高炉の鉄皮
【課題】冷却配管挿通孔を有しかつ薄板化が可能な高炉の鉄皮を提供すること。
【解決手段】冷却配管挿通孔４Ａは、鉄皮１に形成されて１本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、炉周方向に対向する半円弧状の部分４Ａ１，４Ａ２を、同部分の半径ＲＨより短い一対の炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４で連結した炉周方向に長い長円形とされている。
【解決手段】冷却配管挿通孔４Ａは、鉄皮１に形成されて１本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、炉周方向に対向する半円弧状の部分４Ａ１，４Ａ２を、同部分の半径ＲＨより短い一対の炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４で連結した炉周方向に長い長円形とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の鉄皮に関し、とくに内側にステーブ等の冷却装置を有する高炉の炉体を構成する鉄皮に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉体は、その外殻を形成する鉄皮の内側に、ステーブ等の冷却装置、耐火煉瓦などの耐火材を順次貼り付けて構成される。
鉄皮は、高炉の炉軸方向に延びる断面円形の筒状の本体を有し、この本体には、内側に前述したステーブ等を支持する構造が形成されるとともに、ステーブ等への冷却用配管や温度センサ配線を挿通させるために、本体の表裏を貫通する冷却配管挿通孔が形成される（特許文献１参照）。
このような冷却配管挿通孔では、複数の配管を一括して引き出すために様々な開口形状のものが用いられる。
【０００３】
従来の高炉においては、図６に示すように、複数枚の鉄板を継ぎ合わせて一連の鉄皮５が形成されるとともに、鉄皮５の内側にはパネル状のステーブ２が貼られる。ステーブ２からの冷却配管３を炉外へ引き出すために、鉄皮５には多数の冷却配管挿通孔６が形成される。
図６の例では、冷却配管挿通孔６としては、１本用に円形状の冷却配管挿通孔６Ａ、２本用に長円形状の冷却配管挿通孔６Ｂ、３本用に角の丸い三角形状の冷却配管挿通孔６Ｃ、４本用に角の丸い平行四辺形状の冷却配管挿通孔６Ｄが用いられている。
【０００４】
１本用の冷却配管挿通孔６Ａでは、図７に示すように、全周が一連の円弧６Ａ１で形成された円形状とされ、この円の半径としては当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径ＲＨが採用される。
２本用の冷却配管挿通孔６Ｂでは、図８に示すように、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径ＲＨの半円弧状部分６Ｂ１，６Ｂ２を向かい合わせ、各々の端部を直線部分６Ｂ３，６Ｂ４で連結した長孔形状が採用される。このような長孔形状は、長手方向を炉軸方向（通常は垂直方向）または炉周方向（通常は水平方向）に沿って配置される。
【０００５】
３本用の冷却配管挿通孔６Ｃでは、図９に示すように、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径ＲＨの円弧状部分６Ｃ１，６Ｃ２，６Ｃ３を内向きに向かい合わせ、各々の端部を直線部分６Ｃ４，６Ｃ５，６Ｃ６で連結した角の丸い三角形状が採用される。同三角形の各辺（直線部分６Ｃ４，６Ｃ５，６Ｃ６）は、何れかが炉軸方向または炉周方向に沿った方向に配置される。
【０００６】
４本用の冷却配管挿通孔６Ｄでは、図１０に示すように、当該孔に挿通する冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径ＲＨの円弧状部分６Ｄ１，６Ｄ２，６Ｄ３，６Ｄ４を内向きに向かい合わせ、各々の端部を直線部分６Ｄ５，６Ｄ６，６Ｄ７，６Ｄ８で連結した角の丸い平行四辺形状が採用される。同平行四辺形の各辺である直線部分６Ｄ５〜６Ｄ８は、対向する各対が平行であるが、これらの対のうち何れかが炉軸方向または炉周方向に沿った方向に配置される。なお、円弧状部分６Ｄ１〜６Ｄ４の中心角を加減する、あるいは対向する直線部分６Ｄ５〜６Ｄ８の長さを加減することで、角の丸い長方形あるいは正方形とすることができる。
【０００７】
高炉の炉体においては、内部圧力に伴う周方向応力（フープ応力）が鉄皮に発生し、前述した冷却配管挿通孔のような辺縁では応力集中による亀裂を生じることがある。このような高炉の周方向応力は軸方向応力に比べて顕著にあらわれることが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３１２４号公報
【特許文献２】特開２００２−３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、製造コストの低減および設備重量の軽減のために、高炉における鉄皮の薄板化が図られている。
しかし、このような薄板化に伴って、冷却配管挿通孔における応力集中破壊が問題になってきている。すなわち、高炉の内部圧力により、鉄皮には表面方向の応力が生じ、冷却配管挿通孔の辺縁において応力集中が課題になると当該部分から亀裂が発生することがある。鉄皮の薄板化に伴って、応力集中による破壊強度も低下している。
【００１０】
これに対し、冷却配管挿通孔の周囲に、一般の圧力容器で多用されるような開口周縁の補強部材を設置する等の対応が考えられる。しかし、高炉における冷却配管挿通孔の数は膨大であり、その全てに補強部材を設置することは現実的に難しい。
このようなことから、冷却配管挿通孔における応力集中の問題から、十分な鉄皮の薄板化が実現できないという問題があった。
【００１１】
本発明の主な目的は、冷却配管挿通孔を有しかつ薄板化が可能な高炉の鉄皮を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、高炉の炉体において、内部圧力に伴う応力発生が主に周方向であり、冷却配管挿通孔の応力集中破壊が当該周方向の応力に主に起因するとの知見に基づいてなされたものである。
本発明は、高炉の炉体を形成する鉄皮であって、前記高炉の炉軸方向に延びる断面円形の筒状の本体と、前記本体の表裏を貫通する冷却配管挿通孔とを有する高炉の鉄皮において、前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記高炉の炉軸方向の両端部に円弧状の辺縁を有し、かつ前記円弧状の辺縁のうち接線方向が前記高炉の炉周方向となる部分に前記高炉の炉周方向へ直線状に延びる炉周方向延長部を有することを特徴とする。
なお、高炉の炉体は一般に中心軸を垂直に設置され、このような場合、炉軸方向は垂直方向とし、炉周方向は水平方向とすることができる。
【００１３】
このような本発明では、冷却配管挿通孔の炉軸方向の両端部の円弧状辺縁に、炉周方向に延びる炉周方向延長部が形成されるため、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
既存の開口形状として、例えば円形開口が垂直面に形成された状態を想定すると、その炉軸方向の端部は上下の円弧状の辺縁とくにその頂点となる。このうち上側の端部であれば、開口の辺縁は左方下側から上方に延びつつ右方へカーブし、頂点で接線方向が炉周方向になり、さらに右方へと下向きにカーブして離れてゆく形状となる。このような辺縁の形状であると、炉周方向の張力を受けた際に、前記頂点を境に炉周方向の両側へ引っ張り応力を受け、前記頂点の左方の辺縁および右方の辺縁が互いに拡張するように変形し、その間の頂点部分に応力が集中し、周縁は頂点部分から破断することになる。
これに対し、本発明の構成では、頂点部分つまり左方の辺縁および右方の辺縁の間に炉周方向延長部が形成され、この炉周方向延長部は炉周方向へ直線状に延びることから、応力が点に集中せず、直線状に延びた炉周方向延長部に分散されるため、辺縁の破断を発生しにくくなる。
これにより、冷却配管挿通孔における応力集中破断が発生しにくくなり、冷却配管挿通孔を有する鉄皮であっても薄板化することができるようになる。
【００１４】
本発明において、前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記炉周方向に対向する半円弧状の部分を、前記半円弧状の半径より短い一対の前記炉周方向延長部で連結した炉周方向に長い長円形とされていることが望ましい。
このような構成では、対向する端部に形成された一対の炉周方向延長部と一対の半円弧状の部分とを環状に連続させることにより、横長の長円形の開口形状が形成される。この際、炉周方向延長部は半円弧状の半径より短いため、長円形の開口形状は通常の円形に近い形となり、炉軸方向端部が略円弧状となる。このような開口形状を冷却配管挿通孔に用いることで、１本の円形断面配管を挿通させるのに好適なものとすることができる。この場合でも、炉周方向延長部により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００１５】
本発明において、前記冷却配管挿通孔の開口形状は、４つの四半円弧状の部分を、前記四半円弧状の半径より短い一対の前記炉周方向延長部と、前記四半円弧状の半径より長くかつ炉軸方向に延びる一対の炉軸方向延長部で連結した形状とされていることが望ましい。
このような構成では、４つの四半円弧状の部分と、一対の炉周方向延長部および一対の炉軸方向延長部とを環状に連続させることにより、角の丸い矩形の開口形状が形成される。ここで、炉周方向延長部を四半円弧状の半径より短くすることで、２つの四半円弧状が半円弧状に近くなり、炉軸方向延長部を四半円弧状の半径より長く形成することで、開口形状は炉軸方向に長い長円形に近い開口形状となる。このような開口形状を冷却配管挿通孔に用いることで、上下に並んだ２本の円形断面配管を一括して挿通させるのに好適なものとすることができる。この場合でも、炉周方向延長部により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
なお、横に並んだ２本の円形断面配管を一括して挿通させる場合、横長の長円形の開口形状を用いればよく、この開口形状では炉軸方向の端部がもともと直線であるため、本発明の適用を必要としない。
【００１６】
本発明において、前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記炉周方向延長部を含む一対の半周形状を対向させて互いに連結して構成され、前記半周形状は、前記炉周方向延長部の一端に連結された四半円弧状の第１円弧部と、前記第１円弧部の他端に連結された炉軸方向延長部と、前記炉周方向延長部の他端に連結された中心角９０度未満の短い第２円弧部と、前記第２円弧部の他端に連結された炉軸方向および炉周方向の何れとも交差する傾斜方向延長部と、前記傾斜方向延長部の他端に連結された中心角９０度未満の短い第３円弧部と、を有することが望ましい。
【００１７】
このような構成において、半周形状は、その炉周方向延長部の一方に四半円弧状の第１円弧部を介して炉軸方向延長部が連続し、他方に第２円弧部、傾斜方向延長部、第３円弧部が連続する形状となる。この半周形状は、その概略形状が、傾斜方向延長部を斜辺とし、炉軸方向延長部を対辺とし、第３円弧部の他端（傾斜方向延長部に連続する端部と反対側）と炉軸方向延長部の他端（第１円弧部に連続する端部と反対側）を結ぶ線を底辺とする直角三角形状となる。
このような半周形状を２つ用い、互いの第３円弧部の他端どうし、および互いの炉軸方向延長部の他端どうしを連結することにより、各々の炉軸方向延長部を一連の底辺とする全体として三角形状の開口形状が得られ、この開口形状には３本の冷却配管を挿通することが可能である。傾斜方向延長部の傾斜角度が異なる２つの半周形状を用いることで、二等辺ではない三角形状の開口形状とすることもできる。
【００１８】
また、半周形状を２つ用い、互いの第３円弧部の他端と炉軸方向延長部の他端とを互いに連結することにより、全体として平行四辺形状の開口形状が得られ、この開口形状には４本の冷却配管を挿通することが可能である。
何れの場合でも、炉周方向延長部により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
なお、４本の円形断面配管を、例えば上下に２本づつ断面矩形状に一括して挿通させる場合、角部が丸い矩形の開口形状を用いればよく、この開口形状では炉軸方向の端部がもともと直線であるため、本発明の適用を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の鉄皮およびその冷却配管挿通孔を示す正面図。
【図２】前記実施形態の１本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図３】前記実施形態の２本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図４】前記実施形態の３本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図５】前記実施形態の４本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図６】従来の鉄皮およびその冷却配管挿通孔を示す正面図。
【図７】従来の１本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図８】従来の２本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図９】従来の３本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図１０】従来の４本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図１において、本実施形態の鉄皮１は、複数枚の鉄板を継ぎ合わせて一連に形成されて高炉の炉体を構成するものであり、鉄皮１の内側にはパネル状のステーブ２が貼られる。ステーブ２からの冷却配管３を炉外へ引き出すために、鉄皮１には多数の冷却配管挿通孔４が形成される。
本実施形態において、冷却配管挿通孔４としては、１本用に円形状の冷却配管挿通孔４Ａ、２本用に長円形状の冷却配管挿通孔４Ｂ、３本用に角の丸い三角形状の冷却配管挿通孔４Ｃ、４本用に角の丸い平行四辺形状の冷却配管挿通孔４Ｄが用いられている。
【００２１】
このような本実施形態の鉄皮１は前述した従来の鉄皮５（図６参照）に相当するものであり、本実施形態の冷却配管挿通孔４，４Ａ〜４Ｄはそれぞれ従来の冷却配管挿通孔６，６Ａ〜６Ｄ（図６参照）に相当し、そのまま代替することが可能である。但し、前述した冷却配管挿通孔６，６Ａ〜６Ｄに対して、本実施形態の冷却配管挿通孔４，４Ａ〜４Ｄは、何れもその開口形状が、高炉の炉軸方向の両端部に円弧状の辺縁を有し、かつこの円弧状の辺縁のうち接線方向が高炉の炉周方向となる部分に高炉の炉周方向へ直線状に延びる炉周方向延長部を有するものとされている。
以下、本実施形態において鉄皮１の各部に形成される冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄについてそれぞれ詳述する。なお、以下の説明において、高炉の炉軸方向は図面の上下方向であり、炉周方向は図面の左右方向である。
【００２２】
図２において、冷却配管挿通孔４Ａは、鉄皮１に形成されて１本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、炉周方向に対向する半円弧状の部分４Ａ１，４Ａ２を、同部分の半径ＲＨより短い一対の炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４で連結した炉周方向に長い長円形とされている。なお、半円弧状の部分４Ａ１，４Ａ２の半径ＲＨとしては、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径が採用される。
【００２３】
このような構成では、対向する端部に形成された一対の炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４と一対の半円弧状の部分４Ａ１，４Ａ２とを環状に連続させることにより、横長の長円形の開口形状が形成される。この際、炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４は半円弧状の半径ＲＨより短いため、長円形の開口形状は通常の円形に近い形となり、炉軸方向端部（半円弧状の部分４Ａ２の上半分から炉周方向延長部４Ａ３を経て半円弧状の部分４Ａ４の上半分にかけての部分、および半円弧状の部分４Ａ２の下半分から炉周方向延長部４Ａ４を経て半円弧状の部分４Ａ４の下半分にかけての部分）が略円弧状となる。このような開口形状を冷却配管挿通孔４Ａに用いることで、１本の円形断面配管を挿通させるのに好適なものとすることができる。この場合でも、炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００２４】
図３において、冷却配管挿通孔４Ｂは、鉄皮１に形成されて２本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、４つの四半円弧状の部分４Ｂ１，４Ｂ２，４Ｂ３，４Ｂ４を、同部分の半径ＲＨより短い一対の炉周方向延長部４Ｂ５，４Ｂ６と、同半径ＲＨより長くかつ炉軸方向に延びる一対の炉軸方向延長部４Ｂ７，４Ｂ８で連結した形状とされている。なお、４つの四半円弧状の部分４Ｂ１〜４Ｂ４の半径ＲＨとしては、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径が採用される。
【００２５】
このような構成では、４つの四半円弧状の部分４Ｂ１〜４Ｂ４と、一対の炉周方向延長部４Ｂ５，４Ｂ６および一対の炉軸方向延長部４Ｂ７，４Ｂ８とを環状に連続させることにより、角の丸い矩形の開口形状が形成される。ここで、炉周方向延長部４Ｂ５，４Ｂ６を四半円弧状の半径より短くすることで、炉軸方向端部（四半円弧状の部分４Ｂ１から炉周方向延長部４Ｂ５を経て四半円弧状の部分４Ｂ２にかけての部分、および四半円弧状の部分４Ｂ３から炉周方向延長部４Ｂ６を経て四半円弧状の部分４Ｂ４にかけての部分）が略円弧状となる。また、炉軸方向延長部４Ｂ７，４Ｂ８を四半円弧状の半径より長く形成することで、開口形状は炉軸方向に長い長円形に近い開口形状となる。このような開口形状を冷却配管挿通孔４Ｂに用いることで、上下に並んだ２本の円形断面の冷却配管３を一括して挿通させるのに好適なものとすることができる。この場合でも、炉周方向延長部により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００２６】
図４において、冷却配管挿通孔４Ｃは、鉄皮１に形成されて３本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、炉周方向延長部を含む一対の半周形状４Ｃ１，４Ｃ２を対向させて互いに連結して構成されたものとされる。
ここで、半周形状４Ｃ１，４Ｃ２は、それぞれ炉周方向延長部４１の一端に連結された四半円弧状の第１円弧部４２と、第１円弧部４２の他端に連結された炉軸方向延長部４３と、炉周方向延長部４１の他端に連結された中心角９０度未満の短い第２円弧部４４と、第２円弧部４４の他端に連結された炉軸方向および炉周方向の何れとも交差する傾斜方向延長部４５と、傾斜方向延長部４５の他端に連結された中心角９０度未満の短い第３円弧部４６と、を有する。
なお、第１円弧部４２および第３円弧部４６の半径ＲＨとしては、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径が採用される。第２円弧部４４の半径ＲＥとしては、冷却配管３の表面から離れているため、半径ＲＨと同じでもよいし、他の半径としてもよい。
【００２７】
このような半周形状４Ｃ１，４Ｃ２においては、炉周方向延長部４１を第１円弧部４２の半径より短くすることで、炉軸方向端部（第１円弧部４２から炉周方向延長部４１を経て第２円弧部４４にかけての部分）が略円弧状となる。
また、半周形状４Ｃ１，４Ｃ２は、その炉周方向延長部の一方に四半円弧状の第１円弧部４２を介して炉軸方向延長部４３が連続し、他方に第２円弧部４４、傾斜方向延長部４５、第３円弧部４６が連続する形状となる。この半周形状４Ｃ１，４Ｃ２は、その概略形状が、傾斜方向延長部４５を斜辺とし、炉軸方向延長部４３を対辺とし、第３円弧部４６の他端（傾斜方向延長部４５に連続する端部と反対側）と炉軸方向延長部４３の他端（第１円弧部４２に連続する端部と反対側）を結ぶ線を底辺とする直角三角形状となる。
冷却配管挿通孔４Ｃは、このような半周形状４Ｃ１，４Ｃ２を２つ用い、互いの第３円弧部４６の他端どうし、および互いの炉軸方向延長部４３の他端どうしを連結することにより、略三角形状の開口形状とされ、３本の冷却配管３を挿通可能である。
また、冷却配管挿通孔４Ｃは、各半周形状４Ｃ１，４Ｃ２の炉周方向延長部４１により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００２８】
図５において、冷却配管挿通孔４Ｄは、鉄皮１に形成されて４本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、炉周方向延長部を含む一対の半周形状４Ｄ１，４Ｄ２を対向させて互いに連結して構成されたものとされる。
ここで、冷却配管挿通孔４Ｄにおける半周形状４Ｄ１，４Ｄ２は、前述した図４の冷却配管挿通孔４Ｃにおける半周形状４Ｃ１，４Ｃ２と同様に構成されるものであり、それぞれ同様な要素である炉周方向延長部４１、第１円弧部４２、炉軸方向延長部４３、第２円弧部４４、傾斜方向延長部４５と、第３円弧部４６で構成されている。
冷却配管挿通孔４Ｄは、半周形状を２つ用いて構成される点は図４の冷却配管挿通孔４Ｃと同様である。但し、図４の冷却配管挿通孔４Ｃが半周形状４Ｃ１，４Ｃ２を向かい合わせて接続する際に各々の炉周方向延長部４１および第３円弧部４６どうしを接続したのに対し、冷却配管挿通孔４Ｄでは一方の半周形状が逆向きとなり、半周形状４Ｄ１，４Ｄ２の一方の炉周方向延長部４１が他方の第３円弧部４６に接続されている。
冷却配管挿通孔４Ｄは、このような半周形状４Ｄ１，４Ｄ２により、全体として平行四辺形状の開口形状が得られ、この開口形状には４本の冷却配管を挿通することが可能である。
また、冷却配管挿通孔４Ｄは、各半周形状４Ｄ１，４Ｄ２の炉周方向延長部４１により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示す変形なども本発明に含まれるものである。
前記実施形態において、冷却配管挿通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの具体的寸法はこれに挿通させる冷却配管３の寸法に応じて設定すればよい。これらの冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄの概略形状は前記実施形態で説明した通り、それぞれ略円形、略長円形、略三角形、略平行四辺形となるが、その詳細な輪郭形状や寸法は実施にあたって適宜変更してよい。
【００３０】
例えば、前記実施形態における冷却配管挿通孔４Ｄは略平行四辺形であるが、第１円弧部４２、第２円弧部４４および第３円弧部４６の中心角を加減する、あるいは対向する炉周方向延長部４１、炉軸方向延長部４３および傾斜方向延長部４５の長さを加減することができる。これらの数値の設定によっては角の丸い長方形あるいは正方形とすることができ、これに挿通させる冷却配管３の配列に応じて適宜対応させればよい。
【００３１】
前記実施形態において、冷却配管挿通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに形成する炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４，４Ｂ５，４Ｂ６，４１の長さは、前述したように隣接する円弧状部分の半径ＲＨより小さいものとするが、その具体的寸法は鉄皮１の厚さや材質条件に応じて、過大な応力集中を緩和できるように適宜調整することが望ましい。
【００３２】
前記実施形態において、鉄皮１は複数枚の鉄板を継ぎ合わせて一連に形成されているとしたが、これを形成する鉄板は既存のものを適宜利用すればよい。冷却配管挿通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは継ぎ合わせ前の鉄板に形成しておいてもよいし、継ぎ合わせ後に加工してもよい。
前記実施形態においては、鉄皮１は冷却配管挿通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ、つまり１本用から４本用までの全ての種類を備えているとしたが、これらの冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄのうち何れか３つ、２つあるいは１種類だけでもよい。これらの冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄのうち少なくとも何れかを有する鉄皮１は本発明に含まれるものである。また、鉄皮１に設置する冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄの数、配列パターンなども、内側に設置するステーブ２からの冷却配管３を考慮して、実施にあたって適宜調整することが望ましい。
前記実施形態において、冷却配管３が接続される冷却装置はステーブ２であるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却パイプ、他の種類の冷却装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、高炉の鉄皮、とくに内側にステーブ等の冷却装置を有する高炉の炉体を構成する鉄皮として利用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１…鉄皮
２…冷却装置であるステーブ
３…冷却配管
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ…冷却配管挿通孔
４Ａ３，４Ａ４，４Ｂ５，４Ｂ６，４１…炉周方向延長部
４Ｂ７，４Ｂ８，４３…炉軸方向延長部
４Ｃ１，４Ｃ２，４Ｄ１，４Ｄ２…半周形状
４２…第１円弧部
４４…第２円弧部
４５…傾斜方向延長部
４６…第３円弧部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の鉄皮に関し、とくに内側にステーブ等の冷却装置を有する高炉の炉体を構成する鉄皮に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉体は、その外殻を形成する鉄皮の内側に、ステーブ等の冷却装置、耐火煉瓦などの耐火材を順次貼り付けて構成される。
鉄皮は、高炉の炉軸方向に延びる断面円形の筒状の本体を有し、この本体には、内側に前述したステーブ等を支持する構造が形成されるとともに、ステーブ等への冷却用配管や温度センサ配線を挿通させるために、本体の表裏を貫通する冷却配管挿通孔が形成される（特許文献１参照）。
このような冷却配管挿通孔では、複数の配管を一括して引き出すために様々な開口形状のものが用いられる。
【０００３】
従来の高炉においては、図６に示すように、複数枚の鉄板を継ぎ合わせて一連の鉄皮５が形成されるとともに、鉄皮５の内側にはパネル状のステーブ２が貼られる。ステーブ２からの冷却配管３を炉外へ引き出すために、鉄皮５には多数の冷却配管挿通孔６が形成される。
図６の例では、冷却配管挿通孔６としては、１本用に円形状の冷却配管挿通孔６Ａ、２本用に長円形状の冷却配管挿通孔６Ｂ、３本用に角の丸い三角形状の冷却配管挿通孔６Ｃ、４本用に角の丸い平行四辺形状の冷却配管挿通孔６Ｄが用いられている。
【０００４】
１本用の冷却配管挿通孔６Ａでは、図７に示すように、全周が一連の円弧６Ａ１で形成された円形状とされ、この円の半径としては当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径ＲＨが採用される。
２本用の冷却配管挿通孔６Ｂでは、図８に示すように、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径ＲＨの半円弧状部分６Ｂ１，６Ｂ２を向かい合わせ、各々の端部を直線部分６Ｂ３，６Ｂ４で連結した長孔形状が採用される。このような長孔形状は、長手方向を炉軸方向（通常は垂直方向）または炉周方向（通常は水平方向）に沿って配置される。
【０００５】
３本用の冷却配管挿通孔６Ｃでは、図９に示すように、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径ＲＨの円弧状部分６Ｃ１，６Ｃ２，６Ｃ３を内向きに向かい合わせ、各々の端部を直線部分６Ｃ４，６Ｃ５，６Ｃ６で連結した角の丸い三角形状が採用される。同三角形の各辺（直線部分６Ｃ４，６Ｃ５，６Ｃ６）は、何れかが炉軸方向または炉周方向に沿った方向に配置される。
【０００６】
４本用の冷却配管挿通孔６Ｄでは、図１０に示すように、当該孔に挿通する冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径ＲＨの円弧状部分６Ｄ１，６Ｄ２，６Ｄ３，６Ｄ４を内向きに向かい合わせ、各々の端部を直線部分６Ｄ５，６Ｄ６，６Ｄ７，６Ｄ８で連結した角の丸い平行四辺形状が採用される。同平行四辺形の各辺である直線部分６Ｄ５〜６Ｄ８は、対向する各対が平行であるが、これらの対のうち何れかが炉軸方向または炉周方向に沿った方向に配置される。なお、円弧状部分６Ｄ１〜６Ｄ４の中心角を加減する、あるいは対向する直線部分６Ｄ５〜６Ｄ８の長さを加減することで、角の丸い長方形あるいは正方形とすることができる。
【０００７】
高炉の炉体においては、内部圧力に伴う周方向応力（フープ応力）が鉄皮に発生し、前述した冷却配管挿通孔のような辺縁では応力集中による亀裂を生じることがある。このような高炉の周方向応力は軸方向応力に比べて顕著にあらわれることが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３１２４号公報
【特許文献２】特開２００２−３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、製造コストの低減および設備重量の軽減のために、高炉における鉄皮の薄板化が図られている。
しかし、このような薄板化に伴って、冷却配管挿通孔における応力集中破壊が問題になってきている。すなわち、高炉の内部圧力により、鉄皮には表面方向の応力が生じ、冷却配管挿通孔の辺縁において応力集中が課題になると当該部分から亀裂が発生することがある。鉄皮の薄板化に伴って、応力集中による破壊強度も低下している。
【００１０】
これに対し、冷却配管挿通孔の周囲に、一般の圧力容器で多用されるような開口周縁の補強部材を設置する等の対応が考えられる。しかし、高炉における冷却配管挿通孔の数は膨大であり、その全てに補強部材を設置することは現実的に難しい。
このようなことから、冷却配管挿通孔における応力集中の問題から、十分な鉄皮の薄板化が実現できないという問題があった。
【００１１】
本発明の主な目的は、冷却配管挿通孔を有しかつ薄板化が可能な高炉の鉄皮を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、高炉の炉体において、内部圧力に伴う応力発生が主に周方向であり、冷却配管挿通孔の応力集中破壊が当該周方向の応力に主に起因するとの知見に基づいてなされたものである。
本発明は、高炉の炉体を形成する鉄皮であって、前記高炉の炉軸方向に延びる断面円形の筒状の本体と、前記本体の表裏を貫通する冷却配管挿通孔とを有する高炉の鉄皮において、前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記高炉の炉軸方向の両端部に円弧状の辺縁を有し、かつ前記円弧状の辺縁のうち接線方向が前記高炉の炉周方向となる部分に前記高炉の炉周方向へ直線状に延びる炉周方向延長部を有することを特徴とする。
なお、高炉の炉体は一般に中心軸を垂直に設置され、このような場合、炉軸方向は垂直方向とし、炉周方向は水平方向とすることができる。
【００１３】
このような本発明では、冷却配管挿通孔の炉軸方向の両端部の円弧状辺縁に、炉周方向に延びる炉周方向延長部が形成されるため、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
既存の開口形状として、例えば円形開口が垂直面に形成された状態を想定すると、その炉軸方向の端部は上下の円弧状の辺縁とくにその頂点となる。このうち上側の端部であれば、開口の辺縁は左方下側から上方に延びつつ右方へカーブし、頂点で接線方向が炉周方向になり、さらに右方へと下向きにカーブして離れてゆく形状となる。このような辺縁の形状であると、炉周方向の張力を受けた際に、前記頂点を境に炉周方向の両側へ引っ張り応力を受け、前記頂点の左方の辺縁および右方の辺縁が互いに拡張するように変形し、その間の頂点部分に応力が集中し、周縁は頂点部分から破断することになる。
これに対し、本発明の構成では、頂点部分つまり左方の辺縁および右方の辺縁の間に炉周方向延長部が形成され、この炉周方向延長部は炉周方向へ直線状に延びることから、応力が点に集中せず、直線状に延びた炉周方向延長部に分散されるため、辺縁の破断を発生しにくくなる。
これにより、冷却配管挿通孔における応力集中破断が発生しにくくなり、冷却配管挿通孔を有する鉄皮であっても薄板化することができるようになる。
【００１４】
本発明において、前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記炉周方向に対向する半円弧状の部分を、前記半円弧状の半径より短い一対の前記炉周方向延長部で連結した炉周方向に長い長円形とされていることが望ましい。
このような構成では、対向する端部に形成された一対の炉周方向延長部と一対の半円弧状の部分とを環状に連続させることにより、横長の長円形の開口形状が形成される。この際、炉周方向延長部は半円弧状の半径より短いため、長円形の開口形状は通常の円形に近い形となり、炉軸方向端部が略円弧状となる。このような開口形状を冷却配管挿通孔に用いることで、１本の円形断面配管を挿通させるのに好適なものとすることができる。この場合でも、炉周方向延長部により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００１５】
本発明において、前記冷却配管挿通孔の開口形状は、４つの四半円弧状の部分を、前記四半円弧状の半径より短い一対の前記炉周方向延長部と、前記四半円弧状の半径より長くかつ炉軸方向に延びる一対の炉軸方向延長部で連結した形状とされていることが望ましい。
このような構成では、４つの四半円弧状の部分と、一対の炉周方向延長部および一対の炉軸方向延長部とを環状に連続させることにより、角の丸い矩形の開口形状が形成される。ここで、炉周方向延長部を四半円弧状の半径より短くすることで、２つの四半円弧状が半円弧状に近くなり、炉軸方向延長部を四半円弧状の半径より長く形成することで、開口形状は炉軸方向に長い長円形に近い開口形状となる。このような開口形状を冷却配管挿通孔に用いることで、上下に並んだ２本の円形断面配管を一括して挿通させるのに好適なものとすることができる。この場合でも、炉周方向延長部により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
なお、横に並んだ２本の円形断面配管を一括して挿通させる場合、横長の長円形の開口形状を用いればよく、この開口形状では炉軸方向の端部がもともと直線であるため、本発明の適用を必要としない。
【００１６】
本発明において、前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記炉周方向延長部を含む一対の半周形状を対向させて互いに連結して構成され、前記半周形状は、前記炉周方向延長部の一端に連結された四半円弧状の第１円弧部と、前記第１円弧部の他端に連結された炉軸方向延長部と、前記炉周方向延長部の他端に連結された中心角９０度未満の短い第２円弧部と、前記第２円弧部の他端に連結された炉軸方向および炉周方向の何れとも交差する傾斜方向延長部と、前記傾斜方向延長部の他端に連結された中心角９０度未満の短い第３円弧部と、を有することが望ましい。
【００１７】
このような構成において、半周形状は、その炉周方向延長部の一方に四半円弧状の第１円弧部を介して炉軸方向延長部が連続し、他方に第２円弧部、傾斜方向延長部、第３円弧部が連続する形状となる。この半周形状は、その概略形状が、傾斜方向延長部を斜辺とし、炉軸方向延長部を対辺とし、第３円弧部の他端（傾斜方向延長部に連続する端部と反対側）と炉軸方向延長部の他端（第１円弧部に連続する端部と反対側）を結ぶ線を底辺とする直角三角形状となる。
このような半周形状を２つ用い、互いの第３円弧部の他端どうし、および互いの炉軸方向延長部の他端どうしを連結することにより、各々の炉軸方向延長部を一連の底辺とする全体として三角形状の開口形状が得られ、この開口形状には３本の冷却配管を挿通することが可能である。傾斜方向延長部の傾斜角度が異なる２つの半周形状を用いることで、二等辺ではない三角形状の開口形状とすることもできる。
【００１８】
また、半周形状を２つ用い、互いの第３円弧部の他端と炉軸方向延長部の他端とを互いに連結することにより、全体として平行四辺形状の開口形状が得られ、この開口形状には４本の冷却配管を挿通することが可能である。
何れの場合でも、炉周方向延長部により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
なお、４本の円形断面配管を、例えば上下に２本づつ断面矩形状に一括して挿通させる場合、角部が丸い矩形の開口形状を用いればよく、この開口形状では炉軸方向の端部がもともと直線であるため、本発明の適用を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の鉄皮およびその冷却配管挿通孔を示す正面図。
【図２】前記実施形態の１本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図３】前記実施形態の２本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図４】前記実施形態の３本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図５】前記実施形態の４本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図６】従来の鉄皮およびその冷却配管挿通孔を示す正面図。
【図７】従来の１本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図８】従来の２本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図９】従来の３本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【図１０】従来の４本用の冷却配管挿通孔を示す拡大正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図１において、本実施形態の鉄皮１は、複数枚の鉄板を継ぎ合わせて一連に形成されて高炉の炉体を構成するものであり、鉄皮１の内側にはパネル状のステーブ２が貼られる。ステーブ２からの冷却配管３を炉外へ引き出すために、鉄皮１には多数の冷却配管挿通孔４が形成される。
本実施形態において、冷却配管挿通孔４としては、１本用に円形状の冷却配管挿通孔４Ａ、２本用に長円形状の冷却配管挿通孔４Ｂ、３本用に角の丸い三角形状の冷却配管挿通孔４Ｃ、４本用に角の丸い平行四辺形状の冷却配管挿通孔４Ｄが用いられている。
【００２１】
このような本実施形態の鉄皮１は前述した従来の鉄皮５（図６参照）に相当するものであり、本実施形態の冷却配管挿通孔４，４Ａ〜４Ｄはそれぞれ従来の冷却配管挿通孔６，６Ａ〜６Ｄ（図６参照）に相当し、そのまま代替することが可能である。但し、前述した冷却配管挿通孔６，６Ａ〜６Ｄに対して、本実施形態の冷却配管挿通孔４，４Ａ〜４Ｄは、何れもその開口形状が、高炉の炉軸方向の両端部に円弧状の辺縁を有し、かつこの円弧状の辺縁のうち接線方向が高炉の炉周方向となる部分に高炉の炉周方向へ直線状に延びる炉周方向延長部を有するものとされている。
以下、本実施形態において鉄皮１の各部に形成される冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄについてそれぞれ詳述する。なお、以下の説明において、高炉の炉軸方向は図面の上下方向であり、炉周方向は図面の左右方向である。
【００２２】
図２において、冷却配管挿通孔４Ａは、鉄皮１に形成されて１本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、炉周方向に対向する半円弧状の部分４Ａ１，４Ａ２を、同部分の半径ＲＨより短い一対の炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４で連結した炉周方向に長い長円形とされている。なお、半円弧状の部分４Ａ１，４Ａ２の半径ＲＨとしては、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径が採用される。
【００２３】
このような構成では、対向する端部に形成された一対の炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４と一対の半円弧状の部分４Ａ１，４Ａ２とを環状に連続させることにより、横長の長円形の開口形状が形成される。この際、炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４は半円弧状の半径ＲＨより短いため、長円形の開口形状は通常の円形に近い形となり、炉軸方向端部（半円弧状の部分４Ａ２の上半分から炉周方向延長部４Ａ３を経て半円弧状の部分４Ａ４の上半分にかけての部分、および半円弧状の部分４Ａ２の下半分から炉周方向延長部４Ａ４を経て半円弧状の部分４Ａ４の下半分にかけての部分）が略円弧状となる。このような開口形状を冷却配管挿通孔４Ａに用いることで、１本の円形断面配管を挿通させるのに好適なものとすることができる。この場合でも、炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００２４】
図３において、冷却配管挿通孔４Ｂは、鉄皮１に形成されて２本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、４つの四半円弧状の部分４Ｂ１，４Ｂ２，４Ｂ３，４Ｂ４を、同部分の半径ＲＨより短い一対の炉周方向延長部４Ｂ５，４Ｂ６と、同半径ＲＨより長くかつ炉軸方向に延びる一対の炉軸方向延長部４Ｂ７，４Ｂ８で連結した形状とされている。なお、４つの四半円弧状の部分４Ｂ１〜４Ｂ４の半径ＲＨとしては、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径が採用される。
【００２５】
このような構成では、４つの四半円弧状の部分４Ｂ１〜４Ｂ４と、一対の炉周方向延長部４Ｂ５，４Ｂ６および一対の炉軸方向延長部４Ｂ７，４Ｂ８とを環状に連続させることにより、角の丸い矩形の開口形状が形成される。ここで、炉周方向延長部４Ｂ５，４Ｂ６を四半円弧状の半径より短くすることで、炉軸方向端部（四半円弧状の部分４Ｂ１から炉周方向延長部４Ｂ５を経て四半円弧状の部分４Ｂ２にかけての部分、および四半円弧状の部分４Ｂ３から炉周方向延長部４Ｂ６を経て四半円弧状の部分４Ｂ４にかけての部分）が略円弧状となる。また、炉軸方向延長部４Ｂ７，４Ｂ８を四半円弧状の半径より長く形成することで、開口形状は炉軸方向に長い長円形に近い開口形状となる。このような開口形状を冷却配管挿通孔４Ｂに用いることで、上下に並んだ２本の円形断面の冷却配管３を一括して挿通させるのに好適なものとすることができる。この場合でも、炉周方向延長部により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００２６】
図４において、冷却配管挿通孔４Ｃは、鉄皮１に形成されて３本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、炉周方向延長部を含む一対の半周形状４Ｃ１，４Ｃ２を対向させて互いに連結して構成されたものとされる。
ここで、半周形状４Ｃ１，４Ｃ２は、それぞれ炉周方向延長部４１の一端に連結された四半円弧状の第１円弧部４２と、第１円弧部４２の他端に連結された炉軸方向延長部４３と、炉周方向延長部４１の他端に連結された中心角９０度未満の短い第２円弧部４４と、第２円弧部４４の他端に連結された炉軸方向および炉周方向の何れとも交差する傾斜方向延長部４５と、傾斜方向延長部４５の他端に連結された中心角９０度未満の短い第３円弧部４６と、を有する。
なお、第１円弧部４２および第３円弧部４６の半径ＲＨとしては、当該孔に挿通される冷却配管３の半径ＲＰに対して大きな半径が採用される。第２円弧部４４の半径ＲＥとしては、冷却配管３の表面から離れているため、半径ＲＨと同じでもよいし、他の半径としてもよい。
【００２７】
このような半周形状４Ｃ１，４Ｃ２においては、炉周方向延長部４１を第１円弧部４２の半径より短くすることで、炉軸方向端部（第１円弧部４２から炉周方向延長部４１を経て第２円弧部４４にかけての部分）が略円弧状となる。
また、半周形状４Ｃ１，４Ｃ２は、その炉周方向延長部の一方に四半円弧状の第１円弧部４２を介して炉軸方向延長部４３が連続し、他方に第２円弧部４４、傾斜方向延長部４５、第３円弧部４６が連続する形状となる。この半周形状４Ｃ１，４Ｃ２は、その概略形状が、傾斜方向延長部４５を斜辺とし、炉軸方向延長部４３を対辺とし、第３円弧部４６の他端（傾斜方向延長部４５に連続する端部と反対側）と炉軸方向延長部４３の他端（第１円弧部４２に連続する端部と反対側）を結ぶ線を底辺とする直角三角形状となる。
冷却配管挿通孔４Ｃは、このような半周形状４Ｃ１，４Ｃ２を２つ用い、互いの第３円弧部４６の他端どうし、および互いの炉軸方向延長部４３の他端どうしを連結することにより、略三角形状の開口形状とされ、３本の冷却配管３を挿通可能である。
また、冷却配管挿通孔４Ｃは、各半周形状４Ｃ１，４Ｃ２の炉周方向延長部４１により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００２８】
図５において、冷却配管挿通孔４Ｄは、鉄皮１に形成されて４本の冷却配管３を挿通させる孔であり、その開口形状は、炉周方向延長部を含む一対の半周形状４Ｄ１，４Ｄ２を対向させて互いに連結して構成されたものとされる。
ここで、冷却配管挿通孔４Ｄにおける半周形状４Ｄ１，４Ｄ２は、前述した図４の冷却配管挿通孔４Ｃにおける半周形状４Ｃ１，４Ｃ２と同様に構成されるものであり、それぞれ同様な要素である炉周方向延長部４１、第１円弧部４２、炉軸方向延長部４３、第２円弧部４４、傾斜方向延長部４５と、第３円弧部４６で構成されている。
冷却配管挿通孔４Ｄは、半周形状を２つ用いて構成される点は図４の冷却配管挿通孔４Ｃと同様である。但し、図４の冷却配管挿通孔４Ｃが半周形状４Ｃ１，４Ｃ２を向かい合わせて接続する際に各々の炉周方向延長部４１および第３円弧部４６どうしを接続したのに対し、冷却配管挿通孔４Ｄでは一方の半周形状が逆向きとなり、半周形状４Ｄ１，４Ｄ２の一方の炉周方向延長部４１が他方の第３円弧部４６に接続されている。
冷却配管挿通孔４Ｄは、このような半周形状４Ｄ１，４Ｄ２により、全体として平行四辺形状の開口形状が得られ、この開口形状には４本の冷却配管を挿通することが可能である。
また、冷却配管挿通孔４Ｄは、各半周形状４Ｄ１，４Ｄ２の炉周方向延長部４１により、炉軸方向の端部にあらわれる炉周方向応力の集中が分散され、当該部分からの破断を回避できる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示す変形なども本発明に含まれるものである。
前記実施形態において、冷却配管挿通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの具体的寸法はこれに挿通させる冷却配管３の寸法に応じて設定すればよい。これらの冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄの概略形状は前記実施形態で説明した通り、それぞれ略円形、略長円形、略三角形、略平行四辺形となるが、その詳細な輪郭形状や寸法は実施にあたって適宜変更してよい。
【００３０】
例えば、前記実施形態における冷却配管挿通孔４Ｄは略平行四辺形であるが、第１円弧部４２、第２円弧部４４および第３円弧部４６の中心角を加減する、あるいは対向する炉周方向延長部４１、炉軸方向延長部４３および傾斜方向延長部４５の長さを加減することができる。これらの数値の設定によっては角の丸い長方形あるいは正方形とすることができ、これに挿通させる冷却配管３の配列に応じて適宜対応させればよい。
【００３１】
前記実施形態において、冷却配管挿通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに形成する炉周方向延長部４Ａ３，４Ａ４，４Ｂ５，４Ｂ６，４１の長さは、前述したように隣接する円弧状部分の半径ＲＨより小さいものとするが、その具体的寸法は鉄皮１の厚さや材質条件に応じて、過大な応力集中を緩和できるように適宜調整することが望ましい。
【００３２】
前記実施形態において、鉄皮１は複数枚の鉄板を継ぎ合わせて一連に形成されているとしたが、これを形成する鉄板は既存のものを適宜利用すればよい。冷却配管挿通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは継ぎ合わせ前の鉄板に形成しておいてもよいし、継ぎ合わせ後に加工してもよい。
前記実施形態においては、鉄皮１は冷却配管挿通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ、つまり１本用から４本用までの全ての種類を備えているとしたが、これらの冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄのうち何れか３つ、２つあるいは１種類だけでもよい。これらの冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄのうち少なくとも何れかを有する鉄皮１は本発明に含まれるものである。また、鉄皮１に設置する冷却配管挿通孔４Ａ〜４Ｄの数、配列パターンなども、内側に設置するステーブ２からの冷却配管３を考慮して、実施にあたって適宜調整することが望ましい。
前記実施形態において、冷却配管３が接続される冷却装置はステーブ２であるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却パイプ、他の種類の冷却装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、高炉の鉄皮、とくに内側にステーブ等の冷却装置を有する高炉の炉体を構成する鉄皮として利用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１…鉄皮
２…冷却装置であるステーブ
３…冷却配管
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ…冷却配管挿通孔
４Ａ３，４Ａ４，４Ｂ５，４Ｂ６，４１…炉周方向延長部
４Ｂ７，４Ｂ８，４３…炉軸方向延長部
４Ｃ１，４Ｃ２，４Ｄ１，４Ｄ２…半周形状
４２…第１円弧部
４４…第２円弧部
４５…傾斜方向延長部
４６…第３円弧部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉体を形成する鉄皮であって、前記高炉の炉軸方向に延びる断面円形の筒状の本体と、前記本体の表裏を貫通する冷却配管挿通孔とを有する高炉の鉄皮において、
前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記高炉の炉軸方向の両端部に円弧状の辺縁を有し、かつ前記円弧状の辺縁のうち接線方向が前記高炉の炉周方向となる部分に前記高炉の炉周方向へ直線状に延びる炉周方向延長部を有することを特徴とする高炉の鉄皮。
【請求項２】
請求項１に記載した高炉の鉄皮において、
前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記炉周方向に対向する半円弧状の部分を、前記半円弧状の半径より短い一対の前記炉周方向延長部で連結した炉周方向に長い長円形とされていることを特徴とする高炉の鉄皮。
【請求項３】
請求項１に記載した高炉の鉄皮において、
前記冷却配管挿通孔の開口形状は、４つの四半円弧状の部分を、前記四半円弧状の半径より短い一対の前記炉周方向延長部と、前記四半円弧状の半径より長くかつ炉軸方向に延びる一対の炉軸方向延長部で連結した形状とされていることを特徴とする高炉の鉄皮。
【請求項４】
請求項１に記載した高炉の鉄皮において、
前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記炉周方向延長部を含む一対の半周形状を対向させて互いに連結して構成され、前記半周形状は、前記炉周方向延長部の一端に連結された四半円弧状の第１円弧部と、前記第１円弧部の他端に連結された炉軸方向延長部と、前記炉周方向延長部の他端に連結された中心角９０度未満の短い第２円弧部と、前記第２円弧部の他端に連結された炉軸方向および炉周方向の何れとも交差する傾斜方向延長部と、前記傾斜方向延長部の他端に連結された中心角９０度未満の短い第３円弧部と、を有することを特徴とする高炉の鉄皮。
【請求項１】
高炉の炉体を形成する鉄皮であって、前記高炉の炉軸方向に延びる断面円形の筒状の本体と、前記本体の表裏を貫通する冷却配管挿通孔とを有する高炉の鉄皮において、
前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記高炉の炉軸方向の両端部に円弧状の辺縁を有し、かつ前記円弧状の辺縁のうち接線方向が前記高炉の炉周方向となる部分に前記高炉の炉周方向へ直線状に延びる炉周方向延長部を有することを特徴とする高炉の鉄皮。
【請求項２】
請求項１に記載した高炉の鉄皮において、
前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記炉周方向に対向する半円弧状の部分を、前記半円弧状の半径より短い一対の前記炉周方向延長部で連結した炉周方向に長い長円形とされていることを特徴とする高炉の鉄皮。
【請求項３】
請求項１に記載した高炉の鉄皮において、
前記冷却配管挿通孔の開口形状は、４つの四半円弧状の部分を、前記四半円弧状の半径より短い一対の前記炉周方向延長部と、前記四半円弧状の半径より長くかつ炉軸方向に延びる一対の炉軸方向延長部で連結した形状とされていることを特徴とする高炉の鉄皮。
【請求項４】
請求項１に記載した高炉の鉄皮において、
前記冷却配管挿通孔の開口形状は、前記炉周方向延長部を含む一対の半周形状を対向させて互いに連結して構成され、前記半周形状は、前記炉周方向延長部の一端に連結された四半円弧状の第１円弧部と、前記第１円弧部の他端に連結された炉軸方向延長部と、前記炉周方向延長部の他端に連結された中心角９０度未満の短い第２円弧部と、前記第２円弧部の他端に連結された炉軸方向および炉周方向の何れとも交差する傾斜方向延長部と、前記傾斜方向延長部の他端に連結された中心角９０度未満の短い第３円弧部と、を有することを特徴とする高炉の鉄皮。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１０６００９（Ｐ２０１１−１０６００９Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６４５８０（Ｐ２００９−２６４５８０）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３９００２２８７３）日鐵プラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３９００２２８７３）日鐵プラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
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