JPS5938426Y2 - 高炉の熱風本管用支持装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は高炉設備の加良に関するものであり、さらに詳
しく述べるならば高炉の熱風本管用支持体の改良に関す
るものである。

熱風本管は空気加熱機で加熱された空気を高炉に供給す
るために使われる。

熱風本管は、主幹部及び、パスルパイプ部からなり、前
者の主幹部は熱風接続管を経て空気加熱機にしっかりと
気密に接続されており、また後者のパルス管部は羽目接
続体によって高炉に接合されている。

熱風本管は大径（１７００ないし３５００ｍｍ）の溶接
鋼管で製作されその内側に耐火材料が内張シされている
。

熱風本管は通常高炉に３気圧以下において１０００’Ｃ
１で加熱された空気を供給している。

現在のところ、最新の高炉における平均熱風温度は１２
００℃まで高められておシ、５気圧ｌでの圧力において
１４０００Ｃ４で高められることが予想される。

このためコークス消費が減少し、ひいては製造される銑
鉄の価格が減少する。

熱風本管の公知の各種設計のうち多数のものは接続管を
具えた主幹部が水平面において（空気加熱機の台数にし
たがって）３個又は４個のスパンフレームを構成し、且
つ空気加熱機を支持体として使用する設計である。

垂直面において、この構造は数点で懸垂された定規であ
り、この懸垂を行っているものは支持ビームから伸び出
た可撓棒であって、この末端はクロスバ−に載置されて
いる。

そしてクロスバ−は専用支持体（カラム）に載置されて
いる。

使用の途中において、特に高い熱風温度及び高圧での使
用において、多数の欠陥（過熱、ゆがみ、割れなど）が
熱風本管の金属外管で生じまた空気加熱器でも生じる。

この欠陥が生じる場所は接続管が本管の主幹部及び加熱
器に接合している場所である。

過熱、割れの除去は困難な作業であり（有害であり且つ
ガス汚染された環境及び高温に起因する）、また製品が
著しく減少する。

製品減少の理由は高炉操業が妨げられることにある。

このために、過熱、ゆがみ及び割れを種々の構成部に生
じさせる主原因を防止する必要が生じる。

熱風本管の構成部が水平面において剛性を有するために
、これらの構成部の最中に熱風本管の接合部が自由に変
位できない。

これらの各部の相互の間の接合部における応力及びこれ
らの各部と空気加熱器との接合部における応力は、計算
及び試験により判明したところによると、該構成部の外
皮の製作に使用された鋼種の降伏限界を超えている。

支持体は熱風本管自体の質量により誘起される垂直荷重
を受けるように設計されているために、決定的欠点が免
れない。

なぜなら運転の最中にその荷重は完全に接続管に伝達さ
れてその曲げを生じるからである。

この事は接続管をしっかりと連結している空気加熱機が
垂直に変位することから生じる。

接続管の固定に関しては既に述べた。

空気加熱器の垂直変位は、操業の途中で規則的に変化し
、その外皮の温度が（１００℃１で）増加すると進行し
また空気加熱器の周期（衝風−加熱）運転により進行す
る。

熱風本管の主幹部を懸垂している担持ビームの垂直の変
位は担持ビームの支持体に及ぼされる荷重に依存し、ま
た外囲空気温度の日々の変化及び季節的変化に依存する
。

”担持ビームの垂直変位と熱風接続管（空気加熱器
と接合している）の垂直変化との相対的差異はかなりの
値（３０−６０ｍｍ）に達し、この値は接続管と空気加
熱器の基底との設置レベルの差に依存しまた空気加熱器
を土台に固定する方法にも依存する。

主幹部の自重は直線メートル当り１０トンに達するため
に、接続管（６１０ｍアームにおいて１００−２００ト
ン荷重）の曲げによる附加応力は外皮の製作に使用され
た鋼種の降伏限界を超えることがある。

この結果、割れ及び過熱がもたらされ、接続管に取付け
られた熱風弁の交換が損われ、また熱風本管の寿命が短
かくなる。

このような欠点を解消するため熱風本管用支持体が公知
である４ソビエト連邦、発明者証第３５７３３４号、分
類ＭＫＵ Ｃ２１９／１０）。

この問題を解決するものは、担持ビームの末端を支持し
ている油圧シリンダーである。

このシリンダーは、接続管の垂直変位を検出する追従シ
ステムによって制御される。

熱風本管の構造上の他の設計が公知であり、上述の欠点
を解消している。

１２００−１４００℃の衝風温度に釦いてこれらの本管
は支持体を具えた主幹部を含んでおり、この主幹部は空
気加熱機に沿って（平面に）配置される。

この主幹部は温度補償器を介して相互に接続された独立
の長さ部分に分割されている。

この温度補償器はギャップを具えた波形の鋼製殻体状を
呈し、その領域において耐火内張りの中にあって、温度
変化によるその変位を補償する。

各部は接続管によって空気加熱機に接続されてかり、一
方各接続管は既述のものに類似する温度補償器を１個又
は２個附加的に装着している。

このような設計の熱風本管はドイツ連邦共和国、日本、
フランスの製造者によって現に採用されている。

しかし、先に揚げたすべての設計は複雑であり且つ費用
がかかることに注意する必要がある。

したがって、追従システムと共に油圧シリンダーを使用
することはその定常的注意及び調節を必要とする。

温度補償器の設置によって、接続管が長くなう補償器用
の別の支持体が必要になる。

さらに、衝風内圧が高くなることによって起こる不釣合
力を吸収するための特別の保持器も必要になる。

これらのすべてによって複雑性及び熱風本管の価格がさ
らに高する。

本考案の目的は上述の欠点を避けることにある。

本考案の課題は熱風本管用支持体として、該熱風本管の
自重による負荷の大部分が永久的に担持ビームによって
受けられるような支持体を提供することである。

高炉の空気加熱機に接続管によって強固に接続された主
幹部を有する熱風本管を支持するために、（イ）一対の
支柱上に載置された担持ビームと（ロ）前記担持ビーム
イに連結された熱風本管懸垂器とにより構成される高炉
の熱風本管用支持装置において、上記本管懸垂器をＵ字
形に形成して前記本管懸垂器の両端部を上記担持ビーム
を上方に向けて貫通せしめると共に該本管懸垂器側端部
を該担持ビームの下壁面上に固定し、上記本管懸垂器の
上端部と担持ビームの上壁面間に円盤状ばねを挿入し、
該ばねに該懸垂器により支持された本管の重量とほぼ等
しい圧縮力を予め与えておき、更に上記圧縮力により生
ずるばねの変位が空気加熱様運転中に生ずる上記接続管
の垂直変位の数倍に設定されていることを特徴とする高
炉の熱風本管用支持装置により達成される。

この構造体は、設計が簡単であり価格がより低く、且つ
同時に、空気加熱機の運転中にその垂直変位を補償する
公知の構造体と比較して効果が劣らない。

事前圧縮ばねを応用することによって油圧シリンダー又
は補償器の一方を熱風接続管に使用する必要がなくなる
。

油圧シリンダー又は補償器の１基の価格は圧縮ばねの全
部の価格と比較して高いことに留意する必要があろう。

圧縮ばねの設置によって油圧シリンダー又はホルダーを
もった補償器を不必要にし、さらに接続管層別の支持体
も不必要にし得る。

後者の場合接続管の全長は平均して１２−１５ｍ短縮さ
れる。

単純な圧縮ばねの信頼性及び耐久性は油圧シリンダー又
は多くの要素からなる装置よりはるかに高く 同じ様に
耐火材で内張すされた大径管用台補償器によりも高い。

事前に圧縮されたばねの引揚げ力によって接続管と空気
加熱器との間の係合が熱風本管の個有の質量から定常的
に緩和されそしてその破壊が防止される。

ばねは事前に圧縮されているので、その設定量の空気加
熱機の最大垂直変位よりも数倍（５−１０倍）大きい。

この設定度合に比例するばねの引揚げ力は全応力（ｆｕ
ｌｌ ｒａｔｅｄ ５ｔｒｅｓｓ）にほぼ一致するのが
よい。

この全応力とは熱風本管の構成部の質量が懸垂部に生じ
る応力の全応力である。

そこで、運転中に、接続管と空気加熱器との間の接合部
が受ける荷重は、熱風本管の懸垂された主幹部の質量に
より生じる荷重の１０−２０％を超えないであろう。

なぜならばその主要部は担持ビームによって常時受けら
れているからであり、この結果熱風本管の機能に信頼性
が生じる。

各圧縮ばねは金属板で被覆された管に封入された−組み
の円盤ばねの形態をとり、且つその管が担持ビームの上
部フランジに連結されていることもある。

ばねの各組みに設けられた中心透孔の中に懸垂器の一方
の末端が挿入され且つばねの各組みは前記板に連結され
る。

本考案の他の目的及び利点は添附図面を参照にして行う
考案の態様の詳しい以下の説明からさらに明瞭に理解さ
れるであろう。

高炉（図示せず）に熱せられた空気を供給する熱風本管
の主幹部１は接続管３によって空気加熱機２にしっかり
と且つ気密に固定されている（第１図及び２図）。

主幹部１及び接続管３は大径（１７００ないし３５００
ｍｍ）の溶接鋼管であってその内側に耐火材料が内張す
されている。

それぞれの空気加熱器２は大径（６０００ないし１４０
００ｍｍ）の設備であって、同じ様に溶接鋼外皮と内張
りとからなる。

この設備は高炉に供給すべき空気を加熱するためのもの
である。

主幹部１は温度補償器４を具えており、この温度補償器
は主幹部１の外皮に気密溶接された波形の鋼製殻体の形
式になっている。

接続管３は熱風弁５は装備しており、この熱風弁は接続
管３の外皮にしっかりと且つ気密に接合されている。

この接合を行っているのがフランジ付きのボルト接合部
（図示せず）である。

熱風本管の主幹部１は担持ビーム８から懸垂されている
。

この懸垂を行っているが、可撓棒６と金属片７（第２−
４図）−この金属片は主幹部１を包囲する−とからなる
Ｕ字形懸垂器である。

担持ビーム８は上部フランジ９及び下部フランジ１０を
有する。

可撓棒６の末端にはナツト１１が螺入されている。

担持ビーム８は溶接された二重Ｔ字型部材、チャンネル
部材又は箱型部材であってウェブ１２を具える。

ビームは溶接されたクロスバー１３に載置され、そして
このクロスバ−は荷重を支持体１４に伝達する。

この支持体１４は溶接された金属カラム形態を呈する。

担持ビーム８の上部フランジ９は金属管１５を装着して
おり、この金属管１５は圧縮ばね（複数）を内蔵してい
る。

このばねの各々は複数の円盤ばね１６（第３，４図）の
１組みである。

または金属管１５が内蔵するばねは車輛ばね（図示せず
）である。

ばね１６の頂部に装着されているのが金属板１７であり
、この金属板のうえに蓋１８が設けられて管１５の内部
にほこりが侵入することを防止している。

円盤ばね１６０１組みに設けられた中心透孔はビーム８
の穴と一致している。

この穴に可撓棒６の末端が挿入される。

この可撓棒はナツト１１によって板１７に連結される。

初めに、熱風本管を耐火内張りなしで設置し、その高さ
位置をナツト１１で固定する。

ばね１６はこの時に設置しない。

次に、金属片１９（第３図）を担持ビーム８の下部７ラ
ンジ１０及び可撓棒６に溶接する。

板１９の溶接接合を計算して、熱風本管の構成部品の質
量によって可撓棒６内に生じる全応力に耐えるようにす
る。

すべての金属構成部、装置及び耐火内張りの装着を完結
した後に、ナツト１１を撤去する。

ばね１６を管１５の中に設置する。

板１７及び蓋１８（第３図）を頂部に次々に置く。

しかる後に、ナツト１１を再び棒６の末端に回転させ、
またこのナツトによってばね１６が圧縮されるためにば
ねの設定量は数倍、好１しくは５−１０倍、接続管３の
上昇−この上昇は空気加熱機２を使用している間にこれ
が垂直に変位することにより生じる−の最大割合よりも
高くなる。

このために、ばね１６の圧縮量に正比例しているその引
揚げ力は、熱風本管構成部品の質量によって可撓棒６内
に生じる全荷重にほぼ等しい。

ばね１６を設計された位置に設置すると板１９は完全に
取除かれ、そして熱風本管の質量はばね１６に完全に支
えられるようになる。

この重量支持を仲介しているのは棒６、ナツト１１．板
１７及び蓋１８である。

熱風本管の質量はこれらのばね１６を予め定められた位
置に保持する。

運転の途中で、空気加熱機内で１２００−１４００℃の
温度に加熱された空気が空気加熱機２の外皮を対応温度
（１００−１５０℃１で）に加熱する結果をもたらす。

そしてこのために空気加熱機の垂直膨張をもたらす。

空気加熱機２の外皮が同期的に垂直膨張するが、この垂
直膨張は（３−５気圧に）内圧が高くなった空気の作用
によっても生じる。

空気加熱機（複数）２は交番衝風用に運転されているか
らである。

予め圧縮されたばね１６の引揚げ力は接続管３と空気加
熱機２との間の接合を一定して緩和する。

空気加熱機２の垂直変位ばばね１６を対応して解放させ
るためにその引揚げ力の大きさを若干減少させる。

しかしその予備圧縮設定は、接続管３を空気加熱機２と
一層に引揚げるために許容される最大引揚げ量よりも５
−１０倍大きいために、接続管３と空気加熱機２との間
の接合が受ける荷重は懸垂されている構成部の質量によ
り生じる負荷の１０−２０％を超えることはないであろ
う。

このため信頼性が高いその機能が保証される。

ある場合には、接続管３と空気加熱機２との間の接合を
熱風本管構成部の質量から充分に緩和する必要が起こる
ことがある。

この問題は、事前に圧縮されたばね１６を用いるだけで
最も簡単で信頼性ある方法で解決される。

この場合、ばね１６の選択を、その事前圧縮設定が接続
管３の予測変位に比較して一層多くなるように行う。

この事に対応してばね１６の引揚げ力は高１って、熱風
本管の質量によって懸垂部に生じる応力を超えてる。

ばね１６の事前圧縮設定の大きさを減少させるとともに
個々の引揚げ力を減少させることによって、ばねを用い
る効果が少なくなる。

なぜなら、この場合は、接続管３と空気加熱機２との間
の接合部が引受ける荷重は運転の途中で熱風本管の質量
によって生じる荷重のうちでより多い部分となるからで
ある。

本考案を次のように実施してもよい。

実用新案登録請求の範囲に記載された支持装置であって
、各圧縮ばねが管１５に封入された−組みの円盤ばね１
６の形態を呈し、前記管は金属板１７で被覆され且つ担
持ビーム８の上部７ランジ８に連結され前記各組みに設
けられた透孔に懸垂部材の両端の一方が挿入され且つ各
組みが前記板１γに連結されていることを特徴とする支
持装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る熱風本管用支持体の懸念的平面図
、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は装
着中の第２図のＡ要素を示す図面、第４図は運転中の第
２図のＡ要素を示す図面である。 １・・・主幹部、２・・・空気加熱機、３・・・接続管
、４・・・温度補償機、５・・・弁、６・・・可撓棒、
７・・・金属板、８・・・担持ビーム、９・・−ビーム
の上部フランジ１０・・・ビームの下部フランジ、１１
・・・ナツト、１２・・・ウェブ、１３・・・クロスバ
−１１４・・・支持体、１５・・・管、１６・・・ばね
、１７・・・金属板、１８・・・蓋、１９・・・金属板
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高炉の空気加熱機に接続管によって強固に接続された主
   幹部を有する熱風本管を支持するために、（イ）一対の
   支柱−ヒに載置された担持ビームと（ロ）前記担持ビー
   ムイに連結された熱風本管懸垂器とにより構成される高
   炉の熱風本管用支持装置において、上記本管懸垂器をＵ
   字形に形成して前記本管懸垂器の両端部を上記担持ビー
   ムを上方に向けて貫通せしめると共に該本管懸垂器両端
   部を該担持ビームの下壁面上に固定し、上記本管懸垂器
   の上端部と担持ビームの上壁面間に円盤状ばねを挿入し
   、該ばねに該懸垂器により支持された本管の重量とほぼ
   等しい圧縮力を予め与えておき、更に上記圧縮力により
   生ずるばねの変位が空気加熱様運転中に生ずる上記接続
   管の垂直変位の数倍に設定されていることを特徴とする
   高炉の熱風本管用支持装置。