JP4800830B2

JP4800830B2 - ステーブクーラーの炉内への取り付け工法

Info

Publication number: JP4800830B2
Application number: JP2006121546A
Authority: JP
Inventors: 和美倉吉; 充良元屋敷; 文明甲斐; 豊佐々木; 啓友森光
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2026-04-26
Also published as: JP2007291456A

Description

本発明は、ステーブクーラーを据え付け後、その背面と鉄皮の間に充填するキャスタブルがステーブクーラー間の目地から炉内に漏れることを防止するためのステーブクーラーの炉内への取り付け工法に関する。

高炉において、炉体側壁を冷却する方法としてステーブクーラーが使用されている。ステーブクーラー間の目地には、炉内のガスがステーブクーラー背面へ流れないように耐火物を充填する。耐火材の耐用性が低いとガスが流れ、漏風の原因となるばかりでなく、目地が先行損傷し、ステーブクーラーの損傷にもつながる。そのため、目地は、耐食性のある耐火物、例えばＡｌ_２Ｏ_３５０％程度のキャスタブルが充填されている。ステーブクーラーの高さは２〜３ｍ、背面に圧入するキャスタブルの厚さは、新設時で３０〜５０ｍｍ、部分補修時で５０〜１００ｍｍである。

このように狭所な部分にキャスタブルを圧入するため、キャスタブルは、フリーフロー値で２００以上の流動性に優れたものを使用するが、反面、小さな隙間から漏れやすく、かつ、ステーブクーラーの高さ分（１段なら約２〜３ｍ、２段なら約４〜６ｍ）のヘッド圧がキャスタブルにかかるため、一旦、漏れると隙間が広がり、大きくキャスタブルが流出してしまう。

ステーブクーラーの据え付けは、一枚あたり４本のボルトで締結しているが、鉄皮が円形であり、鉄皮の製作精度やボルト部の締め込みバラツキが生じ、隣接するステーブクーラーの端部では段差により１０ｍｍ程度の凹凸が生じる。

これら凹凸がある状態で、キャスタブルをシールする試みがなされている。例えば、特許文献１には、炉内側の片面を粘着テープ又はシール板で閉塞する方式が提案されている。この方式は、粘着テープでは充填するキャスタブルの圧力に耐え切れず、またシール板ではステーブクーラーの据え付け時の段差に対応できず、しばしば漏れが発生する。

この改善策として、図１０の従来のステーブクーラー間目地のシール構造断面図に示すように、ステーブクーラー１ｂの片面に可撓性材料１７、もう片方に剛性部材１８を使用し、ステーブクーラーの据付段差に対応できる構造が提案されている（特許文献２参照）。この方法では、可撓性材料１７としてワイヤーブラシ、樹脂ブラシ等が挙げられているが、ブラシ状のものでは、ステーブクーラー据付時の段差、即ち、図１０（ｂ）に示すように、相手側のステーブクーラー１ｂが凸の場合、ブラシ１７と剛性部材１８との重なり部が少ないため、鉄皮５とステーブクーラー１ａ，１ｂ背面に充填されるキャスタブル８の圧力により炉内側へブラシ１７が押し出されたり、ブラシ１７の局部的隙間からキャスタブル８が流出したりという漏れが多発生する。また、図１０（ｃ）に示すように、相手側のステーブクーラー１ｂが凹の場合、ブラシ１７への剛性部材１８の押圧力は弱く、それにより、背面に充填されるキャスタブル８の圧力により、ブラシ１７の先端部から剛性部材１８を介して、また、ブラシ１７の局部的隙間からキャスタブル８が流出して漏れが多発生する。さらに、据付を対象とする一方のステーブクーラー１ｂの端部及び他方のステーブクーラー１ａの端部に可撓性材料１７または剛性部材１８の配設が各々必要であり、これらの取り付けに手間が多くかかるという問題がある。
特開昭５１−１３２１０２号公報特開平８−３６０７号公報

本発明は、ステーブクーラーの据え付け時に鉄皮とステーブクーラーの間にキャスタブルを充填する際にステーブクーラー間目地からキャスタブルが漏れるのを防止することができるステーブクーラーの炉内への取り付け工法を提供するものである。

本発明のステーブクーラーの炉内への取り付け工法は、下記工程１及び工程２からなるステーブクーラーの炉内への取り付け工法。
工程１：
予め炉外にて、ステーブクーラーの少なくとも一つの側端の炉内面となる側に、吸水性かつ可縮性のあるシール材の一端を炉内面となる側から押さえ板にて圧縮させて取り付けるとともに、前記シール材の他端は圧縮せず未圧縮部を形成する工程。
工程２：
前記ステーブクーラーを炉内に取り付けるときに、既に炉内に取り付けられているステーブクーラーの側端の炉内面側に前記シール材の他端の未圧縮部を圧縮させて、前記ステーブクーラーを炉内に取り付ける工程。

押さえ板としては、ステーブクーラーの据え付け時に相手側ステーブクーラーとの間で形成された段差を吸収するシール材を圧縮する必要であり、据え付け時、ある程度の撓み（剛性）が必要である。そのため、押さえ板に適した材質として、鉄板、プラスチック板あるいは木板を利用する。また、その厚みとしては、前記の撓みを確保し、且つ強度を保つことが可能であれば良く、材質により異なるが、３〜１０数ミリ程度である。

押さえ板の一端のステーブクーラー側にステーブクーラーに当接して押さえ板の傾動を規制する傾動規制板を設けてもよい。傾動規制板は、押さえ板の一端をステーブクーラー側に折り曲げて形成することができる。鉄板の傾きを規制することにより相手側ステーブクーラーとの段差に対しシール材に所定の圧縮率を確保することができる。

流動性の良いキャスタブルのシール部分での流動性を低下させる方法として、吸水性シール材を使用する。通常キャスタブルは、１０〜１５％の水分を添加しているが、吸水性シール材を接触させることでキャスタブルからの水分が奪われて凝集し、皮膜のようなものができる性質を利用したものである。これにより、部分的な欠陥が発生しても、キャスタブルの皮膜により漏れの防止ができるばかりでなく、シール材の圧着力も大きな力を必要としない。

吸水性かつ可縮性のあるシール材としては、セラミックファイバー、スポンジなどが適している。ステーブクーラーの部分補修をする際には、炉内温度が１００℃を超えるため、耐熱性のあるセラミックファイバーと鉄板の組合せが好ましいが、新設の際は炉内温度が低いので耐熱性のないシール材でもかまわない。

シール材として、例えばセラミックファイバーを使用した場合、２．５ｍ高さのステーブクーラー背面にキャスタブルを施工し、目地部からキャスタブルが漏れないためのセラミックファイバー圧縮率を調査した結果を表１に示す。

表１のようにステーブクーラー約１段分（２．５ｍ）の背面キャスタブル施工時の圧力に耐えるためには、セラミックファイバーは、２０％以上圧縮することが、好ましいことが判った。

また、セラミックファイバーの圧縮率と圧縮力（荷重）の関係は、図９に示すようにセラミックファイバーを７０％以上圧縮するための荷重は、５．５ｋｇ／ｃｍ^２を必要とし、これは、ステーブクーラー１枚当り約８ｔに相当し、ステーブクーラーを取り付ける際の締め付け力の略限界に近い。

以上のことからシール材としてセラミックファイバーを使用する際、相手側のステーブクーラーに凹凸がある条件下で２０％〜７０％の範囲内で圧縮される必要がある。

図８は、傾動規制板を取り付けた場合のシール材の厚さと圧縮率の関係を示したものである。シール材にはセラミックファイバーを使用し、押さえ板には、４．５ｍｍの鉄板を使用した。

図８より相手側のステーブクーラーに１０ｍｍの凹凸がある場合、前述のセラミックファイバーの圧縮率を２０〜７０％の範囲内とするための最低厚さは、３５ｍｍである。セラミックファイバーの厚さが厚い分は、構造上の問題はないが、１００ｍｍを超える範囲は、非経済的で、取り付けも大掛かりとなり過剰品質となる。

また、傾動規制板を取り付けなかった場合は、押さえ板が傾くことからセラミックファイバーの圧縮率を２０〜７０％の範囲内とするためにはセラミックファイバーの厚さは５０ｍｍ以上が好ましい。

本発明は、吸水性及び可縮性のあるシール材を使用することで、充填するキャスタブルの水分がシール材の接触面で吸水され、キャスタブルの流動性が低下し、漏れを抑制することができる。さらに、可縮性のあるシール材を使用することでステーブクーラー間の段差に対応することができる。

また、鉄板の一端をステーブクーラー側に折り曲げて鉄板の傾きを抑えることにより相手側ステーブクーラー凹凸に対し所定の圧縮率を確保することができる。

また、背面に充填するキャスタブルが炉内に漏れることを防止できるので、施工期間が大幅に短縮される。

また、据え付け対象とする一方のステーブクーラーの端部にのみシール材及び圧縮材を配設するだけでよく、取り付けが容易となる。

ステーブクーラーへのシール材及び押さえ板の取り付けが現地でも可能なためステーブクーラー据え付け時間の短縮を図ることができる。

本発明の実施例について図面により説明する。

本実施例は、高炉の改修工事での実施例を示す。

高炉の改修工事は、高炉本体を解体し、新たに高炉の鉄皮、ステーブクーラー、耐火物を据え付けるものである。取り付けられるステーブクーラーは、高炉の大きさにより異なるが、図１のように、鉄皮５の内側に４０〜６０枚／段が十数段で１０００枚程度のステーブクーラー１が取り付けられている。これらステーブクーラー１のうち、本発明を図１のＡ部に示すステーブクーラー６段分、３６０枚に適用した。

次に施工手順について図２〜図４に基づき詳細に説明する。

先ず、予めオフラインの工場において、ステーブクーラー１に押さえ板４を固定する押さえ板固定用ボルト２を取り付ける。

次いで吸水・可縮性シール材３を押さえ板固定用ボルト２に突き刺していく。本実施例では、吸水・可縮性シール材３として７５ｍｍ厚さ、幅１５０ｍｍのセラミックファイバーを使用したが、本施工は常温での作業のため吸水性と可縮性があるスポンジ等を使用しても構わない。

次いでベニア製押さえ板４をボルト孔に差込み、最後に押さえ板固定用ナット２ａを前述の吸水・可縮性シール材３が３７．５ｍｍ厚さとなるまで閉じ込んだ。

なお、押さえ板４と吸水・可縮性シール材３は、接着していないため吸水・可縮性シール材３がだれるのを防止するため針金にて縛った。本実施例では、針金による固定を行ったが、接着剤等で接着しても構わない。また、ボルト、ナットにて固定したが、コッター等でとめても構わない。

このようにオフラインにて施工したステーブクーラーを高炉改修工事において、順次下段より取り付けを行った。ステーブクーラーを取り付けた状態を図３に示す。このとき四隅部については、据付け後に４個のステーブクーラー間で上下左右方向へのずれが生じることから、接触部のシールに隙間が生じる可能性があったため、ステーブクーラー取り付け後に現地で施工を行った。図４に示すように、ステーブクーラー１ａ，１ｂ間の段差は、最大部で１０ｍｍの凹凸があり、押さえ板４に傾きが生じたが、最も傾いた部分でも吸水・可縮性シール材３の厚さは５６ｍｍ有り、圧縮率２５％を確保できた。

本発明の方法により、ステーブクーラー背面のキャスタブルを施工したが、漏れは全く発生せず、シール材の施工も大部分が事前に施工したため、ステーブクーラー取付工程も短縮が図れた。

なお、これら押さえ板と取付ボルト類は、キャスタブル施工完了硬化後に撤去した。

前記ステーブクーラー背面のキャスタブル施工は、通常、図３に示す２段のステーブクーラー又は図示しない３段のステーブクーラーの状態で実施する。

本実施例は、高炉におけるステーブクーラーの部分取替え工事での実施例を示す。

ステーブクーラーの部分取替え工事は、高炉を３〜５日間休風し、損傷したステーブクーラーを撤去し、据え付けるものである。取り替えるステーブクーラーは、損傷の度合いにより異なるが、図５に示すように一回の休風で１段分の約４０〜６０枚である。これらステーブクーラー１のうち、本発明をステーブクーラーの縦目地部に適用した。

次に施工手順について図６に基づき詳細に説明する。

先ず、オフラインの工場において、ステーブクーラー１に押さえ板固定用ボルト２を取り付ける。

次いで吸水・可縮性シール材３を押さえ板固定用ボルト２に突き刺していく。本実施例では、吸水・可縮性シール材３として５０ｍｍ厚さ、幅１５０ｍｍのセラミックファイバーを使用した。ステーブクーラー交換工事においては、炉内が数百度となるため耐熱性のあるシール材が好ましい。

次いで傾動規制板６を取り付けた鉄製押さえ板４をボルト孔に差込み最後に押え板固定用ナット２ａを前述の吸水・可縮性シール材３が２５ｍｍ厚さとなるまで閉め込んだ。

なお、押さえ板４と吸水・可縮性シール材３は、接着していないため吸水・可縮性シール材３がだれるのを防止するため針金にて縛った。本実施例では、針金による固定を行ったが、接着剤等で接着しても構わない。また、ボルト、ナットにて固定したが、コッター等で固定しても構わない。

このようにオフラインにて施工したステーブクーラーをステーブクーラーの部分取替え工事において、取り付けを行った。

ステーブクーラーを取り付けた状態を図７に示す。このときステーブクーラーの上・下の目地は、既設側の損傷状態がバラバラなため炉内側から吹き付け材の吹付施工を行ってシールした。取り付けたステーブクーラー間の段差は、１０ｍｍ前後の凹凸があったと思われるが、目視観察にて押さえ板４にほとんど傾きが生じておらず、その後ステーブクーラー背面のキャスタブル８を施工したが、漏れは全く発生せず、縦目地部の吹付け施工が不要となったことからステーブクーラー取付工程が約４時間短縮できた。

本発明のステーブクーラーの炉内への取り付け工法を適用した高炉の断面図（ａ）は本発明で使用するステーブクーラーの概略斜視図、（ｂ）は横断面図本発明によりステーブクーラーを取り付けた状態を示す図本発明によりステーブクーラーを取り付けた状態を示す断面図ステーブクーラーの交換要領を示す図（ａ）本発明で使用するステーブクーラー（傾斜規制板あり）の斜視図、（ｂ）は横断面図（ａ）本発明によりステーブクーラーを取り付けた状態を示す図、（ｂ）は縦断面図圧縮率とシール材の厚さの関係を示すグラフ圧縮率と圧縮力の関係を示すグラフ従来のステーブクーラー間目地のシール構造の断面図

符号の説明

１：ステーブクーラー
２：押さえ板固定用ボルト
２ａ：押さえ板固定用ナット
３：シール材
４：押さえ板
５：鉄皮
６：傾動規制板
７：ステーブクーラー取付ボルト
８：キャスタブル
９：吹き付け材
１７：ブラシ
１８：剛性部材

Claims

下記工程１及び工程２からなるステーブクーラーの炉内への取り付け工法。
工程１：
予め炉外にて、ステーブクーラーの少なくとも一つの側端の炉内面となる側に、吸水性かつ可縮性のあるシール材の一端を炉内面となる側から押さえ板にて圧縮させて取り付けるとともに、前記シール材の他端は圧縮せず未圧縮部を形成する工程。
工程２：
前記ステーブクーラーを炉内に取り付けるときに、既に炉内に取り付けられているステーブクーラーの側端の炉内面側に前記シール材の他端の未圧縮部を圧縮させて、前記ステーブクーラーを炉内に取り付ける工程。