(57)【要約】【課題】冶金炉（例えば、高炉）の炉体鉄皮の冷却に用いる炉体冷却用ステーブにおいて、ゲタ部の存在に起因したステーブの変形を低減し、冷却媒体供給配管（冷却水供給配管）や冷却媒体排出配管（冷却水排出配管）の付根部に発生する応力を緩和することで、ステーブの使用寿命を向上させることができる冶金炉炉体冷却用ステーブを提供する。【解決手段】冶金炉の炉体の冷却に用いる炉体冷却用ステーブであって、ゲタ形状を有し、ゲタの台に相当するステーブ本体と、ゲタの歯に相当し、ステーブ本体から突出しているとともに水平方向に延びる複数のゲタ部とを備えており、ステーブ本体の上端に位置するゲタ部の幅Ｗａと、ステーブ本体の下端に位置するゲタ部の幅Ｗｃが、ステーブ本体の上下方向中間部に位置するゲタ部の幅Ｗｂより狭いことを特徴とする冶金炉炉体冷却用ステーブ。【選択図】図３
2019011487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金炉の炉体の冷却に用いる炉体冷却用ステーブであって、
ゲタ形状を有し、ゲタの台に相当するステーブ本体と、ゲタの歯に相当し、ステーブ本体から突出しているとともに水平方向に延びる複数のゲタ部とを備えており、
ステーブ本体の内部に、上下方向に延びていて冷却媒体が流れる冷却媒体流路を備えているとともに、ステーブ本体に、冷却媒体を冷却媒体流路に供給するための冷却媒体供給配管と、冷却媒体を冷却媒体流路から排出するための冷却媒体排出配管とが接続しており、
ステーブ本体の上端に位置するゲタ部の幅Ｗａと、ステーブ本体の下端に位置するゲタ部の幅Ｗｃが、ステーブ本体の上下方向中間部に位置するゲタ部の幅Ｗｂより狭いことを特徴とする冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【請求項２】
０．８≦（Ｗａ＋Ｗｃ）／Ｗｂ≦１．２となっていることを特徴とする請求項１に記載の冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【請求項３】
Ｗａ＜Ｗｃとなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【請求項４】
冶金炉の炉体の冷却に用いる炉体冷却用ステーブであって、
ゲタ形状を有し、ゲタの台に相当するステーブ本体と、ゲタの歯に相当し、ステーブ本体から突出しているとともに水平方向に延びる複数のゲタ部とを備えており、
ステーブ本体の内部に、上下方向に延びていて冷却媒体が流れる冷却媒体流路を備えているとともに、ステーブ本体に、冷却媒体を冷却媒体流路に供給するための冷却媒体供給配管と、冷却媒体を冷却媒体流路から排出するための冷却媒体排出配管とが接続しており、
ステーブ本体の上端と下端にはゲタ部が配置されていないことを特徴とする冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【請求項５】
冶金炉の炉体の冷却に用いる炉体冷却用ステーブであって、
ゲタ形状を有し、ゲタの台に相当するステーブ本体と、ゲタの歯に相当し、ステーブ本体から突出しているとともに水平方向に延びる複数のゲタ部とを備えており、
ステーブ本体の内部に、上下方向に延びていて冷却媒体が流れる冷却媒体流路を備えているとともに、ステーブ本体に、冷却媒体を冷却媒体流路に供給するための冷却媒体供給配管と、冷却媒体を冷却媒体流路から排出するための冷却媒体排出配管とが接続しており、
ステーブ本体の上端または下端のいずれか一方にはゲタ部が配置されていないことを特徴とする冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冶金炉（例えば、高炉）の炉体の冷却に用いる炉体冷却用ステーブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉等の冶金炉では、炉体鉄皮を炉内の高温ガスあるいは高温溶融物から保護するために、炉体鉄皮の内側に炉体冷却用ステーブ（以下、単に「ステーブ」とも言う）が取り付けられている。
【０００３】
図１は、高炉１にステーブ（炉体冷却用ステーブ）１０が設置された状態を例示する図である。図１に示すように、ステーブ１０は、高炉１のシャフト部２の高さ方向に連なった状態で炉体鉄皮３の炉内側に設置されている。なお、図１では、例としてシャフト部２にステーブ１０を設置しているが、シャフト部２の下方のベリー部やボッシュ部がステーブ１０の主な設置個所である。
【０００４】
そして、ステーブ１０は、特許文献１に記載されているように（ここでは、図２に側面図を示すように）、ゲタ形状を有していて、ゲタの台に相当し、直方体形状であるステーブ本体１１と、ゲタの歯に相当し、ステーブ本体１１から突出しているとともにステーブ本体１１の幅方向（水平方向）に延びる複数（ここでは、１３本）のゲタ部１２とを備えている。ステーブ本体１１とゲタ部１２は、材質が銅または合金銅もしくは鋳鉄からなっている。
【０００５】
そのステーブ本体１１の内部に、ステーブ本体１１の長手方向（上下方向）に延びていて冷却媒体（例えば、冷却水）が流れる冷却媒体流路（冷却水流路）２２を備えているとともに、ステーブ本体１１に、冷却媒体（冷却水）を冷却媒体流路（冷却水流路）２２に供給するための冷却媒体供給配管（冷却水供給配管）２１と、冷却媒体（冷却水）を冷却媒体流路（冷却水流路）２２から排出するための冷却媒体排出配管（冷却水排出配管）２３とが接続している。
【０００６】
このような、冷却媒体供給配管（冷却水供給配管）２１と冷却媒体流路（冷却水流路）２２と冷却媒体排出配管（冷却水排出配管）２３とからなる冷却媒体配管系（冷却水配管系）２０による冷却媒体（冷却水）の流れによって、ステーブ１０自身を冷却しながら炉体鉄皮３を冷却し、炉体鉄皮３を炉内の高温ガスあるいは高温溶融物から保護するようになっている。
【０００７】
一方、図２に示すように、隣接するゲタ部１２とゲタ部１２の間には、耐火物３０が保持されている。
【０００８】
そして、特許文献１では、その第２図に示されるように、ステーブ本体の上端に位置するゲタ部（以下、「上端のゲタ部」とも言う）の幅と、ステーブ本体の下端に位置するゲタ部（以下、「下端のゲタ部」とも言う）の幅が、その他のゲタ部（すなわち、ステーブ本体の上下方向中間部に位置するゲタ部（以下、「中間部のゲタ部」とも言う））の幅より大きくなっており、ステーブを上下方向に連ねた際に、上下に隣接するステーブと剛性をもって接することを可能にしている。
【０００９】
ここで、ゲタ部の幅は、ゲタ部の最先端の幅で代表させることにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公昭６３−５６２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来のステーブには、下記のような問題があった。
【００１２】
すなわち、図２に示すように、冷却水配管系２０（冷却水供給配管２１、冷却水流路２２、冷却水排出配管２３）においては、上端のゲタ部と下端のゲタ部には冷却水による冷却が行き届き難くなっており、上端のゲタ部と下端のゲタ部が中間部のゲタ部よりも高温化し、熱膨張することで、ステーブ１０を大きく変形させてしまい、ステーブ本体１１に接続している冷却水供給配管２１や冷却水排出配管２３の付根部（ステーブ本体１１との接続部）に局所的な応力が発生し、その配管付根部の溶接部で疲労による破断が生じてしまうことから、ステーブの使用寿命が短くなるという問題があった。
【００１３】
特に、特許文献１に記載されているステーブ１０Ｘの場合は、図１１に側面図を示し、図１２に上下方向に連ねた際の部分拡大図を示すように、上端のゲタ部１２ａと下端のゲタ部１２ｃの幅が中間部のゲタ部１２ｂの幅より大きくなっているので、高温化対象部（高温化する部位）１５が非常に広くなり、上記の問題が顕著に現れる。
【００１４】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、冶金炉（例えば、高炉）の炉体鉄皮の冷却に用いる炉体冷却用ステーブにおいて、ゲタ部の存在に起因したステーブの変形を低減し、冷却媒体供給配管（冷却水供給配管）や冷却媒体排出配管（冷却水排出配管）の付根部に発生する応力を緩和することで、ステーブの使用寿命を向上させることができる冶金炉炉体冷却用ステーブ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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１６】
［１］冶金炉の炉体の冷却に用いる炉体冷却用ステーブであって、
ゲタ形状を有し、ゲタの台に相当するステーブ本体と、ゲタの歯に相当し、ステーブ本体から突出しているとともに水平方向に延びる複数のゲタ部とを備えており、
ステーブ本体の内部に、上下方向に延びていて冷却媒体が流れる冷却媒体流路を備えているとともに、ステーブ本体に、冷却媒体を冷却媒体流路に供給するための冷却媒体供給配管と、冷却媒体を冷却媒体流路から排出するための冷却媒体排出配管とが接続しており、
ステーブ本体の上端に位置するゲタ部の幅Ｗａと、ステーブ本体の下端に位置するゲタ部の幅Ｗｃが、ステーブ本体の上下方向中間部に位置するゲタ部の幅Ｗｂより狭いことを特徴とする冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【００１７】
［２］０．８≦（Ｗａ＋Ｗｃ）／Ｗｂ≦１．２となっていることを特徴とする前記［１］に記載の冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【００１８】
［３］Ｗａ＜Ｗｃとなっていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【００１９】
［４］冶金炉の炉体の冷却に用いる炉体冷却用ステーブであって、
ゲタ形状を有し、ゲタの台に相当するステーブ本体と、ゲタの歯に相当し、ステーブ本体から突出しているとともに水平方向に延びる複数のゲタ部とを備えており、
ステーブ本体の内部に、上下方向に延びていて冷却媒体が流れる冷却媒体流路を備えているとともに、ステーブ本体に、冷却媒体を冷却媒体流路に供給するための冷却媒体供給配管と、冷却媒体を冷却媒体流路から排出するための冷却媒体排出配管とが接続しており、
ステーブ本体の上端と下端にはゲタ部が配置されていないことを特徴とする冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【００２０】
［５］冶金炉の炉体の冷却に用いる炉体冷却用ステーブであって、
ゲタ形状を有し、ゲタの台に相当するステーブ本体と、ゲタの歯に相当し、ステーブ本体から突出しているとともに水平方向に延びる複数のゲタ部とを備えており、
ステーブ本体の内部に、上下方向に延びていて冷却媒体が流れる冷却媒体流路を備えているとともに、ステーブ本体に、冷却媒体を冷却媒体流路に供給するための冷却媒体供給配管と、冷却媒体を冷却媒体流路から排出するための冷却媒体排出配管とが接続しており、
ステーブ本体の上端または下端のいずれか一方にはゲタ部が配置されていないことを特徴とする冶金炉炉体冷却用ステーブ。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、冶金炉（例えば、高炉）の炉体鉄皮の冷却に用いる炉体冷却用ステーブにおいて、ゲタ部の存在に起因したステーブの変形を低減し、冷却媒体供給配管（冷却水供給配管）や冷却媒体排出配管（冷却水排出配管）の付根部に発生する応力を緩和することで、ステーブの使用寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高炉にステーブが設置された状態を例示する図である。
【図２】高炉に設置されたステーブの側面図である。
【図３】本発明の実施形態１を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態１における部分拡大図である。
【図５】本発明の実施形態２を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態２における部分拡大図である。
【図７】本発明の実施形態３を示す側面図である。
【図８】本発明の実施形態３における部分拡大図である。
【図９】本発明の実施形態４を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施形態４における部分拡大図である。
【図１１】従来技術（特許文献１）を示す側面図である。
【図１２】従来技術（特許文献１）における部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の冶金炉炉体冷却用ステーブについて、その実施形態（実施形態１〜実施形態４）を図面（図３〜図１０）に基づいて説明する。なお、ここでは、冶金炉として高炉を例にして述べる。
【００２４】
まず、本発明の実施形態（実施形態１〜実施形態４）における炉体冷却用ステーブの基本的な構成は、前述した図１、図２に示したステーブ１０と同じである。ただし、図３〜図１０では、耐火物３０は省略している。
【００２５】
［実施形態１］
図３に実施形態１におけるステーブ１０Ａの側面図を示し、図４にそのステーブ１０Ａを上下方向に連ねた際の部分拡大図を示す。
【００２６】
図３、図４に示すように、この実施形態１におけるステーブ１０Ａでは、ステーブ本体１１の上端に位置するゲタ部１２ａの幅Ｗａと、ステーブ本体１１の下端に位置するゲタ部１２ｃの幅Ｗｃが、ステーブ本体１１の上下方向中間部に位置するゲタ部１２ｂの幅Ｗｂより狭くなっている。すなわち、Ｗａ＜Ｗｂ、Ｗｃ＜Ｗｂとなっている。
【００２７】
これによって、この実施形態１においては、高温化対象部１５が狭くなり、上端のゲタ部１２ａと下端のゲタ部１２ｃが中間部のゲタ部１２ｂよりも高温化することが抑制されて、ステーブの変形が低減し、冷却水供給配管２１や冷却水排出配管２３の付根部に発生する応力が緩和されることで、当該ステーブ１０Ａの使用寿命を向上させることができる。
【００２８】
そして、図４に示すように、ステーブ１０Ａを上下方向に連ねた際には、上下方向のゲタ部１２の並びが、・・・、中間部のゲタ部１２ｂ（幅Ｗｂ）、下端のゲタ部１２ｃ（幅Ｗｃ）＋上端のゲタ部１２ａ（幅Ｗａ）、中間部のゲタ部１２ｂ（幅Ｗｂ）、・・・の順になるので、Ｗｃ＋Ｗａ≒Ｗｂ（例えば、０．８≦（Ｗａ＋Ｗｃ）／Ｗｂ≦１．２）にしておけば、上下方向でのゲタ部１２の連続性（同程度の幅）を確保することができる。
【００２９】
また、冷却水排出配管２３に近接している上端のゲタ部１２ａは、冷却水供給配管２１に近接している下端のゲタ部１２ｃに比べて、近傍を通過する冷却水の温度が高いので冷却され難いことから、上端のゲタ部１２ａの幅Ｗａを下端のゲタ部１２ｃの幅Ｗｃより狭くする（すなわち、Ｗａ＜Ｗｃ）ことが好ましい。
【００３０】
［実施形態２］
図５に実施形態２におけるステーブ１０Ｂの側面図を示し、図６にそのステーブ１０Ｂを上下方向に連ねた際の部分拡大図を示す。
【００３１】
図５、図６に示すように、この実施形態２におけるステーブ１０Ｂでは、ステーブ本体１１の上端と下端にはゲタ部１２が配置されていない。
【００３２】
これによって、この実施形態２においては、高温化対象部１５が狭くなり、ステーブの変形が低減し、冷却水供給配管２１や冷却水排出配管２３の付根部に発生する応力が緩和されることで、当該ステーブ１０Ｂの使用寿命を向上させることができる。
【００３３】
［実施形態３］
図７に実施形態３におけるステーブ１０Ｃの側面図を示し、図８にそのステーブ１０Ｃを上下方向に連ねた際の部分拡大図を示す。
【００３４】
図７、図８に示すように、この実施形態３におけるステーブ１０Ｃでは、ステーブ本体１１の上端にゲタ部１２が配置されていない。
【００３５】
これによって、この実施形態３においては、高温化対象部１５が狭くなり、ステーブの変形が低減し、冷却水供給配管２１や冷却水排出配管２３の付根部に発生する応力が緩和されることで、当該ステーブ１０Ｂの使用寿命を向上させることができる。
【００３６】
そして、図８に示すように、ステーブ１０Ｃを上下方向に連ねた際には、上下方向のゲタ部１２の並びが、・・・、中間部のゲタ部１２ｂ（幅Ｗｂ）、下端のゲタ部１２ｃ（幅Ｗｃ）、中間部のゲタ部１２ｂ（幅Ｗｂ）、・・・の順になるので、Ｗｃ≒Ｗｂ（例えば、０．８≦Ｗｃ／Ｗｂ≦１．２）にしておけば、上下方向でのゲタ部１２の連続性（同程度の幅）を確保することができる。
【００３７】
［実施形態４］
図９に実施形態４におけるステーブ１０Ｄの側面図を示し、図１０にそのステーブ１０Ｄを上下方向に連ねた際の部分拡大図を示す。
【００３８】
図９、図１０に示すように、この実施形態４におけるステーブ１０Ｄでは、ステーブ本体１１の下端にゲタ部１２が配置されていない。
【００３９】
これによって、この実施形態４においては、高温化対象部１５が狭くなり、ステーブの変形が低減し、冷却水供給配管２１や冷却水排出配管２３の付根部に発生する応力が緩和されることで、当該ステーブ１０Ｄの使用寿命を向上させることができる。
【００４０】
そして、図１０に示すように、ステーブ１０Ｄを上下方向に連ねた際には、上下方向のゲタ部１２の並びが、・・・、中間部のゲタ部１２ｂ（幅Ｗｂ）、上端のゲタ部１２ａ（幅Ｗａ）、中間部のゲタ部１２ｂ（幅Ｗｂ）、・・・の順になるので、Ｗａ≒Ｗｂ（例えば、０．８≦Ｗａ／Ｗｂ≦１．２）にしておけば、上下方向でのゲタ部１２の連続性（同程度の幅）を確保することができる。
【００４１】
さらに、これらの実施形態１〜４におけるステーブ１０Ａ〜ステーブ１０Ｄは、軽量化されることになるので、製造コストを低減することが可能となる。
【００４２】
また、これらの実施形態１〜４におけるステーブ１０Ａ〜ステーブ１０Ｄは、通常のステーブと基本的な形状・寸法は同じにして、上端のゲタ部１２ａや下端のゲタ部１２ｃのみを変更したものであるので、通常のステーブの部分交換の際に、高炉の操業条件（入熱量、炉内径）を変更することなく、円周方向に配置されている１枚だけの取替更新でも適用することができる。
【００４３】
なお、図３、図５、図７、図９では、ゲタ部１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の幅はゲタ部の最先端から最後端まで均一になっているので、本来は、図４、図６、図８、図１０においても、ゲタ部１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の幅はゲタ部の最先端から最後端まで均一であるが、ここでは、図４、図６、図８、図１０において、ゲタ部１２の幅が最先端から最後端に向かって徐々に狭くなるようにしているのは、このような形状にすることによって、ゲタ部１２間の耐火物３０が落下し難くなるようにする場合もあることを示したものである。
【００４４】
そして、ここでは、高炉を例にして述べたが、本発明は他の冶金炉（例えば、スクラップ溶解炉）についても同様にして適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  高炉
２  シャフト部
３  炉体鉄皮
１０  ステーブ（炉体冷却用ステーブ）
１０Ａ  ステーブ
１０Ｂ  ステーブ
１０Ｃ  ステーブ
１０Ｄ  ステーブ
１０Ｘ  ステーブ
１１  ステーブ本体
１２  ゲタ部
１２ａ  上端のゲタ部
１２ｂ  中間部のゲタ部
１２ｃ  下端のゲタ部
２０  冷却水配管系
２１  冷却水供給配管
２２  冷却水流路
２３  冷却水排出配管
３０  耐火物
【図１】
2019011487.tif 000003
【図２】
2019011487.tif 000004
【図３】
2019011487.tif 000005
【図４】
2019011487.tif 000006
【図５】
2019011487.tif 000007
【図６】
2019011487.tif 000008
【図７】
2019011487.tif 000009
【図８】
2019011487.tif 000010
【図９】
2019011487.tif 000011
【図１０】
2019011487.tif 000012
【図１１】
2019011487.tif 000013
【図１２】
2019011487.tif 000014