(57)【要約】【課題】低コストでありながらも、製品寿命を長くすることができるステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、ステーブクーラーを備えた高炉を提供する。【解決手段】銅または銅合金製の本体１０２の内部に、冷却媒体が流通する冷却流路１０８が形成されたステーブクーラー１００は、本体１０２の表面１０２ａに接合された銅または銅合金製の芯金１２２と、芯金１２２よりも耐摩耗性の高い材質で構成され、芯金１２２が挿通孔１２４ａに挿通されて芯金１２２に嵌合保持された嵌合部材１２４と、を有する突起体１２０を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅または銅合金製の本体の内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成されたステーブクーラーであって、
前記本体の表面に接合された銅または銅合金製の芯金と、該芯金よりも耐摩耗性の高い材質で構成され、該芯金が挿通孔に挿通されて該芯金に嵌合保持された嵌合部材と、を有する突起体を備えていることを特徴とするステーブクーラー。
【請求項２】
前記芯金は、前記本体の表面に摩擦接合されていることを特徴とする請求項１に記載のステーブクーラー。
【請求項３】
前記芯金は、前記本体の表面に接合される基端側から突出方向先端に向けて径が漸増するテーパ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のステーブクーラー。
【請求項４】
前記嵌合部材は、焼き嵌めによって前記芯金に嵌合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
【請求項５】
前記嵌合部材は、外形が多角形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
【請求項６】
前記突起体は、前記本体の表面に複数設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
【請求項７】
前記本体には、該本体の幅方向に間隔を維持して設けられた複数の前記突起体で構成される突起体群が形成され、
前記突起体群は、前記本体の幅方向に直交する高さ方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
【請求項８】
前記高さ方向に隣り合う２つの前記突起体群は、一方の該突起体群を構成する突起体と、他方の該突起体群を構成する突起体とが、前記本体の幅方向にずれて位置していることを特徴とする請求項７に記載のステーブクーラー。
【請求項９】
銅または銅合金製の芯金に、該芯金よりも耐摩耗性の高い材質で構成された嵌合部材を嵌合し、
前記嵌合部材が嵌合された前記芯金を、銅または銅合金製のステーブクーラー本体に接合することを特徴とするステーブクーラーの製造方法。
【請求項１０】
銅または銅合金製の本体の内部に冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、炉壁に設置された設置状態において、該本体の表面が、該炉壁によって囲繞された空間の中心側に臨み、該本体の背面が、該炉壁の内周面に臨むステーブクーラーを備えた高炉であって、
前記ステーブクーラーは、
前記本体の表面に接合された銅または銅合金製の芯金と、該芯金よりも耐摩耗性の高い材質で構成され、該芯金が挿通孔に挿通されて該芯金に嵌合保持された嵌合部材と、を有する突起体を備えていることを特徴とするステーブクーラーを備えた高炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、ステーブクーラーを備えた高炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉体内部は極めて高温となるため、炉体内部には、炉体の壁面すなわち炉壁を冷却して保護するステーブクーラーが、炉体の内周面に沿って多数設置される。こうしたステーブクーラーは、冷却媒体が流通する冷却流路が本体に形成されており、冷却流路に冷却媒体を流通させることで炉壁を冷却する。一般的に、ステーブクーラーは、鋳鉄、鋳鋼、鋼板等の鉄系の材質で構成される鉄系ステーブクーラーと、銅または銅合金材で構成される銅系ステーブクーラーとに大別される。
【０００３】
従来、ステーブクーラーは、鋳鉄へ鋳込まれた管により冷却流路を形成した鋳鉄製のものが一般的であった。しかしながら、近年主流となっている高微粉炭吹き込み操業では、炉内の熱変動が繰り返されるため炉内熱負荷が大きく、鋳鉄製のステーブクーラーでは十分に冷却性能を確保できなくなっている。ステーブクーラーの冷却性能が不足すると、炉壁の炉内側表層が高温になり、ステーブクーラーの材質劣化や損耗が進行したり、あるいは熱応力によって反りが発生し、炉内プロフィールに支障を来たしたりする。さらには、ステーブクーラー自体に亀裂が発生して破損することにより、ステーブクーラーの取替頻度が高くなり、炉命が短くなってしまうという問題があった。
【０００４】
こうした背景から、近年では、銅系ステーブクーラーが広く採用されている。銅系ステーブクーラーは、鉄系ステーブクーラーよりも熱伝導率や延性などの物性に優位であるため、低温で均一な温度分布となり、発生熱応力を抑制でき、変形量も減少するため、ステーブクーラーの受けるダメージを軽減することができる。しかしながら、その反面、銅系ステーブクーラーは、鉄系ステーブクーラーよりも耐摩耗性が低いという弱点を有している。
【０００５】
高炉においては、炉体の上部から鉄鉱石やコークス等の炉内充填物が投入、降下されるが、例えば炉腹部等、ステーブクーラーの設置位置によっては、炉内充填物としてまだ固体状態の硬い焼結鉱粒が、炉体の中心に臨むステーブクーラーの本体表面に接触する。このように、炉内充填物の接触摩耗により、ステーブクーラーの本体表面が損耗すると、ステーブクーラーの本体が表面側から徐々に削られ、最終的には本体内部に形成された冷却流路が破壊される。
【０００６】
そこで、銅系ステーブクーラーについて、銅または銅合金製の本体表面に、硬化肉盛層を溶接したり（特許文献１）、本体よりも硬度の高い複数の耐摩耗性突起を回転摩擦接合により接合したり（特許文献２）することで、ステーブクーラーの長寿命化を図る技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１９２７１５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１９８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、銅は熱伝導性が高いため、上記特許文献１に示される技術では、溶接時のアーク熱が母材全体へ逃げてしまい、溶接部の局部的な加熱が困難であり、十分な溶込みが得られなかったり、溶接材の溶融金属が球状となってビードが形成できなかったりするおそれがある。そのため、上記特許文献１に示されるステーブクーラーにおいては、銅母材との熱膨張差異の大きさから、硬化肉盛層の溶接時に割れが発生するなど、溶接欠陥が生じやすく、硬化肉盛層が早期に脱落、消失し、結果的にステーブクーラーが短命となってしまうという課題がある。また、上記のように、硬化肉盛層を形成するための溶接作業は施工上の課題が多く、人海戦術による溶接施工が必要となり、ステーブクーラーの製造コストが大幅に上昇してしまうという問題があった。
【０００９】
一方、上記特許文献２に示される技術では、母材よりも硬度の高い耐摩耗性突起を回転摩擦接合により接合するため、接合作業時に、母材接合面を２００℃〜８００℃といった高温に予熱する必要がある。回転摩擦接合を行う際には、母材を自動摩擦圧接機のテーブル上に載置しなければならないが、こうした機械装置のテーブル上で母材の加熱、保熱が必要となる作業環境下では、極めて困難な作業が要求されることとなり、製造コストの大幅な上昇を来たすこととなる。
【００１０】
また、回転摩擦接合によって接合された耐摩耗性突起は、材料的に熱伝導性が高くないことから、炉体内部において、ステーブクーラーの本体からの冷却が十分に届かない。そのため、耐摩耗性突起は、高温雰囲気に晒されて過大な熱がかかり、熱による材質の劣化が生じ、耐摩耗機能が低下する。こうして、耐摩耗性突起は、早晩、損耗、脱落することとなり、ステーブクーラーの本体が熱によって膨張、収縮を繰り返し、塑性変形を受けて破損することとなる。
【００１１】
本発明の目的は、低コストでありながらも、製品寿命を長くすることができるステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、ステーブクーラーを備えた高炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーは、銅または銅合金製の本体の内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成されたステーブクーラーであって、本体の表面に接合された銅または銅合金製の芯金と、芯金よりも耐摩耗性の高い材質で構成され、芯金が挿通孔に挿通されて芯金に嵌合保持された嵌合部材と、を有する突起体を備えていることを特徴とする。
【００１３】
また、芯金は、本体の表面に摩擦接合されているとよい。
【００１４】
また、芯金は、本体の表面に接合される基端側から突出方向先端に向けて径が漸増するテーパ形状であるとよい。
【００１５】
また、嵌合部材は、焼き嵌めによって芯金に嵌合されているとよい。
【００１６】
また、嵌合部材は、外形が多角形状であるとよい。
【００１７】
また、突起体は、本体の表面に複数設けられているとよい。
【００１８】
また、本体には、本体の幅方向に間隔を維持して設けられた複数の突起体で構成される突起体群が形成され、突起体群は、本体の幅方向に直交する高さ方向に複数設けられているとよい。
【００１９】
また、高さ方向に隣り合う２つの突起体群は、一方の突起体群を構成する突起体と、他方の突起体群を構成する突起体とが、本体の幅方向にずれて位置しているとよい。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーの製造方法は、銅または銅合金製の芯金に、芯金よりも耐摩耗性の高い材質で構成された嵌合部材を嵌合し、嵌合部材が嵌合された芯金を、銅または銅合金製のステーブクーラー本体に接合することを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーを備えた高炉は、銅または銅合金製の本体の内部に冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された空間の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーを備えた高炉であって、ステーブクーラーは、本体の表面に接合された銅または銅合金製の芯金と、芯金よりも耐摩耗性の高い材質で構成され、芯金が挿通孔に挿通されて芯金に嵌合保持された嵌合部材と、を有する突起体を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低コストでありながらもステーブクーラーの損耗防止による長寿命化を図ることで高炉の寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】高炉を説明するための概念図である。
【図２】ステーブクーラーの設置状態を示す概略断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】（ａ）は、ステーブクーラーの炉内側から見た正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）線断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の部分拡大図である。
【図５】第１変形例のステーブクーラーを説明する図である。
【図６】第２変形例のステーブクーラーを説明する図である。
【図７】第３変形例のステーブクーラーを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２５】
図１は、高炉１を説明するための概念図である。図１に示す高炉１は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成するものであり、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等（以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「炉内充填物」と称する）を貯留する原料槽２を備えている。原料槽２に貯留された炉内充填物は、装入コンベヤ４によって炉体６の炉頂部に搬送され、炉頂部から炉体６上部に設けられたホッパー８に装入される。
【００２６】
ホッパー８の下方には、当該ホッパー８から落下する炉内充填物を傾斜面上で滑らせながら下方に落下させる分配シュート１０が設けられている。この分配シュート１０は、一端がホッパー８の中心部の真下に位置するように配置されており、一端側を中心軸として図中破線で示す矢印方向に回転する。これにより、ホッパー８から落下した炉内充填物は、分配シュート１０のトラフ形状の傾斜面上を滑りながら落下するとともに、炉体６の円周方向に分散して装入されることとなる。
【００２７】
炉体６の下部には羽口１２が設けられており、この羽口１２から炉体６の内部に熱風が導入される。炉体６に導入された熱風は、炉体６を上昇するが、分配シュート１０から落下する炉内充填物中のコークスが熱風によって燃焼すると、一酸化炭素（還元剤）が生じ、コークスの炭素成分が鉄から酸素を奪う還元反応とともに、二酸化炭素および熱を生じて、この反応が熱源となって鉄鉱石を溶融する。炉内充填物の落下過程では、こうした反応が連続的に行われ、炉体６の下部に到達するころに燃焼温度が最高となり、炉体６の底部で高温液体状の銑鉄が得られる。なお、炉体６の炉頂部にはガス導管１４が接続されており、高温の高炉ガスが炉体６からガス導管１４に排出される。
【００２８】
また、炉体６の内部は極めて高温となることから、炉体６の内部には、所謂「鉄皮」と呼ばれる炉壁６ａを冷却して保護するステーブクーラー１００が設置される。このステーブクーラー１００は、炉壁６ａの内周面に沿って多数設置される。以下に、ステーブクーラー１００の構成について図２〜図４を用いて詳述する。
【００２９】
図２は、ステーブクーラー１００の設置状態を示す概略断面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図２および図３に示すように、本実施形態のステーブクーラー１００は、高炉１の炉壁６ａの内周面に間隙を維持して配置される銅または銅合金の圧延板製の本体１０２を備えている。
【００３０】
以下では、炉壁６ａの内周面に本体１０２が配置された設置状態において、炉壁６ａによって囲繞された空間の中心側に臨む面を表面１０２ａとし、炉壁６ａに間隙を維持して対面する面、換言すれば、炉壁６ａに臨む面を背面１０２ｂとする。また、図３に示すように、ステーブクーラー１００の設置状態において、炉壁６ａの周方向に位置する本体１０２の両側端部を側面１０２ｃとする。そして、両側面１０２ｃを結ぶ方向を本体１０２の幅方向（図中ｘ方向）とし、ステーブクーラー１００の設置状態において、炉体６の炉頂部側に位置する上面と、炉体６の下部側に位置する下面とを結ぶ方向を本体１０２の高さ方向（図中ｙ方向）とし、表面１０２ａと背面１０２ｂとを結ぶ方向を本体１０２の厚さ方向（図中ｚ方向）として説明する。
【００３１】
図２に示すように、本体１０２の背面１０２ｂには、ボルト部スペーサー１０４を介してボルト１０６が固定されており、このボルト１０６によってステーブクーラー１００が炉壁６ａ内に固定して設置される。
【００３２】
また、図２および図３からも明らかなように、本体１０２の内部には、冷却媒体が流通する複数（本実施形態では４つ）の冷却流路１０８が形成されている。各冷却流路１０８は、本体１０２の上面側から下面側へと本体１０２の高さ方向（ｙ方向）に直線状に延在しており、各冷却流路１０８は、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に所定の間隔を隔てて平行に配列されている。各冷却流路１０８の下端側には給水管１１０が接続され、各冷却流路１０８の上端側には排水管１１２が接続されている。このとき、本体１０２と給水管１１０および排水管１１２との接続部位であって、本体１０２の背面１０２ｂと炉壁６ａとの間には、配管部スペーサー１１４が設けられている。また、炉壁６ａの炉外側には、本体１０２の熱変形時に給水管１１０や排水管１１２にストレスがかからないように、ガスシール機能を有するコンペンセーター１１６が設けられている。
【００３３】
上記の構成により、給水管１１０から冷却流路１０８に冷却媒体が供給されると、本体１０２の内部において、炉壁６ａの高さ方向（ｙ方向）の下部側から上部側へと冷却媒体が流通し、排水管１１２から炉体６の外部へと冷却媒体が排出される。これにより、本体１０２の内部を冷却媒体が流通する過程で、炉体６の炉壁６ａが冷却されることとなる。
【００３４】
図４（ａ）は、ステーブクーラー１００の炉内側から見た正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）線断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の部分拡大図である。図４に示すように、本体１０２の表面１０２ａには、突起体１２０が複数設けられている。この突起体１２０は、本体１０２の表面１０２ａに接合された芯金１２２と、この芯金１２２に嵌合保持された嵌合部材１２４とを備えて構成される。
【００３５】
芯金１２２は、ステーブクーラー１００の本体１０２と同様、銅または銅合金製の部材で構成され、先端１２２ａが、本体１０２の表面１０２ａから突出するように、基端１２２ｂが、本体１０２の表面１０２ａに接合されている。また、芯金１２２は、先端１２２ａの直径が、基端１２２ｂの直径よりも大きい略円錐形状であり、基端１２２ｂ側から突出方向先端に位置する先端１２２ａまで径が漸増するテーパ形状となっている。
【００３６】
嵌合部材１２４は、芯金１２２が挿通される挿通孔１２４ａを備えた、外形が多角形状（本実施形態では正六角形）のリング材で構成され、芯金１２２が挿通孔１２４ａに挿通された状態で、芯金１２２に嵌合保持される。挿通孔１２４ａは、芯金１２２の外周面に圧接する寸法関係を維持しており、芯金１２２に嵌合部材１２４が嵌合保持された状態で、芯金１２２の先端１２２ａ側に位置する面１２４ｂと、芯金１２２の先端１２２ａとが面一となるように形成されている。また、嵌合部材１２４の厚さ（ｚ方向）は、芯金１２２の突出方向（ｚ方向）の長さよりも短く、嵌合部材１２４の面１２４ｃと、本体１０２の表面１０２ａとの間には空隙が形成されている。
【００３７】
なお、嵌合部材１２４は、芯金１２２よりも耐摩耗性が高ければよく、その具体的な材質は特に限定されるものではない。嵌合部材１２４は、鋳鋼製、鋳鉄製、耐熱もしくは耐摩耗性金属材料が望ましく、特には、炉頂ホッパーや原料切出しホッパー類のライナー等で使用実績の多い、耐摩耗性に優れた高Ｃｒ（クロム）系鋳鉄が好適である。また、耐酸化性に優れ、耐熱鋼としてよく使用されるＮｉとＣｒのバランスが２５Ｃｒ−２０ＮｉのＳＵＳ３１０Ｓも好適である。他にも、Ｃｒ含有率が１８〜２０％のＳＵＳ３０４も特に好適である。これは、Ｃｒ含有率が１８〜２０％の鋼の線膨張率と、芯金１２２の材質である銅の線膨張率が近似しているためである。本実施形態では、互いに異なる材質の芯金１２２と嵌合部材１２４とが嵌合状態で高温雰囲気下に晒されるため、互いに線膨張率が近似した材質で芯金１２２と嵌合部材１２４とを構成することにより、両者の乖離を抑制することができる。
【００３８】
上記のように、芯金１２２および嵌合部材１２４を備える突起体１２０は、図４（ａ）に示すように、所謂、千鳥状に配列されている。より詳細に説明すると、突起体１２０は、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に間隔を維持して複数（本実施形態では５または６個）設けられており、これら本体１０２の幅方向（ｘ方向）に一直線上に整列配置された複数の突起体１２０によって、突起体群１２０Ｘが形成されている。この突起体群１２０Ｘは、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に直交する高さ方向（ｙ方向）に複数設けられている。このとき、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に隣り合う２つの突起体１２０の間隙の中心に、本体１０２の高さ方向（ｙ方向）において１つ下方に位置する突起体１２０の中心が位置している。換言すれば、本体１０２の高さ方向（ｙ方向）に隣り合う２つの突起体群１２０Ｘは、一方の突起体群１２０Ｘを構成する突起体１２０と、他方の突起体群１２０Ｘを構成する突起体１２０とが、本体１０２の幅方向（ｘ方向）にずれて位置している。
【００３９】
仮に、突起体１２０が、本体１０２の高さ方向（ｙ方向）に一直線上に位置してしまうと、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に隣り合う２つの突起体１２０の間隙に入り込んだ炉内充填物が、本体１０２を上下方向一直線状に、すなわち、局所的に選択損耗させるおそれがある。本実施形態のように、複数の突起体１２０を、所謂「千鳥状」に位置させることで、本体１０２の局所的な損耗を有効に回避することが可能となる。
【００４０】
なお、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に隣り合う２つの突起体１２０の離間距離Ｓ１や、本体１０２の高さ方向（ｙ方向）に近接する２つの突起体１２０の離間距離Ｓ２は、炉内充填物の粒径の２／３〜３／３以上であるとよい。これは、突起体１２０をあまり密に配置すると、突起体１２０の間隔（隙間）に炉内充填物が堰き止められにくくなり、所謂、ストーンボックス効果が上がらないおそれがあるからである。
【００４１】
次に、図４を参照しながら、上記のステーブクーラー１００の製造方法について説明する。このステーブクーラー１００を製造するにあたっては、まず、銅または銅合金製の圧延板材からなる本体１０２、上記した形状、材質からなる芯金１２２および嵌合部材１２４をそれぞれ製造する。そして、芯金１２２に嵌合部材１２４を焼き嵌めによって嵌合し、突起体１２０を作製する。具体的には、嵌合部材１２４を加熱して膨張させた状態で、芯金１２２を挿通孔１２４ａに挿入した後に冷却する。この冷却によって嵌合部材１２４は元のサイズまで収縮し、嵌合部材１２４は芯金１２２に強固に嵌合されることとなる。
【００４２】
このようにして、芯金１２２と嵌合部材１２４との間に強力な摩擦力を生じさせた突起体１２０を作製したら、次に、突起体１２０を、本体１０２の表面１０２ａに摩擦圧接（回転摩擦接合）により接合する。具体的には、芯金１２２の基端１２２ｂが、本体１０２の表面１０２ａに平行に対向するように、旋盤の如く不図示の回転装置のチャック部に、突起体１２０の嵌合部材１２４をチャッキング（クランプ）し、突起体１２０を芯金１２２の軸回りに高速回転させる。そして、芯金１２２の基端１２２ｂを本体１０２の表面１０２ａに接触させる。こうして、芯金１２２と本体１０２との接触部位を摩擦熱によって溶融または軟化させた後、芯金１２２を本体１０２の表面１０２ａに向けて押し込む（アプセットする）ことで、摩擦圧接によって、本体１０２に芯金１２２すなわち突起体１２０が接合される。
【００４３】
上記のように、芯金１２２と本体１０２とは、いずれも銅または銅合金製であり、互いに同一の材質からなる芯金１２２を本体１０２に摩擦接合することから、異種材を摩擦接合する場合に比べて、接合面の接合不良、割れや変形が少なく、安定した強度を確保することができる。また、突起体１２０を本体１０２に摩擦接合する際には強大な回転トルクが生じるが、芯金１２２と嵌合部材１２４とが焼き嵌めによって強固な摩擦力を保持しているので、摩擦接合によって嵌合部材１２４が芯金１２２から脱落することもない。さらには、本実施形態では、嵌合部材１２４の外形が（正）多角形状であることから、回転装置のチャック部が嵌合部材１２４をチャッキング（クランプ）しやすく、摩擦接合の際に生じる強大な回転トルクにも耐え得るチャッキング（クランプ）力を確保することができる。
【００４４】
なお、芯金１２２を本体１０２に摩擦接合すると、図４（ｃ）に示すように、芯金１２２の基端１２２ｂ側が、押し込み（アプセット）時に径方向に膨らんでバリ１３０が発生するが、このバリ１３０の厚みを考慮したうえで、芯金１２２と嵌合部材１２４との寸法設計を行えばよい。
【００４５】
以上のように、本実施形態のステーブクーラー１００によれば、本体１０２の表面１０２ａに、耐摩耗性の高い嵌合部材１２４を備えた突起体１２０が設けられているので、銅系ステーブクーラーの弱点である耐摩耗性が向上し、本体１０２の損耗を抑制して、ステーブクーラー１００の長寿命化を図ることができる。しかも、芯金１２２は、基端１２２ｂから先端１２２ａに向かって径が漸増するテーパ形状であり、また、芯金１２２と嵌合部材１２４とが焼き嵌めによって強固に嵌合されていることから、嵌合部材１２４が脱落しにくく、さらには、本体１０２の冷却能が嵌合部材１２４にも伝達しやすく、よって嵌合部材１２４の損耗を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態のステーブクーラー１００によれば、突起体１２０が、所謂「千鳥状」に配列されており、しかも、嵌合部材１２４の外形が（正）多角形状となっていることから、炉内充填物が嵌合部材１２４上に堆積しやすい。嵌合部材１２４上に堆積した炉内充填物は、突起体１２０を保護する保護層となり、所謂、ストーンボックス効果が機能することから、突起体１２０ひいてはステーブクーラー１００のより一層の長寿命化を実現することができる。
【００４７】
なお、従来のステーブクーラーでは、炉内面側にリブとあり溝の凹凸を形成するため、リブ高さに相当する分厚い銅または銅合金製の平板状板材を必要とする。そして、リブ即ちあり溝（凹部）を機械加工で切削除去するので、ステーブクーラー母材材料の歩留まりが悪化し、材料コストと機械加工を要する製造コストが極めて高くなる。これに対して、上記のステーブクーラー１００は、銅または銅合金製の平板状板材に突起体１２０を摩擦圧接して形成されるので製造が容易であることから、製造コストを大幅に低減することができ、また、設計変更によって、突起体１２０の配置、形状、サイズ等を容易に変更することもできる。こうした設計自由度の高さから、ステーブクーラー１００を設置する位置等に応じて、突起体１２０の大きさや密度を適宜変更すれば、ステーブクーラー１００の耐久性をより高めることができる。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、芯金１２２をテーパ形状としたが、図５に示す第１変形例の突起体２００のように、円柱形状の芯金２０２を用いてもよい。また、上記実施形態では、嵌合部材１２４の外形が（正）多角形状である場合について説明したが、この第１変形例の突起体２００のように、外形が円形リング状の嵌合部材２０４を用いることも可能である。
【００５０】
さらには、上記実施形態では、突起体１２０が所謂「千鳥状」に配列されている場合について説明したが、図６に示す第２変形例のように、複数の突起体１２０を、本体１０２の高さ方向に一直線上に配列してもよい。なお、図７に示す第３変形例のように、上記第１変形例の突起体２００を、第２変形例と同様に、本体１０２の高さ方向に一直線上に配列してもよく、その数や配置は適宜設計可能である。
【００５１】
また、上記実施形態では、嵌合部材１２４を芯金１２２に焼き嵌めで接合することとしたが、嵌合部材１２４と芯金１２２との接合方法はこれに限らない。例えば、芯金１２２と嵌合部材１２４とを溶接によって接合してもよいし、ボルトとナット対偶等の接合方法を用いて両者を接合してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、ステーブクーラーを備えた高炉に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  高炉
６ａ  炉壁
１００  ステーブクーラー
１０２  本体
１０２ａ  表面
１０２ｂ  背面
１０８  冷却流路
１２０、２００  突起体
１２０Ｘ  突起体群
１２２、２０２  芯金
１２２ａ  先端
１２２ｂ  基端
１２４、２０４  嵌合部材
１２４ａ  挿通孔
【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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