JP3724308B2

JP3724308B2 - 高炉の改修方法

Info

Publication number: JP3724308B2
Application number: JP2000016051A
Authority: JP
Inventors: 義久中村; 耕三 ▲高▼田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: JP2001207204A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高炉の改修方法に関し、特に炉底部の改修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から高炉の改修には、炉体の解体、炉内耐火物の築炉、冷却装置据付け等の多くの工事が伴い、高炉の改修には約３〜４ヶ月の長期間を要し、生産量の確保の面から、最短で高炉の改修を行うことが強く求められている。
【０００３】
さらに、高炉の稼動基数は減少傾向に有り、単基高炉稼動を行っている製鉄所も多く、短期に改修を行うことが、一層強く求められている実状にある。
【０００４】
高炉のシャフト部は、耐火物の吹付けやステーブ等の冷却装置の交換を休風時に行う補修技術が確立しており、特に問題がない。
【０００５】
しかし、炉底部は、補修技術がなく、高炉の炉命を決めるネック部位となっている。これまでにも種々の炉底部を分離する方法、あるいは、解体撤去する方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、これらの改修方法は、何れも現実的な方法とは言えず、実施が困難である。
【０００７】
例えば、特開平５−２２２４２０号公報には、炉底部と高炉基礎部との間に、圧縮ガスの流体膜を形成し、流体膜を介して、油圧ジャッキにより炉底部を水平に保持した状態で、移動抵抗を小さくして、炉底部を分離・撤去する高炉改修方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この改修方法は、流体膜を形成させる流体浮上装置、および、炉底部を水平に保持する油圧ジャッキを、どのように炉底部に設置するかが開示されておらず、実際に適用することは困難である。
【０００９】
本発明は、容易に短期間に炉底部を分離・撤去できる高炉改修方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、炉底部を分離・撤去する現実に適用可能な手段を検討し、炉底部を流体圧を利用して上昇させる機構（以下、流体圧リフト機構という）に着目し、以下の知見を得た。
【００１１】
（Ａ）図１（ａ）、（ｂ）は、流体圧リフト機構の原理を説明するための概念図で、図１（ａ）は流体圧をかけない場合、図１（ｂ）は流体圧をかけた場合である。
【００１２】
同図（ｂ）に示す上部フレーム１と下部フレーム２との間に可撓性のある密閉された偏平ホース状のエアーバッグ３（以下、単にエアーバッグという）を挿入し、圧力Ｐの流体を注入する操作を行うと、圧力Ｐの値に応じて上昇力Ｆが生じ、上部フレーム１の上昇ストロークＳを制御することができる。
【００１３】
例えば、内径１６５mmのエアーバッグ３に、圧力約０．９ＭＰａ／ｍ² の水を注入し、エアーバッグ３と上部フレーム１との接触幅Ｂが０．１ｍになったとき、エアーバッグ３の長さ１ｍ当たりの上昇力は９０ｋＮ（０．１ｍ×１ｍ×０．９ＭＰａ／ｍ² ）となる。
【００１４】
炉底部の重量を約４０ＭＮ（質量：４０００トン）とした場合に、圧力０．９ＭＰａ／ｍ² の水で炉底部を上昇させるには、エアーバッグの延べ長さを約４４０ｍ（４０ＭＮ／９０ｋＮ／ｍ＝４４０ｍ）とすればよいことになる。
【００１５】
従って、前記上フレーム１の上部に炉底部が存在するように配置することが可能であれば、圧力０．９ＭＰａ／ｍ² の水で炉底部を上昇することができる。
【００１６】
（Ｂ）上部フレームと下部フレームとの間に可撓性のあるエアーバッグを挿入した構成からなる流体圧リフト機構を下記の方法で組み込むことにより、炉底部を任意の場所に容易に移動できる。
【００１７】
（ａ）炉底部直下の高炉基礎部に、複数個の貫通孔を水平方向に穿つ。
【００１８】
（ｂ）貫通孔の位置で前記高炉基礎部を水平方向に切断して、炉底部と高炉基礎部とを切り離す。
【００１９】
（ｃ）貫通孔に、流体圧リフト機構を設置し、該流体圧リフト機構の流体圧を上昇させることにより炉底部を上昇させ、貫通孔間において切り離された炉底部と高炉基礎部との間に、隙間を形成する。
【００２０】
（ｄ）この隙間の全部または一部に移動手段を設置し、前記流体圧リフト機構の流体圧を降下させることにより、炉底部を該移動手段で支える。
【００２１】
（ｅ）この移動手段を利用して炉底部を水平方向に移動することができる。
【００２２】
（ｆ）移動手段の構成は、例えば、転動コロと転動コロの回転を支える剛性の有る平板であればよい。
【００２３】
（ｇ）水平方向への移動手段である転動コロを使って牽引すれば、小さな牽引力で容易に水平方向に移動できる。
【００２４】
（ｈ）移動先に、炉底部を搬送できる搬送台を設置して置けば、搬送台を動かすことで、任意な場所に移動でき、炉底部の改修作業を開始できる。
【００２５】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記のとおりである。
【００２６】
（１）高炉炉体から、炉底部を分離し、この分離した炉底部を据付け場所から移動させて除去する一方、新しく組立てた炉底部を前記据付け場所に搬入して炉底部を更新する方法において、
（ａ）炉底部直下の高炉基礎部に、複数個の貫通孔を水平方向に穿ち、
（ｂ）前記貫通孔の位置で前記高炉基礎部を水平方向に切断して、炉底部と高炉基礎部とを切り離し、
（ｃ）前記貫通孔に、流体圧リフト機構を設置し、該流体圧リフト機構の流体圧を上昇させることにより炉底部を上昇させ、貫通孔間において切り離された炉底部と高炉基礎部との間に、隙間を形成し、
（ｄ）前記隙間の全部または一部に移動手段を設置し、前記流体圧リフト機構の流体圧を降下させることにより、炉底部を該移動手段で支え、
（ｅ）前記移動手段を利用して炉底部を水平方向に移動することを特徴とする高炉の改修方法。
【００２７】
（２）移動手段が、転動コロであることを特徴とする上記（１）に記載の高炉の改修方法。
【００２８】
（３）貫通孔の位置で高炉基礎部を水平方向に切断する手段が、ワイヤーソーであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の高炉の改修方法。
【００２９】
【発明の実施の形態】
高炉炉体と炉底部の分離方法を簡単に説明する。
【００３０】
図２は、高炉炉体と炉底部の分離方法の一例を概念的に示す縦断面図である。
【００３１】
図２に示すように、炉体櫓５の梁６に設置した油圧ジャッキ７を炉体支持ブラケット８に懸架しておいて、斜線で示す炉底部９の上面部分１０を水平方向に切断し、高炉基礎部１１の上に据付けられた炉底部９と高炉炉体４とを切り離し、縁切りする。
【００３２】
高炉炉体４と炉底部９との切り離し距離は２００mm程度であれば、炉底部の移動操作に支障がない。切り離し距離は油圧ジャッキ７を使用して調整できる。
【００３３】
次に、本発明を実施する方法について説明する。
【００３４】
図３（ａ）、（ｂ）は、炉底部と高炉基礎部との分離方法の一例を概念的に示す断面図で、図３（ａ）は、高炉基礎部付近の横断面図であり、図３（ｂ）は、高炉基礎部付近の縦断面図である。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、炉底部９の直下の高炉基礎部１１の水平方向に、貫通孔７を穿つ。
【００３６】
貫通孔１２の方向は、炉底部の引き出す方位を基に決めればよい。
【００３７】
貫通孔１２の径は、設置する流体圧リフト機構の大きさに合わせて適宜決定すればよい。
【００３８】
貫通孔１２を穿つ手段は、例えば、コアボーリング装置が使用できる。
【００３９】
貫通孔１２の間隔Ｌは、等間隔である必要はない。
【００４０】
貫通孔１２の数は、設定した貫通孔１２の径および流体圧リフト機構による荷重負荷から適宜決定できる。
【００４１】
図４は、貫通孔の位置で高炉基礎部をワイヤーソーを使用して水平方向に切断する方法を示す概念図である。
【００４２】
図４に示すように、複数箇所の貫通孔１２をまたいだ状態でワイヤーソー１３を通し、水平方向に切断することができる。
【００４３】
複数箇所の貫通孔１２をまたいだ状態のワイヤーソー１３を１ユニットとして、複数ユニット（同図では、５ユニット）を稼働することで貫通孔１２および高炉基礎部１１を効率よく水平方向に切断することができる。
【００４４】
なお、同図に示す斜線部は、ワイヤーソー１３で切断された面を示す。
【００４５】
ワイヤーソーを使用することの利点は、鉄筋コンクリート構造の高炉基礎部１１を、水平方向に、容易に切断することができることにある。
【００４６】
ワイヤーソーを使用した場合における切断手順は、以下の通りである。
(1)スチールワイヤーに鉄筋コンクリート切削用のダイヤモンドビーズを嵌合する。
(2)ワイヤーソーを被切断体に巻き付け、エンドレス状にする。
(3)ワイヤーソー駆動機により張力を与えながら、毎秒２５〜３０ｍの速度でスチールワイヤーを循環走行させることにより被切断体の内部の鉄骨・鉄筋を含めて迅速に切断する。
【００４７】
ワイヤーソーは、大型鉄筋コンクリート構造物の切断に広く施工実績があり、施工能力が高く、切断面の精度が高く後処理も容易であり、適用対象物の制約がないという特徴がある。
【００４８】
ワイヤーソーの他に、水平方向に切断する手段としては、高圧ウォータージェットによる方法等も使用できる。
【００４９】
以下に、貫通孔に、転動コロ等の移動手段を備えた流体圧リフト機構を挿入する方法を、概念図を基に説明する。
【００５０】
図５は、水平方向に切断した貫通孔に、２段構造の流体圧リフト機構Ｒを組み込む方法を説明するための概念図である。
【００５１】
なお、Ｇは貫通孔１２間にある高炉基礎部水平方向の切断線を示す。
【００５２】
図５に示すように、貫通孔１２の孔径Ｄより小さい径の半割りパイプ１４の内側の上下に、パイプの曲率に沿った半月状の上部金物ブロック１５および下部金物ブロック２１を取り付け、上部金物ブロック１５のフラット下面１６に高さ調整用のスペーサー１７を介装して２段用上部フレーム３５を固定する。
【００５３】
同様に、下部金物ブロック２１のフラット上面３４に高さ調整用のスペーサー１９を介装して２段用下部フレーム３６を固定する。
【００５４】
２段用上部フレーム３５と２段用下部フレーム３６の間に、中間フレーム１８を介装してエアーバック３を上下に２個挿入する。
【００５５】
なお、同図では、上下２段にエアーバック３を配設した例を示したが、２段以上のエアーバックを層状に重ねて積層化を行うことにより、前記図１で示した単数のエアーバック３と比べてストロークＳを大きくすることが可能となる。
【００５６】
また、複数個のエアーバックを積層化することにより、ストロークＳを任意の大きさに制御することも可能となる。
【００５７】
エアーバック３の材質は、耐圧性の合成ゴムを使用することが望ましく、特に、ネオプレンゴムが望ましい。
【００５８】
半割りパイプ１４を用いた理由は、上部フレーム、エアーバックおよび下部フレームからなる流体圧リフト機構Ｒには、上下に大きな負荷荷重が作用するため、流体圧リフト機構が貫通孔１２のコンクリートに、めり込まないようにするためである。
【００５９】
以下に、炉底部を水平状態で上昇させて、高炉基礎部と分離する方法を説明する。
【００６０】
図６（ａ）、（ｂ）は、流体圧リフト機構によって炉底部を上昇する方法と移動装置を組み込む方法を模式的に示す概念図で、図６（ａ）は流体圧を上昇させて炉底部を上昇させ、移動装置を組み込んだ状態を、図６（ｂ）は流体圧を降下させて移動装置で炉底部を支えている状態をそれぞれ示す。
【００６１】
図６（ａ）に示す２段構造のエアーバッグ３のそれぞれに、例えば、圧力０．９ＭＰａ程度の水を注入すると、炉底部を上昇できる上昇力Ｆが作用し、２段用上部フレーム３５がストロークＳで上昇して、炉底部９と高炉基礎部１１とが図中に示す隙間Ｃを形成し分離される。なお、ストロークＳの長さと隙間Ｃの大きさは同じ寸法となる。
【００６２】
エアーバッグの水圧は、上昇力Ｆおよびエアーバッグの総延長長さの設定により、適宜決められる。
【００６３】
エアーバッグ内の圧力が小さくても良い場合には、水圧に変えてガス圧をしてもよい。ガス圧は、例えばコンプレッサーを使用して調整できる。
【００６４】
隙間Ｃを形成して炉底部９と高炉基礎部１１とが分離されると、隙間Ｃより低い高さの移動手段を備えた移動装置２２（高さｈ）を流体圧リフト機構が組み込まれているそれぞれの貫通孔間に装入する。
【００６５】
移動装置２２は、例えば、転動コロ２３を支える転動コロフレーム２４と転動コロフレーム２４の上部に炉体を支持するゴム板２５から構成される。
【００６６】
また、転動コロ２３の回転を支える軌道２６は、例えば、平板２８および溝形鋼２７から構成される。
【００６７】
次に、エアーバッグ３の水圧を降下していくと、図６（ｂ）に示すように高さｈの移動装置２２の上面で炉底部が支えられる。このときに貫通孔の上部に空間Ａが形成される。
【００６８】
移動手段として、例えば転動コロ２３を使用すれば、水平方向に比較的小さな牽引力で移動することができる。
【００６９】
炉底部を水平方向に移動するには、複数のウインチ等を一斉作動できるシステムを適用すればよい。
【００７０】
例えば、炉底部の重量を約４０ＭＮ（質量：４０００トン）と仮定した場合における牽引力は、転動コロ２３の転がり摩擦係数μ１：０．０５の条件で４０ＭＮ×０．０５＝２ＭＮなり、これを２個所に分散させて牽引を行うと、１個所当りの牽引力は、約１ＭＮであり、特別に大きな牽引力を必要としないため、前記のウインチ、油圧シリンダー等の牽引装置が使用できる。
【００７１】
図７（ａ）、（ｂ）は、炉底部を搬送台まで、牽引する方法を模式的に示した概念図で、図７（ａ）は、炉底部と搬送台との関係を示す立面図であり、図７（ｂ）は、炉底部と搬送台との関係を示す平面断面図である。
【００７２】
同図（ｂ）に示すように、搬送台２９に、前記図６に示す転動コロ２３の回転を支える平板２８と同レベルの軌道３０を敷設しておくことで、転動コロ２３を牽引装置３１により引出すことにより、炉底部９を、高炉基礎部１１（位置：Ｘ）より、高炉基礎部脇に待機した搬送台２９（位置：Ｙ）に積載することができる。
【００７３】
また、転動コロ２３の回転を支える平板２８と同一レベルの平板状の定盤を、所定の場所まで敷設しておくことでも、所定の場所に移動することができる。
【００７４】
同図に示す搬送台２９は、超重量物（質量：約４０００トン程度）を任意に移動できる構成で、例えば、搬送台下部に搬送装置３２が装備され、搬送架台３３で支持されている剛性構造体であることが望ましい。
【００７５】
搬送装置３２は、サスペンション（昇降）機能を有するユニットドーリ等が使用できる。
【００７６】
また、搬送台２９と平板２８との段差は、２ｍｍ以下にすることが牽引装置３１の負荷低減のために望ましい。
【００７７】
使用する転動コロ２３は、例えば、超重量物の運搬等に幅広く採用されているチルタンクやタフコロ（いずれも商品名）等が使用できる。
【００７８】
これらの転動コロ２３は、積載能力のわりに全高が低く、小型で、複数ローラーにより荷重を受けるため、ローラー径のわりに転がり摩擦係数μが小さい特徴がある。
【００７９】
【発明の効果】
本発明により、容易に、例えば、７日以内という短期間に、炉底部を分離・撤去できるのであって、直ちに実用化可能な技術であり、その意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】流体圧リフト機構の原理を説明するための概念図である。
【図２】高炉炉体と炉底部の分離方法の一例を概念的に示す縦断面図である。
【図３】炉底部と高炉基礎部との分離方法の一例を概念的に示す断面図で、図３（ａ）は、高炉基礎部付近の横断面図であり、図３（ｂ）は、高炉基礎部付近の縦断面図である。
【図４】貫通孔の位置で高炉基礎部をワイヤーソーを使用して水平方向に切断する方法を示す概念図である。
【図５】貫通孔に、流体圧リフト機構Ｒを組み込む方法を説明するための概念図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、流体圧リフト機構によって炉底部を上昇する方法と移動装置を組み込む方法を模式的に示す概念図で、図６（ａ）は流体圧を上昇させて炉底部を上昇させ、移動装置を組み込んだ状態を、図６（ｂ）は流体圧を降下させて移動装置で炉底部を支えている状態をそれぞれ示す。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、炉底部を搬送台まで、牽引する方法を模式的に示した概念図で、図７（ａ）は、炉底部と搬送台との関係を示す立面図であり、図７（ｂ）は、炉底部と搬送台との関係を示す平面断面図である。
【符号の説明】
１：上部フレーム２：下部フレーム
３：エアーバッグ４：高炉炉体
５：炉体櫓６：梁
７：油圧ジャッキ８：炉体支持ブラケット
９：炉底部１０：上面部分
１１：高炉基礎部１２：貫通孔
１３：ワイヤーソー１４：半割りパイプ
１５：上部金物ブロック１６：ブロック
１７：高さ調整スペーサー１８：中間フレーム
１９：高さ調整スペーサー２１：下部金物ブロック
２２：移動装置２３：転動コロ
２４：転動コロフレーム２５：ゴム板
２６：軌道２７：溝形鋼
２８：平板２９：搬送台
３０：軌道３１：牽引装置
３２：搬送装置３３：搬送架台
３４：フラット上面３５：２段用上部フレーム
３６：２段用下部フレーム
Ｒ：流体圧リフト機構Ｄ：コアボーリングの孔径
Ｌ：貫通孔の間隔Ｓ：ストローク
Ｃ：隙間Ｆ：上昇力
ｈ：移動装置の高さＧ：高炉基礎部水平方向の切断線
Ａ：空間

Claims

高炉炉体から、炉底部を分離し、この分離した炉底部を据付け場所から移動させて除去する一方、新しく組立てた炉底部を前記据付け場所に搬入して炉底部を更新する方法において、
（ａ）炉底部直下の高炉基礎部に、複数個の貫通孔を水平方向に穿ち、
（ｂ）前記貫通孔の位置で前記高炉基礎部を水平方向に切断して、炉底部と高炉基礎部とを切り離し、
（ｃ）前記貫通孔に、流体圧リフト機構を設置し、該流体圧リフト機構の流体圧を上昇させることにより炉底部を上昇させ、貫通孔間において切り離された炉底部と高炉基礎部との間に、隙間を形成し、
（ｄ）前記隙間の全部または一部に移動手段を設置し、前記流体圧リフト機構の流体圧を降下させることにより、炉底部を該移動手段で支え、
（ｅ）前記移動手段を利用して炉底部を水平方向に移動することを特徴とする高炉の改修方法。
移動手段が、転動コロであることを特徴とする請求項１記載の高炉の改修方法。
貫通孔の位置で高炉基礎部を水平方向に切断する手段が、ワイヤーソーであることを特徴とする請求項１または２に記載の高炉の改修方法。