(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内側から順に、カーボンレンガ、キャスタブル、鉄皮で構築された高炉炉底側壁部の耐火物を冷却するための装置であって、該装置は三重管で形成され、該三重管の外側の２層は先端が閉鎖された冷却水流路とされ、中心部は先端が開放された空洞からなる耐火物冷却装置であり、該耐火物冷却装置を高炉炉底側壁部の周囲に複数段かつ千鳥配置した高炉炉底側壁部の耐火物冷却装置配置構造であって、
前記耐火物冷却装置を、前記カーボンレンガの円筒形状の穿孔部にその三重管の先端部を埋設させて配置すると共に、その空洞を、耐火物冷却装置設置時および設置後の操業により発生する炉底側壁部の隙間を充填するために圧入されるカーボンペーストの導入路とすることを特徴とする高炉炉底側壁部の耐火物冷却装置配置構造。
【請求項２】
前記耐火物冷却装置の空洞に、炉底の温度を検出するための温度計が挿入されていることを特徴とする請求項１記載の高炉炉底側壁部の耐火物冷却装置配置構造。
【請求項３】
前記三重管の外表面の材料を銅または銅合金など熱伝導率の高い材料で構成することを特徴とする請求項１記載の高炉炉底側壁部の耐火物冷却装置配置構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉底側壁部を冷却するための冷却装置の配置構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉炉底は高炉の寿命を律する部位であり、炉底側壁部を構成するカーボンレンガの損耗防止は、高炉寿命延長のための最重要課題である。炉底側壁部のカーボンレンガの損耗原因には、溶銑による浸食、熱応力による脆化などが挙げられるが、カーボンレンガの損耗防止には冷却強化が最も有効とされている。
【０００３】
従来の高炉炉底側壁部の冷却方法は、鉄皮散水による冷却とステーブによる冷却とに大別される。鉄皮散水による冷却は、例えば特開平８−１２７８１０号公報に開示されているように、鉄皮に直接冷却水を散水して鉄皮本体を冷却することで、炉体耐火物を間接的に冷却する方法である。一方ステーブによる冷却は、ステーブを鉄皮内面に埋設して、炉体耐火物を直接冷却する方法である。
【０００４】
図５に、ステーブ１６を埋設した炉底側壁部の縦断面を示す。側壁は炉内側から順に、カーボンレンガ４、スタンプ材３、ステーブ１６、キャスタブル２、鉄皮１で構成される。ステーブによる冷却では、ステーブ１６に埋設されている冷却パイプ１７内を流れる冷却水により冷却されるので、炉底側壁の冷却能力を向上させるためには、カーボンレンガ４からステーブ冷却水までの間の熱抵抗を低減させることが有効である。このため、カーボンレンガ４とスタンプ材３の熱伝導率を高める改善が行われ、冷却能力が向上してきた。
【０００５】
しかし、ステーブ１６の製造過程において冷却パイプ１７を鋳込む際、冷却パイプ１７への浸炭防止のためパイプ表面にコーティング材を塗布しており、このコーティング材の熱抵抗が大きいため冷却能が低下していた。コーティング材の熱抵抗を低減するために種々の研究はなされているが、熱抵抗を大幅に減少させたコーティング材の開発には至っていない。
【０００６】
このため、炉底側壁部の場所による熱負荷に応じてステーブ本体の材質を変えることで、熱伝導率を高めたステーブが盛んに採用されるようになってきた。この技術は、特開平９−１５７７１６号公報で開示しているように、熱負荷の高い箇所では冷却能力の優れた銅製ステーブを配置し、その上下には鋳鉄製ステーブを配置することで、高熱負荷部位の冷却強化を行うものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において、鉄皮本体に冷却水を散水する方法では、鉄皮表面での錆発生により冷却能力低下をきたすため、稼働後にスケール除去等の作業を定期的に行う必要がある。また冷却水の集水方法も非常に難しく、鉄皮に均一に散水することも非常に難しく、当業者間では好まれる方法でない。
【０００８】
また、炉底側壁部の場所による熱負荷に応じてステーブ本体の材質を変える技術においては、ステーブ本体をキャスタブル内に埋設するので、材質による冷却能は向上するものの、キャスタブルを介してカーボンレンガを冷却するため、冷却効率には課題が残されていた。
【０００９】
そこで本発明が解決しようとする課題は、高炉炉底側壁部の耐火物の冷却を一層強化し、困難な作業を必要とせず、しかも安価で信頼性の高い安定した冷却が行えるようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、炉内側から順に、カーボンレンガ、キャスタブル、鉄皮で構築された高炉炉底側壁部の耐火物を冷却するための装置であって、該装置は三重管で形成され、該三重管の外側の２層は先端が閉鎖された冷却水流路とされ、中心部は先端が開放された空洞からなる耐火物冷却装置であり、該耐火物冷却装置を高炉炉底側壁部の周囲に複数段かつ千鳥配置した高炉炉底側壁部の耐火物冷却装置配置構造であって、
前記耐火物冷却装置を、前記カーボンレンガの円筒形状の穿孔部にその三重管の先端部を埋設させて配置すると共に、その空洞を、耐火物冷却装置設置時および設置後の操業により発生する炉底側壁部の隙間を充填するために圧入されるカーボンペーストの導入路とすることを特徴とする高炉炉底側壁部の耐火物冷却装置配置構造である。
本発明において、 前記耐火物冷却装置の空洞に、炉底の温度を検出するための温度計が挿入されているのが好ましく、また前記三重管の外表面の材料を銅または銅合金など熱伝導率の高い材料で構成することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の冷却装置５を高炉炉底側壁部に取付けた例を図１に示す。高炉炉底側壁部は、炉内側から順に、カーボンレンガ４、キャスタブル２、鉄皮１で構成されている。鉄皮１およびキャスタブル２を貫通して穿孔した孔に冷却装置５を通し、カーボンレンガ４の穿孔部１８に先端を埋設している。カーボンレンガ４の穿孔部１８の深さは、本例ではカーボンレンガ４の厚さの１／３としている。これは、カーボンレンガ４を冷却する際の冷却能を従来のステーブ並みとして設定したもので、要求される冷却能に応じて穿孔部１８の深さを適宜設定することができる。
【００１２】
冷却装置５は、高炉炉底から３段ないし４段（図１では３段までを示している）配置し、図２のように高炉炉底の周方向に配置する。これにより、高炉炉底部の最も熱負荷の高い箇所にて、本発明装置の優れた冷却能により効果的にカーボンレンガ４を冷却し保護することができる。なお本発明冷却装置５の配置は、本例に限らず、要求される冷却能に応じて適宜定めることができる。
【００１３】
本発明冷却装置５の詳細例を図３および図４に示す。冷却装置５は三重管で形成されている。三重管の外側の２層は、外側流路６と内側流路７からなる冷却水流路とされ、先端が閉鎖されている。本例では側壁の外側に位置する内側流路７に冷却水入口１４を、同じく外側流路６に冷却水出口１５を設け、内側流路７に冷却水を流入し、三重管の閉鎖された先端を経て外側流路６を流れた冷却水が流出して、カーボンレンガ４を冷却する。
外側流路６を囲む三重管の外表面は、銅または銅合金など熱伝導率の高い材料で構成するのが望ましいが、鋳鉄や鋳鋼を採用することも可能である。
【００１４】
また三重管の中心部はパイプ８が貫通していて、先端が開放された空洞１２とされている。この空洞１２には温度計９を挿入するのが好ましい。温度計９はカーボンレンガ４に直接接触して耐火物４の温度を検出し、冷却状態を常時監視することで、より効果的な冷却を行うことができ、信頼性が高まる。本例では温度計９を、パイプ８の側壁外側端部に取付けたフランジ１９により支持している。
１３は温度計端子である。
【００１５】
さらに、パイプ８の側壁外側の位置にペースト圧入口１０を設け、空洞１２をペースト１１の導入路とするのが好ましい。ペースト１１は図３のように冷却装置５とカーボンレンガ４、キャスタブル２および鉄皮１との隙間を埋めて冷却装置５を側壁に固定することにより、冷却効果がより向上する。取付け時は、カーボンレンガ４の穿孔部１８に冷却装置５を挿入したのち、ペースト入口１０からペースト１１を圧入することにより、この隙間にペースト１１が充填され固定されるので、取付け作業が容易である。ペースト１１としては、熱伝導性のよいカーボンペーストなどを採用できる。
【００１６】
温度計９によりカーボンレンガ４の温度を監視しているので、長期操業中にカーボンレンガ４の膨張や移動によって冷却装置５との間に隙間が生じたと判断された場合は、ペースト１１を再圧入することで冷却効果を回復させることができる。
【００１７】
【発明の効果】
高炉炉底側壁部に本発明の冷却装置を取付けることにより、カーボンレンガの外周面側の内部から冷却することができ、カーボンレンガの炉内側温度を効果的に低下させ、レンガ損耗を抑制し、レンガの長寿命化が実現できる。冷却装置外表面の材料に熱伝導率の高い銅または銅合金を使用することで、より効果的な冷却を行うことができる。
【００１８】
従来の炉底ステーブに比べ安価であり、炉外部の配管も簡単で設備費が低減できる。高炉炉底側壁部の任意の位置に取付けることが可能なため、カーボンレンガの損耗状況に応じて冷却能力の強化が可能である。また従来の鉄皮散水により冷却を行っている高炉においても追加設置できる。
【００１９】
さらに、中心部の空洞に温度計を挿入した場合は、カーボンレンガ本体の温度を検出して冷却状態を常時監視でき、異常発生時には直ちに対処できる。
そのうえ、中心部の空洞をペーストの導入路とした場合は、高炉炉底側壁部への取付けが容易であるうえ、熱伝導性のよいカーボンペーストなどで冷却装置との隙間が充填され、より効率よく冷却することができる。長期にわたる操業中にカーボンレンガの膨張や移動によって隙間が生じても、温度計により直ちに検知でき、ペーストを再圧入することで冷却能力を回復できる。
したがって、本発明により高炉炉底側壁部の耐火物のより効果的な冷却が、困難な作業を必要とせず、高信頼性のもとに実現され、しかも設備費が安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の取付け例を示す縦断面図である。
【図２】本発明装置の取付け例を示し、図１のＡ−Ａ矢視相当横断面図である。
【図３】本発明装置の例を示す詳細断面図である。
【図４】本発明装置の例を示し、図３のＢ−Ｂ矢視相当断面図である。
【図５】従来装置の取付け例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…鉄皮              ２…キャスタブル
３…スタンプ          ４…カーボンレンガ
５…冷却装置          ６…外側流路
７…内側流路          ８…パイプ
９…温度計          １０…ペースト圧入口
１１…ペースト        １２…空洞
１３…温度計端子      １４…冷却水入口
１５…冷却水出口      １６…ステーブ
１７…冷却パイプ      １８…穿孔部
１９…フランジ
【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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