(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端と下端に設けた給水ヘッダと排水ヘッダの間に多数の冷却水管を並列して設置して成る水冷パネルの一部に点検窓用の枠部を設けて成る溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルにおいて、前記枠部の上端と下端にも前記水冷パネルの全幅に相当する冷却水ヘッダを設けたことを特徴とする溶融金属精錬設備のドア用水冷パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉などの溶融金属の精錬設備において使用されるドアの水冷パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
転炉などの溶融金属の精錬炉においては、操業時の溶融金属の飛散防止や集塵率向上のためにその周囲を壁によって包囲するとともに、原料の装入や溶製された溶融金属やスラグの排出を容易ならしめるためのドア（一般に、原料の装入側ドアをチャージングドア、溶融金属の排出側ドアをインスペクションドアと呼ぶ）が設けられることが多い。
【０００３】
これらのドアは高温度下での溶融金属精錬がなされる炉体からの熱輻射や炉体から飛散する溶融金属、溶融スラグあるいはガス等によって高熱に曝されるために熱負荷が大きい。 そこでこのような熱負荷による変形や消耗を防止するためにドアそのものを水冷パネルにて構成するのが一般的である。 水冷パネルは複数の冷却水管を並列して固着し、該冷却水管内に冷却水を流すことによってパネルを冷却する構造となっている。
【０００４】
小型の水冷パネルでは複数の冷却水管を直列に接続する場合もあるが、溶融金属精錬設備に用いられるような大型のものでは、そのように直列に接続すると水路長が極端に長くなると共に水路の屈曲部が多数できるために圧損が極端に大きくなってしまうので、共通する給水ヘッダから複数の冷却水管に並列して冷却水を供給するようにしている。
【０００５】
ところでこれらのドアには、炉況点検等の目的で窓が取り付けられている。水冷パネルの並列された冷却水管の一部はこの窓のところで分断されることになるので、従来は図３に示すように分断された部分の給水側冷却水管から供給される冷却水を中空部材で形成したフレーム（窓枠内）を流し、排水側冷却水管に流すようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来技術では給水ヘッダから供給する冷却水をそれぞれの冷却水管に均等に流そうとしても、フレーム部での冷却水の線流速が大きくなるためにフレームを通る冷却水の水路にあたる冷却水管とフレームの合計の圧損が、フレームを通らない冷却水管の圧損に比べて大きくなり、均等に冷却水を流すことが困難である問題があった。また両者の圧損を同等にしようとすると、フレームを構成する中空部材の内径を著しく大きくする必要が生じ、 実質上フレームを設けること自体が困難であった。
【０００７】
したがって上記のようにフレームを通る冷却水管とそうでない冷却水管とでは不均等に冷却水を流さざるを得ず、 そのために水冷パネルの中で冷却の不均一が避けられず、 これがために水冷パネルの熱変形が生じたり、 特定の冷却水管あるいはフレームに熱負荷が集中して劣化し、 亀裂や破損、水漏れ等が発生する問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、上端と下端に設けた給水ヘッダと排水ヘッダの間に多数の冷却水管を並列して設置して成る水冷パネルの一部に点検窓用の枠部を設けて成る溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルにおいて、前記枠部の上端と下端にも前記水冷パネルの全幅に相当する冷却水ヘッダを設けたことを特徴とする溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルを提案するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかる溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルの好ましい実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルの第１の例を示す図である。本発明においても、図３に示した従来の水冷パネルと同様に水冷パネルの上端と下端に給水ヘッダ１と排水ヘッダ２を有し、 その間を多数の冷却水管４を並列して設置している。
【００１０】
本発明の特徴点は点検窓５を有する水冷パネル（図中の水冷パネルＡ）については、該点検窓５の枠部（フレーム）３の上端と下端に上部中間ヘッダ７、下部中間ヘッダ６を水冷パネル全幅にわたって設けたところにある。
給水ヘッダ１から複数の冷却水管41に均等に分配され下部中間ヘッダ６に至った冷却水８は該中間ヘッダ６に一旦集合した後、フレーム３の左右に分配され上部中間ヘッダ７に流れ込む。そして上部中間ヘッダ７から複数の冷却水管42に均等に分配されて排水ヘッダ２に流れ込む。
【００１１】
フレーム３は図３の従来例のように特定の冷却水管にのみ接続しているのではなく、中間ヘッダ６および７を介して全ての冷却水管につながっているため、フレーム３での圧損が全ての冷却水管に均等に割り振られることとなり、したがって冷却水管に冷却水量の偏りが発生しないのである。
大きな精錬設備においてはドアの面積に比べて点検窓５は小さいので、点検窓５を有する水冷パネルＡと点検窓５を有さない水冷パネルＢを図１のように併設し、一方の排水ヘッダ２からの排水を他方の給水ヘッダ１に供給し、 水冷パネルＡと水冷パネルＢを直列に水路形成するのがよい。なお、図示の例では点検窓５を有する水冷パネルＡでは下端に給水ヘッダ１、上端に排水ヘッダ２を設け、 水冷パネルＢではその逆の配置としているが、その逆の配置（すなわち給水・排水の方向を反対とする配置）としても差し支えない。
【００１２】
図２は本発明の溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルの第２の例を示す図である。この例では、点検窓５は水冷パネルＡ’の幅より小さいので、点検窓５の高さ位置には中間の冷却水管43を複数本設置している。
給水ヘッダ１から複数の冷却水管41に均等に分配され下部中間ヘッダ６に至った冷却水８は該中間ヘッダ６に一旦集合した後、フレーム３および中間の冷却水管43に分配される。そして中間の冷却水管43およびフレーム３を経由して上部中間ヘッダ７に流れ込む。そして上部中間ヘッダ７から複数の冷却水管42に均等に分配されて排水ヘッダ２に流れ込む。ここでフレーム３を構成する中空部材は冷却水管43と同等の圧損を有するものを使用することが好ましい。
【００１３】
この例においても下部の冷却水管41も上部の冷却水管42も図３の従来例のように特定の冷却水管にのみ接続しているのではなく、中間ヘッダ６および７を介して全ての冷却水管につながっているため、フレーム３および中間の冷却水管43での圧損が全ての冷却水管に均等に割り振られることとなり、したがって冷却水管に冷却水量の偏りが発生しないのである。
【００１４】
また、フレーム３と中間の冷却水管43も圧損が同等であるので、冷却水量の偏りはなく、したがって冷却の不均一は生じない。
このように、本発明に依れば、点検窓５を有する水冷パネルであっても冷却水量の偏りが生じないので、冷却が均等になされるため特定の部位に熱負荷が集中して水冷パネルの熱変形や、冷却水管４あるいはフレーム３の劣化が進むという問題が発生しないのである。
【００１５】
【実施例】
炉容量 160トンのステンレス鋼精錬用転炉のチャージングドアに本発明を適用して効果を確認する実験を行った。
（比較例）
従来のチャージングドアは図３に示すような形式のもので、給水ヘッダ１と排水ヘッダ２の間隔が10ｍ、冷却水管４は32Ａの鋼管を20本横に並列した構造であった。点検窓５の幅は上記の冷却水管10本相当分であり、フレーム３は65Ａの鋼管を加工して作成されていた。このようなチャージングドアを使用し、 冷却水量を毎時87トン通水して、転炉の操業に使用した。
【００１６】
６ケ月間の使用後にチャージングドアを点検したところ、点検窓５の上下に連なる冷却水管４に冷却の不足による曲がりが発生しており、その後２ケ月経過後にフレーム３と冷却水管４の接続部、およびフレーム３に給排水する冷却水管４と給水ヘッダ１，排水ヘッダ２の接続部に亀裂が入って水漏れが生じており、操業を停止して補修工事を余儀なくされた。
【００１７】
（本発明例１）
比較例で使用した転炉精錬設備で図１に示す形式のチャージングドアを使用して操業を行った。 給水ヘッダ１と排水ヘッダ２の間隔は10ｍ、冷却水管４，41，42は32Ａの鋼管を20本横に並列した構造であった。点検窓５の幅は１枚のパネルの幅分とし、フレーム３，下部中間ヘッダ６および上部中間ヘッダ７は65Ａの鋼管を加工して作成した。このようなチャージングドアを使用し、 冷却水量を毎時87トン通水して、転炉の操業に使用した。
【００１８】
６ケ月間の使用後にチャージングドアを点検したところ、冷却水管４，41，42には何ら変形は発生していなかった。その後さらに６ケ月間使用を継続し、再度点検を行ったが、変形や水漏れは一切発生していなかった。
（本発明例２）
本発明例１および比較例で使用した転炉精錬設備と同型の転炉精錬設備で図２に示す形式のチャージングドアを使用して操業を行った。 給水ヘッダ１と排水ヘッダ２の間隔は10ｍ、冷却水管４，41，42，43は32Ａの鋼管を20本横に並列した構造であった。点検窓５の幅は上記の冷却水管10本相当分であり、フレーム３，下部中間ヘッダ６および上部中間ヘッダ７は65Ａの鋼管を加工して作成した。このようなチャージングドアを使用し、 冷却水量を毎時87トン通水して、転炉の操業に使用した。
【００１９】
６ケ月間の使用後にチャージングドアを点検したところ、冷却水管４，41，42，43には何ら変形は発生していなかった。その後さらに６ケ月間使用を継続し、再度点検を行ったが、変形や水漏れは一切発生していなかった。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に依れば、 転炉などの溶融金属の精錬設備において使用される、点検窓を有するドアの水冷パネルにおいてフレームを通る冷却水管とそうでない冷却水管とでの冷却水量の不均等を防止して均等な冷却を達成し、水冷パネルの熱変形や、熱負荷が集中して劣化し、亀裂や破損、水漏れ等が発生することを効果的に防止できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルの第１の例を示す図である。
【図２】本発明の溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルの第２の例を示す図である。
【図３】従来の溶融金属精錬設備のドア用水冷パネルの例を示す図である。
【符号の説明】
１  給水ヘッダ
２  排水ヘッダ
３  枠部（フレーム）
４  冷却水管
５  点検窓
６  下部中間ヘッダ
７  上部中間ヘッダ
８  冷却水
41  冷却水管
42  冷却水管
43  冷却水管
【図１】
0003835303.tif 000002
【図２】
0003835303.tif 000003
【図３】
0003835303.tif 000004