特開 2024-139231 羽口冷却装置及び羽口冷却方法

(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】P2024139231

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】羽口冷却装置及び羽口冷却方法

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/16 20060101AFI20241002BHJP

   F27D 1/12 20060101ALI20241002BHJP

   F27D 3/16 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

C21B7/16 305

F27D1/12 F

F27D3/16 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050080

(22)【出願日】2023-03-27

(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】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】今野 千裕

(72)【発明者】

【氏名】横川 優斗

(72)【発明者】

【氏名】原田 雄樹

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 公昭

(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

4K051

4K055

【Ｆターム（参考）】

4K015FA05

4K051AA01

4K051AB03

4K051HA09

4K051HA13

4K055AA01

4K055MA05

4K055MA13

(57)【要約】

【課題】熱風を送る羽口の冷却を行う羽口冷却装置及び羽口冷却方法において、第１流路の止水作業の際に、第２流路が断水するリスクを低減できる仕組みを提供する。
【解決手段】羽口３０の先端部３１（第１の部分）に冷却水を流すための第１流路１０１に対して第１の冷却水１７１－１を供給する供給ヘッダー管２１０と、第１流路１０１において羽口３０の先端部３１を冷却した第１の冷却水１７１－１を第１の排水１７１－２として受け入れるとともに、羽口３０の胴体部３２（第２の部分）に冷却水を流すための第２流路１０２に対して第２の冷却水１７２－１を供給する中間ヘッダー管１２０と、第２流路１０２において羽口３０の胴体部３２を冷却した第２の冷却水１７２－１を第２の排水１７２－２として受け入れる排水ヘッダー管１３０を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱風を送る羽口の冷却を行う羽口冷却装置であって、
前記羽口の第１の部分に冷却水を流すための第１流路に対して第１の冷却水を供給する第１のヘッダー管と、
前記第１流路において前記第１の部分を冷却した前記第１の冷却水を第１の排水として受け入れるとともに、前記羽口の前記第１の部分とは異なる第２の部分に冷却水を流すための第２流路に対して第２の冷却水を供給する第２のヘッダー管と、
前記第２流路において前記第２の部分を冷却した前記第２の冷却水を第２の排水として受け入れる第３のヘッダー管と、
を備えることを特徴とする羽口冷却装置。

【請求項2】

当該羽口冷却装置は、複数の前記羽口の冷却を行うものであり、
前記第１のヘッダー管は、前記複数の羽口の前記第１の部分に冷却水を流すための複数の前記第１流路に対して前記第１の冷却水を供給するものであり、
前記第２のヘッダー管は、前記複数の第１流路において前記第１の部分を冷却した前記第１の冷却水を前記第１の排水として受け入れるとともに、前記複数の羽口の前記第２の部分に冷却水を流すための複数の前記第２流路に対して前記第２の冷却水を供給するものであり、
前記第３のヘッダー管は、前記複数の第２流路において前記第２の部分を冷却した前記第２の冷却水を前記第２の排水として受け入れるものである
ことを特徴とする請求項１に記載の羽口冷却装置。

【請求項3】

前記第２のヘッダー管は、前記複数の第１流路から受け入れた前記第１の排水を前記第２の冷却水として前記複数の第２流路に対して供給することを特徴とする請求項２に記載の羽口冷却装置。

【請求項4】

前記第１の部分は、前記第２の部分よりも、高温の環境下に配置される部分である
ことを特徴とする請求項１に記載の羽口冷却装置。

【請求項5】

前記第１のヘッダー管と前記第２のヘッダー管とを接続し、前記第１流路が止水された場合に前記第１のヘッダー管から前記第２のヘッダー管に前記第１の冷却水を供給するバイパス管を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の羽口冷却装置。

【請求項6】

熱風を送る羽口の冷却を行う羽口冷却方法であって、
第１のヘッダー管が、前記羽口の第１の部分に冷却水を流すための第１流路に対して第１の冷却水を供給する第１のステップと、
第２のヘッダー管が、前記第１流路において前記第１の部分を冷却した前記第１の冷却水を第１の排水として受け入れるとともに、前記羽口の前記第１の部分とは異なる第２の部分に冷却水を流すための第２流路に対して第２の冷却水を供給する第２のステップと、
第３のヘッダー管が、前記第２流路において前記第２の部分を冷却した前記第２の冷却水を第２の排水として受け入れる第３のステップと、
を備えることを特徴とする羽口冷却方法。

【請求項7】

当該羽口冷却方法は、複数の前記羽口の冷却を行うものであり、
前記第１のステップは、前記第１のヘッダー管が、前記複数の羽口の前記第１の部分に冷却水を流すための複数の前記第１流路に対して前記第１の冷却水を供給し、
前記第２のステップは、前記第２のヘッダー管が、前記複数の第１流路において前記第１の部分を冷却した前記第１の冷却水を前記第１の排水として受け入れるとともに、前記複数の羽口の前記第２の部分に冷却水を流すための複数の前記第２流路に対して前記第２の冷却水を供給し、
前記第３のステップは、前記第３のヘッダー管が、前記複数の第２流路において前記第２の部分を冷却した前記第２の冷却水を前記第２の排水として受け入れる
ことを特徴とする請求項６に記載の羽口冷却方法。

【請求項8】

前記第２のステップは、前記第２のヘッダー管が、前記複数の第１流路から受け入れた前記第１の排水を前記第２の冷却水として前記複数の第２流路に対して供給することを特徴とする請求項７に記載の羽口冷却方法。

【請求項9】

前記第１の部分は、前記第２の部分よりも、高温の環境下に配置される部分である
ことを特徴とする請求項６に記載の羽口冷却方法。

【請求項10】

前記第１のヘッダー管と前記第２のヘッダー管とを接続するバイパス管が、前記第１流路が止水された場合に前記第１のヘッダー管から前記第２のヘッダー管に前記第１の冷却水を供給する第４のステップを更に備えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の羽口冷却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱風を送る羽口の冷却を行う羽口冷却装置及び羽口冷却方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば高炉に熱風を送る羽口を冷却することが行われている。例えば、特許文献１には、羽口の先端部を冷却するための第１流路と羽口の胴体部を冷却するための第２流路に対して冷却水を流通させて、羽口の冷却を行う技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１５２９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、第１流路の止水作業の際に、第２流路が断水するリスクがあった。

【0005】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、熱風を送る羽口の冷却を行う羽口冷却装置及び羽口冷却方法において、第１流路の止水作業の際に、第２流路が断水するリスクを低減できる仕組み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】

【0006】

本発明の羽口冷却装置は、熱風を送る羽口の冷却を行う羽口冷却装置であって、前記羽口の第１の部分に冷却水を流すための第１流路に対して第１の冷却水を供給する第１のヘッダー管と、前記第１流路において前記第１の部分を冷却した前記第１の冷却水を第１の排水として受け入れるとともに、前記羽口の前記第１の部分とは異なる第２の部分に冷却水を流すための第２流路に対して第２の冷却水を供給する第２のヘッダー管と、前記第２流路において前記第２の部分を冷却した前記第２の冷却水を第２の排水として受け入れる第３のヘッダー管と、を備える。

【0007】

本発明の羽口冷却方法は、熱風を送る羽口の冷却を行う羽口冷却方法であって、第１のヘッダー管が、前記羽口の第１の部分に冷却水を流すための第１流路に対して第１の冷却水を供給する第１のステップと、第２のヘッダー管が、前記第１流路において前記第１の部分を冷却した前記第１の冷却水を第１の排水として受け入れるとともに、前記羽口の前記第１の部分とは異なる第２の部分に冷却水を流すための第２流路に対して第２の冷却水を供給する第２のステップと、第３のヘッダー管が、前記第２流路において前記第２の部分を冷却した前記第２の冷却水を第２の排水として受け入れる第３のステップと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、熱風を送る羽口の冷却を行う羽口冷却装置及び羽口冷却方法において、第１流路の止水作業の際に、第２流路が断水するリスクを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態で用いる羽口の機能を説明するための図である。

【図2】比較例に係る羽口冷却装置の概略構成の一例を示す図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る羽口冷却装置の概略構成の一例を示す図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る羽口冷却装置の概略構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。

【0011】

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

【0012】

始めに、熱風を送る羽口の機能について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態で用いる羽口３０の機能を説明するための図である。図１には、高炉１０、熱風炉２０、熱風送風管２１及び２２、並びに、羽口３０が図示されている。

【0013】

高炉１０は、コークスを用いて鉄鉱石を還元し、溶けた銑鉄（溶銑）を製造する炉である。具体的に、高炉１０は、鉄鉱石とコークス（蒸し焼きの石炭）を交互に投入し、高炉１０の下部に配置された複数の羽口３０から熱風を吹き込んで、鉄鉱石の酸素を取り除きながら溶かし、溶銑をつくる。この際、高炉１０の内部の羽口３０近傍の温度は、通常、約２０００℃程度になる。

【0014】

熱風炉２０は、高炉１０へ吹き込む熱風を製造する炉である。具体的に、熱風炉２０は、高炉１０の周囲に配置された熱風送風管２１、及び熱風送風管２１と複数の羽口３０とを接続する複数の熱風送風管２２を介して、複数の羽口３０から高炉１０に熱風を送る。

【0015】

羽口３０は、高炉１０の周囲に複数配置され、熱風炉２０から熱風送風管２１及び熱風送風管２２を介して供給された熱風を高炉１０に送る部位である。

【0016】

次に、図１に示す羽口３０の冷却を行う羽口冷却装置について説明する。
本発明の第１の実施形態に係る羽口冷却装置の説明を行う前に、まず、本発明との比較対象として、比較例に係る羽口冷却装置の説明を行う。

【0017】

図２は、比較例に係る羽口冷却装置２００の概略構成の一例を示す図である。
比較例に係る羽口冷却装置２００は、複数の第１流路２０１（２０１－１～３，…）、複数の第２流路２０２（２０２－１～３，…）、供給ヘッダー管２１０、排水ヘッダー管２３０、水冷却設備２４０、第１流路給水流量計２６１、第１流路給水弁２６２、第１流路排水弁２６３、第２流路給水流量計２６４、第２流路排水流量計２６５、及び、バイパス弁２６６を有する。

【0018】

比較例に係る羽口冷却装置２００は、図１に示す複数の羽口３０の冷却を行う装置である。複数の第１流路２０１（２０１－１～３，…）及び複数の第２流路２０２（２０２－１～３，…）は、冷却を行う羽口３０の数に応じて設けられている。ここで、複数の第１流路２０１（２０１－１～３，…）及び複数の第２流路２０２（２０２－１～３，…）における各組（同一の枝番を同じ組とする）は、複数の羽口３０における１つの羽口３０に対して設けられている。図２では、説明を分かりやすくするために、１つの第１流路２０１－１及び１つの第２流路２０２－１の組が、１つの羽口３０に設けられている様子を図示している。なお、以下に記載する図２の説明では、１つの第１流路を特定せずに代表して説明する場面では、枝番を付さずに単に「第１流路２０１」と記載し、また、１つの第２流路を特定せずに代表して説明する場面では、枝番を付さずに単に「第２流路２０２」と記載する。

【0019】

また、図２に示すように、図１の高炉１０に熱風Ｎを送る羽口３０は、第１の部分に相当する先端部３１、及び、第１の部分とは異なる第２の部分に相当する胴体部３２を含み構成されている。ここで、羽口３０は、熱風Ｎを送る際には、例えば高炉１０の内部にある先端部３１近傍の温度は約２０００℃程度の温度となり、また、先端部３１の温度は胴体部３２の温度よりも高くなる。

【0020】

第１流路２０１は、羽口３０の先端部３１に冷却水２７１－１を流すための流路である。図２に示す例では、第１流路２０１は、供給ヘッダー管２１０から第１流路給水流量計２６１及び第１流路給水弁２６２を介して羽口３０の先端部３１に至るまでの流路と、羽口３０の先端部３１から第１流路排水弁２６３を介してバイパス弁２６６との接続部分に至るまでの流路と、から構成されている。

【0021】

第２流路２０２は、羽口３０の胴体部３２に冷却水２７２－１を流すための流路である。図２に示す例では、第２流路２０２は、バイパス弁２６６との接続部分から第２流路給水流量計２６４を介して羽口３０の胴体部３２に至るまでの流路と、羽口３０の胴体部３２から第２流路排水流量計２６５を介して排水ヘッダー管２３０に至るまでの流路と、から構成されている。

【0022】

供給ヘッダー管２１０は、複数の枝管に相当する複数の第１流路２０１（２０１－１～３，…）が接続されているヘッダー管である。この供給ヘッダー管２１０は、水冷却設備２４０から給水管を介して出力された冷却水２７１－２を、複数の第１流路２０１（２０１－１～３，…）に対して分岐させて冷却水２７１－１として供給する。

【0023】

第１流路給水流量計２６１は、第１流路２０１を流れる冷却水２７１－１の流量を計測する機器である。

【0024】

第１流路給水弁２６２は、開閉によって、第１流路２０１を流れてきた冷却水２７１－１の流れを制御する機器である。具体的に、第１流路給水弁２６２は、開の状態では第１流路２０１を流れてきた冷却水２７１－１を羽口３０の先端部３１に通水し、閉の状態では第１流路２０１を流れてきた冷却水２７１－１の羽口３０の先端部３１への通水を遮断する。

【0025】

第１流路排水弁２６３は、開閉によって、第１流路２０１において羽口３０の先端部３１を冷却した冷却水２７１－１の流れを制御する機器である。具体的に、第１流路排水弁２６３は、開の状態では羽口３０の先端部３１を介して流れてきた冷却水２７１－１を第２流路２０２に通水し、閉の状態では羽口３０の先端部３１を介して流れてきた冷却水２７１－１の第２流路２０２への通水を遮断する。

【0026】

第２流路給水流量計２６４は、第１流路２０１から第２流路２０２に流れてきた冷却水２７１－１を冷却水２７２－１とし、この冷却水２７２－１の流量を計測する機器である。

【0027】

第２流路排水流量計２６５は、第２流路２０２において羽口３０の胴体部３２を冷却して羽口３０の胴体部３２から流れてきた冷却水２７２－１の流量を計測する機器である。

【0028】

バイパス弁２６６は、第１流路２０１と第２流路２０２との間に介在し、開閉によって、第１流路２０１を流れてきた冷却水２７１－１の流れを制御する機器である。具体的に、バイパス弁２６６は、開の状態では第１流路２０１を流れてきた冷却水２７１－１を第２流路２０２に通水し、閉の状態では第１流路２０１を流れてきた冷却水２７１－１の第２流路２０２への通水を遮断する。

【0029】

排水ヘッダー管２３０は、複数の枝管に相当する複数の第２流路２０２（２０２－１～３，…）が接続されているヘッダー管である。この排水ヘッダー管２３０は、複数の第２流路２０２（２０２－１～３，…）の各々において羽口３０の胴体部３２を冷却して羽口３０の胴体部３２から流れてきた冷却水２７２－１を受け入れる。そして、排水ヘッダー管２３０は、複数の第２流路２０２（２０２－１～３，…）から受け入れた冷却水２７２－１を排水２７２－２として排水管を介して水冷却設備２４０に送る。

【0030】

水冷却設備２４０は、排水ヘッダー管２３０から送られてきた排水２７２－２を冷却し、必要な処理を施した後に、冷却水２７１－２として給水管を介して供給ヘッダー管２１０に出力する設備である。

【0031】

図２に示す第１流路給水弁２６２、第１流路排水弁２６３及びバイパス弁２６６において、白く塗りつぶした弁は開の状態を示し、黒く塗りつぶした弁は閉の状態を示している。即ち、図２では、第１流路給水弁２６２及び第１流路排水弁２６３が開の状態であり、バイパス弁２６６が閉の状態である場合を示している。この図２の場合には、供給ヘッダー管２１０から第１流路２０１に対して供給された冷却水２７１－１は、第１流路給水弁２６２を通水した後、羽口３０の先端部３１に到達して羽口３０の先端部３１を冷却し、その後、第１流路排水弁２６３を通水する。上述したように、図２の場合には、第１流路２０１における第１流路排水弁２６３から第２流路２０２に流れてきた冷却水２７１－１を冷却水２７２－１としている。そして、この図２の場合には、冷却水２７２－１は、羽口３０の胴体部３２に到達して羽口３０の胴体部３２を冷却し、その後、第２流路２０２を流れて排水ヘッダー管２３０に送られる。

【0032】

この図２に示す場合から、例えば羽口冷却装置２００の管理者が、バイパス弁２６６を開の状態にするとともに第１流路給水弁２６２を閉の状態に切り替える作業を行うと、第２流路２０２への冷却水２７１－１の通水（第２流路２０２に到達した冷却水２７１－１は、冷却水２７２－１として用いられる）を継続したまま、第１流路２０１において冷却水２７１－１の流れを止水することができる。しかしながら、図２に示す羽口冷却装置２００の場合、管理者のヒューマンエラー（バイパス弁２６６及び第１流路給水弁２６２の操作手順ミス等）によって、第２流路２０２が断水となるリスクを有していた。

【0033】

そこで、本願の発明者は、上述した管理者による第１流路の止水作業の際に、第２流路が断水するリスクを低減できる仕組みを本発明として想到した。以下に、本発明の第１の実施形態に係る羽口冷却装置の説明を行う。

【0034】

図３は、本発明の第１の実施形態に係る羽口冷却装置１００－１の概略構成の一例を示す図である。この図３において、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。即ち、図３において、熱風Ｎを送る羽口３０が、先端部３１（第１の部分）及び胴体部３２（第２の部分）を含み構成されている点は、図２と同様である。また、羽口３０の先端部３１（第１の部分）は、羽口３０の胴体部３２（第２の部分）よりも、高温の環境下に配置される部分である。

【0035】

第１の実施形態に係る羽口冷却装置１００－１は、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）、複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）、供給ヘッダー管１１０、中間ヘッダー管１２０、排水ヘッダー管１３０、水冷却設備１４０、第１流路給水流量計１６１、第１流路給水弁１６２、第１流路排水弁１６３、第１流路排水流量計１６４、第２流路給水流量計１６５、第２流路給水弁１６６、及び、第２流路排水流量計１６７を有する。

【0036】

第１の実施形態に係る羽口冷却装置１００－１は、図１に示す複数の羽口３０の冷却を行う装置である。複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）及び複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）は、冷却を行う羽口３０の数に応じて設けられている。ここで、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）及び複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）における各組（同一の枝番を同じ組とする）は、複数の羽口３０における１つの羽口３０に対して設けられている。図３では、説明を分かりやすくするために、１つの第１流路１０１－１及び１つの第２流路１０２－１の組が、１つの羽口３０に設けられている様子を図示している。なお、以下に記載する図３の説明では、１つの第１流路を特定せずに代表して説明する場面では、枝番を付さずに単に「第１流路１０１」と記載し、また、１つの第２流路を特定せずに代表して説明する場面では、枝番を付さずに単に「第２流路１０２」と記載する。

【0037】

第１流路１０１は、羽口３０の先端部３１に第１の冷却水１７１－１を流すための流路である。図３に示す例では、第１流路１０１は、供給ヘッダー管１１０から第１流路給水流量計１６１及び第１流路給水弁１６２を介して羽口３０の先端部３１に至るまでの流路と、羽口３０の先端部３１から第１流路排水弁１６３及び第１流路排水流量計１６４を介して中間ヘッダー管１２０に至るまでの流路と、から構成されている。

【0038】

第２流路１０２は、羽口３０の胴体部３２に第２の冷却水１７２－１を流すための流路である。図３に示す例では、第２流路１０２は、中間ヘッダー管１２０から第２流路給水流量計１６５及び第２流路給水弁１６６を介して羽口３０の胴体部３２に至るまでの流路と、羽口３０の胴体部３２から第２流路排水流量計１６７を介して排水ヘッダー管１３０に至るまでの流路と、から構成されている。

【0039】

供給ヘッダー管１１０は、複数の枝管に相当する複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）が接続されている第１のヘッダー管である。この供給ヘッダー管１１０は、水冷却設備１４０から給水管を介して出力された冷却水１７１－３を、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）に対して分岐させて第１の冷却水１７１－１として供給する。

【0040】

第１流路給水流量計１６１は、第１流路１０１を流れる第１の冷却水１７１－１の流量を計測する機器である。

【0041】

第１流路給水弁１６２は、開閉によって、第１流路１０１を流れてきた第１の冷却水１７１－１の流れを制御する機器である。具体的に、第１流路給水弁１６２は、開の状態では第１流路１０１を流れてきた第１の冷却水１７１－１を羽口３０の先端部３１に通水し、閉の状態では第１流路１０１を流れてきた第１の冷却水１７１－１の羽口３０の先端部３１への通水を遮断する。

【0042】

第１流路排水弁１６３は、開閉によって、第１流路１０１において羽口３０の先端部３１を冷却した第１の冷却水１７１－１である第１の排水１７１－２の流れを制御する機器である。具体的に、第１流路排水弁１６３は、開の状態では羽口３０の先端部３１を介して流れてきた第１の排水１７１－２を中間ヘッダー管１２０に通水し、閉の状態では羽口３０の先端部３１を介して流れてきた第１の排水１７１－２の中間ヘッダー管１２０への通水を遮断する。

【0043】

第１流路排水流量計１６４は、第１流路１０１において羽口３０の先端部３１を冷却した第１の冷却水１７１－１である第１の排水１７１－２の流量を計測する機器である。

【0044】

中間ヘッダー管１２０は、複数の枝管に相当する複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）と、複数の枝管に相当する複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）が接続されている第２のヘッダー管である。具体的に、中間ヘッダー管１２０は、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）の各々において羽口３０の先端部３１を介して流れてきた第１の排水１７１－２を受け入れる。また、中間ヘッダー管１２０は、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）の各々から受け入れた第１の排水１７１－２に基づいて、複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）の各々に対して第２の冷却水１７２－１を供給する。本実施形態では、中間ヘッダー管１２０は、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）から受け入れた第１の排水１７１－２を第２の冷却水１７２－１として、対応する複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）に対して供給する。より具体的に、本実施形態では、中間ヘッダー管１２０は、例えば、第１流路１０１－１から受け入れた第１の排水１７１－２を第２の冷却水１７２－１として、対応する第２流路１０２－１に対して供給する。なお、本実施形態においては、第１の冷却水１７１－１及び第２の冷却水１７２－１の温度は、例えば２０℃～４０℃程度である（例えば、第２の冷却水１７２－１の温度は、第２の冷却水１７２－１が、羽口３０の先端部３１を冷却した後の第１の冷却水１７１－１に相当するため、第１の冷却水１７１－１の温度よりも数℃程度高くなる）。

【0045】

なお、本実施形態では、中間ヘッダー管１２０は、上述したように、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）から受け入れた第１の排水１７１－２を第２の冷却水１７２－１として、対応する複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）に対して供給する例を適用したが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば、以下に記載する形態も、本発明に適用可能である。中間ヘッダー管１２０は、まず、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）から受け入れた第１の排水１７１－２を、図３において点線で示す排水１７１－４として排水管を介して水冷却設備１４０に送る。水冷却設備１４０は、中間ヘッダー管１２０から送られてきた排水１７１－４を冷却し、必要な処理を施した後に、図３において点線で示す冷却水１７２－４として中間ヘッダー管１２０に出力する。そして、中間ヘッダー管１２０は、水冷却設備１４０から給水管を介して出力された冷却水１７２－４を、複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）に対して分岐させて第２の冷却水１７２－１として供給する形態も、本発明に適用可能である。

【0046】

第２流路給水流量計１６５は、第２流路１０２を流れる第２の冷却水１７２－１の流量を計測する機器である。

【0047】

第２流路給水弁１６６は、開閉によって、第２流路１０２を流れてきた第２の冷却水１７２－１の流れを制御する機器である。具体的に、第２流路給水弁１６６は、開の状態では第２流路１０２を流れてきた第２の冷却水１７２－１を羽口３０の胴体部３２に通水し、閉の状態では第２流路１０２を流れてきた第２の冷却水１７２－１の羽口３０の胴体部３２への通水を遮断する。

【0048】

第２流路排水流量計１６７は、第２流路１０２において羽口３０の胴体部３２を冷却した第２の冷却水１７２－１である第２の排水１７２－２の流量を計測する機器である。

【0049】

排水ヘッダー管１３０は、複数の枝管に相当する複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）が接続されている第３のヘッダー管である。この排水ヘッダー管１３０は、複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）の各々において羽口３０の胴体部３２を冷却して羽口３０の胴体部３２から流れてきた第２の排水１７２－２を受け入れる。そして、排水ヘッダー管１３０は、複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）から受け入れた第２の排水１７２－２を排水１７２－３として排水管を介して水冷却設備１４０に送る。

【0050】

水冷却設備１４０は、排水ヘッダー管１３０から送られてきた排水１７２－３を冷却し、必要な処理を施した後に、冷却水１７１－３として給水管を介して供給ヘッダー管１１０に出力する設備である。ここで、本実施形態における水冷却設備１４０は、ポンプを備えており、このポンプを用いて冷却水１７１－３を所定の圧力で給水管に出力して供給ヘッダー管１１０に送る。

【0051】

図３に示す第１流路給水弁１６２、第１流路排水弁１６３及び第２流路給水弁１６６において、白く塗りつぶした弁は開の状態を示している。即ち、図３では、第１流路給水弁１６２、第１流路排水弁１６３及び第２流路給水弁１６６が開の状態である場合を示している。この図３の場合には、供給ヘッダー管１１０から第１流路１０１に対して供給された第１の冷却水１７１－１は、第１流路給水弁１６２を通水した後、羽口３０の先端部３１に到達して羽口３０の先端部３１を冷却する。その後、羽口３０の先端部３１を冷却した第１の冷却水１７１－１である第１の排水１７１－２は、第１流路排水弁１６３を通水した後に、第１流路１０１を流れて中間ヘッダー管１２０に送られる。さらに、図３の場合には、中間ヘッダー管１２０から第２流路１０２に対して供給された第２の冷却水１７２－１は、第２流路給水弁１６６を通水した後、羽口３０の胴体部３２に到達して羽口３０の胴体部３２を冷却する。その後、羽口３０の胴体部３２を冷却した第２の冷却水１７２－１である第２の排水１７２－２は、第２流路１０２を流れて排水ヘッダー管１３０に送られる。

【0052】

この図３に示す場合から、例えば羽口冷却装置１００－１の管理者が、第１流路給水弁１６２及び第１流路排水弁１６３を閉の状態に切り替える作業を行うと、第２流路１０２－１への第２の冷却水１７２－１の通水を継続したまま、第１流路１０１－１において第１の冷却水１７１－１の流れを止水することができる。そして、図３に示す第１の実施形態に係る羽口冷却装置１００－１では、図２に示す比較例に係る羽口冷却装置２００と比較して、図３に示す中間ヘッダー管１２０（第２のヘッダー管）を設けているため、上述した管理者による第１流路１０１－１の止水作業の際に、例え管理者のヒューマンエラー（第１流路給水弁１６２及び第１流路排水弁１６３の操作手順ミス等）があった場合においても、第２流路１０２－１が断水するリスクを低減することができる。

【0053】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第２の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。

【0054】

図４は、本発明の第２の実施形態に係る羽口冷却装置１００－２の概略構成の一例を示す図である。この図４において、図３に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。

【0055】

第２の実施形態に係る羽口冷却装置１００－２は、複数の第１流路１０１（１０１－１～３，…）、複数の第２流路１０２（１０２－１～３，…）、供給ヘッダー管１１０、中間ヘッダー管１２０、排水ヘッダー管１３０、水冷却設備１４０、バイパス管１５０、第１流路給水流量計１６１、第１流路給水弁１６２、第１流路排水弁１６３、第１流路排水流量計１６４、第２流路給水流量計１６５、第２流路給水弁１６６、及び、第２流路排水流量計１６７を有する。即ち、図４に示す第２の実施形態に係る羽口冷却装置１００－２は、図３に示す第１の実施形態に係る羽口冷却装置１００－１と比較して、バイパス管１５０が追加された構成となっている。

【0056】

バイパス管１５０は、供給ヘッダー管１１０（第１のヘッダー管）と中間ヘッダー管１２０（第２のヘッダー管）とを接続し、第１流路１０１－１が止水された場合に供給ヘッダー管１１０から中間ヘッダー管１２０に第１の冷却水１７１－１を供給する配管である。ここで、本実施形態にけるバイパス管１５０は、第１の冷却水１７１－１の流量を調整する機能を備えている。

【0057】

図４に示す場合のように、例えば羽口冷却装置１００－２の管理者が、第１流路給水弁１６２及び第１流路排水弁１６３を閉の状態にする作業を行って、第１流路１０１－１において第１の冷却水１７１－１の流れを止水した場合を考える。ここで、第１流路給水弁１６２及び第１流路排水弁１６３が開の状態で第１流路１０１－１に第１の冷却水１７１－１を通水している際に、水冷却設備１４０から供給ヘッダー管１１０に流入する冷却水１７１－３の流量を流量Ｑとする。そして、図４に示すように、第１流路給水弁１６２及び第１流路排水弁１６３を閉の状態に切り替えて第１流路１０１－１において第１の冷却水１７１－１の流れを止水した場合、水冷却設備１４０から供給ヘッダー管１１０に流入する冷却水１７１－３の流量は、いわゆる圧力損失によって、上述した流量Ｑよりも小さい流量Ｑ´となってしまう。その結果、中間ヘッダー管１２０から第２流路１０２に供給される第２の冷却水１７２－１の流量も減少してしまい、羽口３０の胴体部３２に対する冷却性能の低下を招く懸念がある。この懸念に鑑みて、第２の実施形態では、供給ヘッダー管１１０と中間ヘッダー管１２０とを接続するバイパス管１５０を設けている。具体的に、バイパス管１５０を設けることによって、第１流路１０１－１が止水された場合においても供給ヘッダー管１１０から中間ヘッダー管１２０に第１の冷却水１７１－１を供給することができる。これにより、水冷却設備１４０から供給ヘッダー管１１０に流入する冷却水１７１－３の流量について流量Ｑを維持することができるとともに、中間ヘッダー管１２０において供給ヘッダー管１１０から供給された第１の冷却水１７１－１を第２の冷却水１７２－１として用いることで第２流路１０２に供給される第２の冷却水１７２－１の流量の減少を防止することができる。

【0058】

なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0059】

１０：高炉、２０：熱風炉、２１，２２：熱風送風管、３０：羽口、３１：羽口の先端部、３２：羽口の胴体部、１００：羽口冷却装置、１０１：第１流路、１０２：第２流路、１１０：供給ヘッダー管、１２０：中間ヘッダー管、１３０：排水ヘッダー管、１４０：水冷却設備、１５０：バイパス管、１６１：第１流路給水流量計、１６２：第１流路給水弁、１６３：第１流路排水弁、１６４：第１流路排水流量計、１６５：第２流路給水流量計、１６６：第２流路給水弁、１６７：第２流路排水流量計、１７１－１：第１の冷却水、１７１－２：第１の排水、１７１－３：冷却水、１７２－１：第２の冷却水、１７２－２：第２の排水、１７２－３：排水、Ｎ：熱風

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】