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JP2024160578A - Blast furnace cooling structure - Google Patents

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JP2024160578A
JP2024160578A JP2023075729A JP2023075729A JP2024160578A JP 2024160578 A JP2024160578 A JP 2024160578A JP 2023075729 A JP2023075729 A JP 2023075729A JP 2023075729 A JP2023075729 A JP 2023075729A JP 2024160578 A JP2024160578 A JP 2024160578A
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JP
Japan
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cooling
blast furnace
cooling body
furnace
stave
Prior art date
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Pending
Application number
JP2023075729A
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Japanese (ja)
Inventor
博喜 竹下
Hiroki Takeshita
秀明 ▲高▼橋
Hideaki Takahashi
俊之 中馬
Toshiyuki Nakauma
基樹 本田
Motoki Honda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

To provide a cooling structure for a blast furnace capable of achieving both protection of a furnace body iron skin and long life of a refractory in the blast furnace, and a blast furnace equipped with the same.SOLUTION: A cooling structure 30 for a blast furnace includes a plurality of cooling bodies 7 arranged inside the furnace of a furnace body iron skin 3 so as to be connected in the circumferential direction of a blast furnace 20, and a refractory 9 arranged in contact with or close to the cooling bodies 7. The cooling body 7 has a first cooling body 7a extending horizontally in the circumferential direction of the blast furnace 20, and at least one second cooling body 7b extending upward or downward from the first cooling body 7a and having a circumferential length of the blast furnace 20 shorter than that of the first cooling body 7a. The length of the second cooling body 7b in the circumferential direction of the blast furnace 20 is shorter than the length of the first cooling body 7a in the circumferential direction of the blast furnace 20. The refractory 9 is disposed above or below the first cooling body 7a and between two second cooling bodies 7b adjacent in the circumferential direction of the blast furnace 20.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、高炉用冷却構造体に関する。 This disclosure relates to a cooling structure for a blast furnace.

高炉の炉体鉄皮を高炉内の内容物の熱から保護する方法として一般的に冷却盤方式とステーブ方式とが知られている。冷却盤方式では炉体鉄皮内周に沿って設置された耐火物で壁を構成し、これを冷却盤で冷却することで、高炉内の高温ガス等の内容物と炉体鉄皮が直接的に接触することを防ぎ、炉体鉄皮を保護している。ステーブ方式では、内部に水路を持つ銅や鋳鉄製の板状部材で壁を構成し、これを炉体鉄皮内周に沿って設置することで、炉体鉄皮を保護している。また、例えば朝顔部のような高温領域でステーブを使用する場合は、冷却盤と同様に、ステーブを耐火物と共に使用することが一般的である。 The cooling plate method and the stave method are commonly known as methods for protecting the blast furnace shell from the heat of the contents inside the blast furnace. With the cooling plate method, a wall is made of refractory material installed along the inner circumference of the furnace shell, and this is cooled by a cooling plate, preventing direct contact between the high-temperature gas and other contents inside the blast furnace and the furnace shell, protecting the furnace shell. With the stave method, a wall is made of copper or cast iron plate members with water channels inside, and this is installed along the inner circumference of the furnace shell to protect the furnace shell. Also, when using staves in high-temperature areas such as the morning glory, it is common to use staves together with refractory material, as with cooling plates.

いずれの方式においても耐火物は炉体形状の一部を構成しており、耐火物が高炉内の高温環境下で時間の経過とともに損耗すると、炉体形状が経時的に変化し、設計当初に意図していた生産パフォーマンスを得られなくなる場合がある。これに関連して、ステーブ方式では冷却対象がステーブ自身であるのに対し、冷却盤方式では冷却対象が耐火物であるため、冷却盤方式では高温環境下で損耗が進行しやすい耐火物の寿命の向上が可能となる。 In both methods, the refractory constitutes part of the furnace body shape, and if the refractory wears over time in the high-temperature environment inside a blast furnace, the furnace body shape changes over time, and the production performance originally intended at the time of design may no longer be achieved. In relation to this, while the stave method cools the stave itself, the cooling plate method cools the refractory, which is prone to wear in high-temperature environments, making it possible to improve the lifespan of refractory.

一般的には、高炉内の高温領域において、上述した冷却盤及びステーブのどちらか一方が使用されることが多いが、冷却盤とステーブとの両方を高さ方向で組み合わせて配置して炉体鉄皮を保護する態様についても、当技術分野では公知である。 Generally, either the cooling plates or staves described above are used in the high-temperature areas of a blast furnace, but it is also known in the art that both cooling plates and staves are combined and arranged vertically to protect the furnace shell.

例えば、特許文献1では、ステーブクーラー背面への裏風をブロックする幅広且つ厚型の形状を持つ高炉冷却盤が教示されており、高炉の鉄皮上に、ステーブクーラーと、上記高炉冷却盤であって、ステーブクーラーの下面に炉内の耐火物を冷却するため千鳥状に配設した高炉冷却盤とを組み合わせて使用した態様が開示されている。また、特許文献1では、冷却盤の形状を幅広且つ厚型にしたことで、ステーブクーラー背面への裏風を当該冷却盤により阻止してステーブクーラーの損耗及び鉄皮の変形を防止できると記載されている。 For example, Patent Document 1 teaches a blast furnace cooling plate with a wide and thick shape that blocks back drafts to the back side of a stave cooler, and discloses an embodiment in which a stave cooler is placed on the steel shell of a blast furnace in combination with the above-mentioned blast furnace cooling plate, which is arranged in a staggered pattern on the underside of the stave cooler to cool the refractories inside the furnace. Patent Document 1 also describes that by making the cooling plate wide and thick, it is possible to prevent back drafts to the back side of the stave cooler by the cooling plate, thereby preventing wear on the stave cooler and deformation of the steel shell.

また、特許文献2では、高炉炉体に挿入する先端部分を水平面内で右側又は左側に屈曲させ、水平断面形状をL字型とした高炉炉体冷却体が教示されており、高炉の炉体鉄皮上に、当該高炉炉体冷却体を、ステーブクーラーの下端部と高炉炉体の羽口との境界部に設置した高炉炉体冷却装置の態様が開示されている。 Patent Document 2 also teaches a blast furnace body cooler whose tip portion to be inserted into the blast furnace body is bent to the right or left in a horizontal plane, giving it an L-shaped horizontal cross section, and discloses an embodiment of a blast furnace body cooling device in which the blast furnace body cooler is installed on the blast furnace body shell at the boundary between the lower end of a stave cooler and the tuyere of the blast furnace body.

高炉内で使用される冷却盤は、高炉操業をしているうちに高温による損傷や機械的損耗を受け破損することがある。冷却盤が破損すると、特許文献1及び2に記載されるような冷却盤では、炉体鉄皮を保護するという本質的な役割を果たすことができなくなる。高炉操業をする上では炉体鉄皮の保護は必須であるため、冷却盤が破損した場合は、一般的に、高炉操業を停止し、破損した冷却盤を高炉の外側から取り出して新しい別の冷却盤に交換する必要が生じる。よって、炉体鉄皮上には冷却盤交換用の大きな開口部を必要とする。一方で、炉体鉄皮は高炉の最外面に位置し、炉体形状を構成して、高炉の機械的強度を担保する重要な要素である。したがって、炉体鉄皮上に上述した冷却盤交換用の開口部を設けることで高炉の強度が低下しないように、冷却盤の配置を設計する必要がある。例えば、高炉の強度を担保して冷却盤を配置する1つの方法として、冷却盤を高炉の炉体鉄皮上に、千鳥状(すなわち2段以上)に配置する方法が知られている。したがって、冷却盤を使用して炉体鉄皮を保護している高炉においては、一般的に、高炉の強度を保ちつつ耐火物の冷却効率等を向上するように冷却盤を配置する必要がある。よって、冷却盤の配置は、その交換用開口部の配置による高炉の強度への影響を考慮して決定されるため、耐火物の冷却のためには必ずしも最適化されておらず、耐火物の冷却が十分でなく、したがって耐火物の寿命の向上に改善の余地を残している。 The cooling plates used in the blast furnace may be damaged or mechanically worn out due to high temperatures during blast furnace operation. If the cooling plate is damaged, the cooling plates described in Patent Documents 1 and 2 will no longer be able to fulfill their essential role of protecting the furnace body skin. Since protection of the furnace body skin is essential for blast furnace operation, if the cooling plate is damaged, it is generally necessary to stop the blast furnace operation, remove the damaged cooling plate from the outside of the blast furnace, and replace it with a new cooling plate. Therefore, a large opening for replacing the cooling plate is required on the furnace body skin. On the other hand, the furnace body skin is located on the outermost surface of the blast furnace, and is an important element that constitutes the furnace body shape and ensures the mechanical strength of the blast furnace. Therefore, it is necessary to design the arrangement of the cooling plate so that the strength of the blast furnace is not reduced by providing the above-mentioned opening for replacing the cooling plate on the furnace body skin. For example, as one method of arranging the cooling plate while ensuring the strength of the blast furnace, a method is known in which the cooling plate is arranged in a staggered pattern (i.e., two or more stages) on the furnace body skin of the blast furnace. Therefore, in blast furnaces that use cooling plates to protect the furnace shell, it is generally necessary to arrange the cooling plates so as to improve the cooling efficiency of the refractory while maintaining the strength of the blast furnace. Therefore, the arrangement of the cooling plates is determined taking into consideration the effect of the arrangement of the replacement openings on the strength of the blast furnace, and is therefore not necessarily optimized for cooling the refractory, resulting in insufficient cooling of the refractory, and therefore leaving room for improvement in extending the life of the refractory.

このため、特許文献3には、炉体鉄皮を保護することと、炉体鉄皮の強度を十分に保ちながら、高炉内の耐火物を高寿命化することとを同時に達成するためには、炉体鉄皮の炉内側に配置されるステーブと、そのステーブの炉内側に配置された冷却体とを備えた高炉用冷却構造体を使用することが有効であることが記載されている。このような配置にすることで、炉体鉄皮を保護するという役割はステーブによって果たされるため、冷却体の役割を、その周囲に配置される耐火物の高寿命化を意図した冷却に特化することが可能となる。この場合には、たとえ仮に冷却体が高炉操業中に破損したとしても、炉体鉄皮の保護はステーブが行っているため、冷却体の交換作業が必須ではなくなり、したがって、炉体鉄皮上に冷却体の交換作業用の大きな開口部を設ける必要がなくなる。そのため、炉体鉄皮の強度を確保するために冷却体を千鳥状に配置するなど、冷却体同士を離間した状態、例えば2段以上で配置する必要がなくなる。よって、複数の冷却体を略水平面上に連続して配置させることができ、冷却体が高炉内の耐火物を高効率かつ均一に冷却することが可能となる。それによって、耐火物の高寿命化が達成され、長期にわたる安定的な高炉操業が可能となる。 For this reason, Patent Document 3 describes that in order to simultaneously protect the furnace body skin and extend the life of the refractory material in the blast furnace while maintaining the strength of the furnace body skin sufficiently, it is effective to use a blast furnace cooling structure that includes a stave arranged on the furnace body skin's inner side and a cooler arranged on the furnace side of the stave. With such an arrangement, the role of protecting the furnace body skin is played by the stave, so it is possible to specialize the role of the cooler to cooling intended to extend the life of the refractory material arranged around it. In this case, even if the cooler is damaged during blast furnace operation, the stave protects the furnace body skin, so replacement of the cooler is not essential, and therefore there is no need to provide a large opening on the furnace body skin for replacement of the cooler. Therefore, there is no need to arrange the coolers in a staggered manner or in a state where they are spaced apart from each other, for example, in two or more stages, in order to ensure the strength of the furnace body skin. This allows multiple cooling bodies to be arranged in succession on a substantially horizontal plane, enabling the cooling bodies to cool the refractory material in the blast furnace efficiently and uniformly. This extends the life of the refractory material and enables stable long-term blast furnace operation.

特開平08-199211号公報Japanese Patent Application Publication No. 08-199211 特開2005-248209号公報JP 2005-248209 A 特許第7147463号公報Patent No. 7147463

しかし、特許文献3に記載された技術において、冷却体と耐火物との位置関係に応じて耐火物が冷却体から離れた位置にあると、耐火物の冷却が不十分となる場合がある。この場合、経年により耐火物が損傷し、高炉の炉内側のプロフィールが凸凹となる。そして、高炉の炉内側のプロフィールが凸凹になると、高炉内の装入物の降下挙動が不安定になり、高炉の安定操業を維持するうえで問題となる。 However, in the technology described in Patent Document 3, if the refractory is located away from the cooling body due to the positional relationship between the cooling body and the refractory, the refractory may not be sufficiently cooled. In this case, the refractory is damaged over time, and the profile of the inside of the blast furnace becomes uneven. When the profile of the inside of the blast furnace becomes uneven, the descent behavior of the charge inside the blast furnace becomes unstable, which causes problems in maintaining stable operation of the blast furnace.

本開示は、上記問題点に鑑み、炉体鉄皮の保護と、高炉内の耐火物の高寿命化との両方を達成することができる高炉用冷却構造体を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present disclosure aims to provide a cooling structure for a blast furnace that can achieve both protection of the furnace shell and an extended service life for the refractories inside the blast furnace.

本開示は、上記知見を基になされたものであり、その主旨は以下のとおりである。 This disclosure is based on the above findings, and its gist is as follows:

(1)炉体鉄皮の炉内側に高炉の周方向に連なるように配置された複数の冷却体と、
前記冷却体に接触又は近接して配置された耐火物と、
を備え、
前記冷却体は、高炉の周方向に水平に延在する第1冷却体と、前記第1冷却体から上方向又は下方向に延在する少なくとも1つの第2冷却体と、を有し、
前記第2冷却体の高炉の周方向の長さは、前記第1冷却体の高炉の周方向の長さよりも短く、
前記耐火物は、前記第1冷却体の上又は下に配置され、高炉の周方向に隣接する2つの前記第2冷却体の間に配置されている、
高炉用冷却構造体。
(1) A plurality of cooling bodies arranged in a row in the circumferential direction of the blast furnace on the inner side of the furnace body shell;
A refractory material disposed in contact with or in close proximity to the cooling body;
Equipped with
The cooling body has a first cooling body extending horizontally in a circumferential direction of the blast furnace and at least one second cooling body extending upward or downward from the first cooling body,
The length of the second cooling body in the circumferential direction of the blast furnace is shorter than the length of the first cooling body in the circumferential direction of the blast furnace,
The refractory material is arranged above or below the first cooling body and between two second cooling bodies adjacent to each other in the circumferential direction of the blast furnace.
Cooling structure for blast furnace.

(2) 前記冷却体は、2つ以上の前記第2冷却体を有し、2つ以上の前記第2冷却体は、高炉の周方向に隣接して配置されている、上記(1)に記載の高炉用冷却構造体。 (2) The cooling structure for a blast furnace described in (1) above, in which the cooling body has two or more of the second cooling bodies, and the two or more second cooling bodies are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the blast furnace.

(3) 炉体鉄皮の炉内側に配置されるステーブを更に備え、
前記冷却体は前記ステーブの更に炉内側に配置される、上記(1)又は(2)に記載の高炉用冷却構造体。
(3) Further comprising a stave arranged on the inner side of the furnace body iron shell,
The cooling structure for a blast furnace according to the above (1) or (2), wherein the cooling body is arranged further inside the furnace than the stave.

(4) 前記冷却体に対向する前記ステーブの炉内側の内壁は、内径が下から上に向かって縮小するテーパー面であり、
前記ステーブの内壁と対向する前記第2冷却体の対向面は、前記ステーブの前記テーパー面に沿った面であり、該テーパー面に接触または近接している、上記(3)に記載の高炉用冷却構造体。
(4) The inner wall of the stave facing the cooling body on the inside of the furnace is a tapered surface whose inner diameter decreases from bottom to top,
The cooling structure for a blast furnace according to (3) above, wherein the opposing surface of the second cooling body facing the inner wall of the stave is a surface along the tapered surface of the stave and is in contact with or close to the tapered surface.

(5)前記冷却体が、上下方向に離間する少なくとも2箇所で前記炉体鉄皮に対してボルトにより固定された、上記(4)に記載の高炉用冷却構造体。 (5) A cooling structure for a blast furnace as described in (4) above, in which the cooling body is fixed to the furnace body shell by bolts at at least two points spaced apart in the vertical direction.

本開示によれば、炉体鉄皮の保護と、高炉内の耐火物の高寿命化との両方を達成することができる高炉用冷却構造体が提供される。 This disclosure provides a cooling structure for a blast furnace that can achieve both protection of the furnace shell and an extended service life for the refractories inside the blast furnace.

本開示の一実施形態に係る高炉用冷却構造体が適用される高炉と、その周辺の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a blast furnace to which a blast furnace cooling structure according to an embodiment of the present disclosure is applied, and a configuration of the periphery thereof. 本開示の一実施形態に係る高炉用冷却構造体およびその周辺を示す図であって、高炉用冷却構造体を備えた高炉を上下方向に切断した場合の概略断面図である。FIG. 1 is a diagram showing a blast furnace cooling structure according to one embodiment of the present disclosure and its surroundings, and is a schematic cross-sectional view of a blast furnace equipped with a blast furnace cooling structure cut in the vertical direction. 図2中の一点鎖線I-I’に沿って切断した場合の概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view taken along dashed line I-I' in FIG. 2. 図3の矢印A1方向から冷却体を見た図である。FIG. 4 is a view of the cooling body as seen from the direction of arrow A1 in FIG. 3 . 第2冷却体が設けられていない冷却体によって耐火物が冷却される場合に、高炉の炉内側のプロフィールが凸凹になる様子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing how the profile of the inside of a blast furnace becomes uneven when refractory material is cooled by a cooling body without a second cooling body. 本実施形態に係る冷却体により耐火物が冷却された場合に、経年による耐火物の消失範囲を示す図である。1 is a diagram showing the extent to which a refractory material has disappeared over time when the refractory material is cooled by a cooling body according to the present embodiment; FIG. 第2冷却体が設けられていない冷却体において、耐火物が上方向に膨張した結果、冷却体の給排水の配管に負荷がかかる様子を示す断面図である。A cross-sectional view showing how a load is placed on the water supply and drainage piping of a cooling body that does not have a second cooling body, as a result of the refractory expanding upward. 朝顔部Z1のテーパーを活用して耐火物の膨張による影響を抑制する具体例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a specific example of suppressing the effect of refractory expansion by utilizing the taper of the morning glory portion Z1. 朝顔部Z1のテーパーを活用して耐火物の膨張による影響を抑制する具体例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a specific example of suppressing the effect of refractory expansion by utilizing the taper of the morning glory portion Z1. 冷却体の構成のバリエーションを示す模式図である。1A to 1C are schematic diagrams showing variations in the configuration of a cooling body. 冷却体の構成のバリエーションを示す模式図である。1A to 1C are schematic diagrams showing variations in the configuration of a cooling body. 冷却体の構成のバリエーションを示す模式図である。1A to 1C are schematic diagrams showing variations in the configuration of a cooling body. 冷却体の構成のバリエーションを示す模式図である。1A to 1C are schematic diagrams showing variations in the configuration of a cooling body. 冷却体の構成のバリエーションを示す模式図である。1A to 1C are schematic diagrams showing variations in the configuration of a cooling body.

以下、本開示に係る幾つかの実施形態について図を参照しながら説明する。しかしながら、これらの説明は、本開示の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本開示をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。なお、説明は以下の順序で行う。
1.高炉とその周辺の概略構成例
2.高炉用冷却構造体
2.1.冷却体
2.2.ステーブ
2.3.冷却体による冷却効果
2.4.冷却配管の破断抑制
2.5.冷却体の構成のバリエーション
3.高炉
3.1.炉体鉄皮
3.2.耐火物
Hereinafter, some embodiments according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. However, these descriptions are intended to merely exemplify preferred embodiments of the present disclosure, and are not intended to limit the present disclosure to such specific embodiments. The description will be given in the following order.
1. Example of schematic configuration of blast furnace and surrounding area 2. Cooling structure for blast furnace 2.1. Cooling body 2.2. Staves 2.3. Cooling effect of cooling body 2.4. Suppression of breakage of cooling pipes 2.5. Variations in cooling body configuration 3. Blast furnace 3.1. Furnace body steel shell 3.2. Refractory material

[1.高炉とその周辺の概略構成例]
図1は、本開示の一実施形態に係る高炉用冷却構造体が適用される高炉20と、その周辺の構成を示す模式図である。鉱石原料、コークスなどの高炉原料は、装入コンベア22により炉頂まで搬送され、炉頂装入装置24を介して高炉20内に装入される。なお、高炉原料には、一般的な鉱石原料、コークスの他、副原料、いわゆる非焼成含炭塊成鉱やフェロコークスなども含まれる。一般的な鉱石原料には、例えば焼結鉱、塊鉱石、ペレットといった種類がある。
[1. Example of the schematic configuration of a blast furnace and its surroundings]
1 is a schematic diagram showing a blast furnace 20 to which a blast furnace cooling structure according to an embodiment of the present disclosure is applied, and the configuration of the periphery thereof. Blast furnace raw materials such as ore raw materials and coke are transported to the furnace top by a charging conveyor 22 and charged into the blast furnace 20 via a furnace top charging device 24. The blast furnace raw materials include general ore raw materials and coke, as well as auxiliary raw materials, so-called non-calcined carbon-containing agglomerated ore and ferro coke. General ore raw materials include, for example, sintered ore, lump ore, and pellets.

炉頂装入装置24は、高炉20内の装入物の最上面の高さ位置が所定位置を維持するように、装入物が降下した分を補充するように鉱石原料、コークスなどの装入物を高炉20内に装入する。この際、鉱石原料とコークスは、高炉20内で交互に層を作るように装入され、その層状態を維持して炉内を下降する。高炉20の下部10にある羽口11からは、空気(熱風)とコークスの補完還元材である微粉炭(Pulverized Coal: PC)などが吹き込まれる。この熱風で微粉炭やコークスが燃焼し、一酸化炭素や水素などの高温ガス(還元ガス)が発生する。 The top charging device 24 charges ore raw materials, coke, and other materials into the blast furnace 20 so as to replenish the lowered materials and maintain the height position of the top surface of the materials inside the blast furnace 20 at a specified position. At this time, the ore raw materials and coke are charged so as to form alternating layers inside the blast furnace 20, and descend inside the furnace while maintaining this layered state. Air (hot air) and pulverized coal (PC), a complementary reducing agent for coke, are blown in from the tuyere 11 at the bottom 10 of the blast furnace 20. The pulverized coal and coke are combusted by this hot air, generating high-temperature gases (reducing gases) such as carbon monoxide and hydrogen.

還元ガスは上昇気流となって炉内を吹き昇り、炉内を下降する鉄鉱石を昇温させながら酸素を奪い取っていく。軟化溶融した酸化鉄はコークス層内を滴下しながらコークスの炭素と接触して更に還元され、溶銑となり炉底の湯溜まり部に溜まる。この溶銑は炉底横に設けられた出銑口26から取り出され、次の製鋼プロセスへと運ばれる。 The reducing gas rises inside the furnace as an updraft, raising the temperature of the iron ore that descends inside the furnace while stripping it of oxygen. The softened and molten iron oxide drips through the coke layer and comes into contact with the carbon in the coke, where it is further reduced to molten iron, which accumulates in a pit at the bottom of the furnace. This molten iron is removed from a tap hole 26 located next to the bottom of the furnace and transported to the next steelmaking process.

[2.高炉用冷却構造体]
図2は、本開示の一実施形態に係る高炉用冷却構造体30およびその周辺を示す図であって、高炉用冷却構造体30を備えた高炉20を上下方向に切断した場合の概略断面図である。本開示に係る高炉用冷却構造体30は、炉体鉄皮3の炉内側に配置された少なくとも1つの冷却体7と、冷却体7に接触又は近接して配置された耐火物9と、を備えている。
[2. Cooling structure for blast furnace]
FIG. 2 is a diagram showing a blast furnace cooling structure 30 according to an embodiment of the present disclosure and its surroundings, and is a schematic cross-sectional view of a blast furnace 20 equipped with the blast furnace cooling structure 30 cut in the vertical direction. The blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure includes at least one cooling body 7 arranged on the furnace inner side of the furnace body shell 3 and a refractory material 9 arranged in contact with or adjacent to the cooling body 7. It is equipped with the following:

本開示に係る高炉用冷却構造体30は、高炉20内の任意の領域に配置して使用することができるが、高炉20内でより高温になる領域、例えば図1に示す朝顔部Z1又は炉腹部Z2に配置されることが好ましく、特に、図2に示される実施形態のように朝顔部Z1に配置されることがより好ましい。高炉20の朝顔部Z1は、高炉内で最も高温になり、より耐火物9の損耗が生じやすい領域の1つであるため、本開示に係る高炉用冷却構造体30を朝顔部Z1で使用することで、冷却体7の周辺に配置される耐火物9をより高寿命化させることができる。 The blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure can be placed and used in any area within the blast furnace 20, but is preferably placed in an area that is hotter within the blast furnace 20, such as the morning glory portion Z1 or the belly portion Z2 shown in FIG. 1, and is more preferably placed in the morning glory portion Z1 as in the embodiment shown in FIG. 2. The morning glory portion Z1 of the blast furnace 20 is one of the areas that is hottest within the blast furnace and is more susceptible to wear of the refractory 9. Therefore, by using the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure in the morning glory portion Z1, the life of the refractory 9 placed around the cooling body 7 can be extended.

また、高炉用冷却構造体30は、炉体鉄皮3の炉内側に配置されるステーブ5を更に備え、冷却体7はステーブ5の更に炉内側に配置される。炉体鉄皮3の炉内側に配置されるステーブ5のさらに炉内側に冷却体7を配置することで、炉体鉄皮3はステーブ5によって保護することができるため、冷却体7の役割を耐火物9の冷却に充てることができるようになる。 The blast furnace cooling structure 30 further includes a stave 5 arranged on the furnace inner side of the furnace body shell 3, and the cooler 7 is arranged further inside the furnace than the stave 5. By arranging the cooler 7 further inside the furnace than the stave 5 arranged on the furnace inner side of the furnace body shell 3, the furnace body shell 3 can be protected by the stave 5, and the role of the cooler 7 can be devoted to cooling the refractory material 9.

本開示に係る高炉用冷却構造体30は高炉20の朝顔部Z1(図1参照)に設置されているが、このような配置は本開示の実施形態の1つの例に過ぎず、上述の通り本開示に係る高炉用冷却構造体30は高炉20内の任意の場所に設置することが可能である。図2を参照すると、高炉20はその最外面に炉体鉄皮3を備えており、この炉体鉄皮3によって高炉20の炉体形状の主な部分部が形成されている。すなわち、高炉20の炉体形状は主に炉体鉄皮3によって構成されている。高炉20の下部10には、羽口11と、その羽口11を高炉20内の高温の内容物から保護する羽口部煉瓦(耐火物9a)とが備えられる。炉体鉄皮3の炉内側(図2の左側)には、炉体鉄皮3の保護のためのステーブ5が配置されている。朝顔部Z1においては、ステーブ5の炉内側に、すなわち、炉体鉄皮3側とは反対側に複数の冷却体7が配置されている。さらに、冷却体7の周りには耐火物9が冷却体7に接触した状態で配置されている。このような配置にすることで、炉体鉄皮3を保護するという役割はステーブ5によって果たされるため、冷却体7の役割を、その周囲に隣接して配置される耐火物9の冷却に充てることが可能となる。 The blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure is installed in the morning glory portion Z1 (see FIG. 1) of the blast furnace 20, but such an arrangement is merely one example of an embodiment of the present disclosure, and as described above, the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure can be installed at any location in the blast furnace 20. Referring to FIG. 2, the blast furnace 20 has a furnace body shell 3 on its outermost surface, and the furnace body shell 3 forms a main part of the furnace body shape of the blast furnace 20. That is, the furnace body shape of the blast furnace 20 is mainly composed of the furnace body shell 3. The lower part 10 of the blast furnace 20 is provided with a tuyere 11 and a tuyere brick (refractory 9a) that protects the tuyere 11 from the high-temperature contents in the blast furnace 20. Staves 5 for protecting the furnace body shell 3 are arranged on the inner side of the furnace body shell 3 (left side of FIG. 2). In the morning glory section Z1, multiple cooling bodies 7 are arranged on the furnace inner side of the stave 5, i.e., on the opposite side to the furnace body shell 3 side. In addition, refractory material 9 is arranged around the cooling bodies 7 in contact with the cooling bodies 7. With this arrangement, the role of protecting the furnace body shell 3 is fulfilled by the stave 5, so that the role of the cooling bodies 7 can be devoted to cooling the refractory material 9 arranged adjacent to the periphery.

(2.1.冷却体)
図3は、図2の一点鎖線I-I’に沿って切断した場合の断面図である。また、図4は、図3の矢印A1方向から冷却体7を見た図である。より具体的には、図4は、高炉20の中心から各冷却体7を見た状態を平面に展開した展開図を示している。なお、説明の便宜上、図3においては、隣接する冷却体7の間の耐火物9は図示を省略する。また、図4において、炉体鉄皮3およびステーブ5の図示は省略する。
(2.1. Cooling Body)
Fig. 3 is a cross-sectional view taken along dashed line II' in Fig. 2. Fig. 4 is a view of the cooling body 7 as viewed from the direction of arrow A1 in Fig. 3. More specifically, Fig. 4 shows a development view of each cooling body 7 as viewed from the center of the blast furnace 20. For ease of explanation, the refractories 9 between adjacent cooling bodies 7 are omitted in Fig. 3. The furnace body shell 3 and the staves 5 are omitted in Fig. 4.

高炉20は、ステーブ5の炉内側に複数の冷却体7を備えている。図3では、3つの冷却体7がステーブ5の内壁に沿って配置されている様子が示されている。図3に示す範囲以外でもステーブ5の内壁に沿って複数の冷却体7が配置されている。このため、複数の冷却体7は、ステーブ5の内壁の全周に沿って高炉20の周方向(図3および図4中に矢印A2で示す方向)に連なるように配置されている。 The blast furnace 20 is equipped with multiple cooling bodies 7 on the inside of the stave 5. Figure 3 shows three cooling bodies 7 arranged along the inner wall of the stave 5. Multiple cooling bodies 7 are arranged along the inner wall of the stave 5 outside the range shown in Figure 3. Therefore, the multiple cooling bodies 7 are arranged in a line along the entire circumference of the inner wall of the stave 5 in the circumferential direction of the blast furnace 20 (the direction shown by arrow A2 in Figures 3 and 4).

冷却体7は、内部に冷媒(例えば、水)を流すための冷媒流路15を有し、それは図2および図3において破線で示される。冷却体7の内部の冷媒流路15は任意の経路を選択することができ、図2および図3に示される経路は例示として示されている。冷却体7の内部の冷媒流路15の入口及び出口には、それぞれ、冷媒の給水用及び排水用の配管17を接続するための配管接続部19が備えられている。冷却体7は、配管接続部19において配管17と接続され、その配管17は、ステーブ5のステーブ開口部23及び炉体鉄皮3の鉄皮開口部21を貫通し、外部の冷媒源(図示せず)に接続されている。よって、冷媒は、その冷媒源から所定の量で供給され、給水用の配管17を通り、冷却体7の内部の冷媒流路15へ流れ、排水用の配管17へ戻る。このように、典型的には、1つの冷却体7には、冷媒の給水用及び排水用の2本の配管17が接続される。冷媒流路15に流す冷媒は、当技術分野で公知な如何なるものを使用できるが、好ましくは水である。 The cooling body 7 has a refrigerant flow path 15 for flowing a refrigerant (e.g., water) therein, which is shown by a dashed line in Fig. 2 and Fig. 3. The refrigerant flow path 15 inside the cooling body 7 can select any path, and the paths shown in Fig. 2 and Fig. 3 are shown as examples. The inlet and outlet of the refrigerant flow path 15 inside the cooling body 7 are provided with piping connections 19 for connecting piping 17 for water supply and drainage of the refrigerant, respectively. The cooling body 7 is connected to the piping 17 at the piping connection 19, and the piping 17 penetrates the stave opening 23 of the stave 5 and the iron shell opening 21 of the furnace body iron shell 3, and is connected to an external refrigerant source (not shown). Thus, the refrigerant is supplied at a predetermined amount from the refrigerant source, passes through the water supply piping 17, flows into the refrigerant flow path 15 inside the cooling body 7, and returns to the drainage piping 17. In this way, typically, two pipings 17 for water supply and drainage of the refrigerant are connected to one cooling body 7. The coolant flowing through the coolant flow passage 15 can be any coolant known in the art, but is preferably water.

複数の冷却体7のそれぞれは、ステーブ5の炉内側において高炉20の周方向に水平に延在する第1冷却体(横型冷却体)7aと、第1冷却体7aから上方向又は下方向に延在する少なくとも1つの第2冷却体(縦型冷却体)7bと、を有する。第2冷却体7bの高炉20の周方向の長さは、第1冷却体7aの高炉20の周方向の長さよりも短い。冷却体7は、2つ以上の第2冷却体7bを有し、2つ以上の第2冷却体7bが、高炉の周方向に隣接して配置されていてもよい。例えば、各冷却体7は、周方向に配置される複数の羽口11の位置のそれぞれに対応して設けられている。図3および図4に示す例では、図中に示す3つの冷却体7のうち、中央の冷却体7は1つの第1冷却体7aと2つの第2冷却体7bを有している。また、その左右に配置された冷却体7は、1つの第1冷却体7aと1つの第2冷却体7bを有している。図2~図4に示す例では、第2冷却体7bは、第1冷却体7aから上方向に向かって延在している。なお、後述するが、第2冷却体7bは、第1冷却体7aから下方向に向かって延在していてもよい。 Each of the multiple cooling bodies 7 has a first cooling body (horizontal cooling body) 7a that extends horizontally in the circumferential direction of the blast furnace 20 on the furnace inner side of the stave 5, and at least one second cooling body (vertical cooling body) 7b that extends upward or downward from the first cooling body 7a. The length of the second cooling body 7b in the circumferential direction of the blast furnace 20 is shorter than the length of the first cooling body 7a in the circumferential direction of the blast furnace 20. The cooling body 7 has two or more second cooling bodies 7b, and two or more second cooling bodies 7b may be arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the blast furnace. For example, each cooling body 7 is provided corresponding to each of the positions of the multiple tuyere 11 arranged in the circumferential direction. In the example shown in Figures 3 and 4, of the three cooling bodies 7 shown in the figures, the central cooling body 7 has one first cooling body 7a and two second cooling bodies 7b. In addition, the cooling bodies 7 arranged on the left and right have one first cooling body 7a and one second cooling body 7b. In the example shown in Figures 2 to 4, the second cooling body 7b extends upward from the first cooling body 7a. As will be described later, the second cooling body 7b may also extend downward from the first cooling body 7a.

図4に示したように、第2冷却体7bの周方向の長さL2は、第1冷却体7aの周方向の長さL1よりも短くなっている。このような構成により、複数の冷却体7を周方向に配置した場合に、周方向に隣接する2つの第2冷却体7bの間に空間が形成される。耐火物9は、冷却体に接触又は近接して配置され、冷却体7と同様にステーブ5の内壁の全周に沿って連なるように配置されており、冷却体7が配置された高さ位置では、第1冷却体7aの上又は下に配置され、隣接する2つの第2冷却体7bの間に配置される。したがって、隣接する2つの第2冷却体7bの間の空間は耐火物9が配置される領域である。なお、周方向の長さとは、図4に示したような、高炉20の中心から見た各冷却体7を平面に展開した場合の長さであってよい。また、周方向の長さとは、図2に示す第1冷却体7aの内側の側面7a4の位置での円弧の長さであってもよい。 As shown in FIG. 4, the circumferential length L2 of the second cooling body 7b is shorter than the circumferential length L1 of the first cooling body 7a. With this configuration, when multiple cooling bodies 7 are arranged in the circumferential direction, a space is formed between two adjacent second cooling bodies 7b in the circumferential direction. The refractory material 9 is arranged in contact with or close to the cooling body, and is arranged so as to be continuous along the entire circumference of the inner wall of the stave 5 like the cooling body 7. At the height position where the cooling body 7 is arranged, it is arranged above or below the first cooling body 7a and between two adjacent second cooling bodies 7b. Therefore, the space between the two adjacent second cooling bodies 7b is the area where the refractory material 9 is arranged. The circumferential length may be the length when each cooling body 7 is developed on a plane as seen from the center of the blast furnace 20, as shown in FIG. 4. The circumferential length may also be the length of an arc at the position of the inner side surface 7a4 of the first cooling body 7a shown in FIG. 2.

図3および図4に示す例では、1つの第2冷却体7bを有する冷却体7と2つの第2冷却体7bを有する冷却体7がステーブ5の内壁に沿って交互に配置されているが、1つの第2冷却体7bを有する冷却体7がステーブ5の内壁に沿って複数配置されていてもよく、または2つの第2冷却体7bを有する複数の冷却体7がステーブ5の内壁に沿って複数配置されていてもよい。これらの配置は、ステーブ開口部23及び鉄皮開口部21の位置に応じて適宜選択される。特に、既存の高炉20を修復する場合は、予めステーブ開口部23及び鉄皮開口部21の位置が決まっている場合があるため、これらに適合するように冷却体7の構成(1つの冷却体7が有する第2冷却体7bの数)および配置が適宜定められる。 3 and 4, the cooling bodies 7 having one second cooling body 7b and the cooling bodies 7 having two second cooling bodies 7b are alternately arranged along the inner wall of the stave 5, but multiple cooling bodies 7 having one second cooling body 7b may be arranged along the inner wall of the stave 5, or multiple cooling bodies 7 having two second cooling bodies 7b may be arranged along the inner wall of the stave 5. These arrangements are appropriately selected depending on the positions of the stave opening 23 and the iron shell opening 21. In particular, when repairing an existing blast furnace 20, the positions of the stave opening 23 and the iron shell opening 21 may be determined in advance, so the configuration of the cooling body 7 (the number of second cooling bodies 7b that one cooling body 7 has) and the arrangement are appropriately determined to match these.

冷媒流路15は、第1冷却体7aと第2冷却体7bの双方を通るように設けられている。これにより、第1冷却体7aと第2冷却体7bの双方が冷媒によって冷却されるように構成されている。図2および図3に示す例では、第2冷却体7bに対して冷媒の給水用及び排水用の2本の配管17が接続されている。よって、冷媒源から供給された冷媒は、給水用の配管17を通り、第2冷却体7bの内部の冷媒流路15から第1冷却体7aの内部の冷媒流路15へ流れ、第1冷却体7aの内部の冷媒流路15から第2冷却体7bの内部の冷媒流路15へ流れ、排水用の配管17へ戻る。 The refrigerant flow path 15 is provided so as to pass through both the first cooling body 7a and the second cooling body 7b. This allows both the first cooling body 7a and the second cooling body 7b to be cooled by the refrigerant. In the example shown in Figures 2 and 3, two pipes 17 for supplying and draining the refrigerant are connected to the second cooling body 7b. Therefore, the refrigerant supplied from the refrigerant source passes through the water supply pipe 17, flows from the refrigerant flow path 15 inside the second cooling body 7b to the refrigerant flow path 15 inside the first cooling body 7a, flows from the refrigerant flow path 15 inside the first cooling body 7a to the refrigerant flow path 15 inside the second cooling body 7b, and returns to the drain pipe 17.

第1冷却体7aと第2冷却体7bは一体のものとして製造されたものであってよく、または、第1冷却体7aと第2冷却体7bはそれぞれが別々に製造されて互いに結合されたものであってもよい。例えば、第1冷却体7aと第2冷却体7bが鋳物から構成される場合、両者を一体のものとして鋳造可能である。第1冷却体7aと第2冷却体7bがそれぞれ別々に製造され、その後に互いに結合される場合、第1冷却体7aの上面7a2または底面7a3に第2冷却体7bが接合される。 The first cooling body 7a and the second cooling body 7b may be manufactured as a single unit, or the first cooling body 7a and the second cooling body 7b may be manufactured separately and then joined together. For example, if the first cooling body 7a and the second cooling body 7b are made of castings, they can be cast as a single unit. If the first cooling body 7a and the second cooling body 7b are manufactured separately and then joined together, the second cooling body 7b is joined to the top surface 7a2 or bottom surface 7a3 of the first cooling body 7a.

また、第1冷却体7aと第2冷却体7bがそれぞれ別々に製造され、その後に互いに結合される場合、例えば施工時に第1冷却体7aを高炉20に組み付けてから第1冷却体7aに第2冷却体7bを組み付けてもよいし、第1冷却体7aと第2冷却体7bをそれぞれ高炉20に組み付けてもよい。この場合に、第1冷却体7aと第2冷却体7bの冷媒流路15は別系統であってもよい。 In addition, when the first cooling body 7a and the second cooling body 7b are manufactured separately and then joined together, for example, during construction, the first cooling body 7a may be assembled to the blast furnace 20 and then the second cooling body 7b may be assembled to the first cooling body 7a, or the first cooling body 7a and the second cooling body 7b may be assembled to the blast furnace 20. In this case, the refrigerant flow paths 15 of the first cooling body 7a and the second cooling body 7b may be separate systems.

前述したように、高炉の炉内側のプロフィールが凸凹になると、高炉内の装入物の降下挙動が不安定になり、高炉の安定操業を維持するうえで問題となる。朝顔部Z1の理想的な炉内稼働面のプロフィールとしては、図2中のP点(羽口冷却箱先端部)を起点にして、高炉20の内面の水平方向に対する角度θ1を70°~80°の範囲に長期期間安定して維持することが重要である。このため、第2冷却体7bの高炉20の炉内側の面は、P点を起点にして水平方向に対する角度θ1が70°~80°の範囲とされている。このように、第2冷却体7bの高炉20の炉内側の面の角度は、予め高炉20の安定操業に理想的な70°~80°の範囲に作り込んでおくことが好適である。 As mentioned above, if the profile of the inside of the blast furnace becomes uneven, the descent behavior of the charge in the blast furnace becomes unstable, which is a problem in maintaining stable operation of the blast furnace. As an ideal profile of the working surface in the furnace of the morning glory section Z1, it is important to stably maintain the angle θ1 of the inner surface of the blast furnace 20 with respect to the horizontal direction in the range of 70° to 80° starting from point P (tip of the tuyere cooling box) in Figure 2 for a long period of time. For this reason, the angle θ1 of the inner surface of the blast furnace 20 of the second cooling body 7b with respect to the horizontal direction starting from point P is set to a range of 70° to 80°. In this way, it is preferable to previously set the angle of the surface of the second cooling body 7b on the inside of the blast furnace 20 to the range of 70° to 80°, which is ideal for stable operation of the blast furnace 20.

冷却体7は、特に限定されないが、加工性、熱伝導性、価格等の観点から、銅又は銅合金からなることが好ましい。銅の融点は1100℃程度であり、冷媒流路15に冷媒を流すことによって高炉20の操業中に冷却体7が溶融してしまうことが抑止される。したがって、第2冷却体7bの高炉20炉内側の面の角度θ1は、70°~80°の範囲に長期期間(例えば、20~30年程度の間)において維持される。 The cooling body 7 is not particularly limited, but is preferably made of copper or a copper alloy from the viewpoints of workability, thermal conductivity, cost, etc. The melting point of copper is about 1100°C, and flowing a refrigerant through the refrigerant flow path 15 prevents the cooling body 7 from melting during operation of the blast furnace 20. Therefore, the angle θ1 of the surface of the second cooling body 7b on the inside of the blast furnace 20 is maintained in the range of 70° to 80° for a long period of time (e.g., about 20 to 30 years).

冷却体7は、高炉20内において、ステーブ5の炉内側、すなわち炉体鉄皮3側とは反対側に配置される。冷却体7は、ステーブ5の炉内側に1つ配置されていても、2つ以上配置されていてもよい。また、ある1つのステーブ5の炉内側に対して冷却体7の一部が配置(すなわち、1つの冷却体7が2つの隣接するステーブ5にまたがって配置)されていてもよい。このような配置により、冷却体7は炉体鉄皮3と直接的に接触しないように配置されるため、炉体鉄皮3を保護する機能をステーブ5に任せ、冷却体7は、周囲に配置される煉瓦などの耐火物9を冷却することができる。典型的には、冷却体7は、耐火物9を冷却するためのものであることができる。 The cooling body 7 is arranged in the blast furnace 20 on the furnace inner side of the stave 5, i.e., on the opposite side to the furnace body shell 3 side. One cooling body 7 may be arranged on the furnace inner side of the stave 5, or two or more cooling bodies 7 may be arranged. Also, a part of the cooling body 7 may be arranged on the furnace inner side of a certain stave 5 (i.e., one cooling body 7 may be arranged across two adjacent staves 5). With such an arrangement, the cooling body 7 is arranged so as not to come into direct contact with the furnace body shell 3, so that the function of protecting the furnace body shell 3 is left to the stave 5, and the cooling body 7 can cool the refractory material 9, such as bricks, arranged around it. Typically, the cooling body 7 can be for cooling the refractory material 9.

本開示における第1冷却体7aおよび第2冷却体7bとしては、任意の形状のものを使用することができるが、一般的には、板状であることができる。第1冷却体7aが板状である実施形態において、第1冷却体7aの外側の側面7a1が、ステーブ5の炉内側に配置される、すなわち、第1冷却体7aの側面7a1とステーブ5の炉内側の面とが対面していることが好ましい。第1冷却体7aの側面7a1が、ステーブ5の炉内側に配置される態様において、第1冷却体7aの上面7a2及び底面7a3が略水平となるように配置されることがより好ましい。このように配置することで、第1冷却体7aの最大面積を有する面を、周囲の耐火物9に接するように配置することが可能となる。したがって、より効率的に耐火物9を冷却でき、さらに耐火物9の高寿命化を達成することが可能となる。なお、ステーブ5に冷却体7を取り付けるために、ステーブ5と冷却体7との間に、取付け用フランジ(図示せず)のような部材を設けてもよい。 The first cooling body 7a and the second cooling body 7b in the present disclosure may have any shape, but generally may be plate-shaped. In an embodiment in which the first cooling body 7a is plate-shaped, it is preferable that the outer side surface 7a1 of the first cooling body 7a is arranged on the furnace inner side of the stave 5, that is, the side surface 7a1 of the first cooling body 7a faces the furnace inner surface of the stave 5. In an embodiment in which the side surface 7a1 of the first cooling body 7a is arranged on the furnace inner side of the stave 5, it is more preferable that the upper surface 7a2 and the bottom surface 7a3 of the first cooling body 7a are arranged so as to be approximately horizontal. By arranging in this manner, it is possible to arrange the surface having the maximum area of the first cooling body 7a so as to contact the surrounding refractory material 9. Therefore, it is possible to more efficiently cool the refractory material 9, and further to achieve a long life of the refractory material 9. In addition, in order to attach the cooling body 7 to the stave 5, a member such as an attachment flange (not shown) may be provided between the stave 5 and the cooling body 7.

本明細書内において、第1冷却体7aが板状である場合における冷却体7の「上面7a2」とは、第1冷却体7aの各面のうち最大面積を有する面を言うものである。そして、「底面7a3」とは、その上面7a2とは反対側の面を言うものである。また、第1冷却体7aの「側面7a1,7a4」とは、上面7a2に対して垂直又は略垂直な面を言うものである。また、冷却体7として、ステーブ5の形状及び寸法、冷却効率等の性能などに応じて、様々な寸法のものを選択することができる。 In this specification, when the first cooling body 7a is plate-shaped, the "top surface 7a2" of the cooling body 7 refers to the surface of the first cooling body 7a that has the largest area. The "bottom surface 7a3" refers to the surface opposite to the top surface 7a2. The "side surfaces 7a1, 7a4" of the first cooling body 7a refer to surfaces that are perpendicular or nearly perpendicular to the top surface 7a2. Various dimensions of the cooling body 7 can be selected depending on the shape and dimensions of the stave 5, the cooling efficiency, and other performance factors.

第1冷却体7aの水平断面の形状は、如何なる形状であってもよいが、冷却体7が耐火物9を効率よく冷却するために、図3に示したように長方形又は略長方形であることが好ましい。第1冷却体7aの水平断面の形状が長方形(又は略長方形)である場合、その長方形の長辺をステーブ5の炉内側に配置させることがより好ましい。これは、このように配置することで、複数の冷却体7を高炉20内に配置する実施形態において、高炉20内に設置する冷却体7の個数を少なくすることができ、それによって、後述する配管17のための炉体鉄皮上の鉄皮開口部21の個数を低減することが可能になるためである。さらにより好ましくは、炉体鉄皮3の内面に沿ったステーブ5の曲面形状に応じて、冷却体7をステーブ5の炉内側の面に接して並べることができるように、第1冷却体7aが例えば台形状又は扇形状の水平断面形状を有するように、第1冷却体7aの形状を決定することができる。 The horizontal cross-sectional shape of the first cooling body 7a may be any shape, but in order for the cooling body 7 to efficiently cool the refractory material 9, it is preferable that the cooling body 7 is rectangular or approximately rectangular as shown in FIG. 3. When the horizontal cross-sectional shape of the first cooling body 7a is rectangular (or approximately rectangular), it is more preferable to arrange the long side of the rectangle on the furnace inside of the stave 5. This is because, by arranging in this manner, in an embodiment in which multiple cooling bodies 7 are arranged in the blast furnace 20, the number of cooling bodies 7 installed in the blast furnace 20 can be reduced, thereby making it possible to reduce the number of iron shell openings 21 on the furnace body iron shell for the piping 17 described later. Even more preferably, the shape of the first cooling body 7a can be determined so that the first cooling body 7a has a horizontal cross-sectional shape that is, for example, trapezoidal or sector-shaped, so that the cooling body 7 can be arranged in contact with the furnace inside surface of the stave 5 according to the curved shape of the stave 5 along the inner surface of the furnace body iron shell 3.

(2.2.ステーブ)
本開示におけるステーブ5は、特に限定されず、当技術分野で公知のものを使用することができる。本開示において、ステーブ5は高炉20の炉体鉄皮3の炉内側に配置されている。炉体鉄皮3の炉内側に配置されたステーブ5は、典型的に、その内部の配管(図示せず)に水などの冷媒を流すことで冷却され、それによって、高炉内の高温反応から炉体鉄皮3を保護している。1つの実施形態において、ステーブ5は、ボルト締めによって炉体鉄皮3の内部に設置、固定される。このため、炉体鉄皮3にはこのボルトを挿通するための開口部が設けられている。また、炉内側の高圧ガスが吹き出ないように炉体鉄皮3の表側のボルトの頭部分はキャップで覆われ、高圧ガスの吹き抜けが抑制されている。図2においては、例として、朝顔部Z1と、朝顔部Z1の上部の領域とにステーブ5,5’が設置されている。好ましい実施形態において、複数のステーブ5が、炉体鉄皮3の内面に全周にわたって周設される。1つの実施形態において、このステーブ5の配管と上述した冷却体7の配管17とは、別系統である。このように冷却体7とステーブ5との配管をそれぞれ別系統とすることで、冷却体7が破損した場合でも、ステーブ5が炉体鉄皮3を保護しているため、そのまま高炉操業を継続することができるという利点を有する。本開示におけるステーブ5の材質は、特に限定されないが、例えば、加工性、熱伝導性、価格等の観点から、鉄鋳物、銅又は銅合金からなることが好ましい。
(2.2. Stave)
The stave 5 in the present disclosure is not particularly limited, and any known stave in the art can be used. In the present disclosure, the stave 5 is disposed on the inner side of the furnace body shell 3 of the blast furnace 20. The stave 5 disposed on the inner side of the furnace body shell 3 is typically cooled by flowing a coolant such as water through its internal piping (not shown), thereby protecting the furnace body shell 3 from high-temperature reactions in the blast furnace. In one embodiment, the stave 5 is installed and fixed inside the furnace body shell 3 by bolting. For this reason, the furnace body shell 3 is provided with an opening for inserting the bolt. In addition, the head of the bolt on the front side of the furnace body shell 3 is covered with a cap so that the high-pressure gas inside the furnace does not blow out, and the blow-through of the high-pressure gas is suppressed. In FIG. 2, as an example, the staves 5, 5' are installed in the morning glory portion Z1 and the upper region of the morning glory portion Z1. In a preferred embodiment, a plurality of staves 5 are provided around the entire inner surface of the furnace body shell 3. In one embodiment, the piping of the stave 5 and the piping 17 of the cooling body 7 described above are separate systems. By making the piping of the cooling body 7 and the stave 5 separate systems in this way, even if the cooling body 7 is damaged, the stave 5 protects the furnace body iron shell 3, so that the blast furnace operation can be continued as it is. The material of the stave 5 in the present disclosure is not particularly limited, but is preferably made of iron casting, copper or a copper alloy, for example, from the viewpoints of workability, thermal conductivity, price, etc.

また、本開示におけるステーブ5の形状は、特に限定されないが、一般的に、板状であることができる。また、本開示におけるステーブ5は、高炉20の形状、高炉内の設置位置、求める性能などに応じて、様々な寸法のものを選択することができる。 The shape of the stave 5 in this disclosure is not particularly limited, but can generally be plate-shaped. The stave 5 in this disclosure can be selected from a variety of sizes depending on the shape of the blast furnace 20, the installation position within the blast furnace, the desired performance, etc.

本開示におけるステーブ5は、ステーブ開口部23を有することができる。そのステーブ開口部23の位置は、上述した冷却体7の内部の冷媒流路15に配管17を接続するための配管接続部19の位置に対応するように設置することが好ましい。 The stave 5 in this disclosure can have a stave opening 23. The position of the stave opening 23 is preferably set so as to correspond to the position of the pipe connection part 19 for connecting the pipe 17 to the refrigerant flow path 15 inside the cooling body 7 described above.

1つの実施形態において、ステーブ5のステーブ開口部23の位置を、既設の冷却体7の配管接続部19の位置に対応するように決めることができる。別の実施形態において、特に既設の高炉20に本開示に係る高炉用冷却構造体30を設ける実施形態において、ステーブ5上に、ステーブ5の内部の冷媒用の配管等と干渉しないようにステーブ開口部23を設け、次いで、そのステーブ開口部23に対応するように冷却体7の配管接続部19の位置を決定するように冷却体7を作製することができる。したがって、本開示に係る高炉用冷却構造体30は、新規の高炉20で用いる場合だけでなく既設の高炉20に後付けで用いる場合でも、比較的容易に設置することができ、設計自由度が高いという利点を有する。 In one embodiment, the position of the stave opening 23 of the stave 5 can be determined to correspond to the position of the piping connection 19 of the existing cooling body 7. In another embodiment, particularly in an embodiment in which the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure is provided in an existing blast furnace 20, the stave opening 23 can be provided on the stave 5 so as not to interfere with the refrigerant piping inside the stave 5, and then the cooling body 7 can be fabricated so as to determine the position of the piping connection 19 of the cooling body 7 to correspond to the stave opening 23. Therefore, the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure has the advantage that it can be installed relatively easily and has a high degree of design freedom not only when used in a new blast furnace 20 but also when used as a retrofit to an existing blast furnace 20.

また、ステーブ5のステーブ開口部23と配管17との間には幾らかの隙間が存在している場合がある。これは、一般的に、ステーブ5が曲面であり、配管17が直線であるためである。このような場合は、冷却体7を一定の位置で固定するために、ステーブ開口部23と配管17との間の隙間が、不定形耐火物で密封されていることが好ましい。このような不定形耐火物としては、限定されないが、例えば、キャスタブル耐火物や吹付材が挙げられる。 Also, there may be some gap between the stave opening 23 of the stave 5 and the pipe 17. This is because the stave 5 is generally curved and the pipe 17 is straight. In such a case, in order to fix the cooling body 7 in a fixed position, it is preferable that the gap between the stave opening 23 and the pipe 17 is sealed with an amorphous refractory. Examples of such amorphous refractory include, but are not limited to, castable refractory and spray material.

(2.3.冷却体による冷却効果)
耐火物9は、冷却体7と同様にステーブ5の内壁の全周に沿って連なるように配置されている。図4に示すように、冷却体7が配置された高さ位置では、耐火物9は第1冷却体7aの上に配置され、隣接する耐火物9の間に第2冷却体7bが挿入されている。また、耐火物9の高炉20の炉内側の面は、第2冷却体7bの高炉20の炉内側の面と同様に、図2のP点を起点にして水平方向に対する角度θ1が70°~80°の範囲とされている。
(2.3. Cooling effect by cooling body)
The refractory material 9 is arranged so as to be continuous along the entire circumference of the inner wall of the stave 5, similar to the cooling body 7. As shown in FIG. 4, at the height position where the cooling body 7 is arranged, the refractory material 9 is arranged on the first cooling body 7a, and the second cooling body 7b is inserted between the adjacent refractory materials 9. In addition, the surface of the refractory material 9 on the inside of the blast furnace 20 is in the range of 70° to 80° with respect to the horizontal direction starting from point P in FIG. 2, similar to the surface of the second cooling body 7b on the inside of the blast furnace 20.

第1冷却体7aの上に耐火物9が配置されることで、耐火物9は第1冷却体7aによって下側から冷却される。また、隣接する耐火物9の間に第2冷却体7bが挿入されることで、耐火物9は第2冷却体7bによって左右から冷却される。このように、隣接する第2冷却体7bの間の耐火物9は、左右の2つの第2冷却体7bと、下部の第1冷却体7aとからなるコの字形の領域で冷却される。したがって、耐火物9の全域が第1冷却体7aと第2冷却体7bの双方によって確実に冷却される。 By placing the refractory 9 on the first cooling body 7a, the refractory 9 is cooled from below by the first cooling body 7a. Furthermore, by inserting the second cooling body 7b between adjacent refractory pieces 9, the refractory 9 is cooled from the left and right by the second cooling body 7b. In this way, the refractory 9 between adjacent second cooling bodies 7b is cooled in a U-shaped region consisting of the two second cooling bodies 7b on the left and right and the first cooling body 7a at the bottom. Therefore, the entire area of the refractory 9 is reliably cooled by both the first cooling body 7a and the second cooling body 7b.

上述した通り朝顔部Z1の理想的な炉内稼働面のプロフィールとしては、高炉20の内面の水平方向に対する角度θ1を70°~80°の範囲に長期期間安定して維持することが重要である。この角度範囲を維持できないと、冷却体7の上下の耐火物9が損傷してプロフィールが凸凹状になる。このため、高炉20内の装入物の降下挙動が不安定になり、高炉20の安定操業の維持、すなわち鉱石とコークスが高炉20内の最も反応が激しい活性化部分(羽口部分)に安定して供給されることを維持するうえで問題となる。高炉20の安定操業を実現するためには、朝顔部Z1のプロフィールが長期間にわたって安定して維持されることが必要である。 As described above, it is important that the ideal profile of the working surface of the morning glory portion Z1 in the furnace is stably maintained for a long period of time at an angle θ1 relative to the horizontal direction of the inner surface of the blast furnace 20 in the range of 70° to 80°. If this angle range cannot be maintained, the refractories 9 above and below the cooling body 7 will be damaged and the profile will become uneven. This will cause the descent behavior of the charge in the blast furnace 20 to become unstable, which will cause problems in maintaining stable operation of the blast furnace 20, that is, in maintaining a stable supply of ore and coke to the most reactive activated part (tuyere part) in the blast furnace 20. In order to achieve stable operation of the blast furnace 20, it is necessary that the profile of the morning glory portion Z1 be stably maintained for a long period of time.

しかし、第2冷却体7bが設けられておらず、水平型の冷却体(すなわち、第1冷却体7a)のみによって耐火物9が冷却される場合、水平型の冷却体は高炉20内で同じ高さ位置での冷却しかできないため、耐火物9の冷却が不十分となる場合がある。 However, if the second cooling body 7b is not provided and the refractory material 9 is cooled only by a horizontal cooling body (i.e., the first cooling body 7a), the horizontal cooling body can only cool the refractory material 9 at the same height position within the blast furnace 20, and therefore the cooling of the refractory material 9 may be insufficient.

図5は、第2冷却体7bが設けられていない冷却体7によって耐火物9が冷却される場合に、高炉20の炉内側のプロフィールが凸凹になる様子を示す図である。図5に示す例では、冷却体7は、第2冷却体7bを有しておらず、水平方向に延在する冷却体7のみから構成され、冷却体7はステーブ5の内壁の全周に沿って連なるように配置されている。そして、耐火物9は、冷却体7の上に配置されている。図5に示す構成例は、例えば前述した特許文献3に記載された構成に対応する。 Figure 5 is a diagram showing how the profile of the inside of the blast furnace 20 becomes uneven when the refractory 9 is cooled by a cooling body 7 that is not provided with a second cooling body 7b. In the example shown in Figure 5, the cooling body 7 does not have a second cooling body 7b and is composed only of a cooling body 7 extending in the horizontal direction, and the cooling body 7 is arranged so as to be continuous along the entire circumference of the inner wall of the stave 5. The refractory 9 is arranged on top of the cooling body 7. The configuration example shown in Figure 5 corresponds to the configuration described in, for example, Patent Document 3 mentioned above.

図5に示すような構成の冷却体7の場合、耐火物9が十分に冷却されず、経年により耐火物9が損傷し、図中に示した消失範囲Rにて耐火物9が消失する。これにより、高炉20の炉内側のプロフィールが凸凹になり、装入物の降下挙動が不安定になる。 In the case of a cooling body 7 configured as shown in FIG. 5, the refractory material 9 is not sufficiently cooled, and the refractory material 9 is damaged over time, and the refractory material 9 is lost in the loss range R shown in the figure. This causes the profile of the inside of the blast furnace 20 to become uneven, and the descent behavior of the charge becomes unstable.

また、冷却体7は、その下の耐火物9によって支持されているため、冷却体7の下の耐火物9が消失してしまうと、冷却体7は配管17によって片持ちで支持されることになり、配管17が破断するなどの問題も生じる。 In addition, since the cooling body 7 is supported by the refractory material 9 underneath, if the refractory material 9 underneath the cooling body 7 disappears, the cooling body 7 will be supported by the pipe 17 in a cantilevered manner, which may cause problems such as the pipe 17 breaking.

一方、図6は、本実施形態に係る冷却体7により耐火物9が冷却された場合に、経年による耐火物9の消失範囲R’を示す図である。図6では耐火物9の位置での断面(図3中に示す一点鎖線II-II’に沿った断面)を示している。図6に示すように、耐火物9の全域が第1冷却体7aと第2冷却体7bの双方によって冷却されることで、経年による耐火物9の消失が抑制され、消失範囲R’は図4に示した消失範囲Rよりも大幅に縮小される。 On the other hand, FIG. 6 is a diagram showing the disappearance range R' of the refractory 9 due to aging when the refractory 9 is cooled by the cooling body 7 according to this embodiment. FIG. 6 shows a cross section at the position of the refractory 9 (a cross section along the dashed line II-II' shown in FIG. 3). As shown in FIG. 6, the entire area of the refractory 9 is cooled by both the first cooling body 7a and the second cooling body 7b, so that the disappearance of the refractory 9 due to aging is suppressed, and the disappearance range R' is significantly smaller than the disappearance range R shown in FIG. 4.

したがって、本実施形態によれば、高炉20の炉内側のプロフィールが凸凹になることが抑制され、高炉20内の装入物の降下挙動が安定する。これにより、鉱石とコークスが高炉20内の羽口部分に安定して供給され、高炉20の安定操業が可能となる。 Therefore, according to this embodiment, the profile of the inside of the blast furnace 20 is prevented from becoming uneven, and the descent behavior of the charge material in the blast furnace 20 is stabilized. This allows the ore and coke to be stably supplied to the tuyere portion in the blast furnace 20, enabling stable operation of the blast furnace 20.

(2.4.冷却配管の破断抑制)
高炉20の朝顔部Z1の耐火物9は高炉20の底部から連続して積み上げられている。この耐火物9は高炉20の炉内の熱を受け、上方向に膨張する。高炉20内の冷却体7の高さ位置において、高炉20を稼働してからの経年により、耐火物9が上方向に30mm~50mm程度膨張する場合がある。
(2.4. Preventing Cooling Pipe Breakage)
The refractory material 9 in the morning glory portion Z1 of the blast furnace 20 is stacked continuously from the bottom of the blast furnace 20. The refractory material 9 expands upward due to heat in the blast furnace 20. At the height position of the cooling body 7 in the blast furnace 20, the refractory material 9 may expand upward by about 30 mm to 50 mm due to aging after the blast furnace 20 is operated.

図7は、第2冷却体7bが設けられていない冷却体7において、耐火物9が上方向に膨張した結果、冷却体7の給排水の配管17に負荷がかかる様子を示す断面図である。図5に示す構成例も、図5と同様、例えば前述した特許文献1に記載された構成に対応する。 Figure 7 is a cross-sectional view showing a state in which a load is placed on the water supply and drainage pipes 17 of a cooling body 7 that does not have a second cooling body 7b as a result of the refractory material 9 expanding upward. The configuration example shown in Figure 5 corresponds to the configuration described in, for example, the aforementioned Patent Document 1, just like Figure 5.

図7に示すように、耐火物9が上方向に膨張すると、冷却体7にせん断力F1や曲げモーメントF2が働き、図7中に示す部位A2において冷却体7の配管17が破断し、冷却体7の冷却機能が失われる。その結果、耐火物9の冷却能がなくなり、耐火物9の損耗が一気に進んで、上述したようなプロフィールの凸凹が更に助長され、高炉20の操業が更に不安定化する。 As shown in Figure 7, when the refractory material 9 expands upward, a shear force F1 and a bending moment F2 act on the cooling body 7, causing the piping 17 of the cooling body 7 to break at the point A2 shown in Figure 7, and the cooling function of the cooling body 7 to be lost. As a result, the cooling ability of the refractory material 9 is lost, and the wear of the refractory material 9 progresses rapidly, further promoting the unevenness of the profile as described above, and further destabilizing the operation of the blast furnace 20.

更に、上述したような経年による耐火物9の消失が生じ、特に冷却体7の上部の耐火物9が消失してしまうと、せん断力F1や曲げモーメントF2に対する抗力が低下し、配管17がより破断し易くなる。なお、前述した特許文献3に記載された構成のように、朝顔部Z1のステーブ5に対して、その上部に配置されたステーブ5が炉内側に張り出している場合、上部に配置されたステーブ5の張り出した部分が膨張による上向きの力を受けることで、施工後の比較的短期間であれば、せん断力F1や曲げモーメントF2に対抗することは可能である。しかし、このような構造においても、経年により冷却体7の上部の耐火物9が消失してしまうと、せん断力F1や曲げモーメントF2に対する抗力が低下し、配管17がより破断し易くなる。 Furthermore, if the refractory material 9 disappears due to aging as described above, and especially if the refractory material 9 on the upper part of the cooling body 7 disappears, the resistance to the shear force F1 and bending moment F2 decreases, and the pipe 17 becomes more likely to break. In addition, as in the configuration described in Patent Document 3 described above, if the stave 5 arranged above the stave 5 of the morning glory section Z1 protrudes toward the inside of the furnace, the protruding part of the stave 5 arranged on the upper part receives an upward force due to expansion, and it is possible to resist the shear force F1 and bending moment F2 for a relatively short period after construction. However, even in such a structure, if the refractory material 9 on the upper part of the cooling body 7 disappears due to aging, the resistance to the shear force F1 and bending moment F2 decreases, and the pipe 17 becomes more likely to break.

本実施形態では、朝顔部Z1のテーパーを活用して耐火物9の膨張による影響を抑制する。図2に示すように、高炉20の朝顔部Z1では、冷却体7に対向するステーブ5の炉内側の内壁5aは、内径が下からに上に向かって縮小するテーパー面となっている。このため、ステーブ5の内壁5aは、図2中に示すθ2の角度で傾斜している。そして、ステーブ5の内壁5aと対向する第2冷却体7bの対向面7b1は、ステーブ5のテーパー面に沿った面であり、テーパー面に接触または近接しており、ステーブ5の内壁5aと平行となるようにθ2の角度で傾斜している。このような構成によれば、仮に耐火物9が膨張して下方から上方に向かって冷却体7を押し上げようとする力が働いたとしても、ステーブ5の内壁5aがθ2の角度で傾斜しているため、そのテーパー効果によって、冷却体7を押し上げようとする上昇力が消されてしまう。この結果、給排水の配管17には、図7に示したようなせん断力F1や曲げモーメントF2が働かないこととなる。したがって、耐火物9の膨張により冷却体7が上昇して配管17が損傷することが抑制される。 In this embodiment, the influence of the expansion of the refractory 9 is suppressed by utilizing the taper of the morning glory portion Z1. As shown in FIG. 2, in the morning glory portion Z1 of the blast furnace 20, the inner wall 5a of the stave 5 facing the cooling body 7 on the inside of the furnace is a tapered surface whose inner diameter decreases from bottom to top. For this reason, the inner wall 5a of the stave 5 is inclined at an angle of θ2 shown in FIG. 2. And the facing surface 7b1 of the second cooling body 7b facing the inner wall 5a of the stave 5 is a surface along the tapered surface of the stave 5, is in contact with or close to the tapered surface, and is inclined at an angle of θ2 so as to be parallel to the inner wall 5a of the stave 5. According to this configuration, even if the refractory 9 expands and a force acts to push up the cooling body 7 from the bottom to the top, the inner wall 5a of the stave 5 is inclined at an angle of θ2, so that the upward force to push up the cooling body 7 is eliminated by the taper effect. As a result, the shear force F1 and bending moment F2 shown in FIG. 7 do not act on the water supply and drainage pipes 17. Therefore, the cooling body 7 is prevented from rising due to the expansion of the refractory material 9, which would damage the pipes 17.

図8および図9は、朝顔部Z1のテーパーを活用して耐火物9の膨張による影響を抑制する具体例を示す図である。図8に示す例では、ステーブ5の内壁5aと第2冷却体7bとの間にスペーサ8が挿入されている。また、図9に示す例では、ステーブ5の内壁5aと、第2冷却体7bのステーブ5に対向する対向面7b1が密着している。このような構成によれば、耐火物9が膨張して下方から上方に向かって冷却体7を押し上げようとする力が働いた場合に、冷却体7が上方に移動することが確実に抑制される。この結果、給排水の配管17に図7に示したようなせん断力F1や曲げモーメントF2が作用せず、耐火物9の膨張により冷却体7が上昇して配管17が損傷することが抑制される。なお、図8に示す例では、スペーサ8を挿入する代わりに、スペーサ8に相当する突起が冷却体7またはステーブ5から突出していてもよい。 8 and 9 are diagrams showing a specific example of suppressing the influence of the expansion of the refractory 9 by utilizing the taper of the morning glory portion Z1. In the example shown in FIG. 8, a spacer 8 is inserted between the inner wall 5a of the stave 5 and the second cooling body 7b. In the example shown in FIG. 9, the inner wall 5a of the stave 5 and the opposing surface 7b1 of the second cooling body 7b facing the stave 5 are in close contact with each other. With this configuration, when the refractory 9 expands and a force acts to push the cooling body 7 upward from below, the cooling body 7 is reliably suppressed from moving upward. As a result, the shear force F1 and bending moment F2 as shown in FIG. 7 do not act on the water supply and drainage pipes 17, and the cooling body 7 is prevented from rising due to the expansion of the refractory 9 and damaging the pipes 17. In the example shown in FIG. 8, instead of inserting the spacer 8, a protrusion corresponding to the spacer 8 may protrude from the cooling body 7 or the stave 5.

また、図2、図8および図9に示したように、冷却体7は、上下方向に離間する少なくとも2箇所で炉体鉄皮3に対してボルト6により固定されており、上下2本のボルト6によって炉体鉄皮3に対して固定されている。より詳細には、下側のボルト6は第1冷却体7aに装着され、上側のボルト6は第2冷却体7bに装着されている。上下のボルト6は、ステーブ5のステーブ開口部23a及び炉体鉄皮3の鉄皮開口部21aを貫通し、炉体鉄皮3の外側に突出したボルト6にナットが締結される。または、炉体鉄皮3の外側から鉄皮開口部21aおよびステーブ開口部23aへ2本のボルト6を挿入し、第1冷却体7aおよび第2冷却体7bに設けられたネジ穴にボルト6を締結してもよい。このように、ボルト6により固定されるとは、冷却体7に予め装着されたボルト6にナットを締結して固定することと、冷却体7に設けられたネジ穴にボルト6を締結して固定することの双方を含む。これにより、冷却体7は、上下2箇所で炉体鉄皮3に対して安定的に固定される。したがって、給排水の配管17には、図7に示したようなせん断力F1や曲げモーメントF2が働かないこととなる。したがって、耐火物9の膨張により冷却体7が上昇して配管17が損傷することが抑制される。なお、炉内側の高圧ガスが吹き出ないように炉体鉄皮3の表側のナット、またはボルトの頭部分はキャップで覆われ、高圧ガスの吹き抜けが抑制されている。 2, 8 and 9, the cooling body 7 is fixed to the furnace body shell 3 by bolts 6 at at least two points spaced apart in the vertical direction, and is fixed to the furnace body shell 3 by two bolts 6, one at the top and one at the bottom. More specifically, the lower bolt 6 is attached to the first cooling body 7a, and the upper bolt 6 is attached to the second cooling body 7b. The upper and lower bolts 6 pass through the stave opening 23a of the stave 5 and the shell opening 21a of the furnace body shell 3, and nuts are fastened to the bolts 6 protruding to the outside of the furnace body shell 3. Alternatively, two bolts 6 may be inserted from the outside of the furnace body shell 3 into the shell opening 21a and the stave opening 23a, and the bolts 6 may be fastened to the screw holes provided in the first cooling body 7a and the second cooling body 7b. In this way, being fixed by the bolts 6 includes both fastening nuts to the bolts 6 that are attached to the cooling body 7 in advance, and fastening bolts 6 to screw holes provided in the cooling body 7. This allows the cooling body 7 to be stably fixed to the furnace body shell 3 at two points, top and bottom. Therefore, the shear force F1 and bending moment F2 shown in FIG. 7 do not act on the water supply and drainage pipes 17. This prevents the cooling body 7 from rising due to the expansion of the refractory material 9, which would damage the pipes 17. In addition, the heads of the nuts or bolts on the front side of the furnace body shell 3 are covered with caps to prevent the high-pressure gas inside the furnace from blowing out, preventing the high-pressure gas from blowing through.

なお、図7に示したような第2冷却体7bが設けられていない水平型の冷却体7においても、ボルト6で同様に支持することは可能であるが、この場合、冷却体7は上下方向に延在していないため、上下方向に離れた複数箇所で冷却体7をボルト6で支持することはできない。このため、図7に示したようなせん断力F1や曲げモーメントF2を抑制する観点での効果を十分に得ることができず、特に曲げモーメントF2を抑制することに困難が生じる。本実施形態では、上下方向に延在する第2冷却体7bを設けたことで、上下方向に離れた複数箇所で冷却体7をボルト6で支持することができるため、せん断力F1や曲げモーメントF2が確実に抑制される。 In addition, it is possible to support the cooling body 7 with the bolts 6 in the same manner even in a horizontal cooling body 7 without the second cooling body 7b as shown in FIG. 7, but in this case, since the cooling body 7 does not extend in the vertical direction, the cooling body 7 cannot be supported by the bolts 6 at multiple points separated in the vertical direction. Therefore, it is not possible to fully obtain the effect in terms of suppressing the shear force F1 and bending moment F2 as shown in FIG. 7, and it is particularly difficult to suppress the bending moment F2. In this embodiment, by providing the second cooling body 7b extending in the vertical direction, the cooling body 7 can be supported by the bolts 6 at multiple points separated in the vertical direction, so that the shear force F1 and bending moment F2 are reliably suppressed.

また、冷却体7をボルト6で固定する代わりに、あるいは冷却体7をボルト6で固定することに加えて、第2冷却体7bの上面を朝顔部Z1の上部のステーブ5’の下面に当接させて、冷却体7を押し上げようとする力をステーブ5’で受けるようにしてもよい。このような構成によっても、せん断力F1や曲げモーメントF2が確実に抑制される。 In addition to or instead of fixing the cooling body 7 with the bolts 6, the upper surface of the second cooling body 7b may be abutted against the lower surface of the stave 5' at the top of the morning glory section Z1, so that the force pushing up the cooling body 7 is received by the stave 5'. This configuration also reliably suppresses the shear force F1 and bending moment F2.

本開示によれば、上述した冷却効果と配管17の破断抑制に加え、炉体鉄皮3の冷却はステーブ5に任せ、冷却体7は耐火物(例えば、煉瓦)9の冷却をすることが可能となる。したがって、たとえ仮に高炉内の冷却体7の1つ又は複数が破損等した場合であっても、その冷却体7に接触している耐火物9は冷却されなくなるものの、破損した冷却体7を交換しなければならないという事態までには至らない。これは、炉体鉄皮3の保護がステーブ5により担保されているためである。よって、本開示に係る高炉用冷却構造体30を使用すると、冷却体交換用の大きな開口部を炉体鉄皮上に設ける必要がなくなる。例えば、本開示の1つの実施形態においては、炉体鉄皮上の開口部は、冷却体7に冷媒を送るための配管17を通すための開口部のみで十分である。そのため、複数の冷却体7を高炉内に配置する場合、高炉20の強度を保ったまま、複数の冷却体7を同一平面上(典型的には、略水平面上)に連なるように配置し、耐火物9を高効率かつ均一に冷却することが可能となる。したがって、本開示に係る高炉用冷却構造体30を用いることで、炉体鉄皮3の炉内側に配置されるステーブ5により炉体鉄皮3の保護を確実にしつつ、ステーブ5の炉内側に配置された冷却体7により耐火物9を高効率かつ均一に冷却でき、例えば朝顔部Z1のような高温環境下でも、耐火物9の高温環境に起因する損耗を十分に抑制することが可能となる。したがって、耐火物9の長寿命化が達成され、高炉操業の安定効果を得ることができる。 According to the present disclosure, in addition to the above-mentioned cooling effect and the suppression of breakage of the pipe 17, the cooling of the furnace body shell 3 is left to the stave 5, and the cooling body 7 can cool the refractory material (e.g., bricks) 9. Therefore, even if one or more of the cooling bodies 7 in the blast furnace are damaged, the refractory material 9 in contact with the cooling body 7 will no longer be cooled, but the damaged cooling body 7 will not have to be replaced. This is because the protection of the furnace body shell 3 is guaranteed by the stave 5. Therefore, when the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure is used, it is not necessary to provide a large opening on the furnace body shell for replacing the cooling body. For example, in one embodiment of the present disclosure, the opening on the furnace body shell is sufficient only to pass the pipe 17 for sending the refrigerant to the cooling body 7. Therefore, when multiple cooling bodies 7 are arranged in a blast furnace, the multiple cooling bodies 7 are arranged in a row on the same plane (typically on a substantially horizontal plane) while maintaining the strength of the blast furnace 20, and the refractory material 9 can be cooled highly efficiently and uniformly. Therefore, by using the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure, the stave 5 arranged on the furnace side of the furnace body shell 3 can ensure protection of the furnace body shell 3, while the cooling body 7 arranged on the furnace side of the stave 5 can cool the refractory material 9 highly efficiently and uniformly, and even in a high-temperature environment such as the morning glory portion Z1, wear of the refractory material 9 due to the high-temperature environment can be sufficiently suppressed. Therefore, the life of the refractory material 9 can be extended, and the effect of stabilizing blast furnace operation can be obtained.

さらに、炉体鉄皮上の開口部のサイズを大きく低減できる別の利点は、本開示に係る高炉用冷却構造体30を既設の高炉20に設置できることである。例えば、朝顔部Z1にステーブ5及び耐火物9を設置しているような既設の高炉20に対して、冷却体7を本開示に従って配置することで、既設の高炉20に本開示に係る高炉用冷却構造体30を設けることができる。このように既設の高炉20に本開示に係る高炉用冷却構造体30を設置できるのは、上述したように冷却体交換用の開口部を炉体鉄皮上に設ける必要がなく、1つの実施形態においては冷媒用の配管17のための開口部を炉体鉄皮上に設けるだけで十分であるためである。さらに、その冷媒用の配管17のための開口部の位置を、炉体鉄皮上に、既設のステーブ5の配管等に干渉しないように自由に決定できるためである。したがって、本開示に係る高炉用冷却構造体30を既設の高炉20に使用することで、修繕費の低減や設備の再利用などが可能になり、大幅に時間やコストを低減することが可能となる。 Furthermore, another advantage of being able to greatly reduce the size of the opening on the furnace body shell is that the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure can be installed on an existing blast furnace 20. For example, for an existing blast furnace 20 in which a stave 5 and a refractory material 9 are installed in the morning glory portion Z1, the cooling body 7 can be arranged according to the present disclosure to provide the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure on the existing blast furnace 20. The reason why the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure can be installed on the existing blast furnace 20 in this way is that, as described above, it is not necessary to provide an opening for replacing the cooling body on the furnace body shell, and in one embodiment, it is sufficient to provide an opening for the piping 17 for the refrigerant on the furnace body shell. Furthermore, the position of the opening for the piping 17 for the refrigerant can be freely determined on the furnace body shell so as not to interfere with the piping of the existing stave 5. Therefore, by using the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure in an existing blast furnace 20, it is possible to reduce repair costs and reuse equipment, thereby significantly reducing time and costs.

(2.5.冷却体7の構成のバリエーション)
図10~図14は、冷却体7の構成のバリエーションを示す模式図である。図10および図11は、個々の冷却体7が、1つの第1冷却体7aと1つの第2冷却体7bから構成された例を示している。このうち、図10は第2冷却体7bが第1冷却体7aの端に配置された例を示しており、図11は第2冷却体7bが第1冷却体7aの中央に配置された例を示している。なお、図11に示す構成例は、図3および図4に示した3つの冷却体7のうちの左右の冷却体7に相当する。
(2.5. Variations in the configuration of the cooling body 7)
10 to 14 are schematic diagrams showing variations in the configuration of the cooling body 7. Fig. 10 and Fig. 11 show examples in which each cooling body 7 is composed of one first cooling body 7a and one second cooling body 7b. Of these, Fig. 10 shows an example in which the second cooling body 7b is arranged at the end of the first cooling body 7a, and Fig. 11 shows an example in which the second cooling body 7b is arranged in the center of the first cooling body 7a. The configuration example shown in Fig. 11 corresponds to the left and right cooling bodies 7 of the three cooling bodies 7 shown in Figs. 3 and 4.

図12は、個々の冷却体7が、1つの第1冷却体7aと2つの第2冷却体7bから構成された例を示している。図11に示す構成例では、第2冷却体7bが第1冷却体7aの両端に配置されている。 Figure 12 shows an example in which each cooling body 7 is composed of one first cooling body 7a and two second cooling bodies 7b. In the configuration example shown in Figure 11, the second cooling bodies 7b are arranged on both ends of the first cooling body 7a.

図12に示す構成例では、2つの第2冷却体7bの間の間隔は設計値で規定されるため、予め規定された設計値に合わせて、図12に示す冷却体7と、2つの第2冷却体7bの間に挿入される耐火物9を並行して製造しておくことができる。これにより、高炉20を施工する際の工期が短縮されるとともに、施工時には2つの第2冷却体7bの間に設計値に基づいて製造された耐火物9を嵌め込んでいけばよいため、作業環境の良い場所でじっくり施工することが可能であり、施工精度の高い築炉工事が可能となる。また、この結果、冷却体7と耐火物9とのギャップを最小限に小さくすることができ、好適には両者を接触させることも可能であるので、耐火物9の冷却効果が上がる。これにより、耐火物9の寿命が延びて高炉20の安定操業に寄与できる。 In the configuration example shown in FIG. 12, the distance between the two second cooling bodies 7b is determined by a design value, so the cooling body 7 shown in FIG. 12 and the refractory material 9 to be inserted between the two second cooling bodies 7b can be manufactured in parallel according to the predetermined design value. This shortens the construction period when constructing the blast furnace 20, and since the refractory material 9 manufactured based on the design value can be inserted between the two second cooling bodies 7b during construction, construction can be carried out carefully in a place with a good working environment, and furnace construction work can be carried out with high construction accuracy. As a result, the gap between the cooling body 7 and the refractory material 9 can be minimized, and preferably the two can be brought into contact with each other, so the cooling effect of the refractory material 9 is improved. This extends the life of the refractory material 9, contributing to stable operation of the blast furnace 20.

図13は、個々の冷却体7が、1つの第1冷却体7aとその上下にそれぞれ配置された2つの第2冷却体7b,7b’から構成された例を示している。第2冷却体7bは第1冷却体7aの上に配置され、第2冷却体7b’は第1冷却体7aの下に配置される。高炉20においては、第1冷却体7aの下方においても耐火物9が配置されており、第1冷却体7aの下に配置された第2冷却体7b’は、第1冷却体7aの下方において隣接する耐火物9の間に挿入される。 Figure 13 shows an example in which each cooling body 7 is composed of one first cooling body 7a and two second cooling bodies 7b, 7b' arranged above and below the first cooling body 7a. The second cooling body 7b is arranged above the first cooling body 7a, and the second cooling body 7b' is arranged below the first cooling body 7a. In the blast furnace 20, refractory material 9 is also arranged below the first cooling body 7a, and the second cooling body 7b' arranged below the first cooling body 7a is inserted between the adjacent refractory materials 9 below the first cooling body 7a.

図14は、個々の冷却体7が、1つの第1冷却体7aとその下に配置された2つの第2冷却体7b’から構成された例を示している。図14に示すように、冷却体7は、第1冷却体7aの下に配置された第2冷却体7b’のみを備えるものであってもよい。また、図13および図14に示す構成例において、図12と同様に、第1冷却体7aの下に2つの第2冷却体7b’が配置されていてもよい。 Figure 14 shows an example in which each cooling body 7 is composed of one first cooling body 7a and two second cooling bodies 7b' arranged below it. As shown in Figure 14, the cooling body 7 may be one that only includes the second cooling body 7b' arranged below the first cooling body 7a. In addition, in the configuration examples shown in Figures 13 and 14, two second cooling bodies 7b' may be arranged below the first cooling body 7a, as in Figure 12.

[3.高炉]
本開示に係る高炉20は、炉体鉄皮3と、上で説明した本開示に係る高炉用冷却構造体30とを備えている。好ましい実施形態において、本開示に係る高炉20は、複数の冷却体7を備えた高炉用冷却構造体30を備えている。この場合、本開示に係る高炉20においては、複数の冷却体7を、炉体鉄皮3の炉内側において周方向に連なるように、間欠的に又は連続して配置することができる。すなわち、「連なるように配置」とは、間欠的(密着せず、冷却体の間には隙間があってもよい)に配置すること、又は連続して(隙間なく)配置することを意味する。本開示に係る高炉20の1つの実施形態では、例えば朝顔部Z1に、炉体鉄皮3の炉内側にステーブ5が周方向に間欠的に又は連続して配置され、各ステーブ5の炉内側に少なくとも1つの冷却体7が配置されており、さらに冷却体7に接触して耐火物9が配置されている。
[3. Blast Furnace]
The blast furnace 20 according to the present disclosure includes a furnace body shell 3 and a blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure described above. In a preferred embodiment, the blast furnace 20 according to the present disclosure includes a blast furnace cooling structure 30 including a plurality of cooling bodies 7. In this case, in the blast furnace 20 according to the present disclosure, a plurality of cooling bodies 7 can be arranged intermittently or continuously so as to be connected in the circumferential direction on the furnace inner side of the furnace body shell 3. That is, "arranged so as to be connected" means to arrange intermittently (not in close contact, and there may be a gap between the cooling bodies) or to arrange continuously (without a gap). In one embodiment of the blast furnace 20 according to the present disclosure, for example, in the morning glory portion Z1, staves 5 are arranged intermittently or continuously in the circumferential direction on the furnace inner side of the furnace body shell 3, at least one cooling body 7 is arranged on the furnace inner side of each stave 5, and a refractory material 9 is arranged in contact with the cooling body 7.

また、本開示に係る高炉20の1つの好ましい実施形態において、複数の冷却体7が、炉体鉄皮3の炉内側において周方向に略水平面上に配置されている。したがって、例えば、高炉内において、冷却体7を周方向において同一平面上、例えば略水平面上に間欠的に配置することができる。すなわち、冷却体7同士の間に意図的に隙間を設けることができる。さらに好ましくは、冷却体7を、略水平面上に連続して配置することができる。なお、ステーブ5の炉内側に配置された冷却体7の2つの配管接続部19について、両方が同一の1つのステーブ上に面していてもよく、1つずつが隣接する2つのステーブ上に面していてもよい。 In addition, in one preferred embodiment of the blast furnace 20 according to the present disclosure, multiple cooling bodies 7 are arranged on a substantially horizontal plane in the circumferential direction on the furnace inner side of the furnace body shell 3. Therefore, for example, in the blast furnace, the cooling bodies 7 can be arranged intermittently on the same plane in the circumferential direction, for example on a substantially horizontal plane. That is, a gap can be intentionally provided between the cooling bodies 7. More preferably, the cooling bodies 7 can be arranged continuously on a substantially horizontal plane. Note that, with respect to the two pipe connection parts 19 of the cooling body 7 arranged on the furnace inner side of the stave 5, both may face the same single stave, or each may face two adjacent staves.

冷却体7の第1冷却体7aが板状である実施形態において、高炉内で、第1冷却体7aの上面7a2が上方に面しているように配置されること好ましい。言い換えると、板状の第1冷却体7aが、ステーブ5から炉内部に向かって突き出るように配置されることが好ましい。このような配置にすることで、高炉内に複数の冷却体7が配置される実施形態において、本開示に係る高炉用冷却構造体30が設置された高炉20の領域、例えば朝顔部Z1において、高炉20の周方向に沿って冷却体7が同一平面上に連なるように配置され、周方向全周にわたって耐火物9を高効率かつ均一に冷却することができ、耐火物9の高寿命化、したがって長期にわたる高炉20の安定操業が可能となる。 In an embodiment in which the first cooling body 7a of the cooling body 7 is plate-shaped, it is preferable that the upper surface 7a2 of the first cooling body 7a faces upward in the blast furnace. In other words, it is preferable that the plate-shaped first cooling body 7a is arranged so as to protrude from the stave 5 toward the inside of the furnace. By arranging in this manner, in an embodiment in which multiple cooling bodies 7 are arranged in the blast furnace, in the region of the blast furnace 20 in which the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure is installed, for example, in the morning glory portion Z1, the cooling bodies 7 are arranged so as to be continuous on the same plane along the circumferential direction of the blast furnace 20, and the refractory material 9 can be cooled highly efficiently and uniformly around the entire circumference in the circumferential direction, thereby extending the life of the refractory material 9 and enabling stable operation of the blast furnace 20 for a long period of time.

(3.1.炉体鉄皮)
本開示に係る高炉20において、炉体鉄皮3は、当技術分野において公知のものであることができる。本開示に係る高炉用冷却構造体30が設置される領域の炉体鉄皮3には、上述したように、冷却体7を交換するための開口部を設ける必要がない。炉体鉄皮3に冷却体7の交換用の開口部がないことで、高炉内に複数の冷却体7が配置される場合において、本開示に係る高炉用冷却構造体30、そして冷却体7を、炉体鉄皮3の炉内側に周方向に連なるように配置させることが可能となる。
(3.1. Furnace shell)
In the blast furnace 20 according to the present disclosure, the furnace body shell 3 may be one known in the art. As described above, it is not necessary to provide an opening for replacing the cooling body 7. Since there is no opening for replacing the cooling body 7 in the furnace body shell 3, it is possible to install multiple cooling bodies in the blast furnace. When the cooling structure 30 for a blast furnace according to the present disclosure and the cooling body 7 are arranged, it is possible to arrange the cooling structure 30 for a blast furnace and the cooling body 7 in a circumferential direction on the furnace inner side of the furnace body shell 3.

本開示における炉体鉄皮3は、典型的に、冷却体7の冷媒用の配管17を貫通させるための鉄皮開口部21を有する。この鉄皮開口部21の位置は、配管17を貫通させるために、ステーブ5のステーブ開口部23及び冷却体7の配管接続部19の位置と一致していることが好ましい。 The furnace body shell 3 in this disclosure typically has a shell opening 21 for passing through the piping 17 for the refrigerant of the cooling body 7. The position of this shell opening 21 preferably coincides with the position of the stave opening 23 of the stave 5 and the piping connection part 19 of the cooling body 7 in order to pass through the piping 17.

一般的に、炉体鉄皮3には様々な用途のための他の開口部が存在している。また、本開示に係る高炉用冷却構造体30を使用すると、上で説明したように、冷却体7の交換用の開口部を設ける必要がない。したがって、本開示に係る高炉用冷却構造体30を使用した高炉20においては、高炉全体に設ける開口部の配置を比較的自由に決定することができ、設計自由度が高いという利点を得ることができる。 Generally, there are other openings in the furnace body shell 3 for various uses. Furthermore, when the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure is used, as explained above, there is no need to provide an opening for replacing the cooling body 7. Therefore, in a blast furnace 20 using the blast furnace cooling structure 30 according to the present disclosure, the arrangement of openings to be provided throughout the blast furnace can be determined relatively freely, providing the advantage of a high degree of design freedom.

(3.2.耐火物)
本開示における耐火物9としては、定形耐火物及び不定形耐火物の一方又は両方を使用することができる。定形耐火物としては、限定されないが、例えば、コンクリート類又は煉瓦、例えば熱伝導率の高いグラファイト系やカーボン系のレンガ、または耐スラグ性が高い窒化ケイ素系の定型レンガを使用することができる。また、不定形耐火物としては、限定されないが、例えば、キャスタブル耐火物や吹付材を使用することができる。好ましくは、耐火物9は定形耐火物であり、より好ましくは煉瓦である。本開示に係る高炉20において、耐火物9は冷却体7の第1冷却体7a及び第2冷却体7bに接触又は近接して配置される。1つの実施形態においては、耐火物9は冷却体7の周囲を取り囲むように隙間なく配置される。隙間なく耐火物9を冷却体7の周りに配置することで、冷却体7が効率よく耐火物9を冷却することが可能となり、さらに冷却体7を耐火物9により保護することが可能となる。
(3.2. Refractories)
As the refractory 9 in the present disclosure, one or both of a shaped refractory and an unshaped refractory can be used. As the shaped refractory, for example, concrete or brick, for example, a graphite-based or carbon-based brick having high thermal conductivity, or a silicon nitride-based shaped brick having high slag resistance can be used, but is not limited thereto. As the unshaped refractory, for example, a castable refractory or a spraying material can be used, but is not limited thereto. Preferably, the refractory 9 is a shaped refractory, and more preferably, it is a brick. In the blast furnace 20 according to the present disclosure, the refractory 9 is arranged in contact with or in close proximity to the first cooling body 7a and the second cooling body 7b of the cooling body 7. In one embodiment, the refractory 9 is arranged without gaps so as to surround the periphery of the cooling body 7. By arranging the refractory 9 around the cooling body 7 without gaps, the cooling body 7 can efficiently cool the refractory 9, and the cooling body 7 can be protected by the refractory 9.

別の実施形態において、冷却体7は耐火物9により支持されている。耐火物9により冷却体7を支持することにより、冷却体7を炉体鉄皮3で支持する必要がなくなり、冷却体7を支持するための炉体鉄皮3への加工等が不要になり、炉体鉄皮3の開口部をさらに低減することが可能となり、さらに、既設の高炉20にも取り付けが容易になる。 In another embodiment, the cooling body 7 is supported by the refractory material 9. By supporting the cooling body 7 by the refractory material 9, it is no longer necessary to support the cooling body 7 by the furnace body shell 3, and processing of the furnace body shell 3 to support the cooling body 7 is no longer necessary, making it possible to further reduce the opening of the furnace body shell 3, and further making it easier to install in an existing blast furnace 20.

本開示における耐火物9の形状は、例えば、直方体又は略直方体の形状を有することができる。また、耐火物9は、限定されないが、一般的に、各辺30~500mmを持つ直方体又は略直方体であることができる。 The shape of the refractory material 9 in this disclosure may be, for example, a rectangular parallelepiped or approximately rectangular parallelepiped. In addition, although not limited thereto, the refractory material 9 may generally be a rectangular parallelepiped or approximately rectangular parallelepiped with each side measuring 30 to 500 mm.

本明細書で使用される場合、高炉用冷却構造体30についての「連続して配置」とは、高炉用冷却構造体30(すなわちステーブ5)が炉体鉄皮3の炉内側に、実質的に隙間なく配置されていることを言うものである。この場合の「実質的に隙間なく配置」とは、意図的に隙間を設けず、十分に近接して配置されていることを言うものであるが、例外的に、設置する上で不可避である隙間や他の目的のために設けた隙間は有していてもよい。 As used herein, "arranged continuously" with respect to the blast furnace cooling structure 30 means that the blast furnace cooling structure 30 (i.e., the staves 5) are arranged on the inside of the furnace body shell 3 with substantially no gaps. In this case, "arranged substantially without gaps" means that they are arranged sufficiently close together without any intentional gaps, but exceptionally, there may be gaps that are unavoidable in terms of installation or gaps provided for other purposes.

本明細書で使用される場合、冷却体7についての「略水平面上に連なるように配置」とは、水平面と略平行な面上において、高炉20の周方向にわたって耐火物9を十分に冷却できるように、複数の冷却体7がステーブ5の内壁に沿って配置されていることを言うものであり、上述したように、間欠的に又は連続して配置することをいう。より具体的には、略水平面上で隣接する冷却体7同士に隙間があってもよく、その隙間は周方向の冷却体7の長さ(ステーブ5に沿う長さ)以下であってもよい。 As used herein, "arranged so as to be continuous on a substantially horizontal plane" for the cooling bodies 7 means that a plurality of cooling bodies 7 are arranged along the inner wall of the stave 5 on a surface substantially parallel to the horizontal plane so as to sufficiently cool the refractory material 9 in the circumferential direction of the blast furnace 20, and as described above, means that they are arranged intermittently or continuously. More specifically, there may be a gap between adjacent cooling bodies 7 on a substantially horizontal plane, and the gap may be equal to or less than the length of the cooling body 7 in the circumferential direction (the length along the stave 5).

本開示に係る高炉20においては、典型的に、複数の冷却体7の第1冷却体7aを略水平面上に連なるように1段で(すなわち、水平面と略平行な1つの面上に連なるように)配置することが好ましい。このように複数の第1冷却体7aを同一平面上に1段で連なるように配置することで、周囲の耐火物9を高効率かつ均一に冷却することが可能となる。別の実施形態において、複数の冷却体7を略水平面上に2段以上で連なるように配置することも可能である。例えば、耐火物9に対する冷却能力をさらに増強したい場合などに、本開示における冷却体7を複数段で配置することが可能である。このようにすることで、耐火物9の冷却が増強されるため、別材質の耐火物9、例えばより安価な耐火物9を使用することができる場合がある。 In the blast furnace 20 according to the present disclosure, typically, it is preferable to arrange the first cooling bodies 7a of the multiple cooling bodies 7 in one tier so as to be connected on a substantially horizontal plane (i.e., connected on one surface substantially parallel to the horizontal plane). By arranging the multiple first cooling bodies 7a in one tier on the same plane in this manner, it is possible to cool the surrounding refractory material 9 highly efficiently and uniformly. In another embodiment, it is also possible to arrange the multiple cooling bodies 7 in two or more tiers connected on a substantially horizontal plane. For example, when it is desired to further increase the cooling capacity for the refractory material 9, it is possible to arrange the cooling bodies 7 according to the present disclosure in multiple tiers. In this way, the cooling of the refractory material 9 is increased, so that it may be possible to use a refractory material 9 of a different material, for example, a cheaper refractory material 9.

以上説明したように本実施形態によれば、第1冷却体7aと第2冷却体7bを有する冷却体7により耐火物9が冷却される。これにより、高炉20の炉内側のプロフィールが凸凹になることが抑制され、高炉20内の装入物の降下挙動が安定する。したがって、鉱石とコークスが高炉20内の羽口部分に安定して供給されるので、高炉20の安定操業が可能となり、高炉20の高寿命化が実現される。 As described above, according to this embodiment, the refractory material 9 is cooled by the cooling body 7 having the first cooling body 7a and the second cooling body 7b. This prevents the profile inside the blast furnace 20 from becoming uneven, and stabilizes the descent behavior of the charge material inside the blast furnace 20. Therefore, since the ore and coke are stably supplied to the tuyere portion inside the blast furnace 20, stable operation of the blast furnace 20 is possible, and a long life of the blast furnace 20 is realized.

本開示によれば、新規な構成である本開示に係る高炉用冷却構造体を用いることで、より具体的には、炉体鉄皮の炉内側に配置されるステーブのさらに炉内側に少なくとも1つの冷却体を配置することで、炉体鉄皮の保護と、高炉内の耐火物の高寿命化との両方を同時に達成することが可能となる。これにより、特に朝顔部のような高温領域において、高炉内の煉瓦などの耐火物を高寿命化させることができ、長期にわたる安定した高炉操業が可能となり、したがって、本開示は産業上の価値が極めて高い発明といえるものである。 According to the present disclosure, by using the blast furnace cooling structure according to the present disclosure, which is a novel configuration, more specifically, by arranging at least one cooling body on the inner side of the stave arranged on the inner side of the furnace shell, it is possible to simultaneously achieve both protection of the furnace shell and an extension of the life of the refractories in the blast furnace. This makes it possible to extend the life of refractories such as bricks in the blast furnace, particularly in high-temperature areas such as the morning glory, and enables stable blast furnace operation over a long period of time, and therefore the present disclosure can be said to be an invention of extremely high industrial value.

3 炉体鉄皮
5 ステーブ
7 冷却体
7a 第1冷却体
7a1,7a4 側面
7a2 上面
7a3 底面
7b 第2冷却体
6 ボルト
9 耐火物
9a 耐火物(羽口部煉瓦)
11 羽口
15 冷媒流路
17 配管
19 配管接続部
20 高炉
21,21a 鉄皮開口部
23,23a ステーブ開口部
30 高炉用冷却構造体
Z1 朝顔部
Z2 炉腹部
3 Furnace shell 5 Stave 7 Cooling body 7a First cooling body 7a1, 7a4 Side surface 7a2 Top surface 7a3 Bottom surface 7b Second cooling body 6 Bolt 9 Refractory 9a Refractory (tuyere brick)
REFERENCE SIGNS LIST 11 tuyere 15 coolant flow passage 17 piping 19 piping connection portion 20 blast furnace 21, 21a iron shell opening 23, 23a stave opening 30 blast furnace cooling structure Z1 morning glory portion Z2 furnace belly

Claims (5)

炉体鉄皮の炉内側に高炉の周方向に連なるように配置された複数の冷却体と、
前記冷却体に接触又は近接して配置された耐火物と、
を備え、
前記冷却体は、高炉の周方向に水平に延在する第1冷却体と、前記第1冷却体から上方向又は下方向に延在する少なくとも1つの第2冷却体と、を有し、
前記第2冷却体の高炉の周方向の長さは、前記第1冷却体の高炉の周方向の長さよりも短く、
前記耐火物は、前記第1冷却体の上又は下に配置され、高炉の周方向に隣接する2つの前記第2冷却体の間に配置されている、
高炉用冷却構造体。
A plurality of cooling bodies arranged in a row in the circumferential direction of the blast furnace on the inner side of the furnace body shell;
A refractory material disposed in contact with or in close proximity to the cooling body;
Equipped with
The cooling body has a first cooling body extending horizontally in a circumferential direction of the blast furnace and at least one second cooling body extending upward or downward from the first cooling body,
The length of the second cooling body in the circumferential direction of the blast furnace is shorter than the length of the first cooling body in the circumferential direction of the blast furnace,
The refractory material is arranged above or below the first cooling body and between two second cooling bodies adjacent to each other in the circumferential direction of the blast furnace.
Cooling structure for blast furnace.
前記冷却体は、2つ以上の前記第2冷却体を有し、2つ以上の前記第2冷却体は、高炉の周方向に隣接して配置されている、請求項1に記載の高炉用冷却構造体。 The cooling structure for a blast furnace according to claim 1, wherein the cooling body has two or more of the second cooling bodies, and the two or more second cooling bodies are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the blast furnace. 前記炉体鉄皮の炉内側に配置されるステーブを更に備え、
前記冷却体は前記ステーブの更に炉内側に配置される、請求項1又は2に記載の高炉用冷却構造体。
Further comprising a stave arranged on the furnace inner side of the furnace body iron shell,
The cooling structure for a blast furnace according to claim 1 or 2, wherein the cooling body is arranged further inside the furnace than the stave.
前記冷却体に対向する前記ステーブの炉内側の内壁は、内径が下から上に向かって縮小するテーパー面であり、
前記ステーブの内壁と対向する前記第2冷却体の対向面は、前記ステーブの前記テーパー面に沿った面であり、該テーパー面に接触または近接している、請求項3に記載の高炉用冷却構造体。
The inner wall of the stave facing the cooling body on the inside of the furnace is a tapered surface whose inner diameter decreases from bottom to top,
The cooling structure for a blast furnace according to claim 3, wherein an opposing surface of the second cooling body opposing the inner wall of the stave is a surface along the tapered surface of the stave and is in contact with or close to the tapered surface.
前記冷却体が、上下方向に離間する少なくとも2箇所で前記炉体鉄皮に対してボルトにより固定された、請求項4に記載の高炉用冷却構造体。 The cooling structure for a blast furnace according to claim 4, wherein the cooling body is fixed to the furnace shell by bolts at least two points spaced apart in the vertical direction.
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