JPH11118360A - 水冷パネルの水路構造 - Google Patents

水冷パネルの水路構造

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JPH11118360A
JPH11118360A JP9287188A JP28718897A JPH11118360A JP H11118360 A JPH11118360 A JP H11118360A JP 9287188 A JP9287188 A JP 9287188A JP 28718897 A JP28718897 A JP 28718897A JP H11118360 A JPH11118360 A JP H11118360A
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JP
Japan
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water
cooled panel
panel
cooling
cooled
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Pending
Application number
JP9287188A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiro Yamanaka
光弘 山中
Masayuki Watabe
雅之 渡部
Takeshi Sekiguchi
関口  毅
Norihiko Taguchi
憲彦 田口
Katsuhiro Iwasaki
克博 岩崎
Shinichi Isozaki
進市 磯崎
Masahiro Kawakami
正弘 川上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Priority to BR9813107-9A priority patent/BR9813107A/pt
Priority to AU94629/98A priority patent/AU751764B2/en
Priority to CN98810337A priority patent/CN1276862A/zh
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冶金炉側壁に設置され、内部の水路に冷却水
を通す金属製水冷パネルの水路は折り返し部が180度
のために水路の圧力損失が大きい。圧力損失の小さい水
路構造を提供する。 【解決手段】 金属製水冷パネル1の水路2を水冷パネ
ルの外周側から中心側に向かって渦巻き型とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内面を耐火物で構
築された転炉、電気炉、溶融還元炉等の各種冶金炉の炉
壁の一部に取り付ける水冷パネルの水路構造に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】転炉、電気炉、溶融還元炉等の各種冶金
炉の炉壁内面は、一般的には耐火物で構築される。しか
し、この耐火物の炉壁は、溶鋼等の溶融金属に浸漬して
いる部分では比較的損傷が少ないものの、溶融スラグと
接触する部分や高温ガスにさらされる部分では損傷が激
しく、短期間で取り替える必要が生じ、そのため、炉体
の耐用性向上対策として、溶融金属に浸漬されない部分
を、内部に冷却水を通す金属製の水冷パネルとして構築
することが提案されている。
【0003】例えば、特開平4−316983号公報に
は、水冷パネルとこれに隣接する内張り煉瓦との境界
に、金属板やセラミック板を仕切り材として挿入し介在
させると共に、水冷パネルと炉体鉄皮との間に不定形耐
火物層を設けた冶金炉の炉壁構造が開示されている。
又、特開平6−50669号公報には、溶融金属に浸漬
されない範囲に水冷パネルを取り付けた冶金炉が開示さ
れている。
【0004】従来これらの水冷パネルの冷却水の水路構
造は、図7に示すように水冷パネル1の下部に給水口3
を設け、冷却水は水路2を左右に180度づつ折り返し
て上昇し、そして水冷パネル1の上部に設けた排水口4
から排出されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の水冷パネルの冷
却水の水路は、折り返し部が180度であるため、冷却
水の圧力損失が増大し、冷却水循環用ポンプの圧力アッ
プが必要となり、設備費及び運転費が高くなるという問
題点が発生した。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、各種冶金炉の炉壁の一部
に取り付ける水冷パネルにおいて、水路の圧力損失を削
減することができる水路構造を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による水冷パネル
の水路構造は、冶金炉側壁に設置され、内部の水路に冷
却水を通す金属製水冷パネルの水路構造であって、前記
水路が渦巻き型であることを特徴とするものである。
【0008】水冷パネルの給水口から排出口に至るまで
の水路の圧力損失は(1)式で表わされる。 ΔP=[(ζ+λ×L/D)×γ×V2]/(2×g×10000)…(1)
【0009】但し(1)式において、ΔPは水路の圧力
損失(kgf/cm2)、ζは水路の折り返し部の損失係数
(−)、λは水路の直線部の摩擦係数(−)、Lは水路
の直線部の総長さ(m)、Dは水路の相当直径(m)、γ
は冷却水比重量(kgf/m3)、Vは冷却水の流速(m/se
c)、gは重力加速度(m/sec2)である。
【0010】ここで水路の折り返し部の損失係数ζと
は、各折り返し部の損失係数ζiの総和であり、そし
て、180度の折り返し部の損失係数ζ1は1箇所当た
り2.42、又、90度の折り返し部の損失係数ζ2
1箇所当たり0.965であり、180度の折り返し部
における圧力損失の方が90度の折り返し部に比べて約
2.5倍大きくなる。又、折り返し部が増えると水路の
圧力損失ΔPは、折り返し部での圧力損失に大きく左右
されることになる。
【0011】本発明では、水冷パネルの水路構造を水冷
パネルの外周側から中心側に向かう渦巻き型とするの
で、水路の折り返し部の個数は増加するが、折り返し部
の大部分が損失係数の小さい90度の折り返し部となっ
て180度の折り返し部が減少し、且つ、水路の直線部
の総長さLは変わないので、全体では水路の圧力損失Δ
Pが低減する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明を図面に基づき説明する。
図1〜図5は、本発明の実施の形態の例を示す水冷パネ
ルの縦断面概要図である。
【0013】図において、金属製の水冷パネル1は幅が
W、高さがHであり、図1から図5に示す水冷パネル1
は同一サイズを例示したものであり、又、水冷パネル1
は熱伝導性の良好な銅製鋳物とすることが好ましい。水
冷パネル1には給水口3と排水口4とが設けられ、又、
水冷パネル1の内部には、水路2が渦巻き型に設けら
れ、給水口3から供給される冷却水は水路2を通り排出
口4から排出される。尚、水路2の幅dは一定値となっ
ている。
【0014】図1に示す水冷パネル1は、水冷パネル1
の中心側に給水口3と排出口4とが設けられたもので、
冷却水は水冷パネル1の中心側から外周側に水路2を渦
巻き状に流れ、そして外周側で反転した後に外周側から
中心側に水路2を渦巻き状に戻る。この水冷パネル1の
折り返し部は、2箇所の180度折り返し部と14箇所
の90度折り返し部とから構成される。
【0015】図2に示す水冷パネル1は、外周側下部に
給水口3と排出口4とが並べて設けられたもので、冷却
水は外周側から中心側に流れ、そして中心側で反転した
後に中心側から外周側に戻る。この水冷パネル1の折り
返し部は、2箇所の180度折り返し部と16箇所の9
0度折り返し部とから構成される。
【0016】図3に示す水冷パネル1は、外周側下部に
給水口3が、中心側に排出口4が設けられたもので、冷
却水は水冷パネル1の外周側から中心側に渦巻き状に流
れる。この水冷パネル1の折り返し部は、1箇所の18
0度折り返し部と17箇所の90度折り返し部とから構
成される。
【0017】図4に示す水冷パネル1は、外周側下部に
給水口3が、外周側上部に排出口4が設けられたもの
で、冷却水は水冷パネル1の外周側から中心側に渦巻き
状に流れ、そして中心側で反転した後に中心側から外周
側に渦巻き状に戻る。この水冷パネル1の折り返し部
は、2箇所の180度折り返し部と15箇所の90度折
り返し部とから構成される。
【0018】図5に示す水冷パネル1は、外周側下部の
両端に給水口3と排出口4とが設けられたもので、折り
返し部は、2箇所の180度折り返し部と15箇所の9
0度折り返し部とから構成される。
【0019】これらの水冷パネル1において、給水口3
と排出口4とを逆にして冷却水を反対方向に流しても良
く、又、水冷パネル1の中心点を軸として180度回転
させたものや、鏡面対称としたものでも良い。そして、
水路2の圧力損失を低く抑えるために、180度折り返
し部は1つの水冷パネル1で2箇所以内とすることが好
ましい。
【0020】本発明では水路2が渦巻き型であるので、
水冷パネル1の幅Wと高さHとを共に水路の幅dの整数
倍の長さとする必要があるが、水冷パネル1を取り付け
る冶金炉寸法と設置範囲とから、予め最適な水冷パネル
1の幅Wと高さHとを決めておけば良い。
【0021】図6は、本発明に基づく水冷パネル1を鉄
鉱石の溶融還元炉に設置した時の断面概要図であり、図
において、炉体鉄皮6の内面を内張り煉瓦7と水冷パネ
ル1とで構築された溶融還元炉5は、内部に溶銑9と溶
融スラグ10とを有し、上吹きランス8から酸素が吹き
込まれて鉄鉱石を還元している。図6に示すように、水
冷パネル1は、溶銑9と直接接触しないように、溶融ス
ラグ10の存在する位置の炉周全体に渡って並べて設け
られている。又、水冷パネル1はボルト(図示せず)で
炉体鉄皮6に取り付けられている。
【0022】このように本発明では、水冷パネル1の水
路2が渦巻き型であるので、水路2の圧力損失ΔPは低
く抑えられて設備費及び運転費共に低減することができ
た。又、高温の溶融スラグ10と接触する部位を水冷パ
ネル1にしたことで、溶融還元炉5の耐用性を大幅に延
長することができた。
【0023】尚、冶金炉としては溶融還元炉5に限ら
ず、電気炉や転炉でも本発明による水冷パネル1を設置
することができ、更に、水路2の構造は上記に限るもの
ではなく、渦巻き型であればどのようなものでも良い。
【0024】
【実施例】図1に示す水冷パネルを、図6に示す溶融還
元炉に設置した実施例を説明する。水冷パネルは銅製鋳
物とし、1つの水冷パネルの寸法は、幅Wが1050m
m、高さHが1200mm、厚みが90mmである。水
路の寸法は、幅dが54mmで深さが40mmの長方形
断面であり、直線部の総長さLは12.69m、相当直
径Dは0.0456mとなる。冷却水の水路内流速Vは
7m/secで、流量は54m3である。又、圧力損失
を比較するために図7に示す従来の水路構造の水冷パネ
ルを用い、同一条件で冷却水を流した。尚、従来型の水
冷パネルは11箇所の180度折り返し部で構成され
る。
【0025】180度折り返し部の損失係数ζ1を1箇
所当たり2.42、又、90度折り返し部の損失係数ζ
2を1箇所当たり0.965とし、更に、水路の直線部
の摩擦係数λ;0.02386、冷却水比重量γ;10
00kgf/m3、重力加速度g;9.8m/sec2
(1)式に代入して圧力損失ΔPを算出した。本発明に
よる水冷パネルでの算出式を(2)式に、そして従来の
水冷パネルでの算出式を(3)式で示す。 ΔP=[(2.42×2+0.965×14+0.02386×12.69/0.0456)×1000×72]/(2×9.8×100 00) =6.24 (kgf/cm2) …(2) ΔP=[(2.42×11+0.02386×12.69/0.0456)×1000×72]/(2×9.8×10000) =8.31 (kgf/cm2) …(3)
【0026】このように、本発明による水冷パネルでは
圧力損失ΔPが6.24kgf/cm2となり、従来型
の水冷パネルでは圧力損失ΔPが8.31kgf/cm
2となる。
【0027】これにより、冷却水循環用ポンプの動力を
1つの水冷パネル当たりで7kW削減することができ
た。又、水冷パネルの耐用性は本発明品と従来品とで優
位差は見られなかった。
【0028】
【発明の効果】本発明では、各種冶金炉の炉壁に取り付
ける水冷パネルの水路の構造を渦巻き型とするので、水
路の圧力損失を低減することが可能となり、その結果、
設備費及び運転費共に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の例を示す水冷パネルの縦
断面概要図である。
【図2】本発明の実施の形態の他の例を示す水冷パネル
の縦断面概要図である。
【図3】本発明の実施の形態の他の例を示す水冷パネル
の縦断面概要図である。
【図4】本発明の実施の形態の他の例を示す水冷パネル
の縦断面概要図である。
【図5】本発明の実施の形態の他の例を示す水冷パネル
の縦断面概要図である。
【図6】本発明に基づく水冷パネルを設置した溶融還元
炉の断面概要図である。
【図7】従来の水冷パネルの水路の構造を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 水冷パネル 2 水路 3 給水口 4 排水口 5 溶融還元炉 6 炉体鉄皮 7 内張り煉瓦 8 上吹きランス 9 溶銑 10 溶融スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F27B 1/24 F27B 1/24 (72)発明者 田口 憲彦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 岩崎 克博 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 磯崎 進市 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 川上 正弘 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冶金炉側壁に設置され、内部の水路に冷
    却水を通す金属製水冷パネルの水路構造であって、前記
    水路が渦巻き型であることを特徴とする水冷パネルの水
    路構造。
JP9287188A 1997-10-20 1997-10-20 水冷パネルの水路構造 Pending JPH11118360A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9287188A JPH11118360A (ja) 1997-10-20 1997-10-20 水冷パネルの水路構造
CA002307090A CA2307090C (en) 1997-10-20 1998-10-19 Structure of metallurgical furnace and operating method using the same metallurgical furnace
PCT/JP1998/004703 WO1999020966A1 (fr) 1997-10-20 1998-10-19 Structure de four metallurgique et procede d'exploitation utilisant ledit four metallurgique
BR9813107-9A BR9813107A (pt) 1997-10-20 1998-10-19 Estrutura de forno metalúrgico e método de operação usando o mesmo
AU94629/98A AU751764B2 (en) 1997-10-20 1998-10-19 Structure of metallurgical furnace and operating method using the same metallurgical furnace
CN98810337A CN1276862A (zh) 1997-10-20 1998-10-19 冶金炉的构造及该冶金炉的操作方法
KR1020007003164A KR100339261B1 (ko) 1997-10-20 1998-10-19 야금로의 구조 및 그 야금로의 하부조 교환방법, 그 야금로의 조업방법 및 그 야금로에 사용되는 플랜지의 시일장치
TW87117290A TW434318B (en) 1997-10-20 1998-10-20 Structure of metallurgical furnace and operating method using the same metallurgical furnace

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