JPS649558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高炉および電気炉、特殊精錬炉、取
鍋もしくは石灰シヤフト炉等製鉄業において使用
する背高でかつ炉内壁横断面がほぼ円筒形である
炉の垂直または傾斜した耐火物内張り内壁を吹付
けて補修する装置に関し、特に炉を完全に休止も
しくは冷却することなく熱間状態において補修す
る装置に関するものである。

周知の如く前記の各種炉はその操業後期あるい
は多数回使用によつて内張耐火物が局部的に損耗
もしくは脱落するので、その使用寿命の延命を図
るため炉内壁の部補修（中間補修ともいう）が行
われている。

従来行われている炉内壁の補修は、大別して炉
の操業または使用を完全に停止し冷却をまつて炉
内に作業員がはいつて行うものと、操業中または
操業を一時中断して炉外から行うものとの二方式
がある。

前者は、炉内の装入物を炉外に排出し炉体の冷
却を待つて後、作業員が炉内にはいり補修材料、
器材等を搬入して築炉施工や耐火物吹付け施工を
行い、さらに耐火物の乾燥と炉内昇温を行つてか
ら再操業を開始するもので、操業停止から平常稼
動まで長時間を要するだけでなくその間の熱損失
も大きく、また作業環境が悪いため作業員の健康
と安全保持のためにも問題がある。

一方熱間で炉外から行う後者の補修方式は、炉
の操業、使用を完全に停止することなく補修でき
る利点がある反面、炉高が10m以上とか特に高炉
の如くシヤフト部のみで高さ20m、直径10数ｍに
も達する場合は、補修に際し炉体の鉄皮と炉壁を
切開して作業用の大型マンホールを設置し、これ
ら開口部から補修材の吹付けノズルを挿入し手動
で吹付け補修施工を行つている。この場合一つの
開口部からの吹付け可能範囲が限定されるので必
要とする補修範囲全部を施工するために多数のマ
ンホールを設けることが必要となる炉体の強度保
持上問題で好ましくない。

また施工上の制約から吹付け補修材のリバウン
ドロスが多く、さらに補修位置の把握、施工内容
も正確性を欠き吹付け精度、施工信頼性に欠ける
ので炉壁の延命に多くは期待できない。また多く
の作業員を必要とするので吹付け作業の生産性が
工数当り２〜４屯程度と低く、さらには炉体廻り
の作業用デツキの設置、大型マンホールの開口と
閉鎖、長尺な吹付けノズルの炉内への挿入取出し
等々煩雑な作業を必要とし、加えて高熱重筋作業
であるから作業員の健康、安全面でも問題がある
等多くの欠点を有する。

また吹付け機が背高あるいは縦型の場合は炉壁
に設けたマンホールから炉内に挿入できないとい
う問題がある。

また別の方法として炉壁の損傷部位と思われる
箇所を炉外から小さく開口し、この狭小な開口部
から圧入ノズルを挿入して所定粘度の不定形耐火
物圧入材を圧入して乾燥固化させる補修が行われ
ているが、炉壁の損傷位置、損傷状況を炉外から
正確に把握することが困難であるから施工の実効
をあげ得ないという問題が生じている。

一方炉内壁に耐火物を吹付ける装置として例え
ば特公昭53−2602号「耐火物質噴出装置」がよく
知られている。即ち運転者の乗つた炉上のトロリ
ーホイスト１２から吹付け装置１０が炉の開口上
部に吊され、該装置１０には耐火物供給導管３４
と水供給導管３０が連結され、装置内の混合ヘツ
ド５８で混合された吹付け材が噴出導管２２を経
てその先端に設けたノズル２６から噴出するもの
であるが、この際装置１０に内蔵されたノズル回
転機構によつてノズルは炉内壁に対してほぼ45度
の水平角度で首振り運動をすることができ、また
ノズル２６自身も炉軸回りにさらに45度回転でき
るので、炉壁のあらる部分に対して補修材の指向
噴出を制御することは出来るが、炉壁全周に対し
て広範囲かつ連続的に吹付け施工することは困難
で、また運転者による高所からの作業状況の監視
把握には限度があるので施工の正確性を期し難
く、また吹付け機が縦長であるから高炉壁等炉壁
に設けたマンホールからは炉内に装入できないと
いう問題がある。

さらに近年耐火物の吹付け装置を炉内に装入し
て熱間で吹付け補修を行うものとして、例えば特
公昭57−14728号公報「高炉々壁熱間補修装置」
において、吹付ノズル７を所要の位置および方向
に指向せしめかつ炉内壁に沿つて回転させて不定
形耐火物を吹付ける機構が記載され、また特公昭
57−14729号公報「高炉々壁熱間補修装置」は、
パンタグラフ機構５およびそれに伴う機構におい
ては前号とは異るがほぼ同一の熱間吹付け補修装
置が説明されているが、何れも損傷の位置やその
状況の把握が困難であるうえに吹付け作業を所定
のパターン通り正確に実施する精密制御もしくは
自動制御が難かしく、従つて補修材を無駄に使用
するばかりでなく補修壁に対する信頼性を確保す
ることが難かしいという欠点を有している。

上述の如く高炉等背高な炉の内壁補修には従来
多くの欠点があるにも拘らず、これらを解決する
有効な補修方法もしくは補修装置が開発されてい
ないのが現状である。

この発明は前記従来方式の諸欠点を解決して、
背高な炉の内壁を特に熱間において、その損傷位
置と状況および補修作業の状況を正確に把握しな
がら、マンホールを新たに開口することなく少人
数で適確にかつ自動的に補修施工が可能な吊下げ
式の吹付け補修装置を提供することを目的とす
る。この発明は、背高でかつ炉内壁横断面がほぼ
円筒形である炉の垂直または傾斜した耐火物の内
張り炉内壁を、熱間状態において不定形耐火物を
吹付けて補修する装置において、 吹付けノズルの取付け基端部にウオーターリン
グを装着した吹付けノズルと360゜自由旋回可能な
該吹付けノズルの水平旋回装置およびテレビカメ
ラ、温度計、炉壁残厚測定器の検知機器を収納し
た冷却函を備えた偏平形状で耐熱構造とした吹付
け機を、炉外の駆動装置とワイヤーシーブを介し
て４本のワイヤーで昇降自在に、炉上の走行昇降
装置に吊下げ、さらにそれぞれ断熱被覆をした補
修材圧送ホース、添加水ホース、冷却水ホース、
冷却エアーホースおよび動力、制御ケーブルと接
続せしめ、該吹付け機の昇降、吹付けノズルの旋
回、旋回パターンと旋回速度、補修材と水の圧
送、炉内と炉壁の温度測定、テレビ監視を炉外で
操作する検出器及び表示器を組込んだ制御機構を
備えたことを特徴とする耐火物の熱間吹付け補修
装置である。

即ちこの補修装置は、炉内内装吊下げ式で吹付
け機の炉内垂直昇降と、吹付けノズルの水平旋回
によつて、炉内壁全面に対して90度の角度でかつ
吹付けノズルの先端と炉壁との距離を一定にして
吹付け補修をし、さらに各種検知器によつて作業
の精密制御を行うものである。

以下図面に示す実施例にもとづいて説明する
と、先ず第１図及至第３図はこの発明の補修装置
の吹付け機の一例を示す平面図、側面図、正面図
である。図において１は横長の架台、２は吹付け
ノズルの取付け部、３は吹付けノズルを水平に
360度施回させる施回装置、４はテレビカメラ、
放射温度計、レーザー光線残厚測定器等の検知機
器を収納した冷却函、５は炉内壁を照明する投光
器で検知器と同じく吹付けノズルの吹付け方向を
指向しかつ架台１上に設置されているので吹付け
ノズルと一体となり360度旋回する。

吹付け機本体は、図示するように各装置、機器
が高さを抑えて横並びに配列してあるので全体と
して横長の扁平形状となつておりその高さは730
mm、長さ1800mm、巾850mmである。従つて高炉の
ムーバブルアーマー開口部からも炉内に挿入でき
る。また水平旋回装置３と冷却函４は後述するよ
うに断熱材被覆、水冷、空冷等が行われており、
炉内温度が600℃程度の高熱時でも正常に作動す
るような耐熱構造となつている。

次に上記した吹付け機は４個の吊金具６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄによつて４本のワイヤーケーブル
で水平に吊下げてあつて、炉上部に設置した走行
昇降装置例えばトロリーホイストに連結して移動
および昇降される。なお吊下げワイヤーケーブル
の延びを調整するために取付け金具６との接続部
にターンバツクルを取り付けるのが望ましい。

次に７は補修材圧送ホースで吹付け機の下部で
吹付けノズル取付け部２を経て吹付けノズルに連
結している。８は補修材への添加水の圧送ホース
で吹付けパイプ取付部２の基端近くに設けたウオ
ーターリング９（材料と水の混合部）に連結して
いる。１０，１０ａは冷却水ホースで冷却函４に
連結されその外周を循環して冷却するもので１０
は行き、１０ａは帰りである。１１は冷却エアー
ホースで、旋回装置３および冷却函４の内部に冷
却用エアーを送入し温度を下げる役目をする。な
お施回装置３の外側はアスベスト材４層で断熱さ
れている。１２は動力ケーブル、１３は制御ケー
ブルで、両ケーブルは水平施回装置３、投光器
５、および冷却函４内のテレビカメラ、温度計、
レーザー残厚測定器等を作動しかつ制御するケー
ブルで何れも断熱スチームホース内に入れその内
部は空気圧送冷却方式となつている。

以上のように吹付け機およびこれと接続する各
ケーブルはともに耐熱構造となつているので炉内
の熱間で作業が可能である。

また吹付け機は、バランスウエイト１４によつ
て吊り位置でバランスされていて、さらに４本の
ワイヤーケーブルで吊下げられているので懸垂安
定性がよく吹付け機が傾いたり、ねじれたりまた
吹付けノズルの材料費出圧の反動、もしくはその
旋回による横ゆれ等が極めて少く、吹付けノズル
の先端の指向性および吹付け距離の正確性を保持
することができる。

また補修材と添加水を混合させる位置は従来吹
付けノズル部でなく、その手前の補修材圧送ホー
ス部で行つていたが、混合の位置は吹付け壁への
付着率と高い相関関係があり、ノズル先端から混
合の位置までが遠すぎると水と吹付け材の混合物
に過度の粘性増大が起り、系の内での吹付け材の
流れの不安定ひいては吐出状態の不安定を引起し
ときには閉塞して付着率が低下する。またノズル
先端から近すぎると混合が充分でなくリバウンド
ロスが増加して付着率が低下することが判明した
ので、この発明ではウオーターリング（混合体）
９を、吹付けノズルの取付け基端部に装着するこ
とによつて補修材の付着率を改善し得たのであ
る。

次に第４図は吹付へノズルの旋回装置３の内部
構造を示す縦断面図である。図において１５は旋
回装置の外枠、１６は装置の側面に囲らした断熱
材で炉壁の輻射熱から装置を保護する。１７はギ
ヤドモーターでその減速回転がスプロケツト１８
→チエーン→スプロケツト１９によつてさらに減
速され、減速機２０、減速歯車２１，２２で最終
減速されるので減速歯車２２の回転は0.15〜
0.46r.p.mとなる。この回転は吹付けノズル支持
板２３にもうけた中空回転軸２４に伝達される。
一方材料ホース７の下端に接続され内面をセラミ
ツクコーチングした耐磨耗性のチユーブ２５とシ
ーベル押へ２６、ベアリング２７、グランドパツ
キン２８がシーベルジヨイントを構成しており、
前記チユーブ２５と同軸に自由回転しかつ吹付け
ノズル支持板に固着したチーズ２９はチユーブ２
５と同軸に自由回転するので、その先端に接続さ
れた吹付けノズルは、外枠１５および材料圧送ホ
ース７に関係なく360度自由施回できる構造とな
つている。なお吹付けノズルの施回速度は周波数
変換器によつて所定の速度に変換できるようにな
つている。

次に第５図は第１乃至第３図に図示する冷却函
４の内部構造の一例を示す縦断面図で、図におい
て３１はレーザー光線発信装置、３２はテレビカ
メラ、３３は壁面温度測定用の放射温度計、３４
はレーザー光線受信装置である。前記のレーザー
光線発受信装置３１，３４は炉内壁の損傷の程度
を測定するための炉壁残厚測定検知器である。

３５は冷却水ホースの導入接続部で冷却水は冷
却函の前面開口部を除く全外側面を循環して冷却
水排出孔３５ａから外部へ回収される。３６は冷
却エアーホースの接続部で、冷却エアーは函内を
循環し、内部に設置した各検知装置の全外面を冷
却して函外に放出される。この放出は防塵のため
のエアーパージの役目もする。また３７はそれぞ
れ前面に設けた防塵ガラスの小窓である。

冷却函４はこのような構造となつているので、
炉内温度600℃までは、内部の各検知器は温度の
影響を受けることなく正常に作動する。なお冷却
函の近傍に熱電対温度計を設置して炉内の雰囲気
温度を測定することができる。

次にこの発明の補修装置を高炉に設置した場合
の吹付け補修作業について説明する。第６図は設
置の一例を示す側面図で、図において３８は高炉
の外穀鉄皮、３９は耐火物で内張りした炉内壁、
４０は内壁の損傷部、４１はムーバブルアーママ
ンホール、４２は作業デツキである。高炉内部の
装入物は上段が操業時の原料レベル、中段がシヤ
フト上部吹付補修時時の減尺操業原料レベル、下
段はシヤフト下部吹付補修時の減尺操業原料レベ
ルである。

高炉操入物を所定のレベルまで減尺した炉内に
吹付け機４３を装入するには、炉外に引込めた状
態のブーム走行装置４４をクレーン等によつてム
ーバブルアーママンホール４１の正面近くの作業
デツキ４２上に移動させ固定した後、走行用モー
ター４５を作動して移動ブーム４６を炉内に伸長
させる。この際吹付け機４３は移動ブーム４６の
下面に密着させた状態で炉内に装入することによ
つて扁平形状の吹付け機はマンホールを通過させ
ることができる。

ブームの伸長はブームに取付けたリミツトスイ
ツチで停止させ、図示するように吹付け機を炉軸
中心位置に正確に位置決めすることができる。ま
た吹付け機４３を吊下げている４本のワイヤー４
７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄがワイヤーシープ
４８を介して昇降ドラム４９に連結されているの
で、昇降用モーター５０を作動し調節することで
吹付け機を所定の要補修位置の内壁レベルまで下
降させ停止させることができ、なお要すれば吹付
け機の水平位置を検出し修正することができる。

吹付け機４３に装着した吹付けノズル５１は炉
心を中心として360度回転自在であるから、吹付
けノズルの先端と内壁間の距離を一定にしたまゝ
炉壁全周のどの部位とも所定の角度で旋回して吹
付け補修を行うことができる。

吹付け機に連結されている材料と水の圧送ホー
ス５２はホースガイド５３、ホース巻取装置５４
を経て補修材料供給装置５５および添加水ポンプ
５６に接続し、コンプレツサー５７のホースが前
記材料供給装置と接続しており、その駆動によつ
て吹付け施工に必要な圧送と吹付け圧力を付与
し、吹付けノズル５１から補修材料を噴出させ
る。なお５８は情報処理および制御装置である。

吹付けノズルの先端が所定の吹付け位置に定着
すると補修材料供給装置５５のホツパーに所定配
合の不定形耐火物（補修材料）が投入され吹付け
施工を開始する。吹付け施工は高炉内雰囲気温度
300〜600℃、炉壁温度200〜400℃の熱間で行うこ
とができ、通常は予めレーザー残厚測定器で測定
した内壁の損傷状況をもとにして定めた要補修箇
所を多数の施工区劃に分け、吹付けノズルの旋回
スパン、昇降ピツチ、昇降スパンを設定した吹付
けパターンによつて区劃毎に施工してゆくもので
ある。またこの時炉壁の表面温度に対応して、予
め得られた炉壁温度と補修材添加水との関係デー
ターをもとに添加水量を設定して施工は開始され
る。

一方レーザー残厚測定結果をコンピユーターに
記憶させておいて、コンピユーターの指令により
各機構を操作して自動的に吹付け施工を行うこと
ができる。

従つて吹付けノズルは所定位置で所定角度の首
振り運動をしながら上昇または下降して補修材料
を吹付け、次いで隣接する施工区劃に移動し、続
けて首振り吹付けをし順次移動させてゆくのであ
るが、この間補修壁の損傷程度と補修材の噴出状
況をテレビカメラで監視しながら吹付けノズルの
首振り速度、噴出圧を微調整することができる。

この補修装置においては、吹付け機の昇降位置
即ち吹付けノズルの上下位置の検知とその昇降速
度の制御、ならびに吹付けノズルの水平旋回の位
置検知とその旋回速度の制御を同時にかつ正確に
行うことが重要であるが、これらは昇降位置と旋
回位置を検出するエンコーダー（それぞれ吊り装
置および旋回装置に取付けてある）および速度を
調節するVVVFモーターによつて検知および作
動され、コンピユーターによつて自動制御する構
造となつている。昇降・旋回の機構および制御方
式の一例を模式的に示すと第７図の通りである。

なお駆動モーターは吹付けノズルの旋回吹付け
機の昇降ともにVVVFモーターを使用している
ので、吹付けパターンは横首振り上下移動、縦首
振り左右移動のどちらでも状況に応じて選択する
ことができる。

このようにしてシヤフト上部の旋工が完了する
とさらに炉内装入原料レベルを下げてシヤフト下
部を施工する。この場合は吹付け機４３を下方に
図示する位置まで下降させ施工するので吊下げ長
さはほぼ18〜19mに達するが、吊下げワイヤーケ
ーブルは前述したように４本でバランスよく吊下
げているので吹付け機は移動中も施工中も傾いた
り横ゆれすることなく、また補修材の噴出圧力の
反動で後退することが全くない。従つて吹付けノ
ズルの方向および先端上下位置は常に所定の操作
位置に安定させることができる。

以上説明したブームの伸張、吹付け機の昇降、
吹付けノズルの旋回、旋回パターンと旋回速度、
補修材と水の圧送、炉内と炉壁の温度測定、テレ
ビ監視等々はすべて炉外で操作し、各種検出器、
表示器を組込んだ制御機構を備えることによつて
すべての作業を操作盤で行うことができる。また
全操作パターンを予め設定してコンピユーターに
入力しておくことにより全自動的に補修施工を進
めることができる。

なお吹付けノズルは使用によつて磨耗するので
20〜30t吹付け毎に新品と交換する。ノズルの交
換は、吹付け機４３を引上げて移動ブーム４６に
格納し、移動ブームを引込んで吹付け機をマンホ
ール４１まで移動させた位置でノズルの交換を容
易に行うことができる。

このようにして炉内壁の吹付け補修が完了した
ら、吹付け機を吊上げてブームに密着させ、ブー
ム走行装置を駆動してブームを炉外に後退させ、
必要であればブーム走行装置をチエーンブロツク
でマンホールから離して全作業を完了する。なお
吹付け機の炉内装入およびその走行昇降は別のタ
イプの各種装置も利用し得る。

この発明の補修装置は以上説明したような構造
であるから補修施工にあたり次のような効果を有
する。

１ 炉を休止することなく熱間で補修施工ができ
るので補修后短時間で平常操業に戻ることがで
き炉の稼動率および省エネルギーの面で改善で
きる。

２ 既存の開口部から炉内に装入できるので新た
に炉の構造を変更する必要がない。

３ 短時間で装置のセツトができる。

４ 損傷状況を正確に把握できかつ吹付けノズル
の位置と作動を正確に制御できるので最適条件
で吹付け施工ができ補修壁の使用寿命を延長で
きる。

５ 大型炉の上部から下部まで広範囲を連続的に
短時間で施工できる。

６ 施工パターンを予め設定しておいて自動運転
で吹付け施工ができる。

７ 作業員２名で施工でき作業生産性が飛躍的に
改善される。

８ 内壁の傾斜プロフイールに対して適確に対応
して最適施工ができる。

９ 作業環境が良好でかつ安全である。

なお前記の説明は主として高炉における施工に
ついて述べたが、高炉以外の背高な円擣形の炉お
よび容器の内壁の吹付け施工に対して、この補修
装置を応用することができ同様の効果をあげるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明に使用する吹付け
機の一例を示す平面図、側面図、正面図、第４図
は吹付け機の旋回装置の一例を示す縦断側面図、
第５図は吹付け機に設けた冷却函の内部を示す縦
断面図、第６図はこの発明に係る吹付け補修装置
の高炉における使用状態を示す実施例の側面図、
第７図は吹付け機の昇降・吹付けノズルの施回の
機構および制御の模式図である。 ２……吹付けノズル取付け部、３……旋回装
置、４……冷却函、５……投光器、６ａ，６ｂ，
６ｃ，６ｄ……吊金具、７……補修材圧送ホー
ス、８……添加水圧送ホース、９……ウオーター
リング、１０，１０ａ……冷却水ホース、１１…
…冷却エアーホース、１２……動力ケーブル、１
３……制御ケーブル、１６……断熱材、１７……
ギヤドモーター、２０……減速機、２４……中空
回転軸、２５，２６，２７，２８……シーベルジ
ヨイント、３１……レーザー光線発信装置、３２
……テレビカメラ、３３……放射温度計、３４…
…レーザー光線受信装置、３９……耐火物内張り
内壁、４０……内壁損傷部、４３……吹付け機、
４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ……４本の吊下
げワイヤー、５０……昇降用モーター、５１……
吹付けノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 背高でかつ炉内壁横断面がほぼ円筒形である
   炉の垂直または傾斜した耐火物の内張り炉内壁
   を、熱間状態において不定形耐火物を吹付けて補
   修する装置において、 吹付けノズルの取付け基端部にウオーターリン
   グを装着した吹付けノズルと360゜自由旋回可能な
   該吹付けノズルの水平旋回装置およびテレビカメ
   ラ、温度計、炉壁残厚測定器の検知機器を収納し
   た冷却函を備えた偏平形状で耐熱構造とした吹付
   け機を、炉外の駆動装置とワイヤーシーブを介し
   て４本のワイヤーで昇降自在に、炉上の走行昇降
   装置に吊下げ、さらにそれぞれ断熱被覆をした補
   修材圧送ホース、添加水ホース、冷却水ホース、
   冷却エアーホースおよび動力、制御ケーブルと接
   続せしめ、該吹付け機の昇降、吹付けノズルの旋
   回、旋回パターンと旋回速度、補修材と水の圧
   送、炉内と炉壁の温度測定、テレビ監視を炉外で
   操作する検出器及び表示器を組込んだ制御機構を
   備えたことを特徴とする耐火物の熱間吹付け補修
   装置。