JPS5832313B2 - 電気ア−ク炉用水冷パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は寿命が長く、保守が容易で且つ、コストの安い
電気アーク炉用水冷パネルに関する。

最近、電気アーク炉による鋼の製造業界においてはＵＨ
Ｐ操業が一般化しつつある。

それに伴い様々な炉壁保護の手段が考えられているが、
耐火レンガを排して、レンガの代りに金属製水冷エレメ
ントを用いる方法もそのひとつの手段として用いられて
いる。

本発明もそのひとつであり、基板としての鋼板の片面に
スラグ保持用ヒレを、片面には半割鋼管などの水路構成
材を複数本溶接し冷却水路を設けた、水冷パネルである
。

本発明になる水冷パネルの基板の基本的条件としては片
面を水冷し、反対面は強烈なアーク熱にさらされ且つ、
スラグを付着させ保持し得るに充分な耐熱性と熱伝導性
を有するものであること、またそのような条件下で炉殻
に固持して、その形状を保つに充分な強度を有すること
が必要である。

基本的には金属であり、適用場所の受熱量と経済性を勘
案すればモ延鋼板、鋳鋼板が最も適切な材料である。

本発明においては鋼板を用いるものである。

基板の大きさは基本的には、製造の経済性と取り扱いの
容易さ、の２点により決定される。

特別の場合には、特殊な目的場所に比較的小さいものも
選択される。

一般用には横は炉殻円周の８〜２４分割程度、縦は炉壁
高さのＬ／２〜ｌ／３の大きさが適切である。

場所によってはより小さいものが選択される。更に、最
適範囲としては、横は炉殻内径の１６〜２０分割、高さ
は炉壁高さの１／３程度が推奨できる。

この程度の大きさでは基板を彎曲させる必要がなく製作
し易い利点がある。

基板の厚さは基本的には（１）水路の溶接が可能な厚さ
であること、（２）使用条件において、形状を保持する
こと、（３）なるべく伝熱量が大きいことの３点を決定
要因とする。

（１）と（２）に対しては厚い方が、また（３）につい
ては薄い方が有利である。

なお形状保持性の面では熱応力により変形を起こさない
ような柔構造である方が有利で、その面でも厚すぎるの
は望ましくない。

これらを考慮して、６〜３０ｍｍが適切である。

面形状は特に制限されないが、基本的には長方形である
。

特別の場合には、条件に応じてどのような形状のものも
製作し得る。

炉壁用で円周１２分分割度の横幅のものでは炉殻に沿っ
て彎曲させる必要がある。

１６分分割度より幅が狭いものでは彎曲させなくてもよ
い。

ヒレの厚さは、基板厚さの４／３ぐらいから１／３程度
までが適切である。

ヒレの突出長さく幅）はスラグ保持の目的を果す為、最
小で３０關は必要である。

最大幅は特に制御はないが、１５０ｍｍ以上は実質的に
必要がない。

ヒレ間隔は３０〜１５０ｍｍの間で、電炉内とりつけ位
置（受熱量）により適宜選択する。

受熱量の大きなところに使用する分には狭くするのが望
ましい。

この際、反対面に溶接する水路構成材の溶接部と同位置
に重ならないように配慮するのが望ましい。

次に水路構成材について述べる。

水路構成材の形状は、基本的には、基板との間で水路を
構成できるものであればよい。

ただし、複数本をできるだけ密着して並べ、基板に溶着
するので、密着部の溶接が可能なように、密着部が外部
にオープンになる形状であることが必要である。

その例を第１図ａ、ｂ、ｃ、ｄに示す。

水路構成材の肉厚は、基板への溶接に耐えることが必要
である。

３關以上、基板厚さの１／３〜４／３が適切である。

、水路構成材と、基板との間で構成される水路の大きさ
については、パネルの１ｍｊ当りの冷却水量は経験的に
７〜２０ Ｔｏｎｓ／ｈｒが最適であることを見出して
おり、７〜２０ Ｔｏｎｓ／ｈｒを水路流速ｌ〜５ｒｒ
Ｌ／ＳｅＣで流し得るよう決定する。

その為の水路断面積は７Ｔｏｎｓ／ｈｒを５ ｒｘ ／
ｓｅｃで流すならば約４ｄとなり、２０Ｔｏｎｓ／ｈｒ
をｌ ＠／ｓｅｃで流す場合、５６−となる。

その為の水路構成材の開口部径は３０ｍｍ−１５０ｗｍ
とし、且つ、開口部径に対する高さはＬ／３〜２／３と
する。

このような水路構成材を全面に並べ溶接し、更に相隣る
開口端部どうしを順次適切なエレメント溶着することで
連結し且つ、同水路の各端部に夫々給排水口を設け、更
に第２図には示していないが炉壁へのとりつけ用金具を
溶接して水冷パネルを構成する。

同パネルの１例の斜視図を第２図に示す。

第３図は第２図の水路側正面図である。第２図および第
３図において１は基板、２はヒレ、３は水路構成材、４
は水路連結用エレメント、５は給水口、６は排水口であ
る。

更に第３図において７はとりつけ金具である。

第４図は、本発明になる別のパネルの水路側正面図であ
る。

第５図は、本発明になる他の水路配列の例である。

第６図および第７図は本発明になるパネルの断面の一部
の例である。

この場合、基板は平板である。並列する水路の端部の連
結用エレメントとしては、使用した水路構成材と同じも
のから第８図に示す如く切り出したものを用いる。

第８図は半割鋼管の正面図で実線８は切断位置を示す。

これをあらかじめ第９図の如く水路構成材の端部を４５
°方向に切除して、切除面を相対させた開口部にあてて
溶接し、水路として連通させる。

水路連結方法としては、この方法が最も簡便である。

これら、水路構成材および連結用エレメントの基板への
溶接は、水路側に開先をとって行うことが重要である。

第１０図にそれを示す。第１０図において１０は開先部
である。

斜線部は溶接による溶融部である。

このように内側開先による理由は、ひとつは開先部に充
分な冷却水がまわって基板の冷却効果を増すこと、もう
ひとつは外側に開先をとった場合に隣り合う水路構成材
の間隔を大きくしないと溶接がやりに＜＜、内側開先の
方がより密接して溶接し得る点にあるっ溶接方法として
は、アーク溶接、ガス溶接等一般に行なわれる方法でよ
い。

本発明における第２の発明は、以上の如き溶接方法によ
り製造したことを特徴とする第１の発明になる水冷パネ
ルである。

ところで、本発明パネルでは第１２図に示す如く、その
縁端部は中央部よりも多少冷却力が劣ることは否めない
。

第１２図は水路に平行な端部の場合を示したが水路と直
角な縁端でも同様である。

熱負荷が非常に高いところに使用する場合は、この部分
が寿命支配要因となる。

そこでこれを防止するためには該縁端部に鋼管を溶接し
、基板の水路と連結して、あるいは別途に給排水を設け
れば良い。

第１３図はその１例であり、この場合３辺保護とし、給
排水は本体水路と連通して１系統とした。

溶接する鋼管１２は、水路面積が本体水路面積とほぼ同
じものを用いる。

第１４図は別の１例であり、この場合は下辺１辺にのみ
鋼管１２を溶接した。

本発明になるパネルの特徴は １、箱形パネルまたは箱形の内部を仕切って流水路を作
って得たものと比較した場合はるかに流路が小さく流速
が早いので水中懸濁物の沈降堆積による冷却力の低下が
ない。

また、本発明パネルは、いわば一枚板なので全体として
の可撓性に富み、箱形の如く、熱応力歪の特定個所への
集中による早期の割れがない。

更に箱形では、水路構成部の溶接１固所が炉内面に直接
出ることが避けられないが、本発明のパネルではそうし
たことがなく非常に安全性が高い。

また製造コストも約３／４でよく更に保守点検、とり扱
い易さの点では、問題にならないくらい優れている。

さらに、どんな形にでも設計製作ができることも他の多
くのパネルにない特徴である。

安全性の面では、例えば第５図す、ｃ、ｄの如く水路を
２本にして、万一１本が止まるか止めるかする必要のあ
る場合も残る一本で一時的にカバーできるようになし得
ることも可能である。

２、水管を鋳込んだ鋳物製パネルや水管自体を積み重ね
て接合し、パネルを構成するものなどアーク炉炉壁とし
て使用する為の種々のパネルが発表されているが、これ
らと比較しても、少なくともまず製造が容易であること
、とり扱いが容易であること、課守点検が容易であるこ
と、形状を自由にできることなどの点で、本発明になる
パネルは蓄しく優れている。

かくの如く構成したパネルをアーク炉のホットスポット
部または、その他の場所の炉殻にとりつけ給水しつつ操
業する。

パネル面にはスラグが飛来付着し、ヒレによって保持さ
れ、相当な厚さのスラグ層を形成し、これが断熱層とし
て、また電気絶縁層として、更にパネルの機械的保護層
としても働く１、パネルへの冷却水量は、防用場所の被
熱強度に応じて、７〜２０トン／時間／パネルｄとする
。

実施例 炉殻内径５．８ｍのＵＨＰ炉用に本発明になるパネルを
多数設計製作した。

第２図（第３図）の例を具体的に述べる。

基板は市販の厚さ１６關の５Ｍ５０ｍ板を用いた。

これを高さ６１０ｍｍ、幅１７１Ｑｍｍに切断し、これ
を炉殻に沿わせて彎曲させた。

ヒレは厚さＬ２ｍｍの５Ｓ４１鋼板を、幅５０ｒ／Ｌｍ
長さ１７１０朋として炉殻に沿うよう切り出したものを
用いた。

これを基板の内面側に１００ｍｍ間隔で６枚溶接した。

水路構成材としては、直径９０１ｒｔｒＩｔ１肉厚７．
６關の５ＴＰＧ鋼管を半割りにしたものを、基板に沿わ
せて彎曲加工し、これを６本、第３図の如く水平方向に
並べ溶接した。

溶接量・先は管の内側面にとり管と管の間には溶接代と
して８７關ｍの間隔をとった。

連結用エレメントは、同じ半割管を第８図の如く４５°
方向に切断して得たものを溶接した。

端部にはメクラ板を溶接し給排水口をつけた。

この場合の流水路断面は直径７５朋の半円で断面積は２
２−である。

とりつけ用金具は、第３図の７、および７′の如く２本
の水路構成材をまたいで一辺が１１０ｍｍの角鋼板を溶
接し、更にその上に外径８５關、ネジ穴３６闘のナツト
を溶接し、炉殻にボルトとりつけできるようにした。

なお、第３図１１は運搬用吊手である。

同様にして、炉内設置目的場所に応じて各種サイズ形状
のものを多数設計製作し、第１１図に示す如く設置した
。

第１１図は、炉内壁の展開図であり、２１は炉壁上端、
２２は炉壁下端、２３は操業口、２４は副操業口である
。

両斜線のパネルが本発明になるパネルで片斜線部は本発
明以外の発明になる水冷パネルである。

下方空白部は耐火レンガである。２６．２８，３０，３
１が第１の発明のパネルであり２６は第３図に示したも
の、２５と３２は第１３図に示したパネルである。

これら全てのパネルに給排水しつつ操業を行なった結果
１回の操業で、本発明のパネルの全面に最大７０ｍｍか
ら、ヒレ先端部ではところにより２〜３關程度、平均し
て２０〜４０ｍｍ程度の厚さのスラグが付着し、パネル
の保護層を形成した。

冷却水は、熱負荷の大きいところは、１６Ｔｏｎ小さい
ところで１２Ｔｏｎ平均約１４Ｔｏｎ／ ｒｒｌ／ｈｒ
を供給した。

これらのパネルは６ケ月間の連続運転に耐え更に小修理
後６ケ月連続運転に耐えた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂ、ｃ、ｄは、本発明における水路構成材の
断面形状を示す図、第２図は本発明の実施例パネルの斜
視図、第３図は同正面図、第４図は他の実施例パネルを
示す正面図、第５図ａ 、 ｂ。 ｃ、ｄは他の水路配列の説明図、第６図、第７図は本発
明になるパネルの断面の一部の例を示す図、第８図は本
発明の実施例で用いた水路構成材半割鋼管の正面図、第
９図は同半割鋼管の配置例を示す図、第１０図は本発明
の第２の発明になるパネルにおける水路構成材の溶接部
断面図、第１１図は本発明パネルを炉体に取付けた炉内
壁の展開図、第１２図は本発明パネルの冷却効果の説明
図、第１３図、第１４図は好ましいパネル例の説明図で
ある。 １・・・基板、２・・・ヒレ、３・・・水路構成材、４
・・・水路連結用エレメント、５・・二給水口、６・・
・排水１コ、Ｉ・・・取付金具、８・・・切断位置、９
・・・溶接部、１０・・・開先、１１・・・運搬用吊手
、１２・・・鋼管、２１・・・炉壁上端、２２・・・炉
壁下端、２３・・・操業口、２４・・・副操業口、２６
，２８，３０，３１・・・本発明パネル、２５，２７，
２９，３２，３３・・・第２の発明のパネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚さ６〜３０朋、幅炉殻円周の１／８以下、高さ炉
   壁高さの２／３以下とした、平らな基板または炉殻に沿
   って彎曲した基板の炉内面側表面に、突出長さ３０朋〜
   １５０ｍｍ、厚さ基板厚さのｌ／３〜４／３のヒレを、
   水平に４０〜１００ｍｍの間隔をあけて複数枚溶接し、
   反対面には断面形状が真円または長円の一部、またはて
   い形、山形等であって、肉厚が基板のｌ／３〜４／３で
   あり、開口部の内径が３０〜１５０ｍｍ、基板との間で
   構成される水路の基板からの高さが内径のｌ／３〜２／
   ３で且つ、水路断面積が４〜５６ｉの鋼製水路構成材複
   数本を相接して水平又は垂直方向に溶接し、相隣ろ水路
   の端部どうじを順次連結し基板との間に連続蛇行する水
   路を構成し、同水路の各端部に給排水口をとりつけ、更
   に水路構成側に適数岡のとりつけ具を溶接した電気アー
   ク炉用水冷パネル。 ２ 水路構成材の基板への溶接に際し、水路構成材の内
   面側に開先を取り、且つ外側から溶接を行なったことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項の電気アーク炉用水冷
   パネル。