(57)【要約】  外殻の内部ライニングを行うために冶金容器の外殻(11)に冷却パネル(31)が取り付けられる。各パネルはジグザグ形状の内側と外側のパネル区画(37,38)を作るように曲げられた冷却剤流通管(36)を備える。結合ストラップによって外側パネル区画(38)へ連結されるパネル取り付けピン(43)は、外殻中の開口(45)と該開口を取り囲む管状外殻突起部(46)を通してパネルから横外方へ突出する。ピンの端は金属ディスク(47)を溶接することによって突起部の外端へ連結され、こうして開口(45)を封鎖する手法で外殻の外側に結合部を形成する。パネル用の冷却剤送入口および送出口コネクタ(42)は外殻中の開口(48)と周囲の管状突起部(49)を通して外方へ向かって突出し、連結はコネクタ(42)と突起部(49)間にディスク(51)を溶接することによってなされる。
2007520683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻と、
冶金容器の少なくとも上部で前記外殻用の内部ライニングを形成するために前記外殻に取り付けられ、冷却剤を貫流させる内部通路を有する複数の冷却パネルとを含み、
各パネルに複数の突出部が設けられており、該突出部は、前記パネルから横方向に突出して、冶金容器の外殻の開口を貫通して延び、かつ、前記開口を封鎖する結合部で前記外殻の外側に結合されて成る冶金容器。
【請求項２】
前記外殻が前記開口を取囲んで外殻から外方へ向かって突出する管状突起部を備え、前記結合部は前記突出部を管状突起部の外端へ連結している請求項１に記載された冶金容器。
【請求項３】
前記突出部と突起部は剛体であり、使用に際してパネルの荷重を支持する請求項２に記載された冶金容器。
【請求項４】
前記結合部は開口部を有するプレート部材を含み、突出部は開口部内に位置して、開口部へ溶接されており、そしてプレート部材は突起部に溶接されている請求項２または請求項３に記載された冶金容器。
【請求項５】
冷却パネルは、冶金容器のための内部耐火性内張を形成するために冶金容器の内部において耐火性材料でライニングされており、冷却パネルは前記通路を通る冷却剤の流れによって耐火性材料を冷却するように作用する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項６】
前記突出部は細長い形状をなし、相互に平行な関係でパネルから横向きに突出している請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項７】
前記突出部は一連のピンを含む請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項８】
前記突出部は更に、パネルのために管状の冷却剤送入口および送出口コネクタを含む請求項７に記載された冶金容器。
【請求項９】
容器外殻は、一連の前記冷却パネルをライニングされたほぼ円筒形部分を含む請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項１０】
前記一連のパネルは、冶金容器のほぼ円筒形部分の曲率に合った曲率を有する細長い弓状の形状をなす請求項９に記載された冶金容器。
【請求項１１】
前記一連のパネルは、高さより大きな長さを有する請求項１０に記載された冶金容器。
【請求項１２】
突出部は、互いに平行関係で横外方へ突出し、そしてパネルから横方向にかつパネル湾曲線から径方向に延びる中心平面と平行になるように突出する請求項１０または請求項１１に記載された冶金容器。
【請求項１３】
前記一連のパネルは、冶金容器の周囲方向に間隔を空けたパネルの鉛直方向に間隔を空けた層内に配列されている請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項１４】
パネルは狭い間隔を空けているが、周囲方向に間隔を空けたパネル間の間隙はパネルをそっくり動かすことによって各パネルを取り除くのに十分なものとする請求項１３に記載された冶金容器。
【請求項１５】
各層内に少なくとも６個の周囲方向に間隔を空けたパネルがある請求項１４に記載された冶金容器。
【請求項１６】
パネルが、パネルを形成するようジグザグ形状になされた冷却剤流通管からなる請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項１７】
突出部が管ジグザグ形状体と、管状冷却剤と、管ジグザグ形状体の端から延びる送入口および送出口コネクタに取り付けられたピンからなる請求項1６に記載された冶金容器。
【請求項１８】
パネルの少なくとも一部が、容器外殻に関して内側と外側のパネル区画を形成する内側と外側のジグザグ形状体を有する請求項1６または請求項１７に記載された冶金容器。
【請求項１９】
外側パネル区画の弓形長さは、内側パネル区画の弓形長さより短く、そのために、隣接したパネルの鉛直方向縁間の間隙を最小限とすることができる請求項1８に記載された冶金容器。
【請求項２０】
前記内側パネル区画と前記外側パネル区画は、鉛直方向で位置ずれしていて、一方のパネル区画の１つまたはそれ以上の水平管部分が他方のパネル区画の水平管部分の中間に配置されるようになっている請求項１８または請求項１９に記載された冶金容器。
【請求項２１】
耐火材ライニング炉床と、この耐火材ライニング炉床の上に配列された胴部分と、胴部分の上に配列されたオフガス室を更に含む請求項１から請求項２０までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項２２】
胴部分の一部が二重層パネルでライニングされ、オフガス室が単層パネルでライニングされている請求項２1に記載された冶金容器。
【請求項２３】
前記胴部分内の最低のパネル層のみが単層パネルを含む請求項２２に記載された冶金容器。
【請求項２４】
前記冶金容器は複数の固形の注入ランスを配置しており、各ランスは外殻中の複数の開口部のうちの１つを通して冶金容器の内部領域内に延び入り、そして前記複数の冷却パネルは、外殻中の前記開口部に対応する複数の開口部を備え、それによって前記ランスは前記パネルを通して前記冶金容器の前記内部へ延び入る請求項１から請求項２３までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項２５】
少なくとも１つの前記開口部は少なくとも１つのパネルの縁上に配置された窪みによって提供される請求項２４に記載された冶金容器。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの開口部は、縁に沿って配置されたまたは２つまたはそれ以上のパネルの隅に配置された少なくとも２つの窪みを整列させることによって提供される請求項２５に記載された冶金容器。
【請求項２７】
ランスは容器外殻上に普通の高さで配置され、前記ランスの前記高さに配置された少なくとも幾つかのパネルは、ランス間の弓状距離に実質上一致する長さを有する請求項２４から請求項２６までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項２８】
冶金容器の外殻上に、外殻の内部ライニングの一部を形成するように取り付けるための冷却パネルにおいて、
冷却剤を貫流させるための内部通路手段を有するパネル本体と、
前記パネル本体の一側に対して前記冷却パネルの横方向に突出し、かつ外殻の開口を通して伸長せしめられて、前記冶金容器の外側で前記外殻に連結された時に、前記冷却パネルを支持することのできる複数の突出部とを含む冷却パネル。
【請求項２９】
パネル本体は、ジグザグ形状に形成された冷却剤流通管を備える請求項２８に記載された冷却パネル。
【請求項３０】
パネル本体は、ジグザグ形状の隣接した内側と外側のパネル区画を作るように形成された単一の冷却剤管から形成され、前記突出部は外側パネル区画から横外方へ突出している請求項２９に記載された冷却パネル。
【請求項３１】
前記内側パネル区画と前記外側パネル区画は、鉛直方向で位置ずれしていて、一方のパネル区画の１つまたはそれ以上の水平管部分が、他方のパネル区画の水平管部分の中間に配置される請求項３０に記載された冷却パネル。
【請求項３２】
外側パネル区画の長さは、内側パネル区画の長さより短く、そのため、使用に際して、隣接したパネルの鉛直方向縁間の間隙を最小限度にすることができる請求項１７または請求項１８に記載された冷却パネル。
【請求項３３】
パネルは細長い弓状形状をなし、そして外側パネル区画はパネル湾曲部の外側に配列されていて、突出部が互いに平行な関係で横外方へ突出しそしてパネルから横にかつパネル湾曲部から径方向に延びる中心平面と平行になるように突出している請求項３０から請求項３２までのいずれか１項に記載された冷却パネル。
【請求項３４】
前記パネルは、高さより大きい長さを有する細長い弓状形状をなしている請求項３０から請求項３３までのいずれか１項に記載された冷却パネル。
【請求項３５】
突出部は、一連のピンと、冷却剤流通管の端から延びる管状冷却剤送入口および送出口コネクタを含む請求項３０から請求項３４までのいずれか１項に記載された冷却パネル。
【請求項３６】
管状冷却剤コネクタは、パネルの一端に配列され、ピンはパネルの端間にパネルを横切って間隔を空けて配列している請求項３５に記載された冷却パネル。
【請求項３７】
ピンは、結合ストラップによってパネルに連結され、各ストラップはその端で内側パネル区画の隣接した管部分に留められ、かつその端間において外側パネル区画の管部分を横切って外方へ延びている請求項３５または請求項３６に記載された冷却パネル。
【請求項３８】
結合ストラップは、ほぼＶ字形をなし、そのＶ字形の底部は外側パネル区画の夫々の管部分の回りに合うよう湾曲している請求項３７に記載された冷却パネル。
【請求項３９】
ピンは、Ｖ字形の底部から外方へ延びるように結合ストラップに溶接されている請求項３７に記載された冷却パネル。
【請求項４０】
外殻の内部ライニングの一部を形成するように、冶金容器の前記外殻上に冷却パネルを取り付ける方法において、
前記冷却パネルから横に突出する複数の突出部を前記冷却パネルに設け、
前記冷却パネルが前記外殻の内部の一部をライニングする位置に前記冷却パネルをもたらすために、前記外殻中の開口を通して突出部を伸長させ、かつ
前記外殻の外部で前記突出部と前記外殻の間に、前記開口を封鎖する結合部を形成することを含む、冶金容器の外殻上に冷却パネルを取り付ける方法。
【請求項４１】
外殻は、前記開口を取り囲みかつ外殻から外方へ向かって突出する管状の突起部を備え、前記結合部が前記突出部と管状突起部の外端との間に形成される請求項４０に記載された冶金容器の外殻上に冷却パネルを取り付ける方法。
【請求項４２】
前記冷却パネルが請求項２８から請求項３９までのいずれか１項に記載されているものである請求項４０または請求項４１に記載された冶金容器の外殻上に冷却パネルを取り付ける方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冶金プロセスを実行する冶金容器の構造に関するものである。本発明は、特に、鉱石、部分還元された鉱石および含金属廃棄物流の如き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に直接製錬で用いる冶金容器に適用されるものであるが、斯かる冶金容器への適用に限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
原理上、反応媒体として溶融金属層に依存し、かつ、一般にＨＩ製錬プロセスと称する既知の直接製錬プロセスが、米国特許第6267799号と、国際特許公告WO 96/31627号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ＨＩ製錬プロセスは、下記(a)、(b)および(c)を含む。
すなわち、
(a) 容器内で溶融鉄とスラグから成る浴を形成し、
(b) この浴中に以下の
(i) 含金属装入材料、典型的には金属酸化物、および、
(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形炭素質材料、典型的には石炭を注入し、
(c) 前記金属層内で含金属装入材料を金属に精錬すること。
【０００３】
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起こる熱過程を意味する。
【０００４】
また、ＨＩ製錬は、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によって発生した熱を浴に伝えることを含む。
【０００５】
また、ＨＩ製錬プロセスは、浴の名目休止面よりも上位に遷移帯域を形成することを含み、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／またはスラグの小滴または飛沫または流れの好都合な集合体が存在する。
【０００６】
ＨＩ製錬プロセスでは、含金属装入材料と固形炭素質材料が幾つかのランスおよび／または羽口を通して金属層内に注入される。これらランスおよび／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方へ向かって容器の下部領域内に伸長し、固形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注入ランスを通して、容器の上部領域に注入される。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。
【０００７】
ＨＩ製錬プロセスは、大量の溶融金属を単一のコンパクトな容器内で直接製錬を行なうことによって作ることを可能となす。この容器は、長期間に亘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、液体およびガスを入れ得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6322745号、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、少なくとも溶融金属と接触する基底部と側面を有する耐火材料から形成されたその中に含まれた炉床と、スラグ層およびその上のガス連続スペースと接触している炉床の側面から上方へ延びる側壁とを有する鋼製外殻から構成することができ、これらの側壁の少なくとも一部は水冷パネルから成っている。かかるパネルは、打ち固められたまたはガン処理された(gunned)耐火材を間に散在させている二重蛇形をなすことができる。他の冶金容器は内部耐火材と耐火性冷却システムを備えていた。例えば、通常の製鉄用熔鉱炉では、冷却システムは一般に、熔鉱炉の柱体を通して上方へ延びる大量の荷重によって生じる力に耐えることができる強固な鋳鉄構造の一連の冷却ロッドを備える。これらのロッドはライニング張り替えの間に取り替えられるに過ぎない。その取替えの間には、熔鉱炉は長期間に亘って休止する。現在、連続的に作業する熔鉱炉のライニングの取り替えと取り替えの間の期間は２０年を超えることがあり、ライニングの取替えは何ヶ月以上にも及ぶ。
【０００８】
他方、鋼のバッチ製造に使用されるような電弧炉は、蓋が取り除かれたときにアクセスできる支持ケージから単に吊り下げられていて殆どの場合、消耗品のように処理される冷却パネルを使用することができる。これらの冷却パネルは、他の予定された休止期間中にまたは作業と作業の間に取り替えられおよび／または修理されることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＨＩ製錬プロセスを行う冶金容器は、このプロセスは連続的に作業しそして容器は典型的にはほぼ１年程度またはそれ以上といった長期間に亘って圧力容器として封鎖されなければならず、従って本出願人名で米国特許第6565798号に記載されている如き短期間内に急速にライニングの取り替えをしなければならないといった独特の問題を提供する。それは、アクセスが制限されている領域内に内部水冷却パネルを設置することを必要とする。更に、外殻の完全性と圧力容器としての性能を害することなしに、破損したパネルを取り替えられることが最も望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の冶金容器を提供する。
外殻と、
冶金容器の少なくとも上部で前記外殻用の内部ライニングを形成するために前記外殻に取り付けられ、冷却剤を貫流させる内部通路を有する複数の冷却パネルとを含み、
各パネルに複数の突出部が設けられており、該突出部は、前記パネルから横方向に突出して、冶金容器の外殻の開口を貫通して延び、かつ、前記開口を封鎖する結合部で前記外殻の外側に結合されて成る冶金容器。
【００１１】
前記開口を取り囲みかつ外殻から外方へ向かって突出する管状突起部を外殻に設け、また、前記結合部は前記突出部を管状突起部の外端に結合することができる。
【００１２】
冷却パネルは、容器の内部耐火性ライニングを形成するために容器の内側に耐火材をライニングされることができ、冷却パネルは前記通路を通る冷却剤の流れによって耐火材料を冷却する作用をする。
【００１３】
前記突出部は細長い形状とすることができ、また、お互いに対して平行な相互関係でパネルから横に突出することができる。
【００１４】
前記突出部は一連のピンを含むことができる。
【００１５】
前記突出部は更に、パネルのための管状の冷却剤送入口コネクタと送出口コネクタを含むことができる。
【００１６】
容器の外殻は、一連の前記冷却パネルでライニングされたほぼ円筒形部分を含むことができる。
【００１７】
前記一連のパネルは、細長い弓形の形状をなすことができ、容器のほぼ円筒形部分の曲率に合った曲率を有することができる。
【００１８】
弓形パネルは、容器の周囲方向に間隔を空けたパネルの鉛直方向に間隔を空けた層内に配列することができる。
【００１９】
パネルは狭い間隔をあけることができ、そして各パネルをそっくり移動させて除去できるようにするために、周囲方向に間隔を空けたパネル間に必要な間隙を減らすため各層内に少なくとも６個の周囲方向に間隔を空けたパネルが存在できる。更に特に、各層内にほぼ８個のパネルが存在できる。
【００２０】
パネルは、パネルを形成するためにジグザグ形状に形成された冷却剤流通管からなることができる。この場合、突出部は管ジグザグ形状体に取り付けられたピンと、管状冷却剤と、管状形成物の端から延びる送入口および送出口コネクタとからなることができる。
【００２１】
各パネルは、容器外殻に関して内側と外側のパネル区画を形成する内側と外側のジグザグ形状を有することができる。
【００２２】
容器の使用に際して、水は冷却剤として役立つようパネルの内部通路を通されることができる。
【００２３】
また、本発明は、外殻の内部ライニングの一部を形成するように、冶金容器の外殻上に冷却パネルを取り付ける以下の方法を提供する。
前記冷却パネルから横に突出する複数の突出部を前記冷却パネルに設け、
前記冷却パネルが前記外殻の内部の一部をライニングする位置に前記冷却パネルをもたらすために、前記外殻中の開口を通して突出部を伸長させ、かつ
前記外殻の外部で突出部と外殻の間に、前記開口を封鎖する結合部を形成することを含む、冶金容器の外殻上に冷却パネルを取り付ける方法。
【００２４】
さらに、本発明は、冶金容器の外殻上に、外殻の内部ライニングの一部を形成するように取り付けるための冷却パネルを提供する。
冷却剤を貫流させるための内部通路手段を有するパネル本体と、
前記パネル本体の一側に対して前記冷却パネルの横方向に突出し、かつ外殻の開口を通して伸長せしめられて、前記冶金容器の外側で前記外殻に連結された時に、前記冷却パネルを支持することのできる複数の突出部とを含む冷却パネル。
【００２５】
パネル本体は、ジグザグ形状に形成された冷却剤流通管を含むことができる。
【００２６】
更に特に、パネル本体は、隣接関係にあるジグザグ形状の内側および外側パネル区画を作るように形成された単一の冷却管から作ることができ、かつ前記突出部は外側パネル区画から外方へ向かって横に突出することができる。
【００２７】
パネルは、細長い弓形形状にすることができる。
【００２８】
外側パネル区画は、突出部が互いに平行関係で横外方へ突出するようにしてパネル曲線の外側に配列されそしてパネルから横にかつパネル湾曲部から径方向に延びる中心面と平行になるように配列されることができる。
【００２９】
突出部は一連のピンと、冷却剤流通管の端から延びる管状の冷却剤送入口および送出口コネクタを含むことができる。
【００３０】
管状冷却剤コネクタはパネルの一端に配設することができ、また、ピンはパネルの全域に亘ってその端間に間隔を空けて配置できる。
【００３１】
ピンは、内側パネル区画の隣接する管部分へその端で夫々結び付けられかつその端間で外側パネル区画の管状セグメントを横切って外方へ向かって延びる結合ストラップによって、パネルに連結されることができる。
【００３２】
結合ストラップはほぼＶ字形をなしていて、Ｖ字形の底部は外側パネル区画の夫々の管部分の回りに合うように曲がっている。
【００３３】
ピンは、Ｖ字形の底部から外方へ向かって延びるように、結合ストラップに溶接されることができる。
【００３４】
以下、添付図面を見ながら本発明の一具体例について説明する。
【実施例】
【００３５】
図１、図２は、米国特許第6267799号と、国際特許公報WO 96/31627号に記載されているＨＩ製錬プロセスの作業に適した直接製錬容器を示す。この冶金容器は全体として１１で示され、耐火レンガ製の基底部１３と側部１４を含む炉床１２と、溶融金属を連続的に抽出するための前床１５と、溶融スラグを抽出するための湯出口１６を有する。
【００３６】
容器の基底部は、円筒形の主胴部分１８、上向きかつ内方へ向かうテーパ付きの屋根形部分１９、および放出ガスチャンバ２６を限定する上部円筒形部分２１と蓋部分２２を含む鋼製外側容器外殻１７の底端に固定される。上部円筒形部分２１はオフガス用の大直径の送出口２３を備え、蓋２２は開口２４をもち、この開口内に、容器の上側領域内へ熱空気衝風を放出するための下方へ延びるガス注入ランスを取り付ける。外殻の主円筒形部分１８は８個の周囲方向に間隔をおいて配列した管状の取り付け台２５をもち、鉄鉱石、炭素質材料、およびフラックスを容器の底部へ注入するために、この取り付け台を通して、固形の注入ランスを突っ込ませる。
【００３７】
使用に際して、容器は鉄とスラグの溶融浴を入れており、容器の上部は1200℃程度の極高温の圧力下にある熱ガスを入れておかなければならない。それ故、容器は、長期間に亘って圧力容器として作業することが要求され、それで、この容器は頑丈な構造でありかつ完全に封鎖されなければならない。容器内へのアクセスは極めて制限され、蓋開口２４と、ライニング取り替え用アクセスドア２７を通って入るアクセスは本質的に作業休止時に限定される。
【００３８】
容器外殻１１は一組の１０７個の個々の冷却パネルで内部をライニングされ、これらのパネルを通して冷却水を循環させることができ、これらの冷却パネルは、製錬域より上の容器に水冷された内部耐火性ライニングを提供するために、耐火性材料内に包まれている。耐火性ライニングは実質上連続していることが重要であり、また冷却されない耐火性材料は急速に侵食されるので、すべての耐火性材料が冷却されることが重要である。パネルは、外殻の完全性を損なうことなく、パネルを外殻１１内で内側に取り付けることができ、そして作業休止時に個別に取り除いて取り替えることができるように作られて、取り付けられる。
【００３９】
冷却パネルは、外殻の主円筒形胴体部分１８をライニングする一組４８個のパネル３１と、テーパ付きの屋根形部分１９をライニングする一組１６個のパネル３２とからなっている。第一の組の４つのパネル３３は、テーパ付きの屋根形部分１９の直上でオフガス室２６の下部をライニングする。２０個のパネル３４は第一の組の４個のパネル３３の上でオフガス室２６の区画をライニングする。１１個のパネル３５は蓋２２をライニングし、８個のパネル４０は送出口２３をライニングする。
【００４０】
オフガス室のパネルと、胴部分内の最下列のパネルは、単一の管層から形成されているが、胴部分３１の残りのパネルと、テーパ付きの屋根形部分１９の残りのパネルは、容器外殻１７に関して一方を他方の前に配列した関係にある管の二重層から形成されている。胴部分内の最下列のパネル３１は、炉床の耐火材の後ろに置かれていて、溶融金属に最も接近している。重大な耐火材の侵食または破砕がある場合、これらのパネルは溶融金属と接触する可能性があり、従って銅から構成するのが好ましい。胴部分内の残りのパネルは鋼で構成することができ、オフガス室２６もまた鋼で形成できる。
【００４１】
パネル３１の構造と、これらのパネルを容器外殻の円筒形主胴体１８上に取り付ける手法は、図６〜図１２に示している。図３、図４、図５に示すように、これらのパネルは、容器の周囲方向に間隔を空けて配列された弓形パネルの、鉛直方向に間隔を空けた６層内に配列されており、この場合、各層内には８個の個々のパネル３１がある。各パネル３１はジグザグ形状の内側と外側のパネル区画３７、３８を形成するように曲げられた冷却剤流通管３６からなる。内側と外側のパネル区画３７，３８は、また、鉛直方向で位置ずれしていて、１つのパネル区画の水平管部分が他方のパネルの水平セグメントの中間に位置するようになっている。冷却剤送入口および送出口管コネクタ４２は、各パネルの好適には１端で内側パネル区画から延び出ているが、それらのコネクタはまた、パネルの他の数区画から、またはパネル上の数個所から延び出ることができる。
【００４２】
パネル３１は、高さより大きな長さを有する細長い弓状形状をなしており、外殻の円筒形の主胴部分１８の曲率に合う曲率を有している。図３，４から分かるように、一連の開口部５５が一組の胴体パネル３１内に形成されている。これらの開口部５５は、周囲方向に間隔を空けて配列された管状取り付け台２５と整列しておりかつ固形の注入ランスが容器１１の内部へ入るのに十分な隙間を提供するように機能している。典型的には、開口部は貫通の中心点で容器外殻に対して接線をなす鉛直方向平面に対して或る角度をなすように、容器外殻１７とパネル３１を通して延びるほぼ円筒形で固形の注入ランスを収容するように形成されている。開口部５５は縁に沿って形成された窪みを有する２つまたはそれ以上のパネルを整合させることによって形成される。これらの窪みは鉛直または水平の縁に沿っているか、または１つまたはそれ以上の隅に位置することができる。管状取り付け台２５は普通の高さで、容器の周囲方向に間隔を空けている。開口部５５を形成しているパネルは、管状取り付け台２５間の周囲方向距離に相当する長さをもち、典型的には、各ランスの中心線は２つまたはそれ以上の隣接したパネルの鉛直方向縁と整合している。この配列の結果、固形の注入ランスの領域内のパネルは両鉛直方向縁に沿って窪みを有することになる。これらの窪みはパネルの上側または下側の隅まで延びることができる。
【００４３】
１組の４つの取り付けピン４３が、パネルから横外方に突出するように、結合ストラップ４４によって外側パネル区画３８の管ジグザグ形状体に結合されている。各結合ストラップ４４は内側パネル区画の隣接する管部分にその端部で締着され、図１０に最も明瞭に示された方法によって、その端部間で、外側パネル区画の管部分を横切って外方へ向かって延在している。結合ストラップ４４は、ほぼＶ字形をなし、このＶ字形の底部は外側パネル区画の管部分の回りにきちんと合うように曲がっている。ピン４３は、Ｖ字形の底部から外方へ向かって延びるように結合ストラップに溶接されている。この連結用ストラップはパネル全体に亘って分布した多数の個所で間隔を空けて離れた関係で、管状セグメントをしっかり保持することによってパネルを引き締める働きをなし、その結果、強いが柔軟なパネル構造をもたらす。
【００４４】
取り付けピン４３は、外殻１７の開口４５と、この開口４５を取り囲みかつ外殻１７から外方へ向かって突出する管状突起部４６を通して延びている。ピン４３の端は、管状突起部４６の外端にあるフランジ５７を越えて突き出ている。ピン４３は環状の金属ディスク４７をピン４３とフランジ５７へ溶接することによって、フランジ５７へ連結されており、こうして開口４５を封鎖する手法で外殻の外部に連結している。
【００４５】
同様の手法で、パネル用の送入口および送出口コネクタ４２は、外殻１７中の開口４８を通してかつこれらの開口部を囲みかつ外殻から外方へ向かって突出する管状突起部４９を通してかつこれらを越えて外方へ向かって突出し、そして結合部は、コネクタ４２と突起部４９の末端にあるフランジ５９との間で環状ディスク５１を溶接することによって作られる。こうして、各パネル３１は、外殻の外側にある個々の結合部において４つのピン４３と冷却剤コネクタ４２とにより外殻上に取り付けられる。ピンと冷却剤コネクタは、管状突起管４６と４９内に遊合している。突起部４６、４９、フランジ５７、５９、ディスク４７、およびピン４３は剛体であり、それで、パネルが作動可能であるとき、従って冷却水を満たされかつ耐火材内に包まれているとき、突起部の末端から片持ちばり方式でパネルの荷重を支えるのに十分な強さを有している。
【００４６】
パネル３１は、ピン４３とフランジ５７の間および冷却剤コネクタ４２とフランジ５９の間の溶着部を研削することによって取り除かれる。こうしてパネルは容易に取り除かれる。フランジ５７、５９もまた、取り替えパネルを設置する前に、研削することによって取り除くことができる。この方法は、フランジ５７，５９、突起部４６，４９へ、それ故容器１１へ与える損傷を一定限度内に留めてパネルを除けるようになす。
【００４７】
ピン４３と、冷却剤送入口および送出口コネクタは、互いに平行関係でパネルから横外方へ突出するようにそして容器の径方向にパネルを通って横に延びる中心平面と平行になるように向けられており、従って、パネルを容器の円筒形胴体から内方または外方へそっくり移動させることによって、パネルは挿入または除去できるようになっている。
【００４８】
周囲方向に間隔を空けたパネル３１間の間隙５３は、取り除かれるパネルがピン４６とコネクタ４２の方向に沿って内方へ引き出されるときにパネルの後外縁３１が隣接したパネルの内縁を越えて取り除けるのに十分な大きさでなければならない。必要とされる間隙の寸法は、弓状パネルの長さに依存し、それ故、胴部分１８の円周方向に延びるパネルの数に依存する。図示の実施例では、パネル３１の６層の各々に８個の周囲方向に間隔を空けたパネルがある。これがパネル間の間隙を最小限度となしそして間隙に位置する耐火性材料の適切な冷却を確実となすということは分かっている。一般に、満足な冷却をなすためには、各層を少なくとも６個の周囲方向に離隔したパネルに分割する必要がある。その上、外側パネル区画の弓形長さは内側パネル区画の弓形長さより短くすることができる。外側パネル区画と内側パネル区画が同じ長さとする取り決めと比べて、かかる取り決めは、隣接したパネルの内側パネル区画間の間隙５３を最小限度にすることを可能となす。
【００４９】
耐火性保持ピン５０は、パネルから内方へ突出するようにパネル３１の冷却剤管へ突合せ溶接され、パネルに吹き付けられた耐火性材料のための留め具として作用する。ピン５０は、夫々の管から径方向外方へ向かって放射状に配列するピンの群れをなして配列され、かつパネル全体を通して管に沿って規則正しい間隔を置いて配列されることができる。
【００５０】
容器の円筒形に湾曲した部分に嵌装されたパネル３３、３４は、前記の如くパネル３１と同じ様式で形成されて取り付けられているが、幾つかのパネル３４はオフガス送出口２３の周囲に合うように、図５に示す手法で形成されている。
【００５１】
外殻のテーパ付き部分に合わされるパネル３２、３５は、図５の展開図に示すような手法でほぼ円錐状に湾曲している。この形の変更は例外とする。しかしこれらのパネルもまた、パネル３１と同様な手法で形成して外殻へ取り付けられており、各パネルは、パネルから横外方へ突出する取り付けピンと、パネルの対向端に設けた１対の送入口/送出口冷却剤コネクタを備え付けられている。ピンとコネクタは外殻の開口を通して延び、外殻の外部に結合部を形成するために外殻から横外方へ突出する管に連結されている。これらの結合部は、前記開口を封鎖しそしてパネル用の安全な取り付け台を提供する一方、パネルの動きに若干の自由度を与える。
【００５２】
本発明の図示例は単なる実例として説明したに過ぎず、本発明が、この実施例の構造の細部に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による冷却パネルを具備する直接製錬容器の鉛直断面図。
【図２】図１に示す直接製錬容器の平面図。
【図３】直接製錬容器の円筒形主胴体部分をライニングする冷却パネルの配設状態を示す図。
【図４】図３に示す冷却パネルの展開図。
【図５】直接製錬容器に取り付けられる冷却パネルの１組全部を示す展開図。
【図６】直接製錬容器の円筒形胴部分に取り付けられる１つの冷却パネルの立面図。
【図７】図７に示す冷却パネルの平面図。
【図８】図６の線８−８に沿う断面図。
【図９】図６に示す冷却パネルの正面図。
【図１０】冷却パネルの細部を示す図。
【図１１】直接製錬容器外殻に対する冷却パネルの結合部を示す図。
【図１２】直接製錬容器外殻に対する冷却パネルの結合部を示す図。
【図１】
2007520683.tif 000003
【図２】
2007520683.tif 000004
【図３】
2007520683.tif 000005
【図４】
2007520683.tif 000006
【図５】
2007520683.tif 000007
【図６】
2007520683.tif 000008
【図７】
2007520683.tif 000009
【図８】
2007520683.tif 000010
【図９】
2007520683.tif 000011
【図１０】
2007520683.tif 000012
【図１１】
2007520683.tif 000013
【図１２】
2007520683.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月29日(2006.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻と、
冶金容器の少なくとも上部で内部ライニングを形成し、冷却剤を貫流させる内部通路を有する複数の冷却パネルとを含み、
前記外殻に、前記外殻から外方へ向かって突出する管状突起部によって包囲された複数の開口が、各冷却パネルに隣接して設けられ、
前記外殻の前記開口を通して前記パネルから横方向に突出して、結合部で管状突起部の外端に結合される複数の突出部が各冷却パネルに設けられ、
前記結合部は前記冷却パネルを前記外殻に取り付けるとともに前記開口を封鎖する構成になされている冶金容器。
【請求項２】
前記突出部と前記管状突起部が剛体であり、かつ、それらの間の前記結合部が前記冷却パネルの荷重を支えるパネル装着体を提供する請求項1に記載された冶金容器。
【請求項３】
前記結合部が前記突出部を位置づける開口を有するプレート部材を含み、該プレート部材が前記突出部に溶接されるとともに、前記開口を封鎖するために前記突起部の外端に溶接されている請求項２に記載された冶金容器。
【請求項４】
冷却パネルは、冶金容器のための内部耐火性内張を形成するために冶金容器の内部において耐火性材料でライニングされており、冷却パネルは前記通路を通る冷却剤の流れによって耐火性材料を冷却するように作用する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項５】
前記突出部は細長い形状をなし、互いに相互に平行な関係でパネルから横向きに突出している請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項６】
前記突出部は一連のピンを含む請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項７】
前記突出部は更に、パネルのために管状の冷却剤送入口および送出口コネクタを含む請求項６に記載された冶金容器。
【請求項８】
容器外殻は、一連の前記冷却パネルをライニングされたほぼ円筒形のセクションを含む請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項９】
前記一連のパネルは、冶金容器のほぼ円筒形部分の曲率に合った曲率を有する細長い弓状の形状をなす請求項８に記載された冶金容器。
【請求項１０】
前記一連のパネルは、高さより大きな長さを有する請求項９に記載された冶金容器。
【請求項１１】
突出部は、互いに平行関係で横外方へ突出し、そしてパネルから横方向にかつパネル湾曲線から径方向に延びる中心平面と平行になるように突出する請求項９または請求項１０に記載された冶金容器。
【請求項１２】
前記一連のパネルは、冶金容器の周囲方向に間隔を空けたパネルの鉛直方向に間隔を空けた層内に配列されている請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項１３】
パネルは狭い間隔を空けているが、周囲方向に間隔を空けたパネル間の間隙はパネルをそっくり動かすことによって各パネルを取り除くのに十分なものとする請求項１２に記載された冶金容器。
【請求項１４】
各層内に少なくとも６個の周囲方向に間隔を空けたパネルがある請求項１３に記載された冶金容器。
【請求項１５】
パネルが、パネルを形成するようジグザグ形状に形成された冷却剤流通管からなる請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項１６】
突出部が管ジグザグ形状体と、管状冷却剤と、管ジグザグ形状体の端から延びる送入口および送出口コネクタに取り付けられたピンからなる請求項1５に記載された冶金容器。
【請求項１７】
パネルの少なくとも一部が、容器外殻に関して内側と外側のパネル区画を形成する内側と外側のジグザグ形状体を有する請求項1５または請求項１６に記載された冶金容器。
【請求項１８】
外側パネル区画の弓形長さは、内側パネル区画の弓形長さより短く、そのために、隣接したパネルの鉛直方向縁間の間隙を最小限とすることができる請求項1７に記載された冶金容器。
【請求項１９】
前記内側パネル区画と前記外側パネル区画は、鉛直方向で位置ずれしていて、一方のパネル区画の１つまたはそれ以上の水平管部分が他方のパネル区画の水平管部分の中間に配置されるようになっている請求項１７または請求項１８に記載された冶金容器。
【請求項２０】
耐火材ライニング炉床と、この耐火材ライニング炉床の上に配列された胴部分と、胴部分の上に配列されたオフガス室を更に含む請求項１から請求項１９までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項２１】
胴部分の一部が二重層パネルでライニングされ、オフガス室が単層パネルでライニングされている請求項２０に記載された冶金容器。
【請求項２２】
前記胴部分内の最低のパネル層のみが単層パネルを含む請求項２１に記載された冶金容器。
【請求項２３】
前記冶金容器は複数の固形の注入ランスを配置しており、各ランスは外殻中の複数の開口部のうちの１つを通して冶金容器の内部領域内に延び入り、そして前記複数の冷却パネルは、外殻中の前記開口部に対応する複数の開口部を備え、それによって前記ランスは前記パネルを通して前記冶金容器の前記内部へ延び入る請求項１から請求項２２までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項２４】
少なくとも１つの前記開口部は少なくとも１つのパネルの縁上に配置された窪みによって提供される請求項２３に記載された冶金容器。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの開口部は、縁に沿って配置されたまたは２つまたはそれ以上のパネルの隅に配置された少なくとも２つの窪みを整列させることによって提供される請求項２４に記載された冶金容器。
【請求項２６】
ランスは容器外殻上に普通の高さで配置され、前記ランスの前記高さに配置された少なくとも幾つかのパネルは、ランス間の弓状距離に実質上一致する長さを有する請求項２３から請求項２５までのいずれか１項に記載された冶金容器。
【請求項２７】
冶金容器の外殻上に、外殻の内部ライニングの一部を形成するように取り付けるための冷却パネルにおいて、
冷却剤を貫流させるための内部通路手段を有するパネル本体と、
前記パネル本体の一側に対して前記冷却パネルの横方向に突出し、かつ外殻の開口を通して伸長せしめられて、前記冶金容器の外側で前記外殻に連結された時に、前記冷却パネルを支持することのできる複数の突出部とを含む冷却パネル。
【請求項２８】
パネル本体は、ジグザグ形状に形成された冷却剤流通管を備える請求項２７に記載された冷却パネル。
【請求項２９】
パネル本体は、ジグザグ形状の隣接した内側と外側のパネル区画を作るように形成された単一の冷却剤管から形成され、前記突出部は外側パネル区画から横外方へ突出している請求項２８に記載された冷却パネル。
【請求項３０】
前記内側パネル区画と前記外側パネル区画は、鉛直方向で位置ずれしていて、一方のパネル区画の１つまたはそれ以上の水平管部分が、他方のパネル区画の水平管部分の中間に配置される請求項２９に記載された冷却パネル。
【請求項３１】
外側パネル区画の長さは、内側パネル区画の長さより短く、そのため、使用に際して、隣接したパネルの鉛直方向縁間の間隙を最小限度にすることができる請求項２９または請求項３０に記載された冷却パネル。
【請求項３２】
パネルは細長い弓状形状をなし、そして外側パネル区画はパネル湾曲部の外側に配列されていて、突出部が互いに平行な関係で横外方へ突出しそしてパネルから横にかつパネル湾曲部から径方向に延びる中心平面と平行になるように突出している請求項２９から請求項３１までのいずれか１項に記載された冷却パネル。
【請求項３３】
前記パネルは、高さより大きい長さを有する細長い弓状形状をなしている請求項２９から請求項３２までのいずれか１項に記載された冷却パネル。
【請求項３４】
突出部は、一連のピンと、冷却剤流通管の端から延びる管状冷却剤送入口および送出口コネクタを含む請求項２９から請求項３３までのいずれか１項に記載された冷却パネル。
【請求項３５】
管状冷却剤コネクタは、パネルの一端に配列され、ピンはパネルの端間にパネルを横切って間隔を空けて配列している請求項３４に記載された冷却パネル。
【請求項３６】
ピンは、結合ストラップによってパネルに連結され、各ストラップはその端で内側パネル区画の隣接した管部分に留められ、かつその端間において外側パネル区画の管部分を横切って外方へ向かって延びている請求項３４または請求項３５に記載された冷却パネル。
【請求項３７】
結合ストラップは、ほぼＶ字形をなし、そのＶ字形の底部は外側パネル区画の夫々の管部分の回りに合うよう湾曲している請求項３６に記載された冷却パネル。
【請求項３８】
ピンは、Ｖ字形の底部から外方へ向かって延びるように結合ストラップに溶接されている請求項３６に記載された冷却パネル。
【請求項３９】
外殻の内部ライニングの一部を形成するように、冶金容器の前記外殻上に冷却パネルを取り付ける方法において、
前記冷却パネルから横に突出する複数の突出部を前記冷却パネルに設け、
前記パネル突出部を受け入れる複数の開口と、前記開口を取り囲むとともに前記外殻から外方へ向かって突出する管状突起部とを前記冶金容器の前記外殻に設け、かつ、
前記外殻の外部で前記突出部と前記管状突起部の外端との間に、前記パネルを前記外殻に取り付けるとともに前記開口を封鎖する結合部を形成することを含む、冶金容器の外殻上に冷却パネルを取り付ける方法。
【請求項４０】
外殻は、前記開口を取り囲みかつ外殻から外方へ向かって突出する管状の突起部を備え、前記結合部が前記突出部と管状突起部の外端との間に形成される請求項３９に記載された方法。
【請求項４１】
前記冷却パネルが請求項２８から請求項３９までのいずれか１項に記載されているものである請求項３９または請求項４０に記載された方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冶金プロセスを実行する冶金容器の構造に関するものである。本発明は、特に、鉱石、部分還元された鉱石および含金属廃棄物流の如き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に直接製錬で用いる冶金容器に適用されるものであるが、斯かる冶金容器への適用に限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
原理上、反応媒体として溶融金属層に依存し、かつ、一般にＨＩ製錬プロセスと称する既知の直接製錬プロセスが、米国特許第6267799号と、国際特許公告WO 96/31627号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ＨＩ製錬プロセスは、下記(a)、(b)および(c)を含む。
すなわち、
(a) 容器内で溶融鉄とスラグから成る浴を形成し、
(b) この浴中に以下の
(i) 含金属装入材料、典型的には金属酸化物、および、
(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形炭素質材料、典型的には石炭を注入し、
(c) 前記金属層内で含金属装入材料を金属に精錬すること。
【０００３】
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起こる熱過程を意味する。
【０００４】
また、ＨＩ製錬は、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によって発生した熱を浴に伝えることを含む。
【０００５】
また、ＨＩ製錬プロセスは、浴の名目休止面よりも上位に遷移帯域を形成することを含み、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／またはスラグの小滴または飛沫または流れの好都合な集合体が存在する。
【０００６】
ＨＩ製錬プロセスでは、含金属装入材料と固形炭素質材料が幾つかのランスおよび／または羽口を通して金属層内に注入される。これらランスおよび／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方へ向かって容器の下部領域内に伸長し、固形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注入ランスを通して、容器の上部領域に注入される。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。
【０００７】
ＨＩ製錬プロセスは、大量の溶融金属を単一のコンパクトな容器内で直接製錬を行なうことによって作ることを可能となす。この容器は、長期間に亘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、液体およびガスを入れ得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6322745号、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、少なくとも溶融金属と接触する基底部と側面を有する耐火材料から形成されたその中に含まれた炉床と、スラグ層およびその上のガス連続スペースと接触している炉床の側面から上方へ延びる側壁とを有する鋼製外殻から構成することができ、これらの側壁の少なくとも一部は水冷パネルから成っている。かかるパネルは、打ち固められたまたはガン処理された(gunned)耐火材を間に散在させている二重蛇形をなすことができる。他の冶金容器は内部耐火材と耐火性冷却システムを備えていた。例えば、通常の製鉄用熔鉱炉では、冷却システムは一般に、熔鉱炉の柱体を通して上方へ延びる大量の荷重によって生じる力に耐えることができる強固な鋳鉄構造の一連の冷却ロッドを備える。これらのロッドはライニング張り替えの間に取り替えられるに過ぎない。その取替えの間には、熔鉱炉は長期間に亘って休止する。現在、連続的に作業する熔鉱炉のライニングの取り替えと取り替えの間の期間は２０年を超えることがあり、ライニングの取替えは何ヶ月以上にも及ぶ。
【０００８】
他方、鋼のバッチ製造に使用されるような電弧炉は、蓋が取り除かれたときにアクセスできる支持ケージから単に吊り下げられていて殆どの場合、消耗品のように処理される冷却パネルを使用することができる。これらの冷却パネルは、他の予定された休止期間中にまたは作業と作業の間に取り替えられおよび／または修理されることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＨＩ製錬プロセスを行う冶金容器は、このプロセスは連続的に作業しそして容器は典型的にはほぼ１年程度またはそれ以上といった長期間に亘って圧力容器として封鎖されなければならず、従って本出願人名で米国特許第6565798号に記載されている如き短期間内に急速にライニングの取り替えをしなければならないといった独特の問題を提供する。それは、アクセスが制限されている領域内に内部水冷却パネルを設置することを必要とする。更に、外殻の完全性と圧力容器としての性能を害することなしに、破損したパネルを取り替えられることが最も望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の冶金容器を提供する。
外殻と、
冶金容器の少なくとも上部で内部ライニングを形成し、冷却剤を貫流させる内部通路を有する複数の冷却パネルとを含み、
前記外殻に、前記外殻から外方へ向かって突出する管状突起部によって包囲された複数の開口が、各冷却パネルに隣接して設けられ、
前記外殻の前記開口を通して前記パネルから横方向に突出して、結合部で管状突起部の外端に結合される複数の突出部が各冷却パネルに設けられ、
前記結合部は前記冷却パネルを前記外殻に取り付けるとともに前記開口を封鎖する構成になされている冶金容器。
【００１１】
冷却パネルは、容器の内部耐火性ライニングを形成するために容器の内側に耐火材をライニングされることができ、冷却パネルは前記通路を通る冷却剤の流れによって耐火材料を冷却する作用をする。
【００１２】
前記突出部は細長い形状とすることができ、また、お互いに対して平行な相互関係でパネルから横に突出することができる。
【００１３】
前記突出部は一連のピンを含むことができる。
【００１４】
前記突出部は更に、パネルのための管状の冷却剤送入口コネクタと送出口コネクタを含むことができる。
【００１５】
容器の外殻は、一連の前記冷却パネルでライニングされたほぼ円筒形部分を含むことができる。
【００１６】
前記一連のパネルは、細長い弓形の形状をなすことができ、容器のほぼ円筒形部分の曲率に合った曲率を有することができる。
【００１７】
弓形パネルは、容器の周囲方向に間隔を空けたパネルの鉛直方向に間隔を空けた層内に配列することができる。
【００１８】
パネルは狭い間隔をあけることができ、そして各パネルをそっくり移動させて除去できるようにするために、周囲方向に間隔を空けたパネル間に必要な間隙を減らすため各層内に少なくとも６個の周囲方向に間隔を空けたパネルが存在できる。更に特に、各層内にほぼ８個のパネルが存在できる。
【００１９】
パネルは、パネルを形成するためにジグザグ形状に形成された冷却剤流通管からなることができる。この場合、突出部は管ジグザグ形状体に取り付けられたピンと、管状冷却剤と、管状形成物の端から延びる送入口および送出口コネクタとからなることができる。
【００２０】
各パネルは、容器外殻に関して内側と外側のパネル区画を形成する内側と外側のジグザグ形状を有することができる。
【００２１】
容器の使用に際して、水は冷却剤として役立つようパネルの内部通路を通されることができる。
【００２２】
また、本発明は、外殻の内部ライニングの一部を形成するように、冶金容器の外殻上に冷却パネルを取り付ける以下の方法を提供する。
前記冷却パネルから横に突出する複数の突出部を前記冷却パネルに設け、
前記パネル突出部を受け入れる複数の開口と、前記開口を取り囲むとともに前記外殻から外方へ向かって突出する管状突起部とを前記冶金容器の前記外殻に設け、かつ、
前記外殻の外部で前記突出部と前記管状突起部の外端との間に、前記パネルを前記外殻に取り付けるとともに前記開口を封鎖する結合部を形成することを含む、冶金容器の外殻上に冷却パネルを取り付ける方法。
【００２３】
さらに、本発明は、冶金容器の外殻上に、外殻の内部ライニングの一部を形成するように取り付けるための冷却パネルを提供する。
冷却剤を貫流させるための内部通路手段を有するパネル本体と、
前記パネル本体の一側に対して前記冷却パネルの横方向に突出し、かつ外殻の開口を通して伸長せしめられて、前記冶金容器の外側で前記外殻に連結された時に、前記冷却パネルを支持することのできる複数の突出部とを含む冷却パネル。
【００２４】
パネル本体は、ジグザグ形状に形成された冷却剤流通管を含むことができる。
【００２５】
更に特に、パネル本体は、隣接関係にあるジグザグ形状の内側および外側パネル区画を作るように形成された単一の冷却管から作ることができ、かつ前記突出部は外側パネル区画から外方へ向かって横に突出することができる。
【００２６】
パネルは、細長い弓形形状にすることができる。
【００２７】
外側パネル区画は、突出部が互いに平行関係で横外方へ突出するようにしてパネル曲線の外側に配列されそしてパネルから横にかつパネル湾曲部から径方向に延びる中心面と平行になるように配列されることができる。
【００２８】
突出部は一連のピンと、冷却剤流通管の端から延びる管状の冷却剤送入口および送出口コネクタを含むことができる。
【００２９】
管状冷却剤コネクタはパネルの一端に配設することができ、また、ピンはパネルの全域に亘ってその端間に間隔を空けて配置できる。
【００３０】
ピンは、内側パネル区画の隣接する管部分へその端で夫々結び付けられかつその端間で外側パネル区画の管状セグメントを横切って外方へ向かって延びる結合ストラップによって、パネルに連結されることができる。
【００３１】
結合ストラップはほぼＶ字形をなしていて、Ｖ字形の底部は外側パネル区画の夫々の管部分の回りに合うように曲がっている。
【００３２】
ピンは、Ｖ字形の底部から外方へ向かって延びるように、結合ストラップに溶接されることができる。
【００３３】
以下、添付図面を見ながら本発明の一具体例について説明する。
【実施例】
【００３４】
図１、図２は、米国特許第6267799号と、国際特許公報WO 96/31627号に記載されているＨＩ製錬プロセスの作業に適した直接製錬容器を示す。この冶金容器は全体として１１で示され、耐火レンガ製の基底部１３と側部１４を含む炉床１２と、溶融金属を連続的に抽出するための前床１５と、溶融スラグを抽出するための湯出口１６を有する。
【００３５】
容器の基底部は、円筒形の主胴部分１８、上向きかつ内方へ向かうテーパ付きの屋根形部分１９、および放出ガスチャンバ２６を限定する上部円筒形部分２１と蓋部分２２を含む鋼製外側容器外殻１７の底端に固定される。上部円筒形部分２１はオフガス用の大直径の送出口２３を備え、蓋２２は開口２４をもち、この開口内に、容器の上側領域内へ熱空気衝風を放出するための下方へ延びるガス注入ランスを取り付ける。外殻の主円筒形部分１８は８個の周囲方向に間隔をおいて配列した管状の取り付け台２５をもち、鉄鉱石、炭素質材料、およびフラックスを容器の底部へ注入するために、この取り付け台を通して、固形の注入ランスを突っ込ませる。
【００３６】
使用に際して、容器は鉄とスラグの溶融浴を入れており、容器の上部は1200℃程度の極高温の圧力下にある熱ガスを入れておかなければならない。それ故、容器は、長期間に亘って圧力容器として作業することが要求され、それで、この容器は頑丈な構造でありかつ完全に封鎖されなければならない。容器内へのアクセスは極めて制限され、蓋開口２４と、ライニング取り替え用アクセスドア２７を通って入るアクセスは本質的に作業休止時に限定される。
【００３７】
容器外殻１１は一組の１０７個の個々の冷却パネルで内部をライニングされ、これらのパネルを通して冷却水を循環させることができ、これらの冷却パネルは、製錬域より上の容器に水冷された内部耐火性ライニングを提供するために、耐火性材料内に包まれている。耐火性ライニングは実質上連続していることが重要であり、また冷却されない耐火性材料は急速に侵食されるので、すべての耐火性材料が冷却されることが重要である。パネルは、外殻の完全性を損なうことなく、パネルを外殻１１内で内側に取り付けることができ、そして作業休止時に個別に取り除いて取り替えることができるように作られて、取り付けられる。
【００３８】
冷却パネルは、外殻の主円筒形胴体部分１８をライニングする一組４８個のパネル３１と、テーパ付きの屋根形部分１９をライニングする一組１６個のパネル３２とからなっている。第一の組の４つのパネル３３は、テーパ付きの屋根形部分１９の直上でオフガス室２６の下部をライニングする。２０個のパネル３４は第一の組の４個のパネル３３の上でオフガス室２６の区画をライニングする。１１個のパネル３５は蓋２２をライニングし、８個のパネル４０は送出口２３をライニングする。
【００３９】
オフガス室のパネルと、胴部分内の最下列のパネルは、単一の管層から形成されているが、胴部分３１の残りのパネルと、テーパ付きの屋根形部分１９の残りのパネルは、容器外殻１７に関して一方を他方の前に配列した関係にある管の二重層から形成されている。胴部分内の最下列のパネル３１は、炉床の耐火材の後ろに置かれていて、溶融金属に最も接近している。重大な耐火材の侵食または破砕がある場合、これらのパネルは溶融金属と接触する可能性があり、従って銅から構成するのが好ましい。胴部分内の残りのパネルは鋼で構成することができ、オフガス室２６もまた鋼で形成できる。
【００４０】
パネル３１の構造と、これらのパネルを容器外殻の円筒形主胴体１８上に取り付ける手法は、図６〜図１２に示している。図３、図４、図５に示すように、これらのパネルは、容器の周囲方向に間隔を空けて配列された弓形パネルの、鉛直方向に間隔を空けた６層内に配列されており、この場合、各層内には８個の個々のパネル３１がある。各パネル３１はジグザグ形状の内側と外側のパネル区画３７、３８を形成するように曲げられた冷却剤流通管３６からなる。内側と外側のパネル区画３７，３８は、また、鉛直方向で位置ずれしていて、１つのパネル区画の水平管部分が他方のパネルの水平セグメントの中間に位置するようになっている。冷却剤送入口および送出口管コネクタ４２は、各パネルの好適には１端で内側パネル区画から延び出ているが、それらのコネクタはまた、パネルの他の数区画から、またはパネル上の数個所から延び出ることができる。
【００４１】
パネル３１は、高さより大きな長さを有する細長い弓状形状をなしており、外殻の円筒形の主胴部分１８の曲率に合う曲率を有している。図３，４から分かるように、一連の開口部５５が一組の胴体パネル３１内に形成されている。これらの開口部５５は、周囲方向に間隔を空けて配列された管状取り付け台２５と整列しておりかつ固形の注入ランスが容器１１の内部へ入るのに十分な隙間を提供するように機能している。典型的には、開口部は貫通の中心点で容器外殻に対して接線をなす鉛直方向平面に対して或る角度をなすように、容器外殻１７とパネル３１を通して延びるほぼ円筒形で固形の注入ランスを収容するように形成されている。開口部５５は縁に沿って形成された窪みを有する２つまたはそれ以上のパネルを整合させることによって形成される。これらの窪みは鉛直または水平の縁に沿っているか、または１つまたはそれ以上の隅に位置することができる。管状取り付け台２５は普通の高さで、容器の周囲方向に間隔を空けている。開口部５５を形成しているパネルは、管状取り付け台２５間の周囲方向距離に相当する長さをもち、典型的には、各ランスの中心線は２つまたはそれ以上の隣接したパネルの鉛直方向縁と整合している。この配列の結果、固形の注入ランスの領域内のパネルは両鉛直方向縁に沿って窪みを有することになる。これらの窪みはパネルの上側または下側の隅まで延びることができる。
【００４２】
１組の４つの取り付けピン４３が、パネルから横外方に突出するように、結合ストラップ４４によって外側パネル区画３８の管ジグザグ形状体に結合されている。各結合ストラップ４４は内側パネル区画の隣接する管部分にその端部で締着され、図１０に最も明瞭に示された方法によって、その端部間で、外側パネル区画の管部分を横切って外方へ向かって延在している。結合ストラップ４４は、ほぼＶ字形をなし、このＶ字形の底部は外側パネル区画の管部分の回りにきちんと合うように曲がっている。ピン４３は、Ｖ字形の底部から外方へ向かって延びるように結合ストラップに溶接されている。この連結用ストラップはパネル全体に亘って分布した多数の個所で間隔を空けて離れた関係で、管状セグメントをしっかり保持することによってパネルを引き締める働きをなし、その結果、強いが柔軟なパネル構造をもたらす。
【００４３】
取り付けピン４３は、外殻１７の開口４５と、この開口４５を取り囲みかつ外殻１７から外方へ向かって突出する管状突起部４６を通して延びている。ピン４３の端は、管状突起部４６の外端にあるフランジ５７を越えて突き出ている。ピン４３は環状の金属ディスク４７をピン４３とフランジ５７へ溶接することによって、フランジ５７へ連結されており、こうして開口４５を封鎖する手法で外殻の外部に連結している。
【００４４】
同様の手法で、パネル用の送入口および送出口コネクタ４２は、外殻１７中の開口４８を通してかつこれらの開口部を囲みかつ外殻から外方へ向かって突出する管状突起部４９を通してかつこれらを越えて外方へ向かって突出し、そして結合部は、コネクタ４２と突起部４９の末端にあるフランジ５９との間で環状ディスク５１を溶接することによって作られる。こうして、各パネル３１は、外殻の外側にある個々の結合部において４つのピン４３と冷却剤コネクタ４２とにより外殻上に取り付けられる。ピンと冷却剤コネクタは、管状突起管４６と４９内に遊合している。突起部４６、４９、フランジ５７、５９、ディスク４７、およびピン４３は剛体であり、それで、パネルが作動可能であるとき、従って冷却水を満たされかつ耐火材内に包まれているとき、突起部の末端から片持ちばり方式でパネルの荷重を支えるのに十分な強さを有している。
【００４５】
パネル３１は、ピン４３とフランジ５７の間および冷却剤コネクタ４２とフランジ５９の間の溶着部を研削することによって取り除かれる。こうしてパネルは容易に取り除かれる。フランジ５７、５９もまた、取り替えパネルを設置する前に、研削することによって取り除くことができる。この方法は、フランジ５７，５９、突起部４６，４９へ、それ故容器１１へ与える損傷を一定限度内に留めてパネルを除けるようになす。
【００４６】
ピン４３と、冷却剤送入口および送出口コネクタは、互いに平行関係でパネルから横外方へ突出するようにそして容器の径方向にパネルを通って横に延びる中心平面と平行になるように向けられており、従って、パネルを容器の円筒形胴体から内方または外方へそっくり移動させることによって、パネルは挿入または除去できるようになっている。
【００４７】
周囲方向に間隔を空けたパネル３１間の間隙５３は、取り除かれるパネルがピン４６とコネクタ４２の方向に沿って内方へ引き出されるときにパネルの後外縁３１が隣接したパネルの内縁を越えて取り除けるのに十分な大きさでなければならない。必要とされる間隙の寸法は、弓状パネルの長さに依存し、それ故、胴部分１８の円周方向に延びるパネルの数に依存する。図示の実施例では、パネル３１の６層の各々に８個の周囲方向に間隔を空けたパネルがある。これがパネル間の間隙を最小限度となしそして間隙に位置する耐火性材料の適切な冷却を確実となすということは分かっている。一般に、満足な冷却をなすためには、各層を少なくとも６個の周囲方向に離隔したパネルに分割する必要がある。その上、外側パネル区画の弓形長さは内側パネル区画の弓形長さより短くすることができる。外側パネル区画と内側パネル区画が同じ長さとする取り決めと比べて、かかる取り決めは、隣接したパネルの内側パネル区画間の間隙５３を最小限度にすることを可能となす。
【００４８】
耐火性保持ピン５０は、パネルから内方へ突出するようにパネル３１の冷却剤管へ突合せ溶接され、パネルに吹き付けられた耐火性材料のための留め具として作用する。ピン５０は、夫々の管から径方向外方へ向かって放射状に配列するピンの群れをなして配列され、かつパネル全体を通して管に沿って規則正しい間隔を置いて配列されることができる。
【００４９】
容器の円筒形に湾曲した部分に嵌装されたパネル３３、３４は、前記の如くパネル３１と同じ様式で形成されて取り付けられているが、幾つかのパネル３４はオフガス送出口２３の周囲に合うように、図５に示す手法で形成されている。
【００５０】
外殻のテーパ付き部分に合わされるパネル３２、３５は、図５の展開図に示すような手法でほぼ円錐状に湾曲している。この形の変更は例外とする。しかしこれらのパネルもまた、パネル３１と同様な手法で形成して外殻へ取り付けられており、各パネルは、パネルから横外方へ突出する取り付けピンと、パネルの対向端に設けた１対の送入口/送出口冷却剤コネクタを備え付けられている。ピンとコネクタは外殻の開口を通して延び、外殻の外部に結合部を形成するために外殻から横外方へ突出する管に連結されている。これらの結合部は、前記開口を封鎖しそしてパネル用の安全な取り付け台を提供する一方、パネルの動きに若干の自由度を与える。
【００５１】
本発明の図示例は単なる実例として説明したに過ぎず、本発明が、この実施例の構造の細部に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による冷却パネルを具備する直接製錬容器の鉛直断面図。
【図２】図１に示す直接製錬容器の平面図。
【図３】直接製錬容器の円筒形主胴体部分をライニングする冷却パネルの配設状態を示す図。
【図４】図３に示す冷却パネルの展開図。
【図５】直接製錬容器に取り付けられる冷却パネルの１組全部を示す展開図。
【図６】直接製錬容器の円筒形胴部分に取り付けられる１つの冷却パネルの立面図。
【図７】図７に示す冷却パネルの平面図。
【図８】図６の線８−８に沿う断面図。
【図９】図６に示す冷却パネルの正面図。
【図１０】冷却パネルの細部を示す図。
【図１１】直接製錬容器外殻に対する冷却パネルの結合部を示す図。
【図１２】直接製錬容器外殻に対する冷却パネルの結合部を示す図。
【国際調査報告】
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