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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】P2024155005
(43)【公開日】2024-10-31
(54)【発明の名称】高炉炉底部冷却構造
(51)【国際特許分類】
C21B 7/10 20060101AFI20241024BHJP
F27B 1/24 20060101ALI20241024BHJP
F27D 9/00 20060101ALI20241024BHJP
F27D 1/12 20060101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
C21B7/10 303
F27B1/24
F27D9/00
F27D1/12 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023069327
(22)【出願日】2023-04-20
(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】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】濱本 将典
(72)【発明者】
【氏名】北川 利也
(72)【発明者】
【氏名】尾形 知輝
(72)【発明者】
【氏名】森 賢治
(72)【発明者】
【氏名】加藤 大悟
【テーマコード（参考）】
4K015
4K045
4K051
4K063
【Ｆターム（参考）】
4K015CA07
4K045AA02
4K045MA03
4K051AA02
4K051AB05
4K051HA03
4K051HA08
4K063AA02
4K063CA01
4K063CA05
4K063EA02
(57)【要約】
【課題】冷却性能が高くかつ熱変形を許容できる高炉炉底部冷却構造を提供する。
【解決手段】高炉炉底部冷却構造は、高炉の炉底部に設置された炉底板３４と、炉底板３４の下方に炉底板３４と所定間隔で支持された冷却管７１と、冷却管７１および炉底板３４にそれぞれ当接する伝熱部材９１と、を有し、伝熱部材９１は、炉底板３４に沿った方向へ変位可能な摺動部９５，９６を有する。摺動部９５，９６は、摺動面に接触圧力を付与しかつ接触圧力を調整可能な与圧機構９５１，９６１を有する。
【選択図】図５
【解決手段】高炉炉底部冷却構造は、高炉の炉底部に設置された炉底板３４と、炉底板３４の下方に炉底板３４と所定間隔で支持された冷却管７１と、冷却管７１および炉底板３４にそれぞれ当接する伝熱部材９１と、を有し、伝熱部材９１は、炉底板３４に沿った方向へ変位可能な摺動部９５，９６を有する。摺動部９５，９６は、摺動面に接触圧力を付与しかつ接触圧力を調整可能な与圧機構９５１，９６１を有する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高炉の炉底部に設置された炉底板と、前記炉底板の下方に前記炉底板と所定間隔で支持された冷却管と、前記冷却管および前記炉底板にそれぞれ当接する伝熱部材と、を有し、
前記伝熱部材は、前記炉底板に沿った方向へ変位可能な摺動部を有する高炉炉底部冷却構造。
前記伝熱部材は、前記炉底板に沿った方向へ変位可能な摺動部を有する高炉炉底部冷却構造。
【請求項2】
前記伝熱部材は金属で形成され、
前記摺動部は、前記炉底板の下面に当接する摺動面および前記冷却管の表面に当接する摺動面の少なくとも一方を有する、請求項１に記載の高炉炉底部冷却構造。
前記摺動部は、前記炉底板の下面に当接する摺動面および前記冷却管の表面に当接する摺動面の少なくとも一方を有する、請求項１に記載の高炉炉底部冷却構造。
【請求項3】
前記摺動部は、前記摺動面に接触圧力を付与しかつ前記接触圧力を調整可能な与圧機構を有する、請求項２に記載の高炉炉底部冷却構造。
【請求項4】
前記伝熱部材は、上面に前記炉底板と当接する前記摺動面と、前記摺動面を通って前記伝熱部材を下向きに貫通する挿通孔と、を有し、
前記与圧機構は、前記炉底板の下面に固定されて前記挿通孔に挿通されるボルトと、前記ボルトに螺合されて前記炉底板との間に前記伝熱部材を挟持するナットと、を有する、請求項３に記載の高炉炉底部冷却構造。
前記与圧機構は、前記炉底板の下面に固定されて前記挿通孔に挿通されるボルトと、前記ボルトに螺合されて前記炉底板との間に前記伝熱部材を挟持するナットと、を有する、請求項３に記載の高炉炉底部冷却構造。
【請求項5】
前記伝熱部材は、下面に前記冷却管と当接する前記摺動面を有し、
前記与圧機構は、前記冷却管の下面側に当接しかつ両端に挿通孔を有する支持部材と、前記伝熱部材に接続されて前記冷却管の両側を通り前記支持部材の前記挿通孔に挿通される一対のボルトと、前記ボルトに螺合されて前記支持部材を支持するナットと、を有する、請求項３に記載の高炉炉底部冷却構造。
前記与圧機構は、前記冷却管の下面側に当接しかつ両端に挿通孔を有する支持部材と、前記伝熱部材に接続されて前記冷却管の両側を通り前記支持部材の前記挿通孔に挿通される一対のボルトと、前記ボルトに螺合されて前記支持部材を支持するナットと、を有する、請求項３に記載の高炉炉底部冷却構造。
【請求項6】
前記伝熱部材は、前記冷却管の延伸方向に沿って間欠的に設置されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の高炉炉底部冷却構造。
【請求項7】
前記伝熱部材は、前記高炉の溶銑の直下領域にある前記冷却管に設置され、前記直下領域の外側の前記冷却管には設置されていない、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の高炉炉底部冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は高炉炉底部冷却構造に関する。
【背景技術】
【0002】
高炉の炉底部には冷却管を用いた冷却構造が設置される。例えば、特許文献１に記載の冷却構造では、コンクリート製の基礎構造の上方に炉底板を設置し、炉底板と基礎構造との間の空間に冷却管を設置したのち、同空間にキャスタブルを充填している。
このような冷却構造では、冷却管と炉底板との間に所定厚みでキャスタブルが介在し、十分な冷却性能が得られないことがある。
これに対し、特許文献２に記載の冷却構造のように、炉底板を支持する鋼製梁材に冷却管を溶接し、冷却管から梁材ないし炉底板まで鋼材を連続させることで、高い伝熱性能が得られ、冷却構造としての冷却性能を高めることができる。
このような冷却構造では、冷却管と炉底板との間に所定厚みでキャスタブルが介在し、十分な冷却性能が得られないことがある。
これに対し、特許文献２に記載の冷却構造のように、炉底板を支持する鋼製梁材に冷却管を溶接し、冷却管から梁材ないし炉底板まで鋼材を連続させることで、高い伝熱性能が得られ、冷却構造としての冷却性能を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－２１０９８１号公報
【特許文献2】実開昭５６－９５５５９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２の冷却構造では、冷却管から梁材ないし炉底板まで鋼材を連続させることで、高い冷却性能が得られる。しかし、冷却管と梁材ないし炉底板とが溶接などで固定されることで、冷却管と梁材ないし炉底板との間で熱変形による変位を許容できず、固定部分の破断などが生じる可能性があった。
とくに、特許文献１のような大規模な高炉の炉底においては、冷却管や炉底板が長大で変位量が大きくなるうえ、多数の冷却管が並列に配置されて熱変形が各々の延伸方向に偏り、炉底板との変位差が生じやすく破断の可能性が顕著となっていた。
とくに、特許文献１のような大規模な高炉の炉底においては、冷却管や炉底板が長大で変位量が大きくなるうえ、多数の冷却管が並列に配置されて熱変形が各々の延伸方向に偏り、炉底板との変位差が生じやすく破断の可能性が顕著となっていた。
【0005】
本発明の目的は、冷却性能が高くかつ熱変形を許容できる高炉炉底部冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の高炉炉底部冷却構造は、高炉の炉底部に設置された炉底板と、前記炉底板の下方に前記炉底板と所定間隔で支持された冷却管と、前記冷却管および前記炉底板にそれぞれ当接する伝熱部材と、を有し、前記伝熱部材は、前記炉底板に沿った方向へ変位可能な摺動部を有する。
【0007】
このような本発明では、伝熱部材に炉底板の熱が直接伝達され、さらに伝熱部材の熱が冷却管へと直接伝達され、これにより炉底板から冷却管への伝熱性能を高め、冷却構造としての冷却性能を高くできる。
さらに、伝熱部材は、摺動部において炉底板に沿った方向（炉底板の表面と平行な全方向）へ変位可能であり、これにより炉底板と冷却管との熱変形挙動が相違しても互いの変位を許容でき、熱変形に伴う損傷などを防止できる。なお、摺動部としては、炉底板と伝熱部材との間、伝熱部材の途中、伝熱部材と冷却管との間など、伝熱部材の任意の部位に形成することができる。
さらに、伝熱部材は、摺動部において炉底板に沿った方向（炉底板の表面と平行な全方向）へ変位可能であり、これにより炉底板と冷却管との熱変形挙動が相違しても互いの変位を許容でき、熱変形に伴う損傷などを防止できる。なお、摺動部としては、炉底板と伝熱部材との間、伝熱部材の途中、伝熱部材と冷却管との間など、伝熱部材の任意の部位に形成することができる。
【0008】
前記伝熱部材は金属で形成され、前記摺動部は、前記炉底板の下面に当接する摺動面および前記冷却管の表面に当接する摺動面の少なくとも一方を有することが好ましい。
このような本発明では、伝熱部材の摺動面により摺動部を形成でき、構造を簡素化できる。
このような本発明では、伝熱部材の摺動面により摺動部を形成でき、構造を簡素化できる。
【0009】
前記摺動部は、前記摺動面に接触圧力を付与しかつ前記接触圧力を調整可能な与圧機構を有することが好ましい。
本発明の与圧機構としては、摺動面に交差方向に配置されたボルトで炉底板と伝熱部材とを締結する構造、あるいは同様ボルトで配管に巡らせた帯状部材と伝熱部材とを締結する構造などが利用できる。
このような本発明では、摺動面で当接する冷却管と伝熱部材あるいは炉底板と伝熱部材との間で、所期の接触圧力を付与することができる。この際、ボルトの締付状態などを加減することで接触圧力を調整し、摺動部における通過熱量、および摺動部での熱変位の許容性能を所期の状態とすることができる。
本発明の与圧機構としては、摺動面に交差方向に配置されたボルトで炉底板と伝熱部材とを締結する構造、あるいは同様ボルトで配管に巡らせた帯状部材と伝熱部材とを締結する構造などが利用できる。
このような本発明では、摺動面で当接する冷却管と伝熱部材あるいは炉底板と伝熱部材との間で、所期の接触圧力を付与することができる。この際、ボルトの締付状態などを加減することで接触圧力を調整し、摺動部における通過熱量、および摺動部での熱変位の許容性能を所期の状態とすることができる。
【0010】
前記伝熱部材は、上面に前記炉底板と当接する前記摺動面と、前記摺動面を通って前記伝熱部材を下向きに貫通する挿通孔と、を有し、前記与圧機構は、前記炉底板の下面に固定されて前記挿通孔に挿通されるボルトと、前記ボルトに螺合されて前記炉底板との間に前記伝熱部材を挟持するナットと、を有することが好ましい。
本発明において、挿通孔はボルトに対して、炉底板と伝熱部材との摺動を許容するのに十分な大径としておく。
このような本発明では、伝熱部材上面の摺動面により炉底板の熱を伝熱部材に伝達できるとともに、伝熱部材と炉底板とは摺動面に沿って変位可能である。そして、与圧機構においては、ナットの締め付け状態を調整することにより摺動部における接触圧力を調整できる。
本発明において、挿通孔はボルトに対して、炉底板と伝熱部材との摺動を許容するのに十分な大径としておく。
このような本発明では、伝熱部材上面の摺動面により炉底板の熱を伝熱部材に伝達できるとともに、伝熱部材と炉底板とは摺動面に沿って変位可能である。そして、与圧機構においては、ナットの締め付け状態を調整することにより摺動部における接触圧力を調整できる。
【0011】
前記伝熱部材は、下面に前記冷却管と当接する前記摺動面を有し、前記与圧機構は、前記冷却管の下面側に当接しかつ両端に挿通孔を有する支持部材と、前記伝熱部材に接続されて前記冷却管の両側を通り前記支持部材の前記挿通孔に挿通される一対のボルトと、前記ボルトに螺合されて前記支持部材を支持するナットと、を有することが好ましい。
このような本発明では、伝熱部材下面の摺動面により伝熱部材の熱を冷却管に伝達できるとともに、伝熱部材と冷却管とは摺動面に沿って冷却管の延伸方向に変位可能である。そして、与圧機構においては、ナットの締め付け状態を調整することにより摺動部における接触圧力を調整できる。
このような本発明では、伝熱部材下面の摺動面により伝熱部材の熱を冷却管に伝達できるとともに、伝熱部材と冷却管とは摺動面に沿って冷却管の延伸方向に変位可能である。そして、与圧機構においては、ナットの締め付け状態を調整することにより摺動部における接触圧力を調整できる。
【0012】
前記伝熱部材は、前記冷却管の延伸方向に沿って間欠的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、伝熱部材の設置数で伝熱性能を調整できるとともに、要求される伝熱性能が異なる高炉に対して同じ伝熱部材を使用でき、コスト低減を図ることができる。
このような本発明では、伝熱部材の設置数で伝熱性能を調整できるとともに、要求される伝熱性能が異なる高炉に対して同じ伝熱部材を使用でき、コスト低減を図ることができる。
【0013】
前記伝熱部材は、前記高炉の溶銑の直下領域にある前記冷却管に設置され、前記直下領域の外側の前記冷却管には設置されていないことが好ましい。
このような本発明では、炉底板の熱負荷が高い溶銑直下領域での伝熱性能を高めるとともに、その外側領域では伝熱部材を省略してコスト低減を図ることができる。
このような本発明では、炉底板の熱負荷が高い溶銑直下領域での伝熱性能を高めるとともに、その外側領域では伝熱部材を省略してコスト低減を図ることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、冷却性能が高くかつ熱変形を許容できる高炉炉底部冷却構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態の冷却構造を示す断面図。
【図2】前記実施形態の冷却構造を示す平面図。
【図3】前記実施形態の外側吊下具を示す正面図。
【図4】前記実施形態の中間吊下具を示す正面図。
【図5】前記実施形態の中間吊下具を示す側面図。
【図6】前記実施形態の中間吊下具を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
図１および図２には、本発明に基づく冷却構造７を有する高炉１が示されている。
高炉１は、コンクリート製の基礎２を有し、その上面に敷ビーム３を有する。敷ビーム３の上面には炉体を形成する鉄皮４が設置され、その内側には炉内レンガ５が張られている。炉内レンガ５は、敷ビーム３の上面（後述する炉底板３４）の上にも敷きつめられ、これらの炉内レンガ５の内側に溶銑が貯留される炉内空間６が形成されている。
図１および図２には、本発明に基づく冷却構造７を有する高炉１が示されている。
高炉１は、コンクリート製の基礎２を有し、その上面に敷ビーム３を有する。敷ビーム３の上面には炉体を形成する鉄皮４が設置され、その内側には炉内レンガ５が張られている。炉内レンガ５は、敷ビーム３の上面（後述する炉底板３４）の上にも敷きつめられ、これらの炉内レンガ５の内側に溶銑が貯留される炉内空間６が形成されている。
【0017】
前述した敷ビーム３は、枠状に組まれた鋼製の主梁３１の内側に、格子状に組まれた鋼製の下梁３２および上梁３３を有する。
下梁３２は、主梁３１と交差方向に配列され、両端が主梁３１に接続されている。上梁３３は、下梁３２の上に支持され、主梁３１と平行で下梁３２と交差方向に配列されており、両端が主梁３１に接続されている。
下梁３２に支持された上梁３３の上面は、主梁３１の上面と同じ高さとされており、これらの上面には鋼製の炉底板３４が張られている。
下梁３２は、主梁３１と交差方向に配列され、両端が主梁３１に接続されている。上梁３３は、下梁３２の上に支持され、主梁３１と平行で下梁３２と交差方向に配列されており、両端が主梁３１に接続されている。
下梁３２に支持された上梁３３の上面は、主梁３１の上面と同じ高さとされており、これらの上面には鋼製の炉底板３４が張られている。
【0018】
炉底板３４と基礎２との間の空間のうち、下梁３２が配置されている下側空間には、耐熱性コンクリートなどの充填材３５が充填されている。一方、上梁３３が配置されている上側空間には、冷却構造７を形成する複数の冷却管７１が、上梁３３と平行に配置され、その周囲には熱伝導率が高い炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするキャスタブル３６が充填されている。
冷却構造７は、前述した冷却管７１と、冷却管７１に冷却水を供給する図示しない給水装置とを有し、炉底板３４および炉内レンガ５を通して伝達される炉内空間６の高熱に対して、炉内レンガ５および敷ビーム３以下の構造の冷却が可能である。
冷却構造７は、前述した冷却管７１と、冷却管７１に冷却水を供給する図示しない給水装置とを有し、炉底板３４および炉内レンガ５を通して伝達される炉内空間６の高熱に対して、炉内レンガ５および敷ビーム３以下の構造の冷却が可能である。
【0019】
キャスタブル３６に埋設された冷却管７１は、キャスタブル３６の充填に先立って炉底板３４によりその下面側に吊り下げ支持されている。
前述した炉内空間６の外周より外側の領域では、冷却管７１に沿って所定間隔で外側吊下具８０が設置されている。
前述した炉内空間６の直下の領域では、冷却管７１に沿って所定間隔で中間吊下具９０が設置されている。
前述した炉内空間６の外周より外側の領域では、冷却管７１に沿って所定間隔で外側吊下具８０が設置されている。
前述した炉内空間６の直下の領域では、冷却管７１に沿って所定間隔で中間吊下具９０が設置されている。
【0020】
図３には外側吊下具８０が示されている。
外側吊下具８０は、炉底板３４の下面に固定された固定部材８１と、この固定部材８１の下面側に接続されたＵ字状の吊下部材８２とを有する。
固定部材８１は、鋼製のブロックであり、溶接により炉底板３４の下面に固定されている。固定部材８１の下面には、冷却管７１の外周の曲率よりやや大きな曲率を有する円弧面８１１が形成されている。
外側吊下具８０は、炉底板３４の下面に固定された固定部材８１と、この固定部材８１の下面側に接続されたＵ字状の吊下部材８２とを有する。
固定部材８１は、鋼製のブロックであり、溶接により炉底板３４の下面に固定されている。固定部材８１の下面には、冷却管７１の外周の曲率よりやや大きな曲率を有する円弧面８１１が形成されている。
【0021】
吊下部材８２は、鋼製の棒材をＵ字状に曲げたものであり、円弧面８１１を跨ぐように配置され、両端が固定部材８１の側面に溶接されている。吊下部材８２は、中間の湾曲部分の内側の曲率が冷却管７１の外周の曲率に合わせて形成されている。
外側吊下具８０においては、冷却管７１と固定部材８１および吊下部材８２とが固定されておらず、従って冷却管７１は外側吊下具８０に対して、冷却管７１の延伸方向にのみ変位可能である。
外側吊下具８０においては、冷却管７１と固定部材８１および吊下部材８２とが固定されておらず、従って冷却管７１は外側吊下具８０に対して、冷却管７１の延伸方向にのみ変位可能である。
【0022】
図４、図５、および図６には中間吊下具９０が示されている。
中間吊下具９０は、炉底板３４の下面に接続された伝熱部材９１と、この伝熱部材９１の下面側に吊り下げられた支持部材９２と、を有する。
伝熱部材９１は、鋼製のブロックであり、上下に貫通する挿通孔９１１を有するとともに、下面には冷却管７１の上部を収容可能な断面台形状の凹部９１２が形成されている。
中間吊下具９０は、炉底板３４の下面に接続された伝熱部材９１と、この伝熱部材９１の下面側に吊り下げられた支持部材９２と、を有する。
伝熱部材９１は、鋼製のブロックであり、上下に貫通する挿通孔９１１を有するとともに、下面には冷却管７１の上部を収容可能な断面台形状の凹部９１２が形成されている。
【0023】
伝熱部材９１を接続するために、炉底板３４の下面には下向きに４本のボルト９３が溶接されている。ボルト９３は、挿通孔９１１に挿通されたうえ、伝熱部材９１の下面側に露出した先端にナット９３１が螺合されている。従って、伝熱部材９１はナット９３１およびボルト９３を介して炉底板３４の下面に支持され、ナット９３１を締め込むことで伝熱部材９１の上面が炉底板３４の下面に密着される。
【0024】
挿通孔９１１は、ボルト９３に対して大径に形成され、挿通孔９１１の内周とボルト９３の外周との間には隙間が形成されている。この隙間があることで、伝熱部材９１の上面と炉底板３４の下面とが密着状態で摺動可能であり、伝熱部材９１は炉底板３４に対して炉底板３４の面方向へ変位可能である。
【0025】
ここで、伝熱部材９１の上面は炉底板３４の下面に当接する摺動面であり、これらの伝熱部材９１の上面および炉底板３４の下面により摺動部９５が形成されている。
そして、ボルト９３およびナット９３１により、摺動部９５における接触圧力を付与しかつ接触圧力を調整可能な与圧機構９５１が形成されている。
そして、ボルト９３およびナット９３１により、摺動部９５における接触圧力を付与しかつ接触圧力を調整可能な与圧機構９５１が形成されている。
【0026】
支持部材９２は、帯状の鋼材の中間部に冷却管７１の下部を収容可能な下向きの湾曲部を形成したものであり、伝熱部材９１の両端の下方に２個設置され、それぞれ湾曲部が伝熱部材９１の凹部９１２に対向して配置されている。支持部材９２の上面には、両側縁に沿って一対の丸鋼製の受け部材９２１が張られている。
【0027】
支持部材９２を吊り下げるために、伝熱部材９１の側面には下向きに、凹部９１２を挟んで２本ずつ計４本のボルト９４が溶接されている。
ボルト９４は、支持部材９２の両端の水平な部分を貫通し、支持部材９２の下面側に露出した先端にナット９４１が螺合されている。これらのナット９４１およびボルト９４により支持部材９２は伝熱部材９１に吊り下げられている。
ボルト９４は、支持部材９２の両端の水平な部分を貫通し、支持部材９２の下面側に露出した先端にナット９４１が螺合されている。これらのナット９４１およびボルト９４により支持部材９２は伝熱部材９１に吊り下げられている。
【0028】
冷却管７１は、上部が伝熱部材９１の凹部９１２に収容され、下部が支持部材９２の中間の湾曲部に収容された状態で、伝熱部材９１と支持部材９２との間に保持されている。冷却管７１は、伝熱部材９１および支持部材９２に対して、冷却管７１の延伸方向へ変位可能である。
【0029】
冷却管７１の上部外面と伝熱部材９１の凹部９１２とは、凹部９１２の両側の傾斜面の２点で接触している。冷却管７１の下部外面と支持部材９２とは、湾曲部の両側傾斜面において受け部材９２１を介して接触している。ボルト９４のナット９４１の締め込み状態を調整することで、冷却管７１と伝熱部材９１との接触圧力を調整可能である。
【0030】
ここで、伝熱部材９１の凹部９１２の表面は冷却管７１の上部外面に当接する摺動面であり、これらの伝熱部材９１の凹部９１２および冷却管７１の上部外面により摺動部９６が形成されている。
そして、ボルト９４およびナット９４１により、摺動部９６における接触圧力を付与しかつ接触圧力を調整可能な与圧機構９６１が形成されている。
そして、ボルト９４およびナット９４１により、摺動部９６における接触圧力を付与しかつ接触圧力を調整可能な与圧機構９６１が形成されている。
【0031】
本実施形態においては、高炉１の築造にあたって、製作工場で敷ビーム３を組み立て、敷ビーム３に冷却構造７を組み込んでおく。
すなわち、主梁３１、下梁３２、および上梁３３を組み立てたのち、主梁３１および上梁３３上面に炉底板３４を張ってゆく。炉底板３４を張る際には、その下面に外側吊下具８０および中間吊下具９０で冷却管７１を吊り下げてゆく。この際、中間吊下具９０では、設置する際に与圧機構９５１，９６１を操作し、摺動部９５，９６での接触圧力を予め実験的あるいは理論的に算出された所期の値に調整しておく。
以上により冷却構造７ができたら、敷ビーム３を高炉１の設置現場に搬送し、基礎２の上面に設置する。そして、敷ビーム３の下側空間に充填材３５を充填したうえで、上側空間にキャスタブル３６を炉底板３４の下面に密着するまで充填し、養生期間を経て固化させ、炉底板３４の下面側に冷却管７１、外側吊下具８０および中間吊下具９０を埋設しておく。
こののち、炉底板３４の上面に鉄皮４および炉内レンガ５を組み立て、高炉１を形成する。
すなわち、主梁３１、下梁３２、および上梁３３を組み立てたのち、主梁３１および上梁３３上面に炉底板３４を張ってゆく。炉底板３４を張る際には、その下面に外側吊下具８０および中間吊下具９０で冷却管７１を吊り下げてゆく。この際、中間吊下具９０では、設置する際に与圧機構９５１，９６１を操作し、摺動部９５，９６での接触圧力を予め実験的あるいは理論的に算出された所期の値に調整しておく。
以上により冷却構造７ができたら、敷ビーム３を高炉１の設置現場に搬送し、基礎２の上面に設置する。そして、敷ビーム３の下側空間に充填材３５を充填したうえで、上側空間にキャスタブル３６を炉底板３４の下面に密着するまで充填し、養生期間を経て固化させ、炉底板３４の下面側に冷却管７１、外側吊下具８０および中間吊下具９０を埋設しておく。
こののち、炉底板３４の上面に鉄皮４および炉内レンガ５を組み立て、高炉１を形成する。
【0032】
本実施形態では、次のような作用効果が得られる。
高炉１を稼働させた際には、炉内空間６が高温となって炉内レンガ５から炉底板３４へと熱が伝達される。炉底板３４へ伝達された熱は、冷却構造７により冷却され、敷ビーム３の下部ないし基礎２への熱伝達が緩和される。
中間吊下具９０においては、伝熱部材９１に炉底板３４の熱が直接伝達され、さらに伝熱部材９１の熱が冷却管７１へと直接伝達される。このような直接的な熱伝達により、炉底板３４から冷却管７１への伝熱性能を高めることができ、冷却構造７として高い冷却性能が得られる。
さらに、伝熱部材９１は、炉底板３４と伝熱部材９１との間の摺動部９５において炉底板３４に沿った方向へ変位可能であり、伝熱部材９１と冷却管７１との間の摺動部９６において冷却管７１に沿った方向へ変位可能である。これにより、炉底板３４と冷却管７１との熱変形挙動が相違しても、互いの変位を許容でき、熱変形に伴う冷却構造７ないし敷ビーム３とくに炉底板３４の損傷なども防止できる。
高炉１を稼働させた際には、炉内空間６が高温となって炉内レンガ５から炉底板３４へと熱が伝達される。炉底板３４へ伝達された熱は、冷却構造７により冷却され、敷ビーム３の下部ないし基礎２への熱伝達が緩和される。
中間吊下具９０においては、伝熱部材９１に炉底板３４の熱が直接伝達され、さらに伝熱部材９１の熱が冷却管７１へと直接伝達される。このような直接的な熱伝達により、炉底板３４から冷却管７１への伝熱性能を高めることができ、冷却構造７として高い冷却性能が得られる。
さらに、伝熱部材９１は、炉底板３４と伝熱部材９１との間の摺動部９５において炉底板３４に沿った方向へ変位可能であり、伝熱部材９１と冷却管７１との間の摺動部９６において冷却管７１に沿った方向へ変位可能である。これにより、炉底板３４と冷却管７１との熱変形挙動が相違しても、互いの変位を許容でき、熱変形に伴う冷却構造７ないし敷ビーム３とくに炉底板３４の損傷なども防止できる。
【0033】
本実施形態では、摺動部９５は、炉底板３４の下面に当接する摺動面として伝熱部材９１の上面を有し、摺動部９６は、冷却管７１の表面に当接する摺動面として凹部９１２の表面を有するとしたため、伝熱部材９１の表面を摺動面として摺動部９５、９６を形成でき、構造を簡素化できる。
【0034】
本実施形態では、摺動部９５，９６に、摺動面に接触圧力を付与しかつ接触圧力を調整可能な与圧機構９５１，９６１を設けたので、摺動部９５，９６における接触圧力を、冷却管７１と伝熱部材９１あるいは炉底板３４と伝熱部材９１との間で伝熱性能が十分に得られかつ摺動性能が確保できる所期の値に調整することができる。
そして、与圧機構９５１，９６１としてボルト９３，９４およびナット９３１，９４１を用いたので、ボルト９３，９４に対するナット９３１，９４１の締付状態を加減することで接触圧力を調整し、摺動部９５，９６における通過熱量、および摺動部９５，９６での熱変位の許容性能を所期の状態とすることができる。
そして、与圧機構９５１，９６１としてボルト９３，９４およびナット９３１，９４１を用いたので、ボルト９３，９４に対するナット９３１，９４１の締付状態を加減することで接触圧力を調整し、摺動部９５，９６における通過熱量、および摺動部９５，９６での熱変位の許容性能を所期の状態とすることができる。
【0035】
本実施形態では、伝熱部材９１と炉底板３４との間の摺動部９５の与圧機構９５１として、炉底板３４の下面に固定されて挿通孔９１１に挿通されるボルト９３と、ボルト９３に螺合されて炉底板３４との間に伝熱部材９１を挟持するナット９３１と、を用いたので、伝熱部材９１の上面の摺動面により炉底板３４の熱を伝熱部材９１に伝達できるとともに、伝熱部材９１と炉底板３４とを摺動面に沿って変位可能であり、与圧機構９５１においては、ナット９３１の締め付け状態を調整することにより摺動部９５における接触圧力を調整できる。
【0036】
本実施形態では、伝熱部材９１は、下面に冷却管７１と当接する摺動面である凹部９１２を有し、与圧機構９６１は、冷却管７１の下面側に当接しかつ両端に挿通孔を有する支持部材９２と、伝熱部材９１に接続されて冷却管７１の両側を通り支持部材９２の挿通孔に挿通される一対のボルト９４と、支持部材９２の下面側からボルト９４に螺合されて支持部材９２を支持するナット９４１と、を有するとしたため、伝熱部材９１の凹部９１２の摺動面から伝熱部材９１の熱を冷却管７１に伝達できるとともに、伝熱部材９１と冷却管７１とは凹部９１２の連続方向である冷却管７１の延伸方向に沿って変位可能である。そして、与圧機構９６１においては、ナット９４１の締め付け状態を調整することにより摺動部９６における接触圧力を調整できる。
【0037】
前記実施形態では、伝熱部材９１を含む中間吊下具９０が、冷却管７１の延伸方向に沿って間欠的に設置されているため、その設置数により炉底板３４から冷却管７１への伝熱性能を調整できるとともに、要求される伝熱性能が異なる高炉１に対して同じ中間吊下具９０および伝熱部材９１を使用でき、コスト低減を図ることができる。
【0038】
前記実施形態では、伝熱部材９１を含む中間吊下具９０は、高炉１の溶銑が貯留される炉内空間６の直下領域にある冷却管７１に設置され、直下領域の外側の冷却管７１には中間吊下具９０ではなく外側吊下具８０を設置したので、炉底板３４の熱負荷が高い溶銑直下領域での伝熱性能を高めるとともに、その外側領域では伝熱部材９１を省略してコスト低減を図ることができる。
【0039】
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。
前記実施形態では、中間吊下具９０の上部に炉底板３４と摺動する摺動部９５を設け、下部に冷却管７１と摺動する摺動部９６を設けたが、例えば摺動部９６を省略して摺動部９５だけとしてもよい。ただし、摺動部９５および摺動部９６を併設することで、冷却管７１に生じる延伸方向の変形を主に摺動部９６で吸収でき、中間吊下具９０自体のキャスタブル３６に対する変位を抑制し、冷却管７１の熱変形によるキャスタブル３６の損傷を防止できる。
前記実施形態の摺動部９６では、伝熱部材９１の下面に凹部９１２を形成し、冷却管７１と伝熱部材９１との変位方向を冷却管７１の延伸方向に限定したが、伝熱部材９１の下面を平坦な摺動面として冷却管７１を当接させてもよく、冷却管７１と伝熱部材９１とを冷却管７１の延伸方向および交差方向にも変位させることができる。
前記実施形態では、中間吊下具９０の上部に炉底板３４と摺動する摺動部９５を設け、下部に冷却管７１と摺動する摺動部９６を設けたが、例えば摺動部９６を省略して摺動部９５だけとしてもよい。ただし、摺動部９５および摺動部９６を併設することで、冷却管７１に生じる延伸方向の変形を主に摺動部９６で吸収でき、中間吊下具９０自体のキャスタブル３６に対する変位を抑制し、冷却管７１の熱変形によるキャスタブル３６の損傷を防止できる。
前記実施形態の摺動部９６では、伝熱部材９１の下面に凹部９１２を形成し、冷却管７１と伝熱部材９１との変位方向を冷却管７１の延伸方向に限定したが、伝熱部材９１の下面を平坦な摺動面として冷却管７１を当接させてもよく、冷却管７１と伝熱部材９１とを冷却管７１の延伸方向および交差方向にも変位させることができる。
【0040】
前記実施形態では、摺動部９５，９６に与圧機構９５１，９６１を設け、与圧機構９５１，９６１としてボルト９３，９４およびナット９３１，９４１を用いていた。これに対し、与圧機構９５１，９６１はボルトナットの螺合構造に限定されるものではなく、例えば他の締付部材の弾性を利用するものであってもよい。与圧機構９５１，９６１としては、摺動部９５，９６の一対の摺動面（炉底板３４の下面と伝熱部材９１の上面と、凹部９１２と冷却管７１の表面と）に所期の接触圧力が得られればよく、接触圧力が調整可能な構造であることは必須ではない。
【0041】
前記実施形態では、炉内空間６の外周より外側の領域では、冷却管７１に沿って所定間隔で外側吊下具８０が設置され、炉内空間６の直下の領域では、冷却管７１に沿って所定間隔で中間吊下具９０が設置されているとした。これに対し、外側吊下具８０を省略し、冷却管７１の全長にわたって中間吊下具９０を設置してもよい。また、冷却管７１に沿った中間吊下具９０の設置間隔は適宜設定すればよく、互いに等間隔ではなく領域ごとに間隔を増減させてもよい。
前記実施形態において、伝熱部材９１を含む中間吊下具９０は各部が鋼製であるとしたが、銅合金など鋼以外の金属であってもよく、熱伝導性能が十分であれば金属以外の材質を用いてもよい。
前記実施形態において、伝熱部材９１を含む中間吊下具９０は各部が鋼製であるとしたが、銅合金など鋼以外の金属であってもよく、熱伝導性能が十分であれば金属以外の材質を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0042】
本発明は高炉炉底部冷却構造に利用できる。
【符号の説明】
【0043】
１…高炉、２…基礎、３…敷ビーム、４…鉄皮、５…炉内レンガ、６…炉内空間、７…冷却構造、３１…主梁、３２…下梁、３３…上梁、３４…炉底板、３５…充填材、３６…キャスタブル、７１…冷却管、８０…外側吊下具、８１…固定部材、８２…吊下部材、９０…中間吊下具、９１…伝熱部材、９２…支持部材、９３…ボルト、９４…ボルト、９５…摺動部、９６…摺動部、８１１…円弧面、９１１…挿通孔、９１２…凹部、９２１…受け部材、９３１…ナット、９４１…ナット、９５１…与圧機構、９６１…与圧機構。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】