JP3684202B2 - 高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉体を改修する際に、炉床内に残留物を残したまま改修作業を行うための高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉の炉体の改修においては、操業再開後の立ち上がりを早め、早期に定常操業に移行できるようにすること、短時間に改修を終えることによって他の生産工程に与える影響を少なくすること、及び改修費を低減すること等を考慮し、炉床部に残留物である高温の溶銑及びコークスを封じ込めたまま炉体上部の改修や損傷部分の補修が行われている。この際、炉床内に残存する高温の残留物からの輻射熱やガス流を遮断し、炉体上部での改修作業を行い易い作業環境を整える必要がある。
このために、従来、高温のコークス中に冷却配管を埋設すると共に、コークス上にコンクリート製の仕切板を設ける方法が提案されている。しかし、冷却配管での冷却効果が高温の残留物に十分行きわたらず、設置した仕切板が熱割れを起こして高温の残留物からＣＯガス等の有害ガスが洩れて作業雰囲気を害する等の問題があり、また、冷却配管をコークスへ埋設する作業も極めて困難であった。
【０００３】
この問題を解決するため、特開昭５７−２８０９号公報に記載の高炉シャフト部の改修作業用炉内シール構造においては、高温の残留物上に形成したスラグ質の粉粒状物の断熱層と、この断熱層上に形成したコンクリート製仕切板と、粉粒状物の断熱層内に埋設され、炉体外に連通する炉内雰囲気調整用配管（炉内発生ガスの吸引除去用配管及び不活性ガスの吹き込み用配管）とを備えた形態のものが提案されている。
また、同様な技術として、特開昭５７−１６１０８号公報に記載の高炉シャフト部改修作業用炉内シール構造においては、高温の残留物上にスラグ質粉粒状物の断熱層を形成し、その断熱層の上に鋼製シール板の周縁を炉体鉄皮に溶接固着して設けたり、必要に応じて、この鋼製シール板の上に流し込み材料による別の断熱層を形成した形態のものが提案されている。また、スラグ質粉粒状物の断熱層内にガス抜きパイプを埋設して高温残留物から発生する有害ガスを炉体外へ放出することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のシール構造においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特開昭５７−２８０９号公報に記載のものでは、高温残留物上に形成したスラグ質粉粒状物の断熱層は厚さや強度によっては、熱割れを起こす恐れがあり、また、断熱層の敷設密度によっては、有害ガスを完全にシールすることはできなかった。
また、特開昭５７−１６１０８号公報に記載のものでは、炉体鉄皮の内面には溶損した内容物が付着しており、鋼製シール板を炉体鉄皮に溶接固着するためには、この付着物を撤去するのに相当の時間が必要となり、改修工程上の問題となり、しかも、高温で有害ガスの環境下での付着物の撤去は、極めて過酷で危険な作業となっていた。
また、ガス抜きパイプや不活性ガスの吹き込み用配管を配設することにより、有害ガスに対する作業環境はある程度は改善されているが、高炉炉体は直径が数十ｍもあることから、有害なガスを完全にシールしたり、炉体外に完全に排出することは不可能で、結局、作業する炉体内に有害ガスが残留し、安全な炉内環境とは言えなかった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、改修期間上の問題もなく、有害なガスを炉内から完全に排出して安全な炉内環境にできる高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法は、炉床内に残留物を残したまま炉体を改修するに際し、炉体の羽口の直上レベルに、炉体上部の改修物を含む異物が炉床に落下することを防止する仮設デッキを配設すると共に、羽口の直下レベルに、残留物から発生する熱及び炉床ガス（ガス）を遮蔽するシール板を配設し、シール板と仮設デッキとの間に洩れた炉床ガスを、羽口から吹き込むパージガスにより換気する。これによって、シール板により炉床ガスの大半をシールすることができると共に、シール板と仮設デッキとの間の狭い空間に洩れた有害な炉床ガスをパージガスにより確実に換気することができる。本発明に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法において、シール板の下方の炉床ガスを、不活性ガス又は空気でパージして炉体外に排出することもできる。これによって、シール板から洩れる有害な炉床ガスの量を大幅に減らすことができる。
【０００７】
前記目的に沿う本発明に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置は、炉床内に残留物を残したまま炉体を改修するに際し、炉内環境を改善する装置であって、炉体の羽口の直上レベルに設けられ、炉体上部の改修物を含む異物が炉床に落下することを防止する仮設デッキと、羽口の直下レベルに設けられ、残留物から発生する熱及び炉床ガスを遮蔽するシール板と、シール板と仮設デッキとの間に洩れた炉床ガスをパージガスにより換気するガス換気手段とを備えている。これによって、シール板により炉床ガスの大半をシールすることができると共に、シール板から洩れたシール板と仮設デッキとの間の狭い空間の有害な炉床ガスを、ガス換気手段を用いてパージガスにより確実に換気することができる。
【０００８】
本発明に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置において、シール板の下方の炉床ガスをパージするための不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管と、炉床ガスを放出する排気管とをシール板に近接して放射状に配設することもできる。これによって、シール板の下から洩れる有害な炉床ガスの量を大幅に減らすことができると共に、不活性ガス供給配管及び排気管を放射状に配設しているので、不活性ガス供給配管から供給される不活性ガスを介して、炉床ガスを排気管に排出し易くなる。
本発明に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置において、シール板は、下から上に、セラミックファイバー、鋼板、断熱ボード、及び不定形耐火物を順次積層して構成することもできる。これによって、耐熱性、耐シール性、強度及び組立、分解作業性に優れたものに形成できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置の構成図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、付着物が無い場合、付着物が有る場合の炉体の羽口回りの配置図、図３は本発明の一実施の形態に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置のシール板の構成図、図４は同高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置のガスパージ手段の構成図である。
【００１０】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置１０（以下、単に炉内環境の改善装置と呼ぶ）は、高炉の炉床１１内に残留物である高温の残銑１２及びコークス１３を残したまま炉体１４を改修する際に、炉内環境を改善するために使用する装置である。
図１及び図２（Ａ）に示すように、炉内環境の改善装置１０は、炉体１４の羽口１５の直上レベルに設けられ、上部炉体の改修物等の異物が炉床１１に落下することを防止する仮設デッキ１６と、羽口１５の直下レベルに設けられ、残銑１２及びコークス１３から発生する炉床ガス（ＣＯガスを含む）１７及び熱を遮蔽するシール板１８と、シール板１８を介して漏れたシール板１８と仮設デッキ１６との間の炉床ガス１７をパージガスの一例である空気１９により換気するガス換気手段の一例である送風機２０とを備えている。以下、これらについて詳しく説明する。
【００１１】
図１及び図２（Ａ）、（Ｂ）には明示していないが、シール板１８、１８ａの外周部２１は羽口１５の直下レベルに位置する煉瓦２２又は煉瓦２２の内側に付着した付着物２３（主として銑鉄）に固定するようになっている。
図３に示すように、シール板１８（１８ａも同じ）は下から上に、セラミックファイバー２４、鋼板２５、断熱ボード２６、及び不定形耐火物２７を順次積層した構造となっており、厚さｔは２００〜５００ｍｍ程度としている。
【００１２】
セラミックファイバー２４は２０〜４０ｍｍ程度の厚さを有しており、赤熱し、炎上するコークス１３の火を抑える目的で設けられている。
鋼板２５は１ｍｍ程度の厚さを有しており、シール板１８を組立時にセラミックファイバー２４の上を歩行する際、セラミックファイバー２４の損傷を防止するために設けられている。
断熱ボード２６は５０ｍｍ程度の厚さを有しており、不定形耐火物２７の吹き付け作業時に、足元を火傷から防止するために設けられている。
不定形耐火物２７は２００ｍｍ程度の厚さを有しており、炉内上部の補修作業に対する断熱と、ある程度のガスシールとを目的として設けられている。
【００１３】
仮設デッキ１６、１６ａは、炉内への搬入及び搬出を考慮して平面視して分割構造となっており、形鋼や縞鋼板等により構成されて、炉内で溶接又はボルトにより一体構造としている。図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、仮設デッキ１６、１６ａの半径方向の外側の下面は、シール板１８、１８ａ上に配置される複数の支持ブラケット３１、３１ａ上に載置されている。図２（Ａ）に示すように、羽口１５の直上レベルの位置にある煉瓦２９の内側に付着物が無い場合には、仮設デッキ１６の外縁部２８の上面と煉瓦２９との隙間は、リング状で分割式のシートカバープレート１６ｂ及びシートカバープレート１６ｂを覆うゴム製、ビニール製のカバーシート１６ｃにより塞がれており、仮設デッキ１６の下方の炉床ガス１７が仮設デッキ１６の上方の炉内に洩れないようになっている。また、図２（Ｂ）に示すように、羽口１５の直上レベルの位置にある煉瓦２９の内側に付着物３０が有る場合にも、仮設デッキ１６ａの外縁部２８と付着物３０（主として銑鉄）との隙間は、シートカバープレート及びカバーシート（図示せず）より塞がれている。
【００１４】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、仮設デッキ１６（１６ａ）、シール板１８（１８ａ）、付着物２３、３０及び羽口１５との位置関係は、Ａ（羽口１５の先端部の外径）＝７００〜１１００ｍｍ、Ｂ（羽口１５の内側下端又は付着物２３の上端からシール板１８又は１８ａの上面までの距離）＝２０〜２００ｍｍ、Ｃ（羽口１５の中心から仮設デッキ１６又は１６ａの下面までの距離）＝４００〜６００ｍｍ、Ｄ（羽口１５の中心からシール板１８又は１８ａの上面までの距離）＝３７０〜７５０ｍｍとしている。また、付着物２３、３０の厚さａ₁ 、ａ₂ はそれぞれ、ａ₁ ＝５０〜２００ｍｍ、ａ₂ ＝１００〜３００ｍｍでも対応が可能である。
【００１５】
図１及び図２（Ａ）（図２（Ｂ）も同じ）に示すように、シール板１８（１８ａ）の下方の残銑１２及びコークス１３から発生する炉床ガス１７は、シール板１８（１８ａ）自体、シール板１８ａと付着物２３との隙間、付着物２３自体、付着物２３と煉瓦２２との隙間を介して、シール板１８（１８ａ）と仮設デッキ１６との間に洩れることがある。この洩れた炉床ガス１７が、さらに仮設デッキ１６を介して仮設デッキ１６の上方に洩れるのを防止するため、送風機２０により羽口１５からシール板１８と仮設デッキ１６との間に空気１９を吹き込むことによって、炉床ガス１７を空気１９で換気することができる。送風機２０は鋳床３２上の炉体１４回りに設けられた作業デッキ３３上に配置されている。
【００１６】
図１及び図４に示すように、炉内環境の改善装置１０は、シール板１８の下方で発生する高温の炉床ガス１７を不活性ガスの一例である窒素ガス（Ｎ₂ ガス）３４によりパージして、炉床ガス１７中に含まれる有害なＣＯガスを炉体１４外に排出するガスパージ手段３９を備えている。ガスパージ手段３９において、窒素ガス３４は、鋳床３２上に設けた窒素ボンベ３５と、窒素ボンベ３５に接続された耐熱性のフレキシブルホース３６、３７及びフレキシブルホース３７の上流側で分岐して接続された耐熱性のフレキシブルホース３８を介してシール板１８の下方に供給されている。
【００１７】
図１及び図４に示すように、フレキシブルホース３８は羽口１５を挿通して設けられており、シール板１８の中心部を貫通して設けられた窒素吹き込みノズル４０の上端部に接続されている。窒素吹き込みノズル４０はパイプからなっており、窒素吹き込みノズル４０のシール板１８より下方の先端部には、窒素ガス３４をコークス１３内に吹き込むための多数のノズル孔が形成されている。
【００１８】
図４に示すように、フレキシブルホース３６、３７には、羽口１５を挿通すると共に、シール板１８の外周部２１を貫通して炉床１１内に配置された供給配管４１、４２が接続されており、供給配管４１、４２にはコークス１３上に水平配置された円弧状の供給ヘッダー４３、４４がそれぞれ接続されている。供給ヘッダー４３、４４はそれぞれ、窒素吹き込みノズル４０を挟んで対向して（１／４）円内に配置されており、供給ヘッダー４３、４４にはそれぞれ、先端の開口から窒素ガス３４をコークス１３内に吹き込む２本の窒素ガス供給配管（不活性ガス供給配管の一例）４５、４６が放射状に接続されている。
【００１９】
図４に示すように、供給ヘッダー４３、４４と略同様に、窒素吹き込みノズル４０を挟んで対向して、供給ヘッダー４３、４４間の（１／４）円内には、排気ヘッダー４７、４８がコークス１３上に設けられており、排気ヘッダー４７、４８にはそれぞれ、先端の開口からコークス１３内の炉床ガス１７を窒素ガス３４と共に、吸引する２本の排気管４９、５０がコークス１３上に放射状に接続されている。排気ヘッダー４７、４８には、供給配管４１、４２と同様の放出配管５１、５２が接続されており、放出配管５１、５２の先端でＣＯガスを燃焼させるようになっており、符号５９はＣＯガスが燃焼する際の燃焼炎を表している。２本の排気管４９、５０を設置したが、状況に応じて、増減することも可能である。
【００２０】
図１中の符号５３は鉱石受金物を、符号５４は鉱石受解体用の上部仮設デッキを、符号５５は解体煉瓦を、符号５６は煉瓦解体用の下部仮設デッキを、符号５７は出銑口煉瓦を、符号５７ａは出銑口を表している。また、図４中の符号５８はフレキシブルホース３７に設けられたマノメータを表しており、マノメータ５８によって窒素ガス３４の供給圧をチェックしている。
【００２１】
次いで、本発明の一実施の形態に係る炉内環境の改善装置１０の形成方法及び炉内環境の改善方法について、図を参照しながら説明する。
（１）吹き卸された高炉の炉床１１内の残留物（残銑１２及びコークス１３）によって発生するＣＯガスを含む炉床ガス１７を、送風機２０により空気１９を炉内に吹き込みながら換気する。
（２）図４に示すように、コークス１３上に供給ヘッダー４３、４４及び窒素ガス供給配管４５、４６と、排気ヘッダー４７、４８及び排気管４９、５０を配置する。
【００２２】
（３）排気ヘッダー４７、４８に放出配管５１、５２を接続し、一方、供給ヘッダー４３、４４に供給配管４１、４２を接続し、さらに供給配管４１、４２と窒素ボンベ３５とをフレキシブルホース３６、３７を介して接続する。
（４）前記（２）、（３）と並行して、窒素吹き込みノズル４０の先端側をコークス１３内に埋め込む。
（５）図２に示すように、供給ヘッダー４３、４４及び窒素ガス供給配管４５、４６と、排気ヘッダー４７、４８及び排気管４９、５０との上方にシール板１８を形成する。
【００２３】
（６）図４に示すように、窒素吹き込みノズル４０とフレキシブルホース３８を接続し、窒素ボンベ３５を開いて、コークス１３内に窒素ガス３４を吹き込む。これにより、シール板１８の下方のＣＯガスを含む炉床ガス１７は放出配管５１、５２を介して炉体１４外で燃焼させる。
（７）図２に示すように、羽口１５の直上レベルに仮設デッキ１６を形成する。
（８）図１に示すように、補修箇所に応じて、上部仮設デッキ５４、下部仮設デッキ５６又は仮設デッキ１６を用いて炉体１４の所定の補修（改修）作業を行う。この補修作業の際、送風機２０を運転すると共に、窒素ボンベ３５からコークス１３内に窒素ガス３４を吹き込む。
【００２４】
前記実施の形態においては、シール板１８の下方のＣＯガスを含む炉床ガス１７をパージしたが、これに限定されず、例えば、シール板１８の下方の炉床ガス１７の上方への洩れが少量の場合には、送風機２０による換気で充分であるので、シール板１８の下方の炉床ガス１７を窒素ガス３４でパージする必要はない。
不活性ガスとして窒素ガス３４を用いたが、これに限定されず、その他の不活性ガスを使用しても構わないし、空気でパージしてもよい。
シール板１８は、下から上に順番に、セラミックファイバー２４、鋼板２５、断熱ボード２６、及び不定形耐火物２７を積層した構造としたが、これに限定されず、耐熱性、耐シール性、強度及び組立、分解作業性等を考慮して、適宜決定することができる。
ガス換気手段として送風機２０を設けたが、これに限定されず、必要に応じて、誘引ブロワーを使用して、シール板１８と仮設デッキ１６との間の炉床ガス１７を吸引して排出することもできる。また、押し込みと吸引を併用すると、換気効率はさらに高まる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法、及び請求項３〜５記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置においては、シール板により炉床ガスの大半をシールすることができると共に、シール板と仮設デッキとの間の狭い空間に洩れた有害な炉床ガスをパージガスにより確実に換気することができる。従って、改修の工程上の問題もなく、安全な炉内環境となるように有害な炉床ガスを炉内から完全に排出できるので、改修費用が大幅に軽減され、しかも安全な改修作業が可能となる。
【００２６】
特に、請求項２記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法、及び請求項４記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置においては、シール板の下から洩れる有害な炉床ガスの量を大幅に減らすことができるので、さらに安全な改修作業が可能となる。
特に、請求項４記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置においては、不活性ガス供給配管及び排気管を放射状に配設しているので、不活性ガス供給配管から供給される不活性ガスを介して、炉床ガスを排気管に排出し易くなるため、安全性が向上する。
請求項５記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置においては、シール板は所要の目的で複数の材料を積層して形成しているので、耐熱性、耐シール性、強度及び組立、分解作業性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置の構成図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、付着物が無い場合、付着物が有る場合の炉体の羽口回りの配置図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置のシール板の構成図である。
【図４】同高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置のガスパージ手段の構成図である。
【符号の説明】
１０：高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置、１１：炉床、１２：残銑、１３：コークス、１４：炉体、１５：羽口、１６、１６ａ：仮設デッキ、１６ｂ：シートカバープレート、１６ｃ：カバーシート、１７：炉床ガス、１８、１８ａ：シール板、１９：空気（パージガス）、２０：送風機（ガス換気手段）、２１：外周部、２２：煉瓦、２３：付着物、２４：セラミックファイバー、２５：鋼板、２６：断熱ボード、２７：不定形耐火物、２８：外縁部、２９：煉瓦、３０：付着物、３１、３１ａ：支持ブラケット、３２：鋳床、３３：作業デッキ、３４：窒素ガス（不活性ガス）、３５：窒素ボンベ、３６〜３８：フレキシブルホース、３９：ガスパージ手段、４０：窒素吹き込みノズル、４１、４２：供給配管、４３、４４：供給ヘッダー、４５、４６：窒素ガス供給配管、４７、４８：排気ヘッダー、４９、５０：排気管、５１、５２：放出配管、５３：鉱石受金物、５４：上部仮設デッキ、５５：解体煉瓦、５６：下部仮設デッキ、５７：出銑口煉瓦、５７ａ：出銑口、５８：マノメータ、５９：燃焼炎

Claims (5)

1. 炉床内に残留物を残したまま炉体を改修するに際し、該炉体の羽口の直上レベルに、炉体上部の改修物を含む異物が前記炉床に落下することを防止する仮設デッキを配設すると共に、前記羽口の直下レベルに、前記残留物から発生する熱及び炉床ガスを遮蔽するシール板を配設し、前記シール板と前記仮設デッキとの間に洩れた前記炉床ガスを、前記羽口から吹き込むパージガスにより換気することを特徴とする高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法。
2. 請求項１記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法において、前記シール板の下方の前記炉床ガスを、不活性ガス又は空気でパージして前記炉体外に排出することを特徴とする高炉炉体改修時の炉内環境の改善方法。
3. 炉床内に残留物を残したまま炉体を改修するに際し、炉内環境を改善する装置であって、
   前記炉体の羽口の直上レベルに設けられ、炉体上部の改修物を含む異物が前記炉床に落下することを防止する仮設デッキと、
   前記羽口の直下レベルに設けられ、前記残留物から発生する熱及び炉床ガスを遮蔽するシール板と、
   前記シール板と前記仮設デッキとの間に洩れた前記炉床ガスをパージガスにより換気するガス換気手段とを備えたことを特徴とする高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置。
4. 請求項３記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置において、前記シール板の下方の前記炉床ガスをパージするための不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管と、前記炉床ガスを放出する排気管とを前記シール板に近接して放射状に配設したことを特徴とする高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置。
5. 請求項３又は４記載の高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置において、前記シール板は、下から上に、セラミックファイバー、鋼板、断熱ボード、及び不定形耐火物を順次積層して構成されていることを特徴とする高炉炉体改修時の炉内環境の改善装置。

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