JPS6310512Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、高炉の送風ノズルおよびこれと同
一目的で使用され、いくらか改良設計されかつ構
造および機能が改良されたノズルの冷却用の冷却
液漏洩検出装置に関する。

高炉の送風ノズルは、高炉内に熱風（1000゜／
1300゜）を送る目的を有する。送風が羽口に導か
れて、通常、３基もしくは４基の熱炉で高温に熱
せられ、この熱風は、羽口自体の圧力により、高
炉の直径および容量に応じた適宜数のコレクタ群
から環状区画室に送り込まれる。これ等コレクタ
群は、ノズル群に終端されており、これ等のノズ
ルの各口部は、高炉内に配設され、各ノズルは、
約1.5Kgr／Ｃm²から約3Kgr／Ｃm²まで可変でき
る圧力で、かつ、１ノズル当たり8000Nm³／ｈか
ら20000Nm³／ｈまでの高炉容量に応じた流量で、
熱風を噴出している。この機構部の好ましい一例
として、この明細書に添付された図面の第１図お
よび第２図に、それぞれ、高炉の構造図、ノズル
と連結された送風コレクタの構造図が示される。

高炉内に上記ノズルを介して吹き込まれた熱風
は、高炉内に注入された燃料油を点火するととも
に高炉内に装入されたコークスを点火するための
燃焼用気体として作用し、その火炎温度が2100℃
にまで高められるようになつている。

このように、上記ノズル群の内部には熱風が流
通され、かつ、これ等ノズル群の口部が高炉の内
部と接触している状況の温度からして、これ等ノ
ズル群を形成する物質が溶融するのを防止するた
めに、冷却装置を必要とすることは、完全に理解
できよう。これ等ノズル群はそれ等自身の機能を
変更しない範囲内で種々の形態に設計されるが、
いずれにしても、このタイプのノズル群は、内部
に水が循環するジヤケツトを有している。このジ
ヤケツトは、高熱伝導率の銅合金で作られてい
る。このように作用するノズルを説明すべく、添
付図面の第３，４，５および６図に、代表的なノ
ズルの構造が示される。

従来、この種のノズルは、上述したように、熱
を受けて溶融しないように単一の冷却液回路を有
していた。さらに、このノズルに降りかかる非常
に高温の粒物による棄損を防止できるような装備
が利用されている。新規の技術に係る高炉では熱
風の温度がより高く、かつ、熱風の噴射圧がより
大きなものになつており、このため、ノズルを冷
却する操作は、ますます厳格に、より強力に、な
かんずく、よりデリケートなものとなつている。
仮にも、ノズルが焼かれあるいはノズルに穴が穿
けられることになれば、冷却水が自由に高炉内に
注入される最悪の危険状態になることから、上述
の冷却に関する技術の改良が進められている。

上記問題点の解決策として、現在では、ほとん
どの冷却装置は、各ノズルに対して互いに独立し
た複数の冷却回路が設けられている。すなわち、
１つの冷却回路が、所定の圧力で高速度で冷却水
を流通して高炉に密接しているノズルの口部を冷
却するようになつており、この冷却回路は、上記
ノズルの残部をほぼ同程度の率で冷却するように
配設された他の冷却回路と分岐されている。そし
て、これ等他の各冷却回路は、上述とほぼ同程度
の圧力で冷却水を流通している。このように、各
冷却回路が分離されておれば、たとえ、ノズルの
口部に穴が穿けられるようなことになろうとも、
水が高炉に注入されることを阻止することがで
き、その他の冷却回路は、ノズルの冷却を続行す
ることができる。したがつて、ノズルの交換をす
べく非常に高価につく高炉の操業を停止するとい
う必要がなくなり、非常な無駄時間を省略するこ
とができ、高炉の生産高を高めることができる。
このため、このようなノズルの取り換えもしくは
修繕は、生産プログラムが停止されたときにのみ
おこなわれることになろう。

ノズルの口部の冷却回路は、第７図からも解る
ように、冷却水が非常に厳密な特性を満足しなけ
ればならないように閉回路とされており、したが
つて、高炉の各ノズルにおける冷却水を直接的に
かつ瞬時に観察することができない。前述のごと
く、冷却水が各ノズルから自由に、熱風用のコレ
クタ上の放流されるという事態については、冷却
水の復水量の不足ということから、直接的に知る
ことが出来よう。しかしながら、上述の事態の検
知は、通常、冷却回路が閉回路でありまた実際上
この種のタイプのノズルは高流量（ノズル当たり
30乃至40m³／ｈ）で作動するものであるから不可
能である。このため、冷却水が動作中の高炉に入
り込んで爆発する危険性は高いものとなつてい
る。

高炉装置にたずさわる技術者が強調するよう
に、冷却液の漏洩を効果的に検出するための種々
の方法が提案されている。最も一般的には、各ノ
ズルの冷却回路に、それぞれ、気圧計と、２個の
高速バルブを設けたものであり、一方の高速バル
ブを気圧計およびノズルの前方に配設するととも
に、他方の高速バルブを気圧計およびノズルの後
方に配設する一方、水の入口と出口とにパイプを
敷設し、上記バルブの周期的にかつ順番に閉じる
操作をおこなつて、ノズルを上記冷却回路から隔
離するようにしたものである。この操作が一度お
こなわれる毎に、上記気圧計は冷却水の漏洩があ
るかどうかを指示するようになつている。このよ
うな気圧計の検出は、気圧計の表示が数秒間でお
こなわれるものではあるが非常に重要なものであ
り、すなわち、たとえ数秒間でもノズルの口部に
冷却水がなくなつた場合には、ノズルが焼けてし
まうからである。この方式のものは安全性があ
り、たとえ気圧計の検出操作後にノズルの口部に
穴が穿けられることが発生したとしても、つぎの
検出操作がおこなわれるまで、冷却水が高炉内に
入り込まないであろうからである。この反面、操
業中の高炉を包囲するように装着される手段によ
る検出装置は薦め難いものである。また、圧力計
の記録をおこなうには、他の記録手段とは異なつ
た方法を利用しなければならないであろう。要す
るに、現在では上記方式が使用されているが、さ
らに、他の方式のものが実用されるようになれ
ば、それだけさらに高速性能のものが考案されな
ければならなくなる。

このような傾向にある現在では、高炉のどの部
における水素ガスH₂を検出する方式のものが使
用されている。この方式は、高炉自体の反応速度
が遅いもである上に、ノズルが冷却水を漏出して
いることを指示することができない。水素ガス
H₂は連続的に分折する方式のものにあつては、
ノズルにおける冷却水の漏洩によるのか、ジヤケ
ツトあるいはスラブ中におけるものによるのか、
また、燃料オイルの燃焼等によるものであるか分
折することができない。要するに、この方式は、
直接的に水の漏洩を検出するものでなく、確率的
に検出するにすぎない。よつて、実用価のある検
出機構の研究が続けられ、この機構の使用にあた
り満足すべき規格が確立されることとなつた。こ
のうち、最も興味ある条件は次のようなものであ
る。

零偏差：ノズル口部の冷却率の規準化値をＱとし
た場合、計測初期および終了時において指
示値が、Ｑ±１m³の範囲内にあること、 測定の繰り返し頻度：この条件は測定精度よりさ
らに重視されている。

現在、いずれの機構においても、上記第
１の条件を満足するものがない。このた
め、上記機構で検出する漏れの度合値は、
高炉の運転者にとつて満足できるものにな
つていない。上述の問題点を有するもので
はあるが、代表的な機構によりある高炉で
実験してみた結果は次のようであつた。

プロペラメータによるもの：高圧力のポンプを必
要とし、初期段階で可成りの高圧値が要求
されてチヤージ時での損失が大きく、か
つ、装置が非常に高価なものにつく。

超音波もしくは磁気の変化を計測するもの：水の
汚染物（酸化物とかガス気泡等である）が
装置に大きく影響し、測定誤差をもたら
す。また、これ等の測定装置は、パイプ自
体に装着され、かつ高炉に近接した特別の
環境条件においても性能劣化がないように
すべく非常に微細なものであり、しかも上
記パイプを、予定通りの装置の配設位置に
延設しなければならず、このため、この装
置の配設費用が莫大なものとなる。

ヴエンチユリーとかダイヤフラムにより圧力差を
計測するもの：この原理を用いる装置にあ
つては、上述した“零偏差”の条件を満足
することができない。

この考案に係る冷却液の漏洩検出機構は、実動
中の冷却液の液圧差の変化を測定する検出装置を
用いるものであつて、上述した従来方式のものに
おける欠点を除去するもので、従来のものと比べ
て以下のような種々の利点を有するものである。

ａ “零偏差”がほとんどなく、漏れ検出が0.2
％の精度でおこなえる。

ｂ 計測の繰り返えしを、この考案に含まれる特
殊設計の装置により完全におこなうことができ
る。

ｃ パイプに直接的に装着される装置が非常に堅
実であり、したがつて、特別の制約もなく高炉
に配設できる。その他、この考案において共働
する電気的装置は、高炉の制御盤上に直接配設
できるものであり、それ故、安全に保護されて
おり、また、これ等の電気的装置は、装着容易
かつ保護された単なる導電ケーブルを介して機
械的装置と連結されている。

ｄ この考案によつて得られる測定結果において
は、冷却水が含有する不純物によつて悪影響を
受けることがない。

ｅ この考案においては、流体回路におけるパル
スに影響されることがない。

以上に述べた種々の効果を得るために、この考
案が提案する機構は、基本的に、フエライトによ
り生起される電磁界の変化量に応じて、高周波電
流が通電されるコイル中に生起される変化量を検
出するようにしたもので、液圧差を検出する２つ
のフードに一体的に組み込まれている。上記コイ
ル中での検出信号は、好ましくは０乃至20mAの
変調信号に変換され、この変調信号が、最終的に
は、警報器や記録器を具備する検出装置に導かれ
るようになつている。このように、この考案で
は、高周波コイルから発生される情報を処理する
のに、通常適用される電磁誘導形式の装置を使用
するようにしたものであり、したがつて、簡便式
の記録装置、警報装置、情報発生装置等、その他
同類のものの利用が可能である。

以下に、この考案の特性をより良く理解できる
ように、一連の添付図面にしたがつて説明する。

なお、この考案の本質は、添付面のものに限定
されるものではない。

この考案においては、特に、添付図面中の第８
図および第９図に示されるように、少なくとも１
個の第８図に示す様な構造の装置が、冷却装置と
共働するように組み込まれている。この考案に係
る測定機構によれば、従来の簡便形式の制御装置
では検出不可能であつた高炉のノズルに生起され
る冷却液の微少な漏洩を検出することができる。

この考案に適用される検出装置は、第８図に示
すように、円筒状のハウジング２０を備え、この
ハウジング２０内には二重壁を有し、完全にハー
メチツクシールされた内側チヤンバ２２を構成す
る環状フード２１を備えている。この環状フード
２１を形成する二重壁部には、もう一つのフード
２４の移動のガイドに役立つ水銀２３が充填され
ており、このフード２４はフード２１に対して逆
向きに配設され、このフード２４の壁部がフード
２１の二重壁間に組み込まれている。そして、上
記水銀は、上述のように形成されたチヤンバ２２
と、上述の組み合わせた２つのフードを包囲する
チヤンバ２５との間のシール材として作用する。
一方、フード２４には重錘２６と軸方向に上方に
延在する心棒２７とが設けられ、この心棒２７の
端には、高周波電流が給電される誘導コイル、即
ち、誘導回路２９への影響領域に配置されるフエ
ライトコア２８が設けられている。

チヤンバ２５と２２とは、それぞれ対応するバ
ルブ３２，３３が介設されたダクト３０，３１を
介して、冷却装置に連通している。さらに、同様
に、ドリツプバルブ３４が設けられている。

上述の構成の装置においては、チヤンバ２５と
２２とに充満される液体の液圧差の変化がフード
２４の変位量に変換され、したがつて、フエライ
トコア２８の変位量に応じて誘導回路２９中に電
磁界の変化が生じる。この電磁界の変化量は、変
換装置３５に伝送されて、光学もしくは音響警報
装置３６および記録装置３７が動作し得るような
電気変調信号に変換される。

特に、上記水銀２３は、２つのチヤンバ２２と
２５とのシールおよび分離化の要素として機能す
る一方、フード２４の粘性支持要素を構成し、ま
た、両チヤンバ間の差圧力が、他の密封手段を使
用した場合におけるように漏洩により平衡化され
てしまうことを防止するという重要な作用をおこ
なう。

上記装置を用いた操作機構を第９図に示す。こ
の場合には第７図に示される従来形式の冷却装置
に検出装置３７と３８を追加して変更したもので
ある。これ等の検出装置のうち、一方の検出装置
は冷却回路の送入部に配設され、他方の検出装置
は冷却回路の送出部に配設されている。その両検
出装置によつて得られた測定結果は、公知の方法
を用いて比較され、両測定結果間に差があれば、
前述した警報手段が作動される。

なお、上記機構が冷却回路の冷却液の流量を一
定に確保するようなものである場合には、送入部
に配設する検出装置を省略することができ、送出
部に配設する１つの検出装置で十分である。

以上に説明したように、この考案に係る検出機
構によれば、過熱のみならず破壊の問題を発生す
ることなく高炉に接して配設できる非常に堅実な
装置を提供するものであり、広範囲な分野で使用
されたとしても、何ら、その利点が減殺されるも
のではない。

また、この考案によれば、冷却回路のパルスの
影響を受けることもなく、この冷却回路から派生
される測定誤差もなく、流動する冷却液の漏洩を
0.2％以下に確実に抑えることができる検出機構
とすることができる。

さらに、この考案に係る検出機構は簡単な構造
であるから保守が楽であり、したがつて、この機
構に具備される検出装置は一旦セツトすれば簡単
に簡体されることもなく、かつ、種々の用途に供
し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的な高炉の構造説明図、第２図は
第１図の高炉の要部拡大図、第３図は上記高炉の
ノズルの拡大図、第４図は第３図の高炉のノズル
のＡ−Ｂ線断面図、第５図は第３図の高炉のノズ
ルのＣ−Ｄ線断面図、第６図は第５図の高炉のノ
ズルのＥ−Ｆ線断面図、第７図は上記高炉のノズ
ルの冷却装置の線図、第８図はこの考案に含まれ
る検出装置の縦断面図、第９図はこの考案の一実
施例の冷却装置の線図である。 １……高炉の装入領域、２……鉱石層、３……
コークス層、４……鉱石とコークスとの混合層、
５……溶融層、６……溶融鉱石を排出する高炉の
下部、７……熱風送給用コレクタ、８……ノズ
ル、９……耐火物、１０……冷却水給入用パイ
プ、１１……ノズルの口部、１２……冷却液帰還
用の分岐管、１３……ノズルの膨大部、１４……
耐火物、１５……高炉ハウジング、１６，１７…
…熱水帰還路、１８……ノズル口部の冷却水給入
路、１９……冷却水給入路、２０……円筒形ハウ
ジング、２１……フード、２２……チヤンバ、２
３……水銀、２４……フード、２５……チヤン
バ、２６……重錘、２７……心棒、２８……コ
ア、２９……誘導コイル、３０，３１……パイ
プ、３２，３３……バルブ、３５……変換装置、
３６……警報装置、３７，３８……検出装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 高炉の送風ノズル冷却用の冷却装置における冷
   却液の送入部分と送出部分に関連して設けられる
   冷却液漏洩検出装置であつて、 封されている筒状のハウジングと、 該ハウジング内に設けられ、所定の間隔で設け
   られた二重の筒状の壁を有するとともに二重の壁
   の間のスペースに水銀が充填されている固定フー
   ドと、上記二重の筒状の壁の間のスペースに上下
   動可能に挿入され、かつ上端面が閉じている筒状
   の可動フードと、 上記固定フードと可動フードによつて仕切られ
   る内側室と、 上記固定フードと可動フードとハウジングの内
   面とによつて仕切られる外側室と、 内側室と冷却液体系の所定の間を連通する第１
   のダクトと、 冷却液体系の上記第１の部分とは異なる第２の
   部分と上記外側室とを連通する第２のダクトと、 電磁界と電気信号とを発生するコイルと可動な
   フエライトコアとを備え、上記フエライトコアの
   移動によつて電磁界を変化させ、上記電気信号が
   上記電磁界の変化に応じて変化するようにした誘
   導回路と、 一方の端が上記可動フードに、他方の端が上記
   フエライトコアに連結された心棒と、 上記電気信号を受けてフエライトコアの移動量
   に応じて液体系統内の差圧の変化に応じた出力信
   号とを送出する電気回路、 とを備えたことを特徴とする高炉の送風ノズル
   冷却用の冷却液漏洩検出装置。