| 【発明の名称】 |
高炉炉底部の解体方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】小島 啓孝
【氏名】藤田 昌男
【氏名】木口 満
【氏名】安原 博行）
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| 【要約】 |
【課題】高炉内の残銑凝固物を一体化した状態で早期に炉内から炉外への撤去作業を、経済的にかつ短時間に行う。
【解決手段】リフトジャッキ16で懸架された炉体上部１の下端部に配設された羽口23に固定した鉄皮側吊具24と残銑吊バンド25で支持された残銑凝固物19を、リフトジャッキ16を用いて下降させ水平移動台29に載せる。引き続き、残銑凝固物19を載せた水平移動台29を、炉外台車用レール32近傍に配備したセンターホールジャッキ35を操作して炉内台車用レール28から炉外台車用レール32上に移動させてを炉外へ引き出す。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 吹き卸し後の高炉の炉体を、その炉底部に残存する残銑凝固物より高い位置で水平に切断し、この切断位置より上方の上部炉体を炉体支柱に設置した昇降手段を用いて懸架し、前記切断位置より下方にある下部炉体の少なくとも一部を全周にわたり撤去した後、前記残銑凝固物を炉外に搬出する高炉炉底部の解体方法において、前記残銑凝固物を炉外に搬出する前に、前記残銑凝固物の周辺部に沿い、かつ該残銑凝固物と炉底耐火物との間の複数箇所に空洞を堀り、該空洞部に配設したジャッキで前記残銑凝固物を持ち上げ該残銑凝固物と炉底耐火物との間に間隙を形成する段階と、該間隙に吊バンドを差し渡した後、前記炉体支柱に懸架した上部炉体を前記昇降手段を用いて下降させ、前記上部炉体の下端部に固定した吊具に前記吊バンドの両端部を接続する段階と、前記炉体支柱に懸架した上部炉体を前記残銑凝固物と共に前記昇降手段を用いて吊り上げ、前記残銑凝固物と炉底耐火物との間に作業空間を形成する段階と、該炉底耐火物上に水平移動台を引き込み配置する段階と、前記炉体支柱に懸架した上部炉体に吊具および吊バンドを介して懸架された前記残銑凝固物を前記昇降手段を用いて下降して前記水平移動台上に載置する段階と、前記上部炉体の下端部に固定した吊具を切り離した後、前記残銑凝固物を載置した前記水平移動台を炉内から炉外に移動させることを特徴とする高炉炉底部の解体方法。
【請求項２】 前記吊具は上部炉体の羽口に固定されることを特徴とする請求項１記載の高炉炉底部の解体方法。
【請求項３】 前記残銑凝固物と前記炉底耐火物の間に形成した作業空間下で前記炉底耐火物の表面を平坦に補修し、該補修した炉底耐火物上に複数の台車用レールを敷設した後、該台車用レール上に水平移動台を引き込み配置することを特徴とする請求項１または２記載の高炉炉底部の解体方法。
【請求項４】 前記炉底耐火物上に引き込み配置する水平移動台として、ローラを介して移動する水平移動台車またはレール上を摺動する水平移動スライド台を使用することを特徴とする請求項１、２または３記載の高炉炉底部の解体方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉炉底部の解体方法に係り、さらに詳しくは高炉を改修するため吹き卸し後、その炉底部に残存する残銑凝固物を分割することなく炉外に搬出することのできる高炉炉底部の解体方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高炉の操業を長期間行うと、内部に設けられた煉瓦の浸食が著しく進行する。これを放置すると、高炉の上部では、耐圧容器として外周に設けられている鉄皮に亀裂が入ってガス等が噴出し、また、高炉の下部では、炉底のカーボン煉瓦が浸食され溶解物が鉄皮を溶損して流出する事故等を生じた時、ステーブ冷却水や鉄皮冷却水による水蒸気爆発を起こすこともある。このため、十数年に一度に高炉を吹き却して内部の改修を行っている。
【０００３】高炉の改修に際しては、まず高炉炉体の炉底部を囲む外周壁の一部の鉄皮や内張りれんがをバックホー、ショベル等の建設重機で破壊して開口を設け、建設重機を炉底部内に導入する。そして、炉底部に残存しているコークスを建設重機で炉外に押し出して、除去する。その後、作業者が炉内に入り、削岩機や発破を用いて、その下に残っている銑鉄を主としてスラグあるいはコークスの混合した残銑凝固物（一枚岩のように一体化していることが多い）を砕き、炉外に搬出する必要がある。
【０００４】残銑凝固物は崩壊性凝固物等と異なり、強固で分解することが難しく、爆破による分割作業が行われる。この爆破に先立ち、まず残銑凝固物本体に穿孔ドリルまたは酸素ランスで多数の穿孔を設け、そこにダイナマイトを詰める作業をする必要があった。このような穿孔、発破、分割する方法では、穿孔作業に長時間を要するため、工事期間が長くかかり、発破作業が他の解体作業を阻害する。また、爆発時に破砕物が飛散し危険で、騒音が著しいことから高炉周辺での作業中断を余儀なくされていた。
【０００５】ところで、高炉の改修工事は、工事期間をできるかぎり短縮する必要があるため、炉体内の内張りれんがや残銑凝固物が完全に室温に冷却される前に、解体作業が開始され、その作業環境は、炉底部の開口と炉頂部のマンホール程度しかない場所で、かつ、粉塵の発生が多く悪環境である。また、炉壁れんがや残銑凝固物は固くて重いので開口から搬出するには、それらを小さく分割する必要がある。そのため、従来の解体作業に要する時間は非常に長く、高コスト作業となっていた。
【０００６】また、炉体支柱にメンテナンス用に設置してあるアウトリガークレーンを使用することも知られており、高炉炉底部の鉄皮を重量５〜50t の短冊状に切断して、アウトリガークレーンで撤去すると共に、高炉の炉底部側壁に設けた開口部から高炉内に存在する残銑凝固物を炉外に除去していた。さらに、例えば、特開平10-96005号公報および特開平7-197112号公報に、高炉内部の改修を行う方法が開示されている。
【０００７】特開平10-96005号公報に記載された高炉炉底部の解体方法では、高炉の下部を切断し、高炉炉体を高炉支柱で懸架、固定した後に、高炉の下部の鉄皮を解体し、高炉内の残銑凝固物をワイヤ・ソーで水平に切断し、残銑凝固物を一体として水平に引き出していた。一方、特開平7-197112号公報に記載された高炉炉底の残銑凝固物の炉外搬出方法では、高炉内における周辺部の残銑凝固物と炉底耐火物の間にジャッキを設置して垂直方向に持ち上げた後、円筒状または摩擦係数の軽減物を挿入して残銑凝固物を水平方向に引き出すものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の高炉炉底部の解体方法は、以下の問題があった。
(1) アウトリガークレーンを使用した方法では、アウトリガークレーンの吊り上げ能力が70〜200t程度であるのに対し、高炉内の残銑凝固物には500t程度の重量を有する大型残銑凝固物もあるため残銑凝固物を200t以下の重量に分割する必要があった。また、高炉上部の解体作業と下部の残銑凝固物の除去作業が並行して行われるので、安全性を確保するため羽口部に安全天井が設置されており、これを除去後に再度設置する工程が必要となり、工期がかかっていた。
【０００９】(2) 特開平10-96005号公報に記載された高炉炉底部の解体方法は、まず、れんが層の切断作業に長時間を必要とし、かつ残銑凝固物を水平方向に引き出すには、れんが切断粉の助けをかりても引き出し力として大きなものが必要で、引き出せる残銑凝固物量に制約があった。
(3) 特開平7-197112号公報に記載された高炉内の残銑凝固物の炉外搬出方法も残銑凝固物を水平に引き出すものであるが、摩擦係数軽減物を利用しても前記(2) と同様に、引き出せる残銑凝固物量に制約があった。また、前記(2) 、(3) においては、高炉炉体の外周に炉体支持用支柱があり、残銑凝固物を引き出す際に該支柱と干渉しないように引き出し方向を正確に導くことが必要であり、これも作業時間の延長につながっていた。
【００１０】以上のように、アウトリガークレーンを使用した方法では、作業期間が長期間かかっており、これを特開平10-96005号公報および特開平7-197112号公報に記載された方法によって短縮することができたが、まだ作業内容等に改良の余地があった。本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、高炉改修時における高炉の炉体冷却段階の早期に炉底部に残存する残銑凝固物を経済的に、かつ、短時間で撤去する高炉炉底部の解体方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するための請求項１記載の本発明は、吹き卸し後の高炉の炉体を、その炉底部に残存する残銑凝固物より高い位置で水平に切断し、この切断位置より上方の上部炉体を炉体支柱に設置した昇降手段を用いて懸架し、前記切断位置より下方にある下部炉体の少なくとも一部を全周にわたり撤去した後、前記残銑凝固物を炉外に搬出する高炉炉底部の解体方法において、前記残銑凝固物を炉外に搬出する前に、前記残銑凝固物の周辺部に沿い、かつ該残銑凝固物と炉底耐火物との間の複数箇所に空洞を堀り、該空洞部に配設したジャッキで前記残銑凝固物を持ち上げ該残銑凝固物と炉底耐火物との間に間隙を形成する段階と、該間隙に吊バンドを差し渡した後、前記炉体支柱に懸架した上部炉体を前記昇降手段を用いて下降させ、前記上部炉体の下端部に固定した吊具に前記吊バンドの両端部を接続する段階と、前記炉体支柱に懸架した上部炉体を前記残銑凝固物と共に前記昇降手段を用いて吊り上げ、前記残銑凝固物と炉底耐火物との間に作業空間を形成する段階と、該炉底耐火物上に水平移動台を引き込み配置する段階と、前記炉体支柱に懸架した上部炉体に吊具および吊バンドを介して懸架された前記残銑凝固物を前記昇降手段を用いて下降して前記水平移動台上に載置する段階と、前記上部炉体の下端部に固定した吊具を切り離した後、前記残銑凝固物を載置した前記水平移動台を炉内から炉外に移動させることを特徴とする高炉炉底部の解体方法である。
【００１２】請求項２記載の本発明は、前記吊具は上部炉体の羽口に固定されることを特徴とする請求項１記載の高炉炉底部の解体方法である。請求項３記載の本発明は、前記残銑凝固物と前記炉底耐火物の間に形成した作業空間下で前記炉底耐火物の表面を平坦に補修し、該補修した炉底耐火物上に複数の台車用レールを敷設した後、該台車用レール上に水平移動台を引き込み配置することを特徴とする請求項１または２記載の高炉炉底部の解体方法である。
【００１３】請求項４記載の本発明は、前記炉底耐火物上に引き込み配置する水平移動台として、ローラを介して移動する水平移動台車またはレール上を摺動する水平移動スライド台を使用することを特徴とする請求項１、２または３記載の高炉炉底部の解体方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に係る高炉炉底部の解体方法をその手順にしたがって説明する。図１に示すように、高炉10は外部が鉄皮で覆われており、鉄皮の内側には冷却用のステーブが取り付けられ、さらにステーブの内側には耐火レンガ等からなるれんが層を設けた構造になっている。高炉10は下部から炉底部11、朝顔部12、炉胸部13、炉口部14の順に設置され、各部の接続部分は溶接により固着されている。高炉10の外側には、補修等のため炉体支柱15が組み立てられており、炉体支柱15の上部には昇降手段の一例であるリフトジャッキ16が複数基設置してある。
【００１５】吹き卸された高炉10の炉底部最下部には炉底れんが（通常、カーボンれんがを使用）17があり、炉底れんが17の上には銑鉄にスラグやコークスが混合、凝固して一体化した残銑凝固物19があり、その上にはコークス、スラグ等の混合物からなる溶融凝固した崩壊物18がある。炉底れんが17の補修を行うためには、崩壊物18および残銑凝固物19を撤去する必要がある。なお、本実施の形態では崩壊物18を予めブルドーザ等の建設重機を用いて撤去した後、残銑凝固物19のみを吊り上げて炉底部から除去する場合について説明する。
【００１６】吹き卸し後の高炉10の炉体部を解体するときには、まず、炉体支柱15に設置しておいたリフトジャッキ16から昇降自在に垂下されたロッド20の先端部を炉口部14に固定して高炉10を支持しておく。次に、炉底部11の鉄皮を水平に切断し、切断位置Ａより下方にある下部炉体２の外周部分を炉外に撤去する。切断する高さは、少なくとも炉底部11に残存する残銑凝固物19より高い位置で行う。高炉10の下部炉体２の鉄皮を除去すると、鉄皮の切断位置Ａより上方にある上部炉体１は炉体支柱15に設置しておいたリフトジャッキ16によって懸架される。
【００１７】図２に示すように、下部の鉄皮を除去することによって開放された高炉10の内部にあるれんがを図示しない建設重機で破壊し、炉底れんが17上の炉内残留物のうち、コークス、スラグなど容易に崩すことができる崩壊物18等は、リフトジャッキ16を操作して上部炉体１を上昇させ、建設重機で炉体基礎の外へ排出する。炉内残留物のうち、容易に崩すことができない残銑凝固物19が残存するが、この重量は通常300 〜500tであるが、寿命の長かった高炉では炉底れんが17の浸食領域が出銑口より下方に広がり、その浸食領域に存在する残銑凝固物19の一部は高炉操業中にも冷却により凝固しており、炉底れんが17の代替状態で存在する。
【００１８】そのため、残銑凝固物19が大きくなり、直径がほぼ炉床径に近く、5000m3クラスの高炉では容積250m3 程度で、重量が1300t にも達する大塊を炉内から水平方向に引き出すことが必要になる。この残銑凝固物19は建設重機によって崩壊することは困難であり、ダイナマイトを用いて発破により破壊させるしかないが、この発破作業には長時間を要するのは前述の通りである。
【００１９】ここで、高炉10の重量とリフトジャッキ16の吊り上げ能力の関係について説明する。リフトジャッキ16は、新しい炉体の据え付けにおいて、リング状に形成され、炉体冷却装置等を事前に取り付けられた上下方向に複数（例えば４個）に分割された鉄皮を炉体支柱１5 内で組み立てる場合にも用いられる。例えば、内容積が約5000m2（出銑量日産10000t）の高炉10の据え付け鉄皮の総重量（内部のれんがを除く）は、約5500t であり、高炉10の改修に使用するリフトジャッキ16はこれに見合った約200t/ 台×30台＝約6000t の吊り上げ能力を有している。一方、高炉解体時に高炉10の炉体下部を切断して炉体上部１のみをリフトジャッキ16により支持するときの重量は3000〜4000t になるのでリフトジャッキ16は約2000〜3000t の余力を有していることになる。
【００２０】本発明者らは、このリフトジャッキ16の余力に着目し、高炉10を解体するときにリフトジャッキ16で残銑凝固物19を昇降させる方法を開発した。図３に示すように、残銑凝固物19は炉底れんが17の上に存在する。崩壊物18を除去した後、図４に示すように、炉底れんが17の表面から残銑凝固物19の周辺部の複数箇所に空洞21を掘り、空洞21の箇所で残銑凝固物19と炉底れんが17との間に持上ジャッキ22を設置する。この空洞21部分は、例えばショベルカー等で容易に掘ることができる。次いで、図５に示すように、持上ジャッキ22により残銑凝固物19を矢印方向にジャッキアップする。このようなショベルカー等による空洞21の掘削や、持上ジャッキ22による残銑凝固物19のジャッキアップは残銑凝固物19の温度を常温まで冷却しなくてもよく、その温度が300 ℃程度あっても作業可能であり、残銑凝固物19の除去作業を早目に開始できる。
【００２１】続いて、図６の(A) および(B) に示すように、懸架された炉体上部の下端部に配設された羽口23に鉄皮側吊具24を固定する一方、残銑凝固物19と炉底れんが17との間に鉄板で作った残銑吊バンド25（幅1200mm、厚み50mm程度）を矢印で示す水平方向に差し渡す。図７に示すように、懸架された高炉10の炉体上部１をリフトジャッキ16で下降させた後、鉄皮側吊具24に残銑吊バンド25を連結する。次に、図８に示すように、炉体上部１をリフトジャッキ16で上昇させ、鉄皮側吊具24と残銑吊バンド25を介して残銑凝固物19を吊り上げ、炉底れんが17の上に作業空間を形成する。
【００２２】図９、図10に示すように炉底れんが17の表面を凹凸のない平坦な表面に補修した後、図11に示すように、炉底れんが17の表面に複数本の水平移動台の走行用である炉内台車用レール28を並行に敷設する。図12に示すように、水平移動台29はウインチ等を用いて炉内台車用レール28上に簡単に取り込むことができる。水平移動台29は、例えば、図13〜図15に示すように、その下部に移動用ローラ30およびガイドローラ31を備えた台車とすることができる。水平移動台29の下面には、下向きに一対の支持フレーム37を設け、これら支持フレーム37の間にエンドレスチェン38で連結した多数の移動用ローラ30を備え、支持フレームの外面側にガイドローラ31を配設したローラ構造体39を設ける。ローラ構造体39は市販のものを使用し、水平移動台29の下部に間隔を置いて例えば４列取り付けてあり、溝型の炉内台車用レール28に沿って移動するようになっている。
【００２３】なお、炉内台車用レール28は炉底れんが17の表面を凹凸のない平坦面にした後に敷設されるので大きな荷重を受けることができ、炉底れんが17に部分的凹面があったときはモルタルで充填して平滑化してもよい。また、水平移動台29は、図16に示すように、その下部にスライドシュー40を配設し、スライドシュー40を溝型の炉内台車用レール28に沿って摺動させるスライド台としてもよい。スライドシュー40の下面にテフロン（登録商標）41を張りつけ、また炉内台車用レール28の溝部の上面にステンレススチール板(SUS板)42 を取り付けて摩擦係数を小さくする。あるいは、図17に示すように、炉底れんが17の上に設けた底板43の上にレベル調整ライナー44を介してＩ型レール45を敷設し、この上を車輪を備えた台車を移動させるか、もしくは、Ｉ型レール45の上にスライド台を載せ、潤滑油を用いて滑らせるようにしてもよい。水平移動台29は、台車タイプあるいはスライド台タイプのいずれでもよいが、高炉改修頻度が極めて少ないので、低コストで摩擦係数を小さくでき、かつ作業性のよい水平移動台29の移動構造とするのが肝要である。
【００２４】さて、図18に示すように、高炉10の炉体上部１をリフトジャッキ16で下降させ、鉄皮側吊具24と残銑吊バンド25を介して支持されていた残銑凝固物19を水平移動台29に載せる。鉄皮側吊具24を羽口23から切り離した後、図19に示すように、高炉10の炉体上部１をリフトジャッキ16で上昇して上方に退避させる。残銑凝固物19を支持するのに使用した鉄皮側吊具24と残銑吊バンド25は、水平移動台29上に載せたままとする。炉内台車用レール28に接続して炉外台車用レール32がレベリングブロック46上に配備されており、残銑凝固物19を載せた水平移動台29を、積荷レベル調整架構33をセットした炉体用輸送台車34の方に移動可能としている。
【００２５】図20に示すように、炉外台車用レール32近傍に配備したセンターホールジャッキ35を１ストローク操作する毎に固定位置を前方に変更しながら残銑凝固物19を載せた水平移動台29を尺取り虫のように炉内台車用レール28から炉外台車用レール32上に移動させて炉内から炉外へ引き出す。次に、炉体用輸送台車34上にセットしたセンターホルジャッキ36を操作して、図21に示すように、炉体用輸送台車34が備えた積荷レベル調整架構33上に配備したセンターホールジャッキ35を操作してレベリングブロック46を炉体用輸送台車34上に移動させ、これによってレベリングブロック46に敷設した炉外台車用レール32上の水平移動台29と共に残銑凝固物19を炉体用輸送台車34の積荷レベル調整架構33に載せる。引続き炉体用輸送台車34を残銑凝固物置場まで移動させ、一連の高炉炉底部の解体作業を終了する。
【００２６】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、残銑凝固物を高炉を支持している昇降手段によって昇降するので、残銑凝固物の昇降手段を別に用意しなくてもよく経済的である。上部炉体の下端部に固定した鉄皮側吊具に接続した残銑吊バンドで重量物である残銑凝固物を一体化した状態で吊り上げるので、かなりの高温状態で早期にその昇降作業および炉内から炉外への移動作業を、迅速に行うことが可能となり、高炉炉底部の解体作業の時間短縮が達成される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２５８
【氏名又は名称】川崎製鉄株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年７月１３日（２０００．７．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９９５３１
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 英一
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３０３１３（Ｐ２００２−３０３１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月３１日（２００２．１．３１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２１２５０８（Ｐ２０００−２１２５０８） |
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