JPS59205581A - 炉の容器壁又は蓋の冷却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炉、特にアーク炉の容器壁及び蓋を、少なく
とも１個の冷却要素から成る液冷装置を用いて冷却する
方法に関する。

アーク炉における電気炉鋼製造の際の能力増大及び費用
低減には、耐火ライニングの耐久性によって著しい限界
が設けられている。

炉の容器なら牝に蓋の耐火ライニングの耐用期間の延長
のためには原則的に二つの解決手段が提供される、 （１）従来のセラミック耐火建材を完全に放棄してこれ
を水冷ライニングと替える。

マンネスマン（Ｍａｎｎｅｓｍａｎｎ　）社の出版物：
デマーク（Ｄｅｍａｇ　）　”ヴアツサーフユーレンデ
・ツーンユテルング・フォノ・エレクトコリヒト２−ゲ
ンーンユメルツ゛ニーフエン（Ｗａｓｓｅｒｆ（ｉｒｅ
ｎｄｅ　Ｚｕｓｔｅｌｌｕｎｇ　ｖａｎＥｌｅｋｔｒｏ
ｌｉｃｈｔｂｏｇｅｎ−３ｃｈｒｎｅｌｚ６ｆｅｎ　）
　”　（日付けなし）に、この種の水冷容器壁の装備さ
れたアーク炉が記載されている。

（２）炉の容器壁のセラミック建拐内に水冷要素（管又
は箱）が埋込まれている。これによって耐火建材の機械
的及び熱的安定化が得られる。

このような炉はスイス国特許出願第５５２／８２−３号
（１９８３年１月２９日付け）の対象である。

両解決法は、炉の容器壁の熱作用に対する安定性を高め
、ひいては経済的な鋼製造に役立つけれども、同時に、
水冷装置に炉操作要員によって認められない漏れ部分が
形成されうるという危険を含む。これらの漏れ部分は、
永又は水蒸気が炉室内部に自由に入ることを許しかつ予
この事実を無視すると水は、例えばｈＳ　Ｏマイト耐火
建材でライニングされたアーク炉の火床を破壊する。特
に、水が炉の一時的低温の際には即時に蒸発せず、セラ
ミック耐火建材でライニングされた火床に集合しかつ引
続く溶融工程で溶融金属と接触すると危険である。水冷
装置を監視するだめの探知装置は極めて高価でありかつ
水冷装置のすべての部分については不十分な欠陥指示し
か与えない。

本発明は、構造が簡素であって、経済的に製造すること
ができ、炉の容器壁及び蓋の長い耐用期間を保証しかつ
炉室への冷却水の侵入に対する完全な安全性を与える特
にアーク炉用冷却装置を提供するという課題を基礎にし
ている。

この課題の解決のために本発明は、冷却要素中で環境大
気圧よりも小さいか又はそれに等しい冷却液の圧力が調
整されることを意図としている。

本発明の本質的特徴は、熱輻射強度の高い炉容器の危険
範囲に存在する冷却要素における水圧が、如何なる位置
でも環境大気の圧力（約１・Ｓ−ル）を越えないことで
ある。このようにして水又は水蒸気の炉容器内部への侵
入が絶対的安全性をもって回避される。本発明の他の実
施態様の場合には、冷却液は上から下へ通されて、静水
圧差が冷却液の循環を支える。これは、静水圧の高さが
付加的に存在する圧力差として流動抵抗の克服のために
利用されうるという利点を有する。

本発明の他の特徴によれば、冷却要素中への冷却液の流
入前に減圧弁が配置されている。このようにして簡単な
装置をもって冷却要素中の減圧が達成されうる。

他の実施態様によれば、少なくとも冷却要素の出口側に
少なくとも１個の吸込弁が配置されている。これは、水
圧の大きな低減が得られるという利点を有する。

ポンプは、吸込ポンプならびに圧力ポンプとして形成さ
れていてもよい。これによって、同一のポンプを用いて
一つには冷却要素中で水の低圧が形成され、二つには冷
却要素から流出する水が吸入されて例えば集合容器中に
排出されうる。

冷却される炉の容器壁は普通は単一の一体式ブロックよ
り構成されていないで、数個の容器壁セグメン１゛から
成っているので、本発明の他の態様により、液冷装置が
いくつかの別個の冷却環路に区分されており、各冷却環
路が少なくとも１個の冷却要素を有しかつ減圧弁に少な
くとも２個の冷却環路が配置されていることが意図され
る。これによって液冷装置は炉の容器壁セグメントのそ
の都度の数に融通的に適合されうるし、また各セグメン
トでは十分な冷却が達成される。

液冷装置内の偶然発生する漏れ部分を即座に検出するこ
とができるだめに、冷却要素の後に冷却液中のガスを分
離するだめのガス分離装置が配置されていて、冷却液か
ら分離される単位時間当りのガスを検出するだめの検出
装置と結合されている。

また使用される減圧弁は手動可能な模式減圧弁であって
もよい。この利点は特に、冷却装置が操作開始時に用手
制御によって排気され、冷却要素の低圧系が完全に、つ
まり気泡の残存なしに水で満たされうる点に見られる。

次に本発明を図示せる実施例により詳述する第１図にお
いて蓋５を有するアーク炉釜１は、プラットフォーム６
の開口部に取付けられていて、同プラントフオームは土
台９に固定されたクレードルパー８に支えられた２個の
動揺クレーｌ：″ルアに支えられている。第１図には注
ぎ口２も認められる。プラットフォーム６上には、蓋上
昇・回転装置１１の取付けられた可動旋回コンソール１
０が配置されている。蓋上昇。

回転装置１１は支持アーム１３及び支持アーム＝ｙラム
ｌ　２より構成されている。

またプラットフォーム６は３個の電極調節コラム１４を
有し、第１図ではそれらのうち１個のみが認められる。

電極調節コラム１４は、個個に垂直方向で電極調節シリ
ンダー１５と油圧可動に結合されている。電極調節コラ
ム１４には電極支持アーム１６が取付けられており、そ
れらの外端部の電極ホルダー１７に電極１８が保持され
ている。

合計３個の電極支持アーム１６のうち１個だけが完全に
見え、電極１８のうち２個だけが認められ、第３番目の
電極はかくれている。炉釜１の蓋支持リングδ上に存在
する蓋リング牛を有する蓋５上には、フラン）２０を有
する煙道ガス排出接続管１９が配置されている。同接続
管１９の取付けは第１図に図示してなく、蓋上昇・回転
装置１１の支持アーム１３内の同接続管の案内配置が案
内レール２１によって示唆的に描かれているにすぎない
。蓋５の蓋リング牛の上には支持耳２２が設けられてい
てこの実施例ではそれらの耳の中に支持ザイル２３が取
付けられている。合計手本の支持ザイルのうち２本のみ
が見える。支持ザイル２３は、支持アーム１３上のロー
ル支持体２３で支承されているロール２４により案内さ
れる。支持ザイル２３は炉釜１の蓋５を上昇又は下降さ
せることのできる油圧シリンダー２６に結合されている
。

参照数字は以下の図面でも第１図と同じ部分を指す。

第２図では、釜外壁１内に配置された既製の壁セグメン
ト２７が認められる。第２図による実施例の場合には６
個の壁セグメント２７が設けられている。しかしその数
は種々であって、炉の大きさに依存する。壁セグメント
２７の数が炉の大きさの増大と共に増加するのが有利で
あると判明した。炉釜の内部には釜底部２８が見え、注
ぎ口２の向かい側には鉱滓ドア２９が認められる。

第３図では、切断された壁セグメント２７中に、この実
施例の場合縦方向に設けられたコイル状冷却管３０、な
らびに上部給水管３１及び下部排水管３２から成る水冷
装置が認められる該冷却装置３０．３’ｌ、３２にとっ
て必要な、釜外壁外部の接続管は、第３図では観察をよ
りよくするために省略されている。

次に第４図により本発明による液冷装置の操作法を詳述
することにする： 冷却液、好ましくは水は、集合容器３４から供給ポンプ
３３によって十分な超過圧を用いて減圧弁３５に供給さ
れる。これによって、冷却液が静的高さに依存して確実
に供給されることが保証される。減圧弁３５は不定圧力
を冷却要素３６中に流入する際の冷却液の所望最高許容
圧力に減する。冷却液のこの流入圧は環境大気圧よりも
小さく、例えば０．９・り−ルである。第４図による実
施例の場合、冷却環路として垂直軸に関して平行に接続
された２つのコイル状冷却管３６が図示されている。し
かし、冷却要素３６がそれぞれ任意の他の設計形を有し
、冷却要素３６が例えば水平に形成されていてもよいこ
とが容易に考えられる。例えば炉蓋の冷却のためには、
冷却管の代りに縦方向に延ひる冷却箱を使用するのが有
利であろう。もちろんまた２個より多い冷却要素３６が
冷却環路に配置されていてもよい。

しかし本発明による冷却装置の申分のない機能効率のた
めには、冷却環路として平行に接続された全冷却要素３
６への冷却液の流入が分配点４０から行なわれることが
不可欠である。従って冷却環路として平行に接続された
すべて冷却要素が同一の流入圧を得ることが保証されて
いる。

冷却要素３６の出口側には水ポンプ３７が配置されてい
る。これは例えば遠心ポンプであってもよく、冷却液が
吸込排出され、それによって冷却要素３６中の低圧が更
に減少され、例えば０５パールになるように動作する。

ポンプ３７は第４図によれば吸込ならびに圧力ポンプと
して設計されていて、冷却水を集合容器３４中に送出す
る。

また、第４図によるポンプ３７が吸込ポンプとしてのみ
働き、同ポンプに更に、圧力ポンプとして動作して冷却
液を集合容器３４中に送る別のポンプが接続されていて
もよいことは明らかである。

異なる高さの位置に配置された装置部分（上部位置の減
圧弁及び下部位置のポンプ）によって、一つには静水圧
（高度差）から得られ、二つには冷却要素３６の水圧抵
抗によって得られる圧力差を考慮して、冷却要素３６中
の如（＝１なる位置の圧力も環境大気の圧力を越えない
ようにすることができる。

冷却要素は、高い熱応力を受ける、炉内に対向せる条壁
領域に存在しているので、本発明による手段によって、
液冷装置の漏れ部分の偶発的形成時に冷却液が炉室中に
入ることができず、反対にガスが炉室から冷却要素３６
中に吸引されるように工夫されている。

冷却要素３６の縦配置は本発明の有利な実施例である。

それというのも冷却液が冷却装置δ６の上部から流入し
、だんだん下方に流動しかつ冷却要素３６の下部の出口
に達することによって、付加的に存在する圧力差として
の冷却要素３６の静水圧高さが流動抵抗の克服に利用さ
れうるからである。

第４図にはポンプ３７の次にガス分離装置３８が設けら
れている。

冷却液によって連行されたガスは、ガス分離装置３８で
分離されかつ同装置３８に連結された検出装置３９に送
られる。ガス分離装置３８で生じる単位時間当りのガス
量は、自体公知の方法で検出装置３９によって検出され
る。

単位時間当りの検出ガス量の特定の限界値を越えると即
座に、冷却要素３６の偶発的漏れ部分が確認されうる。

これらの漏れ部分は次に自体公知の方法で光学的又は音
響学的に信号化されて炉装置の運転が中止される。

また検出装置３９は、第４図には図示してない制御装置
に直接結合されていてもよく、これによって炉装置は自
動的に停止される。

また第４図で記載した冷却環路の配置は多数の別１１ｔ
’ｊの冷却場路についても適用することができ、この際
それぞれの冷却環路は少なくとも１個の律却波素３６を
有しかつ減圧弁３５には少なくとも１個の冷却坂路が配
置されている。

第２図から、ア−り炉１が６個の条壁セグメント２７を
有することが判る。従ってこの実施例によれば液冷装置
は３個の減圧弁３５を有する６個の冷却環路に区分され
うるであろう。

しかしまた、特に冷却環路への入口がほぼ同じ高さに存
在する場合には、一つの減圧弁３５に３個以上の冷却環
路が配置される可能性も考えられうる。

本発明による冷却装置の他の実施例では多数の冷却環路
が唯一個の吸込ポンプを有していてもよい。

もちろんまた、個々の冷却環路を通る水の流量を調整又
は調節するための装置も使用することができる。このだ
めに例えば流量計、調節弁又は調整弁を用いてもよい。

第５図には手動可能の模式減圧弁４１が図示しである。

この弁は大体において次の装置部分から成る： 超過圧供給管４２、低圧排出管４３、超過圧供給管４．
２に垂直に配置されかつ間管に固定された内管４４、蛇
腹状嘆４６及び容器外被４７容器外被４７には固定フラ
ンツ４７′が存在する。

第５図に図示しだ弁４１は、超過圧供給部から低圧排出
部への圧力を大気圧と等しい値に減少させる差圧調節器
である。超過圧室４８で支配する圧力は、一方ではばね
５３によって内管４４の上部開口部を閉鎖している弁頭
４５に作用し、他方では膜板４５に作用する。弁頭４５
は案内筒５１で支えられているピストン棒５゜を介して
、膜４６及び膜板５２と機械的に固定結合されている。

この配置によってピストン棒５０は両側で水圧的に負荷
されている、っまり弁頭４５及び膜板５２に及ぼす圧力
は、大気圧と低圧との間の一定差が自動的にほぼ調整さ
れるように補償される。

しかし吸込弁として動作する第５図による遠心ポンプ３
７は、同ポンプが十分に冷却液で満たされている場合し
か所望の低圧を形成することができない。従って液冷装
置の始動時には模式減圧弁４１の膜板５２が動かされ、
超過王室４８と低圧室４９とが短時間にブリツノされる
。この後再び弁４１は自動的に動作する。

また第５図で記載した、手動可能の模式減圧弁４１によ
る圧力調整は、自体公知の水準調整（Ｎｉｖｅａｕｒｅ
ｇｅｌｕｎｇ　）　　を用いても同様に良好に行なわれ
うる。この調整法は図示してない。

この場合には冷却要素３６の低圧部が、冷却要素３６へ
の入口の近傍又はその高さに配置された溜めから冷却液
を吸込む。この場合には冷却水の溜めへの供給は浮動栓
によって溜めの水位に依存して調節される。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク炉の一実施例の略示正面図、第２図は差
をとった第１図による炉の略示平面図、第３図は第２図
による炉の側断面図、第４図は本発明による冷却装置の
一実施例の概観図、第５図は手動可能模式減圧弁の縦断
面図である。 ■・・４釜外壁、５・・蓋、２７・壁セグメント、３０
・・冷却管、３１　・給水管、３２・排水管、３５・・
減圧弁、３Ｇ・冷却要素、３７　・水月？ンプ、３８・
・・ガス分離装置、３９・検出装置、４１・・−模式減
圧弁、４２・超過圧供給管、４３・・低圧排出管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも１個の冷却要素（３６）から成る液冷装
   置によって炉の容器壁又は蓋を冷却する方法において、
   冷却要素（３６）で、環境大気圧よりも小さいか又はそ
   れに等しい冷却液の圧力が調整されることを特徴とする
   前記方法。 ２　冷却要素（３６）中の冷却液が上から下へ通されて
   、静水圧差が冷却水の循環を支える特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３、　少なくとも１個の冷却要素（３６）から成る液冷
   装置によって炉の容器壁又は蓋を冷却する場合、冷却要
   素（３６）中に、環境大気圧よりも小さいか又はそれに
   等しい冷却液の圧力が調整されることから成る方法を実
   施するだめの装置において、少なくとも１個の冷却要素
   （３６）中への冷却液の、流入前に減圧弁（３５，４１
   ）が配置されていることを特徴とする前記装置。 屯　少なくとも１個の冷却要素（３６）の出口側に少な
   くとも１個の吸込ポンプ（３７）が配置されている特許
   請求の範囲第３項記載の装置。 ５　ポンプが吸込ポンプ（３７）ならびに圧力ポンプと
   して形成されている特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６、液冷装置がいくつかの別個の冷却環路に区分されて
   おり、各冷却環路が少なくとも１個の冷却要素（３６）
   を有しかつ減圧弁（３５，４１）に少なくとも２個の冷
   却環路が配置されている特許請求の範囲第３項記載の装
   置７、冷却要素の後に冷却液中のガスのだめのガス分離
   装置（３８）が配置されておりかつ同ガス分離装置が、
   液冷装置内の偶発的漏れ部分の検出のために、冷却液か
   ら分離されるガスを検出するだめの検出装置（３９）と
   結合されている特許請求の範囲第３項記載の装置８　使
   用される減圧弁が手動可能な模式減圧弁（４−１）であ
   る特許請求の範囲第３項記載の装置。