JPS59210294A

JPS59210294A - 冶金用鍋の乾燥装置

Info

Publication number: JPS59210294A
Application number: JP8401783A
Authority: JP
Inventors: 寺本　豊和; 康上野; 國岡　計夫; 峻一杉山
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1983-05-16
Filing date: 1983-05-16
Publication date: 1984-11-28

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、冶金業で用いられる鍋の乾燥加熱装置に関す
るもので、鍋の内張耐化物の乾燥、昇温を均一かつ熱効
率よく行うこ七ができて、短時間で乾燥を完了し得る装
置を提供することを目的としている。

ここでいう鍋には、製鉄業において溶銑、溶鋼を受入れ
、これを運搬もしくは一時滞留させて鋳型に鋳込む際に
使用される溶銑鍋、溶鋼取鍋、タンディツシュ等があり
、また炉外精錬法（こおいて各種の鍋が使用されており
、さらに非鉄金属束においても多くの種類の鍋が使用さ
れていることは周知である。

これらの鍋は、耐火煉瓦又は不定形耐火物で内張すされ
ているが、近年その使用条件の苛酷化に伴い、耐火煉瓦
の高品質化や不定形耐火物の開発及びその吹付施工が行
われてきた。そして、溶鋼の攪拌とその流れによる摩耗
作用、スラップとの反応、加熱冷却の繰返し、などによ
って内張耐火物が耐用限度を超えて損傷すると、再築造
が行われている。さらに、多くは中間補修において不定
形耐火物の吹付けが行われている。これらの施工済の耐
火物は水分を含んでいることから、このまま溶鋼等を受
入れると急速加熱による爆裂を起すので、これを予防す
るため耐火物中の水分を充分に除去してから再使用しな
ければならない。才だ水分の除去に加えて内張耐火物を
加熱して鍋内の温度を昇温してから溶融金属を受入れる
ことが一般に行われている。

このための鍋の乾燥加熱は、従来第１図に示す取鍋の例
の如くに行われていた。図においてｍは外殻鉄皮であり
、（２）はその内側に構築された耐火煉瓦からなる内壁
で、永久張り（）く−−７ライニング）ともいう。（３
）はその内側に流込施工されたキャスタブル耐火物で、
内張り（ワークライニング）ともいう。（４）は鍋の底
部に築造された耐火物（敷ともいう）で、外側は不定形
耐火物を流込施工し、内側は耐火煉瓦張りである。（５
１は鍋の使用によって特に損傷の激しいコーナ一部を保
護するためのコーナ一部煉瓦である。鍋の大きさは例え
ば頂部内径４．２ｍ、底部内径３．７ｍ、深さ６．８ｍ
であり、乾燥、加熱に際しては鍋蓋（６）が被せられ、
その中央に加熱用バーナー（７）を設置するための開口
部と１〜３個の燃焼排ガス口（８）が設けである。（９
）は燃焼用空気配管であり、ａαは燃料ガス配管である
。

ところで、鍋の加熱は、鍋蓋（６）で頂部を密閉したの
ち、加熱用バーナー（７）でＣガス等の燃料を燃焼させ
て下向きに燃焼ガスを噴出させ燃焼排ガス口（８）から
燃焼ガスを排出させる。このため燃焼ガススの放射熱お
よび対流伝熱によって内張り耐火物ｔ３＋　、　（４＋
　、　（５１が加熱されるのであるが、このような従来
の乾燥装置では熱効率（内張耐火物の吸収熱量／発生熱
量Ｘ１００）は数チと極めて低く、７００〜１１００℃
の高温の燃焼ガスが排ガス口（８）から棄てられている
のが実状である。

これを改善するために、高温排ガスをレキュペレータ−
に導入して燃料ガスおよび燃焼用空気を予熱することが
考えられるが、高温排ガスの顕熱を充分に回収しようと
すると、レキュペレータ−の規模が極めて大きくなるの
で設備上問題である。

一方、燃焼ガスの流れは図示圓のようになるので、鍋の
底部耐火物（４１およびコーナ一部煉瓦（５）とその周
辺は充分な加熱を受けることができず、水分除去が遅れ
るので全体の乾燥・加熱を終了するのに５０〜６０時間
を要し、一つの鍋を乾燥するために要する総熱量が極め
て大きく不経済である。

このような不均一加熱を改善するために、第２図に示す
如く加熱用バーナー（７）を昇降可能にして鍋内下方へ
下降させて燃焼させることが試みられたが、これでは第
１図の装置の場合とは逆ｔこ内壁上部の耐火物の乾燥が
遅れるので、結果としてＣま第１図の場合と同様の問題
があった。又、第２図の装置の場合にはバーナー（７）
を鍋内に延長させるので空気配管（９）、燃焼配管（１
０１が直接高温にさらされるため特殊材質のものを用い
る必要があるなど、実用技術として不充分な点が多かっ
た。

以上説明したように、従来の鍋の乾燥・加熱装置は不均
一加熱でかつ熱効率が悪く、また設備的にも多くの問題
があった。そこで、本発明の発明者らは、先番ζ特願昭
５７−２２１７５９号をもって上述の従来装置の欠点を
改善するための「冶金用鍋の乾燥加熱装置」を提案した
。この先の提案の装置では、乾燥のための高温ガスの保
持空間を狭くして鍋内の燃焼ガスの排ガス口への短絡的
流れを無くシ、鍋コーナ一部煉瓦の昇温遅れを大巾に改
善した。しかし、本発明は更にこれを改善して鍋乾燥加
熱の能率アップを図ったものである。

即ち、本発明は、乾燥すべき鍋内に周囲に空間を残して
収容し得る鍋と類似の形をなし、底部の略中夫に加熱バ
ーナーを有する伝熱変換装置の、前記鍋の鍋底コーナ一
部と鍋側壁上部とに対向する部分を、夫々通気性を有す
る耐熱金属又は通気性セラミックをもって構成し、残り
部分を気密性を有する構造部材で構成したことを特徴と
する冶金用鍋の乾燥装置である。

次に、本発明の乾燥装置とその機能について、第５図に
示す実施例に基づいて説明する。第６図は第１図と同様
の取鍋内に本発明の装置を下降装着して乾燥・加熱する
場合の縦断図であり、取鍋を構成している谷部材には第
１図と共通の符号を用いである。すなわち、（３）は内
張り耐火物、（４１は底部耐火物、（５）は鍋コーナ一
部煉瓦、（６）は鍋蓋、（８ａ）は前記鍋蓋（６）の頂
部に設けた排ガス口である。■は本発明において重要な
伝熱変換装置である。この伝熱変換装置亘が備えるべき
要件としては、先づ乾燥すべき鍋内に周囲に適当な空間
を残して収容し得る鍋と類似の形をなし、底部の略中夫
に加熱バーナー（７ａ）を有し、次いで前記鍋の鍋底コ
ーナ一部煉瓦（５）と内張り耐火物（３）の鎖側壁上部
とに対向する部分を、夫々通気性を有する耐熱金属又は
通気性セラミックからなる通気性耐熱板ａη、ａ＆をも
って構成し、残り部分を気密性を有する耐熱性の構造部
材（１９）で構成するものである。

なお、（９ａ）は前記加熱バーナー（７ａ）の燃焼用空
気配管であり、（１０ａ）は同燃料ガス配管であり、ｎ
２１は加熱バーナー（７ａ）の支持棒である。旧）の矢
印は燃焼ガスの流れの方向を示す。この場合、前記の通
気性耐熱板（ｌη、側は具体的には耐熱鋼、ニッケル鋼
等の耐熱金属又はセラミックを線状、コイル状、網状、
繊維状、多孔質板状等にし、これを適宜重ね合せて厚さ
１０〜２０ｍｍ　とした通気性の大きい板状体であり、
熱輻射率大、熱容量小でかつ表面積が大きく適度の流動
抵抗を有する。

又、残り部分を構成する気密性の構造部材ｏ９）として
は耐熱鋼に耐火物を張ったものが用いられる。

通気性耐熱板Ｑ７）　（１８）の−例として線径０．８
ｍｍ、目開き２゜４ｒｒｒｎの高Ｎｉ　　高Ｃｒ　　ス
テンレス鋼金網を１０〜１５枚重ね合せて厚さ１０〜１
５ｍｍ　としたものが挙げられる。

以上の構成になる本発明の装置即ち伝熱変換装置内は、
移動台車Ｑ５１によって所定位置に運ばれた円張り等耐
火物工事完了の鍋に、昇降装置＋１４１の支持下降操作
により鍋内の適当な高さ位置に吊り下げられた状態で支
持固定される。この際鍋蓋（６）が伝熱変換装置内の頂
部開口部に密接するように被せられる。このようにする
と、加熱用バーナー（７ａ）は底部耐火物（４１から約
２００ｍｍ離れた鍋中央位置に固定されることになり、
該加熱用バーナー（７ａ）から上の鍋内空間部は大部が
伝熱変換装置内の外郭で占められ、この外郭と鍋の側壁
を構成している内張り耐火物（３）との距離は約１００
ｍであり、その上部は鍋蓋（６）によって塞がれていて
、この空間部分の上部には開口部を有せず、伝熱変換装
置内の中央上部即ち鍋蓋（６）の頂部中央に排ガス口（
８ａ）が設けである。従って、加熱用バーナー（７ａ）
からの燃焼ガスの大部分は、鍋底コーナ一部に対向する
通気性耐熱板＋１７１を通過するときこれを加熱し、更
に伝熱変換装置内を上昇循環した後前記排ガスロ（８ａ
）から外部へ排出され、残りの燃焼ガスは鍋内張り耐火
物（３）と伝熱変換装置内との隙間を上昇して鎖側壁上
部と対向する通気性耐熱板ａ８を通過して前記排ガス口
（８ａ）に到達し排出される。このため、燃焼ガスの通
路となる鍋底コーナ一部および鎖側壁上部とは加熱され
高温となった通気性耐熱板ση、α杓の輻射熱によって
加熱されることになり、従来装置では問題となっていた
該部分の乾燥・加熱の遅れをなくし、鍋内の均一乾燥・
加熱を可能ならしめる。因みに、伝熱変換装置最内の空
間には、第５図の実施例ではコイル状に巻いた燃焼用空
気配管（９ａ）　、同じく燃料ガス配管（１０ａ）を配
置し、その下端は加熱用バーナー（７ａ）に夫々連結さ
れ、その上部は鍋蓋（６）を貫通して夫々図示を省略し
である空気ブロワ−１燃料供給本管に連結されている。

本発明の装置における乾燥・加熱機能について更に詳し
く説明すると、加熱用バーナー（７ａ）の燃料燃焼によ
って発生した高温の燃焼ガスの節回流は、先づ鍋底上の
空間を周辺に向って流れて底部耐火物（４１およびコー
ナ一部煉瓦［５１を充分に加熱し、大部分の燃焼ガスは
鍋底コーナ一部と対向する通気性耐熱板Ｑηを通過し、
残りの燃焼ガスは鍋側壁と伝熱変換装置内との隙間を上
昇することによる対流伝熱と、燃焼ガスの輻射熱によっ
て側壁の内張り耐火物（３）が加熱される。そして、前
記の通気性耐熱板（ＩＴ）を通過した燃焼ガスは、伝熱
変換装置ａＪ内の燃焼用空気配管（９ａ）および燃料ガ
ス配管（１０ａ）を加熱し、鍋蓋（６）中央の排ガス口
１（８ａ）から外部へ排出される。又、通気性耐熱板α
樽を通過した燃焼ガスもこれと合流する。ここに設置さ
れている通気性耐熱板ａη、α印は前述したように表面
積が大きく、金属細管で構成されている場合などは対流
熱伝達係数が極めて高いので、燃焼ガスの通過により表
面が高温に加熱され、燃焼ガスが厚さ方向に流通するに
つれて次第に熱を奪われるので、伝熱変換装置内の外周
面（鍋側壁と対向する面）は燃焼ガス温度に近い高温と
なるが、厚さ方向に急激に温度が下っている。このため
、通気性耐熱板Ｑ７）　、　ｎ８１からの輻射エネルギ
ーは、殆んどが鍋底コーナ一部と鍋側壁上部への伝熱に
寄与し、内側方向への伝熱は極めて少ない。

さらに、本発明の装置においては、通気性耐熱板（＋８
を通過する燃焼ガスの通気抵抗を、通気性耐熱板αηを
通過する燃焼ガスの通気抵抗より大きくなるように設置
すれば、鍋側壁の内張り耐火物（３）の乾燥・加熱に必
要な最少量とし、大部分の燃焼ガスを従来は他部分より
も乾燥が遅れるととで問題となっていた鍋底コーナ一部
煉瓦（５）の伝熱効果を意図的に上げることもできる。

又、本発明の装置における燃焼用空気配管（９ａ）およ
び燃料ガス配管（１０ａ）は、前述したように伝熱変換
装置監の内部空間に設置されるが、伝熱変換装置形通過
した燃焼ガスは６００〜９００℃で前記配管内の空気お
よび燃料ガスを適温に加熱するに充分な顕熱を保有して
いるので、前記両配管（９ａ）、（１０ａ）を吸熱し易
い形状例えば第３図に示す如きコイル状とするか、もし
くは燃焼用空気と燃料ガスの予熱を効果的に行い併せて
燃料のクラッキング防止の図れる別の一例として第４〜
５図に示すように垂直方向の二重管にして内管を燃料ガ
ス配管（１０ｂ）、外管を燃焼用空気配管（９ｂ）とし
、その外管外周部に吸熱スタッド０６１を付設した構造
としてもよい。このようにすると鍋蓋（６）の排ガス口
（８ａ）・からの排ガス温度を２００〜６００℃に低下
させることができ、鍋外と別途熱交換設備を設けるより
全設備的にコンパクトでありかつ熱交換効率もよく、燃
料原単位の低減に対し効果的である。また燃料ガスは予
熱過剰になるとクラッキングを起すので、第３図の配管
例でもこのＭ４〜５図の配管例でも燃料ガス配管（１０
ｔ））が比較的高温を受けない内側に配置されていない
。

第６図は、第１図の従来装置と第３図の本発明実施例装
置との図中のａ点（鍋底コーナ一部）、ｂ点（側壁耐火
物内部）、Ｃ点（鍋底コーナ一部耐火物内部）における
温度の時間の関係を熱電対温度計による実測結果で示し
たグラフである。又、次の第１表は、この時の熱積算比
較表である。

第１表本発明の装置は以上説明のような構成ならびに機能を有
するものであるから、次の効果を奏する。

（ｉ）底部近くの加熱用バーナーと伝熱変換装置で規制
される燃焼ガスの流れが、鍋の底部、コーナ一部および
側壁に対する対流伝熱を最も効果的にする。

（ｉ　ｉ）燃焼ガスの大部分を鍋底コーナ一部と鍋側壁
上部とに対向する通気性耐熱板を通過させ、これらを高
温にしてその輻射熱−こより該各部分耐火物を更に効果
的に加熱することができる。

Ｑｉｆ）燃焼ガスの残余の顕熱が空気および燃料ガスの
予熱に利用されるので、加熱用バーナーの燃焼効率が向
上されかつ排ガス温度が著しく低下される。

（ｌの以上により、熱効率は従来の数多から２０−以上
に向上し、これにより乾燥に要する時間が大巾に短縮さ
れ内張耐火物が均一に乾燥・加熱される。

（ｒ）燃料ガスのクラッキングが防止される如く予熱す
ることができる。

（ｒ　ｉ）加熱用バーナーと熱交換装置が一体化された
構造になっているので、外部にレギュベレーターを設置
した場合に比べて排ガス煙道の設備が不要テ、設備がコ
ンパクトである。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は共に従来装置を示す縦断面説明図であ
る。第６図は本発明装置の実施例を示す縦断面説明図で
ある。第４図と第５図は共に本発明装置の燃焼用空気配
管と燃料ガス配管の別の一例を示し、第４図は半切縦断
面図であり、第５図は第４図のＡ−Ａ線面断面図である
。（３１・・・内張り耐火物、（４！・・・底部耐火物、
（ｂ）・・・コーナ一部煉瓦、（６）・・・Ｍ蓋、（７
ａ）　（７ｂ）・・・加熱用バーナー、（８ａ）・・・
排ガス口、（９ａ）　　（９ｂ）・・・燃焼用空気配管
、（１０ａ）　（１０’ｂ）・・・燃料ガス配管、（１
３１・・・伝熱変換装置、（１０・・・吸熱スタンド、
Ｕ７）　０＆・・・通気性耐熱板、ａ３・・・耐火物張
り構造部材。代理人　弁理士　木　村　三　朗同　　　同　　佐々木　宗　治第１図第２図０第４図　　　　第５図

Claims

【特許請求の範囲】

乾燥すべき鍋内に周囲に空間を残して収容し得る鍋と類
似の形をなし、底部の略中夫に加熱バーナーを有する伝
熱変換装置の前記鍋の鍋底コーナ一部と鍋側壁上部とに
対向する部分を、夫々通気性を有する耐熱性金属又は通
気性セラミックをもって構成し、残り部分を気密性を有
する構造部材で構成したことを特徴とする冶金用鍋の乾
燥装置。