JPS6360085B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 溶鉱炉セラミツク羽口の改良に関して、この明
細書で求べる技術内容は、とくに高炉における苛
酷な使用条件のもとで、有利に適用できるセラミ
ツク羽口の開発成果を提案するところにある。

（従来の技術） 高炉の送風羽口は、炉内に熱風を吹き込むもの
であり、その内面は、高温高圧そして高速の送風
空気、またその外面は燃焼ガスによる輻射熱、溶
銑や鉱滓による浸食、コークスによる摩耗等にさ
らされている。

近年では、送風空気中に酸素、水、水蒸気、微
粉炭、鉄鉱石など様々なものを添加するケースも
多く、その使用条件は極めて苛酷なものとなつて
いる。

このため、従来羽口の多くは、冷却能力に優れ
た銅を用いた中空円筒状の２重構造であり、その
内部には冷却水を通すのが、一般的である。

しかしながら上記の如き羽口では、冷却による
熱損失が大きいこと、冷却水を昇圧するため多大
のエネルギーを要すること、また摩耗、溶損等に
より短寿命であること、などの不利があつた。

この点について、特開昭58―177405号、特開昭
59―20411号各公報では、羽口全体を冷却不要の
セラミツクとして上記羽口の不利の解消を図つた
提案がなされている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで高炉送風羽口全体をセラミツクとし
て、高炉の既設設備に適用する場合、とくに、ガ
スシール部の接触面が、セラミツク―金属となる
ために、極めてガスシール性に乏しい欠点があつ
た。

すなわち、通常、羽口は、銅製の大羽口にて保
持されているが、長期の使用においては熱の影響
や周囲からの荷重の影響により、大羽口にひずみ
が発生し、羽口との嵌合部に変形が生じる。

通常銅製の羽口を用いた場合では、上述のよう
な変形が生じたとしてもヤング率が低く、また展
延性にも富むため、羽口の据付時に羽口の嵌合い
部を変形させれば、ガスリークを完全に防止する
ことが可能であつたけれども、セラミツクで作つ
た羽口ではヤング率が高く、また脆性材料でもあ
るので、大羽口が変形している場合には、その空
隙を塞いでガスシールを行うことは不可能であつ
た。

また、セラミツク羽口は、じん性に乏しいこと
から羽口の脱着時には、羽口のはめ合い部を破損
する可能性が高く、取扱いにも問題があり、既設
設備との整合性を何ら考慮していない。

この発明の目的は、上述したような従来の技術
の問題点を容易に解消して、苛酷な高炉操業にお
いてとくに有利に適用できる溶鉱炉セラミツク羽
口を提供するところにある。

（問題点を解決するための手段） この発明は、大羽口の先端内周面に対するはめ
合い部と、ブローパイプの先端に対する球面接合
部とを有する金属製嵌合部に、セラミツク製筒身
を固着して成り、金属製嵌合部のテーパーはめ合
部及び球面接合部を、大羽口及びブローパイプと
摺合せ構造にしたことを特徴とする溶鉱炉セラミ
ツク羽口である。

ここで上記金属製嵌合部は、冷却構造を備えて
いることが望ましい。

（作用） 大羽口の先端内周面に対するはめ合い部、及び
ブローパイプの先端に対する球面接合部を有する
セラミツク羽口の嵌合部は、熱負荷が極めて小さ
いこと、また摩耗などに起因した破損も全く起さ
ないことから、この嵌合部だけを金属材料とし
て、これにセラミツク製筒身を組合せた構造にす
ると、従来のセラミツク羽口におけるガスシール
性に乏しい欠点を容易に解消できる。

この発明による溶鉱炉セラミツク羽口の金属製
嵌合部を冷却構造とする場合には、抜熱による損
失は皆無ではないけれども、銅製の水冷羽口に比
較すれば問題にならない程小さいし、冷却水量、
圧力損失ともに極めて小さく抑えることが可能
で、他の冷却設備の２次排水を利用すれば冷却水
昇圧のためのエネルギ消費を事実上皆無にするこ
とができる。

（実施例） 実施例 １ 第１図Ａは、この発明に従う溶鉱炉セラミツク
羽口であり、図中、１は羽口の金属製嵌合部、２
はセラミツク製筒身、３は金属製嵌合部１とセラ
ミツク製筒身２とを接合するボルトであり、４は
断熱キヤスタブル、そして５はセラミツク製内筒
リングである。

ブローパイプ、大羽口については図示はしない
が、金属製嵌合部１の大羽口先端内周面に対する
テーパーはめ合い部（図中ａ）及びブローパイプ
の先端に対する球面接合部（図中ｂ）は、摺合せ
構造とした。またセラミツク製筒身２を装着する
金属製嵌合部１の端面形状は、その下部は熱負荷
が小さいので受口状に突出した形状とした。

金属製嵌合部１とセラミツク製筒身２との固着
は、セラミツク製筒身２を金属製嵌合部１の端面
に設けた凹部（図中Ｃ）に装着した後、ボルト３
にて締め上げ機械的な摩擦接合にて、セラミツク
製筒身２と金属製嵌合部１とを強固に固定する仕
組とした。ここでとくにセラミツク製筒身２のボ
ルト貫通穴は、熱膨張時に接合ボルト３とセラミ
ツクとが接触して余分な応力が発生しない様にク
リアランスホールとしておく必要がある。またこ
の羽口の金属製嵌合部１のボルト穴は、図中ｄの
如く片側を凹状に座ぐりし、反対側には直接雌ネ
ジを切つてある。

さらにこの発明による羽口の内側における熱損
失を低減し、かつ耐摩耗性を向上させる場合に
は、その部分に、別のセラミツク製内筒リング５
を装着する。

この実施例では、接合ボルト３の冷却をスムー
スに行わせるため、および熱膨張による緩みを防
止するため、ボルト頭部には、断熱処理としてキ
ヤスタブル４を施した。

第１図Ｂ，Ｃは応用例として複合セラミツク製
筒身２′，２″を用いた場合について示した。

高炉の送風羽口は、その外周側と内周側とでは
環境が異なるのでそれぞれの環境に応じた材質の
セラミツクを使用する場合があり、このような時
においても、第１図Ａと同様に金属製嵌合部１と
複合セラミツク製筒身２′，２″とを固着すること
ができる。

実施例 ２ 第２図は、金属製嵌合部１とセラミツク製筒身
２との接合を機械的接合からろう接に変更した場
合の羽口であり、図中６は銅メタライズ層、７は
溶加金属である。金属製嵌合部１は銅製とした。

現在のところZrO₂Al₂O₃の如き酸化物系のセラ
ミツクにおいては、銅との融着接合が可能である
ため、この例におけるセラミツク製筒身２には
ZrO₂を用いて銅メタライズを行い、しかる後、
金属製嵌合部１とセラミツク製筒身２の銅メタラ
イズ層６を銀ろうによりろう接して強固に固着し
た。なおこのセラミツク羽口の金属製嵌合部１と
セラミツク製筒身２との空隙はろう接に適した空
隙を確保しておくことが望ましい。

また、このセラミツク羽口は、銀ろうによるろ
う接につき比較的低融点の溶加金属を用いたの
で、信頼性の向上を図るため金属製嵌合部１は水
冷構造とした。

第３図は、セラミツク羽口の外形図である。

比較のため第４図に銅製の水冷羽口とブローパ
イプ及び大羽口を、また第５図ａ，ｂに従来の全
セラミツク製羽口の縦断面図をそれぞれ示した。

（発明の効果） この発明によれば、炉内ガス圧のシールは、金
属と金属のテーパー面で行われるため確実であ
り、従来セラミツク羽口に生起しがちなガスリー
クによるエネルギーロスや羽口周囲での作業環境
の悪化、あるいは羽口脱着時の破損を完全に防止
できる。また、既存の設備（大羽口、ブローパイ
プ）を一切改造することなく適用することが可能
であること、セラミツク部分が少なくて済むと同
時にセラミツク部分の仕上げ加工を必要としない
ことから羽口の製作が極めて容易である。

この発明による溶鉱炉セラミツク羽口を4500m³
級の高炉に適用した例では、年間500×10⁴Kwh
程度の省電力、180億Kcalにものぼる熱損失の低
減を図ることが可能であり、セラミツク羽口の実
用化に関してこの発明は大きな意義を持つもので
あり、その工業的価値は多大なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃおよび第２図はこの発明によ
るセラミツク羽口の実施例を示す縦断面図、第３
図は、この発明によるセラミツク羽口の外観図、
第４図は、従来の銅製水冷羽口、ブローパイプ及
び大羽口の縦断面図、第５図ａ，ｂは、従来のセ
ラミツク羽口の縦断面図である。 １…金属製嵌合部、２…セラミツク製筒身、
２′，２″…複合セラミツク製筒身、３…ボルト、
４…断熱キヤスタブル、５…セラミツク製内筒リ
ング、６…銅メタライズ層、７…溶接金属、８…
銅製水冷羽口、９…大羽口、１０…ブローパイ
プ、１１…全セラミツク製羽口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大羽口の先端内周面に対するテーパはめ合い
   部と、ブローパイプの先端に対する球面接合部と
   を有する金属製嵌合部に、セラミツク製筒身を固
   着して成り、金属製嵌合部のテーパーはめ合い部
   及び球面接合部を、大羽口及びブローパイプと摺
   合せ構造にしたことを特徴とする溶鉱炉セラミツ
   ク羽口。 ２ 金属製嵌合部が冷却構造を備えたことを特徴
   とする請求の範囲第１項記載の溶鉱炉セラミツク
   羽口。