(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属含有鉱石を含む冶金用装入材料を包囲するための円形の周囲側壁を持つサブマージド−アーク式の冶金用炉のための上方に傾斜した截頭円錐形形状のカバーアッセンブリであって、別々に取り外すことができる互いに密接した複数の金属製中空部材を含み、前記複数の金属製中空部材は、電極を前記冶金用炉内に垂直方向下向きに通すことができる開口部を中央に構成するように全体として環状を成して配置され、前記複数の金属製中空部材の外周部分は、前記サブマージド−アーク式の冶金用炉の前記円形の周囲側壁によって支持される前記カバーアッセンブリの外周を構成し、前記取り外し自在の金属製中空部材は、
（ａ）前記截頭円錐形カバーアッセンブリの内壁面を形成する上方に傾斜した金属製内ベース部材と、
（ｂ）前記金属製内ベース部材から上方に間隔が隔てられた金属製外カバー部材と、
（ｃ）前記金属製外カバー部材を前記金属製内ベース部材に接合し、間隔が隔てられた両部材間に密閉空間を画成する手段であって、一つ又はそれ以上の液体ドレン開口部が前記密閉空間の外周部分に配置された手段と、
（ｄ）液滴の形態の液体冷却材のスプレーを、前記金属製内ベース部材の温度を適当な値に維持するのに十分な量で前記金属製内ベース部材に差し向けるため、前記密閉空間内に配置された複数のスプレー手段と、
（ｅ）冷却用液体を前記スプレー手段に供給するため、前記密閉空間内に取り付けられており且つ前記金属製内ベース部材に亘って延びる液体冷却材供給ヘッダ導管と、
（ｆ）前記密閉空間の外側に配置された液体冷却材供給源から、前記密閉空間内の前記液体冷却材供給ヘッダ導管を介して、前記取り外し自在の金属製中空部材の各々に直接且つ独立に液体を供給するための液体冷却材供給導管と、
（ｇ）前記密閉空間の外側に前記密閉空間と隣接して配置されており、前記密閉空間の内側から液体冷却材の流れを受け入れるため前記一つ又はそれ以上の前記液体ドレン開口部と連通した少なくとも一つの液体冷却材ドレン導管と、
（ｈ）前記冶金用炉の前記円形の周囲側壁と取り外し自在に係合するように前記金属製中空部材の前記外周部分の下部に取り付けられた支持部材と、
（ｉ）前記金属製中空部材を垂直方向の上方から支持するための手段とを有する、ことを特徴とするカバーアッセンブリ。
【請求項２】
前記液体冷却材を前記金属製中空部材から除去するため、前記液体冷却材ドレン導管と連通したポンプ手段が設けられている、請求項１に記載のカバーアッセンブリ。
【請求項３】
前記ポンプ手段は、ベンチュリを含む、請求項２に記載のカバーアッセンブリ。
【請求項４】
前記冶金用炉の前記円形の周囲側壁には、頂部が開放した溝が設けられており、前記支持部材は、前記溝に載止した前記金属製中空部材の前記外周部分の下部に取り付けられている、請求項１に記載のカバーアッセンブリ。
【請求項５】
上方に延びる側壁を持つ金属製リング状部材が、前記截頭円錐形形状のカバーアッセンブリの最上部分の上方に位置決めされており、前記金属製外カバー部材の各々が前記金属製リング状部材の前記側壁と取り外し自在に係合し、前記側壁に圧縮力を加える、請求項１に記載のカバーアッセンブリ。
【請求項６】
前記冶金用炉の前記円形の周囲側壁と係合した回転自在の片持ち式支持アームが、前記金属製中空部材の各々を支持するために設けられている、請求項１に記載のカバーアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、冶金用炉（metallurgical furnace）、詳細には、チタニウム鉱等の金属酸化物を含む鉱石を還元するためのサブマージド−アーク炉（submerged arc furnace）用のスプレー冷却式ルーフに関する。
発明の背景
冶金用ベッセルのルーフのスプレー冷却は、一体の即ち一部品のルーフ構造を記載した、ヘガート等に付与された米国特許第４，７１５，０４２号、Ｗ．Ｈ．バーウェルに付与された米国特許第４，８１５，０９６号、及びＭ．Ｔ．アーサー及びＦ．Ｈ．マイナーに付与された米国特許第５，１１５，１８４号に開示されているように、十分な効果を以て実施されてきた。場合によっては、ルーフセクタを別々に製造し、これらを接合して最終的に一体のルーフにする。このようなルーフは、電気アーク式溶鉱炉及び他の設備に関して非常に効果的であった。
例えば金属を含有する鉱石を含む炉の装入材料に電極を挿し込むサブマージド−アーク式の冶金用炉をスプレー冷却することが重要である。炉の装入材料の内部にある電極は、金属を含有する鉱石、例えばチタニウムを含有する鉱石を還元するのに必要な高温を発生する。サブマージド−アーク炉に露呈された炉ルーフの熱条件は、位置によって大幅に変化し、このため、一体のスプレー冷却式のルーフの設計は困難であった。更に、サブマージド−アーク炉のルーフは、鋼屑溶融炉のルーフよりも直径が大きくなりがちであった。本発明は、サブマージド−アーク式の冶金用炉の特定の必要条件に関する。
発明の概要
本発明は、互いに密接して配置されており且つ電極を垂直方向下向きに冶金用炉内に通すことができる開口部を中央に形成する、複数の別体の金属製中空部材で形成された截頭円錐形形状のアッセンブリを持つ冶金用炉のためのルーフに関する。金属製中空部材の最も外側の部分は、炉の円形の側壁によって支持されるカバーアッセンブリの円形の外周を画成する。金属製中空部材の各々は取り外し及び設置を別々に行うことができ、各金属製中空部材は、炉によって加熱された金属製中空部材の表面、詳細には金属製中空部材の底面上に液体冷却材をスプレーするため、金属製中空部材内でヘッダに連結されたスプレー手段を含む。各金属製中空部材のヘッダは、冷却材供給導管によって冷却材源が別個に設けられており、金属製中空部材の内部から使用済の冷却材を受け入れるため、少なくとも一つのドレン導管が設けられている。金属製中空部材の最も下にある部分には、冶金用炉の円形の周囲側壁の一部と取り外し自在に係合するため、支持部材が設けられている。これらの支持部材は、金属製中空部材の各々に個々に垂直方向支持を与えるために設けられている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるスプレー冷却式ルーフアッセンブリの部分断面正面図であり、
第１（Ａ）図は、第１図のルーフアッセンブリの一部の概略正面図であり、
第２図は、本発明によるルーフアッセンブリの平面図であり、
第２（Ａ）図は、第２図のルーフアッセンブリの一部の概略図であり、
第３図は、図２のアッセンブリの正面図であり、
第３（Ａ）図は、図３のルーフアッセンブリと関連して使用できるベンチュリ型ポンプの部分断面図であり、
第４図は、本発明によるスプレー連結式ルーフアッセンブリの金属製中空サブアッセンブリの部分平面図である。
発明の詳細な説明
第１図を参照すると、金属を含有する鉱石、スラグ形成体、及び還元剤を含む固体状装入材料１２が入ったサブマージド−アーク電気炉に参照番号１０が附してある。電極１４の下端が装入材料１２内に挿し込まれており、アーク１６を発生し、これにより装入材料１２を高温に加熱し、還元反応を促し、これにより鉱石から金属を回収し、カバースラグを形成する。炉内の温度状態は、第１図において参照番号２０を附したルーフアッセンブリの下側に極端であり且つ様々に変化する応力を及ぼす。
第１図では、冶金用装入材料１２を包囲するための円形の周囲側壁２８を持つ冶金用サブマージド−アーク炉１０用の截頭円錐形形状の上方に傾斜したカバーアッセンブリ２０は、別々に取り外すことができる複数のぴったりと隣接した金属製中空部材２２−２２（ｅ）を含み、これらの金属製中空部材は、内周開口部１７を画成し、この開口部を通して電極１４を冶金用炉１０内に垂直方向下向きに通すことができる。金属製中空部材の最も下の部分８６は、カバーアッセンブリ２０の外周１９を画成し、この外周は、サブマージド−アーク炉１０の円形の側壁２８によって支持される。参照番号１１を附した従来の取り外し自在の「デルタ」は、電気炉とともに使用される。
第１図を更に参照し、これに加えて第４図を参照すると、本発明のスプレー冷却式炉ルーフアッセンブリは、複数の、適当には４つ又はそれ以上の別々の金属製中空部材２２−２２（ｅ）を含み、これらの金属製中空部材は、上方に傾斜した截頭円錐形形状をなして炉１０とぴったりと隣接して配置される。金属製中空部材２２−２２（ｅ）の各々には、下方に垂下した金属製支持部材２４が設けられており、この部材は、炉１０の円形の側壁２８の頂部にある円形の周囲溝２６内に着座する。金属製中空部材２２−２２（ｅ）は、例えば、頭上クレーン（図示せず）を持ち上げブラケット３０と関連して使用し、支持部材２４を炉１０の周囲溝２６に着座させ、炉１０の側壁２８と取り外し自在に係合させることによって、別々に設置できる。第１図に示す実施形態では、各金属製中空部材２２には、回転自在の片持ち式支持アーム３２が設けられている。このアームは、炉壁２８に取り付けられたシェルフ部材３３に取り付けられる。支持アーム３２は、第１図に示すように、金属製中空部材２２（ｂ）に取り付けられたブラケット３４で金属製中空部材２２（ｂ）を垂直方向の上方から支持する。例として、金属製中空部材、例えば２２（ｂ）を頭上クレーン又は他の装置で第１図に示す位置に設置し、片持ち式のアーム３２を図示の位置まで揺動し、図示のように３４のところで金属製中空部材２２（ｂ）と係合させ、頭上クレーンを取り外すことができる。残りの金属製中空部材２２を同様に設置する。金属製中空部材２２−２２（ｅ）は、例えば検査又は交換を行うため、設置手順と逆の手順で個々に及び別々に取り外すことができる。金属製中空部材２２−２２（ｅ）の各々は、截頭円錐形形状のカバーアッセンブリ２０の内壁面を形成する上方に傾斜した金属製内ベース部材４０と、この金属製内ベース部材から間隔が隔てられており且つ向き合っており且つ平行な金属製外カバー部材４２と、この外カバー部材を金属製内ベース部材に接合し、前記間隔が隔てられたベース部材４０と前記カバー部材４２との間に実質的に密閉された空間４６を形成するための手段４４とを含み、一つ又はそれ以上の液体ドレン開口部４８が密閉空間４６の最も下の部分に配置されている。第４図を参照すると、液体冷却材のスプレーを液滴５２の形態で金属製内ベース部材に、炉によって加熱された前記エレメントを適当な温度に維持するのに十分な量で差し向けるため、複数のスプレー手段５０が、前記金属製内ベース部材４０と隣接しており且つ離間された所定位置で密閉空間４６内に配置されている。
液体冷却材供給ヘッダ導管５４が密閉空間４６内に符号５６のところで設けられている。この導管は、金属製内ベース部材４０に亘って延びており、ヘッダ導管５４と連通した導管５８から冷却材を受け入れるノズル５０等のスプレー手段に冷却液を供給するために設けられている。
液体冷却材供給源７２から取り外し自在の金属製中空部材２２−２２（ｅ）の各々に液体を直接的に且つ独立に供給するための液体冷却材供給導管７０は、密閉空間４６の外側に配置されており、密閉空間４６内の液体冷却材供給ヘッダ導管５４に連結されている。少なくとも一つの液体冷却材ドレン導管８０が前記密閉空間の外側にこの密閉空間と隣接して配置されており、密閉空間４６の内側から液体冷却材８７の流れを受け入れて排出するための一つ又はそれ以上のドレン開口部８２と連通している。支持部材２４は、冶金用炉１０の円形の周囲側壁２８と取り外し自在に係合するように、金属製中空部材の外周部分８６に取り付けられている。
第１（Ａ）図に示すように、液体冷却材供給導管７０は可撓性ホース７１に取り外し自在に連結されており、このホースは、炉の側壁２８にブラケット７５のところで固定された冷却材供給パイプ７３に連結されている。同様に、冷却材ドレン導管８０は、可撓性ホース８１に取り外し自在に連結されており、このホースは、炉の側壁２８にブラケット８５で固定された冷却材ドレンパイプ８３に連結されている。この構成は、金属製中空部材２２−２２（ｅ）の各々に設けられており、これにより、金属製中空部材２２−２２（ｅ）の設置及び取り外しを迅速に且つ便利に行うことができる。
第３図を参照すると、スプレー冷却式ルーフアッセンブリ２０には、上方に延びる側壁９２を持つ金属製リング状部材９０が設けられており、この金属製部材は、金属製中空部材２２−２２（ｅ）の最上部分９４の上方に位置決めされており、金属製中空部材２２−２２（ｅ）の金属製外カバー部材４２の各々は、参照番号９６で示すように、金属製リング状部材９０の側壁９２と取り外し自在に係合し、これに圧縮力を及ぼす。第２図及び第２（Ａ）図に示すように、金属製中空部材２２−２２（ｅ）の金属製外カバー部材に取り付けられたブラケット１０１は、金属製リング状部材９０の底フランジ１０５に取り付けられたブラケット１０３に連結される。金属製リング状部材９０は、垂直な溝側壁９７、９９が画成する環状溝９３を有する。圧縮力１０６がリング状部材９０に加わると、金属製中空部材２２−２２（ｅ）は、全て、リング状部材９０との協働により垂直方向に支持され、片持ち式に支持することが不要になる。金属製中空部材２２−２２（ｅ）の設置及び取り外しは、第１図と関連して上文中に説明したように行うことができる。リング状部材９０の環状溝９３は、例えば第１図で参照番号１１を附したリング等の取り外し自在の従来の「デルタ」リングの支持に使用でき、セラミックファイバ及び砂を使用することによってリングの周りで炉をシールする手段を提供する。
第２図で参照番号１１０を附したように、金属製中空部材を互いに取り外し自在にクランプでき、例えば参照番号１１４を附した耐熱性ファブリック及び砂で継ぎ目１１２をシールできる。
第３（Ａ）図に示すように、廃水１２７を炉の別の領域から遠ざかるように搬送するベンチュリ１２４をパイプ１２６内に備えたポンプ手段１２０を使用し、使用済の液体冷却材８７を金属製中空部材２２−２２（ｅ）から受け取ってこれを排出することができる。
【図１】
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【図１（Ａ）】
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【図２】
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【図２（Ａ）】
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【図３】
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【図３（ａ）】
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【図４】
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