JPH0826374B2 - 熔銃を流すための溝型構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炉より出銑中の熔銑を流すための溝型構造
体に関し、更にかかる構造体の冷却方法にも関する。

本発明を要約すれば、熔銑が沿って流れる面を持つ摩
耗ライニング（２）、摩耗ライニング（２）の外側の永
久ライニング（３）及び永久ライニング（３）の外側の
熱伝導率の高い外側ライニング（６、７）を備え、高炉
の出銑中に熔銑を流すための溝型構造体、即ち、熔銑と
い又は熔銑湯道である。外側ライニングは、底壁（６）
及び下端で底壁（６）と熱的に接続された２個の向かい
合った側壁（７）を持つ。熱応力に対する抵抗を向上さ
せるため、外側ライニングの壁（６、７）の全部ではな
いが少なくも一方の外側で、これと隣接している少なく
も１個の耐火性断熱ライニング層（８、９）があり、か
つ外側ライニングの壁（６、７）の他方は熱放散用手段
（10、11、12）と熱的に接続される。

高炉からの熔銑の流れを案内するために使用される溝
型構造体は、第１に湯出し口から延びて熔銑とスラグの
両者を輸送する「熔銑とい」として知られる主溝、及び
第２に「熔銑湯道」として知られ前記主溝から分岐し通
常はスラグか熔銑のいずれかを輸送する溝を備える。

通常は、かかる溝型構造体は、少なくも、運転中に熔
銑と接触する表面を持った摩耗ライニング、摩耗ライニ
ングを収容する永久ライニング、及び摩耗ライニングの
外側の鋼又はコンクリートの支持体を備える。典型的な
熔銑といは、例えば長さが10ないし20mで、幅が3mであ
る。冷却剤流路が外側支持体の内側のライニング層内に
置かれたEP-A-90761及びEP-A-143971、並びに溝型の金
属支持体が冷却剤、特に空気用の空間を持ったEP-A-602
39に例が示されている。

「アイアン・アンド・スチール・エンジニヤー」、19
88年10月、p.47-51、特にp.48の第２図は、摩耗ライニ
ング、アルミナの永久ライニング、永久ライニングの外
側の熱伝導率の高い２個のカーボン層、及び３面すべて
が水冷却される溝型の鋼箱を有する水冷式の熔銑といを
説明している。

本発明は、水冷式溝型構造体に限定されず、空冷式構
造体にも、更にその他の方法、例えば「アイアン・アン
ド・スチール・エンジニヤー」の同じ記事にも述べられ
たようなグリコール／水の混合物で冷却される構造体に
も関連することが注意される。

熔銑とい又は湯道の摩耗ライニングは、例えば耐火コ
ンクリートで構成することができる。永久ライニング用
には、酸化アルミニウム煉瓦と組み合わせたカーボンを
使用でき、あるいは例えば酸化アルミニウム煉瓦を使用
してもよい。永久ライニングと鋼の外箱との間の外側ラ
イニングは、例えばグラファイト、カーボン又はセミグ
ラファイトで作られる。

強度上の配慮から、外側支持体の鋼は約200℃以上の
温度にすべきではない。高炉から出てくる熔銑は、摩耗
ライニングと直接接触し、かつ約1450℃−1550℃の温度
である。このため構造体にはかなりの熱応力が発生す
る。熔銑湯道の寿命は、熔銑とい又は湯道の設計のさい
におけるこの熱応力の受容方法により、ほとんど決定さ
れる。

熱応力の結果としての問題点は、例えば同時係属出願
の特願平1-326181号に説明されたように、熔銑とい又は
湯道にひび割れが始まることである。このひび割れは、
漏出した熔銑が鋼製支持体の外側の空間を満たすという
故障をもたらし、修復費用が発生する。修復するために
は、固化した熔銑を除去するために、熔銑とい又は湯道
を漏出位置において完全に取り外さなければならない。
その後、とい又は湯道を再組立しなければならない。こ
の総てに費用がかさむ。更に、とい又は湯道が溢れ、熔
銑が鋼製支持体ととい又は湯道を支持する「支柱」との
間に落ち込むことも発生する。この場合も固化した熔銑
を除去しなければならず、これは前述と同じ欠点を有す
る。

本発明の目的は、これらの問題を防止することであ
り、特に熱応力を受容しひび割れの原因となることの少
ない熔銑を流すための溝型構造体を提供することであ
る。

高炉の出銑作業中において熔銑を流すための本発明に
よる溝型構造体は、熔銑が沿って流れる溝型の面を有す
る摩耗ライニング、摩耗ライニングの外側の永久ライニ
ング、及び永久ライニングの外側の高熱伝導率の外側ラ
イニングを備える。外側ライニングは、底壁及び下端が
底壁と熱的に接続された２個の向かい合った側壁を有す
る。前記外側ライニングの前記壁の少なくも１方の外側
に、全部ではないが隣接している少なくも１個の断熱ラ
イニング層がある。前記外側ライニングの前記壁の他方
は放熱手段と熱的に結合される。断熱ライニング層は少
なくも部分的に耐熱材のものであることが好ましい。

上述のように摩耗ライニング、永久ライニング及び外
側ライニングを備えた溝型構造体に沿って高炉の出銑中
に熔銑が流れる前記溝型構造体を冷却する本発明による
方法は、前記外側ライニングの壁の少なくも一方を、全
部ではないが冷却し、同時に前記壁の他方を外向きに通
過する熱の流れを制限することを特徴とする。

例えば、外側ライニングの水平底板は直接冷却されず
にその外側の断熱ライニング層と直接隣接し、同時に外
側ライニングの２個の側壁を通じて放散される総ての熱
は側壁の水冷又は空冷により運び去られることが考えら
れる。この場合、溝型構造体の側壁の両側において熔銑
湯道から溢れた熔銑の流入を防ぐため、水平なカバー板
を溝型構造体の頂部に取り付けてもよい。

しかし、２個の側壁はその外側の断熱ライニング層と
直接的に隣接され、更に底壁はこれから熱を取るように
された放熱手段と組み合わせられることが好ましい。こ
のようにして、側壁は熱伝導状態にある底壁を経由して
冷却される。

本発明は、外側ライニングの壁の少なくも一方を、全
部ではないが、経由して、総ての熱を放散しようという
大胆な考えに基づいている。例えば前述の「アイアン・
アンド・スチール・エンジニヤー」の記事より知られる
ような熔銑といの総ての外壁が熱放散に直接寄与すると
いう普通の考えは捨てられた。

驚くべきことに、外側ライニングの冷却能力の低下は
小さく、しかも構造体の能力には影響しないということ
が見出だされた。外側ライニングは熱伝導率が大きいの
で、直接冷却されない部分が過熱されない。

本発明による溝型構造体においては、外側ライニング
の側壁が外側ライニングの底壁と熱的に接続されること
が本質的なことである。本発明の好ましい実施例におい
ては、側壁がその外側の断熱ライニング層と直接隣接す
ることが可能である。このとき、熱放散は側壁から底壁
への熱伝導により行なわれる。この好ましい実施例にお
いては、溝型構造体の両側の空間は、側壁の外側のライ
ニング層で完全に満たされるので、もはや熔銑によって
満たされることは起きない。

外側ライニングは約29W/mKより大きな熱伝導係数を持
つことが望ましい。外側ライニングはグラファイトで作
られることが好ましい。

溝型構造体の寿命を増加させるには、永久ライニング
と少なくも外側ライニングの部分との間の１個又は複数
個の圧縮可能な材料の層、例えばフェルト層が、運転中
の溝型構造体の膨張を吸収することが好ましい。更に、
同じ理由から、溝型構造体は、断熱ライニング層の最も
外側に、圧縮可能な材料の層を少なくも部分的に備える
ことが好ましい。

溝型構造体は、外側支持体としての鋼製の底板により
有利に具体化できる。この鋼製の底板は構造体の建設の
さいの基礎として作用する。この場合、熱伝導係数の小
さな薄い分離層を鋼底板と外側ライニングとの間に組み
入れることが望ましく、この方法により鋼の底板の温度
は望ましい最高温度200℃を超えることなく、同時にこ
の薄い分離層は鋼底板に十分に熱を伝達し外側ライニン
グの望ましい冷却を達成する。分離層は、熱伝導係数が
１から5W/mKの範囲、好ましくは１から2W/mKを有すれば
十分である。

熱放散手段は、強制空冷により鋼底板から熱を放散す
るようにされることが好ましい。溝型構造体の下側、即
ち鋼底板、及び湯道を支持している周囲の部分に細溝を
形成し、この細溝を通じて鋼底板からの熱放散用の冷却
空気を導くようにすることができる。前記細溝の一方の
側に吸引ファンを連結し、前記作用を行うことが可能で
ある。しかし、熱放散手段が冷却空気を入り口側で加圧
する手段を備えた場合に最良の結果が得られた。吸引フ
ァンを用いたときは、鋼底板に沿って大量の冷却空気を
導くことができる。

以下、本発明はこれによる溝型構造体の非限定的な実
施例により説明され図面を参照し説明されるであろう。
第１図は本発明による熔銑湯道の断面図を示す。同様な
構造が本発明による熔銑といに応用できる。

第１図には、高炉の湯出し口から流れる熔銑を輸送す
る溝型の面が摩耗ライニング２により形成された熔銑湯
道１が示される。相互に動きうる多数の層からなる摩耗
ライニング２については種々の材料が使用できるが、通
常は耐火コンクリートが使用される。摩耗ライニング２
の外側に、これと直接接触して、摩耗ライニング２の温
度均等化用の永久ライニングを形成する非結晶性カーボ
ン煉瓦のカーボン中間ライニング３がある。この中間ラ
イニング３の外側に、これに接して耐火コンクリートの
断熱層４がある。断熱層４の外側に、２個の向かい合い
の側壁７と底壁６とからなる煉瓦の外側ライニングがあ
る。断熱層４は、外側ライニング６、７の温度が約600
℃を超えることを防ぐ。

運転中における熔銑湯道の構造の熱膨張を受容するた
めに、湯道には、外側ライニングの側壁７と断熱層４と
の間、及び断熱層４と中間ライニング３との間に、それ
ぞれ圧縮可能なセラミックフェルト層15、16が更に備え
られる。

外側ライニング６、７は熱伝導率材料で構成され、底
壁６と側壁７とは熱的に接続される。煉瓦は、良好な熱
の流れを形成するように、即ちこれらの間に断熱層がな
いように配置される。もし隙間があれば、これらは熱伝
導率のよいモルタルで充填される。外側ライニング６、
７の煉瓦にはグラファイトが好ましいが、カーボングラ
ファイト又はセミグラファイトを使用することにより、
特に側壁７と底壁６との連結部における十分な熱伝導率
が得られ、従って、側壁７に直結隣接して断熱ライニン
グ層８、９を取り付けること、並びに以下説明するよう
に底壁６を通過してのみ熱を奪うことが可能である。層
８は耐火性であり高アルミナコンクリートで作られる。
層９は耐火性である必要はなく、非耐火性の高断熱性コ
ンクリートで作られる。

膨張の可能性を与えるため、熔銑湯道には側壁位置で
ライニング層８、９の外側に圧縮可能な材料の層14が備
えられることが更に望ましい。層14はセラミックフェル
トのものである。

熔銑湯道の下側には支持用の鋼製の底板10を備える。
この板と外側ライニングの底壁６との間には、例えばあ
る種の耐火性コンクリートの薄い断熱層11の形状の仕切
り層11がある。この層の厚さと熱伝導率とは、この層が
鋼板10に十分な熱を伝えるが鋼板10が約200℃以上にな
ることは防止するように選定される。

低熱伝導率のこの薄い層11は重要な作用を持つ。熔銑
湯道又はといには、例えば摩耗ライニング及び永久ライ
ニングのひび割れが生ずる。このとき、熔銑が湯道又は
といの下方部分に達する可能性がある。この場合、グラ
ファイト層６、７は、この熔銑を固体状態に固化させる
ことにより安全作用を行う。もし薄い層11が存在しなけ
れば、グラファイト層に隣接した鋼板10に厳しくかつ非
常に局部的な負荷が加わるであろう。これは鋼板を極め
て速やかに破損させるであろう。層11はグラファイト層
の熱負荷を拡散させ、その結果、鋼板の寿命が延びる。

熔銑湯道の冷却は、鋼底板10の強制空冷又は水冷又は
類似の冷却方法により行なわれる。説明された実施例に
おいては強制空冷が使用される。冷却空気は、鋼底板10
と（区画13により）熔銑湯道を支持している構造との間
の細溝12を通って送風され、鋼底板10から熱を放散させ
る。送風手段、例えばファンは空気の流れの方向で溝12
の上流にある。鋼板10は約0.7cmの厚さを持つが、より
厚くてもよい。

説明されたように、層３、６及び７は煉瓦で作られ
る。その他のこれまで説明された層２、４、８、９、11
は鋳造できる材料である。上述のように、種々の層の熱
伝導率は、良好な又は貧弱な熱伝導体としてのこれらの
層の作用に従って選定される。説明された実施例におい
ては、選ばれた材料の熱伝導率は以下の範囲内であり、
これは好ましいものである。

層 熱伝導率（W/mK） ２ 約 2 ３ 5-15 ４ 1−５ ６、７ 50-100 ８ 1−５ ９ 0.5‐１ 11 1−５、特に約２ 図示の熔銑湯道は、流路溝から溢れ出た熔銑が層３、
４、７、８、９と接触することを防止するため、各側に
高アルミナ可鋳性コンクリートのカバー17を更に持つ。
特に高断熱層８、９は耐火能力を持たなくともよく、ま
た熔銑との厳しい接触をしないであろう。更にこれらを
保護するために、これらの上方に可鋳性の高アルミナコ
ンクリート製の層18が設けられる。

説明された溝型構造体の外側にコンクリート構造体19
が示され、これは実際的に熔銑湯道が内部に作られる現
実の構造体である。その内側には、コンクリート層20及
び熔銑湯道組立体の表面を滑らかにするモルタルと高ア
ルミナコンクリートの薄層21と22がある。

本発明の実施態様につき説明すれば次の通りである。

（１）（ａ）熔銑が沿って流れる溝型の面を有する摩耗
ライニング（２）、（ｂ）摩耗ライニング（２）の外側
の永久ライニング（３）及び永久ライニング（３）の外
側の熱伝導率の高い外側ライニング（６、７）を備えて
成り、前記外側ライニングは底壁（６）及び下端で底壁
（６）と熱的に接続された２個の向かい合いの側壁
（７）を有する、高炉の出銑中に熔銑を流すための溝型
構造体において、前記外側ライニングの前記壁（６、
７）の全部ではないが少なくも一方の外側で、これと隣
接している少なくも１個の断熱ライニング層（８、９）
があり、かつ前記外側ライニングの前記壁（６、７）の
他方は熱放散用手段（10、11、12）と熱的に連結される
ことを特徴とする溝型構造体。

（２）前記外側ライニングの前記側壁（７）はそれらの
外側に前記断熱ライニング層（８、９）を有し、一方、
前記底壁（６）は前記熱放散用手段と熱的に接続されて
いる前記（１）による溝型構造体。

（３）前記外側ライニング（６、７）が29W/mKより大き
な熱伝導率を有する前記（１）又は（２）による溝型構
造体。

（４）前記外側ライニング（６、７）がグラファイト製
である前記（１）ないし（３）のいずれかによる溝型構
造体。

（５）熱膨張を受容するための圧縮可能な材料の少なく
とも一つの層（15、16）が前記永久ライニング（３）と
少なくも外側ライニング（６、７）の一部分との間に備
えられる前記（１）ないし（４）のいずれかによる溝型
構造体。

（６）圧縮可能な材料の層（14）が少なくも前記断熱ラ
イニング層（８、９）の一部分の外側に備えられる前記
（１）ないし（５）のいずれかによる溝型構造体。

（７）前記熱放散用手段の一部を形成している支持用の
鋼底板（10）を有する前記（１）ないし（６）のいずれ
かによる溝型構造体。

（８）前記外側ライニングと鋼底板（10）との間に前記
外側ライニング（６、７）よりも熱伝導率の小さな薄い
仕切り層（11）を有する前記（７）による溝型構造体。

（９）前記仕切り層（11）の熱伝導率が１ないし5W/mK
の範囲内にある前記（８）による溝型構造体。

（10）前記熱放散用手段が前記底板（10）を強制空冷す
る手段を持つような前記（７）ないし（９）のいずれか
による溝型構造体。

（11）前記強制空冷手段が空気の流れの方向で底板（1
0）の上流側で冷却用空気を加圧する手段を有する前記
（10）による溝型構造体。

（12）（ａ）熔銑が沿って流れる溝型の面を有する摩耗
ライニング（２）、（ｂ）摩耗ライニング（２）の外側
の永久ライニング（３）及び永久ライニング（３）の外
側の熱伝導率の高い外側ライニング（６、７）を備えて
成り、前記外側ライニングは底壁（６）及び下端で底壁
（６）に熱的に接続された２個の向かい合いの側壁
（７）を有する、高炉の出銑中に熔銑を流すための溝型
構造体を冷却する方法にして、前記外側ライニングの前
記壁（６、７）の少なくも一方を全部ではないが冷却
し、同時に前記壁（６、７）の他方を通る外向きの熱の
流れを制限することを特徴とする冷却方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熔銑湯道の断面図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−181812（ＪＰ，Ａ) 実公 昭58−48344（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）熔銑が沿って流れる溝型の面を有す
   る摩耗ライニング（２）、（ｂ）摩耗ライニング（２）
   の外側の永久ライニング（３）及び永久ライニング
   （３）の外側の熱伝導率の高い外側ライニング（６、
   ７）を備えて成り、前記外側ライニングは底壁（６）及
   び下端で底壁（６）と熱的に接続された２個の向かい合
   いの側壁（７）を有する、高炉の出銑中に熔銑を流すた
   めの溝型構造体において、前記外側ライニングの前記壁
   （６、７）の全部ではないが少なくも一方の外側で、こ
   れと隣接している少なくも１個の断熱ライニング層
   （８、９）があり、かつ前記外側ライニングの前記壁
   （６、７）の他方は熱放散用手段（10、11、12）と熱的
   に連結されることを特徴とする溝型構造体。
2. 【請求項２】（ａ）熔銑が沿って流れる溝型の面を有す
   る摩耗ライニング（２）、（ｂ）摩耗ライニング（２）
   の外側の永久ライニング（３）及び永久ライニング
   （３）の外側の熱伝導率の高い外側ライニング（６、
   ７）を備えて成り、前記外側ライニングは底壁（６）及
   び下端で底壁（６）に熱的に接続された２個の向かい合
   いの側壁（７）を有する、高炉の出銑中に熔銑を流すた
   めの溝型構造体を冷却する方法にして、前記外側ライニ
   ングの前記壁（６、７）の少なくも一方を、全部ではな
   いが冷却し、同時に前記壁（６、７）の他方を通る外向
   きの熱の流れを制限することを特徴とする冷却方法。