JP2014227564A - ステーブクーラーおよびこのステーブクーラーを備えた高炉 - Google Patents

Abstract

【課題】製品寿命を長くすることができるステーブクーラーおよび高炉を提供する。【解決手段】銅または銅合金の圧延板製の本体１０２には、表面１０２ａに開口する開口部１２０ａ、および、開口部よりも背面１０２ｂ側に位置する底部１２０ｂを有し、表面と背面とを結ぶ本体の厚さ方向に深さを有するとともに、本体の幅方向に延在する溝１２０が、本体の高さ方向に間隔を維持して複数形成される。本体の高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の開口部の間に位置する本体の表面１２２ａ、および、本体の表面から２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部１２２ｂを有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブ１２２が形成される。リブには、本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材１３０が嵌合装着される。【選択図】図５

Description

本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラーおよびこのステーブクーラーを備えた高炉に関する。

高炉の炉体内部は極めて高温となるため、炉体内部には、炉体の壁面すなわち炉壁を冷却して保護するステーブクーラーが、炉体の内周面に沿って多数設置される。こうしたステーブクーラーは、冷却媒体が流通する冷却流路が本体に形成されており、冷却流路に冷却媒体を流通させることで炉壁を冷却する。一般的に、ステーブクーラーは、鋳鉄、鋳鋼、鋼板等の鉄系の材質で構成される鉄系ステーブクーラーと、銅または銅合金材で構成される銅系ステーブクーラーとに大別される。

従来、ステーブクーラーは、鋳鉄へ鋳込まれた管により冷却流路を形成した鋳鉄製のものが一般的であった。しかしながら、近年主流となっている高微粉炭吹き込み操業では、炉内の熱変動が繰り返されるため炉内熱負荷が大きく、鋳鉄製のステーブクーラーでは十分に冷却性能を確保できなくなっている。ステーブクーラーの冷却性能が不足すると、炉壁の炉内側表層が高温になり、ステーブクーラーの材質劣化や損耗が進行したり、あるいは熱応力によって反りが発生し、炉内プロフィールに支障を来たしたりする。さらには、ステーブクーラー自体に亀裂が発生して破損することにより、ステーブクーラーの取替頻度が高くなり、炉命が短くなってしまうという問題があった。

そこで、近年では、例えば特許文献１に示されるように、銅系ステーブクーラーが広く採用されている。銅系ステーブクーラーは、鉄系ステーブクーラーよりも熱伝導率や延性などの物性に優位であるため、低温で均一な温度分布となり、発生熱応力を抑制でき、変形量も減少するため、ステーブクーラーの受けるダメージを軽減することができる。しかしながら、その反面、銅系ステーブクーラーは、鉄系ステーブクーラーよりも耐摩耗性が低いという弱点を有している。

高炉においては、炉体の上部から鉄鉱石やコークス等の炉内充填物が投入、降下されるが、例えば炉腹部等、ステーブクーラーの設置位置によっては、炉内充填物としてまだ固体状態の硬い焼結鉱粒が、炉体の中心に臨むステーブクーラーの本体表面に接触する。このように、炉内充填物の接触摩耗により、ステーブクーラーの本体表面が損耗すると、ステーブクーラーの本体が表面側から徐々に削られていき、最終的には本体内部に形成された冷却流路が破壊される。

そこで、特許文献２に示されるステーブクーラーにおいては、銅または銅合金製の本体表面に硬化肉盛層を溶接することで耐摩耗性を向上し、ステーブクーラーの長寿命化を図るようにしている。

特公昭６３−５６２８３号公報 特開２００１−１９２７１５号公報

しかしながら、銅は熱伝導性が高いため、溶接時のアーク熱が母材全体へ逃げてしまい、溶接部の局部的な加熱が困難であり、十分な溶込みが得られなかったり、溶接材の溶融金属が球状となってビードが形成できなかったりするおそれがある。そのため、上記特許文献２に示されるステーブクーラーにおいては、銅母材との熱膨張差異の大きさから、硬化肉盛層の溶接時に割れが発生するなど、溶接欠陥が生じやすく、硬化肉盛層が早期に脱落、消失し、結果的にステーブクーラーが短命となってしまうという課題がある。また、上記のように、硬化肉盛層を形成するための溶接作業は施工上の課題が多く、人海戦術による溶接施工のため、ステーブクーラーの製造コストが大幅に上昇してしまうという問題があった。

本発明の目的は、低コストでありながらも、製品寿命を長くすることができるステーブクーラーおよび高炉を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーは、銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、高炉の炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーであって、本体には、設置状態において炉壁の周方向に位置する本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、本体高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の開口部の間に位置する本体の表面、および、本体の表面から２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、リブには、リブを構成する本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とする。

また、保護板材は、嵌合装着されたリブに隣接する溝の底部の一部にも面接触するとよい。

上記課題を解決するために、本発明のステーブクーラーは、銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、高炉の炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーであって、本体には、設置状態において炉壁の周方向に位置する本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、本体高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の開口部の間に位置する本体の表面、および、本体の表面から２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、溝には、溝の底部、および、溝に隣接するリブの側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とする。

また、一対の側部は、それぞれ溝の底部側から本体の表面側に向かうにしたがって、リブにおける本体高さ方向の中心からの距離が大きくなるテーパ状に形成されているとよい。

また、保護板材は、板厚方向に２層以上の鋼板が積層されているとよい。

また、本体の設置状態において、最も炉内側に位置する鋼板は、最も炉壁側に位置する鋼板よりも耐摩耗性が高く、かつ、最も炉壁側に位置する鋼板は、最も炉内側に位置する鋼板よりも伝熱性が高いとよい。

また、保護板材は、本体幅方向に複数に分割されており、分割位置は、本体高さ方向に隣り合う２つの保護板材間において本体幅方向にずれているとよい。

上記課題を解決するために、本発明の高炉は、銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーを備えた高炉であって、本体には、設置状態において炉壁の周方向に位置する本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、本体高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の開口部の間に位置する本体の表面、および、本体の表面から２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、リブには、リブを構成する本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の高炉は、銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、炉壁に設置された設置状態において、本体の表面が、炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、本体の背面が、炉壁の内周面に臨むステーブクーラーを備えた高炉であって、本体には、設置状態において炉壁の周方向に位置する本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、本体高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の開口部の間に位置する本体の表面、および、本体の表面から２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、本体高さ方向における断面積が、底部側から本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、溝には、溝の底部、および、溝に隣接するリブの側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とする。

本発明によれば、低コストでありながらもステーブクーラーの損耗防止による長寿命化を図ることで高炉の寿命を長くすることができる。

高炉を説明するための概念図である。 ステーブクーラーの設置状態を示す概略断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 （ａ）は、ステーブクーラーの炉内側から見た正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）線断面図である。 図４（ｂ）の部分拡大図である。 第１実施形態の保護板材の斜視図である。 キャップ形状の保護板材の変形例を説明する図である。 第２実施形態のΩ（オメガ）形状の保護板材を説明する図である。 第３実施形態のＵ型形状の保護板材を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、高炉１を説明するための概念図である。図１に示す高炉１は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成するものであり、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等（以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「炉内充填物」と称する）を貯留する原料槽２を備えている。原料槽２に貯留された炉内充填物は、装入コンベア４によって炉体６の炉頂部に搬送され、炉頂部から炉体６上部に設けられたホッパー８に装入される。

ホッパー８の下方には、当該ホッパー８から落下する炉内充填物を傾斜面上で滑らせながら下方に落下させる分配シュート１０が設けられている。この分配シュート１０は、一端がホッパー８の中心部の真下に位置するように配置されており、一端側を中心軸として図中破線で示す矢印方向に回転する。これにより、ホッパー８から落下した炉内充填物は、分配シュート１０の傾斜面上を滑りながら落下するとともに、炉体６の全周囲に分散して装入されることとなる。

炉体６の下部には羽口１２が設けられており、この羽口１２から炉体６の内部に熱風が導入される。炉体６に導入された熱風は、炉体６を上昇するが、分配シュート１０から落下する炉内充填物中のコークスが熱風によって燃焼すると、一酸化炭素（還元剤）が生じ、コークスの炭素成分が鉄から酸素を奪う還元反応とともに、二酸化炭素および熱を生じて、この反応が熱源となって鉄鉱石を溶融する。炉内充填物の落下過程では、こうした反応が連続的に行われ、炉体６の下部に到達するころに燃焼温度が最高となり、炉体６の底部で高温液体状の銑鉄が得られる。なお、炉体６の炉頂部にはガス導管１４が接続されており、高温の高炉ガスが炉体６からガス導管１４に排出される。

また、炉体６の内部は極めて高温となることから、炉体６の内部には、所謂「鉄皮」と呼ばれる炉壁６ａを冷却して保護するステーブクーラー１００が設置される。このステーブクーラー１００は、炉壁６ａの内周面に沿って多数設置される。以下に、ステーブクーラー１００の構成について図２〜図６を用いて詳述する。

図２は、ステーブクーラー１００の設置状態を示す概略断面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図２および図３に示すように、第１実施形態のステーブクーラー１００は、高炉１の炉壁６ａの内周面に間隙を維持して配置される銅または銅合金の圧延板製の本体１０２を備えている。

以下では、炉壁６ａの内周面に本体１０２が配置された設置状態において、炉壁６ａによって囲繞された空間の中心側に臨む面を表面１０２ａとし、炉壁６ａに間隙を維持して対面する面、換言すれば、炉壁６ａに臨む面を背面１０２ｂとする。また、図３に示すように、ステーブクーラー１００の設置状態において、炉壁６ａの周方向に位置する本体１０２の両側端部を側面１０２ｃとする。そして、両側面１０２ｃを結ぶ方向を本体１０２の幅方向（図中ｘ方向）とし、ステーブクーラー１００の設置状態において、炉体６の炉頂部側に位置する上面と、炉体６の下部側に位置する下面とを結ぶ方向を本体１０２の高さ方向（図中ｙ方向）とし、表面１０２ａと背面１０２ｂとを結ぶ方向を本体１０２の厚さ方向（図中ｚ方向）として説明する。

図２に示すように、本体１０２の背面１０２ｂには、ボルト部スペーサー１０４を介してボルト１０６が固定されており、このボルト１０６によってステーブクーラー１００が炉壁６ａ内に設置される。

また、図２および図３からも明らかなように、本体１０２の内部には、冷却媒体が流通する複数（本実施形態では４つ）の冷却流路１０８が形成されている。各冷却流路１０８は、本体１０２の上面側から下面側へと本体１０２の高さ方向（ｙ方向）に直線状に延在しており、各冷却流路１０８は、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に所定の間隔を隔てて平行に配列されている。各冷却流路１０８の下端側には給水管１１０が接続され、各冷却流路１０８の上端側には排水管１１２が接続されている。このとき、本体１０２と給水管１１０および排水管１１２との接続部位であって、本体１０２の背面１０２ｂと炉壁６ａとの間には、配管部スペーサー１１４が設けられている。また、炉壁６ａの炉外側には、本体１０２の熱変形時に給水管１１０や排水管１１２にストレスがかからないように、ガスシール機能を有するコンペンセーター１１６が設けられている。

上記の構成により、給水管１１０から冷却流路１０８に冷却媒体が供給されると、本体１０２の内部において、炉壁６ａの高さ方向（ｙ方向）の下部側から上部側へと冷却媒体が流通し、排水管１１２から炉体６の外部へと冷却媒体が排出される。これにより、本体１０２の内部を冷却媒体が流通する過程で、炉体６の炉壁６ａが冷却されることとなる。

図４（ａ）は、ステーブクーラー１００の炉内側から見た正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）線断面図であり、図５は、図４（ｂ）の部分拡大図である。図４（ｂ）および図５に示すように、本体１０２の表面１０２ａには、本体１０２の厚さ方向（ｚ方向）に深さを有するとともに、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に延在する溝１２０が形成されている。この溝１２０は、本体１０２の表面１０２ａに開口する開口部１２０ａ、および、この開口部１２０ａよりも本体１０２の背面１０２ｂ側に位置する底部１２０ｂを有しており、本体１０２の高さ方向（ｙ方向）に間隔を維持して複数形成されている。

これにより、本体１０２の高さ方向（ｙ方向）に隣り合う２つの溝１２０の間には、本体１０２の幅方向（ｘ方向）に延在するリブ１２２が形成されることとなる。このリブ１２２は、本体１０２の高さ方向（ｙ方向）に隣り合う２つの溝１２０の開口部１２０ａの間に位置する表面１２２ａ（本体１０２の表面１０２ａ）、および、この表面１２２ａから２つの溝１２０の底部１２０ｂそれぞれに向けて延在する一対の側部１２２ｂを有している。

リブ１２２を構成する一対の側部１２２ｂのうち、本体１０２の上端側に位置する一方の側部１２２ｂは、底部１２０ｂから表面１２２ａに向かって上端側に傾斜し、本体１０２の下端側に位置する他方の側部１２２ｂは、底部１２０ｂから表面１２２ａに向かって下端側にテーパ状に傾斜している。つまり、一対の側部１２２ｂは、それぞれ溝１２０の底部１２０ｂ側から表面１２２ａ（本体１０２の表面１０２ａ）側に向かうにしたがって、リブ１２２における本体１０２の高さ方向の中心からの距離Ｌが大きくなっている。換言すれば、リブ１２２は、本体１０２の高さ方向における断面積が、底部１２０ｂ側から表面１２２ａ側に向かうにしたがって漸増する、先端幅広のテーパ形状となっている。したがって、溝１２０は、底部１２０ｂ側から開口部１２０ａ側に向かうにしたがって、本体１０２の高さ方向（ｙ方向）の溝幅が徐々に狭くなる所謂「あり溝状」となっている。

なお、ここでは、一対の側部１２２ｂについて、溝１２０の底部１２０ｂ側から表面１２２ａ（本体１０２の表面１０２ａ）側に向かうにしたがって、リブ１２２における本体１０２の高さ方向の中心からの距離Ｌが大きくなることとした。しかしながら、例えば、一対の側部１２２ｂは、溝１２０の底部１２０ｂに対して垂直に起立していてもよい。また、例えば、一方の側部１２２ｂについては、溝１２０の底部１２０ｂに対して垂直に起立し、他方の側部１２２ｂについては、先端幅広となるテーパ形状に形成してもよい。

図６は、保護板材１３０の斜視図である。上記のリブ１２２には、炉内充填物との接触から本体１０２を保護するための金属製の保護板材１３０が嵌合、装着されている。本実施形態では、図５および図６に示すように、二種類の性質の異なる金属を張り合わせた鋼材であるクラッド鋼板（圧着鋼）を、リブ１２２の外形に合わせて複数溶接して保護板材１３０を成形している。この保護板材１３０をリブ１２２に嵌合、装着する際には、リブ１２２の幅方向の端部に保護板材１３０を嵌め込んで幅方向にスライドさせればよく、保護板材１３０がリブ１２２に嵌合された状態では、リブ１２２の表面１２２ａ（本体１０２の表面１０２ａ）、および、一対の側部１２２ｂそれぞれに保護板材１３０が面接触している。

保護板材１３０は、板厚方向に２層の鋼板が積層されているが、ここでは、本体１０２が高炉１に設置された設置状態において、炉内側に位置する鋼板、すなわち、保護板材１３０の外側に位置する鋼板を耐摩耗鋼板１３０ａとし、炉壁６ａ側、すなわち、保護板材１３０の内側に位置する鋼板を母材鋼板１３０ｂとして説明する。耐摩耗鋼板１３０ａおよび母材鋼板１３０ｂの材質や寸法に特に限定はないが、耐摩耗鋼板１３０ａとしては、板厚が６ｍｍ程度の、例えば、高マンガンクロムオーステナイト系鋼、高炭素高クロム合金（２．７％Ｃ、２７％Ｃｒ）、マルテンサイト系１３％クロム鋼等を用いるとよい。また、母材鋼板１３０ｂとしては、板厚が６〜９ｍｍ程度の、例えば、軟鋼、ステンレス鋼、あるいはその他の易溶接鋼等を用いるとよく、特に、使用される温度条件が８００℃程度の場合には、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌが望ましく、使用される温度条件が１０００℃程度の場合には、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓが望ましい。

つまり、炉内充填物が接触する耐摩耗鋼板１３０ａは、母材鋼板１３０ｂよりも耐摩耗性が高いとよく、また、相対的に冷却流路１０８に近接している母材鋼板１３０ｂは、耐摩耗鋼板１３０ａよりも高伝熱性であるとよい。このように、耐摩耗鋼板１３０ａよりも高伝熱性の母材鋼板１３０ｂを用いることで、炉内側において高温環境下に晒される保護板材１３０の熱を、冷却流路１０８を流通する冷却媒体によって冷却された本体１０２に速やかに逃がすことが可能となる。また、高伝熱性の母材鋼板１３０ｂを用いることで、本体１０２の厚さ方向の温度変化を傾斜的にすることができ、局所的な温度変化が抑制され、本体１０２や保護板材１３０の変形や損耗を抑制することができる。さらに、母材鋼板１３０ｂを、軟鋼等の耐摩耗鋼板１３０ａよりも耐衝撃性（緩衝性能）に優れた材質で構成すれば、耐摩耗鋼板１３０ａが受けた衝撃を吸収する緩衝材として母材鋼板１３０ｂが機能し、本体１０２へのダメージを軽減することができる。

以上のように、本実施形態のステーブクーラー１００によれば、保護板材１３０をリブ１２２に嵌合、装着することで、銅系ステーブクーラーの弱点である耐摩耗性を向上し、本体１０２の損耗を抑制して、ステーブクーラー１００の長寿命化を図ることができる。しかも、保護板材１３０は、容易に入手可能な鋼板を用いており、切断や溶接も容易に行うことができ、また、テーパ状に形成されたリブ１２２にスライドさせるだけで嵌合、装着することができるので、材料費や製造コストの上昇を抑制することができる。

なお、本実施形態では、保護板材１３０としてクラッド鋼板を用いる場合について説明したが、保護板材１３０はクラッド鋼板に限らず、一枚の金属製の板材で構成してもよいし、また、板厚方向に３層以上の鋼板が積層されていてもよい。２層以上の鋼板を積層して保護板材１３０を構成する場合には、本体１０２の設置状態において、最も炉内側に位置する鋼板として、最も炉壁６ａ側に位置する鋼板よりも耐摩耗性の高いものを用いるとよく、また、最も炉壁６ａ側に位置する鋼板として、最も炉内側に位置する鋼板よりも伝熱性の高いものを用いるとよい。

図７は、キャップ形状の変形例の保護板材１４０、１５０を説明する図であり、図７（ａ）は、保護板材１４０の斜視図、図７（ｂ）は、保護板材１４０、１５０が装着された本体１０２の炉内側から見た正面図である。この図７（ａ）に示す変形例の保護板材１４０は、上記第１実施形態の保護板材１３０を、本体１０２の幅方向に複数（ここでは１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃの３つ）に分割したものである。保護板材１４０ａ、１４０ｃは、本体１０２の幅方向の長さが等しく、保護板材１４０ｂは、本体１０２の幅方向の長さが保護板材１４０ａ、１４０ｃよりも長い。

また、図７（ｂ）に示すように、この変形例では、上記の保護板材１４０と同様に、上記第１実施形態の保護板材１３０を、本体１０２の幅方向に複数（ここでは、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃの３つ）に分割した保護板材１５０を備えている。保護板材１５０ａ、１５０ｃは、本体１０２の幅方向の長さが等しく、また、保護板材１４０ａ、１４０ｃよりも長く、かつ、保護板材１４０ｂよりも短い寸法関係となっており、保護板材１５０ｂは、保護板材１５０ａ、１５０ｃよりも長い寸法関係となっている。

このように、本体１０２の幅方向に複数に分割した保護板材１４０および保護板材１５０は、例えば、本体１０２の幅方向に３〜５ｍｍ程度の隙間を維持してリブ１２２に装着される。これにより、熱膨張によって保護板材１４０、保護板材１５０が変形したとしても、隙間によって変形を吸収することができる。

また、リブ１２２には、図７（ｂ）に示すように、保護板材１４０、１５０が、本体１０２の高さ方向において交互に嵌合、装着されている。そのため、保護板材１４０の分割位置、すなわち、保護板材１４０ａと保護板材１４０ｂとの分割位置１４０ｘ、および、保護板材１４０ｂと保護板材１４０ｃとの分割位置１４０ｘと、保護板材１５０の分割位置、すなわち、保護板材１５０ａと保護板材１５０ｂとの分割位置１５０ｘ、および、保護板材１５０ｂと保護板材１５０ｃとの分割位置１５０ｘとが、本体１０２の幅方向にずれている。

つまり、本体１０２の高さ方向に隣り合う２つの保護板材１４０、１５０間において、保護板材１４０の分割位置１４０ｘと、保護板材１５０の分割位置１５０ｘとが、本体１０２の幅方向にずれている。仮に、分割位置１４０ｘ、１５０ｘが、本体１０２の高さ方向に一直線上に位置してしまうと、これら分割位置１４０ｘ、１５０ｘの隙間に入り込んだ炉内充填物が、本体１０２を一直線状に、すなわち、局所的に選択損耗させるおそれがある。この変形例のように、保護板材１４０の分割位置１４０ｘと、保護板材１５０の分割位置１５０ｘとを、所謂「千鳥状」に位置させることで、本体１０２の局所的な損耗を回避することが可能となる。

図８は、第２実施形態のΩ（オメガ）形状の保護板材１６０を説明する図であり、図８（ａ）は、保護板材１６０の装着状態を示す断面図、図８（ｂ）は、保護板材１６０の斜視図である。この図８に示す第２実施形態の保護板材１６０は、溝１２０の底部１２０ｂに面接触する底面部１６０ｃを、上記第１実施形態の保護板材１３０に追加した構成となっている。具体的には、保護板材１６０は、リブ１２２の表面１２２ａに面接触する前面部１６０ａと、この前面部１６０ａに連続し、リブ１２２の側部１２２ｂに面接触する側面部１６０ｂと、この側面部１６０ｂに連続し、溝１２０の底部１２０ｂの一部に面接触する底面部１６０ｃと、を備えた、断面略Ω状に形成されている。このように、リブ１２２に隣接する溝１２０の底部１２０ｂの一部にも面接触する底面部１６０ｃを設けることで、本体１０２との接触面積が大きくなり、保護板材１６０の保持力や冷却能力が向上し、よって耐用性を一層向上することができる。

図９は、第３実施形態のＵ型形状の保護板材１７０を説明する図であり、図９（ａ）は、保護板材１７０の装着状態を示す断面図、図９（ｂ）は、保護板材１７０の斜視図である。この図９に示す第３実施形態の保護板材１７０は、上記第１実施形態の保護板材１３０と形状を異にするものであり、溝１２０内に嵌合、装着される。つまり、上記第１実施形態の保護板材１３０は、本体１０２のリブ１２２を被覆するのに対して、この第３実施形態の保護板材１７０は、本体１０２の溝１２０を被覆する。

具体的には、保護板材１７０は、溝１２０の底部１２０ｂに面接触する底面部１７０ａと、この底面部１７０ａに連続し、溝１２０に隣接するリブ１２２の側部１２２ｂに面接触する側面部１７０ｂと、を備えた、断面略Ｕ字状に形成されている。このように、溝１２０の内周面に面接触状態で嵌合、装着される保護板材１７０によれば、炉内の熱の影響で熱膨張することで、溝１２０の内周面に対して焼嵌め状態となることから、保持力が高まり、よって炉内高温下での耐用性を向上することができる。

なお、上記第２実施形態の保護板材１６０、および、上記第３実施形態の保護板材１７０を、上記第１実施形態の変形例のように、本体１０２の幅方向に複数に分割したり、さらには、本体１０２の高さ方向において分割位置がずれるように配置したりすることも可能である。この場合にも、上記変形例と同様の作用効果を実現することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、炉壁を冷却するステーブクーラーおよびこのステーブクーラーを備えた高炉に利用することができる。

１ 高炉
１００ ステーブクーラー
１０２ 本体
１０２ａ 表面
１０２ｂ 背面
１０２ｃ 側面
１０８ 冷却流路
１２０ 溝
１２０ａ 開口部
１２０ｂ 底部
１２２ リブ
１２２ａ 表面
１２２ｂ 側部
１３０、１４０、１５０、１６０ 保護板材
１４０ｘ、１５０ｘ 分割位置

Claims (9)

1. 銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、高炉の炉壁に設置された設置状態において、該本体の表面が、該炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、該本体の背面が、該炉壁の内周面に臨むステーブクーラーであって、
   前記本体には、
   前記設置状態において前記炉壁の周方向に位置する該本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、該本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、
   前記本体高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の間に位置する該本体の表面、および、該本体の表面から該２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、該本体高さ方向における断面積が、該底部側から該本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、
   前記リブには、該リブを構成する前記本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とするステーブクーラー。
2. 前記保護板材は、嵌合装着された前記リブに隣接する溝の底部の一部にも面接触することを特徴とする請求項１に記載のステーブクーラー。
3. 銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、高炉の炉壁に設置された設置状態において、該本体の表面が、該炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、該本体の背面が、該炉壁の内周面に臨むステーブクーラーであって、
   前記本体には、
   前記設置状態において前記炉壁の周方向に位置する該本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、該本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、
   前記本体高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の間に位置する該本体の表面、および、該本体の表面から該２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、該本体高さ方向における断面積が、該底部側から該本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、
   前記溝には、該溝の底部、および、該溝に隣接する前記リブの側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とするステーブクーラー。
4. 前記一対の側部は、それぞれ前記溝の底部側から前記本体の表面側に向かうにしたがって、前記リブにおける前記本体高さ方向の中心からの距離が大きくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
5. 前記保護板材は、板厚方向に２層以上の鋼板が積層されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
6. 前記本体の設置状態において、最も炉内側に位置する前記鋼板は、最も炉壁側に位置する前記鋼板よりも耐摩耗性が高く、かつ、最も炉壁側に位置する前記鋼板は、最も炉内側に位置する前記鋼板よりも伝熱性が高いことを特徴とする請求項５に記載のステーブクーラー。
7. 前記保護板材は、前記本体幅方向に複数に分割されており、当該分割位置は、前記本体高さ方向に隣り合う２つの保護板材間において該本体幅方向にずれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のステーブクーラー。
8. 銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、炉壁に設置された設置状態において、該本体の表面が、該炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、該本体の背面が、該炉壁の内周面に臨むステーブクーラーを備えた高炉であって、
   前記本体には、
   前記設置状態において前記炉壁の周方向に位置する該本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、該本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、
   前記本体高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の間に位置する該本体の表面、および、該本体の表面から該２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、該本体高さ方向における断面積が、該底部側から該本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、
   前記リブには、該リブを構成する前記本体の表面および一対の側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とするステーブクーラーを備えた高炉。
9. 銅または銅合金の圧延板製の本体内部に、冷却媒体が流通する冷却流路が形成され、炉壁に設置された設置状態において、該本体の表面が、該炉壁によって囲繞された炉内の中心側に臨み、該本体の背面が、該炉壁の内周面に臨むステーブクーラーを備えた高炉であって、
   前記本体には、
   前記設置状態において前記炉壁の周方向に位置する該本体の両側端部を結ぶ本体幅方向に延在する溝が、該本体幅方向に直交する本体高さ方向に間隔を維持して複数形成され、
   前記本体高さ方向に隣り合う２つの溝の間には、これら２つの溝の間に位置する該本体の表面、および、該本体の表面から該２つの溝の底部それぞれに向けて延在する一対の側部を有し、該本体高さ方向における断面積が、該底部側から該本体の表面側に向かうにしたがって漸増するリブが形成され、
   前記溝には、該溝の底部、および、該溝に隣接する前記リブの側部それぞれに面接触する金属製の保護板材が嵌合装着されることを特徴とするステーブクーラーを備えた高炉。

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