JPH06117778A - 溶鋼精錬炉の炉体冷却方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 転炉に発生する炉体の熱変形を防止すること
ができる炉体冷却技術を提供する。 【構成】 転炉17の炉体周囲に配置した３本の供給路
２、２、２に冷却用液体を供給して炉体を冷却し、供給
路２、２、２に接続された排出路９、９、９から冷却用
液体を排出して転炉の炉体を冷却する際、冷却用液体の
漏れが発生した場合には、漏れが発生した供給路２への
冷却用液体の供給を停止するとともに、この供給路２へ
冷媒気体を冷媒気体配管８から供給して、滞留した冷却
用液体の圧送と供給路２および排出路９の冷却とを行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば転炉等の溶鋼精
錬炉に発生する熱変形等を防止することができる溶鋼精
錬炉の炉体冷却方法および装置に関するものであり、よ
り具体的には、例えば冷却水等の冷却用液体だけではな
く、空気等の冷媒気体も併用した溶鋼精錬炉の炉体冷却
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼精錬炉 (以下、本明細書においては
「転炉」を例にとって説明を行う) の炉体は、操業中高
温にさらされるため、繰り返し使用されている間に発生
する熱応力により変形が進行し、最悪の場合には使用不
能になることがある。そこで、従来より転炉の炉体の変
形防止を目的に様々な提案が行われているが、冷却効率
を勘案すると、水冷方式が最も望ましい。

【０００３】例えば特公平４−22966 号公報には、転炉
の内張煉瓦の厚さに応じて炉体の冷却制御を行うため、
転炉の外壁面に冷却水 (以下、本明細書においては「冷
却用液体」として「冷却水」を例にとって説明を行う)
が貫流する管ユニットを配置するとともに、この管ユニ
ットの給水側では冷却水を３つの独立した系統別の制御
弁を経由しながら供給し、一方排水側では制御弁を通過
した冷却水を１つの系統に集合させて排出するように構
成した冷却装置が提案されている。

【０００４】しかし、この冷却装置では、管ユニットの
どこか１箇所で冷却水漏れといったトラブルが発生する
と、漏れた冷却水による水蒸気爆発が発生するおそれが
あるため、冷却水漏れが発生すると、冷却水の供給を停
止して冷却水漏れが発生している部位の修復を行う必要
がある。したがって、修復が完了して冷却水を供給でき
るようになるまでの間は、炉体の冷却を行うことができ
ず、炉体変形が発生してしまう。

【０００５】また、この装置で冷却水漏れが一旦発生す
ると直ちに冷却水の供給を停止するものの、供給停止後
であっても管ユニット内に滞留した冷却水が水蒸気爆発
を引き起こす危険性があり、操業上極めて問題である。

【０００６】転炉の炉体の冷却に冷却水を用い、この冷
却水が漏れた場合にも水蒸気爆発を生じるおそれがない
装置として、実開昭57−150798号公報には、転炉の外壁
面に冷却管路を設置するとともに、冷却管路の中に、冷
却媒体として加圧水および圧搾空気をともに常時流して
冷却を行う装置が提案されている。しかし、この方法で
は加圧水と圧搾空気とは、冷却管路内でミスト状になっ
て混合されるため、空気を使用後に回収することが不可
能であり、さらに冷却管路の末端を常時大気開放して操
業するため、エネルギーコストの点でも不利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の転
炉の冷却方法には、以下に列記する問題があった。 炉体外壁面に設置された配管の内部に冷却水を流して
冷却を行う際に冷却水漏れが発生すると水蒸気爆発が発
生するおそれがあり、この水蒸気爆発を防止するために
は、一系統に集合されている給水管および排水管の内部
を流れる冷却水の供給を一時的にせよ停止せざるを得
ず、この間、冷却を行えないことに起因して炉体変形が
発生してしまう。

【０００８】冷却水を循環させる配管からの冷却水漏
れが発生した場合にも水蒸気爆発の危険性を低下させる
ために冷却媒体として加圧水および圧搾空気の混合流体
を利用する方法は、圧搾空気の回収が不可能であるた
め、エネルギーコストの上昇が著しい。

【０００９】すなわち、従来の転炉の冷却方法では、冷
却水漏れが発生した場合に水蒸気爆発が発生する危険性
が解消されないため、水冷方式で転炉の冷却を行うこと
は安全性維持の観点から不可能であると考えられてい
た。さらに、安全性を改善した水冷方式の転炉の冷却方
法ではエネルギーコスト的に不利であり、実現は困難で
あった。

【００１０】ここに、本発明の目的は、例えば転炉等の
溶鋼精錬炉に発生する熱変形等を防止することができる
溶鋼精錬炉の炉体冷却技術を提供することにあり、さら
に特定的には、冷却水だけではなく、空気等の冷媒気体
も併用した溶鋼精錬炉の炉体冷却技術を提供することに
ある。

【００１１】さらに換言すれば、本発明の目的は、エ
ネルギーコスト的に有利であって、冷却水漏れが発生
した際にも水蒸気爆発の危険がなく、冷却効果も充分
に確保でき、さらに安全かつ確実な、溶鋼精錬炉の炉
体冷却技術を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意検討を重ねた結果、例えば炉口リン
グ、炉口フランジさらには上部鉄皮といったように転炉
炉体の複数の冷却必要部位別に冷却水を供給・排出する
ための冷却水の供給路および排出路を転炉の外壁面にそ
れぞれ独立させて複数組設置するとともに、これらの供
給路および排出路には、冷却水漏れ等のトラブル発生時
に、例えば空気等の冷媒気体も流すことができるように
構成しておき、通常の操業時には冷却水の流量、温
度および圧力を個々に検出して冷却水漏れ発生の有無
を常時監視するとともに、トラブル発生時には、直ち
に、冷却水の供給を停止するとともにトラブルが発生し
た配管内に滞留する冷却水を冷媒気体で圧送・除去して
水蒸気爆発の危険性を解消し、その後さらに冷却水漏れ
の原因がなくなるまで冷媒気体を供給し続けることによ
り、転炉の炉体冷却を継続して行うことができ、上記課
題を解消できることを知見して、本発明を完成した。

【００１３】ここに、本発明の要旨とするところは、溶
鋼精錬炉の周囲に配置した１本または２本以上の供給路
に冷却用液体を供給して炉体を冷却し、供給路に接続さ
れた排出路から冷却用液体を排出する溶鋼精錬炉の炉体
冷却方法において、冷却用液体の漏れが発生した場合に
は、漏れが発生した供給路への冷却用液体の供給を停止
するとともに、供給路へ冷媒気体を供給して、滞留した
冷却用液体の圧送と供給路および該供給路に接続された
排出路の冷却とを行うことを特徴とする溶鋼精錬炉の炉
体冷却方法である。

【００１４】また、別の面からは、本発明は、溶鋼精錬
炉の炉体を冷却する装置であって、(i) 例えば、炉口リ
ング、炉口フランジさらには上部鉄皮等の溶鋼精錬炉の
複数の部位を覆って炉体の周囲にそれぞれ独立して設け
られた、冷却用液体の複数組の供給路および排出路と、
(ii)複数の供給路それぞれに接続された冷媒気体の供給
系と、(iii) 複数の排出路それぞれに設けられた冷媒気
体の排出弁と、(iv)供給路および排出路の内部を流れる
冷却用液体の流量、温度および圧力を検出する検出器
と、(v) 検出器からの出力信号に応じて、流量、温度ま
たは圧力を制御する冷却用液体の制御装置とを組み合わ
せて備えることを特徴とする溶鋼精錬炉の炉体冷却装置
である。

【００１５】本発明において「冷媒気体」とは、溶鋼精
錬炉の炉体からの輻射熱により加熱された配管の内部を
流れて配管を冷却する冷却用気体をいい、例えば空気を
例示することができる。

【００１６】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明にかかる炉体冷却方法では、通常時には、溶鋼精錬
炉の周囲に配置した配管の内部に冷却水を供給して炉体
を冷却する。なお、水蒸気爆発の危険性を解消するた
め、冷却水供給時には、供給路および排出路において、
少なくとも冷却水の流量、温度および圧力を常時監視
し、これらの値が適正な範囲を外れた場合には、冷却水
漏れが発生していると判断し、直ちに冷却水の供給を停
止する。

【００１７】冷却水漏れ等のトラブルが発生した時に
は、トラブルが発生した供給路への冷却水の供給を停止
するとともに、この供給路へ冷媒気体を供給して滞留し
た冷却水の圧送と、供給路および該供給路に接続する排
出路の冷却とを行う。なお、供給路および排出路への冷
媒気体の供給は、適宜手段によればよく、特定の手段に
限定する必要はない。例えば、供給路の一部に、気体用
パージ弁を介して冷媒気体配管をつなぎ込めばよい。

【００１８】したがって、本発明によれば、冷却水漏れ
が発生した供給路および排出路に滞留する冷却水を迅速
に排出でき、冷却水が滞留することに起因する水蒸気爆
発の危険を解消できる。また、冷却水の供給が停止した
供給路および排出路を、冷媒気体により引き続き冷却で
きるため、炉体変形の発生を解消できる。また、冷媒気
体は、トラブル発生後冷却水の供給停止時から復旧時ま
での間だけ供給すればよく、常時供給する必要がないた
め、エネルギーコスト的にも有利である。

【００１９】一方、本発明にかかる炉体冷却装置では、
冷却水の供給路および排出路を、転炉の冷却必要部位
毎、例えば炉口リング、炉口フランジさらには上部鉄皮
を介してそれぞれ独立させて設けているため、例えば冷
却水漏れ等のトラブルが発生した場合には、トラブルが
発生しない供給路および排出路にはそのまま冷却水を供
給し続けることができ、冷却効果の低下を最低限に抑制
することができる。

【００２０】本発明にかかる炉体冷却装置では、冷却水
の供給路および排出路に、例えば空気等の冷媒気体を流
すことができるため、トラブルが発生して供給路および
排出路内に滞留した冷却水を、冷媒気体により直ちに圧
送・排除することができ、水蒸気爆発の危険性を迅速に
解消できる。さらに、トラブルが発生して冷却水が供給
されていない供給路および排出路の冷却を、冷媒気体に
より行うこともできるため、トラブル発生時の炉体変形
の発生を防止できる。

【００２１】本発明にかかる炉体冷却装置では、冷媒気
体は、常時ではなく、トラブル発生後の冷却水供給停止
時から復旧時までの間だけ流す。したがって、冷媒気体
の使用量を必要最低限に抑制することができ、エネルギ
ーコスト増を抑制できる。

【００２２】さらに、本発明にかかる炉体冷却装置は、
トラブル発生時には、冷却水の供給を停止するとともに
冷媒気体を供給するという簡単な作動を行わせるだけで
済むため、確実かつ安全に作動させることができる。な
お、供給路および排出路に供給された冷媒気体は、１本
または２本以上の排出路それぞれに設けられた冷媒気体
の排出弁から排出される。

【００２３】以上のように、本発明によれば、略述すれ
ば、冷却水だけによる転炉水冷方式の欠点である水蒸気
爆発の可能性および炉体熱変形を、冷媒気体を用いて解
消できる。さらに、本発明を実施例を参照しながら詳述
するが、これは本発明の例示であり、これにより本発明
が限定されるものではない。

【００２４】

【実施例】図１は、本発明にかかる炉体冷却装置の構成
例を示す説明図であり、炉体冷却バルブステーション１
の上流に位置する給水路である給水管２および炉体冷却
バルブステーション１の下流に位置する排出路である排
水管９は、合流する１系統であってもよく、または転炉
の冷却必要部位毎に分割された多系統であってもよい。
本実施例は、１系統の例である。

【００２５】図１に示す実施例は、転炉17の冷却必要部
位として、炉口リング、炉口フランジおよび上部鉄皮の
３箇所を選定し、これらに対応するために給水管２およ
び排水管９を３系統に分割して設置した場合を示す。

【００２６】給水管２は、転炉17の前で一旦３系統に並
列的に分割され、各々の系統毎に、給水温度検出器３、
給水圧力検出器４および給水流量検出器５を直列に設置
し、これらの検出器群の下流側に給水弁６を設置する。
そして、給水弁６の下流側に、３系統それぞれに気体用
パージ弁８を介して、例えば空気等の冷媒気体配管７を
繋ぎ込む。

【００２７】冷却水のこれらの３系統の供給路は、炉口
リング、炉口フランジおよび上部鉄皮の周囲に適宜手段
により配置されて、転炉17の冷却を行うことができるよ
うに構成される。

【００２８】一方、炉体出側の３本の排水管９、９、９
の途中には、放散配管10、10、10を接続し、さらに排出
弁11、11、11をそれぞれ介して、排水管の内部を圧送さ
れる冷媒気体を大気に解放できるように構成される。

【００２９】そして、３本の各排水管９、９、９の放散
配管10、10、10の上流には、排水温度検出器12を設け、
放散配管10の後には排水弁13、排水流量検出器14および
排水圧力検出器15を設け、その後、１系統に合流させて
いる。なお、１系統に合流させる必要があるとは限ら
ず、３系統のままであってもよい。

【００３０】このバルブステーション１に設置された給
水・排水用各検出器 (給水温度検出器３、排水温度検出
器12、給水圧力検出器４、排水圧力検出器15、給水流量
検出器５および排水流量検出器14) による測定値は、制
御・演算装置16へ電気信号に変換されて入力される。制
御・演算装置16では、入力される各種測定値が予め定め
られた各設定管理値に達した場合には冷却水漏れが発生
したと判断して、警報を出力する。

【００３１】次に、本発明にかかる炉体冷却方法を図１
を参照しながら説明する。本発明は、図１において、転
炉炉体17の給水管２または排水管９で、亀裂等による冷
却水漏れが発生した場合、給水温度検出器３および排水
温度検出器12間の温度差、給水圧力検出器４および排水
圧力検出器15間の圧力差、および給水流量検出器５およ
び排水流量検出器14間の流量差、あるいは排水温度検出
器12・圧力検出器15・流量検出器14が規定の値外になっ
たことのいずれかを、冷却水漏れの発生として検知し、
警報を出力する。

【００３２】制御・演算装置16でまず警報を出力した場
合、ある時間経過後に冷却水漏れが発生したと判断され
た経路の給水弁６を閉とし、同時に同じ系統に繋ぎ込ま
れた気体用パージ弁８を開く。その後、排水弁13を閉じ
るとともに排出弁11を開くことにより、冷媒気体がこの
系の給水管２および排水管９の内部を急速に流れること
により、トラブルが発生した配管内に滞留した冷却水を
放散配管10から系外へ除去し、冷却水の滞留に起因する
水蒸気爆発の危険を迅速に解消するができる。

【００３３】その後は、この冷媒気体を冷却水漏れの復
旧が完了するまで流し続けることにより、炉体冷却を冷
却水に替えて冷媒気体により継続して行うことができ
る。このような本発明と、供給路および排出路の冷却媒
体として、圧搾空気のみ水のみ蒸気のみ水＋圧
搾空気のみ（実開昭57−150798号公報に記載の技術）を
用いた４種の従来の冷却技術とを、冷却効果、エネルギ
ーコストおよび安全性の観点から比較した。結果を表１
にまとめて示す。

【００３４】なお、表１において、冷却効果は、冷却媒
体の温度を排出路で測定して冷却効果が大きいものから
順次番号を付して表した。また、エネルギーコストは安
価なものから順次番号を付した。さらに、安全性につい
ては、良好なものを○、不良なものを×として表した。

【００３５】

【表１】

【００３６】以上の実施例からも明らかなように、本発
明例は、コスト的に有利で、漏水時に爆発の危険性
もなく、冷却効果も確保できた。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、以
下に列記する効果を得られた。

【００３８】(i) 冷却水漏れが発生した供給路および排
出路に滞留する冷却水を迅速に排出できた。 (ii)冷却水が滞留することに起因する水蒸気爆発の危険
を解消できた。 (iii) 冷却水の供給が停止した供給路および排出路を、
冷媒気体により引き続き冷却できるため、炉体変形の発
生を解消できた。 (iv)冷媒気体は、トラブル発生後冷却水の供給停止時か
ら復旧時までの間だけ供給すればよく、常時供給する必
要がないため、エネルギーコスト的にも有利である。

【００３９】さらに換言すれば、本発明により、コス
ト的に有利であって、冷却水漏れが発生した際にも水
蒸気爆発の危険がなく、冷却効果も充分に確保でき、
さらに安全かつ確実な、溶鋼精錬炉の炉体冷却技術を
提供できた。かかる効果を有する本発明の意義は極めて
著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる炉体冷却装置の構成例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１：バルブステーション ２：給水管 (供給路) ３：給水温度検出器 ４：給水圧力検出器 ５：給水流量検出器 ６：給水弁 ７：冷媒気体配管 ８：気体パージ弁 ９：排水管 (排出路) 10：放散配管 11：排出弁 12：排水温度検出器 13：排水弁 14：排水流量検出器 15：排水圧力検出器 16：制御・演算装置 17：転炉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼精錬炉の周囲に配置した１本または
   ２本以上の供給路に冷却用液体を供給して炉体を冷却
   し、前記供給路に接続された排出路から冷却用液体を排
   出する溶鋼精錬炉の炉体冷却方法において、冷却用液体
   の漏れが発生した場合には、漏れが発生した前記供給路
   への冷却用液体の供給を停止するとともに、前記供給路
   へ冷媒気体を供給して、滞留した冷却用液体の圧送と前
   記供給路および該供給路に接続された排出路の冷却とを
   行うことを特徴とする溶鋼精錬炉の炉体冷却方法。
2. 【請求項２】 溶鋼精錬炉の炉体を冷却する装置であっ
   て、(i) 前記溶鋼精錬炉の複数の部位を覆って炉体の周
   囲にそれぞれ独立して設けられた、冷却用液体の複数組
   の供給路および排出路と、(ii)複数の前記供給路それぞ
   れに接続された冷媒気体の供給系と、(iii) 複数の前記
   排出路それぞれに設けられた前記冷媒気体の排出弁と、
   (iv)前記供給路および排出路の内部を流れる冷却用液体
   の流量、温度および圧力を検出する検出器と、(v) 前記
   検出器からの出力信号に応じて、前記流量、温度または
   圧力を制御する冷却用液体の制御装置とを組み合わせて
   備えることを特徴とする溶鋼精錬炉の炉体冷却装置。