JP6982553B2 - 高炉の銑鉄切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、削孔ビットによる貫通孔形成とコアビットによる貫通孔形成とにより、それらビットの特性を活かして貫通孔を連続形成でき、効率的に銑鉄をラインカットすることが可能な高炉の銑鉄切断方法に関する。

高炉の炉体内部に残留する銑鉄を撤去する際に適用可能な技術として、特許文献１〜５が知られている。特許文献１の「高炉の残銑の撤去方法」は、外周に鉄皮を備えた高炉内の残銑を撤去する方法であって、上記高炉の下部外周に存する鉄皮の一部を除去して開口部を形成し、上記残銑の露出部に第１の発破孔を穿設するとともに、上記高炉の下部外周のうち上記開口部以外の位置に存する鉄皮を貫通して上記残銑に第２の発破孔を穿設し、上記第１及び第２の発破孔に爆薬を装填して上記残銑を発破して撤去するようにしている。

特許文献２の「高炉における銑鉄切断装置及び銑鉄切断方法」は、外側の鉄皮と内側の耐火レンガで構成される高炉の炉体内部に残留する銑鉄をブロック状の銑鉄塊にして撤去するために、該銑鉄に切り込みを入れて切断面を形成するための高炉における銑鉄切断装置であって、上記銑鉄に、上記炉体を貫通して並行に設定して設けられた２つのワイヤソー配索経路と、これら２つのワイヤソー配索経路を相互に連通するために、上記銑鉄に、これらワイヤソー配索経路と交差する方向に設定して設けられた連結経路と、上記一方のワイヤソー配索経路から上記連結経路を介して上記他方のワイヤソー配索経路へ挿通され、上記炉体外方に延出されるワイヤソーと、上記炉体外方に設置され、上記ワイヤソーを駆動するワイヤソー駆動装置と、上記２つのワイヤソー配索経路それぞれに、上記炉体内部に位置させて配置され、上記ワイヤソーを上記ワイヤソー駆動装置へ案内する固定シーブと、上記２つのワイヤソー配索経路の中間位置に、これらワイヤソー配索経路に沿って上記銑鉄及び上記炉体に削孔して形成され、上記連結経路と連通される通孔と、該通孔内にスライド自在に設けられ、上記２つのワイヤソー配索経路に跨がる上記ワイヤソーを上記炉体外方へ向かって上記耐火レンガ内縁に接近するように牽引する牽引手段とを備え、上記耐火レンガの内縁に沿う位置まで上記切断面を形成するために、上記固定シーブが、これに掛けられた上記ワイヤソーを上記炉体に向かって該耐火レンガの内縁位置まで移動可能に、該耐火レンガの内縁位置に位置決めされるようにしている。

特許文献３の「解体工法」は、残銑を解体する解体工法を、残銑を分割する分割ラインを設定する分割ライン設定工程と、下向きに穿孔する油圧ドリル装置を備え、残銑上を走行可能な油圧クローラドリルによって、分割ラインに沿うとともに、所定間隔を隔てた複数の分割孔を、分割ラインに全体に亘って穿孔する穿孔工程と、穿孔工程完了後に、残銑から油圧クローラドリルを退去させる穿孔機退去工程と、所定間隔を隔てた複数の分割孔によって分割ラインで残銑を分割して分割ブロックとして搬出する分割ブロック搬出工程とで構成されている。

特許文献４の「溝状連続孔の形成方法」は、掘削機上に搭載された環状をなす削孔ドリルの作動により環状孔が岩盤面に形成されるのと同時に、片持ち円筒形状をなして岩盤内に残存形成される芯部をガイドコアとして削孔ドリルの削孔方向を規制し、さらに芯部の隣接位置に前記環状孔とに所定の重なり部分をもたせるように削孔ドリル手段を移動させ、岩盤内に芯部を残存形成しながら環状孔を順次形成し、連続溝状部を形成するようにしている。

特許文献５の「鉄筋コンクリートの解体方法」は、鉄筋コンクリート壁のコンクリート部分は打撃式ドリルによって壁面に格子状の連続溝を穿設し、該連続溝の深部の鉄筋を含む部分はコアーカッターによって鉄筋を切断し、これらの穿設手段を繰返して格子状の連続溝を所定深さまで穿設したのち、上部から下方に向かって前記連続溝の深部に達する切断部を形成して所望のブロック形状に切断するようにしている。特許文献５では、打撃式ドリルとコアーカッターの２種類の機器を使用するようにしている。

特許第３９７７５４３号公報 特許第５５１２３００号公報 特開２０１２−１６２７８７号公報 特開平７−２１７３６４号公報 特開昭６１−１５８５６９号公報

いずれの背景技術にあっても、銑鉄等を切断するにあたり、削孔装置のドリルなどによって、発破孔や、ワイヤソーの経路、分割孔、連続溝などの削孔を銑鉄等に形成するようにしている。

特許文献１〜３では、超硬チップを使用した残銑削孔用のドリルだけで削孔を行うようにしている。この種のドリルは、穴掘りする形式であるため、大出力で駆動する必要があると共に、削孔作業に時間がかかり、用いる装置が大型になると同時に、効率が良くないという課題があった。

特許文献４では、芯部が残存する環状孔を形成する削孔ドリル、いわゆるコアーカッターだけで削孔を行うようにしている。この種のドリルは、円形に溝掘りする形式であるため、小出力で駆動でき、削孔作業も短時間で完了することができるが、残存する芯部が数多くなり、削孔を連続的に形成して銑鉄を切断する場合、削孔内に芯部が残ることは作業の邪魔となり、そして芯部を除去しなければならないときには、例えば芯部を別途崩すなどのために、多大な手間を要することとなって、銑鉄切断作業全体としては、効率が良くないという課題があった。

特許文献５は、コンクリート部分に対する打撃式ドリルと鉄筋を切断するコアーカッターの２種類の機器を使用して鉄筋コンクリート壁を解体するようにしているため、打撃式ドリルが鉄筋に当たるたびに、一旦当該ドリルを引き抜き、コアーカッターを挿入して鉄筋を切断・除去した後、コアーカッターを引き抜いて再び打撃式ドリルを挿入する必要があった。また、連続溝については、ドリルのみで形成するようにしているため、特許文献１〜３と同様の課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、削孔ビットによる貫通孔形成とコアビットによる貫通孔形成とにより、それらビットの特性を活かして貫通孔を連続形成でき、効率的に銑鉄をラインカットすることが可能な高炉の銑鉄切断方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる高炉の銑鉄切断方法は、高炉の炉体内部に残留する銑鉄にこれを貫通する貫通孔を連続的に形成して、当該銑鉄をラインカットする高炉の銑鉄切断方法であって、削孔ビットが先端に設けられた削孔ロッドを回転駆動しつつ銑鉄へ向けて前進させて、銑鉄に該削孔ビットで穿孔して第１の貫通孔を形成する削孔機と、コアビットが先端に設けられたコアチューブを回転駆動しつつ銑鉄へ向けて前進させて、銑鉄を該コアビットで切削して第２の貫通孔を形成するコアボーリング機とを用い、上記削孔機による上記第１の貫通孔と上記コアボーリング機による上記第２の貫通孔とを交互に配列して、かつ隣接する第１及び第２の貫通孔同士を互いに連通させて形成する切断工程を含むことを特徴とする。

前記切断工程は、前記コアビットの口径以下の間隔を隔てて、複数の前記第１の貫通孔を前記削孔機で削孔する穿孔工程と、上記第１の貫通孔の間に、これら第１の貫通孔と連通する前記第２の貫通孔を前記コアボーリング機で形成するコアボーリング工程とを備え、上記穿孔工程を先行させ、その後、上記コアボーリング工程を該穿孔工程と並行して実施することを特徴とする。

前記コアビットの前記口径が、前記削孔ビットの外径よりも大きいことを特徴とする。

本発明にかかる高炉の銑鉄切断方法にあっては、削孔ビットによる貫通孔形成とコアビットによる貫通孔形成とにより、それらビットの特性を活かして貫通孔を連続形成でき、効率的に銑鉄をラインカットすることができる。

本発明にかかる高炉の銑鉄切断方法の好適な一実施形態の実施状況を示す側面図である。 図１に対応する平面図である。 図１に示した高炉の銑鉄切断方法に用いられる削孔機の一例を示す側面図である。 図３の削孔機のアンカー部に備えられる定着手段を説明する説明図であって、（Ａ）は一部破断要部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）中、Ｂ−Ｂ線矢視断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の構成の変形例を示す断面図である。 図４に示した定着手段の他の例を説明する説明図であって、（Ａ）は貫通孔への挿入前の状態、（Ｂ）は、貫通孔へ挿入した状態、（Ｃ）は操作ロッドを引き上げたときの状態、（Ｄ）は操作ロッドを環状プレートに定着した状態をそれぞれ示す図である。 図４に示した定着手段のさらに他の例を示す要部拡大図である。 図１に示した高炉の銑鉄切断方法に用いられるコアボーリング機の一例を示す側面図である。 図７に示したコアボーリング機の他の例を示す側面図である。 図７に示したコアボーリング機のさらに他の例を示す側面図である。 図１に示した高炉の銑鉄切断方法に用いられる削孔ビット及びコアビットを説明する説明図である。 本発明にかかる高炉の銑鉄切断方法の好適な一実施形態における貫通孔の配列を説明する説明図である。

以下に、本発明にかかる高炉の銑鉄切断方法の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２に示すように、高炉１の炉体２内部には、基礎部分３上の耐火レンガ４で取り囲まれて、銑鉄５が残留する。本実施形態に係る高炉の銑鉄切断方法は、この銑鉄５を高炉１内から搬出可能な塊状物に切断するために用いられる。

切断にあたり、本実施形態に係る高炉の銑鉄切断方法では、銑鉄５に、その上面５ａから下方の耐火レンガ４まで達するように上下方向縦向きに貫通する貫通孔７ｘ，７ｙを連続的に形成し、これら連続する貫通孔７ｘ，７ｙによって銑鉄５を直線状や折れ線状、曲線状にラインカットするようになっている。

本実施形態に係る高炉の銑鉄切断方法を説明するにあたり、まず、貫通孔７ｘ，７ｙを形成するために使用される装置・機器について説明する。高炉１の炉体２内部には、図示しない開口部から、銑鉄５の上面５ａ上に、削孔機１１及びコアボーリング機３１が搬入される。

削孔機１１は図３に示すように、銑鉄５の上面５ａ上を自在に走行移動されるクローラ９に設けられた起伏式の作業用アーム１０に搭載される。本実施形態に用いられる削孔機１１には、後述するアンカー部８が備えられる。アンカー部８を有する削孔機１１は、銑鉄５に貫通孔７ｘを形成する際に、起伏操作される作業用アーム１０によって、銑鉄上面５ａに向けて下向きにセットされる。削孔機１１に関し、下向きにセットされた状態で、以下説明する。

削孔機１１は、上下方向縦向きに長く形成され、作業用アーム１０に取り付けられた基台１２と、基台１２に、上下方向へ移動自在に搭載された回転駆動部１３と、基台１２に設けられ、回転駆動部１３を銑鉄５に対して前後進させるために、当該回転駆動部１３を上下方向へ直線往復移動させる移動機構１４と、回転駆動部１３に着脱自在にかつ下方へ向けて設けられ、回転駆動部１３で回転駆動される削孔ロッド１５と、削孔ロッド１５の下部先端に設けられ、銑鉄５に貫通孔７ｘを形成するために、削孔ロッド１５を介して回転駆動部１３により回転駆動される削孔ビット１６とを備えて構成される。削孔ビット１６は、穴掘り形式で貫通孔７ｘを形成するドリル形態で形成される。

走行移動されるクローラ９が貫通孔形成位置で停止されると、削孔機１１は、削孔ビット１６が銑鉄５の上面５ａに向くように、作業用アーム１０によって下向きにセットされる。削孔ビット１６が設けられた削孔ロッド１５を回転駆動部１３で回転駆動しつつ、当該回転駆動部１３が移動機構１４により基台１２に沿って銑鉄５の上面５ａへ向けて前進される。回転駆動部１３の前進により削孔ロッド１５が下方へ向けて移動され、回転駆動部１３で削孔ビット１６が回転されることにより、銑鉄５に削孔が形成されていく。

回転駆動部１３が基台１２の下端に達したときには、回転駆動部１３が停止され、当該回転駆動部１３と削孔ロッド１５の連結が切り離される。次いで、回転駆動部１３が移動機構１４により基台１２の上端側へ後退され、後退された回転駆動部１３と切り離された削孔ロッド１５との間に、追加の削孔ロッドが継ぎ足される。

その後、回転駆動部１３による削孔ロッド１５の回転駆動と移動機構１４による回転駆動部１３の前進が再開され、削孔ビット１６による削孔の形成が継続される。このようにして、削孔ロッド１５を回転駆動しつつ銑鉄５へ向けて前進させ、削孔ビット１６により銑鉄５を貫通する貫通孔７ｘが形成されるまで、削孔作業が行われる。

削孔機１１には、削孔ロッド１５と隣り合う位置にアンカー部８が一体的に設けられる。アンカー部８は、基台１２に取付固定される取付ブラケット１７と、取付ブラケット１７に着脱自在に設けられ、貫通孔７ｘの内部に挿抜自在に挿入するために、基台１２からこれよりも下方へ向けて垂下される軸体１８と、軸体１８に設けられ、当該軸体１８を貫通孔７ｘに離脱可能に定着させる定着手段１９とを備えて構成される。

基台１２に対し取付ブラケット１７で一定の高さ位置に保持される軸体１８と、回転駆動部１３の前進で基台１２よりも下方へ向けて移動されて高さ位置が変化する削孔ビット１６との高さ位置関係について、削孔作業前は、削孔ビット１６が軸体１８の下端の高さ位置よりも高く、削孔作業の進捗に従う回転駆動部１３の前進で削孔ビット１６が下降していって、削孔作業途中で、反対に軸体１８の下端が削孔ビット１６の高さ位置よりも高くなるように設定される。

削孔作業開始前において、削孔ビット１６よりも軸体１８の下端がより下方に突出される関係であるため、軸体１８は、少なくとも一つの貫通孔７ｘが形成された後に、取付ブラケット１７に取り付けられる。すなわち、アンカー部８、少なくともその軸体１８を削孔機１１に装着する前に、削孔機１１により先行して貫通孔７ｘを形成するようにし、この先行形成した貫通孔７ｘに、作業用アーム１０の操作で当該軸体１８が挿入される。

そして、当該貫通孔７ｘに軸体１８が挿入され、後述する定着手段１９で貫通孔７ｘに定着されたならば、その挿入状態で削孔ビット１６の下降を伴う削孔作業が行われる。なお、貫通孔７ｘへの軸体１８の挿入操作については、作業用アーム１０の先端部に、基台１２の傾きや高さを調節する機構を設けるようにしてもよい。

軸体１８の外径寸法は、貫通孔７ｘに挿抜可能な寸法に設定される。削孔機１１に一体的に設けられるアンカー部８の軸体１８と、削孔機１１に備えられる削孔ロッド１５とは、互いに間隔を隔てて平行に配置され、先行形成された貫通孔７ｘに削孔作業前に挿入される軸体１８によって、削孔作業を行う際の削孔ロッド１５の位置が位置決めされる。すなわち、軸体１８により、削孔機１１で形成される新たな貫通孔７ｘの形成位置が位置決めされる。また、軸体１８により、新たな貫通孔７ｘを形成する削孔ロッド１５の前進が案内されるようになっている。

軸体１８と削孔ロッド１５との横向き水平方向の間隔は、コアボーリング機３１の、後述するコアビット３２の口径以下の間隔に設定される。これにより、削孔機１１で形成される貫通孔７ｘとコアボーリング機３１で切削されて形成される貫通孔７ｙとが一部重なり合い、この重なり合いで貫通孔７ｘ，７ｙ同士が横方向に連通されて、これら貫通孔７ｘ，７ｙの連続性が確保される。

作業用アーム１０によって貫通孔７ｘへ挿入される軸体１８の挿入深さ、すなわち、軸体１８の下端から銑鉄上面５ａまでの寸法Ｐは、図４に示すように、当該軸体１８に設けられる定着手段１９が貫通孔７ｘの内部に納まるように設定される。

本実施形態にあっては、定着手段１９は、軸体１８の下方部分に備えられるジャッキ２０で構成される。ジャッキ２０は、軸体１８内部に収納された油圧ユニット部２０ａと、油圧ユニット部２０ａに設けられ、軸体１８周りの１個所に横向きに向けて形成された穴２１を介して、貫通孔７ｘ内部の周壁７ａに向けて軸体１８の径方向外方へ進退自在に進出されるラム２０ｂとから構成される。

ラム２０ｂは、油圧ユニット部２０ａで駆動されて進出されると、周壁７ａに圧接され、この圧接による反力で、穴２１とは反対側で、軸体１８の周面を周壁７ａに圧着させる。軸体１８には、穴２１の反対側に位置させて、凹凸加工され大きな硬度を有する超高合金製のグリッパー５０が設けられ、このグリッパー５０が貫通孔７ｘ内部の周壁７ａに、摩滅が抑制されつつ大きな摩擦力で定着される。ラム２０ｂは、油圧ユニット部２０ａで駆動されて後退されると、グリッパー５０と共に、軸体１８を貫通孔７ｘ内部の周壁７ａから離脱させる。

図示例では、ジャッキ２０は、軸体１８の軸方向、すなわち貫通孔７ｘの深さ方向に上下に２台設けられていて、これらジャッキ２０のラム２０ｂは軸体１８の径方向の同一方向に進退されるようになっている。このように、２台以上複数台のジャッキ２０を備えることにより、軸体１８は長い距離にわたり、貫通孔７ｘに安定して定着される。図４（Ｂ）は、グリッパー５０を一つ設けた場合、図４（Ｃ）は、グリッパー５０を、軸体１８周りに間隔を隔てて２つ設けた場合を示している。

軸体１８が定着手段１９で貫通孔７ｘ内部の周壁７ａに定着されることにより、削孔ビット１６で銑鉄５に貫通孔７ｘを形成するときに、削孔ロッド１５を介して銑鉄５から削孔機１１に伝達される削孔反力が、削孔機１１から軸体１８の定着手段１９を介して銑鉄５に伝達され支持される。また、この定着作用により、削孔作業にあたり、削孔ロッド１５が安定して下向き下方に案内される。油圧ユニット部２０ａへの油圧供給は、軸体１８の内部を通じて、削孔機１１側から行っても、あるいは別途独立した油圧供給系を設けて行うようにしてもよい。

削孔反力を銑鉄５に支持させるアンカー部８は、軸体１８とジャッキ２０などの定着手段１９とで構成して、削孔機１１に一体的に設けるだけであって、構造が簡単であると同時に、削孔機１１を銑鉄５に対し適切かつ確実に固定的に設置することができる。

削孔機１１には図３に示すように、その基台１２から垂下され、作業用アーム１０の操作によって銑鉄５の上面５ａに接離自在に押し当てられて、削孔反力の主に水平方向の振れ動きを銑鉄５に伝達する押圧部材２２が設けられる。すなわち、本実施形態では、アンカー部８に加えてさらに、貫通孔形成時に銑鉄５から削孔ロッド１５を介して削孔機１１に伝達される削孔反力が当該押圧部材２２によっても銑鉄５で支持されるようになっている。

押圧部材２２は図示例では、銑鉄５の上面５ａに押し当てられる先端が刃状に形成された板状部材で形成される。押圧部材２２は、アンカー部８と共に、あるいは軸体１８が貫通孔７ｘに挿入されない貫通孔形成時に、使用される。押圧部材２２は、アンカー部８の取付ブラケット１７等に設けるようにしてもよい。

押圧部材２２は、削孔機１１またはアンカー部８に単に取り付けられ、作業用アーム１０の操作で単に銑鉄５の上面５ａに押し当てるだけであって、簡単な構造で的確に削孔反力を銑鉄５に支持させて、削孔機１１等の振れ動きを抑制することができる。

図５には、軸体１８に設けられる定着手段１９の他の例が示されている。この定着手段１９では、軸体１８が中空筒体状に形成されると共に、軸体１８に、貫通孔７ｘ内部の周壁７ａに向けて膨出自在な弾性体２５ａを備えて、膨出される弾性体２５ａが周壁７ａに圧接される圧接手段２５と、軸体１８内を軸方向にスライド自在に貫通して貫通孔７ｘ内部に突出され、スライド操作されて圧接手段２５の弾性体２５ａを膨出させる操作手段としての操作ロッド２６とから構成される。

圧接手段２５の弾性体２５ａは、通孔２５ｂを有する中空円筒体状に形成され、その上面が、軸体１８を貫通する操作ロッド２６に接合されかつ銑鉄５の上面５ａに設置される環状プレート２５ｃに当接される。また、弾性体２５ａの下面には、リングプレート５２が設けられ、このリングプレート５２にナット体２５ｄが当接される。操作ロッド２６は、軸体１８の下端から通孔２５ｂを介してナット体２５ｄと螺合される。

操作ロッド２６が上方へスライド操作されると、弾性体２５ａがリングプレート５２と環状プレート２５ｃとの間で圧縮され、これにより弾性体２５ａがその径方向外方へ膨出されて貫通孔７ｘの周壁７ａに圧接され、これにより定着作用が得られるようになっている。弾性体２５ａの定着作用が得られたら、操作ロッド２６に設けてある締め込みナット５１を回して、当該操作ロッド２６に沿って下降して環状プレート２５ｃの上面に螺着させ押し付けることで、弾性体２５ａの膨出状態を保持する。殊に、弾性体２５ａはその弾性により貫通孔７ｘの周壁７ａの凹凸を吸収できるので、周壁７ａに密着させることができる。また、環状プレート２５ｃに対する締め込みナット５１の螺着を解除して、操作ロッド２６が下方へスライド操作されることで、弾性体２５ａが復原されて周壁７ａから離脱され、これにより定着作用が解除されるようになっている。

図６には、軸体１８に設けられる定着手段１９のさらに他の例が示されている。この定着手段１９では、軸体１８が中空筒体状に形成されると共に、軸体１８に、貫通孔７ｘ内部の周壁７ａに向けて拡開自在に設けられ、拡開されて周壁７ａに圧接される圧接手段２３と、軸体１８内を軸方向にスライド自在に貫通して貫通孔７ｘ内部に突出され、スライド操作されて圧接手段２３を拡開させる操作手段２４とから構成される。

圧接手段２３は、軸体１８の下方であって、貫通孔７ｘの周方向に間隔を隔てて配列され、それぞれ貫通孔７ｘ内部の周壁７ａに向けて揺動自在に支持された複数の揺動ブロック２３ａから構成される。揺動ブロック２３ａは、操作手段２４の操作ロッド２４ａに設けられかつ銑鉄５の上面５ａに設置される環状プレート２５ｃに取り付けて設けられる。また、操作手段２４は、貫通孔７ｘ内部へ達する操作ロッド２４ａと、上端が小径で下端が大径なコーン状に形成されて操作ロッド２４ａの下端に設けられ、配列された揺動ブロック２３ａに取り囲まれて配置されるコーン部材２４ｂとから構成される。

操作ロッド２４ａが上方へスライド操作されると、コーン部材２４ｂが上昇して各揺動ブロック２３ａを貫通孔７ｘの周壁７ａに向けて揺動させることにより、圧接手段２３全体としては拡開されて周壁７ａに圧接されることとなり、これにより定着作用が得られるようになっている。揺動ブロック２３ａの定着作用が得られたら、操作ロッド２４ａに設けてある締め込みナット５１を回して、当該操作ロッド２４ａに沿って下降して環状プレート２５ｃの上面に螺着させ押し付けることで、揺動ブロック２３ａの拡開状態を保持する。また、環状プレート２５ｃに対する締め込みナット５１の螺着を解除して、操作ロッド２４ａが下方へスライド操作されることで、揺動ブロック２３ａが周壁７ａから離脱され、これにより定着作用が解除されるようになっている。

これら図５及び図６に示した定着手段１９の場合、図４に示した定着手段１９とは異なり、軸体１８を貫通孔７ｘの中心に位置付けることができ、アンカー部８の隣接位置で削孔機１１により削孔される貫通孔７ｘの位置精度をさらに高めることができる。

次に、コアボーリング機３１について説明すると、図７に示すように、コアボーリング機３１は、削孔機１１と同様に、銑鉄５の上面５ａ上を自在に走行する走行体３３に搭載される。

コアボーリング機３１は主に、走行体３３上に上下方向縦向きに立設された支持ポスト３４と、支持ポスト３４に上下方向ヘスライド移動自在に設けられたアーム部３５と、アーム部３５に内蔵して当該アーム部３５と支持ポスト３４の間に設けられ、アーム部３５に設けられた操作ハンドル３６の回動操作で支持ポスト３４の高さ方向に沿ってアーム部３５を銑鉄５に対して前進させるために、当該アーム部３５を上下方向へ直線往復スライド移動させる、例えばラックアンドピニオン機構などの操作力伝達機構（図示せず）と、アーム部３５上に搭載されたモータ部３７と、モータ部３７から垂下され、アーム部３５を介してその下方へ突出されたモータ駆動軸３８と、モータ駆動軸３８に着脱自在にかつ下方へ向けて設けられ、モータ部３７で回転駆動される中空円筒体状のコアチューブ３９と、コアチューブ３９の下部先端に設けられ、銑鉄５に環状の切削溝を切削して貫通孔７ｙが形成されるように、コアチューブ３９を介してモータ部３７により回転駆動されるコアビット３２とを備えて構成される。

コアビット３２は、円形に溝掘りする形式で切削溝、ひいては貫通孔７ｙを形成するために、コアチューブ３９の周方向に沿う円形の刃形態で形成される。

走行移動される走行体３３が貫通孔形成位置で停止されると、コアボーリング機３１は、コアビット３２が銑鉄５の上面５ａに面するようにセットされる。コアビット３２が設けられたコアチューブ３９をモータ部３７で回転駆動しつつ、モータ部３７を搭載するアーム部３５が、操作ハンドル３６により、操作力伝達機構を介して支持ポスト３４に沿って銑鉄５の上面５ａへ向けて前進される。アーム部３５の前進によりコアチューブ３９が下方へ向けて移動され、モータ部３７でコアビット３２が回転されることにより、銑鉄５に切削溝が形成されていく。

アーム部３５が支持ポスト３４の下端に達したときには、モータ部３７が停止され、モータ駆動軸３８とコアチューブ３９の連結が切り離される。次いで、アーム部３５が操作ハンドル３６の操作で支持ポスト３４の上端側へ後退され、後退されたモータ部３７と切り離されたコアチューブ３９との間に、追加のコアチューブが継ぎ足される。

その後、モータ部３７によるコアチューブ３９の回転駆動とアーム部３５の前進が再開され、コアビット３２による切削溝の形成が継続される。このようにして、コアチューブ３９を回転駆動しつつ銑鉄５へ向けて前進させ、コアビット３２により銑鉄５を貫通する切削溝が形成されるまで、削孔作業が行われる。

コアボーリング機３１については、図８に示すように、走行体３３に搭載することなく、銑鉄５の上面５ａにアンカーボルト４１で固設したベース４２上に支持ポスト３４を設けて、固定して設置するようにしても良い。

図９は、コアボーリング機３１のさらに他の変形例を示す側面図である。この変形例でも、図８の例と同様にコアボーリング機３１を搭載する走行体３３が省略され、コアボーリング機３１の支持ポスト３４そのものの直下に、コアチューブ３９から間隔を隔てて、アンカー部８が一体的に設けられている。

具体的には、支持ポスト３４の下方部分が、貫通孔７に挿入される挿入体１８として利用されている。定着手段１９としては、ジャッキ２０を用いた場合が示されている。

このような変形例であっても、コアチューブ３９を介してコアボーリング機３１に伝達されるスラストやトルクなどの削孔反力を、アンカー部８によって銑鉄５に伝達して支持させることができ、コアボーリング機３１を銑鉄５に対し、固定して設置することができる。

図１０は、削孔機１１の削孔ビット１６及びコアボーリング機３１のコアビット３２について説明する説明図である。図１０（Ａ）には、削孔ビット１６の側面と切削断面が示され、図１０（Ｂ）には、コアチューブ３９下端のコアビット３２の側面と切削断面が示されている。

削孔機１１の削孔ビット１６は、図１０（Ａ）に示すように、穴掘りする形式の例えば超硬チップを使用した残銑削孔用ビットであるのに対し、コアボーリング機３１のコアビット３２は、図１０（Ｂ）に示すように、円形に溝掘りする形式の円形の刃形態である。

削孔ビット１６が銑鉄５を切削する切削面積Ｓは、削孔ビット１６の外径Ｊが２Ｒ（Ｒ：半径）であるとして、その断面積（πＲ² ）となる。これに対し、コアビット３２が銑鉄５を切削する切削面積Ｔは、コアビット３２の口径（外径）Ｗが削孔ビット１６の外径と同じ（Ｗ＝２Ｒ）であるとして、その周長に刃の厚さｔを乗じたものとなる。この結果、コアビット３２の切削面積Ｔはほぼ２πＲｔとなり、削孔ビット１６による切削面積Ｓは、コアビット３２による切削面積ＴのＲ／（２ｔ）倍となる。

例えば、上記Ｒの値が２０ｍｍである場合、切削ビット１６の切削面積Ｓは、４００πであるのに対し、コアビット３２の切削面積Ｔは、刃の厚さがｔ＝１ｍｍの場合、４０πであって、同じ孔径の貫通孔を形成する場合、削孔ビット１６の方がコアビット３２よりも、切削に要する仕事量がＲ／２倍大きい。

表現を代えると、一回の削孔作業でより大きな貫通孔を形成するために、削孔ビット１６の外径Ｊを２倍にすると、切削面積Ｓが４倍となるのに対し、コアビット３２の口径（外径）Ｗを２倍にしても、切削面積Ｔは２倍になるに過ぎない。

このため、貫通孔を形成する際、コアボーリング機３１の方が削孔機１１よりも、効率は若干劣るけれども、必要動力が小さくて済み、装置も小型化することができる。他方、コアボーリング機３１では、切断した残銑とは別にコア体４０の搬出を行う必要があるけれども、削孔機１１では、そのような処理が不要である。

コア体４０の搬出は、例えば、（１）アンカー部８を挿入する貫通孔の場合は、アンカー部８の設置前に、（２）残銑の切断や搬出の障害になる場合は、それらの作業前に、さらに、（３）これ以外の場合は、残銑を切断して搬出した後に行えばよい。

このような削孔機１１の利点・欠点と、コアボーリング機３１の利点・欠点の知見からして、コアビット３２の口径Ｗを削孔ビット１６の外径Ｊよりも大きくする（Ｗ＞Ｊ）ことが好ましい。そして、貫通孔７ｘ，７ｙ同士を重ね合わせることで連続的な貫通孔を形成するにあたり、図１１に示すように、コアビット３２の口径Ｗ以下の間隔Ｚを空けて穴掘りする形式で削孔ビット１６により貫通孔７ｘを形成し、その後に、銑鉄５を貫通したこれら貫通孔７ｘの間に、コア体４０が残る溝掘りをする形式でコアビット３２により貫通孔７ｙを形成することが好ましい。

次に、本実施形態に係る高炉の銑鉄切断方法について説明する。高炉１の炉体２内部に残留する銑鉄５を切断する際には、図１及び図２に示すように、クローラ９に搭載した削孔機１１及び走行体３３に搭載したコアボーリング機３１を銑鉄５の上面５ａ上に搬入する。切断作業に際しては、削孔機１１及びコアボーリング機３１を複数台用いることが効率的である。

大きな動力を要する削孔機１１の方がコアボーリング機３１よりも大型になるため、複数台の削孔機１１とコアボーリング機３１を用いる場合、小動力で小型で済むコアボーリング機３１を、削孔機１１よりも多く用いることで、狭い炉体２内にこれら削孔機１１やコアボーリング機３１を適切に配備することができ、円滑に銑鉄５を切断することができる。

本実施形態に係る高炉の銑鉄切断方法は図１１に示すように、要するに、削孔機１１による貫通孔７ｘとコアボーリング機３１による貫通孔７ｙとを交互に配列して、かつ隣接するこれら貫通孔７ｘ，７ｙ同士を互いに連通させて形成する切断工程を含むようにする。

すなわち、まず、削孔機１１により、先行して、ある程度の数の貫通孔７ｘを形成し、その後、貫通孔７ｘを継続して形成しつつ、後追いで、コアボーリング機３１により、貫通孔７ｘの間に貫通孔７ｙを形成していく。コアボーリング機３１の方が削孔機１１よりも効率が低くても、多数のコアボーリング機３１で同時に多数の貫通孔７ｙを形成することができるので、削孔ビット１６による複数の貫通孔７ｘの形成を先行しておくようにする。理想的には、コアボーリング機３１と削孔機１１とが並行して作業を行い、コアボーリング機３１が追い付く直前に全工程を完了する。

これにより、交互に配列される貫通孔７ｘ及び貫通孔７ｙにより、銑鉄５をラインカットすることができる。この際、図１１に矢印Ｑで示すように、ラインカットの形態は、隣接する貫通孔７ｘ，７ｙ同士に角度を付けることで、直線状に限ることなく、折れ線状や曲線状の形態としてもよい。

本実施形態に係る高炉の銑鉄切断方法をさらに詳述すると、上記切断工程は、コアビット３２の口径Ｗ以下の間隔Ｚを隔てて、対をなす貫通孔７ｘを削孔機１１で削孔する第１穿孔工程と、対をなす貫通孔７ｘの間に、これら貫通孔７ｘと連通する一つの貫通孔７ｙをコアボーリング機３１で形成するコアボーリング工程と、既に穿孔形成されたいずれかの貫通孔７ｘからコアビット３２の口径Ｗ以下の間隔Ｚを隔てて、当該貫通孔７ｘと対をなす他の貫通孔７ｘを削孔機１１で削孔する第２穿孔工程とを備えて、第２穿孔工程が完了したらコアボーリング工程を開始することを繰り返すようにして行われる。

まず、第１穿孔工程では、連続的に形成されて銑鉄５をラインカットする貫通孔７のうち、最初の貫通孔７ｘを、アンカー部８の軸体１８を挿入するための貫通孔７ｘとして、削孔機１１により先行して形成する。削孔機１１で削孔する際には常に、押圧部材２２を銑鉄５の上面５ａに押し当てることで、削孔反力を銑鉄５に伝達して支持させることができ、削孔機１１により、曲がりのない貫通孔７ｘを高い削孔スピードで形成することができる。

次いで、削孔機１１に、取付ブラケット１７を介して、定着手段１９を備えた軸体１８を一体的に設ける。そして、作業用アーム１０により、軸体１８を先行形成された貫通孔７ｘに挿入する。貫通孔７ｘに挿入された軸体１８の定着手段１９により貫通孔７内部の周壁７ａに軸体１８を定着させる。

軸体１８の貫通孔７ｘへの挿入深さは、表面付近の残留する銑鉄５には不純物が多く脆いので、ある程度深く設定される。挿入深さは、先行形成する際の反力や切り屑から判定可能であるので、手間がかかることなく、容易かつ短時間でアンカー部８の設置を完了することができる。

軸体１８が貫通孔７ｘに定着されることにより、削孔機１１、ひいてはこれを搭載するクローラ９を銑鉄５に対し、固定して設置することができる。また、アンカー部８により、コアビット３２の口径Ｗ以下の間隔Ｚを隔てた位置に形成する、先行形成された貫通孔７ｘと対をなす貫通孔７ｘの位置を位置決めすることができる。さらに、この対をなす貫通孔７ｘの形成にあたり、削孔ロッド１６の前進を案内することができる。このとき、押圧部材２２も銑鉄５の上面５ａに押し当てられる。

この際、軸体１８が、銑鉄上面５ａよりも下方の貫通孔７ｘ内部に定着されている一方、削孔ビット１６は、銑鉄上面５ａよりも上方に位置されている。軸体１８を貫通孔７ｘ内部に定着させたら、対となる貫通孔７ｘを形成するために、削孔ビット１６による削孔作業を開始する。削孔作業は、削孔機１１の回転駆動部１３で削孔ロッド１５を介して削孔ビット１６を回転駆動しつつ、移動機構１４で回転駆動部１３を銑鉄５に向けて前進させることで行う。

削孔ビット１６で銑鉄５に、対となる貫通孔７ｘを形成していくとき、削孔ロッド１５を介して削孔機１１に伝達されるスラストやトルクなどの削孔反力は、アンカー部８により、すなわち定着手段１９で貫通孔７に定着された軸体１８により、銑鉄５に伝達されて支持される。

このようにアンカー部８により、削孔反力を銑鉄５に伝達して支持させるようにしたので、削孔機１１、そしてまたこれを備えるクローラ９に生じる振れ動きを抑制することができ、またクローラ９の姿勢が傾くことを防止することができる。

また、軸体１８は、削孔ロッド１５から、貫通孔ほぼ一つ分となるコアビット３２の口径Ｗ以下の間隔Ｚを隔てて配置されるので、削孔反力が生じる位置（削孔ロッド１５）とこの削孔反力に抗する定着位置（軸体１８）との距離が短く、クローラ９を含む削孔機１１側に作用する応力負担を軽減できて、効率良く安定的に削孔反力に抗することができる。削孔機１１及びクローラ９の振れ動きは、押圧部材２２によっても抑制することができる。

従って、削孔機１１で形成される貫通孔７ｘを位置精度高く、かつ孔曲がりが生じることなく形成できると同時に、高い削孔スピードで作業を行うことができて、貫通孔７ｘを安定的かつ効率的に形成することができる。また、安定的に貫通孔７ｘを形成できることにより、連設する貫通孔７ｘ，……を正確な位置に形成でき、コアボーリング機３１と共に貫通孔７ｘ，７ｙを連続的に形成するにあたり、貫通孔７ｘ，７ｙ同士の重なり合いの量を僅かとして、貫通孔７ｘ，７ｙの形成個数を減少させることができ、施工効率を向上することができる。

次に、コアボーリング工程では、コアボーリング機３１のコアビット３２により、削孔機１１で形成された対をなす貫通孔７ｘの間に、貫通孔７ｙを形成する。コアビット３２による切削作業は、コアボーリング機３１のモータ部３７でコアチューブ３９を介してコアビット３２を回転駆動しつつ、操作ハンドル３６で操作されるアーム部３５でモータ部３７を銑鉄５に向けて前進させることで行う。

コアビット３２で銑鉄５を切削していくときには、コアボーリング機３１が小動力で銑鉄５を切削できるので、切削作業で生じる反力も小さく、また、コアチューブ３９内に残るコア体４０が内側から当該コアチューブ３９を支持するので、コアボーリング機３１で形成される貫通孔７ｙは位置精度高く、かつ孔曲がりが生じることなく形成でき、貫通孔７ｙを安定的かつ効率的に形成することができる。

また、安定的に貫通孔７ｙを形成できることにより、連設する貫通孔７ｙ，……を正確な位置に形成でき、コアボーリング機３１によっても、貫通孔７ｘ，７ｙ同士の重なり合いの量を僅かとして、施工効率を向上することができる。

特に、コアビット３２の口径Ｗを、削孔ビット１６の外径Ｊよりも大きくすることで、削孔機１１で形成する貫通孔７ｘの個数を低減することができる。削孔機１１は、コアボーリング機３１に比し大動力を要し、用いる装置が大型になるので、コアボーリング機３１を多数使用することによって、削孔機１１による貫通孔７ｘの個数を低減できることで、高い施工効率で銑鉄５をラインカットすることができる。なお、コアボーリング機３１に、削孔機１１に備えたと同様のアンカー部８を設けてもよい（図９参照）。この場合、コアボーリング工程の最初に、第２穿孔工程と同様の工程が実施される。

次に、第２穿孔工程では、それ以前に削孔機１１で形成された貫通孔７ｘのうち、いずれかの貫通孔７ｘに対し、これと対をなす他の貫通孔７ｘを、コアビット３２で切削する貫通孔７ｙ位置を空けた状態で、上述したアンカー部８を利用した削孔機１１の削孔ビット１６で削孔する。すなわち、既に形成された貫通孔７ｘに軸体１８を挿入して、新しく貫通孔７ｘを形成する。

そして、常に対をなす削孔機１１で形成される貫通孔７ｘの間に、後追いでコアボーリング機３１により貫通孔７ｙを形成する手順となるように、第２穿孔工程が完了したらコアボーリング工程を開始することを繰り返すようになっている。

削孔機１１については、貫通孔７ｘが新設される度に、アンカー部８の軸体１８を定着させる貫通孔７ｘをずらし、削孔機１１で新たな貫通孔７ｘの形成を継続するようにし、コアボーリング機３１については、貫通孔７ｘが対をなして形成される度に、その位置へ移動して、コアビットで３２新たな貫通孔７ｙの形成を継続するようにすることで、銑鉄５を貫通する貫通孔７ｘ，７ｙを連続的に形成して、銑鉄５をラインカットすることができる。この際、コアボーリング機３１で形成される貫通孔７ｙ内にコア体４０が残存していても、銑鉄５は完全にラインカットされている。

貫通孔７ｙ内に残存するコア体４０は必要に応じて、貫通孔７ｙから抜き出される。抜き出しは、コア体４０の上端に吊り具を溶接し、当該吊り具を介して重機でコア体４０を吊り上げるなどの方法で行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る高炉の銑鉄切断方法にあっては、削孔機１１だけで施工する場合やコアボーリング機３１だけで施工する場合に比して、コア体４０が残存することなく貫通孔７ｘを形成できる削孔機１１の削孔ビット１６と、小型小動力で短時間に切削を完了できるコアボーリング機３１のコアビット３２とによって貫通孔７ｘ，７ｙを連続形成することができ、効率的に銑鉄５をラインカットすることができる。

削孔機１１を主体的に使用し、コアボーリング機３１を補助的に使用する銑鉄切断方法であり、削孔機１１では削孔しにくい箇所は、コアボーリング機３１を使用することができる。例えば、貫通孔同士の間隔が５ｍｍ程度であり、削孔ビットで削孔しにくい場合、コアボーリング機３１を使用することができる。また、銑鉄表面付近ではラップしていても、途中から離れてしまっている貫通孔について、残っている部分をコアボーリング機３１で削孔することができる。さらに、炉の外周など、削孔機１１を設置できない位置でも、コアボーリング機３１であれば、削孔することができる。

本発明は、上述した実施形態に具体的に記載した内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内であれば適宜変更することができる。例えば、押圧部材２２は設けなくてもよい。また、アンカー部８の軸体１８は、削孔ロッド１５から貫通孔７ｘの孔径以上離して配置されても、例えば、軸体１８と削孔ロッド１５が貫通孔７ｘ，７ｙを２つもしくは３つ跨ぐような間隔を隔てて配置されてもよく、当該間隔を調節可能としてもよい。

１ 高炉
２ 炉体
５ 銑鉄
７，７ｘ，７ｙ 貫通孔
１１ 削孔機
１５ 削孔ロッド
１６ 削孔ビット
３１ コアボーリング機
３２ コアビット
３９ コアチューブ
４０ コア体
Ｊ 削孔ビットの外径
Ｗ コアビットの口径
Ｚ コアビットの口径以下の間隔

Claims (3)

1. 高炉の炉体内部に残留する銑鉄にこれを貫通する貫通孔を連続的に形成して、当該銑鉄をラインカットする高炉の銑鉄切断方法であって、
   削孔ビットが先端に設けられた削孔ロッドを回転駆動しつつ銑鉄へ向けて前進させて、銑鉄に該削孔ビットで穿孔して第１の貫通孔を形成する削孔機と、コアビットが先端に設けられたコアチューブを回転駆動しつつ銑鉄へ向けて前進させて、銑鉄を該コアビットで切削して第２の貫通孔を形成するコアボーリング機とを用い、
   上記削孔機による上記第１の貫通孔と上記コアボーリング機による上記第２の貫通孔とを交互に配列して、かつ隣接する第１及び第２の貫通孔同士を互いに連通させて形成する切断工程を含むことを特徴とする高炉の銑鉄切断方法。
2. 前記切断工程は、
   前記コアビットの口径以下の間隔を隔てて、複数の前記第１の貫通孔を前記削孔機で削孔する穿孔工程と、
   上記第１の貫通孔の間に、これら第１の貫通孔と連通する前記第２の貫通孔を前記コアボーリング機で形成するコアボーリング工程とを備え、
   上記穿孔工程を先行させ、その後、上記コアボーリング工程を該穿孔工程と並行して実施することを特徴とする請求項１に記載の高炉の銑鉄切断方法。
3. 前記コアビットの前記口径が、前記削孔ビットの外径よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の高炉の銑鉄切断方法。

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