JPS6238234Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本宰案は各種窯炉の冷却構造の改良に関し、冷
却箱の炉内面側に使用される耐火物の損傷を防止
して、冷却箱間の耐火物の損傷を均一にし、炉命
の延長が図れる窯炉冷却構造を提供することを目
的とする。 近年、高炉、石炭ガス化炉、電気炉、銅反射
炉、転炉等の各種窯炉において、耐火物の延命お
よび鉄皮保護の観点から、冷却箱を設置した炉体
冷却方式の採用が普及している。この冷却箱は通
常、鋳鉄あるいは銅製であり隣接する耐火物を冷
却させ、耐火物の延命を図るもので、一般的には
第１図乃至第２図に示すように、鉄皮ａの開口部
炉外側に管座ｂを固定し、開口部および管座ｂを
経て炉壁内に突出させた冷却箱ｃの炉外側端部
を、パツキングを介して管座ｂに緊締することに
より支持され、給排水管ｄによつて水を循環させ
ることにより隣接する耐火物ｅの冷却が行なわ
れ、形状的には直方体（第１図）あるいは台形柱
（第２図）の冷却箱ｃが使用されている。 このような冷却構造において、冷却箱ｃは炉壁
ライニングを炉軸方向（上下方向）で支持する耐
火物ｅの支持効果はあるが、炉壁ライニングを形
成する耐火物ｅは炉の稼働時、炉内温度変化を受
けて熱膨張を示し、耐火物ｅと冷却箱ｃとの膨張
差により、あるいは耐火物ｅは炉殻鉄皮側で拘束
されており、炉半径方向（内側方向）および炉円
周方向（水平方向）への熱膨張応力は炉の中心方
向に集積されるので、耐火物ｅは炉内側に引張ら
れ、迫り出し脱落する現象が起こる。 特に冷却箱ｃの炉内面側に設けてある耐火物
e′は脱落する傾向が著しく、脱落しないまでも冷
却箱ｃと耐火物e′との境界面で目地切れを起こ
し、更にこの目地切れ箇所が完全な隙間に発展す
ることが度々あつた。 冷却箱ｃと耐火物ｅ，e′との境界面で隙間が生
成すると、耐火物ｅ，e′から冷却箱ｃへの伝熱が
伝導伝熱によらず、専ら放射伝熱によつて行なわ
れるため伝熱が阻害され、冷却箱ｃによる冷却効
果が著しく低下する。 炉壁ライニングを形成する耐火物ｅは、後掲す
る第１表に示すような低熱伝導性耐火物（熱伝導
率500℃で5Kcal／mh℃以下）の、例えば粘土質
あるいは高アルミナ質れんが等が使用されてい
る。その温度分布は第３図に示すように冷却箱ｃ
と耐火物e′との境界面に隙間ｆが生成すると、粘
土質れんがの場合、炉内面温度1000℃、熱伝達率
100Kcal／mh℃（固定）、耐火物e′の層厚み114
ｍ／ｍ、隙間ｆの間隔２ｍ／ｍ、冷却箱ｃの層厚
み20ｍ／ｍ、水温30℃、水冷流速0.5ｍ／秒の場
合は、稼働面の境界温度は928℃、耐火物e′と隙
間ｆの境界温度は387℃、隙間ｆと冷却箱ｃの境
界温度は36℃、冷却箱ｃと冷却水の境界温度は33
℃になる。 このように冷却箱ｃと炉内面側に設けられた耐
火物e′との境界面に隙間ｆが生成すると、耐火物
e′の温度が上昇して炉内容物やガス、あるいはス
ラグ等の浸潤深さが大きくなり、機械的強度も低
下し、耐火物e′の損傷速度が増してくると云う問
題があつた。 本考案はこのような問題を解決して、冷却箱と
該冷却箱の炉内面側に設けられる耐火物との境界
面を傾斜させることにより、冷却箱の炉内面側に
設けられた耐火物の損傷を防止して、冷却箱間の
耐火物との損傷を均一にし、炉命の延長が図れる
前記実用新案登録請求の範囲記載の構成からなる
窯炉冷却構造を提供するものである。 以下、本考案の一実施例を示す第４図乃至第９
図に基づいて詳しく説明する。 冷却箱１の炉内側端面を傾斜させて形成し、こ
の傾斜角に合わせて冷却箱１の炉内面側に設ける
耐火物（以下、耐火物と略す）２の冷却箱１側を
形成し、両者１，２を組合せて施工することによ
り本考案の窯炉冷却構造が構成される。 冷却箱１と耐火物２との境界面を傾斜させる方
向は窯炉の形状によつて異なる。例えば高炉等の
ように円筒形で高炉の高い窯炉の場合は、炉円周
方向（水平方向）よりも炉軸方向（上下方向）の
下から上方向に熱膨張応力が強く働くため、第４
図に示すように冷却箱１の上側が鋭角αになるよ
うに、上下方向に傾斜面（突出部１ａ）を設け
る。また銅反射炉等のように外形が四角形で炉壁
が平面状の窯炉の場合は、炉軸方向（上下方向）
よりも炉水平方向の方が熱膨張応力が強く働くた
め、第５図に示すように冷却箱１の中央部が剣先
（突出部１ａ）になるようにして、水平方向に二
等辺三角形状に設ける。 傾斜角αは、冷却箱１の上下方向に傾斜面を設
けた場合（第４図）、傾斜角αが小さい程耐火物
２の下から上方向への熱膨張応力が強く働き、耐
火物２が冷却箱１によく密着するが、冷却箱によ
る冷却効果、耐火物の製造難易度および強度等を
考慮すると、傾斜角αは45〜75゜程度として形成
することが望ましい。また冷却箱１の水平方向に
二等辺三角形状に傾斜面を設けた場合（第５図）
も同様の理由から、傾斜角βは60〜90゜程度にし
て形成することが望ましい。 実施例では何れの場合も剣先部を設けて冷却箱
１の傾斜面を形成したが、第６図乃至第７図に示
すように上下方向に傾斜面を設けた場合は垂直
（上下）方向に、また水平方向に傾斜面を設けた
場合は水平方向に夫々剣先部を切断した形状にす
ることもでき、また、この突出部が半球形又は半
楕円形でもよく、前記実施例に限定されるもので
はない。 冷却箱１の炉内側端面に設ける耐火物２は、冷
却箱１側を冷却箱１の傾斜角α，βに合わせて、
冷却箱１の剣先部が耐火物２の目地面になるよう
になるように形成する。 このようにして構成した窯炉冷却構造は、第８
図乃至第９図に示すように冷却箱１の上下方向に
傾斜面を設けた場合（第８図）は、炉壁ライニン
グの熱膨張応力が下から上方向に矢印４の如く作
用すると、冷却箱１が固定されているため炉内側
端面の傾斜によつて、耐火２を冷却箱１に押し付
ける方向にベクトル５が発生し、耐火物２と冷却
箱１の境界面は、このベクトル５によつて隙間を
生成しにくゝなる。また冷却箱１の水平方向に二
等辺三角形状に傾斜面を設けた場合（第９図）も
炉壁ライニングの熱膨張応力が水平方向に矢印６
の如く作用すると、炉内側端面に設けた傾斜によ
つて左右から耐火物２を冷却箱１に押し付ける方
向にベクトル７が発生し、耐火物２と冷却箱１の
境界面は、このベクトル７によつて隙間が生成し
にくゝなり、左右からの熱膨張応力に差があつた
場合でも少なくとも片側の傾斜面は隙間は生成し
にくくなる。 冷却箱１と耐火物２との境界面に隙間が発生し
ない場合は、耐火物２から冷却箱１への伝熱が伝
導伝熱で行なわれるため、耐火物２が第１表に示
す粘土質れんがの場合の温度分布は、第１０図に
示すように炉内面温度1000℃、熱伝達率
100Kcal／mh℃（固定）、耐火物２の層厚み116
ｍ／ｍ、冷却箱１の層厚み20ｍ／ｍ、水温30℃、
水冷流速05ｍ／秒の時、稼働面の境界温度は892
℃、耐火物２と冷却箱１の境界温度は40℃、冷却
箱１と冷却水の境界温度は34℃となり、冷却箱１
による冷却効果を高め耐火物２の温度上昇を抑制
することができる。

【表】 以上説明したように、本考案の窯炉冷却構造
は、冷却箱を有する炉体において、冷却箱と該冷
却箱の炉内側端面に設けた耐火物との境界面を傾
斜させて構成したので、前記境界面には隙間が生
成しにくくなり、冷却箱による冷却効果を高めて
冷却箱の炉内側端面に設けた耐火物の温度上昇を
抑制し、異常損傷を防止して冷却箱間の他の耐火
物との損傷速度を均一にすることにより、炉命の
延長を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２図は従来の冷却箱を有する冷却
構造の部分横断面図、第３図は冷却箱と耐火物と
の境界面に隙間が発生した場合の温度分布図、第
４図乃至第９図は本考案の実施例を示し、第４図
は部分縦断面図、第５図は部分横断面図、第６図
は他の実施例の部分縦断面図、第７図は他の実施
例の部分横断面図、第８図は第４図の力の方向を
示す図、第９図は第５図の力の方向を示す図、第
１０図は冷却箱と耐火物との境界面に隙間がない
場合の温度分布図。図中の符号は下記のとおりで
ある： ａ……鉄皮、ｂ……管座、ｃ……冷却箱、ｄ…
…給排水管、ｅ，e′……耐火物、ｆ……隙間、１
……冷却箱、１′……仕切板、１ａ……突出部、
２……耐火物、３……鉄皮、４……熱膨張応力の
上方向矢印、５……ベクトル、６……熱膨張応力
の水平方向矢印、７……ベクトル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 窯炉々体に配設した冷却箱１の炉内側端面に
   突出部１ａを設け、該突出部１ａと密接、嵌合
   する端面を有する耐火物２を炉内面側に配設し
   た構成からなる窯炉冷却構造。 (2) 前記冷却箱１の横断面形状が多角形または円
   形である実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   窯炉冷却構造。 (3) 前記突出部１ａが四角錐形状である実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の窯炉冷却構造。 (4) 前記突出部１ａが載頭四角形である実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の窯炉冷却構造。 (5) 前記突出部１ａが半球形又は半楕円球形であ
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の窯炉冷
   却構造。