JPH10153389A

JPH10153389A - スプレー冷却式構造物

Info

Publication number: JPH10153389A
Application number: JP32621396A
Authority: JP
Inventors: Nagatoshi Hayakawa; 長利早川; Tatsuyoshi Watanabe; 龍義渡辺; Kiyoshi Nomura; 潔野村; Yoichi Nakanishi; 洋一中西
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1998-06-09

Abstract

(57)【要約】【課題】内側鋼板の内面に複数の突起を設けて冷却表
面積を増大させることで、熱伝導特性の高い材料を使用
したり冷却水の使用量を増大することなく内側鋼板の冷
却効率を向上させる。【解決手段】炉蓋１２は、内側鋼板１４および外側鋼
板１６からなる中空構造の中空体１８を本体とし、該中
空体１８の内部に冷却手段１９が配設される。冷却手段
１９は、環状の給水ヘッダ２０と、給水ヘッダ２０に放
射状に接続された複数の給水管２２と、給水管２２に取
付けられて内側鋼板１４を指向する複数のスプレーノズ
ル２４とから構成される。給水ヘッダ２０には、外部供
給源から冷却水が供給され、該ヘッダ２０に供給された
冷却水は、給水管２２およびスプレーノズル２４を介し
て内側鋼板１４の内面に向けて吹き掛けられる。内側鋼
板１４の内面には、複数の棒状体２６が突設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内側鋼板と外側
鋼板とからなる中空体の内部に冷却手段を配設し、該冷
却手段から内側鋼板の内面に向けて水を吹き掛けること
により冷却するよう構成したスプレー冷却式構造物に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属の溶解や精錬、または廃棄物の溶融
に、アーク炉、プラズマトーチ炉また抵抗加熱炉等の各
種の電気炉が使用されている。これらの電気炉を構成す
る炉本体や該炉本体に被着された炉蓋は、炉内からの高
温に晒されるため、適宜の冷却手段により冷却されるよ
う構成されている。例えば炉蓋においては、該炉蓋を内
側鋼板と外側鋼板とからなる中空体として構成し、その
中空部に配設したスプレーノズルから受熱側となる内側
鋼板の内面に向けて冷却水を吹き掛けることで、炉蓋を
効率的に冷却するスプレー冷却式のものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したスプレー冷却
式の炉蓋では、炉内からの受熱面面積(内側鋼板の外面)
と冷却面面積(内側鋼板の内面)とが略同一であるため、
内側鋼板の温度は、受熱量が同じであれば内側鋼板の熱
伝導特性(物性値)と水冷面(鋼板内面)の熱伝達特性(流
速、熱伝達形態、面の汚れ等)によって、略一義的に決
定される。従って、内側鋼板に部分的な高熱負荷部を生
ずる場合には、その部分に銅のような熱伝導特性の高い
材料を使用する配慮が必要となり、製造コストが嵩む難
点が指摘される。また、高熱負荷部を基準として冷却水
の供給量を設定することも考えられるが、この場合には
単位時間当りの供給量が増大してランニングコストが嵩
む問題を招く。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、前述した課題に鑑み、これ
を好適に解決するべく提案されたものであって、中空体
における内側鋼板の内面に複数の突起を設けて実質の冷
却表面積を増大させることで、熱伝導特性の高い材料を
使用したり冷却水の使用量を増大することなく内側鋼板
の冷却効率を向上させ得るスプレー冷却式構造物を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を好適に達成するため本発明は、内側鋼板と外側
鋼板とからなる中空体の内部に、内側鋼板の内面に向け
て水を吹き掛けることにより冷却する冷却手段を備える
スプレー冷却式構造物において、前記内側鋼板の内面
に、所要パターンで複数の突起を突設したことを特徴と
する。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るスプレー冷却
式構造物につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参
照しながら説明する。

【０００７】

【第１実施例について】本発明に係るスプレー冷却式構
造物の第１実施例として、炉蓋を例に挙げて説明する。
図１は、三相交流アーク炉１０を示すものであって、該
炉１０に用いられる炉蓋１２は、耐熱性の内側鋼板１４
および外側鋼板１６からなる中空構造の中空体１８を本
体とし、該中空体１８の内部に冷却手段１９が配設され
ている。この冷却手段１９は、環状の給水ヘッダ２０
と、この給水ヘッダ２０に放射状に接続された複数の給
水管２２と、該給水管２２に取付けられて内側鋼板１４
を指向する複数のスプレーノズル２４とから構成され
る。給水ヘッダ２０には、蓋外部から図示しない供給管
を介して冷却水が供給され、該ヘッダ２０に供給された
冷却水は、給水管２２およびスプレーノズル２４を介し
て内側鋼板１４の内面に向けて吹き掛けられるようにな
っている。なお、炉蓋１２の内部に供給される冷却水
は、図示しない排水口から外部に排出されるよう構成さ
れる。また図示しないが、炉蓋１２には、３本の電極挿
入口が貫通されている。

【０００８】また炉蓋１２の内部から冷却水を排出する
方式としては、排水口にホースを介して接続した真空ポ
ンプにより強制的に排出する方式や、あるいは自然流下
式等が適宜に採用し得る。

【０００９】前記炉蓋１２の内側鋼板１４における内面
には、図２に示す如く、突起としての複数の棒状体２６
が、例えば千鳥状に突設されている。この棒状体２６
は、一例として、内側鋼板１４と同一の材質の金属材料
により直径１２ｍｍで長さ５０ｍｍの棒状に形成され、
隣り合う棒状体２６,２６の間隔が１００ｍｍピッチで
取付けられる。そして、このように複数の棒状体２６を
取付けることにより、１００ｍｍ角当りの冷却表面積
は、１００ｃｍ²から１３８ｃｍ²に増え、熱伝達係数が
約４０％増加したのと同等の効果が得られる。

【００１０】すなわち、熱伝導体として機能する複数の
棒状体２６を内側鋼板１４の内面に突設することで、内
側鋼板１４の冷却表面積を実質的に増大させることがで
き、冷却水の供給量を増大させることなく効率的な冷却
が可能となる。これにより、内側鋼板１４の全体の熱応
力を改善することができる。なお、内側鋼板１４におい
て、炉内から受ける熱量の違いに応じて棒状体２６の配
設本数や径または長さ等を変えることで、鋼板全体を均
一な温度に冷却することが可能となる。例えば、高熱負
荷部には棒状体２６を密に突設したり表面積の大きな棒
状体２６を突設するのに対し、低熱負荷部には棒状体２
６を疎に突設したり表面積の小さな棒状体２６を突設す
る。また棒状体２６は、別体に形成したものを溶接によ
り内側鋼板１４に取付けたものであっても、内側鋼板１
４に予め一体的に形成したものであってもよい。

【００１１】

【突起の別実施例について】前記突起は、図２に示す棒
状体２６に限らず、図３に示すような板状フィン５６で
あってもよい。この場合において、板状フィン５６は、
内側鋼板１４に吹き掛けられた冷却水の流れ方向と平行
に突設することが推奨される。また図４に示すように、
棒材５８の外周面に周方向に所定間隔で複数のフィン６
０を突設したフィン付棒体６２を突起としてもよく、こ
の棒体６２では冷却表面積を大きく稼ぐことができる。
更に、前記棒状体２６の外表面に凹凸を形成した異形棒
鋼等を採用することもできる。なお、突起の配設パター
ンは、千鳥状に限定されるものでなく、ランダムに配設
してもよいが、好適には冷却水の流れを阻害することな
く効率的な熱交換を行ない得るパターンが推奨される。

【００１２】

【第２実施例について】本発明に係るスプレー冷却式構
造物の第２実施例として、炉本体を例に挙げて説明す
る。図１に示すアーク炉１０に用いられる炉本体２８
は、耐熱性の内側鋼板３０および外側鋼板３２から形成
される中空構造の中空体３４を本体とし、該中空体３４
の内部に、前述したと同様の構成の冷却手段３５が配設
されている。そして、外部供給源から給水ヘッダ３６に
供給された冷却水は、給水管３８およびスプレーノズル
４０を介して内側鋼板３０の内面に向けて吹き掛けられ
る。また熱交換のなされた冷却水は、図示しない排水口
から外部に排出される。

【００１３】この炉本体２８の内側鋼板３０に、突起と
しての複数の棒状体２６が所要パターンで突設され、内
側鋼板３０の冷却表面積が大きくなるよう構成される。
従って、内側鋼板３０に吹き掛けられる冷却水によっ
て、該鋼板３０の効率的な冷却がなされる。なお、突起
としては、図３に示す板状フィン５６や図４に示すフィ
ン付棒体６２が適宜に採用し得る。

【００１４】

【第３実施例について】本発明に係るスプレー冷却式構
造物の第３実施例として、集塵用エルボを例に挙げて説
明する。図１に示すアーク炉１０に用いられる集塵用エ
ルボ４２は、耐熱性の内側鋼板４４および外側鋼板４６
からなる中空構造の中空体４８を管状の本体とし、該中
空体４８の内部に、外部供給源から冷却水が供給される
給水管５２と、この給水管５２に配設された複数のスプ
レーノズル５４とからなる冷却手段４９が配設されてい
る。そして、外部供給源から給水管５２に供給された冷
却水は、各スプレーノズル５４を介して内側鋼板４４の
内面に向けて吹き掛けられる。また熱交換のなされた冷
却水は、図示しない排水口から外部に排出されるように
なっている。

【００１５】この集塵用エルボ４２の内側鋼板４４に、
突起としての複数の棒状体２６が所要パターンで突設さ
れており、内側鋼板４４の冷却表面積が大きくなるよう
構成される。従って、内側鋼板４４に吹き掛けられる冷
却水によって、該鋼板４４の効率的な冷却が達成され
る。この第３実施例においても、突起としては、図３に
示す板状フィン５６や図４に示すフィン付棒体６２が適
宜に採用し得るものである。

【００１６】なお、スプレー冷却式構造物は、前述した
実施例の他に、集塵ダクト、燃焼塔、冷却塔等の如く、
中空で内部にスプレー冷却式の冷却手段が配設される各
種の構造物に採用し得る。また、実施例ではアーク炉に
用いられる炉蓋や炉本体等の各構造物を例に挙げて説明
したが、本願はこれに限定されるものでなく、金属の溶
解や精錬、または廃棄物の溶融に用いられるプラズマト
ーチ炉や抵抗加熱炉等の各種の電気炉等の構成物に使用
し得るものである。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るスプレ
ー冷却式構造物によれば、内側鋼板の内面に複数の突起
を突設することで、実質の冷却表面積を増大させること
ができる。すなわち、冷却効率が向上するので、使用水
量を少なくすることができ、ランニングコストを低減し
得る。また、高熱負荷部においても熱伝達特性の高い高
価な材料を使用することなく対応し得るので、製造コス
トを低廉に抑えることができる等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例に係るスプレー冷却式構造物
が採用されるアーク炉の概略構成を示す断面図である。

【図２】第１実施例に係る炉蓋における内側鋼板の内面
に設けた突起を示す概略斜視図である。

【図３】第１実施例に係る炉蓋における内側鋼板の内面
に設けた突起の別実施例を示す概略斜視図である。

【図４】突起の更に別の実施例を示す概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１４内側鋼板１６外側鋼板１８中空体１９冷却手段２６棒状体(突起) ３０内側鋼板３２外側鋼板３４中空体３５冷却手段４４内側鋼板４６外側鋼板４８中空体４９冷却手段５６板状フィ
ン(突起) ６２フィン付棒体(突起)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側鋼板(14,30,44)と外側鋼板(16,32,4
6)とからなる中空体(18,34,48)の内部に、内側鋼板(14,
30,44)の内面に向けて水を吹き掛けることにより冷却す
る冷却手段(19,35,49)を備えるスプレー冷却式構造物に
おいて、前記内側鋼板(14,30,44)の内面に、所要パターンで複数
の突起(26,56,62)を突設したことを特徴とするスプレー
冷却式構造物。
【請求項２】前記突起は、棒状体(26)である請求項１
記載のスプレー冷却式構造物。