(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉の上方に設置され、前記転炉からの排ガスが内部を通過する転炉排ガス処理装置のフードにおいて、
上下方向をその長手方向として環状に配列される複数の水管と、前記フードの周方向で複数の前記水管の間に配置されるとともに前記水管同士を接続するために前記水管に固定される複数のフィンと、複数の前記水管同士を連結する連結部とを備え、
前記フードの下端側で、前記フィンに、上下方向に細長いスリットが形成され、
前記連結部は、前記フードの下端側に設置されていることを特徴とする転炉排ガス処理装置のフード。
【請求項２】
前記スリットは、環状に配列される複数の前記フィンのうちの所定個数おきの前記フィンに形成されていることを特徴とする請求項１記載の転炉排ガス処理装置のフード。
【請求項３】
前記スリットを塞ぐ耐火材を備えることを特徴とする請求項１または２記載の転炉排ガス処理装置のフード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉の上方に設置される転炉排ガス処理装置のフードに関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉から排出されるガスを処理する転炉排ガス処理装置は、転炉の上方に設置されるフードを備えている。フードは、一般に、略円筒状に形成されており、縦向きに配置されるとともに円環状に配列される複数の水管を備えている。また、フードの円周方向において、水管の間にはフィンが配置されている（たとえば、特許文献１参照）。フィンは、水管同士を接続して、フードの外周側への排ガスの漏れを防止する機能を果たしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
転炉に酸素を吹き込んで転炉内の溶銑を精錬する吹錬中には、１５００℃程度の高温の排ガスがフードの内部を通過するため、フードの内部の温度が上がる。一方、吹錬が終了して次の吹錬が始まるまでは、フードの内部は大気によって冷やされるため、フードの内部の温度が下がる。このように、フードの内部温度が繰り返しで変動するため、フードは、上下方向や円周方向への熱膨張と熱収縮とを繰り返す。この熱膨張と熱収縮との繰り返しによって、水管同士を接続するフィンに亀裂（クラック）が生じることが本願発明者によって確認されている。
【０００５】
ここで、フィンに生じた亀裂がフィンの範囲で広がるのであれば、転炉の操業に支障は生じない。しかしながら、フィンに生じた亀裂が水管に向かって走り、水管に亀裂が生じると、水管からの水漏れが発生する。水管からの水漏れが発生すると、水管から漏れた水が転炉の中へ流れ込むため、転炉の操業を停止せざるを得なくなる。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、水管の亀裂の発生を抑制することが可能な転炉排ガス処理装置のフードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の転炉排ガス処理装置のフードは、転炉の上方に設置され、転炉からの排ガスが内部を通過する転炉排ガス処理装置のフードにおいて、上下方向をその長手方向として環状に配列される複数の水管と、フードの周方向で複数の水管の間に配置されるとともに水管同士を接続するために水管に固定される複数のフィンと、複数の水管同士を連結する連結部とを備え、フードの下端側で、フィンに、上下方向に細長いスリットが形成され、連結部は、フードの下端側に設置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の転炉排ガス処理装置のフードでは、水管同士を接続するフィンに、上下方向に細長いスリットが形成されている。そのため、フードの熱膨張や熱収縮に伴うフードの形状変化の影響をスリットで吸収して、フィンに亀裂が発生するのを抑制することが可能になる。したがって、本発明では、フィンに生じた亀裂が水管に向かって走るといった現象の発生を抑制することが可能になり、水管の亀裂の発生を抑制することが可能になる。
【０００９】
また、転炉から排出された直後のより高温の排ガスが通過するフードの下端側では、フードの形状変化が大きくなり、フィンに亀裂が発生しやすくなるが、本発明では、フードの下端側で、フィンにスリットが形成されているため、フィンに亀裂が発生しやすいフードの下端側で、フィンの亀裂の発生を抑制して、水管の亀裂の発生を抑制することが可能になる。また、本発明では、転炉排ガス処理装置のフードが、複数の水管同士を連結する連結部を備えているため、水管同士を接続するフィンにスリットが形成されていても、熱の影響で外周側へフードが広がるのを抑制することが可能になる。また、フィンにスリットが形成されていても、水管のふらつきを抑制することが可能になる。また、フードの下側には、転炉とフードとの間での排ガスの漏れを防止するスカートが上下方向へ移動可能となるように設置されているが、本発明では、連結部が、フードの下端側に設置されており、フードの下端側での熱の影響によるフードの広がりを抑制すること、および、フードの下端側での水管のふらつきを抑制することが可能になるため、上下方向へ移動するスカートとフードとの接触を防止することが可能になる。
【００１０】
本発明において、スリットは、環状に配列される複数のフィンのうちの所定個数おきのフィンに形成されていることが好ましい。このように構成すると、全てのフィンにスリットが形成されている場合と比較して、水管のふらつきを抑制することが可能になる。
【００１１】
本発明において、転炉排ガス処理装置のフードは、スリットを塞ぐ耐火材を備えていることが好ましい。このように構成すると、水管同士を接続するフィンにスリットが形成されていても、スリットからの排ガスの漏れを防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の転炉排ガス処理装置のフードでは、水管の亀裂の発生を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる転炉排ガス処理装置のフードの下端側の概略側面図である。
【図２】図１のＥ−Ｅ方向から転炉排ガス処理装置のフードを示す図である。
【図３】図１のＦ部の拡大図である。
【図４】図３のＧ−Ｇ方向から水管およびフィンを示す図である。
【図５】図３のＨ−Ｈ方向から水管およびフィンを示す図である。
【図６】図３のＪ−Ｊ方向から水管およびフィンを示す図である。
【図７】図６のＫ−Ｋ断面の断面図である。
【図８】図３のＧ−Ｇ断面の断面図である。
【図９】（Ａ）は、図８のＭ−Ｍ断面の断面図であり、（Ｂ）は、図８のＮ−Ｎ断面の断面図である。
【図１０】図３のＰ−Ｐ断面の断面図である。
【図１１】（Ａ）は、図１０のＱ−Ｑ断面の断面図であり、（Ｂ）は、図１０のＲ−Ｒ断面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
（転炉排ガス処理装置のフードの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる転炉排ガス処理装置のフード１の下端側の概略側面図である。図２は、図１のＥ−Ｅ方向から転炉排ガス処理装置のフード１を示す図である。
【００１８】
本形態の転炉排ガス処理装置のフード１（以下、「フード１」とする。）は、図示を省略する排ガス冷却器、集塵器および誘引送風機等を有する転炉排ガス処理装置の一部を構成している。このフード１は、転炉２の中に酸素を吹き込んで転炉２内の溶銑を精錬する吹錬中に、転炉２から排出される排ガスがフード１の内部を通過するように、転炉２の上方に設置されている。フード１と転炉２との間には、フード１と転炉２との間での排ガスの漏れを防止するスカート３が上下方向へ移動可能となるように設置されている。スカート３の外周側には、円環状のシールジャケット４が形成されており、シールジャケット４の内部には、シール用の水が入っている。シールジャケット４の中には、フード１に固定された円筒状の仕切筒５が挿入されている。
【００１９】
フード１は、その下端側部分を構成するフード下部７を備えている。フード下部７は、フード１の本体部８の下端に溶接されて固定されている。このフード下部７は、内部を冷却水が通過する複数の水管１０を備えている。水管１０は、上下方向をその長手方向として配置されている。図２に示すように、複数の水管１０は、円環状に配列されている。また、図１に示すように、水管１０は、その下端で１８０°に折り曲げられて形成されている。そのため、フード下部７は、全体として二重の略円筒状に形成されている。
【００２０】
水管１０の一端は、水管１０に冷却水を供給する供給ヘッダ管１１に接続されている。供給ヘッダ管１１は、円環状に形成されており、供給ヘッダ管１１には、複数の水管１０の一端が接続されている。水管１０の他端は、上下方向をその長手方向として円環状に配列される本体部８の水管１２の下端に接続されている。水管１２の上端は、水管１０、１２を通過した冷却水が排出される円環状の排出ヘッダ管（図示省略）に接続されている。排出ヘッダ管は、円環状に形成されており、排出ヘッダ管には、複数の水管１２の上端が接続されている。
【００２１】
（水管およびフィンの構成）
図３は、図１のＦ部の拡大図である。図４は、図３のＧ−Ｇ方向から水管１０およびフィン１４を示す図である。図５は、図３のＨ−Ｈ方向から水管１０およびフィン１４を示す図である。図６は、図３のＪ−Ｊ方向から水管１０およびフィン１４を示す図である。図７は、図６のＫ−Ｋ断面の断面図である。
【００２２】
フード下部７は、水管１０に加え、水管１０同士を接続するための複数のフィン１４を備えている。フィン１４は、フード下部７の円周方向における水管１０の間に配置されており、水管１０の間からの排ガスの漏れを防止する機能を果たしている。
【００２３】
水管１０は、供給ヘッダ管１１に接続される第１水管１５と、本体部８の水管１２に接続される第２水管１６と、１本の第１水管１５と２本の第２水管１６とを接続するＹ字管１７とから構成されている。Ｙ字管１７は、フード下部７の下端側に配置されており、第１水管１５および第２水管１６とＹ字管１７とは、フード下部７の下端側で接続されている。第１水管１５およびＹ字管１７は、二重の略円筒状に形成されるフード下部７の外周側の筒部を構成している。第２水管１６は、略Ｊ形状に折り曲げられて形成されており、フード下部７の外周側の筒部の下端側および内周側の筒部を構成している。なお、フード下部７の外周側の筒部の上端には、フード下部７から排ガスの漏れを防止するためのシールプレート１８が配置されている。
【００２４】
フィン１４は、平板状に形成されている。上述のように、フィン１４は、フード下部７の円周方向における水管１０の間に配置されている。具体的には、フィン１４は、フード下部７の円周方向における第２水管１６の間に配置されている。フィン１４は、フード下部７の円周方向で隣接する第２水管１６のそれぞれに溶接で固定されており、第２水管１６同士を接続している。本形態では、第２水管１６の長手方向のほぼ全域にフィン１４が配置されており、第２水管１６とフィン１４とによって構成される側壁の中を転炉２からの排ガスが通過する。
【００２５】
フィン１４には、上下方向に細長いスリット１４ａが形成されている。すなわち、スリット１４ａは、第２水管１６の長手方向に沿って形成されている。具体的には、スリット１４ａは、図５に示すように、Ｙ字管１７に接続される第２水管１６の一端側におけるフィン１４の端部１４ｂから、水管１２に接続される第２水管１６の他端側に向かって形成されている。本形態では、スリット１４ａは、フィン１４の端部１４ｂから、第２水管１６の他端側に向かって、供給ヘッダ管１１と同程度の高さまで形成されている。図６に示すように、第２水管１６の他端側におけるスリット１４ａの端部１４ｃは、端部１４ｃでの応力の集中を緩和してスリット１４ａから亀裂が走るのを防止するために、円形状に形成されている。
【００２６】
スリット１４ａは、円環状に配列される複数のフィン１４のうちの所定個数おきのフィン１４に形成されている。すなわち、スリット１４ａは、全てのフィン１４には形成されていない。本形態では、フード下部７の円周方向において、８個おきのフィン１４にスリット１４ａが形成されている。すなわち、８本の第２水管１６ごとにスリット１４ａが形成されている。
【００２７】
図３、図７に示すように、円環状に配列される第２水管１６の外周側には、スリット１４ａを塞ぐ耐火材１９が配置されている。本形態では、第２水管１６の下端側部分と後述の第２連結部２４とを除いた箇所では、第２水管１６の外周側からスリット１４ａを塞ぐようにワイヤーネット２０が第２水管１６に固定されており、このワイヤーネット２０を覆うように耐火材１９が配置されている。第２連結部２４では、第２連結部２４とともにスリット１４ａを覆うように耐火材１９が配置されている。また、第２水管１６の下端側部分では、第２水管１６の折り曲げられた部分の上側に耐火材１９が充填されることで、スリット１４ａが耐火材１９に覆われている。なお、第２水管１６の折り曲げられた部分の上側に充填される耐火材１９は、転炉２からの排ガスによって温度が上昇する水管１０の下端側からの熱の輻射を抑制する機能を果たしている。
【００２８】
（第１連結部および第２連結部の構成）
図８は、図３のＧ−Ｇ断面の断面図である。図９（Ａ）は、図８のＭ−Ｍ断面の断面図であり、図９（Ｂ）は、図８のＮ−Ｎ断面の断面図である。図１０は、図３のＰ−Ｐ断面の断面図である。図１１（Ａ）は、図１０のＱ−Ｑ断面の断面図であり、図１１（Ｂ）は、図１０のＲ−Ｒ断面の断面図である。なお、図８〜図１１では、耐火材１９の図示を省略している。
【００２９】
上述のように、水管１０同士を接続するフィン１４にスリット１４ａが形成されているため、フード下部７の内部を排ガスが通過すると、熱の影響でフード下部７が外周側へ広がりやすくなる。また、スリット１４ａの影響で、水管１０がふらつきやすくなる。このフード下部７の広がりや水管１０のふらつきを防止するため、フード下部７は、複数の水管１０同士を連結する第１連結部２３と第２連結部２４との２個の連結部を備えている。第１連結部２３は、第１水管１５とＹ字管１７との接続位置に設置されており、第１水管１５の下端部分同士を連結している。第２連結部２４は、上下方向におけるスリット１４ａの形成範囲の中間位置に設置されており、第２水管１６同士を連結している。
【００３０】
第１連結部２３は、複数の連結部材２５と、連結部材２５同士を繋ぐ複数の連結部材２６とを備えている。連結部材２５、２６は、山形鋼によって形成されている。
【００３１】
連結部材２５は、フード下部７の外周側の筒部の曲率に応じた緩やかな円弧状に形成されている。１個の連結部材２５には、Ｕボルト２７およびナット２８によって４本の第１水管１５が固定されている。また、図８に示すように、円弧状に形成される連結部材２５の中心にスリット１４ａが配置されるように、４本の第１水管１５が連結部材２５に固定されている。フード下部７の円周方向における複数の連結部材２５の間には、隙間が形成されている。
【００３２】
連結部材２６は、フード下部７の円周方向における連結部材２５の間に配置されている。また、連結部材２６は、連結部材２５の円周方向の端部側と上下方向で重なるように連結部材２５に載置されている。連結部材２６は、図９（Ｂ）に示すように、六角ボルト２９およびナット３０によって、フード下部７の円周方向で隣接する２個の連結部材２５のそれぞれに固定されている。なお、連結部材２６は、Ｕボルト２７およびナット２８によっても、フード下部７の円周方向で隣接する２個の連結部材２５のそれぞれに固定されている。
【００３３】
第２連結部２４は、複数の連結部材３２と、連結部材３２同士を繋ぐ複数の連結部材３３とを備えている。本形態の第２連結部２４は、フード下部７の円周方向で分割される３個の連結部材３２と、３個の連結部材３２同士を繋ぐ３個の連結部材３３とを備えている。連結部材３２、３３は、山形鋼によって形成されている。
【００３４】
連結部材３２は、フード下部７の内周側の筒部の曲率に応じた緩やかな円弧状に形成されている。連結部材３２には、スタッドボルト３４およびナット３５によって多数本の第２水管１６が固定されている。具体的には、図１０に示すように、スタッドボルト３４の一端がフィン１４に溶接で固定されており、フィン１４を介して、連結部材３２に多数本の第２水管１６が固定されている。フード下部７の円周方向における３個の連結部材３２の間には、隙間が形成されており、この隙間にスリット１４ａが配置されるように、多数本の第２水管１６が連結部材３２に固定されている。図１０、図１１（Ａ）に示すように、スタッドボルト３４が挿通される連結部材３２の挿通孔３２ａの内径は、スタッドボルト３４の外径よりも大きくなっている。
【００３５】
連結部材３３は、フード下部７の円周方向における連結部材３２の間に配置されている。また、連結部材３３は、連結部材３２の円周方向の端部側と上下方向で重なるように連結部材３２に載置されている。連結部材３３は、溶接によって、フード下部７の円周方向で隣接する２個の連結部材３２のそれぞれに固定されている。
【００３６】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、第２水管１６同士を接続するフィン１４にスリット１４ａが形成されている。そのため、フード下部７の熱膨張や熱収縮に伴うフード下部７の形状変化の影響をスリット１４ａで吸収して、フィン１４に亀裂が発生するのを抑制することができる。したがって、本形態では、フィン１４に生じた亀裂が第２水管１６に向かって走るといった現象の発生を抑制することができ、その結果、第２水管１６の亀裂の発生を抑制することができる。
【００３７】
また、転炉２から排出された直後のより高温の排ガスが通過するフード下部７では、フード下部７の形状変化が大きくなるが、本形態では、フード下部７において、フィン１４にスリット１４ａが形成されているため、形状変化が大きくなるフード下部７においても、フィン１４の亀裂の発生を抑制して、第２水管１６の亀裂の発生を抑制することができる。
【００３８】
本形態では、フード下部７の円周方向において、８個おきのフィン１４にスリット１４ａが形成されている。そのため、全てのフィン１４にスリット１４ａが形成されている場合と比較して、水管１０のふらつきを抑制することができる。特に本形態では、第１連結部２３によって、第１水管１５の下端部分同士が連結され、第２連結部２４によって、第２水管１６同士が連結されているため、水管１０同士を接続するフィン１４にスリット１４ａが形成されていても、水管１０のふらつきを効果的に抑制することができる。また、本形態では、第１連結部２３によって、第１水管１５の下端部分同士が連結され、第２連結部２４によって、第２水管１６同士が連結されているため、フィン１４にスリット１４ａが形成されていても、熱の影響で外周側へフード下部７が広がるのを抑制することができる。
【００３９】
また、本形態では、第１連結部２３によって、フード下部７の下端側で第１水管１５の下端部分同士が連結されているため、フード下部７の下端側での熱の影響によるフード下部７の広がりを抑制すること、および、フード下部７の下端側での水管１０のふらつきを抑制することができる。したがって、本形態では、上下方向へ移動するスカート３と水管１０との接触を防止することが可能になる。
【００４０】
本形態では、円環状に配列される第２水管１６の外周側に、スリット１４ａを塞ぐ耐火材１９が配置されている。そのため、フィン１４にスリット１４ａが形成されていても、スリット１４ａからの排ガスの漏れを防止することが可能になる。
【００４１】
（他の実施の形態）
上述した形態では、フード下部７の円周方向において、８個おきにフィン１４にスリット１４ａが形成されているが、たとえば、６個または１０個おき等の所定個数おきに、フィン１４にスリット１４ａが形成されても良い。また、全てのフィン１４にスリット１４ａが形成されても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１  フード（転炉排ガス処理装置のフード）
２  転炉
１０  水管
１４  フィン
１４ａ  スリット
１９  耐火材
２３  第１連結部（連結部）
２４  第２連結部（連結部）
【図１】
0005755039.tif 000002
【図２】
0005755039.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005755039.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005755039.tif 000007
【図７】
0005755039.tif 000008
【図８】
0005755039.tif 000009
【図９】
0005755039.tif 000010
【図１０】
0005755039.tif 000011
【図１１】
0005755039.tif 000012