JP2014152370A - 炉内付着物除去装置及びこの炉内付着物除去装置を用いた付着物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉周辺の設備を損傷させずに高炉の内壁面に凝着された付着物を安全に、且つ短時間で除去する。
【解決手段】高炉３０の側壁に設けられた開口３３に外部から挿入可能な長尺の棒体であって、前記高炉３０の内壁面に凝着された付着物Ａを亀裂により分断して、前記高炉３０の内壁面から付着物Ａを除去する付着物除去ロッド２と、前記付着物除去ロッド２の先端部に取り付けられ、且つ前記高炉３０の内壁面に凝着された付着物Ａに亀裂を生じさせて分断する破砕部材５と、前記開口３３に挿入されている付着物除去ロッド２の長手方向の後端部に配備され、且つ当該付着物除去ロッド２に対して軸心方向の荷重を付与して前記付着物除去ロッド２を高炉３０の内側に押し出す荷重付与装置６と、前記荷重付与装置６と高炉３０の外壁面を連結することで、前記荷重付与装置６を高炉３０の外壁面側に支持する支持部７と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、高炉内の付着物を除去する炉内付着物除去装置、及びこの装置を用いて付着物を除去する方法に関する。

高炉は、その上部から鉄鉱石及び還元剤であるコークス等の原料を装入し、下部から熱風を吹込んで、鉄鉱石の還元、溶解等の一連の反応を行わせ、銑鉄を製造するものである。具体的には、高炉内では、高炉の下部から送風された熱風がコークスやペレット状の微粉炭（鉄鉱石）と反応して一酸化炭素（ＣＯ）と窒素（Ｎ）の混合ガスとなる。そして、この混合ガスは、高炉の上部から降下してくる原料と反応しながら高炉内を上昇し、高炉の上部から排出される。

また、高炉内を降下している鉄鉱石は、高炉の上部（低温部）で混合ガスによって還元され、高炉の下部（高温部）に向かって連続的に還元反応が行われて、高炉の底部で高温の液体状の銑鉄が得られる。このようにして製造された溶銑は、高炉の側壁に設けられた出銑滓口から外部へ取り出される。
ところで、高炉主原料、副原料には亜鉛（Ｚｎ）成分が含有されており、銑鉄を製造する際に亜鉛成分が、蒸発（ガス化）するようになる。ガス化された亜鉛成分は炉内のガス流によって上昇し、温度が低い高炉の上部で固体に戻る際に周囲の粉鉱及び析出炭素を取り込みながら高炉の側壁に凝着することで付着物として堆積するようになる。

この付着物は、高炉の操業を不安定にする虞がある。例えば、高炉の上部の側壁に凝着した付着物によって、高炉のプロフィール（平面視での断面形状）が円形状を維持することができなくなると、高炉内で半径方向に適正なガス流速分布のバランスが悪化して溶銑中のＳｉ成分が上昇したり、炉内の圧力損失が増大してコークス比が上昇する虞がある。
高炉の側壁に凝着した付着物を除去するための技術としては、特許文献１、特許文献２に開示されたものがある。

特許文献１は、懸垂材吊り下げ用金具を有し、複数の中空円筒状の支持用ロッドの数を適宜変更することによって伸縮可能で、かつその内部空間を圧縮空気又は圧縮窒素の通路となした支持部と、該支持部の先端に設置され、前記通路を介して供給されてきた圧縮空気又は圧縮窒素によって駆動される破砕部からなることを特徴とする炉壁付着物の熱間破砕装置を開示する。

特許文献２は、高さ調整可能な吊り下げ機構と、該吊り下げ機構に吊り下げられた水平旋回駆動機構と、該水平旋回駆動機構に吊持された伸縮可能な懸垂フレームと、該懸垂フレームの先端に配設されたはつり装置と、該懸垂フレームを水平姿勢と鉛直姿勢に変更できる屈曲機構とからなることを特徴とする高炉の炉内壁補修装置を開示する。
また、従来より、ライフルなどの銃器を用いて高炉の側壁に凝着した付着物に対して銃撃し、高炉の側壁から付着物を除去する方法もある。

実公平６−３３３５７号公報 特開平１１−３０２７１１号公報

ところで、高炉の側壁（内壁面側）に凝着した付着物は、高炉の頂部を覆ってしまうような非常に大きいものとなることもある。例えば、このような付着物は、平面視で、高炉口（頂部）の断面の１／３を覆うくらいに堆積するものもある。
この付着物は、高炉の通常操業において、高炉の側壁から脱落することがほとんどなく、クリーニング操業（高炉内のガス流を周辺流化し、その熱補償としてコークス比を増大させる）を長期間実施するか、銃撃による除去や除去装置を用いた除去が必要となってくる。

しかし、クリーニング操業を長期間実施すると、製造コストの上昇にもつながる。また、従来から用いられている銃撃による除去方法で付着物を除去しようとすると、誤射や兆弾によって炉内の周辺設備を損傷したり、作業者に被害が及ぶ虞がある。また、作業者の安全を確保する観点から同時に複数箇所から銃撃を実施出来ないこと、並びに銃撃した付着物からの発塵によって視界が遮断されるため、ある程度銃撃した後には視界確保のために発塵が収まるのを待つ必要があることから、除去に時間がかかってしまう。このように高炉の側壁から除去する対象としては、何らかの理由で損傷した高炉の内壁面に応急的に吹き付けてある耐火物なども該当する。

そこで、このような状況を改善すべく、特許文献１、特許文献２の技術を採用したとしても、高炉の側壁に凝着した付着物を効率的、且つ安全に除去することが困難であることが現場の実績として挙がってきている。
例えば、特許文献１の技術は、高炉内の形状に合わせて伸縮可能な支持部を高炉内に懸垂し、その支持部の先端に設置された破砕部を高炉内の付着物に衝突させながら破砕し、高炉の側壁から付着物を除去する技術であるが、支持部がワイヤによって高炉内の上方から懸垂されており、付着物を破砕するときに発生する支持部の水平方向の反力を保持することできない。つまり、支持部を固定しながら付着物を破砕部で破砕するようになっていない。そのため、破砕部の打撃力を充分に付着物に伝達することができず、付着物を充分に除去出来ない。

また、高炉の頂部及び側壁に設けられているマンホールや高炉内に設けられている測温管によって支持部の可動範囲が制限されるため、この装置によって付着物を除去することができる範囲は限定される。また、付着物の位置や破砕状況を確認するために、高炉に設けられたマンホールから常に高炉内を監視する必要があり、作業者の熱傷、ガス中毒及び転落等の災害に対する充分な安全対策が必要となる。

また、特許文献２の技術は、特許文献１の技術と同様に、はつり装置を配設した伸縮可能な懸垂フレームを高さ調整可能な吊り下げ機構で懸垂し、そのはつり装置の先端に設置されたピストンスパイク式ハンマで高炉内の付着物に打撃を与え細かく破砕し、高炉の側壁から付着物を除去する技術であるが、付着物に亀裂を生じさせるとともに、破砕する方法と比較すると付着物を除去する時間が長くなってしまう。さらには、ピストンスパイク式ハンマを高炉内に１つしか設置することができないため、一度に１箇所しか破砕することができず非効率である。また、特許文献２の技術は、油圧及び空圧を駆動源とする多種多様な機器が搭載されているため、操作が複雑になってしまう。特許文献２の技術では、初期の設置費用及び維持管理費用のコストもかかる。

以上述べた如く、高炉の側壁から付着物を除去する方法として、従来から、銃撃及びはつり装置によって高炉の内側から掘削する方法が用いられてきたが、いずれの方法も作業に時間がかかってしまうため、限られた高炉休風時間内（通常２４時間程度）で効率良く除去することが困難である。
そこで、本発明は上記問題点を鑑み、高炉周辺の設備を損傷させずに高炉の内壁面に凝着された付着物を安全に、且つ短時間で除去することができる炉内付着物除去装置及びこの炉内付着物除去装置を用いた付着物除去方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る炉内付着物除去装置は、高炉の側壁に設けられた開口に外部から挿入可能な長尺の棒体であって、前記高炉の内壁面に凝着された付着物を亀裂により分断して、前記高炉の内壁面から付着物を除去する付着物除去ロッドと、前記付着物除去ロッドの先端部に取り付けられ、且つ前記高炉の内壁面に凝着された付着物に亀裂を生じさせて分断する破砕部材と、前記開口に挿入されている付着物除去ロッドの長手方向の後端部に配備され、且つ当該付着物除去ロッドに対して軸心方向の荷重を付与して前記付着物除去ロッドを高炉の内側に押し出す荷重付与装置と、前記荷重付与装置と高炉の外壁面を連結することで、前記荷重付与装置を高炉の外壁面側に支持する支持部と、を有することを特徴とする。

好ましくは、前記付着物除去ロッドの先端部には、最先端に向かうにつれて先細るように錐面が形成されており、前記付着物除去ロッドの錐面には、前記破砕部材が複数取り付けられていて、前記破砕部材は、前記付着物除去ロッドが高炉の内部に進出する際に、付着物除去ロッドの錐面に対して移動可能又は離脱可能とされているとよい。
好ましくは、前記破砕部材は、略三角形の板片で形成され、且つ当該破砕部材の各頂部が鋭角であるとよい。

好ましくは、前記付着物除去ロッドの先端部には、当該付着物除去ロッドの軸心に交差するように切り取られてなる頂部が形成されているとよい。
好ましくは、前記付着物除去ロッドの錐面に装着された破砕部材は、前記高炉の内壁面に凝着された付着物と面で接触するように構成されているとよい。
本発明における炉内付着物除去装置を用いた付着物除去方法は、前記高炉の側壁に設けられた開口に外部から挿入された付着物除去ロッドを前記荷重付与装置で高炉の内部側へ押圧し、前記付着物除去ロッドの先端部に装着された破砕部材により高炉の内壁面に凝着された付着物に対して亀裂を生じさせて、前記高炉の内壁面から付着物を押出しながら除去することを特徴とする。

本発明の炉内付着物除去装置及びこの炉内付着物除去装置を用いた付着物除去方法によれば、高炉周辺の設備を損傷させずに高炉の内壁面に凝着された付着物を安全に、且つ短時間で除去することができるようになる。

高炉の内部を示した図である。 本発明の炉内付着物除去装置を平面視で示した図である。 付着物除去ロッドの先端部を拡大して示した図である。 本発明の炉内付着物除去装置を用いて、高炉内の付着物を除去する様子を示した図である。 本発明の炉内付着物除去装置を用いて、高炉内の付着物を除去する様子を示した図である。

以下、本発明に係る炉内付着物除去装置１及びこの装置を用いて炉内に凝着した付着物Ａを除去する方法を、図を参照して説明する。
本発明の炉内付着物除去装置１は、高炉３０の内壁面に凝着した付着物Ａを除去するに際し、この付着物Ａに対して亀裂を生じさせて、付着物Ａを破砕するものである。そして、破砕した付着物Ａを高炉３０の内部に落下させるようになっている。

図１に示すように、高炉３０は、その上部から鉄鉱石及び還元剤であるコークス等の原料を装入し、下部から熱風を吹込んで、鉄鉱石の還元、溶解等の一連の反応を行わせ、銑鉄を製造するものである。
高炉３０は、その上部（頂部）が開口された円筒状の構造体であって、製鉄所内に立設されている。高炉３０は、その側壁及び底部が鋼板などの鉄皮３１で形成されており、側壁及び底部の内周側（内壁面側）には、耐火物３２（耐火煉瓦）が積層するように配設されている。高炉３０側壁の周囲には、鉄皮３１と耐火物３２とを貫通する孔（開口３３）が複数設けられている。その孔には、冷却ジャケット（図示せず）が挿入されている。冷却水が冷却ジャケットの内部を通過することによって、鉄皮３１と耐火物３２とを冷却している。また、高炉３０側壁の周囲には、冷却板及びステーブなど冷却部材（図示せず）が複数埋設されており、鉄皮３１と耐火物３２とを冷却するようにもなっている。

高炉３０は、頂部から中途部にかけて下広がりになったシャフト部と、そのシャフト部下方のベリー部、ベリー部の下方であって、上広がりのボッシュ部と、底部（最下部）の炉床部とを有している。
この炉床部には、還元された鉄が溶融した状態（溶銑Ｂ）で堆積しており、その溶銑Ｂの上部に溶融スラグＥが堆積している。ベリー部、ボッシュ部には、高炉３０の内部において最も高温域である炉芯Ｃが存在している。シャフト部には、その上部（頂部）に鉄鉱石及びコークスを予熱する予熱帯と、その下方に鉄鉱石を還元する塊状・還元帯及び還元した鉄鉱石を溶融する融着帯が存在している。融着帯の下方には、融着帯で溶融した鉄鉱石が降下して液状の酸化鉄とコークスの炭素が直接反応する直接還元が進行する滴下帯が存在している。また、滴下帯の下方には、高炉３０の側壁に設けられた羽口３４からの熱風によって、コークスが著しく疎な状態で存在する空洞部分が形成されたレースウェイＤが存在している。

つまり、高炉３０の頂部から炉芯Ｃに向かって、高炉３０内の温度が上昇するようになっている。例えば、高炉３０の頂部の温度が約２００℃に対して、炉床部の温度は２０００℃以上の高温となっている。
また、高炉３０の頂部には、原料を装入するためのホッパーなどの装入装置（図示せず）が配備されている。高炉３０の上部から中途部にかけての側壁には、高炉３０の内部の情報を検出するプローブ（図示せず）が設けられている。このプローブは、高炉３０の上部、中途部、下部及び炉芯Ｃにそれぞれ設けられており、これら４つの情報をそれぞれ検出している。

また、炉床部（底部）の側壁には、熱風環状管（図示せず）を経由してきた熱風を高炉３０内に吹き込む羽口３４が複数設けられている。炉床部の側壁には、溶銑Ｂや溶滓を取り出す出銑孔３５も設けられている。
ところで、高炉主原料、副原料には亜鉛（Ｚｎ）成分が含有されており、銑鉄を製造する際に亜鉛成分が、蒸発（ガス化）するようになる。ガス化された亜鉛成分は高炉３０内のガス流によって上昇し、温度が低い高炉３０の上部で固体に戻る際に、高炉３０内に存在する粉鉱及び析出炭素を取り込みながら高炉３０の側壁に凝着し、付着物Ａとして堆積するようになる。付着物Ａは、高炉３０の頂部を覆うような非常に大きいものとなることもある。

一方で、高炉３０の頂部に設けられた鉱石受け金物（鉱石から鉄皮３１を保護する部材）が脱落することがある。そのとき、高炉３０の頂部に耐火物３２を吹き付けて、応急修理をする。しかし、高炉３０の頂部を元の状態（鉱石受け金物を設置する）に復旧するには、吹き付けた耐火物３２を除去する必要が生じてくる。
そこで、本願発明者らは、このような付着物Ａ（ガス化された亜鉛を起因とする凝着物や、吹き付けた耐火物３２など）を高炉３０の内壁面から除去するための装置、すなわち本発明に係る炉内付着物除去装置１、及びこの装置１を用いた炉内付着物除去方法を見出した。

図２に示すように、本発明に係る炉内付着物除去装置１は、高炉３０の内壁面に凝着された付着物Ａを除去する付着物除去ロッド２と、この付着物Ａに対して亀裂を生じさせる破砕部材５と、荷重を付与して付着物除去ロッド２を高炉３０の内側に押し出す荷重付与装置６と、この荷重付与装置６を高炉３０の外壁面側から支持する支持部７と、を有している。

付着物除去ロッド２は、高炉３０の側壁に設けられた開口３３に外部から挿入可能な長尺の棒材であって、高炉３０の内壁面に凝着された付着物Ａを亀裂により分断すると共に高炉３０内に押し込むことで、高炉３０の内壁面から付着物Ａを除去するものである。この付着物除去ロッド２は、高炉３０の外壁面に対してほぼ水平方向に配備されている。
付着物除去ロッド２は、円柱状の棒材もしくは角柱状の棒材であり、例えば鋼材（ＳＳ４００等）などで形成されている。なお、本実施形態では、付着物除去ロッド２を円柱状の棒材として説明する。付着物除去ロッド２の先端には後述する破砕部材５が取り付けられ、この破砕部材５を介して付着物Ａに亀裂を生じさせるものであり、破砕部材５は楔（くさび）として機能している。

付着物除去ロッド２は、一度に広範囲の付着物Ａを除去するためのものであり、付着物除去ロッド２の軸心方向から放射状に亀裂が発生させることが望ましい。そのため、付着物除去ロッド２の先端部には、最先端に向かうにつれて先細るように錐面４（円錐面）が形成されている。この錐面４には、後述するが、破砕部材５が複数取り付けられるようになっている。

また、付着物除去ロッド２の頂部３が鋭く尖っていると、付着物Ａに亀裂を発生させるくさび力が弱くなる。そのため、付着物除去ロッド２の先端部には、この付着物除去ロッド２の軸心に交差するように切り取られてなる平面状の頂部３が形成されており、付着物除去ロッド２の先端部が円錐台形状となっている。この頂部３は、付着物除去ロッド２の錐面４に装着された破砕部材５よりも若干後方に配置されており、付着物除去ロッド２が開口３３に挿入された際に、付着物Ａに直接接触しないようになっている。なお、付着物除去ロッド２の先端部は角錐台形状でも良い。また、頂部３は、ボールペンのペン先のように、半球状に若干盛り上がって形成されていてもよい。

また、その錐面４は、付着物除去ロッド２の軸心に対して、略４５°傾斜（仰角）している。また、付着物除去ロッド２の後端部には、後述するが、荷重付与装置６が配備され、この荷重付与装置６によって高炉３０の内側に押し出されるようになっている。
破砕部材５は、付着物除去ロッド２の長手方向の先端部に接して取り付けられ、且つ高炉３０の内壁面に凝着された付着物Ａに亀裂を生じさせて分断するものである。破砕部材５は、略三角形の板片であって、且つこの破砕部材５の各角部は鋭角（９０°未満の角度）で形成されていて、高炉３０の内壁面に凝着された付着物Ａと面で接触するように構成されている。

図３（ａ）に示すように、破砕部材５は、付着物除去ロッド２を高炉３０の側壁に設けられた開口３３に挿入して付着物Ａ近傍に付着物除去ロッド２の先端部が到達するまでの間、付着物除去ロッド２の自重及び炉内付着物除去装置１をハンドリングする際の振動等で落下しないように、簡易的な溶接若しくは両面テープなどの接着力が弱いもので付着物除去ロッド２の先端部の錐面４に装着されている（仮止め装着）。

図３（ｂ）に示すように、破砕部材５は仮止め状態である故、付着物除去ロッド２の錐面４上を上下方向、左右方向に自由自在に移動するようになっていて、付着物除去ロッド２が高炉３０の内部に進出する際に、付着物除去ロッド２の軸心方向に対して移動可能又は離脱可能とされている。破砕部材５は、付着物Ａに当接するにつれて付着物除去ロッド２の軸心に対して放射状にひろがり、亀裂を形成しつつ進展させるようになっている。そして、破砕部材５は、付着物除去ロッド２によって高炉３０内に押し出されて、付着物Ａが高炉３０内の内壁面から除去されるとともに、付着物除去ロッド２の先端部から離脱するようになっている。

また、破砕部材５は、付着物Ａの形状に沿うように自由自在に移動するようになっている。詳しくは、破砕部材５は、付着物Ａにおける堅い部分よりも柔らかい部分に深く進出したり、付着物Ａに形成された凹凸に沿って移動したりして、付着物Ａに亀裂を生じさせるようになっている。
一方、図２に示すように、開口３３に挿入されている付着物除去ロッド２の長手方向の後端部には、荷重付与装置６が配備されている。この荷重付与装置６は、付着物除去ロッド２に対して軸心方向の荷重を付与して付着物除去ロッド２を高炉３０の内側に押し出すものである。

荷重付与装置６は、油圧シリンダ、電動シリンダ、及びジャッキなどの高い荷重を付着物除去ロッド２の後方から押圧することができる装置を用いている。この荷重付与装置６を伸長させることで付着物除去ロッド２を荷重付与装置６の前方（高炉３０の内側）に押し出すようになっている。荷重付与装置６の近傍には、この荷重付与装置６を支持する支持部７が設けられている。

支持部７は、荷重付与装置６の周囲を囲むように設けられ、荷重付与装置６と高炉３０の外壁面とを連結するようになっている。この支持部７は、荷重付与装置６を高炉３０の外壁面側に支持するとともに、高炉３０の外壁面に対してほぼ垂直に立設されている。
支持部７は、荷重付与装置６の長手方向の後端部を支持する支持部材８と、付着物除去ロッド２の先端部を開口３３に案内する管材１３を備えたフランジ部材９と、支持部材８とフランジ部材９とを連結するとともに荷重付与装置６の反力を支持する長尺の連結部材１０と、で構成されている。

支持部材８は、荷重付与装置６を支持する略平坦状で略円形状の板片である。また、支持部材８の孔の周囲には、連結部材１０を固定することが可能なネジ孔が複数開口されている。
フランジ部材９は、連結部材１０を固定する第１フランジ材１１と、付着物除去ロッド２の先端部を開口３３に案内する管材１３と、この管材１３を高炉３０の外壁面（鉄皮３１）に固定する第２フランジ材１２とを有し、高炉３０の外壁面に対してほぼ垂直に立設されるようになっている。

第１フランジ材１１は、支持部材８と同様に、略円形状の板片であって、この板片の中央には付着物除去ロッド２が貫通可能な孔が開口されている。この孔の内径は、着物除去ロッドの先端部を開口３３に案内する管材１３の内径とほぼ同じである。この第１フランジ材１１の孔の周囲には、連結部材１０を固定することが可能なネジ孔が複数開口されている。

また、第２フランジ材１２は、第１フランジ１１と略同径の略円形状の板片であって、この板片の中央には付着物除去ロッド２が貫通可能な孔が開口されている。なお、これらフランジ部材９及び支持部材８の形状は、略四角形状の板片であってもよい。
付着物除去ロッド２を開口３３に案内する管材１３は、第１フランジ材１１と第２フランジ材１２との間に配置され、第１フランジ材１１と第２フランジ材１２とを連結するように備えられている。

連結部材１０は、長尺の棒材であって、その長手方向の外壁面全周に亘って、ネジ山が形成されている（例えば、長ネジ）。この連結部材１０は、荷重付与装置６を挟んで対向するように配置され、支持部材８及び第１フランジ材１１に形成されたネジ孔に挿入されるようになっている。
このように、本発明の炉内付着物除去装置１は、高炉３０周辺の設備を損傷させずに高炉３０の内壁面に凝着された付着物Ａを安全に、且つ短時間で除去することができる。また、炉内付着物除去装置１は、荷重付与装置６を支持する支持部材８とその支持部材８を固定する連結部材１０とによって、高炉３０の外壁面から支持されているので、荷重付与装置６の反力を受け止めることができる。

次に、本発明に係る炉内付着物除去装置１における炉内付着物除去方法の実施形態を、図を参照して説明する。図４及び図５は、炉内付着物除去装置１及び高炉３０を平面視で示した図である。
図４（ａ）に示すように、まず、高炉３０の外壁面（鉄皮３１）に支持部７のフランジ部材９を配備し、フランジ部材９の第２フランジ材１２と高炉３０の外壁面とを溶接する。高炉３０の側壁（鉄皮３１及び耐火物３２）に付着物除去ロッド２を挿入するための開口３３（空隙）をコアボーリング法で掘削する。なお、この開口３３は、既設のもの（例えば、高炉３０に備えられている冷却ジャケット用の孔など）を用いてもよい。また、この既設の開口３３は、高炉３０の外周囲（周方向）に複数（例えば、１６０個以上）配備されており、等間隔もしくは不等間隔に配置されている。剥離したい付着物Ａに対応する位置に集中的に配置してもよい。

この開口３３の内径は、付着物除去ロッド２の直径よりも若干大きい直径とする。なぜならば、開口３３の内径が付着物除去ロッド２の直径よりも非常に大きい直径である場合、破砕部材５が付着物Ａに接触する前に付着物除去ロッド２の先端部から離脱してしまったり、破砕部材５が付着物Ａに食い込む前に付着物除去ロッド２の先端部と付着物Ａとが接触してしまったりして、所望の付着物Ａに亀裂を形成させることができなくなってしまう。そのため、開口３３の内径と付着物除去ロッド２の直径との差が小さい方がよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、高炉３０の側壁に掘削された開口３３に外部から付着物除去ロッド２を挿入し、付着物除去ロッド２の先端部に装着された破砕部材５が付着物Ａの近傍に到達するまで付着物除去ロッド２を推し進める。このとき、支持部材８に荷重付与装置６（以下、油圧シリンダ６とする）を固定しておく。付着物除去ロッド２に装着された破砕部材５が付着物Ａの近傍に到達すると、高炉３０の外壁面に配備されたフランジ部材９と、油圧シリンダ６が支持された支持部材８と、を油圧シリンダ６の反力を支持する連結部材１０及びナットで連結する。なお、本実施形態では、連結部材１０を２本用いて連結している。そして、油圧シリンダ６のロッド６ａの先端部と付着物除去ロッド２の後端部とが面接触するまで連結部材１０及びナットを締めてゆき、炉内付着物除去装置１を高炉３０の外壁面に固定する。

次に、図５（ａ）に示すように、油圧シリンダ６のロッド６ａを伸長させて、付着物除去ロッド２に対して軸心方向の荷重を付与し、付着物除去ロッド２を高炉３０の内部側に押圧する。そうすると、付着物除去ロッド２の先端部に装着された破砕部材５が付着物Ａに面接触するようになる。破砕部材５によってくさび力が発生し、高炉３０の内壁面に凝着された付着物Ａに対して亀裂を生じさせる。

ところで、付着物除去ロッド２の先端部に形成された錐面４は、その軸心に対して略４５°傾斜（仰角）している。この仰角が小さくなると、くさび力は大きくなるが、付着物除去ロッド２と破砕部材５との摩擦力が大きくなり、付着物Ａの分離が困難となる。また、付着物除去ロッド２軸心方向とくさび力の発生方向の角度が小さくなり、亀裂の広がりが小さくなってしまう。一方、仰角が大きいと、破砕部材５と付着物除去ロッド２との摩擦力が小さくなり、付着物Ａの分離は容易となる。また、付着物除去ロッド２の軸心方向とくさび力の発生方向の角度及び亀裂の広がりが大きくなるが、くさび力が弱くなってしまうため、大きな押圧力が必要となってくる。

また、油圧シリンダ６のロッド６ａの伸長を繰り返しながら、付着物除去ロッド２を高炉３０の内部側に押圧し、付着物Ａに形成された亀裂を高炉３０の耐火物３２側から高炉３０の内部側にまで進展させる。また、破砕部材５は、付着物除去ロッド２が高炉３０の内部に進出する際に、付着物除去ロッド２の錐面４上を上下方向、左右方向に自由自在に移動しながら、付着物除去ロッド２の軸心に対して放射状に広がり、放射状に亀裂を生じさせる。なお、破砕部材５は、付着物Ａにおける柔らかい部分に深く進出するようになっている。

その後、図５（ｂ）に示すように、亀裂が形成された付着物Ａに対して、付着物除去ロッド２を軸心方向にさらに押圧し続けると、高炉３０の内壁面から付着物Ａを押出しながら除去する。その付着物Ａは、高炉３０内に落下する。このとき、破砕部材５は、付着物除去ロッド２によって高炉３０内に押し出されて、付着物除去ロッド２の先端部から離脱し、高炉３０内に落下する。

このように、本発明の炉内付着物除去装置１を用いて、高炉３０内に凝着された付着物Ａを除去することで、従来の技術よりも安全に付着物Ａを除去することができる。また、本発明の炉内付着物除去装置１を高炉３０の外壁面に複数台配備して、一度に複数の付着物Ａを除去することができ、限られた高炉３０休風時間内（通常２４時間程度）で効率良く、且つ短時間で除去することが可能である。また、本発明の炉内付着物除去装置１を用いて高炉３０内の付着物Ａを除去することで、高炉３０の周辺設備が損傷したりすることもない。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１ 炉内付着物除去装置
２ 付着物除去ロッド
３ 頂部
４ 錐面
５ 破砕部材
６ 荷重付与装置（油圧シリンダ）
６ａ ロッド
７ 支持部
８ 支持部材
９ フランジ部材
１０ 連結部材
１１ 第１フランジ材
１２ 第２フランジ材
１３ 管材
３０ 高炉
３１ 鉄皮
３２ 耐火物
３３ 開口
３４ 羽口
３５ 出銑孔
Ａ 付着物
Ｂ 溶銑（銑鉄）
Ｃ 炉芯
Ｄ レースウェイ
Ｅ 溶融スラグ

Claims (6)

1. 高炉の側壁に設けられた開口に外部から挿入可能な長尺の棒体であって、前記高炉の内壁面に凝着された付着物を亀裂により分断して、前記高炉の内壁面から付着物を除去する付着物除去ロッドと、
   前記付着物除去ロッドの先端部に取り付けられ、且つ前記高炉の内壁面に凝着された付着物に亀裂を生じさせて分断する破砕部材と、
   前記開口に挿入されている付着物除去ロッドの長手方向の後端部に配備され、且つ当該付着物除去ロッドに対して軸心方向の荷重を付与して前記付着物除去ロッドを高炉の内側に押し出す荷重付与装置と、
   前記荷重付与装置と高炉の外壁面を連結することで、前記荷重付与装置を高炉の外壁面側に支持する支持部と、
   を有することを特徴とする炉内付着物除去装置。
2. 前記付着物除去ロッドの先端部には、最先端に向かうにつれて先細るように錐面が形成されており、
   前記付着物除去ロッドの錐面には、前記破砕部材が複数取り付けられていて、
   前記破砕部材は、前記付着物除去ロッドが高炉の内部に進出する際に、付着物除去ロッドの錐面に対して移動可能又は離脱可能とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の炉内付着物除去装置。
3. 前記破砕部材は、略三角形の板片で形成され、且つ当該破砕部材の各角部が鋭角であることを特徴とする請求項１又は２に記載の炉内付着物除去装置。
4. 前記付着物除去ロッドの先端部には、当該付着物除去ロッドの軸心に交差するように切り取られてなる頂部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炉内付着物除去装置。
5. 前記付着物除去ロッドの錐面に装着された破砕部材は、前記高炉の内壁面に凝着された付着物と面で接触するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の炉内付着物除去装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の炉内付着物除去装置を用いた付着物除去方法であって、
   前記高炉の側壁に設けられた開口に外部から挿入された付着物除去ロッドを前記荷重付与装置で高炉の内部側へ押圧し、前記付着物除去ロッドの先端部に装着された破砕部材により高炉の内壁面に凝着された付着物に対して亀裂を生じさせて、前記高炉の内壁面から付着物を押出しながら除去することを特徴とする付着物除去方法。