特許 7267668 高炉改修における炉底冷却方法

(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】2023-04-24

(45)【発行日】2023-05-02

(54)【発明の名称】高炉改修における炉底冷却方法

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/00 20060101AFI20230425BHJP

【ＦＩ】

C21B7/00 304

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019092752

(22)【出願日】2019-05-16

(65)【公開番号】P2020186448

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2022-03-28

(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】100101971

【弁理士】

【氏名又は名称】大畑 敏朗

(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】特開昭５８－０６４３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１２３８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０２３５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８４８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２３２９９０４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｂ ７／００

Ｃ２１Ｂ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

耐火物層および当該耐火物層上に堆積した残銑塊とからなる高炉の炉底部の外周側面から削孔を開始し、削孔の開始位置から反対側の外周側面に向かって複数の有底孔を穿孔する工程と、
前記複数の有底孔の各々に冷却管を挿入する工程と、
前記複数の有底孔の各々に前記冷却管を通じて冷却水を注入し、前記高炉内の前記残銑塊を冷却する工程と、
を有することを特徴とする高炉改修における炉底冷却方法。

【請求項2】

前記残銑塊に前記有底孔を穿孔することを特徴とする請求項１記載の高炉改修における炉底冷却方法。

【請求項3】

前記耐火物層に前記有底孔を穿孔することを特徴とする請求項１記載の高炉改修における炉底冷却方法。

【請求項4】

前記複数の有底孔は、前記炉底部の外周側面を正面に見て、前記残銑塊の底部に沿って配置されていることを特徴とする請求項３記載の高炉改修における炉底冷却方法。

【請求項5】

前記高炉の炉底部の外周側面に設けられた鉄皮の一部に開口範囲を決定する工程と、
前記有底孔の穿孔前に前記開口範囲内の前記鉄皮を除去する工程と、
を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の高炉改修における炉底冷却方法。

【請求項6】

前記高炉の炉底部の外周側面に設けられた鉄皮を介して前記有底孔を穿孔することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の高炉改修における炉底冷却方法。

【請求項7】

前記複数の有底孔は、平面視で前記有底孔の穿孔方向に向かって広がるように放射状に配置されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の高炉改修における炉底冷却方法。

【請求項8】

前記複数の有底孔は、断面視で前記有底孔の穿孔方向に向かって下がるように斜めに形成されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の高炉改修における炉底冷却方法。

【請求項9】

前記冷却管の直径は、前記有底孔の直径より小さく、前記冷却管の先端面は閉止されており、前記冷却管の外周側面には、前記冷却管内に注入された冷却水を外部に噴射するための複数の噴射口が前記冷却管の延在方向に沿って形成されており、前記冷却管は、前記複数の噴射口が、前記残銑塊に対向するように前記有底孔に挿入されることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の高炉改修における炉底冷却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高炉改修における炉底冷却方法に関し、例えば、高炉内の残銑塊の解体に先立って残銑塊を冷却する方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

製鉄所の高炉においては、長期操業に伴い内張耐火物や炉体冷却設備等が劣化または破損するため、十数年に１度、計画的に高炉の操業を停止して、高炉の補修工事（高炉改修）が実施されている。

【0003】

この高炉改修については、例えば、特許文献１に記載があり、高炉改修に際して炉体内に注水して炉内を冷却した後に炉体を解体する工法が開示されている。また、例えば、特許文献２には、鉄皮の一面に開口を設けて内部の残銑を発破解体することが開示されている。また、例えば、特許文献３には、高炉改修に際して高炉底部下の基礎部にワイヤーソーを通すための貫通孔を設けることが開示されている。また、例えば、特許文献４には、高炉の炉底と基礎部との間に、高炉操業時に炉底から基礎部に熱が伝わるのを遮蔽する伝熱遮蔽手段として空隙や冷却管を設置する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭５２－２３５０８号公報

【文献】特公平０８－２６３７３号公報

【文献】特開２００２－３３９００７号公報

【文献】特開２００９－１２０９４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近代の製鉄所は、高炉、製鋼、圧延および表面処理等のメインラインと、メインラインを取り巻く多くのインフラが一貫して最適化されるように構成されており、製品、半製品のみならずエネルギーや物流のバランスも各ラインが一定の生産をすることを前提にして設計されている。このため、十数年に１度、計画的に実施されるとは言え、各製鉄所に１～３基しかなく、しかも最も上流の高炉が長期にわたって休止することは大きなデメリットとなる。したがって、製鉄所においては、高炉改修の工事期間を短縮することが重要である。

【0006】

そこで、高炉改修に際して炉内の残銑塊を早期に、安全に解体するためには、残銑塊の冷却が不可欠であるが、上記いずれの特許文献１～４においても、残銑塊の冷却について充分な考慮がなされておらず、残銑塊の冷却作業に時間がかかる、という課題がある。すなわち、特許文献１にも記載のように、一般的には高炉上部から注水して残銑塊を冷却しているが、残銑塊の内部まで冷却するには時間がかかる。その上、炉内に大量の水蒸気が発生して長時間にわたって見通しがきかない状態になる場合もある。特に、鋳床、炉底の開口を１箇所とする場合、残銑塊が外気に触れる部分が少なく、自然冷却し難い。また、残銑塊の表面温度は下がっても内部の温度が高い場合があり、後の残銑塊の解体のための残銑塊の削孔時にビット先端から供給する水が蒸発して見通しがきかない状態になり、確認作業に手間がかかる等、作業が停滞する場合もある。なお、特許文献４に記載の高炉の設備として設けられている冷却管は、上記したように熱が炉底から基礎部に伝わるのを遮蔽することを目的とし、炉底部の耐火物煉瓦の下側に設けられているので、残銑塊を急速に冷却するには不向きである。

【0007】

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、高炉改修に際して残銑塊の冷却作業の時間を短縮することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の高炉改修における炉底冷却方法は、耐火物層および当該耐火物層上に堆積した残銑塊とからなる高炉の炉底部の外周側面から削孔を開始し、削孔の開始位置から反対側の外周側面に向かって複数の有底孔を穿孔する工程と、前記複数の有底孔の各々に冷却管を挿入する工程と、前記複数の有底孔の各々に前記冷却管を通じて冷却水を注入し、前記高炉内の前記残銑塊を冷却する工程と、を有することを特徴とする。

【0009】

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記残銑塊に前記有底孔を穿孔することを特徴とする。

【0010】

請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記耐火物層に前記有底孔を穿孔することを特徴とする。

【0011】

請求項４記載の発明は、上記請求項３記載の発明において、前記複数の有底孔は、前記炉底部の外周側面を正面に見て、前記残銑塊の底部に沿って配置されていることを特徴とする。

【0012】

請求項５記載の発明は、上記請求項１～４のいずれか１項に記載の発明において、前記高炉の炉底部の外周側面に設けられた鉄皮の一部に開口範囲を決定する工程と、前記有底孔の穿孔前に前記開口範囲内の前記鉄皮を除去する工程と、を有することを特徴とする。

【0013】

請求項６記載の発明は、上記請求項１～４のいずれか１項に記載の発明において、前記高炉の炉底部の外周側面に設けられた鉄皮を介して前記有底孔を穿孔することを特徴とする。

【0014】

請求項７記載の発明は、上記請求項１～６のいずれか１項に記載の発明において、前記複数の有底孔は、平面視で前記有底孔の穿孔方向に向かって広がるように放射状に配置されていることを特徴とする。

【0015】

請求項８記載の発明は、上記請求項１～７のいずれか１項に記載の発明において、前記複数の有底孔は、断面視で前記有底孔の穿孔方向に向かって下がるように斜めに形成されていることを特徴とする。

【0016】

請求項９記載の発明は、上記請求項１～８のいずれか１項に記載の発明において、前記冷却管の直径は、前記有底孔の直径より小さく、前記冷却管の先端面は閉止されており、前記冷却管の外周側面には、前記冷却管内に注入された冷却水を外部に噴射するための複数の噴射口が前記冷却管の延在方向に沿って形成されており、前記冷却管は、前記複数の噴射口が、前記残銑塊に対向するように前記有底孔に挿入されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

請求項１記載の発明によれば、炉内の残銑塊を複数の有底孔を通じて冷却することが可能になる。

【0018】

請求項２記載の発明によれば、残銑塊の冷却効率を向上させることが可能になる。

【0019】

請求項３記載の発明によれば、複数の有底孔の穿孔時間を短縮することができる。また、残銑塊に対して直接散水しないことで、炉内での水蒸気の発生を抑制することができる。したがって、残銑塊の冷却作業時間を短縮することが可能になる。

【0020】

請求項４記載の発明によれば、各有底孔と残銑塊との距離が近くなるので、複数の有底孔内に冷却水を流した時に、残銑塊の冷却効率を向上させることが可能になる。

【0021】

請求項５記載の発明によれば、有底孔の穿孔時に、有底孔の穿孔位置に鉄皮が無いので有底孔を容易に穿孔することが可能になる。

【0022】

請求項６記載の発明によれば、冷却前の高炉の炉底側面の鉄皮に開口部を形成することなく作業を進めることができるので、作業の安全性を向上させることが可能になる。

【0023】

請求項７記載の発明によれば、残銑塊の底面の広い範囲にわたり平面視で重なるように複数の有底孔を配置することができるので、複数の有底孔内に冷却水を流した時に、残銑塊の冷却効率を向上させることが可能になる。また、高炉の外周側面の鉄皮に開口を設ける場合には、その開口範囲を小さくすることができるので、高炉を再利用する上で有利にすることが可能になる。

【0024】

請求項８記載の発明によれば、複数の有底孔内に冷却水を流した時に、冷却水が各有底孔内に溜まるようになるので、残銑塊の冷却効率を向上させることが可能になる。

【0025】

請求項９記載の発明によれば、冷却管により有底孔内に冷却水を良好に循環させることができるので、炉内の残銑塊を下部側から冷却することができ、残銑塊の冷却効率を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施の形態に係る高炉改修における炉底冷却方法が適用される高炉の一例の概略縦断面図である。

【図2】高炉の鉄皮に開口部を形成する工程における炉底マンテルの拡大縦断面図である。

【図3】図２の工程後の耐火物穿孔工程における炉底マンテルの拡大縦断面図である。

【図4】耐火物穿孔工程後の炉底マンテルの拡大縦断面図である。

【図5】図４のＩ－Ｉ線の縦断面図である。

【図6】図４の冷却用孔の平面配置を模式的に示した炉底マンテルの平面図である。

【図7】図３～図６の工程後の冷却管挿入工程の炉底マンテルの拡大縦断面図である。

【図8】（ａ）は図７の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、（ｂ）は残銑塊冷却用の孔内に挿入する冷却管の要部拡大斜視図

【図9】（ａ）は図８（ａ）の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、（ｂ）は図９（ａ）のＩＩ－ＩＩ線の縦断面図である。

【図10】（ａ）は図７～図９の工程後の残銑塊冷却工程の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、（ｂ）は残銑塊冷却工程の冷却管の要部拡大斜視図である。

【図11】（ａ）は図１０（ａ）の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、（ｂ）は図１１（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線の縦断面図である。

【図12】（ａ）は冷却管の変形例の要部斜視図、（ｂ）は図１２（ａ）の冷却管を用いた場合の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、（ｃ）は図１２（ｂ）のＩＶ－ＩＶ線の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0028】

図１は本実施の形態に係る高炉改修における炉底冷却方法が適用される高炉の一例の概略縦断面図である。

【0029】

高炉１は、基礎部２と、基礎部２上に設けられた敷ビーム３と、敷ビーム３上に設けられた炉体４とを有している。高炉１の周囲には、炉体櫓（図示せず）が設けられており、その炉体櫓によって高炉１の全体が支持されている。なお、特に限定されるものではないが、高炉１の高さは、例えば、４３ｍ程度、直径は、例えば、１７ｍ程度である。

【0030】

基礎部２は、例えば、コンクリートで形成されている。この基礎部２上の敷ビーム３は、基礎部２の上面内に並べて配置された複数のＨ形鋼（図示せず）と、複数のＨ形鋼の隣接間に配置された冷却管（図示せず）とを有している。この敷ビーム３は、冷却管に流れる冷却水によって敷ビーム３の上方側を冷却する伝熱機能を有する一方、炉体４の熱を基礎部２に伝えないようにする断熱機能を有している。なお、敷ビーム３は、炉体４の底部と接合されている。

【0031】

炉体４は、竪型円筒形状の構造体であり、下方から順に、炉底マンテル（炉底部）４Ａと上部マンテル４Ｂとを有している。上部マンテル４Ｂは、下から順に、上広がりの朝顔部４Ｂ１と、直胴の炉腹部４Ｂ２と、下広がりの炉胸部４Ｂ３と、直胴の炉口部４Ｂ４と、炉口を閉じる炉頂部４Ｂ５とを有している。なお、炉頂部４Ｂ５には、例えば、鉄鉱石、コークスおよび石灰石を炉内に供給する供給部ＭＰと、炉内のガスを排気する排気管ＥＰとが設置されている。

【0032】

このような炉体４の外周側面は、例えば、鋼鉄製の鉄皮５で覆われている。この鉄皮５の内周には、シャモット煉瓦または炭化ケイ素質煉瓦等のような耐火物６Ａが内張されている。さらに、鉄皮５と耐火物６Ａとの間には、ステーブと称する冷却用の複数の水冷金物（図示せず）が埋設されている。

【0033】

また、炉体４の炉内底部（炉底マンテル４Ａ内）であって敷ビーム３上には、カーボン煉瓦等のような耐火物（耐火物層）６Ｂが設けられている。この炉内底部の耐火物６Ｂ上には、残銑塊Ｒｉが堆積されている。ここでの残銑塊Ｒｉは、炉内に残留した溶銑が冷却されることで凝固した銑鉄や銑鉄とコークス等の混じった混銑などからなる塊の層の他、その上に形成された不純物を含む銑の塊の層も含めて示している。また、この残銑塊Ｒｉ上には、コークス等のような柔らかい内容物Ｃが堆積されている。なお、炉内底部の断面形状は、例えば、お椀型（断面凹状）に形成されている。このため、残銑塊Ｒｉの底部も下に凸の略円弧状に形成されている。

【0034】

次に、図１に示した高炉１の改修方法の一例について図２～図１１を参照して説明する。図２は高炉の鉄皮に開口部を形成する工程における炉底マンテルの拡大縦断面図である。

【0035】

まず、図２に示すように、炉底マンテル４Ａの側面に設けられた鉄皮５の一部に開口範囲を決定した後、その開口範囲の鉄皮５を除去して開口部ＡＰを形成する。開口範囲に設けた開口部ＡＰからは耐火物６Ｂが露出されている。なお、鉄皮５は、上記水冷金物（ステーブ）が接合されている等、複雑な構成を有することから、なるべく再利用することが望まれているので、開口範囲（開口部ＡＰ）は可能な限り小さくすることが好ましい。

【0036】

次いで、図３は図２の工程後の耐火物穿孔工程における炉底マンテルの拡大縦断面図である。この工程では、穿孔機ＤＭによって開口範囲の開口部ＡＰを通じて耐火物６Ｂに残銑塊冷却用の複数の孔を削孔する。すなわち、削孔の開始位置から反対（真裏）側の外周側面に向かって複数の孔を削孔する。図４は耐火物穿孔工程後の炉底マンテルの拡大縦断面図、図５は図４のＩ－Ｉ線の縦断面図、図６は図４の冷却用孔の平面配置を模式的に示した炉底マンテルの平面図である。なお、図６では図面を見易くするため鉄皮５にハッチングを付した。

【0037】

図４および図６に示すように、耐火物６Ｂに削孔された複数の孔ＣＨは有底孔とされている。すなわち、孔ＣＨは、開口部ＡＰから残銑塊Ｒｉの下方を通過し、開口部ＡＰの反対（真裏）側の外周側面に向かって線状に延びているが、反対側の外周側面の鉄皮５まで達しない耐火物６Ｂの位置で終端している。特に限定されるものではないが、孔ＣＨの直径は、例えば、６５～１００ｍｍ程度である。

【0038】

孔ＣＨを反対側の外周側面まで貫通させず有底孔としたことにより、反対側の外周の鉄皮５の一部を除去して開口部を形成する作業を削減できるので、鉄皮５の開口のための労力を低減でき、また、鉄皮５の開口のための作業時間を短縮することができる。また、鉄皮５の開口箇所が１箇所で済むので、高炉１を再利用する上で有利である。

【0039】

また、孔ＣＨを残銑塊Ｒｉ自体に穿孔せず耐火物６Ｂに穿孔したことにより、残銑塊Ｒｉに孔ＣＨを穿孔する場合に比べて、孔ＣＨの穿孔作業の労力を低減でき、また、孔ＣＨの穿孔作業の時間を短縮することができる。また、孔ＣＨの穿孔位置に鉄皮５が無いので孔ＣＨを容易に穿孔することができる。

【0040】

また、図４に示すように、複数の孔ＣＨは、断面視で開口部ＡＰから先端に向かって下がるように斜めに形成されている。これにより、後述するように複数の孔ＣＨ内に冷却水を流した時に、冷却水が各孔ＣＨ内に溜まるようになるので、残銑塊Ｒｉの冷却効率を向上させることができる。

【0041】

また、図５に示すように、複数の孔ＣＨは、開口部ＡＰを正面に見て、残銑塊Ｒｉの底部に沿って配置されている。すなわち、複数の孔ＣＨが、残銑塊Ｒｉの底部を取り囲むように配置されており、可能な限り残銑塊Ｒｉに近い位置に形成されている。これにより、各孔ＣＨと残銑塊Ｒｉとの距離を近くすることができるので、後述するように複数の孔ＣＨ内に冷却水を流した時に、残銑塊Ｒｉの冷却効率を向上させることができる。なお、高炉１の改修時には残銑塊Ｒｉの下層の耐火物６Ｂの破損によって炉底の形状および残銑塊Ｒｉの位置が設計時とは異なる場合があるが、耐火物６の層内には、高炉１の稼働時の温度状態を管理するために、平面方向および高さ方向に複数個の温度計が設置されているので、その計測結果から炉底の形状および残銑塊Ｒｉの位置を推定することができる。このため、上記のように残銑塊Ｒｉの底部に沿って孔ＣＨを形成することができる。

【0042】

また、図６に示すように、複数の孔ＣＨは、平面視で開口部ＡＰから反対側の側面に向かって広がるように放射状に配置されている。これにより、小さな開口部ＡＰからでも残銑塊Ｒｉの底面の広い範囲にわたり平面視で重なるように複数の孔ＣＨを配置することができる。したがって、後述するように複数の孔ＣＨ内に冷却水を流した時に、残銑塊Ｒｉの冷却効率を向上させることができる。また、開口部ＡＰを小さくできるので、開口のための労力を低減でき、また、開口のための作業時間を短縮することができる。また、開口部ＡＰを小さくできるので、高炉１を再利用する上で有利である。

【0043】

次いで、図７は図３～図６の工程後の冷却管挿入工程の炉底マンテルの拡大縦断面図、図８（ａ）は図７の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、図８（ｂ）は残銑塊冷却用の孔内に挿入する冷却管の要部拡大斜視図、図９（ａ）は図８（ａ）の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＩ－ＩＩ線の縦断面図である。

【0044】

ここでは、図７に示すように、複数の孔ＣＨの各々に冷却管ＣＰを挿入する。冷却管ＣＰは、図８および図９に示すように、冷却水を流すための円筒管状の配管である。図８（ｂ）および図９に示すように、冷却管ＣＰの外周側面には、冷却管ＣＰ内に注入された冷却水を外部に噴射するための複数の噴射口Ｈｉが冷却管ＣＰの延在方向に沿って所定の間隔毎に穿孔されている。冷却管ＣＰの直径は、孔ＣＨの直径より小さく、特に限定されるものではないが、例えば、５０Ａ程度である。

【0045】

図９に示すように、冷却管ＣＰは、複数の噴射口Ｈｉを残銑塊Ｒｉに向けた状態で、冷却管ＣＰの外周と孔ＣＨの内周との間（主に冷却管ＣＰの上方側）に隙間が形成されるように孔ＣＨ内に挿入されている。なお、この例では、図８（ｂ）および図９（ａ）に示すように、冷却管ＣＰの先端は閉止されている。

【0046】

次いで、図１０（ａ）は図７～図９の工程後の残銑塊冷却工程の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、図１０（ｂ）は残銑塊冷却工程の冷却管の要部拡大斜視図、図１１（ａ）は図１０（ａ）の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線の縦断面図である。なお、図１０および図１１の矢印は冷却水の流れる方向を示している。

【0047】

ここでは、図１０および図１１に示すように、各孔ＣＨ内に挿入された各冷却管ＣＰ内に、圧力をかけた状態の冷却水Ｗ（図１１参照）を注水し、各冷却管ＣＰの噴射口Ｈｉから残銑塊Ｒｉ側に向かって冷却水Ｗを噴射する。この際、孔ＣＨ内に冷却管ＣＰを配置することにより孔ＣＨ内に冷却水Ｗを良好に循環させることができるので、残銑塊Ｒｉを下部側から効率良く冷却することができる。また、残銑塊Ｒｉに対して冷却水Ｗを直接散水しないので、炉内での水蒸気の発生を抑制することができる。

【0048】

ここで、上記のように残銑塊Ｒｉの下部側から冷却するのと同時に、高炉１（図１参照）の上方からも炉内に冷却水を注水することで、残銑塊Ｒｉの上部からも冷却しても良い。これにより、残銑塊Ｒｉの冷却効率をさらに向上させることができるので、残銑塊Ｒｉの冷却作業の時間をさらに短縮することができる。この場合、残銑塊Ｒｉを下部からも冷却しているので炉内での水蒸気の発生を抑制することができる。なお、残銑塊Ｒｉの上方からの注水開始時刻を、残銑塊Ｒｉの下部の冷却開始時刻より遅らせても良い。すなわち、残銑塊Ｒｉを下部側から冷却し、残銑塊Ｒｉの温度をある程度下げた後、残銑塊Ｒｉの上方から冷却水を注水しても良い。これにより、炉内での水蒸気の発生を抑制することができる。

【0049】

次いで、図２に示した炉底マンテル４Ａの残銑塊Ｒｉ上の内容物Ｃをショベルカー等のような重機によって取り除いた後、鉄皮５に開口された上記開口部ＡＰを通じて、耐火物６Ｂおよび残銑塊Ｒｉを穿孔機等のような重機によって解体して炉外に搬出する。この際、本実施の形態においては、上記した冷却処理により残銑塊Ｒｉの内部温度も低くなっているので、残銑塊Ｒｉの解体のための削孔時にビット先端から供給する水に因り多量の水蒸気が発生することもない。このため、残銑塊Ｒｉの解体時に水蒸気で作業が停滞することもないので、残銑塊Ｒｉを安全に、しかも短時間で解体することができる。したがって、高炉改修の工事期間を短縮できる。

【0050】

次いで、例えば、搬出ブロック工法によって、旧高炉を搬出し、旧高炉の跡地に新高炉を搬入して高炉の改修を終了する。すなわち、旧高炉を複数個のブロックに分けて、各ブロックを下部から順に撤去した後、旧高炉の操業と並行して別の敷地で作成した新高炉の複数個のブロックを上部から順に搬入し、新高炉の各ブロックを積み上げ、その各ブロックの接する部分に鉄皮や配管等を接合し一体化して新高炉を完成させる。

【0051】

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

【0052】

例えば、冷却管ＣＰの構成は図８（ｂ）および図９に示したものに限定されるものではなく種々変更可能である。例えば、図１２（ａ）は冷却管の変形例の要部斜視図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の冷却管を用いた場合の炉底マンテルの要部拡大縦断面図、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＩＶ－ＩＶ線の縦断面図である。なお、図１２（ａ），（ｂ）の矢印は冷却水の流れる方向を示している。

【0053】

この場合、冷却管ＣＰの外周には噴射口が形成されておらず、冷却管ＣＰの先端面だけが開口されており、冷却管ＣＰに注水された冷却水が冷却管ＣＰを通じて孔ＣＨの底まで運ばれ、冷却管ＣＰの先端面から孔ＣＨ内に噴射され、さらに孔ＣＨの底から孔ＣＨを通じて孔ＣＨの入口まで戻る過程で、炉内の残銑塊がその下部側から冷却されるようになっている。これ以外は上記したのと同じである。

【0054】

また、上記の例では、高炉１の炉底側面の開口範囲の鉄皮５を除去して開口部ＡＰを形成した後に孔ＣＨを穿孔する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、高炉１の炉底側面の開口範囲の鉄皮５を残したまま孔ＣＨを穿孔しても良い。この場合、冷却前の高炉１の炉底側面の鉄皮５に開口部ＡＰを形成することなく作業を進めることができるので、作業の安全性を向上させることができる。

【0055】

また、上記の例では、耐火物６Ｂに孔ＣＨを穿孔する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、残銑塊Ｒｉに孔ＣＨを穿孔しても良いし、残銑塊Ｒｉおよび耐火物６Ｂの両方に孔ＣＨを穿孔しても良い。残銑塊Ｒｉに孔ＣＨを穿孔する場合、残銑塊Ｒｉを貫通しても良いし、残銑塊Ｒｉの途中位置で終端しても良い。いずれにしても残銑塊Ｒｉに孔ＣＨを穿孔する場合は、残銑塊Ｒｉを直接冷却できるので、耐火物６Ｂのみに孔ＣＨを穿孔する場合よりも残銑塊Ｒｉの冷却効率を向上させることができる。なお、孔ＣＨの穿孔の仕方として、孔ＣＨの穿孔途中で残銑塊Ｒｉに突き当たった場合は、残銑塊Ｒｉを貫通しても良いし、残銑塊Ｒｉの途中で終端しても良いし、残銑塊Ｒｉをよけて穿孔し直しても良い。また、上記のように残銑Ｒｉに穿孔して直接注水する方が冷却効果はあると考えられるが、残銑Ｒｉに穿孔する場合は、耐火物６Ｂに穿孔する場合に比べて時間がかかる。このため、残銑Ｒｉに穿孔する場合と耐火物６Ｂに穿孔する場合との両方が考えられる。残銑Ｒｉを直接冷却する方法と、耐火物６Ｂを通して冷却する方法とのどちらを選択するかは、冷却効果と穿孔にかかる時間とによって判断する。

【0056】

また、残銑冷却後の残銑塊の解体方法は、上記したものに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、ワイヤーソーや貫通孔を連続させることによって残銑塊Ｒｉを切断し、開口部ＡＰから搬出して残銑の解体を行う方法を適用することもできる。この場合、高炉１に与える損傷が少なくて済むため、高炉１を再利用する場合には有効である。また、高炉１の炉底側面に形成された開口部ＡＰを通じて炉内の残銑塊Ｒｉを発破法によって解体することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

以上の説明では、本発明の高炉改修における炉底冷却方法を、ブロック工法を用いた高炉の改修方法に適用した場合が示されているが、例えば、高炉鉄皮を短冊状に小分割して解体および据付を行う短冊工法、高炉鉄皮をリング状に分割して解体および据付を行うリング工法あるいは旧高炉を一体で引き出し、新高炉を一体で引き込むシングルブロック工法を用いた高炉の改修方法など、種々の工法の高炉の改修方法に適用することができる。

【符号の説明】

【0058】

１ 高炉
２ 基礎部
３ 敷ビーム
４ 炉体
４Ａ 炉底マンテル
４Ｂ 上部マンテル
４Ｂ１ 朝顔部
４Ｂ２ 炉腹部
４Ｂ３ 炉胸部
４Ｂ４ 炉口部
４Ｂ５ 炉頂部
５ 鉄皮
６Ａ，６Ｂ 耐火物
Ｒｉ 残銑塊
Ｃ 内容物
ＡＰ 開口部
ＣＨ 孔
ＤＭ 穿孔機
ＣＰ 冷却管
Ｈｉ 噴射口
Ｗ 冷却水
ＭＰ 供給部
ＥＰ 排気管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】