JP2000073066A - コークス炉蓋の補修法及び補修炉蓋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新品と取り替えることなく、ドアブロック本
来の機能である断熱効果及び発塵トラブル防止等を長期
間にわたって保持することが可能なコークス炉蓋の有効
な補修法及び補修炉蓋を提供すること 【解決手段】 鋳物製の炉蓋本体に断熱材として耐火煉
瓦のブロックが複数積層しドアブロックとして固定され
てなるコークス炉蓋において、ドアブロックに部分的割
損部が生じた場合に、該炉蓋を予備の炉蓋に取り替える
とともに、該炉蓋を補修箇所にて割損部にブロック枠を
取り付けた状態でブロックと同材質の骨材を含むキャス
タブル補修材を割損部に流し込み補修し、自然乾燥によ
って炉蓋本来の機能を復元維持させる補修法、及び、部
分的割損部にブロックと同材質の骨材を含むキャスタブ
ル補修材が充填されブロックと完全に一体化してなる補
修炉蓋。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はコークス炉蓋の補
修法及び補修炉蓋に関し、更に詳しくはドアブロックに
部分的割損部が生じた場合、容易に復元補修することで
ドアブロック本来の機能である断熱効果の維持及び、コ
ークス炉の炉蓋不良による発塵トラブルを防止するコー
クス炉蓋の補修法及び補修炉蓋に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉炭化室の押出機側（ＰＳ）と
コークガイド車側（ＣＳ）の両窯口には鋳物製の炉蓋本
体の内面に断熱材として耐火煉瓦のブロックを複数段積
層し固定したコークス炉蓋が設置される。該コークス炉
蓋は石炭装入・乾留段階では高温度の加熱状態に保持さ
れているが、石炭乾留が完了してコークスを窯出しする
段階では、窯口から取り外されて付着したカーボン除去
のために急冷されるといった一連の急熱急冷の繰り返し
操業が行われる。このようにコークス炉蓋は、急熱急冷
による熱的スポーリングやカーボン除去作業時の機械的
スポーリング等によって耐火煉瓦のブロックに亀裂（ク
ラック）や剥落が起こって部分的な割損部が生じる。特
に温度が高い天井部分での温度差が著しいことからコー
クス炉蓋上部にはかかる割損部が生じやすい。

【０００３】また石炭乾留に伴い発生するタール等は、
特に炉頂空間部付近の窯口壁面と炉蓋の耐火煉瓦ブロッ
ク表面に多量付着しカーボン化し易い。そのまま繰り返
し操業を行うと、徐々にカーボンの付着量が増大し、コ
ークス炉蓋を窯口に差し込む際、耐火煉瓦ブロックの両
側がプロテクター部と衝突して亀裂が起こり先端表面部
分から割損部が生じて操業に支障を来す原因となる。従
ってカーボン付着量の多い場合には、窯出し毎に機械的
なカーボン除去作業を頻繁に行う必要があるが、カーボ
ン除去作業は作業環境が悪く夏期になると極めて苛酷な
作業となる。また、スクリューカッター等による機械的
なカーボン除去作業は耐火煉瓦ブロックの表面のクラッ
ク部分からの欠落・破損などを助長させる原因となり、
コークス炉蓋の耐用年数の著しい低下を招くことにもな
る。

【０００４】一般にかかる急熱急冷を繰り返されるコー
クス炉蓋の一例を図１に縦断面図で示す。図１において
コークス炉蓋１は、鋳物製の炉蓋本体２の炉内側に断熱
層となる耐火煉瓦のドアブロック３が固定されたもので
ある。該ドアブロック３は、薄い耐火煉瓦を複数層重ね
てブロック化したものを複数（図では５ブロック）積層
し、それぞれ背面取り付けボルトにて炉蓋本体２に固定
されているものである。ここで該耐火煉瓦のブロック３
ａの詳細は、図２に斜視図で示した如く、薄い耐火煉瓦
４を複数（図では７個）毎にセンターボルト５で締め付
けて１ブロックとされたものであり、かつ鋳物製の炉蓋
本体２の内面に固定するための背面取り付けボルト６が
複数取り付けられた構成となっている。

【０００５】かかるコークス炉蓋１のドアブロック３の
耐用年数は、コージライト質耐火物等の低膨張性で熱衝
撃に強い材質の場合に、通常７〜８年とされている。し
かしながら、前記した如きコークス炉での苛酷な急熱急
冷の繰り返し操業下では、約５年程度で一部が割れ始め
る場合が多い。例えば、図３は、実際のコークス炉の炉
蓋１８４本についての耐火煉瓦の割損状況の推移を調査
した結果を平均使用年数毎に示したものであって、約５
年で一部ひび割れ剥落による小割損部Ａが生じ、約６年
で横断面積と深さ方向のかなりの部分に中割損部Ｂが生
じ、約８年では横断面積と１ブロックにおける深さ方向
の１／２以上に拡大した大割損部Ｃが生じている。一般
にかかるコークス炉蓋のドアブロックは、複数のブロッ
クが積層構造とされていることから、割損状況が拡大し
た図３の内で中割損部Ｂ程度や、大割損部Ｃ程度の不良
ブロックを順次新品ブロックと取り替えることが従来の
通常手段であり、不良ブロックを復元補修して補修炉蓋
として再使用するという技術思想はなされていなかっ
た。

【０００６】一般的には、耐用年数に到達する直前１〜
３年以内に殆んどの不良ブロックを新品ブロックに取り
替え更新しているのが実情である。この場合、新品ブロ
ックに取り替え更新すると莫大なコストがかかることか
ら、損傷頻度があまりにも大きいブロックから順次新品
ブロックに取り替えることで、損傷頻度がある程度進行
するまでは極力耐用年数に近い状態になるまで使用する
場合が多い。このため、コークスを窯出しする際のコー
クス炉蓋の解放時には、赤熱コークスの崩落が生じ易
く、落骸シュートによる回収容量にも限度があることか
ら機器類の運転停止・赤熱コークスの高熱による機器損
傷・発塵による作業環境への悪影響等が避けられない。
従ってコークス炉蓋のブロックに部分的割損部が発生し
た場合に生じる種々のトラブルや作業環境への悪影響に
対する早急な改善対策が要請されていた。

【０００７】本発明者等は、以前に割損部が発生した不
良ブロックを復元補修して補修炉蓋として再使用するこ
とを試みた。例えばコークス炉蓋ブロックの部分的な割
損部にモルタルや、粒度調整したシャモットに結合剤の
アルミナセメントを１０％前後添加したキャスタブル耐
火物等を鏝塗りや流し込み施工にて復元補修を行った
り、更にその補修部分の高強度化を図る目的でセンター
ボルトへスタッド溶接（Ｖ及びＴ字等）を行ったりした
が、いずれも熱膨張率の影響で３カ月程度の短期間の内
に補修箇所が剥落し欠損し易いことが分かり、ブロック
補修してもだめだという従来からの考えが強かった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる現状に
鑑みて、部分的な割損部が生じたブロックを新品と取り
替えることなく、コークス炉蓋のブロック本来の機能で
ある断熱効果の維持及び発塵やトラブル防止等を長期間
にわたって保持することが可能なコークス炉蓋の有効な
補修法と補修炉蓋を提供することをその目的とするもの
である。

【０００９】上記の課題を解決するために本発明者等が
種々検討した結果、コークス炉蓋のブロックと同じ材質
の骨材を含むキャスタブル耐火物を補修材として使用す
る本発明方法を完成したものである。即ち本発明のコー
クス炉蓋の補修法は、鋳物製の炉蓋本体の内面に断熱材
として耐火煉瓦のブロックが複数積層しドアブロックと
して固定されてなるコークス炉蓋において、ドアブロッ
クに部分的割損部が生じた場合に、該炉蓋を予備の炉蓋
に取り替えるとともに、該炉蓋を補修箇所にて割損部に
ブロック枠を取り付けた状態でブロックと同材質の骨材
を含むキャスタブル補修材を割損部に流し込み補修し、
自然乾燥によって炉蓋本来の機能を復元維持させること
を特徴とするものである。

【００１０】上記本発明において、キャスタブル補修材
には金属番線等の補強材を分散混入することで復元補修
部分の高強度化と再割損防止、及びブロック本来の耐用
年数迄の維持を図ることが好ましい。さらに好ましく
は、キャスタブル補修材にはアルミナセメント等の結合
剤を約１０ｗｔ％前後配合し、且つ、直径０．５ｍｍ程
度の細い針金（ＳＵＳ製）の金属番線を５０ｍｍ前後の
長さに切断したもの又は金属繊維等からなる補強材を１
０ｗｔ％以下、好ましくは２〜６ｗｔ％混入することが
望ましい。また上記本発明において、補修するブロック
は、割損部の水平横断面積と深さが共に正常ブロックの
半分以内の段階のものを対象とすることが望ましい。

【００１１】また、本発明の補修炉蓋としては、鋳物製
の炉蓋本体の内面に断熱材として耐火煉瓦のブロックが
複数積層しドアブロックとして固定されてなるコークス
炉蓋において、ドアブロックの部分的割損部に該ブロッ
クと同材質の骨材を含むキャスタブル補修材が充填され
ブロックと完全に一体化してなることを特徴とするもの
である。上記の補修炉蓋において、特にブロックの材質
がコージライト質耐火物であり、キャスタブル補修材に
はブロックと同材質（同系統）のコージライト質耐火物
の骨材と金属番線や金属繊維等の補強材が分散混入して
いることが望ましい。

【００１２】

【作用】本発明においては、ドアブロックと同材質の骨
材を使用し、適宜アルミナセメント等の結合剤を適量配
合したキャスタブルを補修材としているために、ドアブ
ロックと補修部の熱膨張率差が殆ど同じであり急熱急冷
に対する耐スポーリング特性に優れていること、また適
量の金属番線等の補強材を配合することで復元補修部の
長期安定性と高強度並びに体積安定性にも優れているこ
とから、これによって得られた補修炉蓋は熱膨張率差か
らの短期間内での補修箇所欠損が完全に防止され、長期
使用にも十分耐え得る効果を発揮する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明における鋳物製の炉蓋本体の内面に断熱材
として取り付けるブロック化した耐火煉瓦の材質として
は、低膨張性で熱衝撃に強い材質であればよく、通常シ
ャモット質耐火物、溶融石英質耐火物及びコージライト
質耐火物等から選ばれたものが好適である。特に好まし
くは、主成分がＳｉＯ₂，ＡＬ₂Ｏ₃，ＭｇＯ等からなる
コージライト質耐火物である。また、これらの炉蓋ドア
ブロック表面には、カーボンが付着しにくいような特殊
な釉薬処理が施されているものが望ましい。

【００１４】本発明において、復元補修する対象のブロ
ックは、前記の図３で説明した使用年数５〜６年経過し
た、割損状況が中割損部Ｂ程度になる以前のものが好ま
しい。これを数値的に示せば、不良ブロック割損部の横
断面積と深さが共に正常ブロックの半分以内の段階にあ
るものを対象とするのが望ましい。割損部がこの数値以
上の場合には復元補修しても強度的にかなり弱くなるの
で、その場合には新品ブロックと取り替えるのが好まし
い。

【００１５】本発明において割損部が生じた不良ブロッ
クの補修を行うには、コークス炉の窯口からコークガイ
ド車又は押出機等の移動車に設けた炉蓋脱着機で該炉蓋
を解放し、適宜炉蓋掃除装置で付着カーボンなどを機械
的に取り除き掃除した後で上記の移動車にて炉蓋ごと補
修箇所へ移動させる。なお補修箇所としては特に限定す
るものではないがコークス炉団の中間デッキ付近に設置
されている炉蓋昇降機（好ましくはブロック面が上にで
きる炉蓋転倒機構付き）まで移動し、その昇降機の昇降
枠内に固定して行うのが好ましい。この場合、不良ブロ
ックの炉蓋に代えて、予め復元補修済みの補修炉蓋又は
新品ブロックを取り付けた新品炉蓋を次のコークス製造
開始に支障とならないように移動車にて移動させて取り
替えることが望ましい。

【００１６】なお復元補修に際しては、炉蓋昇降機の枠
内に固定した状態で、不良ブロックの割損部付近をブロ
ック枠で固定するが、この場合のブロック枠は、フレキ
シブル性を有する薄板金属板であって、ブロック外周の
形状に合致し密着するものが好ましい。またブロック枠
は適宜外周から押し込みボルト、又はボルトナット等で
締め付けて固定する。次いで該ブロック枠で囲まれた割
損部には、ドアブロックの材質（シャモット質耐火物、
又は溶融石英質耐火物、又はコージライト質耐火物等）
と同じ骨材を含むキャスタブル耐火物を流し込み復元補
修する。

【００１７】ここで、ドアブロックと同じ骨材とは、ド
アブロックの材質と同じ系統のものという意味である。
通常、材質が同じ系統であれば、主成分が同じ構造体の
化学成分を含有するが、この場合、熱膨張率（線変化
率）や最高使用温度その他の物性が殆ど同じであれば、
ドアブロックと骨材の主成分の含有率が完全に一致した
ものだけに限らず、場合によっては異なっていてもよ
い。また粒度調整した骨材には結合材としてアルミナセ
メント等を１０ｗｔ％前後（通常８〜１５ｗｔ％）添加
することが好ましく、水を加えて十分に混練後にブロッ
ク枠で囲まれた割損部に流し込み又は鏝塗りにて施工す
る。この施工の際に、適宜、細い針金や金属繊維等を適
宜の長さに切断した金属補強材を添加するのが好まし
い。

【００１８】この場合の金属補強材としては、特に限定
しないが、例えば直径が０．５ｍｍ程度の細いＳＵＳ製
の金属番線やＳＵＳ製金属繊維等を１００ｍｍ程度以
下、好ましくは５０ｍｍ前後の長さに短く切断したもの
が好ましく使用でき、通常はキャスタブル耐火物中にか
かる金属補強材を１０ｗｔ％以内、好ましくは２〜８ｗ
ｔ％の範囲内で混入することで復元補修部分の高強度化
と再割損防止を図ることができる。ブロック枠で囲まれ
た割損部に流し込み又は鏝塗り施工にて、充填し復元さ
れた補修部は、通常６時間前後に自然乾燥することで完
全に固化し復元補修したブロックからなる補修炉蓋が得
られる。この復元補修されたブロックからなる補修炉蓋
は、次の不良ブロックの炉蓋と取り替え再使用すること
でコークス製造に支障を来すことがないようにすること
ができる。

【００１９】図４（ａ）〜（ｄ）は、上述した本発明の
具体的な補修方法の概要を斜視図で示したものである。
先ず図４（ａ）では、コークス炉のドアブロック（炉蓋
煉瓦）３の一部に熱的又は機械的スポーリングによる部
分的な中割損部Ｂ（図３参照）が生じた場合に、コーク
スの窯口から取り外したコークス炉の炉蓋１を移動車に
て運び、補修箇所の炉蓋昇降機の補修用枠（図示せず）
に収めた状態を示す。図４（ｂ）は、不良ブロックの中
割損部Ｂ付近を取り囲む補修用のブロック枠７がドアブ
ロックの上部水平面とほぼ一致するように密着させてセ
ット固定した状態を示す。ブロック枠７の周壁はドアブ
ロック３の外観形状と一致する断面を有しフレキシブル
性を有するものであって、そのブロック枠の両端を外部
から押し込みボルト（又はその他の締め付け機具）８等
で固定する状態を示す。

【００２０】図４（ｃ）は、ブロック枠で囲まれた割損
部に、ドアブロックと同じ材質を骨材として含むキャス
タブルにアルミナセメントを結合剤とし水を加えて混練
したキャスタブル耐火物９とＳＵＳ番線を切断した補強
材１０を混ぜてブロック枠で囲まれた中割損部Ｂへ同時
に流し込み充填させて復元補修する状態を示す。図４
（ｄ）は、約６時間で自然乾燥し補修を完了した状態の
補修炉蓋であって、復元補修部１１がブロック３と完全
に一体化した復元補修ブロック状態を示す。

【００２１】

【実施例】鋳物製の炉蓋本体に断熱材として、下記の表
１に示した品質からなるブロック化したコージライト質
ドアブロック（黒崎窯業（株）製商品名；ＣＤ−２０）
を５段積層して固定されたものであって、図３における
中割損部Ｂ程度以下の割損部が最上部のブロックに生じ
たコークス炉ドアブロックを対象として、下記に示した
ドアブロックと同材質の骨材であるコージライト質パー
マキャスト（日本特殊炉材（株）製商品名；ＣＧ−Ｔ）
に高品位のアルミナセメント（ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃を主組
成）１０ｗｔ％と、径０．５ｍｍ、長さ５０ｍｍに切断
したＳＵＳ製の番線を３ｗｔ％添加し水と共に混練した
キャスタブル耐火物を、ブロック枠で囲まれた割損部に
流し込み復元補修を行った。

【００２２】

【表１】

【００２３】約６時間の自然乾燥により復元補修部が一
体化した復元補修ブロックの補修炉蓋を再使用した結
果、半年以上経過しても、復元補修部には割損等は全く
生じていないことが確認された。その後、同程度の不良
ブロック８８個に対して同様な復元補修を実施して復元
補修部をチェックした結果、同じように復元補修部に割
損等が生じていないことから耐用年数が少なくとも３年
以上延長されることが十分見込まれる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、部分
割損部をブロック型枠で取り囲み、該型枠で囲まれた部
分割損部にキャスタブルを流し込み施工法にて充填し復
元補修することで長期間の再割損防止とブロック本来の
耐用年数の維持が図れる。特に割損部が正常ブロックで
ある１ブロックの横断面積と高さが共に半分以内にある
ものを対象とし、それ以上の不良ブロックだけを新品ブ
ロックと取り替えることが可能であって、新品ブロック
の使用量を大幅に低下してコストダウンが図られる。ま
た不良ブロックの発生に対し迅速に対応出来ることか
ら、下記のような効果が得られる。 （１）従来に比べてメンテナンス効率が大幅に向上す
る。 （２）コークス押出時のコークス崩れによる機器損傷等
の操業トラブル及びコークス崩れに伴う炉蓋からのガス
リーク等が減少する。 （３）炉蓋からのガスリーク減で石炭乾留末期に於いて
炭化室のエアー吸い込みによる煉瓦損傷、目地切れによ
る煙突からの有色煙等を抑制し、炉体へのダメージを減
少させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コークス炉の炉蓋の一例を示す縦断面図であ
る。

【図２】ブロック化した耐火煉瓦の斜視図である。

【図３】ブロック化した耐火煉瓦の割損状況の推移を示
す概略説明図である。

【図４】本発明の具体的な補修方法の概要を示す概略説
明図である。

【符号の説明】

１ コークス炉蓋 ２ 炉蓋本体 ３ ドアブロック ３ａ ブロック化した耐火煉瓦 ４ 耐火煉瓦 ５ センターボルト ６ 背面取り付けボルト ７ ブロック枠 ８ 押し込みボルト ９ キャスタブル耐火物 １０ 番線を切断した補強材 １１ 復元補修部 Ａ ひび割れ剥落による小割損部 Ｂ 中割損部 Ｃ 大割損部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳物製の炉蓋本体の内面に断熱材として
   耐火煉瓦のブロックが複数積層しドアブロックとして固
   定されてなるコークス炉蓋において、ドアブロックに部
   分的割損部が生じた場合に、該炉蓋を予備の炉蓋に取り
   替えるとともに、該炉蓋を補修箇所にて割損部にブロッ
   ク枠を取り付けた状態でブロックと同材質の骨材を含む
   キャスタブル補修材を割損部に流し込み補修し、自然乾
   燥によって炉蓋本来の機能を復元維持させることを特徴
   とするコークス炉蓋の補修法。
2. 【請求項２】 キャスタブル補修材には、金属番線や金
   属繊維等の補強材を分散混入して復元補修部の強化を図
   る請求項１に記載のコークス炉蓋の補修法。
3. 【請求項３】 補修するブロックは、割損部の水平横断
   面積と深さが共に正常ブロックの半分以内の段階にある
   ものを対象とする請求項１又は請求項２に記載のコーク
   ス炉蓋の補修法。
4. 【請求項４】 鋳物製の炉蓋本体の内面に断熱材として
   耐火煉瓦のブロックが複数積層しドアブロックとして固
   定されてなるコークス炉蓋において、ドアブロックの部
   分的割損部に該ブロックと同材質の骨材を含むキャスタ
   ブル補修材が充填されブロックと完全に一体化してなる
   ことを特徴とする補修炉蓋。
5. 【請求項５】 ブロックの材質がコージライト質耐火物
   であり、キャスタブル補修材にはコージライト質耐火物
   の骨材と金属番線や金属繊維等の補強材が分散混入して
   いる請求項４記載の補修炉蓋。