JP5545963B2 - 高炉羽口ブロックの構造物 - Google Patents

Description

本発明は、高炉の中に高温の空気を吹き込む羽口の耐火構造物である高炉羽口ブロックの形状に関する。

高炉においては、周知のごとく熱風炉において高温に加熱された空気を高炉内に吹き込む送風口として羽口が設けられている。この羽口は、高炉の高さ方向の下方寄りで中段部位に高炉円周方向に沿って複数個設けられている。
図１６に示すように、高炉羽口ブロック１００は、羽口１０８が金属製の略円筒形状の羽口金物１０９により構成されており、羽口金物１０９の周りを、耐火物である複数の羽口ブロック１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６で保持する構成となっている。この高炉羽口ブロック１００は、従来においては、図示のように複数の耐火物を組み合わせて形成されている。

しかしながら、高炉羽口ブロック１００は、上述のように組み合わせ構造が採用されているために、高炉の稼動中の受熱により周囲や高炉羽口ブロック１００自身の耐火物部分や金物部分が熱膨張することで、高炉羽口ブロック１００を形成している耐火物にずれを生じるという問題が発生していた。

そこで、例えば特許第２８３６００６号では、図２３に示すような、隣り合う羽口ブロックの目地８が例えば羽口１０８の径方向に一直線状に並ばない（貫通しない）構造とすることで、高炉羽口ブロック１００を形成している各羽口ブロック同士の高炉周方向のずれ（横ずれ）の発生を起こり難くする工夫が提案されている。

特許２８３６００６号公報

しかし、上述の特許文献に記載されている構造は、個々の羽口ブロック内における横ずれを防止できるのみで、羽口ブロックの上下方向のずれ（縦ずれ）や羽口前後方向のずれ（迫り出し）を防止できないという問題がある。
したがって、上下前後のずれが発生した場合、羽口金物１０８と各羽口ブロック１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６とが干渉して羽口ブロック内の羽口金物１０８を損傷させる恐れがあるほか、羽口ブロック同士が損傷することもあった。
また、例えば羽口ブロック内に上下方向に貫通した縦目地があると、羽口下部ライニングの熱膨脹や変質による異常膨張が発生し、部分的な迫上がり及び高低差が生じ構造的に不安定になる恐れがあった。

本発明の課題は、高炉羽口ブロック同士の横ずれや上下ずれ並びに前後ずれを防止できて結合強度が増し構造的安定性の高い高炉羽口ブロック形状であって、また、羽口金物と羽口ブロックとが干渉を抑えてそれらの損傷をも回避できる高炉羽口ブロック形状を提供することにある。

上記課題は下記（１）〜（６）に記載の発明により解決することができる。
（１）本発明にかかる高炉羽口ブロックの構造物は、高炉内に高温空気を供給する羽口が貫通するように構成された高炉羽口ブロックを複数並べた高炉羽口ブロックの構造物であって、
前記高炉羽口ブロックは、上下方向に複数のブロックに分割されてブロック間に横目地を有し、前記複数のブロックによって前記羽口の内壁を構成する羽口金物を全周囲にわたって囲む構造であり、
前記高炉羽口ブロック間の目地を構成する側面壁に、両側面壁に食い込む少なくともひとつのキー部材が設置され、
前記キー部材は前記羽口の中心軸線とほぼ平行に設置されており且つその設置位置が、少なくともひとつのキー部材の中心が前記高炉羽口ブロックの下側壁面から前記高炉羽口ブロック全高の１５〜３５％の位置になるように構成されていることを特徴とする。（請求項１）

このように、高炉羽口ブロックを複数並べるときの目地を構成する側面壁にキー部材が設置されていることにより、高炉羽口ブロックを組み合わせるときに、このキー部材によってブロック同士のずれに対して結合力を強固にすることができる。

（２）本発明にかかる高炉羽口ブロックの構造物は、前記横目地と前記高炉羽口ブロック間の目地との交差部分に前記キー部材が設置されていることを特徴とする（請求項２）
このように、横目地と縦目地との交差する位置にキー部材を設けることにより、左右・上下に繋がった目地をキー部材にて一直線状ではないように構成することができるので、目地部分でのブロック間のずれを左右上下同時に防止できる。

（３）本発明にかかる高炉羽口ブロックの構造物は、前記複数のブロックのうちの最も下のブロックの壁面に、前記羽口の中心軸線とほぼ平行に且つその中心が前記高炉羽口ブロックの下側壁面から前記高炉羽口ブロック全高の１５〜３５％の設置位置である前記キー部材が設置されていることを特徴とする。（請求項３）

（４）本発明にかかる高炉羽口ブロックの構造物は、前記高炉羽口ブロック間の目地表面に露出するように設置されていることを特徴とする。（請求項４）

このように、キー部材を、目地に露出するように設けることにより、このキー部材を設置するときに、羽口ブロック同士を並べた後の開口した溝にキー部材を差込み挿入することができ、ブロック間の結合力とブロックの施工性に優れている。

（５）本発明にかかる高炉羽口ブロックの構造物は、前記キー部材は、前記高炉羽口ブロック間の目地の全長にわたって設けられていることを特徴とする。（請求項５）

このように、キー部材を、羽口ブロック間の目地の全体幅にわたる長さで設けることで、キー部材を目地の表裏に露出するように配置できるので、このキー部材を設置するときに、羽口ブロック同士を並べた後に、ブロック表裏のいずれの方向からも挿入することができ、ブロック間の結合力とブロックの施工性に優れている。

（６）本発明にかかる高炉羽口ブロックの構造物は、前記キー部材は、前記高炉羽口ブロック間の目地表面に露出しないように配置されていることを特徴とする。（請求項６）

このように、キー部材を、羽口ブロック間の目地の全体幅にわたらない長さにして該目地から露出しないようにすることにより、目地の損傷を抑えることができ、耐用性を高めることができる。また、さらに、このキー部材を配置すれば、ブロック間ずれ方向防止機能を上下方向若しくは左右方向並びに前後方向のブロック間のずれ防止が可能となり、例えば羽口ブロックの迫り出しに対する抵抗性も高くなり、構造的安定性を高めることができる。

本発明の高炉羽口ブロック形状は、高炉羽口ブロックを複数並べるときの目地を構成する側面壁にキー部材を設置するもので、高炉羽口ブロックを組み合わせるときに、このキー部材によってブロック同士のずれに対して該キー部材による引っ掛かり作用を利用して結合力を強固にすることができ、高炉羽口ブロックの構造物の長期にわたる構造安定性を高めることができる。また、羽口ブロック同士のずれを抑えることが出来るので、羽口金物や羽口ブロック自身の損傷を抑えることができる。

本発明にかかる第１実施形態の高炉羽口ブロックの斜視図である。 図１に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った部分の断面図である。 本発明にかかる第２実施形態の高炉羽口ブロックの斜視図である。 図４に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図である。 本発明にかかる第３実施形態の高炉羽口ブロックの斜視図である。 図６に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図である。 本発明にかかる第４実施形態の高炉羽口ブロックの斜視図である。 図８に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図である。 本発明にかかる第５実施形態の高炉羽口ブロックの斜視図である。 図１０に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図である。 図１１のＣ−Ｃ線に沿った部分の断面図である。 本発明にかかる高炉羽口ブロックにおいて形成される溝に設置するキーレンガの変形例を示す斜視図である。 本発明にかかる高炉羽口ブロックにおいて形成される溝に設置するキーレンガの変形例を示す斜視図である。 本発明にかかる高炉羽口ブロックにおいて形成される溝に設置するキーレンガの変形例を示す斜視図である。 従来の高炉羽口ブロックの正面図である。

以下、本発明にかかる実施形態について図面を参照して説明する。
なお、図１〜図３は第１実施形態の説明図であり、図１は高炉羽口ブロックの斜視図、図２は図１に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿った部分の断面図である。
図４及び図５は第２実施形態の説明図であり、図４は高炉羽口ブロックの斜視図、図５は図４に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図である。
図６及び図７は第３実施形態の説明図であり、図６は高炉羽口ブロックの斜視図、図７は図６に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図である。
図８及び図９は第４実施形態の説明図であり、図８は高炉羽口ブロックの斜視図、図９は図８に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図である。
図１０〜図１２は第５実施形態の説明図であり、図１０は高炉羽口ブロックの斜視図、図１１は図１０に示す高炉羽口ブロックの構造物を製作するときの並べた状態を示す斜視図、図１２は図１１のＣ−Ｃ線に沿った部分の断面図である。
図１３〜図１５は本発明にかかる高炉羽口ブロックにおいて形成される溝に設置するキーレンガの変形例を示す斜視図である。

以下、本発明にかかる第１実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
第１実施形態おいては、図１に示すように、高炉羽口ブロック１は、高炉内に高温空気を供給する羽口５が貫通するように構成されている。また、この羽口５は羽口金物３により構成されており、この羽口金物３を収容保持するように、上下に二分された上ブロック１ａと下ブロック１ｂとからなる耐火物にて形成されている。

この羽口５を構成する羽口金物３としては、例えば銅製の部材にて形成することができ、形状として円筒形状でも良いが、一般的には、炉内側である前面壁２の側が小径となる裁頭円錐筒体状（図３においては円筒形状として図示してある）に構成することができる。

また、この高炉羽口ブロック１は、図示のごとく、上ブロック１ａと下ブロック１ｂとによって羽口金物３を全周囲にわたって囲む構造で、横目地４の左右端部には溝７の半分を構成する凹みが形成されている。

本実施形態の高炉羽口ブロック１は、この高炉羽口ブロック１を複数並べた構造物を製作するときに、図２に示すように、その縦目地８及び横目地４を構成する壁面（図１では側面壁６に溝７が形成された状態となっている）の交差部分の溝７にキー部材であるキーレンガ９１を設置する。
このように、縦目地８及び横目地４を構成する交差部分にキーレンガ９１が設置されると、このキーレンガ９１によって、各ブロック間の上下左右方向の動きが規制される。

また、本実施形態における高炉羽口ブロック１においては、溝７は、高炉羽口ブロック１同士が並べられたときの縦目地８及び横目地４（図２参照）の表面（前面壁２側）に露出するように構成されている。すなわち、溝７は、側面壁６の前後方向の長さ全体にわたって形成されている。

なお、溝７の長さは側面壁６の全体（羽口ブロック間の縦目地の全体）にわたっていなくても溝７が目地に露出するように構成することもできる。この構成は、溝７が前面壁２あるいは後方側壁（前面壁の反対側）の何れかに開口していることで、溝７にキーレンガ９１を設置するとき、高炉羽口ブロック１同士を並べた後でも挿入することができる。

なお、本実施形態のように、溝７が側面壁６の全長にわたって形成されている場合には、この溝７にキーレンガ９１を設置するときに、羽口ブロック同士を並べた後でも、ブロック表裏のいずれの方向から挿入する形態を採用することができ、ブロック間の結合力とブロックの施工性は極めて優れている。

以下、本発明にかかる第２実施形態について図４および図５を参照して説明する。
本実施形態にかかる高炉羽口ブロック２１は、上下方向に３分割された上ブロック２１ａ、中ブロック２１ｂ、下ブロック２１ｃからなり、溝２７が縦目地８を構成するブロック側面壁２６にブロック前後方向にそって二個ずつ４個形成される。
また、溝２７は横目地４の端部に位置するように形成されており、縦目地８と横目地４との交差部分にキーレンガ９３を配置することができる。
したがって、高炉羽口ブロック２１間の組み合わせ構造を強固にすることができる。
本実施形態についても、溝２７がブロック側面壁２６の前後方向全長にわたって形成されていることにより、前掲の第１実施形態と同様にブロック間の結合力とブロックの施工性が優れるという効果を得ることが出来る。

以下、本発明にかかる第３実施形態について図６及び図７を参照して説明する。
本実施形態にかかる高炉羽口ブロック３１は、大きな溝３７が縦目地８を構成するブロック側面壁３６に形成される。そして、この高炉羽口ブロック３１は、上下方向に３分割された上ブロック３１ａ、中ブロック３１ｂ、下ブロック３１ｃからなり、二つの横目地４が溝３７内に位置するようになっている。
この溝３７には、キーレンガ９４が、離れて略平行に設けられる複数の横目地４間を掛け渡すように配置される。

このように、キーレンガ９４を、二つの横目地４間を掛け渡すように設けることにより、一つのキー部材により複数の目地部分のずれ防止作用を達成することができ、横に並んで施工される高炉羽口ブロック３１間の組み合わせ構造を強固にすることができる。

また、本実施形態については、溝３７がブロック側面壁３６の前後方向の全幅にわたって形成されているので、前掲の第１実施形態と同様に高炉羽口ブロック３６を並べてからキーレンガ９４を設置できる等のブロック間の結合力とブロックの施工性が優れるという効果を得ることが出来る。

以下、本発明にかかる第４実施形態を、図８及び図９を参照して詳細に説明する。
第４実施形態においては、羽口金物３を収容保持するように、上下に二分された上ブロック５１ａと下ブロック５１ｂとからなる耐火物にて形成されている。
また、この高炉羽口ブロック５１は、図示のごとく、上ブロック５１ａと下ブロック５１ｂとにより羽口金物３を全周囲にわたって囲む構造で、横目地４の左右端部には溝５７を構成するような凹みが形成され、さらに下ブロック５１ｂには溝５７を備えている。

本実施形態の高炉羽口ブロック５１は、この高炉羽口ブロック５１を複数並べた構造物を製作するときに、その縦目地８及び横目地４を構成する壁面の交差部分にキーレンガ９６と縦目地８のみに設けられるもう一つのキーレンガ９６を設置することができる。
このように、縦目地８及び横目地４を構成する交差部分にキーレンガ９６が設置されると、このキーレンガ９６によって、各ブロック間の上下左右方向の動きが規制され、また、下側の他のキーレンガ９６によってもずれ防止作用を持たせることができる。

また、下側のキーレンガ９６は、その設置位置が、高炉羽口ブロック５１の全高の下方１／２以下になるので、下側のキーレンガ９６において、高炉の長期間の過酷な使用状態によるキー部材の損傷を遅らせることができ、キーレンガ９６の機能を長く維持することができる。

以下、本発明にかかる第５実施形態について図１０〜図１２を参照して説明する。
本実施形態にかかる高炉羽口ブロック７１は、上下ブロック７１ａ，７１ｂを有し、溝７７が縦目地８を構成するブロック側面壁４６のブロック上下方向に沿って形成され、溝７８が横目地４に対応する個所に設けられている。また、この横目地７８はブロック後方側に開口している。
このように溝７７が縦方向に沿って溝７８が横方向に沿って設けられることにより、キーレンガ９８とキーレンガ９９とを設けることが出来、これにより高炉羽口ブロック７１間の組み合わせ構造を極めて強固にすることができる。

本実施形態については、溝７７がブロック側面壁７６の上下方向全高にわたって形成され、ブロック上面壁７９ａ及び下面壁７９ｂに開口しているので、前掲の第１実施形態と同様に高炉羽口ブロック７７を並べてからキーレンガ９８を設置できる等の効果を得ることが出来る。キーレンガ９９はブロック後方壁に露出しているが、ブロック前面壁７２の側（炉内側）にキーレンガが露出しないので、縦横目地の損傷等を抑えることができる。

以下、本発明にかかる高炉羽口ブロックにおいて形成されるキーレンガの変形例について説明する。
上記の各実施形態に適応したキーレンガは、直方体の形状を採用したが、本発明においては上記実施形態に限定するものではなく、例えば図１３〜図１５に示すような形状を採用することできる。
図１３には、円柱形状のキーレンガ８１を示す。
このキーレンガ８１を受容する溝は、図示しないが、半円筒形の溝となる。
図１４には、横断面が菱形形状のキーレンガ８２を示す。
このキーレンガ８２を受容する溝は、図示しないが、横断面が三角形状の溝となる。
図１５には、球状のキーレンガ８３を示す。
このキーレンガ８３を受容する溝は、図示しないが、半球状形状の溝となる。
また、キーレンガの形状は楕円柱状や多角柱状なども高炉羽口ブロックの形状やサイズに合わせて適宜選択することができる。

以下、本発明にかかる高炉羽口ブロック形状の施工方法を、図１から図３に示す第１実施形態を参照して説明する。
まず、高炉を製作する一つの構成として、高炉内に高温空気を供給する羽口の構造体を作成する。このとき、例えば、多数の羽口を円形状に並べてこの構造体を製作する。

このとき、予め羽口金物３を収容保持した高炉羽口ブロック１を、複数並べたて組み立てるとき、高炉羽口ブロック１間の縦目地８を構成する側面壁に設けられた溝７同士を対面するようにするとともに、溝７間を埋めるキーレンガ９１を設置するとともに、縦目地材料を設けて横に繋げていく（図２では二個のみ図示してある）。

このように、高炉羽口ブロック１間の縦目地８及び横目地４にキーレンガ９１が設置されるので、高炉羽口ブロック同士の結合強度が増し、ずれ等に対する構造的安定性が強化される。

本発明は上記実施形態に限るものではなく種々変更可能である。例えば、溝の数や溝の向きならびに形状あるいは１目地あたりのキーレンガの数においても、目地のブロック高さ方向または目地のブロック前後方向に複数個設けてもよい。また、キーレンガを目地の高さ方向に複数個設ける場合、そのうちの少なくともひとつのキーレンガの中心が高炉羽口ブロック全高の下方１／２以下であると長期間キーレンガが有効に機能するため好ましく、さらにブロック下側壁面から高炉羽口ブロック全高の１５〜３５％の位置がより恒久的にキーレンガが有効に機能するのでより好ましい。これは、高炉羽口ブロック１の損傷は上部より進行するため、キーレンガ９０は下部にある方が好ましく、また、高炉羽口ブロック全高の１５％以下では高炉羽口ブロック１の強度に支障があるからである。

本発明は、高炉羽口ブロックを複数並べるときの目地を構成する側面壁にキー部材を設置するので、高炉羽口ブロックを組み合わせるときに、このキー部材によってブロック同士のずれに対してこのキー部材によって結合力を強固にすることができ、高炉羽口ブロックの構造物の長期にわたる構造安定性を高めることができるなど所期性能を長期にわたって維持でき産業上の利用可能性は極めて大きい。

１，２１，３１，５１，７１ 高炉羽口ブロック
２，３２，５２，６２，７２ ブロック前面壁
３ 羽口金物
４ 横目地
５ 羽口
６，２６，３６，４６，７６ ブロック側面壁
７，２７，３７，５７，７７，７８ 溝
８ 縦目地
９ａ，２９ａ，３９ａ，７９ａ ブロック上面壁
９ｂ，２９ｂ，３９ｂ，７９ｂ ブロック底面壁
８１，８２，８３、９１，９３，９４，９６，９８，９９ キーレンガ（キー部材）

Claims (6)

1. 高炉内に高温空気を供給する羽口が貫通するように構成された高炉羽口ブロックを複数並べた高炉羽口ブロックの構造物であって、
   前記高炉羽口ブロックは、上下方向に複数のブロックに分割されてブロック間に横目地を有し、前記複数のブロックによって前記羽口の内壁を構成する羽口金物を全周囲にわたって囲む構造であり、
   前記高炉羽口ブロック間の目地を構成する側面壁に、両側面壁に食い込む少なくともひとつのキー部材が設置され、
   前記キー部材は前記羽口の中心軸線とほぼ平行に設置されており且つその設置位置が、少なくともひとつのキー部材の中心が前記高炉羽口ブロックの下側壁面から前記高炉羽口ブロック全高の１５〜３５％の位置になるように構成されていることを特徴とする高炉羽口ブロックの構造物。
2. 前記横目地と前記高炉羽口ブロック間の目地との交差部分に前記キー部材が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の高炉羽口ブロックの構造物。
3. 前記複数のブロックのうちの最も下のブロックの壁面に、前記羽口の中心軸線とほぼ平行に且つその中心が前記高炉羽口ブロックの下側壁面から前記高炉羽口ブロック全高の１５〜３５％の設置位置である前記キー部材が設置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高炉羽口ブロックの構造物。
4. 前記キー部材は、前記高炉羽口ブロック間の目地表面に露出するように設置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の高炉羽口ブロックの構造物。
5. 前記キー部材は、前記高炉羽口ブロック間の目地の全長にわたって設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高炉羽口ブロックの構造物。
6. 前記キー部材は、前記高炉羽口ブロック間の目地表面に露出しないように設置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の高炉羽口ブロックの構造物。

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