特許 7208858 高炉の残銑の切断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-11

(45)【発行日】2023-01-19

(54)【発明の名称】高炉の残銑の切断方法

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/00 20060101AFI20230112BHJP

【ＦＩ】

C21B7/00 304

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019093244

(22)【出願日】2019-05-16

(65)【公開番号】P2020186458

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2021-11-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(74)【代理人】

【識別番号】100094042

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 知

(72)【発明者】

【氏名】上村 竜介

(72)【発明者】

【氏名】古長 達廣

(72)【発明者】

【氏名】長尾 浩利

【審査官】藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１５３３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３１４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８４８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１３４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－００１８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９６４８１４３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９６８０１１１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高炉の外殻を構成する鉄皮内で、耐火物により取り囲まれている残銑を、該高炉の外側に設けたワイヤーソーマシンで切断する方法であって、
先ず、上記残銑下に、上記鉄皮外方に向けて始端が開放され終端が上記耐火物内に位置するように、該鉄皮から該耐火物にわたり横向き孔を形成するステップと、
次に、上記残銑横に、上記耐火物上方に向けて始端が開放され終端側で上記横向き孔につながるように、該耐火物に縦向き孔を形成するステップと、
ワイヤーソーを、上記残銑上を経由するように、上記横向き孔と上記縦向き孔とにわたって挿通し、かつ上記鉄皮に予め形成した通路と該横向き孔の上記始端を介して、上記ワイヤーソーマシンに接続するステップと、
該ワイヤーソーマシンで上記ワイヤーソーを駆動して上記高炉の外側から上記残銑の切断を行うステップとを備えたことを特徴とする高炉の残銑の切断方法。

【請求項2】

前記縦向き孔の孔径は前記横向き孔の孔径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の高炉の残銑の切断方法。

【請求項3】

前記縦向き孔は、前記耐火物上面で前記始端が長孔状になるように、前記横向き孔と交差する方向に並べて、複数回の穿孔により形成されることを特徴とする請求項１に記載の高炉の残銑の切断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、残銑を撤去して高炉を改修するにあたり、ワイヤーソーによる残銑の切断作業に関し、既存部分である鉄皮やステーブ、耐火レンガなどの炉内耐火物をできるだけ残して有効に再利用することが可能であり、必要材料量を少なく、そしてまた工期を短縮できて、高い経済性を確保することが可能な高炉の残銑の切断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高炉を改修するにあたり、高炉内の残銑を切断する技術として、特許文献１が知られている。特許文献１の「高炉の残銑の撤去方法」は、高炉の改修を行う際に、ワイヤーソーを使用して炉底に残留する固化した残銑を短期間で且つ安全に撤去することができる残銑の撤去方法を提供することを課題とし、高炉の改修を行う際に、炉底に残留する固化した残銑を分割した残銑ブロックとして炉外へ引き出して撤去する残銑の撤去方法において、分割した残銑ブロックを引き出す部分の鉄皮を除去し、残銑下の炉底耐火物にワイヤーソーを挿通する残銑下貫通孔を穿孔し、残銑下貫通孔にワイヤーソーを挿通し、ワイヤーソーを残銑の外周に巻きつけ、ワイヤーソーを走行させて残銑と炉底耐火物を垂直方向に切断して複数の残銑ブロックに分割し、残銑ブロックを炉外へ引き出すようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－８４８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、残銑下貫通孔を形成するボーリングマシン及びワイヤーソーマシンによる作業用として、また、残銑撤去用として、鉄皮に鉄皮開口部を向かい合わせで一対形成していた。また、上記マシンで作業を実施する前に、鉄皮内で残銑を取り囲んでいる炉底耐火物を、鉄皮開口部に相当する範囲で残銑が露出するように、除去していた。

【0005】

このため、特許文献１では、残銑撤去後の高炉の修復に際し、残銑をワイヤーソーで切断するために、鉄皮開口部を形成した分の鉄皮やステーブ、そしてまた炉底耐火物を除去した分、高炉の既存部分を再利用することができず、必要材料量が嵩むと共に、工事期間が長期化し、経済性が良くないという課題があった。

【0006】

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、残銑を撤去して高炉を改修するにあたり、ワイヤーソーによる残銑の切断作業に関し、既存部分である鉄皮や炉内耐火物をできるだけ残して有効に再利用することが可能であり、必要材料量を少なく、そしてまた工期を短縮できて、高い経済性を確保することが可能な高炉の残銑の切断方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明にかかる高炉の残銑の切断方法は、高炉の外殻を構成する鉄皮内で、耐火物により取り囲まれている残銑を、該高炉の外側に設けたワイヤーソーマシンで切断する方法であって、先ず、上記残銑下に、上記鉄皮外方に向けて始端が開放され終端が上記耐火物内に位置するように、該鉄皮から該耐火物にわたり横向き孔を形成するステップと、次に、上記残銑横に、上記耐火物上方に向けて始端が開放され終端側で上記横向き孔につながるように、該耐火物に縦向き孔を形成するステップと、ワイヤーソーを、上記残銑上を経由するように、上記横向き孔と上記縦向き孔とにわたって挿通し、かつ上記鉄皮に予め形成した通路と該横向き孔の上記始端を介して、上記ワイヤーソーマシンに接続するステップと、該ワイヤーソーマシンで上記ワイヤーソーを駆動して上記高炉の外側から上記残銑の切断を行うステップとを備えたことを特徴とする。

【0008】

前記縦向き孔の孔径は前記横向き孔の孔径よりも大きいことを特徴とする。

【0009】

前記縦向き孔は、前記耐火物上面で前記始端が長孔状になるように、前記横向き孔と交差する方向に並べて、複数回の穿孔により形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明にかかる高炉の残銑の切断方法にあっては、残銑を撤去して高炉を改修するにあたり、ワイヤーソーによる残銑の切断作業に関し、既存部分である鉄皮やステーブ、耐火レンガなどの炉内耐火物をできるだけ残して有効に再利用することができ、必要材料量を少なく、そしてまた工期を短縮できて、高い経済性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る高炉の残銑の切断方法の好適な一実施形態の横向き孔の形成ステップを示す側断面図である。

【図2】図１に示した実施形態のワイヤーソー配設状態を示す平面図である。

【図3】図１に示した実施形態の縦向き孔の形成ステップを示す側断面図である。

【図4】図２に対応するワイヤーソーの配設ステップを示す側断面図である。

【図5】図１に示した実施形態を経た後の、残銑撤去作業の手順の一例を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本発明にかかる高炉の残銑の切断方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【0013】

図１及び図２に示すように、高炉１は、外殻が平断面円形の中空筒体状の鉄皮２によって構成される。高炉１の改修等のために高炉１を休止すると、高炉１の内部にはコークスや混銑滓３等の下に残銑４が溜まり、固化する。これらが高炉１外へ撤去された後に、高炉１は元の状態に修復され、再度操業に供される。

【0014】

鉄皮２下部となる高炉１内の炉底部には、内張として、カーボンレンガ等の耐火物５，６が設けられる。具体的には、高炉１の炉底部では、鉄皮２の下端部内方に、水冷金物であるステーブ（図示せず）、そしてまた底部耐火物５が盤状に構築されると共に、周側部耐火物６が、鉄皮２の下部内周面に沿わせて環状に、高炉１の高さ方向上方から下方の底部耐火物５に向かって徐々に厚みを増すようにして構築される。

【0015】

残銑４は、周側部耐火物６内方の底部耐火物５上に溜まり、これら耐火物５，６により取り囲まれた状態で固化する。図示例では、残銑４は、平面円形状であって、当該円形状の周縁から中心に向かって徐々に厚みが増す椀の蓋を上向きに置いたような形態をなしている。

【0016】

残銑４は、平面的な広がりが大きく、そのままの大きさでは、高炉１外へ撤去することが困難である。そのため、残銑４は、切断する必要がある。切断作業によって残銑４は小さな残銑塊に分割され、分割した残銑塊の形態で高炉１外へ撤去される。

【0017】

本実施形態に係る高炉の残銑の切断方法は、高炉１の外側に設けられるワイヤーソーマシン７によって、残銑４の切断が行われる（図２及び図４参照）。以下の説明では、残銑４を一回切断すること、すなわち残銑４に単一の切断面を形成することを例にとって説明するが、この切断作業が複数回行われて、高炉１内の残銑４には、複数の切断面が形成される。

【0018】

図１に示すように、先ず、残銑４下に、一つの横向き孔８を形成するステップが実施される。高炉１の外側に、穿孔作業で横向き孔８を形成するボーリングマシン９が設置される。一つの横向き孔８は、上述した単一の切断面を形成するためのもので、残銑４を上から見下ろしたとき、おおよそ残銑４を横切る向きに形成される。

【0019】

横向き孔８が残銑４を「横切る向き」とは、例えば残銑４が平面円形状であるとき、その直径方向に横切る向きであることだけを意味するものではなく、残銑４の一方側の周縁から他方側の周縁に向く向きで、おおよそ残銑４に切断面を形成する横向き孔８が形成できればよいものである。

【0020】

ボーリングマシン９は、鉄皮２の外側から当該鉄皮２を貫通する貫通孔１０を形成するように穿孔を開始し、さらに進んで、残銑４下方の底部耐火物５へ向かって穿孔を継続し、鉄皮２から底部耐火物５にわたり、おおよそ横向き水平な横向き孔８を形成する。

【0021】

ボーリングマシン９で形成される横向き孔８は、鉄皮２外方に向けて穿孔始端８ａが開放され、穿孔終端８ｂが底部耐火物５内に位置するように、行き止まりの孔として形成される。穿孔終端８ｂの位置は、後述する縦向き孔１１とつなげることができれば、残銑４を上から見下ろしたときに、必ずしも当該残銑４の外側となる位置である必要はない。図示例では、横向き孔８の穿孔終端８ｂの位置は、鉄皮２の貫通孔１０とは反対側で、残銑４の外側に設定されている。

【0022】

なお、横向き孔８には、これに給水することで、残銑４を下側から冷却することもできる。横向き孔８を形成するボーリングマシン９としては、どのようなものを用いても良いことはもちろんである。

【0023】

次に、図３に示すように、穿孔終端８ｂが位置する残銑４横に、一つの縦向き孔１１を形成するステップが実施される。

【0024】

このステップの開始前に、残銑４上のコークスや混銑滓３など、そしてまた、これらを掻き出す際に障害となる高炉１内の周側部耐火物６が高炉１外へ撤去される。高炉１内の残銑４横の周側部耐火物６上に、穿孔作業で縦向き孔１１を形成するコアボーリングマシン１２が設置される。

【0025】

一つの縦向き孔１１は、一つの横向き孔８とつなげられて、上述した単一の切断面を形成するためのもので、炉底部を横から見たとき、残銑４の外側に形成される。コアボーリングマシン１２は、周側部耐火物６から底部耐火物５にわたり、おおよそ下方に向けて縦向き孔１１を形成する。コアボーリングマシン１２で形成される縦向き孔１１は、高炉１内方の周側部耐火物６上方に向けて穿孔始端１１ａが開放され、穿孔終端１１ｂ側で横向き孔８につながるように形成される。

【0026】

穿孔終端１１ｂ側が横向き孔８につながるとは、縦向き孔１１と横向き孔８とがつながっていれば良く、つまり縦向き孔１１の穿孔終端１１ｂの位置が横向き孔８位置に必ず一致することのみを意味せず、当該穿孔終端１１ｂが横向き孔１１の深さ位置を超えて、より深い位置に達する場合を含むものである。

【0027】

また、縦向き孔１１は、横向き孔８につながれば良く、必ずしも鉛直に、あるいは横向き孔８に対し垂直に、形成される必要はなく、斜めに傾いて形成されてもよい。

【0028】

また、縦向き孔１１の穿孔始端１１ａと、横向き孔８の穿孔終端８ｂとは、単一の切断面が垂直面となるように、横向き孔８が残銑４を横切る向きに関して、それらの上下位置が一致する位置関係か、あるいは横切る向きで互いに並ぶ位置関係であることが好ましい。しかしながら、これらの上下位置関係は、僅かながらずれていても良い。

【0029】

また、縦向き孔１１は、横向き孔８に対し、適切かつ簡便につなげることができるように、縦向き孔１１の孔径は、横向き孔８の孔径よりも大きくするようにしても良い。同じ目的で、縦向き孔１１は、周側部耐火物６の上面で、穿孔始端１１ａが長孔状になるように、横向き孔８が横切る向きに対し、これと交差する向きに、横方向に並べて複数形成してもよい。横向き孔８の形成位置は、測量によって把握することができる。

【0030】

横向き孔８を形成した後に、縦向き孔１１を形成する理由について、さらに詳述する。横向き孔８は、穿孔する長さが長く、途中で残銑４等に突き当たることもあるため、水平方向にずれが生じることがある。また、ボーリングマシン９のドリル先端が重力で下がり、穿孔終端８ｂが目標高さよりも下方に低く下がることもある。

【0031】

このように、横向き孔８を水平に真っ直ぐ穿孔することには困難が伴う。このため、縦向き孔１１を先に穿孔した場合、縦向き孔１１の位置が正確に分かっていても、その位置に合致するように横向き孔８を形成することは至難である。

【0032】

このような事情から、横向き孔８を先に穿孔し、穿孔終端８ｂの位置を測量等で確認した後に、縦向き孔１１を穿孔することが望ましい。

【0033】

縦向き孔１１は、穿孔にあたり重力の影響等がなく、比較的真っ直ぐに穿孔できるため、横向き孔８の位置を正確に知ることができれば、容易に横向き孔８に到達できるからである。

【0034】

この際、縦向き孔１１の孔径を横向き孔８の孔径よりも大きくすれば、より確実であり、また、縦向き孔１１は、穿孔長さが短い分、容易に複数回穿孔できるため、一回の穿孔で横向き孔８につなげることができなかった場合でも、縦向き孔１１を、穿孔始端１１ａが長孔状を呈するなど、複数回穿孔することで接続範囲を広げることができる。

【0035】

このように、先に横向き孔８を形成し、後から縦向き孔１１を形成する手順を採用することで、きわめて容易かつ確実に当該横向き孔８に縦向き孔１１をつなげることができる。

【0036】

なお、縦向き孔１１の形成は、コアボーリングマシン１２に限らず、穿孔ビット等を用いた穿孔機など、どのようなものを用いても良いことはもちろんである。

【0037】

これらステップの作業中、あるいは事前に、または後述するワイヤーソー１３の挿通作業前に、鉄皮２には、横向き孔８の穿孔始端８ａの上方、好ましくは直上に位置させて、ワイヤーソー１３を挿通するための通路（穴）１４が形成される（図２及び図４参照）。

【0038】

ボーリングマシン９による横向き孔８の形成ステップ完了以降、高炉１の外側には、図２及び図４に示すように、横向き孔８の穿孔始端８ａ及び通路１４の形成位置に位置させて、ワイヤーソーマシン７が設けられる。ワイヤーソーマシン７は周知のように、環状のワイヤーソー１３を駆動して切断作業を実施するものである。

【0039】

コアボーリングマシン１２による縦向き孔８の形成ステップ完了後、残銑４周りにワイヤーソー１３を設けるステップが実施される。

【0040】

ワイヤーソー１３の一端は、鉄皮２の外側から、当該鉄皮２外方に開放されている横向き孔８の穿孔始端８ａを介して、横向き孔８の穿孔終端８ｂへ向けて残銑４下の底部耐火物５に挿通される。

【0041】

さらに、残銑４横の底部耐火物５から周側部耐火物６に通すように、横向き孔８の穿孔終端８ｂから上向きに縦向き孔１１へ挿通されて、当該縦向き孔１１の穿孔始端１１ａから周側部耐火物６上方へ引き出される。

【0042】

さらにその後、残銑４上を経由させて、鉄皮２の通路１４に挿通され、鉄皮２の外側に引き出される。引き出されたワイヤーソー１３の一端は、その他端と接続されて、ワイヤーソー１３は環状形態とされる。

【0043】

このように、残銑４に単一の切断面を形成するためのワイヤーソー１３は、残銑４上を経由するように、横向き孔８と縦向き孔１１とにわたって挿通され、かつ鉄皮２に形成した通路１４と横向き孔８の穿孔始端８ａを介して、高炉１の外側でワイヤーソーマシン７にその両端が接続される。

【0044】

最後に、ワイヤーソーマシン７でワイヤーソー１３を駆動し、高炉１の外側から残銑４の切断を行うステップが実施される。

【0045】

ワイヤーソー１３による切断は、横向き孔８及び縦向き孔１１周辺から始まって、先ず、耐火物５，６が切断され、引き続き、残銑４が、横向き孔８の穿孔始端８ａや通路１４が形成されている側とは反対側の位置から次第に切断されていき、最終的には、通路１４等に近接している耐火物５，６にワイヤーソー１３で切り込みが入れられることで、残銑４の切断が完了する。

【0046】

以上説明した本実施形態に係る高炉の残銑の切断方法では、ワイヤーソー１３による残銑４の切断作業に関し、ボーリングマシン９及びワイヤーソーマシン７を高炉１の外側に設置して作業を行うことができ、そしてまた、鉄皮２には、横向き孔８の穿孔始端８ａと通路１４を形成するだけであるので、鉄皮２をほぼそのまま残すことができ、切断作業自体について、鉄皮２をほぼそのまま再利用することができ、工期短縮を図ることができる。

【0047】

また、耐火物５，６についても、分断箇所が少なく、ワイヤーソー１３による切断箇所のみ補修することで再利用することができ、工期短縮を図ることができる。従って、高炉１を構成する鉄皮２やステーブ及び耐火物５，６のいずれについても、改修に要する必要材料量を少なくすることができ、そしてまた工期を短縮できて、高炉１の改修作業に対し、高い経済性を確保することができる。

【0048】

縦向き孔１１の孔径を、横向き孔８の孔径よりも大きくすることにより、縦向き孔１１を横向き孔８に対して適切かつ簡便につなげることができる。

【0049】

また、縦向き孔１１は、周側部耐火物６の上面で、穿孔始端１１ａが長孔状になるように、横向き孔８が横切る向きに対し、これと交差する向きに、横方向に並べて複数形成することにより、縦向き孔１１を横向き孔８に対して適切かつ簡便につなげることができる。

【0050】

なお、高炉１内のコークスや混銑滓３など、また解体した耐火物５，６などを搬出したり、あるいは、コアボーリングマシン１２等の作業機械の搬入のために開口部を設ける場合には、鉄皮２に形成される横向き孔８の貫通孔１０や、ワイヤーソー１３を挿通するための通路１４が納まる範囲に設ける。このようにすると、鉄皮２やステーブの損傷範囲は当該開口部のみとなり、必要最小限に抑えることができる。

【0051】

図５には、本実施形態に係る高炉の残銑の切断方法によって、高炉１内の残銑４に対し切断作業を行った後、残銑４を小さな残銑塊４ａに分割し、分割した残銑塊４ａを高炉１外へ撤去する様子の一例が示されている。

【0052】

この例では、上記切断方法が２回実施され、これら２回の作業で形成された２つの切断面Ｃにより、残銑４が中央部分４Ｘと図示上側と下側の端部分４Ｙ，４Ｚの３つに分けられている。

【0053】

図５（Ａ）に示すように、撤去作業では、残銑塊４ａを撤去するために、鉄皮２の一箇所に、撤去用開口部１５が形成されている。また、残銑塊４ａの撤去時には、図５（Ｂ）に示すように、撤去用開口部１５周辺で部分的に耐火物５，６が撤去されている。

【0054】

図５（Ｂ）では、中央部分４Ｘと下側の端部分４Ｚとが、ワイヤーソーマシン７とは異なる切断装置によるラインカットＤによって底部耐火物５へ達するように切断されて、小さな残銑塊４ａに切り分けられている。また、上側の端部分４Ｙにも、同様なラインカットＤが形成されている。

【0055】

図５（Ｃ）では、残銑塊４ａにされた中央部分４Ｘ及び下側の端部分４Ｚが、底部耐火物５の上層から剥離するように移動して、高炉１外へ撤去されている。また、上側の端部分４Ｙの周縁付近には、４つの縦向き孔１１が形成されている。

【0056】

図５（Ｄ）では、中央部分４Ｘ等の残銑塊４ａを撤去したスペースに、ワイヤーソーマシン７が設置されている。このときには、４つの縦向き孔１１それぞれにつながる各横向き孔の形成が完了している。

【0057】

図５（Ｅ）では、ワイヤーソーマシン７による切断作業で形成された切断面Ｃにより、上側の端部分４Ｙが小さな残銑塊４ａに切り分けられている。

【0058】

図５（Ｆ）では、ワイヤーソーマシン７が高炉１外へ搬出されると共に、上側の端部分４Ｙが高炉１外へ撤去されている。この撤去作業の一例では、撤去用開口部１５周辺の耐火物５，６だけが撤去され、それ以外の耐火物５，６は、高炉１内の既存設備としてそのまま残すことができている。

【符号の説明】

【0059】

１ 高炉
２ 鉄皮
４ 残銑
５ 底部耐火物
６ 周側部耐火物
７ ワイヤーソーマシン
８ 横向き孔
８ａ 穿孔始端
８ｂ 穿孔終端
１１ 縦向き孔
１１ａ 穿孔始端
１１ｂ 穿孔終端
１３ ワイヤーソー
１４ 通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】