JPH11302711A

JPH11302711A - 高炉の炉内壁補修装置

Info

Publication number: JPH11302711A
Application number: JP11362098A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Nakamura; 義久中村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】高い施工効率で炉内壁耐火物凹凸部の劣化部
分や付着物を高精度で、はつり除去・平滑化でき、炉内
への取り込み取り出しが容易な小型で軽量な高炉の炉内
壁補修装置を提供する。【解決手段】高さ調整可能な吊り下げ機構と、該吊り
下げ機構に吊り下げられた水平旋回駆動機構と、該水平
旋回駆動機構に吊持された伸縮可能な懸垂フレームと、
該懸垂フレームを水平姿勢と鉛直姿勢に変更できる屈曲
機構とを備え、該懸垂フレームの先端に、はつり装置を
配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の炉内壁の付
着物もしくは炉内壁耐火物のはつり除去・平滑化に用い
る高炉の炉内壁補修装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉の炉内壁は、一般的に冷却盤または
ステーブと耐火煉瓦との組み合わせからなり、シャフト
上部の炉内壁は、温度的に低い条件にあり、炉体の過冷
却を防止するため、約６００〜８００ｍｍ程度の厚みの
シャモット質あるいは高アルミナ質煉瓦で内張りされて
いる。

【０００３】高炉シャフト上部の炉内壁に付着物が付着
し成長すると、炉内の還元ガスが偏流を起こして適正な
還元作用を果たせなくなり、炉操業が不安定になり易
い。また、高炉の炉内内張り耐火物は、鉱石等原料の降
下および接触による損耗のほか、炉内の熱負荷変動、浸
食性ガスアタックによって亀裂、剥離が生じ、損耗、消
失が生じ易い。この炉壁の損耗は、均一に進行するもの
ではなく、周方向、高さ方向位置によって異なり、炉内
プロフィルが周方向や高さ方向で不均一となり、コーク
スと焼結鉱の混合層が発生するばかりでなく、炉内還元
ガスの流れも不均一となる等操業上大きな問題となる。
また、炉壁の損傷部では、鉄皮にホットスポットを生
じ、変形、亀裂等の発生原因となり、炉体寿命を短縮さ
せる大きな原因となる。

【０００４】従来、高炉炉壁煉瓦の損耗した部分の補修
は、休風時減尺して炉内損傷部に不定形耐火物を吹き付
けたり、予め焼成した耐火物パネルを炉内損傷部に取り
付けたり、あるいは炉外側から不定形耐火物を圧入した
りして炉内プロフィルの維持に努めてきた。しかしなが
ら、従来のこれらの補修では、炉内損傷部の残存煉瓦凹
凸面の耐火物や付着物を十分除去しないで不定形耐火物
を吹き付けたり、耐火物パネルを取り付けるため、長時
間に亘って炉内プロフィルを維持することができず、補
修工事を繰り返しながら操業を続けていた。

【０００５】また、他の補修方法としては、水冷パイプ
と鋼製フレームを組み合わせて一体の構造とし、これら
パイプとフレームとの間に高い熱伝導率を有する耐火物
を充填し、かつ一方の面に断熱耐火物を貼り合わせた耐
火物の機能と冷却機能とを併せ持つ高炉補修用の水冷型
耐火物パネルなどを炉内面より離して取り付け、該水冷
型耐火物パネルと炉内面との隙間に高接着性不定形耐火
物を流し込み充填する方法が提案されているが、炉内壁
損傷部の残存煉瓦凹凸面の耐火物や付着物を巻き込んだ
まま不定形耐火物の圧入が行われるため、残存煉瓦と水
冷型耐火物パネルの背面との空隙部は、不純物、異物を
巻き込んだ圧入・充填層となり、緻密で気孔率の低い性
状のものが得られ難く、操業中にこの圧入・充填部に裏
風が通り易く、耐久性に問題がある。

【０００６】この対策としては、炉内壁損傷部の残存煉
瓦凹凸面の耐火物や付着物を除去・平滑化したのち、上
記水冷型耐火物パネルなどを取り付ける必要がある。さ
らに、炉内壁に付着物が発生した場合は、早急に除去す
ることが操業上必要である。

【０００７】このため、高炉等の炉内壁損傷部の残存煉
瓦凹凸部や付着物を除去する装置として、旋回装置を取
り付けた支持梁を開口した炉頂マンホールに装入して配
置すると共に、上記旋回装置の旋回部材にビットを取り
付けたロッドを昇降自在に懸垂させ、かつ上記ビットを
鉄皮の開口部より装入した連結部材を介して駆動装置に
連結した装置（特公昭６０−４３４０５号公報）や、移
送機構によって炉の表面に沿って移動するフレームに、
耐火物を加熱するバーナと、耐火物に機械的打撃を付与
するブレーカと、これらバーナおよびブレーカの作動を
制御する制御装置とを設けた装置（特開平３−２６３５
９０号公報）等が提案されている。

【０００８】本発明者らは、特開平７−３１６６１４号
公報で、高さ調整可能な吊り下げ機構と、該吊り下げ機
構に吊り下げられた両端に伸縮可能な伸縮アームを有す
る懸垂フレームと、該懸垂フレームの中央部に旋回可能
に吊持した、先端に補修装置を配設した旋回フレームと
からなる装置を提示した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特公昭６０−４３
４０５号公報に開示の装置は、ビットを取り付けたロッ
ドが炉頂部の旋回部材に懸垂されているため、ビット先
端がふらつき、付着物除去対象部位の位置決めが困難で
あると共に、除去対象範囲が大きいと、その都度炉外側
のハンマ駆動装置も位置換えしなければならず、ハンマ
駆動装置の位置換えが頻繁に必要となり、施工効率が極
めて悪くなる。

【００１０】特開平３−２６３５９０号公報に開示の装
置は、耐火物除去対象範囲において、バーナによる加熱
と、ブレーカによる破砕を交互に繰返し行う必要がある
ので、極端に施工効率が悪くなると共に、ベルレス高炉
の原料分配シュートにブラケットで固定した長い垂直揺
動フレーム部にブレーカを設置するため、ブレーカによ
る破砕反力が前記垂直揺動フレーム部および原料分配シ
ュートに作用し、原料分配シュートの根元取り付け部に
過大な曲げモーメントが作用し、実用上強度的に耐えら
れないという問題がある。

【００１１】また、特開平７−３１６６１４号公報に開
示の装置は、炉壁内耐火物凹凸部の劣化部分や付着物を
除去・平滑化すると同時に、不定形耐火物を吹き付けす
る補修装置であるが、該装置の両端にハンマによるはつ
り時の転倒反力を保持する伸縮アーム有し、装置自体の
サイズおよび重量も大きいので、該装置の炉内への取り
込みおよび炉内補修後炉外への取り出しなどの段取り作
業に多くの時間がかかるという欠点を有している。

【００１２】本発明の目的は、炉内壁耐火物凹凸部の劣
化部分や付着物を、高い施工効率で、かつ高精度で、は
つり除去・平滑化できると共に、小型・軽量化により、
小さな炉口開口部より炉内への取り込み・取り出しの容
易な高炉の炉内壁補修装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、炉内壁
補修装置全体を高炉内の垂直方向に移動させる昇降機構
と、該昇降機構に吊り下げられた水平旋回駆動装置と、
該水平旋回駆動装置に吊り下げられ、伸縮可能なブーム
を有する懸垂フレームと、該懸垂フレームを水平姿勢と
鉛直姿勢に変更できる屈曲機構を設け、該懸垂フレーム
に距離センサと工業用テレビカメラを配設すると共に、
該懸垂フレームの先端に首振りと押圧を可能とするはつ
り装置を配設することによって、小さな炉口開口部より
炉内への取り込み・取り出しが可能となり、炉内壁耐火
物凹凸部の劣化部分や付着物を高い施工効率で、かつ高
精度で除去・平滑化できることを究明し、この発明に到
達した。

【００１４】すなわちこの発明は、以下に示す技術手段
から構成される。 (1) 高さ調整可能な吊り下げ機構と、該吊り下げ機構に
吊り下げられた水平旋回駆動機構と、該水平旋回駆動機
構に吊持された伸縮可能な懸垂フレームと、該懸垂フレ
ームの先端に配設されたはつり装置と、該懸垂フレーム
を水平姿勢と鉛直姿勢に変更できる屈曲機構とからなる
ことを特徴とする高炉の炉内壁補修装置。

【００１５】(2) 上記懸垂フレームは、その一端にバラ
ンスウェイトを配設し、他端にはつり装置を配設した倍
ストローク機構を有する伸縮可能なブームで構成された
ことを特徴とする上記(1) 項に記載の高炉の炉内壁補修
装置。

【００１６】(3) 上記懸垂フレームは、その旋回中心点
を支点として、はつり装置を保持するブームとバランス
ウェイトを保持するブームの伸縮ストローク比がＮ：１
で、はつり装置の重量に対してバランスウェイトの重量
がＮ倍で、Ｎを１．５以上３．０以下として、懸垂フレ
ームを水平姿勢に保持する伸縮可能なブームで構成され
たことを特徴とする上記(2) 項に記載の高炉の炉内壁補
修装置。

【００１７】(4) 上記はつり装置は、その配設部に首振
り機構および空圧シリンダによる押圧機構を有すること
を特徴とする上記(1) 項ないし(3) 項のいずれかに記載
の高炉の炉内壁補修装置。

【００１８】(5) 上記懸垂フレームに、はつり装置と炉
壁との距離を計測する距離測定センサおよび／またはは
つり対象範囲を撮影する監視装置を設けたことを特徴と
する上記(1) 項ないし(4) 項のいずれかに記載の高炉の
炉内壁補修装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高炉の炉内壁補修
装置の構成とその作用を詳細に説明する。Ａ．高さ調整可能な吊り下げ機構と、該吊り下げ機構に
吊り下げられた水平旋回駆動機構と、該水平旋回駆動機
構に吊持された伸縮可能な懸垂フレームと、該懸垂フレ
ームの先端に配設されたはつり装置と、該懸垂フレーム
を水平姿勢と鉛直姿勢に変更できる屈曲機構とを設けた
ことによって、 (a) 屈曲機構として姿勢変更用アクチュエータを用い
て、水平旋回駆動機構と懸垂フレームとが一直線上で、
ほぼ鉛直姿勢の状態にして炉内に取り込み、次いで、該
アクチュエータにより、懸垂フレームを前記水平旋回駆
動機構とＴ字状の直角で、水平姿勢となるように姿勢を
変更し、懸垂フレームの伸縮により懸垂フレーム先端の
はつり装置を炉内壁に向かわし、水平旋回駆動機構によ
り懸垂フレームを水平旋回させて、炉内壁損傷部の凹凸
部の劣化部分や付着物を除去・平滑化することができ
る。

【００２０】(b) 屈曲機構により、水平旋回駆動機構と
懸垂フレームとが一直線上で、ほぼ鉛直姿勢の状態にし
て炉内への取り込みができるので、開口寸法の小さい炉
口開口部を利用して、容易に炉内への搬入、搬出ができ
る。したがって、炉頂部に原料装入用の分配シュート取
り替え用大マンホールを有するベルレス高炉ばかりでな
く、特に大ベルとムーバブルアーマを有するため炉頂部
のマンホール開口寸法に制約のあるベル高炉において
も、この発明の炉壁補修装置を適用することができる。

【００２１】(c) 吊り下げ機構としては、炉口部マンホ
ールから挿入した３本ないし４本のワイヤーロープない
しリンクチェーンで本装置を吊り下げることができ、炉
外設置のウィンチを同調巻上あるいは巻下する簡単な方
法で、吊り下げ時の安定性を維持しながら、高炉内の垂
直方向に移動可能である。

【００２２】(d) 懸垂フレームの全長が高炉の炉口径に
相当する炉内最小内径よりも大幅に小さくでき、炉内壁
補修装置がコンパクトになるので、炉頂の開口部（マン
ホール）から炉内への搬入および搬出が容易である。

【００２３】Ｂ．倍ストローク機構を有する伸縮可能な
ブームで構成された懸垂フレームの一端にバランスウェ
イトを、他端にはつり装置を配設したことによって、 (a) 装置全体がコンパクトとなり、炉頂の開口部から容
易にかつ安定的に炉内へ搬入、搬出することができる。
また、載頭円錐形状を有している高炉のシャフト部の内
径変化ならびに炉内壁面の凹凸変化にも対応できる。

【００２４】(b) 倍ストローク機構は、「滑車による２
倍の倍力機構」の概念を適用したもので、１つの固定滑
車と、１つの可動滑車との組み合わせにおいて、綱の一
端を固定すれば綱の他端を引く力Ｐは、可動滑車に吊し
た重量Ｗの１／２倍と釣り合い（２Ｐ＝Ｗ）、固定滑車
側の綱のストロークは可動滑車のストロークの２倍とな
ることを利用したものである。したがって、油圧シリン
ダ等を用いたブーム用アクチュエータのストロークを１
とすれば、倍ストローク機構でブームのストロークを２
にすることができ、ストローク比が１：１の単ストロー
ク機構を有する懸垂フレームに比べ、コンパクトな装置
にすることができる。

【００２５】Ｃ．懸垂フレームの旋回中心点を支点とし
て、はつり装置を保持するブームとバランスウェイトを
保持するブームの伸縮ストローク比をＮ：１とし、はつ
り装置の重量に対してカウンターウェイトの重量をその
Ｎ倍とし、Ｎを１．５以上３．０以下として、モーメン
トをバランスさせ懸垂フレームを水平姿勢に保持するこ
とにより、載頭円錐形状を有する高炉のシャフト部の内
径変化ならびに炉内壁面の凹凸変化への対応が容易であ
る。すなわち、上記シャフト部の内径変化ならびに炉内
壁面の凹凸変化に対応し、懸垂フレームの先端に配設し
たはつり装置を補修対象炉内壁面にアクセス（接近）す
る必要があるが、懸垂フレームは水平姿勢に保持される
ため、安定した姿勢で炉内壁のはつり・平滑化補修が可
能となる。

【００２６】Ｄ．はつり装置を配設した懸垂フレームに
伸縮機構を設け、はつり装置の配設部に首振り機構を設
けたことによって、炉内壁面の凹凸変化や載頭円錐形状
シャフト部壁面の内径変化による傾斜壁面に対して、は
つりハンマを直角方向に打撃することが可能となり、は
つり・平滑化の作業が効率的になる。

【００２７】Ｅ．はつり装置の配設部に空圧シリンダに
よる押圧機構を設けることにより、はつりハンマの打撃
振動を吸収することができるので、懸垂フレームおよび
伸縮ブームへの振動伝幡やブレを抑制することができ
る。

【００２８】Ｆ．懸垂フレームに、はつり装置と炉壁と
の距離を計測する距離センサおよび／または補修対象範
囲を撮影する監視装置を設けたことによって、補修対象
部の補修中の距離感や補修状況を監視し、補修状況に応
じた施工条件の変更や調整等を、炉外炉頂部の作業デッ
キ上の操作室で遠隔操作、制御できる。これによって作
業者は、粉塵、騒音、暑熱、有毒ガス等の過酷な作業環
境から解放され、補修能率、安全性の向上を図ることが
できる。

【００２９】なお、上記はつり・平滑化装置のハンマと
しては、圧縮空気を動力源とする１本のブレーカ（チッ
ピングハンマともいう）を用いてもよいが、打撃反力が
直にブレーカを保持するフレーム側に振動として伝播す
る欠点があり、さらに、はつり能力も低いので、多軸の
ピストンスパイク式ハンマを用いた方が良い。該多軸の
ピストンスパイク式ハンマ（以下ハンマという）は、圧
縮空気を動力源として駆動するもので、はつり部のピス
トン端においてハンマのフロント部に組み込んである複
数のチゼルロッドが打撃を受けてピストンがランダムに
５０〜８０ｍｍ飛び出して、はつり面を打撃し、細かく
破砕するものである。チゼルロッドの段差部分には、常
時圧縮空気が入っているので、はつり面に近づけると、
はつり面を打撃したチゼルロッドは直ちに後退し、再び
ピストンの打撃を受けて飛び出すことを繰返し、はつり
がおこなわれる。はつり対象面に対して複数のチゼルロ
ッドがランダムに飛び出して、はつり面を打撃して削る
ので、はつり対象面に対して強く押しつける必要がな
い。

【００３０】また、懸垂フレームに、はつり装置ととも
に炉壁吹き付け補修装置を設けることも可能であり、炉
内壁損傷部の凹凸部の劣化部分や付着物を高精度ではつ
り除去した後、不定形耐火物の吹き付けによって補修
し、補修部分の耐久性を高めることができる。

【００３１】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図６に基づいて
詳細に説明する。図１は、本発明装置の主要部の斜視
図、図２は、本発明装置の懸垂フレームの伸縮機構の構
造を示す模式図、図３は、懸垂フレームのモーメントバ
ランスを示す模式図、図４は、ベル高炉での本発明装置
の炉内取り込み要領および補修状況を示す側断面図、図
５は、図４のＩ−Ｉ矢視断面図、図６は、本発明装置の
アクチュエータの作動要領例を示す回路図である。

【００３２】本発明の高炉の炉内壁補修装置は、高さ調
整可能な吊り下げ機構と、該吊り下げ機構に吊り下げら
れた水平旋回駆動機構と、該水平旋回駆動機構に吊持さ
れた伸縮可能な懸垂フレームと、該懸垂フレームを水平
姿勢と鉛直姿勢に変更できる屈曲機構とを有し、該懸垂
フレームの先端に、はつり装置を配設したことを特徴と
する。

【００３３】図１において、吊り下げ機構は、ウィンチ
１７およびワイヤーロープ１５を有し、懸垂フレーム１
９を吊持している水平旋回駆動機構を収納する駆動ケー
シング４１を吊り下げるもので、該駆動ケーシング４１
に設けられた４ケの吊ピース４７を吊支するワイヤーロ
ープ１５でそれぞれワイヤーシーブ１６を介して炉体デ
ッキ９に設置されたウインチ１７を同調巻上または巻下
することによって炉内上下方向の任意位置への移動が可
能となる。

【００３４】図２において、水平旋回駆動機構は、駆動
ケーシング４１に収納された旋回モータ３８、旋回中心
Ｘ−Ｘに設置した旋回輪軸受３９とロータリージョイン
ト３７ならびに油圧ユニット４２等で構成され、懸垂フ
レーム１９の上部に配設され、旋回モータ３８の駆動に
よりピニオンギヤ４０を介して旋回輪軸受３９が回転す
る構造となっている。旋回モータ３８としては、エヤー
モータまたは電動モータでもよいが、小型でかつ回転駆
動トルクが大きく回転数も可変速できる油圧駆動モータ
が好適である。電動モータとする場合は、旋回速度が可
変速にできるＶＶＶＦモータあるいはインバータ制御モ
ータが良い。

【００３５】旋回中心Ｘ−Ｘ軸に配設したロータリージ
ョイント３７は、ワイヤーロープ１５で吊支される駆動
ケーシング４１に収納され、油圧ユニット４２および電
磁弁ユニット４３からの圧力作動油はロータリージョイ
ント３７および配管４６を介して炉内壁補修装置の各ア
クチュエータに送られる。

【００３６】ここに、はつり装置は、炉内壁の損傷部や
付着物を除去する手段などを含むが、本例ではハンマの
場合について説明する。なお、懸垂フレーム１９の先端
に、はつり装置とともに炉壁吹き付け補修装置として不
定形耐火物吹付用ノズル（図示無し）を配設する場合
は、不定形耐火物供給ホースと連結してロータリージョ
イント３７の中心部を貫通する通路を形成するようにす
ればよい。

【００３７】次に、懸垂フレームの伸縮機構について詳
細に説明する。図２の（Ａ）は、伸縮機能を有する懸垂
フレーム１９の長さが最小Ｌ₁の状態、図２の（Ｂ）
は、はつり装置２０を配設した側のブームの旋回半径が
ｒ₁→Ｒ₁となり、バランスウェイトを配設した側のブ
ームの旋回半径がｒ₂→Ｒ₂となり、最大Ｌ₂に伸張し
た状態を示す。また、図１の（Ｃ）は、図２の（Ｂ）と
同様に、懸垂フレームの長さが最大Ｌ₂に伸張し、前述
の旋回駆動機構により旋回した状態を示す。

【００３８】図２に示すように、懸垂フレーム１９は倍
ストローク機構を有する伸縮可能な４つのブームと１つ
のスライドフレーム３６で構成されており、Ｘ−Ｘを旋
回中心とするはつり装置２０を配設している側には、第
１ブーム２２と第２ブーム２３と第３ブーム２４の３つ
のブームとスライドフレーム３６が設けられ、バランス
ウエイト３５を搭載している側には、後部ブーム２５が
設けられる。

【００３９】図２において、水平旋回駆動機構に吊持さ
れている第１ブーム２２は、内部にフレーム伸縮シリン
ダ２６を収納し、該フレーム伸縮シリンダ２６の先端
は、第２ブーム２３と連結している。該第２ブーム２３
の先端と後端に倍ストローク機構の滑車に相当するチェ
ーンスプロケット３１−１、３１−２を配設し、可動滑
車に相当する先端のチェーンスプロケット３１−１にか
かる綱に相当するローラーチェーン３２−１Ａの一端
は、第１ブーム２２の先端のチェーン固定ブラケット３
０−１に固定し、他端は第２ブーム２３の内部に収納さ
れた第３ブーム２４の後部のチェーン固定ブラケット３
０−２に固定する。一方、前記同様、可動滑車に相当す
る第２ブーム２３の後部のチェーンスプロケット３１−
２にかかる綱に相当するローラーチェーン３２−１Ｂの
一端は、チェーンテンショナ２９を介して第１ブーム２
２の先端のチェーン固定ブラケット３０−１に固定し、
他端は第３ブーム２４の後部のチェーン固定ブラケット
３０−２に固定する。

【００４０】フレーム伸縮シリンダ２６をストロークＳ
だけ伸長すると、前述の可動滑車と綱の組み合わせをダ
ブルで構成することにより、第２ブーム２３は、ストロ
ークＳ分伸長し、第２ブーム２３の内部に収納されてい
る第３ブーム２４の先端は、ストロークＳの２倍のスト
ロークすなわち２Ｓ（Ｓ１）だけ伸長する。このとき、
フレーム伸縮シリンダ２６の推力は、綱に相当するロー
ラーチェーン３２−１Ａ、３２−１Ｂの張力の２倍の力
が必要となるが、ブームの伸長に大きな推力は必要ない
ので、問題とならない。

【００４１】第１ブーム２２、第２ブーム２３および第
３ブーム２４のスライド摺動部には、ブッシュ３３およ
びローラ３４を配設して、ガタのないスムーズな動きで
伸縮できるように構成する。

【００４２】なお、滑車および綱に相当するチェーンス
プロケットおよびローラーチェーンの組み合わせは、ワ
イヤーシーブとワイヤーロープの組み合わせに比べて、
引張強度が高く、伸びが殆どないので好適である。

【００４３】次に、屈曲機構およびその作用について説
明する。図２において、屈曲機構は、ガイドフレーム１
８と屈曲ロックシリンダ４９などから構成され、懸垂フ
レーム１９の姿勢を変更する作用を有する。懸垂フレー
ム１９は、水平旋回駆動機構を収納した駆動ケーシング
４１に吊持されたガイドフレーム１８に支持ピン５２を
中心にして回動自在に取り付けられており、この回動を
駆動する屈曲ロックシリンダ４９が、懸垂フレーム１９
の姿勢変更手段として、上記ガイドフレーム１８の保持
ピン５１と懸垂フレーム１９のクレビス５３との間に架
装される。前記屈曲ロックシリンダ４９は、炉内での防
熱手段として、外筒防熱カバー５０−１および内筒防熱
カバー５０−２の内部に収納され、該カバーは、屈曲ロ
ックシリンダ４９の伸縮に応じて、テレスコープ的に摺
動する構造となっている。

【００４４】図１の（Ａ）は、水平旋回駆動機構を収納
した駆動ケーシング４１に吊持されたガイドフレーム１
８の支持ピン５２に枢結された懸垂フレーム１９が鉛直
姿勢で、前記駆動ケーシング４１と一直線状となった状
態をしめす。この時、懸垂フレーム１９の先端に配設さ
れたはつり装置は、最下端の位置にあり、他端の後部ブ
ーム２５およびバランスウェイト３５は、ガイドフレー
ム１８の間に収納される。また、後述の屈曲ロックシリ
ンダ４９は、最大に伸張して、懸垂フレーム１９と平行
状態の姿勢にある。

【００４５】図１の（Ｂ）は、前記ガイドフレーム１８
の支持ピン５２に枢結された懸垂フレームが、駆動ケー
シング４１とガイドフレーム１８にＴ字状の直角で、水
平姿勢の状態を示す。すなわち、ガイドフレーム１８の
保持ピン５１と懸垂フレーム１９のクレビス５３との間
に配設された屈曲ロックシリンダ４９の収縮駆動によ
り、ガイドフレーム１８の支持ピン５２を旋回中心とし
て懸垂フレーム１９が俯仰し、水平姿勢に変更されたも
のである。なお、懸垂フレーム１９は、炉口開口部５の
最小隙間からの炉内への取り込み・取り出しを可能とす
るため、その俯仰方位を前記駆動ケーシング４１の長手
（長辺）方向とし、図１の（Ａ）の状態における上部視
野からの投影面積が最小となるようにするのが望まし
い。

【００４６】次に、はつり装置の配設部に設けた首振り
機構と空圧シリンダによる押圧機構を、はつり装置とし
て多軸のピストンスパイク式ハンマを例にして説明す
る。図２において、首振り機構は、スライドフレーム３
６の上部に配設した首振りシリンダ２７とハンマブラケ
ット２１をスライドフレーム３６に連結するピン４８を
有しており、首振りシリンダ２７の伸縮動作によって、
ピン４８を支点にθ₁、θ₂の角度で首振り動作が可能
となる。はつり装置２０によるハンマリングは、懸垂フ
レーム１９を水平状態にし、図４に示す炉内壁損耗プロ
フィール１１の凹凸面や炉壁の付着物１４の面に直角に
なるようにおこなうのが効率的である。したがって、首
振り角度θ₁、θ₂は、高炉炉内のシャフト角（アング
ル）が略々８０度前後であるため、壁面の凹凸も考慮し
て１０度〜２０度程度とするのが望ましい。なお、はつ
り装置として用いるハンマは、先端にビットを有するブ
レーカ式ハンマでも良いが、ビットをはつり面に強く押
し当てる必要があり、またはつり時の反力も大きいので
最適ではない。

【００４７】図２に示すように、押圧機構として、スラ
イドフレーム３６の内部に、はつり装置２０を壁面に押
し当て押圧すると同時に、はつり時の衝撃を吸収できる
ストロークＵを有するクッションシリンダ２８を配設す
る。クッションシリンダ２８は上記目的から空圧式と
し、押圧力＝１００ｋｇ程度、ストロークＵ＝１００ｍ
ｍ程度とするのが望ましい。なお、倍ストローク機構と
押圧機構により、はつり装置２０を配設する側の懸垂フ
レーム１９の全ストロークは、Ｓ₁＋Ｕ＝２Ｓ＋Ｕとな
る。したがって、該はつり装置２０の最大旋回半径はＲ
₁＝２Ｓ＋Ｕとなって、最小旋回半径ｒ₁＝Ｓ＋Ｕに比
べて、Ｒ₁／ｒ₁≒２とほぼ２倍のリーチを得ることが
できる。

【００４８】次に、懸垂フレームが水平姿勢を保持する
ため、懸垂フレームの一端ではつり装置の反対側にバラ
ンスウエイトを配設したカウンターバランス機構につい
て説明する。

【００４９】本発明では、懸垂フレームの旋回中心点を
支点として、はつり装置を保持するブームとバランスウ
ェイトを保持するブームの伸縮ストローク比をＮ：１と
し、はつり装置の重量に対してカウンターウェイトの重
量をそのＮ倍とし、Ｎを１．５以上３．０以下として、
モーメントをバランスさせ懸垂フレームを水平姿勢に保
持する。

【００５０】図３に示すように、旋回中心点Ｘ−Ｘを支
点としたはつり装置２０側の重量Ｗ₁とフレームの長さ
ｌ₁による作用モーメントに対し、バランスウェイトの
重量Ｗ₂とフレームの長さｌ₂の対向モーメントとの釣
り合いにより、下記（１）式が導かれる。したがって、
例えばｌ₁をｌ₂の２倍とする場合には、バランスウエ
イトの重量Ｗ₂はＷ₁の２倍とするのがよいが、完全に
一致しなくてもほぼ２倍程度であればよい。Ｗ₁・ｌ₁＝Ｗ₂・ｌ₂・・・（１）本発明は、上記概念に基づいて、バランスウェイト側を
構成したものである。

【００５１】図２に示すように、カウンターバランス機
構として、第１ブーム２２の後方にブッシュ３３および
ローラ３４を配して、伸縮可能な後部ブーム２５および
バランスウェイト３５を配設すると共に、第１ブーム２
２中に滑車と綱の組み合わせ構成からなるチェーンスプ
ロケット３１−３、３１−４およびローラーチェーン３
２−２を組み込んで、後部ブーム２５に取り付けたチェ
ーン固定ブラケット３０−３と連結する。第１ブーム２
２の内部に配設したストロークＳを有するフレーム伸縮
シリンダ２６の伸縮動作により、後部ブーム２５はスト
ロークＳ₂（＝Ｓ）分伸縮（スライド）し、バランスウ
エイトの最大旋回半径Ｒ₂は、最小旋回半径をｒ₂とす
ると、「ｒ₂＋Ｓ」となる。はつり装置２０の最大旋回
半径Ｒ₁は、最小旋回半径をｒ₁とすると、「ｒ₁＋２
Ｓ＋Ｕ」となる。すなわち、懸垂フレーム１９の機長
は、Ｌ₁（＝ｒ₁＋ｒ₂）からＬ₂（＝Ｒ₁＋Ｒ₂）に
伸張する。したがって、懸垂フレーム１９の機長Ｌ
₁は、最大伸張時Ｌ₂の０．５〜０．６倍程度と大幅に
小型化できる。

【００５２】また、上記懸垂フレームの構造に基づき、
図３の距離ｌ₁、ｌ₂が決定されるので、（１）式のモ
ーメントバランスの概念からバランスウェイトの重さを
適宜設定することにより、懸垂フレームを水平姿勢に保
持することが可能である。

【００５３】次に、炉内壁の補修作業について、図４お
よび図５の大ベル４およびアーマプレート７を有するベ
ル高炉における例で詳細に説明する。補修作業は、炉内
装入原料Ｍを炉内壁のはつり対象範囲あるいは耐火物除
去対象範囲以下に降下させ、いわゆる減尺休風に入った
後、本発明の炉内壁補修装置を炉内に搬入しておこなわ
れる。なお、図４および図５において、図中の(1) 〜
(4) の符号は、炉内壁補修装置の炉内への取り込み手順
を示す。

【００５４】(1) 本発明の炉内壁補修装置を図１の
（Ａ）の状態、すなわち、駆動ケーシング４１と懸垂フ
レーム１９を、はつり装置を最下端にして一直線状で鉛
直姿勢に位置させ、取り込み段取り用ワイヤーロープ１
５、ワイヤーシーブ１６および炉体デッキ９上のウィン
チ１７を駆使して、炉口開口部５に装着した取り込みガ
イド８に沿わせて炉内に装入する。なお、図５におい
て、炉内壁補修装置の機幅Ｄ₁は、炉口開口部５の長さ
Ｄ₀より小さく構成される。一方、炉内壁補修装置の幅
Ｈ₁が投影した炉口開口部幅Ｈ₀より小さい場合は、鉛
直姿勢で炉内取り込みが可能であるが、大きい場合に
は、図４に示すように、取り込みガイド８を用いて、や
や傾斜姿勢で炉内取り込みができる。

【００５５】(2) 次に、炉内に取り込まれた炉内壁補修
装置を、３〜４方位からの炉口マンホール６より、ワイ
ヤーロープ１５で吊支する。

【００５６】(3) 次に、ワイヤーロープ１５とウィンチ
１７を駆使して、炉内補修装置を炉内のほぼ中央位置に
移動し、次いで、屈曲ロックシリンダ４９を操作して懸
垂フレーム１９を水平姿勢に変更する。なお、この時、
懸垂フレームの各ブームの長さはｒ₁とｒ₂であり、機
長は最小長さのＬ₁である。

【００５７】(4) そして３〜４方位のウインチ１７を同
調操作して、炉内補修装置を炉内壁のはつり対象範囲あ
るいは耐火物除去対象範囲まで降下させる。

【００５８】しかるのち、図２に示す旋回モータ３８を
駆動してピニオンギヤー４０を介して旋回輪軸受３９を
回転させ、懸垂フレーム１９の先端のはつり装置２０
を、はつり対象範囲あるいは耐火物除去対象範囲に対向
させる。そして、懸垂フレーム１９に内蔵のフレーム伸
縮シリンダ２６を駆動して、はつり装置２０のハンマ
を、はつり面まで前進させて当接させ、はつり装置２０
を作動して炉内壁損耗プロフィール１１を、はつり・平
滑後のプロフィール１２となるように、はつり・平滑化
する。このとき、はつり装置２０は、首振りシリンダ２
７によりピン４８を支点として、はつり面の凹凸面や、
付着物１４面に直角になるような最適角度で当接され
る。

【００５９】図４または図５において、符号１０は炉内
壁初期プロフィール、１１は損耗した炉内壁損耗プロフ
ィールで、懸垂フレーム１９のフレーム伸縮シリンダ２
６による伸縮、旋回モータ３８による旋回および首振り
シリンダ２７によるはつり装置２０の首振り動作を駆使
し、図４のａからｂの範囲をはつって平滑化する。図５
に示すように、懸垂フレーム１９を時計回り方向に旋回
させ、損耗して凹凸となっているはつり範囲１３をはつ
って平坦化することにより、はつり・平滑後のプロフィ
ール１２が得られる。なお、図５中のＢの範囲は、前記
平坦化したはつり・平滑後のプロフィール１２面に焼成
耐火物パネルまたは水冷金物等の炉壁補修用パネルＰを
配置した状態を示す。

【００６０】上記の操作を繰り返すことによって、炉内
壁損耗プロフィール１１を補修して、はつり・平滑後の
プロフィール１２にすることができる。なお、図４ある
いは図５において、符号１は炉体鉄皮、３は炉壁煉瓦で
ある。

【００６１】次に、距離測定センサならびに監視装置に
ついて説明する。図４において、符号５８は懸垂フレー
ム１９の上部に取り付けられたはつり装置２０のハンマ
先端と炉内壁面間の距離を測定する距離測定センサ、５
７は懸垂フレーム１９の上部に配設した監視装置である
工業用ＴＶカメラである。

【００６２】工業用ＴＶカメラ５７は、はつり対象部や
不定形耐火物吹き付け対象部を撮影し、図示しない炉外
のモニタ等で監視できる。なお、図示していないが、Ｔ
Ｖカメラ用の照明装置を備えている。距離測定センサ５
８によるはつり前後の深さの値から、該深さの差異と平
均値で、はつり装置２０のハンマの移動速度と、はつり
深さを演算し、工業用ＴＶカメラ５７のモニタ画面で、
はつり面を炉外で遠隔監視しながら、はつり量を制御す
ることができる。

【００６３】前記距離測定センサ５８としては、超音波
式やマイクロ波式あるいはレーザ式を使用できるが、発
信方向と壁面とのなす角度が多少変化しても、距離計測
の精度に影響が無いものが望ましい。

【００６４】次に、本発明の炉内壁補修装置のアクチュ
エータについて説明する。図６において、油圧ユニット
４２は、各油圧アクチュエータの旋回モータ３８、フレ
ーム伸縮シリンダ２６および首振りシリンダ２７の作動
を電磁切換弁４２−５と絞り弁４２−６により制御する
もので、各油圧アクチュエータ駆動用の高圧作動油を発
生・供給する油タンク４２−１、エヤーブリーザ４２−
２、油圧ポンプ４２−３およびリリーフ弁４２−４など
を備える。

【００６５】エヤーユニット５４は、圧縮空気を動力源
とするはつり装置２０および該はつり装置２０の押圧・
衝撃吸収機構としてのクッションシリンダ２８の作動を
電磁切換弁５４−５、５４−６および減圧弁５４−４に
よって制御するもので、エヤーブローライン５５と各ア
クチュエータをスムーズに作動させるエヤーフィルタ５
４−２およびルビュリケータ５４−３などを備える。こ
こでエヤーブローライン５５は、前記各アクチュエータ
をエアーパージして冷却、防塵するためのものであり、
高温・粉塵雰囲気の炉内でも安定した作動が可能とな
る。

【００６６】なお、図６の２点鎖線の枠Ｚで示す範囲
は、図２に示す懸垂フレーム１９および駆動ケーシング
４１に搭載され炉内に懸垂されるユニットであり、この
ユニットへの動力供給は、電磁切換弁４２−５用および
油圧ポンプ４２−３用の制御用ケーブル４４、エヤーラ
イン５４−１を束ねた図２示すホース４５で炉外からお
こなわれる。

【００６７】また、旋回モータ３８以外の各アクチュエ
ータ類は、図２に示す懸垂フレーム１９内に搭載される
もので、駆動ケーシング４１の旋回中心軸に設置したロ
ータリージョイント３７を介して動力源が供給される。

【００６８】なお、図２において、ロータリージョイン
ト３７の出側（固定側）から首振りシリンダ２７、クッ
ションシリンダ２８、屈曲シリンダ４９およびはつり装
置２０へ動力源（圧力油もしくは圧縮空気）を供給する
ホース類は、はつり装置を搭載したブームが伸縮動作す
るため、懸垂フレーム１９のケーブルベア５６（図１参
照）に収納するのがよい。

【００６９】油圧ユニットおよび油圧アクチュエータを
用いた理由は、高圧作動油の使用により、高い駆動力を
得ることができるので、アクチュエータが小型・軽量化
され、懸垂フレームを小型化できるからである。油圧ユ
ニットの作動油としては、例えば難燃性の水グリコール
を用いることにより、万一作動油が漏洩しても火災の危
険を回避できる。

【００７０】図２および図６において、油圧ユニット４
２およびエヤーユニット５４を懸垂フレーム１９に配設
されている各アクチュエータの近傍に設置した理由は、
油圧ユニット４２およびエヤーユニット５４から各油圧
作動アクチュエータおよび各エヤーアクチュエータまで
を連結する配管４６およびホース４５を短くできるこ
と、また、炉外から油圧ユニット４２およびエヤーユニ
ット５４の電磁弁ユニット４３に制御用ケーブル４４を
接続するだけでよいからである。炉外からはつり装置へ
制御用ケーブル４４を接続するだけで各アクチュエータ
の作動源を得ることができるので、繁雑な配管、ホー
ス、ケーブル類が省略できる。

【００７１】

【発明の効果】以上述べた通り、この発明装置によれ
ば、以下の効果が得られる。（１）本発明の装置は、ワイヤーロープとウィンチによ
る吊り下げ機構で炉内の上下の任意位置に昇降され、水
平旋回駆動機構で水平旋回されるので、炉内の垂直方向
と円周方向の広範囲な炉内壁のはつり・平滑化作業が制
約無くできる。

【００７２】（２）屈曲機構により懸垂フレームと水平
旋回駆動機構とを一直線状で、ほぼ鉛直状態の姿勢にで
きるので、小さな炉口開口部から炉内への取り込み・取
り出しが容易になる。そのため、作業時間が短縮し、高
炉の休止時間による生産量の減少を抑制できる。

【００７３】（３）はつり装置を搭載した懸垂フレーム
を、倍ストローク機構を有する伸縮可能なブームで構成
したことにより、懸垂フレームの機長が減少し、装置全
体がコンパクトとなり、炉内への搬入・搬出が容易とな
る。

【００７４】（４）懸垂フレームの旋回中心点を支点と
して、はつり装置側ブームとバランスウェイト側ブーム
とのモーメントバランスが維持されるので、安定した姿
勢で炉内壁のはつり・平滑化補修が可能となる。

【００７５】（５）首振り機構を設けたことにより、は
つり装置を最適角度で補修面に当接できる。（６）押圧機構を設けたことにより、懸垂フレームの振
動やブレを抑制できる。

【００７６】（７）距離測定センサおよび工業用ＴＶカ
メラなど監視装置によって、炉壁損傷部の定量的および
イメージ的把握ができ、補修対象面の形状が変化してい
ても最適な補修施工条件を維持することが可能となり、
施工効率・安全性が向上する。また、補修前後が定量的
に把握できるため、補修対象部に正確で適切な補修がで
き、高炉の炉命延長ならびに炉況安定に大きく貢献で
き、その経済効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の主要部の斜視図である。

【図２】本発明装置の懸垂フレームの伸縮機構の構造を
示す模式図である。

【図３】懸垂フレームのモーメントバランスを示す模式
図である。

【図４】ベル高炉で本発明装置の炉内取り込み要領およ
び補修状況を示す側断面図である。

【図５】図４のＩ−Ｉ矢視図である。

【図６】本発明装置のアクチュエータの作動要領を示す
回路図である。

【符号の説明】

１：炉体鉄皮２：炉口マンテル３：炉壁煉瓦４：大ベル５：炉口開口部６：炉口マンホール７：アーマプレート８：取り込みガイド９：炉体デッキ１０：炉内壁初期プロフィール１１：炉内壁損耗プロフィール１２：はつり・平滑後のプロフィール１３：はつり範囲１４：付着物１５：ワイヤーロープ１６：ワイヤーシーブ１７：ウインチ１８：ガイドフレーム１９：懸垂フレーム２０：はつり装置２１：ハンマブラケット２２：第１ブーム２３：第２ブーム２４：第３ブーム２５：後部ブーム２６：フレーム伸縮シリンダ２７：首振りシリンダ２８：クッションシリンダ２９：チェーンテンショナ３０−１〜３０−３：チェーン固定ブラケット３１−１〜３１−４：チェーンスプロケット３２−１Ａ、３２−１Ｂ、３２−２：ローラーチェーン３３：ブッシュ３４：ローラ３５：バランスウェイト３６：スライドフレーム３７：ロータリージョイント３８：旋回モータ３９：旋回輪軸受４０：ピニオンギヤ４１：駆動ケーシング４２：油圧ユニット４２−１：油タンク４２−２：エアーブリーザ４２−３：油圧ポンプ４２−４：リリーフ弁４２−５、５４−５、５４−６：電磁切換弁４２−６：絞り弁４３：電磁弁ユニット４４：制御用ケーブル４５：ホース４６：配管４７：吊ピース４８：ピン４９：屈曲ロックシリンダ５０−１、５０−２：防熱カバー５１：保持ピン５２：支持ピン５３：クレビス５４：エヤーユニット５４−１：エアーライン５４−２：エアーフィルタ５４−３：ルビュリケータ５４−４：減圧弁５５：エアーブローライン５６：ケーブルベア５７：工業用ＴＶカメラ５８：距離測定センサＭ：炉内装入原料 θ₁、θ₂：首振り角度Ｌ₁、Ｌ₂：懸垂フレームの機長Ｒ₂：バランスウェイトの最大旋回半径（伸長時のブー
ム長さ）Ｒ₁：はつり装置の最大旋回半径（伸張時のブーム長
さ）ｒ₂：バランスウェイトの最小旋回半径（収縮時のブー
ム長さ）ｒ₁：はつり装置の最小旋回半径（収縮時のブーム長
さ）Ｓ：フレーム伸縮シリンダーストロークＵ：クッションシリンダーストロークＷ：重量ｌ：フレームの長さＰ：炉壁補修用パネルＤ₀：炉口開口部長さＤ₁：炉内壁補修装置の機幅Ｈ₀：炉口開口部幅Ｈ₁：炉内壁補修装置幅Ｚ：懸垂フレーム１９および駆動ケーシング４１に搭載
されるユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高さ調整可能な吊り下げ機構と、該吊り
下げ機構に吊り下げられた水平旋回駆動機構と、該水平
旋回駆動機構に吊持された伸縮可能な懸垂フレームと、
該懸垂フレームの先端に配設されたはつり装置と、該懸
垂フレームを水平姿勢と鉛直姿勢に変更できる屈曲機構
とからなることを特徴とする高炉の炉内壁補修装置。
【請求項２】上記懸垂フレームは、その一端にバラン
スウェイトを配設し、他端にはつり装置を配設した倍ス
トローク機構を有する伸縮可能なブームで構成されたこ
とを特徴とする請求項１に記載の高炉の炉内壁補修装
置。
【請求項３】上記懸垂フレームは、その旋回中心点を
支点として、はつり装置を保持するブームとバランスウ
ェイトを保持するブームの伸縮ストローク比がＮ：１
で、はつり装置の重量に対してバランスウェイトの重量
がＮ倍で、Ｎを１．５以上３．０以下として、懸垂フレ
ームを水平姿勢に保持する伸縮可能なブームで構成され
たことを特徴とする請求項２に記載の高炉の炉内壁補修
装置。
【請求項４】上記はつり装置は、その配設部に首振り
機構および空圧シリンダによる押圧機構を有することを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高炉の
炉内壁補修装置。
【請求項５】上記懸垂フレームに、はつり装置と炉壁
との距離を計測する距離測定センサおよび／またははつ
り対象範囲を撮影する監視装置を設けたことを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれかに記載の高炉の炉内壁補
修装置。