(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火材でライニングされた炉床と、炉床から上方へ延在する側壁と、側壁の内側ライニングを形成するように側壁をめぐって配設された複数の冷却パネルとを含む直接製錬容器において、
前記炉床の上部の内面が前記容器の前記側壁に向かって上方かつ外方へ延在し、前記炉床の前記上部には、該上部の周囲に円周方向に延在するよう配列された複数の冷却部材を有する環状体として形成された冷却装置であって、該上部の前記耐火材ライニングの外側背方に、且つ前記容器の前記側壁における前記冷却パネルの下位に配置された冷却装置が組み込まれ、また前記各冷却部材は、一体に形成された底壁、頂壁、前壁および一対の側壁を有する中空で後面が開口した鋳造殻体を有している直接製錬容器。
【請求項２】
炉床冷却装置が、炉床の上部を内張りする耐火材の直ぐ後方を上方かつ外方へ延びる冷却面を有する請求項１に記載された直接製錬容器。
【請求項３】
炉床の底部および容器の側壁が全体的に円筒形で、冷却装置の冷却面が上方かつ外方へ延び、炉床上部の耐火材ライニングが冷却面の上を覆っている請求項２に記載された直接製錬容器。
【請求項４】
炉床上部の耐火材ライニングが冷却装置の上に取付けられた積層耐火レンガによって形成されている請求項３に記載された直接製錬容器。
【請求項５】
炉床の上部よりも下方で、炉床ライニングが円筒形に連続する耐火レンガによって形成されている請求項４に記載された直接製錬容器。
【請求項６】
各冷却部材が容器の側壁の外殻に連結され、したがって部材の支持を炉床の下層部分に依存していない請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された直接製錬容器。
【請求項７】
各冷却部材が、内部を冷媒の流れる冷媒流路を有し、また前記頂壁は、少なくとも一部が傾斜部分を形成している請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された直接製錬容器。
【請求項８】
前記傾斜部分が、鋳造殻体の前壁へ向かう階段状の面から構成されている請求項７に記載された直接製錬容器。
【請求項９】
各冷却部材の頂壁が、底壁と平行に冷却部材の後部から延びて平坦な領域を定める部分を有している請求項８に記載された直接製錬容器。
【請求項１０】
頂壁は、炉床上部の耐火材ライニングの耐火レンガを支持するために、外面が冷却部材を横断して延びる一連の階段状の段上面を含んで成るように、段形成されている請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載された直接製錬容器。
【請求項１１】
各冷却部材の側壁は、部材前壁へ向けて次第に狭まるようになされている請求項７から請求項１０までのいずれか一項に記載された直接製錬容器。
【請求項１２】
各冷却部材が、前記環状体の半径方向へ伸長する側壁と、前記環状体の円周方向へ伸長するように湾曲された前壁とを備えた前記冷却装置の部材として成形されている請求項８から請求項１１までのいずれか一項に記載された直接製錬容器。
【請求項１３】
各冷却部材の側壁が平坦な外面を有して形成されている請求項７から請求項１２までのいずれか一項に記載された直接製錬容器。
【請求項１４】
冷却部材が、それら冷却部材間に小さな間隙を置いて並列関係で配設されている請求項７から請求項１３までのいずれか一項に記載された直接製錬容器。
【請求項１５】
隣接する冷却部材間の間隙が２０ｍｍ以下である請求項１４に記載された直接製錬容器。
【請求項１６】
間隙が１５ｍｍ以下である請求項１４に記載された直接製錬容器。
【請求項１７】
間隙が５〜２０ｍｍの範囲である請求項１４に記載された直接製錬容器。
【請求項１８】
冷却部材が、冷却剤の流路に対する冷却剤の流れを得るために、冷却剤入口コネクターおよび冷却剤出口コネクターを有している請求項７から請求項１７までのいずれか一項に記載された直接製錬容器。
【請求項１９】
冷却剤流路が、各冷却部材の殻構造体に鋳込んだチューブで形成され、それらのチューブは殻体の開口後部に位置される入口および出口の間を延在している請求項１８に記載された直接製錬容器。
【請求項２０】
直接製錬容器の炉床内の耐火材料を冷却するための銅または銅合金製冷却部材において、
鋳造構造体として一体に形成された底壁、頂壁、前壁および側壁を有する後部が開放された中空殻構造体を含み、この中空殻構造体は、該中空殻構造体内部に鋳込まれて、冷却部材の開放された後部に位置する入口と出口間に延在するチューブによって形成された冷媒流路を具備し、前記頂壁は、少なくとも一部が傾斜面として形成された中実面を有し、また前記冷却部材は、円形リング状の冷却装置を形成ように他の冷却部材と並んだ配設を可能にする形状を有している冷却部材。
【請求項２１】
冷媒流路を形成するチューブが、前記冷却部材の底壁、頂壁、前壁および側壁を通して延在する配列体として配置されている請求項２０に記載された冷却部材。
【請求項２２】
冷媒通路が、底壁、頂壁、前壁および側壁を通して延在する蛇行状の少なくとも２つの連続するチューブ形態である請求項２０または請求項２１に記載された冷却部材。
【請求項２３】
蛇行通路が隣接して蛇行する通路である請求項２２に記載された冷却部材。
【請求項２４】
各チューブが、冷媒が頂壁および前壁を通る１つの流路を流れ、その後に側壁および底壁を通る逆方向への流路を出口へ向けて流れるように、またはその逆となるように構成されている請求項２２または請求項２３に記載された冷却部材。
【請求項２５】
各チューブの流路が、冷却部材の頂壁、前壁、側壁および底壁を横断する隣接した蛇行通路である請求項２４に記載された冷却部材。
【請求項２６】
底壁および両側壁を通る各チューブの流路が、前記冷却部材の前部および後部の間で底壁および両側壁を通して延在する連続した通路である請求項２５に記載された冷却部材。
【請求項２７】
連続した通路が、底壁および両側壁の各々を通して繰り返しの状態で延在する蛇行通路である請求項２６に記載された冷却部材。
【請求項２８】
頂壁および前壁が、前記冷却部材の後部から前記冷却部材の前部位置で底壁へ達するように下方へ傾斜して部材の前面を定める１つの全体的に傾いた面を形成している請求項２０から請求項２７までのいずれか一項に記載された冷却部材。
【請求項２９】
頂壁が、底壁に平行な、前記冷却部材の後部から延びて平坦ランドを形成している部分を有している請求項２８に記載された冷却部材。
【請求項３０】
頂壁の傾斜面は、外面が部材を横断する一連の階段状の段上面を有するように段形成されている請求項２８または請求項２９に記載された冷却部材。
【請求項３１】
段上面が、その上に係止される一列の耐火レンガを個々に受止める寸法とされている請求項３０に記載された冷却部材。
【請求項３２】
頂壁上面における各段の前面が、前記冷却部材を横断して延在する１つの直線溝を有している請求項３０または請求項３１に記載された冷却部材。
【請求項３３】
前記冷却部材が、次第に間隔が狭まる方向へ伸長する両側壁を有する環状体構成部材として形成されて、複数のそのような部材を並べて配置することで円形リング状の冷却装置を構成できるようにされており、部材の頂壁が上方かつ外方へ向けて傾斜した環状面を形成する水平で平坦な段上面を有している請求項２０から請求項３２までのいずれか一項に記載された冷却部材。
【請求項３４】
直接製錬容器の耐火材でライニングされた炉床に配設するための冷却部材において、
該冷却部材が、鋳造構造体として一体に形成された水冷される底壁、頂壁、前壁および側壁を有する、後部が開放された中空殻構造体を含み、前記側壁が、前記冷却部材の前壁へ向けて次第に狭まるようになされ、それによって、円形リング状の冷却装置を形成するように前記炉床で同じ形状のその他の複数の前記冷却部材との併置が可能であり、また前記円形リング状の冷却装置において前記冷却部材の水冷される前記側壁が、隣接する冷却部材間の間隙部分の水冷を提供する冷却部材。
【請求項３５】
冷却部材の直近上位の容器側壁に水冷パネルを有する直接製錬容器の耐火材でライニングされた炉床に設置された冷却部材において、
鋳造構造体として一体に形成された、水冷される底部、底壁、頂壁、前壁および側壁を有する後部が開放された中空殻体を含み、
前記頂壁は前記冷却部材の後部から延在する事実上水平な部分を含み、さらに該頂壁は、前記水平部分から前記前壁まで下方へ延在する傾斜面を含み、
前記冷却部材は、前記水冷パネルが前記水平部分の直近上位に配置されるように、また前記水平部分が前記前壁に向かって半径方向に延在するように、さらに、水冷パネルの前面に隣接する位置で、前記水平部分が前記傾斜部分に移行するように配置されており、また前記冷却部材は、前記炉床に円形リング状の冷却装置を一緒に形成する同じ形状のその他の複数の前記冷却部材と併置されている、冷却部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱石、部分還元された鉱石および含金属廃棄物流等の含金属装入材料から純金属または合金形態の溶融金属を製造するための直接製錬で用いられる容器に関するものである。
【０００２】
本発明は、特に、容器の一部として用いられる冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
反応媒体として溶融金属層に依存し、かつ、一般にＨＩ製錬法と称する既知の直接製錬法が、米国特許第６２６７７９号明細書およびＷＯ  ９６／３１６２７に本出願人名義で記載されている。これらの公報に記載されている溶融鉄を製造するＨＩ製錬法は、以下の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を含む。
（ａ）容器内に溶融鉄とスラグから成る浴を形成し、
（ｂ）この浴中に、
（ｉ）含金属装入材料（典型的には金属酸化物）と、
（ｉｉ）金属酸化物の還元剤およびエネルギー源として働く固体炭素質材と固体を吹き込み、
（ｃ）前記溶融金属層中で、含金属装入材料を金属に製錬する。
【０００４】
本明細書中で、用語「製錬」は、液体金属を作るために金属酸化物を還元する化学反応が行なわれる熱過程を意味する。
【０００５】
また、ＨＩ製錬法は、浴上空間で浴から放出されるＣＯおよびＨ２  等の反応ガスを酸素含有ガスにより後燃焼させて、含金属装入材料を製錬するために必要な熱エネルギーの一助となるように後燃焼で発生した熱を浴に伝えることを含む。
【０００６】
また、ＨＩ製錬法は、浴の名目静止面の上に遷移帯域を形成することを包み、この遷移帯域には、浴よりも上位で後燃焼反応ガスによって生じた熱エネルギーを浴に伝える有効な媒体を提供する上昇し下降する、溶融金属および／またはスラグの液滴、飛沫または流れから成る好都合な集合体が存在する。
【０００７】
ＨＩ製錬法では、含金属装入材料と固体炭素質材料が多数のランスおよび／または羽口を通じて金属層中内に吹き込まれる。これらのランスおよび／または羽口は、鉛直線に対して傾斜し、製錬容器の側壁を貫通して下方かつ内側に向かって容器の下部領域に伸長し、固体材料を容器底の金属層中に放出する。容器の上部における反応ガスの後燃焼を促進するために、酸素を富化できる熱空気の衝風が、下方へ伸長する熱空気吹き込みランスを通して、容器の上部領域に吹き込まれる。容器内の反応ガスの後燃焼によって生じる放出ガスが放出ガスダクトを通じて容器の上部から取り出される。
【０００８】
ＨＩ製錬法は、大量の溶融金属を、単一の小型容器内で直接製錬を行うことによって作ることを可能にする。この容器は、長期間にわたることがある製錬作業全体を通じて極めて高い温度の固体、液体およびガスを収容する圧力容器として機能しなければならない。本出願人名義の米国特許第６３２７４７号明細書および国際特許公報ＷＯ  ００／０１８５４号に記載されている如く、前記容器は、鋼製殻体と、鋼製殻体内に収容された耐火材から成る炉床と、炉床の側部から上方に延在して水冷パネルを設けた側壁とで構成可能である。ＨＩ製錬法は乱流的であり、炉床上部の耐火材に対して洗浄および飛散作用を及ぼすスラグおよび熱金属による化学作用と、おそらくは物理的エロージョン作用とによって、炉床上部の耐火材エロージョンに帰着する。このエロージョンは、熱金属およびスラグが比較的静止状態にある衝風炉の炉床で典型的に見られるエロージョンよりも激しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６３２７４７号明細書
【特許文献２】ＷＯ  ９６／３１６２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる炉床耐火材のエロージョンを著しく減少させることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、耐火材でライニングされた炉床と、炉床から上方へ延在する側壁と、側壁の内側ライニングを形成するように側壁をめぐって配設された複数の冷却パネルとを含む直接製錬容器を提供するものであり、その炉床上部の内面が容器の側壁に向かって上方かつ外方へ延在し、炉床の前記上部に、その部分の耐火材ライニングの外側背方であって容器側壁の冷却パネルの下位に冷却装置が組み込まれる。
【００１２】
容器は、例を挙げれば、溶融浴を基本とする直接製錬法による鉄および／または鉄合金の製造に用いることができ、また、容器屋根、容器からの溶融金属とスラグの排出（タッピング）装置、固体含鉄材料および炭素質材料を含む固体装入材料を容器内に供給するためのランス、および、直接製錬法で発生するガス反応生成物を後燃焼させるために酸素含有ガスを容器内へ供給するためのランスを更に含み得る。
【００１３】
炉床冷却装置は、炉床上部の耐火材ライニングの直ぐ背部で上方かつ外方へ向かって延在する冷却面を有することができる。
【００１４】
特に、容器の炉床底部および側壁は概ね円筒形になされ、冷却装置の冷却面は上方かつ外方へ向かって延在し、炉床上部の耐火材ライニングが前記冷却面を覆うことができる。
【００１５】
炉床上部の耐火材ライニングは、冷却装置を覆う耐火レンガ層によって形成することができる。
【００１６】
炉床上部の下位にある炉床ライニングは、これを、円筒形の耐火レンガ層で形成することができる。
【００１７】
冷却装置は、炉床上部を廻る円周方向に延在して配設された一連の冷却部材で形成することができる。
【００１８】
冷却部材は、容器側壁の外殻に連結可能であり、したがって、冷却部材の支持を炉床の基礎部分に依存しない。
【００１９】
各冷却部材は、一体に形成された底壁、頂壁、前壁および側壁を有し、それらを通って流れる冷媒流用の冷媒流路が組み込まれ、背面が開放された中空鋳造殻体であってよく、前記頂壁は、傾斜面として少なくとも一部に形成された中実体面を含む。
【００２０】
各冷却部材の頂壁は、鋳造殻体の前壁へ向かう傾斜面として下方に傾いた面を有してよい。この傾斜面と前壁の表面が冷却部材の前面を作る。
【００２１】
各冷却部材の前壁の鉛直方向の広がりは、冷却部材頂壁の傾斜面の鉛直方向の広がりよりも小さくてよい。
【００２２】
各冷却部材の頂壁は、底壁と平行に冷却部材の後部から延びて平坦領域を作る部分を有することができる。
【００２３】
各冷却部材の平坦領域の寸法は、容器側壁の一部を形成する冷却パネルの前壁に隣接する位置に、冷却部材の下方へ傾斜する前面への移行部が存在するように選ぶことができる。すなわち、平坦領域の半径方向の広がりは、その長さが、その平坦領域上に着座する冷却パネルの半径方向の広がりに等しくするとよい。このように選ぶことで、冷却パネル底部に段差の形成される可能性が最小限に抑えられる。そのような段差は、冷却パネル、冷却部材または容器殻体に隣接して熱金属を溜める堰を形成する付着物を許しかねない。これは、冷却パネルが、複数の開口を形成する態様の蛇行状パイプで形成される種類のものである場合に、特に問題になる。
【００２４】
頂壁は、炉床上部の耐火材ライニングの耐火レンガを支持するために、外面が冷却部材の横断方向に延在する一連の階段状の表面を有するように、段差形状にすることができる。
【００２５】
各冷却部材の側壁は中実面を有するものであってよい。
【００２６】
各冷却部材の側壁は、冷却部材の前壁に向かって収束する形状であってよい。
【００２７】
具体的に云えば、冷却装置は、複数の冷却部材を構成部品とする環状体として形成することができ、その場合、各冷却部材の側壁は、環状体の半径方向に延在し、前壁は、環状体の円周方向に延在する湾曲形状になされる。
【００２８】
各冷却部材の側壁は平坦面として形成可能である。
【００２９】
複数の冷却部材は、それらの間に小間隙を設けて横並び関係に配置するとよい。
【００３０】
隣接する冷却部材間の間隙は２０ｍｍ以下であってよい。
【００３１】
好適には、前記間隙は１５ｍｍ以下である。
【００３２】
さらに好適には、前記間隙は５〜２０ｍｍである。
【００３３】
冷却部材は、冷却剤流路に対する冷却剤の流入、流出を行なうための冷却剤入口コネクターと冷却剤出口コネクターを有することができる。
【００３４】
冷却剤流路は、各冷却部材の殻構造体内に鋳込まれたチューブで形成され、それらのチューブが殻構造体の開放された背部に置かれた入口と出口の間で延在する。
【００３５】
また、本発明によれば、製錬容器の炉床内の耐火材料を冷却するための鋳造銅または鋳造銅合金製冷却部材が提供される。
この冷却部材は、鋳造構造体として一体に形成された底壁、頂壁、前壁および側壁を有する後部が開放された中空殻構造体を含み、この中空殻構造体は、該中空殻構造体内部に鋳込まれて、冷却部材の開放された後部に位置する入口、出口間に延在するチューブによって形成された冷媒流路を具備し、前記頂壁は、少なくとも一部が傾斜面として形成された中実面を有する。
【００３６】
冷媒流路を形成するチューブは、冷却部材の底壁、頂壁、前壁および側壁を通して延在する配列体として配設可能である。
【００３７】
冷媒通路は、底壁、頂壁、前壁および側壁を通して延在する蛇行形状の少なくとも２つの連続チューブ形態であってよい。
【００３８】
好適には、蛇行通路は隣接して蛇行する通路である。
【００３９】
互いに隣接する蛇行通路は、冷却部材の少なくとも前壁および底壁に亘ってチューブが事実上均等に分布するように相互に配設され得る。
【００４０】
冷媒流路を形成するチューブは、底壁にチューブの折り返しがないように構成するとよい。
【００４１】
１つの冷媒流路を形成する各チューブは、冷媒が頂壁と前壁を通る１つの流路を流れ、その後、側壁と底壁を通る逆方向への流路を出口へ向けて流れるように、または、その逆となるように構成するとよい。
【００４２】
好適には、各チューブの流路が、冷却部材の頂壁、前壁、側壁および底壁を横断する互いに隣接する蛇行通路になされる。
【００４３】
好適には、底壁と両側壁を通る各チューブの流路が、冷却部材の前部と後部の間で底壁と両側壁を通る連続する通路である。
【００４４】
好適には、この連続通路が、底壁と両側壁の各々を反復して通過する蛇行通路である。
【００４５】
唯一というわけではないその他の具体例では、冷媒流路を形成する１つのチューブが、冷媒が流路入口から頂壁と前壁に沿って蛇行通路を流れ、次いで、前壁と頂壁に沿って逆方向に出口まで流れるように構成することができる。さらに、別の冷媒流路を形成する別のチューブは、冷媒が流路入口から側壁と底壁に沿って蛇行通路を冷却部材の前部に流れ、次いで側壁と底壁に沿って逆方向に出口まで流れるように構成することができる。
【００４６】
頂壁と前壁は、冷却部材の背部から冷却部材の前部位置で底壁まで下方へ傾斜して冷却部材の前面を規定する１つの全体的に傾いた面を形成することができる。
【００４７】
頂壁は、冷却部材の後部から延在して平坦なランドを形成する、底壁に平行な部分を有することができる。
【００４８】
冷媒流路の入口と出口は、頂壁の前記平行部分を最初に通過する。
【００４９】
冷媒流路を形成するチューブに対して冷媒を流出入するための冷媒入口連結部および冷媒出口連結部を設けるとよい。
【００５０】
頂壁の傾斜面は、外面が冷却部材を横断して延在する一連の階段状の段面を有するように段形状を付与され得る。
【００５１】
この段面は、その上に置かれる一列の耐火レンガを個々に受承する寸法にするとよい。
【００５２】
頂壁上面における各段の前面は、冷却部材を横断して延在する１つの直線状溝を有することができる。
【００５３】
底壁下面には、冷却部材を横断して延在する一連の直線溝を付与し得る。
【００５４】
収束する形状の両側壁を有する環状体構成部材として形成可能であり、横並びに配設された複数の斯かる冷却部材が、平坦な環状底面を形成する冷却部材の底部を有する円形環状冷却器を形成でき、冷却部材の頂壁は、水平で平坦な段上面を有するとともに、上方かつ外方へ向けて傾斜した環状表面を形成しており、また、冷却部材の側壁は円形環状冷却器の半径方向に延在する。
【００５５】
さらに、本発明によれば、直接製錬容器の耐火材でライニングされた炉床に配設するための冷却部材が提供される。この冷却部材は、鋳造構造体として一体に形成された水冷される底壁、頂壁、前壁および側壁を有する、後部が開放された中空殻構造体を含み、また、前記冷却部材は、互いに隣接する冷却部材間の間隙部分の水冷を行なう冷却部材の水冷される側壁を有する炉床におけるその他の前記冷却部材と併置されるようになっている。  
【００５６】
水冷側壁の使用により、鉛直で、好適には平坦な側壁を用いる単純かつ頑丈な設計が可能になり、該側壁は、隣り合う冷却部材間に相互固定手段またはその他の密封手段が事実上不要であり、水冷側壁でなければ、前記間隙部分に溶融材料が侵入して殻体に接触することを防ぐために前記手段が必要である。そのような懸念は、攪拌されて十分に混合された溶融金属とスラグの浴による、直接製錬法のスラグ帯域ではさらに悪化する。
【００５７】
隣接する冷却部材間の間隙は２０ｍｍ以下であってよい。
【００５８】
好適には、前記間隙は１５ｍｍ以下である。
【００５９】
さらに好適には、前記間隙は５〜２０ｍｍである。
【００６０】
さらに、本発明によれば、冷却部材の直近上位の容器側壁に水冷パネルを有する直接製錬容器の耐火材でライニングされた炉床に配置される冷却部材が提供される。この冷却部材は、鋳造構造体として一体に形成された、水冷される底部、底壁、頂壁、前壁および側壁を有する後部が開放された中空殻体を含み、頂壁は冷却部材の後部から延在する事実上水平な部分を含み、さらに該頂壁は、その水平部分から前壁まで下方へ延在する傾斜面を含み、前記水平部分は、前壁に向かって半径方向に延在しており、さらに、前記容器に配設された時に、頂壁の水平部分の直近上位に位置する水冷パネルの前面に隣接する位置で、前記水平部分が前記傾斜部分に移行する。
【００６１】
本発明をさらに十分に説明するために、添付図面を見ながら、直接製錬容器および炉床冷却装置の冷却部材の具体例について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明による炉床冷却装置を備えた直接製錬容器の実施例を通る鉛直断面図。
【図２】図１に示した容器の平面図。
【図３】図１の容器の下部の拡大図。
【図４】炉床冷却装置の冷却部材例の斜視図。
【図５】炉床冷却装置の平面図。
【図６】冷却部材を通る鉛直断面図。
【図７】内部に形成した冷媒通路の形状を示す後部から見た冷却部材の略図。
【図８】内部に形成した冷媒通路の形状を示す前部から見た冷却部材の略図。
【実施例】
【００６３】
図面の図１〜図６は、米国特許第６２６７７９号と、国際特許公告ＷＯ  ９６／３１６２７号に記載されている如きＨＩ製錬法の作業に好適な直接製錬容器を示している。この冶金容器は全体を符号１１で指し示されており、また、炉床１２を有しており、炉床は耐火レンガで形成された底部１３および側部１４と、溶融金属を連続して排出する前床１５と、溶融スラグを排出する湯出口１６とを含む。
【００６４】
容器の底部は鋼製の容器外殻１７の底端に取付けられており、円筒形の主胴部分１８と、上方かつ内方へ向かうテーパー形の屋根形部分１９と、オフガス室２６を形成する上部円筒形部分２１および蓋部分２２とを含む。上部円筒形部分２１はオフガス用の大径出口２３を備えており、また、蓋２２は、容器の上部領域に熱空気の衝風を導入するための下方へ伸長するガス吹き込みランス（図示せず）を内側に取付ける開口２４を有している。殻体の主胴部分１８は８個の円周方向に間隔を隔てたチューブ状取り付け台２５を有し、それらの取り付け台を通して鉄鉱石、炭素質材料およびフラックスを容器の底部へ吹き込む固形物吹き込みランス（図示せず）が伸長される。
【００６５】
使用時に容器は鉄およびスラグの溶融浴を収容し、また、容器の上部は加圧された１２００℃程度の極度に高い温度の熱ガスを収容しなければならない。したがって容器は、長期間にわたって圧力容器として作動することを要求され、また、頑丈な構造で完全に密封されなければならない。容器内部へのアクセスは極めて制限され、基本的にアクセスは遮断用の蓋を通る開口２４およびライン再開用のアクセスドア２７に限られる。
【００６６】
容器殻体１７は内部を冷却水が循環される冷却パネル３１のセットで内張りされており、それらの冷却パネルは製錬区画よりも上位で容器を内張りする水冷耐火材ライニングを形成するために耐火材で覆われている。耐火材ライニングは事実上連続されるべきこと、また、冷却されない耐火材は直ぐに侵食されてしまうので全ての耐火材料は冷却されるべきことが重要である。パネルは、運転を停止することで、殻体の一体性を害することなく殻体１７の内側に取付けでき、また、個別に取外しおよび交換できるように、形成され、殻体に取付けられる。パネル３１の製造および取付けは、米国特許第６２６７７９号と、国際特許公告ＷＯ  ９６／３１６２７号に完全に開示されている方法で遂行できる。
【００６７】
容器の炉床１２の底部１３は厚い耐火レンガ３２で形成され、炉床の側部１４は連続する耐火レンガ３３で内張りされる。炉床の上部１２ａは容器壁１８へ向けて上方かつ外方へとテーパーを付されている。容器の使用時に、炉床のこの部分は溶融金属およびスラグの飛沫に曝される。本発明の実施例によれば、炉床のこの部分は、炉床の上部を内張りするレンガ３３ａの外側後方かつ容器側壁の冷却パネル３１の最下部分の下方に配置された全体を符号３４で指し示される冷却装置３４を組み込んでいる。
【００６８】
冷却装置３４は、炉床の上部を円周方向に延在する配列体として配置された一連の個別の冷却パネル部材３５で形成される。それは、炉床１２の上部の耐火材ライニング３３ａの直ぐ後方を上方且つ外方へ延在する階段状の冷却上面３６と、炉床上部の下方における炉床１２の側面を内張りするレンガ３３ｂの円筒形の連続する耐火レンガ上に係止する平坦な冷却底面３７とを有する。
【００６９】
各冷却部材３５は炉床１２の下層耐火レンガに対して自己支持される。特に、各冷却部材３５は以下に説明するように容器外殻１７に対して取付けられる。冷却部材３５は耐火レンガでは十分に支持されないにも拘らず、冷却部材は耐火レンガを所定位置に保持する助けをするとともに、レンガが溶融浴内で浮動する傾向を減少させる作用を有することが注目される。
【００７０】
図４〜図６に最も明瞭に見られるように、冷却装置３４の各冷却部材３５は、底壁４２と、頂壁４３と、一対の側壁４４と、前壁４５とを有する中空の開口後部を有する鋳造殻構造体４１を含む。底壁４２および側壁４４は連続する外方へ向いた面を有して平坦であるのに対し、頂壁４３は殻構造体４１の前壁４５へ向けて下方へ傾いている。頂壁４３は階段状に形成されて、その連続する上方へ向いた面が、炉床１２の上部の耐火材ライニング３３ａの耐火レンガ４７を支持するために部材を横断して延在する一連の階段状の段上面４６を有するようになされることができる。
【００７１】
各冷却部材４５の殻体４１は、銅または銅合金のような熱伝導率の大きい金属の一体構造として鋳造される。一対の銅またはニッケル（または合金）製のチューブ４８ａ，４８ｂが、冷却部材の底壁４２、頂壁４３および側壁４４を通して延在する配列体として配置された一連の冷媒流路を形成するように、この構造内に鋳包まれている。米国特許第６２８０６８１号に開示された鋳造方法が冷却部材４５の形成に適している。
【００７２】
各チューブ４８ａ，４８ｂは、最初に真直な長さのチューブとして形成された後、以下にさらに説明される所要の蛇行状配列となるように湾曲され、また、モールド型内に溶融金属を注入して鋳造構造を形成する前に、その型内に位置決めされる。図示されたチューブ４８ａ，４８ｂの配列は、冷却部材３５の壁を通して冷媒（一般に水であるが、水である必要はない）の適当な流れを得るために使用できる多くの異なる配列のうちの典型的なものである。
【００７３】
図７および図８を参照すれば、冷媒流路を形成するチューブ４８ａ，４８ｂは冷却部材３５の冷却部材３５の開口後部の上部から伸長し、また、チューブ４８ａ，４８ｂで定められる冷媒流路に冷媒を流すための入口コネクター６１および出口コネクター５１を取付けられる。
【００７４】
特に、チューブ４８ａ，４８ｂの入口端部は図４、図７および図８に示すように左側側壁４４へ向けて外方へ伸長した後、図示するように頂壁４３の一平面に沿って僅かな長さだけ前方へ、その後頂壁４３を横断して右側側壁４４へと伸長する。チューブ４８ａ，４８ｂのこの基本的な配列は、頂壁４３に沿って前壁４５へ向かい、鋳造殻構造体４１の前部でチューブ４８ａ，４８ｂが底壁４２に達するまで繰返される。その後、チューブ４８ａ，４８ｂは冷却部材３５の開口後部に位置する出口コネクター５１まで戻りの流路として伸長する。特に、チューブ４８ａ，４８ｂは一方の側壁４４の一平面に沿って僅かな長さだけ後方へ、底壁４２を横断して他方の側壁４４へ、頂壁４３へ向けて鉛直上方へ、側壁４４の一平面に沿って僅かな長さだけ後方へ、そして底壁４２を横断して他方の側壁へと伸長する。この基本的な配列は、チューブ４８ａ，４８ｂが出口コネクター５１に達するまで連続して繰返される。
【００７５】
ねじ付きスタッド４０がそれぞれの入口コネクターおよび出口コネクター５１の間で書く冷却部材３５の開口後部の上部から外方へ突出している。冷却部材は、容器１１の鋼製外殻１７に溶接されている鋼製フットプレート５０に下後部分を係止させ、ねじ付きスタッド４０を容器外殻１７の穴に通し、そのスタッドに取付けナット６０を締め付けることにより、所定位置にしっかりと取付けられる。このようにして、冷却部材３５は炉床１２の下層の耐火レンガで支持されるというよりも、鋼製外殻１７によって支持される。したがって、冷却部材３５を取外すことなく、耐火レンガを交換できるのである。
【００７６】
各冷却部材３５は次第に間隔が狭まる方向に延びた両側壁４１を有する環状体構成部材として形成され、また、円形環状冷却装置３４を形成するように並べて配置したそれらの複数の部材によって冷却装置が形成され、冷却部材３５の底壁４２が平坦な環状底面を形成し、冷却部材３５の頂壁４３が上方且つ外方へ傾斜した環状面を形成し、冷却部材３５の側壁が環状体の半径方向に伸長する。
【００７７】
各冷却部材３５の内側および外側縁部は環状体の円周方向に伸長するように湾曲される。頂壁４３の段部が形成された箇所でも同様に湾曲され、冷却部材３５の平坦な段上面４７が互いに協働して容器半体の円周を廻って延在する一連の円周方向の段上面４６を形成する。
【００７８】
段上面４６を結ぶ鉛直な段面は直線溝５２を備えており、それらの溝は各冷却部材３５を横断し、組立てられた冷却装置においては一列に並んで環状溝を形成するのであり、その中に柔軟な鋳造可能な材料が詰め込まれて冷却装置および耐火レンガの段面間にシールを形成する。追加の溝５３，５４は、各冷却部材３５の平坦で上方および下方へ向いた面に形成されて冷却部材３５を横断して延在し、また、鋳造可能なパッキング材料を受止めて冷却装置３４の直ぐ上方および直ぐ下方の連続する耐火レンガに押し当てる。
【００７９】
本発明の図示実施例で、炉床１２の上部の耐火材ライニングは冷却装置３４で効率的に冷却されかつ支持され、また、このことは耐火材料の侵食速度を十分に低下させる。また、冷却装置３４の作用は、耐火材の全てが侵食されてしまったとしても、その表面上にスラグを凝固させる。炉床１２の上部への冷却装置の組み付けは、スラグ領域の耐火材が完全に侵食された状況で生じ得るようなスラグおよび溶融金属による最下列の冷却パネル３１の後方または下方の侵食を防止する。
【００８０】
本発明の説明した実施例は単なる例とされただけであり、本発明はその実施例の構造上の細部に限定されるものではないことを理解すべきである。
【００８１】
例えば、階段状の上壁を有し、部材の前縁部に直立した壁部を形成する冷却部材３５は１つの選択であり、この構造を、頂壁４３が部材の前部で底壁と鋭角に交わる、または直立前壁と連結するような変更は他の選択である。頂壁４３は階を形成されず、全体的に錐形状に湾曲した上部を有して（それでも柔軟な鋳造可能な材料を詰め込むことのできる環状溝は備えている）、上方に配置される耐火レンガは湾曲上面に滑らかに接するように形成されることができる。この選択は、図７に概略的に示されている。この変形例、および、その他の多くの変形例が本発明の範囲に含まれるものと理解すべきである。
【００８２】
さらに、冷却部材３５は開口後部のある殻構造体を有して鋳造される一方、固定されるかその他の方法で取付けられる後部プレートの付加は本発明を制限しないことが理解される。
【００８３】
さらに、本発明は図示した冷却部材３５の特定のチューブ４８ａ，４８ｂに制限されない。代替例では、唯一可能な代替例ではないが、一方のチューブの入口端部は図４、図７および図８に示すように右側側壁４４へ向けて外方へ延在し、その後底壁４２へ向けて鉛直下方へ延在し、図示するように左側側壁４４へ向けて底壁４２を横断し、頂壁４３へ向けて鉛直上方、前方、その後底壁４１へ向けて側壁４４内の一平面に沿って鉛直下方へ延在した後、図示するように右側側壁４４へ向けて底壁４２を横断する。この基本的なチューブ配列は、チューブ４８ａが鋳造殻構造体４１の前部に達するまで繰返される。この基本配列はその後逆転し、他方のチューブが出口コネクター５１に達するまで連続的に繰返される。さらに、チューブの入口端部は図４、図７および図８に示すように左側側壁４４へ向けて外方へ延在した後、頂壁４３内の一平面に沿って僅かな長さだけ前方へ延在し、その後図示するように右側側壁４４へ向けて頂壁４３を横断する。チューブの基本構造は頂壁４３に沿い、鋳造殻構造体４１の前部で底壁４２に達するまで前壁４５を下方へと繰返される。この基本配列はその後逆転され、チューブが出口コネクター５１に達するまで連続的に繰返される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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