JP6059042B2

JP6059042B2 - マンホール

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Publication number: JP6059042B2
Application number: JP2013038313A
Authority: JP
Inventors: 康夫後藤
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: JP2014163660A

Description

本発明は、溶融金属を収容する炉の炉体に形成された貫通孔を耐火物層で閉塞するマンホールに関するものである。

溶解炉、溶融炉、製銑用炉、製鋼用炉など溶融金属を収容する炉には、側壁、底部、天井部などの炉体に貫通孔が形成されていると共に、貫通孔を耐火物層で閉塞するマンホールを備えているものがある。このマンホールは、炉の稼動停止時に炉内を点検する目的や、炉体を補修する際に、損傷した耐火物を搬出し新しい耐火物を搬入する等の目的で、設けられているものである。

一般的なマンホールとして、図４に示すように、炉体に形成された貫通孔の外側開口を被覆する金属製のベース１０と、ベース１０の片面側に設けられ貫通孔を閉塞する耐火物層３０とを備えるマンホール１００が、従前より使用されている。耐火物層３０は不定形耐火物で形成されており、ベース１０から突設されたアンカー４１を埋設するように耐火物層３０を設けることにより、ベース１０による耐火物層３０の保持力の強化が図られている。

しかしながら、上記構成の従来のマンホール１００では、アンカー４１を設けたとしても、耐火物層３０をベース１０に保持させる力が不十分であった。そのため、マンホール１００から耐火物層３０の一部が脱落しやすいという問題があった。特に、炉の使用に伴い、高温の溶融金属から受ける熱衝撃や構造的スポーリング等に起因して、耐火物層３０に亀裂が発生するため、この亀裂をもとに耐火物層３０が脱落しやすいもものであった。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、溶融金属を収容する炉の側壁、底部、天井部などの炉体に形成された貫通孔を耐火物層で閉塞するマンホールであって、耐火物層が脱落するおそれが低減されているマンホールの提供を、課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかるマンホールは、「溶融金属を収容する炉の炉体に形成された貫通孔の外側開口を被覆する金属製のベース、及び、該ベースの片面側に設けられ貫通孔を閉塞する耐火物層を備えるマンホールであって、筒状に形成され端部の一方が前記ベースに固着されていると共に、複数の小孔部が貫通して穿設された金属製の筒体と、該筒体より内側で前記ベースから突設された、又は／及び、前記筒体の内周面から突設されたアンカーとを具備し、前記耐火物層は、前記筒体の内側に充填された不定形耐火物の層である第一耐火物層、及び、前記筒体の外周面及び前記筒体の開端を被覆している不定形耐火物の層である第二耐火物層からなり、前記第一耐火物層と前記第二耐火物層とは、複数の前記小孔部を介して一体化している」ものである。

「ベース」は、円形、楕円形、四角形などの多角形の平板状とすることができる。また、「筒体」は、断面形状が円形、楕円形、四角形などの多角形の筒状とすることができる。更に、「小孔部」は円形や楕円形とすることができる。或いは、四角形や六角形等の多角形の小孔部とすることができ、多角形の角部は湾曲した形状とすることもできる。

「アンカー」の形状は特に限定されないが、例えば、Ｙ字状、Ｖ字状、Ｌ字状、Ｙ字やＬ字の脚の部分にＶ字状の部分が取り付けられた形状とすることができる。また、「アンカー」は、「筒体より内側でベースから突設されたアンカー」及び「筒体の内周面から突設されたアンカー」のうち、何れか一方であっても双方であっても良い。

「不定形耐火物」の種類は特に限定されず、例えば、アルミナ質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−クロム質、アルミナ−シリカ質等の不定形耐火物を使用することができる。また、「第一耐火物層」を形成する不定形耐火物と「第二耐火物層」を形成する不定形耐火物とは、同一材料であっても異なる材料であっても良いが、同一または近似した組成であれば、熱膨張率が同程度となるため望ましい。

図４に示したような従来のマンホールでは、ベースの片面とアンカーの表面との接触のみによって、耐火物層がベースに保持されていた。これに対し、本構成のマンホールでは、筒体の表面積の分、耐火物層との接触面積が増加しており、この筒体はベースに固着されている。これにより、筒体に接触する耐火物層（第一耐火物層及び第二耐火物層）を、筒体を介してベースに保持させることができる。すなわち、本構成のマンホールでは、耐火物層をベースに保持させる作用を、アンカーに加えて筒体も発揮するため、耐火物層をベースに保持させる作用効果が高く、耐火物層が脱落するおそれが低減されている。

また、筒体は金属製であるため、筒体が溶融金属と接触した場合は、溶解、変形、腐食、酸化などの損傷が生じ、耐火物層をベースに保持させる作用を発揮できなくなるおそれがある。これに対し、本構成のマンホールでは、筒体の内側に充填された不定形耐火物によって第一耐火物層が形成されていることに加え、筒体の外周面及び開端を被覆する不定形耐火物によって第二耐火物層が形成されている。これにより、金属製の筒体が溶融金属と接触することが抑制され、筒体の損傷が低減されている。すなわち、本構成のマンホールでは、筒体は耐火物層をベースに保持させる作用を高める役割を果たしている一方で、耐火物層によって保護されている。

加えて、筒体の内側に囲い込まれるように保持されている第一耐火物層に比べて、筒体の外周面及び開端を被覆する第二耐火物層は、筒体による保持力が小さいところ、本構成のマンホールでは、筒体を貫通する小孔部が複数穿設されており、小孔部を介して第一耐火物層と第二耐火物層とは一体化している。これにより、筒体を介して第二耐火物層をベースに保持させる作用が、第一耐火物層によって高められており、第二耐火物層の脱落が抑制されている。

本発明にかかるマンホールは、上記構成に加え、「前記筒体の外周面から突設された第二アンカーを」具備している。

「第二アンカー」としては、上記で例示したアンカーと同様の構成のものを使用可能である。

本構成のマンホールでは、筒体の外周面及び筒体の開端を被覆する第二耐火物層が筒体に保持される作用が、第二アンカーによって高められている。これにより、筒体を介して第二耐火物層をベースに保持させる作用がより高められ、第二耐火物層の脱落がより抑制されている。

以上のように、本発明の効果として、溶融金属を収容する炉の炉体に形成された貫通孔を耐火物層で閉塞するマンホールであって、耐火物層が脱落するおそれが低減されているマンホールを、提供することができる。

第一実施形態のマンホールの縦断面図である。図１のマンホールにおける筒体の斜視図である。第二実施形態のマンホールの縦断面図である。従来のマンホールの縦断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。第一実施形態のマンホールは、図１に示すように、溶融金属を収容する炉の炉体に形成された貫通孔の外側開口を被覆する金属製のベース１０、及び、ベース１０の片面側に設けられ貫通孔を閉塞する耐火物層３０を備えるマンホール１であって、筒状に形成され端部の一方がベース１０に固着されていると共に、複数の小孔部２２が貫通して穿設された金属製の筒体２０と、筒体２０より内側でベース１０から突設されたアンカー４１とを具備し、耐火物層３０は、筒体２０の内側に充填された不定形耐火物の層である第一耐火物層３１、及び、筒体２０の外周面及び筒体２０の開端を被覆している不定形耐火物の層である第二耐火物層３２からなり、第一耐火物層３１と第二耐火物層３２とは、複数の小孔部２２を介して一体化しているものである。

より詳細に説明すると、本実施形態では、マンホール１が取り付けられる炉の炉体に形成された貫通孔は円形孔であり、ベース１０は貫通孔より大径の円板状である。また、耐火物層３０は、筒体２０を介在させた第一耐火物層３１及び第二耐火物層３２全体の形状として円柱状であり、その断面外径は炉の貫通孔の断面内径とほぼ同一である。ベース１０の外周縁は、炉の貫通孔の外側開口の周縁部に重ねられるフランジ部１１となっている。

筒体２０は、図２に示すように円筒状であり、その断面外径は耐火物層３０の断面外径より小さい。そして、筒体２０には、円形の小孔部２２が貫通して多数設けられている。筒体２０の端部の一方は、筒体２０と同じく金属製であるベース１０に、溶接によって固着されている。

アンカー４１は、第一耐火物層３１が設けられる側でベース１０から突設されている。図１では、アンカー４１として、Ｙ字の脚の部分にＶ字形の部分が取り付けられた形状のアンカー４１を例示している。このアンカー４１は金属製であり、その基端部が溶接によってベース１０に固着されている。

第一耐火物層３１はアンカー４１を埋設するように、筒体２０の内側に設けられている。一方、第二耐火物層３２は、筒体２０の外周面及び開端と、第一耐火物層３１におけるベース１０側とは反対側の端部を被覆するように設けられている。

第一耐火物層３１及び二耐火物層３２は、筒体２０とアンカー４１とが固着されたベース１０を、筒体２０及びアンカー４１を上に向けて置き、筒体２０の外側に円筒状の成形型を配置した上で、粉末状の不定形耐火材料を水及び硬化剤、分散剤等の調整剤と混合した泥しょうを、筒体２０の内側、及び、筒体２０と成形型との間に流し込み、固化、乾燥させることにより形成することができる。

このようにすることにより、筒体２１の内側に流し込まれた不定形耐火材料の泥しょうと、筒体２０と成形型との間に流し込まれた不定形耐火材料の泥しょうとが、小孔部２２を介して接合するため、第一耐火物層３１と第二耐火物層３２とを一体化することができる。

上記構成のマンホール１によれば、耐火物層３０をベース１０に保持させる作用を、アンカー４１に加えて筒体２０も発揮するため、耐火物層３０が脱落するおそれが低減されている。

また、筒体２０は金属製であるが、筒体２０の内側は第一耐火物層３１によって、筒体２０の外側及び開端は第二耐火物層３２によって保護されているため、筒体２０が溶融金属と接触することによって損傷するおそれが低減されている。

加えて、筒体２０の外周面及び開端を被覆する第二耐火物層３２は、筒体２０による保持力が小さいところ、筒体２０を貫通する小孔部２２を介して第一耐火物層３１と一体化している。これにより、筒体２０を介して第二耐火物層３２をベース１０に保持させる作用が、第一耐火物層３１によって高められ、第二耐火物層３２の脱落が抑制されている。

ここで、小孔部２２の直径は、５ｍｍ〜２００ｍｍとすることが望ましく、１０ｍｍ〜１００ｍｍとするとより望ましい。小孔部２２の直径が５ｍｍより小さい場合は、小孔部２２内に不定形耐火物が充填されにくく、第一耐火物層３１と第二耐火物層３２が一体化されにくい。一方、小孔部２２の直径が２００ｍｍより大きい場合は、筒体２０の強度が低下するおそれがある。

また、小孔部２２の開口面積（複数の小孔部２２の開口面積の和）は、筒体２０の周面の面積（小孔部２２の開口面積を含む）に対して、１０％〜８０％とすることが望ましく、２０％〜６０％とするとより望ましい。小孔部２２の開口面積が１０％より小さい場合は、第二耐火物層３２を第一耐火物層３１と一体化することによって第二耐火物層３２が脱落するおそれを低減する作用が、小さいものとなる。一方、小孔部２２の開口面積が８０％より大きい場合は、耐火物層３０と接触する筒体２０の表面積が小さいものとなり、筒体２０を介して耐火物層３０をベース１０に保持させる作用が不十分となりやすい。

次に、第二実施形態のマンホールについて説明する。第二実施形態のマンホールは、図３に示すように、溶融金属を収容する炉の炉体に形成された貫通孔の外側開口を被覆する金属製のベース１０、及び、ベース１０の片面側に設けられ貫通孔を閉塞する耐火物層３０を備えるマンホール２であって、筒状に形成され端部の一方がベース１０に固着されていると共に、複数の小孔部２２が貫通して穿設された金属製の筒体２０と、筒体２０より内側でベース１０から突設されたアンカー４１と、筒体２０の外周面から突設された第二アンカー４２とを具備し、耐火物層３０は、筒体２０の内側に充填された不定形耐火物の層である第一耐火物層３１、及び、筒体２０の外周面及び筒体２０の開端を被覆している不定形耐火物の層である第二耐火物層３２からなり、第一耐火物層３１と第二耐火物層３２とは、複数の小孔部２２を介して一体化しているものである。

第二実施形態のマンホール２が第一実施形態のマンホール２と相違する点は、筒体２０の外周面から突設された第二アンカー４２を備えている点である。なお、第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

ここで図３では、第二アンカー４２として、Ｖ字状で、アンカー４１より小型のものを例示している。第二アンカー４２は金属製であり、基端部が溶接によって筒体２０の外周面に固着されている。

第二耐火物層３２は、筒体２０の外周面及び開端と、第一耐火物層３１におけるベース１０側とは反対側の端部を被覆し、且つ、第二アンカー４２が埋設されるように設けられている。第一耐火物層３１及び二耐火物層３２は、筒体２０及びアンカー４１がベース１０に固着され、第二アンカー４２が筒体２０に固着された状態で、ベース１０を下側にして置き、筒体２０の外側に円筒状の成形型を配置した上で、粉末状の不定形耐火材料を水及び硬化剤、分散剤等の調整剤と混合した泥しょうを、筒体２０の内側、及び、筒体２０と成形型との間に流し込み、固化、乾燥させることにより形成することができる。

上記構成のマンホール２によれば、第二耐火物層３２が筒体２０に保持される作用が第二アンカー４２によって高められているため、筒体２０を介して第二耐火物層３２をベース１０に保持させる作用がより高められ、第二耐火物層３２の脱落がより抑制されている。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、第一実施形態及び第二実施形態のマンホール１，２では、アンカー４１の長さが筒体２０の長さとほぼ等しい場合を図示により例示したが、これに限定されず、アンカー４１を筒体２０の長さより長いものとすることができる。この場合は、アンカー４１は第一耐火物層３１に埋設された上で、アンカー４１の先端部分は第二耐火物層３２に埋設される。これにより、第一耐火物層３１のみならず第二耐火物層３２も、アンカー４１を介してベース１０に保持させることができ、第二耐火物層３２の脱落がより有効に抑制される。

また、マンホール１，２では、アンカー４１としてベース１０から突設されたものを例示したが、これに限定されず、筒体２０の内周面から突設されたアンカーであってもよい。この場合のアンカーは、筒体２０を介して、第一耐火物層３１をベース１０に支持させる。

１，２マンホール
１０ベース
２０筒体
２２小孔部
３０耐火物層
３１第一耐火物層（耐火物層）
３２第二耐火物層（耐火物層）
４１アンカー
４２第二アンカー

Claims

溶融金属を収容する炉の炉体に形成された貫通孔の外側開口を被覆する金属製のベース、及び、該ベースの片面側に設けられ貫通孔を閉塞する耐火物層を備えるマンホールであって、
筒状に形成され端部の一方が前記ベースに固着されていると共に、複数の小孔部が貫通して穿設された金属製の筒体と、
該筒体より内側で前記ベースから突設された、又は／及び、前記筒体の内周面から突設されたアンカーとを具備し、
前記耐火物層は、
前記筒体の内側に充填された不定形耐火物の層である第一耐火物層、及び、
前記筒体の外周面及び前記筒体の開端を被覆している不定形耐火物の層である第二耐火物層からなり、
前記第一耐火物層と前記第二耐火物層とは、複数の前記小孔部を介して一体化している
ことを特徴とするマンホール。
前記筒体の外周面から突設された第二アンカーを、更に具備する
ことを特徴とする請求項１に記載のマンホール。