JPS6029585A - 耐火物の熱間吹付け補修装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高炉および電気炉、特殊精錬炉、取鍋もしく
は石灰シャフト炉等製鉄業において使用する背高でかつ
炉内壁横断面がほぼ円墳形である炉の垂直または傾斜し
た耐火物内張シ内壁を吹付けて補修する装置に関し、特
に炉を完全に休止もしくけ冷却することなく熱間状態に
おいて補修する装置に関するものである。

周知の如く前記の各種炉はその操業後期あるいは多数回
使用によって内張耐火物が局部的に損耗もしくは脱落す
るので、その使用寿命の延命を図るため炉内壁の部分補
修（中間補修ともいう）が行われている。

従来性われている炉内壁の補修は、大別して炉の操業ま
たは使用を完全に停止し冷却をまって炉内に作業員がは
いって行うものと、操業中または操業を一時中断して炉
外から行うものとの三方式前者は、炉内の装入物を炉外
に排出し炉体の冷却を待って後、作業員が炉内にはいシ
補修材料、器材等を搬入して築炉施工や耐火物吹付は施
工を行い、さらに耐火物の乾燥と炉内昇温を行ってから
再操業を開始するもので、操業停止から平常稼動まで長
期間を要するだけでなくその間の熱損失も大きく、また
作業環境が悪いため作業員の健康と安全保持のためにも
問題がある。

一方熱間で炉外から行う後者の補修方式は、炉の操業、
使用を完全に停止することなく補修できる利点がある反
面、炉高が１０倶以上とが特に高炉の如くシャフト部の
みで高さ２０ｍ、直径１０数悔にも達する場合は、補修
に際し炉体の鉄皮と炉壁を切開して作業用の大型マンホ
ールを設置し、これら開口部から補修材の吹付はノズル
を挿入し手動で吹付は補修施工を行っている。この場合
一つの開口部からの吹付は可能範囲が限定されるので必
要とする補修範囲全部を施工するために多数のマンホー
ルを設けることが必要となシ炉体の強度保持上問題で好
ましくない。

また施工上の制約から吹付は補修材のリバウンドロスが
多く、さらに補修位置の把握、施工内容も正確性を欠き
吹付は精度、施工信頼性に欠けるので炉壁の延命に多く
は期待できない。また多くの作業員を必要とするので吹
付は作業の生産性が工数当シ２〜４屯程度と低く、さら
には炉体ｍ、ｂの作業用デツキの設置、大型マンホール
の開口と閉鎖、長尺な吹付はノズルの炉内への挿入取出
し等々煩雑な作業を必要とし、加えて高熱重筋作条であ
るから作業員の健康、安全面でも問題がある等多くの欠
点を有する。

また吹付は機が背高あるいは縦型の場合は炉壁に設けた
マンホールから炉内に挿入できないという問題がある。

また別の方法として炉壁の損傷部位と思われる箇所を炉
外から小さく開口し、この狭小な開口部から圧入ノズル
を挿入して所定粘度の不定形耐火物圧入材を圧入して乾
燥固化させる補修が行われているが、炉壁の損傷位置、
損傷状況を炉外から正確に把握することが困難であるか
ら施工の実効をあげ得ないという問題が生じている。

一方炉内壁に耐火物を吹付ける装置として例えば特公昭
５３−２６Ｃ３２号「耐火物質噴出装置」がよく知られ
ている。即ち運転者の乗った炉上のトロリーホイスト０
オから吹付は装置００が炉の開ローＦ部に吊され、該装
置０１には耐火物供給導管０４と水供給導管（ト）が連
結され、装置内の混合ヘッドに）で混合された吹付は材
が噴出導管（イ）を経てその先端に設けたノズル（ハ）
から噴出するものであるが、この際装置α１に内蔵され
たノズル回転機構によってノズルは炉内壁に対してほぼ
４５度の水平角度で首振シ運動をすることができ、また
ノズル（ハ）自身も炉軸口シにさらに４５度回転できる
ので、炉壁のある部分に対して補修材の指向噴出を制御
することは出来るが、炉壁全周に対して広範囲かつ一連
続的に吹付は施工することは困難で、また運転者による
高所からの作業状況の監視把握には限度があるので施工
の正確性を期し難く、また吹付は機が縦長であるから高
炉壁等炉壁に設けたマンホールからは炉内に装入できな
いという問題がある。

さらに近年耐火物の吹付は装置を炉内に装入して熱間で
吹付は補修を行うものとして、例えば特公昭５７−１４
７２８号公報「高炉々壁熱間補修装置」において、吹付
ノズル（７）を所要の位置および方向に指向せしめかつ
炉内壁に沿って回転させて不定形耐火物を吹付ける機構
が記載され、また特公昭５７−１４７２９号公報「高炉
々壁熱間補修装置」は、パンタグラフ機構（５）および
それに伴う機構においては前号とは異るがほぼ同一の熱
間吹付は補修装置が説明されているが、何れも損傷の位
置やその状況の把握が困難であるうえに吹付は作業を所
定のパターン通シ正確に実施する精密制御もしくは自動
制御が難かしく、従って補修材を無駄に使用するばかり
で々く補修壁に対する信頼性を確保することが難かしい
という欠点を有している。

上述の如く高炉等背高な炉の内壁補修には従来多くの欠
点があるにも拘らず、これらを解決する有効な補修方法
もしくは補修装置が開発されていないのが現状である。

この発明は前記従来方式の諸欠点を解決して、背高な炉
の内壁を特に熱間において、その損傷位置と状況および
補修作業の状況を正確に把握しながら、マンホールを新
たに開口することなく少人数で適確にかつ自動的に補修
施工が可能な吊下げ式の吹付は補修装置を提供すること
を目的とする。

この発明は、吹付はノズルと該吹付はノズルの水平旋回
装置およびテレビカメラ、温度計、距離測定器等の検知
機器を収容した冷却面を備えた扁平形状で耐熱構造とし
た吹付は機を、４本のワイヤーで炉上の走行昇降装置に
吊下げ、さらにそれぞれ断熱被覆をした補修材圧送ホー
ス、添加水ホース、冷却水ホース、冷却エアーホース、
および動力、制御ケーブルと接続せしめたことを特徴と
する耐火物の熱間吹付は補修装置である。

即ちとの補修装置は、炉内内装吊下げ式で吹付は機の炉
内垂直昇降と、吹付はノズルの水平旋回によって、炉内
壁全面に対して９０度の角度でかつ吹付はノズルの先端
と炉壁との距離を一定にして吹付は補修をし、さらに各
種検知器によって作業の精密制御を行うものである。

以下図面に示す実施例にもとづいて説明すると、先ず第
１図乃至第６図はこの発明の補修装置の吹付は機の一例
を示す平面図、側面図、正面図である。図において１は
横長の架台、２は吹付はノズルの取付は部、６は吹付は
ノズルを水平に６６０度旋回させる旋回装置、４はテレ
ビカメラ、放射温度計、レーザー光線残厚測定器等の検
知機器を収納した冷却面、５は炉内壁を照明する投光器
で検知器と同じく吹付はノズルの吹付は方向を指向しか
つ架台１上に設置されているので吹付はノズルと一体と
なシ３６０度旋回する。

吹付は機本体は、図示するように各装置、機器が高さを
抑えて横並びに配列しであるので全体として横長の扁平
形状となっておシその高さは７６０■、長さ１８００ｍ
、巾８５０■である。従って高炉ツム−バブルアーマ−
開口部からも炉内に挿入できる。また水平旋回装置３と
冷却面４は後述するように断熱材被覆、水冷、空冷等が
行われており、炉内温度が６００℃程度の高熱時でも正
常に作動するような耐熱構造となっている。

次に上記した吹付は機は４個の吊金具６ａ、６ｂ。

６ｃ、６ｄによって４本のワイヤーケーブルで水平に吊
下げてあって、炉上部に設置した走行昇降装置例えばト
ロリーホイストに連結して移動および昇降される。なお
吊下げワイヤーケーブルの延びを調整するために取付は
金具６との接続部にターンバックルを取シ付けるのが望
ましい。

次に７は補修材圧送ホースで吹付ま機の下部で吹付はノ
ズル取付は部２を経て吹付はノズルに連結している。８
は補修材への添加水の圧送ホースで吹付はパイプ取付部
２の基端近くに設けたウォーターリング９（材料と水の
混合部）に連結している。１０．１０ｍは冷却水ホース
で冷却面４Ｋ。

連結されその外周を循環して冷却するもので１０は行き
、１０ｍは帰シである。１１は冷却エアーホースで、旋
回装置３および冷却面４の内部に冷却用エアーを送入し
温度を下げる役目をする。なお旋回装置３の外側はアス
ベスト材４層で断熱されている。１２は動カケーブル、
１６は制御ケーブルで、両ケーブルは水平旋回装置３、
投光器５、および冷却面４内のテレビカメラ、温度計、
レーザー残厚測定器等を作動しかつ制御するケーブルで
何れも断熱スチームホース内に入れその内部は空気圧送
冷却方式と々っている。

以上のように吹付は機およびこれと接続する各ケーブル
はともに耐熱構造となっているので炉内の熱間で作業が
可能である。

また吹付は機は、バランスウェイト１４によって吊り位
置でバランスされていて、さらに４本のワイヤーケーブ
ルで吊下げられているので懸垂安定性がよく吹付は機が
傾いたシ、ねじれたυまた吹付はノズルの材料噴出圧の
反動、もしくはその旋回による横ゆれ等が極めて少く、
吹付はノズルの先端の指向性および吹付は距離の正確性
を保持することができる。

また補修材と添加水を混合させる位置は従来吹付はノズ
ル部でなく、その手前の補修材圧送ホース部で行ってい
たが、混合の位置は吹付は壁への付着率と高い相関関係
があシ、ノズル先端から混合の位置までが速すぎると水
と吹付は材の混合物に過度の粘性増大が起り、系の内で
の吹付は材の流れの不安定ひいては吐出状態の不安定を
引起しときには閉塞して付着率が低下する。またノズル
先端から近すぎると混合が充分でなくリバウンドロスが
増加して付着率が低下することが判明したので、この発
明ではウォーターリング（混合体）９を、吹付はノズル
の取付は基端部に装着するととによって補修材の付着率
を改善し得たのである。

次に第４図は吹付はノズルの旋回装置３の内部構造を示
す縦断側面図である。図において１５は旋回装置の外枠
、１６は装置の側面に囲らした断熱材で炉壁の輻射熱か
ら装置を保護する。１７はギヤトモ−ターでその減速回
転がスプロケット１８→チエーン→スプロケツト１９に
よってさらに減速され、減速機２０、減速歯車２１．２
２で最終減速されるので減速歯車２２の回転は０．１５
〜０、４６　ｒ、ｐ−ｍとなる。この回転は吹付はノズ
ル支、持板２３にもうけた中空回転軸２４に伝達される
。

一方材料ホース７の下端に接続され内面をセラミックコ
ーチングした耐磨耗性のチューブ２５とシーペル押へ２
６、ベアリング２７、グランドパツキン２８がシーベル
ジヨイントを構成しておシ、前記チューブ２５と同軸に
自由回転しかつ吹付はノズル支持板に固着したチーズ２
９はチューブ２５と同軸に自由回転するので、その先端
に接続された吹付はノズルは、外枠１５および材料圧送
ホース７に関係なく３６０度自由旋回できる構造となっ
ている。なお吹付はノズルの旋回速度は周波数変換器に
よって所定の速度に変換できるようになっている。

次に第５図は第１乃至第３図に図示する冷却面４の内部
構造の一例を示す縦断面図で、図において３１はレーザ
ー光線発信装置、３２はテレビカメラ、３６は壁面温度
測定用の放射温度計、３４はレーザー光線受信装置であ
る。前記のレーザー光線発受信装置５１．５４は炉内壁
の損傷の程度を測定するための炉壁残厚測定検知器であ
る。

３５は冷却水ホースの導入接続部で冷却水は冷却面の前
面開口部を除く全外側面を循環して冷却水排出孔３５ａ
から外部へ回収される。３６は冷却エアーホースの接続
部で、冷却エアーは面内を循環し、内部に設置した各検
知装置の全外面を冷却して面外に放出される。この放出
は防塵のためのエアーバージの役目もする。また３７は
それぞれ前面に設けた防塵ガラスの小窓である。

冷却面４はこのような構造となっているので、炉内温度
６００℃までは、内部の各検知器は温度の影響を受ける
ことなく正常に作動する。カお冷却面の近傍に熱電対温
度計を設置して炉内の雰囲気温度を測定することができ
る。

次にこの発明の補修装置を高炉に設置した場合の吹付は
補修作業について説明する。第６図は設置の一例を示す
側面図で、図において３８は高炉の外殻鉄皮、６９は耐
火物で内張すした炉内壁、４０は内１ｍの損傷部、４１
はムーバブルアーママンホール、４２は作業デツキであ
る。高炉内部の装入物は上段が操業時の原料レベル、中
段がシャフト上部吹付補修時の減尺操業原料レベル、下
段はシャフト下部吹付補修時の減尺操業原料レベルであ
る。

高炉操入物を所定のレベルまで減尺した炉内に吹付は機
４３を操入するには、炉外に引込めた状態のブーム走行
装置４４をクレーン等によってムーバブルアーママンホ
ール４１の正面近くの作業デツキ４２上に移動させ固定
した後、走行用モーター４５を作動して移動ブーム４６
を炉内に伸長させる。この際吹付は機４５は移動ブーム
４６の下面に密着させた状態で炉内に装入することによ
って扁平形状の吹付は機はマンホールを通過させること
ができる。

ブームの伸長はブームに取付けたリミットスイッチで停
止させ、図示するように吹付は機を炉軸中心位置に正確
に位置決めすることができる。また吹付は機４３を吊下
げている４本のワイヤー４７ａ、４７ｂ、４７ｅ、４７
ｄがワイヤーシープ４８を介して昇降ドラム４９に連結
されているので、昇降用モーター５０を作動し調節する
ことで吹付は機を所定の要補修位置の内壁レベルまで下
降させ停止させることができ、なお要すれば吹付は機の
水平位置を検出し修正することができる。

吹付は機４３に装着した吹付はノズル５１は炉心を中心
として３６０度回転自在であるから、吹付はノズルの先
端と内壁間の距離を一定にしたま＼炉壁全周のどの部位
とも所定の角度で旋回して吹付は補修を行うことができ
る。

吹付は機に連結されている材料と水の圧送ホース５２は
ホースガイド５３、ホース巻取装置５４を経て補修材料
供給装置５５および添加水ポンプ５６に接続し、コンプ
レッサー５７のホースが前記材料供給装置と接続してお
り、その駆動によって吹付は施工に必要な圧送と吹付は
圧力を付与し、吹付はノズル５１から補修材料を噴出さ
せる。なお５８は情報処理および制御装置である。

吹付はノズルの先端が所定の吹付は位置に定着すると補
修材料供給装置５５のホツノく−に所定配合の不定形耐
火物（補修材料）が投入され吹付は施工を開始する。吹
付は施工は高炉内雰囲気温度３００〜６００℃、炉壁温
度２００〜４００℃の熱間で行うことができ、通常は予
めレーザー残厚測定器で測定した内壁の損傷状況をもと
にして定めた要補修箇所を多数の施工区劃に分け、吹付
はノズルの旋回スパン、昇降ピッチ、昇降スノくンを設
定しり吹付はパターンによって区劃毎に施工してゆくも
のである。またこの時炉壁の表面温度に対応して、予め
得られた炉壁温度と補修材添加水との関係データーをも
とに添加水量を設定して施工は開始される。

一方レーザー残厚測定結果をコンピューターに記憶すせ
ておいて、コンピューターの指令によシ各機構を操作し
て自動的に吹付は施工を行うことができる。

従って吹付はノズルは所定位置で所定角度の首振シ運動
をしながら上昇または下降して補修材料を吹付け、次い
で隣接する施工区劃に移動し、続けて首振り吹付けをし
順次移動させてゆくのであるが、この間補修壁の損傷程
度と補修材の噴出状況をテレビカメラで監視しながら吹
付はノズルの首振シ速度、噴出圧を微調整することがで
きる。

この補修装置においては、吹付は機の昇降位置即ち吹付
はノズルの上下位置の検知とその昇降速度の制御、なら
びに吹付はノズルの水平旋回の位置検知とその旋回速度
の制御を同時にかつ正確に行う“ととが重要であるが、
これらは昇降位置と旋回位置を検出するエンコーダー（
それぞれ吊シ装置および旋回装置に取付けである）およ
び速度を調節するＶＶＶＦ　％−ターによって検知およ
び作動され、コンピューターによって自動制御する構造
となっている。昇降・旋回の機構および制御方式の一例
を模式的に示すと第７図の通シである。

なお駆動モーターは吹付はノズルの旋回吹付は機の昇降
ともにＶＶＶＦモーターを使用しているので、吹付はパ
ターンは横貫振り上下移動、縦首振シ左右移動のどちら
でも状況に応じて撰択することができる。

このようにしてシャツ十上部の施工が完了するとさらに
炉内操入原料レベルを下げてシャフト下部を施工する。

この場合は吹付は機４３を下方に図示する位置まで下降
させ施工するので吊下げ長さはほぼ１８〜１９ｍに達す
るが、吊下げワイヤーケーブルは前述したように４本で
バランスよく吊下げているので吹付は機は移動中も施工
中も傾いた多機ゆれすることなく、ｔた補修材の噴出圧
力の反動で後退することが全くない。従って吹付はノズ
ルの方向および先端上下位置は常に所定の操作位置に安
定させることができる。

以上説明したブームの伸張、吹付は機の昇降、吹付はノ
ズルの旋回、旋回パターンと旋回速度、補修材と水の圧
送、炉内と炉壁の温度測定、テレビ監視等々はすべて炉
外で操作し、各種検出器、表示器を組込んだ制御機構を
備えることによってすべての作業を操作盤で行うことが
できる。また全操作パターンを予め設定してコンピュー
ターに入力しておくことによシ全自動的に補修施工を進
めることができる。

ナオ吹付はノズルは使用によって磨耗するので２０〜３
０を吹付は毎に新品と交換する。ノズルの交換は、吹付
は機４６を引上げて移動ブーム４６に格納し、移動ブー
ムを引込んで吹付は機をマンホール４１まで移動させた
位置でノズルの交換を容易に行うことができる。

このようにして炉内壁の吹付は補修が完了したら、吹付
は機を吊上げてブームに密着させ、ブーム走行装置を駆
動してブームを炉外に後退させ、必要であればブーム走
行装置をチェーンブロックでマンホールから離して全作
業を完了する。なお吹付は機の炉内操入およびその走行
昇降は別のタイプの各種装置も利用し得る。

この発明の補修装置は以上説明したような構造であるか
ら補修施工にあたシ次のような効果を有する。

１）炉を休止することなく熱間で補修施工ができるので
補修層短時間で平常操業に戻ることができ炉の稼動率お
よび省エネルギーの面で改善できる。

２）既存の開口部から炉内に装入できるので新たに炉の
構造を変更する必要がない。

６）短時間で装置のセットができる。

４）損傷状況を正確に把握できかつ吹付はノズ、　ルの
位置と作動を正確に制御できるので最適条件で吹付は施
工ができ補修壁の使用寿命を延長できる。

５）大型炉の上部から下部まで広範囲を連続的に短時間
で施工できる。

６）施エバターンを予め設定しておいて自動運転で吹付
は施工ができる。

７）作業＃ｊ２名で施工でき作業生竜性が飛躍的に改善
される。

８）内壁の傾斜プロフィールに対して適確に対応して最
適施工ができる。

９）作業環境が良好でかつ安全である。

なお前記の説明は主として高炉における施工について述
べたが、高炉以外の背高な円墳形の炉および容器の内壁
の吹付は施工に対して、この補修装置を応用することが
でき同様の効果をあげることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明に使用する吹付は機の一例
を示す平面図、側面図、正面図、第４図は吹付は機の旋
回装置の一例を示す縦断側面図、第５図は吹付は機に設
けた冷却函の内部を示す縦断面図、第６図はこの発明に
係る吹付は補修装置の高炉における使用状態を示す実施
例の側面図、第７図は吹付は機の昇降・吹付はノズルの
旋回の機構および制御の模式図である。 ２・・・吹付はノズル取付は部、３・・・旋回装置、４
・・・冷却函、５・・・投光器、６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄ　・・・・吊金具、７・・・補修材圧送ホース、８・
・・添加水圧送ホース、９・・・ウォーターリング、１
０，１０ａ・・・冷却水ホース、１１・・・冷却エアー
ホース、１２・・・動カケーブル、１３・・・制御ケー
ブル、１６・・・断熱材、１７・・・ギヤトモ−ター、
２０・・・減速機、２４・・・中空回転軸、２５　、２
６　、２７　、２８．０．シーベルジヨイント、３１・
・・レーザー光線発信装置、３２・・・テレビカメラ、
３３・・・放射温度計、３４・・・レーザー光線受信装
置、３９・・・耐火物内張シ内壁、４０・・・内壁損傷
部、４３・・・吹付は機、４７ａ、４７ｂ。 ４７ｃ、４７ｄ・・・４本の吊下げワイヤー、５０・・
・昇Ｒ用モーター、５１・・・吹付はノズル。 代理人　弁理士　木　村　三　朗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉内壁に不定形耐火物を吹付けて補修する装置において
   、吹付はノズルと該吹付はノズルの水平旋回装置および
   テレビカメラ、温度計、距離測定器等の検知機器を収容
   した冷却面を備えた扁平形状で耐熱構造とした吹付は機
   を、４本のワイヤーで炉上の走行昇降装置に吊下げ、さ
   らにそれぞれ断熱被覆をした補修材圧送ホース、添加水
   ホース、冷却水ホース、冷却エアーホース　および動力
   、制御ケーブルと接続せしめたことを特徴とする耐火物
   の熱間吹付は補修装置。