(57)【要約】【課題】ステーブクーラーの製造コスト、運搬回数、運搬費用および仮置きスペース等を削減しつつ、冷却媒体の漏洩を防止する。【解決手段】ステーブクーラー１００は、本体に形成され、冷却流路を本体外部に開口させる開口部１０２ｄと、本体に固定され、開口部を介して冷却流路に連通する貫通孔と、貫通孔内に流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられたボディ１６０と、ボディに設けられた第１螺合部と、流通管が挿通されるとともに第１螺合部に螺合する第２螺合部と、第２螺合部と第１螺合部との螺合によって、流通管の突き当て方向に移動する袋ナット１７０と、ボディおよび袋ナットの間に設けられ、流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材１８０と、爪部を流通管に食い込ませる押圧部とを備えている。【選択図】図２
2016108607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーであって、
前記本体に形成され、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部と、
前記本体に固定され、前記開口部を介して前記冷却流路に連通する貫通孔と、
前記貫通孔内に前記流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられた第１継手部材と、
前記第１継手部材に設けられた第１螺合部と、
前記流通管が挿通されるとともに前記第１螺合部に螺合する第２螺合部と、
前記第２螺合部と前記第１螺合部との螺合によって、前記流通管の突き当て方向に移動する第２継手部材と、
前記第１継手部材および前記第２継手部材の間に設けられ、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、
前記爪部を前記流通管に食い込ませる押圧部と、
を備えたことを特徴とするステーブクーラー。
【請求項２】
前記本体の前記開口部内周に設けられた被螺合部と、
前記第１継手部材に設けられ、前記被螺合部に螺合する取付螺合部と、
を備え、
前記被螺合部と該取付螺合部との螺合によって、前記第１継手部材が前記本体に固定されることを特徴とする請求項１に記載のステーブクーラー。
【請求項３】
前記被螺合部および前記取付螺合部は、前記本体に対する前記第１継手部材の取り付け方向に向かって径が漸減するテーパ形状であることを特徴とする請求項２に記載のステーブクーラー。
【請求項４】
前記被螺合部に形成された溝と、前記取付螺合部に形成された溝との間に設けられ、該被螺合部および該取付螺合部に作用する圧力を分散させるインサートを備えたことを特徴とする請求項２または３に記載のステーブクーラー。
【請求項５】
前記第１継手部材には、前記取付螺合部よりも径方向外方に突出する座面が設けられ、該第１継手部材が前記本体に固定された状態で、該座面が該本体の表面に面接触することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
【請求項６】
前記貫通孔の前記冷却流路側の端部は、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
【請求項７】
冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーの製造方法であって、
前記本体に形成された、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部を介して、貫通孔が該冷却流路に連通するように第１継手部材を該本体に固定し、
前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、前記第１継手部材に螺合する第２継手部材とを、該流通管の端部側から順に、該スリーブ部材、該第２継手部材と配されるように、該流通管に装着し、
前記流通管の端部を、前記第１継手部材の前記貫通孔内に設けられた突き当て部に突き当て、
前記第２継手部材を、前記第１継手部材に螺合させることにより、該第２継手部材を前記流通管の突き当て方向に移動させ、
前記第２継手部材の前記突き当て方向への移動によって、前記スリーブ部材に対して該突き当て方向に圧縮荷重を作用させるとともに、該圧縮荷重の作用方向を変換して前記爪部を前記流通管に食い込ませることを特徴とするステーブクーラーの製造方法。
【請求項８】
冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーを備えた高炉であって、
前記ステーブクーラーは、
前記本体に形成され、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部と、
前記本体に固定され、前記開口部を介して前記冷却流路に連通する貫通孔と、
前記貫通孔内に前記流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられた第１継手部材と、
前記第１継手部材に設けられた第１螺合部と、
前記流通管が挿通されるとともに前記第１螺合部に螺合する第２螺合部と、
前記第２螺合部と前記第１螺合部との螺合によって、前記流通管の突き当て方向に移動する第２継手部材と、
前記第１継手部材および前記第２継手部材の間に設けられ、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、
前記爪部を前記流通管に食い込ませる押圧部と、
を備えたことを特徴とするステーブクーラーを備えた高炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、ステーブクーラーを備えた高炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステーブクーラーは、鋳鉄へ鋳込まれた管により冷却流路を形成した鋳鉄製のものが一般的であった。しかしながら、近年主流となっている高微粉炭吹き込み操業では、炉内の熱変動が繰り返されるため炉内熱負荷が大きく、鋳鉄製のステーブクーラーでは十分に冷却性能を確保できなくなっている。ステーブクーラーの冷却性能が不足すると、炉壁の炉内側表層が高温になり、ステーブクーラーの材質劣化や損耗が進行したり、あるいは熱応力によって反りが発生し、炉内プロフィールに支障を来たしたりする。さらには、ステーブクーラー自体に亀裂が発生して破損することにより、ステーブクーラーの取替頻度が高くなり、炉命が短くなってしまうという問題があった。
【０００３】
こうした背景から、近年では、銅系ステーブクーラーが広く採用されている。銅系ステーブクーラーは、鉄系ステーブクーラーよりも熱伝導率や延性などの物性に優位であるため、低温で均一な温度分布となり、発生熱応力を抑制でき、変形量も減少するため、ステーブクーラーの受けるダメージを軽減することができる。
【０００４】
銅系ステーブクーラーは、穿孔加工等によってステーブクーラー本体の内部に冷却流路が形成されている。また、従来、冷却流路に冷却媒体を供給したり、冷却流路から冷却媒体を排出したりするための流通管は、ステーブクーラー本体に設けられ、冷却流路に通じる開口部と連通するように、ステーブクーラー本体に溶接されていた。流通管をステーブクーラー本体に溶接する技術として、ステーブクーラー本体と溶接できるように流通管を銅製とし、流通管の端部を開口部に差し込んで、開口部と流通管の外周との間に形成される開先を隅肉溶接によって接合する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００５】
しかし、炉体内部における熱負荷の変動に伴って、ステーブクーラー本体に塑性ひずみが生じ、この塑性ひずみが繰り返し生じることによって、ステーブクーラー本体と流通管との溶接部に熱疲労による亀裂が発生することがある。また、溶接部には、溶接残留ひずみが生じることから、欠陥や亀裂が発生するおそれがある。したがって、溶接部は、曲げや引っ張りに対する強度が十分ではないという問題がある。
【０００６】
また、流通管の溶接は、ステーブクーラーの製作工場で行われることとなる。流通管を溶接すると、流通管がステーブクーラー本体から突出した状態となるため、製作工場から高炉の取付け現場まで運搬する際やハンドリングする際（例えば、横持ちや吊り上げ上架する際）に、突出した流通管に曲損が生じたり、溶接部の損傷が生じたりするおそれがある。このため、取り扱い上の多大な注意を作業員に要求しなければならないといった問題があった。
【０００７】
さらに、流通管が突出しているため、複数のステーブクーラーを積み重ねることができず、ステーブクーラーの運搬回数や運搬費用が多大となり、また、広い仮置きスペースを確保する必要があった。
【０００８】
そこで、流通管の端部に全面座フランジを接合しておき、流通管と開口部とが連通するように全面座フランジをステーブクーラー本体にボルトで固定する技術が開発されている（例えば、特許文献３）。この技術では、製作工場において、流通管と、ステーブクーラー本体とを別体で製作し、これらを高炉の取付け現場まで運搬した後、全面座フランジをステーブクーラー本体にボルトで固定して、流通管をステーブクーラー本体に接合する。かかる技術により、ステーブクーラーの製造コスト、運搬回数、運搬費用を低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−６０８１７号公報
【特許文献２】特表２００１−５０７６３０号公報
【特許文献３】特開２００４−３２４９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献３の、ステーブクーラー本体と流通管とをフランジで接合する、所謂フランジ接合では、ステーブクーラー本体と全面座フランジとの間にシール材（パッキン、ガスケット）を挟入し、全面座フランジをボルトで締め付けることで、接合部からの冷却媒体の漏洩を防止している。
【００１１】
しかし、高温の炉内ガス雰囲気環境ではボルトが熱膨張によって伸張して、シール材が緩み、冷却媒体が漏洩するおそれがある。また、炉内ガスと接触することによって、シール材が劣化し、冷却媒体が漏洩するおそれもある。
【００１２】
本発明の目的は、ステーブクーラーの製造コスト、運搬回数、運搬費用および仮置きスペース等を削減しつつ、冷却媒体の漏洩を防止することができるステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、ステーブクーラーを備えた高炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーは、冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーであって、前記本体に形成され、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部と、前記本体に固定され、前記開口部を介して前記冷却流路に連通する貫通孔と、前記貫通孔内に前記流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられた第１継手部材と、前記第１継手部材に設けられた第１螺合部と、前記流通管が挿通されるとともに前記第１螺合部に螺合する第２螺合部と、前記第２螺合部と前記第１螺合部との螺合によって、前記流通管の突き当て方向に移動する第２継手部材と、前記第１継手部材および前記第２継手部材の間に設けられ、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、前記爪部を前記流通管に食い込ませる押圧部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記本体の前記開口部内周に設けられた被螺合部と、前記第１継手部材に設けられ、前記被螺合部に螺合する取付螺合部と、を備え、前記被螺合部と該取付螺合部との螺合によって、前記第１継手部材が前記本体に固定されるとしてもよい。
【００１５】
また、前記被螺合部および前記取付螺合部は、前記本体に対する前記第１継手部材の取り付け方向に向かって径が漸減するテーパ形状であるとしてもよい。
【００１６】
また、前記被螺合部に形成された溝と、前記取付螺合部に形成された溝との間に設けられ、該被螺合部および該取付螺合部に作用する圧力を分散させるインサートを備えるとしてもよい。
【００１７】
また、前記第１継手部材には、前記取付螺合部よりも径方向外方に突出する座面が設けられ、該第１継手部材が前記本体に固定された状態で、該座面が該本体の表面に面接触するとしてもよい。
【００１８】
また、前記貫通孔の前記冷却流路側の端部は、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状であるとしてもよい。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーの製造方法は、冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーの製造方法であって、前記本体に形成された、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部を介して、貫通孔が該冷却流路に連通するように第１継手部材を該本体に固定し、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、前記第１継手部材に螺合する第２継手部材とを、該流通管の端部側から順に、該スリーブ部材、該第２継手部材と配されるように、該流通管に装着し、前記流通管の端部を、前記第１継手部材の前記貫通孔内に設けられた突き当て部に突き当て、前記第２継手部材を、前記第１継手部材に螺合させることにより、該第２継手部材を前記流通管の突き当て方向に移動させ、前記第２継手部材の前記突き当て方向への移動によって、前記スリーブ部材に対して該突き当て方向に圧縮荷重を作用させるとともに、該圧縮荷重の作用方向を変換して前記爪部を前記流通管に食い込ませることを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の高炉は、冷却流路が形成された銅または銅合金製の本体に流通管が固定されたステーブクーラーを備えた高炉であって、前記ステーブクーラーは、前記本体に形成され、前記冷却流路を該本体外部に開口させる開口部と、前記本体に固定され、前記開口部を介して前記冷却流路に連通する貫通孔と、前記貫通孔内に前記流通管の端部が突き当てられる突き当て部が設けられた第１継手部材と、前記第１継手部材に設けられた第１螺合部と、前記流通管が挿通されるとともに前記第１螺合部に螺合する第２螺合部と、前記第２螺合部と前記第１螺合部との螺合によって、前記流通管の突き当て方向に移動する第２継手部材と、前記第１継手部材および前記第２継手部材の間に設けられ、前記流通管の外周面に食い込む爪部を有するスリーブ部材と、前記爪部を前記流通管に食い込ませる押圧部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ステーブクーラーの製造コスト、運搬回数、運搬費用および仮置きスペース等を削減しつつ、冷却媒体の漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高炉を説明するための概念図である。
【図２】ステーブクーラーの設置状態を示す概略断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢示図である。
【図４】本体に流通管を固定するための連結機構の具体的な構成を説明するための図である。
【図５】第１変形例にかかるステーブクーラーの設置状態を示す概略断面図である。
【図６】第１変形例にかかる本体と流通管との固定を説明するための図である。
【図７】第２変形例にかかる本体と流通管との固定を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２４】
図１は、高炉１を説明するための概念図である。図１に示す高炉１は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成するものであり、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等（以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「炉内充填物」と称する）が炉体６に装入されることとなる。
【００２５】
炉体６の下部には羽口１２が設けられており、この羽口１２から炉体６の内部に熱風が導入される。炉体６に導入された熱風は、炉体６を上昇するが、分配シュート１０から落下する炉内充填物中のコークスが熱風によって燃焼すると、一酸化炭素（還元剤）が生じ、コークスの炭素成分が鉄から酸素を奪う還元反応とともに、二酸化炭素および熱を生じて、この反応が熱源となって鉄鉱石を溶融する。炉内充填物の落下過程では、こうした反応が連続的に行われ、炉体６の下部に到達するころに炉内温度が最高となり、炉体６の底部で高温液体状の銑鉄が得られる。なお、炉体６の炉頂部にはガス導管（下降管）１４が接続されており、高温の高炉ガスが炉体６からガス導管（下降管）１４に排出される。
【００２６】
また、炉体６の内部は極めて高温となることから、炉体６の内部には、所謂「鉄皮」と呼ばれる炉壁６ａを冷却して保護するステーブクーラー１００が設置される。このステーブクーラー１００は、炉壁６ａの内周面に沿って多数設置される。以下に、ステーブクーラー１００の構成について詳述する。
【００２７】
（ステーブクーラー１００）
図２は、ステーブクーラー１００の設置状態を示す概略断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢示図である。図２および図３に示すように、本実施形態のステーブクーラー１００は、高炉１の炉壁６ａの内周面に間隙を維持して配置される銅または銅合金の圧延板製の本体１０２を備えている。
【００２８】
以下では、炉壁６ａの内周面に本体１０２が配置された設置状態において、炉壁６ａによって囲繞された空間の中心側に臨む面を表面１０２ａとし、炉壁６ａに間隙を維持して対面する面、換言すれば、炉壁６ａに臨む面を背面１０２ｂとする。そして、ステーブクーラー１００の設置状態において、炉体６の炉頂部側に位置する上面と、炉体６の下部側に位置する下面とを結ぶ方向を本体１０２の高さ方向（図中ｘ方向）とし、表面１０２ａと背面１０２ｂとを結ぶ方向を本体１０２の厚さ方向（図中ｙ方向）とし、高さ方向および厚さ方向と直交する方向を本体１０２の幅方向（図中ｚ方向）として説明する。
【００２９】
図２に示すように、炉壁６ａの内周面には、固定ピン６ｂが取り付けられており、固定ピン６ｂが、本体１０２の背面１０２ｂに設けられたピン穴１０４に差し込まれることにより、本体１０２の荷重が支持されるとともに、本体１０２が位置決めされることとなる。本体１０２の背面１０２ｂには、ボルト部スペーサー１０６を介してボルト１０８が固定されており、このボルト１０８によってステーブクーラー１００が炉壁６ａ内に固定して設置される。本体１０２の表面１０２ａには、複数の蟻溝（凹形状の溝）が形成されており、この蟻溝に耐火材料１１０が装着されている。
【００３０】
また、図２および図３からも明らかなように、本体１０２の内部には、ドリル等を用いた穿孔加工によって、冷却媒体が流通する複数（本実施形態では４つ）の冷却流路１１２が形成されている。各冷却流路１１２は、本体１０２の上面側から下面側へと本体１０２の高さ方向（ｘ方向）に直線状に延在しており、各冷却流路１１２は、本体１０２の幅方向（ｚ方向）に所定の間隔を隔てて平行に配列されている。また、各冷却流路１１２の上端および下端は、プラグ栓１１４によって封止されている。
【００３１】
さらに、後述する連結機構１５０によって、各冷却流路１１２の下端側には給水管１１６（流通管）が接続され、各冷却流路１１２の上端側には排水管１１８（流通管）が接続されている。このとき、本体１０２と給水管１１６および排水管１１８との接続部位であって、本体１０２の背面１０２ｂと炉壁６ａとの間には、配管部スペーサー１２０が設けられている。また、炉壁６ａの炉外側には、本体１０２の熱変形時に給水管１１６や排水管１１８にストレスがかからないように、ガスシール機能を有するコンペンセーター１１４ａが設けられている。また、炉壁６ａの開口６ｃおよび、開口６ｃから立設したシール金物６ｄの内部空間には、炉内の高温ガスの侵入を防止するとともに断熱するために、ウール材等の可縮性耐火材料（不図示）が充填されている。
【００３２】
上記の構成により、給水管１１６から冷却流路１１２に冷却媒体が供給されると、本体１０２の内部において、炉壁６ａの高さ方向（ｘ方向）の下部側から上部側へと冷却媒体が流通し、排水管１１８から炉体６の外部へと冷却媒体が排出される。これにより、本体１０２の内部を冷却媒体が流通する過程で、炉体６の炉壁６ａが冷却されることとなる。
【００３３】
上記給水管１１６、排水管１１８と本体１０２とを接続する連結機構１５０は、ボディ１６０（第１継手部材）と、袋ナット１７０（第２継手部材）と、スリーブ部材１８０とを含んで構成される。
【００３４】
図４は、本体１０２に流通管を固定するための連結機構１５０の具体的な構成を説明するための図である。なお、図４では、流通管として排水管１１８を例に挙げて説明するが、給水管１１６についても排水管１１８と同様に、連結機構１５０によって本体１０２に固定されることは言うまでもない。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、ボディ１６０は、一端側から他端側に向かって貫通孔１６２が形成されている。貫通孔１６２は、一端側から他端側に向かうにしたがって径が漸減するテーパ形状のテーパ部１６２ａと、テーパ部１６２ａの小径側端部から他端側に延在するとともにテーパ部１６２ａの小径と同径の延在部１６２ｂと、延在部１６２ｂから他端側に延在するとともに延在部１６２ｂより小径の小径部１６２ｃとを備えている。また、延在部１６２ｂと小径部１６２ｃとの間に突き当て部１６２ｄが形成されている。
【００３６】
ボディ１６０の外周面における、一端側には、ネジ部１６４（第１螺合部）が設けられており、他端側には、テーパネジ部１６６（取付螺合部）が設けられている。さらに、ボディ１６０の外周面であって、ネジ部１６４とテーパネジ部１６６との間には、テーパネジ部１６６よりも径方向外方に突出する座面１６８が設けられている。
【００３７】
袋ナット１７０は、円筒部１７２と、円筒部１７２の一端側を閉塞する平面部１７４とで構成され、平面部１７４には、排水管１１８が挿通される挿通孔１７４ａが形成されている。円筒部１７２は、内径が排水管１１８の外径よりも大きく形成されているため、円筒部１７２の内周面と排水管１１８の外周面との間に収容空間１７２ａが形成されることとなる。また、円筒部１７２の内周面には、ネジ部１７６（第２螺合部）が設けられている。
【００３８】
スリーブ部材１８０は、排水管１１８が挿通される円筒形状であり、内径が排水管１１８の外径よりも僅かに大きい。また、スリーブ部材１８０の内周には、排水管１１８の外周面に食い込むカッティングウエッジ１８２（爪部）が設けられている。スリーブ部材１８０は、袋ナット１７０の収容空間１７２ａに収容されて、袋ナット１７０とボディ１６０との間に設けられることとなる。
【００３９】
続いて、ステーブクーラー１００の製造方法について図４を用いて説明する。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、本体１０２には、冷却流路１１２を本体１０２外部に開口させる開口部１０２ｄが形成されており、開口部１０２ｄの内周面には、管用テーパネジ部１０２ｅ（被螺合部）が形成されている。
【００４１】
本体１０２に排水管１１８を固定する場合、図４（ａ）に示すように、まず、ボディ１６０の他端側に設けられたテーパネジ部１６６を管用テーパネジ部１０２ｅに螺合させる。そうすると、座面１６８が本体１０２の表面に面接触することとなる（図４（ｂ）、図４（ｃ）参照）。
【００４２】
次に、排水管１１８の端部１１８ａ側から順に、スリーブ部材１８０、袋ナット１７０と配されるように、袋ナット１７０およびスリーブ部材１８０を排水管１１８に挿通させる。なお、スリーブ部材１８０は、カッティングウエッジ１８２が端部１１８ａ側に配されるように排水管１１８に挿通させる。そして、袋ナット１７０、スリーブ部材１８０を排水管１１８に挿通させた後、排水管１１８の端部１１８ａをボディ１６０の突き当て部１６２ｄに突き当て、袋ナット１７０のネジ部１７６をボディ１６０のネジ部１６４に螺合させる（図４（ｂ）、図４（ｃ）参照）。そうすると、袋ナット１７０は、ネジ部１６４、１７６同士の螺合によって、排水管１１８の突き当て方向（すなわち、冷却流路１１２側、図４中、左側）に移動することとなる。
【００４３】
袋ナット１７０の突き当て方向への移動によって、スリーブ部材１８０が、平面部１７４とテーパ部１６２ａに挟まれ、スリーブ部材１８０に対して突き当て方向に圧縮荷重が作用する。また、テーパ部１６２ａが、突き当て方向に向かって径が漸減するテーパ形状であることから、スリーブ部材１８０に作用した圧縮荷重が、内側（排水管１１８側）に変換されてカッティングウエッジ１８２が排水管１１８に食い込むこととなる（メタル接触シール）。つまり、平面部１７４およびテーパ部１６２ａが、袋ナット１７０の突き当て方向への移動によって、スリーブ部材１８０に対して突き当て方向に圧縮荷重を作用させるとともに、圧縮荷重の作用方向を変換してカッティングウエッジ１８２を流通管に食い込ませる押圧部として機能する。
【００４４】
一方、スリーブ部材１８０における一端部１８４は、平面部１７４によって、排水管１１８の外周に圧着されることとなり、排水管１１８の端部１１８ａの継目からの冷却媒体の漏洩を抑制するとともに、連結機構１５０からの排水管１１８の離脱を防止することが可能となる。
【００４５】
こうして、本体１０２に排水管１１８が固定され、排水管１１８は、ボディ１６０の貫通孔１６２、開口部１０２ｄを介して冷却流路１１２に連通することとなる。
【００４６】
このように、ボディ１６０、袋ナット１７０、スリーブ部材１８０で構成される連結機構１５０を用いて、本体１０２と流通管（給水管１１６、排水管１１８）を固定する構成により、カッティングウエッジ１８２が排水管１１８に食い込んでメタル接触シールを形成することとなり、本体１０２と流通管を強固に締結接続することができる。これにより、Ｏリング、パッキン等のシール材を一切介在させずとも、流通管からの冷却媒体の漏洩を防止することが可能となる。
【００４７】
また、本体１０２と流通管とを溶接する従来技術と比較して、溶接部の欠陥や亀裂の誘発原因となる溶接残留ひずみの発生がないため、曲げや引っ張りに対する強度を確保することが可能となる。また、製造コストを低減することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態の連結機構１５０は、専用の治具を用いずとも、一般的に用いられているスパナ、レンチ等の工具で流通管を本体１０２に容易に固定することができる。したがって、本体１０２と、流通管（給水管１１６、排水管１１８）と、連結機構１５０とを別体で製作し、高炉１の取付け現場において、流通管を本体１０２に固定することが可能となる。したがって、製作工場から高炉１の取付け現場まで運搬する際やハンドリングする際（例えば、横持ちや吊り上げ上架する際）に、本体１０２同士を積み重ねることができ、運搬回数や運搬費用を削減することができるとともに、広い仮置きスペースの確保を不要とすることが可能となる。
【００４９】
また、連結機構１５０のスリーブ部材１８０は、内部に機械的な弾性力を有しているため、袋ナット１７０を強力に付勢して、振動等による袋ナット１７０の緩みを防ぐことができる。
【００５０】
さらに、ボディ１６０が座面１６８を備え、ボディ１６０が本体１０２に固定された際に座面１６８が本体１０２表面と面接触する構成により、本体１０２とボディ１６０とを密着接合することができ、連結機構１５０の付け根部の機械的強度を確保することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、本体１０２の管用テーパネジ部１０２ｅと、連結機構１５０のテーパネジ部１６６は、本体１０２に対するボディ１６０の取り付け方向に向かって径が漸減するテーパ形状である。テーパ形状であるため強く捻じ込めば隙間がなくなり流体の漏れを防ぐとともに、本体１０２とボディ１６０との緩みを抑制することができ、連結機構１５０の付け根部の機械的強度を確保することが可能となる。
【００５２】
さらに、本実施形態のボディ１６０は、貫通孔１６２（小径部１６２ｃ）の冷却流路１１２側の端部１６２ｅが、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状、所謂、ベルマウスの曲面形状である。これにより、端部１６２ｅを同一径の直入管とする場合と比較して、冷却媒体吸い込み時の圧力損失を、１／２０以下に低減することができる。ベルマウスの曲面形状とすることによる冷却媒体の圧力損失低減効果は、排水管１１８において特に有効である。
【００５３】
また、本実施形態の連結機構１５０、および、流通管（給水管１１６、排水管１１８）は、オーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４等）で構成されている。オーステナイト系ステンレス鋼は、線膨張率が１７．３×１０−６／℃と、本体１０２の材質である銅の線膨張率１７．１×１０−６／℃に極めて近い。このため、本体１０２と、連結機構１５０および流通管との間の熱応力を低減することができる。また、連結機構１５０および流通管の耐食性を向上させることも可能である。
【００５４】
また、オーステナイト系ステンレス鋼は、引張強度が２．５倍以上あり機械的強度が高い。したがって、連結機構１５０および流通管をオーステナイト系ステンレス鋼で構成することにより、銅や銅合金で構成する場合と比較して、機械的強度を向上させることができる。
【００５５】
また、各種金属材料はそれぞれ固有の電位を呈しており、金属材料が湿った環境の中で腐食する場合、その大部分は電気化学的な反応によるものである。異種金属、すなわち異なった電位の金属を電解質中（水中や海水中）で組み合わせるとイオン化傾向の相違により、低電位の金属が腐食することがよく知られている。金属がイオンとなって溶解するときの電位はそれぞれの金属によって異なり、例えば、鉄鋼材料の防食電位は−０．７７（Ｖ．ＳＣＥ）であり、銅または銅合金は−０．３５〜−０．５（Ｖ．ＳＣＥ）であり、ステンレス鋼は−０．４〜−０．７（Ｖ．ＳＣＥ）である。したがって、例えば、銅と鉄を組み合わせた場合、電位が卑な金属「鉄」がアノード（陽極）、貴な金属「銅」がカソード（陰極）となって電池を形成し、アノード側の金属「鉄」が腐食する。
【００５６】
従来、銅製の本体に対して、流通管も銅製とし、炉外側で各ステーブクーラー間を連絡する連絡管に安価な鋼管を用いていた。銅管と鋼管とを溶接できないため、流通管と連絡管との接続は、フランジ接合としていた。しかし、上述した電気化学的腐食を回避するために、銅管と鋼管のフランジ接合面のシール材には電気的絶縁可能な、例えば、ゴムパッキンを使用せざるを得なかった。さらに、フランジ接合のボルトにはプラスチックの絶縁スリーブを使用せざるを得なかった。
【００５７】
しかし、本実施形態では、連結機構１５０および流通管を、電位差が銅と近似しているオーステナイト系ステンレス鋼で構成しているため、銅製の本体１０２と組み合わせたとしても電気化学的腐食を抑制することができ、電気的絶縁を行う手間を回避することが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、流通管をオーステナイト系ステンレス鋼とすることで、各ステーブクーラー１００間を連絡する連絡管と流通管とを、Ｌ字管等を介して溶接することができる。このため、従来のフランジ接合が不要となり、作業員の作業効率を向上させることが可能となる。
【００５９】
（第１変形例）
上記実施形態では、本体１０２の開口部１０２ｄに管用テーパネジ部１０２ｅが形成される構成を例に挙げて説明した。しかし、ボディ１６０のテーパネジ部１６６と螺合する部位が設けられた別部材を本体１０２に固定してもよい。
【００６０】
図５は、第１変形例にかかるステーブクーラー１００の設置状態を示す概略断面図であり、図６は、第１変形例にかかる本体１０２と流通管（排水管１１８）との固定を説明するための図である。また、図６（ａ）は、本体１０２と流通管（排水管１１８）との固定前の状態を示し、図６（ｂ）は、固定後の状態を示す。これらの図に示すように、第１変形例では、本体１０２の開口部１０２ｄにフランジ部を有するネジスリーブ２００が挿入された後、ネジスリーブ２００が本体１０２に溶接される。これにより、ネジスリーブ２００は、開口部１０２ｄから外部への冷却媒体の漏洩がないように、隅肉溶接部２０２によって本体１０２に固定されることとなる。
【００６１】
また、ネジスリーブ２００には、一端側から他端側に向かうにしたがって径が漸減するテーパ形状のテーパネジ孔２０４（被螺合部）が設けられている。テーパネジ孔２０４は、ボディ１６０のテーパネジ部１６６と螺合する寸法関係を有している。
【００６２】
このように、ネジスリーブ２００を開口部１０２ｄに挿入して本体１０２と溶接するだけといった、簡単な作業でボディ１６０のテーパネジ部１６６と螺合する部位を本体１０２に設けることができる。これにより、本体１０２自体にネジ加工をする手間を省くことができ、製作コストを大幅に低減することが可能となる。
【００６３】
なお、ネジスリーブ２００は、本体１０２と実質的に同一の材質（銅、または、銅合金）で構成されるとよい。
【００６４】
また、ネジスリーブ２００の開口部１０２ｄへの挿入は、本体１０２の開口部１０２ｄ周辺を加熱して孔径を拡張させ、ネジスリーブ２００を焼き嵌めすることで為されるとよい。ネジスリーブ２００を焼き嵌めすることにより、本体１０２の開口部１０２ｄと、ネジスリーブ２００とを密着接合することができ、これらの境界部における熱伝導上の低下を回避することが可能となる。
【００６５】
（第２変形例）
図７は、第２変形例にかかる本体１０２と流通管（排水管１１８）との固定を説明するための図である。また、図７（ａ）は、本体１０２と流通管（排水管１１８）との固定前の状態を示し、図７（ｂ）は、固定後の状態を示す。
【００６６】
図７に示すように、第２変形例では、本体１０２には、テーパネジ孔２０４に代えて、螺合方向に亘って同径の同径ネジ孔２６４（被螺合部）が設けられている。また、ボディ１６０のテーパネジ部１６６に代えて、同径ネジ孔２６４と螺合する同径ネジ部２６６（取付螺合部）が設けられている。そして、ボディ１６０の同径ネジ部２６６にインサート２７０を装着した状態で、ボディ１６０を同径ネジ孔２６４に螺合させる。そうすると、本体１０２に設けられた同径ネジ孔２６４（取付螺合部）に形成された溝と、ボディ１６０の同径ネジ部２６６（被螺合部）に形成された溝との間に、インサート２７０が装着されて、同径ネジ孔２６４と同径ネジ部２６６とが螺合されることとなる。
【００６７】
インサート２７０は、オーステナイト系ステンレス鋼で構成され、スプリング状のコイルである。また、インサート２７０は、コイルの一断面が、矩形形状（菱形形状）となっている。インサート２７０は、雄ネジと雌ネジのリード誤差や、角度誤差を吸収し、同径ネジ孔２６４と同径ネジ部２６６とに作用する圧力を分散させることができる。これにより、ボディ１６０（同径ネジ部２６６）の強度を向上させることができ、ボディ１６０と本体１０２（ネジスリーブ２００）との結合の耐久性を向上させることが可能となる。
【００６８】
また、同径ネジ孔２６４および同径ネジ部２６６の摩耗、腐食、振動等によるネジ山の破損を防止することができる。したがって、組み立てや分解を頻繁に行ったとしても破損を回避することが可能となる。
【００６９】
また、同径ネジ孔２６４および同径ネジ部２６６の疲れ限度を増加させることができ、ネジの噛み合いの接触率を向上させて、応力分散を理想的な状態とすることが可能となる。これにより、繰り返し加重に耐えることができ、ネジ山が負担する負荷量を低減することが可能となる。
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、本体１０２と、ボディ１６０（第１継手部材）とが螺合されることで固定される構成を例に挙げて説明した。しかし、本体１０２とボディ１６０との固定手段は、螺合に限らず、他の固定手段、例えば、溶接等を用いてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態において、管用テーパネジ部１０２ｅ（被螺合部）、テーパネジ部１６６（取付螺合部）、テーパネジ孔２０４（被螺合部）をテーパ形状としたが、同径形状であってもよい。
【００７３】
また、上記第２変形例において、同径ネジ孔２６４と同径ネジ部２６６との間にインサート２７０を装着する構成を例に挙げて説明した。しかし、テーパ形状である、テーパネジ孔２０４とテーパネジ部１６６との間にインサート２７０を装着するとしてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、ボディ１６０に座面１６８を設ける構成を例に挙げて説明した。しかし、座面１６８は必須の構成ではない。
【００７５】
また、上記実施形態では、ボディ１６０の貫通孔１６２の冷却流路側の端部が、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状である構成を例に挙げて説明した。しかし、ボディ１６０の貫通孔１６２は、同径形状であってもよい。
【００７６】
また、上記実施形態において、連結機構１５０、および、流通管をオーステナイト系ステンレス鋼で構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、少なくとも、本体１０２と接触する部材（例えば、ボディ１６０や、ネジスリーブ２００、インサート２７０）をオーステナイト系ステンレス鋼で構成すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラー、ステーブクーラーの製造方法、および、ステーブクーラーを備えた高炉に利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  高炉
１００  ステーブクーラー
１０２  本体
１０２ｄ  開口部
１０２ｅ  管用テーパネジ部（被螺合部）
１１２  冷却流路
１１６  給水管（流通管）
１１８  排水管（流通管）
１１８ａ  端部
１６０  ボディ（第１継手部材）
１６２  貫通孔
１６２ａ  テーパ部（押圧部）
１６２ｄ  突き当て部
１６４  ネジ部（第１螺合部）
１６６  テーパネジ部（取付螺合部）
１６８  座面
１７０  袋ナット（第２継手部材）
１７４  平面部（押圧部）
１７６  ネジ部（第２螺合部）
１８０  スリーブ部材
１８２  カッティングウエッジ（爪部）
２０４  テーパネジ孔（被螺合部）
２６４  同径ネジ孔（被螺合部）
２６６  同径ネジ部（取付螺合部）
２７０  インサート
【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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