JP4505355B2

JP4505355B2 - 高炉の改修工法

Info

Publication number: JP4505355B2
Application number: JP2005067062A
Authority: JP
Inventors: 忠宏榎田; 孝範木村; 良広高野; 幸二工藤; 宣男丸山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: JP2006249497A

Description

本発明は、高炉の改修工法に係り、特に高炉本体の炉底部の改修方法に関するものである。

従来から高炉の改修には、炉体の解体、炉内耐火物の築炉、冷却装置据付等の多くの工事を伴い、４〜５ヶ月の長期間を要しているが、生産量の確保の面から、最短で高炉の改修を行うことが強く求められてきた。

さらに、高炉の稼働基数は減少傾向にあり、単基高炉稼働を行っている製鉄所も多く、短期に改修を行うことが一層強く求められている実情にある。そのうち、炉底部の改修工法について、これまでにも種々の改修工法、あるいは解体・撤去工法、据付工法が提案されている。

例えば、特開平５−２２２４２０号公報には、炉底部と高炉基礎との間に、圧縮ガスの流体膜を形成し、その流体膜を介して、油圧ジャッキにより炉底部を水平に保持した状態で、移動抵抗を小さくして、炉底部を分離・撤去する高炉改修方法が提案されている。

また、特開２００１−５９１０９号公報、特開２００１−８１５０８号公報、特開２００１−１３１６１７号公報、特開２００１−２０７２０４号公報などには、炉底部直下の高炉基礎コンクリートに複数の貫通孔を明け、その貫通孔を利用して炉底部と高炉基礎コンクリートとをワイヤーソー等で切り離し、その水平貫通孔に炉底部を浮上させる仕組みを設置して横引きを可能にする提案がなされている。

また、特開２００２−３３９００７号公報でも高炉基礎コンクリートに水平貫通孔を明け、ワイヤーソーで水平切断した後、この切断面を介して炉底部を持上げて隙間を形成し、この隙間を利用して横移動手段を配置し、これにより炉底部を一括して横移動させるものであるが、その移動を成功させるには、隙間に横移動手段を確実に配置する必要があり、そのためには前記ワイヤーソーで切断された水平断面が確保されていることが必要となる。

特開２００２−３３９００７号に開示の技術を、図７、図８によって簡潔に説明する。高炉１０は、高炉基礎コンクリート１１と該基礎１１上に設けられた敷ビーム１２と、敷ビーム１２上に設けられた高炉本体１３を有している。高炉１０とその上部に設けられた炉頂設備は、高炉の周囲の４ヶ所に立設する支柱２２を含む炉体櫓１４に支持されており、これに高炉本体１３を吊下げるセンターホールジャッキ５０等の吊下手段を取付ける。

高炉基礎コンクリート１１上に設けられた敷ビーム１２は、平行に配設された多数のＨ形鋼と、該Ｈ形鋼の間に設置する冷却管と、Ｈ形鋼上部に設置する平面もしくは円形の炉底板から構成される。高温になる敷ビーム１２の上側は、前記冷却管等で冷却され、敷ビーム１２の下側の高炉基礎コンクリート１１は、温度上昇が制限されている。

高炉本体１３は、筒状に形成され、炉底板の上部に溶接され立設されている。高炉本体１３の外側は鉄皮２９で覆われ、内側は多数のステーブクーラ３０が配置されている。高炉本体１３の内側下部には、耐火物からなる炉底棟瓦層３１が形成されている。高炉１０の吹き卸し後には、炉底棟瓦層３１の上部に冷却凝固した残銑が残っている。

図８によって、高炉底部３６の解体方法の手順を説明する。高炉底部３６の切離工程では、高炉本体１３から切り離された敷ビーム１２より下側の高炉基礎コンクリート１１に予め切断区分３７、３８、３９、４０に分割された水平切断部４９を計画する。
図８（ｂ）に示すように、切断区分３７〜４０は、高炉本体１３の中心を基準にして点対称および線対称となる中心角９０度の扇形に形成されている。切断区分はこのような扇形に限らず、水平にスライスした長方形の区分でも可能である。

各切断区分３７〜４０の境界４１、４２、４３、４４は、図示しない穿孔機を用いて側方から行われるコアボーリング加工によって分離され、穿孔が施された隣接する境界４１、４２及び境界４３、４４にはそれぞれワイヤーソー４５、４６が挿通され、これらを同時に運転することによって、高炉本体１３が直角に立設状態を維持するようにして対向する切断区分３７、３９を同時に切断することができる。次に、切断した部分にフレキシブルホースを装入、上下の切断面に液状の剥離材を塗布、次に、切断面グラウト材を充填し、硬化したグラウト材で高炉本体の荷重を支持する。

前記一連の作業を繰り返し行うことで、高炉１０の操業中においても炉底部の切離工程を行うことができる。

炉体切断工程では、水平切断部４９を切断の後、高炉１０を吹き卸し、高炉本体１３の上部と下部にブラケット５２、５３を溶接すると共にセンターホールジャッキ５０、５１を取り付け、これらの各部材に上部マンテル３４と、敷ビーム１２および炉底マンテル３５を含む高炉底部３６が支持される。次に、高炉本体１３の羽口レベルより下側部位１５を水平に切断することで、高炉本体１３は、上部マンテル３４と残存棟瓦及び残銑３３を内臓する炉底マンテル３５とに分離されると共に、周辺の設備が解体される。

高炉底部３６の撤去工程では、センターホールジャッキ５０を用いて上部マンテル３４を吊上げた状態でセンターホールジャッキ５１を用いて高炉底部３６を上昇させる。高炉底部３６は、水平切断部４９の塗布された剥離材の作用により小さな力で簡単に高炉基礎コンクリート１１の下部から離反して上昇することができる。または、油圧ジャッキにて炉底部を上昇することも可能である。

次いで、高炉底部３６の切断面に、横移動手段を構成するレール部材５５上を走行可能な台車５８を配置し、高炉底部３６を台車５８上に降ろし、図示しないウインチ等を用いて横移動させ、炉体櫓１４外に移動させ、さらに重量物搬送台車５７にて搬送する。
特開平５−２２２４２０号公報特開２００１−５９１０９号公報特開２００１−８１５０８号公報特開２００１−１３１６１７号公報特開２００１−２０７２０４号公報特開２００２−３３９００７号公報

特開２００２−３３９００７号などの従来技術によると、高炉本体を上部マンテルと、敷ビーム、炉底部マンテルを含む高炉底部とに分離し、高炉底部下の高炉基礎コンクリートをワイヤーソーを用いて水平方向に切断し分離した上、高炉底部を持上げて切断部に隙間を形成し、この隙間を利用して横移動手段を配置し、高炉底部を一括して横移動させることで、高炉本体の改修を短期に行うことができる利点があるが、その移動を成功させるには、隙間に横移動手段を確実に配置するために切断平面が確保されていることが必要と
なり、この点に関し高炉底部を持上げた際、高熱で劣化したコンクリートが前記の隙間に剥落して切断平面を阻害するおそれがあるという問題が残されていた。

本発明は、前記の問題点を解決することにあり、図１〜図４によってさらに説明する。
各図は本発明の改修工法を実施する高炉基礎部を示すものである。図２において、高炉基礎コンクリート６１の上面に形成された凹部６２にＨ形鋼製の最下段敷ビーム６３が設置されると共に、最下段敷ビーム６３の間隙を埋めるように凹部６２にグラウト６４が充填されている。最下段敷ビーム６３の上部には１段目敷ビーム６５が配置され、１段目敷ビーム６５の上に２段目敷ビーム６８が配置され、２段目敷ビーム６８の上に炉底板６９を介して残銑を含む炉底レンガ７０が設置されると共に、炉底マンテル７１が設置されている。最下段敷ビーム６３と１段目敷ビーム６５と２段目敷ビーム６８と炉底マンテル７１を含めて高炉底部６６という。高炉によっては、２段目敷ビーム６８が割愛された高炉もあるが、その場合においても同様の工法が適用できる。

高炉底部６６の構築に際しては、図１に示すように、まず高炉基礎コンクリート６１の上面に形成した凹部６２に最下段敷ビーム６３を設置する。凹部６２の間に凸状に盛り上がったコンクリートを最上面基礎コンクリート層６１ａという。最下段敷ビーム６３を平面でなく凹部６２に設置するのは、当該最下段敷ビーム６３と高炉基礎コンクリート６１との結合を確実にするためである。凹部６２に最下段敷ビーム６３を設置した後、最下段敷ビーム６３の間隙を埋めるように凹部６２にグラウト６４を充填する。その後、最下段敷ビーム６３の上に１段目敷ビーム６５、２段目敷ビーム６８、炉底マンテル７１、炉底レンガ７０等を順に設置していく。

本発明の改修工法の実施対象である高炉基礎部は前記の構成であり、高炉本体の改修のため高炉底部６６を解体するときは、最下段敷ビーム６３の下側の切断レベル７２の位置に複数の貫通孔７７を開設し、該貫通孔７７にワイヤーソー４５を通して図４(a)に示す要領にて水平方向に切断し、基礎コンクリート６１と高炉底部６６を上下に分離し、その後、仮設ブラケット７３を新設して１段目敷ビーム６５を直接支持し、かつ仮設の油圧ジャッキ７４を用いて架設ブラケット７３を介して高炉底部６６を持上げて、高炉底部６６と高炉基礎コンクリート６１の切断上面との間にコロなどの横移動手段を挿入できる隙間７５を形成する。その後に、高炉底部６６の支持を仮設の油圧ジャッキ７４から横移動手段に移し変え、炉体櫓の外に移動させる。

通常、高炉基礎コンクリート６１の上面は、高炉が稼働している時、冷却されてはいるものの、高温に曝されることになり、コンクリートの強度が低下していて、亀裂が生じたり粉化してもろくなっている。そのため、図３に示すように、水平切断された切断レベル７２の上側に位置する高炉底部６６における１段目敷ビーム６５を最下段敷ビーム６３と一緒に仮設ブラケット７３で直接支持して、仮設の油圧ジャッキ７４にて高炉基礎コンクリート６１から離反して上昇させたとき、最下段敷ビーム６３の間に充填されてグラウト６４と同じレベルまで盛り上がっている最上面基礎コンクリート層６１ａが一緒に持上げられる。

この最上面基礎コンクリート層６１ａとグラウト６４の境界面７６は鉄筋等で繋がっておらず、しかも最上面基礎コンクリート層６１ａは高炉の熱で脆くなって小片６１ｂとなって、または粉化して剥落する危険があり、これらが下方に位置する隙間７５を埋めて切断面の平滑性を阻害し、高炉底部６６の移動設備を配置できなくするおそれがある。このため従来工法は現実には適用困難な面があった。

本発明は前記の問題点を解決した高炉の改修工法を提案する。すなわち、本発明は、高炉底部を高炉基礎コンクリートから切離して持上げたとき、高炉の熱で脆くなった最上面基礎コンクリート層の剥落を防止し、コンクリート小片６１ｂ等が下部の隙間７５に落下するおそれをなくするものである。

前記の課題を解決するため、本発明は次のように構成する。

第１の発明は、高炉基礎コンクリートの最上面コンクリート層に形成された凹部に最下段敷ビームを設置すると共にグラウトを充填して、その上部に１段目敷ビームが設置され、かつ前記最下段敷ビームと前記１段目敷ビームと炉底マンテルを含む高炉底部が設けられており、前記高炉基礎コンクリートから高炉底部を分離すると共に、炉底マンテルと上部マンテルを切離したうえ、前記高炉底部を持上げて据付け場所から横方向移動させる高炉の改修工法において、
炉底部直下の高炉基礎コンクリートに複数の貫通孔を明け、前記貫通孔の位置で前記高炉基礎コンクリートを水平に切断して、高炉底部と高炉基礎コンクリートを切り離しすると共に、切断した隙間を利用し、高強度布状シート(炭素繊維等)を切断面にスライドさせて設置し、高強度布状シートの端部を炉底マンテルもしくは切り離された高炉底部側の前記１段目敷ビームに定着させた後、高炉底部を持上げ手段で上昇させることにより高炉底部と高炉基礎コンクリートとの間に隙間を形成し、該隙間に移動手段を設置し、高炉底部を移動させることを特徴とする高炉の改修工法。

本発明の高炉改修工法によると、最上面基礎コンクリート層６１ａに水平の貫通孔７７を明け、該貫通孔７７を利用してワイヤーソ−４５、４６にて水平切断した後に、横引き用ワイヤー７９を用いて、水平切断時に発生した隙間７８に高強度布上シート(炭素繊維等)７８ａを設置して炉底マンテル３５もしくは１段目敷ビーム６５に定着させることで、高熱で脆くなっていて剥落が考えられる最上面基礎コンクリート層６１ａの剥落を防止できる。したがって、最上面基礎コンクリート層６１ａは高炉底部と確実に一体に持ち上がり、コンクリート小片の隙間への落下をなくして切断面の平滑化が確保でき、隙間への移動手段の円滑な配置を可能とする。これによって高炉底部６６の据付位置からの一括搬出が可能となり、高炉底部６６の改修作業を円滑かつ迅速に行うことができる。

本発明の実施形態を図１〜図６を参照して説明する。図１〜図４については、［００１７］〜［００２６］で説明したのでこれを援用し、図５以下を中心に説明する。

本発明は、図５に示すように、最下段敷ビーム６３の下側に位置する切断レベル７２で基礎コンクリート６１を水平切断し、この切断レベル７２より上側に位置する１段目敷ビーム６５を新設の仮設ブラケット７３で直接支持して、仮設の油圧ジャッキ７４等適宜の持上げ手段にて１段目敷ビーム６５と２段目敷ビーム６８と炉底マンテル７１を含む高炉底部６６を高炉基礎コンクリート６１から離反して上昇させるが、その上昇させる前に、高炉底部６６と一緒に持ち上がる最上面基礎コンクリート層６１ａの剥落を防止するための剥落防止工事として、図４(a)に示すように平行する貫通穴７７を貫通させた後、隣り合う貫通孔７７にワイヤーソーを挿入し、この水平貫通孔７７の位置で高炉基礎コンクリート６１を切断する。その水平切断時に発生した隙間７８と水平方向に明けた貫通孔７７を利用して、高強度布状シート７８ａを切断レベル７２に、横引き用ワイヤー７９を用いて設置すると共に、その高強度布状シート７８ａを炉底マンテル３５もしくは１段目敷ビーム６５に定着させ、少なくとも最上面基礎コンクリート層６１ａの下面を覆う。その後、仮設ブラケット７３で１段目敷ビーム６５を直接支持して、仮設の油圧ジャッキ７４にて高炉基礎コンクリート６１から離反して上昇させるものである。

図６は、最下段敷設ビーム６３の一例を示したものであり図１〜５の説明と同等の要素には同一の符号を付けて説明を省略する。

以上説明したように、本発明の工法を実施することにより、熱劣化した最上面基礎コンクリート層６１ａのコンクリート小片の落下を防止することで最上面基礎コンクリート層６１ａの切断面における上下面の平滑化を確保でき、該切断面材に形成される隙間７５に移動手段を円滑に配置することが可能になり、この移動手段を介して高炉底部６６の一括搬出が可能となり、高炉基礎部の改修作業を円滑かつ迅速に行うことができる。

本説明の改修工法を実施する高炉基礎部を示し、高炉基礎コンクリートの上部に最下段敷設ビームと１断目敷ビームと２段目敷ビームと炉底マンテルを順に施工している高炉底部の施工途中の断面説明図である。高炉底部の施工終了状態の断面説明図である。比較例として従来の高炉底部の解体施工の状態を示す断面説明図である。本発明の実施形態に係る高炉基礎コンクリートの切断、剥落対策工事の実施要領図である。本発明の実施形態に係る高炉底部の解体施工の状態を示す断面説明図である。最下段敷設ビームの配置態様を示す図である。従来の高炉底部の改修工法を示す高炉本体の正断面図である。（ａ）は、図７の高炉底部の解体を示す部分説明図、（ｂ）は基礎コンクリートの切断態様を示す平面説明図である。

符号の説明

１０高炉
１１高炉基礎コンクリート
１２敷ビーム
１３高炉本体
１４炉体櫓
２２支柱
２９鉄皮
３０ステーブクーラ
３１炉底レンガ層
３３残銑
３４上部マンテル
３５炉底マンテル
３６高炉底部
３７〜４０切断区分
４１〜４４境界
４５、４６ワイヤーソー
４９水平切断部
５０、５１センターホールジャッキ
５２、５３吊下げブラケット
５４出銑床
５５レール部材
５７重量物搬送台車
５８台車
６１高炉基礎コンクリート
６１ａ最上面基礎コンクリート層
６２凹部
６３最下段敷設ビーム
６４グラウト
６５１段目敷ビーム
６６高炉底部
６８２段目敷ビーム
６９炉底板
７０炉底レンガ
７１炉底マンテル
７２切断レベル
７３仮設ブラケット
７４仮設の油圧ジャッキ
７５隙間
７６境界面
７７貫通孔
７８水平切断時に発生したすきま
７８ａ高強度布状シート(炭素繊維等)
７９横引き用ワイヤー

Claims

高炉基礎コンクリートの最上面コンクリート層に形成された凹部に最下段敷ビームを設置すると共にグラウトを充填して、その上部に１段目敷ビームが設置され、かつ前記最下段敷ビームと前記１段目敷ビームと炉底マンテルを含む高炉底部が設けられており、前記高炉基礎コンクリートから高炉底部を分離すると共に、炉底マンテルと上部マンテルを切離したうえ、前記高炉底部を持上げて据付け場所から横方向移動させる高炉の改修工法において、
炉底部直下の高炉基礎コンクリートに複数の貫通孔を明け、前記貫通孔の位置で前記高炉基礎コンクリートを水平に切断して、高炉底部と高炉基礎コンクリートを切り離しすると共に、切断した隙間を利用し、高強度布状シートを切断面にスライドさせて設置し、高強度布状シートの端部を炉底マンテルもしくは切り離された高炉底部側の前記１段目敷ビームに定着させた後、高炉底部を持上げ手段で上昇させることにより高炉底部と高炉基礎コンクリートとの間に隙間を形成し、該隙間に移動手段を設置し、高炉底部を移動させることを特徴とする高炉の改修工法。