JP2012153973A - 製鉄工業炉用羽口 - Google Patents

Abstract

【課題】羽口の外郭部の一部が破損されても，破損された外郭部の流路の冷却水供給を中断し，残る外郭部とボディー部だけでも羽口の機能を持続的に維持することができて長寿命であり，冷却水が羽口の先端まで全体的に均一に伝達されるようにして冷却効率に優れ，操業時間を延長して作業効率を向上することのできる製鉄工業炉用羽口を提供する。
【解決手段】中央に送風ラインが貫設されているボディー部を備える製鉄工業炉用羽口であって，前記ボディー部は，内部に本体流路を有する裁頭円錐状の胴部と；前記ボディー部から突設される突出部と；からなり，前記突出部の外周面との間に先端体流路が形成されるようにカバー部が前記突出部と連結され，内側に外郭冷却流路が形成され，前記カバー部を囲繞するように外郭部が連結されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は,製鉄工業炉用羽口に係り，より詳しくは製鉄工業炉の内部で空気や酸素を供給するか微粉炭などの燃料を吹き込むことで,投入された燃料を燃焼して鉄鉱石を溶融するための長寿命の製鉄工業炉用羽口に関する。

一般に，製鉄工程は投入口を介して燃料のコークスと原料の鉄鉱石を投入し，製鉄工業炉の下部に位置する羽口(tuyere)を介して熱風を送風することで，投入されたコークスを燃焼させながら鉄鉱石を溶融させて還元させて高温の溶融物である溶銑を形成する工程である。

製鉄工業炉の内部に熱風を吹き込む羽口は一般的には純銅で製造される。このような純銅は溶融点が１，０８３℃と比較的低いが，その内部は高速の冷却水が循環しながら製鉄工業炉に送風される約１，２００℃程度の高熱に耐えられるように製作される。

このような羽口は，炉の内部に空気を流入するために，製鉄工業炉の壁体に設置され，その設置構造上，内部圧力に対して気密状態を維持するように大羽口と接合，連結されて内部に突出している。これは，内部の高熱によって溶融，損傷することを防止するために，流入口に冷却水が流入され冷却流路を介して循環しながら羽口を冷却させ，加熱された冷却水は排出口を介して排出される水冷方式が採択されている。

ところが，従来の羽口は裁頭円錐状に形成され，ボディー部と前記ボディー部の先端に端面相互が接合，連結（以下，単に「連結」という）された先端部でなるが，製鉄工業炉の内部壁体に沿って下降する高温溶融物が羽口の先端部と接触することによって前記先端部が浸食され，ないしは損傷する。このように，羽口の先端部が破損した場合には，冷却水の炉内への流入を防止するために，先端部への冷却水供給を遮断し，ボディー部だけが稼動することによって羽口の冷却面積が減少して冷却効率が大幅に低下し，前記先端部は冷却されずに羽口全体の寿命が短くなる問題がある。

本発明は前述した問題点を解決するためになされたもので，羽口の外郭部の一部が破損しても，破損した外郭部の流路の冷却水供給を中断し，残る外郭部とボディー部だけでも羽口の機能を持続的に維持することができ，長寿命化を達成する羽口を提供することができ，冷却水が羽口の先端まで全体的に均一に伝達されるようにして冷却効率に優れ，操業可能時間を延長して作業効率を向上することのできる製鉄工業炉用羽口を提供することをその目的とする。

前記目的を達成するために，本発明は，中央に送風ラインが貫設しているボディー部を備える製鉄工業炉用羽口であって，前記ボディー部は，内部に本体流路を有する裁頭円錐状の胴部と；前記ボディー部から突設する突出部と；からなり，前記突出部の外周面との間に先端体流路を形成するようにカバー部が前記突出部と連結され，内側に外郭冷却流路を形成し，前記カバー部を囲繞するように外郭部が連結している製鉄工業炉用羽口を提供する。

前記外郭部の外側に一つ以上の他の外郭部が外郭冷却流路を形成するように連結することができる。

前記外郭部は先端に前記外郭冷却流路の最下流となる流路溝を形成することができる。

前記突出部は外周面に前記カバー部連結用の突起を形成することができる。

前記カバー部は，実施形態では，内面が平坦であり，外面には外郭冷却流路を形成するための多数の隔壁を設けることができる。

前記外郭部は外周面に他の外部冷却流路の形成のための多数の第２隔壁を形成することができる。

前記本体流路１２１及び先端体流路１３１，並びに外郭冷却流路１５１は，それぞれ，前記突出部１３０とカバー部１４０，外郭部１５０と第２外郭部１６０並びに前記各隔壁により，それぞれ，螺旋状の空間を画定して成る流路として形成することができる。

前記外郭部の上部，下部及び先端面にハードフェーシング処理層を設けることができる。

前記ハードフェーシング層は，外郭部の上部は先端から１５０〜２５０mmまでの範囲に，外郭部の下部は先端から１００〜１５０mmまでの範囲に付設されることができる。

本発明によれば，カバー部がボディー部の突出部と連結して本体流路を形成し，外郭部が前記カバー部を囲繞するように連結することにより，羽口の外郭部の一部が破損しても，破損した外郭部流路の冷却水供給を中断し，残る外郭部とボディー部だけでも羽口の機能を持続的に維持することができて長寿命の羽口を提供することができ，冷却水が羽口の先端まで全体的に均一に伝達されるようにして冷却効率が向上し，操業時間が延びて作業効率が向上する効果がある。

本発明の一実施例による羽口の正面図である。 図１に示した本発明の一実施例による羽口の軸線方向の断面図である。 図１に示した本発明の一実施例による羽口の部分断面展開図であり，同図Ａはボディー部の，同図Ｂは外郭部の，同図Ｃは 第２外郭部の冷却流路の流れを示す部分断面展開図である。 図１に示した本発明の一実施例による羽口の軸線方向断面図であり，同図Ａはボディー部の冷却流路での冷却水の流れを示す図，同図Ｂは外郭冷却流路での冷却水の流れを示す図，同図Ｃは第２外郭冷却流路での冷却水の流れを示す図である。 本発明の他の一実施例による羽口の正面図である。 図５に示した本発明の他の一実施例による羽口の軸線方向断面図である。 図５に示した本発明の他の一実施例による羽口のＡＡ線についての断面図であり，Ａはボディー部の断面図，Ｂは外郭部の断面図，Ｃは外郭部の螺旋状の流れを示す部分断面図である。 本発明の一実施例によるハードフェーシング処理を施された状態を示す概略図である。

以下，本発明の構成について添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明による製鉄工業炉用羽口１００は，カバー部１４０がボディー部１１０の突出部１３０と連結して本体流路１２１を形成し，外郭部１５０が，前記カバー部１４０を囲繞するように連結して，構成される。

これにより，羽口１００の外郭部１５０の一部が破損しても，破損した外郭部流路の冷却水供給を中断し，残る外郭部とボディー部だけでも羽口の機能を持続的に維持することができて長寿命の羽口を提供することができ，冷却水が羽口の先端まで全体的に均一に伝達するようにして冷却効率が向上し，操業時間が延びて作業効率が向上する優れた効果がある。

図１及び図２の一実施例に示すように，本発明による製鉄工業炉用羽口１００は，大別して胴部１２０と該胴部の先端に形成した突出部１３０でなるボディー部１１０と，カバー部１４０及び外郭部１５０で構成され，前記外郭部１５０の外側に一つ以上の他の外郭部が連結して羽口の寿命をさらに延ばすことが好ましい。ここで，前記製鉄工業炉は，高炉，ＦＩＮＥＸ溶融路，ＣＯＲＥＸ溶融炉のいずれも可能である。

前記ボディー部１１０を構成する前記胴部１２０と前記突出部１３０の中央に路の内部に向けて空気や酸素を供給するか微粉炭などの燃料を供給する。前記胴部１２０と突出部１３０は裁頭円錐状でなる。

この際，前記胴部１２０は，内部に本体流路１２１を備え，前記突出部１３０の外側にはカバー部１４０が連結され，前記突出部１３０の外周面と前記カバー部１４０の間には先端体流路１３１が形成される。図３Ａに示すように，冷却水供給管（図示せず）を介してボディー流入口１２２に供給される冷却水が前記本体流路１２１と先端体流路１３１を経て循環して，製鉄工業炉内部の高温に加熱された羽口の温度を降下させ，ボディー流出口１２３を介して排出される。この際，前記排出される冷却水の温度は流入時より上昇するので，製鉄工業炉のエネルギーの相当量が前記冷却水によって失われる。

前記本体流路１２１及び先端体流路１３１，並びに外郭冷却流路１５１は，それぞれ，前記突出部１３０とカバー部１４０，外郭部１５０と第２外郭部１６０並びに前記各隔壁により，それぞれ，螺旋状の空間を画定して成る流路として形成される。

前記本体流路１２１及び先端体流路１３１は螺旋状(spiral)のリブ(rib)として形成することが好ましい。これにより，羽口内で螺旋状の各流路に冷却水を貫流することで，羽口全体に対する冷却効率が向上する効果がある。

このように，本発明による製鉄工業炉用羽口１００は，裁頭円錐状になったボディー部１１０が製鉄工業炉の壁体に設置される。この際，その設置構造上，内部圧力から気密状態を維持するように大羽口と接合された後，炉の内部に突出し，前記ボディー部１１０の胴部１２０と突出部１３０が連結される連結部には段差を形成するように段差部１７０が形成され，前記段差部１７０にカバー部１４０と外郭部１５０の一端が連結されるものである。

また，前記突出部１３０は前記カバー部１４０の下面と連結され，前記カバー部１４０は，実施形態においては，内面が平坦であり，外面には外郭冷却流路１５１を形成する多数の隔壁１４１が設けられている。

そして，前記外郭部１５０は筒状ないし環状であり，前記カバー部１４０の外側と突出部１３０の先端を囲繞するように連結され，前記外郭部１５０の内側，つまり前記カバー部１４０と外郭部１５０の間には外郭冷却流路１５１を形成することで，羽口の突出部１３０を充分に冷却することができるように構成している。

この際，前記外郭冷却流路１５１は螺旋状に形成することが好ましい。これにより，羽口の外側で螺旋状に冷却水を貫流することで，羽口全体に対する冷却効率が向上する効果がある。

ここで，図３Ｂに示すように，前記外郭冷却流路１５１において，外郭流入口１５２を介して冷却水が供給され，前記供給された冷却水は外郭冷却流路１５１を貫流して循環した後，外郭流出口１５３を介して排出される。

そして，前記外郭部１５０は先端に前記外郭冷却流路１５１の最下流となる流路溝１５５を形成しているので，羽口の外郭を含む羽口の先端まで冷却することで冷却効率を向上することができる。

また，前記外郭部１５０の外側に一つ以上の他の外郭部が連結して羽口の寿命をさらに延ばすことが好ましく，羽口の最外側の外郭部が破損しても，前記破損した外郭部の冷却流路の冷却水供給を中断し，ボディー部１１０と残りの外郭部が冷却機能を維持するので，羽口の持続的な使用が可能である。

具体的には，例えば，図２及び図３Ｃに示すように，前記外郭部１５０の外周面には他の第２外郭部１６０を連結することができる。この際，前記外郭部１５０の外周面には他の第２外郭冷却流路１６１を形成する多数の第２隔壁１５４を設けることができる。これにより，前記外郭部１５０と第２外郭部１６０の間には冷却水が貫流する第２外郭冷却流路１６１が形成される。

また，前記第２外郭部１６０は前記外郭部１５０の外側と先端を囲繞するように連結され，前記ボディー部の胴部１２０と突出部１３０が連結される連結部位に２段に段差を形成して，段差部１７０の外側に第２段差部１７１が形成される。前記第２段差部に前記第２外郭部１６０の一端が連結して前記外郭部１５０を囲繞するように形成される。

そして，前記第２外郭冷却流路１６１において，第２外郭流入口１６２を介して冷却水が供給され，前記供給された冷却水は第２外郭冷却流路１６１を貫流して循環した後，外郭流出口１６３を介して排出される。

前記第２外郭部１６０の先端の内面と前記外郭部１５０の先端の外面の間に前記第２外郭冷却流路１６１の最下流となる第２流路溝１６５を形成しているので，羽口の外郭を含む羽口の先端まで冷却することで冷却効率を向上することができる。

この際，前記第２外郭冷却流路１６１は，羽口の外側で螺旋状に冷却水を貫流するようにして冷却能力を向上することが好ましい。

このように，本発明の一実施例による冷却流路での冷却水の流れは図３Ａ〜図３Ｃに詳細に示されている。

これだけでなく，前記第２外郭部１６０の外側に他の外郭冷却流路１６１が形成された多数の他の外郭部を連続的に連結することで，羽口の冷却効率を一層向上させ，羽口の寿命を一層延ばすことができる。

また，図５及び図６の他の一実施例に示すように，ボディー部１１０の胴部１２０は内部に本体流路１２１を備え，前記突出部１３０の外側にはカバー部１４０が連結され，前記突出部１３０の外周面と前記カバー部１４０の間には先端体流路１３１が形成される。

この際，図７Ａ〜図７Ｃに示すように，冷却水供給管（図示せず）を介してボディー流入口１２２に供給される冷却水が，それぞれ，前記本体流路１２１，先端体流路１３１，外郭冷却流路１５１及び流路溝１５５を経て循環して，製鉄工業炉内部の高温に加熱された羽口の温度を降下させてからボディー流出口１２３を介して排出される。

もちろん，前記本体流路１２１及び先端体流路１３１は螺旋状(spiral)のリブ(rib)から形成することが好ましく，外郭冷却流路１５１は図７Ｃのように螺旋状に形成することが好ましく，これにより羽口内で螺旋状のリブから成る各流路に冷却水を貫流することで羽口全体の冷却効率が向上する効果がある。

また，前記突出部１３０は外周面に前記カバー部連結用突起１３４を形成していることにより前記カバー部１４０の下面と連結する。この際，前記カバー部１４０は内面が平坦であり，外面には外郭冷却流路１５１を形成するための多数の隔壁１４１が設けられている。

また，図８に示すように，前記外郭部４０の先端面にはハードフェーシング処理層２００が形成される。これは製鉄工業炉の上部から投入されて落下する燃料及び原料との衝突による摩耗及び破損を最小減とするためである。

この際，前記ハードフェーシング処理層２００は高温耐熱性及び耐磨耗性に優れたＦｅ−Ｃｒ材質でなり，外郭部の上部１５０ａは先端から１５０〜２５０mmまでの範囲に，外郭部の下部１５０ｂは先端から１００〜１５０mmまでの範囲に付設することが好ましい。

これは，前記外郭部の上部１５０ａは内部の高熱及び落下物によって影響される範囲が広く，溶融及び損傷が顕著な部分であるので，これを最小減とするために外郭部の上部１５０ａは先端から１５０〜２５０mmまでの範囲にハードフェーシング処理層２００を備えるようにするが，外郭部の下部１５０ｂは外郭部の上部１５０ａに比べて影響される範囲が比較的小さいため，先端から１００〜１５０mmまでの範囲にハードフェーシング処理を施したものである。

このように，本発明による製鉄工業炉用羽口１００は，カバー部がボディー部の突出部と連結して先端体流路を形成し，内側に外郭冷却流路が形成された外郭部が前記カバー部の外側と突出部の先端を囲繞するように連結することにより，羽口の外郭部の一部が破損しても，破損した外郭部流路の冷却水供給を中断し，残る外郭部とボディー部だけでも羽口の機能を持続的に維持することができるので，長寿命の羽口を提供することができ，冷却水が羽口の先端まで全体的に均一に伝達されるようにして冷却効率を向上し，操業可能時間を延長して作業効率を向上する。

前述した本発明の実施形態は一であり，本発明はこれに限定されるものではない。本発明の特許請求範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有する同一の作用効果を得るものであれば，実施において，部材，構成の変更は任意であり，本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は，製鉄工業炉の内部で空気や酸素を供給するか微粉炭などの燃料を吹き込むことで，投入された燃料を燃焼させて鉄鉱石を溶融するための製鉄工業炉用羽口に適用可能である。

１００ 羽口
１１０ ボディー部
１２０ 胴部
１２１ 本体流路
１２２ ボディー流入口
１２３ ボディー流出口
１３０ 突出部
１３１ 先端体流路
１３４ 突起
１４０ カバー部
１４１ 隔壁
１５０ 外郭部
１５０ａ 外郭部の上部
１５０ｂ 外郭部の下部
１５１ 外郭冷却流路
１５２ 外郭流入口
１５３ 外郭流出口
１５４ 第２隔壁
１５５ 流路溝
１６０ 第２外郭部
１６１ 第２外郭冷却流路
１６２ 第２外郭流入口
１６３ 第２外郭流出口
１６５ 第２流路溝
１７０ 段差部
１７１ 第２段差部
２００ ハードフェーシング処理層

Claims (10)

1. 中央に送風ラインが貫設しているボディー部を備える製鉄工業炉用羽口において，
   前記ボディー部は，内部に本体流路を有する裁頭円錐状の胴部と；前記ボディー部から突設される突出部と；からなり，
   前記突出部の外周面との間に先端体流路が形成されるようにカバー部が前記突出部と連結され，内側に外郭冷却流路が形成され，前記カバー部を囲繞するように外郭部を連結していることを特徴とする製鉄工業炉用羽口。
2. 前記外郭部の外側に一つ以上の他の外郭部が外郭冷却流路を形成するように連結していることを特徴とする請求項１記載の製鉄工業炉用羽口。
3. 前記外郭部は先端に前記外郭冷却流路の最下流となる流路溝を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の製鉄工業炉用羽口。
4. 前記突出部は外周面に前記カバー部連結用突起を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の製鉄工業炉用羽口。
5. 前記カバー部は，外面に外部冷却流路を形成するための多数の隔壁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の製鉄工業炉用羽口。
6. 前記外郭部は外周面に他の外部冷却流路を形成する多数の第２隔壁が設けられていることを特徴とする請求項２記載の製鉄工業炉用羽口。
7. 前記本体流路及び先端体流路は螺旋状を成すリブから成る前記隔壁により形成されていることを特徴とする請求項５記載の製鉄工業炉用羽口。
8. 前記外郭冷却流路は螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の製鉄工業炉用羽口。
9. 前記外郭部の上部，下部及び先端面にハードフェーシング処理層を設けたことを特徴とする請求項１記載の製鉄工業炉用羽口。
10. 前記ハードフェーシングは，外郭部の上部は先端から１５０〜２５０mmまでの範囲に，外郭部の下部は先端から１００〜１５０mmまでの範囲に付設されたことを特徴とする請求項９記載の製鉄工業炉用羽口。

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