JPH0814464B2 - 炉表面のはつり方法及びはつり装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は多数の耐火物により構築されている炉におい
てその耐火物の一部を破砕して表面をはつる方法及びそ
の装置に関する。

「従来の技術」 近年、稼働後10数年も経過している高炉等において
は、その長寿命化対策として、各種の補修、改造工事が
行われている。特に、長年の熱影響に起因するスポーリ
ングにより耐火レンガが損耗して、シャフト上部におけ
る断面のプロフィールが悪化し、装入される素材の挙動
が不安定になって操業に悪影響を及ぼすとともに、鉄皮
破損のおそれが生じるため、耐火レンガの内表面に水冷
パネルを取り付ける必要があり、このため、シャフト内
面を平坦にはつる必要が生じている。この場合、高炉の
休風（原料を装入せず送風、出銑を一時停止すること）
時に補修作業を行えば、全体の操業効率の向上を図り得
るが、休風時でも炉内シャフト部は150〜200℃の高温状
態でかつCOガス雰囲気であるため、炉の外側から施工す
る必要がある。

そこで従来は、例えば第11図に示すように、鉄皮１及
び耐火レンガ２に炉の外表面から機械的ボーリング加工
を施して孔３を明け、その孔３の奥に火薬４を挿入して
爆破させることにより、炉の内表面付近の耐火レンガ２
を破砕させる発破工法が採用されている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、このような方法であると次のような問
題が生じる。

鉄皮に多くの孔が明けられる（例えば直径40mmの孔が
数百個）から、熱力学的、材料力学的に厳密計算された
炉壁に悪影響を及ぼす。

鉄皮の熱歪み防止、加工による残留応力の問題、クラ
ックが発生しない孔明け加工、等を考えると機械加工に
よる孔明けが必要になるが、数が多いためかなりの高コ
ストとなる。

発破の振動がはつり工事と関係のない健全なレンガに
まで影響して、必要以上のレンガを脱落させ、あるいは
その目地をゆるめて操業開始後に脱落させるおそれがあ
る。

最近の高炉改修技術の進歩により、マンテル上部をそ
のまま残して炉の改修をすることがあるが、多数の孔が
その支障となる。

本発明は前記課題を有効に解決するもので、鉄皮やは
つり対象以外の耐火物等を破損させずに、必要な耐火物
のみ破砕することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 請求項１記載のはつり方法は、多数の耐火物により構
築され、炉頂部に原料装入用の旋回シュートが水平旋回
自在に設けられている炉の表面をはつる方法であって、
まず、前記旋回シュートに前記炉の運転時における旋回
速度よりも低速で旋回駆動させる駆動モータを取り付け
るとともにバーナーとブレーカとを上下動自在に設け、
しかる後に、はつりの対象となる耐火物を、前記バーナ
ーにより該耐火物の材質変化を発生させるべく高温加熱
した後、その高温加熱した部分に、前記ブレーカにより
機械的衝撃を付与してその耐火物を破砕することを特徴
とする。

請求項２記載のはつり装置は、多数の耐火物により構
築され、炉頂部に原料装入用の旋回シュートが水平旋回
自在に設けられている炉の表面をはつる装置であって、
前記旋回シュートを前記炉の運転時における旋回速度よ
りも低速で旋回駆動させる駆動モータと、前記旋回シュ
ートに固定されるブラケットと、該ブラケットに水平軸
を介して揺動可能に支持されて炉内に吊持されるフレー
ムと、該フレームに固定される上下方向に延在するレー
ルとを備え、該レールに、レールに沿って移動するとと
もに前記耐火物を高温加熱するバーナー及び耐火物に機
械的衝撃を付与するブレーカが設けられ、さらに、旋回
シュートの水平旋回、フレームの揺動、バーナー及びブ
レーカのレールに沿っての上下動といった各作動を制御
する制御装置を備えることを特徴とする。

「作用」 本発明の請求項１における炉表面のはつり方法によれ
ば、炉頂部の旋回シュートを、予め取り付けた低速旋回
用の駆動源によって炉の運転時よりも低速で水平旋回さ
せながらバーナーを上下動させ、耐火物のはつりの対象
となる部分にバーナーを向け、該バーナーにより耐火物
の材質変化を発生させるべく高温加熱して耐火物をもろ
くし、そのもろくした部分にブレーカにより機械的衝撃
を付与して破砕に至らせる。

本発明の請求項２における炉表面のはつり装置によれ
ば、旋回シュートにこれを低速で旋回駆動させる駆動モ
ータが取り付けられ、耐火物を高温加熱するバーナー及
び機械的衝撃を付与するブレーカは、炉頂部の旋回シュ
ートにブラケット、フレーム及びレールを介して取り付
けられ、駆動モータによって駆動される旋回シュートに
より低速で水平旋回し、フレームにより鉛直面内に沿っ
て揺動し、さらにレールに沿って上下動する。これらの
動作が制御装置により制御され、炉の内表面に沿ってバ
ーナー及びブレーカが自由に移動する。

「実施例」 以下、本発明の方法、装置の一実施例を図面に基づい
て説明する。

この実施例の方法、装置が適用される炉11は、第１図
に示すように、その炉壁が鉄皮１の内側に多数の耐火物
（耐火レンガ）２を構築した構造とされ、また、いわゆ
るベルレスタイプの高炉であって、炉11の頂部における
ホッパー12の下端部に、原料装入のための垂直揺動可能
な旋回シュート13が斜め下方に向けて吊持されているも
のである。なお、耐火物２としては例えばシャフト部Γ
（ゲー）ステーブ上２段までは高アルミナ系レンガ、そ
れ以上はシャモット系レンガが使用される。

そして、はつり装置14は、前記旋回シュート13に取り
付けられるようになっており、該旋回シュート13に固定
されるブラケット15と、該ブラケット15に水平な軸16に
より垂直揺動自在に支持されたフレーム17と、該フレー
ム17に固定された一対のレール18と、これらレール18に
沿って移動するバーナー19及びブレーカ20とを備える構
成とされている。この場合、ブラケット15は旋回シュー
ト13の上面にボルト等により固定状態に取り付けられ、
該ブラケット15には、前記軸16を中心にフレーム17を垂
直揺動させる揺動機構21が設けられている。該揺動機構
21は、例えばブラケット15に支持したエアシリンダ22の
往復ロッド23先端をフレーム17に取り付けた構成とされ
る。また、フレーム17は、前記軸16に２本の棒24が相互
に一定の間隔において固定されてなり、その長さ方向の
途中位置に斜め下方に向けてテレビカメラ25が取り付け
られるとともに、各棒24の先端部に固定した架台26の上
に前記レール18がそれぞれ設けられている。

そして、各レール18に第２図に示すようにそれぞれ台
車31・32が支持され、これら台車31・32に、前記バーナ
ー19とブレーカ20とが別々に搭載されている。バーナー
用台車31は、レール18の両端付近のスプロケット33によ
り支持されたチェーン34の途中に固定されており、該チ
ェーン34を駆動する駆動部35によってチェーン34に引っ
張られるようにしてレール18に沿って移動するものであ
る。ブレーカ用台車32は、レール18と平行な送りねじ36
に螺合しており、該送りねじ36を駆動する駆動部37によ
ってレール18に沿って移動するようになっている。した
がって、両台車31・32は別々の駆動部35・37によって他
の台車とは無関係に自由に移動することができる。そし
て、本発明に係る移送装置は、この一実施例では、前記
旋回シュート13、ブラケット15、フレーム17、揺動機構
21、両台車31・32等により構成されるものである。

一方、前記バーナー19は、第３図及び第４図に示すよ
うに、その台車31の上に固定したブラケット41に斜め上
方を向けて支持されており、第５図に示すように、アセ
チレン等の燃焼ガスと酸素とを供給する供給系42・43、
バーナー19のノズル部19aを冷却する冷却系44、パイロ
ットバーナー45等が設けられている。また、そのバーナ
ー用台車31には、耐火物２の厚さを測定する厚さ測定器
46と、バーナー19の先端方向を照らす照明器47と、該照
明器47により照らされた付近を撮影するテレビカメラ48
と、バーナー用台車31の上下方向の位置を検出する位置
検出センサ49とが搭載されており、炉11の外部に設置さ
れる制御盤50に接続され、これら厚さ測定器46の測定結
果等よって各台車31・32、バーナー19、ブレーカ20等の
作動が制御されるようになっている。すなわち、本発明
に係る制御装置は、一実施例では、これら厚さ測定器4
6、テレビカメラ25・48、位置検出センサ49、制御盤50
等によって構成されるものである。この場合、照明器47
とテレビカメラ48とは、バーナー用台車31の側部位置
に、両台車31・32の間に配置されるように設けられて、
バーナー19とブレーカ20との両作業を同時に監視できる
ようになっている。

また、前記ブレーカ20は、第７図ないし第９図に示す
ように、その台車32の上に支持されたスライド台51にく
い20aを斜め上方に向けて設けられており、該スライド
台51は、台車32の前半分位置に設けられたガイドレール
52に支持され、その後部に連結したエアシリンダ等の押
圧駆動部53によって台車32の移動方向に沿って移動させ
られるようになっている。

次に、このように構成したはつり装置14を使用して、
炉11内表面の耐火物２をはつって補修する方法について
説明する。この補修作業は炉11の休風時に行う。

炉11のマンホール54を明けて、内部の旋回シュート13
にはつり装置14のブラケット15を固定することにより、
フレーム17等を炉11の中に吊持した状態とする。一方、
旋回シュート13の駆動モータに変えて低速回転可能な作
業用のモータ（図示略）を取り付ける。そして、照明器
47により炉11内面を照らしつつ台車31・32を移動して、
補修を必要とする箇所をテレビカメラ25・48で探索し、
その箇所にバーナー19を位置決めする。次いで、該バー
ナー19を移動しながら必要な範囲の耐火物２を加熱した
後、その加熱した箇所にブレーカ20で機械的衝撃を与え
ることにより、耐火物２を破砕する。この場合、ブレー
カ20に作用する反力を受けるように、押圧駆動部53によ
ってブレーカ20を押圧する方向に付勢しておく。そし
て、レール18に沿う台車31・32の上下移動、及び旋回シ
ュート13の水平旋回により、バーナー19とブレーカ20と
を移動させながらテレビカメラ25・48で炉11の内表面を
探索しつつ、バーナー19による加熱とブレーカ20による
機械的衝撃とを交互に行って炉11内表面を平坦に仕上げ
るものである。この場合、バーナー19で加熱した直後に
ブレーカ20により破砕するようにしてもよいし、両台車
31・32が別々に移動し得るので、バーナー19による加熱
とブレーカ20による破砕とを同時並行状態で行うように
してもよい。

ところで、このように熱衝撃を付与した後に機械的衝
撃により耐火物を破砕するという思想は、次のような根
拠により発明されたものである。すなわち、炉内面の耐
火物は、炉内の高温ガスに長期間さらされ、鉱石やコー
クスとの反応も生じていることにより、通常サイズのブ
レーカでは破砕不可能なほど硬化しており、これを機械
的衝撃のみで破砕しようとすると、大重量かつ大型のブ
レーカが必要になり、このため、炉内での使用、特に旋
回シュート13への取り付けは不可能になるとともに、そ
の振動により健全な部分の耐火物まで目地をゆるめてし
まうことになる。そこで、耐火物を十分加熱すればもろ
くなり、通常サイズのブレーカで容易に破砕し得ると考
えたものである。この理論は次のような実験によっても
立証された。

＜実験結果＞ 燃焼温度3000℃のアセチレン、プロパン、酸素の混合
ガスを使用し、第10図（Ａ）に示すようにレンガ２より
100mmの高さからバーナー19でレンガ２を加熱し、その
後同図（Ｂ）に示すように加熱箇所に質量10kgのくい20
aを垂直に落下させて、亀裂が発生したときのくいの落
下高さＨを測定した。この場合、レンガ２は幅65mm、長
さ230mm、高さ110mmのものを使用し、またバーナー19は
レンガの幅方向に沿って移動させ、その移動速度をＡ＝
1.0m/minとＢ＝0.5m/minの２種類設定した。

その結果は次表に示す通りであり、レンガを加熱すれ
ば破砕し易くなることが明らかである。

したがって、このような方法ではつることにより、比
較的小さい衝撃力で耐火物を破砕することができ、その
結果、必要とする耐火物のみを破砕して振動等の他への
影響を少なくすることができるものである。

なお、一実施例では、バーナーとブレーカとを並列的
に配置したが、１本のレールに直列的に配置してもよ
く、また台車も別々にしないで１個の台車に両方を支持
するようにしてもよい。

「発明の効果」 （ｉ）請求項１記載のはつり方法によれば、バーナーに
より耐火物の材質変化を発生させるべく高温加熱して耐
火物をもろくし、そのもろくした部分にブレーカにより
機械的衝撃を付与して破砕に至らせるから、比較的小さ
い衝撃力で耐火物を破砕することができ、はつりを必要
としない他の耐火物等への影響を少なくすることができ
る。しかも、バーナーとブレーカは、炉に備えられてい
る既設の旋回シュートに取り付ける構成となっている。
これにより、バーナーとブレーカとの設置作業の短時間
で行うことが可能となり、この結果、はつり作業を短時
間で行い、炉の停止時間を従来よりも大幅に短縮するこ
とが可能となる。

（ii）請求項２記載のはつり装置によれば、バーナー及
びブレーカは炉の内表面に沿って自由に移動するので、
耐火物のはつりを対象とする部分に対してバーナー及び
ブレーカを確実に作動させることができ、自動化を容易
に図ることができるとともに、比較的小さい衝撃力で耐
火物を破砕することができることから装置の小型化を可
能とする。また、旋回シュートにこれを低速で旋回駆動
させる駆動モータを備えた構成となっているので、本
来、運転時には高速で回転する旋回シュートを低速で旋
回させて、バーナーとブレーカとを所定の位置に確実に
移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は本発明のはつり装置の一実施例を
示すもので、第１図ははつり装置を炉内に取り付けた状
態を示す縦断面図、第２図は第１図のII−II線に沿うフ
レームの正面図、第３図はバーナー付近の側面図、第４
図は第３図のIV−IV線に沿う矢視図、第５図はバーナー
の正面図、第６図は第２図のVI−VI線に沿う矢視図、第
７図はブレーカ付近の側面図、第８図は第７図のVIII−
VIII線に沿う矢視図、第９図は第７図のIX−IX線に沿う
矢視図、第10図（Ａ）（Ｂ）は本発明のはつり方法につ
いて実験した時の条件を図示した説明図、第11図は従来
のはつり方法を適用している状態を示す炉壁の縦断面図
である。 １……鉄皮、２……耐火物、11……炉、12……ホッパ
ー、13……旋回シュート、14……はつり装置、15……ブ
ラケット、16……軸、17……フレーム、18……レール、
19……バーナー、20……ブレーカ、21……揺動機構、22
……エアシリンダ、23……往復ロッド、24……棒、25…
…テレビカメラ、26……架台、31・32……台車、33……
スプロケット、34……チェーン、35……駆動部、36……
送りねじ、37……駆動部、41……ブラケット、42・43…
…供給系、44……冷却計、45……パイロットバーナー、
46……厚さ測定器、47……照明器、48……テレビカメ
ラ、49……位置検出センサ、50……制御盤、51……スラ
イド台、52……ガイドレール、53……押圧駆動部、54…
…マンホール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−112679（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−54193（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−193587（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−133799（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の耐火物により構築され、炉頂部に原
   料装入用の旋回シュートが水平旋回自在に設けられてい
   る炉の表面をはつる方法であって、まず、前記旋回シュ
   ートに前記炉の運転時における旋回速度よりも低速で旋
   回駆動させる駆動モータを取り付けるとともにバーナー
   とブレーカとを上下動自在に設け、しかる後に、はつり
   の対象となる耐火物を、前記バーナーにより該耐火物の
   材質変化を発生させるべく高温加熱した後、その高温加
   熱した部分に、前記ブレーカにより機械的衝撃を付与し
   てその耐火物を破砕することを特徴とする炉表面のはつ
   り方法。
2. 【請求項２】多数の耐火物により構築され、炉頂部に原
   料装入用の旋回シュートが水平旋回自在に設けられてい
   る炉の表面をはつる装置であって、 前記旋回シュートを前記炉の運転時における旋回速度よ
   りも低速で旋回駆動させる駆動モータと、前記旋回シュ
   ートに固定されるブラケットと、該ブラケットに水平軸
   を介して揺動可能に支持されて炉内に吊持されるフレー
   ムと、該フレームに固定される上下方向に延在するレー
   ルとを備え、 該レールに、レールに沿って移動するとともに前記耐火
   物を高温加熱するバーナー及び耐火物に機械的衝撃を付
   与するブレーカが設けられ、 さらに、旋回シュートの水平旋回、フレームの揺動、バ
   ーナー及びブレーカのレールに沿っての上下動といった
   各作動を制御する制御装置を備えることを特徴とする炉
   表面のはつり装置。