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(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】P2022015631
(43)【公開日】2022-01-21
(54)【発明の名称】高炉炉底冷却構造および冷却管
(51)【国際特許分類】
C21B 7/10 20060101AFI20220114BHJP
【ＦＩ】
C21B7/10 303
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020118603
(22)【出願日】2020-07-09
(71)【出願人】
【識別番号】306022513
【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社
(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】古舘 昭二
(72)【発明者】
【氏名】濱本 将典
【テーマコード（参考）】
4K015
【Ｆターム（参考）】
4K015CA07
4K015CA08
(57)【要約】
【課題】炉底の領域ごとの冷却能力が調整できかつ炉底での厚みを薄くできる高炉炉底冷却構造および冷却管を提供する。
【解決手段】高炉炉底冷却構造１０は、炉底に設置されて冷媒が通される冷却管１１を有し、冷却管１１は、外側流路２１および内側流路２２を有する二重管部２０と、二重管部２０の途中に形成される流路入替部３０と、を有し、流路入替部３０は、一端側の二重管部２０の外側流路２１と他端側の二重管部２０の内側流路２２とを連通させる第１連通路３１と、一端側の二重管部２０の内側流路２２と他端側の二重管部２０の外側流路２１とを連通させる第２連通路３２と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】高炉炉底冷却構造１０は、炉底に設置されて冷媒が通される冷却管１１を有し、冷却管１１は、外側流路２１および内側流路２２を有する二重管部２０と、二重管部２０の途中に形成される流路入替部３０と、を有し、流路入替部３０は、一端側の二重管部２０の外側流路２１と他端側の二重管部２０の内側流路２２とを連通させる第１連通路３１と、一端側の二重管部２０の内側流路２２と他端側の二重管部２０の外側流路２１とを連通させる第２連通路３２と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高炉の炉底に設置されて冷媒が通される冷却管と、前記冷却管に前記冷媒を供給する冷媒供給装置と、を有し、
前記冷却管は、外側流路および内側流路を有する二重管部と、前記二重管部の途中に形成される流路入替部と、を有し、
前記流路入替部は、一端側の前記二重管部の前記外側流路と他端側の前記二重管部の前記内側流路とを連通させる第１連通路と、前記一端側の前記二重管部の前記内側流路と前記他端側の前記二重管部の前記外側流路とを連通させる第２連通路と、を有することを特徴とする高炉炉底冷却構造。
前記冷却管は、外側流路および内側流路を有する二重管部と、前記二重管部の途中に形成される流路入替部と、を有し、
前記流路入替部は、一端側の前記二重管部の前記外側流路と他端側の前記二重管部の前記内側流路とを連通させる第１連通路と、前記一端側の前記二重管部の前記内側流路と前記他端側の前記二重管部の前記外側流路とを連通させる第２連通路と、を有することを特徴とする高炉炉底冷却構造。
【請求項2】
請求項１に記載した高炉炉底冷却構造において、
前記冷却管は、少なくとも一部が前記炉底の周辺部および前記炉底の中心部を通り、
前記流路入替部は、前記周辺部と前記中心部との境界に設置されていることを特徴とする高炉炉底冷却構造。
前記冷却管は、少なくとも一部が前記炉底の周辺部および前記炉底の中心部を通り、
前記流路入替部は、前記周辺部と前記中心部との境界に設置されていることを特徴とする高炉炉底冷却構造。
【請求項3】
高炉の炉底に設置されて冷媒が通される冷却管であって、
外側流路および内側流路を有する二重管部と、前記二重管部の途中に形成される流路入替部と、を有し、
前記流路入替部は、一端側の前記二重管部の前記外側流路と他端側の前記二重管部の前記内側流路とを連通させる第１連通路と、前記一端側の前記二重管部の前記内側流路と前記他端側の前記二重管部の前記外側流路とを連通させる第２連通路と、を有することを特徴とする冷却管。
外側流路および内側流路を有する二重管部と、前記二重管部の途中に形成される流路入替部と、を有し、
前記流路入替部は、一端側の前記二重管部の前記外側流路と他端側の前記二重管部の前記内側流路とを連通させる第１連通路と、前記一端側の前記二重管部の前記内側流路と前記他端側の前記二重管部の前記外側流路とを連通させる第２連通路と、を有することを特徴とする冷却管。
【請求項4】
請求項３に記載された冷却管において、
前記二重管部は、同軸状に配置された外管および内管を有し、前記外管と前記内管との空間に前記外側流路が形成され、前記内管の内側の空間に前記内側流路が形成され、
前記流路入替部は、
前記外側流路を遮断する外側遮断部材と、
前記外側遮断部材よりも上流側から下流側までの区間で前記内側流路を区画して前記第１連通路および前記第２連通路を形成する仕切部材と、
前記外側遮断部材よりも上流側で前記第１連通路を遮断する第１遮断部材と、
前記第１遮断部材から前記外側遮断部材までの区間で前記第１連通路と前記外側流路とを連通させる第１連通口と、
前記外側遮断部材よりも下流側で前記第２連通路を遮断する第２遮断部材と、
前記第２遮断部材から前記外側遮断部材までの区間で前記第２連通路と前記外側流路とを連通させる第２連通口と、を有することを特徴とする冷却管。
前記二重管部は、同軸状に配置された外管および内管を有し、前記外管と前記内管との空間に前記外側流路が形成され、前記内管の内側の空間に前記内側流路が形成され、
前記流路入替部は、
前記外側流路を遮断する外側遮断部材と、
前記外側遮断部材よりも上流側から下流側までの区間で前記内側流路を区画して前記第１連通路および前記第２連通路を形成する仕切部材と、
前記外側遮断部材よりも上流側で前記第１連通路を遮断する第１遮断部材と、
前記第１遮断部材から前記外側遮断部材までの区間で前記第１連通路と前記外側流路とを連通させる第１連通口と、
前記外側遮断部材よりも下流側で前記第２連通路を遮断する第２遮断部材と、
前記第２遮断部材から前記外側遮断部材までの区間で前記第２連通路と前記外側流路とを連通させる第２連通口と、を有することを特徴とする冷却管。
【請求項5】
請求項４に記載された冷却管において、
前記仕切部材は、前記内管の中心軸線で交差する２枚の板材で形成され、前記内管の内側に前記第１連通路および前記第２連通路が２本ずつ形成されたことを特徴とする冷却管。
前記仕切部材は、前記内管の中心軸線で交差する２枚の板材で形成され、前記内管の内側に前記第１連通路および前記第２連通路が２本ずつ形成されたことを特徴とする冷却管。
【請求項6】
請求項３に記載された冷却管において、
前記二重管部は、同軸状に配置された外管および内管を有し、前記外管と前記内管との空間に前記外側流路が形成され、前記内管の内側の空間に前記内側流路が形成され、
前記流路入替部は、
前記内側流路を遮断する内側遮断部材と、
前記内側遮断部材よりも上流側から下流側までの区間で前記外側流路を区画して前記第１連通路および前記第２連通路を形成する一対の外側仕切部材と、
前記内側遮断部材よりも上流側で前記第１連通路を遮断する第１遮断部材と、
前記第１遮断部材から前記内側遮断部材までの区間で前記第１連通路と前記内側流路とを連通させる第１連通口と、
前記内側遮断部材よりも下流側で前記第２連通路を遮断する第２遮断部材と、
前記第２遮断部材から前記内側遮断部材までの区間で前記第２連通路と前記内側流路とを連通させる第２連通口と、を有することを特徴とする冷却管。
前記二重管部は、同軸状に配置された外管および内管を有し、前記外管と前記内管との空間に前記外側流路が形成され、前記内管の内側の空間に前記内側流路が形成され、
前記流路入替部は、
前記内側流路を遮断する内側遮断部材と、
前記内側遮断部材よりも上流側から下流側までの区間で前記外側流路を区画して前記第１連通路および前記第２連通路を形成する一対の外側仕切部材と、
前記内側遮断部材よりも上流側で前記第１連通路を遮断する第１遮断部材と、
前記第１遮断部材から前記内側遮断部材までの区間で前記第１連通路と前記内側流路とを連通させる第１連通口と、
前記内側遮断部材よりも下流側で前記第２連通路を遮断する第２遮断部材と、
前記第２遮断部材から前記内側遮断部材までの区間で前記第２連通路と前記内側流路とを連通させる第２連通口と、を有することを特徴とする冷却管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は高炉炉底冷却構造および冷却管に関する。
【背景技術】
【0002】
高炉の炉底冷却構造として、炉底に設置された複数の並列な冷却管で構成される冷却構造が開発されている（特許文献１参照）。
特許文献１では、並列配置された冷却管の一対の下流側どうしを連結し、冷却水を上流側へと戻しているが、並列配置された冷却管の各上流側から下流側へと冷却水を一方向に流す形式も用いられる。
冷却管に通される冷却水は、冷却水循環装置により所定の流量あるいは流速とされ、これにより冷却構造としての冷却能力が調整される。
特許文献１では、炉底の中心部冷却管と周辺部冷却管とを別系統とし、各領域で最適な冷却能力が得られるようにしている。
特許文献１では、並列配置された冷却管の一対の下流側どうしを連結し、冷却水を上流側へと戻しているが、並列配置された冷却管の各上流側から下流側へと冷却水を一方向に流す形式も用いられる。
冷却管に通される冷却水は、冷却水循環装置により所定の流量あるいは流速とされ、これにより冷却構造としての冷却能力が調整される。
特許文献１では、炉底の中心部冷却管と周辺部冷却管とを別系統とし、各領域で最適な冷却能力が得られるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－３６００１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述した特許文献１では、別系統の中心部冷却管および周辺部冷却管を、異なる高さで２層に配置している。このため、冷却構造として必要な設置スペースが大きくなり、炉底の厚みが増大し、高炉の炉底板に近づけることができないなどの問題が生じていた。
【0005】
本発明の目的は、炉底の領域ごとの冷却能力が調整できかつ炉底での厚みを薄くできる高炉炉底冷却構造および冷却管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の高炉炉底冷却構造は、高炉の炉底に設置されて冷媒が通される冷却管と、前記冷却管に前記冷媒を供給する冷媒供給装置と、を有し、前記冷却管は、外側流路および内側流路を有する二重管部と、前記二重管部の途中に形成される流路入替部と、を有し、前記流路入替部は、一端側の前記二重管部の前記外側流路と他端側の前記二重管部の前記内側流路とを連通させる第１連通路と、前記一端側の前記二重管部の前記内側流路と前記他端側の前記二重管部の前記外側流路とを連通させる第２連通路と、を有することを特徴とする。
【0007】
このような本発明では、冷媒供給装置から冷却管へと冷媒が供給され、冷却管をとおして炉底が冷却される。
冷却管において、上流側の二重管部で外側流路を流れていた冷媒は、流路入替部で第１連通路を通り、下流側の二重管部では内側流路を流れることになる。一方、上流側の二重管部の内側流路を流れていた冷媒は、流路入替部で第２連通路を通り、下流側の二重管部では外側流路を流れることになる。つまり、二重管部を流れる２系統の冷媒は、流路入替部を通過することで、流れる外側流路および内側流路が互いに入れ替わる。
このような冷却管では、二重管部の表面に近い外側流路を流れる冷媒により主な冷却機能が得られる。従って、流路入替部で外側流路を流れる冷媒を切り替え、二重管部に通される２系統の冷媒のいずれかを選択することで、同じ一層の二重管部で炉底の領域ごとの冷却能力が調整でき、かつ炉底での厚みを薄くできる。
冷却管において、上流側の二重管部で外側流路を流れていた冷媒は、流路入替部で第１連通路を通り、下流側の二重管部では内側流路を流れることになる。一方、上流側の二重管部の内側流路を流れていた冷媒は、流路入替部で第２連通路を通り、下流側の二重管部では外側流路を流れることになる。つまり、二重管部を流れる２系統の冷媒は、流路入替部を通過することで、流れる外側流路および内側流路が互いに入れ替わる。
このような冷却管では、二重管部の表面に近い外側流路を流れる冷媒により主な冷却機能が得られる。従って、流路入替部で外側流路を流れる冷媒を切り替え、二重管部に通される２系統の冷媒のいずれかを選択することで、同じ一層の二重管部で炉底の領域ごとの冷却能力が調整でき、かつ炉底での厚みを薄くできる。
【0008】
本発明の高炉炉底冷却構造において、前記冷却管は、少なくとも一部が前記炉底の周辺部および前記炉底の中心部を通り、前記流路入替部は、前記周辺部と前記中心部との境界に設置されていることが好ましい。
このような本発明では、一層の冷却管で２系統の冷媒を通し、炉底の周辺部での冷却能力と、炉底の中心部での冷却能力とを、それぞれ別個に調整することができる。
このような本発明では、一層の冷却管で２系統の冷媒を通し、炉底の周辺部での冷却能力と、炉底の中心部での冷却能力とを、それぞれ別個に調整することができる。
【0009】
本発明の冷却管は、高炉の炉底に設置されて冷媒が通される冷却管であって、外側流路および内側流路を有する二重管部と、前記二重管部の途中に形成される流路入替部と、を有し、前記流路入替部は、一端側の前記二重管部の前記外側流路と他端側の前記二重管部の前記内側流路とを連通させる第１連通路と、前記一端側の前記二重管部の前記内側流路と前記他端側の前記二重管部の前記外側流路とを連通させる第２連通路と、を有することを特徴とする。
このような本発明では、前述した本発明の高炉炉底冷却構造で説明した通りの効果が得られる。
このような本発明では、前述した本発明の高炉炉底冷却構造で説明した通りの効果が得られる。
【0010】
本発明の冷却管において、前記二重管部は、同軸状に配置された外管および内管を有し、前記外管と前記内管との空間に前記外側流路が形成され、前記内管の内側の空間に前記内側流路が形成され、前記流路入替部は、前記外側流路を遮断する外側遮断部材と、前記外側遮断部材よりも上流側から下流側までの区間で前記内側流路を区画して前記第１連通路および前記第２連通路を形成する仕切部材と、前記外側遮断部材よりも上流側で前記第１連通路を遮断する第１遮断部材と、前記第１遮断部材から前記外側遮断部材までの区間で前記第１連通路と前記外側流路とを連通させる第１連通口と、前記外側遮断部材よりも下流側で前記第２連通路を遮断する第２遮断部材と、前記第２遮断部材から前記外側遮断部材までの区間で前記第２連通路と前記外側流路とを連通させる第２連通口と、を有する構造とすることができる。
【0011】
このような本発明では、外管と内管との間に外側遮断部材を設置し、内管の内側に仕切部材、第１遮断部材、および第２遮断部材を設置し、内管に第１連通口および第２連通口を形成することで、二重管部の途中に流路入替部を設置することができる。このうち、外側遮断部材、第１遮断部材、第２遮断部材は、それぞれ鋼板を溶接することで設置でき、第１連通口および第２連通口は内管に開口を形成するだけでよく、従って製造が容易にできる。
【0012】
本発明の冷却管において、前記仕切部材は、前記内管の中心軸線で交差する２枚の板材で形成され、前記内管の内側に前記第１連通路および前記第２連通路が２本ずつ形成された構成としてもよい。
このような本発明では、仕切り部材を増やすことで、流体の流れがスムーズになり、圧損低下や温度ムラを抑制できるとともに内管の剛性アップ、仕切り板の剛性アップが図れる。
このような本発明では、仕切り部材を増やすことで、流体の流れがスムーズになり、圧損低下や温度ムラを抑制できるとともに内管の剛性アップ、仕切り板の剛性アップが図れる。
【0013】
本発明の冷却管において、前記二重管部は、同軸状に配置された外管および内管を有し、前記外管と前記内管との空間に前記外側流路が形成され、前記内管の内側の空間に前記内側流路が形成され、前記流路入替部は、前記内側流路を遮断する内側遮断部材と、前記内側遮断部材よりも上流側から下流側までの区間で前記外側流路を区画して前記第１連通路および前記第２連通路を形成する一対の外側仕切部材と、前記内側遮断部材よりも上流側で前記第１連通路を遮断する第１遮断部材と、前記第１遮断部材から前記内側遮断部材までの区間で前記第１連通路と前記内側流路とを連通させる第１連通口と、前記内側遮断部材よりも下流側で前記第２連通路を遮断する第２遮断部材と、前記第２遮断部材から前記内側遮断部材までの区間で前記第２連通路と前記内側流路とを連通させる第２連通口と、を有する構造としてもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、炉底の領域ごとの冷却能力が調整できかつ炉底での厚みを薄くできる高炉炉底冷却構造および冷却管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１実施形態の高炉炉底冷却構造を示す立面図。
【図2】第１実施形態の高炉炉底冷却構造を示す平面図。
【図3】第１実施形態の冷却管を示す斜視図。
【図4】第１実施形態の冷却管を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
〔第１実施形態〕
図１において、高炉１の炉体２は、基礎９で支持された敷ビーム３の上に鉄皮４を構築し、その内側に耐火煉瓦５を積んで構成される。耐火煉瓦５の内側に炉内空間６が形成され、高炉１の稼働時には炉内空間６の底部に溶銑が貯留される。
炉体２を保護するために、鉄皮４の内側には水冷用のステーブ（図示省略）などが設置されるとともに、鉄皮４の底部（炉底板）および敷ビーム３で構成される炉底７には高炉炉底冷却構造１０が設置される。
図１において、高炉１の炉体２は、基礎９で支持された敷ビーム３の上に鉄皮４を構築し、その内側に耐火煉瓦５を積んで構成される。耐火煉瓦５の内側に炉内空間６が形成され、高炉１の稼働時には炉内空間６の底部に溶銑が貯留される。
炉体２を保護するために、鉄皮４の内側には水冷用のステーブ（図示省略）などが設置されるとともに、鉄皮４の底部（炉底板）および敷ビーム３で構成される炉底７には高炉炉底冷却構造１０が設置される。
【0017】
高炉炉底冷却構造１０は、高炉１の炉底７に設置されて冷媒が通される冷却管１１と、冷却管１１に冷媒を供給する冷媒供給装置１２と、を有する。
冷却管１１は、外側流路２１および内側流路２２を有する二重管部２０と、二重管部２０の途中に形成される流路入替部３０と、を有する。
流路入替部３０は、一端側の二重管部２０の外側流路２１と他端側の二重管部２０の内側流路２２とを連通させる第１連通路３１と、一端側の二重管部２０の内側流路２２と他端側の二重管部の２０の外側流路２１とを連通させる第２連通路３２と、を有する。
冷却管１１は、外側流路２１および内側流路２２を有する二重管部２０と、二重管部２０の途中に形成される流路入替部３０と、を有する。
流路入替部３０は、一端側の二重管部２０の外側流路２１と他端側の二重管部２０の内側流路２２とを連通させる第１連通路３１と、一端側の二重管部２０の内側流路２２と他端側の二重管部の２０の外側流路２１とを連通させる第２連通路３２と、を有する。
【0018】
冷却管１１は、炉底７を構成する敷ビーム３に設置されている。冷却管１１の両端は敷ビーム３から露出され、冷媒配管が冷媒供給装置１２に接続されている。
冷媒供給装置１２は、図示しない送水ポンプを有し、冷媒として水または空気を冷却管１１の一端側に供給するとともに、冷却管１１の他端側から冷媒を回収し、図示しない放熱器で放熱する。冷却管１１の外側流路２１および内側流路２２に供給される冷媒は２系統とされ、それぞれ図示しない制御装置で流量や冷媒温度などを個別に調整可能である。
炉体２は、炉内空間６の内側が中心部Ｅｃとされ、炉内空間６の外側から炉体２の外縁までが周辺部Ｅｐとされている。
冷媒供給装置１２は、図示しない送水ポンプを有し、冷媒として水または空気を冷却管１１の一端側に供給するとともに、冷却管１１の他端側から冷媒を回収し、図示しない放熱器で放熱する。冷却管１１の外側流路２１および内側流路２２に供給される冷媒は２系統とされ、それぞれ図示しない制御装置で流量や冷媒温度などを個別に調整可能である。
炉体２は、炉内空間６の内側が中心部Ｅｃとされ、炉内空間６の外側から炉体２の外縁までが周辺部Ｅｐとされている。
【0019】
図２にも示すように、高炉１の平面形状においては、冷却管１１は複数が並列に配置され、両端が炉体２の外部に配置され、中間部が炉体２の底面に沿って配置されている。
冷却管１１のうち、両外側の冷却管１１Ｓは、炉体２の内部では周辺部Ｅｐだけを通る。一方、中間部の冷却管１１Ｍは、炉体２の内部では炉底７の周辺部Ｅｐおよび中心部Ｅｃを通る。
冷却管１１のうち、両外側の冷却管１１Ｓは、炉体２の内部では周辺部Ｅｐだけを通る。一方、中間部の冷却管１１Ｍは、炉体２の内部では炉底７の周辺部Ｅｐおよび中心部Ｅｃを通る。
【0020】
中間部の冷却管１１は、炉体２の外部から周辺部Ｅｐに沿った部分が二重管部２０Ｐとされ、中心部Ｅｃに沿った部分が二重管部２０Ｃとされている。
中間部の冷却管１１には、周辺部Ｅｐと中心部Ｅｃとの境界Ｂｃに、流路入替部３０が設置されている。
従って、周辺部Ｅｐに沿った一方の二重管部２０Ｐは、境界Ｂｃにある流路入替部３０を介して中心部Ｅｃに沿った二重管部２０Ｃの一端に接続され、二重管部２０Ｃの他端は、反対側の境界Ｂｃにある流路入替部３０を介して周辺部Ｅｐに沿った他方の二重管部２０Ｐに接続されている。
中間部の冷却管１１には、周辺部Ｅｐと中心部Ｅｃとの境界Ｂｃに、流路入替部３０が設置されている。
従って、周辺部Ｅｐに沿った一方の二重管部２０Ｐは、境界Ｂｃにある流路入替部３０を介して中心部Ｅｃに沿った二重管部２０Ｃの一端に接続され、二重管部２０Ｃの他端は、反対側の境界Ｂｃにある流路入替部３０を介して周辺部Ｅｐに沿った他方の二重管部２０Ｐに接続されている。
【0021】
図１で説明した通り、流路入替部３０においては、第１連通路３１および第２連通路３２により、両側に接続される二重管部２０の外側流路２１と内側流路２２とが入れ換えられる。
従って、第１の流れとして、冷媒供給装置１２から一方の周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの外側流路２１に通された冷媒は、流路入替部３０の第１連通路３１を経て中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃの内側流路２２に通され、他側の流路入替部３０の第２連通路３２を経て他側の周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの外側流路２１に通され、冷媒供給装置１２へと回収される。
一方、第２の流れとして、冷媒供給装置１２から一方の周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの内側流路２２に通された冷媒は、流路入替部３０の第２連通路３２を経て中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃの外側流路２１に通され、他側の流路入替部３０の第１連通路３１を経て他側の周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの内側流路２２に通され、冷媒供給装置１２へと回収される。
従って、第１の流れとして、冷媒供給装置１２から一方の周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの外側流路２１に通された冷媒は、流路入替部３０の第１連通路３１を経て中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃの内側流路２２に通され、他側の流路入替部３０の第２連通路３２を経て他側の周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの外側流路２１に通され、冷媒供給装置１２へと回収される。
一方、第２の流れとして、冷媒供給装置１２から一方の周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの内側流路２２に通された冷媒は、流路入替部３０の第２連通路３２を経て中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃの外側流路２１に通され、他側の流路入替部３０の第１連通路３１を経て他側の周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの内側流路２２に通され、冷媒供給装置１２へと回収される。
【0022】
冷却管１１による炉底７の冷却は、二重管部２０Ｐ，２０Ｃのそれぞれ外側流路２１を通る冷媒により行われる。つまり、炉底７の周辺部Ｅｐは、二重管部２０Ｐの外側流路２１を流れる冷媒（第１の流れ）により冷却され、炉底７の中心部Ｅｃは、二重管部２０Ｃの外側流路２１を流れる冷媒（第２の流れ）により冷却される。
従って、冷媒供給装置１２において、第１の流れおよび第２の流れの冷媒の状態（流量、種類、温度など）をそれぞれ調整することで、炉底７の周辺部Ｅｐおよび中心部Ｅｃの領域ごとに冷却管１１の冷却能力を調整可能である。
従って、冷媒供給装置１２において、第１の流れおよび第２の流れの冷媒の状態（流量、種類、温度など）をそれぞれ調整することで、炉底７の周辺部Ｅｐおよび中心部Ｅｃの領域ごとに冷却管１１の冷却能力を調整可能である。
【0023】
図３ないし図７の各図には、流路入替部３０および二重管部２０（２０Ｐ，２０Ｓ）の詳細が示されている。このうち、図５は図６および図７のＡ－Ａ線断面を示し、図６は図５のＢ－Ｂ線断面を示し、図７は図５のＣ－Ｃ線断面を示す。
冷却管１１に用いられる二重管部２０（２０Ｐ，２０Ｓ）は、同軸状に配置された円形断面の外管２３および内管２４を有し、外管２３と内管２４との空間に外側流路２１が形成され、内管２４の内側の空間に内側流路２２が形成されている。
冷却管１１に用いられる二重管部２０（２０Ｐ，２０Ｓ）は、同軸状に配置された円形断面の外管２３および内管２４を有し、外管２３と内管２４との空間に外側流路２１が形成され、内管２４の内側の空間に内側流路２２が形成されている。
【0024】
冷却管１１には、それぞれ途中の２箇所（境界Ｂｃ位置）に流路入替部３０が形成され、全長が周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐ、中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃ、周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐの３つに区画される。
図３ないし図７の各図においては、流路入替部３０より上流側を二重管部２０Ａ、下流側を二重管部２０Ｂとする。
図１および図２の図中左側の流路入替部３０においては、周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐが上流側の二重管部２０Ａ、中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃが下流側の二重管部２０Ｂとなる。図１および図２の図中右側の流路入替部３０においては、中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃが上流側の二重管部２０Ａ、周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐが下流側の二重管部２０Ｂとなる。図中左右いずれの流路入替部３０においても、同じ構造が用いられている。
図３ないし図７の各図においては、流路入替部３０より上流側を二重管部２０Ａ、下流側を二重管部２０Ｂとする。
図１および図２の図中左側の流路入替部３０においては、周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐが上流側の二重管部２０Ａ、中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃが下流側の二重管部２０Ｂとなる。図１および図２の図中右側の流路入替部３０においては、中心部Ｅｃの二重管部２０Ｃが上流側の二重管部２０Ａ、周辺部Ｅｐの二重管部２０Ｐが下流側の二重管部２０Ｂとなる。図中左右いずれの流路入替部３０においても、同じ構造が用いられている。
【0025】
流路入替部３０は、外管２３と内管２４との間に、外側流路２１を遮断する外側遮断部材３３を有する。外側遮断部材３３は、円環状の鋼板で形成され、内周を内管２４の外面に溶接され、外周はＯリングなどのシール材を介して外管２３の内面に密接されている。
内管２４の内部には、外側遮断部材３３よりも上流側から下流側までの区間に、垂直仕切部材３４および水平仕切部材３５が設置されている。垂直仕切部材３４は、管２４の軸線方向に延びる垂直な板材で形成されている。水平仕切部材３５は、管２４の軸線方向に延びる水平な板材で形成されている。
垂直仕切部材３４および水平仕切部材３５は、内管２４の中心軸線で交差され、内管２４の内部を十字状に仕切って内管２４の延長方向に延びる４本の流路を形成する。
４本の流路は、隣接しない２本が第１連通路３１となり、他の２本が第２連通路３２となる。
内管２４の内部には、外側遮断部材３３よりも上流側から下流側までの区間に、垂直仕切部材３４および水平仕切部材３５が設置されている。垂直仕切部材３４は、管２４の軸線方向に延びる垂直な板材で形成されている。水平仕切部材３５は、管２４の軸線方向に延びる水平な板材で形成されている。
垂直仕切部材３４および水平仕切部材３５は、内管２４の中心軸線で交差され、内管２４の内部を十字状に仕切って内管２４の延長方向に延びる４本の流路を形成する。
４本の流路は、隣接しない２本が第１連通路３１となり、他の２本が第２連通路３２となる。
【0026】
外側遮断部材３３より上流側の内管２４の内部には、垂直仕切部材３４および水平仕切部材３５の上流側端に、第１連通路３１を遮断する第１遮断部材３６が設置されている。
第１遮断部材３６から外側遮断部材３３までの区間において、内管２４には内外を連通する第１連通口３７が形成され、この第１連通口３７により第１連通路３１と外側流路２１とが連通されている。
第１遮断部材３６から外側遮断部材３３までの区間において、内管２４には内外を連通する第１連通口３７が形成され、この第１連通口３７により第１連通路３１と外側流路２１とが連通されている。
【0027】
外側遮断部材３３より下流側の内管２４の内部には、垂直仕切部材３４および水平仕切部材３５の下流側端に、第２連通路３２を遮断する第２遮断部材３８が設置されている。
第２遮断部材３８から外側遮断部材３３までの区間において、内管２４には内外を連通する第２連通口３９が形成され、この第２連通口３９により第２連通路３２と外側流路２１とが連通されている。
第２遮断部材３８から外側遮断部材３３までの区間において、内管２４には内外を連通する第２連通口３９が形成され、この第２連通口３９により第２連通路３２と外側流路２１とが連通されている。
【0028】
図６および図７において、上流側の二重管部２０Ａから流路入替部３０を経て下流側の二重管部２０Ｂに至る冷媒の流れは以下のようになる。
先ず、二重管部２０Ａの外側流路２１を流れてきた冷媒は、流路入替部３０に達すると、外側遮断部材３３でその流れを遮断され、２つの第１連通口３７から２本の第１連通路３１へ流れ込み、二重管部２０Ｂの内側流路２２へと送り出される。
一方、二重管部２０Ａの内側流路２２を流れてきた冷媒は、流路入替部３０に達すると、一部が第１遮断部材３６でその流れを遮断され、２本の第２連通路３２へ流れ込み、第２遮断部材３８で流れを遮断されたのち、第２連通口３９から二重管部２０Ｂの外側流路２１へと送り出される。
従って、上流側の二重管部２０Ａから下流側の二重管部２０Ｂに至る冷媒は、流路入替部３０により外側流路２１の流れと内側流路２２の流れとが入れ換えられ、これにより流路入替部３０、第１連通路３１、および第２連通路３２としての機能が得られる。
先ず、二重管部２０Ａの外側流路２１を流れてきた冷媒は、流路入替部３０に達すると、外側遮断部材３３でその流れを遮断され、２つの第１連通口３７から２本の第１連通路３１へ流れ込み、二重管部２０Ｂの内側流路２２へと送り出される。
一方、二重管部２０Ａの内側流路２２を流れてきた冷媒は、流路入替部３０に達すると、一部が第１遮断部材３６でその流れを遮断され、２本の第２連通路３２へ流れ込み、第２遮断部材３８で流れを遮断されたのち、第２連通口３９から二重管部２０Ｂの外側流路２１へと送り出される。
従って、上流側の二重管部２０Ａから下流側の二重管部２０Ｂに至る冷媒は、流路入替部３０により外側流路２１の流れと内側流路２２の流れとが入れ換えられ、これにより流路入替部３０、第１連通路３１、および第２連通路３２としての機能が得られる。
【0029】
このような第１実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
本実施形態の高炉炉底冷却構造１０では、冷媒供給装置１２から冷却管１１へと冷媒が供給され、冷却管１１をとおして炉底７が冷却される。
冷却管１１において、上流側の二重管部２０Ａで外側流路２１を流れていた冷媒は、流路入替部３０で第１連通路３１を通り、下流側の二重管部２０Ｂでは内側流路２２を流れることになる。一方、上流側の二重管部２０Ａの内側流路２２を流れていた冷媒は、流路入替部３０で第２連通路３２を通り、下流側の二重管部２０Ｂでは外側流路２１を流れることになる。つまり、二重管部２０を流れる２系統の冷媒（第１の流れ、第２の流れ）は、流路入替部３０を通過することで、流れる外側流路２１および内側流路２２が互いに入れ替わる。
このような冷却管１１では、二重管部２０の表面に近い外側流路２１を流れる冷媒により主な冷却機能が得られる。従って、流路入替部３０で外側流路２１を流れる冷媒を切り替え、二重管部２０に通される２系統の冷媒（第１の流れ、第２の流れ）のいずれかを選択することで、同じ一層の二重管部２０（２０Ｐ，２０Ｃ）で炉底７の領域（周辺部Ｅｐ，中心部Ｅｃ）ごとの冷却能力が調整でき、かつ炉底７での厚みを薄くできる。
本実施形態の高炉炉底冷却構造１０では、冷媒供給装置１２から冷却管１１へと冷媒が供給され、冷却管１１をとおして炉底７が冷却される。
冷却管１１において、上流側の二重管部２０Ａで外側流路２１を流れていた冷媒は、流路入替部３０で第１連通路３１を通り、下流側の二重管部２０Ｂでは内側流路２２を流れることになる。一方、上流側の二重管部２０Ａの内側流路２２を流れていた冷媒は、流路入替部３０で第２連通路３２を通り、下流側の二重管部２０Ｂでは外側流路２１を流れることになる。つまり、二重管部２０を流れる２系統の冷媒（第１の流れ、第２の流れ）は、流路入替部３０を通過することで、流れる外側流路２１および内側流路２２が互いに入れ替わる。
このような冷却管１１では、二重管部２０の表面に近い外側流路２１を流れる冷媒により主な冷却機能が得られる。従って、流路入替部３０で外側流路２１を流れる冷媒を切り替え、二重管部２０に通される２系統の冷媒（第１の流れ、第２の流れ）のいずれかを選択することで、同じ一層の二重管部２０（２０Ｐ，２０Ｃ）で炉底７の領域（周辺部Ｅｐ，中心部Ｅｃ）ごとの冷却能力が調整でき、かつ炉底７での厚みを薄くできる。
【0030】
本実施形態では、冷却管１１は、少なくとも一部（図２の冷却管１１Ｍ）が炉底７の周辺部Ｅｐおよび炉底７の中心部Ｅｃを通り、流路入替部３０は、周辺部Ｅｐと中心部Ｅｃとの境界Ｂｃに設置されている。このため、一層の冷却管１１Ｍ（二重管部２０Ｐ，２０Ｃ）で２系統の冷媒（第１の流れ、第２の流れ）を通し、炉底７の周辺部Ｅｐでの冷却能力と、炉底７の中心部Ｅｃでの冷却能力とを、それぞれ別個に調整することができる。
【0031】
本実施形態では、外管２３と内管２４との間に外側遮断部材３３を設置し、内管２４の内側に垂直仕切部材３４および水平仕切部材３５、第１遮断部材３６および第２遮断部材３８を設置し、内管２４に第１連通口３７および第２連通口３９を形成することで、二重管部２０の途中に流路入替部３０を設置することができる。このうち、外側遮断部材３３、第１遮断部材３６、第２遮断部材３８は、それぞれ鋼板を溶接することで設置でき、第１連通口３７および第２連通口３９は内管２４に開口を形成するだけでよく、従って製造が容易にできる。
【0032】
〔第２実施形態〕
図８および図９には、本発明の第２実施形態が示されている。図８は図９のＤ－Ｄ線断面を示し、図９は図８のＥ－Ｅ線断面を示す。
本実施形態は、前述した第１実施形態の流路入替部３０に代えて流路入替部３０Ａを用いるものであり、他の構成については第１実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。
図８および図９には、本発明の第２実施形態が示されている。図８は図９のＤ－Ｄ線断面を示し、図９は図８のＥ－Ｅ線断面を示す。
本実施形態は、前述した第１実施形態の流路入替部３０に代えて流路入替部３０Ａを用いるものであり、他の構成については第１実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。
【0033】
前述した第１実施形態の流路入替部３０では、外管２３と内管２４との間に外側遮断部材３３を設け、その上流側の内管２４に第１遮断部材３６および第１連通口３７を設け、下流側の内管２４に第２遮断部材３８および第２連通口３９を設け、これらにより第１連通路３１および第２連通路３２を形成していた。
これに対し、本実施形態の流路入替部３０Ａでは、各遮断部材（３３Ａ，３６Ａ，３８Ａ）の内外が逆になっている。
これに対し、本実施形態の流路入替部３０Ａでは、各遮断部材（３３Ａ，３６Ａ，３８Ａ）の内外が逆になっている。
【0034】
図８および図９において、内管２４の内部には内側遮断部材３３Ａが設置され、この内側遮断部材３３Ａにより内側流路２２が遮断されている。二重管部２０は、内側遮断部材３３Ａより上流側が二重管部２０Ａ、下流側が二重管部２０Ｂとされる。
外管２３と内管２４との間には、内側遮断部材３３Ａよりも上流側（二重管部２０Ａの側）から下流側（二重管部２０Ｂの側）まで延びる水平な外側仕切部材３５Ａが両側一対で形成され、外側仕切部材３５Ａが設けられた区間（流路入替部３０Ａとなる区間）の外側流路２１が上下に仕切られている。
外管２３と内管２４との間には、内側遮断部材３３Ａよりも上流側（二重管部２０Ａの側）から下流側（二重管部２０Ｂの側）まで延びる水平な外側仕切部材３５Ａが両側一対で形成され、外側仕切部材３５Ａが設けられた区間（流路入替部３０Ａとなる区間）の外側流路２１が上下に仕切られている。
【0035】
下流側の二重管部２０Ｂにおいて、外管２３と内管２４との間には、外側仕切部材３５Ａの下流側端から下向きに半円弧状の第１遮断部材３６Ａが設置されている。第１遮断部材３６Ａは、周囲を外側仕切部材３５Ａ，外管２３の内面、内管２４の外面に溶接されており、これにより外側仕切部材３５Ａの下側の外側流路２１が遮断されている。
内管２４の第１遮断部材３６Ａから内側遮断部材３３Ａまでの部分の下面側には、第１連通口３７Ａが形成されている。外側仕切部材３５Ａの下側の外側流路２１は、第１連通口３７Ａにより下流側の二重管部２０Ｂの内側流路２２と連通され、この外側仕切部材３５Ａの下側の外側流路２１により第１連通路３１Ａが形成されている。
内管２４の第１遮断部材３６Ａから内側遮断部材３３Ａまでの部分の下面側には、第１連通口３７Ａが形成されている。外側仕切部材３５Ａの下側の外側流路２１は、第１連通口３７Ａにより下流側の二重管部２０Ｂの内側流路２２と連通され、この外側仕切部材３５Ａの下側の外側流路２１により第１連通路３１Ａが形成されている。
【0036】
上流側の二重管部２０Ａにおいて、外管２３と内管２４との間には、外側仕切部材３５Ａの上流側端から上向きに第２遮断部材３８Ａが設置されている。第２遮断部材３８Ａは、周囲を外側仕切部材３５Ａ、外管２３の内面、内管２４の外面に溶接されており、これにより外側仕切部材３５Ａの上側の外側流路２１が遮断されている。
内管２４の第２遮断部材３８Ａから内側遮断部材３３Ａまでの部分の上面側には、第２連通口３９Ａが形成されている。外側仕切部材３５Ａの上側の外側流路２１は、第２連通口３９Ａにより上流側の二重管部２０Ａの内側流路２２と連通され、この外側仕切部材３５Ａの上側の外側流路２１により第２連通路３２Ａが形成されている。
内管２４の第２遮断部材３８Ａから内側遮断部材３３Ａまでの部分の上面側には、第２連通口３９Ａが形成されている。外側仕切部材３５Ａの上側の外側流路２１は、第２連通口３９Ａにより上流側の二重管部２０Ａの内側流路２２と連通され、この外側仕切部材３５Ａの上側の外側流路２１により第２連通路３２Ａが形成されている。
【0037】
図９において、上流側の二重管部２０Ａから流路入替部３０Ａを経て下流側の二重管部２０Ｂに至る冷媒の流れは以下のようになる。
先ず、二重管部２０Ａの外側流路２１を流れてきた冷媒は、流路入替部３０Ａの第１連通路３１Ａを通り、第１遮断部材３６Ａでその流れを遮断され、第１連通口３７Ａから二重管部２０Ｂの内側流路２２へと送り出される。
一方、二重管部２０Ａの内側流路２２を流れてきた冷媒は、流路入替部３０Ａに入って内側遮断部材３３Ａでその流れを遮断され、第２連通口３９Ａから第２連通路３２Ａへ流れ込み、二重管部２０Ｂの外側流路２１へと送り出される。
従って、上流側の二重管部２０Ａから下流側の二重管部２０Ｂに至る冷媒は、流路入替部３０Ａにより外側流路２１の流れと内側流路２２の流れとが入れ換えられる。
先ず、二重管部２０Ａの外側流路２１を流れてきた冷媒は、流路入替部３０Ａの第１連通路３１Ａを通り、第１遮断部材３６Ａでその流れを遮断され、第１連通口３７Ａから二重管部２０Ｂの内側流路２２へと送り出される。
一方、二重管部２０Ａの内側流路２２を流れてきた冷媒は、流路入替部３０Ａに入って内側遮断部材３３Ａでその流れを遮断され、第２連通口３９Ａから第２連通路３２Ａへ流れ込み、二重管部２０Ｂの外側流路２１へと送り出される。
従って、上流側の二重管部２０Ａから下流側の二重管部２０Ｂに至る冷媒は、流路入替部３０Ａにより外側流路２１の流れと内側流路２２の流れとが入れ換えられる。
【0038】
このように、本実施形態の流路入替部３０Ａによっても、前述した第１実施形態の流路入替部３０と同様な機能が得られる。
その結果、本実施形態においても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
その結果、本実施形態においても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【0039】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前述した第１実施形態では、外側遮断部材３３は、内周を内管２４の外面に溶接され、外周はＯリングなどのシール材を介して外管２３の内面に密接されるとした。
これに対し、図１０に示す第３実施形態のように、外側遮断部材３３Ｃの外周面に複数列の溝条を形成し、外管２３の内周面との間にラビリンスシールを形成してもよい。
さらに、外側遮断部材３３Ｃの外周面と、外管２３の内周面とを密接させ、メタルタッチによるシールを行ってもよい。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前述した第１実施形態では、外側遮断部材３３は、内周を内管２４の外面に溶接され、外周はＯリングなどのシール材を介して外管２３の内面に密接されるとした。
これに対し、図１０に示す第３実施形態のように、外側遮断部材３３Ｃの外周面に複数列の溝条を形成し、外管２３の内周面との間にラビリンスシールを形成してもよい。
さらに、外側遮断部材３３Ｃの外周面と、外管２３の内周面とを密接させ、メタルタッチによるシールを行ってもよい。
【0040】
あるいは、図１１に示す第４実施形態のように、内管２４の外周面に外側遮断部材３３Ｄを溶接し、両側から外管部材２３Ａ，２３Ｂを当接させて全周を溶接し、これらの外管部材２３Ａ，２３Ｂで一連の外管２３を形成するとともに、外側流路２１のシールを行うようにしてもよい。この際、内管２４の外周面と外側遮断部材３３Ｄとは、溶接ではなくメタルタッチとしてもよい。
【0041】
前記各実施形態において、内管２４の外面または内面に断熱塗料を塗装してもよい。このような断熱塗料により、内側流路２２と外側流路２１との間の熱の移動を抑制することができ、冷却性能の向上により効果的である。
前述した第１実施形態では、第１連通路３１および第２連通路３２を２本ずつ形成したが、これらは１本ずつであってもよく、３本以上であってもよい。
前述した第２実施形態では、第１連通路３１Ａおよび第２連通路３２Ａを１本ずつ形成したが、これらはそれぞれ２本以上であってもよい。
前述した各実施形態では、第１連通口３７，３７Ａおよび第２連通口３９，３９Ａを、それぞれ内管２４に形成した開口としたが、これらは外側流路２１と内側流路２２とを連通できればよく、例えば内管２４を貫通する筒状部材などを用いてもよい。
前述した第１実施形態では、第１連通路３１および第２連通路３２を２本ずつ形成したが、これらは１本ずつであってもよく、３本以上であってもよい。
前述した第２実施形態では、第１連通路３１Ａおよび第２連通路３２Ａを１本ずつ形成したが、これらはそれぞれ２本以上であってもよい。
前述した各実施形態では、第１連通口３７，３７Ａおよび第２連通口３９，３９Ａを、それぞれ内管２４に形成した開口としたが、これらは外側流路２１と内側流路２２とを連通できればよく、例えば内管２４を貫通する筒状部材などを用いてもよい。
【0042】
前述した各実施形態において、敷ビーム３に設置された冷却管１１は、炉底板である鉄皮４から離れていてもよいが、接触させてもよい。冷却管１１を鉄皮４に接触させることで熱伝達を促進できる。冷却管１１は鉄皮４に溶接してもよい。炉体２に敷ビーム３を用いない場合、冷却管１１を基礎９の上部に埋設して炉底板である鉄皮４に沿わせてもよい。
前述した各実施形態において、外管２３および内管２４はともに円形断面に限らず、例えば外管２３は角形鋼管としてもよく、平坦な表面を鉄皮４に接触させることができる。
前述した各実施形態において、外管２３および内管２４はともに円形断面に限らず、例えば外管２３は角形鋼管としてもよく、平坦な表面を鉄皮４に接触させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明は高炉炉底冷却構造および冷却管に利用できる。
【符号の説明】
【0044】
１…高炉、２…炉体、３…敷ビーム、４…鉄皮、５…耐火煉瓦、６…炉内空間、７…炉底、９…基礎、１０…高炉炉底冷却構造、１１，１１Ｍ，１１Ｓ…冷却管、１２…冷媒供給装置、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｐ…二重管部、２１…外側流路、２２…内側流路、２３…外管、２４…内管、３０，３０Ａ…流路入替部、３１，３１Ａ…第１連通路、３２，３２Ａ…第２連通路、３３…外側遮断部材、３３Ａ…内側遮断部材、３４…垂直仕切部材、３５…水平仕切部材、３５Ａ…外側仕切部材、３６，３６Ａ…第１遮断部材、３７，３７Ａ…第１連通口、３８，３８Ａ…第２遮断部材、３９，３９Ａ…第２連通口、Ｂｃ…境界、Ｅｃ…中心部、Ｅｐ…周辺部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】