JP6028780B2 - 炉壁パネル、ステーブ及びステーブの構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、高炉炉体冷却装置であるステーブにおける、炉内の熱や炉内原料の荷下がりの負荷による損耗・脱落、特にステーブ間の目地における耐火物の損耗・脱落を抑制する技術に関する。

従来、高炉においては炉体鉄皮を冷却する方法としてステーブが用いられている。ステーブは、通常、上下方向が２〜３ｍ程度、幅方向が１．５ｍ〜２ｍ程度の本体を有し、本体の中に炉体鉄皮を冷却する冷却水等を流通させる配管が配設されている。また本体の炉内側面には、凹凸部として複数の溝が設けられ、この溝に耐火物であるレンガ等が嵌め込まれ、ステーブ本体を炉内の熱や炉内原料の荷下がりの負荷から保護しているものが多い。

このように、ステーブを保護する技術として、特許文献１〜３に示すように、各種の技術が開発されている。例えば、ステーブ本体の前面（炉内側面）に支持金物を取り付け、これによってステーブ本体にさらにレンガを積載させるとともに、その支持金物の先端をさらに耐熱性に優れるセラミックスで被覆して、ステーブの保護壁を構成する技術がある（特許文献１）。また銅製のステーブ本体にさらにセラミックスを分散配置して、ステーブを強化する技術もある（特許文献２）。また鉄とセラミックスを用いた傾斜機能材料を用いて耐火物を構成し、この耐火物をステーブの前面に取り付けて、ステーブの保護壁をより強化する技術もある（特許文献３）。こうしたステーブが、炉体鉄皮の内壁面において周方向及び上下方向に各々複数配設され、炉体鉄皮の冷却に用いられている。

ここで、ステーブを高炉内に構築するとき、ステーブと炉体鉄皮との間及び隣接するステーブ間の目地には、通常、キャスタブル等の不定形耐火物が充填されている。ステーブ間の目地の幅は、一般に数十ｍｍ程度である。充填された不定形耐火物は、高炉の操業に伴い、ステーブとともに、炉内の熱や炉内原料の荷下がりによる負荷を被る。負荷により、ステーブ間の目地から不定形耐火物が損耗・脱落して消失すると、ステーブ自体がこの負荷に直接曝される量が増大することとなる。そのため、ステーブの抜熱量が増加するとともにステーブの寿命が短くなり、さらに炉内材料中の還元剤の比率も増加し、高炉の操業効率が悪化してしまう。

この点、上記した特許文献１〜３の技術には、ステーブ本体の前面に保護壁が設けられるものもあるが、保護壁の主な目的はステーブ本体を保護することであり、保護壁による保護はステーブ間の目地には及ばない。そのため、隣接するステーブ間の目地に充填された不定形耐火物の損耗・脱落の抑制には有効に働かない。
そこで隣接するステーブ間の目地に充填された不定形耐火物の損耗・脱落を抑制する技術を見てみると、特許文献４に記載の技術がある。これは、隣接するステーブ間の目地の前面にシール材を圧入し、このシール材を炉内側から押さえて圧縮させる押さえ板１２が、シール材とともにステーブ３´にボルト１３によりボルト止めされるものである（図８６参照）。こうした押さえ板１２を用いて、隣接するステーブ間の目地を遮蔽し、耐火物を炉内の熱や炉内原料の荷下がりによる負荷から保護する方法が考えられる。また、特許文献５においては、ステーブに設けられた溝状部にレンガを移動可能に配置する方法が開示されている。

また他にも従来用いられている方法として、図９に示すように、高炉内において、炉体鉄皮８の内面に不定形耐火物１０を介して設けられたステーブ本体２´を有するステーブ３´の、嵌め込みレンガ９が取り付けられた炉内側の前面に対向して、耐火物であるレンガ１１を積み上げて、ステーブ３´とは別に炉内の周方向にレンガ１１による保護壁を構築し、ステーブ間の目地を、ステーブ３´と同時に保護するという方法もある。

特公平０６−０６３０１２号公報 特開２００１−１９２７１５号公報 特開平０７−１３８６２５号公報 特開２００７−２９１４５６号公報 特表２０１２−５３２９９１号公報

しかし、特許文献４の技術は、専ら建設中の高炉においてステーブを構築するとき、ステーブ間に不定型耐火物を圧入する場合に、不定形耐火物を押さえるために用いられる技術であり、ステーブの構築が終了した時点で、押さえ板はステーブから取り外されるものである。よって、この押さえ板は、ステーブの構築終了後の高炉操業中に継続使用されることを前提としていないので、炉内の熱や炉内原料の荷下がりによる負荷に耐えられるような構造が検討されていない。

また、仮に耐えられるように構成された場合であっても、通常、ステーブは炉内の周方向において４０〜６０枚配設されかつ炉内の上下方向に十数段に亘って配設されるため、ステーブの枚数は炉内全体で１０００枚程度に及ぶこともある。よって、隣接する全てのステーブ間の目地一つ一つにおいて、押さえ板をボルト止めして遮蔽するとなると、全体の作業量が膨大となり、作業負担が非常に大きいという問題がある。

また、図９に示したようなステーブ本体の前面にレンガを積み上げて保護壁を構築する方法の場合、保護壁の構築にあたっては炉内で足場を組み、高所で作業を行う必要が生じる。そして、炉体鉄皮の周方向全体に亘ってレンガを積み上げることとなるので作業期間も長期化する。加えて、高所作業に伴う安全性を確保するための付加作業も増える。すなわち、特許文献４の場合と同様、作業負担が非常に大きいという問題がある。

また特許文献５に記載の技術は、ステーブの炉内面に設置したレンガをステーブの溝状部に沿って移動可能にしている。しかし、レンガをステーブの炉内面側から挿入可能にしているために、レンガのステーブへの固定が必ずしも十分とは言えず、ステーブ間の目地に耐火物を圧入する場合にレンガが外れる可能性がある。
本発明は、上記した未解決の問題を解決するために案出されたものであって、隣接するステーブ間の目地を、作業負担少なく容易かつ確実に遮蔽することができる技術を提供することを目的とする。

本発明に係る炉壁パネルのある態様は、高炉内で周方向に複数並設されるステーブに用いられ、炉内側へ拡径形成され上下方向に複数並設された周方向に延伸する本体側凸条部、及び上下２つの本体側凸条部間に形成される本体側凹条部が形成された炉内側面を有するステーブ本体とともに用いられる炉壁パネルであって、本体側凹条部に遊嵌するパネル側凸条部が形成された炉体鉄皮側面を有し、パネル側凸条部は、炉壁パネルのパネル本体との付け根と先端との間に、本体側凹条部に遊嵌した際に本体側凹条部の開口部の位置に対応して位置する付け根の上下方向の高さより大きな上下方向の高さを有する部位を備えて、炉内側へ拡径形成された上下２つの本体側凸条部間に形成される本体側凹条部に対応して炉体鉄皮側へ拡径形成され、周方向に移動自在に構成した。

よって、本発明に係る炉壁パネルを用いてステーブを構成すれば、ステーブ本体と一体化して用いられる炉壁パネルが、パネル側凸条部と本体側凹条部とを用いてステーブ本体に遊嵌され、炉壁パネルが、並設されたステーブ本体間を周方向に移動自在に構成される。
これにより、ステーブを炉体鉄皮に配設した後、ステーブ本体の炉内側に配置される１つの炉壁パネルが、同じ高さ位置の本体側凹条部を用いて、複数のステーブ本体間を周方向に移動できる。よって、炉壁パネルをスライドして移動させ、周方向で隣接する２つのステーブに同時に嵌合する位置に配置するだけで、それらステーブ間の目地が遮蔽される。そして目地の遮蔽と同時に、ステーブ本体の保護壁が構築される。

また、前記パネル側凸条部は、前記炉体鉄皮側面の上下方向に複数並設されてもよい。
また本発明に係るステーブのある態様は、高炉内で周方向に複数並設されるステーブであって、炉内側へ拡径形成され上下方向に複数並設された周方向に延伸する本体側凸条部、及び上下２つの本体側凸条部間に形成される本体側凹条部が形成された炉内側面を有するステーブ本体と、本体側凹条部に遊嵌するパネル側凸条部が形成された炉体鉄皮側面を有し、パネル側凸条部は、炉壁パネルのパネル本体との付け根と先端との間に、本体側凹条部に遊嵌した際に本体側凹条部の開口部の位置に対応して位置する付け根の上下方向の高さより大きな上下方向の高さを有する部位を備えて、炉内側へ拡径形成された上下２つの本体側凸条部間に形成される本体側凹条部に対応して炉体鉄皮側へ拡径形成され、周方向に移動自在に構成された炉壁パネルと、を有する。

前記炉壁パネルは複数であり、当該複数の炉壁パネルが前記ステーブ本体の炉内側面に、千鳥状に配置されてもよい。

また前記炉壁パネルには、パネル側凸条部が上下方向に複数並設されるとともに、炉壁パネルは上下２つのパネル側凸条部間に形成されたパネル側凹条部を更に有し、このパネル側凹条部に、ステーブ本体の本体側凸条部を遊嵌させてもよい。
また本体側凸条部の先端とこの先端を遊嵌するパネル側凹条部との間、及び、パネル側凸条部の先端とこの先端を遊嵌する本体側凹条部との間のうち、少なくとも一方の間に、空隙が形成されてもよい。

また本発明に係るステーブ構築方法のある態様は、前記した態様のステーブを用いて高炉内にステーブを構築する方法であって、前記ステーブを炉体鉄皮に沿って周方向に複数並設し、前記凹条部に遊嵌する炉壁パネルを周方向に移動させて、隣接する２つのステーブ本体に架設することとした。

従って、本発明に係る炉壁パネルによれば、隣接するステーブ間の目地を、作業負担少なく容易かつ確実に遮蔽することができ、ステーブ間の目地における耐火物の損耗・脱落を抑制することができる。

図１（ａ）は本発明の実施形態に係る炉壁パネルの概略を模式的に説明する側面図であり、図１（ｂ）は本発明の実施形態に係る炉壁パネルの概略を模式的に説明する正面図である。 図２（ａ）は本発明の実施形態に係るステーブの本体の概略を模式的に説明する側面図であり、図２（ｂ）は本発明の実施形態に係るステーブの本体の概略を模式的に説明する正面図である。 図３（ａ）は本発明の実施形態に係るステーブの概略を模式的に説明する側面図であり、図３（ｂ）は本発明の実施形態に係るステーブの概略を模式的に説明する正面図である。 本発明の実施形態に係るステーブの構築方法の概略を模式的に説明する一部斜視図である（その１）。 本発明の実施形態に係るステーブの構築方法の概略を模式的に説明する一部斜視図である（その２）。 本発明の他の実施の形態に係るステーブの概略を模式的に説明する一部断面図である（第１変形例）。 本発明の他の実施の形態に係るステーブの概略を模式的に説明する一部断面図である（第２変形例）。 従来技術に係るステーブを説明する正面図である。 従来技術に係るステーブを説明する一部断面図である。

本発明の実施形態に係る炉壁パネルは、高炉内で周方向に複数並設されるステーブに用いられ、ステーブを炉内の熱や炉内原料の荷下がりの負荷から保護する保護壁を形成するものである。以下その構成の一例を、図面を参照して説明する。なお、図中に示された炉壁パネル、ステーブ、高炉等を構成する各部材や装置の形状、大きさ又は比率は適宜簡略化及び誇張して示されている。

（構成）
本発明の実施形態に係る炉壁パネル１は、ステーブ本体とともに、本発明の実施の形態に係るステーブを構成するために用いられるものである。炉壁パネル１は、図１（ａ）に示すように、略平板状のパネル本体１ａと、パネル本体１ａの炉体鉄皮側面１ｃから水平方向に突出形成された２段のパネル側凸条部４，４とを備える。パネル本体１ａは、平坦な炉内側面１ｂ、及び炉内側面１ｂの反対側の炉体鉄皮側面１ｃを有し、２段のパネル側凸条部４，４は炉体鉄皮側面１ｃ上に形成され、上下方向に並設されている。

炉壁パネル１は、上下方向の高さ及び周方向（水平方向）の幅がいずれも約３０ｃｍとされ、Ａｌ_２Ｏ_３含有率９２質量％以上のアルミナ系、あるいは窒化珪素系、ジルコニア系のセラミックス製である。セラミックスは、気孔率が数％〜１０％以下であり、曲げ強さは１２００℃において２００ＭＰａ以上と、レンガの約１０倍以上であり、ビッカース硬さＨｖは７００以上のものが選定されている。炉壁パネル１の最高使用温度は１０００℃以上である。

２段のパネル側凸条部４，４はいずれも、図１（ａ）に示すように、パネル本体１ａの付け根側の後端から炉体鉄皮側の先端へ拡径形成される。パネル側凸条部４の先端の高さｈ１は、パネル側凸条部４の後端の高さｓ１より大きく、パネル側凸条部４は炉体鉄皮側面１ｃから長さｒ１で突出する。またパネル側凸条部４は、図１（ｂ）に示すように、パネル本体１ａの周方向の幅と略同じ幅で水平方向に延伸形成される。また図１（ａ）に示すように、１段のパネル側凸条部４は、上下対称的に構成され、先端面と上面との間に形成される角度と、先端面と下面との間に形成される角度とは略等しい角度θ１である。そして同形状のパネル側凸条部４が上下方向に２段並設されている。これら２つのパネル側凸条部４，４は、炉体鉄皮側面１ｃ上で上下に対称配置されている。

また、２段のパネル側凸条部４，４の間に、パネル側凹条部６ａが形成される。パネル側凹条部６ａの底面は、炉壁パネル１の炉体鉄皮側面１ｃの一部によって構成され、パネル側凹条部６ａの上側の側壁は、２段のパネル側凸条部４，４のうち上側に位置するパネル側凸条部４の下面によって構成される。またパネル側凹条部６ａの下側の側壁は、２段のパネル側凸条部４，４のうち下側に位置するパネル側凸条部４の上面によって構成される。パネル側凹条部６ａは上下対称的に構成され、パネル側凹条部６ａの底面と上側の側壁とがなす角度と、パネル側凹条部６ａの底面と下側の側壁とがなす角度とは、略等しい角度である。そして、パネル側凹条部６ａの底面と一方の側壁とがなす角度の大きさは、パネル側凸条部４の先端面と炉体鉄皮側面１ｃとが略平行であるため、パネル側凸条部４の先端面と上面（又は下面）と同じ角度θ１となる。

尚、炉壁パネル１は、パネル本体１ａの上下方向の高さ及び周方向の幅が適宜変更されてよいとともに、パネル側凸条部４の段数も２段に限らず、１段、３段、４段等適宜設定されてよい。炉壁パネルが１段の場合のパネル側凹状部は、この炉壁パネルのパネル側凸条部と、この炉壁パネルの上下に隣接する炉壁パネルのパネル側凸条部との間に形成されることとなる。また複数段のパネル側凸条部のそれぞれの形状は、図１に示したような同じ形状である必要はなく、図６に示すような炉壁パネル１´のパネル側凸条部４ａ，４ｂのように、対応するステーブ本体の凹条部に遊嵌できる限り適宜変更されてよい。

次にステーブ本体２を、図２を用いて説明する。ステーブ本体２は、炉壁パネル１とともに、ステーブを構成するために用いられるものである。
ステーブ本体２は、図２（ａ）に示すように、略平板状の本体部２ａと、本体部２ａの平坦な炉内側面２ｂから水平方向に突出形成された１５段の本体側凸条部５，５，…とを備える。本体部２ａは、炉内側面２ｂ及び炉内側面２ｂの反対側の平坦な炉体鉄皮側面２ｃを有し、１５段の本体側凸条部５，５，…は炉内側面２ｂに形成され、上下方向に並設されている。本体部２ａには、炉体鉄皮を冷却する冷却水を流通させる配管（不図示）が配設されている。ステーブ本体２は、上下方向の高さが約２〜３ｍ、水平方向（高炉の周方向）の幅が約１．５〜２ｍとされ、鉄鋼等の金属材料から構成される。

１５段の本体側凸条部５，５，…は、上下方向に等間隔で並設される。最上段の本体側凸条部５と最下段の本体側凸条部５とを除いた中間の１３段の本体側凸条部５，５，…は、いずれも同じ形状で構成される。
１５段の本体側凸条部５，５，…はいずれも、図２（ａ）に示すように、本体部２ａの付け根側の後端から炉内側の先端へ拡径形成される。また中間の１３段の本体側凸条部５，５，…においては、本体側凸条部５の先端の高さｈ２は、本体側凸条部５の後端の高さｓ２より大きく、本体側凸条部５は炉内側面２ｂから長さｒ２で突出する。

また最上段の本体側凸条部５においては、上面が水平な平坦面とされ、後端の高さが中間の１３段の本体側凸条部５，５，…の後端の高さｓ２より僅かに大きいものの、先端の高さｈ２は後端の高さより高い。また突出長さｒ２も他の本体側凸条部５と同じ長さである。同様に、最下段の本体側凸条部５においては、下面が水平な平坦面とされ、後端の高さが中間の１３段の本体側凸条部５，５，…の後端の高さｓ２より僅かに大きいものの、先端の高さｈ２は後端の高さより高い。また突出長さｒ２も他の本体側凸条部５と同じ長さである。

また１５段の本体側凸条部５，５，…は、図２（ｂ）に示すように、ステーブ本体２の周方向の幅と略同じ幅で水平方向に延伸形成される。そして同形状の１３段の本体側凸条部５，５，…を含んで本体側凸条部５が上下方向に１５段等間隔で並設される。
また図２（ａ）に示すように、１段の本体側凸条部５は、上下対称的に構成され、先端面と上面との間に形成される角度と、先端面と下面との間に形成される角度とは略等しい角度θ２である。また１５段の本体側凸条部５，５，…のうち、上下に隣接して位置する２つ（２段）の本体側凸条部５，５の間に、本体側凹条部６ｂが形成される。本体側凹条部６ｂの底面は、ステーブ本体２の炉内側面２ｂの一部によって構成され、本体側凹条部６ｂの上側の側壁は、２段の本体側凸条部５，５のうちの上側に位置する本体側凸条部５の下面によって構成される。また本体側凹条部６ｂの下側の側壁は、２段の本体側凸条部５，５のうちの本体側凹条部６ｂの下側に位置する本体側凸条部５の上面によって構成される。本体側凹条部６ｂは上下対称的に構成され、本体側凹条部６ｂの底面と上側の側壁とがなす角度と、本体側凹条部６ｂの底面と下側の側壁とがなす角度とは、略等しい角度である。そして本体側凹条部６ｂの底面と一方の側壁とがなす角度の大きさは、本体側凸条部５の先端面と炉内側面２ｂとが略平行であるため、本体側凸条部５の先端面と上面（又は下面）と同じ角度θ２となる。

ここで、本体側凸条部５の径方向の長さｒ２（図２参照）は、炉壁パネル１のパネル側凸条部４の径方向の長さｒ１（図１参照）と略同じ長さとされている（ｒ１＝ｒ２）。また本体側凸条部５の先端の上下方向の高さｈ２（図２参照）は、炉壁パネル１のパネル側凸条部４の先端の上下方向の高さｈ１（図１参照）と略同じ高さとされている（ｈ１＝ｈ２）。また本体側凸条部５の本体部２ａの付け根側の後端の上下方向の高さｓ２（図２参照）は、パネル側凸条部４のパネル本体１ａの付け根側の後端の上下方向の高さｓ１（図１参照）と略同じ高さとされている（ｓ１＝ｓ２）。そして本体側凸条部５の先端面と上面との間の角度θ２は、パネル側凸条部４の先端面と上面との間の角度θ１と略等しい角度とされている（θ１＝θ２）このように、ステーブ本体２の本体側凸条部５と、炉壁パネル１のパネル側凸条部４とは互いに対応した形状とされている。そして炉壁パネル１のパネル側凸条部４はステーブ本体２の本体側凹条部６ｂに対応した形状に構成されているとともに、ステーブ本体２の本体側凸条部５は炉壁パネル１のパネル側凹条部６ａに対応した形状に構成されている。

尚、ステーブ本体２は、本体部２ａの上下方向の高さ及び周方向の幅が適宜変更されてよいとともに、本体側凸条部５の段数も１５段に限らず適宜設定されてよい。また複数段の本体側凹条部６ｂのそれぞれの形状は、図２に示したような同形状に限定されず、対応するパネル本体１ａのパネル側凸条部４と遊嵌できれば、形状は適宜変更されてよい。
次にステーブ３を、図３を用いて説明する。

ステーブ３は、図３（ａ）に示すように、ステーブ本体２の炉内側面２ｂと複数の炉壁パネル１，１，…の炉体鉄皮側面１ｃとを当接させて一体化したものである。このとき、炉壁パネル１のパネル側凸条部４とステーブ本体２の本体側凹条部６ｂ、及び、ステーブ本体２の本体側凸条部５と炉壁パネル１のパネル側凹条部６ａとは、上記のとおり互いに対応した形状とされるとともに、上下方向で交互に隣り合う本体側凹条部６ｂとパネル側凸条部４、及びパネル側凹条部６ａと本体側凸条部５との間には僅かに隙間が形成され、互いに緩やかに嵌合している。尚、この隙間は、図３中では説明のため図示を省略する。これにより、炉壁パネル１がステーブ本体２に対して摺動可能とされ、炉壁パネル１がステーブ本体２に遊嵌する。こうした構成により、炉壁パネル１は周方向に移動自在とされる。

本発明の実施形態に係るステーブ３の炉内側には、図３（ｂ）に示すように、複数の炉壁パネル１，１，…により、これらの複数の炉内側面１ｂ，１ｂ，…が一体化して形成された保護壁３ａが構成される。保護壁３ａはステーブ本体２の炉内側面２ｂ側の目地溝３ｂを除いた略すべての前面（炉内側の面）を覆い隠し、ステーブ本体２を炉内の熱や炉内原料の荷下がりの負荷から保護している。

図３（ｂ）の場合、炉壁パネルは上下に７段配設され、最上段と最下段にはいずれも、高さ約３５ｃｍ、幅約５０ｃｍの矩形の炉壁パネル１が３枚、周方向に並設されている。また上から２段目、４段目及び６段目の各段にはいずれも、高さ約３０ｃｍ、幅約３０ｃｍの正方形の炉壁パネル１が５枚、周方向に並設されている。また上から３段目及び５段目の各段にはいずれも、高さ約３０ｃｍ、幅約５０ｃｍの矩形の炉壁パネル１が３枚、周方向に並設されている。また各炉壁パネル１の上下間及び左右間には目地溝３ｂが形成されている。
これにより、ステーブ３には計２７枚の炉壁パネル１が、図３（ｂ）に示すように、ステーブ本体２の炉内側面２ｂ上に千鳥状に配設されている。また目地溝３ｂは、最上段から最下段の間で上下方向に表われる線が一直線状とならず、途中で周方向に９０度屈曲する部位を必ず有するように構成されている。

（ステーブの構築方法）
次に、本発明の実施形態に係るステーブの構築方法を、図４、図５を用いて説明する。本発明の実施形態に係るステーブの構築方法は、高炉改修時に新規に炉体を製作するときや、高炉操業中に長時間休風して、既存のステーブを張り替えるときに行われ、隣接するステーブ間の目地を遮蔽する上で好適に用いられるものである。尚、図中のステーブ３や炉壁パネル１の寸法、枚数等は、説明のために設定されたものであり、実際とは異なって示されている。また炉体鉄皮８とステーブ本体２間の不定形耐火物の図示は省略されている。また炉壁パネル１の周方向の幅は、目地の幅よりも十分長い幅とされ、炉壁パネル１が目地を形成する隣接するステーブ３、３´間に同時に嵌合し、架設されるように、すなわち架け渡されるように構成されている。

まず、高炉７の上方の炉体デッキ（不図示）に設置されたウインチ（不図示）を用いて、予め炉壁パネル１を備えたステーブ３を高炉７の上部の開口部（不図示）から吊り下げ、炉内に挿入し、所定の貼り付け位置まで移動させる。その後、ステーブ３を炉体鉄皮８側に引き寄せ、ボルト止め装置等不図示の手段を用いて、炉体鉄皮８の内壁に固着する。
こうした作業を繰り返し、ステーブ３を所定の枚数、図４に示すように、高炉７の炉体鉄皮８の内壁面で炉体鉄皮８の周方向及び上下方向に、高炉７と同心状に配設する。これに伴い、周方向に並設された隣接するステーブ３、３´間に目地３ｃが形成される。また一方のステーブ３における、目地３ｃと反対側にも目地３ｅが形成されるとともに、他方のステーブ３´における、目地３ｃと反対側にも目地３ｄが形成される。

ここで、他方のステーブ３´における、目地３ｃと反対側に形成された目地３ｄの幅を「第一の幅Ｗ_１」とする（図４参照）。また目地３ｃ幅を「第二の幅Ｗ_２」とするとともに、一方のステーブ３における、目地３ｃと反対側に形成された目地３ｅの幅を「第三の幅Ｗ_３」とする（図４参照）。尚、これらの目地３ｃ、３ｄ、３ｅの幅は、具体的には、隣接するステーブ本体２，２´の炉内側面２ｂ間の幅、すなわち隣接するステーブ本体２，２´の周方向で対向する各側面の間の最小幅を用いている。

次に、隣接するステーブ間の目地を遮蔽する遮蔽工程を説明する。尚、説明の便宜のため、図４、図５中の炉壁パネル１にａ１〜ａ７の番号を付す。
まず、隣接するステーブ３、３´のある段（図中の最上段）において、他方のステーブ３´の、一方のステーブ３と反対の端部（図中の目地３ｄ側）に遊嵌する一枚の炉壁パネル１（ａ１）を、図４中の矢印で示すように、一方のステーブ３と反対側（図４中の右側）へスライドして移動させる。このとき、移動させる炉壁パネル１（ａ１）は、他方のステーブ３´の一方のステーブ３と反対側に隣接するステーブ（図中右奥側、不図示）の他方のステーブ３´側の端部の炉壁パネルに当接するので、実質的に略第一の幅Ｗ_１分スライドすることとなる。この移動方向を以下「パネルスライド方向」として用いる。

次に、他方のステーブ３´において、移動させた炉壁パネル１（ａ１）と同じ段の他の炉壁パネル１（ａ２及びａ３）を、各々パネルスライド方向へ、第一の幅Ｗ_１分スライドして移動させる。スライド後、これらの炉壁パネル１（ａ１〜ａ３）を連設する、すなわち連ねて並べると、他方のステーブ本体２´の一方のステーブ３側の端部には、第一の幅Ｗ_１を有する空隙が形成される。

次に、一方のステーブ３において、これらの炉壁パネル１（ａ１〜ａ３）と同じ段における、他方のステーブ３´側の端部の炉壁パネル１（ａ４）を、パネルスライド方向へスライドする。このとき、この炉壁パネル１（ａ４）は、そのパネル側凸条部４の遊嵌位置を一方のステーブ本体２の本体側凹条部６ｂから、他方のステーブ本体２´の本体側凹条部６ｂに変更して、目地３ｃの前面をスライドし、続けて上記空隙をスライドする。すなわち、この炉壁パネル１（ａ４）は、第一の幅Ｗ_１と第二の幅Ｗ_２の和の長さ分スライドすることとなる。そして、この移動させた炉壁パネル１（ａ４）は、他方のステーブ３´における一方のステーブ３側に最も近接する炉壁パネル（ａ３）に当接する。これにより、炉壁パネル１が、隣接する２つのステーブ３、３´に架設され、ステーブ３、３´間の目地３ｃの前面が、図５に示すように、炉壁パネル１（ａ４）によって遮蔽される。

次に、一方のステーブ３において、他方のステーブ３´へ移動させた炉壁パネル１（ａ４）と同じ段の他の２枚の炉壁パネル１（ａ５及びａ６）を、各々パネルスライド方向へ、スライドする。これにより、２枚の炉壁パネル１（ａ５及びａ６）のうち先行する炉壁パネル１（ａ５）を、他方のステーブ３´へ移動させた炉壁パネル１（ａ４）に当接させる。そして、２枚の炉壁パネル１（ａ５及びａ６）のうち後続の炉壁パネル１（ａ６）を、先行する炉壁パネル１（ａ５）に当接させる。そして、これら３枚の炉壁パネル１（ａ４〜ａ６）を連設すると、一方のステーブ３の、他方のステーブ３´と反対側の目地３ｅ側の端部には、第一の幅Ｗ_１と第二の幅Ｗ_２の和の長さの幅を有する空隙が形成される。

次に、図５に示すように、一方のステーブ３の他方のステーブ３´と反対側のステーブ（図中左手前側、不図示）から、別の炉壁パネル１（ａ７）を、パネルスライド方向へスライドする。このとき、この別の炉壁パネル１（ａ７）は、上記他方のステーブ３´へ移動させた炉壁パネル１（ａ４）と同様に、そのパネル側凸条部４の遊嵌位置を変更して、目地３ｅの前面をスライドし、続けて、上記第一の幅Ｗ_１と第二の幅Ｗ_２の和の長さの幅を有する空隙をスライドする。すなわち、この炉壁パネル１（ａ７）は、第一の幅Ｗ_１と第二の幅Ｗ_２と第三の幅Ｗ_３の和の長さ分スライドすることとなる。そして、この移動させた炉壁パネル１（ａ７）は、上記他方のステーブ３´へ移動させた炉壁パネル１（ａ４）と同様に、一方のステーブ３と、この一方のステーブ３の他方のステーブ３´と反対側のステーブとの間に架設される。そして、これらのステーブ間の目地３ｅの前面が、図５に示すように、炉壁パネル１（ａ７）によって遮蔽される。

このように、周方向に並設するステーブ３毎に、炉壁パネル１をパネルスライド方向に逐次的にスライドさせることにより、炉壁パネル１がステーブ上をスライドする幅は、後続のステーブでスライドする炉壁パネル１の移動距離が逐次的に積み重ねられ、後続する炉壁パネル１になる程、長くなる。
上記した工程を、炉体鉄皮８の周方向に沿って施し、最初にパネルスライド方向へスライドさせた炉壁パネル１（ａ１）の位置まで戻る。最初にスライドさせた炉壁パネル１（ａ１）も、さらにパネルスライド方向にスライドさせ、隣接する２つのステーブ間に架設する。その後、スライドを行ったこの段における各々の炉壁パネル１の位置を微修正する。以上により、周方向に並設された複数のステーブ３のひとつの段における全ての目地が、炉壁パネル１を用いて遮蔽される遮蔽工程が構成される。

次に、この遮蔽工程を、例えば図４中の上から２段目、更に続けて３段目、…と、行う段を順次ずらし、最終的に同じステーブ３の他の全ての段において行うことにより、当該ステーブ３が配設された高さにおける隣接するステーブ間の目地を全て遮蔽する。さらに続けて、他の高さ位置に配設されたステーブにおいても同様に目地を遮蔽し、炉体鉄皮８に配設された全ての隣接するステーブ間の目地を遮蔽する。なお、炉壁パネル１のスライドによって炉壁パネル間に隙間ができる場合は、適宜炉壁パネルを追加したり、隙間を耐火物等で塞ぐ措置を行えばよい。また、炉壁パネルの形状を調整することにより垂直方向に配置された２つのステーブ３，３間の水平方向に延在する目地に炉壁パネルを架設して目地を遮蔽するようにすることもできる。

その後、各ステーブ３の炉壁パネル１間に不定形耐火物の吹込み等を行い、炉壁パネル１をステーブ本体２及び炉体鉄皮８に固着して、その位置を固定する。上記のようにして、本発明の実施形態に係るステーブの構築方法が構成される。
本発明の実施形態に係るステーブの構築方法においては、ステーブ本体２に遊嵌され移動自在に構成された複数の炉壁パネル１を、ステーブ本体２上で周方向にスライドして移動させる。これにより、炉体鉄皮８にステーブ３を配設した後であっても、隣接するステーブ３、３´間の目地３ｃを遮蔽する。そして目地３ｃの遮蔽と同時にステーブ本体２の保護壁３ａを構築するものである。
上記したステーブの構築方法を用いて高炉内に保護壁３ａを形成した場合、工期は８日で済んだ。一方、従来の保護壁構築方法（図９参照）を用いた場合の工期は１２日であった。よって、工期を３分の２に短縮することができた。

（効果）
本発明の実施形態に係る炉壁パネル１を用いてステーブ３を構成すれば、ステーブ本体２と一体化して用いられる炉壁パネル１が、パネル側凸条部４と本体側凹条部６ｂと、本体側凸条部５とパネル側凹条部６ａとを用いてステーブ本体２に遊嵌され、炉壁パネル１が、並設されたステーブ本体２間を周方向に移動自在に構成される。

これにより、ステーブ本体２の炉内側に配置される１つの炉壁パネル１が、同じ高さ位置の凹条部を用いて、複数のステーブ本体間を周方向に移動できる。よって、炉壁パネル１をスライドして移動させ、周方向で隣接する２つのステーブ本体２，２´に同時に嵌合する位置に配置するだけで、それらステーブ本体２，２´間の目地３ｃが遮蔽される。
従って、本発明に係る炉壁パネル１によれば、隣接するステーブ３、３´間の目地３ｃを、作業負担少なく容易かつ確実に遮蔽することができ、ステーブ３間の目地３ｃにおける耐火物の損耗・脱落を抑制することができる。

また、本発明の実施形態に係る炉壁パネル１には、レンガ等に比べ、気孔率、曲げ強さに優れるセラミックスが用いられるので、炉内の熱や炉内原料の荷下がりの負荷による損耗・脱落を従来よりも抑制できる。また高炉を長寿命化することができる。
また、本発明の実施形態に係る炉壁パネル１は、パネル側凸条部４が炉体鉄皮側面１ｃの上下方向に複数並設されるため、炉壁パネル１とステーブ本体２との遊嵌位置が複数となり、炉壁パネル１とステーブ本体２との一体性が高まる。これにより、炉壁パネル１の移動時の安定性が向上するとともに、ステーブ３の構造上の強度が向上する。

また、本発明の実施形態に係るステーブ３は、隣接するステーブ３、３´間の目地３ｃを、容易かつ確実に遮蔽できることに加えて、複数の炉壁パネル１，１，…の炉内側面１ｂを一体化させて、ステーブ本体２の前面を保護する保護壁３ａを形成するので、レンガ等による耐火物をステーブ３の前面に積み上げる必要がない。よって、高炉７内のステーブ３の構築作業に係る負担を低減できる。

また、本発明の実施形態に係るステーブ３は、複数の炉壁パネル１がステーブ本体２の炉内側面２ａ側に千鳥状に配置されるので、目地溝３ｂは、最上段から最下段の間で上下方向に表われる線が一直線状とならず、途中で必ず周方向に９０度屈曲する部位を有するように構成されている。よって、炉壁パネル１間の目地溝３ｂにおけるステーブ３の冷却効率を高めることができる。
また、本発明の実施形態に係るステーブ３は、一枚のステーブ３内において上下に並設される炉壁パネル１各々の位置をずらせることとされているため、ずらせた分、隣接するステーブ３、３´間に一枚の炉壁パネル１を配設することと、各々のステーブ３、３´内の炉壁パネル１を千鳥状に配設することとを、同時に行うことができる。

また、本発明の実施形態に係るステーブ３は、本体側凸条部５が炉内側へ拡径形成されるとともに、パネル側凸条部４は、炉内側へ拡径形成された上下２つの本体側凸条部５間に形成される凹条部６に対応して、炉体鉄皮８側へ拡径形成される。これにより、炉壁パネル１のステーブ本体２からの脱落が抑制されるので、炉壁パネル１とステーブ本体２との一体性が高まる。これにより、炉壁パネル１の周方向移動時の安定性が向上するとともに、ステーブ３の構造上の強度が向上する。
また、本発明の実施形態に係るステーブの構築方法によれば、隣接するステーブ３間の目地３ｃを容易に遮蔽できるだけでなく、目地３ｃの遮蔽と同時にステーブ本体２の保護壁３ａを構築するので、高炉７内にステーブ３及び防護壁を効率的に構築できる。

（第１変形例）
また本発明の他の実施形態において、ステーブの凹条部に遊嵌する炉壁パネルの凸条部は、２つ（２段）の炉壁パネルの凸条部が、ひとつのステーブ凹条部に遊嵌する構成とすることもできる。そのような実施形態の例を図６に示す。図６には、炉体鉄皮８の内面に不定形耐火物１０を介して設けられたステーブ本体２におけるひとつの本体側凹条部に、２つ（２段）のパネル側凸条部が遊嵌するステーブが例示されている。尚、図１〜５に示したステーブと共通する構成については詳細な説明を省略するとともに、相違する点について以下説明する。

第１変形例に係る複数段の炉壁パネル１´，１´，…は、図６に示すように、図１に示したパネル本体１ａと同様に構成された略平板状のパネル本体１ａ´と、パネル本体１ａ´の平坦な炉体鉄皮側面１ｃ´から水平方向に突出形成された複数段のパネル側凸条部と、を備える。パネル側凸条部の段数は、２段、３段等、適宜設定されてよい。パネル本体１ａ´の炉体鉄皮側面１ｃ´の反対側の面は、平坦な炉内側面１ｂ´とされている。

第１変形例に係るパネル側凸条部は、上下の炉壁パネル１´，１´間で、互いに隣接するパネル側凸条部の相手方に対向する面が平坦に形成されている。例えば、図６中に計８段遊嵌する炉壁パネル１´，１´，…のうち、最上段の炉壁パネル１´には、上下２段のパネル側凸条部が設けられ、そのうちの下側のパネル側凸条部４ａの下面は平坦に形成されている。またステーブの上から２段目の炉壁パネル１´には上下３段のパネル側凸条部が設けられ、そのうちの上側のパネル側凸条部４ｂの上面は平坦に形成されている。そしてパネル側凸条部４ａとパネル側凸条部４ｂとが、ステーブ本体２の上下方向に複数形成された本体側凹条部のうちの上から２段目の本体側凹条部に、一体的に遊嵌している。

図６中には、このように２段のパネル側凸条部がひとつの本体側凹条部に遊嵌する構成が、計７組例示されている。尚、最上段の炉壁パネル１´のパネル側凸条部４ａの下面と、上から２段目の炉壁パネル１´のパネル側凸条部４ｂの上面との間には、僅かな隙間（クリアランス）が構成されている。この僅かな隙間が、図３（ｂ）中に示したような、炉壁パネル間の目地溝を形成する。

（第２変形例）
また、図７のように、ステーブ本体２の本体側凸条部５の先端と、この先端に遊嵌する炉壁パネル１側のパネル側凹条部の間に、空隙Ａが形成されるように、ステーブを構成してもよい。また炉壁パネル１のパネル側凸条部４の先端と、この先端に遊嵌するステーブ本体２側の本体側凹条部の間に空隙Ｂが形成されるようにしてもよい。尚、第２変形例においても第１変形例と同様に、図１〜５に示したステーブと共通する構成については詳細な説明を省略するとともに、相違する点について説明する。

第２変形例に係るステーブでは、炉壁パネル１とステーブ本体２とが遊嵌しつつ、所定の間隔を設けて互いに離間配置されることにより、炉壁パネル１の炉体鉄皮側面１ｃと、ステーブ本体２の本体側凸条部５の先端面との間に、空隙Ａが形成される。また炉壁パネル１とステーブ本体２とが遊嵌しつつ、所定の間隔を設けて互いに離間配置されることにより、ステーブ本体２の炉内側面２ｂと、炉壁パネル１のパネル側凸条部４の先端面との間に、空隙Ｂが形成される。

一方の凸条部（パネル側凸条部４，本体側凸条部５）と凹条部（本体側凹条部，パネル側凹条部）との間に空隙を設ける構成とすることで、炉壁パネル１を周方向に移動させる際に、隣接するステーブ本体２の本体側凸条部５の突出高さ（径方向の長さ）が上下間で多少異なっていても、容易に炉壁パネル１を移動可能になる。また、凸条部と凹条部の間に空隙があることによって、炉壁パネルとステーブ本体間の伝熱が妨げられ、ステーブの保護に寄与するという効果も有する。尚、空隙Ａと空隙Ｂとは、両方が形成されても、いずれか一方が形成されてもよいが、少なくとも一方が形成されることにより上記効果を奏する。

凸条部と凹条部の間の空隙を確保するため、図７に示すように、ステーブ本体２の本体側凸条部５の先端と、遊嵌する炉壁パネル１側の凹条部の間あるいは、ステーブ本体２側の凹条部と、遊嵌する炉壁パネル１のパネル側凸条部４の先端の間にスペーサー１５を配置してもよい。スペーサー１５を設けることにより、凸条部と凹条部の間の空隙を炉内で確実に形成することができる。

空隙Ａ又は空隙Ｂにおける凸条部と凹条部の間隔は、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。この程度の間隙であれば、不定形耐火物を流し込む際に、不定形耐火物がステーブ本体２と炉壁パネル１間に流入しにくく、ステーブ本体２と炉壁パネル１間に、空隙Ａ又は空隙Ｂをなす空気層が形成されて断熱強化に寄与する。間隔が２ｍｍ未満の場合、ステーブ本体２と炉壁パネル１間に、空気層を十分に確保できなくなる。また間隔が１０ｍｍより大きい場合、不定形耐火物がステーブ本体２と炉壁パネル１間に流入する量が増大し、空気層を十分に確保できなくなる。

（その他）
尚、本発明に係る炉壁パネル１は、パネル側凸条部４及びパネル側凹条部６ａの形状、寸法が適宜変更されてよい。また、炉体鉄皮側へ拡径形成される場合のパネル側凸条部４の断面形状は、本発明の実施形態に示したような台形に限らず、五角形、六角形等他の多角形でも、或いは円形、楕円形でもよい。パネル側凸条部４の付け根（後端）から先端との間で、付け根側の後端の高さｓ１より高い高さを有する部位が形成され、ステーブ本体の本体側凹条部との間で遊嵌するように構成されていればよい。

また、本発明に係る炉壁パネル１の材料として、セラミックス以外にも、炉内の熱や炉内原料の荷下がりの負荷に対抗できる素材であれば、他の材料が用いられてもよい。またそれらを傾斜機能材料の形で、炉壁パネル１に適用してもよい。
また、本発明に係るステーブの構築方法では、本発明の実施形態に係るステーブの構築方法のように、予め炉壁パネル１を備えたステーブ３を、高炉７内に搬入する方法に限定するものではない。例えば、高炉７内に搬入するステーブは、炉壁パネル１を備えないステーブ本体２とし、このステーブ本体２を炉体鉄皮８に貼り付けた上で、各ステーブ本体２に炉壁パネル１を嵌着してステーブ３とした後に、上記した目地の遮蔽工程を施してもよい。

本発明は上記のとおり開示した実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。例えば、本発明に係る炉壁パネル及びステーブ、更にこれらを用いて行うステーブの構築方法においては、上記のとおり説明したそれぞれの実施形態に係る炉壁パネルやステーブ本体の構成を、適宜組み合わせてもよい。以上のように、本発明は、本明細書及び図面に記載していない様々な実施の形態等を含むとともに、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１ 炉壁パネル
１ｃ 炉壁パネルの炉体鉄皮側面
２ ステーブ本体
２ｂ ステーブ本体の炉内側面
３ ステーブ
４ パネル側凸条部
５ 本体側凸条部
６ａ パネル側凹条部
６ｂ 本体側凹条部
７ 高炉
８ 炉体鉄皮
Ａ 空隙
Ｂ 空隙

Claims (7)

1. 高炉内で周方向に複数並設されるステーブに用いられ、炉内側へ拡径形成され上下方向に複数並設された周方向に延伸する本体側凸条部、及び上下２つの前記本体側凸条部間に形成される本体側凹条部が形成された炉内側面を有するステーブ本体とともに用いられる炉壁パネルであって、
   前記本体側凹条部に遊嵌するパネル側凸条部が形成された炉体鉄皮側面を有し、
   前記パネル側凸条部は、前記炉壁パネルのパネル本体との付け根と先端との間に、前記本体側凹条部に遊嵌した際に前記本体側凹条部の開口部の位置に対応して位置する前記付け根の上下方向の高さより大きな上下方向の高さを有する部位を備えて、前記炉内側へ拡径形成された上下２つの前記本体側凸条部間に形成される本体側凹条部に対応して炉体鉄皮側へ拡径形成され、周方向に移動自在に構成されたことを特徴とする炉壁パネル。
2. 前記パネル側凸条部は、前記炉体鉄皮側面の上下方向に複数並設されたこと、を特徴とする請求項１に記載の炉壁パネル。
3. 高炉内で周方向に複数並設されるステーブであって、
   炉内側へ拡径形成され上下方向に複数並設された周方向に延伸する本体側凸条部、及び上下２つの前記本体側凸条部間に形成される本体側凹条部が形成された炉内側面を有するステーブ本体と、
   前記本体側凹条部に遊嵌するパネル側凸条部が形成された炉体鉄皮側面を有し、
   前記パネル側凸条部は、前記炉壁パネルのパネル本体との付け根と先端との間に、前記本体側凹条部に遊嵌した際に前記本体側凹条部の開口部の位置に対応して位置する前記付け根の上下方向の高さより大きな上下方向の高さを有する部位を備えて、前記炉内側へ拡径形成された上下２つの前記本体側凸条部間に形成される本体側凹条部に対応して炉体鉄皮側へ拡径形成され、周方向に移動自在に構成された炉壁パネルと、
   を有することを特徴とするステーブ。
4. 前記炉壁パネルは複数であり、当該複数の炉壁パネルが前記ステーブ本体の炉内側面に、千鳥状に配置されたこと、を特徴とする請求項３に記載のステーブ。
5. 前記炉壁パネルには、前記パネル側凸条部が上下方向に複数並設されるとともに、前記炉壁パネルは上下２つの前記パネル側凸条部間に形成されたパネル側凹条部を更に有し、
   当該パネル側凹条部に、前記ステーブ本体の前記本体側凸条部を遊嵌させてなることを特徴とする請求項３又は４に記載のステーブ。
6. 前記本体側凸条部の先端と当該先端を遊嵌する前記パネル側凹条部との間、及び、前記パネル側凸条部の先端と当該先端を遊嵌する前記本体側凹条部との間のうち、少なくとも一方の間に、空隙が形成されてなることを特徴とする請求項５に記載のステーブ。
7. 請求項３〜６のいずれか一項に記載のステーブを用いて高炉内にステーブを構築する方法であって、
   前記ステーブを炉体鉄皮に沿って周方向に複数並設し、
   前記本体側凹条部に遊嵌する前記炉壁パネルを周方向に移動させて、隣接する２つのステーブ本体に架設する、ことを特徴とするステーブの構築方法。

Images