JP2002266010A - 鋼製樋壁構造 - Google Patents

鋼製樋壁構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樋の熱膨張に起因して樋壁の壁面に作用する
過大な荷重をコントロールして、樋壁を構築する各構成
部材の破壊を防止することができる鋼製樋壁構造を提供
する。 【解決手段】 高炉の鋳床2上に設置される溶銑や溶滓
等の高温流動体が流動する耐火物からなる樋1の樋流れ
方向Xに対する直角方向Yの背面側に、樋壁10を構築
する。樋壁10は、熱膨張に対し上下左右に伸縮自在に
支持される鋼製壁板8からなる内外両樋壁10A,10
Bで構成される。樋壁10の壁面に、樋1の熱膨張に起
因して作用する直角方向の過大な荷重を吸収しコントロ
ールする荷重吸収機能を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、高炉から
溶銑や溶滓等の湯(高温流動体)が流動する樋の背面側
に構築される鋼製樋壁構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の樋壁構造の多くは、鉄筋コンクリ
ート(RC)製のRC製樋壁構造となっているが、耐熱
性と施工性の点で、次のような問題点が指摘されてい
る。 (1)操業中、高温の環境下に置かれている樋壁では、
長時間の使用によりRC中の水分が徐々に蒸発するた
め、コンクリートの劣化が進行し、強度が低下する。 (2)樋壁が熱膨張しようとするときに、変形が拘束さ
れていると、内部応力が発生して、コンクリートにひび
割れが生じ、強度が低下する。 (3)樋壁に耐火RCを採用した場合、通常のRCと比
べて数倍ものコストが掛かる。 (4)樋壁の施工にあたって、鉄筋工−型枠工−コンク
リート打設−養成−型枠外し等の多工程を経る必要があ
るため、施工時間と費用が膨大となる。
【0003】前記の問題点(1)は、RCの特性上回避
できないものであり、コストの節減化から設備の更なる
長寿命化が求められている状況下では、致命的な問題と
なっている。また、前記の問題点(2)に対しては、樋
壁の変形を拘束しないように接合部を工夫することで対
応しているが、これには限界があり、より大きな変形に
対しては効果がない。
【0004】また、従来、RC製樋壁構造の問題点を解
消するために、鉄骨と鋼製壁板で構築された鋼製樋壁構
造を有するものがある。
【0005】このような鋼製樋壁は、図8に示すよう
に、高炉から流出する溶銑や溶滓等の高温の湯(高温流
動体)を受ける樋(図8に2点破線で示す)1を耐火レ
ンガ等の耐火物で鋳床2上に築造し施工する場合、樋形
成路3の両側に形成される作業用デッキ4を利用するこ
とにより構築される。この作業用デッキ4は、鋳床2上
の樋形成路3の両側に下梁材5を左右方向の樋流れ方向
Xに沿って設置し、この下梁材5上に立設されるH形鋼
からなる支柱6と、これら各々の支柱6の上端部に樋流
れ方向Xの沿って架設されるH形鋼からなる上梁材7と
で形成するとともに、その周囲に操業床(図示せず)を
敷設した後、これら支柱6及び上下両梁材5,7を利用
することにより、樋形成路3の両側に樋1を形成するた
めの内外両樋壁10A,10Bからなる樋壁10をそれ
ぞれ構築している。
【0006】前記した樋壁10は、作業用デッキ4を形
成する樋流れ方向Xの支柱6間に横胴縁8A及び縦胴縁
8Bからなる溝形鋼の胴縁8を上下左右に所要の間隔を
存して格子状に配置し、縦胴縁8Bの上端部を上梁材7
に接合して枠組みするとともに、支柱6と胴縁8を介し
て複数枚の耐火鋼製の壁板9を接合することにより、樋
形成路3の背面側に所要の高さ(例えば、3.0〜4.
0m)及び、数十mの長さで構築されるようになってい
る。そして、このような樋壁10の構築後、樋形成路3
上に耐火レンガ等の耐火物にて樋1の築造が行われる。
【0007】ところが、約1500℃の溶銑や溶滓等の
高炉からの湯(高温流動体)が樋1を流れた場合、樋壁
10側も湯の放射熱によって200〜300℃の高温と
なるため、支柱6、胴縁8及び壁板9の各構成部材が非
常に大きな熱膨張を起こす。しかも、各構成部材が溶接
によって固定的に接合されていると、各構成部材の熱膨
張による変形が抑制され、各構成部材の各接合部に非常
に大きな応力が働く。これにより、壁板を含む各構成部
材が座屈変形し、破壊し易い。
【0008】そこで、従来では、例えば、本出願人の先
願に係る特開平11−269517号公報(以下、先行
例という)に開示されているように、支柱、胴縁及び壁
板の各構成部材を上下または左右に可動自在に接合し
て、樋壁を構築することにより、各構成部材の熱膨張に
よる座屈変形を防止する技術が知られている。
【0009】前記先行例では、図9に示すように、支柱
6の前面側に配置される壁板9の背面には、一対のアン
グル形の胴縁用接合金物31が上下及び左右に溶接され
ており、接合金物31の水平部31aが胴縁8の横胴縁
8Aの上面にボルト・ナット32によって取付けられ、
その垂直部31b縦胴縁8Bの側面にボルト・ナット3
4によって取付けている。そして、横胴縁8Aは、支柱
6間の左右方向に伸縮可能に取り付けられており、ま
た、接合金物31の水平部31aに開設されるボルト孔
33は、左右方向に長いルーズホールに形成され、これ
により、壁板9の左右方向への熱膨脹を吸収可能にして
いる。一方、支柱6は、その上端部が上梁材7の下面に
溶接されているとともに、その下端部を図示しない支柱
用接合金物とボルト・ナット、上下方向Zに長いルーズ
ホールとにより、下梁材6上に取り付けられ、これによ
り、支柱6の下方への熱膨張を吸収可能にしている。さ
らに、接合金物31の垂直部31bに開設されるボルト
孔35は、上下方向Zに長いルーズホールに形成され、
これにより、壁板9の上下方向Zへの熱膨脹を吸収可能
にしている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の鋼製樋
壁構造では、樋1自体も、そこを流れる溶銑や溶滓等の
湯から直接受ける熱により熱膨脹して、樋流れ方向X及
び樋幅方向(樋流れ方向に対する直角方向)Yに伸びる
問題がある。例えば、樋1の樋幅方向Yの寸法が2.5
〜3.0mの形態からなるものにあっては、耐火レンガ
等の耐火物からなる樋材の樋幅方向Yの伸びは、精々、
1〜2mm程度であり、この程度の熱膨張による荷重
(F)が、樋壁10の壁面に対して直角方向Yに作用し
ても、作業用デッキ4を形成する支柱5及び梁材6や、
胴縁7及び壁板8には、ほとんど影響を及ぼすことはな
い。
【0011】しかし、図8に示すように、樋1の途中
を、例えば、「く」の字状に屈曲させた場合に、その屈
曲部位を境として、例えば、上流側樋1Aの樋流れ方向
Xに沿う直線部の長さが20〜30mまで延びている
と、上流側樋1Aは、その熱膨張によって30〜40m
mも下流側樋1Bに向けて押し込むように伸びるため、
特に、下流側樋1Bの外側背面に構築される外側樋壁1
0Bの壁面に大きな荷重が作用する。このような上流側
樋1Aの熱膨張による伸びをまともに拘束しようとした
場合、過大な荷重が外側樋壁10Bを構築する作業用デ
ッキ4や各構成部材に加わり、それらの座屈変形による
破壊が発生し易いという問題があった。
【0012】本発明は、前記の事情に鑑みてなされたも
ので、樋の熱膨張に起因して樋壁の壁面に作用する過大
な荷重をコントロールして、樋壁を構築する各構成部材
の破壊を防止することができる鋼製樋壁構造を提供する
ことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は次のように構成する。
【0014】第1の発明は、高炉の鋳床上に設置される
溶銑や溶滓等の高温流動体が流動する耐火物からなる樋
の樋流れ方向に対する直角方向の背面側に、熱膨張に対
し上下左右に伸縮自在に支持される鋼製壁板からなる樋
壁を構築するとともに、樋壁の鋼製壁板に樋の熱膨張に
起因して作用する直角方向の荷重を吸収する荷重吸収機
能を付与してなることを特徴とする。
【0015】第2の発明は、第1の発明において、荷重
吸収機能は、樋の屈曲部位を境として、その下流側樋の
外側背面に構築される外側樋壁に付与してなることを特
徴とする。
【0016】第3の発明は、第1,2の発明において、
壁板をバネ材の付勢力に抗して樋壁の外側に向けて移動
可能にしたことを特徴とする。
【0017】第4の発明は、第3の発明において、壁板
を外側に向け後傾回動可能に軸支されていることを特徴
とする。
【0018】第5の発明は、第3,4の発明において、
バネ材の付勢力を、壁板に作用する荷重の大きさに応じ
て調整されることを特徴とする。
【0019】このようにして構築された鋼製樋壁構造で
は、樋の熱膨張によって過大な荷重が樋壁の壁面に作用
したとき、その荷重が樋壁の壁面に付与した荷重吸収機
能によって吸収しコントロールされるため、従前のよう
な樋壁を構築する作業用デッキや各構成部材の座屈変形
による破壊が防止される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1〜
図7に示す図面を参照しながら詳細に説明する。なお、
図1〜図7において、図8及び図9に示す従来の鋼製樋
壁構造と構成が重複する部分は同一符号を用いて説明す
る。
【0021】図1は、本発明に係る鋼製樋壁構造の全体
構成を概略的に示す説明図である。図2は、荷重吸収機
能が付与される樋壁部位の縦断側面図である。図3は、
壁板の取付状態を示す横断面図である。
【0022】図1に示すように、本発明は、前述した従
来の鋼製樋壁構造と同様に、高炉から流出する溶銑や溶
滓等の高温の湯(高温流動体)を受ける樋(図1に2点
破線で示す)1を耐火レンガ等の耐火物で鋳床2上に築
造し施工する場合、樋形成路3の両側に形成される作業
用デッキ4を利用することにより構築される。
【0023】この作業用デッキ4は、鋳床2上の樋形成
路3の両側に下梁材5を樋流れ方向Xの沿って設置し、
この下梁材5上に立設されるH形鋼からなる支柱6と、
これら支柱6の上端部に樋流れ方向Xの沿って架設され
るH形鋼からなる上梁材7で形成するとともに、その周
囲に操業床(図示せず)を敷設した後、これら支柱6及
び上下梁材5,7を利用することにより、樋形成路3の
両側に樋1を形成するための内外両樋壁10A,10B
からなる樋壁10をそれぞれ構築している。
【0024】すなわち、前記した樋壁10は、図2に示
すように、作業用デッキ4を形成する樋流れ方向Xの支
柱6間に複数本の溝形鋼からなる縦胴縁8を上下両梁材
5,7間の左右方向に所要の間隔を存して配置し、これ
ら縦胴縁8の上下両端部を上下両梁材5,7に接合して
枠組みするとともに、支柱6と縦胴縁8を介して、後述
する取付け手段により複数枚の耐火鋼製の壁板9を接合
することにより、樋形成路3の背面側に所要の高さ及び
長さで、その途中を、例えば、「く」の字状に屈曲させ
て構築されている。そして、このような樋壁10の構築
後、樋形成路3上に耐火レンガ等の耐火物にて、「く」
の字状の屈曲部位を境として、上流側樋1Aと下流側樋
1Bの直線形態からなる樋1の築造が行われる。
【0025】また、樋壁10の壁面に各壁板9を取り付
ける場合、図3に示すように、支柱6及び縦胴縁8の各
構成部材の前面側には、左右に対向する断面T形の壁板
用接合金物11が上下方向Zに沿ってそれぞれ溶接され
ている。これら壁板用接合金物11は、そのフランジ部
11a及びウェブ部11bと、支柱6または縦胴縁8の
前面とで左右対称な断面コ字形の溝空間12が形成され
る。
【0026】そして、図4に示すように、これら相対向
する左右両溝空間12間には、壁板9が上方から上下2
段に建込み挿入されて、壁板9の側端縁部9aが支持さ
れるようになっている。各壁板用接合金物11のフラン
ジ部11aの左右両端には、複数個のアングル形の壁板
用押え金物13が上下方向Zに溶接され、これらの押え
金物13により、接合金物11の左右両溝空間12間に
上下2段に建込み挿入された各々の壁板9の上下部位を
支柱6または縦胴縁8の前面側に押え込み挾持可能にし
ている。この場合には、接合金物11の左右両溝空間1
2間に上下2段に差込み挿入された壁板9の上端部は、
開放されており、また、接合金物11のウェブ部11b
と壁板9の端面と間には、空隙aが形成されている。こ
れにより、壁板9の上方及び左右方向への熱膨脹を吸収
可能にしている。
【0027】一方、本発明の荷重吸収機能が付与される
樋壁10は、樋1の上流側樋1Aから屈曲部位を境とし
て下流側樋1Bの背面に構築される外側樋壁10Bに適
用されている。すなわち、図5に示すように、上梁材7
の下面には、アングル形の胴縁用接合金物14の水平部
14aが溶接されており、この接合金物14の垂直部1
4bには、縦胴縁8の上端部がボルト・ナット15によ
って取付けられている。接合金物14の垂直部14bに
開設されるボルト孔16は、樋1の樋幅方向Yと直角な
前後水平方向、つまり、外側樋壁10Bの内外方向に長
いルーズホールに形成されている。
【0028】また、上梁材7の背面側には、鋼材からな
るバネ受け材17の上端部がボルト・ナット18によっ
て取り付けられており、このバネ受け材17の下端部
と、これに対向する縦胴縁8の上部背面との間には、図
6に示すように、4本の圧縮バネ材19が上下左右に2
本づつ介装されている。これら各々の圧縮バネ材19
は、縦胴縁8側からバネ受け材17側に向けて挿通され
て締結する通しボルト・ナット20のボルト軸に保持さ
れており、圧縮バネ材19の付勢力により、縦胴縁8を
背面側から前方に弾性的に押圧している。
【0029】さらに、鋳床2上に設置される下梁材5の
上面には、アングル形の胴縁用接合金物21の水平部2
1aが溶接されており、この接合金物21の垂直部21
bには、縦胴縁8の下端部が一本のボルト・ナット22
によって樋壁10Bの内外方向に回動可能に軸支されて
いる。接合金物21の垂直部21bに開設されるボルト
孔23は、上下方向Zに長いルーズホールに形成され、
これにより、縦胴縁8の下方への熱膨脹を吸収可能にし
ている。
【0030】前記したように、縦胴縁8の上端部は、上
梁材7の下面に溶接された胴縁用接合金物14の垂直部
14bにボルト・ナット15によって取付けられてお
り、接合金物14の垂直部14bに開設されるボルト孔
16が、外側樋壁10Bの内外方向に長いルーズホール
に形成されているとともに、圧縮バネ材19の付勢力に
より、縦胴縁8を背面側から前方に弾性的に押圧してい
る。一方、縦胴縁8の下端部は、下梁材5の下面に溶接
された胴縁用接合金物21の垂直部21bに一本のボル
ト・ナット22によって樋壁10Bの内外方向に回動可
能に軸支しなるもので、これにより、荷重吸収機能を構
成している。
【0031】このような荷重吸収機能は、縦胴縁8を例
にして説明したが、支柱6にも同様に付与されることは
云うまでもない。また、圧縮バネ材19のバネ力は、壁
板9に作用する荷重力に応じて適宜に調整される。
【0032】このため、樋1の上流側樋1Aが、その熱
膨張によって下流側樋1Bに向けて押し込むように伸び
て、下流側樋1Bの外側背面に構築される外側樋壁10
Bの壁面に大きな荷重(F)が作用しても、その荷重の
大きさに応じて、壁板9が圧縮バネ材19の付勢力に抗
して、外側樋壁10Bの外側に向けて後傾回動するよう
に移動する。これにより、従前のように、上流側樋1A
の熱膨張による過大な荷重が下流側樋1Bの背面に構築
された外側樋壁10Bの壁面に加わった際、その過大な
荷重は、外側樋壁10Bを構築する各構成部材の破壊が
発生することのない程度に吸収しコントロールされるた
め、荷重吸収機能を十分に発揮させることが可能にな
る。
【0033】なお、前記した実施形態においては、樋1
の下流側樋1Bの外側背面に構築される外側樋壁10B
に荷重吸収機能を適用して説明したが、これに限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更実施可能である。
【0034】
【発明の効果】以上のように、本発明の鋼製樋壁構造で
は、高炉の鋳床上に設置される溶銑や溶滓等の樋の熱膨
張によって、過大な荷重が樋壁の壁面に作用したとき
に、その荷重が樋壁の壁面に付与した荷重吸収機能によ
って吸収しコントロールされるため、従前のような樋壁
を構築する作業用デッキや各構成部材の座屈変形による
破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る鋼製樋壁構造の全体構成を概略的
に示す説明図である。
【図2】図1のI−I線矢視方向から見た拡大縦断側面
図である。
【図3】図1のII−II線矢視方向から見た拡大横断
面図である。
【図4】壁板の取付状態を示す説明図である。
【図5】荷重吸収機能が付与される樋壁上部の要部拡大
断面図である。
【図6】図5のIII−III線矢視方向から見た拡大
横断面図である。
【図7】荷重吸収機能が付与される樋壁下部の要部拡大
斜視図である。
【図8】従来の鋼製樋壁の構築状態を示す説明図であ
る。
【図9】同じく従来の鋼製樋壁構造における壁板の取付
状態を示す拡大縦断側面図である。
【符号の説明】
1 樋 1A 上流側樋 1B 下流側樋 2 鋳床 3 樋形成路 4 作業用デッキ 5 下梁材 6 支柱 7 上梁材 8 胴縁(縦胴縁) 9 壁板 9a 側端縁部 10 樋壁 10A 内側樋壁 10B 外側樋壁 11 壁板用接合金物 11a フランジ部 11b ウェブ部 12 溝空間 13 壁板用押え金物 14 胴縁用接合金物 14a 水平部 14b 垂直部 15 ボルト・ナット 16 ボルト孔 17 バネ受け材 18 ボルト・ナット 19 圧縮バネ材 20 通しボルト・ナット 21 胴縁用接合金物 21a 水平部 21b 垂直部 22 ボルト・ナット 23 ボルト孔 a 空隙 F 荷重 X 樋流れ方向(左右方向) Y 直角方向(内外前後方向) Z 上下方向 θ 胴縁の回動範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 慶治 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Fターム(参考) 4K015 EC01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉の鋳床上に設置される溶銑や溶滓等
    の高温流動体が流動する耐火物からなる樋の樋流れ方向
    に対する直角方向の背面側に、熱膨張に対し上下左右に
    伸縮自在に支持される鋼製壁板からなる樋壁を構築する
    とともに、該樋壁の鋼製壁板に前記樋の熱膨張に起因し
    て作用する直角方向の荷重を吸収する荷重吸収機能を付
    与してなることを特徴とする鋼製樋壁構造。
  2. 【請求項2】 前記荷重吸収機能は、前記樋の屈曲部位
    を境として、その下流側樋の外側背面に構築される外側
    樋壁に付与してなることを特徴とする請求項1に記載の
    鋼製樋壁構造。
  3. 【請求項3】 前記壁板をバネ材の付勢力に抗して、前
    記樋壁の外側に向けて移動可能にしたことを特徴とする
    請求項1または2に記載の鋼製樋壁構造。
  4. 【請求項4】 前記壁板を外側に向け後傾回動可能に軸
    支されていることを特徴とする請求項3に記載の鋼製樋
    壁構造。
  5. 【請求項5】 前記バネ材の付勢力を、前記壁板に作用
    する荷重の大きさに応じて調整されることを特徴とする
    請求項3または4に記載の鋼製樋壁構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008240000A (ja) * 2007-03-23 2008-10-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 樋耐火物の熱膨張に対応した樋構造および樋周辺構造

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008240000A (ja) * 2007-03-23 2008-10-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 樋耐火物の熱膨張に対応した樋構造および樋周辺構造

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