(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の窯炉本体と；
前記窯炉の外面に配置された鉄皮と；
前記鉄皮の内側に配置され、複数の耐火物ブロックを含む内張り耐火物と；を備える窯炉であって：
前記複数の耐火物ブロックの夫々は、前記窯炉の中央側に露出する六角形状の稼働面側端面と、前記窯炉の外周側に配置され前記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有し；
前記複数の耐火物ブロックは、前記窯炉の径方向に沿って前記稼働面側端面の位置を規定の基準位置に揃えて配置され；
前記複数の耐火物ブロックは、前記鉄皮内面の円周方向に沿って配列され、ハニカム状に積層されており、
前記耐火物ブロックは、金属板と前記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを含み接着剤およびボルトを用いて固定されたブロック配置用治具を更に有することを特徴とする窯炉。
【請求項２】
前記円筒状の窯炉の鉄皮の底部と頂部とにおいて、半割ブロックが、円周方向に沿って所定間隔毎に複数配列され、
前記半割ブロックは、前記耐火物ブロックを、前記稼働面側端面と前記背面側端面とを夫々二つの台形に等分し、且つ、前記胴部表面の台形状の二面と平行な面で切断してできるブロックの形状を有し、
前記底部における前記半割ブロックは、端面形状が上底よりも下底の方が長い台形状として配置され、前記頂部における前記半割ブロックは、端面形状が下底よりも上底の方が長い台形状として配置されて、
前記複数の耐火物ブロックがハニカム状に積層されており、
前記半割ブロックは、金属板と前記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを含み接着剤およびボルトを用いて固定されたブロック配置用治具を有することを特徴とする請求項１に記載の窯炉。
【請求項３】
前記耐火物ブロックと前記鉄皮との間に、不定形耐火物又は耐火物粉体が充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の窯炉。
【請求項４】
前記耐火物ブロックは、熱膨張を吸収する熱膨張吸収部材を介して配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窯炉。
【請求項５】
円筒状の窯炉の鉄皮内面に耐火物を内張り施工する耐火物の施工方法であって、
前記窯炉六角形状の稼働面側端面と前記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有する耐火物ブロックと、
前記耐火物ブロックを前記稼働面側端面と前記背面側端面とを夫々二つの台形に等分する切断平面で切断した形状の半割ブロックと、を用い、
前記耐火物ブロック及び前記半割ブロックが、金属板と前記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを含み接着剤およびボルトを用いて固定されたブロック配置用治具を有し、
複数の前記耐火物ブロックを、前記窯炉の径方向に沿って前記稼働面側端面の位置を規定の基準位置に揃うように配列し、
複数の前記耐火物ブロックを前記円周方向に沿って、かつ、ハニカム状に積層し、
前記配列及び積層の際は、前記把持部を把持することで前記耐火物ブロック及び前記半割ブロックを持ち上げて配置することを特徴とする耐火物の施工方法。
【請求項６】
円筒状の窯炉の鉄皮内面の内張り用の耐火物ブロックであって、六角形状の稼働面側端面と前記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有し、金属板と前記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを含み接着剤およびボルトを用いて固定されたブロック配置用治具を有することを特徴とする耐火物ブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製造用の転炉や高炉、取鍋等の窯炉、耐火物の施工方法、及び耐火物ブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造用の転炉をはじめとする精錬窯炉においては、炉体の内側の鉄皮面にまず永久張りと称される矩形状のパーマネント煉瓦を炉底部、炉壁部に施工する。その後、パーマネント煉瓦の上面に矩形状のウェア煉瓦を押し当て、炉底部の全面に敷き詰める。炉底部へのウェア煉瓦の施工完了後、炉底下部から炉壁上部へ、炉壁に沿って、一段ずつ同一平面上にパーマネント煉瓦に押し当てて施工していくのが築炉の基本的手順である。
このような築炉作業の効率を向上させるために、従来、種々の提案がなされてきている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１は、搬送手段にて供給された煉瓦を所定の位置へ詰め寄せるための移動を、円滑かつ迅速に行うことができる煉瓦積み装置に関するものである。
特許文献２では、互いに形状が異なる２種の煉瓦を予め定められた所定の順番で略円周上に複数段配置する煉瓦積み方法が提案されている。
つまり、上記特許文献１，２では、断面矩形状の煉瓦を１本ずつ、パーマネント煉瓦面に押し付けて築造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−５２６２号公報
【特許文献２】特開２００５−９７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２のような構成では、各段において煉瓦の円周方向の位置決めをする必要があり、築炉に長時間を有するという問題がある。また、矩形状の煉瓦を用いる場合、各煉瓦は、両隣の煉瓦との間での拘束力で支えられている状態である。このため、直立状態での築炉が完了した後、例えば炉を前後に傾動するとき、煉瓦間の拘束が弱い箇所があると、傾動時に煉瓦の抜け落ち現象が発生する等の問題がある。一度このような抜け落ち現象が発生すると、炉を再び直立状態に戻し、順次上部から煉瓦を取り外し、抜け落ち部を元の位置に復帰させ、再度各煉瓦の押し込みを行い、再度、築炉する必要がある。このため、築炉に長時間を要してしまう。
また、矩形状の煉瓦を用いる場合、上記の様な抜け落ちを抑制するために、パーマネント煉瓦面への押し付けを強化することが重要である。この際に、パーマネント煉瓦が鉄皮に押し付けられることで鉄皮が変形してしまうおそれがある。また、鉄皮が変形したまま耐火物ブロックを配置すると、目地開きが発生してしまうおそれもある。
【０００６】
本発明の目的は、容易にかつ短時間で築炉可能な窯炉、耐火物の施工方法、及び耐火物ブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の各態様は、以下の構成を有する。
（１）本発明の一態様にかかる窯炉は、円筒状の窯炉本体と；前記窯炉の外面に配置された鉄皮と；前記鉄皮の内側に配置され、複数の耐火物ブロックを含む内張り耐火物と；を備え：前記複数の耐火物ブロックの夫々は、前記窯炉の中央側に露出する六角形状の稼働面側端面と、前記窯炉の外周側に配置され前記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有し；前記複数の耐火物ブロックは、前記窯炉の径方向に沿って前記稼働面側端面の位置を規定の基準位置に揃えて配置され；前記複数の耐火物ブロックは、前記鉄皮内面の円周方向に沿って配列され、ハニカム状に積層されており、前記耐火物ブロックは、金属板と前記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを含み接着剤およびボルトを用いて固定されたブロック配置用治具を更に有する。
（２）上記（１）の窯炉で、前記円筒状の窯炉の鉄皮の底部と頂部とにおいて、半割ブロックが、円周方向に沿って所定間隔毎に複数配列され、前記半割ブロックは、前記耐火物ブロックを、前記稼働面側端面と前記背面側端面とを夫々二つの台形に等分し、且つ、前記胴部表面の台形状の二面と平行な面で切断してできるブロックの形状を有し、前記底部における前記半割ブロックは、端面形状が上底よりも下底の方が長い台形状として配置され、前記頂部における前記半割ブロックは、端面形状が下底よりも上底の方が長い台形状として配置されて、前記複数の耐火物ブロックがハニカム状に積層されており、前記半割ブロックは、金属板と前記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを含み接着剤およびボルトを用いて固定されたブロック配置用治具を有していてもよい。
（３）上記（１）または（２）の窯炉で、前記耐火物ブロックと前記鉄皮との間に、不定形耐火物又は耐火物粉体が充填されていてもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの窯炉で、前記耐火物ブロックが、熱膨張を吸収する熱膨張吸収部材を介して配置されていてもよい。
（５）本発明の一態様にかかる耐火物の施工方法は、円筒状の窯炉の鉄皮内面に耐火物を内張り施工する耐火物の施工方法であって、前記窯炉六角形状の稼働面側端面と前記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有する耐火物ブロックと、前記耐火物ブロックを前記稼働面側端面と前記背面側端面とを夫々二つの台形に等分する切断平面で切断した形状の半割ブロックと、を用い、前記耐火物ブロック及び前記半割ブロックが、金属板と前記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを含み接着剤およびボルトを用いて固定されたブロック配置用治具を有し、複数の前記耐火物ブロックを、前記窯炉の径方向に沿って前記稼働面側端面の位置を規定の基準位置に揃うように配列し、複数の前記耐火物ブロックを前記円周方向に沿って、かつ、ハニカム状に積層し、前記配列及び積層の際は、前記把持部を把持することで前記耐火物ブロック及び前記半割ブロックを持ち上げて配置する。
（６）本発明の一態様にかかる円筒状の窯炉の鉄皮内面の内張り用の耐火物ブロックは、六角形状の稼働面側端面と前記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有し、金属板と前記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを含み接着剤およびボルトを用いて固定されたブロック配置用治具を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、略円筒状の窯炉を形成に、六角形状の稼働面側端面と前記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有する耐火物ブロックを用いる。このため、熟練した施工者でなくても、各段において耐火物ブロックを所定間隔ごとに配置して、下段の設置済みの耐火物ブロックの間に作業中の段の耐火物ブロックを嵌め込むだけで円周方向の位置決めをすることができる。
また、従来の矩形状の耐火物ブロックを用いる場合、垂直面で耐火物ブロック同士を接触させる。このため、耐火物ブロックの自重により円周方向の拘束力を発生させることができない。このため、円周方向の拘束力は設置状態（設置間隔）で決まることとなり、この拘束力を略一定にすることが困難である。
これに対して、本発明では、耐火物ブロックをハニカム状に積層することで、垂直面に対して傾斜する面で耐火物ブロック同士を接触させる。このため、耐火物ブロックの自重により円周方向の拘束力を発生させることができ、かつ、この拘束力を設置状態（設置間隔）に拠らずに略一定にできる。したがって、窯炉を傾動させたときの耐火物ブロックの抜け落ち現象を防止できる。これに加えて、耐火物ブロックを稼働面側端面の位置を基準にして配置できるため、耐火物ブロックをパーマネント煉瓦へ押し付ける必要がない。従って、鉄皮の変形やそれに伴う目地開きの発生を防止でき、容易にかつ短時間で築炉可能な窯炉、その施工方法及び耐火物ブロックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る窯炉の平面図。
【図２】前記実施形態におけるハニカムブロックの平面図
【図３】前記実施形態におけるハニカムブロックの内側端面側からの図。
【図４】前記実施形態における半割ブロックとハニカムブロックの配置状態を窯炉の内部から見た図。
【図５】前記実施形態におけるハニカムブロックの配置状態の平面図。
【図６】本発明の実施形態に係る耐火物施工装置が転炉内に挿入された状態を説明する模式図。
【図７】前記実施形態における耐火物施工装置の構造を表す正面図。
【図８】前記実施形態における耐火物施工装置の構造を表す側面図。
【図９】前記実施形態における耐火物の施工方法の手順を説明するための模式図。
【図１０】前記実施形態における耐火物の施工方法の手順を説明するための模式図。
【図１１】前記実施形態における耐火物の施工方法の手順を説明するための模式図。
【図１２】前記実施形態における耐火物の施工方法の手順を説明するための模式図。
【図１３】前記実施形態における耐火物の施工方法の手順を説明するための模式図。
【図１４】前記実施形態における耐火物の施工方法の手順を説明するための模式図。
【図１５】前記実施形態の変形となる耐火物の施工方法を表す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明では、円筒状の窯炉の鉄皮内面の内張り耐火物ブロックとして、例えば、不焼成煉瓦や焼成煉瓦を用いることができる。焼成煉瓦を用いる場合、通常の矩形状の煉瓦の作成後に機械加工することで六角形状の耐火物ブロックを得ることができる。また、不焼成煉瓦を用いる場合、六角形状の型枠の作成後に不定形耐火物を流し込み、養生、乾燥、加熱処理をすることで耐火物ブロックを得ることができる。なお、断面台形状のブロックを複数接合することで六角形状にした耐火物ブロックを用いてもよい。また、耐火物ブロックの稼働面（以降「内側」と記載する場合がある）端面や背面側（以降「外側」と記載する場合がある）端面は平面、円弧面、曲面のいずれであってもよい。さらに、耐火物ブロックの各端面（稼働面または背面）における円周方向に突出する頂点の角度を１２０°前後、具体的には１１５°〜１２５°に設定することが好ましい。１２５°よりも大きくすると、円周方向への拘束力を十分に発生させることができず、１１５°未満の場合、上記頂点を含む部分に作用する自重が大きくなり破損してしまうおそれがあるからである。
なお、本発明で対象とする円筒状の窯炉とは、必ずしも完全な円筒である必要はなく、略円筒状の窯炉であっても良い。
【００１１】
そして、本発明では、前記耐火物ブロックがハニカム状に積層されている。このため、例えば一部の耐火物ブロックが欠損しても、隣接した耐火物ブロックが抜け落ちることがない。このため、耐火物ブロックを鉄皮側へ押し付ける必要がなく、前記内側端面の位置を基準にして耐火物ブロックを配置することができる。
ここで、従来技術の様に、矩形状の耐火物ブロックを鉄皮内面に設けたパーマネント煉瓦に押し付けながら、すなわち外側端面を基準にして位置決めする場合、通常、施工者が位置する内側端面側から外側端面を確認することは困難である。このため、適切に位置決めできないおそれがある。更に、このような場合、パーマネント煉瓦が鉄皮に押し付けられることで鉄皮が変形してしまうおそれがある。また、鉄皮が変形したまま耐火物ブロックを配置すると、目地開きが発生してしまうおそれがある。
これに対して、内側端面の位置を基準（以下、内寸基準という）にして配置することで、施工者が配置位置を容易に確認でき、鉄皮を破損することなく窯炉を築炉できる。
【００１２】
また、本発明では、前記耐火物ブロックと前記鉄皮との間には、不定形耐火物又は耐火物粉体が充填されている構成が好ましい。
ここで、耐火物ブロックと鉄皮との間にパーマネント煉瓦を設けた場合、煉瓦間の空隙を通して輻射により窯炉内部の熱が鉄皮に伝わって鉄皮温度が上昇し、炉体からの熱の大気放散量が増加してしまう。この場合、大気放散した熱を補うために余計なエネルギーを費やす必要がある。
これに対して、不定形耐火物やマグネシアの耐火物粉体を充填することにより、炉体からの熱の大気放散量が増加ことを防止でき、省エネルギー化を図ることができる。さらに、鉄皮が過熱により変形等することを防止でき、安定な窯炉とすることができる。
【００１３】
さらに、本発明では、前記耐火物ブロックは、熱膨張を吸収する熱膨張吸収部材を介して配置されている構成が好ましい。
ここで、熱膨張吸収部材としては、可縮性を有するものであれば良く、例えば、段ボール等のシート、カーボン質ファイバからなるペーパ等を用いることができる。また、耐火物ブロックの外周面に熱膨張吸収部材を被覆してから上記耐火物ブロックを配置する手順を採用してもよい。また、配置済みの耐火物ブロックの露出している面に熱膨張吸収部材を設けてから新たな耐火物ブロックを配置する手順を採用してもよい。
この発明によれば、窯炉稼働時の熱を熱膨張吸収部材で吸収することで、耐火物ブロックに作用する応力を小さくでき、耐火物ブロックの長寿命化を図ることができる。
【００１４】
本発明の耐火物の施工方法は、円筒状の窯炉の鉄皮内面に耐火物を内張り施工する耐火物の施工方法であって、前記窯炉の中央側に露出する六角形状の稼働面側端面と上記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有する耐火物ブロックと、この耐火物ブロックを前記稼働面側端面と前記背面側端面が半分となるように切断した断面台形状の半割ブロックとを用い、前記半割ブロックを、上底よりも下底の方が長い断面台形状の半割ブロックとして、前記窯炉の半径方向の位置として前記稼働面側端面の位置を基準にして配置し、かつ、前記鉄皮内面の円周方向に沿って所定間隔ごとに配列し、前記耐火物ブロックを前記円周方向に沿って配列し、かつ、ハニカム状に積層し、前記積層された耐火物ブロックの頂部は、前記半割ブロックを、下底よりも上底の方が長い断面台形状の半割ブロックとして、前記円周方向に沿って所定間隔ごとに配列する。
この発明によれば、窯炉を容易にかつ短時間で築炉できる。さらに、半割ブロックを最初に配置してから耐火物ブロックを順次配置することで、平らな底面部に各ブロックを容易に密着させることができる。
【００１５】
また、本発明の耐火物の施工方法では、金属板と上記金属板の一面から突出する金属製の把持部とを有するブロック配置用治具を準備し、このブロック配置用治具の金属板を接着剤で前記耐火物ブロックの内側端面と前記半割ブロックの内側端面に接着するとともにボルト止めし、前記把持部を把持することで前記耐火物ブロックと前記半割ブロックを持ち上げて配置する構成が好ましい。
ここで、接着剤のみでブロック配置用治具を耐火物ブロックに片持ち固定する場合、十分な固定力を得にくい。また、ボルト止めのみで片持ち固定する場合、両者間に隙間ができてしまい十分な固定力が得にくい。上記いずれの場合も運搬中に耐火物ブロックが落下してしまうおそれがある。そのため、本発明では、接着剤とボルト止めとを併用することで、片持ち固定でもより十分な固定力を得ることができる。したがって、把持部を施工機械等で把持しても耐火物ブロックを落下させることなく配置でき、築炉作業の機械化を容易に図れ、さらに作業効率を向上できる。さらに、ブロック配置用治具を金属製にしているため、初期の窯炉の予熱や稼働時にこの治具を溶解させることができる。窯炉が金属を精錬するためのものであれば、溶解した治具を金属源として利用でき、窯炉の機能に影響を及ぼすことがない。
【００１６】
本発明の耐火物ブロックは、円筒状の窯炉の鉄皮内面の内張り用の耐火物ブロックであって、前記窯炉の中央側に露出する六角形状の稼働面側端面と上記稼働面側端面よりも大きい六角形状の背面側端面とを有する。
この発明の耐火物ブロックを用いることで、容易にかつ短時間で窯炉を築炉できる。
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［窯炉の全体構成］
図１には、窯炉１の平面図が示されている。この窯炉１は、下面が炉底部２１で閉塞された円筒状の鉄皮２を備えている。
鉄皮２の内部には、半割ブロック３と、耐火物ブロックとしてのハニカムブロック４とが設けられている。ここで、図１において、全ての半割ブロック３とハニカムブロック４に符号を付していないが、リング状に配置された大小の台形のうち、大きい台形が半割ブロック３を表し、小さい台形がハニカムブロック４を表している。半割ブロック３とハニカムブロック４とは、同じ成分の耐火物により構成されている。半割ブロック３は、鉄皮２の底部と頂部とにおいて、円周方向に沿って所定間隔ごとに配列されている。又、ハニカムブロック４を配置する際、窯炉１の半径方向の位置決めを行うにあたって、稼働面側端面としての内側端面３２、４２の位置を基準にして配置を行う。更に各ハニカムブロック４は円周方向に沿って配列され、さらに、ハニカム状に積層されている。つまり、特定の一段のハニカムブロック４の周方向の位置と、それに隣接する上、または下の一段のハニカムブロック４の周方向の位置とは、ハニカムブロック４の幅の半分ずれるように配置される。
また、鉄皮２と、半割ブロック３及びハニカムブロック４との間には、間隔が約２３０ｍｍの隙間Ｓが設けられている。この隙間Ｓには、耐火物粉体５として例えば粒径１ｍｍ〜５ｍｍのマグネシア粒子が充填されている。さらに、半割ブロック３の外周面３１とハニカムブロック４の外周面４１とには、熱膨張吸収部材としての厚さ２ｍｍの模造紙６が貼り付けられている。
【００１８】
［ハニカムブロックの構成］
ハニカムブロック４は、図２及び図３に示すように、外周面４１と、窯炉１の内張り内面に露出する六角形状の内側端面４２と、この内側端面４２よりも大きい六角形状の背面側端面としての外側端面４３とを有する。ハニカムブロック４の高さ寸法、幅寸法、奥行き寸法は、窯炉１の幅寸法や高さ寸法、ハニカムブロック４の円周方向や高さ方向への設置個数等により、適切な大きさに設定できる。また、内側端面４２と外側端面４３における左右に突出する頂部の角度θは、１１５°〜１２５°とすることが好ましく、１２０°とすることがより好ましい。
また、窯炉１の施工時において、ハニカムブロック４の内側端面４２には、鉄製のハニカムブロック配置用治具７０が固定される。このハニカムブロック配置用治具７０は、内側端面４２よりも小さい金属板である例えば厚さ５ｍｍの鉄板７１と、この鉄板７１の一面の略中央から例えば直径５０ｍｍの丸棒状に突出する把持部７２とを備えている。そして、ハニカムブロック配置用治具７０は、鉄板７１がＡｌ−Ｍｇ合金を５ｍａｓｓ％含有するフェノール樹脂の接着剤７４で内側端面４２に接着されるとともに、４個のボルト７５によりボルト止めされることで、ハニカムブロック４に片持ち固定されている。なお、鉄板７１の大きさは、内側端面４２と同じであってもよいが、施工時に隣り合うハニカムブロック４の内側端面４２同士が密着することと、作業性とを考慮に入れると、図２、図３に示すように内側端面４２よりも小さい方が好ましい。
【００１９】
［耐火物の施工方法］
窯炉１を施工する際には、まず、熱膨張吸収部材としての模造紙６及び図４に示すような半割ブロック配置用治具７６が設けられた半割ブロック３と、熱膨張吸収部材としての模造紙６及びハニカムブロック配置用治具７０が設けられたハニカムブロック４と、を準備する。ここで、半割ブロック配置用治具７６は、台形状の鉄板７７と、把持部７８とを備えている。鉄板７７が図示しない接着剤とボルト７５により内側端面３２（図１参照）に片持ち固定されている。
次に、図示しない施工機械で把持部７８を把持することで、図４に示すように、半割ブロック３を鉄皮２の炉底部２１に所定間隔ごとに配置する。このとき、半割ブロック３を内寸基準で配置する。つまり、半割ブロック３の内側端面３２の位置が所定の基準位置に揃うように半割ブロック３を配置する。これにより、半割ブロック３と鉄皮２との間に確実に隙間Ｓを形成することができ、両者の衝突を確実に防止できる。
この後、施工機械で把持部７２を把持することで、ハニカムブロック４を半割ブロック３の間に内寸基準で配置する。このとき、ハニカムブロック４を半割ブロック３の間に嵌め込むだけで、特別な位置決め作業をすることなく、ハニカムブロック４の円周方向の位置決めが適切になされる。この後、図５にも示すように、ハニカムブロック４を円周方向及び上下方向に内寸基準でハニカム状に配置していく。
そして、最上段のハニカムブロック４を配置し終えたら、ハニカムブロック４の間に半割ブロック３を炉底部に配置した際の向きと逆に配置して上面を平坦状にする。この後、隙間Ｓに耐火物粉体５を充填して、窯炉１の築炉が終了する。
なお、築炉終了時点では、ハニカムブロック配置用治具７０と半割ブロック配置用治具７６とが窯炉１内に残っているが、初期の窯炉１の予熱や稼働時に溶解させることができ、窯炉の機能に影響を及ぼすことがない。
【００２０】
以上の施工方法を用いて、実際に窯炉１を築炉したところ、従来の矩形状の煉瓦を用いる場合と比べて、約１０分の１の工期で築炉できることが確認できた。
また、窯炉１を約４０００チャージ（サイクル）稼働した後、ハニカムブロック４を確認したところ、いずれのハニカムブロック４も、抜け落ちていないことが確認できた。
【００２１】
このように機械装置を使用してハニカムブロックを施工すれば、人力でハニカムブロックを施工する場合よりも質量の大きなハニカムブロックを使用することができ（５００ｋｇ／個以上も可能）、ハニカムブロックのサイズを拡大できること、さらに、施工作業の自動化、効率化を図ることができる。また、施工単位である耐火物を約５００ｋｇ／個以上とすることで、耐火物間の目地数を従来の１／１０以下とすることができることなどから、機械施工が好ましい。
また、本発明の耐火物ブロック（ハニカムブロック）の施工装置の別の形態として、図６から図８に記載の装置を使用することもできる。この装置を使用する場合は、耐火物ブロックには、図３の把持部７２に替えて、雌ネジ部を耐火物ブロックの内面側に形成する。
【００２２】
図に記載の施工装置は、耐火物ブロック保持機構、軸方向移動機構、半径方向移動機構、及び旋回機構を具備するものである。
耐火物ブロック保持機構は、耐火物ブロックを保持する機構であり、先端に雄ネジ部が形成され、耐火物ブロックの内側面に形成された雌ネジ部と螺合することで保持することが可能となり、手動式又は油圧式のアクチュエータ等で耐火物を上げ下げすることができる。
また、この耐火物ブロック保持機構は、耐火物ブロックの設置時に、耐火物ブロックの姿勢を調整できるような機構を付加することができる。
軸方向移動機構は、耐火物ブロック保持機構で保持した耐火物を、精錬容器の円筒軸方向に沿って移動させる機構であり、油圧式のアクチュエータを使用することができる。
半径方向移動機構は、耐火物ブロック保持機構で保持した耐火物ブロックを、精錬容器の半径方向に移動させる機構であり、油圧式のアクチュエータを使用することができる。
旋回機構は、耐火物ブロック保持機構で保持した耐火物ブロックを、精錬容器の内側面の円周方向に沿って移動させる機構であり、例えば、インナーギアが形成されたリング状のフレームと、回転軸にリング状のフレームに噛合するピニオンギアが取り付けられた回転モータとを備えた構成を採用することができる。
【００２３】
以下、本施工装置を用いた際の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図６には、本発明の実施の形態に係る窯炉の中でも特に転炉１１の鉄皮２の内面に耐火物としてのハニカム形状の耐火物ブロック４を施工している状態が示されている。
本実施形態では、施工のし易さから、転炉１１の炉前のスペースと転炉１１の傾動機能を利用し、転炉１１を炉前側に傾動させた状態でハニカムブロック４を施工する。しかし、従来から実施されているような直立状態で、開口部である上部から、本発明の築炉装置を用いても構わない。
ハニカムブロック４の施工は、転炉１の開放が可能な底部を開放した状態で内部に装入される耐火物ブロック施工装置８によって行われる。尚、本発明の耐火物ブロック施工装置８で施工できる精錬容器は、転炉１１に限られず、取鍋等の略円筒状の精錬容器であれば、その種類を問われない。
【００２４】
図７及び図８には、耐火物ブロック施工装置８の具体的な構造が示されている。図７は、転炉１１の円筒状体の円筒の軸方向から見た耐火物ブロック施工装置８の正面図であり、図８は、耐火物ブロック施工装置８の側面図である。
耐火物ブロック施工装置８は、転炉１１の内部に設置され、ハニカムブロック４を保持した状態で旋回移動、軸方向移動、半径方向移動を行うことにより転炉１１の鉄皮２内面に施工する装置であり、図７及び図８に示すように、旋回機構９、半径方向移動機構１００、軸方向移動機構１１０、及び耐火物保持機構１２０を備える。
【００２５】
旋回機構９は、略円筒状の転炉１１の円筒中心を軸として転炉１１の内側面円周方向にハニカムブロック４を移動させる機構であり、リングフレーム９１、支持ローラ９２、回転モータ９３、及びカウンタウェイト９４を備える。
リングフレーム９１は、リング状の鋼製フレームであり、リングの内周縁には、インナーギアが形成されている。
支持ローラ９２は、転炉１１の鉄皮２の内面に複数固設され、リングフレーム９１を転炉１１内で回転自在に支持する。
回転モータ９３は、リングフレーム９１を回転させる油圧式の駆動装置であり、回転モータ９３の駆動軸にギアが設けられ、このギアがリングフレーム９１のインナーギアと噛合しており、回転モータ９３を駆動すると、リングフレーム９１は、転炉１１の円筒中心を軸として回転する。
カウンタウェイト９４は、リングフレーム９１の回転中心を中心として、耐火物ブロック保持機構１２０の略反対側に設けられており、耐火物ブロック保持機構１２０がハニカムブロック４を保持した際のウェイトバランスとして機能する。
【００２６】
半径方向移動機構１００は、耐火物ブロック保持機構１２０で保持したハニカムブロック４を転炉１１の円筒半径方向に移動させる機構であり、旋回機構９上に設けられ、油圧シリンダ１０１、及び支持アーム１０２を備える。
油圧シリンダ１０１は、旋回機構９のリングフレーム９１上であって、リングフレーム９１の回転中心を中心とする直径方向位置に２機設けられている。
支持アーム１０２は、略平行に配置される一対の摺動部と、一対の摺動部の端部同士を略半円形状に連結し、軸方向移動機構１１が設けられるアーム部とを備える。２機の油圧シリンダ１０１が摺動部を摺動させることで、支持アーム１０２は、転炉１１の円筒半径の方向に摺動する。尚、支持アーム１０２の形状はこれに限られず、非対称の片アーム型のものやリンク型のものを採用することができる。
【００２７】
軸方向移動機構１１０は、耐火物ブロック保持機構１２０で保持したハニカムブロック４を転炉１１の円筒の軸方向に移動させる機構であり、半径方向移動機構１００の支持アーム１０２の円筒の半径方向先端に設けられており、油圧シリンダ１０１から構成されている。
耐火物ブロック保持機構１２０は、ハニカムブロック４を保持する機構であり、軸方向移動機構１１０の転炉１１の円筒の軸方向端部に設けられており、センターピン１２１、ローリングジャッキ１２２、保持シリンダ１２３、及び保持板１２４を備える。
センターピン１２１は、ハニカムブロック３の略中央にネジ締め等により取り付けられ、ハニカムブロック３の荷重を支持する部分であり、センターピン１２１の先端には、ユニバーサルジョイント等の回転自在の継手を介して雄ネジ部が設けられている。
【００２８】
ローリングジャッキ１２２は、ハニカムブロック４の施工時にハニカムブロック４を背面から押したり引いたりして、ハニカムブロック４の姿勢を微調整する部分であり、手動式の油圧シリンダで構成されている。
保持シリンダ１２３は、ハニカムブロック４の端部を保持する部分であり、センターピン１２１と同様に、保持シリンダ１２３の先端には、ユニバーサルジョイント等の回転自在の継手を介して雄ネジ部が設けられている。
保持板１２４（７１，７７の金属板は平板である。）は、側面Ｌ字状の板状体であり、垂直状態でハニカムブロック４の荷重を支持する。
前述した旋回機構９、半径方向移動機構１００、軸方向移動機構１１０、及び耐火物ブロック保持機構１２０には、各種油圧アクチュエータ、油圧モータ等が用いられているが、これらの駆動源の能力は、保持力、回転力、回転速度、半径方向移動速度、軸方向移動距離の力、及び速度を考慮した設計が必要とされる。
耐火物ブロック保持機構１２０の保持力は、ハニカムブロック４の組み立て時、保持したハニカムブロック４を吊り上げることができ、ハニカムブロック４を外側に押し込むことができ、さらに、施工したハニカムブロック４の位置調整することができる力があればよい。
【００２９】
次に、前述した耐火物施工装置８によるハニカムブロック４の施工手順を、図９〜図１４を用いて説明する。
まず、ハニカムブロック４の転炉１１の炉内設置位置までの運搬としては、ハニカムブロック４のストックヤードに仮置きしたハニカムブロック４を、バッテリーロコで伸縮管内の搬送台車により炉内設置位置まで搬送する。
その後、ハニカムブロック４のセット位置まで搬送したハニカムブロック４を伸縮管内クレーンでハニカムブロック４の供給装置に積込み、耐火物施工装置８で保持できる位置まで移動する。
ハニカムブロック４の炉内設置が終了したら、図９に示されるように、既に施工されたハニカムブロック４上に、施工しようとするハニカムブロック４を配置して、前述した耐火物保持機構１２０のセンターピン１２１、保持シリンダ１２３（図９〜図１３では符号略）の雄ネジ部をハニカムブロック４の連結板の孔に挿入してナットで締結して、ハニカムブロック４を保持する。
【００３０】
次に、図１４に示されるように、軸方向移動機構７を操作して、施工するハニカムブロック４を転炉１１の円筒の軸方向（紙面直交方向手前側）に移動させる。そして、図１１に示されるように、旋回機構９を操作して、ハニカムブロック４を所望の施工位置に旋回させる。ハニカムブロック４を旋回させたら、図１２に示されるように、半径方向移動機構１００を操作して、ハニカムブロック４を施工位置に移動させる。この際、耐火物保持機構１２０のローリングジャッキ１２２（図９〜図１３では符号略）を操作しながら、ハニカムブロック４の姿勢を調整し、ハニカムブロック４を適切な位置に案内する。ハニカムブロック４の設置が終了したら、図１５に示すように、耐火物保持機構１２０の保持シリンダ１２３を取り外す。
そして、ハニカムブロック４の設置毎に背面及びハニカムブロック４間の隙間に、充填剤を圧入する。尚、充填剤の圧入ポンプは、ダブルピストンタイプの圧送圧の高いものが望ましく、耐火物ブロック施工装置８に一体的に設けてもよい。以後、これを繰り返し、転炉１１の円周方向にハニカムブロック４を順次施工していく。但し、最後の１個については、ハニカムブロック４の形状を考えると、円周方向からハニカムブロック４を移動させて挿入することができないので、図１４に示すように、転炉１１の円筒の軸方向からハニカムブロック４を挿入する（図では簡略化のため、ハニカムブロック４の形状を板状に記載している）。
このようなハニカムブロック４は、１つの施工単位となる１リング（１周分）を９〜１０個で構成するのが、施工能率、目地数の減少という本発明の目的を達成する上で好ましい。なお、上記形態では、ハニカムブロック表面に雌ネジを設け、耐火物ブロック保持機構８においては雄ネジを設けて、両者を螺合してハニカムブロック４を保持しているが、これに替えて、ハニカムブロック４に図３に示す把持部７２を設けて、耐火物ブロック保持機構８には把持部７２を把持する、筒条の把持体等を設けて保持しても構わない。
（実施形態の変形）
前述した第１実施形態では、転炉１１を炉前のスペースで略９０度傾動させた状態でハニカムブロック４の施工を、耐火物ブロック施工装置８で施工していたが、本発明の耐火物ブロック施工装置８は、このような施工方法に限定されるものではない。
すなわち、図１５に示されるように、転炉１１を直立状態として、耐火物施工装置８を上下方向に昇降させて下からハニカムブロック４を積み上げていくような施工方法も可能である。この場合、耐火物ブロック施工装置８を昇降機構８１上に設置するのが好ましい。
【実施例】
【００３１】
３５０ｔの転炉１を、図６のように、炉前９０度に傾動固定し、装入壁側に順次本発明の耐火物施工装置８が前進可能なレール付きハニカムブロック４を設置した後、炉底側から順次大型のハニカムブロック４を、該耐火物ブロック施工装置８を用いて設置していくと同時に、ハニカムブロック４に設けられた開口部から、ハニカムブロック４と鉄皮間の隙間に充填剤を圧入しながら、炉前側へ耐火物施工装置８を後退させ、ハニカムブロック４を順次設置していった。
出鋼孔部については、既にスリーブが埋設された耐火物ブロックを設置することにより精度よく迅速に設置した。
その結果、従来の一般的なレンガを転炉１１の内部に搬送し、内部で人力によりレンガを施工する場合と比べて、築炉工数を１／１０にすることができた。また、損耗度指数を１５％減少でき、ライニング寿命も２割増加することができた。
本発明の実施例では、築炉時間、築炉工数が大幅に低減され、施工能率が極めて高いことが確認された。
ハニカムブロック４の質量も４２０ｋｇ／個と従来の３５ｋｇ／個のものよりも極めて大きなものとすることができ、結果として目地の数を大幅に低減することができたので、損耗速度指数、ライニング寿命も大幅に向上した。尚、損耗速度指数とは、損耗寸法を使用ヒート回数で除した数値を、従来の比較例を１００として指数化した値である。また、ライニング寿命とは、転炉１１の内部にハニカムブロック４や従来のレンガを施工してライニング処理を行った後、次のライニング処理が必要となるまでの転炉１１の実操業回数である。
また、図１５のように転炉１１を直立させた状態で施工した場合でも、前述した実施例と略同様の結果を得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、熟練した施工者でなくても、各段において耐火物ブロックを所定間隔ごとに配置して、下段の設置済みの耐火物ブロックの間に作業中の段の耐火物ブロックを嵌め込むだけで円周方向の位置決めをすることができる。このため、工期を大幅に短縮できる。
【符号の説明】
【００３３】
１…窯炉、１１…転炉、
２…鉄皮、
３…半割ブロック、
４…ハニカムブロック（耐火物ブロック）、４４…連結板、４５…耐火物本体、４６…連結片、４７…孔、４８…ボルト、４９…ピン、４９０…フック、
５…耐火物粉体、
６…模造紙（熱膨張吸収部材）、
３２，４２…内側端面（稼働面側端面）、
４３…外側端面（背面側端面）、
７０…ハニカムブロック配置用治具、７１，７７…鉄板（金属板）、７２，７８…把持部、７４…接着剤、７６…半割ブロック配置用治具、
８…耐火物ブロック施工装置、８１…昇降機構、
９…旋回機構、９１…リングフレーム、９２…支持ローラ、９３…回転モータ、９４…カウンタウェイト、
１００…半径方向移動機構、１０１…油圧シリンダ、１０２…支持アーム、１１０…軸方向移動機構、
１２０…耐火物ブロック保持機構、１２１…センターピン、１２２…ローリングジャッキ、１２３…保持シリンダ、１２４…保持板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図１４】
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【図１５】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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