CN101155934A - 高炉用炉底环壳的输送方法 - Google Patents

高炉用炉底环壳的输送方法 Download PDF

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Abstract

一种高炉用炉底环壳的输送方法，在高炉地基以外的场所事先建设高炉炉底环壳，对该炉底环壳用砖进行施工并输送到高炉地基上，在该高炉用炉底环壳的输送方法中，使对炉内所施工的砖上面的弯曲量为环壳半径每1m为3mm以下地进行输送。

Description

高炉用炉底环壳的输送方法
技术领域
本发明涉及事先在高炉地基以外的场所构建高炉炉体、并在已有炉体拆卸后将高炉输送到该地基上的输送方法，特别是关于将事先对砖施工的高炉炉底环壳(bottom mantel)输送到高炉地基的高炉用炉底环壳的输送方法。
背景技术
在现有的高炉改造时采用的工作法是，将变旧的高炉(旧高炉)分割为小片并从高炉地基上撤走，之后在该地基上将长方形的铁皮一张一张地焊接接合来安装新的高炉主体，然后在炉内实施砖堆砌，换言之，是采用从最初开始构建新的高炉的工作法。
因此，在现有的工作法中，改造需要较长期间，并且在安装高炉主体后需要安装壁冷却器(ステ一ブク一ラ)和冷却配管等冷却装置的高处作业，还存在安全保护上和工程品质上的问题。
另一方面，近年来，为了实现工期缩短，与旧高炉的作业并行，在附近其他场所(地面装配场)将新的高炉分割为多个环状块，并将各块一齐开始组装，在从地基上将旧高炉完全撤走之后，使用移动台车等大规模重物输送台车搬入这些块，并通过千斤顶或吊车等吊起从而进行设置，并将各块相接部分的铁皮或配管等焊接接合从而一体化，采用所谓块工作法。(例如，参照日本特公昭47-1846号公报、日本特开平09-143521号公报、日本特开平10-102778号公报)
例如，在日本特公昭47-1846号公报中公开有一种缩短高炉的建设工期的技术，将高炉分割为炉底部、炉膛部、炉腹部、炉胸部和炉口部等，并使用移动用脚手架将该分割的各部分别依次沿横向移动到高炉周边的各个部分并叠置，并结合整体从而构成为一体。
如上所述，虽然高炉改造的工期缩短一直以来被研究，但由于高炉是大型构造物及大重量物，所以实际上难以适用工期缩短工作法，现在各公司还是进行种种研究，专利申请也较多。
例如，在日本特开平09-143521号公报中公开一种由以下工序构成的高炉的短期改造·建设方法：在原有高炉的拆卸或再建时，(a)将炉体从其炉顶部到炉底部分割为多个环状块，并分别在高炉地基以外的场所进行建造，(b)对上述环状块中除了最下段的炉底部块以外的块，分别赋予砖堆砌部的飞边或变形的防止机构以及圆度的确保机构，(c)另一方面，炉底部块在设置于其下端的炉底板上堆砌砖从而进行构建，(d)除了炉底部块以外的环状块在横移地输送到高炉地基上后，通过提升工作法从炉顶部开始依次提升并且相互接合，(e)炉底部块在通过横移将高炉地基水平面(level)输送设置在该地基上之后，与上部块接合。
此外，在日本特开平10-102778号公报中公开了一种高炉炉体的构建方法，在将高炉的原有炉体从其炉顶部到炉底部分割拆卸为多个环块，并且制作同样的环块并在高炉地基上组装环块的高炉炉体构建方法中，在高炉地基以外的场所设置使炉体的环块升降的悬吊置换装置，使载货水平面与高炉地基水平面配合地将环块移到载有载货水平面调整用架构的输送台车上，并向上述悬吊置换装置输送，在通过悬吊置换装置支承上述环块之后，除去上述载货水平面调整用架构，输送台车将环块下降到可最小限上架的水平面为止并由输送台车向放置台输送，另一方面，在输送台车可最小限上架的低水平面建造环块，并由输送台车输送到上述悬吊置换装置，由悬吊置换装置支承上述环块，从而提升到可向高炉地基水平面上移动的水平面，并上架到载放载货水平面调整用架构并将载货水平面与高炉地基水平面配合的输送台车上，从而输送到高炉地基上。
日本特公昭47-1846号公报记载的方法为，将分割的各个块在与组装完成高度相同高度的脚手架上进行施工，完成后用移动脚手架移动到各部分，并使其完成。在该方法中，高炉主体的高度为100m左右，分割该炉体并对每个分割高度组装脚手架，从而在该脚手架上对块进行施工。
因此，在该方法中，即使是分割的块，重量也达数千吨，需要具有可承受该重量的刚性的脚手架，并且，由于每个分割块都需要该脚手架，所以该脚手架的制作费用变高，结果，该方法没有实现。
在日本特开平09-143521号公报记载的方法中，将被模块化为环状的炉体移动到高炉地基上并升起地接合各个环，最后使炉底块移动，并载放接合在炉底块上从而完成。这时，炉底块为在炉底板上堆砌砖地组装。
但是，高炉的炉底的直径有10～20m，当在炉底板上堆砌砖时，炉底板的变形是最重要的课题，但在上述公报中并没有公开该重要课题和其解决方法。因此，虽然有在炉底块上堆砌砖这样的构想，但具体如何解决上述课题在本领域技术人员间还是未解决的问题，实际上还没有被实现。
并且，在日本特开平10-102778号公报中公开的方法为，在高炉地基以外的场所设置使炉体环块升降的悬吊置换装置，通过载放有载货水平面调整用架构的输送台车将环块向高炉地基移动，以便使载货水平面与高炉地基水平面配合。但没有公开对模块化的炉体进行砖的事先施工等。
如此，高炉的模块化施工是缩短工期的必需技术，但是模块化越进步每个块的重量越增加，必需高度的输送技术，而在上述专利文献中没有关于输送技术的记载。
发明内容
本发明是为了解决上述课题，经本发明人认真研究后而完成的，其主旨如以下所述。
(1)一种高炉用炉底环壳的输送方法，为在高炉地基以外的场所事先建设高炉炉底环壳，在该炉底环壳中对砖进行施工并输送到高炉地基上的炉底环壳的输送方法，其特征在于，使对炉内施工的砖上面的弯曲量为环壳半径每1m为3mm以下地进行输送。
(2)如上述(1)所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，在上述炉底环壳的下面设置厚度A为700mm以上2200mm以下的平衡梁。
(3)如上述(1)所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，在上述炉底环壳的下面设置厚度H为480mm以上1000mm以下的铺垫梁，并且在该铺垫梁的下面设置厚度A为700mm以上2200mm以下的平衡梁。
(4)如上述(1)或(2)所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，将移动台车沿长度方向连接从而形成多个移动台车列，将该移动台车列并列地拉入形成在上述平衡梁和地表面之间的间隙内，并将各移动台车列的长度配置为从中央列向端列逐渐减少。
(5)如上述(2)～(4)之一所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，使上述平衡梁的形状为对应于拉入的移动台车的长度的形状。
(6)如上述(4)或(5)所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，并列地设置上述移动台车列，以使设置在上述移动台车上的液压缸间的距离P为2.5m以内。
(7)如上述(1)～(6)之一所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，在上述炉底环壳上施工的砖上面的任意位置设置激光发送器，同样地，在砖上面的任意位置在直线上配置多个激光接受器，一边对检测接收的激光的垂直方向位移量从而得到的砖上面的弯曲量进行测定，一边输送炉底环壳。
(8)如上述(7)所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，根据由上述激光接收器检测的垂直方向位移量进行消除误差的修正，并将修正后的垂直方向位移量作为真弯曲量，该误差是由于由砖上面的弯曲引起的激光发送器的倾斜而产生的。
根据本发明，即使是在高炉的地基以外的场所事先对砖施工从而增大了重量的炉底环壳，也可以不产生砖的断缝等地稳定地输送到高炉地基上。
附图说明
图1是说明高炉的概略的图。
图2是表示本发明的炉底环壳的施工的概略的图。
图3是说明实验用微型模型的概略的图。
图4(a)是模式地表示铺垫梁的平面构造的图。
图4(b)是表示铺垫梁的截面构造的图。
图5是表示铺垫梁的厚度与弯曲量的关系的图。
图6是表示平衡梁的截面构造的图。
图7是表示平衡梁的厚度与弯曲量的关系的图。
图8(a)是表示在地面装配场对砖施工的炉底环壳的图。
图8(b)是表示移动台车输送的炉底环壳的图。
图8(c)是表示采用气动滚动轮(caster)输送的炉底环壳的图。
图9(a)是表示本发明的移动台车的配置方式的图。
图9(b)是表示现有的配置方式的图。
图10(a)是表示加强环的设置方式的一例的图。
图10(b)是放大地表示加强环的图。
图11(a)是表示支承材料的设置方式的一例的图。
图11(b)是放大地表示支承材料的图。
图12是表示气动滚动轮的配置方式的一例的图。
图13(a)是表示激光发送器和激光接收器的配置方式的一例的图。
图13(b)是表示砖上面的弯曲量的图。
图14是表示由于由砖上面的弯曲引起的激光发送器的倾斜而产生的误差的图。
图15(a)是表示激光发送器和激光接收器的配置方式的其他例的图。
图15(b)是表示激光发送器和激光接收器的配置方式的其他例的图。
图16是表示消除由于由砖上面的弯曲引起的激光发送器的倾斜而产生的误差的修正方法的图。
图17是说明在对炉底环壳所施工的砖上面设置测定机器的技术上意义的图。
具体实施方式
以下，参照图1～图17对实施本发明的优选方式进行说明。
如图1所示，高炉的拆卸改造如下进行，将高炉的炉体2沿水平方向切断从而沿垂直方向分割为多个段，并从高炉地基5上搬出到高炉地基外。另一方面，新设的炉体2在高炉地基以外的场所(地面装配场)以预先设定的块数构建。
图2表示输送被模块化并在地面装配场构建的炉底环壳1时的状态的图。在事先构建炉体的地面装配场上，在地面立设平衡梁16，并在该平衡梁16的上面载放铺垫梁12。在铺垫梁12和平衡梁16之间，可以内置使铺垫梁上升的气动滚动轮18。在如此构成的铺垫梁12的上面构建炉底环壳1。
另外，在图4和图12中表示气动滚动轮18的配置方式的一例，气动滚动轮18的配置方式不限定于此。
详细来说，在炉底板6上立设铁皮7，在铁皮7的内侧张设壁冷却器8，在炉底板6的上面通过砌缝料11对炉底砖9进行施工。然后，在该炉底砖9的上面通过砌缝料对碳砖10进行施工。在该状态下，炉底环壳1的重量变为大约1000吨以上，对于在设置于地面装配场上的铺垫梁16上构建该炉底环壳1，需要使平衡梁16具有刚性从而防止炉底环壳的变形。
但是，尚无任何公开了具体如何来防止炉底环壳的变形的技术。因此，本发明人反复进行有限元法的数值分析和实验，结果得出的见解为：当在对炉底环壳1施工的碳砖10的上面将环壳半径每1m的弯曲量抑制为3mm地输送炉底环壳1时，可以载放到高炉地基上并直接使用。
如图3所示，在实验中采用了微型模型，该微型模型为在炉底板6上通过碎料25对炉底砖9进行施工，并在该炉底砖9的上面通过碎料25对碳砖10进行施工。
如图3所示，在微型模型的炉底环壳的下部设置千斤顶24并使千斤顶工作，从而观察在碳砖间施工的砌缝和碎料25的间隙的状态。其结果如表1所示。
表1弯曲量和有无产生间隙的关系
  弯曲量[mm/m]   1.0   2.0   2.5   3.0   3.5
  有无产生间隙弯曲时弯曲后 健全健全 健全健全 健全健全 有间隙健全 有间隙有间隙
根据表1的结果可知，当弯曲超过3mm/m时在砌缝t部产生间隙，在3mm/m以下不会由于砌缝的伸缩而产生断缝。因此，为了将碳砖上面的弯曲抑制为3mm/m以下，进行了进一步具体的研究。
高炉炉底部存在具有铺垫梁12的类型的高炉和将炉底板直接设置在地基上的类型的2种。图2是表示对将炉底环壳载放在前者的铺垫梁上的炉体进行输送的状态的图。在高炉地基上设置有炉底环壳和铺垫梁。由此，需要铺垫梁12具有刚性。
图4(a)和图4(b)表示铺垫梁12的构造。如图4(a)和图4(b)所示，铺垫梁12通过将工字钢组成井字状或格子状，并浇入耐火混凝土15而构成，为刚性强的梁。在图5中表示如此构成的铺垫梁的弯曲量。
可知的情况为，如果铺垫梁的厚度H不是480mm以上，则超过通过实验求出的弯曲量3mm/m，铺垫梁的厚度H需要为480mm以上。并且，当铺垫梁的厚度H超过1000mm时仅增加重量并不经济。
在图2中，铺垫梁载放在平衡梁上。因此，平衡梁16支承炉底环壳1和铺垫梁12，并需要具有用于将炉底环壳内的碳砖上面的弯曲抑制为3mm/m以下的刚性。
如图6及图7所示，为了将弯曲抑制为3mm/m以下，平衡梁的厚度A需要为700mm以上。如果为700mm以上，则可以将碳砖上面的弯曲抑制为3mm/m以下，但包含平衡梁的炉底环壳及用于输送铺垫梁的移动台车的强度具有极限，平衡梁的高度A为2200mm以下。
如图8(b)所示，从地面装配场到高炉地基旁边的输送，使用作为大规模重物输送台车的移动台车17。即，将移动台车17沿输送方向(长度方向)连接从而形成多个移动台车列，将形成的多个移动台车列并列地拉入形成在平衡梁16和地表面之间的间隙内，操作移动台车的液压从而使平衡梁16上升并输送到高炉地基旁边。
另外，图8(a)表示在地面装配场对砖进行了施工的炉底环壳，图8(b)表示移动台车输送的炉底环壳，图8(c)表示使用气动滚动轮所输送的炉底环壳。
如图(9)所示，并列排列的各移动台车列的长度从中央列向端列逐渐减少。由于炉底环壳1为圆筒状，所以通过从中央部向端部地减少移动台车列的长度，可以平衡性良好地吸收移动台车所受的负载。
并且，作为移动台车列，通过使移动台车间的距离为2.5m以内，配置在移动台车上的气缸间的距离P成为2.5m以下，支承平衡梁16的距离成为2.5m以下。通过使该平衡梁的支承点为2.5m以下，可以将平衡梁的弯曲量抑制为最小限，并可以极力地抑制从炉底环壳外径伸出的部分。
另外，如图9(b)所示，以往一般使各移动台车列的长度相同，但在该情况下，离炉底板中心的距离越远的部分，与其他部分相比，由于不承受来自炉底环壳1及设置在其下面的铺垫梁12和平衡梁16的负载，所以通过平衡梁从而炉底环壳越大地变形。
进一步，平衡梁16的形状优选为与拉入移动台车列的长度相对应的形状。如果使其为这种形状，则可以将移动台车所受的负载均等地分散，进而可以减少输送时的弯曲量。
图10(a)及图10(b)表示加强环19的概略的图。加强环19配置在炉底环壳1的上方外周。向炉底环壳内的砖的事先施工部分如果是炉底砖9及碳砖10，则由于存在炉底环壳的铁皮部分，所以防止该部分的弯曲导致的炉底环壳铁皮的变形(向内侧的倾倒)。
图11(a)及图11(b)表示设置在炉底环壳内面上的支承材料21的概略的图。支承材料21放射状地配置。支承材料21配置在对炉底环壳内施工的碳砖上部附近。这是由于为了极力防止碳砖上面的弯曲，优选尽可能接近碳砖10的上面。
如以上说明，本发明是根据现有技术中不存在的新的、且有用的技术上的见解而完成的发明，该见解为，即使是在高炉地基以外的场所事先对砖进行施工从而重量增大的炉底环壳1，如果使对炉内施工的砖上面的弯曲量为环壳半径每1m为3mm以下地进行输送，则可以不产生砖的断缝等地稳定地输送到高炉地基上。
因此，为了更可靠地进行稳定的输送，在使用移动台车17和气动滚动轮18输送炉底环壳1时，优选使用规定的测定机器一边测定砖上面的弯曲量一边进行输送。
另外，图12表示气动滚动轮18的配置方式的一例。
为了测定砖上面的弯曲量，优选在对炉底环壳1所施工的砖上面设置激光发送器26、和接收激光发送器26发送的激光28的多个激光接收器27。
以往，在要对变形的对象物的弯曲量进行测定时，如图17所示，一般在固定点设置激光等发送器，并且，在固定点的一处设置不动的基准点，并通过与基准点的相对比较求出测定点的垂直方向位移量。
但是，在要测定对炉底环壳1所施工的砖上面的弯曲量时，测定对象物位于由铁皮7包围的内部，难以从外部的固定点观测测定点。
并且，由于测定对象物还移动数十～数百m，所以从接收器的接受能力的观点来看可以说不可能将送信器设置在固定点。并且，虽然也可以是人进入炉内测定弯曲量，但在输送中进入炉内极其危险。并且，砖上面的弯曲时时刻刻变化，通过人力不可能瞬时地测定。
因此，如图13所示，优选在对炉底环壳1施工的砖上面的任意位置设置激光发送器26，同样在砖上面的任意位置设置多个激光接收器27。
由此，对各激光接收器27接收的激光的垂直方向位移量、即与环壳输送前相比各激光接收器27的激光接收位置在垂直方向上位移了多少进行检测，从而可以测定砖上面的弯曲量。
在该情况下，优选将多个激光接收器27在直线上配置。通过在直线上配置，如图13(b)所示，可以正确地测定在直线上的垂直方向位移量、即砖上面的弯曲量。
作为激光发送器26不特别限定，可以采用如图13(a)所示的旋转激光。通过采用旋转激光，可以瞬时地检测时时刻刻变化的垂直方向位移量。同样地，激光发送器27也不特别限定，可以采用旋转激光用位移测定器。
此外，虽然未做图示，但优选通过无线或者有线的通信机构，将各激光接收器27的激光接收位置数据传递到炉外的作业者。例如，通过无线或者有线的通信机构，将设置在炉外的计算机(电脑)与各激光接收器27连接，由此可以随时确认由于环壳输送而时时刻刻变化的各激光接收器的垂直方向位移量、即弯曲量。
另外，垂直方向位移量的检测，在使用可以存储环壳输送前的激光接收位置、并且可计算与时时刻刻变化的激光接收位置的差分的激光接收器27的情况下，可以激光接收器本身计算上述差分，也可以由通过无线或者有线的通信机构连接的计算机(电脑)来计算上述差分。
如上所述，在本发明中，由于将激光发送器26和激光接收器27设置在对炉底环壳施工的砖上面，所以如图14所示，当砖上面产生弯曲时，激光发送器26产生倾斜，随之，各激光接收器27的激光接收位置、并且检测的垂直方向位移量中含有误差。
如图14所示，该误差与激光发送器26和各激光接收器27的距离成比例地增大。
即，炉底环壳1的半径变得越大并且弯曲量变得越大，测定误差可能越变得不可以忽视。图15(a)和图15(b)表示激光发送器26和激光接收器27的配置例的其他方式的图。通过如此地进行配置，可以进行消除由于由砖上面的弯曲引起的激光发送器26的倾斜而产生的误差的修正。
该方法为，将多个激光接收器27配置在同一直线上，根据检测到的垂直方向位移量，进行消除由于由砖上面的弯曲引起的激光发送器26的倾斜而生成的误差的修正，并将修正后的垂直方向位移量作为真弯曲量。
具体而言，如表2所示，使配置在直线上的最端部的激光接收器A(测定点A)总是以0为基准。并且，读取配置在相反侧的最端部的激光接收器B的值，并根据设置距离L对设置在其之间的接收器的值进行修正。
如图16所示，根据上述方法，可以消除由于由砖上面的弯曲引起的激光发送器26的倾斜而生成的误差，由此，可以使炉底环壳1的输送更稳定。
表2
  测定点  A   T1   T2   T3   B
  距离L[m]  0   4   8   12   16
  测定值X[mm]  0   -8.3   -11.8   -10.7   -5.2
  修正值Y[mm]  0   -1.3   -2.6   -3.9   -5.2
  修正后X-Y[mm]  0   -7.0   -9.2   -6.8   0
工业利用性
如上所述，根据本发明可以将炉底环壳稳定地输送到高炉地基上。因此，本发明在钢铁工业中可利用性很高。

Claims (8)

1.一种高炉用炉底环壳的输送方法，在高炉地基以外的场所事先建设高炉炉底环壳，在该炉底环壳中对砖进行施工并输送到高炉地基上，其特征在于，
使在炉内施工的砖上面的弯曲量为环壳半径每1m为3mm以下地进行输送。
2.如权利要求1所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，
在上述炉底环壳的下面设置厚度A为700mm以上2200mm以下的平衡梁。
3.如权利要求1所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，
在上述炉底环壳的下面设置厚度H为480mm以上1000mm以下的铺垫梁，并且，在该铺垫梁的下面设置厚度A为700mm以上2200mm以下的平衡梁。
4.如权利要求2或3所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，
将移动台车在长度方向上连接从而形成多个移动台车列，并将该移动台车列并列地拉入形成在上述平衡梁和地表面之间的间隙内，将各移动台车列的长度配置为从中央列向端列逐渐减少。
5.如权利要求2～4之一所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，
使上述平衡梁的形状为对应于拉入的移动台车的长度的形状。
6.如权利要求4或5所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，
并列地配置上述移动台车列，以使设置在上述移动台车上的液压缸间的距离P为2.5m以内。
7.如权利要求1～6之一所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，
在对上述炉底环壳所施工的砖上面的任意位置设置激光发送器，同样地，在砖上面的任意位置直线地配置多个激光接受器，一边对检测接收的激光的垂直方向位移量而得到的砖上面的弯曲量进行测定，一边输送炉底环壳。
8.如权利要求7所述的高炉用炉底环壳的输送方法，其特征在于，
根据由上述激光接收器检测的垂直方向位移量进行消除误差的修正，并将修正后的垂直方向位移量作为真弯曲量，该误差是由于由砖上面的弯曲引起的激光发送器的倾斜而产生的。
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