(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】2024-10-28
(45)【発行日】2024-11-06
(54)【発明の名称】コッターを除去する方法
(51)【国際特許分類】
C21C 5/46 20060101AFI20241029BHJP
【FI】
C21C5/46 Z
(21)【出願番号】P 2022000553
(22)【出願日】2022-01-05
【審査請求日】2024-02-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000200334
【氏名又は名称】JFEプラントエンジ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105968
【氏名又は名称】落合 憲一郎
(72)【発明者】
【氏名】小久保 吉訓
【審査官】有田 恭子
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-160480(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2020/0385828(US,A1)
【文献】特開2004-156441(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2002/0073541(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C21C 5/00,5/28-5/50
B25B 27/04,27/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
転炉の炉体とトラニオンリングを固定したコッターを除去する方法において、
前記コッターの長さ方向に貫通するコア穴を形成するコア抜き工程と、
前記コア穴の内面を溶削して穴径を拡大した溶削穴を形成すると共に該溶削穴の底部の隔壁を除去するコア穴拡大工程と、
前記コッターをジャッキでコッター穴から押し出すコッター押出工程とを、
この順で、有することを特徴とするコッターを除去する方法。
【請求項2】
前記コア抜き工程は、前記コア穴の幅方向の穴径を40~60mmの範囲とすることを特徴とする請求項1に記載のコッターを除去する方法。
【請求項3】
前記コア抜き工程の前工程として、前記コッターの前記コッター穴からのはみ出し部分の少なくとも一部を切除するコッター長さ短縮工程を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のコッターを除去する方法。
【請求項4】
前記コア穴拡大工程は、直頭式のガス切断器を用いることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のコッターを除去する方法。
【請求項5】
前記コア穴拡大工程は、前記溶削穴の側部の隔壁の厚さを前記コッター穴の幅方向寸法の1/2との比率で15~35%とすることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のコッターを除去する方法。
【請求項6】
前記コッター押出工程は、押し力10~50kNのジャッキを用いることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載のコッターを除去する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、転炉の炉体の更新工事等に際し、前記炉体とトラニオンリングを固定したコッターを除去する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
転炉1の炉体2には、
図2に示すように、トラニオンリング4が装着され、トラニオンリング4に設けられたトラニオン軸5を中心に炉体2が回動され、転炉1が傾動する機構を有している。炉体2とトラニオンリング4とは、炉体2に設けられた上部支持部3に下方からトラニオンリング4の支持首6が挿通されて固定されている。これにより、転炉1が傾動しても炉体2とトラニオンリング4とが相対的に移動しないような構造になっている(特許文献1参照。ただし
図2は非引用)。より詳しくは、トラニオンリング4の支持首6にはコッター穴7が設けられ、上部支持部3に下方から挿通された支持首6の、上部支持部3上の突出部のコッター穴7にコッター8を装着することでトラニオンリング4の支持首6以外の部分の上面を上部支持部3の下面に密着させた状態で、炉体2にトラニオンリング4が固定されている。
【0003】
一方、炉体2の損傷等のため炉体2を更新する工事においては、トラニオンリング4を炉体2から取り外して再利用を図るために、コッター8をコッター穴7から除去する作業(コッター抜き工事ともいう。)を行う場合がある。ここで、コッター8は、鋳鍛鋼製の楔形立体であり、例えば
図3に示すような、矩形の底面10と、垂直かつ平行な2つの側面11,12と、垂直かつ平行な2つの長手方向端面のいずれか一方を高さの低い側としてなる先端面13と、他方を高さの高い側としてなる後端面14とを有し、上面15はコッター穴7の天井面の形状(高さ方向断面形状が円弧状)に合わせた立体形状の楔形立体が挙げられる。
図3においてコッター8の寸法は、コッター長さLが1000~2000mm、コッター幅Wが180~300mm、コッター先端高さh1が450~750mm、コッター後端高さh2が500~800mmである。
【0004】
転炉1におけるコッター抜き工事の場合、炉体2を水平(傾動角度0°)に保持した状態で、コッター8をジャッキでコッター穴7の出口側(小径側)から入口側(大径側)へ押し出す作業を基本とする。しかし、転炉1は、20~30年の長期間にわたって操業に使用され、その間の高温と冷却の繰り返しによってコッター8が膨張及び変形しているため、コッター8をそのまま押し出そうとした場合、押し力100t(980kN)のジャッキで押しても抜けない。さらに大きな押し力を有するジャッキを用いる場合、大規模な設置場所の確保が必要となり、工程化は困難である。
【0005】
一方、コッターを抜くための装置に関しては、大型発電機等の大型回転機械の分解作業時に使用される空気銃式のコッター抜き装置が開示されている(特許文献2)が、この装置は、転炉1のコッター8よりも小断面のコッター(例えばコッター幅24mm、コッター先端高さ10mm、コッター後端高さ24mm)を対象としており、転炉1に用いる格段に大断面のコッター8に適用するには困難である。
【0006】
そこで、ガスバーナー20を使用してコッター8を溶解しつつ、ジャッキ21で押し出すこと(
図4参照)を繰り返し作業しているが、ガス溶解で生成したノロ(スラグ)の掻き出し作業に多大の時間を要し、コッターを除去できるまでに6人×7日(昼夜)以上と多大の工数を要しているのが現状である。
【0007】
なお、炉体からコッターを除去して、取り外し容易な仮コッターを取り付ける工程を有する転炉炉体の交換方法の提案(特許文献3)があるが、コッターの除去作業の効率化(工数削減)についての記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開2020-117758号公報
【文献】特開昭61-8287号公報
【文献】特開2017-160480号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述の現状に鑑み、本発明は、転炉の炉体とトラニオンリングを固定したコッターを除去する際の工数を大幅に削減できる、コッターを除去する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】
【0010】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討し、その結果、ジャッキによるコッターの押し出し工程の前に、コッターに機械的にコア穴を開け、次いで溶削によりコア穴を拡げることにより、コッター抜き工事の工数を大幅に削減できるとの知見を得て、本発明をなした。
【0011】
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
(1) 転炉の炉体とトラニオンリングを固定したコッターを除去する方法において、
前記コッターの長さ方向に貫通するコア穴を形成するコア抜き工程と、
前記コア穴の内面を溶削して穴径を拡大した溶削穴を形成すると共に該溶削穴の底部の隔壁を除去するコア穴拡大工程と、
前記コッターをジャッキでコッター穴から押し出すコッター押出工程とを、
この順で、有することを特徴とするコッターを除去する方法。
(2) 前記コア抜き工程は、前記コア穴の幅方向の穴径を40~60mmの範囲とすることを特徴とする(1)に記載のコッターを除去する方法。
(3) 前記コア抜き工程の前工程として、前記コッターの前記コッター穴からのはみ出し部分の少なくとも一部を切除するコッター長さ短縮工程を有することを特徴とする(1)又は(2)に記載のコッターを除去する方法。
(4) 前記コア穴拡大工程は、直頭式のガス切断器を用いることを特徴とする(1)~(3)のいずれか1つに記載のコッターを除去する方法。
(5) 前記コア穴拡大工程は、前記溶削穴の側部の隔壁の厚さを前記コッター穴の幅方向寸法の1/2との比率で15~35%とすることを特徴とする(1)~(4)のいずれか1つに記載のコッターを除去する方法。
(6) 前記コッター押出工程は、押し力10~50kNのジャッキを用いることを特徴とする(1)~(5)のいずれか1つに記載のコッターを除去する方法。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、従来6人×7日(昼夜)以上を要していたコッター抜き工事の工数を大幅に削減できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】本発明の実施形態の一例を示す工程図である。
【
図2】転炉の炉体とトラニオンリングの関係を示す模式図である。
【
図3】本発明を適用されるコッターの一例を示す立体図である。
【
図4】従来のコッター抜き工事を例示する説明図である。
【
図5】コッター長さ短縮工程を例示する模式図である。
【
図6】溶削穴の底部の隔壁を除去した例を示す模式図である。
【
図7】溶削穴の側部の隔壁の厚さの定義を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
[本発明の概要]
本発明の方法は、例えば
図2に示すような転炉1の炉体2とトラニオンリング4を固定したコッター8(
図3に立体形状の例を示す。)を除去する方法である。
【0015】
コッター8は、炉体2の上部支持部3から上に突出したトラニオンリング4の支持首6内のコッター穴7に装着されて、トラニオンリング4を炉体2と固定している。
【0016】
本発明の方法は、例えば
図1に示すように、コッター穴7に装着されているコッター8の長手方向に貫通するコア穴16を形成するコア抜き工程(
図1(a),(b))と、コア穴16の内面を溶削して穴径を拡大した溶削穴22を形成する(
図1(c),(d))と共に該溶削穴22の底部の隔壁を除去する(
図6)コア穴拡大工程と、コッター8をジャッキ21でコッター穴7から押し出すコッター押出工程(
図1(e))とを、この順で、有することを特徴とする(本発明の(1))。
これにより、コア抜き及びコア穴拡大の各工程の条件の適正な組み合わせで、コッター抜き工事の工数の大幅な削減が達成される。
【0017】
[コア抜き工程]
コア抜き工程は、ホールソー19によるコア抜き装置18を用いて実行できる(
図1(a))。コア穴16は、1条のくり抜きによる単穴型でもよく、複数条のくり抜きによる複数の穴断面が連通した複合型でもよい。
図1(a)、(b)では、2つの穴断面が縦方向(高さ方向)に連通した複合型のコア穴16を例示した。
【0018】
コア抜き工程は、コア穴16の幅方向の穴径d1(
図1(b))を40~60mmの範囲とすること(本発明の(2))が好ましい。穴径d1が40mm未満では後工程(コア穴拡大工程)における溶削の作業効率が低下し、60mm超であると、削孔に時間が掛かりコア抜き装置の刃の取替回数も増加して作業効率が低下する。したがって、前記コア抜き装置18のホールソー19の外径は40~60mmが好ましい。
【0019】
なお、コア穴16の高さ方向の穴径d2(
図1(b))は穴径d1の2倍以下が好ましい。穴径d2がd1の2倍を超えると、コア抜き工程のくり抜き回数の増加及びコア穴拡大工程の溶削時間の増大により作業効率が低下する。
【0020】
[コッター長さ短縮工程]
図1に示されるとおり、コッター穴7に装着されているコッター8は、コッター穴7の入口側及び出口側にはみ出し部分を有し、このはみ出し部分が短いほど、コア穴のくり抜き長さが短くなって好ましい。そこで、本発明工法では、コア抜き工程の前工程として、例えば
図5に示すように、コッター8のコッター穴7からのはみ出し部分の少なくとも一部を例えばガスバーナー20にて切除するコッター長さ短縮工程を有すること(本発明の(3))が好ましい。これによりコア穴のくり抜き長さを短縮できて、コア抜き工程の作業効率が向上する。
【0021】
[コア穴拡大工程]
コア穴拡大工程は、コア穴16を拡大する溶削手段として、トーチヘッドが直線形である直頭式のガス切断器23(
図1(c))を用いることが好ましい(本発明の(4))。これによれば、溶削中に生成したノロ(スラグを指す。以下同じ)がコア穴16の溶削手段の挿入側とは反対の側の外側へスムーズに吹き飛ばされて、溶削の作業効率が向上する。溶削に用いる可燃ガスとしては、アセチレンガス又はLPG(液化プロパンガス)が挙げられる。
【0022】
通常多用されるトーチヘッドがL字形であるガス切断器、あるいはランス棒(可燃ガスが不用で酸素のみ供給する。)による溶削も可能であるが、ノロがコア穴内に溜まりやすくて、直頭式のガス切断器よりも溶削の作業効率が低い。
【0023】
溶削によるコア穴拡大により、溶削穴の内面側は熱膨張するが外面側からの拘束があるためコッター全体が収縮変形し、その結果、コッター外周とコッター穴壁との接触力が緩和される。
【0024】
上記のコッター8の収縮変形を十分に起こさせるには、コア穴拡大工程の溶削にて、溶削穴22の底部の隔壁を除去すること(
図6参照)が肝要である。
【0025】
底部の隔壁が除去されてコッターの底面が無くなることで、側面の残り部が内側に入り、コッター外周とコッター穴壁との接触力が十分に緩和され、次工程のジャッキでの押出によるコッター8の除去が容易化する。
【0026】
また、溶削穴22の幅方向の両側部の隔壁の厚さをW1、W2、コッター穴7の幅方向寸法をW0と定義すると(
図7参照)、W1,W2は、W0/2に対する比率で、15~35%とすること(本発明の(5))が好ましい。前記比率が15%未満であると、コッター8の形が崩れて押出が困難となる場合があり、一方、前記比率が35%を超えると、前述のコッター8の収縮変形が不十分となって工数削減の効果が小さくなる場合がある。
【0027】
[コッター押出工程]
従来のコッター抜き工事(
図4)ではジャッキ21の押し力は1000kN以上を必要としたが、本発明では、これよりも低い押し力の範囲10~50kNでコッターを押し出すことができ、この範囲の押し力のジャッキを使用すること(本発明の(6))で、ジャッキが小型化できて作業性が向上する。
【実施例】
【0028】
[本発明例1]
製鋼工場の溶銑処理能力350tの転炉1において、
図2のように炉体2とトラニオンリング4を固定したコッター8を、本発明の方法により除去し、本発明例1とした。本発明例1では、コッター8は、炭素鋼鍛鋼品SF490Aで、
図3に示す形状を有し、コッター長さL=1600mm、コッター幅W=225mm、コッター先端高さh1=608mm、コッター後端高さh2=640mmの寸法を有する。コッター穴7からのはみ出し部分(
図5参照)の長さは、入口側が500mm、出口側が300mmである。なお、コッター8の幅Wは、コッター穴7の幅W0より0.1mm程度小さく設計されているが、長年の使用で熱膨張し、除去時にはコッター8の外周面とコッター穴7の内面とは密着状態にある。
【0029】
本発明例1では、前記コッター長さ短縮工程(
図5参照)、前記コア抜き工程(
図1(a)、(b)参照)、前記コア穴拡大工程(
図1(c)、(d)参照)及び前記コッター押出工程をこの順で実行した。
【0030】
コッター長さ短縮工程では、ガスバーナー20にて、入口、出口各側のはみ出し部分をそれぞれの初期長さの約95%相当長さ分ずつ切除した。
【0031】
コア抜き工程では、53mmφのホールソー19を用いて2条のくり抜きにより、高さ方向に2つの穴断面が連通する、d1=53mm、d2=90mmの、長手方向に貫通する複合型のコア穴16を形成した。
【0032】
コア穴拡大工程では、溶削手段は、直頭式のガス切断器23としてアセチレンガス用の市販のG型切断器を用いた。このとき、溶削穴22の底部の隔壁が無くなり(
図6参照)、かつ、溶削穴22の幅方向の両端部の隔壁の厚さW1,W2がそれぞれ、コッター穴7の幅方向寸法W0の1/2の25±5%の範囲内となる溶削を行った。
【0033】
コッター押出工程では押し力10kNのジャッキを使用した。
その結果、従来ではガスバーナー20での溶解とジャッキでの押し出し試行の繰り返し(
図4参照)により6人×7日(昼夜)を要していたコッター抜き工事の工数が、本発明例1では、5人×1日(昼夜)と、大幅に削減できた。また、従来では、ジャッキの押し力が1000kN以上でないとコッター押出が困難であったが、本発明例1では、より低い押し力のジャッキで十分押し出すことができ、ジャッキを小型化できて作業性が向上した。
【0034】
[本発明例2]
本発明例1において、コア穴16の幅方向及び高さ方向の穴径(d1及びd2)を、d1=35mm及びd2=60mmと、d1=65mm及びd2=120mmとの2通りに変更し、それ以外は本発明例1と同様とし、本発明例2とした。その結果、コア穴拡大工程の作業効率が幾分か低下したため、コッター抜き工事の工数が5人×2日(昼夜)と本発明例1(5人×1日(昼夜))よりは増加したものの、従来(6人×7日(昼夜))よりは大幅に減少した。
【0035】
[本発明例3]
本発明例1において、溶削手段を前記ランス棒に変更し、それ以外は本発明例1と同様とし、本発明例3とした。その結果、溶削の途中でコア穴内に溜まったノロの掻き出しが数回必要となったため、コッター抜き工事の工数が5人×3日(昼夜)と本発明例1(5人×1日(昼夜))よりは増加したものの、従来(6人×7日(昼夜))よりは大幅に減少した。
【0036】
[本発明例4]
本発明例1において、コッター長さ短縮工程を省略し、それ以外は本発明例1と同様とし、本発明例4とした。その結果、コア抜き工程及びコア穴拡大工程の作業効率がある程度低下し、それによる時間増分が、コッター長さ短縮工程の省略による時間減分を上回ったため、コッター抜き工事の工数が5人×3日(昼夜)と本発明例1(5人×1日(昼夜))よりは増加したものの、従来(6人×7日(昼夜))よりは大幅に減少した。
【0037】
[本発明例5]
本発明例1において、溶削穴22の幅方向の両端部の隔壁の厚さW1,W2がそれぞれ、コッター穴7の幅方向寸法W0の1/2の、10±3%以内と40±3%以内との2通りとなる溶削に変更し、それ以外は本発明例1と同様とし、本発明例5とした。その結果、コッター押出工程が幾分か難航したため、従来と同レベルの押し力のジャッキを使用し、コッター抜き工事の工数が5人×4日(昼夜)と本発明例1(5人×1日(昼夜))よりは増加したものの、従来(6人×7日(昼夜))よりは大幅に減少した。
【符号の説明】
【0038】
1 転炉
2 炉体
3 上部支持部
4 トラニオンリング
5 トラニオン軸
6 支持首
7 コッター穴
8 コッター
10 底面
11,12 側面
13 先端面
14 後端面
15 上面
16 コア穴
18 コア抜き装置
19 ホールソー
20 ガスバーナー
21 ジャッキ
22 溶削穴
23 直頭式のガス切断器