(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳鉄母材表面と平行な直管部（１１−１）と、鋳鉄母材表面と直交する立ち上がり部（１１−２）と、前記直管部（１１−１）と前記立ち上がり管部（１１−２）との接合点である曲管部（１１−３）とからなる冷却パイプ（１１）を鋳鉄母材に鋳込んで形成する高炉用ステーブクーラー（１０）において、ステーブクーラーを鉄皮に固定するために外力の影響を受ける前記立ち上がり管部（１１−２）の中でも鋳鉄母材に鋳ぐるまれる範囲と、前記曲管部（１１−３）にのみ溶着防止用のコーティング材を塗布して鋳込み、前記直管部（１１−１）は鋳鉄母材と溶着せしめて形成したことを特徴とする高炉炉底部用ステーブクーラー。
【請求項２】
鋳鉄母材表面と平行な直管部（１１−１）と、鋳鉄母材表面と直交する立ち上がり部（１１−２）と、前記直管部（１１−１）と前記立ち上がり管部（１１−２）との接合点である曲管部（１１−３）とからなる冷却パイプ（１１）を鋳鉄母材に鋳込んで高炉用ステーブクーラー（１０）を製造する方法において、ステーブクーラーを鉄皮に固定するために外力の影響を受ける前記立ち上がり管部（１１−２）の中でも鋳鉄母材に鋳ぐるまれる範囲と、前記曲管部（１１−３）にのみ溶着防止用のコーティング材を塗布して鋳込み、前記直曲部（１１−１）は鋳鉄母材と溶着せしめることを特徴とする高炉炉底部用ステーブクーラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に高炉の炉底部に設置される高炉用ステーブクーラー及び製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来高炉炉体冷却装置の一つとして、鋳鉄本体に冷却パイプを鋳ぐるんだステーブクーラーがあるが、このステーブクーラーは炉底部から炉口部にかけて鉄皮の内面に設置され、炉内の熱負荷から鉄皮を保護する役目をなしている。
ところで、高炉の中でも炉底部については操業中に溶銑が溜まる箇所である為、常に高温域にあり、炉内の熱を鉄皮に極力伝えないように設置された前記のステーブクーラーの更に前面に側壁として耐溶銑性に優れたカーボン煉瓦を設置した構造となっている。
高炉の長寿命を確保する為には、前記の炉底煉瓦を冷却することで煉瓦の温度上昇を抑制する事が必要不可欠である。
【０００３】
従来の炉底用ステーブクーラーの設置構造を図２及び図３に示すが、ステーブクーラー３とは、鋳鉄の母材に冷却パイプ５が鋳込まれた構造であり、炉体鉄皮への固定はステーブ母材に開孔された孔を使用してボルトで固定されると共に、冷却パイプ５自体もその周囲を覆う冷却パイプ保護管６と共にガスシールプレート９を介して炉体鉄皮に溶接固定されている。
高炉操業中は、ステーブクーラー本体４は炉内からの熱負荷を受けて母材温度が上昇するが、炉体鉄皮はステーブクーラー３よりも炉外側にある為、ステーブクーラー本体４よりも温度が低い。
その結果、ステーブクーラー本体４と炉体鉄皮との間に温度差が生じることでステーブクーラー本体４と鉄皮との熱膨張差による外力がステーブクーラー３と鉄皮との拘束部位である冷却パイプ保護管６と冷却パイプ５に作用している。
上記の外力は、高炉の炉腹部や炉胸部のように炉内の熱変動が激しい部位においては繰り返し応力として冷却パイプに作用する為、通常冷却パイプの外表面全体にはコーティングを施してステーブクーラー鋳込時の冷却パイプの溶着（浸炭）を防止することで冷却パイプの材質強度低下を防止し、冷却パイプに作用する繰り返しの応力に対応し得る強度を維持している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在の高炉の寿命は、炉底煉瓦の残厚に起因するところが大である。
従って、高炉の寿命延長に関しては、炉底煉瓦の損耗速度を抑制する事が最重要課題であり、それを行う為には炉底煉瓦の冷却を現状以上に向上させ、炉底煉瓦の温度上昇を抑制する事が必要となる。
ステーブクーラーの冷却能力を向上させるには、冷却パイプ内を通る冷却水からの冷却能を冷却パイプからステーブクーラー母材へ効率的に伝える必要がある。
しかしながら、現状のステーブクーラーは、その製造過程に於いて冷却パイプを鋳込む際に、冷却パイプ周辺に溶着防止用のコーティング材を塗布しており、このコーティング層自体が熱伝達の妨げとなると共に、鋳造の際に該コーティング材の周囲に非常に薄い空気層が発生しやすくなる。
この空気層は断熱効果が高く、この空気層により冷却パイプからステーブクーラーへの熱伝達性能が低下している。
従って、コーティング材を塗布せずにパイプを鋳込む事で冷却パイプとステーブクーラー母材とを溶着させ、冷却性能を改善する事ができる。
しかしながら、冷却パイプをステーブクーラー母材に溶着させると、炉内の熱負荷変動によるステーブクーラー母材の変形から冷却パイプも破損しやすくなるという当初の問題に行き着く。
ところで、高炉炉底部は、炉内に溶銑が溜まる箇所であるため非常に高温であるが、前述した炉腹部や炉胸部のような大きな熱負荷変動は受けない。
しかも、炉底部はステーブクーラーの前面に厚い煉瓦壁を有する為、ステーブクーラーの受ける熱負荷も他の部位に比べ小さい。
従って、炉底部にあっては、炉腹部や炉胸部ほど溶着（浸炭）に伴う冷却パイプの破損に留意しないで良いという知見を得た。
そこで、本発明はこの知見に基づき、熱負荷変動が少ないという高炉炉底部の環境を利用し、冷却効率の高いステーブクーラーを提供せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の高炉炉底部用ステーブクーラーは、鋳鉄母材表面と平行な直管部（１１−１）と、鋳鉄母材表面と直交する立ち上がり部（１１−２）と、前記直管部（１１−１）と前記立ち上がり管部（１１−２）との接合点である曲管部（１１−３）とからなる冷却パイプ（１１）を鋳鉄母材に鋳込んで形成する高炉用ステーブクーラー（１０）において、ステーブクーラーを鉄皮に固定するために外力の影響を受ける前記立ち上がり管部（１１−２）の中でも鋳鉄母材に鋳ぐるまれる範囲と、前記曲管部（１１−３）にのみ溶着防止用のコーティング材を塗布して鋳込み、前記直管部（１１−１）は鋳鉄母材と溶着せしめて形成したことにより達成される。
また、本発明の高炉炉底部用ステーブクーラーの製造方法は、鋳鉄母材表面と平行な直管部（１１−１）と、鋳鉄母材表面と直交する立ち上がり部（１１−２）と、前記直管部（１１−１）と前記立ち上がり管部（１１−２）との接合点である曲管部（１１−３）とからなる冷却パイプ（１１）を鋳鉄母材に鋳込んで高炉用ステーブクーラー（１０）を製造する方法において、ステーブクーラーを鉄皮に固定するために外力の影響を受ける前記立ち上がり管部（１１−２）の中でも鋳鉄母材に鋳ぐるまれる範囲と、前記曲管部（１１−３）にのみ溶着防止用のコーティング材を塗布して鋳込み、前記直曲部（１１−１）は鋳鉄母材と溶着せしめることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１において、１０がステーブクーラー本体（母材）、１１が冷却パイプで、該冷却パイプは、本体１０即ち、母材表面と平行な直間部１１−１１と、母材表面と直交する立ち上がり部１１−２と、前記直管部１１−１と立ち上がり管部１１−２との接合点である曲管部１１−３とからなっている。
今、本発明にあっては、冷却パイプ立ち上がり管部１１−２の中でも母材に鋳ぐるまれる範囲と曲管部１１−３は、通常のステーブクーラーと同じようにコーティングを施すことで、冷却パイプは母材に溶着させず適宜の空隙部が存在するが、直管部１１−１だけは母材１０と積極的に溶着せしめた状態になっている。
次に、本発明のステーブクーラーの鋳込方法について説明する。
冷却パイプ立ち上がり管部１１−２の中でも母材に鋳ぐるまれる範囲と曲管部１１−３にあらかじめ、溶着防止用のコーティング材、例えばマーシャライト等を塗布しておき、ステーブクーラーの母材である鋳鉄にて鋳ぐるむ。
このようにすると、コーティング材を塗布していない直管部１１−１は、パイプと母材が溶着した状態になり、冷却能力は大きく向上する。
その際、冷却パイプが母材と溶着していても炉底部のステーブクーラーにあっては、直管部の冷却パイプは外力の影響を受けにくい部分なので、冷却パイプの破損という事態は生じない。
一方、冷却パイプの立ち上がり部１１−２の中の鋳込まれる部分と曲管部１１−３には、コーティング材の塗布しているので、従来のステーブクーラーと同じように、母材と冷却パイプは溶着（浸炭）が生ぜず適宜の空隙部が形成されている。
この冷却パイプの立ち上がり部１１−２と曲管部１１−３は、ステーブクーラーを鉄皮に固定する関係上どうしても外力の影響を直ちに受ける部分である。
しかし、母材と冷却パイプを溶着させず適宜の空隙部を形成しているため、外力影響から来る母材の変形が、直接冷却パイプの破損という事態につながることはない。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明のステーブクーラーの構造によれば、以下の優れた効果が得られる。
（１）鋳込み前にコーティング材を塗布しないステーブクーラーに鋳込まれる部分の冷却パイプ１１−１では、パイプ表面がステーブクーラー母材に溶着する為、パイプからステーブクーラー母材に対する熱伝達性能が向上する。
（２）冷却パイプの母材表面に平行な直管部１１−１と立ち上がり管部１１−２との接合点である曲管部１１−３へは鋳込む前にコーティング材を塗布してからステーブクーラーに鋳込まれる為、パイプ表面がステーブクーラーに溶着せず、浸炭もしないことからパイプ自身の強度を低下させることはない。
従って、操業中のステーブクーラーと鉄皮との熱膨張差により発生する外力が作用した場合も冷却パイプの強度上の破損が生じ得ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステーブク−ラーの断面図である。
【図２】従来の炉底用ステーブクーラーの設置断面図である。
【図３】従来のステーブクーラーの断面図である（図２のＡの拡大図）。
【符号の説明】
１  高炉（炉底部）
２  炉底煉瓦
３  ステーブクーラー
４  ステーブクーラー本体（母材）
５  冷却パイプ
６  冷却パイプ保護管
７  ステーブクーラー取付ボルト
８  高炉鉄皮
９  ガスシールプレート
１０  ステーブクーラー本体
１１  冷却パイプ
１１−１  冷却パイプの母材表面と平行な直管部
１１−２  冷却パイプの立ち上がり部
１１−３  １１−１と１１−２の接合点となる曲管部
１２  冷却パイプ保護管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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