特開 2022-154139 コークス炉のソールプレート及びソールプレート組み立て構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154139

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】コークス炉のソールプレート及びソールプレート組み立て構造

(51)【国際特許分類】

   C10B 29/00 20060101AFI20221005BHJP

【ＦＩ】

C10B29/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021057032

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】布施 政人

(72)【発明者】

【氏名】増井 政樹

(72)【発明者】

【氏名】児山 翔平

(72)【発明者】

【氏名】本山 太一

(72)【発明者】

【氏名】小川 歩

(57)【要約】

【課題】容易に交換することのできる、コークス炉のソールプレート及びソールプレート組み立て構造を提供する。
【解決手段】ソールプレート２は、室炉式コークス炉炭化室１の炉枠３の窯口底面（炉枠底面２２）と、炭化室の炉外側３２の煉瓦底面２４の一部とを被覆し、厚さが４０ｍｍ以下の板状の形状をなし、鋼製である。好ましくはソールプレート２は開口４を有し、開口４はボルト５を挿通して炉枠底面２２とボルト接合が可能である。好ましくはソールプレート２の炉内側３１の端部上面側には、炉内側３２に向けて順次表面高さが低下する傾斜部６を有している。好ましくはソールプレート２の炉内側３１の端部下面側には、下側に凸である凸部７が形成され、ソールプレート２の上面から凸部７の下端までの距離が５０ｍｍ以下である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室炉式コークス炉炭化室の炉枠の窯口底面（以下「炉枠底面」という。）と、炭化室の煉瓦底面の一部とを被覆するソールプレートであって、
厚さが４０ｍｍ以下の板状の形状をなし、鋼製であることを特徴とするコークス炉のソールプレート。

【請求項2】

前記ソールプレートは開口を有し、前記開口はボルトを挿通して前記炉枠底面とボルト接合が可能であることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉のソールプレート。

【請求項3】

前記ソールプレートの炉内側端部上面側には、炉内側に向けて順次表面高さが低下する傾斜部を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコークス炉のソールプレート。

【請求項4】

前記ソールプレートは、前記板状の形状に加え、前記ソールプレートの炉内側端部下面側には、下側に凸である凸部が形成され、前記ソールプレートの上面から前記凸部の下端までの距離が５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のコークス炉のソールプレート。

【請求項5】

請求項２又は請求項３に記載のコークス炉のソールプレートを用い、前記ソールプレートの前記開口にボルトを挿通して前記炉枠底面とボルト接合されてなることを特徴とするコークス炉のソールプレート組み立て構造。

【請求項6】

請求項４に記載のコークス炉のソールプレートを用い、前記ソールプレートの前記開口にボルトを挿通して前記炉枠底面とボルト接合されてなり、前記凸部の炉外側表面が、前記炉枠の炉内側表面、あるいは前記炉枠の炉内側に配置される鋼構造物の炉内側表面、のいずれかに面して配置されることを特徴とするコークス炉のソールプレート組み立て構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、室炉式コークス炉のソールプレート及びソールプレート組み立て構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

室炉式コークス炉の炭化室は、燃焼室と接する両側面、天井面、底面が煉瓦で構成され、炭化室長手方向の両端部は開口している。両端部は、それぞれ、押出機側（プッシャーサイド、ＰＳ）、反押出機側（ガイド車側、コークサイド、ＣＳ）と呼ばれる。当該両端部には、鋼製の炉枠（炉蓋枠、ドアフレーム、窯口フレームなどとも呼ばれる）が配置され、炉枠には着脱可能な炉蓋が設けられる。炉枠の枠内開口部をここでは窯口と呼ぶ。窯口の断面形状は炭化室の煉瓦構築物の断面形状と同一である。炉枠の窯口のうちの底面部分（以下「炉枠底面」という。）は、炭化室の底面の一部を構成している。炉枠底面が露出していると、コークス押し出し時に押し出されるコークスが炉枠底面を摺動し、炉枠底面が摩耗することになるので好ましくない。そこで、炉枠底面を保護するために、ソールプレートが配置されている。

【0003】

ソールプレートは、炭化室の底面であって、炉枠底面と煉瓦の底面とが接する位置に、炉枠底面と煉瓦の底面の両方を被覆するように配置されている。ソールプレートは、例えば特許文献１に記載のように、炉枠の底面に配置される部分は板状の形状であり、煉瓦部の底面に配置される部分は脚部を有する。ソールプレートの上面は、炭化室底面の煉瓦の上面と同一の高さを有している。炭化室底面の煉瓦構造のうち、ソールプレートの脚部が配置される部分は一段低く設けられ、ソールプレートの脚部が収納できるようになっている。ソールプレートは炭化室底面の煉瓦部に固定され、固定のため、ソールプレートの脚部の空間部にモルタルなどの不定形耐火物が目地材として充填されている。

【0004】

ソールプレートはコークス押し出し時の摩耗のためにその上面が減肉することから、５年～１０年程度の頻度で交換が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開昭５８－１７２４４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来用いられているコークス炉のソールプレートは、上述のとおり、炉枠底面の上に配置される部分は板状の形状であり、煉瓦部の底面に配置される部分は脚部を有する構造を有している。ソールプレートを煉瓦面に固定するため、ソールプレートの脚部の空間部にモルタルなどの不定形耐火物が目地材として充填されていることも相まって、５０～７０ｋｇの重量を有している。そのため、ソールプレートの交換作業は重筋作業となる。さらに、交換作業に当たっては固着した目地材としてのモルタルの除去に時間を要していた。

【0007】

本発明は、コークス炉のソールプレートを軽量化し、かつモルタルを用いない固定方法とすることにより、容易に交換することのできる、コークス炉のソールプレート及びソールプレート組み立て構造を提供することを目的とする。

【0008】

本発明はまた、コークスの押し出し作業に起因してソールプレートが離脱することを防止できる、コークス炉のソールプレート及びソールプレート組み立て構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
［１］室炉式コークス炉炭化室の炉枠の窯口底面（以下「炉枠底面」という。）と、炭化室の煉瓦底面の一部とを被覆するソールプレートであって、
厚さが４０ｍｍ以下の板状の形状をなし、鋼製であることを特徴とするコークス炉のソールプレート。
［２］前記ソールプレートは開口を有し、前記開口はボルトを挿通して前記炉枠底面とボルト接合が可能であることを特徴とする［１］に記載のコークス炉のソールプレート。
［３］前記ソールプレートの炉内側端部上面側には、炉内側に向けて順次表面高さが低下する傾斜部を有していることを特徴とする［１］又は［２］に記載のコークス炉のソールプレート。
［４］前記ソールプレートは、前記板状の形状に加え、前記ソールプレートの炉内側端部下面側には、下側に凸である凸部が形成され、前記ソールプレートの上面から前記凸部の下端までの距離が５０ｍｍ以下であることを特徴とする［１］から［３］までのいずれか１つに記載のコークス炉のソールプレート。

【0010】

［５］［２］又は［３］に記載のコークス炉のソールプレートを用い、前記ソールプレートの前記開口にボルトを挿通して前記炉枠底面とボルト接合されてなることを特徴とするコークス炉のソールプレート組み立て構造。
［６］［４］に記載のコークス炉のソールプレートを用い、前記ソールプレートの前記開口にボルトを挿通して前記炉枠底面とボルト接合されてなり、前記凸部の炉外側表面が、前記炉枠の炉内側表面、あるいは前記炉枠の炉内側に配置される鋼構造物の炉内側表面、のいずれかに面して配置されることを特徴とするコークス炉のソールプレート組み立て構造。

【発明の効果】

【0011】

室炉式コークス炉炭化室の炉枠の窯口底面（炉枠底面）と、炉枠に接する炭化室煉瓦底面の一部とを被覆するソールプレートについて、厚さが４０ｍｍ以下の板状の形状をなし、鋼製とすることにより、ソールプレートを軽量化し、かつモルタルを用いない固定方法として、容易に交換が可能な、コークス炉のソールプレート及びソールプレート組み立て構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明のソールプレートとソールプレート組み立て構造の一例を示す図であり、（Ａ）は部分正面図、（Ｂ）はＢ－Ｂ矢視部分平面断面図、（Ｃ）はＣ－Ｃ矢視部分側面断面図である。

【図2】本発明のソールプレートとソールプレート組み立て構造の一例を示す図である。

【図3】本発明のソールプレートとソールプレート組み立て構造の一例を示す図である。

【図4】本発明のソールプレートとソールプレート組み立て構造の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１に示すように、コークス炉炭化室１の長手方向端部には、鋼製の炉枠３が配置される。炉枠３の枠内開口部をここでは窯口２１と呼ぶ。窯口２１は炉枠３で囲まれ、窯口２１の断面形状は炭化室の煉瓦構築物の断面形状と同一である。炉枠３のうちの底部の部分を炉枠炉底部２３と呼ぶ。炉枠炉底部２３の上面を炉枠底面２２と呼ぶ。炉枠底面２２は、炉枠３の窯口２１のうちの底面部分を構成し、炭化室の底面の一部を形成している。

【0014】

本発明のコークス炉のソールプレートは第１に、図２（Ａ）に示すように、室炉式コークス炉炭化室１の炉枠３の窯口２１の底面（炉枠底面２２）（図１に示す炉枠炉底部２３の上面）と、炭化室１の煉瓦底面２４の一部とを被覆するソールプレート２であって、厚さが４０ｍｍ以下の板状の形状をなし、鋼製であることを特徴とする。従来の脚部を有するソールプレートは、煉瓦部に配置される脚部によって煉瓦部に固定されるため、煉瓦部の上に炉内側に向けて２７０ｍｍ程度の長さを有している。そのため、ソールプレートは５０～７０ｋｇの重量を有していた。それに対して本発明のソールプレート２は、厚さが４０ｍｍ以下の板状の形状であって脚部を有しておらず、煉瓦部の上に炉内側に向けて５０ｍｍ程度の長さを有していれば足りるので、重量が３０ｋｇ程度と軽量化することができ、交換作業を容易化することができる。ソールプレート２の下面のうち、炉枠底面２２（炉枠炉底部２３の上面）と接する部分において、ソールプレート２と炉枠３（炉枠炉底部２３）との間を固定する。従来のソールプレートはその脚部においてモルタルを用いて煉瓦面と固定していた。本発明のソールプレート２は炉枠底面２２との間の固定にモルタルを用いない。また、本発明のソールプレート２は、炭化室１の炉外側３２の煉瓦底面２４の一部を被覆する。炭化室１の煉瓦底面２４のうち、ソールプレート２に被覆されていない部分の高さは、炉枠３に固定されたソールプレート２上面の高さと一致した高さとする。炭化室１の煉瓦底面２４のうち、ソールプレート２に被覆されている部分については、ソールプレート２の厚み分だけ高さを低くし、ソールプレート２の炉内側３１の端部がその低くなった煉瓦底面２４の部分に収容される。

【0015】

本発明のコークス炉のソールプレート２は第２に、上記第１の特徴を実現するための具体的な手段として、図２（Ｂ）に示すように、ソールプレート２は開口４を有し、開口４はボルト５を挿通して炉枠底面２２とボルト接合が可能であることを特徴とする。このソールプレート２を用いたコークス炉のソールプレート組み立て構造において、ソールプレート２の開口４にボルト５を挿通して炉枠底面２２（炉枠炉底部２３の上面）とボルト接合されてなることを特徴とする。炉枠底面２２には、ボルト５を螺合するためのネジ穴が設けられている。

【0016】

上述のとおり、炭化室１の煉瓦底面２４のうち、ソールプレート２に被覆されていない部分の高さは、炉枠３に固定されたソールプレート２の上面の高さと一致した高さとする。これにより、コークス炉炭化室からコークスを押し出すに際しても、炉外側に向かう加重はコークスが押し出される際の摩擦力のみであり、押し出されるコークス及びコークスを押し出す押出機が、炭化室底面のソールプレート２に引っかかることなく、スムーズに移動することができる。一方、コークス炉の長期間の使用とともに、炭化室底面の煉瓦部分は次第に摩耗し、その高さが次第に低くなる。特に、反押出機側（ＣＳ）の、ソールプレート２に接する位置の煉瓦１３に欠損が発生しやすいこともわかった。ソールプレート２については定期的に交換するので、交換のたびにソールプレート２の上面の高さは設計高さに戻る。そのため、炭化室１の煉瓦底面２４の高さとソールプレート２の上面の高さの間には次第に段差が生じ、煉瓦部分の高さの方が低くなる。その結果、コークスを押し出すに際して、押し出されるコークスが、煉瓦底面より高くなったソールプレートに引っかかるようになり、コークスが押し出される際の摩擦力に加え、引っかかりに起因してソールプレートに働く炭化室長手方向の力により、ソールプレートの開口４（ボルト穴）周辺あるいはボルト５が破断してソールプレート２が炉枠３から離脱するトラブルが生じる。

【0017】

本発明のコークス炉のソールプレートは第３に、上記第１の特徴、さらには第２の特徴に加えて、図３（Ａ）に示すように、ソールプレート２の炉内側３１の端部上面側には、炉内側３１に向けて順次表面高さが低下する傾斜部６を有していることを特徴とする。傾斜部６の炉外側３２端部の表面高さと傾斜部６の炉内側３１端部の表面高さとの差を「傾斜部最大高さ差ｈ」と呼ぶ。炭化室の煉瓦底面の高さが摩耗によって低くなったとき、摩耗による高さの減少量が傾斜部最大高さ差ｈよりも小さいうちは、コークスの押し出し時においても傾斜部６の作用によってソールプレート２への過大な荷重付加が防止される。そのため、引っかかりに起因してソールプレート２に働く炭化室長手方向の力により、ソールプレート２の開口４の周辺あるいはボルト５が破断してソールプレート２が炉枠３から離脱するトラブルの発生を防止することができる。傾斜部最大高さ差ｈは、１０ｍｍ以上であると好ましい。

【0018】

ソールプレート２に対して働く、炭化室の炉外側３２に向かう負荷に対し、ソールプレート２と炉枠３との間を固定する前記ボルト接続だけに頼るとすると、ボルト５及びボルト接続部周辺の強度を強化することが必要となる。ボルト接続部以外の箇所で、ソールプレートに対して炭化室の炉外側３２に向かう負荷を受けることとすれば好都合である。

【0019】

そこで本発明のコークス炉のソールプレートは第４に、前記第１の特徴である板状の形状に加え、図３（Ｂ）、図４に示すように、ソールプレート２の炉内側３１の端部下面側には、下側に凸である凸部７が形成され、ソールプレート２の上面から凸部７の下端までの距離が５０ｍｍ以下であることを特徴とする。このような凸部７を有するソールプレート２を備えたコークス炉のソールプレート組み立て構造として、ソールプレート２の開口４にボルトを挿通して炉枠底面２２とボルト接合されることに加えて、凸部７の炉外側表面３３が、炉枠３の炉内側表面３４、あるいは炉枠３の炉内側３１に配置される鋼構造物１２の炉内側表面３４、のいずれかに面して配置されることを特徴とする。以下、炭化室の出口付近の底面の構造に対応して、本発明について説明する。

【0020】

図３（Ｂ）は、炉枠３のうちの炉底部分（炉枠炉底部２３）の炉内側３１に、鋼構造物１２Ａが配置されている。室炉式コークス炉の燃焼室部分の外側にはバックステー（図示せず）が配置され、バックステーと燃焼室との間に保護板１１が配置される（図１参照）。鋼構造物１２Ａは、保護板１１の一部が炭化室側に張り出して形成されたものである。図３（Ｂ）に示す例では、ソールプレート２の凸部７の炉外側表面３３が、鋼構造物１２Ａの炉内側表面３４に面して配置されている。

【0021】

図４（Ａ）の場合は、炉枠炉底部２３の炉内側３１に、鋼構造物１２として鋼構造物１２Ｂが配置されている。鋼構造物１２Ｂは独立の鋼部材であり、炉枠３と煉瓦１３との間に設けられている。図４（Ａ）に示す例では、ソールプレート２の凸部７の炉外側表面３３が、鋼構造物１２Ｂの炉内側表面３４に面して配置されている。

【0022】

図４（Ｂ）の場合は、ソールプレート２の凸部７の炉外側表面３３が、炉枠３（炉枠炉底部２３）の炉内側表面３４に面して配置されている。

【0023】

図３（Ｂ）、図４（Ａ）（Ｂ）いずれも、ソールプレート２の凸部７の炉外側表面３３が何らかの鋼構造物１２の炉内側表面３４に面して配置されているので、ソールプレート２が炉外側３２に移動する方向で外力を受けたとき、ソールプレート２の凸部７の炉外側表面３３が鋼構造物１２の炉内側表面３４に当接して外力を支えるので、ソールプレート２を炉枠３に固着するボルト部に過剰な外力が作用することを防止できる。

【0024】

ソールプレート２の凸部７については、ソールプレート２の上面から凸部７の下端までの距離が５０ｍｍ以下と短いので、凸部７を有することによるソールプレート２の重量増加分は３ｋｇ以下と僅かであり、従来の脚部を有するソールプレート（重量が５０～７０ｋｇ）に対する軽量化メリットが損なわれることはない。

【符号の説明】

【0025】

１ 炭化室
２ ソールプレート
３ 炉枠
４ 開口
５ ボルト
６ 傾斜部
７ 凸部
１１ 保護板
１２ 鋼構造物
１２Ａ 鋼構造物
１２Ｂ 鋼構造物
１３ 煉瓦
２１ 窯口
２２ 炉枠底面
２３ 炉枠炉底部
２４ 煉瓦底面
３１ 炉内側
３２ 炉外側
３３ 炉外側表面
３４ 炉内側表面
ｈ 傾斜部最大高さ差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】