JPS60247463A - 冶金鍋内張の加熱装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冶金用銅内張の加熱装置、詳細には、冶金用
鍋の内張施工後、これを加熱乾燥させるに好適な装置に
関する。

〔従来の技術〕

製鉄工程において、溶銑、溶鋼を入れるための溶銑鍋、
溶鋼鍋、タンディツシュ等の各種鍋が使用されてお９、
また、他の炉外精錬工程や、非鉄金属精製工程等におい
てもそれらに類した多種多様の冶金用鍋が使用されてい
る。一般にこれらの鍋は耐火煉瓦ヤ不定形耐火物で内張
夛されているが、このような内張耐火物は溶融金属の攪
拌とその流れによる摩耗作用、スラグとの反応、さらに
社加熱・冷却の繰シ返し等によって、摩耗したシ、損傷
したシし、これによって内張シ耐大物が耐用限度を超え
ると中間補修や再築造が行われるｅところで、このよう
な耐火物は内張シ施工ま壕の状態では水分を含んでおシ
、このためその１１溶融金属を受け入れて使用すると急
速加熱による爆裂を起してしまう。このため、これ−ら
の鍋は内張シ耐大物中の水分を充分に除去してから使用
される。またこのような水分の除去を目的とした他にも
、内張耐火物を加熱して鍋内の温度を昇温してから溶融
金属を入るという方法が一般に採られている。

このため従来では、第６図に示すような方法で鍋の乾燥
、加熱が行われている。図は取鍋を示すものであるが、
その構造線外殻鉄皮ＱＯの内側に耐火煉瓦からなる内壁
α１）（永久張シ）が構築され、その内側にキャスタブ
ル耐火物で内張（ロ）が流し込み施工によシ設けられて
いる。鍋の底部にも耐火物による内張（２）が設けられ
、その内張は外側が流し込み施工された不定形耐火物に
よシ、マた内側が耐火煉瓦によりそれぞれ構成されてい
、る。またα◆は鍋の使用によって損傷の激しいコーナ
ーｉｔ保護するためのコーナ一部煉瓦である。そして、
このような鍋＠）を乾燥、加熱する場合、加熱用バーナ
α０を取付けるための開口部と複数の燃焼排ガス口０７
）が設けられた鍋蓋ＱＱで鍋←）を密閉し、加熱用バー
ナαＱでＣガス等の燃料を燃焼させて燃焼ガスを下向き
に噴射させ、燃焼排ガス口αりから燃焼ガスを排出せし
めるものである。この方法では、燃焼ガスの流れは概ね
図示するような状態になシ、この燃焼ガスの放射熱及び
対流伝熱によって内張が加熱される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の方式は、熱効率（内張
夛耐大物の吸収熱量／発生熱量Ｘ１００）は数チと極め
て低く、高温の燃焼ガスが排ガス口ぐηから棄てられて
いるのが冥状である。これを改善するため、高温排ガス
をレキュペレータに導入して燃料ガス及び燃焼用空気を
予熱することも考えられるが、高温排ガスの顕熱を充分
に回収しようとすると、レキュペレータの規模を極めて
大きくする必要があるという設備上の問題がある。

また、乾燥、加熱効果の面からも、燃焼ガスが図示する
ような流れとなるため、底部の内張（２）とコーナ一部
煉瓦α４周辺が加熱されに＜＜、このため全体の乾燥・
加熱が終了するのに５０〜６０時間を要し、１つの鍋を
乾燥・加熱するたＫ）に極めて大きな熱量を必要すると
いう問題がある。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、冶金用鍋の乾燥・加熱を効率良く経済的に行うことが
できる装置を提供せんとするものである。

〔問題を解決するための手段〕

このため本発明は、鍋上端に位置せしめられるべき筒状
の本体と、該本体の内側に間隔をおいて少なくとも上下
２段に設けられる通年性耐熱板と、鍋内部に面した最下
部の通気性耐熱板に下向きに取付けられる加熱用バーナ
と、燃焼ガスを鍋底部方向に誘導すべく前記加熱バーナ
を外囲するようにして最下部の通気性耐熱板から垂下す
る燃焼ガス誘導筒と、上下の通気性耐熱板によって仕切
られる本体内部の空間を通じて加熱バーナに接続され、
内部に流通する燃焼用ガスが予熱されるよう前記空間内
で熱交換用に折曲して配管されてなる燃焼用ガス供給管
とからなることをその基本的特徴とする。

〔作　用〕

以上の構成によれば、加熱用バーナからの燃焼ガスは燃
焼ガス誘導筒によシ鍋底部に誘導され、鍋底部及びその
近傍の内張材を適切に加熱するとともに、誘導筒の下端
開口から出て鍋内壁に沿って上昇する過程で内壁の内張
材を直接加熱する。加えて燃焼ガス杖燃焼ガス誘導筒内
を下降し、その後鍋底部から誘導筒外側を上昇する過程
で誘導筒自体を加熱し、その輻射熱が鍋内張材の加熱に
有効に利用される。上昇した燃焼ガスは通気性耐熱板を
通じて外部へ排出されるが、この際通気性耐熱板が通過
する燃焼ガスにより高温に加熱され、この通気性耐熱板
の輻射熱によシ、その下部の鍋内がさらに加熱される。

また上下の通気性耐熱板間の空間内に位置した燃焼用ガ
ス供給管内の燃焼用ガスは、燃焼ガスの熱及び通気性耐
熱板の輻射熱との熱交換によシ効率的に予熱され、熱効
率が高められる。

〔実施例〕 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、装
置０）は鍋上端に上載可能な蓋状体であって、鍋上端に
位置せしめられるべき筒状の本体（１）、該本体の内側
に上下２段に設けられる通気性耐熱板（２人）及び（ｚ
ｎ）、を下部の通気性耐熱板に取付けられる加熱用バー
ナ（３）、該加熱バーナを外囲するようにして下部の通
気性耐熱板から垂下する燃焼ガス誘導筒（４）、及び上
下の通気性耐熱板間の空間内で熱交換用に折曲して配管
される燃焼用ガス供給管（５）からなっている。

前記本体（１）は気密性を有する構造部材を構成するも
ので、その下端を鍋（ロ）の上端縁に当接できるように
なっている。この本体（１）は、例えば耐熱鋼からなる
筒体とこれに内張シされる耐火動勢から構成される。

前記通気性耐熱板（２人）及び（２Ｂ）は筒状の本体（
１）の内側に張設され、両板体間には空間（Ｓ）が形成
されている。この通気性耐熱板（２）は耐熱金属又紘セ
ラミック等から構成され、これらの素材をコイル状、網
状、繊維状、或いは多孔質板状とすることによシ通気性
をもたせである。一般には網状、繊維状或いは多孔質板
状の通気性の板体を適宜重ね合せて１０〜２０鱈程度の
厚さに構成せしめ、大きな熱輻射率と適度の燃焼ガス流
動抵抗が得られるようにしている。この通気性耐熱板と
しては、例えば線径０．８　ｔｔＩＩｌｌ−、目開き２
４ｍの高Ｎｉ−高Ｃｒステンレス鋼金網を１０〜１５枚
重ね合せ１０〜１５ｍ　の板状体としたものがあげられ
る。

またセラミックの板体としては、所謂セラミックフオー
ム（セラミック多孔質材料）、細い糸状のセラミックを
縦横に配列した板体、繊維状に織シ込んだセラミックを
焼成して得られた板体等が用いられる。

この通気性耐熱板（２）は、気孔率が大きいため単位体
積当りの熱容量は見掛上小さく力るが、耐熱板の組織で
ある網状、繊維状の糸が細くメツシュが細蜘い程熱伝達
は良く、その結果ガスエンタルピーが輻射エーネルギー
として鍋内部へ有効に還元される。

前記加熱用バーナ（３）は下部の通気性耐熱板（２人）
に下向きに取付けられている。前記通気性耐熱板、（２
Ａ）の中央部にはバーナ取付部（６）が設けられ、この
取付部を貫くように加熱用バーナ（３）が取付けられて
いる。上記バーナ取付部（６）は強度を出すため本体（
１）に連結部（６１）を介して連結されている。

前記燃焼ガス銹導筒（４）は、前記通気性耐熱板（２人
）の下面に、突出した加熱用バーナ（３）全外囲するよ
うに取付けられ、バーナからの燃焼ガスを鍋底部に銹導
できるよう開口した下端が鍋底部近くまで延出している
。この燃焼ガス誘導筒（４）は耐火性のセラミック等か
ら構成せしめることが好ましい。

前記燃焼用ガス供給管は、本実施例では、燃料供給管（
５ａ）と空気供給管（５ｂ）とから構成され、これらの
供給管（５ａ）　（５ｂ）は本体（１）を貫いて上下通
気性耐熱板間の空間Ｃ８）内に導かれ、前記加熱用バー
ナ（３）に接続されている。

これらの供給管（５ａ）　（５ｂ）は、空間（Ｓ）内で
燃焼ガス自体の熱及び通気性耐熱板の輻射熱との熱交換
ができるよう、熱交換用に折曲して配管（ｓｘａ）（ｓ
ｌｂ）され、本実施例では同心状に巻かれるように配管
されている。なお、この配管の構成は蛇管状等、適宜な
ものとすることができる。

以上の構成の装置（イ）はガイド体（７）に沿って昇降
自在な昇降体（８）に本体（１）ヲ介して保持され、移
動台車（９）によって所定位置に置かれた鍋←）の上部
に下され、その本体（１）が鍋←）の上端縁に密着当接
するようにして保持される。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、本実施例で
は、通気性耐熱板（２）を上下３段とし、上部と中間部
の通気性耐熱板（２ｃ）及び（２ｂ）間の空間（Ｓ２）
に燃料供給管（５ａ）を熱交換用に配管（５１ａ）　Ｌ
　、また中間部と下部の通気性耐熱板（２ｂ）及び（２
ａ）間の空間（Ｓθに空気供給管（５ｂ）を同じく熱交
換用に配管（ｓｘｂ）　’Ｌ、、両供給管（５ａ）（５
ｂ）をそれぞれ加熱用バーナ（３）に接続するようにし
たものである。一般に燃料ガスは予熱過剰になるとクラ
ッキングを起すおそれがあり、このため本実施例では通
気性耐熱板（２）によって仕切られる空間を上下２段と
し、予熱効果が少ない上部空間（Ｓ２）に燃料供給管（
５ａ）を配管するようにしている。また同様の理由から
、本実施例及び＃１図及び第２図に示す実施例ともに、
空間ＣＢ）内での熱交換用の配管は、燃料供給管（５ａ
）のはうが空気供給管（５ｂ）よシも短く構成されてい
る。

なお、上記各実施例では燃焼用ガスとして燃料ガス及び
燃焼用空気の両方が予熱の対象となっているが、例えば
積極的な予熱の対象を燃焼用空気だけに限るようにする
こともでき、この場合には空気供給管（５ｂ）のみを熱
交換用に配管せしめる。

また本発明では、第４図に示すように本体（１）内に多
数段の通気性耐熱板（２）　’＆設け、各通気性耐熱板
間の空間（Ｓ）に順次配管（５１）　Ｃ本実施例で１空
気用の供給ｔ）を通すような構造とすることができる。

これによって、よシ大きな熱の遮断効果と熱回収効果と
が得られるＯ 以上の如き各実施例の装置では、装置（イ）が鍋（ロ）
の上部に蓋状に位置せしめられた状態で加熱用バーナ（
３）に供給管（５ａ）及び（５ｂ）によシ空気及び燃料
ガスが供給される。加熱用バーナ（３）からの燃焼ガス
は燃焼ガス誘導筒（４）によシ鍋底部及びその近傍に導
かれ、その後、図中矢印で示すように鍋内壁に沿って上
昇し通気性耐熱板（２）及びそれらの間の空間（Ｓ）を
通って外部に排出される。そして、このような燃焼ガス
流通の過程において、まず、燃焼ガス誘導筒（４）に導
かれた燃焼ガスは、鍋底部の内張（２）やコーナ一部煉
瓦α４まで達しそれらの内張材を適切に加熱するととも
に、誘導筒の下ｙ＃閉開口ら出て鍋内壁に沿って上昇す
る過程で内壁の内張材を直接加熱する。また燃焼ガスは
鍋の内張管直接加熱するだけでなく、燃焼ガス誘導筒（
４）を内外から加熱し、この燃焼ガス誘導筒（４）から
の輻射熱で鍋内加熱が促進される。鍋内を上昇し通気性
耐熱板（２）を通過する燃焼ガスはこの通過の過程でこ
れら通気性耐熱板（２）を加熱する。そして、このよう
に加熱された下部の通気性耐熱板（２人）（２ａ）から
放出される輻射熱によシその下方の鍋内張加熱がよシ一
層促進される。

一方、上記通気性耐熱板（２）を通じて空間（Ｓ）（Ｓ
ｌ）（ｈ）内を流通する燃焼ガスは、その空間内におけ
る各供給管の熱交１換用配管（５ａ）　（５ｂ）を加熱
するとともに、燃焼ガスの通過によって加熱された各通
気性耐熱板（２）の輻射熱によって上記加熱がよシ一層
促進され、上記配管（５１ａ）　（５１ｂ）中の空気及
び燃料ガスを効果的に予熱する。このように予熱された
燃焼用ガスは加熱用バーナ（３）に送られ、効率良く燃
焼せしめられる。一般に、下部の通気性耐熱板（２人）
（２ａ）を通過した燃焼ガス温度祉６００〜９００℃程
度であシ、このような温度のガスによプ上記燃焼用ガス
の予熱が行われる。

通気性耐熱板（２）は表面積が大きく、また特に金属細
線で構成されているような場合その対流熱伝達係数が極
めて高いため、燃焼ガスの通過に゛よシ高泥に加熱され
、゛その輻射熱による鍋内張Ｏａ　（１：ｌ岬や配管（
５１）の加熱効果を十分期待することができる。また、
燃焼ガスは第６図に示すように数ケ所の排気口から排出
されるというものでれなく、通気性耐熱板（２）を通じ
て均一に外部に排出されるため、鍋内でその底部から上
昇する燃焼ガスの流れは局方向で均一なものとなり、鋼
屑方向での加熱・乾燥が均一化される。

また第３図に示す装置では、配管（５１ｂ）内を流通す
る燃焼用空気の予熱が効果的に行われるとともに、燃料
ガス予熱用の配管（５１ａ）を通気性耐熱板（２）を介
して上段に設けであるため、クラッキングの原因となる
過剰な予熱が防止される。

以上のような本発明の装置（イ）による鍋（ロ）の加熱
では、最上部の通気性耐熱板（２）から排出される排ガ
スの温度は３００〜６００℃程度まで低下せしめられる
ものであシ、燃焼ガスの熱エネルギーを有効に利用する
ことができる。

第５図は、第１図に示されるような本発明の装置（但し
燃料ガス予熱用の配管は無し）と１６図に示されるよう
な従来の装置とによシ、試験用鍋の加熱冥験を行った際
の鍋内張材内部の温度変化を経時的に示すものである。

鍋内の温度測定点は、各図面中、０点（側壁耐火物内部
）及び０点（鍋底コーナ一部耐火物内部）であり、また
この時の試験用鍋及び本発明加熱装置の諸元は以下の通
シである。

０試験用鍋　外径×高さ：　１０６７ｍ　Ｘ　１０５０
ｍ＋内張条件 ・材質：キャスタプル耐火材 ・側壁厚：５０ｍ ・鍋底厚：　Ｉｏｏ餌 ０加熱装置　通気性耐熱板 炭化硅素＝３０簡 気孔率：　８７％ 空気予熱用配管：　２０　Ａ　＊　２２　ｍ燃焼ガス誘
導筒 材　質：炭化硅素 外径×長さ×厚さ ：２００ρＸ６０（１ｍＸ２０ｍｍ 第５図から判るように、本発明装置では高い熱効率が得
られるものであり、この実験例では燃料投入量で３７％
の省エネルギー効果があった。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、冶金用鍋の底部及びその近
傍を含めた内面を適切に加熱することができとともに、
このような適切な加熱と燃焼用ガスの効率的な予熱とに
より、熱効率を従来の数チ程度から２０−以上まで向上
せしめ、これらによ）燃料原単位の低減と内張乾燥等に
要する時間の大幅な短縮とを可能ならしめ、鍋内張の加
熱・乾燥を従来に較べ能率的且づ経済的に実施すること
ができる効果がある。また本発明装置は、加熱用バーナ
と燃焼用ガス予熱用の熱交換装置とが一体化された構造
であるため、外部にレキュペレータ等の設備を設けるよ
うな場合に較べ、熱効率良く燃焼ガスの予熱を行うこと
ができるとともに、排ガス煙道等の設備を不要ならしめ
、しか亀コンパクトな構造とすることができる等の構造
上の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は縦断面図、第２図は第１図１−■線に沿う断面図
である。第３図は本発明の他の実施例を示す縦断面図で
ある。第４図は本発明本体部の他の実施例を示す縦断面
図である。第５図は本発明による装置によシ加熱された
鍋内張内部の経時的温度変化を従来装置によるものと比
較して示すものである。第６図は従来装置を示す説明図
である。 図において、（１）は本体、（２Ｘ２ＡＸ２ＢＸムＸ２
ｂ）（２ｃ）は通気性耐熱板、（３）は加熱用バーナ、
（４）は燃焼ガス誘導筒、（５）は燃焼用ガス供給管、
（Ｓ）　（８１）　（８！　）は空間、（５１Ｘ５１ａ
Ｘ５ｘｂ）は配管、（イ）杜本発明装［を各示す。 特許出願人　日本鋼管株式会社 発　明　者　藤　林　晃　夫 岡　寺　本　豊　相 同　杉　山　峻　− 同　上　野　康 代理人弁理士　吉　原　省　三 同　同　高　橋　清

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鍋上端に位置せしめられゐべき筒状の本体と、該本体の
   内側に間隔をおいて少なくとも上下２段に設けられる通
   気性耐熱板と、鍋内部に面した最下部の通気性耐熱板に
   下向きに取付けられる加熱９用バーナと、燃焼ガスを鍋
   底部方向に誘導すべく前記加熱バーナを外囲するように
   して最下部の通気性耐熱板から垂下する燃焼ガス誘導筒
   と、上下の通気性耐熱板によって仕切られる本体内部の
   空間を通じて加熱バーナに接続され、内部に流通する燃
   焼用ガスが予熱されるよう前記空間内で熱交換用に折曲
   して配管されてなる燃焼用ガス供給管とからなる冶金鍋
   内張の加熱装置。