JPH04228509A - 高炉に予熱された空気を吹き込むための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明はそれぞれが外装鋼板と内側の耐火
物ライニングからなる、複数の別個になったエレメント
を備えた、予熱した空気を高炉へ吹き込む装置に関し、
曲管で接続した傾斜部分と、ノズルと、羽口と、炉壁へ
付けた玉継手とを含み、その際傾斜部分が、上端のフラ
ンジでバッスル管（ｂｕｓｔｌｅ　　ｐｉｐｅ）の一部
をなす上部接続ピースと接続し、それの下方部分が、曲
管と一体になった下部接続ピース中へ軸方向に浸ったテ
ーパー管と、テーパー管と下方部分間の気密を保つため
のベローズ形伸縮管継手と、テーパー管と下部接続ピー
ス間に機械的接続を保つためのテンションロッドとを含
む。

【０００２】一般には「ブラスト結合装置（ｂｌａｓｔ
　　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）」の名で周知のこれらの装
置は、移動性と気密という問題に直面する。すなわち予
熱された空気の高温（温度は１２００℃以上のオーダー
）と、炉内に一般的な高温のために、炉壁とバッスル管
およびブラスト結合装置は熱膨張と変形に暴露されて、
バッスル管と炉壁間に重大な相対的変位が発生する。従
ってブラスト結合装置はこれらの相対的変位を補償して
これに適合できることと、それと同時に外部へガスある
いは予熱空気が漏れるのを防止できる能力を備えている
必要がある。

【０００３】熱に起因するこれらの応力に加えて、内圧
による応力が存在する。ブラスト結合を通して炉中へ吹
き込まれる予熱空気は、特に現代の炉の場合には高圧で
あって、今日採用されている断面構造では、ブラスト管
と炉内に起因する数トンオーダーの力がブラスト結合装
置にかかってくる。

【０００４】これらの要求を満たすために設計された周
知のブラスト結合装置は２関節点または３関節点式であ
って、いずれの場合にも一般に羽口とノズル間に玉継手
を入れ、ほかの１個あるいは２個の関節をその型式に応
じてバッスル管をブラスト結合装置の曲管と接続する傾
斜部分に付ける。

【０００５】この傾斜部分にある関節には一般にフレキ
シブルな気密詰物と、両可動部分をするベローズ形伸縮
管継手をつける。

【０００６】例えば米国特許第３，７６６，８６８号に
開示された、３関節点をもつブラスト結合装置を２関節
点をもつものと比較すると、半径方向と軸方向の成分で
ある、変形と応力に適応してこれを補償する可能性に富
んでいる。これらのブラスト結合装置の傾斜部分に位置
する２個の関節は、一般に自由継手のような手段からな
っていて、高温空気の圧力で生成する力の成分を、ノズ
ルと羽口間にある関節へ伝えずに吸収できる利点をもっ
ている。しかし３個の関節をもつブラスト結合装置には
比較的高価な欠点があって、１基の高炉に多数のブラス
ト結合装置を付属させることを考えると、このことの重
要性は少なくない。

【０００７】たとえば、西独実用新案第７３２５０８７
号で開示された、２個の関節がついたブラスト結合装置
では、そのために簡単で安価という利点をもっている。 しかし、これらのブラスト結合装置は応力と変形、特に
傾斜部分にある関節の気密詰物を破壊して、耐久性を早
める半径方向の成分に著しく敏感である。上記文献に提
案されているブラスト結合装置には、さらに高温空気に
起因する力がかかってくる。ノズルと羽口間にある関節
がこの力によって外され、漏れを生ずるのを防止するた
めに、本ブラスト結合装置では傾斜部分を炉壁に接続す
る必要がある。しかし、付属設備をこのように配置する
ことは、ブラスト結合装置が極度に大きな置換容積をと
ることと、これへ接近することが難しいために理想的で
あるとは言えない。

【０００８】本発明の目的は比較的簡単なうえに安価で
変形と応力に十分に適応できる、高炉へ予熱された空気
を吹き込むための新規な装置を提供するにある。

【０００９】本目的を達成するために、本発明が提供す
る装置では下部接続ピースとテーパー管とを、相互に軸
方向に可動に作り、さらに半径方向の移動性を制限する
手段を備えることを本質上の特徴とする。

【００１０】換言すれば、力の半径方向の成分を支配す
る問題と、先行技術に従ったあるブラスト結合装置の関
節にある気密詰物を破壊する変位とが、テーパー管と下
部接続ピースとの半径方向の移動性、あるいは角移動性
を制限する手段を用いることで除去されるし、そのうえ
これら２個のエレメントの軸方向に相対的な移動性を与
え、あるいはテレスコープ形継手を採用することで補償
できる。

【００１１】テーパー管と下部接続ピース間の軸方向の
ずれが、２°以上になるのが防止できるようにこれらの
手段を設計すれば、満足すべき結果が得られることが確
立されている。

【００１２】第１の実施態様によれば、上部接続ピース
と一体になって側方へ延びる２個の側面でこれらの手段
を構成し、これらを炉の方向から見ると膨張継手の両側
に存在して、下部接続ピースのフランジに作った凹みに
はまって案内されるようにする。

【００１３】第２の実施態様によれば、これらの手段が
下部接続ピースと一体となって、テーパー管の下方円筒
部分を取巻く内部ガイドリングからなるようにする。

【００１４】ノズルと羽口間の玉継手レベルの気密は、
炉壁とノズル、あるいは曲管間に張力をかける、調整可
能なスプリング付きの一対のテンションロッドで維持で
きる。

【００１５】これらのテンションロッドの軸は、ノズル
軸に関する底面に対して鋭角をなすように配置するのが
好ましい。

【００１６】これ以外の特徴と特性は、一例示としてつ
ぎに記載する有利な実施態様について、添付図面を参照
しつつ行う詳細な説明から明らかになるであろう。

【００１７】図１は本発明に従ったブラスト結合装置の
側面図である。

【００１８】図２は図１のブラスト結合装置の軸を通る
垂直断面図である。

【００１９】図３は存在する力の成分を示す図面である
。

【００２０】図４は下部接続ピースに対するテーパー菅
の、半径方向の移動性を制限するための手段の、一部断
面を含む側面図である。

【００２１】図５の（Ａ）は図４の断面Ａ−Ａを通る水
平断面図である。

【００２２】図５の（Ｂ）は図４の断面Ｂ−Ｂを通る水
平断面図である。

【００２３】図６は半径方向の移動性を制限する手段の
第２の実施態様を示す、軸を通る断面図である。

【００２４】図７の（Ａ）および（Ｂ）は、テーパー管
と下部接続ピース間の軸方向のずれの自由度が２°の場
合の、運動の可能性を示す図面である。

【００２５】図１および図２は、図示していない高炉の
まわりに配置した主バッスル管２０を炉内へ予熱した空
気を吹き込むために、炉壁へ接続するブラスト結合装置
を示す。このブラスト結合装置は曲管２４とノズル２６
経由で炉壁に配置したチムプ（ＴＹＭＰ）３０へキー止
めした羽口２８へ接続した下降傾斜部２２を含む。ノズ
ル２６は曲率中心が０にある玉継手でチムプ３０へ接続
される。傾斜部２２はバッスル管２０の一部である上部
接続ピース３２と、フランジ３８で曲管２４へ接続され
た下部接続ピース３４から成り立っている。上下の接続
ピース３２、３４間の接続は、フランジ４０で上部接続
ピース３２へ固定された、下方に筒状部がついたテーパ
ー管３６で行い、本テーパー管の下部をその下方の接続
ピース３４の上部へ同軸に浸入させる。図２に示す通り
、ブラスト結合装置の全エレメントは、外装鋼板４２と
内側に耐火物ライニング４４を備えている。

【００２６】本発明の一つの特徴によれば、テーパー管
３６がその筒状領域で、下部接続ピース３４に関して軸
方向に、あるいはその逆に動ける程度のテレスコープ形
自由度を部分２２にもたせる。これらの２個のエレメン
ト管の気密は、テーパー管３６の円筒部分を取り巻く環
状気密詰物４６と、上部フランジ４０から下部接続ピー
ス３４のフランジ５０まで延びる、ベローズ形伸縮管継
手４８による。外側にある３本のテンションロッド５２
がブラスト結合装置の機械的安定性を保つとともに、ブ
ラスト結合装置を分解するときに、膨張継手４８をゆる
める役目をする。この目的のために、ナットとこれと対
になったナットで、ロッド５２を上部フランジ４０と一
体の板５４へ固定し、他端を下部接続ピースのフランジ
５０を貫通させて延ばし、一方テンションロッド５２と
フランジ５０間の軸方向の相対的なすべりが、調整ナッ
ト５６できまる制限内に収まるようにする。

【００２７】ノズル２６と羽口２８間にある玉継手での
漏れを防ぐため、あるいはこの関節が外れることまで防
止するために、５８で１個だけが見える一対のテンショ
ンロッドを用いて、曲管２４と炉壁間に張力をかける。 これらのテンションロッド５８には、図には見えないが
スプリングをつけて、スプリングの張力をナット６０で
調節できるようにする。

【００２８】図３は図１と図２に従ったブラスト結合装
置で作用する力と、その成分を示す図表である。ブラス
ト結合装置の内部には、まずバッスル管２０内の圧力で
生ずる力がかかる。Ｓで示したこの力は軸方向にさよう
して、圧力と膨張継手４８の平均断面積に比例する。一
例をあげれば、もし膨張継手４８の平均直径ｓが５８０
ｍｍで、バッスル管内の圧力が４×１０５Ｐａとすると
、力Ｓは１０５６０ｄａＮに達する。このときブラスト
結合装置が力Ｓの方向で支持されていないとすると、こ
の力は支持に出会うように、換言すればノズル２６と羽
口２８間の関節の中心Ｏ方向に分解されねばならない。 図３ではこの成分がＳ１で示してある。しかしこの不可
避的な分解によって、半径方向に作用する成分Ｓ２を生
ずる。上述の例と構成では、成分Ｓ１は１３０００ｄａ
Ｎのオーダーで、成分Ｓ２は７０００ｄａＮのオーダー
になる。本発明の目的の一つは、図４から図６で詳述す
る通り、成分Ｓ２を含むように意図した手段を提供する
ことであって、その理由はこのような手段を欠くと、テ
ーパー管３６と接続ピース３４間の継手に、詰物４６と
膨張継手４８に損傷を与えやすい、半径方向の曲げ応力
がかかるためである。

【００２９】図３において、もし点Ｏがその効果を発揮
できる位置にあるとすれば、成分Ｓ１はすでに点Ｏへ移
っている。ここで成分Ｓ１のために玉継手の下部へ直接
応力がかかって、その結果継手上部が自由になって、こ
の点から漏れが生じやすくなると仮定すると、図示する
通り成分Ｓ１の方向は最適ではない。しかし、幸いにも
テンションロッド５８と、ノズルへかかる炉内圧の作用
効果とのために成分Ｓ１の配位が変えられていて、図３
ではこの圧力の方向と力をＴで示してある。テンション
ロッド５８の作用で生じる力をＺで示す。この成分Ｚを
成分Ｓ１の開始点へ移し、つぎに圧力Ｔによる力の成分
を差引くと合力Ｒ１になって、これがノズル２６と羽口
２８間にある関節上へかかる力の大きさと方向を示すこ
とになる。この合力Ｒ１のノズル軸に対する傾斜角が小
なるほど、合力の配位は成分Ｓ１の配位より良好という
ことになる。その上、ノズル２６軸に対するテンション
ロッド５８の傾斜角αが大きいほど、これに比例して合
力Ｒ１の配位が良好になることに注目されたい。

【００３０】テンションロッド５８の力を調整して、炉
内から羽口２８へかかる圧力の効果を含むようにする。 この圧力から生ずる力を示したのがベクトルＵである。 羽口２８の露出部分の直径が４５０ｍｍ、炉内圧が４×
１０５ＰａのときＵは６３６０ｄａＮになる。その結果
、２本のテンションロッド５８のそれぞれを調整して、
３０００ｄａＮオーダーの力が作用するようにする。テ
ンションロッドＺの力の効果と力Ｕを、成分Ｓ１と組合
せると、チムプ３０上の羽口２８の力に相当する合力Ｒ
２が得られる。

【００３１】図３で説明した力Ｓの半径方向の成分Ｓ２
を含ませるために、本発明が提供する手段の第１の実施
態様を示したのが図４および図５である。この第１の実
施態様においては、上部フランジ４０に２個の側面６２
、６４を炉の方向から見たとき膨張継手４８の両側へ延
びるようにつけ、下部フランジ５０の対応する凹み６６
、６８にある狭くなった下部でこれを案内する。従って
凹み６６、６８で側面６２、６４が案内される結果、フ
ランジ４０に対してフランジ５０が実質上半径方向に移
動するのが防上されると同時に、これら２個のフランジ
間相互の軸方向の変位、換言すればテーパー管３６と接
続ピース３４間に若干テレスコープ形の移動を可能にす
る。すなわち力Ｓ２に相当する力の半径方向の成分が、
側面６２、６４によってバッスル管へ伝達される結果と
なる。

【００３２】ここで対応する凹み６６、６８中の側面６
２、６４のガイドと、テンションロッド５２がフランジ
５０中を通るここと、テーパー管３６が接続ピース３４
中へ侵入することが、テーパー管３６と接続ピース３４
間の軸方向のずれを２°のオーダーになるように、若干
の遊びを伴って保ち、図７がその詳細を示す通り、変位
差を補償するために必要な運動を、ブラスト結合装置が
行うのに適度な自由度が付与できることにことなる。

【００３３】図６に示して第２の実施態様では、図４お
よび図５に示した外側ガイドを、テーパー管３６の内部
ガイドで置換してある。たとえば、管３６の下方円筒部
を取巻くリング７０を、炭化ケイ素製にしてガイドの役
目をさせる。しかし、先の場合と同様に、このリング７
０と管３６間に若干の遊びをとってリングを配置して、
半径方向の力は補償するが、管３６と接続ピース３４間
の軸方向の２°のオーダーのずれは許容できるようにす
る。

【００３４】図７は本発明のブラスト結合装置において
、高温時テーパー管と下部接続ピース間のずれの許容差
が２°のときの移動性を示す。図はまたバッスル管と管
３６は固定しているものと仮定し、炉壁と、フランジ５
０の中心Ｙの移動に続いて、ノズルと羽口間にある関節
の中心Ｏの移動をさらに詳細に示したものである。Ｏと
Ｙの間隔が２３６４ｍｍで、ずれの許容値が２°の本例
では、垂直面内での中心Ｏの最大偏差は四辺形７２で示
される。この四辺形７２内でいかなる運動が起きても、
点Ｙが軸方向に変位するだけである。ここで点Ｏが軸方
向にだけ変位できること、換言すれば図７の面内でだけ
変位できる事実を考慮すると、四辺形７２の移動性は、
図７の（Ａ）に示す通り平行六面体になる。実際上もこ
の平行六面体は、稜の長さが８０ｍｍのオーダーの立方
体で、このことは点Ｙの移動性が８５ｍｍのオーダーで
あることに相当する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ったブラスト結合装置の側面図であ
る。

【図２】図１のブラスト結合装置の軸を通る垂直断面図
である。

【図３】存在する力の成分を示す図面である。

【図４】下部接続ピースに対するテーパー管の、半径方
向の移動性を制限するための手段の、一部断面を含む側
面図である。

【図５】（Ａ）は図４の断面Ａ−Ａを通る水平断面図で
ある。（Ｂ）は図４の断面Ｂ−Ｂを通る水平断面図であ
る。

【図６】半径方向の移動性を制限する手段の第２の実施
態様を示す、軸を通る断面である

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、テーパー管と下部接続
ピース間の軸方向のずれの自由度が２°の場合の、運動
の可能性を示す図面である。

【符号の説明】

２０　　バッスル管 ２２　　傾斜部分 ２４　　曲管 ２６　　ノズル ２８　　羽口 ３２　　上部接続ピース ３４　　下部接続ピース ３６　　テーパー管 ４２　　外装鋼板 ４４　　内側の耐火物ライニング ４８　　ベローズ形伸縮管継手 ５２　　テンションロッド

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　それぞれが外装鋼板（４２）と内側の
   耐火物ライニング（４４）からなる、複数の別個になっ
   たエレメントを備えた、予熱した空気を高炉へ吹き込む
   装置に関し、曲管（２４）で接続した傾斜部分（２２）
   と、ノズル（２６）と、羽口（２８）と、炉壁へ付けた
   玉継手とを含み、その際傾斜部分（２２）が、上端のフ
   ランジでバッスル管（２０）の一部をなす上部接続ピー
   ス（３２）と接続し、それの下方部分が、曲管（２４）
   と一体になった下部接続ピース（３４）中へ軸方向に浸
   ったテーパー管（３６）と、テーパー管（３６）と下部
   接続ピース（３４）間の気密を保つためのベローズ形伸
   縮管継手（４８）と、テーパー管（３６）と下部接続ピ
   ース（３４）間に機械的接続を保つためのテンションロ
   ッド（５２）とを含む装置において、下部接続ピース（
   ３４）とテーパー管（３６）が相互に軸方向に可動であ
   って、この両者の半径方向の移動性を制限するための手
   段を有することを特徴とする装置。
2. 【請求項２】　　テーパー管（３６）と下部接続ピース
   （３４）間の軸方向のずれが、２°以上にならないよう
   に前記手段を設計することを特徴とする請求項１の装置
   。
3. 【請求項３】　　前記手段が、上部接続ピーツ（３２）
   のフランジ（４０）と一体で、炉の方向から見たとき、
   膨張継手（４８）の両側方へ延びて、下部接続ピースの
   フランジ（５０）の対応する凹み（６６、６８）中で案
   内される２個の側面（６２、６４）からなることを特徴
   とする請求項１の装置。
4. 【請求項４】　　前記手段が、下部接続ピース（３４）
   の上部フランジ（５０）と一体で、テーパー管（３６）
   の下方円筒部を取巻く、内部ガイドリング（７０）から
   なることを特徴とする請求項１の装置。
5. 【請求項５】　　ノズル（２６）と羽口（２８）間の玉
   継手レベルの気密が、炉壁とノズル（２６）または曲管
   （２４）間に張力をかける調整可能なスプリング付きの
   、一対のテンションロッド（５８）で維持されることを
   特徴とする請求項１の装置。
6. 【請求項６】　　該テンションロッド（５８）の軸が、
   ノズル（２６）の軸に関する底面に対して鋭角αをなす
   ことを特徴とする請求項５の装置。