(57)【要約】【課題】コークス炉の炉体金物として、コークス押出負荷や熱負荷の影響下でも、炉体金物自体の変形や脱落さらにはバックステーの変形を的確に防止することができる炉体金物を提供する。【解決手段】コークス炉の炉体金物として、従来のヘッドプレート３４とプロテクションレッジ３７とプロテクションプレート３８を一体化して、一体構造炉体金物５０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の煉瓦を締め付けるための炉体金物であって、ヘッドプレートとプロテクションレッジとプロテクションプレートを一体構造とした一体構造炉体金物であることを特徴とするコークス炉の炉体金物。
【請求項２】
肉抜きが施されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の炉体金物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の炉体金物が設置されていることを特徴とするコークス炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の炉体レンガを支持する炉体金物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コークス炉としては、室炉式コークス炉が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
室炉式コークス炉は、カールスチール式やオットー式等に分類されるが、ここでは、代表例として、カールスチール式の室炉式コークス炉を対象にして述べる。
【０００４】
室炉式コークス炉（以下、単に「コークス炉」ともいう）の炉前面側の部分断面平面図を図４に示す。
【０００５】
図４に示すように、室炉式コークス炉１は多数の燃焼室３１と炭化室３２とを交互に炉幅方向に配置し構成されている。そして、燃焼室３１と炭化室３２の炉体レンガ４０は各種の金物によって表面を覆われて支持されている。
【０００６】
これらの金物は炉体金物１１と称されており、炭化室３２の窯口１０を形成するドアフレーム３５、燃焼室３１のレンガを押さえるプロテクションレッジ３７およびプロテクションプレート３８、ヘッドプレート３４、フラッシュプレート３３、フックボルト３６、さらに燃焼室３１や炭化室３２の上部のレンガ４０を押さえる上部ウォールプレート（図示せず）、同じく下部のレンガ４０を押さえる下部ウォールプレート（図示せず）などからなっている。
【０００７】
なお、上記の炉体金物１１の内、窯口１０の近傍に配置されている金物（ドアフレーム３５、プロテクションレッジ３７、プロテクションプレート３８、ヘッドプレート３４、フラッシュプレート３３、フックボルト３６等）は窯口金物１２と呼ばれている。
【０００８】
通常の操業時においては、これらの炉体金物１１をバックステー２が支持し、これを炉頂部や炉下部に配置したテンションロッド（図示せず）で締め付けて炉体３を保持している。
【０００９】
ここで、図４における窯口１０近傍部分の拡大図を図３に示す。図３に示すように、従来、窯口１０近傍には、炉体金物１１（窯口金物１２）として、プロテクションレッジ３７、プロテクションプレート３８、ヘッドプレート３４等が設置されている。
【００１０】
ただし、室炉式コークス炉１では炭化室３２と燃焼室３１の部分の高さが８〜１０ｍ程度あり、また、この部分のレンガ４０は石炭の炭化（乾留）に必要な１０００℃を超える高温を内部に保持するものであるから、炉体金物１１の温度も高温となるため、長期間の操業の間に、コークスの押出負荷に加えて、上記の熱負荷によって、炉体金物１１そのものの変形やバックステー２の変形さらに接続ボルトの折損等が生じ、炉体金物１１（特に、窯口金物１２）が脱落して、炉体３の変形が進み、最終的には炉体レンガ４０が崩れるという不具合が生じる場合がある。
【００１１】
そして、現有するコークス炉１の寿命は４０年を越えるものが多くなり、炉体３の変形、炉体レンガ４０の損耗、炉体金物１１の劣化が増加している。
【００１２】
しかしながら、コークス炉１の建設には膨大な費用を必要とするため、コークス炉１の寿命の延長を図ることで費用削減を達成することが指向されている。
【００１３】
このため、変形や脱落が生じた炉体金物１１の補修・交換や、変形したバックステー２の交換を行うことにより、炉体３の健全性を維持するようになってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特公昭６２−０１９７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように、コークス炉１では、炉体金物１１の温度も高温となるため、長期間の操業の間に炉体金物１１そのものの変形やバックステー２の変形、さらには接続ボルトの折損等が生じ、炉体金物１１（特に、窯口金物１２）が脱落して、炉体３の変形が進み、最終的には炉体レンガ４０が崩れるという不具合が生じる場合がある。
【００１６】
これに対して、変形や脱落が生じた炉体金物１１の補修・交換や変形したバックステー２の交換を行うようになってきており、これまでは、炉体３の健全性を維持するようにしてきた。
【００１７】
しかしながら、このように、変形や脱落が生じた炉体金物１１の補修・交換や変形したバックステー２の交換を行うことも、かなりの時間や費用が掛かってしまう。
【００１８】
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、コークス炉の炉体金物として、コークス押出負荷や熱負荷の影響下でも、炉体金物自体の変形や脱落さらにはバックステーの変形を的確に防止することができる炉体金物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】
【００１９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、炉体金物１１のうち、特に問題となるプロテクションレッジ３７とプロテクションプレート３８に注目し、そのプロテクションレッジ３７とプロテクションプレート３８が変形したり脱落したりすることを防止するためには、プロテクションレッジ３７とプロテクションプレート３８をヘッドプレート３４と一体化する（一体構造にする）ことが非常に有効であることを見出した。
【００２０】
本発明は、上記の知見に基づいており、以下の特徴を備えている。
【００２１】
［１］コークス炉の煉瓦を締め付けるための炉体金物であって、ヘッドプレートとプロテクションレッジとプロテクションプレートを一体構造とした一体構造炉体金物であることを特徴とするコークス炉の炉体金物。
【００２２】
［２］肉抜きが施されていることを特徴とする前記［１］に記載のコークス炉の炉体金物。
【００２３】
［３］前記［１］または［２］に記載の炉体金物が設置されていることを特徴とするコークス炉。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、コークス押出負荷や熱負荷の影響下でも、炉体金物の変形や脱落、さらにはバックステーの変形を的確に防止することができる。その結果、炉体金物やバックステーの補修・交換回数を極力少なくしながら、炉体の健全性を保ち、コークス炉の長寿命化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る炉体金物を示す図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る炉体金物を示す図である。
【図３】従来の炉体金物を示す図である。
【図４】室炉式コークス炉の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、上述したように、カールスチール式の室炉式コークス炉を対象にして述べる。
【００２７】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る炉体金物を示す図であり、従来の炉体金物を示した図３に対応している。
【００２８】
図１に示すように、この実施形態１においては、図３に示したヘッドプレート３４とプロテクションレッジ３７とプロテクションプレート３８を一体化して、一体構造炉体金物５０としている。
【００２９】
このような一体構造炉体金物５０とすることによって、従来のように個別の炉体金物（ヘッドプレート３４、プロテクションレッジ３７、プロテクションプレート３８）に分かれている場合（分離構造炉体金物）に比べて、コークス押出負荷や熱負荷に対する耐久性が向上する上に、それら個別の炉体金物間を接続していた接続ボルトも不要になる。
【００３０】
これによって、実施形態１においては、一体構造炉体金物５０自体の変形や脱落、さらにはバックステー２の変形を的確に抑止することができる。
【００３１】
ここで、一体構造炉体金物５０に作用する熱負荷を調査するために、一体構造炉体金物５０と分離構造炉体金物のそれぞれについて、有限要素法による熱応力解析を行った。なお、材質は一般的に炉体金物に使用されているＦＣ４００とした。
【００３２】
その結果、一体構造炉体金物５０の熱応力は、分離構造炉体金物の熱応力と大きな差異はなかった。特に、一体構造炉体金物５０では、図１に示す曲がり部５０ａに熱による応力集中（熱応力集中）が発生するが、その熱応力集中が発生して最も熱応力条件が厳しくなる曲がり部５０ａでも十分に許容できる熱応力レベルであった。
【００３３】
なお、ＦＣ４００は一定の温度（例えば３００℃）を超えると温度の上昇とともに耐力が低下するが、耐火鋼は高温領域（例えば３００℃〜６００℃）でも常温に比べて耐力がほとんど低下しないので、一体構造炉体金物５０に耐火鋼を用いれば、コークス炉の高温操業にも対応でき、稼働率を向上させることができる。
【００３４】
［実施形態２］
図２は、本発明の実施形態２に係る炉体金物を示す図であり、本発明の実施形態１に係る炉体金物を示した図１に対応している。
【００３５】
図２に示すように、この実施形態２に係る炉体金物５０は、基本的な構造は実施形態１に係る炉体金物５０と同様であるが、それに加えて、肉抜きが施された肉抜き部５１（最も薄いところでも残りの厚みが３０ｍｍ以上）が設けられている。
【００３６】
これによって、実施形態２においては、一体構造炉体金物５０自体の変形や脱落さらにはバックステー２の変形を的確に抑止することができる上に、軽量化が達成されて、更新工事時等における工事負荷を低減させることができる。
【００３７】
この場合も上記と同様、有限要素法による熱応力の解析を行ったが、分離構造炉体金物や実施形態１の一体構造炉体金物の熱応力と特段の差異は認められず、十分使用に耐えるレベルであった。
【符号の説明】
【００３８】
１  室炉式コークス炉
２  バックステー
３  炉体
１０  窯口
１１  炉体金物
１２  窯口金物
３１  燃焼室
３２  炭化室
３３  フラッシュプレート
３４  ヘッドプレート
３５  ドアフレーム
３６  フックボルト
３７  プロテクションレッジ
３８  プロテクションプレート
４０  レンガ
５０  一体構造炉体金物
５０ａ  曲がり部
５１  肉抜き部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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