JP2010053441A - 高炉炉体の建設および改修の方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】新炉体用リング状ブロックの接続と旧炉体用リング状ブロックの切断、切り離し作業とを迅速に行うことができるようにすると共に、新・旧炉体の組み立て−解体の工程を簡略化することによって、新規の高炉の建設や解体−組み立てを含む高炉改修を短期に行うことができるようにすること。
【解決手段】高炉の新炉体を組み立てて高炉炉体の建設を行う際、または、既設高炉の旧炉体を解体するのに続き、新炉体用リング状ブロックを積み重ねて高炉炉体の組み立てを行うことで高炉炉体の改修を行う際、リング状ブロックどうしの溶接接続または切断に先立ち、上段ならびに下段となるリング状ブロック相互の接続部または切断部を、連結具にて予め仮接続することにより、下段のリング状ブロックを上段のリング状ブロックに懸吊支持しておく高炉炉体の建設および改修の方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、高炉炉体をリング状ブロックの状態にして、高炉炉体の建設を行う方法および高炉炉体の改修を行う方法に関し、とくに、高炉の新規の建設および改修を短期に行うことができるようにするための方法を提案する。
近年、高炉の建設や改修は、特許文献1、2に開示されているような、高炉炉体をリング状ブロックの状態にして建設しまたは改修する、いわゆる“リング状ブロック工法”の採用によって、短期間のうちに行うことができるようになった。
この工法は、高炉炉体鉄皮の炉頂部から炉底部までの間を、複数個のリング状ブロックに分割したものを使用する方法である。例えば、高炉の建設に当たって炉体を組み立てる場合には、炉底部ブロックを除くリング状ブロックを、最上段から最下段までを順次、ケーソン上に搬入する一方、そのケーソン上では、高炉の付設櫓上に設けたウインチなどにより、まず、最上段リング状ブロックを、その下に積み重ねる上段リング状ブロックが入る高さまで吊り上げる。次いで、その上段リング状ブロックを前記最上段リング状ブロックの直下に搬入した後、前記最上段リング状ブロックを降下させて上段リング状ブロックの上に重ね合わせ、その後、これらの複数のリング状ブロックをともに吊り上げ、その直下に次の下段となるリング状ブロックを搬入して、同様の作業を繰り返す。このようにして複数のリング状ブロックを順次に連結し、最後に、炉底部リング状ブロックを炉底底板ごと高炉の基礎(ケーソン)上に固定するという方法である。
一方、高炉の改修に当たって炉体を解体する場合には、前記リング状ブロックにしたものを、前記付設櫓上に配設した昇降設備(ウインチあるいは油圧式の懸吊型ジャッキであるリフトジャッキ、ワイヤージャッキ、センターホールジャッキ等)を利用することにより、上述した組み立て作業の場合とは逆に、より下段のものから順に切断し、上段のリング状ブロックを吊り上げては搬送台車を利用してケーソン外に搬出するという方法がとられる。
なお、前記昇降設備により、最上段のリング状ブロックから最下段のリング状ブロックまでを吊り上げるために必要な設備が、高炉の付設櫓上にないとき、あるいは補強手段がない場合には、リング状ブロックの吊り上げ支点を高炉の付設櫓上および/または炉支柱に分散させることにより、分散配置した昇降設備によりリング状ブロックを個々に吊り上げて行う方法もある。
例えば、新炉体を組み立てる方法の代表的な従来技術としては、図1〜図4に示すような順序で行う方法がある。この方法では、まず、図1に示すように、工場等で製作された最上段のリング状ブロックAを、ケーソン5上に搬入する一方、そのケーソン5上では、昇降設備Waを使って該最上段リング状ブロックAを、次の上段リング状ブロックBを搬入できる隙間高さまで吊り上げた後、図2に示すように、その上段リング状ブロックBをケーソン5上に搬入する。なお、上段リング状ブロックBについては、昇降設備Wbを使って吊り上げる。
次に、これらのリング状ブロックA、Bをともに、次のリング状ブロックCが入る隙間高さまで複数の昇降設備Wa、Wb(円周方向に複数配設され、ここでは2つを表示)を使って一挙に吊り上げた後、できた隙間に次の下段リング状ブロックCをケーソン5上に搬入する。そして、この下段リング状ブロックCを、図3に示すように、別の昇降設備Wcを使って次のリング状ブロックDが入る高さまで吊り上げた後、さらに次の最下段となる炉底部リング状ブロックDをケーソン5上に搬入し、この段階で、図4に示すように、各リング状ブロックをD→C→B→Aへと積み重ねる。その後、各ブロックを順次に溶接接合して、高炉の建設や改修を行う方法である。
このように各リング状ブロックを複数の昇降設備Wa、Wb、Wcを使って吊り上げる上述した従来工法では、新炉体の組み立て作業のみに限らず、旧炉体を解体する場合にも、同様の方法がとられる。例えば、図5に示すように、旧炉体を解体する時、各リング状ブロックA〜Cをそれぞれ異なる昇降設備Wa、Wb、Wcにて支持し、新炉体の組み立てとは逆の順序にて、前記リング状ブロックを、図6、図7に示すようにして、より下段のリング状ブロックから順次に切断し、昇降設備にて懸吊し、搬送台車を利用してケーソン5外に運び出す方法がとられる。
その他、特許文献1には、上下で隣接するリング状ブロックを連結する際の時間短縮を図る方法について開示があり、また、特許文献2には、リング状ブロック間の溶接を2段階に分けて行うなどして、時間の短縮を図る高炉の改修・建設方法の提案がある。
上述した既知の高炉の建設や改修の方法では、旧炉体を解体し、新炉体を組み立てるまでに、7〜10日程度の工事期間を必要としていたが、近年、この新炉体の組み立てや旧炉体の解体の期間を短縮することによって高炉の建設、改修をより短期で行うための技術が求められている。
特許第3165362号公報 特許第3157723号公報 特許第3111029号公報
従来のリング状ブロック工法は、例えば、旧炉体の解体に当っては、炉体を複数のリング状ブロックに分割するとき、旧炉体の鉄皮を先行してリング状に切断する場合に、これを完全に切断するのではなく、部分的に未切断部分(切り残し)を残し、この未切断部分によって下位にあるリング状ブロックを吊り下げるようにしている。これは、切断部より下に位置するリング状ブロックの重量を上部のリング状ブロックが、負担するという考え方である。即ち、切り離した旧炉体のリング状ブロックを、ケーソン上から搬出する際に、切断部より下位のリング状ブロックをケーソン5上に設置した後、前記未切断部分の鉄皮を切断し、この時点で始めて切断部を挟む上段と下段のリング状ブロックの完全な縁切りができるようにしてから、切り離した旧炉体のリング状ブロックをケーソン5上から搬出するようにしていた。
しかしながら、この未切断部分を残すという上記従来工法において、この未切断部分の鉄皮切断作業は、鉄皮の板厚が通常40mm〜90mmと厚くかつ切断長さも5m前後と長くなることから、一個所の切断に少なくとも2〜3時間が必要であった。しかも、この作業は、取り外すリング状ブロックを完全に縁切り加工するたびに必要となる作業であるから、作業時間はこれだけでも10時間前後を要していたのである。
一方、従来工法の下での新炉体の組み立ては、新炉体となる上段と下段のリング状ブロックの連結を直接、溶接することによって行っている。即ち、まず始めに、炉頂部である最上段リング状ブロックをケーソン上に搬入した後、その最上段リング状ブロックをリフトアップし、そして、これと接続すべきその下位にある上段リング状ブロックを搬入して互いの鉄皮接続部の芯合わせをしたのち溶接することにより、最上段リング状ブロックと上段リング状ブロックとの接続を行っている。こうして、接続すべき上下のリング状ブロックを積み重ねた後、その都度、順次に完全な溶接接続を行っている。しかし、この作業は、リング状ブロック(鉄皮)の厚みが40mm〜90mmと大きく、かつ鉄皮の周長も35〜60mと長く、そのために溶接に長時間がかかっていた。しかも、この作業は鉄皮内面側については、ステーブや耐火物等が配置されている環境下で行わなければならなかった。
従って、従来工法によるこれらの溶接接続工程は、10〜15時間程度にもなり、新炉体構築のための組み立て作業全体としては、30時間〜50時間を必要としていた。しかも、この組み立て作業ではさらに、その組み立て時に、上段と下段のリング状ブロックの芯合わせ作業も必要となる。ところが、この芯合わせ作業は、溶接信頼性の面から精度を5mm以内にする必要があり、例えば、直径12m〜19mのリング状ブロックをこのような精度で芯合わせするには、少なくとも3〜6時間はかかり、組み立て工程全体では都合10〜20時間もの時間を費やしていた。
なお、上記の芯合わせ作業は、例えば、特許文献3のように、上位にあるリング状ブロックを下位にあるリング状ブロックに近接する位置まで下降させ、上位のリング状ブロックの側面をジャッキ等にて水平方向または周方向に押して、下位のリング状ブロックとの芯合わせをする方法で行っている。この作業は、図8に示すように、上位のリング状ブロックの側面をジャッキ等にて水平方向または周方向に押すことによって、下部にあるリング状ブロックに合わせる形で芯合わせする方法であるが、この方法の場合、上位のリング状ブロックの揺動支点が昇降設備部分(3a、3b)となる。
即ち、ジャッキ3a、3bにて吊り上げた状態の下で、上位のリング状ブロックを矢印aのように水平方向または周方向に押すと、その上位のリング状ブロックは揺動先の側がわずかに上方に迫り上がって傾くようになる。例えば、図8(a)において、上位のリング状ブロックAを下部にあるリング状ブロックBと芯合わする際、芯ズレ量に応じて水平方向(a)に押すと、リング状ブロックAは、A1位置に移動するが、吊りジャッキ3a、3bの位置がリング状ブロックAの直径より狭いと、押されて移動した側が揺動により持ち上げられる。逆に、図8(b)に示すように、吊りジャッキ3a、3bの位置が、リング状ブロックAの直径より大きいと、押す側の方が下がることになる。従って、このような芯合わせ作業では、芯ズレ量が大きいとき、上部のリング状ブロックAの微妙な上昇、下降の操作が必要となり、上述したように、10〜20時間、場合によっては24時間もの時間を費やすことになるのである。
従って、解体における旧炉体リング状ブロックの切断−切り離しと、組み立て時の新炉体リング状ブロックの溶接−接続に要する時間は、合計で50時間〜80時間にもなり、これらの作業が新旧炉体の解体−組み立て工程全体の約半分の時間を占めていた。
本発明の目的は、新炉体用リング状ブロックの接続と旧炉体用リング状ブロックの切断、切り離し作業とを迅速に行うことができるようにすると共に、新・旧炉体の組み立て−解体の工程を簡略化することによって、新規の高炉の建設や解体−組み立てを含む高炉改修を短期に行うことができるようにすることにある。
本発明は、従来技術が抱えている上述した問題点を克服し、上記目的を実現できる方法として、新・旧炉体のリング状ブロックを、未切断部分(切り残し部分)を利用したり、芯合わせ溶接を行う方法に代えて、上段と下段となるリング状ブロック間の切り離しまたは仮接続を連結具を使って簡便に行う方法についての提案である。
例えば、高炉改修の際に必要な、旧炉体の解体時については、炉体の高さ方向を複数位置で切断してリング状ブロック化する際に、それぞれの境界を完全に切断する前に、その境界部分の上下、即ち、上段もしくは下段となるリング状ブロックの上端部および下端部を予め、連結具を取付けて仮りに接続しておき、これによって切断個所よりも下位にあるリング状ブロックを上位にあるリング状ブロックによって懸吊支持させ、その後、鉄皮の周方向の完全切断を行うこととする。そして、このようにして切り離した各リング状ブロックをケーソン上に載置し、その後、前記連結具を切断(縁切り)してから搬出する。このようにすると、多数の昇降設備を使う必要がなくなると共に、あとで鉄皮の未切断部分をガス切断するよりも、より迅速に各ブロックの切り離しができるようになる。
この点、従来の旧炉体の解体工事では、クリティカル工程であったこの切り残し部分の鉄皮をあとで切断することとし、その後、上段と下段のリング状ブロックどうしの完全な切り離しを行って、それぞれのリング状ブロックをケーソン上から搬出していた。しかし、本発明では、この一連の作業が、前記連結具を切断(縁切り)する作業のみですぐに搬出できるようになるため、かかる縁切り作業のための時間が大幅に短縮できる。
一方、新規高炉の建設時や高炉の改修時に行われる新炉体の組み立作業では、上位になる最上段リング状ブロックを、ケーソン上に搬入したのち、搬入したその最上段リング状ブロックを昇降設備にて懸吊し、次いで、これと接続すべき次の上段リング状ブロックをケーソン上に搬入して積み重ね、この段階で、上段と下段のリング状ブロックの鉄皮接続部を接続する。本発明の場合、この段階で、上段と下段のリング状ブロックどうしを直接、溶接接続するのではなく、まず、上段のリング状ブロックと下段のリング状ブロックとを、連結具を介して仮接続しておく。
そして、連結具によって各リング状ブロック間を仮接続し、炉底部リング状ブロックをケーソン上に据え付け終ってから、それらの上位にあるリング状ブロックについて、順次に芯合わせを行い、各リング状ブロック間の全ての芯出しが終った状態で、各接続個所の溶接を行い、炉体の組み立てを完了させる。
こうした組み立て工法では、新炉体を構成する各リング状ブロック間の相互溶接を並行して同時に行うことができるようになるから、作業時間の短縮に効果がある。
さらに、こうした組み立て工法では、本来は、次工程となる炉内レンガ積み工程をも並行して実施することも可能であり、従来の改修技術ではクリティカル工程であったこの芯合わせと鉄皮溶接工程が簡素化されることで、新炉体の組み立て工程の作業は従来よりも半減する。
以上の説明から明らかなように、本発明は要するに、高さ方向の複数個所を分割して得られる新炉体用リング状ブロックを上位のものから順次に取り込んで積み重ねることにより、高炉の新炉体を組み立てて高炉炉体の建設を行う際、または、既設高炉の旧炉体を高さ方向の複数個所で切断し、得られる複数のリング状ブロックを下位のものから順次に取り外して解体することに続き、高さ方向の複数個所を分割して得られる新炉体用リング状ブロックを上位のものから順次に取り込んで積み重ねて高炉炉体の組み立てを行うことにより、高炉炉体の改修を行う際、新炉体組み立て工程および旧炉体解体−組み立て工程での少なくともいずれか一方で、リング状ブロックどうしの溶接接続または切断に先立ち、上段ならびに下段となるリング状ブロック相互の接続部または切断部を、連結具にて予め仮接続することにより、下段のリング状ブロックを上段のリング状ブロックに懸吊支持しておくことを特徴とする高炉炉体の建設および改修の方法である。
上記の構成に係る本発明においては、
a.新炉体組み立て工程では、新たに搬入する上段に位置することとなるリング状ブロックの下端部と下段に位置することとなるリング状ブロック上端部とをまず、連結具を取付けて仮接続の状態とし、次いで、上段と下段のリング状ブロック相互の積み重ねを行って炉体の組み立てを行い、その後、上段と下段のリング状ブロック相互間の芯合わせと溶接接続を行うこと、
b.旧炉体解体工程では、該旧炉体を解体するとき、下位にある下段リング状ブロックとそれの上位に位置する上段リング状ブロックとの間で、その切断線に沿う部分の複数個所に、切断中またはその切断に先立って予め、連結具を取付けてこれら各ブロックを仮接続した状態とし、次いで、未切断部分を残すことなくその切断線に沿って完全に切断し、その後、搬出時に該連結具を切断して各リング状ブロックを順次に切り離して、搬出を行うようにすること、
c.組み立てもしくは解体に際しての前記連結具による上段と下段のリング状ブロックの仮接続は、接続部もしくは切断部の炉周方向に沿って固定される複数組からなる一対のブラケットを介し、これらのブラケット間に水平移動可能に取付けられた連結部材を備える可変連結具を用いることによって行うこと、
d.前記可変連結具は、ブラケットと連結部材とで並行リンク機構を構成するものであること、
e.前記連結部材は、可撓性材料を用いたものであること、
f.前記連結部材は、ロッドからなること、
g.前記可撓性材料は、ワイヤまたはチェーンであること、
が、より好ましい実施の形態である。
上述した構成になる本発明の高炉炉体を建設する方法および高炉炉体を改修する方法によれば、以下のような効果が期待できる。
(1)組み立て工程では、新炉体の搬入、リング状ブロック間の溶接接続の際に、連結具によりリング状ブロック間を仮接続する方法であるから、以下に述べるように、作業が簡素化して、工期の短縮が図れる。
従来の工法では、新炉体の組み立てにあたり、新炉体のリング状ブロックをリフトジャッキに制約されて、下位側のリング状ブロックの中心に位置合わせする芯合わせが難しかったが、本発明によれば、連結具によりリング状ブロック間を仮接続する方法をとること、および芯合わせ作業が、水平方向への移動が可能な可変連結具を用いて行うので、昇降設備などの据付芯に制約されることがなくなり、据付け精度が向上する。また、芯合わせ作業が、全リング状ブロックの取り込み後、炉内レンガ積み作業と並行してできるようになるため、クリティカル工程から除外され、工期短縮に寄与する。
(2)解体工程では、事前に旧炉体の完全切断ができるため、従来技術の下では解体、搬出の際に必須の工程となる旧炉体切断部の切り残し部分の縁切り作業が不要となる。即ち、本発明においては、連結具のワイヤやロッド等を切断する作業だけで縁切りができるので、解体作業が簡素化し、工期の短縮が図れるようになる。
(3)これらの効果により、本発明によれば、内容積4000m以上の大型高炉の改修(旧炉体を解体し、新炉体の鉄皮組み立てまで)を、僅か約2〜3日という短い期間で終了させることができるようになる。本発明は、高炉の改修のみならず、新たな高炉の建設技術としても有効なことはもちろんである。
従来工法に従う、組み立て時の、炉頂部リング状ブロック搬入の様子を示す模式図である。 従来工法に従う、組み立て時の、上段リング状ブロック搬入の様子を示す模式図である。 従来工法に従う、組み立て時の、下段リング状ブロック搬入の様子を示す模式図である。 従来工法に従う、高炉の組み立て修了時の様子を示す模式図である。 従来工法に従う、解体時の、炉底部リング状ブロック搬出時の様子を示す模式図である。 従来工法に従う、解体時の、下段リング状ブロック搬出時の様子を示す模式図である。 従来工法に従う、解体時の、上段リング状ブロック搬出時の様子を示す模式図である。 従来工法に従う、解体時の、上・下段リング状ブロックの芯合わせの様子を示す模式図である。 本発明方法に従う、解体時の、炉底部リング状ブロックを搬出する様子を示す模式図である。 旧炉体解体時の、一般的な切断部の構造を示す断面図である。 本発明方法に従う、旧炉体解体時の、切断部の構造を示す断面図である。 本発明方法に従う、旧炉体解体時の、炉底部リング状ブロック切り離しの状況を示す模式図である。 本発明方法の他の実施形態に従う、旧炉解体時の、炉底部リング状ブロック搬出の様子を示す模式図である。 本発明方法の他の実施形態に従う、旧炉解体時の、下段リング状ブロック搬出の様子を示す模式図である。 本発明方法に従う、新炉体組み立て時の、炉頂部リング状ブロック搬入の様子を示す模式図である。 本発明方法に従う、新炉体組み立て時の、上段リング状ブロック搬入の様子を示す模式図である。 本発明方法に従う、新炉体組み立て時の、連結具を使って上段と下段リング状ブロックを仮接続する様子を示す模式図である。 本発明方法に従う、他の実施形態を示す、下段リング状ブロックを搬入する様子を示す模式図である。 本発明方法に従う、新炉体組み立て時の、炉底部リング状ブロックをケーソン上に案内する様子を示す模式図である。 本発明方法の他の実施形態に従う、新炉体組み立て時の、炉頂部リング状ブロックを懸吊型ジャッキを使って組み立てる最初の工程を示す模式図である。 本発明方法の他の実施形態に従う、新炉体組み立て時の、上段リング状ブロックを搬入する際の様子を示す模式図である。 本発明方法の他の実施形態に従う、新炉体組み立て時の、下段リング状ブロックを搬入する際の様子を示す模式図である。 本発明方法の他の実施形態に従う、新炉体組み立て時の、炉底部リング状ブロックを搬入する際の様子を示す模式図である。 本発明方法のさらに他の実施形態に従う、新炉組み立て方法を示す模式図である。 本発明方法のさらに他の実施形態に従う、新炉組み立て方法を示す模式図である。 本発明方法で用いる、可変型連結具の異なる実施形態(a)、(b)を示す模式図である。 本発明方法で用いる、可変型連結具のさらに他の実施形態を示す模式図である。
以下、ケーソン上まで斜路を設けて適用されるリング状ブロック工法に基づき、まず、本発明に係る高炉の改修方法について説明する。なお、新規高炉の建設方法は、以下述べる高炉の改修方法のうち、新炉体の組み立てを行う工程と同じである。なお、本発明は、以下の具体例にのみ限られるものではない。
図9は、最下段である炉底部を、炉底部リング状ブロックとして切り離し、解体を始める状態を示す旧炉体解体の一例である。
なお、本発明において、新・旧の炉体を複数のリング状ブロックとして、解体、組み立てを行う際、炉頂部ブロック、炉底部ブロックは、リング状とならないブロックも存在することもあるが、これらを総称して本発明においてはリング状ブロックと呼称して説明する。
図示した符号の1は、炉支柱、2は上部付設櫓、3はその付設櫓に設置したリング状ブロックの昇降設備として懸吊型ジャッキを示す。4は炉体であって、4A〜4Dは分割された状態のリング状ブロックである。また、図示の5は高炉基礎であるケーソン、6は斜路、そして、15は搬送台車である。
この図9において、切断されて搬出された炉底部リング状ブロック4Dが斜路6に搬出された状態を示している。図10は、旧炉体ブロック解体時の切断部の構造を示すものである。旧炉体の鉄皮は、外側から切断処理されるものであって、図中の符号14は鉄皮の切断部分である。図示の7、8は、切断後、上段リング状ブロック−下段リング状ブロックとなる鉄皮であり、9はステーブ、10は耐火物である。この図示例は、切断位置を、ステーブ9間の耐火物10の埋設位置にしたものを示しているが、切断位置は、この位置だけに限られるものでなく、ステーブ埋設位置でもかまわない。要するに、いずれの位置であっても、鉄皮部分を切断して分離できれば、残る部分はステーブ9およびその上下に伸びる冷却水供給配管、内張り耐火物、あるいは炉内堆積物であり、分離可能である。
従来、旧炉体の鉄皮を、リング状ブロックとして切断する際、周方向の大半部分を予め切断し一部を切り残した状態にしておき、そのリング状ブロックをケーソン5上の搬送台車15にあずけた状態のときに、切り残した前記未切断部分の鉄皮を切断して、リング状ブロックの完全な切り離しを行っていた。なお、この鉄皮切断は、搬出しやすい大きさに分断する作業であって、図9に示す例は、旧炉体を4分割のリング状ブロック4A〜4Dとして解体する例であるが、炉体の大きさに等に応じて、3〜5分割として解体するのが好ましい。
図11は、本発明方法に従う旧炉体解体時の切断部の構成を示したものである。この図は、上段と下段のリング状ブロックを連結具13を介して仮接続した状態を示している。図に示すように、上段リング状ブロックとなる鉄皮7および下段リング状ブロックとなる鉄皮8には、これらの切断部、接続部に沿うその上端部、下端部の近傍に、予め一対の複数組からなるブラケット11、12が溶接によって固定される。そして、その両ブラケット11、12間には、ワイヤやロッド、チェーン等からなる連結部材13aが取付けられ、連結具13を形成する。この連結具13の好ましい形態は、連結部材13aとして、可撓性材料、例えば、ワイヤチェーンなどの材料を用い、上段もしくは下段のリング状ブロックのいずれか少なくとも一方が、水平方向に移動可能になるようにした可変型連結具を用いる。これらの連結具13(以下、「連結具13」という場合、可変型連結具を含めて言う)は、後付けで取付けられ、上段と下段のリング状ブロック相互間を仮接続するために用いられるものである。
上記連結具13による仮接続は、旧炉体の鉄皮7、8をリング状ブロックに切断する鉄皮切断終了前、あるいは鉄皮切断中など、旧炉体の鉄皮をリング状ブロックに切断する際に、予め大半の部分を切断しておいて、その切断ずみ部分にかかる連結具を同時作業で取付けるようにして、切断作業と並行して行なえばよい。
その結果、上段リング状ブロックと下段リング状ブロックとに切断された後は、下段リング状ブロックは、この連結具13により、とくに連結部材13aを介して、上段リング状ブロックによって懸吊支持された状態となる。
この点、従来のリング状ブロックの切断手順は、下位のリング状ブロックを支持するのに必要な長さの分だけ切り残し(未切断部)て対処していた。そして、リング状ブロックを搬出するにあたっては、全てのリング状ブロックを懸吊型ジャッキを使ってリフトダウンして、ケーソン5上の搬送台車15に載せた後、上位のリング状ブロックの未切断部を切断することによって、この時点で始めて搬出すべき下位のリング状ブロックの完全な切りし離しを行うようにしていた。
これに対し、本発明では、図12に示すように、各リング状ブロック4A、4B、4C間を切断する際に、これらの相互間を連結具13にて切断中、あるいは切断に入る前に予め仮接続する。例えば、リング状ブロック4Cを切断して搬出するにあたっては、連結具13にて仮接続された状態のリング状ブロック4A、4B、4Cを、下部付設櫓1上の懸吊型ジャッキ3を使ってリフトダウンし、該リング状ブロック4Cをケーソン5上の搬送台車15に載せ、次いで、リング状ブロック4Bとリング状ブロック4Cを結ぶ連結具13を切断することによって、この時点で始めてリング状ブロック4Bとリング状ブロック4Cの完全な分離を行うのである。その後、このリング状ブロック4Cを搬送台車15上に載せてケーソン5上から斜路6を経て搬出する。
このように、本発明では、炉体の解体に当たっては、図11に示すように、各リング状ブロック4A〜4Cの切断部分14は、切断線に沿う上下の鉄皮7、8外面にまずブラケット11、12を溶接固定し、これらの上下で一対の周方向に複数組取付けられるブラケット11、12間に、ワイヤやロッド(図示例は、ロッドをナット16で締結)のような連結部材13aを取付けて構成された連結具13により仮接続して懸吊支持した状態とする。この場合、リング状ブロック4A〜4Cの各切断部分は、従来のような未切断部を残すことなく完全に切断しておく。このことにより、本発明方法では、搬出の際に、鉄皮の未切断部の切り離し(縁切り)作業がなくなり、前記連結部材13aの切り離し作業だけとなり、簡単な作業だけが残る。
次に、リング状ブロック4Bの搬出に当たっては、リング状ブロック4A、4Bをともに懸吊型ジャッキ3を使ってリフトダウンし、リング状ブロック4Bをケーソン5上の搬送台車15に載せてから、リング状ブロック4Aとの縁切りのために、連結部材13aを切断する。このようにして、本発明の工法では、各リング状ブロック間の縁切り作業が、炉周方向の切断線に沿って取付けられた、幾つかの連結部材13aをガストーチで溶断するだけで済むようになるから、従来の未切断部分の切断作業に比べると、作業時間を大幅に短縮することができるようになる。
なお、図11において、連結具13を構成しているブラケット11、12および連結部材13aは、あくまでも上下に位置するリング状ブロック(鉄皮7、8を示す)相互間を仮接続するものであり、搬出時に際しては、各リング状ブロック間を縁切りするために切断される部材である。この連結具13は、下位に位置することとなるリング状ブロックを吊り下げて支持できる程度の数と強度があればよい。例えば、図示例の連結部材は、連結部材13aをナット16との組み合わせであるが、ワイヤクランプ装置(特公平6−71999号、特開2006−125563号など)を用いる場合、図17に示すように、ブラケット11、12間に連結部材13aとしてワイヤを張設するだけであり、接続が簡単で、切断も容易で迅速にできる。この連結具13は、各リング状ブロック間の縁切り時に切断処理する例を説明したが、ナット16の取り外しを行うことでも縁切りを行うことができ、工事内容によって、切断あるいは取り外しのいずれかを選択すればよい。
本発明の他の実施形態として、リング状ブロックの吊り上げを付設櫓上および/または炉支柱に、分散配置した懸吊型ジャッキ(数本のワイヤで均等に上げ降しするタイプの「センターホールジャッキ」と呼ばれるものなど)を使って、該リング状ブロックを個々に吊り上げる工法について、旧炉体の解体例で説明する。
この実施形態は、図13に示すように、炉体4をリング状ブロック4A〜4Dに分割して解体する例である。この例は、リング状ブロック4A、4B、4Cが、リング状ブロック4A、4Bを吊る懸吊型ジャッキ3aと、リング状ブロック4Cを吊る懸吊型ジャッキ3bとに役割分担させた点が、図9の例とは異なる。ただし、その他の点については、旧炉体解体時の切断、切り離し、搬出など、図9に示すの例と同じである。以下に、さらに具体的に説明する。
この実施形態は、図14に示すように、リング状ブロック4A、4B間を連結具13を使って仮接続した状態において、炉底部リング状ブロック4Dに続いて下段のリング状ブロック4Cを搬出する際、リング状ブロック4A、4Bと4Cとをそれぞれ異なる懸吊型ジャッキ3a、3bに分担して懸吊するのが特徴である。即ち、リング状ブロック4Cは、このとき、リング状ブロック4A、4Bとは異なる懸吊型ジャッキ3bで支持されているため、該リング状ブロック4Cは、そのまま切り離して、図示のように、リフトダウンし、リング状ブロック4Cをケーソン5上の搬送台車15に載せて搬出する。
そして、それの上位にあるリング状ブロック4Aと、リング状ブロック4Bとの切り離しは、まず、旧炉体の鉄皮切断の前あるいは鉄皮切断中、または旧炉体の鉄皮をリング状に切断する際、予め大半の部分を切断しておいて、切断済みの部分に連結具13を取付けて両者の仮接続を行う。その後は、連結具13による仮接続が行われたリング状ブロック4Aと4Bとを、懸吊型ジャッキ3aによりリフトダウンし、リング状ブロック4A、4Bを結ぶ連結具13の連結部材13aを切断することによって、この時点で始めて、リング状ブロック4Aとリング状ブロック4Bの完全な切りし離しが行うことで、リング状ブロック4Bの搬出を可能にする。そして、残るリング状ブロック4Aについては、そのままリフトダウンして搬出し、旧炉体の解体が終える。
次に、本発明方法に従う新炉体組み立て時の実施形態を、図15〜図19に示す一例に基づき説明する。また、この実施形態は、新規高炉の建設にもそのまま適用される方法である。この新炉体の組み立て作業は、まず、図15に示すように、最上段の炉頂部リング状ブロック4Aを搬送台車15上に載置した状態で斜路6を経てケーソン5上に搬入する。そして、この炉頂部リング状ブロック4Aを懸吊型ジャッキ3aの吊りワイヤにて懸吊し、リフトアップする。次いで、図16に示すように、最上段の炉頂部リング状ブロック4Aの下位に位置することになる上段リング状ブロック4Bを搬送台車15にてケーソン5上に搬入し、そしてリング状ブロック4Aがリフトアップされて生じたケーソン5上に設置する。そして、リング状ブロック4A下端部とリング状ブロック4Bの上端部を連結具13にて仮接続する。
炉頂部リング状ブロック4Aと上段リング状ブロック4Bとの上記仮接続の一例を、図17に示す。ここに例示する仮接続の場合、まず、炉頂部リング状ブロック4Aである鉄皮7の下端部と、上段リング状ブロック4Bである鉄皮8の上端部に、予めブラケット11、12を溶接固定する。そして、これらのブラケット11、12間に、上述したワイヤまたはロッドなどの連結部材13a、図示例のものは、ワイヤクランプ装置13bによるワイヤを配設して接続した状態の連結具13を用いる。
この連結具13は、炉周方向に10〜70本程度配設する。基本的には、上述した解体時と同様のものを用いるが、新炉体組み立て時には、ケーソン5上での芯出しが必要となるため、炉頂部リング状ブロック4Aと上段リング状ブロック4Bの仮接続の状態が、これらのリング状ブロック4Bのいずれか一方もしくは両方が水平方向に移動する構造からなる可変型連結具を用いることが有効である。
例えば、かかる可変型連結具13の例としては、ブラケット11、12間にあって、リング状ブロックのいずれか少なくとも一方が仮接続してなお水平方向に移動できるようにするための可撓性材料、もしくは水平移動を許容できる接続手段からなるものを用いることが好ましい。前者では高荷重に耐えられるワイヤやチェーンなどが好適であり、後者ではロッドの使用が好適である。
また、かかる可変型連結具13は、ブラケット11、12側に、水平移動操作の際のロッド傾きに対処できる受け座加工、あるいはロッドの傾きを許容できる開孔径を施したブラケットなどの構造にしたものが好ましい。上下で一対の複数組からなるブラケット11、12間は、略水平配置であることが好ましい。なお、旧炉体解体工程で使用する連結具13は、下側のリング状ブロックを懸吊支持するためだけのものなので、芯合わせの必要がなく、その後、切断処理されるため、このような可変タイプのものは不要であるが、使用は可能である。
この新炉体の組み立て時、接続する上・下のリング状ブロックの鉄皮8、9間の間隙には、溶接接続時の開先加工部21を施しておくことが好ましい。
その後、図18、図19に示すように、より下方のリング状ブロック4C、4Dを搬入して、ケーソン5上に載置する。そして、リング状ブロック4Cの4Bとの連結は、図15に示す方法と同様の手順で、例えば、可変型連結具13を使って仮接続し、懸吊支持を行う。
なお、これまでの説明では、新炉体は4分割の例で示したが、高炉の大きさにより、3分割あるいは5分割または6分割以上となる場合があり、これらの場合もまた、その接続の方法は上述したと同様の方法で行うことができる。
その後は、上述したと同様の工程に従って、最下段となる炉底部リング状ブロック4Dを搬入し、同様に可変連結具13による仮接続してから、リング状ブロック4A、4B、4Cおよび4D全体を一括して吊り上げると同時に、搬送台車15を待避させてから、ケーソン5上に据え付ける。そして、まず、最下段の炉底部リング状ブロック4Dの芯出しを行った後、上位にあるリング状ブロック4Cから4B、4Aへと順次に芯出しをしながら積み重ねていく。
本発明では、一旦、リング状ブロック4C〜4Aを一括して吊り上げ、最下段となる炉底部リング状ブロック4Dを搬入して、それの建設位置を特定する芯出しを行い、まず、最下段の炉底部リング状ブロック4Dを据え付けた後、吊り上げていた前記リング状ブロック4A、4B、4Cのうち、上位にあるリング状ブロック4Cから4B、4Aへと順次に芯出しをしながら積み重ねていく方法であってもよい。
とくに、最下段となる炉底部リング状ブロック4D内に、予め煉瓦(不定形耐火物を含む)構造物を構築するなどした場合は、炉底部リング状ブロック4Dは、極めて超重量となり、吊り上げを行ったときに、リング状ブロックに撓みなどが発生して煉瓦構造物に亀裂などを発生させる恐れがある。この場合はまず、搬入された最下段炉底部リング状ブロック4Dを吊ることなく移動させて位置決め芯出しを行い、ケーソン5上への据え付けを完了させる。そして、据え付けの終った最下段炉底部リング状ブロック4Dに対し、上記のように吊り上げていたリング状ブロック4A、4B、4Cのうち上位にあるリング状ブロック4Cから順次に芯出しをしながら積み付けを行う。
これらの芯出し作業に当たっては、上部炉体ブロックの側面を複数個の懸吊型ジャッキ3aにて水平方向または炉周方向に押し込みながら炉体との芯合わせを行う。このとき、例えばリング状ブロック4Dから順に芯出しを行うが、芯ズレが発生していたとき(例えば、直径12m〜19mのリング状ブロックが5mmを超えて位置ズレを生じていたとき)、位置を合わせるため、上位のリング状ブロック4Cの側面を懸吊型ジャッキ3aを使って水平方向または炉周方向に押して下位のリング状ブロック4Dと芯合わせを行う。このとき、可変型連結具13を使う場合、上位にあるリング状ブロック4B、4C間は水平移動が可能であることから、この作業が簡便にかつ迅速に行われる。また、リング状ブロック4B、4C間の芯合わせやリング状ブロック4A、4B間の芯合わせも同様である。
このようにして芯出しをして積み重ねたリング状ブロック4A〜4Dは、その後、溶接による完全な接続を行う。すなわち、新炉体となる各リング状ブロックの搬入、仮接続後、各リング状ブロック4A〜4Dの芯出し、積み重ね工程の後は、両者の接続部となる間隙部に設けた開先加工部21部分を溶接接続して、炉体の組み立てを完了させる。このとき、またはこの作業の後、前記連結具13は溶断して撤去する。
本発明のさらに他の実施形態は、リング状ブロックの吊り上げ位置を、高炉の付設櫓2上および/または炉支柱1に分けて分散配置した、役割の異なる懸吊型ジャッキを使って、リング状ブロックを個々に吊り上げて、高炉の建設および高炉の改修を行う方法である。
この実施形態の例を図20〜図24に基づき説明する。まず、図20は、最上段となる炉頂部リング状ブロック4Aの搬入、取り込み状態を示したもので、図21に示すように、炉頂部リング状ブロック4Aの搬入後、次の上段リング状ブロック4Bが搬入される。この実施形態では、炉頂部リング状ブロック4A、上段リング状ブロック4Bは、連結具13を介して仮接続されてともに懸吊型ジャッキ3aにて懸吊支持される。図22に示すように、懸吊型ジャッキ3aで支持された炉頂部リング状ブロック4A、上段リング状ブロック4Bがリフトアップされ、その下部空間には、さらに次の下段リング状ブロック4Cが搬入され、前記とは別の懸吊型ジャッキ3bで支持される。
次に、図23に示すように、下段リング状ブロック4Cは、別の懸吊型ジャッキ3bにてリフトアップされ、その下部空間には、最下段となる炉底部リング状ブロック4Dが搬入される。そして、前記下段リング状ブロック4Cと炉底部リング状ブロック4Dとは、好ましくは可変型連結具13を介して仮接続され懸吊支持される。その下段リング状ブロック4Cと炉底部リング状ブロック4Dとは、可変型連結具13を介して懸吊支持されているため、水平方向への移動が可能であり、それ故に、炉底部リング状ブロック4Dのケーソン5への据付け、芯出しを簡単にかつ迅速に行うことができる。しかも、該下段リング状ブロック4C、4Bの芯合わせも、同じく可変型連結具13によって炉頂部リング状ブロック4Aによって懸吊支持される場合、いずれのリング状ブロックも水平方向への移動が容易であり、結局、上位のリング状ブロックと下位のリング状ブロックとの芯合わせが簡単にできる。
また、図23で示した斜路6を使用せず、搬送台車15を使用する場合は、図24に示すように、ケーソン5と同じ高さに調整することができるレベル調整架構17上に炉底部リング状ブロック4Dを搭載して搬送する。その炉底部リング状ブロック4Dは、台車20上に搭載し、その台車20は走行用レール18上を走行させる。なお、下段リング状ブロック4Cは、懸吊型ジャッキ3bにてリフトアップされ、その下部空間に最下段となる炉底部リング状ブロック4Dがレール19上を移動して搬入される。そして、前記下段リング状ブロック4Cと炉底部リング状ブロック4Dとは、可変型連結具13を介して仮接続し懸吊支持されるようにすることもできる。
本発明では、さらに次のような実施形態での新規高炉の建設を行ってもよい。
図25は、リング状ブロックを3分割して4A、4B、4Cとしたときの例である。リング状ブロック4A,4B間は可変連結具13による仮接続が行われる。最下段となる炉底部リング状ブロック4Cは、搬送台車15(ユニットドーリーとも言う)で搬入される搬送台車高さと炉体を据え付けるケーソン位置高さとが異なる場合は、一般的なレベル調整架構17を介して炉底部リング状ブロック4Cを搬送する。搬送台車位置からケーソン5上へは図示したように架構上に配置したレール18を介してケーソン5上に設置したレール19上に移動させて据え付ければよく、レール19はそのまま埋めるか炉底部リング状ブロック4Cの据え付け後に抜き取ればよい。その他、レールに代え、重量物を移動し据え付け位置の微調整が可能なエアーキャスターを用いることもできる。
最下段炉底部リング状ブロック4Cへのその上位のリング状ブロック4Bの芯出し据え付けは、これまでの説明と同様に、リング状ブロック4Bを左右に押すことにより平行移動方式で行うことができる。リング状ブロックを3分割とした構成では、移動のみで据え付けられる炉底部リング状ブロック4Cの上位に平行移動可能なリング状ブロック4Bが位置することになり、芯出しが迅速かつ容易である。リング状ブロック4Bの芯出し据え付け後、リング状ブロック4B上に、リング状ブロック4Aが搭載される。その後、リング状ブロック4A、4B間、リング状ブロック4B、4C間を溶接接続して炉体の組み立てが完了する。なお、リング状ブロック4Aと4B間は可変連結具13による仮接続行われているが、安全を期すため図中破線で示すリング状ブロック4Bの吊りジャッキ3cを併用することも可能である。芯出しの際に吊り荷重を主として可変連結具13側に負担させることで平行移動による芯出しの調整ができる。
しかも、従来、時間のかかっていた鉄皮7、8の溶接接続および炉底部リング状ブロック4Dより上位にある各リング状ブロック4A〜4Cの芯出し作業を、炉底部リング状ブロック4D内の炉底れんが積み作業と平行して施行することが可能になる。その結果、従来は、炉底れんが積みの作業に、20日〜30日を必要としていたが、本発明によれば、この期間内に下段リング状ブロック4Cより上の芯出し作業および積み重ね作業と各リング状ブロック4C、4D間の溶接接続を行うことができるので、工期に余裕ができる。
また、リング状ブロック4A、4B、4Cの3分割の例では、炉底部リング状ブロック4Cの芯出し、据え付け後、炉底部リング状ブロック4Cに対して直ちにリング状ブロック4Bの芯出し、据え付けが可能になる。
ところで、図26(a)は、かかる可変型連結具13の一例であり、一対のブラケット11、12と連結部材(ロッド)13aとの組み合わせによる平行リンク構造を持っており、図26(b)は、連結部材13aとしてワイヤを用いたワイヤクランプ装置13bの例を示している。また、図26は、ワイヤをクランプしてブラケット11、12に保持し、ワイヤユニットを油圧で締め上げ固定するタイプのワイヤクランプ装置による仮接続の例を示すものである。
こうした可変型を含む各種の連結具13による各リング状ブロック4A、4Bの接続は、あくまでも仮の接続(連結)であり、接続部よりの下部の上段リング状ブロック4Bの荷重を支持するためだけのものなので、芯合わせの必要がなくなる。従って、これらの作業は1時間以内で終わらせることが可能である。この点、従来は、新炉体ブロックの接続に10〜20時間要していたのに比べると、工期の大幅な短縮が可能となる。
高炉の改修というのは、従来、鉄皮のまわりに数十人の溶接作業員を配置して昼夜連続して実施していた。これに対し、本発明方法によれば、このような作業がもはや必要なく、通常の作業を行えばよく、そのため作業品質も向上する。さらに、炉体の芯出しや炉底部リング状ブロック4Dをケーソン5上の芯に合わせれば、その後は順次この芯に合わせていくだけで足りるため、従来のような炉体を吊り上げるジャッキ芯の影響をなくすことができ、据付け精度も向上する。
以上の説明は、ケーソン5と同レベルとなる斜路6を設けたリング状ブロック工法について説明したが、ケーソン5のレベルが高くて、斜路を設けるのが困難なケースでは、図24に示すように、搬送台車15の上にレベル調整架構17を設け、その上にレール18を敷設し、同時にケーソン5上にも前記レールと同レベルとなる炉内レール19を敷設して、これらのレール18、19上に台車20を載せ、この台車20上に各炉体リング状ブロック4A〜4Dを載置して、新・旧炉体のリング状ブロックの搬出、搬入を行う方法であってもよい。このようにして、旧炉体のリング状ブロックの接続−解体、新炉体のリング状ブロックの搬入接続を実施することにより、新・旧炉体のリング状ブロックの搬出−搬入を伴う高炉の改修・建設工程を、従来の工期を大幅に短縮することができる。
本発明に係る高炉の改修または建設方法は、上述したリング状ブロック工法の場合だけでなく、基本的には同様な構成をもつ他の技術分野での改修−建設技術としても利用が可能である。
1 炉支柱
2 上部付設櫓
3、3a、3b 懸吊型ジャッキ
4 炉体
4A〜4D リング状ブロック
5 ケーソン
6 斜路
7、8 鉄皮
9 ステーブ
10 耐火物
11、12 ブラケット
13 連結具(可変型連結具)
13a 連結部材
13b ワイヤクランプ装置
14 切断部分
15 搬送台車
16 ナット
17 レベル調整架構
18、19 レール
20 台車
21 開先加工部

Claims (8)

  1. 高さ方向の複数個所を分割して得られる新炉体用リング状ブロックを上位のものから順次に取り込んで積み重ねることにより、高炉の新炉体を組み立てて高炉炉体の建設を行う際、
    または、既設高炉の旧炉体を高さ方向の複数個所で切断し、得られる複数のリング状ブロックを下位のものから順次に取り外して解体することに続き、高さ方向の複数個所を分割して得られる新炉体用リング状ブロックを上位のものから順次に取り込んで積み重ねて高炉炉体の組み立てを行うことにより、高炉炉体の改修を行う際、
    新炉体組み立て工程および旧炉体解体−組み立て工程での少なくともいずれか一方で、リング状ブロックどうしの溶接接続または切断に先立ち、上段ならびに下段となるリング状ブロック相互の接続部または切断部を、連結具にて予め仮接続することにより、下段のリング状ブロックを上段のリング状ブロックに懸吊支持しておくことを特徴とする高炉炉体の建設および改修の方法。
  2. 新炉体組み立て工程では、新たに搬入する上段に位置することとなるリング状ブロックの下端部と下段に位置することとなるリング状ブロック上端部とをまず、連結具を取付けて仮接続の状態とし、次いで、上段と下段のリング状ブロック相互の積み重ねを行って炉体の組み立てを行い、その後、上段と下段のリング状ブロック相互間の芯合わせと溶接接続を行うことを特徴とする請求項1に記載の高炉炉体の建設および改修の方法。
  3. 旧炉体解体工程では、該旧炉体を解体するとき、下位にある下段リング状ブロックとそれの上位に位置する上段リング状ブロックとの間で、その切断線に沿う部分の複数個所に、切断中またはその切断に先立って予め、連結具を取付けてこれら各ブロックを仮接続した状態とし、次いで、未切断部分を残すことなくその切断線に沿って完全に切断し、その後、搬出時に該連結具を切断して各リング状ブロックを順次に切り離して、搬出を行うようにすることを特徴とする請求項1または2に記載の高炉炉体の建設および改修の方法。
  4. 組み立てもしくは解体に際しての前記連結具による上段と下段のリング状ブロックの仮接続は、接続部もしくは切断部の炉周方向に沿って固定される複数組からなる一対のブラケットを介し、これらのブラケット間に水平移動可能に取付けられた連結部材を備える可変連結具を用いることによって行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の高炉炉体の建設および改修の方法。
  5. 前記可変連結具は、ブラケットと連結部材とで並行リンク機構を構成するものであることを特徴とする請求項4に記載の高炉炉体の建設および改修の方法。
  6. 前記連結部材は、可撓性材料を用いたものであることを特徴とする請求項5に記載の高炉炉体の建設および改修の方法。
  7. 前記連結部材は、ロッドからなることを特徴とする請求項5に記載の高炉炉体の建設および改修の方法。
  8. 前記可撓性材料は、ワイヤまたはチェーンであることを特徴とする請求項6に記載の高炉炉体の建設および改修の方法。
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