JPS587908B2 - Furnace cooling system - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は炉体、たとえば高炉々体の冷却装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a cooling device for a furnace body, such as a blast furnace body.

高炉の炉体冷却方法は一般にステーブ冷却法と冷却函冷
却法とに大別されるが、これらのいずれの冷却法によっ
ても炉体の長期使用により、ステーブまたは冷却函が炉
内へ露出することになり、この露出が炉体の寿命を決定
することになる。Blast furnace cooling methods are generally divided into stave cooling methods and cooling box cooling methods, but with either of these cooling methods, the stave or cooling box may be exposed inside the furnace due to long-term use of the furnace body. This exposure determines the lifespan of the furnace body.

とくにステーブ冷却法にあっては、冷却管を鋳物中へ鋳
込んでステーブを構成するに際して、冷却管の浸炭を防
止するとともに、冷却管への亀裂の伝播を防止するため
に、冷却管を鋳物に対して非溶着状態としていることか
ら伝熱性が低く、またステーブは炉内側への突起物が少
ないため、耐火物支持機能が低く、従って、火入れ後２
〜３年の比較的短い期間にステーブ内側の耐火物が損耗
し、ステーブが炉内に露出することになる。In particular, in the stave cooling method, when forming a stave by casting a cooling pipe into a casting, it is necessary to prevent the cooling pipe from being carburized and to prevent the propagation of cracks into the cooling pipe. Since the stave is in a non-welded state, its heat conductivity is low, and since the stave has few protrusions on the inside of the furnace, its ability to support the refractory is low.
The refractory inside the stave wears out over a relatively short period of ~3 years, and the stave becomes exposed inside the furnace.

ところで従来のステーブ鋳物は鋳鉄製であり、融点（１
１５０℃〜１１７０℃）が低い上に、冷却管がその鋳物
に非溶着であるため、ステーブが炉内の高温ガス雰囲気
（約１２００℃）にさらされて鋳物に大きな熱応力が作
用することにより、またこの熱応力の作用が繰り返され
ることにより、それに容易に亀裂が発生し、ステーブ鋳
物がその周囲から欠け落ち、甚しくは溶融することが多
い。By the way, conventional stave castings are made of cast iron and have a melting point (1
(150℃~1170℃) is low, and the cooling pipe is not welded to the casting, so the stave is exposed to the high temperature gas atmosphere in the furnace (approximately 1200℃), which causes large thermal stress to act on the casting. Moreover, by repeating the action of this thermal stress, cracks are easily generated in the stave casting, and the stave casting often falls off from its surroundings, and even melts.

そしてこのような状態下ではステーブの炉体冷却装置と
しての効果が著しく減少し、鉄皮に過大な熱負荷が作用
して鉄皮亀裂、ガス吹きなどが進行するため、これによ
って炉体の寿命が決定されてしまう問題があった。Under such conditions, the effectiveness of the stave as a furnace body cooling device is significantly reduced, and an excessive heat load acts on the shell, causing cracks in the shell and gas blowing, which shortens the lifespan of the furnace body. There was a problem that the decision was made.

そこで従来のステーブ冷却法のこれらの問題を解決する
ため、 （１）耐亀裂性を改善すること、 （２）耐熱疲労性を改善すること、 （３）耐変形性を改善すること、 （４）融点を高めること、 （５）冷却能力を改善すること、 が種々検討され、その結果、前記（１），（２），（５
）を目的としたウォータージャケット付銅製プレートに
よる冷却法または（１），（２），（３），（４）を目
的とした鋳鋼ステーブによる冷却法が提案されているが
、銅製冷却プレートは、材料自身が高い伝熱性を有する
他、その内部がジャケット構造であるため、炉壁の冷却
能力が著しく高くなり、従って、その内側の耐火物が損
耗してそれが炉内へ露出した場合には、炉体が過冷却と
なる問題があり、加えて冷却プレートへの冷却水の供給
が何らかの理由で停止すると低融点（約１０８０℃）の
冷却プレートが溶損する問題があった。Therefore, in order to solve these problems of the conventional stave cooling method, it is necessary to (1) improve crack resistance, (2) improve thermal fatigue resistance, (3) improve deformation resistance, (4) ) raising the melting point, (5) improving the cooling capacity, and as a result, the above (1), (2), (5)
A cooling method using a copper plate with a water jacket for the purpose of ) or a cooling method using a cast steel stave for the purposes of (1), (2), (3), and (4) has been proposed. In addition to the material itself having high heat conductivity, its internal jacket structure significantly increases the cooling capacity of the furnace wall. There was a problem that the furnace body became overcooled, and in addition, if the supply of cooling water to the cooling plate was stopped for some reason, there was a problem that the cooling plate, which had a low melting point (approximately 1080° C.), would be melted and damaged.

一方、鋳鋼ステーブによる冷却法は、前記（１），（２
），（３），（４）に関して鋳鉄製ステーブよりすぐれ
ているものの、鋳鋼は高融点（約１５６０℃）であるた
め、冷却管を鋳込むときにそれを溶かす問題がある他、
湯の流れが悪く、巣が多く発生することから工業的規模
でそれを製造する技術が今だ確立されていない問題があ
つた。On the other hand, the cooling method using cast steel staves is
), (3), and (4) are superior to cast iron staves, but since cast steel has a high melting point (approximately 1560°C), there is the problem of melting it when casting cooling pipes.
The problem was that the flow of hot water was poor and many cavities were formed, so the technology to manufacture it on an industrial scale had not yet been established.

この発明は、これらの従来技術の問題を有利に解決する
ものであり、とくに鉄皮の内側にウォータージャケット
を有する銅製冷却プレートを配置し、この銅製冷却プレ
ートのさらに内側に中実の鉄系ブロックを配置すること
により、前述の（１）〜（５）の目的を十分に達成でき
る冷却装置を提供するものである。This invention advantageously solves these problems of the prior art, and in particular, arranges a copper cooling plate with a water jacket inside the iron shell, and further inside the copper cooling plate, a solid iron block is placed. By arranging this, a cooling device is provided which can fully achieve the objectives (1) to (5) described above.

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第１図はこの発明の実施例を示す部分を断面とした側面
図であり、図中１は鉄皮、２はキャスタブルを介して鉄
皮の内側に配置したウォータージャケットを有する銅製
冷却プレート、３は伝熱性にすぐれた詰物を介して冷却
プレートの内側に配置した中実の鉄系ブロックを示す。FIG. 1 is a cross-sectional side view showing an embodiment of the present invention, in which 1 is a steel shell, 2 is a copper cooling plate having a water jacket placed inside the steel shell via a castable member, and 3 shows a solid iron-based block placed inside the cooling plate through a padding with excellent heat conductivity.

この鉄系ブロックの材質は特に限定するものではないが
、耐亀裂性、耐熱疲労性、耐変形性などを考慮した場合
には、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ系の合金鋳鋼ブロックであること
が好ましい。The material of this iron block is not particularly limited, but in consideration of crack resistance, thermal fatigue resistance, deformation resistance, etc., a Cr-Mo-V alloy cast steel block is preferable.

また４は、鉄系ブロックのさらに内側に配置した耐火物
を示す。Further, 4 indicates a refractory placed further inside the iron block.

ここで銅製冷却プレート２は、それに連結した冷却水の
給排水管２ａ，２ｂおよびボルト（図示せず）によって
鉄皮１に固定され、また鉄系ブロック３は、銅製冷却プ
レート２を貫通するまたは冷却プレート２を避けて延在
する図示しないボルトで鉄皮１に固定される。Here, the copper cooling plate 2 is fixed to the steel shell 1 by cooling water supply and drainage pipes 2a, 2b connected thereto and bolts (not shown), and the iron block 3 is fixed to the iron shell 1 by penetrating the copper cooling plate 2 or cooling water. It is fixed to the steel shell 1 with bolts (not shown) that extend away from the plate 2.

第２図は銅製冷却プレートと鉄系ブロックとの好適相対
位置を示す概念図であり、図に破線で示す冷却プレート
２の比較的玲却効率の悪い隅角部を鉄系ブロック３の中
央部に位置させることにより、炉壁の均一な冷却を可能
ならしめるとともに、とくに耐火物損耗後における銅製
冷却プレートの隅角部および周縁部への過度の熱負荷を
有効に防止する。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the preferred relative position of the copper cooling plate and the iron block. By locating the copper cooling plate, it is possible to uniformly cool the furnace wall, and to effectively prevent excessive heat load on the corners and peripheral portions of the copper cooling plate, especially after the refractory is worn out.

なお、炉壁の冷却効率を高めるためには、詰物を極力薄
くするかまたは完全に省いて鉄系ブロック３を冷却プレ
ート２に圧接することが好ましいが、たとえば第３図に
示すように、冷却プレート２と鉄系ブロック３との接触
面に凹凸部２ｃ，３ａを設け、これを相互に噛み合せて
両者の接触面積を大きくすることにより冷却効率の一層
の向上を図ることができる。In order to increase the cooling efficiency of the furnace wall, it is preferable to make the filling as thin as possible or omit it completely and press the iron block 3 to the cooling plate 2. For example, as shown in FIG. Cooling efficiency can be further improved by providing uneven portions 2c and 3a on the contact surfaces between the plate 2 and the iron-based block 3 and engaging them with each other to increase the contact area between the two.

第３図中５は、鉄系ブロック３が受ける熱負荷を低減さ
せるために、鉄系ブロック３の炉内側表面に設けた凹部
に嵌め込んだ耐火物を示す。Reference numeral 5 in FIG. 3 indicates a refractory fitted into a recess provided on the inner surface of the furnace of the iron block 3 in order to reduce the thermal load that the iron block 3 receives.

第４図は銅製冷却プレートの部分を断面とし７た側面図
であり、この冷却プレート２はその内側に、側壁２ｄお
よび中央の区画壁２ｅから交互に突出する邪魔板２ｆ，
２ｇにより形成されたウォータージャケットとしての蛇
行流路２ｈを有する。FIG. 4 is a cross-sectional side view of the copper cooling plate 2, in which the cooling plate 2 includes baffle plates 2f, which alternately protrude from the side walls 2d and the central partition wall 2e.
It has a meandering flow path 2h as a water jacket formed by 2g.

なお、この蛇行流路２ｈの形状および付法は、所要速度
（約０．５ｍ／ｓ）以上の流速を確保し得る限りにおい
て種々変更できることはもちろんであり、また図示はし
ないが冷却プレート２は、図示の右半部にもこの蛇行流
路２ｈと同様の他の蛇行流路を有する。Note that it goes without saying that the shape and attachment method of this meandering flow path 2h can be changed in various ways as long as a flow velocity higher than the required velocity (approximately 0.5 m/s) can be ensured. , there is another meandering flow path similar to this meandering flow path 2h also in the right half of the figure.

図中２１は、後述する鉄皮１の内方突起と掛合してそれ
に冷却プレート２の重量を作用させる突起、２ｊ，２ｋ
は表面が鉄皮１の内表面に当接する取付座、２１は冷却
プレートのみ、または冷却プレート２および鉄系ブロッ
ク３を固定するためのボルト貫通孔を示す。In the figure, 21 denotes protrusions 2j, 2k that engage with inward protrusions of the iron skin 1 to apply the weight of the cooling plate 2 thereto.
21 indicates a mounting seat whose surface is in contact with the inner surface of the steel shell 1, and 21 indicates a bolt through hole for fixing only the cooling plate or the cooling plate 2 and the iron block 3.

第５図は銅製冷却ステーブの聖付状態を示す部分断面図
である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the copper cooling stave in a consecrated state.

冷却ステーブ２の上端部は、蛇行流路２ｈに固定した銅
パイプ２ｍを鉄皮開口１ａから炉外側へ突出させるとと
もに、冷却ステーブ２の突起２１を、鉄皮１から炉内側
へ突出させた内方突起１ｂに掛合させ、さらに、炉外側
で鉄皮開口１ａの周りに固定されて、その全体を覆うガ
スシールキャップ６の継手７に銅パイプ２ｍおよび連絡
管２ｎを気密に連結することにより鉄皮１に固定される
。The upper end of the cooling stave 2 has a copper pipe 2m fixed to the meandering channel 2h protruding from the shell opening 1a to the outside of the furnace, and a protrusion 21 of the cooling stave 2 extending from the inner shell 1 to the inside of the furnace. The copper pipe 2m and the connecting pipe 2n are airtightly connected to the joint 7 of the gas seal cap 6 which is fixed around the shell opening 1a on the outside of the furnace and covers the entire shell opening 1a. Fixed to skin 1.

また冷却ステーブ２の中間部は、第５図ｂに示すように
、取付座２ｋの表面を鉄皮１の内表面に当接させ、ボル
ト貫通孔２ｌに通したボルト８を、鉄皮１の炉外側でナ
ット締めし、さらに、鉄皮１のボルト孔１ｃをガスシー
ルキャップ９で密閉することにより、鉄皮１に固定され
る。In addition, as shown in FIG. 5b, in the intermediate part of the cooling stave 2, the surface of the mounting seat 2k is brought into contact with the inner surface of the steel shell 1, and the bolt 8 passed through the bolt through hole 2l is inserted into the steel shell 1. It is fixed to the steel shell 1 by tightening the nuts on the outside of the furnace and further sealing the bolt holes 1c of the steel shell 1 with gas seal caps 9.

このように構成した冷却装置によれば、銅製冷却プレー
ト２がすぐれた冷却能力を有することから、鉄系ブロッ
ク３を十分に冷却してその炉内表面側温度を、従来のス
テーブ鋳物のそれよりも低く、逆に、従来の冷却プレー
トのそれよりも高く維持することができ、このため炉壁
の有利な冷却が可能になる。According to the cooling device configured in this way, since the copper cooling plate 2 has an excellent cooling ability, the iron block 3 is sufficiently cooled to lower the temperature of the inner surface of the furnace than that of conventional stave castings. can be kept low and, conversely, higher than that of conventional cooling plates, thus allowing advantageous cooling of the furnace walls.

加えて、銅製冷却プレート２および鉄系ブロック３のそ
れぞれが有する特性を考慮するならば、前述の（１）〜
（５）の全ての目的を達成することができる。In addition, if the characteristics of the copper cooling plate 2 and the iron block 3 are considered, the above (1) to
All objectives of (5) can be achieved.

また仮りに鉄系ブロック３として鋳鋼を用いた場合であ
っても、ここではそれを中実として用いているので、冷
却管の鋳込みに関する問題は全くない。Further, even if cast steel is used as the iron-based block 3, since it is used here as a solid material, there is no problem with casting the cooling pipes.

下表はこの発明に係る冷却装置と従来の一般的な冷却装
置との抜熱量（Ｑ（ｋｃａｌ／ｍ２ｈ））およびそれら
の冷却装置の炉内側表面温度（Ｔ（℃））の比較結果で
ある。The table below shows the comparison results of the amount of heat removed (Q (kcal/m2h)) and the furnace inner surface temperature (T (℃)) of the cooling device according to the present invention and a conventional general cooling device. .

このことから明らかなように、この発明によれば、たと
え耐火物４が損耗しても炉体の過冷却をもたらすことな
く長期にわたってそれの適切な冷却を行うことができる
。As is clear from this, according to the present invention, even if the refractory 4 is worn out, it can be appropriately cooled over a long period of time without overcooling the furnace body.

従ってこの発明によれば、下記の顕著なる効果をもたら
すことができる。Therefore, according to the present invention, the following remarkable effects can be brought about.

（ａ） 炉内の高温環境下での耐亀裂性、耐熱疲労性
、耐変形性が向上する他、鉄系ブロックとして溶融温度
の高い材料を選択できるので、炉内の高い熱負荷を受け
ても溶融するおそれがなく、炉体の寿命が延びる。(a) In addition to improving crack resistance, thermal fatigue resistance, and deformation resistance under the high temperature environment inside the furnace, it is possible to select a material with a high melting temperature for the iron block, so it can withstand the high heat load inside the furnace. There is no risk of melting, and the life of the furnace body is extended.

（ｂ） 銅製冷却プレートの使用により冷却能力が高
まる。(b) The use of copper cooling plates increases cooling capacity.

（ｃ）鉄系ブロック製造の何の制約もない。(c) There are no restrictions on manufacturing iron blocks.

（ａ） いわゆる二重ステーブの場合に比し、給排水
管路は銅製冷却プレートにのみ連結すれば足りるので、
複雑な配管を避けることができ、また鉄皮開口面積を減
少させることができる。(a) Compared to the so-called double stave case, the water supply and drainage pipes only need to be connected to the copper cooling plate, so
Complicated piping can be avoided and the opening area of the shell can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明の実施例を示す部分を断面とした側面
図、第２図は、銅製冷却プレートと鉄系ブロックとの好
適相対位置を示す概略図、第３図は銅製冷却プレートと
鉄系ブロックとの好適な整列状態を示す部分を断面とし
た側面図、第４図は銅製冷却プレートの部分を断面とし
た背面図、第５図は銅製冷却プレートの取付状態を示す
部分断面図である。 １……鉄皮、１ａ……鉄皮開口、１ｂ……内方突起、１
ｃ……ボルト孔、２……銅製冷却ステーブ、２ａ……給
水管、２ｂ……排水管、２ｃ……凹部、２ｄ……側壁、
２ｅ……区画壁、２ｆ，２ｇ……邪魔板、２ｈ……蛇行
流路、２１……突起、２ｊ，２ｋ……取付座、２１……
ボルト貫通孔、２ｍ……銅パイプ、２ｎ……連結管、３
……鉄系ブロック、３ａ……凸部、４，５……耐火物、
６，９……ガスシールキャップ、７……継手、８……ボ
ルト。FIG. 1 is a cross-sectional side view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the preferred relative position of a copper cooling plate and an iron block, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a copper cooling plate and an iron block. Figure 4 is a cross-sectional side view of a section showing the preferred alignment with the system block, Figure 4 is a rear view of the copper cooling plate section, and Figure 5 is a partial cross-sectional view showing the copper cooling plate installed. be. 1... Iron skin, 1a... Iron skin opening, 1b... Inner projection, 1
c... Bolt hole, 2... Copper cooling stave, 2a... Water supply pipe, 2b... Drain pipe, 2c... Recess, 2d... Side wall,
2e...Division wall, 2f, 2g...Baffle plate, 2h...Meandering channel, 21...Protrusion, 2j, 2k...Mounting seat, 21...
Bolt through hole, 2m...Copper pipe, 2n...Connecting pipe, 3
... Iron block, 3a ... Convex part, 4, 5 ... Refractory,
6, 9... Gas seal cap, 7... Fitting, 8... Bolt.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 炉体の鉄皮内側に固定したウォータージャケットを
有する銅製冷却プレートと、この銅製冷却プレートのさ
らに内側に配置した中実の鉄系ブロックとを具えてなる
炉体冷却装置。1. A furnace body cooling device comprising a copper cooling plate having a water jacket fixed to the inside of the iron skin of the furnace body, and a solid iron block placed further inside the copper cooling plate.