JP4841809B2 - 高炉建設方法 - Google Patents
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Description
まず、高炉の建設に当たっては、高炉炉体を複数個のリングブロックとして構築する。図1は、それらのリングブロックのうち、炉体の最上段に位置するリングブロックA(すなわち炉頂部リングブロック)を模式的に示したもので、地組み場1の置台2上でリングブロックAが構築された例である。
図6は、高炉基礎上での高炉炉体建設を示すもので、高炉基礎上に誘導されたリングブロックAは、高炉炉体支持柱10に配設された昇降装置11aを用いて吊り上げる。
ついで、図1〜5に示したのと同じ手順で、リングブロックAの下段に位置することになる第2段リングブロックBを、高炉基礎上に搬送し、第2段リングブロックBを炉頂部リングブロックAの直下に誘導する。
さらに、リングブロックAと第2段リングブロックBを接合したリングブロック接合体を昇降装置11aで吊り上げて、その下段に位置する第3段リングブロックCをその直下に誘導したのち、リングブロック接合体を降下させ、リングブロック接合体と第3段リングブロックCとを接合する。
すなわち、まず、リングブロックAを炉体支持柱10に配設された昇降装置11aを用いて吊り上げる。ついで、リングブロックAの下段に位置する第2段リングブロックBを、リングブロックAの直下に誘導する。次に、第2段リングブロックBを昇降装置11bで吊り上げる。さらに、下段に位置することになる第3段リングブロックCをその直下に誘導したのち、第3段リングブロックCを昇降装置11cで吊り上げる。この手順を順次繰り返して、最後の炉底部リングブロックを高炉基礎上に誘導した後、その上に上段のリングブロックを降下させて接合し、次にその上段のリングブロックを降下させて接合し、最後に炉頂部リングブロックAを降下させて接合することにより高炉を建設する。
例えば、特許文献1に開示された、高炉の短期改修・建設方法がそれである。この技術は、各リングブロックの真円度・剛性を高めて、運搬や吊り上げによる耐火レンガの割れや崩壊を抑止することによって、大リングブロック化を実現し、工期を短縮するものである。
実際、上記特許文献1に記載の高炉の短期改修・建設方法によれば、従来の改修・建設方法に比べて1/2〜2/3の工期で高炉の改修、建設が可能である。
なお、従来、炉底レンガ1500〜2500tは、炉体据え付け後、積んでおり、4〜6週間を要していた。炉体据え付けは、この炉底レンガ積み工程が最大の工程であった。
このように分割数を減少させてリングブロックを大型化した場合、特に高炉の最下段に位置する炉底部リングブロックは、通常、羽口部を含む部分の上方から、あるいは羽口部の下方から、炉底レンガを含みさらには炉底冷却用配管をも含む高炉最下部までの範囲にわたるため、最も重量のかさむリングブロックとなる。
そのため、特許文献1の工法を用いた場合では、炉底レンガを支持する強度は炉底板にはなく、反りや歪の発生さらには真円度の劣化などが懸念され、また施工の安全性にも問題を残していて、吊り上げることができなかった。
(1)高炉炉体を、炉頂部から炉底部まで2個以上のリングブロックに分割して地組み場で構築し、炉頂部リングブロックから順次、高炉基礎に搬送し、
高炉基礎上で、炉頂部リングブロックを吊り上げ、第2段リングブロックを炉頂部リングブロックの直下に誘導したのち、炉頂部リングブロックを降下させて両リングブロックを接合し、ついで接合したリングブロックを吊り上げたのち、次段のリングブロックを吊り上げたリングブロックの直下に誘導し、同様にして順次接合するか、あるいは、
高炉基礎に搬送した各リングブロックを、炉頂部リングブロックから順次吊り上げ、炉底部リングブロックを搬送後、すぐ上段のリングブロックを降下させて炉底部リングブロックと接合し、ついでその上段のリングブロックを順次降下させつつ接合する
ことにより高炉を建設する高炉建設方法において、
最後に高炉基礎に搬送される炉底部リングブロックの構築に際し、前記炉底部リングブロックを、炉体冷却用ステーブ、炉底レンガおよび炉底冷却用配管を含めて高炉基礎と同じレベルの架構上、しかも炉底部リングブロックが完成した際の炉底部のたわみ量が15mm以下となる剛性を有する構造物で構成された架構上で構築して、前記架構を高炉基礎に搬送し、前記架構の上面に設けたレールと前記高炉基礎上のレールとを接続し、前記架構上の前記炉底部リングブロックを、前記架構上から前記高炉基礎上へ水平方向にスライドさせて上段のリングブロックの直下に誘導することにより、前記炉体冷却用ステーブ、炉底レンガおよび炉底冷却用配管を積み込んで完成させた前記炉底部リングブロックの吊り上げ作業を省略して、前記炉底部リングブロックにおける反りや歪、変形の発生を抑制することを特徴とする高炉建設方法。
また、たわみ量を15mm以下に抑制することにより、炉底部ブロックの製作時や搬送時におけるレンガたわみに起因したレンガ亀裂発生を効果的に抑止することができる。
これにより、炉底部リングブロックの構築作業を、分割した各分割炉底部リングブロック毎に行うことができるので、作業性がよく、しかも安全な作業が可能となる。
本発明では、上記のように炉底部リングブロックの単重が2500t以上もの超重量の場合であっても、炉底部リングブロックに反りや歪、変形等を発生させることなく、リングブロック化による高炉建設が可能となる。
高炉炉体をリングブロック(以下単にブロックという)化して炉体構築を行う際の制約は、高炉基礎上でのブロック吊り上げ能力と、地組み場で構築されたブロックを炉体ブロック用輸送台車に乗せる際の吊換え装置の能力ならびに炉体ブロック用輸送台車によるブロック運搬時の歪・変形抑止技術である。
しかしながら、最終段となる炉底部ブロックは、最下段に位置するため、高炉基礎上での吊り上げは不要であり、このことを考慮した時、前記したような超重量に至る(超重量化したブロックとしたい)炉底部ブロックのブロック重量制約が吊換え装置能力にかかる場合、この吊換え装置能力を超重量に対応する能力とすることは不経済である。
このように、本発明では、炉底部ブロックは、炉体冷却用ステーブ、炉底レンガおよび炉底冷却用配管を含めて高炉基礎と同レベルの架構上で構築する、換言すると、底面をいわゆる面支持された状態で構築するため、ブロック単重が2500tを超える超重量物に至る炉底部ブロックとなっても、反り、歪の発生は極小に抑止することができる。従って、炉底部ブロックには、炉底レンガの施工に加え、内張りレンガの施工を加えても構わない。
すなわち、公知文献(特開2000−282116号公報)に記載されているように、炉体ブロック用輸送台車は、上面が平坦な長方形の台車本体を備え、台車本体の下部には空気を充填したタイヤ式の車輪が多数配列されており、地面上を走行する。車軸上には油圧式の昇降シリンダが配設してあって台車本体が昇降自在であり、また各車輪は旋回レバーを調整することにより車輪の水平旋回が可能となるため走行方向の調整も制御自在である。このため、炉体用輸送台車には、前進後退移動を可能とする走行用駆動装置を備えた自走式のものと、駆動装置のない従動式のものを長手方向に連結して使用される。かような輪送台車は、ユニットドーリー等と呼称される台車であり、連結台数の選択により長さが調節できるだけでなく、並列して使用することにより幅の広いものにも対応可能であり、使用台数を増加させることによって輸送可能重量は自在に調整できる。
このように、本発明では、輸送台車による移動と、高炉基礎上でのスライド式移動によって建設が可能であるため、炉底部ブロックの吊り上げ作業を省略することができ、炉底部ブロックに反りや歪、変形などが発生するおそれがなくなる。
なお、この場合、上記したような鋼構造物の施工および不定形耐火物の充填作業が完了したのちは、架構への乗せ換えに先立ち、分割した各ブロックを接合する。
また、炉底部部ブロックの鉄皮完成後、高炉基礎と積載レベルを同じにする架構上に炉底部鉄皮ブロックを上架して、該架構上でステーブの配設、不定形耐火物の充填施工、炉底レンガ施工を行って、炉底部ブロックを完成させるようにしてもかまわない。
というのは、たわみ量が15mmを超えると亀裂が生じる可能性があり、亀裂が生じた場合には、前記したように、高熱伝導性の炉底レンガやステーブと炉底冷却配管との間に断熱層が発生して、炉底レンガの冷却性能が低下し、高炉の寿命に最も重要な炉底寿命が損なわれるため、炉底部ブロック内に予め施工していた不定形耐火物や炉底レンガの再施工が必要となり、かえって高炉建設日数が延長することになるからである。より好ましくは、たわみ量は10mm以下とする。これにより、炉底部ブロックの製作、搬送時におけるレンガたわみに起因したレンガ亀裂発生を効果的に抑止することができる。
本発明に従う炉底部ブロックの構築および高炉基礎への搬送の手順の一例を示す。
まず、図8に示すように、地組み場1の置台2上にて炉底部ブロックの鉄皮30を組み立てる。地組み場1では、鉄皮30の内面61および底部62にそれぞれステーブ、炉底冷却配管の施工(図8(a)参照)および変形防止のための炉底補強用の補強材33を施工した後、吊換え装置3によりリフトアップ(吊り上げ)を行う(図8(b)参照)。ついで、リフトアップした空間に、図8(c)に示すように、炉底部ブロック用のドーリ架構、すなわち高炉基礎と同じレベルとした架構35を、ドーリと呼称される炉体用輸送台車5で搬送し、この架構35上に炉底部ブロックを上架する。ついで、上架した炉底部ブロックを所定の場所まで搬送し、架構35を着地させたのち、架構35上で炉底レンガの積み込みなど炉底部ブロックの完成に至る残りの作業を行う(図8(d)参照)。炉底部ブロック完成後、架構35の下部に炉体用輸送台車5を侵入させて架構35を持ち上げ(図8(e)参照)、高炉基礎9まで搬送する。ついで、高炉基礎レベルと高さを同じにした架構35から高炉基礎上に炉底部ブロックは水平方向に移動され、高炉基礎上の高炉設置位置に搬送し、位置決めがなされる。
この例は、炉底部ブロックの構築手順の一例を示すものである。
まず、図10(a)に示すように、地組み場にて炉底部ブロックの鉄皮30を組み立てる。この図において、炉底部ブロックの鉄皮30の側壁に設けられた31a,31b,31c,31dはそれぞれ作業用足場であり、32は炉底板、33は鉄皮30の変形防止のために設けられた補強材である。なお、鉄皮30の下段にも変形防止のために補強材34が組み込まれている。
そして、
(1)組み場で炉底部鉄皮を組み立て、炉底板施工により鉄皮30を完成させる。
ついで、作業用足場31a,31b,31c,31dを利用して、鉄皮30内で以下の作業を行う。
(2)炉底・炉側壁ステーブ設置・炉底冷却用配管配設。
(3)不定形耐火物充填・圧入作業(図10(b)参照)。
具体的な手順は、以下のとおりである。
(4)炉底部ブロック吊換え装置の移動、吊換え用架構の移動。
(5)炉底部ブロックを吊換え装置によりリフトアップし、架構上に炉底部ブロックを載積する(必要に応じて、架構を高炉基礎に接近させた位置に移動させる。あるいは、地組み場を高炉基礎に接近させておく)。
ついで、高炉基礎近傍の所定位置に、炉体用輸送台車5にて移動させ、炉体用輸送台車5の下降操作で架構35を着地させ、以降この着地した架構35上に積載した状態で炉底部ブロックの鉄皮30に必要な内装を施す。
(6)架構上の炉底部ブロックに天井37を施工する。また、この天井37には工事用クレーン38などを設置する。この処置は、作業を迅速化、安全化するためであり、必要に応じて各種機器の導入も可能である。
ついで、
(7)炉底れんが積み、内張りレンガ積みなど重量のかさむ工事を実施する。
(8)炉底部ブロックの完成後、天井を解体し撤去する。この天井の解体撤去は、高炉基礎部への搬送後でもかまわないが、炉体部ブロックの変形防止のため、鉄皮30の補強材33は施工したままとする。
(9)高炉基礎に搬送する(架構の下に炉体用輸送台車を進入させその昇降操作により、架構底と地面の地切りを行い、架構のレベルを高炉基礎と同じレベルに調整したのち、移動させる)。
(10)高炉基礎上をスライドさせて設置位置に誘導する。
(11)炉底部ブロックの上位になる前段ブロックを降下させ、炉底部ブロック上に載置、接合する。
(12)他のブロックも順次降下させ、下段のブロック上に載置、接合する。
この例では、(1)〜(3)までの作業を低いレベルの地組み場で行うことができるため、作業の安全性を図ることができる。
この例は、炉底部ブロックを炉底下層ブロックと炉底上層ブロックとに2分割し、それぞれ個別に地組み場で製作し、両者を接合して所定の炉底部ブロックとして組み上げる例である。
図13(a)は、炉底下層ブロックの模式断面図、また同図(b)は、炉底下層ブロックと炉底上層ブロックを接合した場合の模式断面図である。
図中、Eで炉底部ブロック全体を、E1で最下層に位置する炉底下層ブロックを、E2で上位の炉底部ブロックである炉底上層ブロックを示す。
炉底下層ブロックE1 には、上底板45および下底板46を炉底板として設け、上底板45の上方に僅かに 300〜1500mm程度突出する鉄皮44aと上底板45と下底板46との間に冷却配管47や耐火物48等を配設する。なお、49は高炉炉体を支持するアンカーボルトである。
従って、作業効率の向上および安全性の向上を達成できる。また、作業に用いる装置、工具および各種材料の搬入も容易に行えるので、作業負荷の大きい炉底下層ブロックE1 の作製期間を大幅に短縮することができる。
このように、炉底下層ブロックE1 と炉底上層ブロックE2 とを個別に製作したのち、図13(b)に示すように、炉底下層ブロックE1 上に炉底上層ブロックE2 を組み合わせ、鉄皮44aと鉄皮44bを接合して炉底部ブロックEとする。
なお、炉底部ブロックが大型化し、分割ブロックの接合の際に十分な精度が出ないと予想される場合には、接合を行った後に、炉体冷却用ステーブの組み込みや不定形耐火物の充填施工を行っても構わない。
この例は、炉体部ブロックを分割する点では、実施例3と技術思想を同じくする。
この例では、図14(a)に示すように、炉底下層ブロックE1 に、地組み場で予め炉底レンガ50の一部を積み付けておく。上底板45および下底板46を炉底板として設け、上底板45の上方に僅かに300〜1500mm程度突出する鉄皮44aと上底板45と下底板46との間に冷却配管47や耐火物48等を配設するのは、実施例3の場合と同様である。
但し、この例においては、炉底レンガの一部を積み付け等の施工範囲を、地組み場から架構35に乗せ換えを行うときに許容される重量範囲内におさめることが重要である。なお、この施工範囲は、強度計算によって許容できる反り、歪の値をもとに算出することができる。
その後、架構築35上に乗せ換えを行い、残る工事範囲の作業を架構35上で行い、炉底部ブロックEを完成させる。なお、鉄皮44bと炉底レンガ50との間隙51への不定形耐火物の充填施工は、炉底部ブロックEを架構35上に積載した後に行っても構わない。
2 置台
3 吊換え装置 3a 吊換え装置移動用搬送台車
4 リフトジャッキ
5 炉体用輸送台車 5a パッキングビーム
6 積載レベル調整架構
7 レール
8 移動台
9 高炉基礎 9a レール
10 高炉炉体支持柱
11a,11b 昇降装置
20 駆動シリンダ
30 鉄皮
31a,31b,31c,31d 作業用足場
32 炉底板
33,34 補強材
35 架構 35a 架構の脚部
36 ジャッキ
37 天井
38 工事用クレーン
41 炉体冷却用ステーブ
42 不定形耐火物
43 冷却配管
44a,44b 鉄皮
45 上底板
46 下底板
47 冷却配管
48 耐火物
49 アンカーボルト
50 炉底レンガ
51 鉄皮と炉底レンガとの間隙
61 鉄皮の内面
62 鉄皮の底部
Claims (4)
- 高炉炉体を、炉頂部から炉底部まで2個以上のリングブロックに分割して地組み場で構築し、炉頂部リングブロックから順次、高炉基礎に搬送し、
高炉基礎上で、炉頂部リングブロックを吊り上げ、第2段リングブロックを炉頂部リングブロックの直下に誘導したのち、炉頂部リングブロックを降下させて両リングブロックを接合し、ついで接合したリングブロックを吊り上げたのち、次段のリングブロックを吊り上げたリングブロックの直下に誘導し、同様にして順次接合するか、あるいは、
高炉基礎に搬送した各リングブロックを、炉頂部リングブロックから順次吊り上げ、炉底部リングブロックを搬送後、すぐ上段のリングブロックを降下させて炉底部リングブロックと接合し、ついでその上段のリングブロックを順次降下させつつ接合する
ことにより高炉を建設する高炉建設方法において、
最後に高炉基礎に搬送される炉底部リングブロックの構築に際し、前記炉底部リングブロックを、炉体冷却用ステーブ、炉底レンガおよび炉底冷却用配管を含めて高炉基礎と同じレベルの架構上、しかも炉底部リングブロックが完成した際の炉底部のたわみ量が15mm以下となる剛性を有する構造物で構成された架構上で構築して、前記架構を高炉基礎に搬送し、前記架構の上面に設けたレールと前記高炉基礎上のレールとを接続し、前記架構上の前記炉底部リングブロックを、前記架構上から前記高炉基礎上へ水平方向にスライドさせて上段のリングブロックの直下に誘導することにより、前記炉体冷却用ステーブ、炉底レンガおよび炉底冷却用配管を積み込んで完成させた前記炉底部リングブロックの吊り上げ作業を省略して、前記炉底部リングブロックにおける反りや歪、変形の発生を抑制することを特徴とする高炉建設方法。 - 前記炉底部リングブロックの構築に際し、炉体鉄皮に、炉体冷却用ステーブおよび炉底冷却用配管を配置する段階までを高炉基礎より低いレベルの地組み場で行い、ついで炉底部リングブロックを高炉基礎と同じレベルの架構上に上架したのち、炉底レンガを積み込んで炉底部リングブロックを完成させることを特徴とする請求項1記載の高炉建設方法。
- 前記炉底部リングブロックの構築に際し、炉底冷却用配管部分を含む下部炉底部リングブロックとその上の上部炉底部リングブロックとに少なくとも2分割して、高炉基礎より低いレベルの地組み場で構築し、炉体冷却用ステーブおよび炉底冷却用配管を配設したのち、分割した各炉底部リングブロックを接合し、ついで接合した炉底部リングブロックを高炉基礎と同じレベルの架構上に上架したのち、炉底レンガを積み込んで炉底部リングブロックを完成させることを特徴とする請求項1または2記載の高炉建設方法。
- 前記炉底部リングブロックの単重が、2500t以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高炉建設方法。
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