(57)【要約】【課題】伸縮継手を不要とし、伸縮継手に係る諸問題を回避することが可能な高炉の熱風炉の熱風支管構造を提供する。【解決手段】熱風支管４の垂直部６及び水平部５，７の長さを、夫々の管径の３倍以上とすることにより、熱変位の差や熱変位そのものが生じても、管自体の弾性変形で吸収することができ、その結果、伸縮継手を使用する必要がなくなり、伸縮継手に係る諸問題を回避することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風炉本体と高炉の環状管に接続される熱風本管との間に介装される熱風支管にあって、熱風支管垂直部及び水平部の長さを、夫々の径の３倍以上としたことを特徴とする高炉の熱風炉の熱風支管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の熱風炉における熱風支管構造に関し、特に熱風炉本体と高炉の環状管に接続される熱風本管とを連結する熱風支管部分に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉の付帯設備である熱風炉は、羽口からの送風を加熱昇温するためのものであり、小型の内燃式熱風炉と大型の外燃式熱風炉に大別される。外燃式熱風炉は、蓄熱室と燃焼室が分離していて、上部のドーム同士が連結されている。この連結構造は、従来、ベローと呼ばれる蛇腹構造からなる伸縮継手を介装し、蓄熱室及び燃焼室に生じる熱変位の差或いは連結構造自体に生じる熱変位そのものを吸収するようにしている。なお、伸縮継手の使用部には、所謂反力をとるためのテンションビームが一般的に用いられる。また、熱風炉の外殻を構成する鉄皮を熱風の高温から保護するためには、鉄皮の内側にレンガを積む必要がある。このレンガ積みは、熱風炉内のみならず、熱風が通過する全ての部位に積む必要がある。
【０００３】
しかしながら、蛇腹構造からなる伸縮継手では、レンガ積みが非常に複雑で困難である。また、伸縮が生じる箇所では、その伸縮を吸収するように、レンガ同士に隙間を空けて積む必要があり、長年にわたって伸縮を繰り返す伸縮継手部位では、レンガが摩耗、脱落し、鉄皮が赤熱するという問題が生じる。また、伸縮継手の蛇腹部自体も応力腐食割れによって破損するという問題もある。
【０００４】
そこで、本出願人は、先に下記特許文献１に記載されるように、伸縮継手を用いることなく蓄熱室と燃焼室を連結することが可能な外燃式熱風炉の連結構造を提案した。この連結構造は、蓄熱室のドームと燃焼室のドームを連結管で連結する場合、連結管の管径ＲＤと蓄熱室のドーム径ＴＤの比ＲＤ／ＴＤを０．２４以上０．６０以下とし、連結管の管径ＲＤと燃焼室のドーム径ＮＤの比ＲＤ／ＴＤを０．４４以上０．６０以下とすることにより、炉内ガスの偏流を防止し且つ連結管付け根ナックル部の局所的な応力を抑制して、伸縮継手なしに蓄熱室と燃焼室を連結することを可能とした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１１３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、熱風炉では、燃焼室（蓄熱室一体のものを含む）と熱風本管との連結部、所謂熱風支管もあり、この熱風支管も、熱変位の差や熱変位そのものを吸収するために伸縮継手を用いており、伸縮継手の使用箇所には、所謂反力をとるためのテンションビームを用いていることから、前述と同様に、構造が複雑になったり、鉄皮が赤熱したり、伸縮継手そのものが破損したりするという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、伸縮継手を不要とし、伸縮継手に係る諸問題を回避することが可能な高炉の熱風炉の熱風支管構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の高炉の熱風炉の熱風支管構造は、熱風炉本体と高炉の環状管に接続される熱風本管との間に介装される熱風支管にあって、熱風支管の垂直部及び水平部の長さを、夫々の管径の３倍以上としたことを特徴とするものである。
なお、垂直部及び水平部の長さは、夫々の管の中心線間長さである。
【発明の効果】
【０００８】
而して、本発明の高炉の熱風炉の熱風支管構造によれば、熱風支管の垂直部及び水平部の長さを、夫々の管径の３倍以上とすることにより、熱変位の差や熱変位そのものが生じても、管自体の弾性変形で吸収することができ、その結果、伸縮継手を使用する必要がなくなり、伸縮継手に係る諸問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の高炉の熱風炉の熱風支管構造の一実施形態を示す全体図である。
【図２】本発明の高炉の熱風炉の熱風支管構造の種々の実施形態を示す全体図である。
【図３】従来の高炉の熱風炉の熱風支管構造の一例を示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の高炉の熱風炉の熱風支管構造の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の熱風炉の熱風支管構造の全体図である。図中の符号１は蓄熱室、符号２は燃焼室である。また、図中の符号８は、高炉の環状管に接続される熱風本管である。熱風支管４とは、前記燃焼室２から熱風本管８までの連結管構造をいう。なお、本実施形態の熱風炉では、蓄熱室１と燃焼室２の連結部分に伸縮継手は用いられていない。また、蓄熱室１、燃焼室２、熱風支管４、熱風本管８とも、外殻は所謂鉄皮で覆われているが、内部には鉄皮を保護するためのレンガが積まれている。レンガは、熱膨張や熱収縮を吸収できるような特別な積み方がなされている。
【００１１】
本実施形態の熱風支管４は、燃焼室２に連結された熱風支管第１水平部５、熱風支管第１水平部５に連結された熱風支管垂直部６、熱風支管垂直部６と熱風本管８とを連結する熱風支管第２水平部７とを備えて構成される。熱風支管４の各部は、内部に積まれたレンガにより、建設当初の常温から、操業時の約１００℃程度までしか昇温しないが、熱変形に伴う熱変位の差、或いは熱変異そのものが生じる。そのため、従来は、図３に示すように、熱風支管第１水平部５や熱風支管第２水平部７に伸縮継手Ａを用いて、それらを吸収するようにしていた。また、伸縮継手Ａを用いている部位には、その反力をとるためのテンションビーム３も併設されている。
【００１２】
前述したように、伸縮継手Ａには、それを使用することによる種々の問題がある。そこで、本実施形態では、図１に示すように、熱風支管第１水平部５の長さを当該熱風支管第１水平部５の管径の３倍以上とし、且つ熱風支管垂直６の長さを当該熱風支管垂直部６の管径の３倍以上とし、且つ熱風支管第２水平部７の長さを当該熱風支管第２水平部７の管径の３倍以上とすることにより、伸縮継手を用いない構造とした。夫々の管径は管部の外径を示す。また、夫々の長さは、連結する管部との連結箇所における中心線の交点間距離を示す。
【００１３】
このような間の径と長さの管径を満足することにより、例えば熱風支管第１水平部５の熱変位と熱風支管第２水平部７の熱変位との差や熱風支管垂直部６自体の熱変位そのものを当該熱風支管垂直部６の弾性変形で吸収することができ、その結果、伸縮継手が不要となる。例えば、５０００ｍ３の高炉の熱風炉で内圧と熱膨張を加えたときの有限要素法による解析結果で、例えば熱風支管第１水平部５と熱風支管垂直部６との連結部に最も大きな応力の発生することが分かったが、その大きさは２１０Ｎ／ｍｍ２と疲労耐久応力の許容内であった。
【００１４】
図１は、前記特許文献１に記載される技術を用いて、蓄熱室１と燃焼室２の連結部分にも伸縮継手を用いない、所謂ベストモードであるが、本発明の高炉の熱風炉の熱風支管構造では、必ずしも伸縮継手を用いないことを前提とするものではない。図２ａは、熱風支管第２水平部７に伸縮継手Ａ及びテンションビーム３を用いている。また、図２ｂは、熱風支管第１水平部５に伸縮継手Ａ及びテンションビーム３を用いている。また、図２ｃは、蓄熱室１と燃焼室２の連結部分に伸縮継手Ａ及びテンションビーム３を用いている。また、図２ｄは、蓄熱室１と燃焼室２の連結部分及び熱風支管第１水平部５に伸縮継手Ａ及びテンションビーム３を用いている。また、図２ｅは、蓄熱室１と燃焼室２の連結部分及び熱風支管第２水平部７に伸縮継手Ａ及びテンションビーム３を用いている。
【００１５】
但し、何れの実施形態も、熱風支管第１水平部５の長さを当該熱風支管第１水平部５の管径の３倍以上とし、且つ熱風支管垂直６の長さを当該熱風支管垂直部６の管径の３倍以上とし、且つ熱風支管第２水平部７の長さを当該熱風支管第２水平部７の管径の３倍以上としている。そのため、熱風支管４を構成する各管部では、熱変位の差や熱変位自体を、自身の弾性変形で吸収することができるため、仮に伸縮継手を用いても、伸縮継手の負荷が小さく、また変形（変位）も小さいため、前記従来のような大きな問題となることがない。
このように、本実施形態の高炉の熱風炉の熱風支管構造では、熱風支管４の垂直部６及び水平部５，７の長さを、夫々の管径の３倍以上とすることにより、熱変位の差や熱変位そのものが生じても、管自体の弾性変形で吸収することができ、その結果、伸縮継手を使用する必要がなくなり、伸縮継手に係る諸問題を回避することができる。
【符号の説明】
【００１６】
１は蓄熱室、２は燃焼室、３はテンションビーム、４は熱風支管、５は熱風支管第１水平部、６は熱風支管垂直部、７は熱風支管第２水平部、８は熱風本管、Ａは伸縮継手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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