(57)【要約】      （修正有）【課題】作業環境の悪化を招くことなく、炉底側壁部の冷却ができるだけでなく、冷却効果に優れ、かつ設備の施工も容易な高炉の炉体冷却設備を提供する。【解決手段】高炉のシャフト部Ａ，Ｂから羽口部Ｃまでにかけての冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ、または鋳鉄製ステーブクーラと銅製ステーブクーラとによって構成され、羽口下の炉底側壁部Ｄの冷却設備が、鋼製ステーブクーラにて構成され、羽口下の炉底側壁部Ｄの冷却設備が、炉壁耐火れんがと鉄皮との間に配設される鋼製冷却パイプと、この冷却パイプを取り囲むようにして、鉄皮と炉壁耐火れんがとの間に充填される不定形耐火材料とによって構成されていること、また、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が、鉄皮外周面に配設した密閉型水冷ジャケットにて構成されている高炉炉体冷却設備。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉のシャフト部から羽口部までにかけての冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ、または鋳鉄製ステーブクーラと銅製ステーブクーラとによって構成され、そして、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が、鋼製ステーブクーラにて構成されていることを特徴とする高炉炉体冷却設備。
【請求項２】
前記鋼製ステーブクーラは、厚さ１００ｍｍ以下で内部に冷却水通路が穿設されたものであることを特徴とする請求項１に記載の高炉炉体冷却設備。
【請求項３】
高炉のシャフト部から羽口部までにかけての冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ、または鋳鉄製ステーブクーラと銅製ステーブクーラとによって構成され、そして、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が、炉壁耐火れんがと鉄皮との間に配設される鋼製冷却パイプと、この冷却パイプを取り囲むようにして、鉄皮と炉壁耐火れんがとの間に充填される不定形耐火材料とによって構成されていることを特徴とする高炉炉体冷却設備。
【請求項４】
前記不定形耐火材料は、熱伝導率１０ｗ／ｍ・Ｋ以上のスタンプ材または流し込み材であることを特徴とする請求項３に記載の高炉炉体冷却設備。
【請求項５】
高炉のシャフト部から羽口部までにかけての冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ、または鋳鉄製ステーブクーラと銅製ステーブクーラとによって構成され、そして、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が、鉄皮外周面に配設した密閉型水冷ジャケットにて構成されていることを特徴とする高炉炉体冷却設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の炉体冷却設備に関し、とくに炉底側壁部の効果的な冷却設備に特徴を有する高炉炉体冷却設備を提供する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉のシャフト部から羽口部までの炉上部の冷却は、鋳鉄製ステーブクーラによるものが主要な冷却手段であり、一部において、この鋳鉄製ステーブクーラと銅製ステーブクーラとを併用して冷却する手法が採用されてきた。そして、炉底側壁部分については、鉄皮の外側面に対し直接、散水冷却を施すことが一般的であった。ただし、この散水冷却方式では散水に伴うミストの発生を招き、これが鋳床や羽口レベル作業床の床板材、梁材の腐食を招いていた。そのために、高炉操業中にもかかわらず補強を余儀なくされたり、改修時に上記鋳床や作業床の全面取替などの工事が必要になるという問題があった。また、この炉底側壁部への散水冷却方式では、炉底れんがの局部損耗による局部的な高温化を招くことから定期的な点検が必要とされているが、散水冷却のために、点検時の作業が劣悪な条件になるという問題もあった。
【０００３】
近年、このような問題に対し、炉底側壁部にもステーブクーラを配設して、散水による環境悪化の防止を図る技術が提案されている。特許文献１では、炉底側壁部に鋳鉄製ステーブを、特許文献２では、銅製ステーブを採用する方法がとられつつある。
【特許文献１】特開昭５６−９６００５号公報
【特許文献２】特開平９−１５７７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているような方法、即ち、炉底側壁部の冷却を鋳鉄製ステーブクーラを配設して冷却する設備の場合、この鋳鉄製ステーブクーラ内の鋳込み管と鋳鉄との間に非溶着部が存在しているため、この非溶着部が断熱層となって冷却効果が低下し、炉底れんがの昇温を招いて炉底側壁れんがの寿命を損なうことがあった。一方、特許文献２に記載されているような方法、即ち、銅製ステーブクーラについては、鋳鉄製ステーブクーラのような断熱層がなく、冷却効果に優れているため散水冷却の場合と同等の冷却効果があり、炉底れんがの寿命も永く、炉底部付近の作業環境も良好である。
【０００５】
しかしながら、昨今、銅素材の価格は高騰しており、炉底側壁部に銅製ステーブクーラを採用することは、設備費の上昇を招く。しかも、この銅製ステーブクーラは、鉄皮の方が鋼板製のため、これの設置にあたっては銅−鋼の異種金属間での溶接作業となり、溶接不良が発生しやすく、施工のやり直しや冷却水の漏洩が少なくなかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、作業環境の悪化を招くことなく、炉体、とくに炉底側壁部の効果的な冷却ができるだけでなく、かつ設備の施工・管理の上でも有利な高炉の炉体冷却設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来技術が抱えている上述した問題による障害が少なく、上記目的を確実に実現できる方法について鋭意研究した結果、発明者らは、以下に述べる要旨構成に係る解決手段に想到した。
即ち、本発明の第１の解決手段は、高炉のシャフト部から羽口部までにかけての冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ、または鋳鉄製ステーブクーラと銅製ステーブクーラとによって構成され、そして、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が、鋼製ステーブクーラにて構成されていることを特徴とする高炉炉体冷却設備である。なお、この解決手段において、前記鋼製ステーブクーラは、厚さ１００ｍｍ以下で内部に冷却水通路が穿設されたものであることが好ましい。
【０００８】
本発明の第２の解決手段は、高炉のシャフト部から羽口部までにかけての冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ、または鋳鉄製ステーブクーラと銅製ステーブクーラとによって構成され、そして、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が、炉壁耐火れんがと鉄皮との間に配設される鋼製冷却パイプと、この冷却パイプを取り囲むようにして、鉄皮と炉壁耐火れんがとの間に充填される不定形耐火材料とによって構成されていることを特徴とする高炉炉体冷却設備である。なお、この解決手段において、前記不定形耐火材料は、熱伝導率１０ｗ／ｍ・Ｋ以上のスタンプ材または流し込み材のものを用いることが好ましい。
【０００９】
本発明の第３の解決手段は、高炉のシャフト部から羽口部までにかけての冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ、または鋳鉄製ステーブクーラと銅製ステーブクーラとによって構成され、そして、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が、鉄皮外周面に配設した密閉型水冷ジャケットにて構成されていることを特徴とする高炉炉体冷却設備である。
【発明の効果】
【００１０】
上掲の解決手段の採用によって、本発明では、次のような効果が期待できる。
（１）本発明によれば、炉底部を散水冷却する従来の技術に比べ、冷却水の飛散がないので、炉体まわりの鋳床や作業床の腐食を抑制することができると共に、炉底部の局所昇温に対する鉄皮点検が容易になる。従って、従来の高炉改修では改修の度に炉体まわりの鋳床・作業床を更新していたが、本発明によれば、この更新工事が不要になり、高炉改修工事の短期化が可能となる。
（２）本発明によれば、銅製ステーブクーラのような銅−鋼という異種金属間の溶接作業がなくなり、すべてが鋼どうしの溶接になるため、施工が容易で、信頼性の高い炉体冷却設備が得られる。
（３）本発明によれば、従来のような現場でのステーブクーラ設置の工事が不要になり、冷却設備の大半を工場内で準備することができ、現地工事の大幅な削減を可能となる。
（４）本発明によれば、銅製ステーブクーラの採用に比べ、コストの大幅な削減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、高炉炉体冷却設備の全体構成を示すものである。この図に示すように、高炉の炉体冷却設備は、一般に、シャフト上部および中部のゾーンＡは、図２に示すような鋳鉄製ステーブクーラ１が用いられる。また、炉体熱負荷の大きいシャフト下部、ベリー部のゾーンＢにおける冷却設備もまた鋳鉄製ステーブクーラ１を配設することを基本としており、場合によっては、冷却効果の大きい図３に示すような銅製ステーブクーラ２も併用される。なお、この銅製ステーブクーラ２は、銅板中に冷却水通路を穿設したものである。そして、ボッシュ、羽口部のゾーンＣの冷却設備は、基本的には鋳鉄製ステーブクーラ１を採用して構成されるが、とくにボッシュ上部、あるいはボッシュ全体を銅製ステーブクーラ２にて構成してもよい。なお、炉底側壁部のゾーンＤは、従来は上述したように、鉄皮４の外面に散水して冷却していたが、本発明では、従来方法に代えて下記のような設備を採用する。
【００１２】
図４は、炉底側壁部に鋼製ステーブクーラ３を配置する本発明の第１の実施形態の例である。この方法において用いる鋼製ステーブクーラ３は、厚さ６０〜１００ｍｍの鋼板中に冷却水通路を穿設し、穿設されたこの冷却水通路内に炉外から冷却水を導入・排出するための連絡管３ａを、溶接接続して製作される。このような冷却設備の場合、鋳鉄製ステーブクーラ１にある断熱層(非溶着部)がないので、冷却効果が大きく、しかも鋼板製なので、銅製ステーブクーラ２に比べて安価（素材費は１０分の１以下）であり、加工費を含めても銅製ステーブクーラ２の１／３以下の費用で製作することができる。また、銅製ステーブクーラ２の場合、鉄皮４への取り付けに当たり、銅−鋼という異種金属間での溶接が必須となるが、そもそもこのような異種金属間の溶接は技術的にも難しく、溶接不良によるトラブルが生じやすいという問題がある。この点、鋼製ステーブクーラ３の場合は、すべてが鋼どうしの溶接になるため、施工性に優れるだけでなく、接続信頼性の高い炉体冷却、即ち、炉底側壁部の冷却を行うことができる。
【００１３】
上記の鋼製ステーブクーラ３を用いた炉底側壁部冷却設備では、銅製ステーブクーラ２のものと比較すると、冷却性能として炉内側の炉壁耐火れんが（カーボンれんが）の長さを１．５ｍとし熱伝導率を２０ｗ／ｍ・Ｋとして計算すると、鋼製ステーブクーラ３の厚さが１００ｍｍ以下なら、抜熱量は銅製ステーブクーラ２に対して、わずか１．２％低下するのみである。また、ステーブクーラの炉内面温度も、銅製ステーブクーラ２に対し、鋼製ステーブクーラ３は１３℃程度上がるのみで、銅製ステーブクーラ２との冷却性能の実質的な差はない。
【００１４】
本発明の第２実施形態は、高炉のシャフト部から羽口部までにかけての炉体の冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ１または鋳鉄製ステーブクーラ１と銅製ステーブクーラ２にて構成され、そして、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が炉壁耐火れんがと鉄皮４との間に配設された鋼製冷却パイプ５と、この冷却パイプ５を取り囲むように、該鉄皮４と前記耐火れんが６との間に、スタンプ材または流し込み材である不定形耐火材料７を充填して構成された高炉炉体冷却設備の例である。即ち、この冷却設備は、炉底側壁部の鉄皮４とリングカーボンれんが６との間に鉄皮４を貫通して炉内に冷却パイプ５を導入配設し、かつその鉄皮４とリングカーボンれんが６との間は、不定形耐火材料７であるスタンプ材を充填するか、またはカーボン系不定形耐火材料である流し込み材を流し込む方法である。図５、図６は、その一実施形態を示す図である。
【００１５】
この実施形態ではさらに、隣り合う冷却パイプ５どうしの間に、伝熱板８を接続した例を示しているが、この伝熱板８はあってもなくてもよい。
【００１６】
充填材用不定形耐火材料としてのスタンプ材または流し込み材は、伝熱特性として、１０ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを用いれば、鋼製ステーブクーラ３や銅製ステーブクーラ２と同等の冷却性能を有する。この冷却パイプ５は、鋼製であるから鉄皮４と溶接することにより、信頼性の高い溶接が可能であり、鉄皮４製作工場での施工も可能になることから、多くの現地施工を省略することができ、改修工事の短期化、簡易化に寄与できる技術である。
【００１７】
本発明の第３実施形態は、高炉のシャフト部から羽口部までにかけての炉体の冷却設備が、鋳鉄製ステーブクーラ１、または鋳鉄製ステーブクーラ１と銅製ステーブクーラ２との間に構成され、そして、羽口下の炉底側壁部の冷却設備が、鉄皮４外周面に配設した密閉型水冷ジャケット９にて構成されていることを特徴とする高炉炉体冷却設備である。この設備の特徴は、図７、図８に示すように、炉底側壁部の鉄皮４外周面に、所定の間隔で多数、縦横に、好ましくは千鳥状に列設した閉止した水路を形成する密閉型水冷ジャケット９を配設したものである。この設備は、炉底側壁部のカーボンれんが６と鉄皮４の間は、上記第２実施形態と同様に熱伝導率１０ｗ／ｍ・Ｋ以上のスタンプ材または流し込み材７が充填される。そして、上記水冷ジャケット９内に連通管９ａを介して冷却水の通水を行うことにより、鋼製ステーブクーラ３の場合と同程度の冷却性能が得られる。しかも、この冷却設備の場合もまた、工場での施工が可能であるから、施工が容易で工程の簡素化が図られる。
【実施例】
【００１８】
本発明の上述した第１の実施形態による炉体、とくに炉底側壁部の冷却、即ち、鋼製ステーブクーラ３による炉底部の冷却方法では、銅製ステーブクーラ３の採用による炉体の冷却に比べ、ステーブクーラ製作コストが１／３以下となった。
【００１９】
また、本発明の上述した第２、第３の実施形態による炉体、とくに炉底側壁部の冷却、即ち、冷却パイプを用いる方法および密閉型水冷ジャケットを用いる方法では、従来の鋳鉄製または銅製ステーブクーラによる炉底側壁部の冷却に比べ、ステーブクーラ設置工事が不要となることから、炉底部分の現地工事を１ヶ月も短縮することができた。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、高炉の炉体、とくに炉底側壁部の冷却について述べたが、当然、シャフト部や羽口部の炉体冷却法としても適用が可能であり、またこの方法は高炉を新設する場合の他、改修、更新時に採用する技術としても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】高炉の炉体冷却設備の概略を示す断面図である。
【図２】鋳鉄製ステーブクーラの略線図である。
【図３】銅製ステーブクーラの略線図である。
【図４】鋼製ステーブクーラの略線図および部分断面図である。
【図５】冷却パイプを用いた炉体冷却設備の部分断面図およびその拡大図である。
【図６】冷却パイプを用いた炉体冷却設備の他の例を示す部分断面図である。
【図７】冷却ジャケット方式炉体冷却設備の部分断面図である。
【図８】冷却ジャケット方式炉体冷却設備の部分断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ａ  シャフト上部および中部のゾーン
Ｂ  シャフト下部、ベリー部のゾーン
Ｃ  ボッシュ、羽口部のゾーン
Ｄ  炉底側壁部のゾーン
１  鋳鉄製ステーブクーラ
２  銅製ステーブクーラ
３  鋼ステーブクーラ
４  鉄皮
５  冷却パイプ
６  耐火れんが
７  不定形耐火材料
８  伝熱板
９  水冷ジャケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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