JP7247047B2 - 熱風管の延長方法および熱風炉の増設方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱風管の延長方法および熱風炉の増設方法に関する。

製銑用の高炉には、炉内に熱風を供給するための熱風炉が設置される。
熱風炉は、燃焼室および蓄熱室を備えて構成され、燃焼室で空気を加熱し、加熱された空気を蓄熱室に通すことで、蓄熱室内の蓄熱煉瓦に蓄熱する。十分に蓄熱された蓄熱室に空気を通すことで、この空気を加熱することができる。
通常、高炉１基に対して熱風炉が３～５基設けられ、各熱風炉は熱風管を介して高炉の環状管に接続され、熱風炉の熱風は熱風管から環状管を経て羽口から高炉内へと供給される。熱風管は、高炉に至る熱風本管と、熱風本管から各熱風炉へと分岐する熱風枝管とで構成される。
複数基ある熱風炉においては、各熱風炉で燃焼（蓄熱）と送風（熱風供給）とを交互に繰り返すとともに、各熱風枝管に設置された熱風弁により熱風炉を順次切り替えることによって、高炉に対して高温の送風を常に連続して行うことができる（特許文献１参照）。

このような熱風炉と高炉とを結ぶ熱風枝管ないし熱風本管では、内部を流通する高温（１１００～１３００℃）の熱風に耐えるべく、鋼製の管材の内面に耐火煉瓦を張った構造が採用される。
これらの耐火煉瓦は、高炉の改修工事の際に熱風管内を常温まで冷却した際に、部分的もしくは全面的に補修されることが多い。しかしながら、近年は、高炉の寿命も約１５～２０年と長くなっており、その期間の途中で耐火煉瓦が損傷、脱落することもある。耐火煉瓦の損傷等をそのまま放置しておくと、鉄皮温度が上昇し、ひいては鉄皮に開口が生じ、高炉の操業に支障をきたすこともある。従って、耐火煉瓦が損傷した場合は、通常操業時であっても早急な補修が必要である。

通常操業時に補修する方法としては、１～２ケ月毎に行われる高炉の定修（定期補修）時に、熱風管内へ作業者が立ち入り、耐熱煉瓦の補修を行うしかない。
ここで、高炉の定修時間は、高炉および熱風炉の冷却を避け安定的に立ち上げるために、約２４～４８時間が一般的で、最長でも１２０時間が限界である。補修を行うためには、熱風管内を人が入れる温度まで冷却することが必要である。
しかし、熱風の送風を止めても、熱風管内は温度が直ちに下がるものではなく、作業者が立ち入り可能な温度まで待機すると、補修に利用できる時間が短くなってしまう。
一方で、高炉の寿命期間に発生するとは限らない熱風管内部の補修に対し、内部冷却装置などの専用の構成を準備することは、設備費用的に見合わないものであった。
このような問題に対し、熱風炉における既存の構成を利用して外気を取り込み、熱風管内を冷却する流れを形成する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００７－２６２４８９号公報 特開２０１３－２２４４６６号公報

前述のように、高炉１基に対して通常は３～５基の熱風炉が建設される。一方、建設時以外でも、高炉によっては、既設の熱風炉に対して熱風炉の増設が必要になることがある。例えば、高炉の能力を増強するために、熱風炉の送風能力を向上させたい場合がある。また、いずれかの熱風炉が損傷した際には、この熱風炉を休止させて補修する必要があるが、熱風炉を１基休止させた状態でも高炉の能力が低下しないように、全体としての熱風供給能力を確保するべく、熱風炉を増設する場合がある。
熱風炉の増設の際には、たとえば既設の３基が接続された熱風本管を延長し、追加の１基に連結する。熱風本管の延長にあたっては、熱風本管の一部を切り開き、そこに延長用の熱風管を接続する作業を行う。この作業の際に、熱風本管の内部温度が問題となる。

すなわち、高炉が稼働状態であるとき、熱風本管の内部が１１００～１３００℃の高温となっており、一部を切り開いて熱風管の延長部分を接続する作業は困難である。
一方、高炉の定修期間、つまり熱風炉からの熱風の供給が停止され、熱風本管の内部温度が低下する時期を利用すれば、熱風本管に延長部分を接続する作業が可能である。しかし、定期補修のための高炉の停止期間は、前述の通り限られており、熱風本管を切り開き、追加の熱風炉に至る延長部分を設置する作業には十分でない。
このようなことから、熱風本管を延長するためには、高炉が長期間休止する高炉の改修工事の際に実施することが一般的であった。高炉の改修工事の際は、熱風管が常温まで冷却されているため、容易に接続が可能である。しかしながら、高炉の改修期間は、１５年から２０年と長く、その間に熱風炉を建設することができないという問題があった。このため、熱風炉が損傷した場合は、熱風炉の休止に伴い高炉への送風温度が低下し、高炉の生産能力の低下による経済的な損失が避けられなかった。

本発明の目的は、高炉の停止期間を最小限にできる熱風管の延長方法および熱風炉の増設方法を提供することである。

本発明の熱風管の延長方法は、高炉および既設熱風炉が接続された熱風管を延長して増設熱風炉に接続する熱風管の延長方法であって、準備工程として、前記熱風管の一部を開放して前記熱風管に連通する接続管を設置し、前記接続管に内部が遮蔽板で閉鎖された遮蔽管を接続しておき、延長工程として、前記遮蔽管から前記増設熱風炉に至る延長管を設置し、連通工程として、前記接続管と前記延長管との間から前記遮蔽管を撤去し、前記接続管と前記延長管との間に内部が開通している連通管を設置して前記接続管と前記延長管とを連通させることを特徴とする。

このような本発明では、熱風管を延長して増設熱風炉に接続する作業工程を、準備工程、延長工程、および連通工程の３つに分割することができる。
３つの工程のうち、準備工程および連通工程では、熱風管を一時的に開放する必要があるが、途中の延長工程では熱風管が遮蔽管で閉じられている。従って、高炉の定修期間に準備工程を実施し、高炉が再稼働した状態で延長工程を実施し、熱風炉の増設が完了したのちの高炉の定修期間に連通工程を実施することができる。その結果、工期が長い延長工程の間は高炉を停止する必要がなく、準備工程および連通工程は別の定修期間に実施すればよいから、熱風管延長のための高炉の停止期間を最小限にでき、実質的に熱風管の延長目的での高炉の長期間停止を解消できる。
また、本発明では、高炉の停止期間を最小限にするために、最小の改造範囲としている。すなわち、準備工程では、熱風管の端末部分のみ撤去し、接続管を設置すればよく、まだ延長管も設置していないことから、外部からの作業も容易であり、延長管との接続のための長さ調整等も必要ない。
なお、延長管に接続される増設熱風炉は、準備工程に先立って建設しておくことができる。また、延長管についても、一部を増設熱風炉とともに準備工程に先立って設置しておいてもよい。

本発明の延長方法において、前記準備工程では、前記熱風管の一部を開放したのち、前記熱風管の開口内側に防熱板を設置しておき、前記熱風管に連通する前記接続管を設置し、前記防熱板を撤去したのち、前記遮蔽管を設置することが好ましい。

このような本発明では、熱風管の一部を開放したのち防熱板を設置することで、接続管の設置および耐火物の施工作業時に、熱風管からの熱を遮蔽することができる。準備工程は、高炉の定修時に実施するが、熱風管の温度も高く、正面からの輻射熱によって、作業時に相当な熱に曝される。しかし、防熱板を用いることで、熱風管からの熱を遮蔽でき、高炉の停止後に短時間で準備工程の作業を進めることができる。

本発明の熱風管の延長方法において、前記接続管には、前記熱風管と反対側および前記延長管の接続管側にそれぞれ接続形状を形成しておき、前記遮蔽管および前記連通管の両端には、それぞれ前記接続管および前記延長管の前記接続形状と接続可能な被接続形状を形成しておくことが好ましい。

このような本発明では、接続形状と被接続形状とにより、接続管および延長管と遮蔽管との接続、または接続管および延長管と連通管との接続が行われる。つまり、遮蔽管および連通管の被接続形状が共通であるため、遮蔽管および連通管はいずれも接続管および延長管に確実かつ効率よく接続できる。
従って、連通工程においては、接続管から遮蔽管を分離して連通管に置き換える際に、作業を確実かつ効率よく行うことができる。
なお、接続形状および被接続形状としては、互いに向かい合わせてボルト締結可能なフランジ形状が利用できる。また、接続形状および被接続形状として、凹凸嵌合する形状などであってもよい。

本発明の熱風管の延長方法において、前記遮蔽管は、前記遮蔽板の前記接続管側に耐火物が設置され、前記遮蔽板の前記延長管側に水冷構造が設置されていることが好ましい。
遮蔽管の内部の遮蔽板の温度が高く、熱風管の温度と圧力に耐えるようにするには、数百ｍｍの耐火物の厚さと剛性の高い遮蔽板が必要となり、遮蔽管の長さは、長く、重いものとなってしまう。
これに対し、本発明では、遮蔽板部分を水冷構造とすることで、耐火物の厚さも薄くでき、コンパクトな遮蔽管となり、最後の連通工程も容易となる。

本発明の熱風管の延長方法において、前記延長管には、途中に伸縮管が設置されていることが好ましい。
このような本発明では、連通工程において、接続管と延長管との間に設置されている遮蔽管を撤去するためには、各々の接続部分の間隔を拡げる必要がある。延長管に伸縮管が設置されていれば、この伸縮管をジャッキ等で縮めることで、延長管および遮蔽管の接続部分の間隔を拡げて、遮蔽管を撤去することができる。遮蔽管の撤去後、同一長さの連通管を設置し、先に縮めた伸縮管を元の長さに戻すことで、延長管と連通管とを接続することができる。
なお、伸縮管としては、熱風管の途中に熱風炉ごとに設置される熱膨張吸収用の伸縮管を利用してもよいが、連通管から伸縮管までの距離が長い場合、伸縮作業に大きな力を必要とすることから、連結管からに近い部分に連通工程専用の伸縮管を設けてもよい。目安として、連通管から伸縮管までの距離が８ｍより遠い場合は、専用の伸縮管を設置した方が好ましい。伸縮管としては、例えばジャバラ管などが利用できる。

本発明の熱風炉の増設方法は、高炉および既設熱風炉が接続された熱風管の一部に延長管を介して増設熱風炉を接続する熱風炉の増設方法であって、前記増設熱風炉の建設を行うとともに、準備工程として、前記熱風管の一部を開放して前記熱風管に連通する接続管を設置し、前記接続管に内部が遮蔽板で閉鎖された遮蔽管を接続しておき、延長工程として、前記遮蔽管から前記増設熱風炉に至る延長管を設置し、前記増設熱風炉の建設ができたのち、連通工程として、前記接続管と前記延長管との間から前記遮蔽管を分離して撤去し、前記接続管と前記延長管との間に内部が開通している連通管を設置して前記接続管と前記延長管とを連通させることを特徴とする。
このような本発明では、前述した本発明の熱風管の延長方法で説明した通りの効果を得ることができる。

本発明によれば、高炉の停止期間を最小限にできる熱風管の延長方法および熱風炉の増設方法を提供することができる。

本発明の一実施形態の熱風炉増設前の高炉設備を示す平面図。 前記実施形態の熱風炉増設後の高炉設備を示す平面図。 前記実施形態の作業進行を示す模式図。 前記実施形態の施工手順を示すフローチャート。 前記実施形態の準備工程の各手順を示す模式図。 前記実施形態の延長工程および連通工程を示す模式図。 前記実施形態の遮蔽管の水冷構造を示す断面図。 前記実施形態の遮蔽管の水冷構造を示す正面図。 本発明の他の実施形態の遮蔽管を示す断面図。 本発明の他の実施形態の高炉設備を示す平面図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、熱風供給装置１は、熱風を生成する３つの熱風炉１１，１２，１３を備え、各熱風炉１１～１３で生成された熱風が、熱風管２を経由して高炉３に供給される。各熱風炉１１，１２，１３は、それぞれ混冷炉１１１，１２１，１３１、燃焼炉１１２，１２２，１３２、および蓄熱炉１１３，１２３，１３３を有する外燃式熱風炉である。ただし、各熱風炉１１～１３は、他の型式のものであってもよい。
熱風管２は、高炉３に至る熱風本管２０を有し、熱風本管２０と各熱風炉１１，１２，１３の混冷炉１１１，１２１，１３１とは、それぞれ熱風枝管２１，２２，２３で結ばれている。熱風本管２０には、熱風枝管２１，２２，２３の接続部位の高炉３側に、ジャバラ管を用いた熱膨張吸収用の伸縮管４１，４２，４３が設置されている。

図２において、本実施形態では、熱風供給装置１に設置された３基の熱風炉１１～１３（既設熱風炉）に対し、さらに１基の熱風炉１４（増設熱風炉）を増設する。そして、熱風炉１４を熱風本管２０に接続するために、熱風本管２０の端部に延長管３４を接続して熱風本管２０を延長する。
これらの熱風炉１４の増設作業および熱風本管２０の延長作業は、高炉３の稼働とは別に実施していくが、延長管３４と熱風本管２０との接続作業は、高炉３が停止状態でないと実施できない。

図３において、高炉３が、高炉稼働１、定修１、高炉稼働２、定修２、高炉稼働３と進行する場合、高炉稼働１またはそれ以前から定修２までの期間に熱風炉１４の増設作業（増設熱風炉構築）を実施する。さらに、定修１から高炉稼働２を経て定修２にわたる期間に熱風本管２０の延長作業を実施する。なお、熱風本管２０から離れた部位の延長管３４は、熱風炉１４の増設作業とともに高炉稼働１の前から実施してもよい。
このうち、熱風本管２０の延長手順は、準備工程Ｓ１、延長工程Ｓ２、および連通工程Ｓ３を含む。準備工程Ｓ１は定修１の期間内に実施され、延長工程Ｓ２は高炉稼働２の期間内に実施され、連通工程Ｓ３は定修２の期間内に実施される。
図４に、準備工程Ｓ１、延長工程Ｓ２、および連通工程Ｓ３における具体的な施工の手順Ｓ１１～Ｓ３６を示す。

準備工程Ｓ１では、高炉３を一時停止させたのち（図４の手順Ｓ１１、図３の定修１）、熱風本管２０の端末を切除し、周辺の耐火物を撤去する（手順Ｓ１２）。この際、耐火物の解体により、熱風本管２０と貫通すると熱風が噴き出すこともあるため、熱風本管２０に設置された図示しないブリーダ管を開放したり、隣接する熱風炉を利用したりして、ドラフトによる熱風の吹き出しを避けたほうがよい（特許文献２参照）。
次に、熱風本管２０の内部に防熱板３０（後述）を設置し（手順Ｓ１３）、末端開口に接続管３１（後述）を溶接し（手順Ｓ１４）、接続管３１の内側に耐火物を設置する（手順Ｓ１５）。これら接続管３１の管内作業が完了したら、防熱板を撤去（手順Ｓ１６）し、遮蔽管３２（後述）を接続管３１に接続する（手順Ｓ１７）。
これらの手順Ｓ１３～Ｓ１７が完了したら、高炉３の稼働を再開させる（手順Ｓ１８、図３の高炉稼働２）。

図５に、準備工程Ｓ１における具体的な作業内容を示す。
手順Ｓ１２では、図５（Ａ）のように、熱風本管２０の末端２０１を切除して開口２０２を形成し、図５（Ｂ）のように、開口２０２を通して熱風本管２０の内部に防熱板３０を設置する（手順Ｓ１３）。防熱板３０は、例えば不燃性で断熱性を有するグラスウールなどを板状に成形したものなどが利用できる。この防熱板３０により、熱風本管２０からの輻射熱が遮断され、開口２０２側の管内作業を容易とすることができる。そして、開口２０２から所定幅にわたって熱風本管２０の内側の耐火物２０３を撤去する。

手順Ｓ１４では、図５（Ｃ）のように、熱風本管２０の末端の開口２０２に接続管３１を溶接する。
接続管３１は、熱風本管２０と同径だが短尺の鋼管であり、熱風本管２０に溶接される側とは反対側にフランジ３１１（接続形状）を有する。なお、フランジ３１１を直接熱風本管２０に形成することも可能であるが、フランジ３１１を熱風本管２０の外周面に垂直に溶接することは現場では難しいので、工場にて接続管３１にフランジ３１１を溶接し、接続管３１と熱風本管２０とを溶接する方が取付精度もよく作業も容易である。
手順Ｓ１５では、図５（Ｄ）のように、接続管３１の内側から熱風本管２０の内側（手順Ｓ１３で撤去した部分）まで連続して耐火物３１２を設置する。

手順Ｓ１６で防熱板３０を撤去した後、手順Ｓ１７では、図５（Ｅ）のように、遮蔽管３２を接続管３１に接続する。
遮蔽管３２は、熱風本管２０と同径だが短尺の鋼管であり、接続管３１に接続される側にフランジ３２１（被接続形状）を有し、反対側にフランジ３２２（接続形状）を有する。フランジ３２１，３２２は、接続管３１のフランジ３１１と同径かつ同位置にボルト孔を有し、互いに向かい合わせてボルト締結が可能である。
遮蔽管３２の内部には、遮蔽板３２０が設置されている。遮蔽板３２０は全周を遮蔽管３２の内側に溶接され、遮蔽管３２を接続管３１に接続した際には、熱風本管２０の末端を気密状態に封止可能である。

図７および図８に、本実施形態で遮蔽管３２として用いる遮蔽管３２Ａの具体的構造を示す。
図７において、遮蔽管３２Ａの内部には鋼板５１が設置され、この鋼板５１により前述した遮蔽板３２０が形成されている。鋼板５１の片面（接続管３１側の表面）には、キャスタブルなどの耐火物５３が張られている。鋼板５１には、耐火物５３の食い付き性を高めるためのスタッド５４が多数配置されている。
鋼板５１の反対側（延長管３４側）には、別の鋼板５２が設置され、鋼板５１と鋼板５２との間の空間には複数の仕切板５５，５６が設置されている。

図８にも示すように、複数の水平な仕切板５５および縦方向の仕切板５６により、鋼板５１と鋼板５２との間の空間は複数の区画に仕切られている。水平な仕切板５５にはそれぞれ連通孔５７が形成されている。遮蔽管３２Ａの下部および上部には、鋼板５１と鋼板５２との間の空間に連通する導入管５８および排出管５９が設置されている。

遮蔽管３２Ａにおいては、これらの仕切板５５，５６、連通孔５７、導入管５８および排出管５９により、冷却構造が形成されている。導入管５８から導入された冷却水は、仕切板５５，５６による区画を順次通過し、排出管５９から排出される。この際、連通孔５７は、上下に隣接するものが互いに離れた位置に設置されており、冷却水は仕切板５５，５６による区画をジグザグ状に通過し、鋼板５１（遮蔽板３２０）に対する冷却効果を高めることができる。

このように、定修１の期間に、手順Ｓ１３で開放した熱風本管２０の末端が、手順Ｓ１７で気密状態に封止されることで、手順Ｓ１９で高炉３を稼働（図３の高炉稼働２）させることが可能となる。
高炉稼働２の期間には、延長工程Ｓ２を実施する。

延長工程Ｓ２では、高炉３の稼働状態で、熱風炉１４（増設熱風炉）に至る延長管３４を設置し、延長管３４の内側に耐火物を設置する（図４の手順Ｓ２１）。
図６に、延長工程Ｓ２および連通工程Ｓ３における具体的な作業内容を示す。
図６（Ａ）のように、準備工程Ｓ１により、熱風本管２０の末端には接続管３１に遮蔽管３２が接続され、高炉３が稼働状態でも熱風本管２０からの熱風や輻射は遮蔽されている。
図６（Ｂ）のように、延長管３４は、遮蔽管３２の端部から熱風本管２０を延長するように設置され、先端が増設される熱風炉１４の熱風枝管２４に接続される。

延長管３４は、熱風本管２０と同径の鋼管であり、遮蔽管３２に対向される端部にフランジ３４１（被接続形状）を有する。フランジ３４１は、前述したフランジ３１１，３２１，３２２と同径かつ同位置にボルト孔を有し、遮蔽管３２のフランジ３２２と互いに向かい合わせてボルト締結が可能である。
延長管３４の内側には、全面に耐火物３４０が設置される。
延長管３４の途中には、伸縮管４４が形成されている。
伸縮管４４は、熱風本管２０に既設の伸縮管４１，４２，４３と同様なジャバラ管などで形成される。

このように、高炉稼働２の期間に、延長工程Ｓ２を実施することで、遮蔽管３２から熱風炉１４に至る延長管３４が完成する。
高炉稼働２に続く定修２の期間には、連通工程Ｓ３を実施する。

連通工程Ｓ３では、高炉３を一時停止させたのち（図４の手順Ｓ３１、図３の定修２）、遮蔽管３２を接続管３１および延長管３４と分離して撤去する（手順Ｓ３２）。なお、分離時は、前述の準備工程にて記載のように熱風が噴き出す可能性があるため、ドラフトを講じておいた方がよい。次に、連通管３３（後述）を設置し、接続管３１に接続したのち、連通管３３と延長管３４とを接続する（手順Ｓ３３）。

図６（Ｃ）のように、連通管３３は、接続管３１と延長管３４との間の、遮蔽管３２が撤去された部分に置き換えるように設置される。
連通管３３は、前述した遮蔽管３２と同径かつ同長さの短尺の鋼管であり、接続管３１に接続される側にフランジ３３１（被接続形状）を有し、反対側にフランジ３３２（接続形状）を有する。フランジ３３１，３３２は、前述した遮蔽管３２のフランジ３２１，３２２と同様であり、接続管３１のフランジ３１１および延長管３４のフランジ３４１と向かい合わせてボルト締結が可能である。
連通管３３は、フランジ３３１側から３３２側まで内部が連通されており、その内側には、全面に耐火物３３０が設置されている。

連通管３３が遮蔽管３２と同寸であるため、接続管３１と延長管３４との間で、遮蔽管３２を撤去したあとに連通管３３を設置することができる。ただし、遮蔽管３２の撤去の際、および連通管３３の設置の際に、各々と接続管３１および延長管３４との間に隙間がないと、前述した撤去または設置の作業が困難である。そこで、延長管３４に形成された伸縮管４４を利用し、延長管３４のフランジ３４１側を進退させて作業隙間を確保する。

すなわち、遮蔽管３２の撤去（手順Ｓ３３）の際には、延長管３４を縮めることで、延長管３４のフランジ３４１側を遮蔽管３２から離隔させ、遮蔽管３２と延長管３４との間に作業隙間を確保する。一方、連通管３３の設置（手順Ｓ３４）の際には、延長管３４を延ばすことで、延長管３４のフランジ３４１側を連通管３３に近接させ、連通管３３との隙間を解消し、互いに密接状態として接続を行う。なお、伸縮管４４を利用して進退させることから、進退量は、作業に必要な最低限の寸法１０～２０ｍｍ程度に留めるように注意が必要である。

以上の連通工程Ｓ３までを行うことで、熱風本管２０から接続管３１、連通管３３、延長管３４までが連通され、熱風本管２０の延長が実現する。そして、熱風本管２０に熱風炉１４が接続され、既設の熱風炉１１～１３に対して熱風炉１４（増設熱風炉）の増設が実現する。
これらの手順Ｓ３１～Ｓ３３が完了したら、高炉３の稼働を再開させる（手順Ｓ３４、図３の高炉稼働３）。

このような本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
本実施形態では、高炉３および熱風炉１１～１３（既設熱風炉）が接続された熱風本管２０を延長して熱風炉１４（増設熱風炉）に接続するために、準備工程Ｓ１、延長工程Ｓ２、および連通工程Ｓ３を実施した。
準備工程Ｓ１として、熱風本管２０の一部を開放して熱風本管２０に連通する接続管３１を設置し（図４の手順Ｓ１４）、接続管３１に内部が遮蔽板３２０で閉鎖された遮蔽管３２を接続した（手順Ｓ１７）。
延長工程Ｓ２として、遮蔽管３２から熱風炉１４に至る延長管３４を設置した（手順Ｓ２１）。
連通工程Ｓ３として、遮蔽管３２を接続管３１から分離して撤去し（手順Ｓ３２）、接続管３１と延長管３４との間に内部が開通している連通管３３を設置し、接続管３１と延長管３４とを連通させた（手順Ｓ３３）。

これにより、本実施形態では、熱風本管２０を延長して熱風炉１４に接続する作業工程を、準備工程Ｓ１、延長工程Ｓ２、および連通工程Ｓ３の３つに分割することができる。
３つの工程のうち、準備工程Ｓ１および連通工程Ｓ３では、熱風本管２０を一時的に開放する必要があるが、途中の延長工程Ｓ２では熱風本管２０が遮蔽管３２で閉じられている。従って、高炉３の定期的な停止期間（図３の定修１）に準備工程Ｓ１を実施し、高炉３が再稼働した状態（高炉稼働２）で延長工程Ｓ２を実施し、次回以降の停止期間（定修２）に連通工程Ｓ３を実施することができる。

その結果、工期が長い延長工程Ｓ２の間は高炉３を停止する必要がなく、準備工程Ｓ１および連通工程Ｓ３は別の停止期間（定修１および定修２）に実施すればよいから、熱風本管２０の延長のための停止期間を最小限にでき、実質的に熱風本管２０の延長目的での高炉３の停止を解消できる。

図３の下段において、熱風本管２０の延長目的での高炉３の休止を行う場合、高炉稼働Ａの期間から高炉３を休止させ、その間に準備工程Ｓ１、延長工程Ｓ２、および連通工程Ｓ３の作業手順を全て実施することになる。その結果、延長完了ののち高炉稼働Ｂに入るまでの停止期間が長大化せざるを得ない。
これに対し、本実施形態では、前述の通り延長工程Ｓ２は高炉稼働２の期間に行うことができ、準備工程Ｓ１および連通工程Ｓ３は別の停止期間（定修１および定修２）に実施でき、高炉３の停止期間を最小にすることができる。なお、準備工程Ｓ１は、高炉３の定修期間を使用して行うが、将来熱風炉の増設計画がある場合、長期間高炉３が休止する改修工事の際に実施しておくことも可能である。

本実施形態において、準備工程Ｓ１では、接続管３１の設置前に熱風本管２０の開口内側に防熱板３０を設置しておき（手順Ｓ１３）、遮蔽管３２の設置前に防熱板３０を撤去した（手順Ｓ１６）。
これにより、本実施形態では、熱風本管２０の一部を開放したのち防熱板３０を設置することで、接続管３１の設置および遮蔽管３２の接続の作業時に、熱風本管２０からの輻射熱を遮蔽することができる。準備工程Ｓ１は、高炉３の停止時（定修１）に実施するが、熱風本管２０の管内温度も高く、作業時に相当な熱に曝される。しかし、防熱板３０を用いることで、熱風本管２０からの熱を遮蔽でき、高炉３の停止後に短時間で準備工程Ｓ１の作業を進めることができる。

本実施形態において、接続管３１には、熱風本管２０と反対側にフランジ３１１（接続形状）を形成しておき、遮蔽管３２および連通管３３には、それぞれ接続管３１と接続される側にフランジ３１１と接続可能なフランジ３２１，３３１（被接続形状）を形成しておいた。
これにより、本実施形態では、フランジ３１１とフランジ３２１とにより、接続管３１と遮蔽管３２との接続が行われ（手順Ｓ１７）、フランジ３１１とフランジ３３１とにより、接続管３１と連通管３３との接続が行われる（手順Ｓ３４）。つまり、遮蔽管３２および連通管３３のフランジ３２１，３３１（被接続形状）が共通であるため、遮蔽管３２および連通管３３はいずれも接続管３１に確実かつ効率よく接続できる。

同様に、遮蔽管３２および連通管３３の反対側には、それぞれフランジ３２１，３３１と共通のフランジ３２２，３３２（被接続形状）を形成するとともに、延長管３４のフランジ３４１（接続形状）をこれらのフランジ３２２，３３２と接続可能としたので、延長管３４の側についても遮蔽管３２および連通管３３を確実かつ効率よく接続できる。
従って、連通工程Ｓ３においては、接続管３１から遮蔽管３２を分離して連通管３３に置き換える際に、作業を確実かつ効率よく行うことができる。

本実施形態において、遮蔽管３２には、遮蔽板３２０（図７の鋼板５１）の接続管３１側に耐火物５３を設置するとともに、遮蔽板３２０の延長管３４側に、仕切板５５，５６、連通孔５７、導入管５８および排出管５９で構成される水冷構造を設置した。
遮蔽管３２の内部の遮蔽板３２０の温度が高く、熱風管の温度と圧力に耐えるようにするには、数百ｍｍの耐火物の厚さと剛性の高い遮蔽板が必要となり、遮蔽管３２の長さは、長く、重いものとなってしまう。
これに対し、本実施形態では、遮蔽板３２０を水冷構造とすることで、耐火物５３の厚さも薄くでき、コンパクトな遮蔽管３２となり、最後の連通工程Ｓ３も容易となる。

本実施形態において、延長管３４には、途中に伸縮管４４を形成しておいた。
これにより、本実施形態では、連通工程Ｓ３において、接続管３１から遮蔽管３２を分離して撤去する際（手順Ｓ３３）に、伸縮管４４を収縮させて延長管３４を遮蔽管３２から離れる方向へ変位させることで、接続管３１と遮蔽管３２との間、および遮蔽管３２と延長管３４との間に、作業隙間を確保することができる。
また、遮蔽管３２を撤去し、連通管３３に置き換える際（手順Ｓ３４～Ｓ３５）に、伸縮管４４を伸長させて延長管３４を連通管３３に近づく方向へ変位させることで、接続管３１と連通管３３との間、および連通管３３と延長管３４との間の隙間を解消し、各々の間を確実に接続することができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、遮蔽管３２として、図７および図８に示す水冷構造の遮蔽管３２Ａを用いた。しかし、水冷構造の遮蔽管３２Ａは本発明に必須ではなく、図９のような非水冷式の遮蔽管３２Ｂを用いてもよい。

図９において、遮蔽管３２Ｂの内部には鋼板６１が設置され、この鋼板６１により前述した遮蔽板３２０が形成されている。鋼板６１の片面（接続管３１側の表面）には、キャスタブルなどの耐火物６２が張られている。鋼板６１には、耐火物６２の食い付き性を高めるためのスタッド６３が多数配置されている。
耐火物６２の表面に沿って、耐火レンガ６４が２層にわたって積まれている。これにより、遮蔽管３２Ｂの接続管３１側には十分な厚さの耐火物層が形成されている。
鋼板６１の反対側（延長管３４側）には、鋼板６１を支えるブラケット６５が溶接されているとともに、Ｈ形鋼６６が縦横に組まれている。

本発明では、このような非水冷式の遮蔽管３２Ｂを用いてもよい。ただし、前述した水冷式の遮蔽管３２Ａ方が、軽く、コンパクトとなるため、連通工程Ｓ３で実施される遮蔽管３２と連通管３３の入替え作業を容易にできる。
例えば、両者を比較すると非水令式の遮蔽管３２Ｂの場合、長さが約８００ｍｍ、重量１２ｔであったのに対し、水令構造の遮蔽管３２Ａの場合は、長さが約５００ｍｍ、重量７ｔと約６０％に低減できる。

なお、前記実施形態では、遮蔽板３２０において、接続管３１側のみ耐火物５３が施工されているが、延長管３４側にも耐火物を施工してもよい。延長管３４側へも耐火物を施工した場合、熱風炉１４の立ち上げ時に延長管３４も乾燥をしようとした場合に有効である。

前記実施形態では、熱風炉１４の増設作業（増設熱風炉構築）を、高炉稼働１またはそれ以前から定修１までの期間に実施するとしていた。準備工程Ｓ１に先立つ事前施工としては、熱風炉１４の構築に限らず、熱風枝管２４ないし延長管３４の一部など、高炉３の運転状態に影響ない部分であれば実施してもよい。

前記実施形態では、接続形状であるフランジ３１１，３４１と、被接続形状であるフランジ３２１，３２２，３３１，３３２を用い、これらを全て同じ形状としたが、接続形状と被接続形状とを互いに異なる形状としてもよい。また、接続形状および被接続形状としては、フランジ形状に限らず、互いに凹凸嵌合する形状などであってもよい。要するに、遮蔽管３２および連通管３３に形成される被接続形状どうしが共通であれば、遮蔽管３２および連通管３３の置き換え作業を効率的に行える。
さらに、接続形状および被接続形状（フランジ３１１，３２１，３２２，３３１，３３２，３４１）は、予め各管（接続管３１、遮蔽管３２、連通管３３、および延長管３４）に工場施工しておいてもよく、現場で各管の端部に溶接してもよい。
遮蔽管３２の遮蔽板３２０は、予め工場施工してもよいが、現場施工してもよい。
連通管３３の耐火物３３０は、予め工場施工してもよいが、現場施工してもよい。

前記実施形態では、延長管３４の途中に形成される熱膨張吸収用の伸縮管４４を利用して、接続管３１から遮蔽管３２を分離して撤去する際（手順Ｓ３３）の作業隙間を確保し、および遮蔽管３２を撤去して連通管３３に置き換える際（手順Ｓ３４～Ｓ３５）の作業隙間を解消していた。
これに対し、延長管３４において、熱膨張対策用の伸縮管４４とは別に、連通工程専用の伸縮管を設けてもよい。

図８において、本発明の他の実施形態では、延長管３４の伸縮管４４から連通管３３に接続される端部までの距離が前記実施形態よりも長い。このような場合、連通工程Ｓ３において、接続管３１から遮蔽管３２を分離して撤去する際（手順Ｓ３３）、および遮蔽管３２を撤去して連通管３３に置き換える際（手順Ｓ３４～Ｓ３５）に、伸縮管４４の伸縮を伴って変位する延長管３４の長さが長くなり、変位する重量が大きくなるため、作業の困難性が増すことがある。これに対し、延長管３４の遮蔽管３２側の端部に近い部分に、連通工程専用の伸縮管４５を設けることで、同端部から伸縮管４５までの長さおよび重量を削減でき、作業隙間の確保および解消を容易に行うことができる。

本発明は、熱風管の延長方法および熱風炉の増設方法に利用できる。

１…熱風供給装置、１１１，１２１，１３１，１４１…混冷炉、１１２，１２２，１３２，１４２…燃焼炉、１１３，１２３，１３３，１４３…蓄熱炉、１１，１２，１３，１４…熱風炉、２…熱風管、２０…熱風本管、２０１…末端、２０２…開口、２０３…耐火物、２１，２２，２３，２４…熱風枝管、３…高炉、３０…防熱板、３１…接続管、３２…遮蔽管、３３…連通管、３４…延長管、３１１，３４１…フランジ（接続形状）、３２１，３２２，３３１，３３２…フランジ（被接続形状）、３１２，３３０，３４０…耐火物、３２０…遮蔽板、４１，４２，４３，４４，４５…伸縮管、５１，６１…遮蔽板を構成する鋼板、５２…鋼板、５３，６２…耐火物、５４，６３…スタッド、５５，５６，５７，５８，５９…水冷構造を構成する仕切板、連通孔、導入管および排出管、ブラケット、６４…耐火物である耐火レンガ、６５…ブラケット，６６…Ｈ形鋼、Ｓ１…準備工程、Ｓ２…延長工程、Ｓ３…連通工程。

Claims (6)

1. 高炉および既設熱風炉が接続された熱風管を延長して増設熱風炉に接続する熱風管の延長方法であって、
   準備工程として、前記高炉を一時停止させ、前記熱風管の一部を開放して前記熱風管に連通する接続管を設置し、前記接続管に内部が遮蔽板で閉鎖された遮蔽管を接続しておき、
   延長工程として、前記高炉の稼働状態で、前記遮蔽管から前記増設熱風炉に至る延長管を設置し、
   連通工程として、前記高炉を一時停止させ、前記接続管と前記延長管との間から前記遮蔽管を撤去し、前記接続管と前記延長管との間に内部が開通している連通管を設置して、前記接続管と前記延長管とを連通させることを特徴とする熱風管の延長方法。
2. 請求項１に記載の熱風管の延長方法において、
   前記準備工程では、前記熱風管の一部を開放したのち、前記熱風管の開口内側に防熱板を設置しておき、前記熱風管に連通する前記接続管を設置し、前記防熱板を撤去したのち、前記遮蔽管を設置することを特徴とする熱風管の延長方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱風管の延長方法において、
   前記接続管には、前記熱風管と反対側および前記延長管の接続管側にそれぞれ接続形状を形成しておき、
   前記遮蔽管および前記連通管の両端には、それぞれ前記接続管および前記延長管の前記接続形状と接続可能な被接続形状を形成しておくことを特徴とする熱風管の延長方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱風管の延長方法において、
   前記遮蔽管は、前記遮蔽板の前記接続管側に耐火物が設置され、前記遮蔽板の前記延長管側に水冷構造が設置されていることを特徴とする熱風管の延長方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱風管の延長方法において、
   前記延長管には、途中に伸縮管が設置されていることを特徴とする熱風管の延長方法。
6. 高炉および既設熱風炉が接続された熱風管の一部に延長管を介して増設熱風炉を接続する熱風炉の増設方法であって、
   前記増設熱風炉の建設を行うとともに、
   準備工程として、前記高炉を一時停止させ、前記熱風管の一部を開放して前記熱風管に連通する接続管を設置し、前記接続管に内部が遮蔽板で閉鎖された遮蔽管を接続しておき、
   延長工程として、前記高炉の稼働状態で、前記遮蔽管から前記増設熱風炉に至る延長管を設置し、
   前記増設熱風炉の建設ができたのち、
   連通工程として、前記高炉を一時停止させ、前記接続管と前記延長管との間から前記遮蔽管を分離して撤去し、前記接続管と前記延長管との間に内部が開通している連通管を設置して前記接続管と前記延長管とを連通させることを特徴とする熱風炉の増設方法。

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