JPH0134080Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はボツクス型冷却装置、特にアーク炉の
炉壁に装備されるボツクス型冷却装置において、
枠体の周縁部全体を断面円弧状となし、冷却面と
加熱面との温度差を減少させて熱応力を減少さ
せ、装置の長寿命化を実現できるようにしたボツ
クス型装置に関するものである。

一般にアーク炉においては、炉壁を形成する耐
火レンガに代えて鋼製又は鋳物製のボツクス型の
冷却装置を炉壁に装備し、チヤージ回数の増大を
図つている。しかしチヤージを繰返すうちに、冷
却装置にき裂等が生じ水洩れ事故を発生するなど
し、チヤージ回数の大幅な増大は望めなかつた。
なおこのき裂等の発生は枠体の周縁部特に熔接箇
所を含むコーナー部において数多くみうけられ
た。

本考案者は上記の如きき裂等の発生原因を解明
すべく所定の条件下で冷却装置各部の温度分布を
算出した。この条件は、(イ)形状が第１図に図示す
る如き断面をもつ3000×900×120（mm）で与えら
れかつ炭素鋼を材料とする冷却装置１とするこ
と、(ロ)冷却水流量が810／minとすること、(ハ)
冷却水入口温度が36℃で、冷却水出口温度が69℃
とすること、(ニ)冷却装置１後方の炉壁２温度を60
℃としかつ厚さを25（mm）とすること、(ホ)冷却装
置１と炉壁２との熱伝達は輻射のみとし、炉壁２
が自然放熱によつて失う熱量と炉壁２が輻射によ
つて得る熱量とが等しいとすること、などとし
た。そして得られた結果は、裏面板３の炉壁２側
の面４の温度が74.3℃、表面板５の水冷面６の温
度が134℃、表面板５の加熱面７の温度が338℃で
あつた。またコーナー部８の温度分布を求めるに
当つては、該コーナー部８の拡大図である第２図
を参照して説明すると、等温線Ｔの方程式をＴ＝
Ｔ（ｘ，ｙ）とし、図示ａ，ｂ，ｃ，ｄで囲まれ
た微小部分の熱収支式即ち （ａから入る熱量）−（ｂから出る熱量）＋ （ｃから入る熱量）−（ｄから出る熱量）＝０ から算出された式即ち ∂T²／∂²x＋∂T²／∂²y＝０ にもとづいて電算機により数値解析を行なつた。
この場合所定の境界条件を設定し入力した。この
結果、例えば厚さ16mmの場合第３図に図示する如
き温度分布が得られた。また同一厚さをもちかつ
１／４円をもつコーナー部８について同様に温度分
布を算出したところ、得られた温度分布は第４図
に図示する如きものとなつた。

これらの結果から直角部を有するコーナー部８
はその加熱面７側の最高温度が650℃にも達し水
冷面６側の温度134℃との温度差が416℃もあり、
この大きな温度差による熱応力の発生により上述
した如きき裂等が生じることが推測された。また
１／４円をもつコーナー部８については直角部を有
するコーナー部８に較べて最高温度差が325℃と
小さく、従つて熱応力が小さいことが推測され
た。

本考案は、上記の如き温度分布データからコー
ナー部が円弧状面（楕円を含む。）であることが
温度差の減少ひいては熱応力の減少につながるこ
とに着目し、コーナー部に積極的に円弧状面をも
たせるようにしてき裂等の発生を防止することを
目的としている。そのため本考案はアーク炉の炉
壁に装備されるボツクス型冷却装置において、枠
体の周縁部全体を楕円を含む断面円弧状となした
ことを特徴とする。以下図面を参照しつつ説明す
る。

第５図ないし第７図は本考案によるボツクス型
冷却装置の一実施例構成を示し、第５図は該装置
を表面側からみたときの部分切欠断面図、第６図
は第５図図示Ａ−Ａ線による断面図、第７図は第
５図図示Ｂ−Ｂ線による断面図を夫々示す。

第５図ないし第７図において、鋼製、鋳物製、
銅製又は銅合金製のボツクス型冷却装置９は四隅
に円弧状部を有する長方形状の表面板１０と、該
表面板１０と同一形状の裏面板１１と、上記表面
板１０および上記裏面板１１を上下端および両側
端で連架する断面半円状の４個の割パイプ１２−
１，１２−２，１２−３，１２−４と、互いに隣
接する上記割パイプ１２−１，１２−２，１２−
３，１２−４と上記表面板１０と上記裏面板１１
とを四隅において連架する断面半円状の４個の割
エルボ１３−１，１３−２，１３−３，１３−４
とを有する枠体１４をそなえると共に、枠体１４
内に、等間隔で支持丸棒１５が、垂直方向に等間
隔で水平支切板１６−１，１６−２，１６−３，
１６−４，１６−５が夫々添着されかつ裏面縦中
央部に垂直支切板１７が添着された中子板１８が
内設されて構成される。裏面板１１の下端には冷
却水を枠体１４内に導入するための給水口１９
が、上端には枠体１４内を循環した後の冷却水を
枠体１４外に排出するための排水口２０がそれぞ
れ切欠かれて設けられている。また水平仕切板１
６−１，１６−２，１６−３，１６−４，１６−
５には冷却装置９裏面側において垂直仕切板１８
の左方近傍又は右方近傍にリブ開口２１−１，２
１−２，２１−３，２１−４，２１−５が形成さ
れており、隣り合う水平仕切板１６相互間でリブ
開口２１位置が互い違いになるようにされてい
る。

枠体９内に給水口１９を介して冷却水が導入さ
れてくると、冷却水は最下端通水室２２−１内に
おいて、裏面側流路を図面に向つて右方向に流
れ、右下端の割エルボ１３−２内で流れ方向が反
転され、表面側流路を左方向に流れ、左下端の割
エルボ１３−３内で流れ方向が反転され、裏面側
流路を右方向に流れ、リブ開口２１−５を介して
上方の通水路２２−２内に流入する。この通水路
２２−２内においては、冷却水は裏面側流路を左
方向に流れ、左端の割パイプ１２−４内で流れ方
向が反転され、表面側流路を右方向に流れ、右端
の割パイプ１２−２内で流れ方向が反転され、裏
面側流路を左方向に流れ、リブ開口２１−４を介
して上方の通水室２２−３内に流入する。以後同
様に通水室２２−３内を循環すると共に上方に通
水室２２−４，２２−５内を順次通過してゆき、
最後に上端の通水室２２−６内を循環した後排水
口２０を介して枠体９外に排出される。なお図中
の符号２３は表面板１０、割パイプ１２の表面
側、割エルボ１３の表面側に適宜間隔で突設され
たフインであり、アーク熔解処理中の飛散スラグ
を捕捉して炉壁を形成し、またはアーク熔解処理
前に予め塗着した不定形耐火物を強固に保持する
などのために設けられたものである。

以上説明した如く、本考案はアーク炉の炉壁に
装備されるボツクス型冷却装置において、枠体の
周縁部全体を断面円弧状となした。このため冷却
面と加熱面との温度差が例えば231℃程度に著し
く減少し、それに伴ない熱応力が減少し装置を長
寿命化することができる。また中子板を設ける
と、ボツクス内流速が２倍となり冷却効果におい
ても一層向上させることが期待できる。なお上述
した実施例は断面円弧の周縁部を有する装置につ
いて説明したが、本考案は断面楕円の周縁部を有
する装置であつてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案を説明するための
説明図、第５図ないし第７図は本考案によるボツ
クス型冷却装置の一実施例構成を示し、第５図は
該装置を表面側からみたときの部分切欠断面図、
第６図は第５図図示Ａ−Ａ線による断面図、第７
図は第５図図示Ｂ−Ｂ線による断面図を夫々示
す。 ９……ボツクス型冷却装置、１４……枠体、１
８……中子板、２２……通水室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ アーク炉の炉壁に装備されるボツクス型冷却
   装置において、枠体の周縁部全体を楕円を含む
   断面円弧状となしたことを特徴とするボツクス
   型冷却装置。 ２ 上記枠体には、複数の通水室を垂直方向に配
   列しかつ冷却水が各通水室を循環して上方の通
   水室に送られるよう中子板が内設されている実
   用新案登録請求の範囲第１項記載のボツクス型
   冷却装置。