JP4477787B2 - 鋼製樋壁構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、高炉から溶銑や溶滓等の湯（高温流動体）が流動する樋の背面側に構築される鋼製樋壁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の樋壁構造の多くは、鉄筋コンクリート（ＲＣ）製のＲＣ製樋壁構造となっているが、耐熱性と施工性の点で、次のような問題点が指摘されている。
（１）操業中、高温の環境下に置かれている樋壁では、長時間の使用によりＲＣ中の水分が徐々に蒸発するため、コンクリートの劣化が進行し、強度が低下する。
（２）樋壁が熱膨張しようとするときに、変形が拘束されていると、内部応力が発生して、コンクリートにひび割れが生じ、強度が低下する。
（３）樋壁に耐火ＲＣを採用した場合、通常のＲＣと比べて数倍ものコストが掛かる。
（４）樋壁の施工にあたって、鉄筋工−型枠工−コンクリート打設−養成−型枠外し等の多工程を経る必要があるため、施工時間と費用が膨大となる。
【０００３】
前記の問題点（１）は、ＲＣの特性上回避できないものであり、コストの節減化から設備の更なる長寿命化が求められている状況下では、致命的な問題となっている。また、前記の問題点（２）に対しては、樋壁の変形を拘束しないように接合部を工夫することで対応しているが、これには限界があり、より大きな変形に対しては効果がない。
【０００４】
また、従来、ＲＣ製樋壁構造の問題点を解消するために、鉄骨と鋼製壁板で構築された鋼製樋壁構造を有するものがある。
【０００５】
このような鋼製樋壁は、図８に示すように、高炉から流出する溶銑や溶滓等の高温の湯（高温流動体）を受ける樋（図８に２点破線で示す）１を耐火レンガ等の耐火物で鋳床２上に築造し施工する場合、樋形成路３の両側に形成される作業用デッキ４を利用することにより構築される。この作業用デッキ４は、鋳床２上の樋形成路３の両側に下梁材５を左右方向の樋流れ方向Ｘに沿って設置し、この下梁材５上に立設されるＨ形鋼からなる支柱６と、これら各々の支柱６の上端部に樋流れ方向Ｘの沿って架設されるＨ形鋼からなる上梁材７とで形成するとともに、その周囲に操業床（図示せず）を敷設した後、これら支柱６及び上下両梁材５，７を利用することにより、樋形成路３の両側に樋１を形成するための内外両樋壁１０Ａ，１０Ｂからなる樋壁１０をそれぞれ構築している。
【０００６】
前記した樋壁１０は、作業用デッキ４を形成する樋流れ方向Ｘの支柱６間に横胴縁８Ａ及び縦胴縁８Ｂからなる溝形鋼の胴縁８を上下左右に所要の間隔を存して格子状に配置し、縦胴縁８Ｂの上端部を上梁材７に接合して枠組みするとともに、支柱６と胴縁８を介して複数枚の耐火鋼製の壁板９を接合することにより、樋形成路３の背面側に所要の高さ（例えば、３．０〜４．０ｍ）及び、数十ｍの長さで構築されるようになっている。そして、このような樋壁１０の構築後、樋形成路３上に耐火レンガ等の耐火物にて樋１の築造が行われる。
【０００７】
ところが、約１５００℃の溶銑や溶滓等の高炉からの湯（高温流動体）が樋１を流れた場合、樋壁１０側も湯の放射熱によって２００〜３００℃の高温となるため、支柱６、胴縁８及び壁板９の各構成部材が非常に大きな熱膨張を起こす。しかも、各構成部材が溶接によって固定的に接合されていると、各構成部材の熱膨張による変形が抑制され、各構成部材の各接合部に非常に大きな応力が働く。これにより、壁板を含む各構成部材が座屈変形し、破壊し易い。
【０００８】
そこで、従来では、例えば、本出願人の先願に係る特開平１１−２６９５１７号公報（以下、先行例という）に開示されているように、支柱、胴縁及び壁板の各構成部材を上下または左右に可動自在に接合して、樋壁を構築することにより、各構成部材の熱膨張による座屈変形を防止する技術が知られている。
【０００９】
前記先行例では、図９に示すように、支柱６の前面側に配置される壁板９の背面には、一対のアングル形の胴縁用接合金物３１が上下及び左右に溶接されており、接合金物３１の水平部３１ａが胴縁８の横胴縁８Ａの上面にボルト・ナット３２によって取付けられ、その垂直部３１ｂ縦胴縁８Ｂの側面にボルト・ナット３４によって取付けている。そして、横胴縁８Ａは、支柱６間の左右方向に伸縮可能に取り付けられており、また、接合金物３１の水平部３１ａに開設されるボルト孔３３は、左右方向に長いルーズホールに形成され、これにより、壁板９の左右方向への熱膨脹を吸収可能にしている。一方、支柱６は、その上端部が上梁材７の下面に溶接されているとともに、その下端部を図示しない支柱用接合金物とボルト・ナット、上下方向Ｚに長いルーズホールとにより、下梁材６上に取り付けられ、これにより、支柱６の下方への熱膨張を吸収可能にしている。さらに、接合金物３１の垂直部３１ｂに開設されるボルト孔３５は、上下方向Ｚに長いルーズホールに形成され、これにより、壁板９の上下方向Ｚへの熱膨脹を吸収可能にしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の鋼製樋壁構造では、樋１自体も、そこを流れる溶銑や溶滓等の湯から直接受ける熱により熱膨脹して、樋流れ方向Ｘ及び樋幅方向（樋流れ方向に対する直角方向）Ｙに伸びる問題がある。例えば、樋１の樋幅方向Ｙの寸法が２．５〜３．０ｍの形態からなるものにあっては、耐火レンガ等の耐火物からなる樋材の樋幅方向Ｙの伸びは、精々、１〜２ｍｍ程度であり、この程度の熱膨張による荷重（Ｆ）が、樋壁１０の壁面に対して直角方向Ｙに作用しても、作業用デッキ４を形成する支柱５及び梁材６や、胴縁７及び壁板８には、ほとんど影響を及ぼすことはない。
【００１１】
しかし、図８に示すように、樋１の途中を、例えば、「く」の字状に屈曲させた場合に、その屈曲部位を境として、例えば、上流側樋１Ａの樋流れ方向Ｘに沿う直線部の長さが２０〜３０ｍまで延びていると、上流側樋１Ａは、その熱膨張によって３０〜４０ｍｍも下流側樋１Ｂに向けて押し込むように伸びるため、特に、下流側樋１Ｂの外側背面に構築される外側樋壁１０Ｂの壁面に大きな荷重が作用する。このような上流側樋１Ａの熱膨張による伸びをまともに拘束しようとした場合、過大な荷重が外側樋壁１０Ｂを構築する作業用デッキ４や各構成部材に加わり、それらの座屈変形による破壊が発生し易いという問題があった。
【００１２】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、樋の熱膨張に起因して樋壁の壁面に作用する過大な荷重をコントロールして、樋壁を構築する各構成部材の破壊を防止することができる鋼製樋壁構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は次のように構成する。
【００１４】
第１の発明は、高炉の鋳床上に設置される溶銑や溶滓等の高炉からの湯からなる高温流動体が流動する耐火物からなる樋の樋流れ方向に対する樋幅方向の背面側に鋼製壁板からなる樋壁を構築し、前記鋼製壁板は横方向に間隔をおいた支柱または縦胴縁に形成された溝空間間に亘って上方から建込み挿入されると共に前記鋼製壁板の左右方向の端面と支柱または縦胴縁との間に空隙が形成された状態で支持されて、熱膨張に対し上下左右に伸縮自在に支持される鋼製壁板からなる前記樋壁を構築するとともに、該樋壁の鋼製壁板に前記樋の熱膨張に起因して作用する樋幅方向の荷重を吸収する荷重吸収機能を支柱または縦胴縁に付与し、
該荷重吸収機能は、前記樋の屈曲部位を境として、その下流側樋の外側背面に構築される外側樋壁に付与し、
前記鋼製壁板を外側に向け後傾回動可能に軸支されていることを特徴とする鋼製樋壁構造。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、前記鋼製壁板をバネ材の付勢力に抗して、前記樋壁の外側に向けて移動可能にしたことを特徴とする。
【００１８】
第３の発明は、第１または２の発明において、前記バネ材の付勢力を、壁板に作用する荷重の大きさに応じて調整されることを特徴とする。
【００１９】
このようにして構築された鋼製樋壁構造では、樋の熱膨張によって過大な荷重が樋壁の壁面に作用したとき、その荷重が樋壁の壁面に付与した荷重吸収機能によって吸収しコントロールされるため、従前のような樋壁を構築する作業用デッキや各構成部材の座屈変形による破壊が防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図７に示す図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１〜図７において、図８及び図９に示す従来の鋼製樋壁構造と構成が重複する部分は同一符号を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る鋼製樋壁構造の全体構成を概略的に示す説明図である。図２は、荷重吸収機能が付与される樋壁部位の縦断側面図である。図３は、壁板の取付状態を示す横断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明は、前述した従来の鋼製樋壁構造と同様に、高炉から流出する溶銑や溶滓等の高温の湯（高温流動体）を受ける樋（図１に２点破線で示す）１を耐火レンガ等の耐火物で鋳床２上に築造し施工する場合、樋形成路３の両側に形成される作業用デッキ４を利用することにより構築される。
【００２３】
この作業用デッキ４は、鋳床２上の樋形成路３の両側に下梁材５を樋流れ方向Ｘの沿って設置し、この下梁材５上に立設されるＨ形鋼からなる支柱６と、これら支柱６の上端部に樋流れ方向Ｘの沿って架設されるＨ形鋼からなる上梁材７で形成するとともに、その周囲に操業床（図示せず）を敷設した後、これら支柱６及び上下梁材５，７を利用することにより、樋形成路３の両側に樋１を形成するための内外両樋壁１０Ａ，１０Ｂからなる樋壁１０をそれぞれ構築している。
【００２４】
すなわち、前記した樋壁１０は、図２に示すように、作業用デッキ４を形成する樋流れ方向Ｘの支柱６間に複数本の溝形鋼からなる縦胴縁８を上下両梁材５，７間の左右方向に所要の間隔を存して配置し、これら縦胴縁８の上下両端部を上下両梁材５，７に接合して枠組みするとともに、支柱６と縦胴縁８を介して、後述する取付け手段により複数枚の耐火鋼製の壁板９を接合することにより、樋形成路３の背面側に所要の高さ及び長さで、その途中を、例えば、「く」の字状に屈曲させて構築されている。そして、このような樋壁１０の構築後、樋形成路３上に耐火レンガ等の耐火物にて、「く」の字状の屈曲部位を境として、上流側樋１Ａと下流側樋１Ｂの直線形態からなる樋１の築造が行われる。
【００２５】
また、樋壁１０の壁面に各壁板９を取り付ける場合、図３に示すように、支柱６及び縦胴縁８の各構成部材の前面側には、左右に対向する断面Ｔ形の壁板用接合金物１１が上下方向Ｚに沿ってそれぞれ溶接されている。これら壁板用接合金物１１は、そのフランジ部１１ａ及びウェブ部１１ｂと、支柱６または縦胴縁８の前面とで左右対称な断面コ字形の溝空間１２が形成される。
【００２６】
そして、図４に示すように、これら相対向する左右両溝空間１２間には、壁板９が上方から上下２段に建込み挿入されて、壁板９の側端縁部９ａが支持されるようになっている。各壁板用接合金物１１のフランジ部１１ａの左右両端には、複数個のアングル形の壁板用押え金物１３が上下方向Ｚに溶接され、これらの押え金物１３により、接合金物１１の左右両溝空間１２間に上下２段に建込み挿入された各々の壁板９の上下部位を支柱６または縦胴縁８の前面側に押え込み挾持可能にしている。この場合には、接合金物１１の左右両溝空間１２間に上下２段に差込み挿入された壁板９の上端部は、開放されており、また、接合金物１１のウェブ部１１ｂと壁板９の端面と間には、空隙ａが形成されている。これにより、壁板９の上方及び左右方向への熱膨脹を吸収可能にしている。
【００２７】
一方、本発明の荷重吸収機能が付与される樋壁１０は、樋１の上流側樋１Ａから屈曲部位を境として下流側樋１Ｂの背面に構築される外側樋壁１０Ｂに適用されている。すなわち、図５に示すように、上梁材７の下面には、アングル形の胴縁用接合金物１４の水平部１４ａが溶接されており、この接合金物１４の垂直部１４ｂには、縦胴縁８の上端部がボルト・ナット１５によって取付けられている。接合金物１４の垂直部１４ｂに開設されるボルト孔１６は、樋１の樋幅方向Ｙと平行な前後水平方向、つまり、外側樋壁１０Ｂの内外方向に長いルーズホールに形成されている。
【００２８】
また、上梁材７の背面側には、鋼材からなるバネ受け材１７の上端部がボルト・ナット１８によって取り付けられており、このバネ受け材１７の下端部と、これに対向する縦胴縁８の上部背面との間には、図６に示すように、４本の圧縮バネ材１９が上下左右に２本づつ介装されている。これら各々の圧縮バネ材１９は、縦胴縁８側からバネ受け材１７側に向けて挿通されて締結する通しボルト・ナット２０のボルト軸に保持されており、圧縮バネ材１９の付勢力により、縦胴縁８を背面側から前方に弾性的に押圧している。
【００２９】
さらに、鋳床２上に設置される下梁材５の上面には、アングル形の胴縁用接合金物２１の水平部２１ａが溶接されており、この接合金物２１の垂直部２１ｂには、縦胴縁８の下端部が一本のボルト・ナット２２によって樋壁１０Ｂの内外方向に回動可能に軸支されている。接合金物２１の垂直部２１ｂに開設されるボルト孔２３は、上下方向Ｚに長いルーズホールに形成され、これにより、縦胴縁８の下方への熱膨脹を吸収可能にしている。
【００３０】
前記したように、縦胴縁８の上端部は、上梁材７の下面に溶接された胴縁用接合金物１４の垂直部１４ｂにボルト・ナット１５によって取付けられており、接合金物１４の垂直部１４ｂに開設されるボルト孔１６が、外側樋壁１０Ｂの内外方向に長いルーズホールに形成されているとともに、圧縮バネ材１９の付勢力により、縦胴縁８を背面側から前方に弾性的に押圧している。一方、縦胴縁８の下端部は、下梁材５の下面に溶接された胴縁用接合金物２１の垂直部２１ｂに一本のボルト・ナット２２によって樋壁１０Ｂの内外方向に回動可能に軸支しなるもので、これにより、荷重吸収機能を構成している。
【００３１】
このような荷重吸収機能は、縦胴縁８を例にして説明したが、支柱６にも同様に付与されることは云うまでもない。また、圧縮バネ材１９のバネ力は、壁板９に作用する荷重力に応じて適宜に調整される。
【００３２】
このため、樋１の上流側樋１Ａが、その熱膨張によって下流側樋１Ｂに向けて押し込むように伸びて、下流側樋１Ｂの外側背面に構築される外側樋壁１０Ｂの壁面に大きな荷重（Ｆ）が作用しても、その荷重の大きさに応じて、壁板９が圧縮バネ材１９の付勢力に抗して、外側樋壁１０Ｂの外側に向けて後傾回動するように移動する。これにより、従前のように、上流側樋１Ａの熱膨張による過大な荷重が下流側樋１Ｂの背面に構築された外側樋壁１０Ｂの壁面に加わった際、その過大な荷重は、外側樋壁１０Ｂを構築する各構成部材の破壊が発生することのない程度に吸収しコントロールされるため、荷重吸収機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００３３】
なお、前記した実施形態においては、樋１の下流側樋１Ｂの外側背面に構築される外側樋壁１０Ｂに荷重吸収機能を適用して説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の鋼製樋壁構造では、高炉の鋳床上に設置される溶銑や溶滓等の樋の熱膨張によって、過大な荷重が樋壁の壁面に作用したときに、その荷重が樋壁の壁面に付与した荷重吸収機能によって吸収しコントロールされるため、従前のような樋壁を構築する作業用デッキや各構成部材の座屈変形による破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼製樋壁構造の全体構成を概略的に示す説明図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視方向から見た拡大縦断側面図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視方向から見た拡大横断面図である。
【図４】壁板の取付状態を示す説明図である。
【図５】荷重吸収機能が付与される樋壁上部の要部拡大断面図である。
【図６】図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視方向から見た拡大横断面図である。
【図７】荷重吸収機能が付与される樋壁下部の要部拡大斜視図である。
【図８】従来の鋼製樋壁の構築状態を示す説明図である。
【図９】同じく従来の鋼製樋壁構造における壁板の取付状態を示す拡大縦断側面図である。
【符号の説明】
１ 樋
１Ａ 上流側樋
１Ｂ 下流側樋
２ 鋳床
３ 樋形成路
４ 作業用デッキ
５ 下梁材
６ 支柱
７ 上梁材
８ 胴縁（縦胴縁）
９ 壁板
９ａ 側端縁部
１０ 樋壁
１０Ａ 内側樋壁
１０Ｂ 外側樋壁
１１ 壁板用接合金物
１１ａ フランジ部
１１ｂ ウェブ部
１２ 溝空間
１３ 壁板用押え金物
１４ 胴縁用接合金物
１４ａ 水平部
１４ｂ 垂直部
１５ ボルト・ナット
１６ ボルト孔
１７ バネ受け材
１８ ボルト・ナット
１９ 圧縮バネ材
２０ 通しボルト・ナット
２１ 胴縁用接合金物
２１ａ 水平部
２１ｂ 垂直部
２２ ボルト・ナット
２３ ボルト孔
ａ 空隙
Ｆ 荷重
Ｘ 樋流れ方向（左右方向）
Ｙ 直角方向（内外前後方向）
Ｚ 上下方向
θ 胴縁の回動範囲
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、高炉から溶銑や溶滓等の湯（高温流動体）が流動する樋の背面側に構築される鋼製樋壁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の樋壁構造の多くは、鉄筋コンクリート（ＲＣ）製のＲＣ製樋壁構造となっているが、耐熱性と施工性の点で、次のような問題点が指摘されている。
（１）操業中、高温の環境下に置かれている樋壁では、長時間の使用によりＲＣ中の水分が徐々に蒸発するため、コンクリートの劣化が進行し、強度が低下する。
（２）樋壁が熱膨張しようとするときに、変形が拘束されていると、内部応力が発生して、コンクリートにひび割れが生じ、強度が低下する。
（３）樋壁に耐火ＲＣを採用した場合、通常のＲＣと比べて数倍ものコストが掛かる。
（４）樋壁の施工にあたって、鉄筋工−型枠工−コンクリート打設−養成−型枠外し等の多工程を経る必要があるため、施工時間と費用が膨大となる。
【０００３】
前記の問題点（１）は、ＲＣの特性上回避できないものであり、コストの節減化から設備の更なる長寿命化が求められている状況下では、致命的な問題となっている。また、前記の問題点（２）に対しては、樋壁の変形を拘束しないように接合部を工夫することで対応しているが、これには限界があり、より大きな変形に対しては効果がない。
【０００４】
また、従来、ＲＣ製樋壁構造の問題点を解消するために、鉄骨と鋼製壁板で構築された鋼製樋壁構造を有するものがある。
【０００５】
このような鋼製樋壁は、図８に示すように、高炉から流出する溶銑や溶滓等の高温の湯（高温流動体）を受ける樋（図８に２点破線で示す）１を耐火レンガ等の耐火物で鋳床２上に築造し施工する場合、樋形成路３の両側に形成される作業用デッキ４を利用することにより構築される。この作業用デッキ４は、鋳床２上の樋形成路３の両側に下梁材５を左右方向の樋流れ方向Ｘに沿って設置し、この下梁材５上に立設されるＨ形鋼からなる支柱６と、これら各々の支柱６の上端部に樋流れ方向Ｘの沿って架設されるＨ形鋼からなる上梁材７とで形成するとともに、その周囲に操業床（図示せず）を敷設した後、これら支柱６及び上下両梁材５，７を利用することにより、樋形成路３の両側に樋１を形成するための内外両樋壁１０Ａ，１０Ｂからなる樋壁１０をそれぞれ構築している。
【０００６】
前記した樋壁１０は、作業用デッキ４を形成する樋流れ方向Ｘの支柱６間に横胴縁８Ａ及び縦胴縁８Ｂからなる溝形鋼の胴縁８を上下左右に所要の間隔を存して格子状に配置し、縦胴縁８Ｂの上端部を上梁材７に接合して枠組みするとともに、支柱６と胴縁８を介して複数枚の耐火鋼製の壁板９を接合することにより、樋形成路３の背面側に所要の高さ（例えば、３．０〜４．０ｍ）及び、数十ｍの長さで構築されるようになっている。そして、このような樋壁１０の構築後、樋形成路３上に耐火レンガ等の耐火物にて樋１の築造が行われる。
【０００７】
ところが、約１５００℃の溶銑や溶滓等の高炉からの湯（高温流動体）が樋１を流れた場合、樋壁１０側も湯の放射熱によって２００〜３００℃の高温となるため、支柱６、胴縁８及び壁板９の各構成部材が非常に大きな熱膨張を起こす。しかも、各構成部材が溶接によって固定的に接合されていると、各構成部材の熱膨張による変形が抑制され、各構成部材の各接合部に非常に大きな応力が働く。これにより、壁板を含む各構成部材が座屈変形し、破壊し易い。
【０００８】
そこで、従来では、例えば、本出願人の先願に係る特開平１１−２６９５１７号公報（以下、先行例という）に開示されているように、支柱、胴縁及び壁板の各構成部材を上下または左右に可動自在に接合して、樋壁を構築することにより、各構成部材の熱膨張による座屈変形を防止する技術が知られている。
【０００９】
前記先行例では、図９に示すように、支柱６の前面側に配置される壁板９の背面には、一対のアングル形の胴縁用接合金物３１が上下及び左右に溶接されており、接合金物３１の水平部３１ａが胴縁８の横胴縁８Ａの上面にボルト・ナット３２によって取付けられ、その垂直部３１ｂ縦胴縁８Ｂの側面にボルト・ナット３４によって取付けている。そして、横胴縁８Ａは、支柱６間の左右方向に伸縮可能に取り付けられており、また、接合金物３１の水平部３１ａに開設されるボルト孔３３は、左右方向に長いルーズホールに形成され、これにより、壁板９の左右方向への熱膨脹を吸収可能にしている。一方、支柱６は、その上端部が上梁材７の下面に溶接されているとともに、その下端部を図示しない支柱用接合金物とボルト・ナット、上下方向Ｚに長いルーズホールとにより、下梁材６上に取り付けられ、これにより、支柱６の下方への熱膨張を吸収可能にしている。さらに、接合金物３１の垂直部３１ｂに開設されるボルト孔３５は、上下方向Ｚに長いルーズホールに形成され、これにより、壁板９の上下方向Ｚへの熱膨脹を吸収可能にしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の鋼製樋壁構造では、樋１自体も、そこを流れる溶銑や溶滓等の湯から直接受ける熱により熱膨脹して、樋流れ方向Ｘ及び樋幅方向（樋流れ方向に対する直角方向）Ｙに伸びる問題がある。例えば、樋１の樋幅方向Ｙの寸法が２．５〜３．０ｍの形態からなるものにあっては、耐火レンガ等の耐火物からなる樋材の樋幅方向Ｙの伸びは、精々、１〜２ｍｍ程度であり、この程度の熱膨張による荷重（Ｆ）が、樋壁１０の壁面に対して直角方向Ｙに作用しても、作業用デッキ４を形成する支柱５及び梁材６や、胴縁７及び壁板８には、ほとんど影響を及ぼすことはない。
【００１１】
しかし、図８に示すように、樋１の途中を、例えば、「く」の字状に屈曲させた場合に、その屈曲部位を境として、例えば、上流側樋１Ａの樋流れ方向Ｘに沿う直線部の長さが２０〜３０ｍまで延びていると、上流側樋１Ａは、その熱膨張によって３０〜４０ｍｍも下流側樋１Ｂに向けて押し込むように伸びるため、特に、下流側樋１Ｂの外側背面に構築される外側樋壁１０Ｂの壁面に大きな荷重が作用する。このような上流側樋１Ａの熱膨張による伸びをまともに拘束しようとした場合、過大な荷重が外側樋壁１０Ｂを構築する作業用デッキ４や各構成部材に加わり、それらの座屈変形による破壊が発生し易いという問題があった。
【００１２】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、樋の熱膨張に起因して樋壁の壁面に作用する過大な荷重をコントロールして、樋壁を構築する各構成部材の破壊を防止することができる鋼製樋壁構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は次のように構成する。
【００１４】
第１の発明は、高炉の鋳床上に設置される溶銑や溶滓等の高炉からの湯からなる高温流動体が流動する耐火物からなる樋の樋流れ方向に対する樋幅方向の背面側に鋼製壁板からなる樋壁を構築し、前記鋼製壁板は横方向に間隔をおいた支柱または縦胴縁に形成された溝空間間に亘って上方から建込み挿入されると共に前記鋼製壁板の左右方向の端面と支柱または縦胴縁との間に空隙が形成された状態で支持されて、熱膨張に対し上下左右に伸縮自在に支持される鋼製壁板からなる前記樋壁を構築するとともに、該樋壁の鋼製壁板に前記樋の熱膨張に起因して作用する樋幅方向の荷重を吸収する荷重吸収機能を支柱または縦胴縁に付与し、
該荷重吸収機能は、前記樋の屈曲部位を境として、その下流側樋の外側背面に構築される外側樋壁に付与し、
前記鋼製壁板を外側に向け後傾回動可能に軸支されていることを特徴とする鋼製樋壁構造。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、前記鋼製壁板をバネ材の付勢力に抗して、前記樋壁の外側に向けて移動可能にしたことを特徴とする。
【００１８】
第３の発明は、第１または２の発明において、前記バネ材の付勢力を、壁板に作用する荷重の大きさに応じて調整されることを特徴とする。
【００１９】
このようにして構築された鋼製樋壁構造では、樋の熱膨張によって過大な荷重が樋壁の壁面に作用したとき、その荷重が樋壁の壁面に付与した荷重吸収機能によって吸収しコントロールされるため、従前のような樋壁を構築する作業用デッキや各構成部材の座屈変形による破壊が防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図７に示す図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１〜図７において、図８及び図９に示す従来の鋼製樋壁構造と構成が重複する部分は同一符号を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る鋼製樋壁構造の全体構成を概略的に示す説明図である。図２は、荷重吸収機能が付与される樋壁部位の縦断側面図である。図３は、壁板の取付状態を示す横断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明は、前述した従来の鋼製樋壁構造と同様に、高炉から流出する溶銑や溶滓等の高温の湯（高温流動体）を受ける樋（図１に２点破線で示す）１を耐火レンガ等の耐火物で鋳床２上に築造し施工する場合、樋形成路３の両側に形成される作業用デッキ４を利用することにより構築される。
【００２３】
この作業用デッキ４は、鋳床２上の樋形成路３の両側に下梁材５を樋流れ方向Ｘの沿って設置し、この下梁材５上に立設されるＨ形鋼からなる支柱６と、これら支柱６の上端部に樋流れ方向Ｘの沿って架設されるＨ形鋼からなる上梁材７で形成するとともに、その周囲に操業床（図示せず）を敷設した後、これら支柱６及び上下梁材５，７を利用することにより、樋形成路３の両側に樋１を形成するための内外両樋壁１０Ａ，１０Ｂからなる樋壁１０をそれぞれ構築している。
【００２４】
すなわち、前記した樋壁１０は、図２に示すように、作業用デッキ４を形成する樋流れ方向Ｘの支柱６間に複数本の溝形鋼からなる縦胴縁８を上下両梁材５，７間の左右方向に所要の間隔を存して配置し、これら縦胴縁８の上下両端部を上下両梁材５，７に接合して枠組みするとともに、支柱６と縦胴縁８を介して、後述する取付け手段により複数枚の耐火鋼製の壁板９を接合することにより、樋形成路３の背面側に所要の高さ及び長さで、その途中を、例えば、「く」の字状に屈曲させて構築されている。そして、このような樋壁１０の構築後、樋形成路３上に耐火レンガ等の耐火物にて、「く」の字状の屈曲部位を境として、上流側樋１Ａと下流側樋１Ｂの直線形態からなる樋１の築造が行われる。
【００２５】
また、樋壁１０の壁面に各壁板９を取り付ける場合、図３に示すように、支柱６及び縦胴縁８の各構成部材の前面側には、左右に対向する断面Ｔ形の壁板用接合金物１１が上下方向Ｚに沿ってそれぞれ溶接されている。これら壁板用接合金物１１は、そのフランジ部１１ａ及びウェブ部１１ｂと、支柱６または縦胴縁８の前面とで左右対称な断面コ字形の溝空間１２が形成される。
【００２６】
そして、図４に示すように、これら相対向する左右両溝空間１２間には、壁板９が上方から上下２段に建込み挿入されて、壁板９の側端縁部９ａが支持されるようになっている。各壁板用接合金物１１のフランジ部１１ａの左右両端には、複数個のアングル形の壁板用押え金物１３が上下方向Ｚに溶接され、これらの押え金物１３により、接合金物１１の左右両溝空間１２間に上下２段に建込み挿入された各々の壁板９の上下部位を支柱６または縦胴縁８の前面側に押え込み挾持可能にしている。この場合には、接合金物１１の左右両溝空間１２間に上下２段に差込み挿入された壁板９の上端部は、開放されており、また、接合金物１１のウェブ部１１ｂと壁板９の端面と間には、空隙ａが形成されている。これにより、壁板９の上方及び左右方向への熱膨脹を吸収可能にしている。
【００２７】
一方、本発明の荷重吸収機能が付与される樋壁１０は、樋１の上流側樋１Ａから屈曲部位を境として下流側樋１Ｂの背面に構築される外側樋壁１０Ｂに適用されている。すなわち、図５に示すように、上梁材７の下面には、アングル形の胴縁用接合金物１４の水平部１４ａが溶接されており、この接合金物１４の垂直部１４ｂには、縦胴縁８の上端部がボルト・ナット１５によって取付けられている。接合金物１４の垂直部１４ｂに開設されるボルト孔１６は、樋１の樋幅方向Ｙと平行な前後水平方向、つまり、外側樋壁１０Ｂの内外方向に長いルーズホールに形成されている。
【００２８】
また、上梁材７の背面側には、鋼材からなるバネ受け材１７の上端部がボルト・ナット１８によって取り付けられており、このバネ受け材１７の下端部と、これに対向する縦胴縁８の上部背面との間には、図６に示すように、４本の圧縮バネ材１９が上下左右に２本づつ介装されている。これら各々の圧縮バネ材１９は、縦胴縁８側からバネ受け材１７側に向けて挿通されて締結する通しボルト・ナット２０のボルト軸に保持されており、圧縮バネ材１９の付勢力により、縦胴縁８を背面側から前方に弾性的に押圧している。
【００２９】
さらに、鋳床２上に設置される下梁材５の上面には、アングル形の胴縁用接合金物２１の水平部２１ａが溶接されており、この接合金物２１の垂直部２１ｂには、縦胴縁８の下端部が一本のボルト・ナット２２によって樋壁１０Ｂの内外方向に回動可能に軸支されている。接合金物２１の垂直部２１ｂに開設されるボルト孔２３は、上下方向Ｚに長いルーズホールに形成され、これにより、縦胴縁８の下方への熱膨脹を吸収可能にしている。
【００３０】
前記したように、縦胴縁８の上端部は、上梁材７の下面に溶接された胴縁用接合金物１４の垂直部１４ｂにボルト・ナット１５によって取付けられており、接合金物１４の垂直部１４ｂに開設されるボルト孔１６が、外側樋壁１０Ｂの内外方向に長いルーズホールに形成されているとともに、圧縮バネ材１９の付勢力により、縦胴縁８を背面側から前方に弾性的に押圧している。一方、縦胴縁８の下端部は、下梁材５の下面に溶接された胴縁用接合金物２１の垂直部２１ｂに一本のボルト・ナット２２によって樋壁１０Ｂの内外方向に回動可能に軸支しなるもので、これにより、荷重吸収機能を構成している。
【００３１】
このような荷重吸収機能は、縦胴縁８を例にして説明したが、支柱６にも同様に付与されることは云うまでもない。また、圧縮バネ材１９のバネ力は、壁板９に作用する荷重力に応じて適宜に調整される。
【００３２】
このため、樋１の上流側樋１Ａが、その熱膨張によって下流側樋１Ｂに向けて押し込むように伸びて、下流側樋１Ｂの外側背面に構築される外側樋壁１０Ｂの壁面に大きな荷重（Ｆ）が作用しても、その荷重の大きさに応じて、壁板９が圧縮バネ材１９の付勢力に抗して、外側樋壁１０Ｂの外側に向けて後傾回動するように移動する。これにより、従前のように、上流側樋１Ａの熱膨張による過大な荷重が下流側樋１Ｂの背面に構築された外側樋壁１０Ｂの壁面に加わった際、その過大な荷重は、外側樋壁１０Ｂを構築する各構成部材の破壊が発生することのない程度に吸収しコントロールされるため、荷重吸収機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００３３】
なお、前記した実施形態においては、樋１の下流側樋１Ｂの外側背面に構築される外側樋壁１０Ｂに荷重吸収機能を適用して説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の鋼製樋壁構造では、高炉の鋳床上に設置される溶銑や溶滓等の樋の熱膨張によって、過大な荷重が樋壁の壁面に作用したときに、その荷重が樋壁の壁面に付与した荷重吸収機能によって吸収しコントロールされるため、従前のような樋壁を構築する作業用デッキや各構成部材の座屈変形による破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼製樋壁構造の全体構成を概略的に示す説明図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視方向から見た拡大縦断側面図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視方向から見た拡大横断面図である。
【図４】壁板の取付状態を示す説明図である。
【図５】荷重吸収機能が付与される樋壁上部の要部拡大断面図である。
【図６】図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視方向から見た拡大横断面図である。
【図７】荷重吸収機能が付与される樋壁下部の要部拡大斜視図である。
【図８】従来の鋼製樋壁の構築状態を示す説明図である。
【図９】同じく従来の鋼製樋壁構造における壁板の取付状態を示す拡大縦断側面図である。
【符号の説明】
１ 樋
１Ａ 上流側樋
１Ｂ 下流側樋
２ 鋳床
３ 樋形成路
４ 作業用デッキ
５ 下梁材
６ 支柱
７ 上梁材
８ 胴縁（縦胴縁）
９ 壁板
９ａ 側端縁部
１０ 樋壁
１０Ａ 内側樋壁
１０Ｂ 外側樋壁
１１ 壁板用接合金物
１１ａ フランジ部
１１ｂ ウェブ部
１２ 溝空間
１３ 壁板用押え金物
１４ 胴縁用接合金物
１４ａ 水平部
１４ｂ 垂直部
１５ ボルト・ナット
１６ ボルト孔
１７ バネ受け材
１８ ボルト・ナット
１９ 圧縮バネ材
２０ 通しボルト・ナット
２１ 胴縁用接合金物
２１ａ 水平部
２１ｂ 垂直部
２２ ボルト・ナット
２３ ボルト孔
ａ 空隙
Ｆ 荷重
Ｘ 樋流れ方向（左右方向）
Ｙ 直角方向（内外前後方向）
Ｚ 上下方向
θ 胴縁の回動範囲
Claims (3)
- 高炉の鋳床上に設置される溶銑や溶滓等の高炉からの湯からなる高温流動体が流動する耐火物からなる樋の樋流れ方向に対する樋幅方向の背面側に鋼製壁板からなる樋壁を構築し、前記鋼製壁板は横方向に間隔をおいた支柱または縦胴縁に形成された溝空間間に亘って上方から建込み挿入されると共に前記鋼製壁板の左右方向の端面と支柱または縦胴縁との間に空隙が形成された状態で支持されて、熱膨張に対し上下左右に伸縮自在に支持される鋼製壁板からなる前記樋壁を構築するとともに、該樋壁の鋼製壁板に前記樋の熱膨張に起因して作用する樋幅方向の荷重を吸収する荷重吸収機能を支柱または縦胴縁に付与し、
該荷重吸収機能は、前記樋の屈曲部位を境として、その下流側樋の外側背面に構築される外側樋壁に付与し、
前記鋼製壁板を外側に向け後傾回動可能に軸支されていることを特徴とする鋼製樋壁構造。 - 前記鋼製壁板をバネ材の付勢力に抗して、前記樋壁の外側に向けて移動可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の鋼製樋壁構造。
- 前記バネ材の付勢力は、前記壁板に作用する荷重の大きさに応じて調整されることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼製樋壁構造。
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