JP2013036052A

JP2013036052A - 高炉炉体損傷部の補修方法

Info

Publication number: JP2013036052A
Application number: JP2011170135A
Authority: JP
Inventors: Hisao Kusumoto; 久夫楠本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-03
Also published as: JP5733091B2

Abstract

【課題】施工すべき高炉鉄皮内面の形状がたとえ荒れていたとしても隙間を生じさせることなく高炉炉体損傷部の補修ができるような方法を提案することにある。
【解決手段】高炉の減尺休風によって炉内装入物レベルを炉体損傷部下にまで降下させ、そこにある損傷ステーブなどを除去して鉄皮内面が露出した状態として更新ステーブを配置して補修を行なうに当たり、高炉炉体損傷部に、ステーブ本体の鉄皮に面した側にプラスチック耐火物を予め内張りしてなる更新ステーブユニットを配置して高炉炉体損傷部の補修を行なう方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉炉体損傷部の補修方法に関し、特に高炉の炉壁の一部を構成している炉体冷却用ステーブとそのまわりに施工されている損傷した耐火物とを取り替えて更新補修する方法を提案する。

高炉の炉頂部より装入された装入物（鉱石やコークス等）は、炉内を下方に向かって徐々に降下しながら高圧高温状態の下で還元反応して溶融した銑鉄とスラグになる。このような高炉操業過程において、高炉の炉壁耐火物は、化学的変化や物理的摩耗等によって溶損したり壊裂したりして徐々に厚みを減じ、ついには消滅する部位も発生するようになる。

一般に、前記炉壁耐火物と高炉鉄皮との間には、炉体とくに耐火物の冷却手段として炉体冷却用ステーブが配設されている。ただし、耐火物が消滅した時点で、そのステーブは炉内に露出した状態になって高温の炉内装入物に接するようになるため一層摩耗が進んで溶損しやすくなる他、ステーブ内に鋳ぐるんだ冷却管までも破損する事態となる。このように、炉壁耐火物の冷却手段としてのステーブが破損すると、その部位の鉄皮が大きな熱負荷のために亀裂を発生し、炉内部のＣＯガスが炉外に洩れて不安定な状態になるだけでなく、強度も低下して高炉の寿命を短くする。従って、こうした場合、上記ようなステーブについては、高炉の改修時に取り替えなければならない。

また、高炉改修時以外の時であっても高炉炉体損傷部補修のために冷却用ステーブの取り替え作業が行なわれる。即ち、高炉の減尺休風による中間改修の時は、短期間でかつ余りコストをかけないように施工することが求められているので、ステーブについても健全なものはそのまま残し、破損したステーブだけの取り替えを行なうのが普通である（特許文献１）。

前記文献１に記載の従来技術の場合、高炉本体に更新ステーブを取付けた後に該ステーブと高炉鉄皮との隙間部分にキャスタブル耐火物の流し込みや圧入を行なうために、炉外より圧入口を介してキャスタブル耐火物を充填する補修が不可欠であった。

この場合において、従来、定形耐火物ではなく不定形耐火物（キャスタブル耐火物）を使用する理由は、ステーブのみを取り替え、鉄皮を既設のまま使用する場合においては、既設鉄皮内面には通常、耐火物や原料などが付着して形成される突起（付着物）が存在し、そのため、そこに定形耐火物を張り付けても十分に密着させられないという問題があったからである。この場合もし、ステーブと高炉鉄皮との間に耐火物が密に充填されずに隙間が生成すると、そこに炉内ガス通路ができて高温の炉内ガスが流通するようになるため、鉄皮への熱負荷が一層増大し、鉄皮を炉熱から保護することができなくなることを意味している。しかも、補修の際にはキャスタブル（不定形耐火物）の流出防止を講じる必要もあり、その方法としては、ステーブの背面の周囲にスポンジゴムなどを貼り付けて鉄皮へ押し付けたり、ステーブの側面にシール用金具を取付けたり、ステーブの目地部に炉内側からキャスタブル耐火物を吹き付ける方法などの採用が不可欠となっていた。

また、特許文献２、３では、鉄皮とステーブとの間に、厚みが大きいプレキャスト（定形）耐火物を施工し、そのステーブと鉄皮との間のうち、特に縦目地部にのみ、キャスタブル耐火物を圧入する方法を提案している。しかし、これらの従来技術の場合、プレキャスト耐火物と高炉鉄皮との間、特に鉄皮の内面表には上述したような付着物等による凹凸が存在しているため、どうしても隙間ができ、所謂、炉内の反応ガスが流れる通路となって鉄皮面に添う裏風を誘う原因になる。

特開昭６０−２６０７号公報特開平８−７３９１２号公報特開平９−４１０１０号公報

上記の各従来技術は、鉄皮とステーブとの間に形成される隙間へのキャスタブル耐火物の注入が、圧入口を利用した炉外からの作業となるため、流し込みや圧入充填するキャスタブル（不定形耐火物）による不完全な隙間充填やシール不良を招き、さらにそのキャスタブル耐火物がステーブの背面の全域に完全に充填できたかどうかを確認することもまた困難で、信頼性の低い補修方法でしかなかった。

しかも、これらの従来技術の場合、上述したようにステーブの更新ができたとしても鉄皮との間の隙間を完全に埋めることができないために炉内ガスの裏風流路が生成し、そのために炉内の高熱から鉄皮を保護できないという問題もあった。さらには、高炉の炉体にステーブを取付けた後にキャスタブル耐火物の流し込み施工を行なわなければならないため、このことが工事期間の律速にもなってくるという問題もあった。

そこで、本発明の目的は、鉄皮と更新ステーブとの隙間にキャスタブル（不定形）耐火物の流し込みや圧入を行なう作業が不要で、鉄皮内面形状がたとえ付着物の影響により荒れていたとしてもその隙間を確実に埋めて無くすことのできる高炉炉体損傷部の補修方法を提案することにある。

従来技術が抱えている上述した問題点を確実に解決することができかつ上記の目的を実現することができる技術として、本発明は、高炉の減尺休風によって炉内装入物を炉体損傷部下にまで降下させた後、その炉体損傷部位にある損傷ステーブならびにそのまわりの損傷耐火物を除去して鉄皮内面が露出した状態とし、そこに更新ステーブを配設しかつそのまわりに新たな耐火物を施工することで高炉炉体損傷部の補修を行なう方法において、
前記高炉炉体損傷部に、ステーブ本体の鉄皮に面した炉外側の面にプラスチック耐火物を予め内張りしてなる更新ステーブユニットを配設することを特徴とする高炉炉体損傷部の補修方法を提案する。

本発明に係る前記補修方法においては、
（１）前記プラスチック耐火物は、ステーブ本体の鉄皮側の面に金網を介して変形可能に内張り保持されていること、
（２）前記プラスチック耐火物は、ステーブ本体と略同形の可塑性を有する板状体であって保湿シートにて被覆されたものであること、
（３）プラスチック耐火物用保湿シートは、炉体損傷部への前記ユニット施工直前に切り裂くこと、
がより好適な解決手段を提案することになると考えられる。

前述のような構成とした本発明に係る補修方法によれば、鉄皮とステーブとの間をステーブの鉄皮側の面に予め可塑性のある定形のプラスチック耐火物を内張りしてなる更新ステーブユニットを用いることにしたので、鉄皮とステーブとの隙間を完全に無くすことができ、炉内ガス流路の形成を確実に防止して、鉄皮の熱負荷を軽減できる。

また、本発明によれば、定形のプラスチック耐火物を使って炉壁耐火物の補修を行なうので、施工時間の短縮が達成できる他、縦目地等への不定形耐火物の使用量を減らすこともでき施工作業が簡素化する。

更新ステーブユニットの側面図。補修方法の説明図。補修後の高炉炉体の一部を示す断面図。高炉の減尺休風時補充方法を説明する図。

高炉は、全面改修等の長期停止以外にも、減尺休風による中間改修時にも炉体損傷部の補修、特に炉体冷却用ステーブのうちの損傷したステーブを新しいものに取り替える補修が行なわれる。本発明は正に、その減尺休風時に行なう高炉炉体損傷部の補修に当たり、損傷したステーブに代えて使用する更新すべきステーブ本体１に対し、耐火物、即ちプラスチック耐火物２を予め内張りしてなる、図１に示すような更新ステーブユニットＳｕを用いる方法を提案するものである。

本発明において特有の前記更新ステーブユニットＳｕは、プラスチック耐火物を使用するところに特徴がある。そのプラスチック耐火物は定形耐火物の一種ではあるが、耐火物それ自体が可塑性ないし粘弾性を示す耐火物のことである。このプラスチック耐火物は、施工厚み：５０〜１００ｍｍ程度で、外形はステーブ本体と略同一の大きさの方形のものが用いられる。

このようにステーブ本体１の鉄皮側の面に重ね合わせる耐火物としてプラスチック耐火物２に着目した理由は、キャスタブルを固化させて得られる可塑性のない従来の定形耐火物とは異なり、耐火物それ自体が可塑性を持っていることから、キャスタブル固化耐火物のように簡単に割れたりするようなことがなく、何よりも可塑性を示すことから変形が自在で、付着物の影響で凹凸状態にある鉄皮内面形状に対しても、よくその形状に追随して馴染むから、所謂、隙間の生成を確実に防止できるという点で画期的である。

本発明で使用する前記プラスチック耐火物２とは、耐火骨材と耐火粘土粉末を混合し、これに水とバインダーを加えて練土状にした可塑性のある打ち込み施工用耐火物であって、所謂、湿式吹き付け施工や流し込み施工が主のキャスタブル不定形耐火物とは異なり、一定の可塑性を示して隣接する形態に応じて柔軟に変形する特性をもつものである。例えば、最高使用温度が１５００℃以上のＡｌ_２Ｏ_３系、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２系などの耐火物が用いられるが、Ａｌ_２Ｏ_３：４０〜９０ｍａｓｓ％、ＳｉＯ_２：１０〜６０ｍａｓｓ％、ＺｒＯ_２：５〜２０ｍａｓｓ％の組成を有するものなども有用である。

表１は、従来のキャスタブル耐火物と本発明で使用するプラスチック耐火物との特性を簡単に比較したものであり、後者の耐火物が本発明の更新ステーブユニット用内張り耐火物として有用であることがわかる。

なお、本発明で使用するプラスチック耐火物２は、乾燥防止のために保湿シート３を使って包囲するか袋詰めしたものを使用することが好ましい。それは、この種のものは袋から出すと早ければ１日程度でも乾燥して可塑性が失われることがあるためである。

その保湿シート３としては、例えば、ナイロン（ＮＹ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのプラスチックフィルムを用いることが好ましい。なお、保湿シート３としては、一軸もしくは二軸延伸フィルムなどを用いることで、施工時にこのフィルムを切り裂いて塑性変形に備えられるようにしたものがより好適である。

また、この更新ステーブユニットＳｕは、横持ちなどのハンドリング時に方向転換や遥動が繰り返されるため、ステーブ本体１に内張り施工したプラスチック耐火物２が脱落しないよう固定する必要がある。その固定の方法としては、該プラスチック耐火物２を金網４にて覆うことで行なうことが好ましい。使用する金網４は、線径が０．５ｍｍ程度の亀甲状の金網（綱目の大きさ：２０ｍｍ以下）を用いる。ただし、網目の大きさはあまり大きくなるとハンドリング時に耐火物を保持できなくなる。

本発明においてユニットに金網４を用いることにしたのは、変形に対する自由度が大きく、また、金網の目から自由に耐火物の出入りが可能になるため、練土状のプラスチック耐火物２の可塑性を阻害しないという利点があることによる。この金網４の端部は、ステーブ本体１に鉄板などで押え付けて取付ける。また、耐火物施工面側はステーブ表面に取付けた針金等にて金網を格子状に繋止してもよい。例えば針金等をビスや溶接にてステーブ本体へ取付けておき、耐火物中を通して金網面表面に出すようにしてもよい。このときの取り付け格子のピッチは約２５０ｍｍ程度とする。金網固定のピッチがこれ以上大きくなるとハンドリング時における金網の変形が大きくなりステーブ本体１への該プラスチック耐火物２の密着性を維持することができなくなる。

本発明によれば、ステーブ本体に対し、予め可塑性のあるプラスチック耐火物を、更新ステーブに予め内張り施工しておき、この更新ステーブに張り付けるプラスチック耐火物２の側を、既設鉄皮５の内側面に押し付けて配設することにより、既設鉄皮５表面の付着物６に由来する突起に対してもプラスチック耐火物２がよく追従変形し、隙間の生成を阻止して空隙を確実に埋めることができるようになる。また、図１に示すように、プラスチック耐火物２をステーブ本体１に対し金網４を使って事前にユニット化しておくことで、耐火物圧入施工量を大幅に減らすことができ、工事時間の短縮に効果的である。

本発明で用いる更新ステーブユニットＳｕを使って、高炉炉体の損傷部位を補修する方法としては、高炉の炉頂部に、図４に示すように損傷ステーブの搬出口と更新ステーブユニット搬入口、ならびに複数のワイヤと補助吊り具を備える昇降装置（ウインチ）を装備してなる改修高炉において、
イ．高炉を休風させて炉内装入物（鉱石、コークス等）レベルを炉体損傷部位の下辺まで降下させる減尺休風を行い、
ロ．損傷ステーブならびに周辺耐火物を破砕、除去して前記ウインチを使って取り外し、これらを吊り上げて撤去すると同時に、損傷耐火物の破片も掻き出して同様に撤去し、
ハ．次に、前記更新ステーブユニットＳｕを目的位置まで降下させて位置調整し、鉄皮に開口した作業開口から挿入した補助具を使って、鉄皮面に向けて該ユニットのプラスチック耐火物層が当該鉄皮に接触するまで引き付けて、該プラスチック耐火物が圧密状態になって一切の隙間がなくなるように配設する。

この段階で、プラスチック耐火物は可塑性により、図３に示すように、キャスタブル耐火物を使うまでもなく鉄皮５と更新ステーブ本体との間には原則的に如何なる隙間も生じさせることなく、例え、その鉄皮内面が図２に示すように付着物６の影響で大きな凹凸があったとしても、該プラスチック耐火物２の可塑性の故に自在に変形して隙間を埋めることになり、完全な炉壁ライニングの構築が達成される。なお、必要に応じて、主に縦目地部にキャスタブル耐火物を圧入することは差し支えない。

本発明者らが行なった実験によれば、本発明が適合する補修方法を採用すると、ステーブと鉄皮との隙間をキャスタブル耐火物に頼ることなく、確実に埋めることができ、鉄皮への熱負荷が低減できた。

また、ステーブ本体に対しプラスチック耐火物を予め施工しておくことで、耐火物の圧入施工量を減らすことができ、全体の施工時間を大幅に短縮できた（庄入施工時間１／２以上短縮）。

本発明に係る補修技術は、高炉の減尺休風を前提としたものであるが、キャスタブル耐火物を利用するという観点からは、他の例えば、減尺休風をしないで行なう補修方法への適用も可能である。

１ステーブ本体
２プラスチック耐火物
３保湿シート
４金網
５鉄皮
６付着物

Claims

高炉の減尺休風によって炉内装入物を炉体損傷部下にまで降下させた後、その炉体損傷部位にある損傷ステーブならびにそのまわりの損傷耐火物を除去して鉄皮内面が露出した状態とし、そこに更新ステーブを配設しかつそのまわりに新たな耐火物を施工することで高炉炉体損傷部の補修を行なう方法において、
前記高炉炉体損傷部に、ステーブ本体の鉄皮に面した炉外側の面にプラスチック耐火物を予め内張りしてなる更新ステーブユニットを配設することを特徴とする高炉炉体損傷部の補修方法。
前記プラスチック耐火物は、ステーブ本体の鉄皮側の面に金網を介して変形可能に内張り保持されていることを特徴とする請求項１に記載の高炉炉体損傷部の補修方法。
前記プラスチック耐火物は、ステーブ本体と略同形の可塑性を有する板状体であって保湿シートにて被覆されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の高炉炉体損傷部の補修方法。
プラスチック耐火物用保湿シートは、炉体損傷部への前記ユニット施工直前に切り裂くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の高炉炉体損傷部の補修方法。