JP2022012552A - 炉建設方法およびスペーサ選択方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モジュールブロックを容易に、高い精度で水平に積むことを可能とし、炉の建設現場における作業負荷を軽減し、より効率的に高い精度で炉を建設する方法の提供。【解決手段】炉の建設場所以外の場所において複数の定型耐火物を積み上げるモジュールブロック製造工程と、製造されたモジュールブロックの輪郭形状の測定工程と、測定工程で測定した輪郭形状を用いて、モジュールブロックをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付工程と、炉の建設場所へのモジュールブロック運搬工程と、モジュールブロックを設置する位置へのモルタル塗布工程と、モルタルが塗布された位置にモジュールブロックを据え付けるジュールブロック据付工程とを含み、モジュールブロック据付工程では、仮想据付工程における仮想据付の結果に基づいて決定した厚みを有するスペーサを、配置した状態で据付を行う、炉建設方法。【選択図】図１

Description

本発明は、炉の建設方法およびスペーサ選択方法に関するものである。

製鉄に用いられる冶金用コークスは、室炉式コークス炉で石炭を乾留することによって製造される。室炉式コークス炉は、炭化室と、該炭化室に熱を供給する燃焼室とを炉幅方向に交互に配置することによって構成されており、炭化室と燃焼室とを隔てる耐火煉瓦等の定型耐火物を介して燃焼室から炭化室へ熱が供給される。室炉式コークス炉には１００門以上の炉室を備えるものもあり、そのような室炉式コークス炉は、全長１００ｍ以上、高さ１０ｍ以上におよぶ巨大煉瓦構造物といえる。

コークス炉を構成する定型耐火物は、一般的な建築物用の煉瓦と異なり、上面から見た形状が長方形、台形、Ｌ字型など、複雑な形状をしている。さらに、それら定型耐火物の側面、上面、底面には、ダボと呼ばれるズレ防止用の嵌合凸部や、ホゾと呼ばれるズレ防止用の嵌合凹部が設けられている場合がある。コークス炉は、このように極めて複雑な形状を有する定型耐火物を組み合わせて建設される。

このような定型耐火物の形状の複雑さのため、コークス炉の築炉は、現在、築炉工による手積み作業で行われている。手積みによる築炉では、定型耐火物を積む位置にコテ等の工具を用いて所定の目地厚になるようにモルタルを塗布し、次いで、モルタル上へ定型耐火物を積み上げるという作業を繰り返し行う必要がある。その際には、複雑な形状の定型耐火物の表面にモルタルを均一に塗布する必要があるなど、極めて高度な技能が要求されるが、そのような技能を有する熟練した築炉工は常に不足している。また、手作業でモルタルの塗布と定型耐火物の積み上げを行う築炉作業は極めて重労働といえる。

以上の理由から、少ない人手で効率的にコークス炉を建設できる方法の開発が求められている。

例えば、特許文献１、２では、予めコークス炉の建設場所以外の場所で、平面方向に複数の煉瓦を並べた煉瓦層を、鉛直方向に複数段積層したモジュールブロックを製作し、建設場所に運搬して据え付ける方法が提案されている。

国際公開第２０１６／１５７８７１号 特開２０１６－１９１０６４号公報

特許文献１、２で提案されている方法ではスペースに限りがあるコークス炉建設場所ではない別の場所でモジュールブロックを製造するため、十分な作業スペースを確保することができる。そしてその結果、作業効率が向上することに加え、定型耐火物の積み上げやモルタルの塗布をロボット等を用いて自動化することも容易である。

しかし、本発明者らの検討の結果、これら従来の方法には、以下に述べるようにさらなる改善の余地があることが分かった。

すなわち、モジュールブロックを用いてコークス炉の建設する際には、コークス炉全体の精度を確保するために、個々のモジュールブロックを水平に据え付けることが極めて重要である。

しかし、コークス炉の建設に使用される定型耐火物は焼成して製造されるものであるため、寸法にばらつきがある。例えば、一般的に使用される定型耐火物では、平面視や側面視における対角線距離で１～２ｍｍ程度の寸法誤差があり、その寸法誤差は個々の定型耐火物ごとに異なっている。そのため、定型耐火物を積み上げて得られるモジュールブロックの上面や下面は完全には平坦ではなく、定型耐火物の寸法誤差などに起因する凹凸が存在している。しかも、この凹凸は一定ではなく、モジュールブロックによって異なっている。

したがって、このように上面や下面が平坦ではなく、形状のばらつきがあるモジュールブロックを水平に据え付けるためには、作業スペースの限られるコークス炉の建設場所において、モジュールブロックが水平となるよう手作業で微妙な調整を行いながら据付を行う必要がある。複数の定型耐火物からなるモジュールブロックは、当然のことながら個々の定型耐火物の十数倍から数十倍もの重量を有し、かつサイズも大きいため、モジュールブロックを高い精度で水平に据え付けることは極めて難しい作業といえる。

したがって、コークス炉の建設現場における作業負荷を軽減し、より効率的に高い精度でコークス炉を建設するためには、モジュールブロックを水平に積む方法のさらなる改善が望まれる。また、上記モジュールブロックを用いた工法は、コークス炉以外の炉の建設にも適用可能であるが、その場合にも、やはり同様にモジュールブロックを水平に積む方法のさらなる改善が求められる。

一方、レンガ積みの技術分野においては、目地厚、すなわちレンガ間の距離を調整するためにスペーサを使用する方法が知られている。これは、レンガを積む際に、当該レンガを積む位置（通常は下の段のレンガの上面）に所定の厚みを有するスペーサを設置した状態でモルタルを塗布し、その後、前記スペーサに押付けるようにレンガを載置するというものである。この方法によれば、スペーサによって目地厚をほぼ一定に保ってレンガを積むことができる。また、特許文献１には、モジュールブロックの据付においてもスペーサを使用できることが記載されている。

しかし、上記スペーサは、あくまでも目地厚を一定に揃えることを目的としたものであるため、通常、同じ厚みを有するスペーサが使用される。したがって、このようなスペーサを使用したとしても、上述したような上下面に凹凸のあるモジュールブロックを水平に積むことはできない。

また、特許文献２では、煉瓦壁モジュール（モジュールブロック）の下面に、下方へ突出するようにスペーサとしての突起を設けることが提案されている。しかし、特許文献２におけるスペーサも、単にモジュールブロックによりモルタルが押しつぶされて目地厚が不十分となることを防止するためのものであり、やはり上述したような上下面に凹凸のあるモジュールブロックを水平に積むことを目的としたものではない。また、特許文献２におけるスペーサは、煉瓦壁モジュールの最下段のレンガに予め一体に設けられているものである。そのため、スペーサの厚さは固定であり、調整することができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モジュールブロックを容易に、かつ高い精度で水平に積むことを可能とし、それによりコークス炉を初めとする各種炉の建設現場における作業負荷を軽減し、より効率的に高い精度で炉を建設することを目的とする。

本発明の要旨構成は、以下の通りである。

１．複数のモジュールブロックを用いて炉を建設する炉建設方法であって、
前記炉の建設場所以外の場所において複数の定型耐火物を積み上げてモジュールブロックを製造するモジュールブロック製造工程と、
前記モジュールブロック製造工程で製造されたモジュールブロックの輪郭形状を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定した輪郭形状を用いて、前記モジュールブロックをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行う仮想据付工程と、
前記モジュールブロックを前記炉の建設場所へ運搬するモジュールブロック運搬工程と、
前記モジュールブロックを設置する位置にモルタルを塗布するモルタル塗布工程と、
前記モルタルが塗布された位置に前記モジュールブロック運搬工程で運搬されたモジュールブロックを据え付けるモジュールブロック据付工程とを含み、
前記モジュールブロック据付工程では、前記仮想据付工程における仮想据付の結果に基づいて決定した厚みを有するスペーサを、据付けようとするモジュールブロックの据付位置に配置した状態で据付を行う、炉建設方法。

２．前記仮想据付工程において、
前記モジュールブロックの水平面に対する傾きが最小となるよう仮想据付を行う、上記１に記載の炉建設方法。

３．前記仮想据付工程において、
前記モジュールブロックの鉛直方向軸回りの回転ズレが最小となるよう仮想据付を行う、上記１または２に記載の炉建設方法。

４．前記モジュールブロック据付工程において、前記モジュールブロックを据え付けた後、前記スペーサを除去する、上記１～３のいずれか一項に記載の炉建設方法。

５．複数のモジュールブロックを用いて炉を建設する際に使用するスペーサを選択するスペーサ選択方法であって、
前記モジュールブロックの輪郭形状を測定し、
測定された輪郭形状を用いて、前記モジュールブロックをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行い、
前記仮想据付の結果に基づいて決定した厚みを有するスペーサを選択する、スペーサ選択方法。

本発明によれば、モジュールブロックを容易かつ高い精度で水平に積むことができる。そして、それにより、炉の建設現場における作業負荷を軽減し、より効率的に高い精度で炉を建設することができる。

本発明の第１の実施形態におけるコークス炉建設方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるモジュールブロックの構造の例を模式的に示す上面図である。 本発明の一実施形態におけるモジュールブロックの構造の例を模式的に示す側面図である。 モジュールブロックの一側面の輪郭形状の例を表す模式図である。 図４に示したモジュールブロックの一側面の輪郭形状を測定して得られる３次元点群データの例を示す模式図である。 本発明の一実施形態における仮想据付の方法を示す模式図である。 同じ厚さのスペーサを用いた場合のモジュールブロックの据付状態を示す模式図である。 モジュールブロック間のギャップに合わせた厚みのスペーサを用いた場合のモジュールブロックの据付状態を示す模式図である。 モジュールブロックが鉛直方向の軸に対して回転した状態で据え付けられた状態を模式的に示す側面図である。 実施例における、モジュールブロックの仮想配置を示す平面図及び側面図である。 実施例において、事前に評価した厚さを有するスペーサを配置した様子を示す、平面図及び側面図である。 実施例において、スペーサを配置した後、モジュールブロックを設置した様子を示す、平面図及び側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明は本発明の実施形態を例示的に示すものであり、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではない。また、以下の説明においては、特に断りの無い限り、炉に組み込まれた状態における向きを基準として、定型耐火物、及び該定型耐火物を積み上げて製造されるモジュールブロックについて、上、下、水平、鉛直、及び高さとの用語を用いる。

また、本発明における炉の「建設」には、完全に新規に炉を建設する場合に加えて、既存の炉に追加的に新規部分を建設する場合（増設）、および既存の炉の一部を置き換えるように新規部分を建設する場合（補修）も包含するものとする。言い換えると、本発明における「建設」には、新設、増設、および補修を包含する。例えば、稼働中のコークス炉の補修においては、いくつかの燃焼室および炭化室の使用を停止し、それ以外の燃焼室および炭化室については稼働した状態で補修を行うこと（熱間補修）が一般的に行われている。本発明は前記熱間補修にも適用可能である。

本発明の一実施形態における炉建設方法は、複数のモジュールブロックを用いて炉を建設する炉建設方法であって、図１のフローチャートに示すように以下の工程を含む。
・モジュールブロック製造工程
・測定工程
・仮想据付工程
・モジュールブロック運搬工程
・モルタル塗布工程
・モジュールブロック据付工程

なお、以下の説明では、コークス炉の建設を例として本発明を説明するが、本発明はコークス炉以外の炉の建設にも適用可能である。

［モジュールブロック製造工程］
モジュールブロック製造工程においては、コークス炉の建設場所以外の場所において複数の定型耐火物を積み上げてモジュールブロックを製造する。本発明においては、製造したモジュールブロックを、後述するようにコークス炉建設場所に運搬、設置するのみでコークス炉を建設することができるため、従来のように作業性の悪い建設場所において築炉工が一つずつ定型耐火物を手積みする作業を低減し、建設場所における作業効率を格段に向上させることができる。

前記「コークス炉の建設場所以外の場所」としては、コークス炉の建設現場とは異なり、かつ定型耐火物を積み上げてモジュールブロックを製造することができる場所であれば特に限定されず、任意の場所を用いることができる。例えば、コークス炉の建設を行うための場所に設けられた仮上屋に隣接する土地等のコークス炉建設場所に隣接する場所、該コークス炉を製鉄所内に建設する場合であれば、該製鉄所内の他の場所などでモジュールブロック製造工程を行うことができる。また、ブロックの製造は、コークス炉建設場所から離れた遠隔地で行うことも可能であるが、運搬にかかる時間やコストを考慮すると、コークス炉建設場所に隣接する場所で行うことが好ましい。モジュールブロック製造工程は、一カ所で集約的に行うことが効率上望ましいが、複数の場所で行って、それぞれの場所で製造されたモジュールブロックを、１つのコークス炉建設現場へ運搬、搬入して用いることもできる。

前記モジュールブロックは、コークス炉のいずれの部分を構成するためのモジュールブロックとすることもできるが、比較的構造が単純な部分や、繰り返し構造を有する部分をモジュールブロック化すれば、作業効率の向上効果が大きい。そのため、前記モジュールブロック製造工程においては、蓄熱室を構成するモジュールブロックおよび燃焼室を構成するモジュールブロックの少なくとも一方を製造することが好ましい。

図２、３は、本発明の一実施形態におけるモジュールブロックの例を示す模式図であり、コークス炉の燃焼室を構成するモジュールブロックの構造を表している。モジュールブロック１は、複数の定型耐火物２を積み上げて構成されており、個々の定型耐火物２は、定型耐火物２の間の目地部分に塗布されたモルタル（図示されない）で接合されている。なお、図２、３を含む各図面においては、説明のため、定型耐火物の形状や組み合わせ方などを簡略化して示しており、実際の正確な構造を示すものではないことを付記する。

［［定型耐火物］］
前記モジュールブロックを製造するための定型耐火物としては、特に限定されることなく、レンガやプレキャストブロック等、任意の定型耐火物を用いることができる。なかでも、手積みでコークス炉を建設する際に用いられる通常の定型耐火物を用いることが好ましい。通常の定型耐火物を使用することにより、本発明の方法で築炉する場合においても、従来と同様の炉の設計とすることが可能となり、その結果、少なくとも従来と同等の炉の性能を保証することが可能となる。また、大型のモジュールレンガを用いた場合には、亀裂が入った場合にモジュール全体にわたって亀裂が広がるおそれがあるが、通常の定型耐火物を使用すれば、仮に定型耐火物に亀裂が入ったとしても、その亀裂の伝搬を１つの定型耐火物内でとどめることができる。なお、ここでいう通常の定型耐火物とは、モジュールレンガではない、手積み用の定型耐火物全般を指すが、その寸法は、一般的には、高さ１０～１５ｃｍ、水平方向の長さが２０～４０ｃｍである。

［［手積みによるブロックの製造］］
上記モジュールブロックの製造は、手積みによって行うことができる。本発明では、コークス炉の建設場所以外の場所においてモジュールブロックの製造を行うので、コークス炉建設場所で定型耐火物を手積みする場合とは異なり、十分な作業スペースを確保することが可能となる。したがって、同じ手積みであっても作業者への負荷を低減することができる。また、コークス炉建設場所で定型耐火物を積む場合には、積み上げられた定型耐火物の高さに合わせて足場を組み、その上で作業を行う必要があるが、本発明では、コークス炉建設場所とは別の場所で定型耐火物を積む作業を行うため、高所作業のための足場などを用いる必要がなく、足下のよい地面の上で作業を行うことができる。

［［ロボットによるブロックの製造］］
また、上記モジュールブロックの製造は、ロボットを用いて行うこともできる。この場合、ブロックの製造工程の一部または全部を自動化することができるため、定型耐火物の手積みという重労働に従事する作業員の数を減らすことができるとともに、高度な技能を要求される定型耐火物積み上げ作業の一部または全部をロボットにより自動化することが可能となる。

モジュールブロックの製造に用いるロボットとしては、特に限定されることなく、任意のロボットを用いることができるが、定型耐火物をハンドリングすることが可能な可動式のアームを有するアーム型ロボットを用いることが好ましい。前記アーム型ロボットの一例としては、産業用ロボットの一種である垂直多関節型ロボットが挙げられる。また、定型耐火物積み上げ用アーム型ロボットとモルタル塗布用アーム型ロボットを用いてモジュールブロックを製造することもできる。

［［モジュールブロック製造ライン］］
なお、手積みで行うかロボットを使用するかに関わらず、モジュールブロックの製造ラインは１つとすることも、複数とすることもできる。複数のラインでモジュールブロックを製造すれば、コークス炉建設場所へのモジュールブロックの供給速度を上げることができるため、作業効率の観点からはモジュールブロックの製造ラインの数を２以上とすることが好ましく、３以上とすることがより好ましい。一方、製造ラインの数の上限は特に限定されないが、必要以上にライン数を増やしても、その後のモジュールブロック運搬工程や、コークス炉建設場所において行われるモルタル塗布工程やモジュールブロック据付工程が律速工程となるため、それ以上コークス炉の建設スピードを向上させることが困難となり、費用対効果が低下する。したがって、ライン数は、コークス炉の規模や各工程における作業速度等を考慮して決定すればよい。

［［モジュールブロックのサイズ］］
前記モジュールブロックのサイズは特に限定されず、任意のサイズとすることができる。しかし、モジュールブロックの製造を手積みで行う場合、モジュールブロックの高さが過度に高いと、高い位置に定型耐火物を積むために、足場を組み立てる等の方法により作業床を設ける必要がある。例えば、日本においては、労働安全衛生規則第５１８条の規定により、高さが２ｍ以上で作業を行う場合において墜落のおそれのあるときは、作業床を設けることが求められている。前記モジュールブロックの高さが２ｍ未満であれば、定型耐火物を手積みしてモジュールブロックを製造する場合でも、足場などを設置して高所作業を行う必要がないため、作業効率が高い。また、ロボットを用いてモジュールブロックを製造する場合には、前記モジュールブロックの高さを２ｍ未満が２ｍ未満であれば、定型耐火物を積む位置の高さを一般的なアーム型ロボットのアームの可動範囲内とすることができる。そのため、ロボットを水平方向に移動させるのみでモジュールブロックを製造することができるため、作業効率が高い。したがって、作業効率の観点からは、モジュールブロックの高さを２ｍ未満とすることが好ましい。一方、前記モジュールブロックの高さの下限についても特に限定されないが、定型耐火物２段以上とすることが好ましい。

また、モジュールブロックの長手方向の長さについても限定されないが、作業効率の観点からは、建設するコークス炉の炉長の１／８以上とすることが好ましい。前記モジュールブロックの長手方向の長さは、建設するコークス炉の炉長の１／４以上であってもよい。一方、前記モジュールブロックの長手方向の長さは、建設するコークス炉の炉長の２／３以下とすることが好ましく、１／２以下とすることがより好ましい。

なお、ここで「モジュールブロックの長手方向長さ」とは、モジュールブロックの水平方向断面における長手方向の長さを指し、「モジュールブロックの高さ」とは、該モジュールブロックの下面から上面までの高さを指す。なお、前記「モジュールブロックの長手方向長さ」および「モジュールブロックの高さ」には、モジュールブロックの側面、上面、および底面に設けられたダボ等の凹凸は含めないものとする。また、「コークス炉の炉長」とは、コークス炉を構成する個々の燃焼室および炭化室の長手方向の長さを意味する。なお、現在使用されている一般的なコークス炉の炉長は、１５～１７ｍ程度である。

［測定工程］
次に、前記モジュールブロック製造工程で製造されたモジュールブロックの輪郭形状を測定する（測定工程）。前記測定方法としては、モジュールブロックの３次元的な輪郭形状のデータを、例えば、３次元点群データとして取得できる方法を用いる３次元計測方法を用いることが好ましい。ここで、前記輪郭形状には、モジュールブロックの寸法に関する情報も包含するものとする。

例えば、本発明の一実施形態においては、レーザを利用した３次元計測法を用いて輪郭形状の測定を行うことができる。モジュールブロックに対してレーザを走査しながら照射し、反射光を検出することによって光源からモジュールブロックの表面の各点までの距離を測定することにより、モジュールブロックの輪郭形状の３次元点群データを取得することができる。例えば、図６に示す側面の輪郭形状を有するモジュールブロックについて測定を行うことにより、図７に示すような輪郭形状の３次元点群データを得ることができる。ただし、図７における３次元点群データは、説明のために測定点の数を少なくしたものであり、実際の測定においてはさらに測定点を増やして精度を高めることが好ましい。反射光による距離の測定に使用できる方法としては、例えば、ＴＯＦ（Time of Flight）方式や位相差検出方式などを挙げることができるが、これらに限らず任意の方法を用いることができる。

前記輪郭形状の測定は、モジュールブロックの少なくとも１つの面について行えばよいが、複数の面について行うことが好ましく、全面について行うことがより好ましい。

また、本発明の他の実施形態においては、モジュールブロックを複数の視点から撮像した画像を用いたフォトグラメトリによって輪郭形状の測定を行うことができる。すなわち、フォトグラメトリでは、異なる視点から撮影した複数の画像から、当該画像に写った同一の点の３次元座標を三角測量の原理で求めることができる。したがって、画像中の多数の点の３次元座標を求めることにより、モジュールブロックの輪郭形状の３次元点群データを取得することができる。

なお、モジュールブロックを構成する定型耐火物の寸法の公差は、一般的に１～２ｍｍ程度である。また、コークス炉における定型耐火物の積み付け精度も、一般的に１～２ｍｍ程度であることが要求される。そのため、上記輪郭形状の測定において使用する測定方法の測定精度は、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。また、得られた３次元点群データから３次元ポリゴンモデルを作成し、以降の工程において該ポリゴンモデルを使用することもできる。

［仮想据付工程］
次いで、前記測定工程で測定した輪郭形状を用いて、前記モジュールブロックをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行う。本発明においては、この仮想据付工程における仮想据付の結果に基づいて、後述するモジュールブロック据付工程で使用するスペーサの厚みを決定することができる。以下、この仮想据付について説明する。

図６は、仮想据付の方法の一例を示す模式図である。仮想据付においては、モジュールブロック１を実際の据付位置に据え付けた際にどのような状態となるかをコンピュータ上でシミュレートする。先に述べたように、モジュールブロックの上面や下面には使用した定型耐火物の形状のばらつきに起因する凹凸が存在している。そのため、そのようなモジュールブロックを据え付けると、図６に示したように据え付けたモジュールブロック１の下面とモジュールブロック１の下段に位置する既設のモジュールブロックの上面との間の距離（ギャップ）は一定とならず、位置によって異なる。

このギャップのばらつきのため、据付の際に同じ厚みのスペーサ３を使用したとすると、図７に模式的に示すように、モジュールブロック１を水平に据え付けることができず、水平面に対して傾いた状態となってしまう。

そこで本発明では、後述するモジュールブロック据付工程において、前記仮想据付工程における仮想据付の結果に基づいて決定した厚みを有するスペーサ３を使用することにより、図８に模式的に示すように、上述したギャップのばらつきを吸収し、モジュールブロック１を水平に積み付けることが可能となる。なお、据付の具体的な方法については後述する。

なお、前記仮想据付工程においては、前記モジュールブロックの水平面に対する傾きが最小となるよう仮想据付を行うことが好ましい。

また、図９に示すように、モジュールブロック１が鉛直方向の軸に対して回転した状態で、設計上の位置から傾いて設置されてしまう場合もある。すなわち、コークス炉においては、石炭を炭化室に挿入して乾留し、得られたコークスを側面から押し出して排出するため、炭化室の壁面には高い平坦度が要求される。図２、図３に示したモジュールブロックは、コークス炉の燃焼室を構成するモジュールブロックの例であり、モジュールブロック１の側面（図９における上下の面）が、石炭が挿入される炭化室の壁面を構成する。したがって、モジュールブロック１を据え付ける際には、一般的に、据え付けるモジュールブロックと、モジュールブロックの水平方向に隣接する既設のモジュールブロックとのつなぎ目Ｃに段差が生じないようにモジュールブロックが設置される。

しかし、この方法では、モジュールブロックが鉛直方向の軸に対して回転した状態で、設計上の位置から傾いて設置されてしまうことを防止できない。また、この方法では、つなぎ目Ｃ部分のみを基準として据付位置を決めるため、モジュールブロックを構成する定型耐火物のうち、つなぎ目の定型耐火物の形状の誤差によっては、さらに傾きが大きくなってしまう。そのため、本発明の一実施形態においては、前記仮想据付工程において、前記モジュールブロックの鉛直方向軸回りの回転方向における設計上の位置からのズレ（回転ズレ）が最小となるよう仮想据付を行うこともできる。

上記仮想据付の方法は特に限定されず、任意の方法で行うことができるが、通常は、上記測定工程において測定したモジュールブロックの輪郭形状のデータを用いて行えばよい。例えば、上記モジュールブロック製造工程において複数のモジュールブロックを製造し、得られた各モジュールブロックの輪郭形状を上記測定工程で測定する。その後、得られた各モジュールブロックの輪郭形状のデータを使用して仮想据付を行う。

［モジュールブロック運搬工程］
次に、上記測定工程で輪郭形状を測定したモジュールブロックをコークス炉建設場所へ運搬する（モジュールブロック運搬工程）。このモジュールブロック運搬工程におけるモジュールブロックの運搬方法は、特に限定されることなく、モジュールブロックの製造場所とコークス炉の建設場所との距離等に応じて、トラックやトランスポーター（自走運搬台車）、クレーン等の任意の方法を単独または複数組み合わせて使用することができる。例えば、コークス炉建設場所に仮上屋が設けられている場合、ブロック製造場所から前記仮上屋まではトランスポーターで運搬し、仮上屋内では天井クレーンとステージジャッキを併用して施工位置まで運搬することができる。また、ブロック運搬工程においては、ブロック製造場所からコークス炉建設場所の施工位置まで直接ブロックを運搬することもできるが、まず、ブロック保管場所に運搬して一時的に保管し、築炉の進捗状況に応じて前記ブロック保管場所からコークス炉建設場所の施工位置までブロックを運搬してもよい。

［モルタル塗布工程］
次に、モジュールブロックを設置する位置に、モルタルを塗布する。モルタルの塗布方法は特に限定されず、定型耐火物を積む場合と同様に、モジュールブロックの底面や側面が接触する位置、言い換えれば、モジュールブロックが設置される位置の上面や側面に、モルタルを塗布すればよい。

［モジュールブロック据付工程］
次に、上記モルタル塗布工程においてモルタルが塗布された位置に、モジュールブロックを据え付ける。モジュールブロックの据付方法は特に限定されないが、例えば、クレーン等で揚重したモジュールブロックを、モルタルが塗布された面に位置を調整しつつ設置すればよい。このように、モジュールブロック単位で施工することにより、定型耐火物を一つずつ手積みする場合に比べて作業者の負担を低減し、高い精度で定型耐火物を積み上げることができる。

そして、本発明においては、このモジュールブロック据付工程において、前記仮想据付工程における仮想据付の結果に基づいて決定した厚みを有するスペーサを、据付けようとするモジュールブロックの据付位置に配置した状態で据付を行う。これにより、該スペーサ上にモジュールブロックを載置するだけで、極めて容易にモジュールブロックを水平に据え付けることができる。したがって、モジュールブロックの水平出しのための作業を大幅に簡略化することができ、極めて効率的に、高精度でコークス炉を建設することが可能となる。

スペーサは、据付けようとするモジュールブロックの据付位置に配置する。例えば、既設のモジュールブロック（下段モジュールブロック）の上の段に新たにモジュールブロックを据え付ける場合、前記下段モジュールブロックの上にスペーサを設置すればよい。

スペーサを設置するタイミングは特に限定されないが、一般的には、モルタル塗布工程においてモルタルを塗布した後に行えばよい。

スペーサの配置や個数は特に限定されないが、モジュールブロックを水平に保持するという観点からは、１つのモジュールブロックあたり、２つ以上のスペーサを使用することが好ましく、４つ以上のスペーサを使用することが好ましい。例えば、図２、３に示したような略直方体形状のモジュールブロックを使用する場合、スペーサにかかる荷重を均一化するという観点からは、設置しようとするモジュールブロックの長辺（図２における上下の辺）が接する位置に、それぞれ同じ個数のスペーサを配置することが好ましい。また、前記長辺が接する位置に、該長辺方向に間隔をあけて複数のスペーサを配置することが好ましい。

スペーサの厚みは、上述したように仮想据付の結果に基づいて決定すればよい。例えば、モジュールブロックが水平となるように据え付けた場合における、該モジュールブロックの下面と、該モジュールブロックの下段に位置するモジュールブロックの上面との間のギャップを求める。そして、各スペーサを配置する位置におけるギャップと同じ厚みを有するスペーサを使用することができる。

前記スペーサの材質は特に限定されず、任意の材質とすることができる。モジュールブロックの破損防止などの観点からは、ゴム等の弾性材料からなるスペーサを使用することが好ましく、硬質ゴムからなるスペーサを用いることがより好ましい。

なお、前記スペーサはそのまま残した状態としてもよいが、スペーサが残った状態でコークス炉を使用すると、スペーサが炭化して空隙ができ、その結果、目地の亀裂発生やガスリークの原因となるおそれがある。そのため、モジュールブロックを据え付けた後は、前記スペーサを除去することが好ましい。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。

図１のフローチャートに示したプロセスに従い、モジュールブロックの製造から据付を実施した。

具体的には、まず、水平方向に１８個、垂直方向に５段の定型耐火物を積んだモジュールブロックを５個製造した（モジュールブロック製造工程）。次に、得られたモジュールブロックの輪郭形状をレーザスキャナを用いて測定し、３次元点群データを取得した（測定工程）。前記レーザスキャナとしては、測定精度が０．０８５ｍｍであるハンディタイプのレーザスキャナを使用し、測定はモジュールブロックの全面にわたって実施した。

続いて測定に基づいて評価した各モジュールブロック形状を、図１０に示すようにコンピュータ上で仮想配置した。倒れや凹凸を有するモジュールブロックを用いる前提において、目標据え付け精度を実現するために、必要となるスペーサの厚さ、モジュールブロック据付位置、及び姿勢を評価して、目標モジュールブロック据付位置を決定した。

現地施工性を考慮し、図１０に示すようにスペーサの配置は炭化室側の炉壁となるモジュールブロック側面の下方に４個、左右計８か所配置とした。同箇所における上下モジュールブロック間の間隙から、スペーサ３の厚さを決定した。スペーサ３の厚さは、モジュールブロックが図面寸法通りであれば一律５ｍｍであるが、±２ｍｍの範囲でばらつくことが分かった。

次いで、モジュールブロックをコークス炉の建設場所に運搬し（モジュールブロック運搬工程）、当該モジュールブロックを設置する位置にモルタルを塗布し（モルタル塗布工程）、現地に据え付けた（モジュールブロック据付工程）。

前記モジュールブロック据付工程においては、まず、図１１に示すように、上記仮想据付工程の結果に基づいて決定した厚さを有するスペーサ３を下段のモジュールブロックの上に設置した。その後、図１２に示すように、スペーサ３の上にモジュールブロック１を据え付けた。

このように、仮想据付の結果に基づいて決定した厚さを有するスペーサを使用することにより、炉の建設現場において煩雑な水平出しを行うことなく、モジュールブロックを水平に設置することができた。したがって、本発明の方法によれば、効率よく、高い精度で炉を建設することができる。

１：モジュールブロック
２：定型耐火物
３：スペーサ

Claims (5)

1. 複数のモジュールブロックを用いて炉を建設する炉建設方法であって、
   前記炉の建設場所以外の場所において複数の定型耐火物を積み上げてモジュールブロックを製造するモジュールブロック製造工程と、
   前記モジュールブロック製造工程で製造されたモジュールブロックの輪郭形状を測定する測定工程と、
   前記測定工程で測定した輪郭形状を用いて、前記モジュールブロックをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行う仮想据付工程と、
   前記モジュールブロックを前記炉の建設場所へ運搬するモジュールブロック運搬工程と、
   前記モジュールブロックを設置する位置にモルタルを塗布するモルタル塗布工程と、
   前記モルタルが塗布された位置に前記モジュールブロック運搬工程で運搬されたモジュールブロックを据え付けるモジュールブロック据付工程とを含み、
   前記モジュールブロック据付工程では、前記仮想据付工程における仮想据付の結果に基づいて決定した厚みを有するスペーサを、据付けようとするモジュールブロックの据付位置に配置した状態で据付を行う、炉建設方法。
2. 前記仮想据付工程において、
   前記モジュールブロックの水平面に対する傾きが最小となるよう仮想据付を行う、請求項１に記載の炉建設方法。
3. 前記仮想据付工程において、
   前記モジュールブロックの鉛直方向軸回りの回転ズレが最小となるよう仮想据付を行う、請求項１または２に記載の炉建設方法。
4. 前記モジュールブロック据付工程において、前記モジュールブロックを据え付けた後、前記スペーサを除去する、請求項１～３のいずれか一項に記載の炉建設方法。
5. 複数のモジュールブロックを用いて炉を建設する際に使用するスペーサを選択するスペーサ選択方法であって、
   前記モジュールブロックの輪郭形状を測定し、
   測定された輪郭形状を用いて、前記モジュールブロックをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行い、
   前記仮想据付の結果に基づいて決定した厚みを有するスペーサを選択する、スペーサ選択方法。

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