JP3802745B2 - ステーブクーラー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉体を冷却するために使用するステーブクーラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉操業において、炉内の高温反応から鉄皮を保護するため、ステーブクーラーを使用して冷却している。近年、高炉炉壁への熱負荷が増大し、かつ変動するようになり、従来の鋳鉄製ステーブクーラーに代わって冷却能力の高い銅製ステーブクーラーが採用されつつある。
【０００３】
従来の銅製ステーブクーラーの構造として、例えば、特公昭６３−５６２８３号公報には、銅からなるステーブ本体にドリル加工により水路を穿ち、水路両端を栓溶接するとともに、冷却水配管をステーブ本体に溶接したステーブクーラーが記載されている。
【０００４】
また、特開平１１−２９３３１２号公報には、銅の鋳造時に中子により水路を形成し、中子を除去した後、ステーブ本体に冷却水配管を溶接した銅製ステーブクーラーが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の銅製ステーブクーラーは、前述のとおり鋳込工法で水路を内蔵した銅ステーブを製作するもの、あるいは圧延銅を機械的に水路を穿孔加工して製造されるが、いずれも水路を挟んで冷却側及び非冷却側が銅で構成されるため、多量の銅を使用する必要があり、また、製造にも高度な深孔ドリル加工技術や、鋳造技術及び栓溶接技術と厳重な検査が要求されることで設備費が高くなるという欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、銅の使用量を従来の銅製ステーブクーラーに比べて低く抑さえるとともに容易に組み立ることができるステーブクーラーを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、炉内側を銅または銅合金板とし、背面側を鋼または鋳鉄板としたステーブクーラであって、鋼または鋳鉄板に、銅または銅合金板を結合するための結合部材を固定するとともに冷却管を配置して銅の溶湯を流し込み、鋼または鋳鉄板上に冷却管と結合部材の高さ以上の厚みを有する銅または銅合金板を形成するか、または、冷却管を内蔵した銅または銅合金板と鋼または鋳鉄板とを別途製作し、結合ボルトを鋼または鋳鉄板とボルト取付箇所に凹みを設けた銅または銅合金板に貫通させてナットによって結合したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ステーブクーラーの機能は、高炉炉内よりの熱を冷却路内の冷媒でとることであり、炉内面から冷却路までの材質は高熱伝導率のものが有効だが、冷却路より反炉内側はその必要性はない。そこで、本発明のステーブクーラーは、図１に示すように、冷媒供給管６から冷媒を供給し冷媒排出管５から排出する冷却管３の前面の材質を銅あるいは銅合金（以下「銅」という。）の銅板１とし、背面の材質を鋼あるいは鋳鉄（以下「鋼」という。）の鋼製板４に使い分けることによって、高価な銅の使用量を減らして、設備費を安くすることが可能となる。なお、ステーブクーラーはボルト７により鉄皮に固定する。
【００１２】
【実施例】
実施例１
図２は本発明のステーブクーラーの縦断面図、図３は鋼製板の平面図である。
【００１３】
本発明のステーブクーラーは、鋼製板４上に、スタッド２を固定し更に冷却路を形成する冷却管３を載せる。その鋼製板４上に、銅の溶湯を流し込み、冷却管３及びスタッド２の高さ以上の銅板１を形成させる。
【００１４】
銅板１を鋼製板４に結合するための結合部材であるスタッド２は、鋼製板４に冷却管３を載せる部分を避けて溶接により複数箇所に固定する。スタッド２の先端は、鋳造された銅板１を鋼製板４に強固に結合するために二股に形成することができる。銅板１とその背面の鋼製板４とは、スタッドで結合されて構造としての強度が保持される。
【００１５】
銅に鋳ぐるむ冷却管３は、銅製あるいは鋼製のいずれでもよい。冷却管３の端には、冷媒を供給する冷媒供給管６及び冷媒排出管５を接続する。鋼製板４の背面には、ステーブクーラーを高炉の鉄皮に取り付けるためのボルト７を固定する。
【００１６】
本実施例では、炉壁の冷却側のみを銅板１とし、背面を鋼製板４とすることによって、高価な銅の使用量を減らして、設備費を安くすることが可能となる。
【００１７】
実施例２
図４は本発明のステーブクーラーの別実施例の縦断面図、図５は図４に示す鋼製板の平面図、図６はボルトの取付の別例を示す断面図、図７は図６の側面図である。なお、本実施例以降の実施例において、実施例１と同一部材には同一符号を付しその説明は省略する。
【００１８】
本実施例では、図４及び図５において、結合部材として実施例１のスタッド２に代えてボルト８を使用したもので、鋼製板４の背面から複数のボルト８をねじ込んで先端を前面から突出させ、冷却管３を配置した後、鋼製板４上に、銅の溶湯を流し込み、冷却管３及びボルト８の突出高さ以上の銅板１を形成させる。
【００１９】
また、鋼製板４へのボルト８の取り付けの別例として、図６及び図７に示すように、鋼製板４のボルト取付箇所に凹み９を設けることにより、ボルト８を短くすることができる。
【００２０】
本実施例は、実施例１と同様に、高価な銅の使用量を減らすことができ、またボルトをねじ込むことにより銅板１と鋼製板４とを容易に結合することが可能となる。
【００２１】
なお、圧延または鋳造で得られた銅板１と鋼製板４との間に冷却管３を配置し本実施例のようにボルトで銅板１と鋼製板４とを結合してもよい。
【００２２】
実施例３
図８は銅板の別実施例を示す図、９（ａ）はリブの配置図、（ｂ）は断面図である。
【００２３】
本実施例では、銅板１の冷却面に溶融物が溜まる凹部１ａを冷却管３の回りに形成するために、複数のリブ１０を設けたものである。凹部１ａを形成することにより、高価な銅の使用量を減らすことができ、さらに、凹部１ａに溜まった溶融物は冷却されて凝固し、セルフライニングとして機能し、ステーブクーラーの耐久性を向上させることができる。
【００２４】
実施例４
図１０（ａ）は平板の鋼製板上に冷却管を載せた状態を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は冷却管を鋼製板の凹部に入り込ませた例を示す断面図である。
【００２５】
図１０（ａ）は、実施例１と同じく、平板の鋼製板４上に冷却管３を載せた状態で、炉壁の冷却側のみを銅板１とし、背面を鋼製板４とすることによって、高価な銅の使用量を減らすことができるが、さらに銅の使用量を減らすため、図１０（ｂ）及び（ｃ）では、銅板１の炉体側表面と冷却管３の表面の間隔を図１０（ａ）と同じ距離にした状態で、鋼製板４に冷却管３の一部が入り込む凹部１１を形成することにより、冷却管３の一部が凹部１１に入り込んで銅板１の厚みを図１０（ａ）より薄くすることができる。
【００２６】
なお、凹部１１は、図１０（ｂ）に示すように、鋼製板４に冷却管３に沿った凹部１１を形成したり、あるいは鋼製板４の厚みを図１０（ｂ）より薄くし、その上に板１２を載せて溶接することにより形成することもできる。
【００２９】
実施例５
図１１は銅板と鋼製板との結合の別実施例を示す断面図、図１２は図１１のＡ−Ａ断面図で、冷却管３を内蔵した銅板１と鋼製板４を別途製作し、結合ボルト１５を鋼製板４と銅板１に貫通させてナットによって結合したものである。銅板１のボルト取付箇所に凹み１６を設けることにより、銅板１を薄くすることができる。
【００３０】
実施例６
図１３は銅板と鋼製板との結合の別実施例を示す断面図で、銅板１のボルト取付箇所に凹み１６を設けるとともに、銅板１に冷却管３を内蔵した突出部１７を設け、この突出部１７を鋼製板４の凹部１８に入れ込むことにより、銅板１を薄くすることができるとともに、ボルト８短くすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のステーブクーラーは、前面が冷却能力に優れた銅板であり、背面が安価な鋼製であるため、冷却管を内蔵する銅製部分が熱移動に効果的な冷却路として使用されることになり、従来の銅製ステーブクーラーに比べて銅の使用量が減少し安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の銅板と鋼製板を結合したステーブクーラーの縦断面図である。
【図２】 本発明のステーブクーラーの縦断面図である。
【図３】 本発明のステーブクーラーの鋼製板の平面図である。
【図４】 本発明のステーブクーラーの別実施例の縦断面図である。
【図５】 図４に示す鋼製板の平面図である。
【図６】 ボルトの取付の別例を示す断面図である。
【図７】 図６の側面図である。
【図８】 銅板の別実施例を示す図である。
【図９】 （ａ）はリブの配置図、（ｂ）は断面図である。
【図１０】 （ａ）は平板の鋼製板上に冷却管を載せた状態を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は冷却管を鋼製板の凹部に入り込ませた例を示す断面図である。
【図１１】 銅板と鋼製板との結合の別実施例を示す断面図である。
【図１２】 図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】 銅板と鋼製板との結合の別実施例を示す断面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉体を冷却するために使用するステーブクーラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉操業において、炉内の高温反応から鉄皮を保護するため、ステーブクーラーを使用して冷却している。近年、高炉炉壁への熱負荷が増大し、かつ変動するようになり、従来の鋳鉄製ステーブクーラーに代わって冷却能力の高い銅製ステーブクーラーが採用されつつある。
【０００３】
従来の銅製ステーブクーラーの構造として、例えば、特公昭６３−５６２８３号公報には、銅からなるステーブ本体にドリル加工により水路を穿ち、水路両端を栓溶接するとともに、冷却水配管をステーブ本体に溶接したステーブクーラーが記載されている。
【０００４】
また、特開平１１−２９３３１２号公報には、銅の鋳造時に中子により水路を形成し、中子を除去した後、ステーブ本体に冷却水配管を溶接した銅製ステーブクーラーが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の銅製ステーブクーラーは、前述のとおり鋳込工法で水路を内蔵した銅ステーブを製作するもの、あるいは圧延銅を機械的に水路を穿孔加工して製造されるが、いずれも水路を挟んで冷却側及び非冷却側が銅で構成されるため、多量の銅を使用する必要があり、また、製造にも高度な深孔ドリル加工技術や、鋳造技術及び栓溶接技術と厳重な検査が要求されることで設備費が高くなるという欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、銅の使用量を従来の銅製ステーブクーラーに比べて低く抑さえるとともに容易に組み立ることができるステーブクーラーを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、炉内側を銅または銅合金板とし、背面側を鋼または鋳鉄板としたステーブクーラであって、鋼または鋳鉄板に、銅または銅合金板を結合するための結合部材を固定するとともに冷却管を配置して銅の溶湯を流し込み、鋼または鋳鉄板上に冷却管と結合部材の高さ以上の厚みを有する銅または銅合金板を形成するか、または、冷却管を内蔵した銅または銅合金板と鋼または鋳鉄板とを別途製作し、結合ボルトを鋼または鋳鉄板とボルト取付箇所に凹みを設けた銅または銅合金板に貫通させてナットによって結合したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ステーブクーラーの機能は、高炉炉内よりの熱を冷却路内の冷媒でとることであり、炉内面から冷却路までの材質は高熱伝導率のものが有効だが、冷却路より反炉内側はその必要性はない。そこで、本発明のステーブクーラーは、図１に示すように、冷媒供給管６から冷媒を供給し冷媒排出管５から排出する冷却管３の前面の材質を銅あるいは銅合金（以下「銅」という。）の銅板１とし、背面の材質を鋼あるいは鋳鉄（以下「鋼」という。）の鋼製板４に使い分けることによって、高価な銅の使用量を減らして、設備費を安くすることが可能となる。なお、ステーブクーラーはボルト７により鉄皮に固定する。
【００１２】
【実施例】
実施例１
図２は本発明のステーブクーラーの縦断面図、図３は鋼製板の平面図である。
【００１３】
本発明のステーブクーラーは、鋼製板４上に、スタッド２を固定し更に冷却路を形成する冷却管３を載せる。その鋼製板４上に、銅の溶湯を流し込み、冷却管３及びスタッド２の高さ以上の銅板１を形成させる。
【００１４】
銅板１を鋼製板４に結合するための結合部材であるスタッド２は、鋼製板４に冷却管３を載せる部分を避けて溶接により複数箇所に固定する。スタッド２の先端は、鋳造された銅板１を鋼製板４に強固に結合するために二股に形成することができる。銅板１とその背面の鋼製板４とは、スタッドで結合されて構造としての強度が保持される。
【００１５】
銅に鋳ぐるむ冷却管３は、銅製あるいは鋼製のいずれでもよい。冷却管３の端には、冷媒を供給する冷媒供給管６及び冷媒排出管５を接続する。鋼製板４の背面には、ステーブクーラーを高炉の鉄皮に取り付けるためのボルト７を固定する。
【００１６】
本実施例では、炉壁の冷却側のみを銅板１とし、背面を鋼製板４とすることによって、高価な銅の使用量を減らして、設備費を安くすることが可能となる。
【００１７】
実施例２
図４は本発明のステーブクーラーの別実施例の縦断面図、図５は図４に示す鋼製板の平面図、図６はボルトの取付の別例を示す断面図、図７は図６の側面図である。なお、本実施例以降の実施例において、実施例１と同一部材には同一符号を付しその説明は省略する。
【００１８】
本実施例では、図４及び図５において、結合部材として実施例１のスタッド２に代えてボルト８を使用したもので、鋼製板４の背面から複数のボルト８をねじ込んで先端を前面から突出させ、冷却管３を配置した後、鋼製板４上に、銅の溶湯を流し込み、冷却管３及びボルト８の突出高さ以上の銅板１を形成させる。
【００１９】
また、鋼製板４へのボルト８の取り付けの別例として、図６及び図７に示すように、鋼製板４のボルト取付箇所に凹み９を設けることにより、ボルト８を短くすることができる。
【００２０】
本実施例は、実施例１と同様に、高価な銅の使用量を減らすことができ、またボルトをねじ込むことにより銅板１と鋼製板４とを容易に結合することが可能となる。
【００２１】
なお、圧延または鋳造で得られた銅板１と鋼製板４との間に冷却管３を配置し本実施例のようにボルトで銅板１と鋼製板４とを結合してもよい。
【００２２】
実施例３
図８は銅板の別実施例を示す図、９（ａ）はリブの配置図、（ｂ）は断面図である。
【００２３】
本実施例では、銅板１の冷却面に溶融物が溜まる凹部１ａを冷却管３の回りに形成するために、複数のリブ１０を設けたものである。凹部１ａを形成することにより、高価な銅の使用量を減らすことができ、さらに、凹部１ａに溜まった溶融物は冷却されて凝固し、セルフライニングとして機能し、ステーブクーラーの耐久性を向上させることができる。
【００２４】
実施例４
図１０（ａ）は平板の鋼製板上に冷却管を載せた状態を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は冷却管を鋼製板の凹部に入り込ませた例を示す断面図である。
【００２５】
図１０（ａ）は、実施例１と同じく、平板の鋼製板４上に冷却管３を載せた状態で、炉壁の冷却側のみを銅板１とし、背面を鋼製板４とすることによって、高価な銅の使用量を減らすことができるが、さらに銅の使用量を減らすため、図１０（ｂ）及び（ｃ）では、銅板１の炉体側表面と冷却管３の表面の間隔を図１０（ａ）と同じ距離にした状態で、鋼製板４に冷却管３の一部が入り込む凹部１１を形成することにより、冷却管３の一部が凹部１１に入り込んで銅板１の厚みを図１０（ａ）より薄くすることができる。
【００２６】
なお、凹部１１は、図１０（ｂ）に示すように、鋼製板４に冷却管３に沿った凹部１１を形成したり、あるいは鋼製板４の厚みを図１０（ｂ）より薄くし、その上に板１２を載せて溶接することにより形成することもできる。
【００２９】
実施例５
図１１は銅板と鋼製板との結合の別実施例を示す断面図、図１２は図１１のＡ−Ａ断面図で、冷却管３を内蔵した銅板１と鋼製板４を別途製作し、結合ボルト１５を鋼製板４と銅板１に貫通させてナットによって結合したものである。銅板１のボルト取付箇所に凹み１６を設けることにより、銅板１を薄くすることができる。
【００３０】
実施例６
図１３は銅板と鋼製板との結合の別実施例を示す断面図で、銅板１のボルト取付箇所に凹み１６を設けるとともに、銅板１に冷却管３を内蔵した突出部１７を設け、この突出部１７を鋼製板４の凹部１８に入れ込むことにより、銅板１を薄くすることができるとともに、ボルト８短くすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のステーブクーラーは、前面が冷却能力に優れた銅板であり、背面が安価な鋼製であるため、冷却管を内蔵する銅製部分が熱移動に効果的な冷却路として使用されることになり、従来の銅製ステーブクーラーに比べて銅の使用量が減少し安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の銅板と鋼製板を結合したステーブクーラーの縦断面図である。
【図２】 本発明のステーブクーラーの縦断面図である。
【図３】 本発明のステーブクーラーの鋼製板の平面図である。
【図４】 本発明のステーブクーラーの別実施例の縦断面図である。
【図５】 図４に示す鋼製板の平面図である。
【図６】 ボルトの取付の別例を示す断面図である。
【図７】 図６の側面図である。
【図８】 銅板の別実施例を示す図である。
【図９】 （ａ）はリブの配置図、（ｂ）は断面図である。
【図１０】 （ａ）は平板の鋼製板上に冷却管を載せた状態を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は冷却管を鋼製板の凹部に入り込ませた例を示す断面図である。
【図１１】 銅板と鋼製板との結合の別実施例を示す断面図である。
【図１２】 図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】 銅板と鋼製板との結合の別実施例を示す断面図である。
Claims (8)
- 炉内側を銅または銅合金板とし、その背面側を鋼または鋳鉄板としたステーブクーラであって、
前記鋼または鋳鉄板に、銅または銅合金板を結合するための結合部材を固定するとともに冷却管を配置して銅または銅合金の溶湯を流し込み、鋼または鋳鉄板上に冷却管と結合部材の高さ以上の厚みを有する銅または銅合金板を形成したステーブクーラ。 - 鋼または鋳鉄板に銅または銅合金板を結合するための結合部材が、鋼または鋳鉄板に冷却管を載せる部分を避けて溶接により複数箇所に固定されたスタッドである請求項１に記載のステーブクーラ。
- 鋼または鋳鉄板に銅または銅合金板を結合するための結合部材が、鋼または鋳鉄板の背面からねじ込んで先端を前面から突出させた複数のボルトである請求項１に記載のステーブクーラ。
- 鋼または鋳鉄板のボルト取付箇所に凹みを設けて、ボルトを短くした請求項３に記載のステーブクーラ。
- 銅または銅合金板の冷却面に複数のリブを設け、そのリブ間の凹部に溶融物が溜まってセルフライニングを形成した請求項１に記載のステーブクーラ。
- 鋼または鋳鉄板に、冷却管の一部が入り込む凹部を形成した請求項１に記載のステーブクーラ。
- 炉内側を銅または銅合金板とし、その背面側を鋼または鋳鉄板としたステーブクーラであって、
冷却管を内蔵した銅または銅合金板と鋼または鋳鉄板とを別途製作し、結合ボルトを、鋼または鋳鉄板とボルト取付箇所に凹みを設けた銅または銅合金板に貫通させてナットによって結合したステーブクーラ。 - 銅または銅合金板に冷却管を内蔵した突出部を設け、この突出部を鋼または鋳鉄板に形成した凹部に入れ込んだ請求項７に記載のステーブクーラ。
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