(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒及び該内筒を囲繞する外筒を有する二重筒体の構成とし、内筒を冷却水が供給される冷却ジャケットに形成し、外筒を耐火物が圧入される耐火物箱に形成してなり、高炉炉壁のヒートスポット部に挿着して高炉の炉体鉄皮の保護に用いることを特徴とする高炉炉体の冷却筒。
【請求項２】
外筒が、先端面部を除いた筒壁面部の周方向に分散させて穿設した複数個の耐火物送出穴と後端壁面部に設けた耐火物圧入口とを有する請求項１記載の高炉炉体の冷却筒。
【請求項３】
内筒が、軸中心部に同心に挿設した給水管と後端壁面部に設けた排水口とを有し、後端側から給水管により供給される冷却水が先端側に至り、給水管の周囲の筒内中空部を経て排水口から取り出されるように構成される請求項１又は２に記載の高炉炉体の冷却筒。
【請求項４】
外筒の前後中間部に鉄皮取付け用部材が一体に取付けられてなり、先端部から鉄皮取付け用部材までの外筒が軸直角断面外形を等形状とした直軸筒体に形成される請求項１、２又は３に記載の高炉炉体の冷却筒。
【請求項５】
鉄皮取付け用部材が片フランジ付短筒体からなり、短筒部には、当該冷却筒を高炉炉壁のヒートスポット部に挿着したときに生じる外筒と鉄皮との隙間に連通して耐火物を充填させるための中空部が設けられてなる請求項４記載の高炉炉体の冷却筒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉炉壁のヒートスポット部に挿着して高炉炉体の鉄皮を保護するための新規な構造になる冷却筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に高炉１の炉体構造が断面図で略示される。高炉１の炉体は、建設当初においては図示のステーブ２や水冷プレート等の冷却体を炉壁内部に沿わせて配設して、炉内から冷却する構造になっており、例えば、炉内容積４５００ｍ3 の高炉で約５３０枚のステーブ２が使用され、炉内容積１８４５ｍ3 の高炉で約１４００枚の水冷プレートが使用され、このように多数の冷却体が用いられているために以下に述べる問題が生じることは避けられないものである。
【０００３】
このような高炉においては、火入れから長期間経過してくると上記冷却体の一部が高熱によって損耗し（図１において左側炉壁部分に一部黒塗りされた個所５で示す）、その結果、鉄皮３がむき出し（露出）の状態になる。その場合、従来の冷却筒の挿着状態が示される図４を参照して、炉内を流れるガス４によって冷却体であるステーブ２の損耗部分５に接する炉体の鉄皮３が高温に曝され、赤熱等の現象を生じて鉄皮３の材質劣化や強度低下につながり、これが高炉の寿命を短くさせる原因となる。
【０００４】
上述するような赤熱等の現象が起こったときには、従来は、鉄皮３を冷却するために該鉄皮３にコアボウリング等の手段を用いて開口部６を設け、この開口部６を利用して冷却筒２３を介挿・固定しており、またその冷却筒２３の周辺に設けた耐火物の圧入口８からモルタル等の耐火物９を炉内壁部に圧入していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の例では、冷却筒２３の周辺に耐火物の圧入口８を設置しなければならなかったが、鉄皮３の強度保持上の観点から、冷却筒２３と圧入口８とを極く接近させることは好ましくなく、一定以上の距離を持たせるようにすることが肝要である。また、鉄皮３には多様な目的の計測端（温度センサ等）やガスシール金物２４が設置されているため、冷却筒２３や圧入口８が設置可能な場所は限られており、冷却筒２３を適切な個所に設けたとしてもその近くに圧入口８を開口できない場合が屡々ある。そのため、冷却筒２３の回りに耐火物９を効果的に付着し得ない場合がある。
【０００６】
このようなことから、従来の冷却筒の構造や取付け方法では十分な冷却効果が発揮されなく、冷却筒取付け後、短期間で炉体鉄皮の赤熱等が発生するため、冷却筒の本数を増やしたり、耐火物の圧入を繰り返さねばならない等の問題が生じていた。また、赤熱が発生ときは操業にも悪影響を与え、機会損失も発生し、保全費用と総合した場合に相当な損失額になっている。
【０００７】
上述する如き問題点の解決を図るためとして、特開平 9−210572号公報により開示された典型的な先行技術がある。この先行技術に係る冷却筒は、炉壁に冷却ジャケットを有する本体を挿入して設けて炉壁を冷却するようにした冷却筒であって、前記本体が筒状をなし、不定形耐火物が前記本体を貫通できるとともに、前記本体の先端開口が開放されて１個よりなる構成としたものである。すなわち、冷却筒自体が中空体になっていて、その中に耐火物を圧入するのであるが、耐火物の炉内への出口が冷却筒自体の先端に限られた構造であることから、冷却筒の炉内への突き出し代によって耐火物の圧入場所が決まり、特に炉壁近傍に耐火物を直接供給したいときは、冷却筒自体の突き出し代を小さくするしかない。そうすると、逆に冷却効果が低下することになり、このように一長一短があるために根本的な解決が期し得ない問題を依然として有している。
【０００８】
本発明は、このような従来技術が抱えている問題点の解消を図るために成されたものであり、したがって本発明の目的は、冷却筒本来の冷却機能を十分に持続しながら、所要個所への耐火物圧入を確実に行い得ることにより高炉の長寿命化に寄与し、かつ機会損失の解消、保全費用の低減を図らせることができる高炉炉体の冷却筒を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明における請求項１の発明は、内筒及び該内筒を囲繞する外筒を有する二重筒体の構成とし、内筒を冷却水が供給される冷却ジャケットに形成し、外筒を耐火物が圧入される耐火物箱に形成してなり、高炉炉壁のヒートスポット部に挿着して高炉の炉体鉄皮の保護に用いることを特徴とする高炉炉体の冷却筒である。
【００１０】
また、本発明における請求項２の発明は、上記請求項１における高炉炉体の冷却筒に関して、外筒が、先端面部を除いた筒壁面部の周方向に分散させて穿設した複数個の耐火物送出穴と後端壁面部に設けた耐火物圧入口とを有する構成としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における請求項３の発明は、上記請求項１又は２における高炉炉体の冷却筒に関して、内筒が、軸中心部に同心に挿設した給水管と後端壁面部に設けた排水口とを有し、後端側から給水管により供給される冷却水が先端側に至り、給水管の周囲の筒内中空部を経て排水口から取り出されるように構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明における請求項４の発明は、上記請求項１、２又は３における高炉炉体の冷却筒に関して、外筒の前後中間部に鉄皮取付け用部材が一体に取付けられてなり、先端部から鉄皮取付け用部材までの外筒が軸直角断面外形を等形状とした直軸筒体に形成される構成としたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明における請求項５の発明は、上記請求項４における高炉炉体の冷却筒に関して、鉄皮取付け用部材が片フランジ付短筒体からなり、短筒部には、当該冷却筒を高炉炉壁のヒートスポット部に挿着したときに生じる外筒と鉄皮との隙間に連通して耐火物を充填させるための中空部が設けられてなる構成としたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、内筒を冷却ジャケットとなし、これを囲繞する外筒を耐火物箱となした一体構造の冷却筒を構成したことにより、冷却筒の周りに確実に耐火物を圧入することができ、鉄皮を万全に保護することが可能である。また、外筒に対して筒壁面部の周方向に分散させて複数個の耐火物送出穴を穿設してなることにより、冷却筒の周りに耐火物をより確実に圧入することが可能であるとともに、さらに冷却筒の炉体内への突き出し代には影響されることなく耐火物送出穴の穿設位置によって耐火物の供給位置を自在に決定することができ、しかも、その場合に冷却性能の低下を招くようなことが決して無い。このような本発明によれば、冷却筒自体は冷却作用に必要かつ十分な突き出し代を確保した上で、最重要な対象個所とされる炉壁近傍に対して耐火物を集中的に供給することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１６】
図２には、本発明の第１の実施形態に係る冷却筒７を高炉１における炉壁のヒートスポット部に挿着した状態が断面図で示される。
図２において、高炉１内の炉壁に対する冷却体としてのステーブ２における損耗部分５に接する炉体鉄皮３にコアボウリング等の手段によって開口部６を穿設して、冷却筒７を先端部から所要の長さの突き出し代だけ炉内に挿入し、この冷却筒７に一体に取付けられている取付け用部材１８である例えばダブリングプレートを用いて溶接等の固着手段で鉄皮３に固着させている。
【００１７】
上記冷却筒７は、冷却水が供給される冷却ジャケットに形成してなる内筒１０と、該内筒１０を同心的に囲繞して耐火物が圧入される耐火物箱に形成してなる外筒１１とからなる二重筒体に構成される。内筒１０及び外筒１１は、例えば、先端部を端面板で塞ぐ一方、後端部を開口してなる深形容器に形成されていて、外筒１１を内筒１０に対して先端側から被嵌し内筒１０の後端側一部分を残すようにして同心的に覆わせて、内筒１０の直前部と外周部とに中空部がそれぞれ保持されるように嵌装してなるとともに、内筒１０の周りの後端開口部を塞がせてなることにより、この外筒１１を熱硬化性の耐火物９を収容する耐火物箱に形成させている。前記外筒１１は、筒壁面部における高炉１内に挿入する前側部分の周方向に分散させて複数個の耐火物送出穴１２が穿設されているとともに、後端壁面部に１個の耐火物圧入口１５が開口されていて、耐火物圧入口１５に開閉弁１９が介設されている。
【００１８】
一方、内筒１０には、軸中心部に給水管１３が同心的に挿設されているとともに、後端壁面部に排水口１４が開口して設けられて、給水管１３の周りの後端開口部を塞がせて、給水管１３の周りの中空部を冷却水が供給される冷却ジャケットに形成させている。前記給水管１３は、先端開口部分が内筒１０の先端面板に間隙を存して対向しているとともに、内筒１０から突出している後部の後端開口部に給水弁１６が介設されている。なお、排水口１４には排水弁１７が介設されている。
【００１９】
このような冷却筒７は、耐火物圧入口１５から外筒１１内に圧入したモルタル等の耐火物９を前側部分に設けられた複数個の耐火物送出穴１２から外筒１１周囲に送り出させる一方、給水管１３により供給した冷却水を先端開口部分に至らせ、給水管１３の周囲の筒内中空部を経て排水口１４から排出させるようになっている。
【００２０】
上述する構造になる第１の実施形態に係る冷却筒７は、先端側の所要長さの部分を図２に示すように高炉１炉壁のステーブ損耗部分５に挿入して鉄皮取付け用部材１８としてのダブリングプレートによって鉄皮３に固定する。該固定の後、耐火物圧入口１５から外筒１１内に耐火物９を圧入する。そうすると、複数個の耐火物送出穴１２から耐火物９が炉内に流出し、冷却筒７の周りを覆うとともに鉄皮３の内面側にも広がり、損耗部分５に充填されて鉄皮３の露出部分を覆わせることができる。耐火物９の充填の後、前述するように内筒１０に冷却水を連続的に供給することによって、冷却筒本来の冷却作用を安定的に行わせることができる。
【００２１】
なお、このような冷却筒７において、耐火物送出穴１２の配置形態や位置は、冷却体としてのステーブ２の損耗状況、冷却筒７自体の形状、耐火物９の性状、冷却筒７の取付け位置等を勘案して、最適な条件が決定されるものである。
【００２２】
図３には、本発明の第２の実施形態に係る冷却筒７を高炉１における炉壁のヒートスポット部に挿着した状態が断面図で示される。図示の実施形態において前記第１の実施形態に類似し、対応する各部材については同一の参照符号を付して個別の詳細な説明についてはこれを省略する。
【００２３】
上記第２の実施形態の冷却筒７に関して、構成上の点で特に注目されるところは、鉄皮取付け用部材１８が片フランジ付短筒体により形成されいることである。すなわち、外筒１１の前後中間部に一体に取付けてなる鉄皮取付け用部材１８が、外筒１１に密に外嵌合させた短筒部２０と、該短筒部２０の後端部に鍔状を成して一体に設けられたフランジ部２１とから構成されて、短筒部２０の前端部を開口部６の周縁の鉄皮３に接当させた状態で、フランジ部２１を介して鉄皮３に固定することにより、冷却筒７が高炉１のヒートスポット部に挿入されて固着されるようになっている。
【００２４】
上記冷却筒７は、短筒部２０に中空部２２が設けられてなる構成もまた特徴とされる点である。図３を参照して上記中空部２２は、短筒部２０の前端面に例えばリング状に開口してなる耐火物送出用の出口と、後端部の周面に開口してなる耐火物圧入用の入口とを有していて、この入口に介設されてなる開閉弁１９を操作することにより、中空部２２から前記出口を経、耐火物を送り出して冷却筒７と鉄皮３との隙間、すなわち、外筒１１の周りに生じる開口部６の空隙に対しても、耐火物を確実に充填できる構造となっており、したがって冷却筒７挿入部のシールを耐熱的、耐圧的により万全なものとすることができる。
【００２５】
なお、以上説明してなる両実施形態の冷却筒７は、外筒１１の前後中間部に鉄皮取付け用部材１８が一体に取付けられていて、さらに先端部から鉄皮取付け用部材１８までの外筒１１が軸直角断面外形を等形状とした直軸筒体に形成されていて、このような構造と成したことによって万一冷却筒７が破損した場合に容易に取り替えることが可能となり、したがってメンテナンスの面で有利な冷却筒を提供し得る。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。すなわち、冷却ジャケットに形成される内筒と耐火物箱に形成される外筒との二重筒体の構成としたことにより、ステーブ等の冷却体の損耗による高炉炉体鉄皮の温度上昇を防ぐ目的で行う冷却筒の設置と耐火物の圧入とを単体で併行することができ、しかもそれぞれが目的に叶った最善の効果として発揮することが可能であって、炉体鉄皮の長寿命化と保全費用の低減化に寄与し得る。
【００２７】
また本発明によれば、外筒における先端面部を除いた筒壁面部の周方向に分散させて設けた複数個の耐火物送出穴から耐火物を送り出させる構成とすることにより、冷却筒の周りに耐火物をより確実に圧入することができ、さらに冷却筒の炉体内への突き出し代には影響されなく耐火物送出穴の穿設位置によって耐火物の供給位置を自在に決定することができ、したがって、冷却筒自体は冷却作用に必要かつ十分な突き出し代を確保した上で、最重要な対象個所とされる炉壁近傍に対して耐火物を集中的に供給することができる。
【００２８】
さらに本発明によれば、外筒の前後中間部に鉄皮取付け用部材を一体に取付け、かつ、先端部から鉄皮取付け用部材までの外筒が軸直角断面外形を等形状とした直軸筒体に形成することによって、冷却筒破損の際、取り替えが容易となり、メンテナンス面及び機会損失面での軽減化を図り得る効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉炉体の略示断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る冷却筒を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る冷却筒を示す断面図である。
【図４】従来の冷却筒を示す断面図である。
【符号の説明】
１…高炉                ２…ステーブ            ３…鉄皮
４…ガス                ５…ステーブ損耗部分    ６…開口部
７…冷却筒              ８…圧入口              ９…耐火物
１０…内筒              １１…外筒              １２…耐火物送出穴
１３…給水管            １４…排水口            １５…耐火物圧入口
１６…給水弁            １７…排水弁            １８…鉄皮取付け用部材
１９…開閉弁            ２０…短筒部            ２１…フランジ部
２２…中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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