JP3343473B2 - 熱風炉の熱間補修方法及びそれに用いられる防熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高炉に熱風を送風す
る外燃式熱風炉の熱間補修方法及びそれに用いられる防
熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、日本を取り巻く経済環境は、建設
費の高額な高炉や熱風炉等の新設工事を減少させてい
る。従って、これまでと違って熱風炉といえども、局部
的な補修を行って、長期間、現有設備を使用する傾向が
高まっている。

【０００３】熱風炉は、高炉等に空気を送風する場合、
空気を加熱するために用いる蓄熱式熱交換器であり、通
常、燃焼室、蓄熱室、混合室から構成されている。そし
て、燃料ガスと燃焼用空気とを混合して燃焼室におい
て、セラミックバーナーを用い燃焼せしめている。

【０００４】熱風炉のセラミックバーナーの耐火物は熱
風炉の切り換え等に伴い絶えず熱変化に曝されているた
め損傷しやすい。しかしながら損傷しても、高炉の生産
性を維持するためには高炉を操業しながら熱間状態でセ
ラミックバーナー等の損傷を局部的に補修する必要があ
る。

【０００５】従来、熱風炉のセラミックバーナーの熱間
補修方法は、熱風炉全体を改修する際においてなされて
いた。しかし、熱風炉の改修は極めて費用がかかるた
め、近年、蓄熱室を余り冷やさずに、燃焼室の補修部の
みを冷却して補修する、いわゆる熱間補修方法が検討さ
れ実施されてきた。その方法は、熱風炉のセラミックバ
ーナーの上部に防熱装置を設置して、燃焼室上部の熱を
カットし、炉内に入ってセラミックバーナー煉瓦を積替
える方法である。

【０００６】従来からの方法としては、次のようなもの
がある。先ず、特開昭５２−２９４０４号公報には、熱
風出口管部または炉壁を開孔して、燃焼室の水平方向に
防熱板をさしいれ、防熱板の上部側の燃焼室にドーム煉
瓦及び蓄熱室煉瓦を保熱する仮燃焼バーナを設け、一方
防熱板の下側の燃焼室を強制的に冷却する方法が開示さ
れている。

【０００７】この方法は防熱板が折畳み方式となってい
るため、内燃式熱風炉の燃焼室の補修にしか使用され
ず、外燃式のような大きい断面を持つ場合には、この方
式で燃焼室の上部の熱を有効にカットするには、大きい
開口部が必要になり、構造も大型になり、その設置が難
しくなる。

【０００８】また、特公昭５４−２６９６４号公報に
は、中央部に開孔を有する防熱板と、これを上下動自在
に支持する支持機構とよりなる熱風炉に使用する防熱装
置が開示されている。

【０００９】この装置の場合、どの様にして防熱装置を
組み立てるかが明示されていないが、この公報から判断
出来ることは高温状態の炉内へ完全装備の防熱服を着用
して短時間だけ作業員が入り、素早く、パイプ、断熱材
からなるセグメント、輻射熱遮断板等の部材を組立てな
ければならず大変危険な作業となる。

【００１０】又、特開平７−１８３１５号公報には、内
部に空気を封入自在とした開閉式のパラソル型防熱板
と、パラソル型防熱板の開閉、倒立、移動を自在に支持
する支持機構とからなる高炉熱風炉補修時の防熱装置が
開示されている。

【００１１】この装置の場合、パラソル型防熱板をマン
ホール等狭い開口部から挿入、設置出来る装置となって
いるが、構造が非常に複雑で、装置が大掛かりになり、
高価となる。そして、高温状態で、これらの複雑な構造
のために正常に作動しない恐れがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
技術は、熱風炉の熱間補修するための防熱方法として十
分な方法又は装置ではない。本発明の目的は、蓄熱室を
余り冷やさずに、熱風炉の燃焼室の補修部のみを冷却し
て、いわゆるセラミックバーナーや、下部側壁等を熱間
において補修するための熱間補修方法並びに、安全に且
つ、迅速にマンホール等狭い開口部から挿入、設置出
来、燃焼室上部の熱の遮断効果を有する優れた防熱装置
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、課題を解
決するために、上記の問題点を色々な角度から検討を重
ねた。その結果、熱風炉のセラミックバーナーの上部に
はマンホールが設けられており、また、適当な位置にマ
ンホールが無い場合でも、側壁に適当な穴を開口し、そ
こに開口部を設置することが出来る。そして、この開口
部から燃焼室上部からの熱を遮断する防熱板を載置する
ことができる支持装置を挿入すれば上記課題を解決する
ことができるとの着想をえて、下記の発明をするに至っ
た。

【００１４】即ち、第１発明は、次のような特徴を備え
た熱風炉の熱間補修方法である。 （ａ）熱風炉の燃焼室側壁に相対する開口部を設け、
（ｂ）主梁と、該主梁の中心に設けられた内筒と、該内
筒を支点として回動可能な外筒であって該外筒には防熱
板支持梁を固定する上段及び下段リングと、該防熱板支
持梁を挿入するためのガイドリングとを有してなる支柱
と、該支柱の頂部に防熱キャップを一体的に備えて成る
支持装置を準備し、（ｃ）前記支持装置にバランスウェ
ートを取付け、炉外の開口部からクレーンによって、前
記開口部間に該支持装置を挿入固定し、（ｄ）前記防熱
板支持梁の挿入角度を調整するためのガイドと炉内に挿
入するための取付用治具からなる挿入装置を準備し、
（ｅ）前記防熱板支持梁と前記取付用治具を繋ぎ、前記
挿入角度を調整するガイドにより角度を調整しながら、
該防熱板支持梁を挿入し、（ｆ）前記防熱板支持梁の溝
に、複数に分割された防熱板を防熱板支持梁上に載置
し、（ｇ）前記取付用治具を取り外した後、前記防熱板
支持梁を回転し、前項（ｅ）−（ｆ）を繰り返し、前記
複数に分割された防熱板を組み合わせて熱風炉断面全体
を上部側と下部側に遮断し、（ｈ）最終的に、前記記開
口部を、セラミックフアィバー又は他の耐火材によつて
閉塞する。

【００１５】第２の発明は、第１の発明において、前記
防熱板が、波板鉄板上にセラミックフアィバーを単独、
又はセラミックフアィバーの上にアルミ箔を蒸着した耐
熱クロスを組み合わせた物か又は断熱ボードからなるこ
とを特徴とする熱風炉の熱間補修方法である。

【００１６】第３の発明は、第１及び第２の発明におい
て、前記開口部の蓋を開閉可能な構造にし、炉内ドラフ
トを調整することを特徴とする熱風炉の熱間補修方法で
ある。

【００１７】第４の発明は、第１〜第３の発明におい
て、前記防熱キャップを炉内下部でスクリューによって
上下し、炉内ドラフトを調整することを特徴とする熱風
炉の熱間補修方法である。

【００１８】第５の発明は、下記の部材を備えたことを
特徴とする熱風炉の熱間補修用防熱装置である。 （ａ）主梁と、該主梁の中心に設けられた内筒と、該内
筒を支点として回動可能な外筒であって該外筒には防熱
板支持梁を固定する上段及び下段リングと、該防熱板支
持梁を挿入するためのガイドリングとを有してなる支柱
と該支柱の頂部に防熱キャップを一体的に備えて成る支
持装置と、（ｂ）前記ガイドリングに挿入される防熱板
支持梁と、（ｃ）前記防熱板支持梁上に載置される複数
に分割された防熱板。

【００１９】第６の発明は、第５の発明において、さら
に、前記防熱板支持梁を炉内に挿入するための取付用治
具並びに挿入角度を変えるための角度調整用ガイドを備
えてたことを特徴とする熱間補修用防熱装置である。

【００２０】第７の発明は、第５及び第６の発明におい
て、前記防熱板が鉄板にセラミックファイバー単独又は
セラミックファイバー上にアルミニウム箔を蒸着した耐
熱クロスを組合わせた物又は耐熱ボードからなっている
ことを特徴とする熱風炉の熱間補修用防熱装置である。

【００２１】

【発明の実施の形態】

〔概要〕本発明においては、主梁、支柱、防熱板支持梁
からなる支持装置を熱風炉の開口部から炉内に挿入し、
炉外で分割された防熱板をこの支持装置に順次載置させ
て、防熱装置を構成する。熱風炉のセラミックバーナー
の修理にさいして、セラミックバーナーの上部側の側壁
開口部から上記支持装置を、カウンターウェイトを取り
付け、クレーンにより水平に炉内に挿入する。次に、防
熱板支持梁、分割された防熱板の順にセットする。防熱
板が炉断面全体にセットされた後、作業員が炉内に入
り、セラミックバーナーの修理を行う。

【００２２】〔詳細な説明〕以下、この発明の熱風炉の
セラミックバーナー熱間補修方法及びそれに用いられる
防熱装置を、図１〜７に基づき、熱風炉（内径４．６ｍ
×高さ２０．３７ｍ）のセラミックバーナー部の煉瓦補
修を例として説明する。

【００２３】図１は熱風炉のセラミックバーナー補修に
用いられた本発明の防熱装置の取付けの説明図、図２は
本発明の防熱装置の平面図（ａ）と側面図（ｂ）、図３
は防熱板支持梁の炉内への挿入説明図、図４は防熱装置
の支柱の上面図（ａ）と側面図（ｂ）、図５は防熱装置
の防熱板支持梁の支柱えの取付けを説明するための側面
図（ａ）と上面図（ｂ）、Ｂ−Ｂ断面図（ｃ）、図６は
防熱装置の防熱板支持梁の側面図（ａ）と上面図
（ｂ）、図７は本発明の防熱装置の分割された防熱板の
扇形の一列分を組立てた側面図（ａ）と上面図（ｂ）で
ある。

【００２４】本発明の熱風炉の熱間補修方法は、下記の
順序で実施する。 （ａ）熱風炉のセラミックバーナーの上のマンホール又
は、鉄皮１５と耐火物よりなる側壁に相対する開口部１
１並びに１２を設ける（図１）。 （ｂ）次に、相対する開口部１１並びに１２間を装架す
る主梁４と主梁４の中心に設けられた支柱５と支柱の頂
部に防熱キャップ８を一体的に設けた支持装置を炉外に
て組立てる（図２）。

【００２５】この支持装置は、主梁４と、該主梁の中心
に設けられた内筒５Ａと、該内筒を支点として回動可能
な外筒５Ｂであって該外筒には防熱板支持梁６を固定す
る上段及び下段リング５Ｃ，５Ｄと、該防熱板支持梁を
挿入するためのガイドリング５Ｅを有する支柱５と、該
支柱の頂部に防熱キャップ８を一体的に備えている支持
装置であり、防熱板支持梁を容易にセットできる構造と
なっており防熱板７を炉内で支持する機能を有する（図
２，４）。

【００２６】（ｃ）燃焼室１の側壁の開口部１１より、
組立てた支持装置に治具とバランスウェート（図示せ
ず）を付け、これらを炉外のクレーンによって支持装置
が水平となるように吊り入れ、フランジ９、１０にボル
トで固定する。 （ｄ）次に、防熱板支持梁６は、そのままではガイドリ
ング５Ｅの溝に入れにくいので、図３に示すように、防
熱板支持梁６の連結具６ｂ（図６）と取付用治具１４を
繋いで長くして、開口部１１から防熱板支持梁６を角度
調整ガイド１３を使って、挿入角度を調整し、炉外から
傾斜させて支持装置の支柱の外筒５ｂに１本づつセット
する。

【００２７】（ｅ）防熱板支持梁６は軽量溝形鋼からな
っているので溝６ａを有し（図５（ｂ））、この溝６ａ
に扇形の防熱板７を例えば５分割し、即ち、第１列目防
熱板７Ａ、第２列目防熱板７Ｂ、第３列目防熱板７Ｃ、
第４列目防熱板７Ｄ、第５列目防熱板７Ｅのように分割
し、防熱板の突起７ａを溝６ａに嵌込み、分割防熱板を
防熱板支持梁６上に順にセットする。

【００２８】（ｆ）１本の防熱板支持梁６に扇形の防熱
板７が一列全部セットされたら、次の防熱板支持梁６が
開口部１１のセンターに来るように回転して、先の手順
を繰り返せば炉内全面に防熱板７が設けられる。この作
業は炉外で実施できるので、極めて容易である。

【００２９】（ｇ）防熱板７を全数取付けて熱風炉断面
全体を上部側と下部側に遮断した後、炉内に入り、炉壁
と防熱板支持梁６の隙間を防熱板支持梁６の先端に鉄板
等を差し込み、炉壁に固定して、炉壁と防熱板７の隙間
に、炉内からセラミックフアィバー１７等を詰め込み
（図２（ｂ））、隙間を塞いで遮熱効果を完全にする。

【００３０】（ｈ）防熱装置が完全に組立てられたら、
最後に、両サイドのマンホール又は開口部１１，１２
は、セラミックフアィバー１７や他の耐火材によって塞
ぎ、両サイドのフランジ９、１０は鉄板によつて塞ぐ。
尚、防熱装置の解体は（ｈ）〜（ｂ）の工程を繰り返せ
ば炉外から解体が可能である。

【００３１】上記防熱板支持梁の挿入方法について、更
に、図３に基いて、詳しく述べると次の通りである。防
熱板支持梁を挿入するための角度調整ガイド１３は、主
梁４上に設けたａを支点とし、第１アーム１３ａ，第２
アーム１３ｂが回動し、ｂを支点とし、第３アーム１３
ｃ，第４アーム１３ｄが回動する。第１アーム１３ａを
上下することにより、第４アーム１３ｄの先端を防熱板
支持梁６の下部を摺動せしめ昇降し、挿入支持梁６の挿
入を炉外から容易に調整することが出来る。

【００３２】次に、これら熱風炉のセラミックバーナー
の補修に当っては、高温熱風に曝される危険があるの
で、炉内のドラフト調整が重要である。炉内ドラフトの
調整は、ガイドリング５Ｅの隙間による圧力調整で行
う。また、内筒５Ａの頂部に差込まれている防熱キャッ
プ８をスクリューで上下することによっても炉内圧力を
調整することができる。

【００３３】また両サイドの開口部１１，１２のフラン
ジ９、１０を鉄板によつて塞ぐ時、開口部の耐火材の上
部を開けておき、両サイドの鉄板のいずれか、又は、両
方に炉内ドラフト調整用の開口部を設ける。この開口の
隙間と防熱キャップ８の上下により調整するこにより、
炉内ドラフトを作業しやすい状態に保つことが容易にな
る。

【００３４】以上の結果、燃焼室１の温度が６００℃か
ら４００℃程度で炉内作業が可能となったので、燃焼室
上部の煉瓦がスポーリングを起こすことも無く、補修の
安全が図られる。

【００３５】次に、本実施例における防熱装置について
述べる。本発明の熱風炉の熱間補修のための防熱装置
は、防熱板７を支持するための支持装置と、防熱板支持
梁６を挿入するための角度調整ガイド１３と、防熱板支
持梁６上に載置される防熱板７と、炉内のドラフトを調
整するためのドラフト調整装置等から成る。

【００３６】（ａ）支持装置は、熱風炉の上部燃焼室側
壁に設けた開口部１１、１２間を装架する主梁４と主梁
４の中心に設けられた支柱５と支柱の頂部に防熱キャッ
プ８を一体的としたものである。支柱５は図４に示すよ
うに、内筒５Ａと内筒５Ａを支点としてベアリング１６
を介して回動可能な外筒５Ｂとから成っており、外筒５
Ｂには、防熱板支持梁６を固定する上段受けリング５Ｃ
と下段受けリング５Ｄと並びに，溝を有するガイドリン
グ５Ｅを有している。

【００３７】これによって、防熱板支持梁６は上段受け
リング５Ｃと下段受けリング５Ｄによって支持され、ガ
イドリング５Ｅの溝に沿って挿入され、防熱装置の荷重
を受ける構造となっている。

【００３８】（ｂ）防熱板支持梁６を挿入する装置は、
図３に示すように、防熱板支持梁６の長さを調整するた
めの取付用治具１４と挿入支持梁６の挿入角度を炉外か
ら調整する角度調整ガイド１３とからなっている。角度
調整ガイド１３は支点と該支点を回動する複数のアーム
とからなっており、主梁４上に設けたａ、ｂを支点と
し、回動可能な第１アーム１３ａ，第２アーム１３ｂ、
第３アーム１３ｃ，第４アーム１３ｄから成っている。

【００３９】（ｃ）防熱板７は、防熱板支持梁６上で支
持される。防熱板７は波板鉄板上にセラミックフアィバ
ー単独、又はセラミックフアィバーの上にアルミ箔を蒸
着した耐熱クロスを組合わせた物、又はセラミックフア
ィバーの代りの断熱ボードいずれでもよい。 （ｄ）ドラフト調整装置は、開口部１１に設けた開閉可
能な蓋１８と、内筒の防熱キャップ８とから成る。この
ドラフト調整装置は、作業員がセラミックバーナーを改
修している間において防熱板の上部側から熱い熱風が下
側に侵入することを防止する作用がある。

【００４０】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明の熱風炉の熱間
補修方法及びそれに用いられる防熱装置は、次のような
効果を奏するものである。防熱板が十分な厚みを持った
ものを設置出来るので、燃焼室上部の予熱範囲と燃焼室
下部の作業範囲を確実に区分することが出来、燃焼室上
部の熱輻射を確実にカット出来る。更に、燃焼室上部の
煉瓦が何等かの理由でスポーリングが生じ、熱い煉瓦の
破片が落下してきても、その防熱板がクッションの働き
をして燃焼室下部の作業の安全が保たれる。

【００４１】主梁、防熱板等の各部品が炉外から組立て
が出来るので、防熱装置を組立てるために炉内の温度を
従来の２００℃以下まで下げる必要が無いため、炉体冷
却時間を短縮出来る。機構が簡単であるため組立て作業
能率もよく、全体作業工程を短くすることが出来るの
で、補修工事による高炉生産に与える影響を最小限にす
ることが出来る。炉内温度を従来のように下げる必要が
無いため、炉壁を構成している硅石煉瓦にスポーリング
による損傷を与えない。殆どの組立て作業が炉外作業と
なるため、作業員の安全の確保が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱間補修用防熱装置の取付けを説明す
るための模式図である。

【図２】本発明の実施例で使用した防熱装置の上面図
（ａ）と側面図（ｂ）である。

【図３】本発明の防熱装置を挿入するための側面図であ
る。

【図４】本発明の防熱装置の支柱と防熱板支持梁との取
付けを説明するための上面図（ａ）と側面図（ｂ）であ
る。

【図５】本発明の防熱装置の防熱板支持梁の支柱えの取
付け説明するための側面図（ａ）と上面図（ｂ）、Ｂ−
Ｂ断面図（ｃ）である。

【図６】本発明の防熱装置の防熱板支持梁の上面図
（ａ）と側面図（ｂ）である。

【図７】本発明の防熱装置の防熱板の一列分を組立てた
上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 熱風炉燃焼室 ２ 防熱装置 ３ セラミックバーナー ４ 主梁 ５ 支柱 ５Ａ 内筒 ５Ｂ 外筒 ５Ｃ 上段リング ５Ｄ 下段リング ５Ｅ ガイドリング ６ 防熱板支持梁 ６ａ 防熱板支持梁の溝 ６ｂ 連結具 ７ 防熱板 ７Ａ 第１列目防熱板 ７Ｂ 第２列目防熱板 ７Ｃ 第３列目防熱板 ７Ｄ 第４列目防熱板 ７Ｅ 第５列目防熱板 ７ａ 突起 ８ 防熱キャップ ９ 防熱装置取込み側フランジ １０ 反対側フランジ １１ 防熱装置取込み開口部 １２ 反対側開口部 １３ 角度調整用ガイド １４ 取付用治具 １５ 鉄皮 １６ ベアリング １７ セラミックファイバー １８ ドラフト調整用する開閉蓋 ２０ 仮バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 敏夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 星 直忠 神奈川県川崎市多摩区宿河原６−20−20 (72)発明者 折元 忠雄 東京都大田区西六郷４−15−11 (56)参考文献 特開 平８−60214（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−18315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−108643（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21B 9/10 302 C21B 9/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の工程を備えたことを特徴とする熱
   風炉の熱間補修方法。 （ａ）熱風炉の燃焼室側壁に相対する開口部を設け、
   （ｂ）主梁と、該主梁の中心に設けられた内筒と、該内
   筒を支点として回動可能な外筒であって該外筒には防熱
   板支持梁を固定する上段及び下段リングと、該防熱板支
   持梁を挿入するためのガイドリングとを有してなる支柱
   と、該支柱の頂部に防熱キャップを一体的に備えて成る
   支持装置を準備し、（ｃ）前記支持装置にバランスウェ
   ートを取付け、炉外の開口部からクレーンによって、前
   記開口部間に該支持装置を挿入固定し、（ｄ）前記防熱
   板支持梁の挿入角度を調整するためのガイドと炉内に挿
   入するための取付用治具からなる挿入装置を準備し、
   （ｅ）前記防熱板支持梁と前記取付用治具を繋ぎ、前記
   挿入角度を調整するガイドにより角度を調整しながら、
   該防熱板支持梁を挿入し、（ｆ）前記防熱板支持梁の溝
   に、複数に分割された防熱板を防熱板支持梁上に載置
   し、（ｇ）前記取付用治具を取り外した後、前記防熱板
   支持梁を回転し、前項（ｅ）−（ｆ）を繰り返し、前記
   複数に分割された防熱板を組み合わせて熱風炉断面全体
   を上部側と下部側に遮断し、（ｈ）最終的に、前記記開
   口部を、セラミックフアィバー又は他の耐火材によつて
   閉塞する。
2. 【請求項２】 前記防熱板が、波板鉄板上にセラミック
   フアィバーを単独、又はセラミックフアィバーの上にア
   ルミ箔を蒸着した耐熱クロスを組み合わせた物か又は断
   熱ボードからなる請求項１の熱風炉の熱間補修方法。
3. 【請求項３】 前記開口部の蓋を開閉可能な構造にし、
   炉内ドラフトを調整することを特徴とする請求項１又は
   請求項２の熱風炉の熱間補修方法。
4. 【請求項４】 前記防熱キャップを炉内下部でスクリュ
   ーによって上下し、炉内ドラフトを調整することを特徴
   とする請求項１〜請求項３の熱風炉の熱間補修方法。
5. 【請求項５】 下記の部材を備えたことを特徴とする熱
   風炉の熱間補修用防熱装置。 （ａ）主梁と、該主梁の中心に設けられた内筒と、該内
   筒を支点として回動可能な外筒であって該外筒には防熱
   板支持梁を固定する上段及び下段リングと、該防熱板支
   持梁を挿入するためのガイドリングとを有してなる支柱
   と該支柱の頂部に防熱キャップを一体的に備えて成る支
   持装置と、（ｂ）前記ガイドリングに挿入される防熱板
   支持梁と、（ｃ）前記防熱板支持梁上に載置される複数
   に分割された防熱板。
6. 【請求項６】 前記防熱板支持梁を炉内に挿入するため
   の取付用治具並びに挿入角度を変えるための角度調整用
   ガイドを備えてたことを特徴とする請求項５の熱風炉の
   熱間補修用防熱装置。
7. 【請求項７】 前記防熱板が鉄板にセラミックファイバ
   ー単独又はセラミックファイバー上にアルミニウム箔を
   蒸着した耐熱クロスを組合わせた物又は耐熱ボードから
   なっていることを特徴とする請求項５又は請求項６の熱
   風炉の熱間補修用防熱装置。