構造

炉自体は、鉄のシェルに耐火煉瓦と黒鉛の耐火ライニングを施した縦長のシャフトで構成されています。 5つのセクションが確認できる。 底部には、液体金属とスラグが集まる平行面の炉があり、その上にボッシュと呼ばれる逆三角錐の炉がある。 炉内には、銅製の水冷式ノズル「羽口」から空気が吹き込まれる。羽口は、ハースの上部、ボッシュとの接合部に近いところに取り付けられている。 ボッシュと煙突をつなぐのは、ボッシュ・パラレルと呼ばれる垂直の短い部分と、バレルと呼ばれる直立した円錐形の切り落とした部分である。 最後に、5番目の一番上の部分、装入物が炉に入る部分がスロートである。 ボッシュとハースの内張りは、最も高温になる部分で、通常、コークス、無煙炭、ピッチの混合物をプレスして焼成したカーボンレンガが使われている。 カーボンは、他の部分に使われるアルミノケイ酸塩耐火煉瓦よりも、溶けた鉄やスラグによる腐食に強い。 耐火煉瓦の品質はアルミナ(Al203)の含有量で測定され、アルミナ含有量63%の煉瓦がボッシュ・パラレルに使用されるが、スタックには45%のアルミナがあれば十分である。

近代高炉の模式図(右)と熱風炉(左)

Encyclopædia Britannica, Inc.

最近まですべての高炉では装薬を煙突に導入するのにダブルベル方式が使用されていました。 この装置はベルと呼ばれる2つの円錐形で、それぞれを閉じて気密性を確保することができる。 操作としては、まず上側の小さいベルに原料を投入し、少し下げて大きいベルに原料を落下させる。 次に小ベルを閉め、大ベルを下げて装入物を炉内に落下させる。 こうして、ガスが大気に放出されるのを防ぐのである。 この方式では炉の断面積に均等に装入物を配置することが難しく、また装入物の研磨作用によりベルが摩耗してガス漏れが生じるため、各ホッパーからの装入物の流量を調整可能なゲートで制御し、傾斜角度を変更可能な回転シュートでスタックに送るベルレス・トップを備えた炉が増えてきている。 この配置では、装入物の連続部分を異なる直径のリングとして炉内に配置することができるため、装入物分布の制御が良好に行われます。

高炉設計の一般原則は次のとおりである。 煙突の最上部に入る冷たい装入物(主に鉱石とコークス)は、下降するにつれて温度が上昇し、膨張する。 このため、装入物が自由に下降できるように煙突の直径を大きくする必要があり、通常、煙突の壁は垂直に対して6~7°の角度で外側にずれている。 やがて鉄とスラグの溶融が起こり、固体の間の空隙が液体で満たされるため、見かけ上の体積が減少する。 そのため直径が小さくなり、ボッシュの壁面は内側に傾斜し、垂直に対して6〜9°の角度を持つようになる。 炉の形状を特徴づける炉内線は、長い年月をかけて進化を続けてきたが、大きな変化は胴回りの増加であり、炉の大型化とともに高さとボッシュの平行度の比率は徐々に小さくなってきた。 しかし、非常に大きな炉では質量が大きくなりすぎるため、炉の上端付近で炉を囲む箱桁に4本の大柱を接合する構造に変更された。 この場合でも鋼殻は煙突の質量の大部分を占めるが、炉頂は独立して支持されている

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