特開 2025-2056 シャフト型電気炉のシャフトクーラ

(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】P2025002056

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】シャフト型電気炉のシャフトクーラ

(51)【国際特許分類】

   F27B 3/24 20060101AFI20241226BHJP

   F27D 9/00 20060101ALI20241226BHJP

   F27D 13/00 20060101ALI20241226BHJP

   F27D 1/12 20060101ALI20241226BHJP

   F27D 17/18 20250101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

F27B3/24

F27D9/00

F27D13/00 F

F27D1/12 A

F27D17/00 101G

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023101970

(22)【出願日】2023-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】501120122

【氏名又は名称】スチールプランテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100116012

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】庄司 真之

(72)【発明者】

【氏名】白崎 恭資

(72)【発明者】

【氏名】正司 信也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 靖浩

【テーマコード（参考）】

4K045

4K051

4K056

4K063

【Ｆターム（参考）】

4K045AA04

4K045BA02

4K045DA09

4K045RA06

4K045RA09

4K045RB02

4K045RB22

4K045RC02

4K051AA05

4K051AB03

4K051HA06

4K051HA08

4K056AA05

4K056BB08

4K056BC01

4K056CA02

4K056DA33

4K063AA04

4K063AA12

4K063BA02

4K063CA05

4K063EA02

(57)【要約】

【課題】水漏れが発生しにくく、予熱シャフトの使用寿命を長くすることができる、シャフト型電気炉のシャフトクーラを提供すること。
【解決手段】シャフト型電気炉の排ガスを用いて冷鉄源を予熱する予熱シャフトの下部に設けられ、水冷構造を有するシャフトクーラ３２であって、シャフト型電気炉の炉体の反対側である反炉側に設けられる第１壁部３２１が、ジャケットクーラパネル、スプレーパネル及び非水冷パネルから選択される少なくとも１種類の冷却パネルを有し、ジャケットクーラパネルは、内面側が平面であり、内部に冷却水が流れる冷却経路を有する冷却パネルであり、スプレーパネルは、内面側に設けられる平坦な板状部材と、板状部材の外面に冷却水を噴射する複数のノズル５１とを有する冷却パネルであり、非水冷パネルは、水冷構造を有しない冷却パネルである。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフト型電気炉の排ガスを用いて冷鉄源を予熱する予熱シャフトの下部に設けられ、水冷構造を有する、シャフト型電気炉のシャフトクーラであって、
前記シャフト型電気炉の炉体の反対側である反炉側に設けられる第１壁部が、ジャケットクーラパネル、スプレーパネル及び非水冷パネルから選択される少なくとも１種類の冷却パネルを有し、
前記ジャケットクーラパネルは、内面側が平面であり、内部に冷却水が流れる冷却経路を有する冷却パネルであり、
前記スプレーパネルは、内面側に設けられる平坦な板状部材と、前記板状部材の外面に冷却水を噴射する複数のノズルとを有する冷却パネルであり、
前記非水冷パネルは、水冷構造を有しない冷却パネルである、シャフト型電気炉のシャフトクーラ。

【請求項2】

前記第１壁部は、前記スプレーパネル及び前記非水冷パネルから選択される少なくとも１種類の冷却パネルからなる、請求項１に記載のシャフト型電気炉のシャフトクーラ。

【請求項3】

前記第１壁部は、前記非水冷パネルからなる、請求項１に記載のシャフト型電気炉のシャフトクーラ。

【請求項4】

前記シャフト型電気炉の炉体側である炉側に設けられ、前記第１壁部に対向する第２壁部が、前記ジャケットクーラパネルからなる、請求項１～３のいずれか１項に記載のシャフト型電気炉のシャフトクーラ。

【請求項5】

前記シャフト型電気炉の排滓側及び出鋼側にそれぞれ設けられ、互いに対向する第３壁部及び第４壁部が、前記ジャケットクーラパネル、前記スプレーパネル及び前記非水冷パネルから選択される少なくとも１種類の冷却パネルを有する、請求項１～３のいずれか１項に記載のシャフト型電気炉のシャフトクーラ。

【請求項6】

前記第３壁部及び前記第４壁部は、前記シャフト型電気炉の炉体側である炉側が前記スプレーパネルからなり、前記反炉側が前記非水冷パネルからなる、請求項５に記載のシャフト型電気炉のシャフトクーラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャフト型電気炉のシャフトクーラに関する。

【背景技術】

【0002】

シャフト型電気炉は、スクラップなどの冷鉄源を溶解する際に、予熱シャフトにて排ガスの顕熱を利用して冷鉄源を予熱するため、エネルギー効率の高い電気炉である。
例えば、特許文献１には、シャフト型電気炉として、予熱シャフトを有する電気炉（溶解炉）が開示されている。特許文献１に記載のシャフト型電気炉では、溶解処理中に発生する高温の排ガスが予熱シャフトを通じて排出される。この際、溶解するスクラップ等の冷鉄源を、予熱シャフトを介して溶解室へと供給することで、発生する排ガスで予熱シャフト内の冷鉄源を予熱することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－２４１８８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１のようなシャフト型電気炉において、予熱シャフトの下方側の部位をシャフトクーラという。このシャフトクーラは、高温の排ガスが通るため、一般的に、四方を囲む壁面にチューブクーラが設けられる。
チューブクーラは、冷却効率に優れるものの、延在方向に直交する断面形状が円形であるため、肉厚管理が難しい。チューブクーラの肉厚が薄くなると冷鉄源との衝突により亀裂が発生し易くなり、水漏れの発生が懸念される。チューブクーラは、冷却能を高めるために内部を流れる水の水圧が高くなっており、水漏れが発生した場合には水漏れ量が多量となる。また、補修回数が増えるため、シャフトクーラ本体の使用寿命が短くなり、長時間の生産停止が発生する。さらに、チューブクーラは、断面形状が円形であるため、肉厚が薄くなった場合や亀裂が発生した場合において、溶接による補修がし辛いものとなる。

【0005】

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、水漏れが発生しにくく、予熱シャフトの使用寿命を長くすることができる、シャフト型電気炉のシャフトクーラを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、電気炉の排ガスを用いて冷鉄源を予熱する予熱シャフトの下部に設けられ、水冷構造を有するシャフトクーラであって、上記電気炉の炉体の反対側である反炉側に設けられる第１壁部が、ジャケットクーラパネル、スプレーパネル及び非水冷パネルから選択される少なくとも１種類の冷却パネルを有し、上記ジャケットクーラパネルは、内面側が平面であり、内部に冷却水が流れる冷却経路を有する冷却パネルであり、上記スプレーパネルは、内面側に設けられる平坦な板状部材と、上記板状部材の外面に冷却水を噴射する複数のノズルとを有する冷却パネルであり、上記非水冷パネルは、水冷構造を有しない冷却パネルである、シャフトクーラが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様によれば、水漏れが発生しにくく、予熱シャフトの使用寿命を長くすることができる、シャフト型電気炉のシャフトクーラが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るシャフト型電気炉を示す、模式断面図である。

【図2】シャフトクーラを示す模式図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は図２（Ａ）のＩ－Ｉ線矢視断面図を示す。

【図3】ジャケットクーラを示す模式図であり、（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は図３（Ａ）のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図を示す。

【図4】スプレークーラを示す模式図であり、（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は図４（Ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図を示す。

【図5】非水冷パネルを示す模式図であり、（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は図５（Ａ）のＩＶ－ＩＶ線矢視断面図を示す。

【図6】チューブクーラを示す模式図であり、（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は図６（Ａ）のＶ－Ｖ線矢視断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
＜シャフト型電気炉のシャフトクーラ＞
図１～図６を参照して、本発明の一実施形態に係るシャフト型電気炉１のシャフトクーラ３２について説明する。なお、図面において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交する軸であり、ｘ軸及びｙ軸は水平方向に平行な軸であり、ｚ軸は鉛直方向に平行な軸である。シャフト型電気炉１は、図１に示すように、スクラップ等の冷鉄源をアーク溶解することで溶鉄を製造する電気炉であり、溶解室２と、予熱シャフト３とを備える。

【0010】

溶解室２は、炉体２１と、電極２２と、プッシャー２３とを有する。炉体２１は、プッシャー２３側となるｘ軸負方向側に傾斜部２１１を有する。このような溶解室２では、予熱シャフト３を通じて冷鉄源が傾斜部２１１へと投入される。投入された冷鉄源は、プッシャー２３によって炉体２１のｘ軸正方向側へと押し出される。そして、電極２２を用いたアーク溶解によって投入された冷鉄源が溶解される。なお、炉体２１のｙ軸正方向側には、溶鉄を排出するための出鋼口（不図示）が設けられ、炉体２１のｙ軸負方向側には、スラグを排出するための排滓口（不図示）が設けられる。このため、シャフト型電気炉１において、ｙ軸正方向側を出鋼側、ｙ軸負方向側を排滓側ともいう。

【0011】

予熱シャフト３は、シャフト型電気炉１の排ガスを用いて、シャフト型電気炉１に投入する冷鉄源を予熱する、鉛直方向に延びるシャフト型の予熱装置である。予熱シャフト３は、ｚ軸正方向側である上側に設けられるシャフト本体３１と、ｚ軸負方向側である下側に設けられるシャフトクーラ３２とを有する。
シャフト本体３１は、ｚ軸正方向側となる上側に、冷鉄源投入口３１１と、排気口３１２とを有する。冷鉄源投入口３１１は、上方より冷鉄源が投入される開口部であり、冷鉄源投入口３１１を介して予熱シャフト３内に冷鉄源が供給される。排気口３１２は、不図示の排気ガス排出経路に接続され、冷鉄源をアーク溶解する際に炉体２１から発生する排気ガスをこの排気ガス排出経路へと排出する。

【0012】

シャフトクーラ３２は、予熱シャフト３の下側に設けられる角筒状の部材であり、シャフト本体３１とは別体に構成されることで、シャフト本体３１を高温の排気ガスから保護する。シャフトクーラ３２は、図２に示すように、四方を囲む第１壁部３２１、第２壁部３２２、第３壁部３２３及び第４壁部３２４の４面の壁部を有する。第１壁部３２１は、ｘ軸負方向側となる炉体２１の反対側（以下、「反炉側」とも称する。）に設けられる壁部である。第２壁部３２２は、ｘ軸正方向側となる炉体２１側（以下、「炉側」とも称する。）に設けられる壁部である。つまり、第１壁部３２１及び第２壁部３２２は、ｘ軸方向に互いに略対向して設けられる。なお、本実施形態では、第２壁部３２２は、図２（Ｂ）に示すように、ｙ軸方向に直交する断面で視た場合に、上側への延在方向がｚ軸方向に対してｘ軸負方向側に傾きを持つように形成される。また、第３壁部３２３は、排滓側に設けられる壁部であり、第４壁部３２４は、出鋼側に設けられる壁部である。つまり、第３壁部３２３及び第４壁部３２４は、第１壁部３２１と第２壁部３２２との対向方向に直交する方向であるｙ軸方向に互いに対向して設けられる。

【0013】

第１壁部３２１は、ジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルからなる。冷却パネルとは、第１壁部３２１～第４壁部３２４の各壁部を形成する部材であり、１枚または内面の面内方向に並んだ２枚以上の冷却パネルによって各壁部が形成される。
ジャケットクーラパネル４は、図３に示すように、内部に冷却水が流れる冷却経路を有する水冷式の冷却パネルであり、少なくとも内面が鉄（鋼）などの金属からなる。なお、ジャケットクーラパネル４の内面とは、筒状のシャフトクーラ３２の内部側の面であり、図３において、図３（Ａ）の裏面側の面及び図３（Ｂ）の右側の面である。冷却水の経路は、ジャケットクーラパネル４の略全面にわたって形成されることが好ましい。冷却水は、ジャケットクーラパネル４の供給口４１から供給され、ジャケットクーラパネル４の内部を流れて排出口４２から排出される。また、ジャケットクーラパネル４は、少なくとも内面が平面である。

【0014】

スプレーパネル５は、図４に示すように、冷却水を噴射する複数のノズル５１を有する水冷式の冷却パネルであり、少なくとも内面が鉄（鋼）などの金属からなる。なお、スプレーパネル５の内面とは、筒状のシャフトクーラ３２の内部側の面であり、図４において、図４（Ａ）の裏面側の面及び図４（Ｂ）の右側の面である。スプレーパネル５は、内面側が平坦な金属製の板状部材５２で構成され、この板状部材５２に外側に設けられた複数のノズル５１から冷却水を板状部材５２の外面に噴射することで冷却を行う。複数のノズル５１より噴射された冷却水は、板状部材５２に当たった後、スプレーパネル５の内部の空洞を通じて下部に設けられた排出口（不図示）より排出される。

【0015】

非水冷パネル６は、図５に示すように、鉄（鋼）などの金属からなる板状の非水冷式の冷却パネルである。非水冷パネル６は、ジャケットクーラパネル４やスプレーパネル５、チューブパネル等の冷却水を用いて冷却を行う冷却パネルとは異なり、冷却水が用いられず、主に空冷によって冷却が行われる。非水冷パネル６は、少なくとも内面側が平面である。なお、非水冷パネル６の内面とは、筒状のシャフトクーラ３２の内部側の面であり、図５において、図５（Ａ）の裏面側の面及び図５（Ｂ）の右側の面である。

【0016】

第１壁部３２１は、ジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルからなる。この場合、第１壁部３２１は、第１壁部３２１の全面が一枚の冷却パネルからなるものであってもよく、複数枚の冷却パネルをｙ軸方向あるいはｚ軸方向に並べたものであってもよい。また、第１壁部３２１は、２種類以上の冷却パネルが組み合わされたものであってもよい。この場合、第１壁部３２１は、２種類以上の冷却パネルを内面の面内方向、またはｙ軸方向ないしｚ軸方向に並べたものであってもよい。

【0017】

また、第１壁部３２１は、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルからなることが好ましく、非水冷パネル６からなることがより好ましい。
ここで、従来の予熱シャフトのシャフトクーラでは、各壁部を形成する冷却パネルとして、図６に示すチューブクーラパネル７が用いられてきた。チューブクーラパネル７は、断面が円形の鉄（鋼）などの金属製のチューブを這わせて形成される冷却パネルである。チューブクーラパネル７は、供給口７１から供給され排出口７２から排出される冷却水が、チューブの内部を流れることで冷却を行う。チューブクーラパネル７は、高圧の冷却水を流すことができるため、高い冷却能を有する。しかし、チューブクーラパネル７は、チューブの断面が円形であるため、筒状のシャフトクーラ３２の内部側の面であり、図６において、図６（Ａ）の裏面側の面及び図６（Ｂ）の右側の面である内面が平面とならない。このため、肉厚が薄くなった場合や亀裂が発生した場合において、補修がしにくいものとなる。

【0018】

上記の各種の冷却パネルでは、非水冷パネル６、スプレーパネル５、ジャケットクーラパネル４及びチューブクーラパネル７の順に冷却能が高くなる。また、溶接による補修のし易さ等のメンテナンス性は、チューブクーラパネル７、ジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６の順に高くなる。特に、ジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６は、薄肉化や亀裂の発生が生じる内面が平面であることから、これらの補修がチューブクーラパネル７に比べて容易となる。さらに、ジャケットクーラパネル４及びスプレーパネル５及び非水冷パネル６は、冷鉄源と接触する内面側が平坦であるため、チューブクーラに比べて肉厚の管理がし易い。このため、肉厚を適正に管理することができ、肉厚の薄い部分が生じにくくなることから、耐衝撃性に優れる。

【0019】

第１壁部３２１は、炉体２１の反対側である反炉側に設けられるため、他の壁部に比べて熱負荷が小さい。このため、スプレーパネル５や非水冷パネル６のように冷却能の低い冷却パネルを適用しても問題がない。また、このようなパネルはメンテナンス性に優れ、補修を容易に行うことができることから、冷却パネルとして、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類を適用することが好ましく、非水冷パネル６を適用することがより好ましい。第１壁部３２１にスプレーパネル５を適用する場合、ジャケットクーラパネル４やチューブクーラパネル７に比べて、冷却パネルを流れる冷却水の水圧が低くなる。このため、亀裂が発生した場合において水漏れする冷却水の量が少なくなる。また、小さな亀裂であれば、水漏れが問題ない程度のものとなるため、補修をすぐにする必要がなくなる。また、第１壁部３２１に非水冷パネル６を適用する場合、水冷構造を有しない冷却パネルであることから、第１壁部３２１からの水漏れを防止することができる。また、亀裂が発生してもすぐに補修をする必要がなくなる。

【0020】

第２壁部３２２は、図３に示すジャケットクーラパネル４からなる。また、第２壁部３２２は、一枚のジャケットクーラパネル４からなるものでもよく、複数枚のジャケットクーラパネル４からなるものでもよい。第２壁部３２２は、炉体２１側である炉側に設けられるため、他の壁部に比べて熱負荷が大きい。このため、スプレーパネル５や非水冷パネル６を適用した場合には、熱負荷に耐え切れずに、パネルの変形や亀裂が発生し易くなる可能性がある。ジャケットクーラパネル４は、チューブクーラパネル７に比べて冷却能が低いが、本発明者らは第２壁部３２２に適用したところ、冷却能が十分であることを確認した。このため、第２壁部３２２をジャケットクーラパネル４とすることで、冷却能を確保しながらも、耐衝撃性やメンテナンス性を向上することができる。

【0021】

第３壁部３２３及び第４壁部３２４は、図３に示すジャケットクーラパネル４、図４に示すスプレーパネル５及び図５に示す非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルからなるものであってもよい。第３壁部３２３及び第４壁部３２４は、第１壁部３２１よりも熱負荷が大きく、第２壁部３２２よりも熱負荷が小さいものとなる。このため、メンテナンス性と冷却能とを両立させるためには、冷却パネルとしてジャケットクーラパネル４またはスプレーパネル５を適用することが好ましい。また、第３壁部３２３及び第４壁部３２４は、炉側の領域の熱負荷が大きく、反炉側の領域の熱負荷が小さいものとなる。このため、炉側と反炉側とで用いる冷却パネルの種類を変えることが好ましい。この場合、炉側にスプレーパネル５を適用し、反炉側に非水冷パネル６を適用することが好ましい。また、この場合、例えば、第３壁部３２３及び第４壁部３２４のｘ軸方向の長さに対して、ｘ軸正方向側の５０％程度の長さの領域を炉側の領域とし、その他のｘ軸負方向側の領域を反炉側の領域としてもよい。

【0022】

上記構成の予熱シャフト３では、冷鉄源投入口３１１より冷鉄源が投入される。投入された冷鉄源は、傾斜部２１１の上に予熱シャフト３を通じて積層される。そして、積層された冷鉄源は、下側からプッシャー２３によって徐々に押し出されることで炉体２１に炉体２１内に供給される。また、予熱シャフト３では、炉体２１で発生した高温の排ガスが、シャフトクーラ３２及びシャフト本体３１の内部を通って、排気口３１２から排出される。この際、排ガスの流路には、投入された冷鉄源が有り、この冷鉄源が予熱される。

【0023】

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。

【0024】

例えば、上記実施形態では、ジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６の内面は、鉄（鋼）などの金属製であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。ジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６の内面の材質は、耐熱性及び耐衝撃性が予熱シャフト３の実用に耐え得るものであれば、特に限定されない。なお、耐熱性及び耐衝撃性に加えて、製造コストの観点からは、材質は鉄（鋼）であることが好ましい。

【0025】

また、シャフトクーラ３２は、第１壁部３２１がジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルからなればよく、第２壁部３２２～第４壁部３２４については、チューブクーラパネル７が適用されてもよい。上述のように、従来のシャフトクーラは、全ての壁部がチューブクーラパネル７からなるものであった。このため、このような従来のシャフトクーラに対して、少なくとも熱負荷の最も小さな第１壁部３２１をジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルからなるものとすることで、第１壁部３２１において、水漏れが発生しにくくなり、使用寿命を長くすることもできるようになる。特に、第１壁部３２１は、図２（Ｂ）に示すように、ｙ軸方向から視て下側が鉛直方向に対して傾きを持って形成されることが多い。このため、第１壁部３２１は、他の壁部に比べて、上方から投入される冷鉄源と接触しやすくなることから、亀裂が生じやすい部位となる。しかし、上記のように、少なくとも第１壁部３２１の冷却パネルを変更することで、落下してくる冷鉄源や積層される冷鉄源と接触しやすい部位において、水漏れや亀裂が発生しにくくなる。このことから、予熱シャフト３全体でみても長寿命化を図ることができる。なお、シャフトクーラ３２は、少なくともいずれかの壁部の少なくとも一部において、水冷構造を有するものであり、好ましくは、第２壁部３２２の少なくとも一部が水冷構造を有するものである。なお、水冷構造を有するとは、冷却パネルが冷却水を用いた冷却方式のものであることをいい、例えば、冷却パネルがチューブクーラパネル７、ジャケットクーラパネル４またはスプレーパネル５であることをいう。また、水冷構造を有しないとは、冷却パネルが冷却水を用いない冷却方式のものであることをいい、例えば、冷却パネルが非水冷パネル６であることをいう。

【0026】

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係るシャフト型電気炉１のシャフトクーラ３２は、シャフト型電気炉１の排ガスを用いて冷鉄源を予熱する予熱シャフト３の下部に設けられ、水冷構造を有するシャフトクーラ３２であって、シャフト型電気炉１の炉体２１の反対側である反炉側に設けられる第１壁部３２１が、ジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルを有し、ジャケットクーラパネル４は、内面側が平面であり、内部に冷却水が流れる冷却経路を有する冷却パネルであり、スプレーパネル５は、内面側に設けられる平坦な板状部材５２と、板状部材５２の外面に冷却水を噴射する複数のノズル５１とを有する冷却パネルであり、非水冷パネル６は、水冷構造を有しない冷却パネルである。
上記（１）の構成によれば、第１壁部３２１の水漏れや疵の発生を抑制することができ、予熱シャフト３の長寿命化を図ることができる。

【0027】

（２）上記（１）の構成において、第１壁部３２１は、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルからなる。
上記（２）の構成によれば、上記（１）の構成に比べて水漏れが発生しにくくなる。
（３）上記（１）の構成において、第１壁部３２１は、非水冷パネル６からなる。
上記（２）の構成によれば、第１壁部３２１が水冷構造を有しない非水冷パネル６からなるため、第１壁部３２１において水漏れが発生しなくなる。

【0028】

（４）上記（１）～（３）のいずれかの構成において、シャフト型電気炉１の炉体２１側である炉側に設けられ、第１壁部３２１に対向する第２壁部３２２が、ジャケットクーラパネル４からなる。
上記（４）の構成によれば、熱負荷が最も大きな第２壁部３２２にジャケットクーラパネル４を適用することで、チューブクーラパネル７を適用する場合に対して、必要な冷却能を得ながらも、耐衝撃性を向上することができ、さらに補修が容易となる。

【0029】

（５）上記（１）～（４）のいずれかの構成において、シャフト型電気炉１の排滓側及び出鋼側にそれぞれ設けられ、互いに対向する第３壁部３２３及び第４壁部３２４が、ジャケットクーラパネル４、スプレーパネル５及び非水冷パネル６から選択される少なくとも１種類の冷却パネルを有する。
上記（５）の構成によれば、第３壁部３２３及び第４壁部３２４において、必要な冷却能を得ながらも、耐衝撃性を向上することができ、さらに補修が容易となる。

【0030】

（６）上記（５）の構成において、第３壁部３２３及び第４壁部３２４は、シャフト型電気炉１の炉体側である炉側がスプレーパネル５からなり、反炉側が非水冷パネル６からなる。
上記（６）の構成によれば、熱負荷の大きな炉側にスプレーパネル５を設け、熱負荷の小さな反炉側に非水冷パネル６を設けることで、冷却能とメンテナンス性の両立をより図ることができる。

【実施例0031】

本発明者らは、実施例として、第３壁部３２３について、上記実施形態と同様にシャフト型電気炉１の炉体側である炉側をスプレーパネル５、反炉側を非水冷パネル６へ改造し、チューブクーラパネルを用いた第４壁部３２４との排水温度の比較を行った。

【0032】

実施例の結果、第３壁部３２３と第４壁部３２４について、操業時の給水温度と排水温度との温度差を調査したところ、第３壁部３２３の温度差の平均が７．９℃、第４壁部３２４の温度差の平均が８．８℃となり、冷却能力が同等レベルであることが確認できた。また、１年間の使用期間において、スプレーパネル５での水漏れ発生と摩耗はゼロとなり、チューブパネルに対して使用寿命が長くなることが確認できた。

【符号の説明】

【0033】

１ シャフト型電気炉
２ 溶解室
２１ 炉体
２１１ 傾斜部
２２ 電極
２３ プッシャー
３ 予熱シャフト
３１ シャフト本体
３１１ 冷鉄源投入口
３１２ 排気口
３２ シャフトクーラ
３２１ 第１壁部
３２２ 第２壁部
３２３ 第３壁部
３２４ 第４壁部
４ ジャケットクーラパネル
４１ 供給口
４２ 排出口
５ スプレーパネル
５１ ノズル
５２ 板状部材
６ 非水冷パネル
７ チューブクーラパネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】