JP2006183105A

JP2006183105A - 高炉炉体の撤去方法

Info

Publication number: JP2006183105A
Application number: JP2004379284A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takasaki; 洋高崎; Yuichi Takeda; 裕一竹田; Kazuyoshi Watanabe; 和好渡辺
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13
Also published as: BRPI0519786A2; CN100567507C; WO2006070922A1; KR100909508B1; KR20070086696A; CN101094924A

Abstract

【課題】高炉炉体を簡易に且つ短時間で分離、撤去する方法を提供すること。
【解決手段】高炉炉体の撤去方法において、撤去しようとする範囲の上方の高炉本体１３を切り離し、撤去しようとする範囲の下方の基礎コンクリートあるいはベースグラウト１１をワイヤソーで切断し、ワイヤソーの切断で生じた切断隙間に球状粒子６２を充填し、撤去しようとする高炉炉体をリフトアップすることなく水平力を与えて水平移動させる
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉改修時における高炉炉体の撤去方法に関する。

従来、高炉炉体、とくに高炉炉底部を容易に短時間で分離・撤去する方法として、種々の方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、基礎をワイヤソーで切断した後、高炉本体の荷重を支持するために、基礎のワイヤソー切断空間に剥離材を塗布した上にモルタルを充填したり、砂または鉄粒子を充填したりして、撤去時に炉底部をリフトアップする際の充填部剥離性を確保した上で、炉底外周部に取り付けたジャッキアップ装置でリフトアップする方法が提案されている。この炉底部をリフトアップする方法は、敷きビームを設置している炉底構造に適用するものである。敷きビームを設置している炉底構造であれば、基礎切断後に高炉炉底部を、油圧ジャッキなどを使用してリフトアップした場合に炉底中央部の底板が大きな撓みを生じることはない。そして、撤去しようとする炉底部と残存させようとする基礎部との間のリフトアップで生じた空間に、レール部材、台車等の移動手段を配置し、当該移動手段の上に炉底部を載荷して、横引き用の油圧ジャッキなどを用いて水平力を与えることで移動させる。

特許文献２〜４には、高炉炉底部直下の高炉基礎部に複数個の貫通孔を水平方向に穿ち、貫通孔の位置で高炉基礎部を水平方向に切断し、貫通孔に昇降機構を装入して高炉炉底部を持ち上げる方法が開示されている。しかし、この方法では貫通孔に装入して高炉炉底部を持ち上げる特殊な昇降機構が必要となる。

特許文献５には、炉底煉瓦層を、その底部に沿いワイヤソーで水平に切断し、リフトアップすることなく、凝固物層を載せたまま炉外へ引き出す方法が開示されている。しかし、この方法は、撤去する高炉炉底部の炉体鉄皮を撤去前に炉体全周にわたり撤去する必要があるとともに、ワイヤソーで切断する炉底煉瓦層よりも下部に、改修前の煉瓦層・冷却管等が残る。

特許文献６には、残銑を台車で搬送できる大きさに破砕してから炉外に迅速に引き出して除去する方法が開示されている。

特許文献７には、コンクリート等の基礎を挿通して切断するために形成する長い貫通孔を精度良く形成できる方法が開示されている。
特開２００２−３３９００７号公報特開２００１−５９１０９号公報特開２００１−８１５０８号公報特開２００１−２０７２０４号公報特許第３１１０６８４号公報特開２００３−１０５４１３号公報特開２００３−２４５９１９号公報

高炉改修において高炉炉底部を撤去する際、前記特許文献１に示す炉底部をリフトアップする方法では、以下に示す問題がある。

（１）敷きビームを設置していない高炉炉底構造の場合は、炉底部をジャッキアップした場合に、炉内に残留する煉瓦や内容物の荷重で炉底中央部が大きく変形を生じるため、移動手段を配置するのに十分な空間を確保することができず、リフトアップする方法が採用できない恐れがある。

（２）撤去しようとする炉底部周囲にリフトアップの反力を支持するジャッキ受ブラケット（反力受け）を設置する必要がある。すなわち、ステーブ高炉では、ブラケットを鉄皮に取り付けるために必要な障害物（冷却配管等）の改造が必要である。また、鉄皮散水高炉では、ブラケット取付けに必要な期間の散水停止や散水設備の改造が必要となる。ブラケット１箇所で５００ｔｏｎから１０００ｔｏｎに及ぶ荷重を支持し、ブラケット廻りのマンテルが破壊・変形しないように応力を分散するため、この支持構造は極めて剛性が高く大きなものとなる。この頑強なブラケットを炉底周囲に複数設置する製作・取付けのための時間とコストは極めて大きい。

（３）リフトアップを行うことで、高炉炉底部中央には大きな曲げモーメントや撓みを生じることになり、敷きビームや炉底部に付いてリフトアップされる底部ワイヤソー切断部のコンクリートなどの破壊・落下を防ぐための補強にも時間およびコストが必要となる。例えば、吹き止め時に炉内に残留する内容物の荷重が底部に加わらないように側壁から荷重支持手段を講じる必要がある。また、炉底部の底板又は敷きビームなどに、炉内内容物の垂直支持で生じる曲げ応力を支持できる補強を講じる必要がある。

（４）改修期間を短縮するために、上記（１）〜（３）の措置を１つ又は組み合わせて、吹き止め前の事前工事期間で設置する必要がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高炉炉体を簡易に且つ短時間で分離、撤去する方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る高炉炉体の撤去方法は、撤去しようとする範囲の上方の高炉本体を切り離し、撤去しようとする範囲の下方の基礎コンクリートあるいはベースグラウトをワイヤソーで切断し、前記ワイヤソーの切断で生じた切断隙間に球状粒子を充填し、撤去しようとする高炉炉体をリフトアップすることなく水平力を与えて水平移動させることを特徴とする。

撤去しようとする高炉炉体に与える水平力は、球状粒子を充填した前記切断隙間での摩擦力を上回る水平力とすることができる。その水平力は、横引きジャッキにより与えることができる。

ワイヤソーの切断で生じた切断隙間に充填する球状粒子は、最大直径１０ｍｍ以下、好ましくは最大直径１〜４ｍｍの球状又は楕円球状とし、その破壊強度が１ｍｍの最大直径で０．１ｋｇ以上の荷重に耐えるものであることが好ましい。この球状粒子としては、鉄球、セラミック球、樹脂球又はガラス球を用いることができる。

本発明に係る高炉炉体の撤去方法においては、撤去しようとする範囲の上方の高炉本体を切り離す際に、高炉本体を炉体櫓に吊下支持し、この高炉本体の中間部を実質的に水平に所定幅で切断して、この切断部分より上側に形成された上部マンテルを、前記切断部分より下側に形成され残存煉瓦及び冷却凝固した残銑を内蔵する炉底マンテルを含む炉体から分離させてもよい。

また、撤去しようとする範囲の下方の基礎コンクリートあるいはベースグラウトをワイヤソーで切断する範囲を、撤去しようとする高炉炉体を水平移動する方向と平行な複数の切断区分に分割してもよい。この切断区分の幅、すなわち分割幅は４００〜５０００ｍｍとすることができる。

さらに、撤去しようとする範囲の下方の基礎コンクリートあるいはベースグラウトをワイヤソーで切断するに際し、撤去しようとする範囲の上方の高炉本体の荷重を支持し、高炉本体が直立状態を維持するようにして、前記切断区分を前記ワイヤソーで順次切断してもよい。

本発明に係る高炉炉体の撤去方法においては、撤去しようとする高炉炉体（炉底部）をリフトアップする必要がないので、以下に示す効果を奏する。

（１）敷きビームを設置していない炉底構造の高炉にも適用できる。

（２）リフトアップする際には必要なジャッキ受ブラケット（反力受け）を設置する必要がない。したがって、ステーブ高炉では、ブラケットを鉄皮に取り付けるために必要な障害物（冷却配管等）の改造が不要となる。また、鉄皮散水高炉では、ブラケット取付けに必要な期間の散水停止や散水設備の改造が不要となる。さらに、このブラケットの製作・取付け時間とコストが不要となる。

（３）リフトアップする際には必要な補強手段が不要となる。

（４）改修中のリフトアップ工程がなくなるので、改修期間を短縮できる。

添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施の形態に係る高炉炉底部の撤去方法が適用される高炉１０について説明する。高炉１０は、基礎コンクリート（あるいはベースグラウト）１１と、基礎コンクリート１１上に設けられた敷ビーム１２と、敷ビーム１２上に設けられた高炉本体１３を有している。なお、敷きビーム１２を備えていない高炉もある。

高炉１０の上部には、複数の排気管１５が設けられている。高炉１０及び排気管１５は、高炉１０の周囲の４カ所に立設する支柱２１を所定位置で接続した炉体櫓１４に支持されており、炉体櫓１４の下部には高炉１０を囲繞する環状管１６が支持されている。また、炉体櫓１４の上端部には、炉頂アウトリガークレーン１７が設けられ、炉体櫓１４の中間部に設けられた仮設張出デッキ１８と共に、高炉１０の上部に設けられた装入設備１９等の保守、解体作業を行うことができる。また、炉体櫓１４内の仮設張出デッキ１８と実質的に同じレベルには、作業デッキ２０が配置され、作業デッキ２０には、高炉本体１３を支持可能な複数台のセンターホールジャッキ６３等の吊下手段を取り付けることができる。以下、詳しく説明する。

まず、敷ビーム１２について説明する。図１に示すように、基礎コンクリート１１上に設けられた敷ビーム１２は、並べて配置された多数のＨ形鋼２２と、隣接するＨ形鋼２２の間に設けられ内部に冷却水を通過させる冷却管２３と、多数のＨ形鋼２２の上部に設けられ平面視して円状の炉底板２５を有している。また、冷却管２３の下側にはグラウト材２４が注入されて固化され、冷却管２３の上側には、スタンプ材２６が炉底板２５の上側から図示しない注入口を介して注入され固化されている。高温になる敷ビーム１２の上側は、冷却管２３及びスタンプ材２６の伝熱効果により効率よく冷却され、敷ビーム１２の下側の基礎コンクリート１１は、グラウト材２４の断熱効果によって、温度上昇が制限されている。

次に、高炉本体１３について説明する。高炉本体１３は、筒状に形成され、炉底板２５の上部に溶接されて立設している。高炉本体１３の外側は鉄皮２７で覆われ、その内側には、多数のステーブクーラ２８が配置されている。また、高炉本体１３の内側下部には、耐火物からなる炉底煉瓦層２９が形成されている。高炉１０の吹き止め後には、炉底煉瓦層２９の一部が溶損してコークス層３０と一体になって固化しており、また、コークス層３０の下側には、冷却凝固した残銑３１が残っている。高炉本体１３は、中間部を実質的に水平に切断され、切断部分より上側に形成された上部マンテル３２と、切断部分より下側に形成され残存煉瓦及び残銑３１を内蔵する炉底マンテル３３とに分離される。なお、本明細書中においては、一体的に接合した敷ビーム１２及び炉底マンテル３３を高炉炉底部３４として説明する。

次に、高炉炉底部３４の撤去方法の手順について説明する。

（炉底部切離工程）
まず、高炉本体１３の下部に設けられている敷ビーム１２より下側の基礎コンクリート１１に予め６つの切断区分３８〜４３に分割された水平切断部３７を計画する場合について説明する。図２に示すように、撤去しようとする高炉炉底部下方の基礎コンクリート（あるいはベースグラウト）１１をワイヤソー４４〜４９で切断する範囲を、高炉炉底部を水平移動する方向（図２において左右方向）と平行な複数の切断区分３８〜４３に分割する。その分割幅は、４００ｍｍ以上で５０００ｍｍ以下とすることが好ましい。

各切断区分３８〜４３の境界５０〜６１は、図示しない穿孔機を用いて側方から行われるボーリング加工によって分離され、穿孔が施された隣接する境界５０・５１、境界５２・５３、境界５４・５５、境界５６・５７、境界５８・５９及び境界６０・６１には、それぞれワイヤソー４４〜４９が挿通される。ワイヤソー４４〜４９によって切断区分３８〜４３は、例えば、上下に５〜２０ｍｍの切断隙間が開くように切断することができる。

各切断区分３８〜４３での切断要領は同じなので、ワイヤソー４４によって、切断区分３８を切断する場合を例に説明する。ワイヤソー４４によって、切断するときの切断範囲は、高炉本体１３の荷重によって敷ビーム１２が屈曲せず、また、切断部分にひび割れ等が発生しない程度にする。次に、ワイヤソー４４で切断した部分、すなわち切断面３５・３６の間の切断隙間に球状粒子６２を充填する（図１参照）。この充填した球状粒子６２で高炉本体１３の荷重を支持することができる。このように部分切断、球状粒子充填を繰り返し行い、切断区分３８を完全に切断し、その後、同様の手順で切断区分３９〜４３を切断することによって、水平切断部３７を切断し、高炉本体１３の荷重を全て球状粒子６２で受ける。敷ビーム１２より下側を切断するので、敷ビーム１２内に配置された冷却管２３による高炉本体１３の冷却を継続して行うことができる。すなわち、高炉１０の操業中においても炉底部切離工程を行うことができる。

球状粒子としては、破壊強度が１ｍｍの粒径で０．１ｋｇ以上の荷重に耐える粒子とすることが好ましい。破壊強度が低いと、球状粒子が塑性変形・破壊し、結果として、後述する高炉炉底部の水平移動に要する力が大きくなる。球状粒子としては、例えばショットピーニング用に使用される鉄球を用いることができる。なお、ここで言う破壊強度とは、球状粒子１個が破壊する荷重である。

また、球状粒子は、高炉炉底部の下方の切断部に充填可能な大きさである必要があり、現実的には最大直径１０ｍｍ以下の球状又は楕円球状の球状粒子を用いる。ただし、球状粒子の最大直径が小さくなると破壊強度が小さくなり、安価に入手できる鉄球においても、直径が１ｍｍ以下となると、破壊強度が０．１ｋｇより小さくなる。一方、球状粒子の最大直径が大きくなると、球状粒子の単位重量が大きくなり、充填時の球状粒子の流動性が悪化する。したがって、球状粒子の最大直径は１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることがより好ましい。

球状粒子の充填には、図５（ａ）、（ｂ）に示すノズル６８を採用した。この鋼管（ステンレス鋼管であってもよい）からなるノズル６８の内面に耐摩耗性材料６９、例えばレジン系又は珪酸塩系を含むＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を主成分とする耐摩耗性材料を塗布した。これは、ノズル６８内で球状粒子を流動させながら切断部に充填するため、ノズルの摩耗が激しく、この摩耗を防ぐのに効果がある。このノズル６８の先部には鋼製の盲蓋７０を有し、その手前にスリット７２があり、このスリット７２から球状粒子が吹き出る。また、ノズル６８の下部には散水ノズル７１が設けられ、球状粒子の充填と共に散水し、粉塵の舞い上がりを防止する。また、球状粒子の流動には圧縮空気を使用した。この圧縮空気によりノズル６８内を気体搬送させて切断部に球状粒子を充填する。

（炉体切断工程）
水平切断部３７の大半又は全部を切断した後、高炉１０を吹き止め、高炉本体１３の鉄皮２７の上部及び下部に複数の吊下用ブラケット６４を溶接固定すると共に、炉体櫓１４に複数のセンターホールジャッキ６３を取付け、高炉１０を、吊下用ブラケット６４及びセンターホールジャッキ６３を介して炉体櫓１４に吊下支持する。次いで、高炉本体１３の中間部、すなわち、高炉本体１３の羽口レベルより下側を実質的に水平に所定幅で切断し、上部マンテル３２を、炉底マンテル３３から分離する。このとき、上部マンテル３２は、上側の吊下用ブラケット６４及び上側のセンターホールジャッキ６３によって支持され直立状態を維持する。次に、上部マンテル３２及び高炉炉底部３４と、これらに接続する装入設備１９や出銑床６５等との接続を解除し、炉体櫓１４の上部に設けられた装入設備１９等を炉頂アウトリガークレーン１７及び仮設張出デッキ１８を用いて解体撤去する。また、同時に、水平切断部３７の未切断部をワイヤソーで切断する。

（高炉炉底部撤去工程）
高炉炉底部３４は、ワイヤソーの切断で生じた切断隙間に球状粒子を充填しているので、高炉炉底部をリフトアップすることなく、球状粒子を充填したワイヤソーの切断部での摩擦力を上回る水平力を与え水平移動させることができる。水平移動に際しては、図示しない横引きジャッキ等を用いて横移動させ、炉体櫓１４外に移動させる。炉体櫓１４外には、例えば、図４に示すような重量物搬送台車６６を配置しておき、高炉炉底部３４を重量物搬送台車６６に固定した後、高炉設備の系外に設けられた図示しない作業ヤードに輸送することができる。このような手順によって、高炉炉底部３４の撤去を行うことができる。炉体櫓１４に吊下げられた状態の上部マンテル３２は、台車６７上への下降と、下側部分の切断及び撤去作業を繰り返して解体することができ、また、上部マンテル３２を複数のリング状マンテルに分割し、下側のリング状マンテルから順に系外に搬出することも可能である。

本実施の形態においては、高炉炉底部の撤去する範囲の上部設備をジャッキで炉体櫓から支持した後に、撤去しようとする範囲の炉底部の上方線で、その上部マンテルを切断し、一方、撤去しようとする炉底部の下方は、炉底板下方の残存させようとする境界の位置で、ワイヤソーを使用して切断し、このワーヤソーで切断した空間に高炉炉底部荷重を支持する強度を持つ球状粒子を充填する。また、撤去しようとする高炉炉底部と、残存させようとする基礎部との境界は、通常、ベースグラウトや基礎コンクリートであり、この境界面をボーリングとワイヤソーを用いて、吹き止め前に切断することができ、高炉解体作業の工期を短縮することができる。ワイヤソー切断部の空隙には、上部荷重をベースグラウトや基礎コンクリートに伝達するために球状粒子を充填し、この球状粒子をすべり面として水平移動を行う。この水平移動で生じる摩擦抵抗を上回る水平力を与えることで、高炉炉底部を水平移動させることができる。

本発明は、高炉炉底部のみの撤去のほか、高炉炉底部とその上方部分を一括撤去する際にも適用できる。

本発明の一実施の形態に係る高炉炉底部の撤去方法が適用される高炉の部分正断面図である。同高炉の平断面図である。同高炉及び炉体櫓の正断面図である。同高炉及び炉体櫓の正断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、球状粒子を充填するノズルの構造を説明する正面図、底面図である。

符号の説明

１０：高炉、１１：基礎コンクリート、１２：敷ビーム、１３：高炉本体、１４：炉体櫓、１５：排気管、１６：環状管、１７：炉頂アウトリガークレーン、１８：仮設張出デッキ、１９：装入設備、２０：作業デッキ、２１：支柱、２２：Ｈ形鋼、２３：冷却管、２４：グラウト材、２５：炉底板、２６：スタンプ材、２７：鉄皮、２８：ステーブクーラ、２９：炉底煉瓦層、３０：コークス層、３１：残銑、３２：上部マンテル、３３：炉底マンテル、３４：高炉炉底部、３５、３６：切断面、３７：水平切断部、３８〜４３：切断区分、４４〜４９：ワイヤソー、５０〜６１：境界、６２：球状粒子、６３：センターホールジャッキ、６４：吊下用ブラケット、６５：出銑床、６６：重量物搬送台車、６７：台車、６８：ノズル、６９：耐摩耗性材料、７０：盲蓋、７１：散水ノズル、７２：スリット、

Claims

高炉炉体の撤去方法において、撤去しようとする範囲の上方の高炉本体を切り離し、撤去しようとする範囲の下方の基礎コンクリートあるいはベースグラウトをワイヤソーで切断し、前記ワイヤソーの切断で生じた切断隙間に球状粒子を充填し、撤去しようとする高炉炉体をリフトアップすることなく水平力を与えて水平移動させることを特徴とする高炉炉体の撤去方法。
撤去しようとする高炉炉体に与える水平力を、球状粒子を充填した前記切断隙間での摩擦力を上回る水平力とする請求項１に記載の高炉炉体の撤去方法。
撤去しようとする高炉炉体に与える水平力を、横引きジャッキにより与える請求項２に記載の高炉炉体の撤去方法。
ワイヤソーの切断で生じた切断隙間に充填する球状粒子が、最大直径１０ｍｍ以下の球状又は楕円球状の球状粒子である請求項１〜３のいずれかに記載の高炉炉体の撤去方法。
球状粒子が、その破壊強度が１ｍｍの最大直径で０．１ｋｇ以上の荷重に耐える球状粒子である請求項４に記載の高炉炉体の撤去方法。
球状粒子が、鉄球、セラミック球、樹脂球又はガラス球である請求項５に記載の高炉炉体の撤去方法。
請求項１〜６のいずれかに記載の高炉炉体の撤去方法において、撤去しようとする範囲の上方の高炉本体を切り離す際に、高炉本体を炉体櫓に吊下支持し、この高炉本体の中間部を実質的に水平に所定幅で切断して、この切断部分より上側に形成された上部マンテルを、前記切断部分より下側に形成され残存煉瓦及び冷却凝固した残銑を内蔵する炉底マンテルを含む炉体から分離させることを特徴とする高炉炉体の撤去方法。
請求項１〜７のいずれかに記載の高炉炉体の撤去方法において、撤去しようとする範囲の下方の基礎コンクリートあるいはベースグラウトをワイヤソーで切断する範囲を、撤去しようとする高炉炉体を水平移動する方向と平行な複数の切断区分に分割することを特徴とする高炉炉体の撤去方法。
請求項８記載の高炉炉体の撤去方法において、撤去しようとする範囲の下方の基礎コンクリートあるいはベースグラウトをワイヤソーで切断するに際し、撤去しようとする範囲の上方の高炉本体の荷重を支持し、高炉本体が直立状態を維持するようにして、前記切断区分を前記ワイヤソーで順次切断することを特徴とする高炉炉体の撤去方法。