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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022060913
(43)【公開日】2022-04-15
(54)【発明の名称】耐火物の補修方法
(51)【国際特許分類】
F27D 1/16 20060101AFI20220408BHJP
【ＦＩ】
F27D1/16 F
F27D1/16 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020168680
(22)【出願日】2020-10-05
(71)【出願人】
【識別番号】000170716
【氏名又は名称】黒崎播磨株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001601
【氏名又は名称】特許業務法人英和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松井 泰次郎
(72)【発明者】
【氏名】坂井 辰彦
【テーマコード（参考）】
4K051
【Ｆターム（参考）】
4K051AA06
4K051LC00
4K051LH03
(57)【要約】
【課題】補修後の耐火物が損耗しにくい耐火物の補修方法を提供する。
【解決手段】取鍋又は樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２の補修方法であって、レーザーカッター３を用いて、耐火物２にレーザーを照射し、耐火物２を切断する第１レーザー照射工程と、取鍋又は樋１の内側に型枠を設置し、前記レーザー照射工程で切断された耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】取鍋又は樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２の補修方法であって、レーザーカッター３を用いて、耐火物２にレーザーを照射し、耐火物２を切断する第１レーザー照射工程と、取鍋又は樋１の内側に型枠を設置し、前記レーザー照射工程で切断された耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法であって、
レーザーカッターを用いて、前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を切断する第１レーザー照射工程と、
前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記レーザー照射工程で切断された耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、
を有する、耐火物の補修方法。
レーザーカッターを用いて、前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を切断する第１レーザー照射工程と、
前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記レーザー照射工程で切断された耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、
を有する、耐火物の補修方法。
【請求項2】
取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法であって、
レーザーカッターを用いて、前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を溶融する第２レーザー照射工程と、
前記耐火物において、前記第２レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲に対して、打撃を加えて剥離させる打撃付与工程と、
前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記打撃付与工程で剥離した耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、
を有する、耐火物の補修方法。
レーザーカッターを用いて、前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を溶融する第２レーザー照射工程と、
前記耐火物において、前記第２レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲に対して、打撃を加えて剥離させる打撃付与工程と、
前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記打撃付与工程で剥離した耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、
を有する、耐火物の補修方法。
【請求項3】
取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法であって、
レーザーカッターを用いて、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、一の方向から前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を溶融する第３レーザー照射工程と、
レーザーカッターを用いて、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、他の方向から前記耐火物にレーザーを照射し、前記第３レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲の前記耐火物を剥離させる第４レーザー照射工程と、
前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記第４レーザー照射工程で剥離した耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、
を有する、耐火物の補修方法。
レーザーカッターを用いて、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、一の方向から前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を溶融する第３レーザー照射工程と、
レーザーカッターを用いて、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、他の方向から前記耐火物にレーザーを照射し、前記第３レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲の前記耐火物を剥離させる第４レーザー照射工程と、
前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記第４レーザー照射工程で剥離した耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、
を有する、耐火物の補修方法。
【請求項4】
前記レーザーカッターは、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、前記鉄皮の側面部における前記耐火物の溶損が、前記鉄皮の側面部に最も近い位置まで進行した点Ｂと、前記耐火物の底面と前記鉄皮の側面部における前記耐火物の内側面とが交差する点Ｃと、を結ぶ直線Ｄに沿った方向に、レーザーを照射する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の耐火物の補修方法。
【請求項5】
前記レーザーカッターは、前記耐火物の内側面から前記直線Ｄに向かう複数の孔が設けられた後に、レーザーを照射する、請求項４に記載の耐火物の補修方法。
【請求項6】
前記レーザーが通過した部分にガスを吹き付けながら前記耐火物にレーザーを照射する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の耐火物の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法に関する。
なお、本発明でいう「耐火物の補修方法」とは、取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の解体施工と解体後の補修施工とを含む概念である。
なお、本発明でいう「耐火物の補修方法」とは、取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の解体施工と解体後の補修施工とを含む概念である。
【背景技術】
【0002】
取鍋や樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物は、これら取鍋や樋に収容される溶鋼、溶銑等の溶融金属（メタル）やスラグにより損耗する。このため一般的に、損耗した耐火物を解体し、その後、同材質の補修材（流し込み耐火物）を流し込んで補修する方法が取られている。
従来、内張りされた耐火物の解体方法としては、特許文献１に開示されるような打撃解体による解体方法が知られている。
従来、内張りされた耐火物の解体方法としては、特許文献１に開示されるような打撃解体による解体方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平９－２７３８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
打撃解体においては、内張りされた耐火物の損耗していない部分まで破壊することが多く、その結果、補修材の使用量が多くなりコスト高になっていた。また、解体後の耐火物に意図しない凹凸ができやすく、補修材の流し込みの際に凹凸間に空気やスラグが回り込みやすく、補修後の耐火物が損耗しやすくなっていた。さらに、解体後の耐火物に打撃解体時の機械的衝撃による内部欠陥が生じやすく、この点からも補修後の耐火物が損耗しやすくなっていた。
【0005】
そこで本発明が解決しようとする課題は、補修後の耐火物が損耗しにくい耐火物の補修方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の耐火物の補修方法は、取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法であって、レーザーカッターを用いて、前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を切断する第１レーザー照射工程と、前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記レーザー照射工程で切断された耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の耐火物の補修方法は、取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法であって、レーザーカッターを用いて、前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を溶融する第２レーザー照射工程と、前記耐火物において、前記第２レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲に対して、打撃を加えて剥離させる打撃付与工程と、前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記打撃付与工程で剥離した耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の耐火物の補修方法は、取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法であって、レーザーカッターを用いて、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、一の方向から前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を溶融する第３レーザー照射工程と、レーザーカッターを用いて、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、他の方向から前記耐火物にレーザーを照射し、前記第３レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲の前記耐火物を剥離させる第４レーザー照射工程と、前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記第４レーザー照射工程で剥離した耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の耐火物の補修方法は、取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法であって、レーザーカッターを用いて、前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を溶融する第２レーザー照射工程と、前記耐火物において、前記第２レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲に対して、打撃を加えて剥離させる打撃付与工程と、前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記打撃付与工程で剥離した耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の耐火物の補修方法は、取鍋又は樋の鉄皮の内側に内張りされた耐火物の補修方法であって、レーザーカッターを用いて、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、一の方向から前記耐火物にレーザーを照射し、前記耐火物を溶融する第３レーザー照射工程と、レーザーカッターを用いて、前記鉄皮の側面部と直交する鉛直断面において、他の方向から前記耐火物にレーザーを照射し、前記第３レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲の前記耐火物を剥離させる第４レーザー照射工程と、前記取鍋又は樋の内側に型枠を設置し、前記第４レーザー照射工程で剥離した耐火物の切断面と前記型枠との間に補修材を流し込み、耐火物を補修する補修施工工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、耐火物の解体を最小限にすることができ、補修後の耐火物を損耗しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施形態に係る耐火物の補修方法を概念的に示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る高炉樋において、一対の耐火物の側面部のそれぞれにおける最大溶損点を含み鉄皮の側面部と直交する、鉛直断面を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態である耐火物の補修方法において耐火物解体後の補修施工（補修材の流し込み施工）の要領を示す概念図である。
【図5】本発明の他の実施形態である耐火物の補修方法を概念的に示す図である。
【図6】本発明の他の実施形態である耐火物の補修方法を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
＜第１実施形態＞
図１に、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る耐火物の補修方法を概念的に示している。本実施形態では、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２を解体後、補修施工を行う。
一般的に、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２は、耐火物２の鉛直断面において高炉桶１の上側である表層にスラグ材、スラグ材よりも下側に設けられる深層にメタル材を有するが、図１に示すように、本発明ではスラグ材とメタル材とを区別することなく、一体の耐火物２として説明を行う。後述する図２から図６においても同様である。
なお、スラグ材としては、耐スラグ性及び耐熱スポール性に優れる材質、例えば、炭化珪素を多量に含有するアルミナ－炭化珪素－炭素質の耐火物を使用する。また、メタル材としては、耐溶銑性及び耐ＦｅＯ性に優れる材質、例えば、アルミナ・マグネシア系のスピネルを主材とするアルミナ－スピネル－炭化珪素－炭素質の耐火物を使用する。
図１に、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る耐火物の補修方法を概念的に示している。本実施形態では、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２を解体後、補修施工を行う。
一般的に、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２は、耐火物２の鉛直断面において高炉桶１の上側である表層にスラグ材、スラグ材よりも下側に設けられる深層にメタル材を有するが、図１に示すように、本発明ではスラグ材とメタル材とを区別することなく、一体の耐火物２として説明を行う。後述する図２から図６においても同様である。
なお、スラグ材としては、耐スラグ性及び耐熱スポール性に優れる材質、例えば、炭化珪素を多量に含有するアルミナ－炭化珪素－炭素質の耐火物を使用する。また、メタル材としては、耐溶銑性及び耐ＦｅＯ性に優れる材質、例えば、アルミナ・マグネシア系のスピネルを主材とするアルミナ－スピネル－炭化珪素－炭素質の耐火物を使用する。
【0010】
本実施形態は、レーザーカッター３を用いて、耐火物２にレーザーを照射し、耐火物２を切断する第１レーザー照射工程と、取鍋又は高炉樋１の内側に型枠６を設置し、レーザー照射工程で切断された耐火物２の切断面２４と型枠６との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する補修施工工程と、を有する。
レーザーカッター３はファイバーレーザーからなり、制御部５からロボットアーム４に沿って取り付けられ、ファイバーレーザーの照射部３ａがロボットアーム４の先端にくるように取り付けられている。ロボットアーム４は、例えば６軸の垂直多関節ロボットアームであり、制御部５からの制御情報に基づき、先端に取り付けられた照射部３ａの姿勢や位置を自在に動かすことができ、レーザーの照射位置や方向を変えることが可能である。
なお、レーザーカッター３におけるレーザー光源の種類や出力等は、切断する耐火物２の材質等に応じて適宜決定することができる。言い換えれば、レーザーカッター３のレーザー光源の種類や出力等は、耐火物２を切断できるように適宜決定される。
レーザーカッター３はファイバーレーザーからなり、制御部５からロボットアーム４に沿って取り付けられ、ファイバーレーザーの照射部３ａがロボットアーム４の先端にくるように取り付けられている。ロボットアーム４は、例えば６軸の垂直多関節ロボットアームであり、制御部５からの制御情報に基づき、先端に取り付けられた照射部３ａの姿勢や位置を自在に動かすことができ、レーザーの照射位置や方向を変えることが可能である。
なお、レーザーカッター３におけるレーザー光源の種類や出力等は、切断する耐火物２の材質等に応じて適宜決定することができる。言い換えれば、レーザーカッター３のレーザー光源の種類や出力等は、耐火物２を切断できるように適宜決定される。
【0011】
第１レーザー照射工程は、耐火物２の上端面２１において切断開始点を決定する。図２に、切断開始点を決定する段階の一例を概念的に示している。
まず、鉄皮１１の側面部１２の一つにおいて、耐火物２の側面部２２の溶損が、前記鉄皮１１の側面部１２に最も近い位置まで進行した点である、最大溶損点Ｂ（Ｂ１）を決定する。高炉樋１の鉄皮１１は、対向する一対の側面部１２を有するから、対向する逆側の側面部１２における耐火物２の側面部２２においても、最大溶損点Ｂ（Ｂ２）を決定する。
最大溶損点Ｂ（Ｂ１、Ｂ２）は、例えば側面部２２の表面高さをレーザースキャンすることにより決定することができる。
なお、高炉樋１において耐火物２の側面部２２の溶損は、高炉樋１の上側（耐火物２の上端面２１側）の方が下側（耐火物２の底面２３側）より大きくなる傾向が知られている。また、溶銑や溶鋼などの溶融金属を収容する取鍋においても同様の傾向となることが知られている。更に、高炉樋１や取鍋においては、溶銑や溶鋼が、高炉樋１や取鍋に充填されている際の、溶融金属（メタル）とスラグとの境界に対応する位置（以下「境界位置」という。）及びこの境界位置の直下の領域（以下、この境界位置とその直下の領域を総称して「メタル－スラグ境界部」という。）が、特に損耗しやすいことが知られている。このため、図２における最大溶損点Ｂは、メタル－スラグ境界部に対応する。
まず、鉄皮１１の側面部１２の一つにおいて、耐火物２の側面部２２の溶損が、前記鉄皮１１の側面部１２に最も近い位置まで進行した点である、最大溶損点Ｂ（Ｂ１）を決定する。高炉樋１の鉄皮１１は、対向する一対の側面部１２を有するから、対向する逆側の側面部１２における耐火物２の側面部２２においても、最大溶損点Ｂ（Ｂ２）を決定する。
最大溶損点Ｂ（Ｂ１、Ｂ２）は、例えば側面部２２の表面高さをレーザースキャンすることにより決定することができる。
なお、高炉樋１において耐火物２の側面部２２の溶損は、高炉樋１の上側（耐火物２の上端面２１側）の方が下側（耐火物２の底面２３側）より大きくなる傾向が知られている。また、溶銑や溶鋼などの溶融金属を収容する取鍋においても同様の傾向となることが知られている。更に、高炉樋１や取鍋においては、溶銑や溶鋼が、高炉樋１や取鍋に充填されている際の、溶融金属（メタル）とスラグとの境界に対応する位置（以下「境界位置」という。）及びこの境界位置の直下の領域（以下、この境界位置とその直下の領域を総称して「メタル－スラグ境界部」という。）が、特に損耗しやすいことが知られている。このため、図２における最大溶損点Ｂは、メタル－スラグ境界部に対応する。
【0012】
図２は、高炉樋１において、一対の耐火物２の側面部２２のそれぞれにおける最大溶損点Ｂを含み鉄皮１１の側面部１２と直交する、鉛直断面を示している。この鉛直断面において、耐火物２の内底面２３と鉄皮１１の側面部２２における（損耗後の）耐火物２の内側面２２ａとが交差する点を点Ｃとした場合に、最大溶損点Ｂと点Ｃとを通る直線Ｄが、耐火物２の上端面２１と交差する点を、切断点Ｅとする。そして本実施形態では、切断点Ｅを、鉄皮１１の側面部１２に沿って高炉桶１の垂直端部まで移動させた点を、切断開始点Ｆとする（図１参照）。
【0013】
また、本実施形態では図１に示すように、切断開始点Ｆを含みかつ鉄皮１１の側面部１２と直交する鉛直断面において耐火物２の底面２３と（損耗後の）耐火物２の内側面２２ａとが交差する点を切断終了点Ｇとする。すなわち、本実施形態の第１レーザー照射工程では、切断開始点Ｆから切断終了点Ｇに向けて、レーザーカッター３からレーザーを照射する。そして、レーザーカッター３の照射部３ａを、鉄皮１１の側面部２２に沿って略水平方向に移動させることで、レーザーを切断開始点Ｆから鉄皮１１の側面部１２に沿って移動させ（図１の矢印Ａの方向へ移動させ）、耐火物２を鉄皮１１の側面部１２に沿った形状に切断する。
【0014】
レーザーカッター３の照射部３ａを移動しながら耐火物２を切断するときに、照射されたレーザーが通過した部分（切断された側面部２２と切断面２４との間）に、溶融した耐火物が発生する。この溶融した耐火物は、切断された側面部２２と切断面２４との間に残留する可能性がある。この場合、溶融した耐火物が冷却されて再度固まるときに切断された側面部２２と切断面２４とを接着する。そのため、レーザーカッター３を移動しながら耐火物２を切断するときには、照射されたレーザーが通過した部分にガスを吹き付けながら耐火物２を切断することにより、切断された側面部２２と切断面２４との間に介在する溶融した耐火物を除去するようにしてもよい。ガスとしては、例えば、空気、アルゴン、窒素などを使用することができる。
【0015】
また、レーザーカッター３を用いて耐火物２を切断するときに発生する溶融した耐火物を除去するため、レーザーカッター３を用いて切断する前に、耐火物２の内側面２２ａから直線Ｄ（鉄皮１１側）に向かって複数の孔を設けておくこともできる。このようにすることで、溶融した耐火物を孔から排出し除去することができる。孔の位置や数は特に限定されないが、特に側面部２２の下部に孔を設けることが好ましい。
なお、孔を設けたうえで、レーザーカッター３を用いて耐火物２を切断するときに、レーザーが通過した部分にガスを吹き付けながら耐火物２を切断することで、溶融した耐火物を孔から効率的に排出し除去することができる。
なお、孔を設けたうえで、レーザーカッター３を用いて耐火物２を切断するときに、レーザーが通過した部分にガスを吹き付けながら耐火物２を切断することで、溶融した耐火物を孔から効率的に排出し除去することができる。
【0016】
本実施形態は、第１レーザー照射工程に続いて、補修施工工程を有している。補修施工工程では、第１レーザー照射工程の終了後、図３に示すように高炉樋１の内側に型枠６を設置し、型枠６の外側面６１と耐火物２のレーザーカッター３で切断された切断面２４との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する。なお、補修材７の材質は耐火物２の材質と同じである。
また、本実施形態において補修材７の流し込み施工は、型枠６の上端部と耐火物２の切断面２４との間に例えばホース８などの材料供給部材を挿入して行う。このため、本実施形態において型枠６は、ホース８を挿入する側の型枠６の上端部と耐火物２の切断面２４との間の幅がホース８の外径よりも大きくなるように設置されている。
なお、補修材７の流し込みはホース８を使わないで実施することもできる。例えば、材料供給部材として型枠６の上端部と耐火物２の切断面２４との間に漏斗やホッパーの先端を挿入し、この材料供給部材を介して補修材７を流し込むこともできる。
また、本実施形態において補修材７の流し込み施工は、型枠６の上端部と耐火物２の切断面２４との間に例えばホース８などの材料供給部材を挿入して行う。このため、本実施形態において型枠６は、ホース８を挿入する側の型枠６の上端部と耐火物２の切断面２４との間の幅がホース８の外径よりも大きくなるように設置されている。
なお、補修材７の流し込みはホース８を使わないで実施することもできる。例えば、材料供給部材として型枠６の上端部と耐火物２の切断面２４との間に漏斗やホッパーの先端を挿入し、この材料供給部材を介して補修材７を流し込むこともできる。
【0017】
流し込み後、養生し、加熱して補修材７を乾燥する。その後、型枠６を引き抜く（脱枠する）と、図４に示すように、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２の補修施工が完了する。
【0018】
以上の通り、本実施形態では、これら第１レーザー照射工程及び補修施工工程を、一対の側面部２２のそれぞれについて実施する。これにより、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２の一対の側面部２２を解体するとともに、復元することができる。
本実施形態では、耐火物２をレーザーカッター３を用いて切断することにより解体する（以下、この解体方法を「レーザー解体」という。）ことから、その切断面２４は図３に示すように凹凸の少ない平滑な面となる。したがって、補修材７の流し込みの際に凹凸間に空気やスラグが回り込みにくくなり、補修後の耐火物が損耗しにくくなる。また、本実施形態のようなレーザー解体によれば、特許文献１のような打撃解体に比べ解体後の耐火物に機械的衝撃による内部欠陥が生じにくくなり、この点からも補修後の耐火物が損耗しにくくなる。さらに本実施形態では、図２で説明したように最大溶損点Ｂを通るようにレーザー解体を行うから、耐火物２の解体範囲を必要最小限に抑えることができる。これにより、補修材７の使用量も必要最小限に抑えることができ、コストを抑えることができる。
本実施形態では、耐火物２をレーザーカッター３を用いて切断することにより解体する（以下、この解体方法を「レーザー解体」という。）ことから、その切断面２４は図３に示すように凹凸の少ない平滑な面となる。したがって、補修材７の流し込みの際に凹凸間に空気やスラグが回り込みにくくなり、補修後の耐火物が損耗しにくくなる。また、本実施形態のようなレーザー解体によれば、特許文献１のような打撃解体に比べ解体後の耐火物に機械的衝撃による内部欠陥が生じにくくなり、この点からも補修後の耐火物が損耗しにくくなる。さらに本実施形態では、図２で説明したように最大溶損点Ｂを通るようにレーザー解体を行うから、耐火物２の解体範囲を必要最小限に抑えることができる。これにより、補修材７の使用量も必要最小限に抑えることができ、コストを抑えることができる。
【0019】
なお、本実施形態では図２に示したように、耐火物２の内底面２３と鉄皮１１の側面部２２における（損耗後の）耐火物２の内側面２２ａとが交差する点Ｃと、最大溶損点Ｂとを通るように直線Ｄを引いたが、直線Ｄは、図２において点Ｃと、最大溶損点Ｂよりも鉄皮１１側にある耐火物２内部の点とを通るように引いてもよい。この場合、本実施形態に比べると耐火物２の解体範囲は若干大きくなるが、特許文献１のような打撃解体に比べると耐火物２の解体範囲を小さくできる。また、耐火物２の切断面も特許文献１のような打撃解体に比べると凹凸の少ない平滑な面となる。したがって、補修後の耐火物が損耗しにくくなる。
【0020】
また、本実施形態では、図２に示した切断点Ｅを鉄皮１１の側面部２２に沿って高炉樋１の垂直端部まで移動させた点を切断開始点Ｆとしたが（図１参照）、切断点Ｅをそのまま切断開始点とすることもできる。補修対象が取鍋の場合、切断点Ｅをそのまま切断開始点とする方が効率的である。
【0021】
＜第２実施形態＞
図５に、本発明の他の実施形態（第２実施形態）に係る耐火物の補修方法を概念的に示している。
本実施形態は、レーザーカッター３を用いて、耐火物２にレーザーを照射し、耐火物２を溶融する第２レーザー照射工程と、耐火物２において、第２レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲に対して、打撃を加えて剥離させる打撃付与工程と、取鍋又は樋１の内側に型枠６を設置し、前記打撃付与工程で剥離した耐火物２の切断面２４と型枠６との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する補修施工工程と、を有する。
図５に、本発明の他の実施形態（第２実施形態）に係る耐火物の補修方法を概念的に示している。
本実施形態は、レーザーカッター３を用いて、耐火物２にレーザーを照射し、耐火物２を溶融する第２レーザー照射工程と、耐火物２において、第２レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲に対して、打撃を加えて剥離させる打撃付与工程と、取鍋又は樋１の内側に型枠６を設置し、前記打撃付与工程で剥離した耐火物２の切断面２４と型枠６との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する補修施工工程と、を有する。
【0022】
本実施形態の第２レーザー照射工程では、図５（ａ）に示すように、耐火物２の上端面２１のレーザー照射開始点Ｆから、点Ｆを含み鉄皮１１の側面部１２と直交する鉛直断面にある耐火物２の内部の点Ｈに向かって、レーザーカッター３からレーザーを照射する。このときのレーザーの出力は予め耐火物２の内部の点Ｈまでを溶融する強度としておく。
【0023】
ここで、本実施形態においてレーザー照射開始点Ｆは、先の実施形態（第１実施形態）の切断開始点Ｆと同じである。すなわち、図２に示す切断点Ｅをレーザー照射点とし、このレーザー照射点Ｅを、鉄皮１１の側面部１２に沿って高炉桶１の垂直端部まで移動させた点Ｆが、レーザー照射開始点Ｆとなる。また、耐火物２の内部の点Ｈは、レーザーによる溶融が及ぶ、深さ方向の限界位置である。
なお、図２に示すレーザー照射点Ｅをレーザー照射開始点とし、同図に示す直線Ｄ上にある耐火物２の内部の点をレーザー照射終了点とすることもできる。また、直線Ｄは第１実施形態で説明した通り、図２における点Ｃと、最大溶損点Ｂよりも鉄皮１１側にある耐火物２内部の点とを通るように引いてもよい。
なお、図２に示すレーザー照射点Ｅをレーザー照射開始点とし、同図に示す直線Ｄ上にある耐火物２の内部の点をレーザー照射終了点とすることもできる。また、直線Ｄは第１実施形態で説明した通り、図２における点Ｃと、最大溶損点Ｂよりも鉄皮１１側にある耐火物２内部の点とを通るように引いてもよい。
【0024】
図１のようにレーザー照射開始点Ｆから鉄皮１１の側面部１２に沿って平行にレーザーを移動しながら耐火物２を鉄皮１１の側面部１２に沿って溶融させる。
【0025】
このように本実施形態では、第２レーザー照射工程によって、耐火物２の側面部２２に点Ｈまでの切り込みを入れる。又は、溶融した耐火物２を再凝固させ、側面部２２のうち、レーザー照射開始点Ｆから点Ｈまでを部分的にガラス化する。このようにして図５（ｂ）に示すように、側面部２２に境界部Ｉを作る。
なお、本実施形態においても第１実施形態と同様に、レーザーが通過した部分にガスを吹き付けながら耐火物２を溶融することもできる。また、レーザーカッター３を用いて切断する前に、耐火物２の内側面２２ａから鉄皮１１側に向かって複数の孔を設けるようにすることもできる。
なお、本実施形態においても第１実施形態と同様に、レーザーが通過した部分にガスを吹き付けながら耐火物２を溶融することもできる。また、レーザーカッター３を用いて切断する前に、耐火物２の内側面２２ａから鉄皮１１側に向かって複数の孔を設けるようにすることもできる。
【0026】
本実施形態では打撃付与工程として、図５（ｂ）に示すように、耐火物２の内側面２２ａ側から、第２レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲に対して、打撃装置９で打撃を加え、図５（ｃ）に示すように耐火物２の側面部２２のうち内側面２２ａ側から境界部Ｉまでの領域を剥離する。このとき、ガラス化して強度が増した境界部Ｉが、打撃装置９による耐火物２への打撃の浸透を抑制するので、側面部２２のうち境界部Ｉよりも鉄皮１１側の耐火物２は損傷しない。このようにすることで、側面部２２の損傷を抑制することができる。
【0027】
本実施形態では、図５（ｄ）～（ｇ）に示すように上述の第２レーザー照射工程から打撃付与工程までの工程を、耐火物２の上端面２１から底面２３まで繰り返し行う。このようにして、耐火物２の側面部２２を解体する。
本実施形態では、その後、第１実施形態と同様に、補修施工工程を有する。補修施工工程では、第２レーザー照射工程の終了後、図３に示すように高炉樋１の内側に型枠６を設置し、型枠６の外側面６１と打撃付与工程で剥離した耐火物２の切断面２４との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する。なお、補修材７の材質は耐火物２の材質と同じである。
以上の通り、本実施形態では、これら第２レーザー照射工程、打撃付与工程及び補修施工工程を、一対の側面部２２のそれぞれについて実施する。これにより、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２の一対の側面部２２を解体するとともに、復元することができる。
本実施形態では、耐火物２をレーザーカッター３を用いて一部溶融することで、耐火物２が剥離するきっかけを作ることができ、そうしたきっかけを持った溶融された箇所に対して、打撃を加えることで解体を行うので、耐火物２の解体を容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、溶融させる範囲が一部の範囲に限定されることから、打撃の際に破壊が及ぶ耐火物２の範囲が限定されることになり、耐火物２の解体範囲を必要最小限に抑えることができる。これにより、補修材７の使用量も必要最小限に抑えることができ、コストを抑えることができる。また、溶融範囲を耐火物２の底面２３まで及ぶようにする必要がなくなるため、レーザーカッター３に用いるレーザーの出力を小さいものとすることが可能となる。
本実施形態では、その後、第１実施形態と同様に、補修施工工程を有する。補修施工工程では、第２レーザー照射工程の終了後、図３に示すように高炉樋１の内側に型枠６を設置し、型枠６の外側面６１と打撃付与工程で剥離した耐火物２の切断面２４との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する。なお、補修材７の材質は耐火物２の材質と同じである。
以上の通り、本実施形態では、これら第２レーザー照射工程、打撃付与工程及び補修施工工程を、一対の側面部２２のそれぞれについて実施する。これにより、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２の一対の側面部２２を解体するとともに、復元することができる。
本実施形態では、耐火物２をレーザーカッター３を用いて一部溶融することで、耐火物２が剥離するきっかけを作ることができ、そうしたきっかけを持った溶融された箇所に対して、打撃を加えることで解体を行うので、耐火物２の解体を容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、溶融させる範囲が一部の範囲に限定されることから、打撃の際に破壊が及ぶ耐火物２の範囲が限定されることになり、耐火物２の解体範囲を必要最小限に抑えることができる。これにより、補修材７の使用量も必要最小限に抑えることができ、コストを抑えることができる。また、溶融範囲を耐火物２の底面２３まで及ぶようにする必要がなくなるため、レーザーカッター３に用いるレーザーの出力を小さいものとすることが可能となる。
【0028】
＜第３実施形態＞
図６に、本発明の他の実施形態（第３実施形態）に係る耐火物の補修方法を概念的に示している。
本実施形態は、レーザーカッター３を用いて、鉄皮１１の側面部１２と直交する鉛直断面において、一の方向から耐火物２にレーザーを照射し、耐火物２を溶融する第３レーザー照射工程と、レーザーカッター３を用いて、鉄皮１１の側面部１２と直交する鉛直断面において、他の方向から耐火物２にレーザーを照射し、前記第３レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲の耐火物２を剥離させる第４レーザー照射工程と、取鍋又は樋１の内側に型枠を設置し、前記第４レーザー照射工程で剥離した耐火物の切断面と型枠７との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する補修施工工程と、を有する。
図６に、本発明の他の実施形態（第３実施形態）に係る耐火物の補修方法を概念的に示している。
本実施形態は、レーザーカッター３を用いて、鉄皮１１の側面部１２と直交する鉛直断面において、一の方向から耐火物２にレーザーを照射し、耐火物２を溶融する第３レーザー照射工程と、レーザーカッター３を用いて、鉄皮１１の側面部１２と直交する鉛直断面において、他の方向から耐火物２にレーザーを照射し、前記第３レーザー照射工程におけるレーザーの照射の影響が及ぶ範囲の耐火物２を剥離させる第４レーザー照射工程と、取鍋又は樋１の内側に型枠を設置し、前記第４レーザー照射工程で剥離した耐火物の切断面と型枠７との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する補修施工工程と、を有する。
【0029】
本実施形態の第３レーザー照射工程では、図６（ａ）に示すように、鉄皮１１の側面部１２と直交する鉛直断面において、一の方向である上側から、耐火物２にレーザーを照射する。すなわち、耐火物２の上端面２１のレーザー照射開始点Ｆから、点Ｆを含み鉄皮１１の側面部２２と直交する鉛直断面にある耐火物２の内部の点Ｈに向かって、レーザーカッター３からレーザーを照射する。このときのレーザーの出力は予め耐火物２の内部の点Ｈまでを溶融する強度としておく。
図１のようにレーザー照射開始点Ｆから鉄皮１１の側面部１２に沿ってレーザーカッター３を移動しながら耐火物２を鉄皮１１の側面部１２に沿って溶融させる。
このように本実施形態では、第３レーザー照射工程によって、耐火物２の側面部２２に点Ｈまでの切り込みを入れる。又は、溶融した耐火物２を再凝固させ、側面部２２のうち、レーザー照射開始点Ｆから点Ｈまでを部分的にガラス化する。このようにして、側面部２２に境界部Ｉを作る。
図１のようにレーザー照射開始点Ｆから鉄皮１１の側面部１２に沿ってレーザーカッター３を移動しながら耐火物２を鉄皮１１の側面部１２に沿って溶融させる。
このように本実施形態では、第３レーザー照射工程によって、耐火物２の側面部２２に点Ｈまでの切り込みを入れる。又は、溶融した耐火物２を再凝固させ、側面部２２のうち、レーザー照射開始点Ｆから点Ｈまでを部分的にガラス化する。このようにして、側面部２２に境界部Ｉを作る。
【0030】
次に、本実施形態の第４レーザー照射工程では、図６（ｂ）に示すように、鉄皮１１の側面部１２と直交する鉛直断面において、他の方向である下側（より詳細には、下方斜め側）から、耐火物２にレーザーを照射する。すなわち、第３レーザー照射工程によって耐火物２に生じた境界部Ｉに対し、耐火物２の境界部Ｉの下側となる位置に、下側方向からレーザーを照射し、耐火物２を溶融させ、耐火物２の側面部２２のうち内側面２２ａ側から境界部Ｉまでの領域を剥離する。このとき、第３レーザー照射工程による溶融で、耐火物２の側面部２２に付着した部分と境界部Ｉとは、既に剥離しやすい状態になっているので、第４レーザー照射工程のレーザー照射によって、図６（ｃ）に示すように、耐火物２を境界部Ｉごと剥離することができ、耐火物２を不必要に損傷することがない。このようにすることで、側面部２２の損傷を抑制することができる。
【0031】
本実施形態では、図６（ａ）～（ｃ）に示すように、上述の第３レーザー照射工程から第４レーザー照射工程までの工程を、耐火物２の上端面２１から底面２３まで繰り返し行う。このようにして、耐火物２の側面部２２を解体する。
本実施形態では、その後、第１実施形態と同様に、補修施工工程を有する。補修施工工程では、第４レーザー照射工程の終了後、図３に示すように高炉樋１の内側に型枠６を設置し、型枠６の外側面６１と第４レーザー照射工程で剥離した切断面２４との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する。なお、補修材７の材質は耐火物２の材質と同じである。
以上の通り、本実施形態では、これら第３レーザー照射工程、第４レーザー照射工程及び補修施工工程を、一対の側面部２２のそれぞれについて実施する。これにより、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２の一対の側面部２２を解体するとともに、復元することができる。
本実施形態では、耐火物２をレーザーカッター３を用いて上側から一部溶融することで、耐火物２が剥離するきっかけを作ることができ、そうしたきっかけを持った溶融された箇所に対して、下側からレーザー照射を加えることで解体を行うので、耐火物２の解体を容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、溶融させる範囲が一部の範囲に限定されることから、レーザー照射の際に破壊が及ぶ耐火物２の範囲が限定されることになり、耐火物２の解体範囲を必要最小限に抑えることができる。これにより、補修材７の使用量も必要最小限に抑えることができ、コストを抑えることができる。また、溶融範囲を耐火物２の底面２３まで及ぶようにする必要がなくなるため、レーザーカッター３に用いるレーザーの出力を小さいものとすることが可能となる。
なお、上述の説明は、一の方向を上側から、他の方向を下側からとしたが、これに限定されるものではなく、上下逆にしても良い。すなわち、本実施例の第４レーザー照射工程を第３レーザー照射工程よりも先に行ってもよい。
本実施形態では、その後、第１実施形態と同様に、補修施工工程を有する。補修施工工程では、第４レーザー照射工程の終了後、図３に示すように高炉樋１の内側に型枠６を設置し、型枠６の外側面６１と第４レーザー照射工程で剥離した切断面２４との間に補修材７を流し込み、耐火物２を補修する。なお、補修材７の材質は耐火物２の材質と同じである。
以上の通り、本実施形態では、これら第３レーザー照射工程、第４レーザー照射工程及び補修施工工程を、一対の側面部２２のそれぞれについて実施する。これにより、高炉樋１の鉄皮１１の内側に内張りされた耐火物２の一対の側面部２２を解体するとともに、復元することができる。
本実施形態では、耐火物２をレーザーカッター３を用いて上側から一部溶融することで、耐火物２が剥離するきっかけを作ることができ、そうしたきっかけを持った溶融された箇所に対して、下側からレーザー照射を加えることで解体を行うので、耐火物２の解体を容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、溶融させる範囲が一部の範囲に限定されることから、レーザー照射の際に破壊が及ぶ耐火物２の範囲が限定されることになり、耐火物２の解体範囲を必要最小限に抑えることができる。これにより、補修材７の使用量も必要最小限に抑えることができ、コストを抑えることができる。また、溶融範囲を耐火物２の底面２３まで及ぶようにする必要がなくなるため、レーザーカッター３に用いるレーザーの出力を小さいものとすることが可能となる。
なお、上述の説明は、一の方向を上側から、他の方向を下側からとしたが、これに限定されるものではなく、上下逆にしても良い。すなわち、本実施例の第４レーザー照射工程を第３レーザー照射工程よりも先に行ってもよい。
【符号の説明】
【0032】
１ 高炉樋
１１ 鉄皮
１２ 鉄皮の側面部
２ 耐火物
２１ 耐火物の上端面
２２ 耐火物の側面部
２２ａ 耐火物の内側面
２３ 耐火物の内底面
２４ 切断面
３ レーザーカッター
３ａ レーザーカッターの照射部
４ ロボットアーム
５ 制御部
６ 型枠
７ 補修材
８ ホース
９ 打撃装置
１１ 鉄皮
１２ 鉄皮の側面部
２ 耐火物
２１ 耐火物の上端面
２２ 耐火物の側面部
２２ａ 耐火物の内側面
２３ 耐火物の内底面
２４ 切断面
３ レーザーカッター
３ａ レーザーカッターの照射部
４ ロボットアーム
５ 制御部
６ 型枠
７ 補修材
８ ホース
９ 打撃装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】