JP3977543B2

JP3977543B2 - 高炉の残銑の撤去方法

Info

Publication number: JP3977543B2
Application number: JP6453499A
Authority: JP
Inventors: 良広高野; 達廣古長; 賢治吉川
Original assignee: Nippon Steel Corp; Okumura Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Okumura Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-11
Also published as: JP2000256717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高炉の改修を行うに際して、炉内の残銑および耐火レンガを撤去する高炉の残銑の撤去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すように、一般的な高炉１は、外周を囲む鉄皮２の内周面にはステーブクーラ及び耐火レンガ４を又はステーブクーラだけを添設し、炉底には耐火レンガ４を積層した構造になっている。耐火レンガの耐用年数は１５年位であり、この耐用年数が経過して老朽化した高炉は改修する必要がある。
【０００３】
改修工事に先立って炉内の残銑６は冷却、固化されるが、固化した時点での残銑は高温（約７００℃）で、引張強度が２０００〜３０００ｋｇ／ｃｍ²、圧縮強度はそれ以上もあり、従来から発破を利用して残銑を撤去する方法が採用されている。
【０００４】
具体的には、図７（ａ）に示すように、まず高炉１の下部側壁をなす鉄皮２と耐火レンガ４を一部除去して、互いに反対側となる位置に開口部５，５を形成する。続いて、残銑６の開口部５，５に露出した部分にそれぞれ穿孔機を用いて発破孔８，８を穿設する（開口部５は１箇所の場合や、２箇所でも炉の中心部に対して９０°の位置に設ける場合もある。）。この発破孔８，８に爆薬を装填して発破させ、同図（ｂ）に示すように、その部分（撤去部）１８ａを破壊し、破壊した残銑のずりを排出する。続いて、同図（ｃ），（ｄ）に示すように、上記と同様の穿設、爆薬装填、発破、残銑ずりの排出作業を繰り返すことにより、開口部５，５から炉の中央に向かって撤去部１８ｂを前進拡大して貫通させる。以上のように開口部から炉内の残銑を貫通させるのは、貫通部の両側の残銑に発破孔を穿設するための作業空間を大きく形成することと、残銑に自由面（露出面、拘束されない面）を大きく形成して両側の残銑を発破するときの発破効率を大きくすることのためである。このようにして炉内の空間を広げた後、炉の内側から穿設、爆薬装填、発破、残銑ずりの排出作業を繰り返して、同図（ｅ）に示すように、残銑６と耐火レンガ４を完全に撤去する。
【０００５】
この残銑の撤去方法を外径寸法１６．３ｍの高炉に適用すると、発破でトンネルが貫通する状態を形成するまでに、２０回を超える発破を必要とする。この状態での撤去量は全残銑量の約半分であり、残りの残銑６はその後の約１０回の発破で撤去できる。このように後半になるほど残銑撤去の能率が高まる理由は、トンネルの貫通によって発破孔を形成可能な残銑６の露出部が広がるとともに、広がった炉内の空間に複数台の穿孔機を導入して多くの発破孔を並行して穿設でき、この結果、１回の発破で多くの残銑を撤去できるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高炉の残銑の撤去方法では、残銑の量が１０００トンもあると、残銑撤去に１５日程度かかるという問題がある。また、高炉周辺スペースの制約、工事上の制約から上記開口部が１箇所しか設けられない場合は、さらに多くに工期を要することとなる。さらに、高炉の内部に入り発破孔を穿設する必要があることから、落下物に対する危険が常につきまとうという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、従来に比して大幅に工期を短縮できる高炉の残銑の撤去方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の高炉の残銑の撤去方法は、外周に鉄皮を備えた高炉内の残銑を撤去する方法であって、上記高炉の下部外周に存する鉄皮の一部を除去して開口部を形成し、上記残銑の露出部に第１の発破孔を穿設するとともに、上記高炉の下部外周のうち上記開口部以外の位置に存する鉄皮を貫通して上記残銑に第２の発破孔を穿設し、上記第１及び第２の発破孔に爆薬を装填して上記残銑を発破して撤去することを特徴とする。
【０００９】
この請求項１の高炉の残銑の撤去方法では、第１及び第２の発破孔に爆薬を装填して残銑を発破して撤去するので、上記開口部から高炉の奥へ向かう向きだけでなく、上記開口部から鉄皮の内周面に沿った向きへも残銑の撤去部を生じさせることができ、その結果、上記開口部から高炉の奥へ向かう残銑の側方（両側）に空間が生じ、すなわち穿設作業空間が形成され、これと共に残銑の両側に自由面が生じて残銑の発破効率（少ない火薬で発破できることや同量の火薬ならば発破孔間の距離を長くすることができることなどをいう）を高めることができる。したがって、従来の方法、つまり第１の発破孔のみを穿設する方法に比して、大幅に工期が短縮される。
【００１０】
また、第２の発破孔は、残銑の露出部が得られるのを待つことなく、第１の発破孔に先行して残銑の冷却後に直ちに穿設され得る。したがって、実際に第２の発破孔を用いた発破が行われるまでの間、第２の発破孔を穿設するために十分な作業時間を確保できる。したがって、第２の発破孔の形状は設計通りに精度良く仕上げられる。また、第２の発破孔の穿設は炉外から行う作業であるから、炉内で行う作業とは異なり、落下物の危険がなく、安全に行われる。
【００１１】
また、第２の発破孔を上記高炉の下部外周の周りに多数穿設することによって、炉内の残銑の形状、寸法や硬さを広範囲に正確に把握できる。したがって、第１の発破孔を穿設すべき箇所、発破順序などを含む残銑撤去計画が容易に立てられる。したがって、残銑撤去の能率がさらに高まり、さらに工期が短縮される。
【００１２】
また、第２の発破孔に注水し冷却すると、残銑の温度を速く下げることができる。したがって、炉内における作業の能率が高まって、さらに工期が短縮される。
【００１３】
請求項２に記載の高炉の残銑の撤去方法は、請求項１に記載の高炉の残銑の撤去方法において、上記第１の発破孔を用いた発破よりも上記第２の発破孔を用いた発破を先行して行うことを特徴とする。
【００１４】
この請求項２の高炉の残銑の撤去方法では、上記第１の発破孔を用いた発破よりも上記第２の発破孔を用いた発破を先行して行うので、上記開口部から高炉の奥へ向かう向きよりも上記開口部から鉄皮の内周面に沿った向きへ先行して残銑の撤去部が生じる。すなわち、炉内で残銑の露出部が広がり、第１の発破孔によって発破する残銑の自由面が広くなる。したがって、多くの第１の発破孔を並行して穿設できるとともに、第１の発破孔による発破効率を高めることができ、この結果、１回の発破で多くの残銑を撤去できる。したがって、さらに工期が短縮される。
【００１５】
請求項３に記載の高炉の残銑の撤去方法は、請求項１に記載の高炉の残銑の撤去方法において、上記開口部から上記高炉の奥へ向かう向きに上記残銑を複数に区画し、上記開口部側の区画部分に上記第１の発破孔を穿設して発破することと、該区画部分の前方に存する次の区画部分の両端部を上記第２の発破孔を用いて発破することを同時に行うことを特徴とする。
【００１６】
この請求項３の高炉の残銑の撤去方法では、或る区画部分を発破するとき、その区画部分の前方に存する次の区画部分の両端部を上記第２の発破孔を用いて同時に発破するので、請求項２と同様に、上記開口部から高炉の奥へ向かう向きよりも上記開口部から鉄皮の内周面に沿った向きへ先行して残銑の撤去部が生じて、炉内で残銑の露出部が広がり、第１の発破孔によって発破する次の区画部分の自由面が広くなる。したがって、多くの第１の発破孔を並行して穿設できるとともに、第１の発破孔による発破効率を高めることができ、この結果、１回の発破で多くの残銑を撤去できる。したがって、さらに工期が短縮される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１８】
図６に示したのと同様に、改修すべき高炉１は、外周を囲む鉄皮２の内周面にはステーブクーラ及び耐火レンガ４を又はステーブクーラだけを添設し、炉底には耐火レンガ４を積層した構造になっている。高炉１の外径寸法はこの例では１６．３ｍである。なお、高炉１内の残銑６は、撤去に先立って適宜冷却、固化されている。
【００１９】
図５は残銑６に発破孔を形成するための公知の穿孔装置７を示している。この穿孔装置７は、取付ガイド１０に移動台１１を前後移動自在に配設し、この取付ガイド１０に、先端に切削ビット９ａを一体に設けた回転ドリル９を回転自在に支持させている。この回転ドリル９は、移動台１１上に設置した回転駆動装置１２によって回転される。移動台１１は、送り駆動装置１３によって回転される螺子棒（図示せず）に沿って前後に移動される。この穿孔装置７は移動台車１４の俯仰アーム１５上に配設され、移動台車１４によって所望の穿孔位置に移動される。
【００２０】
残銑６の撤去を行う場合、まず図１に示すように、高炉１の下部外周の鉄皮２および耐火レンガ４の一部を除去して開口部５を形成する。これにより、高炉１の内底部に堆積している残銑６の外周を一部露出させる。
【００２１】
ここで、図１中の２点鎖線は、残銑６を複数のブロックに区画する区画線を表している。この区画線は、残銑６をブロック単位で順次撤去してゆくために計画されたものである。分かるように、残銑６は、耐火レンガ４の内周面に沿った１重の環状部分６１と、この環状部分６１の内側を占める円形部分６２とに大別されている。環状部分６１はさらに、概ね高炉１の径方向に延びる放射状のラインによって複数のブロックに区画されている。一方、円形部分６２は、概ね上記開口部５から見て高炉１の奥へ向かう縦方向およびそれに垂直な横方向に延びる複数のラインによって縦横に複数のブロックに区画されている。大多数のブロックの形状は、破砕された残銑の搬出条件（大きさ、重さ、搬出機の能力など）によって計画され、ここでは縦１．５ｍ、横１．０ｍ、高さ１．０〜１．５ｍ程度の直方体状に設定されている。そして、概ね区画線沿って垂直方向、水平方向にそれぞれ２〜３個の発破孔が穿設される。なお、欧文字Ａ，Ｂ，…，Ｍは、各ブロックが発破によって撤去される順序を表しており、後述するように、同じ欧文字が付されたブロックは同時に発破される。この場合、自由面の多い端部のブロックから自由面の少ない中央部のブロックへと千分の数秒間の間隔を置いて順次発破される（段発という）のが望ましい。円形部分６２では同時発破されるブロックが概ね横方向に１列に並んでいる。なお、穿孔の計画立案において特に環状部分６１の発破孔の位置や深さの決定は、予め耐火レンガ４が侵食されている状態から見当を付けて行うが、開口部５の形成後に残銑６の形状、寸法を計測して行うのが望ましく、さらに精度を高めるために、高炉１の下部外周の鉄皮２に孔を開け、耐火レンガ４をボーリングして鉄皮２と残銑６との距離を測定するのが望ましい。
【００２２】
次いで、上記開口部５に面して１台の穿孔装置（図５参照）７を配するとともに、上記開口部５の両側の鉄皮２に面する位置に各１台の穿孔装置７を配する。つまり計３台の穿孔装置７を並べて配する。そして、上記開口部５に面した内側の１台の穿孔装置７によって、上記開口部５を通して、残銑６の露出した環状部分６１のブロックＡの区画線に沿って第１の発破孔８，８，…を鉛直方向に略０．３ｍ間隔で穿設する。なお、８１は１台の穿孔装置７が形成する複数の第１の発破孔８，８，…を表している。これと並行して、外側の２台の穿孔装置７によって、それぞれ上記開口部５の両側の鉄皮２を貫通して、残銑６の環状部分６１のうち上記ブロックＡに隣り合うブロックＢの区画線に沿って第２の発破孔８，８，…を鉛直方向に略０．３ｍ間隔で穿設する。なお、８２，８３はそれぞれ１台の穿孔装置７が形成する複数の第２の発破孔８，８，…を表している。この第２の発破孔８，８，…は炉内に注水して残銑６の冷却後に直ちに穿設できるので、実際に第２の発破孔を用いた発破を行うまでの間、第２の発破孔８，８，…を穿設するために十分な作業時間を確保でき、第２の発破孔８，８，…の形状を設計通りに精度良く仕上げることができる。また、第２の発破孔８，８，…の穿設は炉外から行う作業であるから、炉内で行う作業とは異なり、落下物の危険がなく、高温の環境でもなく、安全に行うことができる。なお、鉄皮２を貫通して第２の発破孔８，８，…を穿設する際、鉄皮２をドリル９の切削ビット９ａで直接直に貫通するのではなく、鉄皮２に予めガス切断などの手段によって孔を開口しておくことが望ましい。
【００２３】
次に、ブロックＡの区画線に沿った第１の発破孔８，８，…に爆薬を装填する。このとき、各発破孔８はドリル９の切削ビット９ａによって全長に亘り一定径を有し且つ真っ直ぐな孔に形成されているので、爆薬の装填が容易且つ正確に行える。
【００２４】
次に、装填した爆薬を発破させて、図２に示すように、ブロックＡの残銑及びブロックＡと鉄皮２との間に挟まれた耐火レンガ４を破壊する。続いて、破壊した残銑や耐火レンガ４のずりを排出する。
【００２５】
次に、１台の穿孔装置７によって、上記開口部５を通して、残銑６の露出した円形部分６２のブロックＢの区画線に沿って新たな第１の発破孔８，８，…を穿設する。これと並行して、残りの２台の穿孔装置７を移動台車１４によって高炉１の外周に沿ってそれぞれ右回り、左回りに移動させながら、それらの穿孔装置７によって、鉄皮２を貫通して、残銑６の環状部分６１のうちブロックＣ，Ｄ，…の区画線に沿って更なる第２の発破孔８，８，…を順次穿設してゆく。つまり、残銑６のうち円形部分６２の第１の発破孔よりも環状部分６１の第２の発破孔を先行させて形成して行く。
【００２６】
次に、円形部分６２のブロックＢの区画線に沿った第１の発破孔８，８，…が形成され次第、その円形部分６２のブロックＢの区画線に沿った第１の発破孔８，８，…と、既に形成されている環状部分６１のブロックＢの区画線に沿った第２の発破孔８，８，…とに爆薬を装填する。円形部分６２の第１の発破孔が穿設され次第、爆薬装填作業に移れるのは、円形部分６２の第１の発破孔８，８，…の形成に先行して環状部分６１の第２の発破孔８，８，…を形成しているからである。
【００２７】
次に、装填した爆薬を発破させて、円形部分６２のブロックＢ及び環状部分６１のブロックＢの残銑、並びに環状部分６１のブロックＢと鉄皮２との間に挟まれた耐火レンガ４を破壊する。続いて、破壊した残銑や耐火レンガ４のずりを排出する。
【００２８】
以下同様に、円形部分６２の或る欧文字が付された列をなすブロックと、上記開口部５から高炉１の奥へ向かう向きに先行する環状部分６１の同じ欧文字が付されたブロックとを同時に発破して撤去してゆく。このようにした場合、上記開口部５から高炉１の奥へ向かう向きだけでなく、上記開口部５から鉄皮２の内周面に沿った向きへも残銑６の撤去部を生じさせることができる。したがって、従来の方法、つまり第１の発破孔のみを穿設する方法に比して、大幅に工期を短縮できる。また、環状部分６１のブロックの発破は円形部分６２のブロックの発破に比して高炉１の奥へ向かう向きへ先行して行われているので、円形部分６２の次のブロックの両端には自由面が形成されている。したがって、円形部分６２の発破効率を向上させることができる。
【００２９】
図３に示すように、ブロックＧの撤去が完了すると、高炉１内に２台の穿孔装置７を導入することができる。この２台で円形部分６２のブロックＨ、ＩとＬを穿設することができる。図４に示すように、さらにブロックＩの撤去が完了すると、高炉１内に３台の穿孔装置７を導入することができる。この３台で円形部分６２のブロックＪとＫを穿設することができる。したがって、円形部分６２の露出したブロックに多くの第１の発破孔８，８，…を並行して能率良く形成できる。この結果、１回の発破で多くの残銑を撤去でき、さらに工期を短縮できる。円形部分６２のブロックＧ，Ｇ，…、Ｉ，Ｉ，…、Ｊ，Ｊ，…、Ｋ，Ｋ…、Ｌ，Ｌ…のように、複数のブロックを含む大きな区画部分を発破する場合には段発するのが望ましい。
【００３０】
この残銑の撤去方法を外径寸法１６．３ｍの高炉に適用する場合、１台の穿孔装置７で半日当たり６個の発破孔８を形成するものとして、炉内の残銑６全部の撤去を７日間で完了することができる。
【００３１】
なお、高炉１の下部外周の周りに全周にわたって移動台車１４を移動させるスペースがない場合は、穿孔装置７のみを鉄皮２の外周に取り付けて第２の発破孔を形成しても良い。また、上記実施形態では開口部５が１箇所の場合について述べたが、開口部は２箇所であっても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の高炉の残銑の撤去方法では、第１及び第２の発破孔に爆薬を装填して残銑を発破して撤去するので、上記開口部から高炉の奥へ向かう向きだけでなく、上記開口部から鉄皮の内周面に沿った向きへも残銑の撤去部を生じさせることができる。したがって、従来の方法、つまり第１の発破孔のみを穿設する方法に比して、大幅に工期を短縮できる。
【００３３】
請求項２の高炉の残銑の撤去方法では、上記第１の発破孔を用いた発破よりも上記第２の発破孔を用いた発破を先行して行うので、上記開口部から高炉の奥へ向かう向きよりも上記開口部から鉄皮の内周面に沿った向きへ先行して残銑の撤去部が生じる。すなわち、炉内で残銑の露出部が広がり、第１の発破孔によって発破する残銑の自由面が広くなる。したがって、多くの第１の発破孔を並行して穿設できるとともに、第１の発破孔による発破効率を高めることができ、この結果、１回の発破で多くの残銑を撤去できる。したがって、さらに工期を短縮できる。
【００３４】
請求項３の高炉の残銑の撤去方法では、或るブロックを発破するとき、そのブロックの前方に存する次のブロックの両端部を上記第２の発破孔を用いて同時に発破するので、請求項２と同様に、上記開口部から高炉の奥へ向かう向きよりも上記開口部から鉄皮の内周面に沿った向きへ先行して残銑の撤去部が生じて、炉内で残銑の露出部が広がり、第１の発破孔によって発破する次の区画部分の自由面が広くなる。したがって、多くの第１の発破孔を並行して穿設できるとともに、第１の発破孔による発破効率を高めることができ、この結果、１回の発破で多くの残銑を撤去できる。したがって、さらに工期を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の高炉の残銑の撤去方法を説明する工程図である。
【図２】上記高炉の残銑の撤去方法を説明する工程図である。
【図３】上記高炉の残銑の撤去方法を説明する工程図である。
【図４】上記高炉の残銑の撤去方法を説明する工程図である。
【図５】上記高炉の残銑の撤去方法で用いる穿孔装置を示す図である。
【図６】改修すべき高炉の断面図である。
【図７】従来の高炉の残銑の撤去方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，…，Ｍブロック
１高炉
２鉄皮
４耐火レンガ
６残銑
８発破孔
６１環状部分
６２円形部分
８１第１の発破孔
８２，８３第２の発破孔

Claims

外周に鉄皮を備えた高炉内の残銑を撤去する方法であって、
上記高炉の下部外周に存する鉄皮の一部を除去して開口部を形成し、上記残銑の露出部に第１の発破孔を穿設するとともに、上記高炉の下部外周のうち上記開口部以外の位置に存する鉄皮を貫通して上記残銑に第２の発破孔を穿設し、上記第１及び第２の発破孔に爆薬を装填して上記残銑を発破して撤去することを特徴とする高炉の残銑の撤去方法。
請求項１に記載の高炉の残銑の撤去方法において、
上記第１の発破孔を用いた発破よりも上記第２の発破孔を用いた発破を先行して行うことを特徴とする高炉の残銑の撤去方法。
請求項１に記載の高炉の残銑の撤去方法において、
上記開口部から上記高炉の奥へ向かう向きに上記残銑を複数に区画し、上記開口部側の区画部分に上記第１の発破孔を穿設して発破することと、該区画部分の前方に存する次の区画部分の両端部を上記第２の発破孔を用いて発破することを同時に行うことを特徴とする高炉の残銑の撤去方法。