JP6568817B2 - 加熱炉の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウォーキングビームによって炉内で材料搬送を行いながら材料の加熱を行う加熱炉の構築方法に関する。

ウォーキングビーム式の加熱炉は、炉の下部にウォーキングビームと呼ばれる鋼片の送り装置を有し、入口側から出口側に向かって加熱対象となる鋼片を送り出しながら加熱する。
このような加熱炉は、幅が１０ｍ以上で長さが数十メートルにも及ぶ大きな箱形の構造物である。

ウォーキングビーム式の加熱炉は、工場内に半地下のピットを設け、該ピット内に構築されるが、新設時は炉壁となる小割りのパネル体を設置工場に搬入して現地組立されるのが通常である。
そのため、通常、半年以上の工期を要する。

このような加熱炉に関し、例えば特許文献１にはプッシャー炉をウォーキングビーム炉に変更する場合において、炉形式の変更により追加となる材料搬送設備を短工期で据え付ける方法として、「予め加熱炉外で組み立てられた材料搬送設備を搬送方向に複数のブロックに分割しておき、該複数のブロックをブロック毎に加熱炉内に搬入して、該加熱炉内で各ブロック同士を接合することを特徴とする加熱炉内の材料搬送設備の据付方法。」（請求項１参照）が提案されている。

特開２００２−１８０１２５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたものはプッシャー炉をウォーキングビーム炉に変更する場合であって、炉壁等はプッシャー炉のものを利用することから、据付の対象になっているのはウォーキングビーム駆動装置等の材料搬送設備のみである。
したがって、ウォーキングビーム炉を新設する場合のように、炉壁を含めて構築する場合とは事情が異なり、特許文献１の技術によっては、ウォーキングビームを有する加熱炉の新設の工期を短縮することはできない。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、ウォーキングビーム式の加熱炉を、炉壁を含めて新設する場合において工期を短縮して構築できる加熱炉の構築方法を提供することを目的としている。

工場内での現地組立の工期を短くするには、構築対象物を分割した形状にして工場以外の場所である程度構築するいわゆるプレハブ化が有効である。
しかしながら、加熱炉は上述したように箱形の大きな構造物であり、体積が大きい反面で剛性が小さいので、これをプレハブ化して搬入するには相当な工夫が必要である。

また、通常工場内には大型の天井クレーンが設置されているが、加熱炉の上方は大型クレーンを走行させる必要がないため、天井クレーンがあっても小型のものであり、プレハブ化した大きな構造物を所定の位置まで搬送するにも工夫がいる。

このように、加熱炉をプレハブ化するとしても、剛性が小さく体積の大きなものを搬送可能な状態にプレハブ化するにはどのような形態で行うかが問題となる。
特に、移動フレーム（ウォーキングビームフレーム）は可動体のため、組立状態では炉体と分離されるが、搬入時は同時に搬入せざるを得ないため、剛性のない箱状の状態で両者の位置関係を保持しながら搬送、据付を行うにはどのようにするべきかという問題がある。
また、工場内に搬入した後、工場内で設置場所までどのようにして搬送するかという問題もある。
さらに、据え付け時において、剛性のない分割された箱状のものの位置合わせをどのようにすればよいかという問題もある。

発明者はこのような問題点につき、逐次検討して、プレハブ化の際に移動フレームの上面に炉体の変形を防止すると共にレベル調整の基準となる補強基準ビームを設置して、該補強基準ビームの上にレベル調整を行いながら炉体を構築することで、搬送時の歪み発生の防止と、位置合わせの両方を実現できると考えた。
また、加熱炉は通常半地下であることから、恒久設備としてデッキが設けられることに着目し、かかるデッキを利用して門形クレーンを走行させることも考えた。
本発明はかかる考えに基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係る加熱炉の構築方法は、ウォーキングビームを有する加熱炉の構築方法であって、
前記加熱炉を構成する外壁体を含む構造物で、上側と下側に分割されると共に上側及び下側共に複数に分割され、かつ据え付け現場で相互に接続できる状態に構築された分割炉体構造物を構築する分割炉体構造物構築工程と、
前記分割炉体構造物を、前記加熱炉を構築する工場内で横移動するための門形クレーンを設置する門形クレーン設置工程と、
前記分割炉体構造物を工場に搬入する分割炉体構造物搬入工程と、
工場内に搬入された前記分割炉体構造物を前記門形クレーンで吊り上げて設置位置まで移動する分割炉体構造物工場内移動工程と、
設置位置の上方まで移動した分割炉体構造物を吊り降ろして載置する分割炉体構造物設置工程と、
設置位置まで移動して載置された分割炉体構造物同士を接続する分割炉体構造物接続工程とを備え、
前記分割炉体構造物構築工程は、移動フレームの上面に炉体の変形を防止すると共にレベル調整の基準となる補強基準ビームを設置して、該補強基準ビームの上にレベル調整を行いながら炉体を構築するものであり、
前記分割炉体構造物接続工程は、炉体同士の接続と移動フレーム同士の接続を含み、かつ全ての分割炉体構造物の接続が完了後に、前記補強基準ビームを切断して除去する補強基準ビーム除去工程を含むことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記分割炉体構造物工場内移動工程で用いる前記門形クレーンは門形の脚部が伸縮機能を有し、前記分割炉体構造物を横移動する際には、前記脚部を縮小させて前記門形クレーンの背を低くした状態で横移動することを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記門形クレーン設置工程は、加熱炉の構築後に必要となるデッキを構築した後、該デッキの一部を前記門形クレーンの走行レールの支持架台として利用して走行レールを設置する工程を含むことを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記分割炉体構造物構築工程は、上側の各分割炉体構造物の上部に各分割炉体構造物の長手方向の剛性を増すための上側補強ビームを取り付ける補強ビーム取付工程を含むことを特徴とするものである。

本発明においては、分割炉体構造物構築工程と、門形クレーン設置工程と、分割炉体構造物搬入工程と、分割炉体構造物工場内移動工程と、分割炉体構造物設置工程と、分割炉体構造物接続工程とを備え、前記分割炉体構造物構築工程は、移動フレームの上面に炉体の変形を防止すると共にレベル調整の基準となる補強基準ビームを設置して、該補強基準ビームの上にレベル調整を行いながら炉体を構築するものであり、前記分割炉体構造物接続工程は、炉体同士の接続と移動フレーム同士の接続を含み、かつ全ての分割炉体構造物の接続が完了後に、前記補強基準ビームを切断して除去する補強基準ビーム除去工程を含むことにより、ウォーキングビーム式の加熱炉を炉壁を含めて新設する場合において工期を短縮して構築できる加熱炉の構築方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法の全工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物構築工程（下側炉体）の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物構築工程（上側炉体）の説明図である。 加熱炉を構築する工場内における搬入口と加熱炉設置位置の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における炉体付帯デッキの設置状態の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における門形クレーン設置工程の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における門形クレーン設置工程の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における門形クレーン設置工程の説明図である（その３）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物搬入工程の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物搬入工程の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物工場内移動工程の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物工場内移動工程の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物工場内移動工程の説明図である（その３）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物工場内移動工程の説明図である（その４）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物設置工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物接続工程の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物接続工程の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物（上側）の搬入、移動、設置及び接続の各工程の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物（上側）の搬入、移動、設置及び接続の各工程の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物（上側）の搬入、移動、設置及び接続の各工程の説明図である（その３）。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における補強ビーム撤去工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における門形クレーン走行軌条の撤去工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物（下側）の設置状態を説明する説明図であって、炉体の長手方向を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物（下側）の設置状態を説明する説明図であって、炉体の幅方向を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物（上側）の設置状態を説明する説明図であって、炉体の長手方向を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法における分割炉体構造物（上側）の設置状態を説明する説明図であって、炉体の幅方向を示す図である。

本発明の一実施の形態に係る加熱炉の構築方法は、ウォーキングビームを有する加熱炉の構築方法であって、図１に示すように、分割炉体構造物構築工程と、門形クレーン設置工程と、分割炉体構造物搬入工程と、分割炉体構造物工場内移動工程と、分割炉体構造物設置工程と、分割炉体構造物接続工程とを備えている。
なお、各工程は図１に示す上からの記載順に進められるものではなく、後述するように分割炉体構造物搬入工程、分割炉体構造物工場内移動工程、分割炉体構造物設置工程及び分割炉体構造物接続工程は、複数の工程が同時に進行することもある。
以下、各工程を図面に基づいて詳細に説明する。

＜分割炉体構造物構築工程＞
分割炉体構造物構築工程は、加熱炉を構成する外壁体を含む炉体構造物であって、上側と下側に分割されると共に上側及び下側共に複数に分割され、かつ据え付け現場で相互に接続できる状態に構築された分割炉体構造物を構築する工程である。

本実施の形態では、加熱炉を上下に２分割し、かつ上下共に３分割した全体で６分割した場合を例に挙げて説明する。もっとも、本発明の分割炉体構造物構築工程における炉体の分割数は６分割に限られるものではなく、少なくとも上下に分割され、かつ上下のそれぞれが複数に分割されたものであればよい。

分割炉体構造物のうちの炉体の下側に配置されるもの（以下において「分割炉体（下部）構造物１９」という）の構築方法を図２に基づいて説明する。なお、図２は炉体の短辺側（幅方向）を正面から見た状態を示している。
仮設置台１の上に吊ピース３を取り付けた移動フレーム５を載置し（図２（ａ）参照）、炉体変形防止兼レベル調整を含む位置決め材となる補強基準ビーム７を移動フレーム５の上部に複数設置する（図２（ｂ）参照）。補強基準ビーム７は、分割炉体構造物の幅方向に延びるように設置され、一つの分割炉体構造物に対して例えば９本設置する。
補強基準ビーム７は、図２（ｂ）に示すように、移動フレーム５よりも幅方向外側に張出しており、これによって分割炉体（下部）構造物１９の全体の剛性を確保できるようになっている。

補強基準ビーム７を設置した後、炉体の長手方向に延びる床梁９を設置し、床梁９の上に床１１を構築すると共に下側壁１３の構築を行う（図２（ｃ）参照）。このとき、補強基準ビーム７と床梁９との間でレベル調整を行う。補強基準ビーム７と床梁９との間でレベル調整を行うことで、補強基準ビーム７が移動フレーム５上に載置されていることから、床梁９と移動フレーム５とのレベル調整ができる。床梁９の上には炉体が構築されるが、加熱炉の完成状態では炉体と移動フレーム５とは分離される（移動フレーム５が炉体と独立して動く）ため、この時点で両者の位置関係を調整しておくことで、分割炉体（下部）構造物１９を工場内に搬入して接続する際に、接続作業を円滑かつ適切に行うことができる。

炉体の炉壁等が構築できると、図２（ｄ）に示すように、ウォーキングビームを構成する移動ポスト１５、固定ポスト１７を設置することで分割炉体（下部）構造物１９が完成する。

次に、分割炉体構造物のうちの炉体の上側に配置されるもの（以下において「分割炉体（上部）構造物２１」という）の組立方法を図３に基づいて説明する。
仮設置台１上に炉体の幅方向に延びる変形防止材２３を設置し（図３（ａ）参照）、炉体変形防止材２３上に上側壁２５及び天井部２７を組み立てる（図３（ｂ）参照）。炉体変形防止材２３を用いるのは、分割炉体（上部）構造物２１のうちの特に真ん中に配置されるものはコ字形状をしており、剛性が低く変形しやすいので、変形を防止して安定した作業を行うためである。
吊り上げ時に剛性を確保するための上側補強ビーム２９を、天井部２７に炉体長手方向に延びるように取り付け、上側補強ビーム２９に吊り上げ用の吊ピース３を設置する（図３（ｃ）参照）。

＜門形クレーン設置工程＞
門形クレーン設置工程は、分割炉体構造物を工場内で横移動するための門形クレーン４１を設置する工程である。
門形クレーン設置工程を、図４〜図８に基づいて説明する。
図４は加熱炉を設置する工場内を示しており、分割炉体構造物の搬入口３１と加熱炉を構築するピット３３が設けられている。

図５に示すように、恒久設備となる炉体付帯デッキ３５を、ピット３３内に設置する。
炉体付帯デッキ３５は、後述のように門形クレーン４１の走行軌条３９を支持する架台として利用するので、図６に示すように、門形クレーン４１の走行に耐え得るように補強材３７を設置する。
補強材３７を設置した炉体付帯デッキ３５上に、図７に示すように、門形クレーン４１の走行軌条３９を敷設する。
炉体付帯デッキ３５を走行軌条３９の支持架台として利用することで、門形クレーン設置工程を効率的に行うことができると共に、加熱炉の構築完了後の撤去作業も簡略化できる。

走行軌条３９が敷設されると、図８に示すように、門形クレーン４１を走行軌条３９上に設置する。この門形クレーン４１は、吊り上げ装置４３を有すると共に脚部４５が伸縮可能になっている。

＜分割炉体構造物搬入工程＞
分割炉体構造物搬入工程は、分割炉体構造物を工場に搬入する工程である。
図９は、分割炉体（下部）構造物１９を搬入している様子を示しており、搬送車両４６に載置して搬入口３１から工場内に搬入する。
搬送車両４６で工場内に入ると、門形クレーン４１の走行軌条３９内の受け渡し台４７まで搬送する（図１０参照）。

＜分割炉体構造物工場内移動工程＞
分割炉体構造物工場内移動工程は、工場内に搬入された分割炉体構造物を門形クレーン４１で設置位置まで移動して載置する工程である。
図１１に示すように、門形クレーン４１を受け渡し台４７の位置まで走行し、分割炉体（下部）構造物１９を吊り上げ装置４３で吊り上げる。そして、図１２に示すように、門形クレーン４１を加熱炉設置位置の方向に移動すると共に、搬送車両４６を退避させる。

門形クレーン４１は、搬送車両４６から分割炉体（下部）構造物１９を受け取った後、横移動に際して、図１３に示すように、脚部４５を縮小させることで背丈を低くした状態で横移動する。これによって、工場内の低い構造物を避けながらの移動が可能になる。
前述したように、分割炉体（下部）構造物１９は箱形であり、搬送過程で撓みや変形が発生しやすいが、本発明では補強基準ビーム７を設けているので、搬送過程で撓み等を抑制でき、後述の分割炉体構造物接続工程を円滑かつ適切に行うことができる。

＜分割炉体構造物設置工程＞
分割炉体構造物設置工程は、設置位置の上方まで移動した分割炉体構造物を吊り降ろして設置する工程である。
図１４に示すように、所定位置の上方に門形クレーン４１を移動して、吊り降ろす。
ピット３３内には、図２３、図２４に示すように、炉体支持柱４９が炉体長手方向及び炉体幅方向に複数本立設されており、分割炉体（下部）構造物１９の床梁９部分を炉体支持柱４９の上端面に設置する。

なお、図２３では、分割炉体（下部）構造物１９の全体像を示すため、３分割された分割炉体（下部）構造物１９を同時に吊り降ろしている状態が示されているが、実際には各分割炉体（下部）構造物１９は順次吊り降ろされる。

吊り降ろし作業時には、図１５に示すように、次に設置する分割炉体（下部）構造物１９を、受け渡し台４７の位置まで搬送して載置しておくことで、作業効率を向上することができる。

＜分割炉体構造物接続工程＞
分割炉体構造物接続工程は、設置位置まで移動して載置された分割炉体構造物同士を接続する工程である。
図１６に示すように、最初に設置した分割炉体（下部）構造物１９の隣に、次に設置する分割炉体（下部）構造物１９を吊り降ろし、両者を接続する。このとき、分割炉体（下部）構造物１９は箱形であり、本来的には撓みや変形が発生しやすい構造物であるが、前述したように補強基準ビーム７を設置していることから、分割炉体（下部）構造物１９同士の接続を適切に行うことができる。特に、分割炉体（下部）構造物１９においては、炉体同士の接続と移動フレーム５同士の接続を行うため、分割炉体構造物構築工程においてレベル調整した状態が維持されている必要があるところ、補強基準ビーム７により前記の状態が維持されている。

上述した分割炉体構造物搬入工程、分割炉体構造物工場内移動工程、分割炉体構造物設置工程及び分割炉体構造物接続工程を繰り返すことで図１７に示すように、下側の炉体が完成する。
次に、同様に上側の炉体となる分割炉体（上部）構造物２１を搬入し（図１７参照）、分割炉体（下部）構造物１９の上方まで移動して設置し（図１８参照）、分割炉体（下部）構造物１９に接続する。
このときの設置状態の全体像は、図２５、図２６に示す通りである。

さらに、他の分割炉体（上部）構造物２１を搬入し、分割炉体構造物工場内移動工程、分割炉体構造物設置工程を経て分割炉体（下部）構造物１９及び隣接する分割炉体（上部）構造物２１に接続する（図１９、図２０参照）。

全ての分割炉体構造物の接続が完了すると、図２１に示すように、補強基準ビーム７及び上側補強ビーム２９を撤去する。なお、上側補強ビーム２９に関しては、炉体の剛性向上に必要であれば除去することなく残存させてもよい。
さらに、門形クレーン４１の走行軌条３９および補強材３７を撤去して加熱炉５１の構築が完了する（図２２参照）。

以上のように、本実施の形態によれば、ウォーキングビーム式の加熱炉をプレハブ化して搬入、工場内移動、設置、及び接続が可能となり、炉壁を含めて加熱炉を新設する場合において工期を大きく短縮することができる。

１ 仮設置台
３ 吊ピース
５ 移動フレーム
７ 補強基準ビーム
９ 床梁
１１ 床
１３ 下側壁
１５ 移動ポスト
１７ 固定ポスト
１９ 分割炉体（下部）構造物
２１ 分割炉体（上部）構造物
２３ 変形防止材
２５ 上側壁
２７ 天井部
２９ 上側補強ビーム
３１ 搬入口
３３ ピット
３５ 炉体付帯デッキ
３７ 補強材
３９ 走行軌条
４１ 門形クレーン
４３ 吊り上げ装置
４５ 脚部
４６ 搬送車両
４７ 受け渡し台
４９ 炉体支持柱
５１ 加熱炉

Claims (4)

1. ウォーキングビームを有する加熱炉の構築方法であって、
   前記加熱炉を構成する外壁体を含む構造物で、上側と下側に分割されると共に上側及び下側共に複数に分割され、かつ据え付け現場で相互に接続できる状態に構築された分割炉体構造物を構築する分割炉体構造物構築工程と、
   前記分割炉体構造物を、前記加熱炉を構築する工場内で横移動するための門形クレーンを設置する門形クレーン設置工程と、
   前記分割炉体構造物を工場に搬入する分割炉体構造物搬入工程と、
   工場内に搬入された前記分割炉体構造物を前記門形クレーンで吊り上げて設置位置まで移動する分割炉体構造物工場内移動工程と、
   設置位置の上方まで移動した分割炉体構造物を吊り降ろして載置する分割炉体構造物設置工程と、
   設置位置まで移動して載置された分割炉体構造物同士を接続する分割炉体構造物接続工程とを備え、
   前記分割炉体構造物構築工程は、移動フレームの上面に炉体の変形を防止すると共にレベル調整の基準となる補強基準ビームを設置して、該補強基準ビームの上にレベル調整を行いながら炉体を構築するものであり、
   前記分割炉体構造物接続工程は、炉体同士の接続と移動フレーム同士の接続を含み、かつ全ての分割炉体構造物の接続が完了後に、前記補強基準ビームを切断して除去する補強基準ビーム除去工程を含むことを特徴とする加熱炉の構築方法。
2. 前記分割炉体構造物工場内移動工程で用いる前記門形クレーンは門形の脚部が伸縮機能を有し、前記分割炉体構造物を横移動する際には、前記脚部を縮小させて前記門形クレーンの背を低くした状態で横移動することを特徴とする請求項１記載の加熱炉の構築方法。
3. 前記門形クレーン設置工程は、加熱炉の構築後に必要となるデッキを構築した後、該デッキの一部を前記門形クレーンの走行レールの支持架台として利用して走行レールを設置する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱炉の構築方法。
4. 前記分割炉体構造物構築工程は、上側の各分割炉体構造物の上部に各分割炉体構造物の長手方向の剛性を増すための上側補強ビームを取り付ける補強ビーム取付工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加熱炉の構築方法。

Images