JPS6159363B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 少なくとも２本の離された金属製冷却管を有
している冷却装置であつて、これら冷却管は該冷
却装置での位置で炉シエルに隣接しており、該冷
却装置の長手方向母線に実質的に平行でありかつ
複数の金属製連結板でもつて溶接により相互に接
続され、そして前記冷却管とこれら冷却管を相互
に接続する前記連結板との間の炉芯側空間が耐火
材料で満たされている冷却装置において、前記連
結板３のそれぞれは少なくともひとつのその端部
が、少なくとも２本の前記冷却管１の一方の管に
該管の炉シエル側の表面の母線に沿つて接線方向
的に溶接され、および前記冷却装置の高さ方向で
隣接する前記連結板３の間に、前記冷却装置の横
手方向に前記連結板３の長さに沿つて伸びている
間隔空間７があり、前記冷却装置はその周囲に沿
つて金属製フレーム８によつて囲まれており、該
フレームの壁体１０は前記冷却管１に沿つて伸び
かつ熱膨張補整のためにその幅にわたつて細長い
間隔空間の設けられていることを特徴とするシヤ
フト炉用冷却装置。

２ 前記各連結板３の他方の端部が、少なくとも
２本の前記冷却管の隣接する他方の冷却管１にそ
のシエル側側面上で接線方向的に溶接されている
ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の冷却装
置。

〓〓〓〓
３ 前記連結板３がその炉芯側側面にピン１９を
有することを特徴とする請求の範囲第２項記載の
冷却装置。

４ 前記各連結板３の他方の端部が、少なくとも
２本の前記冷却管の隣接する他方の冷却管１の炉
芯側側面に接線方向的に溶接されていることを特
徴とする請求の範囲第１項記載の冷却装置。

５ 前記各連結板３の他方の端部が各隣接する冷
却管１にその外側表面上にその冷却管を規定する
円周に対しての接線によつて限定された領域にて
溶接され、該接線は前記各連結板３の少なくとも
ひとつの端部が溶接されているところから始まる
ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の冷却装
置。

６ 少なくとも２本の離された金属製冷却管を有
している冷却装置であつて、これら冷却管は該冷
却装置での位置で炉シエルに隣接しており、該冷
却装置の長手方向母線に実質的に平行でありかつ
複数の金属製連結板でもつて溶接により相互に接
続され、そして前記冷却管とこれら冷却管を相互
に接続する前記連結板との間の炉芯側空間が耐火
材料で満たされている冷却装置において、前記連
結板３のそれぞれは少なくともひとつのその端部
が、少なくとも２本の前記冷却管１の一方の管に
該管の炉シエル側の表面の母線に沿つて接線方向
的に溶接され、および前記冷却装置の高さ方向で
隣接する前記連結板３の間に、前記冷却装置の横
手方向に前記連結板３の長さに沿つて伸びている
間隔空間７があり、前記冷却装置はその周囲に沿
つて金属製フレーム８によつて囲まれており、該
フレームの壁体１０は前記冷却管１に沿つて伸び
かつ熱膨張補整のためにその幅にわたつて細長い
間隔空間の設けられており、そして、前記連結板
３および前記冷却管１の少なくとも一方がその炉
芯側表面にフイン１２，１３を有することを特徴
とするシヤフト炉用冷却装置。

７ 前記連結板３はその炉芯側表面にフイン１２
を有することを特徴とする請求の範囲第６項記載
の冷却装置。

８ 前記フイン１２が下降する装入材料の方へ曲
げられていることを特徴とする請求の範囲第７項
記載の冷却装置。

９ 前記冷却管１は、該管の横手に伸びかつ該管
の炉芯側からその周囲の半分以上を囲んでいるフ
イン１２を有することを特徴とする請求の範囲第
６項記載の冷却装置。

１０ 前記フイン１２が水平に伸びていることを
特徴とする請求の範囲第９項記載の冷却装置。

１１ 前記フイン１２が前記冷却管１に対してあ
る角度にて下降する装入材料の方へ伸びているこ
とを特徴とする請求の範囲第１０項記載の冷却装
置。

１２ 前記フイン１２が下降する装入材料の方へ
曲げられていることを特徴とする請求の範囲第９
項記載の冷却装置。

１３ 前記冷却管１は、熱膨張を補整するように
端対端に間隔をとつて該冷却管の母線に沿つて溶
接されたフイン１３を備えていることを特徴とす
る特許請求の範囲第６項の冷却装置。

１４ 前記フイン１３はそれぞれ断面でＴ形のよ
うな形状であることを特徴とする請求の範囲第１
３項記載の冷却装置。

１５ 前記フイン１３がピン１８を備えているこ
とを特徴とする請求の範囲第１３項記載の冷却装
置。

技術分野 本発明はシヤフト炉用冷却装置に関するもので
ある。

背景技術 当業界で知られている高炉用冷却装置（特公昭
45−14642号、日本分類10A521、1970年発行）
は、間隔をおいて配置された複数の金属冷却管を
含んでなり、この冷却装置では冷却管は炉シエル
に近接し、シエルの長手ラインに実質的に平行で
ありかつ溶接によつて金属連結板でもつて相互に
連結されており、そして冷却管を相互連結してい
る連結板と冷却管との間の空間が耐火材料で満た
されている。先行技術の冷却装置においては、冷
却管はシヤフト炉の冷却領域の高さに沿つて延在
しかつシヤフト炉の高さおよび周囲の両方に沿つ
て連結板によつて相互に連結されており、そのた
めに堅固な構造となつている。

この構造はシヤフト炉の高さおよび周囲にわた
つて極端な熱負荷を受ける。このような条件のも
とでは、上述したように相互連結された管での堅
固な構造に、冷却管からの連結板のはずれに至
り、そして炉シエルの過熱、シエルの曲がりおよ
び破壊を招く冷却装置貫通ガス漏れに至るかなり
〓〓〓〓
の熱ストレスが生じる。

さらに、構造的特色の故に、先行技術の冷却装
置は、そのデザイン特質の厳格な観察を必要とす
るので、その建造上に問題がある。冷却装置の建
造は炉の建造中又は主要修理中だけで炉内にて行
なわれて、このことによつて修理（建造）期間を
延ばしかつ建造場所に特別目的設備を使用するよ
うにすることによつて、冷却装置の建造はさらに
めんどうになる。その上に、冷却装置が限定され
たスペース内で組立てられることは評価すべきで
ある。

長い溶接部を形成することは構造全体にわたつ
てもつとストレスを生じさせることをも心にとめ
るべきである。

炉操業中に耐火材料は崩壊しかつ落下して冷却
管を覆わなくなり、したがつて熱損失が増大し、
燃料の過剰消費の結果になる。

覆われない管はほこりつぽいガスおよび装入材
料の研摩作用にさらされる。

発明の開示 本発明はシヤフト炉用冷却装置の提供に向けら
れており、この冷却装置は建造により良く適応で
きかつこの冷却装置において機械的負荷および熱
負荷に対する抵抗が冷却管の間の相互接続を変え
ることによつて高められ、このことによつて炉雰
囲気の作用からの炉シエルの信頼できる保護を提
供する。

本発明が提供するシヤフト炉用冷却装置は、少
なくとも２本の離された冷却管を有しており、こ
れら冷却管はその冷却装置での位置で炉シエルに
隣接しており、冷却装置の長手方向母線に実質的
に平行でありかつ複数の金属製連結板でもつて溶
接により相互に接続され、そして冷却管とこれら
冷却管を相互に接続する連結板との間の炉芯側空
間が耐火材料で満たされており、この冷却装置に
おいて、連結板のそれぞれは少なくともひとつの
その端部が、少なくとも２本の冷却管の一方の冷
却管に該管の炉シエル側表面の母線に沿つて接線
方向的に溶接され、および冷却装置の高さ方向で
隣接する連結板の間に、冷却装置の横手方向に連
結板の長さに沿つて伸びている間隔空間があり、
冷却装置はその周囲に沿つて金属製フレームによ
つて囲まれており、該フレームの壁体は冷却管に
沿つて伸びかつ熱膨張補整のためにその幅にわた
つて細長い溝（スロツト）の間隔空間が設けられ
ている。

このような冷却装置では、各連絡板はその少な
くともひとつの端部が冷却管表面の母線に沿つて
冷却管に接続方向的に溶接されそして連結板の間
に間隙空間並びにフレーム壁体に間隔空間すなわ
ちスロツトがあるという新規な冷却管相互の接続
の故に機械的負荷および熱負荷に対する抵抗が強
められているので、この冷却装置は炉シエルのた
めのより信頼できる保護を与える。このような特
色によつて、熱応力が補整されかつ従来製造中に
生じていた溶接応力が存在しないので、冷却装置
は剛性が低くなるがその強度が高められる。

連結板を接続すべき冷却管の直径平面に並べる
代わりに連結板を冷却管に容易に接線方向的に並
べることができかつ連結板の間の間隔空間が当然
に溶接を中断させるために、このような冷却装置
は建造により適しており、このことが冷却管を炉
内に組込むことをより容易にする。

本発明の冷却装置は炉の外で製造され、そして
所定位置に置かれることに注目すべきである。こ
のことは、冷却管がフレームによつて取り囲まれ
て内蔵式冷却要素を提供するので可能になる。こ
のような冷却要素が適用に応じてどんな寸法でも
よいことは当業者に容易にわかることである。

各種の変更が本発明内で発明の精神および範囲
から逸脱することなく行なわれるであろう。

したがつて、各連結板の第２端部が隣接する冷
却管にそのシエル側側面又は炉芯側側面で接線方
向的にさらに冷却管の外側表面上で冷却管を規定
する円周に対して接線によつて限定された領域に
て溶接され、その接線が各連結板の少なくともひ
とつの端部が溶接されているところから始まる。

また、連結板はその炉芯側側面から炉の内部へ
伸びる複数のフインを備えてもよい。フインは平
坦であるか又は下降する装入材料の方へ曲げられ
ている。

冷却管の横手方向に伸びかつ冷却管の炉芯側か
らその周囲の半分以上を囲んでいるフインを設け
ることは適切である。このようなフインは水平で
あるか、下降する装入材料の方へ冷却管に対して
ある角度を有すか、あるいは下降する装入材料の
方へ曲げられているであろう。このような用意
は、耐火材料の冷却を改善しかつ耐火材料の起こ
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りうる崩壊後に耐火材料の残つている断片の付い
たライニングスラグを保持するのを改善し、この
ことが熱損失を減らし、したがつて燃料を節約す
る。

熱応力の補整のために、冷却管上および連結板
上の両方でフインにお互からの間隔をあけること
は良い実践である。

本発明のある見地によると、冷却管が、熱膨張
を補整すべくフインの端部と端部とに間隔をとつ
た関係で冷却管の母線に沿つて溶接されたフイン
を備えるであろう。

この場合に、耐火材料はより良く冷却される。

冷却管の母線に沿つて溶接されたフインが断面
でＴ形状であるのは好ましい。このようなフイン
は装入材料の耐火材料および冷却管への破壊作用
を減らし、そして冷却装置全体としての耐摩耗性
に貢献する効果を有する。

本発明の上述の特色によつて連結板およびフイ
ンの炉芯側側面に複数のピンを設けることができ
るようになり、フインの場合にはピンを炉芯側側
面およびシエル側側面の両方に有してもよい。連
結板上およびフイン上のピンは冷却速度を、した
がつて、冷却装置の耐久性を高めることができ
る。さらに、ピンは崩壊するかもしれない耐火材
料の保持を少なくとも部分的には助けている。

【図面の簡単な説明】

添付図面を参照して本発明を実施例によつて説
明する。第１図は本発明にしたがつて建造された
冷却装置の正面図であり、冷却装置が容易にわか
るように耐火材料は示されていない、第２図は第
１図中の線―に沿つた断面図であり、第３図
は第１図中の線―に沿つた断面図であり、第
４図は第３図と同様な断面図であつて、別の実施
態様例を示す図であり、第５図、第６図および第
７図は本発明のさらに別の実施態様例を示す図で
あり、第８図は第２図と同様な断面図であつて、
別の実施態様例を示す図であり、第９図は本発明
のさらに別の実施態様例にしたがつて建造された
冷却装置の断面図であり、第１０図は第９図に示
した構造の発展を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図はシヤフト炉、好ましくは、高炉のシエ
ルを冷却するための冷却装置を図示している。本
出願にて示した正面図は冷却装置を炉の内部から
見た、すなわち、その炉芯側を表わした図であ
り、管２を経由して冷却剤源（図示せず）に接続
された鋼冷却管１を含んでなる冷却装置である。

第１図に示した冷却装置は４本の冷却管１を有
しているが、２本の冷却管を有してもよく、各冷
却管はＬ形形状で普通鉛直に走つている部分１ａ
および水平に走つている部分１ｂを含む。本質的
に閉じた矩形を形成する少なくとも２本のこのよ
うな冷却管はこのような冷却装置のある領域での
炉シエルの有効な保護を与える。

また、冷却管１並びに他の金属構成部分が鋼で
必ずしも作られなくてもよく、それは特別な炉の
特定な熱的および化学的条件に適した他の金属又
は合金を使用することができるからである。

冷却管１は鋼連結板３で相互に接続されてい
る。各連結板３は第１端部４（これは連結板の端
であり）および第２端部５（これは同一連結板の
反対側の端であり）を有する。第３図からわかる
ように、各連結板３の端部４および端部５は対応
する隣接冷却管１に炉シエル６に面する側、すな
わち、管のシエル側側面でのラインに沿つて接線
方向に溶接されている。隣接する連結板の間の間
隔空間７が冷却装置の高さに沿つてあるように連
結板３は配置されており、それぞれの間隔空間は
冷却装置の横手に各連結板の長さに沿つて伸びて
いる。本明細書にて述べたように組合せた冷却管
１および連結板３は、一般的な矩形形状であつて
水平壁体９と鉛直壁体１０とを有する金属フレー
ム８によつて囲まれている。フレーム８の壁体９
および１０は、各壁体が個々の冷却管１又は該管
の部分に沿つて延在するように、管１に対して配
置されている。この例示的冷却装置においては、
鉛直壁体１０は冷却管の部分１ａに沿つて延在し
かつ水平壁体９は部分１ｂに沿つて延在する。壁
体１０は１１にてその全幅にわたる細長い溝（ス
ロツト）の間隔空間が形成されている。

本発明を具体化しかつ第１図ないし第３図に示
されている実施例の構造において、冷却管管部分
１ａの壁と鉛直壁体１０とは離てられており、こ
のスペースは連結板３によつて橋渡しされてお
り、細長い溝（スロツト）１１（第１図）が間隔
空間７の間に設けられている。しかし、細長い溝
が間隙空間と一致すると構造がより堅固でなくな
るであろう。冷却管１、連結板３およびフレーム
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８は耐火セメントのような耐火材料で満される入
れ物を形成する。組立てられそして耐火材料で満
される冷却装置は、所望寸法に作られかつより大
きな冷却システムの一部として使用される自蔵式
冷却要素である。冷却装置はこのような冷却要素
から組立てられてもよく、これらは炉の外側で建
造され、このことによつて各要素の製造および冷
却システム全体の組立ての両方がかなり容易にな
る。炉シエル６と冷却装置のシエル側側面との間
のスペースが従来方法によつて満されている。

第４図に示した代わりの実施態様によると、各
連結板３の第２端部５が対応する隣接冷却管１に
その炉芯側に接線方向的に溶接されている。この
場合に、壁体１０は隣接する冷却管１、すなわ
ち、第４図に示されたように管部分１ａに溶接さ
れるであろう。

上述のことから、第２端部５が隣接する冷却管
にその冷却管の境界を形成する円周に対する接線
によつて規定された領域内でその外側表面上に溶
接されており、接線は第１端部４が対応する管１
に接続されている位置から始まり、すなわち、管
１のシエル側側面上の溶接位置（第３図）と管１
の炉芯側側面上の溶接位置（第４図）との間にあ
る。第１端部４が接線状態地点にて溶接されるな
らば、そのような冷却装置の組立ては複雑にはな
らないであろう。

本発明の別の実施態様によると、連結板３がそ
の炉芯側側面に複数のフイン１２を備えている
（第１図ないし第４図）。フイン１２は、第１図に
示したように冷却管１上に設けてあつてもよく、
あるいは、第４図に示したように連結板および隣
接管上に設けてもよい。

第３図を参照して、フイン１２は冷却管１の側
面に配置されておりその周囲の半分以上を取り巻
いている。フイン１２は好ましくは鉛直平面で交
互に配置され（第１図）、このような配置が耐火
材料のより有効な冷却を与え、そして冷却装置は
比較的に金属量が少ない。フイン１２は炉の内側
へ水平に冷却装置の厚さ内で伸びてもよい（第１
図ないし第３図）。これらフインは冷却管１に対
してある角度で配置されかつ下降する装入材料の
方へ向けられてもよく（第５図）、あるいは、フ
インが上述形態の組合せであつてもよい（第６
図）。

フイン１２の異なる形態が第７図に示されてお
り、この場合にフインは下降する装入材料の方へ
曲げられている。

第８図が本発明の他の実施態様を示しており、
この場合に冷却管１すなわちその鉛直部分１ａが
この部分１ａの母線に沿つてかつ炉内部へ伸びて
いる長手フイン１３を備えている。各冷却管１は
好ましくは数個のフイン１３を有し、それらが熱
応力を補整するためにフインの間に間隔空間１４
があるようにあるいは冷却管当りのひとつのフイ
ンに管の側面で特定位置にて細長い溝（スロツ
ト）がつけられるように配置されている。

代案として、フイン１３が第９図に示された断
面でＴ形であり、言換えるならば、フランジ１５
がひとつ又は複数のフイン１３に溶接されてい
る。該フランジは横手方向に細長い溝がつけられ
てもよく又は間隔空間１６（第８図）が間にある
ように配置された数個の同様なフランジからなつ
てもよい。細長い溝（スロツト）又は間隔空間１
６は間隔空間１４と一致してもよくあるいは第８
図のように一致しなくてもよい。

本発明の冷却装置の一部分が断面で示されてい
る第９図を参照して、複数の冷却管１はそのシエ
ル側側面に接線方向的に溶接された連結板３によ
つて接続されており、かつ冷却管１の間の空間が
耐火材料１７で満たされている。各冷却管１はひ
とつのフイン１３（又は管表面の母線に沿つて端
部に対して離されている端部の関連で配置された
数個のフイン）を有する。フイン１３が備えてい
るフランジ１５は該フランジのシエル側側面から
伸びているピン１８を有する。また、同様なピン
１９が、第９図に最も良く示されているように、
連結板３の炉芯側側面に設けられもよい。また、
各冷却管１が数個の放射方向に伸びたＴ形フイ
ン、すなわち、フランジ１５の付いた放射方向フ
イン１３を、第１０図に示したように、有しても
よい。

操業中、冷却剤が冷却装置（第１図および第２
図）の下部に示された入口パイプ２を通して冷却
管１内へ流れて、装入材料および炉ガスによつて
加熱された耐火材料１７から熱を取る。加熱され
た冷却剤が冷却装置（第１図および第２図）の上
部に示された出口パイプ２を通して該冷却装置か
ら流れ出る。冷却管１は加熱されて膨張するが、
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応力は連結板３の間の細長い溝（スロツト）又は
間隔空間７の故にそしてフレーム８の壁体内細長
い溝（スロツト）１１の故に冷却管には応力は生
じない。フイン１２は、一方では、耐火材料のた
めの補強部材として働き、他方では、耐火材料の
温度を下げかつ耐火材料の熱安定性（作業能力）
を高める冷却手段として働く。

Ｔ形フイン１３は、摩耗からの耐火材料の改善
された保護を与えかつ装入材および炉ガスと接触
する耐火材料の面積を小さくする。

下降する装入材料の方へ曲げられた又は冷却管
１に対してある角度にて配置されたフイン１２は
ライニングスラグの改善された保持を与え、そし
て、もしライニングスラグが存在しないならば、
フインは耐火材料の構成部分の改善された保持を
与え、このことは一般的に冷却管１の摩耗を減ら
しそして冷却装置の作業能力を改善する。ピン１
８および１９も耐火材料の補強手段として働きか
つ耐火材料からの熱伝達を改善する。

産業上の利用可能性 本発明はシヤフト炉、好ましくは、高炉にとつ
て有用である。

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