すると、炉
体プロフィールが悪化し、高炉操業の不調の原因とな
る。

【００１１】本発明は、高炉炉体内側の耐火物が脱落し
にくく、炉内の過冷却を防ぐことができ、亜鉛の凝縮付
着を抑制することができ、さらにステーブ本体への熱負
荷を軽減し、熱変形を防止することができる高炉炉体冷
却装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】発明者らは、鋳ぐるみの
際における熱衝撃を緩和するとともに、炉内側耐火物と
金属製ステーブ本体との密着性が改善され、ステーブ本
体の冷却効果が炉内側耐火物に良好に伝わり、炉内側耐
火物の劣化が抑制され、さらに炉内側耐火物が脱落しな
いようにこれをしっかりと保持する構造につき種々検討
を重ねた。

【００１３】ここで、炉内側耐火物を支持するための部
材に鋳鋼を用いることも考えられるが、高温になると強
度が大幅に低下するので、炉内側耐火物を強固に支える
には不十分である。また、高温域では鋳鋼は熱伝導率が
２０Kcal／ｍ・hr・℃弱程度まで低下するので、冷却能
も大幅に低下する。

【００１４】そこで、発明者らは、高温強度に優れ、か
つ高温域における熱伝導率も良好な材料を用いて炉内側
耐火物をステーブ本体側に連結支持することにつき鋭意
研究を重ねた結果、モリブデン又はモリブデン／ジルコ
ニアを主成分とする耐火物がこれに適しているという知
見を得た。

【００１５】この発明に係る高炉炉体冷却装置は、炉内
側耐火物と、冷却管を鋳ぐるむ鋳造金属部と、鋳造金属
部を形成するときの熱衝撃から前記炉内側耐火物を保護
する断熱緩衝部材と、前記炉内側耐火物と鋳造金属部と
を連結支持する熱伝導性に優れた耐火物からなる連結支
持部材と、を有することを特徴とする。

【００１６】

【作用】断熱緩衝部材によって鋳ぐるみ時の熱衝撃から
炉内側耐火物は保護されるので、炉内側耐火物の劣化は
防がれる。一方、連結支持部材によって炉内側耐火物は
鋳造金属部にしっかりと連結支持されるので、炉内側耐
火物の脱落は防止される。さらに、連結支持部材によっ
て鋳造金属部の冷却管および炉内側耐火物の間で熱交換
されるので、炉内側耐火物は十分に冷却される。

【００１７】とくに、連結支持部材をモリブデン及びジ
ルコニアを主成分とする耐火物でつくると、連結支持部
材の高温強度および熱伝導率がともにバランス良く高い
レベルになり、炉内側耐火物の脱落がなくなり、劣化も
軽減される。

【００１８】

【実施例】以下、添付の図面を参照しながら本発明の実
施例について説明する。図１はブロック化されたステー
ブクーラの１単位を示す図である。ステーブクーラは４
段の煉瓦１１が鋳鉄からなるステーブ本体２と一体に形
成されたものであり、このようにブロック化されたステ
ーブクーラを次々に積み上げて高炉の炉壁が構築され
る。ステーブ本体２は冷却管３を鋳造金属部５で鋳ぐる
んだものである。冷却管３はステーブ本体２の長手方向
端部近傍から長手方向端部近傍まで設けられている。冷
却管３は中空鋼管でできている。鋳造金属部５は普通鋳
鉄でできている。

【００１９】ステーブ本体２と煉瓦１１との間には断熱
緩衝部材６が挿入されている。冷却管３を鋳造金属部５
で鋳ぐるむ際に煉瓦１１を熱衝撃から保護する役割をも
つ。なお、断熱緩衝部材６は各煉瓦１１に接着されてい
る。

【００２０】棒状の連結支持部材１０が断熱緩衝部材６
を貫通して煉瓦１１から鋳造金属部５までに設けられて
いる。連結支持部材１０は、煉瓦１１のそれぞれを鋳造
金属部５に連結し、煉瓦１１が脱落しないようにしっか
りと支持固定するためのものである。

【００２１】図２に示すように、各煉瓦１１の後面側に
は複数の孔１２が形成され、連結支持部材１０のおよそ
半分の長さが孔１２のなかにそれぞれ挿入されている。
孔１２の径は連結支持部材１０の径より少し大きく、両
者間には間隙が存在するので、煉瓦１１による連結支持
部材１０の拘束力は緩い。孔１２は煉瓦１１の後面に対
して約７０°〜９０°の角度をもって種々の方向に向か
って形成されている。このように孔１２を斜めに形成す
ることにより、連結支持部材１０による煉瓦１１の保持
力が高められ、煉瓦１１は容易に脱落しなくなる。

【００２２】この場合に、１個の煉瓦１１あたり４〜１
０本の連結支持部材１０が取り付けられている。また、
連結支持部材１０の長さは煉瓦１１の厚みの３０〜７０
％であることが好ましい。連結支持部材１０が短すぎる
と煉瓦１１の脱落防止の役割を果たせず、逆に部材１０
が長すぎると孔１２が深くなって煉瓦１１の強度低下を
招くからである。連結支持部材１０の径は１５〜４５mm
であることが望ましく、２０〜３０mmであることがさら
に好ましい。部材１０の径が小さすぎると、強度不足と
なり、熱伝達効率（煉瓦の冷却能）も低下するからであ
る。逆に、部材１０の径が大きすぎると、くさび効果が
低下して煉瓦１１の脱落防止の役割を果たせなくなるか
らである。

【００２３】次に、上記ステーブクーラの製造方法につ
いて説明する。孔１２が上面側になるように煉瓦１１を
砂型の中に４列に敷き並べる。煉瓦１１同士は少し隙間
を空けてある。煉瓦１１の上に断熱緩衝部材６を置いて
固定する。断熱緩衝部材６には煉瓦１１の孔１２に重な
る箇所に貫通孔が形成されている。連結支持部材１０を
孔１２のそれぞれに挿入する。中空鋼管の冷却管３を砂
型内の上部に配置する。

【００２４】砂型のなかに溶湯を注ぎ込み、冷却管３を
鋳鉄で鋳ぐるむ。このとき断熱緩衝部材６で覆われてい
るので、注湯による熱衝撃が緩和され、煉瓦１１は実質
的に劣化しない。凝固した鋳造金属部５によって冷却管
３及び連結支持部材１０は鋳ぐるまれ、ステーブ本体２
は連結支持部材１０を介して煉瓦１１と一体化される。

【００２５】表１に連結支持部材１０に用いた耐火物の
諸特性を示す。連結支持部材１０は７５重量％のモリブ
デン及び２５重量％のジルコニアを含む複合耐火物であ
る。モリブデン成分の含有率（Ｍｏ含有率）が７５重量
％のあたりで良好な結果を得ることができた。なお、こ
のようなモリブデン／ジルコニア複合耐火物は、モリブ
デン粉末およびジルコニア粉末を原料として、高圧粉体
加熱処理装置により製造される。

【００２６】ＦＣＤ等の金属を連結支持部材１０に用い
ると、高温強度が低下して煉瓦支持機能が実質的になく
なり、煉瓦１１が脱落する。これに対して、モリブデン
／ジルコニア複合耐火物を連結支持部材に用いると、１
３００℃における曲げ強さも１４kg／mm² 程度あり、煉
瓦１１を固定するには十分な強度を有している。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、高炉炉体内側の耐火物
が脱落しにくく、炉内の過冷却を防ぐことができ、亜鉛
の凝縮付着を抑制することができ、さらにステーブ本体
への熱負荷を軽減し、熱変形を防止することができる。
このため、炉内側耐火物をも含むステーブ一体型装置と
して長寿命化を図ることができるとともに、耐火物の築
造作業がオフラインでできることにより築炉工事の工程
を省略することができる。さらに、高炉全体のエネルギ
損失が低減され、生産コストの低減および生産能率の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る高炉炉体冷却装置を示す
断面図。

【図２】実施例に係る高炉炉体冷却装置の鋳造前の状態
を示す部分断面図。

【図３】従来の耐火物受けを有する型ステーブの断面
図。

【図４】従来の耐火物一体鋳包み型ステーブの断面図。

【符号の説明】

２…ステーブ本体 ３…冷却管 ５…鋳造金属部 ６…断熱緩衝部材 １０…連結支持部材 １１…炉内側耐火物（煉瓦）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内側耐火物と、 冷却管を鋳ぐるむ鋳造金属部と、 鋳造金属部を形成するときの熱衝撃から前記炉内側耐火
   物を保護する断熱緩衝部材と、 前記炉内側耐火物と鋳造金属部とを連結支持する熱伝導
   性に優れた耐火物からなる連結支持部材と、を有するこ
   とを特徴とする高炉炉体冷却装置。
2. 【請求項２】 連結支持部材がモリブデンを主成分とす
   る耐火物からなることを特徴とする請求項１記載の高炉
   炉体冷却装置。
3. 【請求項３】 連結支持部材がモリブデン及びジルコニ
   アを主成分とする耐火物からなることを特徴とする請求
   項１記載の高炉炉体冷却装置。
4. 【請求項４】 鋳造金属部が鋳鉄からなることを特徴と
   する請求項１記載の高炉炉体冷却装置。