(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の天井部の損傷区間に設置されている装炭車軌条受台を更新する方法であって、前記装炭車軌条受台の炉長方向長さが前記損傷区間の炉長方向長さよりも長くなるように更新することを特徴とする装炭車軌条受台の更新方法。
【請求項２】
既設の装炭車軌条受台の炉長方向両端部に鋼部材または鋳物を接合することで、炉長方向長さを長くすることを特徴とする請求項１に記載の装炭車軌条受台の更新方法。
【請求項３】
既設の装炭車軌条受台を取り除いて、新規製作の装炭車軌条受台に設置し直すことで、炉長方向長さを長くすることを特徴とする請求項１に記載の装炭車軌条受台の更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の天井部に設置されて装炭車軌条を支持する装炭車軌条受台およびその更新方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉の天井部には、炉長方向と直交する水平方向に走行する装炭車の軌条（装炭車軌条）とその装炭車軌条を支持する装炭車軌条受台（以下、単に「軌条受台」ともいう）が設置されている。
【０００３】
図１０に、従来の軌条受台を示す。図１０に示すように、コークス炉１の天井部２には、装炭車（図示せず）が走行するための軌条（装炭車軌条）１３が敷設され、その軌条１３は軌条受梁（装炭車軌条受梁）１２で支持され、さらに天井部２に埋め込まれた軌条受台（装炭車軌条受台）１１で支持されている。
【０００４】
図１１に、従来の軌条受台１１への装炭車荷重Ｗの作用を示す。総重量２００〜３００トンの装炭車の繰返し走行による装炭車荷重Ｗの作用によって、軌条受台１１下方の天井部２が損傷し、すなわち、天井部２のレンガや目地が損傷・変形して、軌条受台１１の沈下、さらに、天井部２の下にある炉壁部４の張出しが生じる。そして、それが進行すると、最終的には天井部２の崩落、炉壁部４の崩壊につながる。
【０００５】
このような場合には、従来、損傷した天井部のレンガを積替えたり、不定形耐火物を流し込んだりして補修を行っていたが、操業を継続しながらの天井部の補修は極めて困難かつ高難度であり、十分な補修を行うことができなかった。
【０００６】
これに対して、特許文献１では、軌条の継ぎ目と軌条受梁の継ぎ目をそれぞれ溶接して継ぎ目の無い一本の軌条と軌条受梁とし、それらを軌条受台で支持することによって、軌条の継ぎ目に起因する装炭車走行時の衝撃と部分的な超過荷重を解消する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第２５７０６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法の場合、既に、軌条受台下方の天井部のレンガや目地の損傷・変形が生じて、軌条受台が沈下している状態では、継ぎ目の無い一本の軌条と軌条受梁を設置することは困難であり、結局のところ、天井部のレンガの補修や軌条受台の高さ調整などが必要となるため、現実的ではない。
【０００９】
また、特許文献１に記載の方法を用いても、装炭車による衝撃力以外の繰返し荷重が軌条受台に作用することに変わりはなく、装炭車軌条受台が設置されている天井部の損傷（天井部のレンガや目地の損傷・変形）が生じることに対しての抜本的な改善にはつながらない。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉において、装炭車軌条受台が設置されている天井部が損傷（天井部のレンガや目地の損傷・変形）していても、その損傷の進行を的確に抑制することができる装炭車軌条受台およびその更新方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１２】
［１］コークス炉の天井部の損傷区間に、既設の装炭車軌条受台を更新して設置された装炭車軌条受台であって、当該装炭車軌条受台の炉長方向長さが前記損傷区間の炉長方向長さよりも長くなるように更新されたことを特徴とする装炭車軌条受台。
【００１３】
［２］既設の装炭車軌条受台の炉長方向両端部に鋼部材または鋳物を接合することで、炉長方向長さを長くしたことを特徴とする前記［１］に記載の装炭車軌条受台。
【００１４】
［３］既設の装炭車軌条受台を取り除いて、新規製作の装炭車軌条受台に設置し直すことで、炉長方向長さを長くしたことを特徴とする前記［１］に記載の装炭車軌条受台。
【００１５】
［４］コークス炉の天井部の損傷区間に設置されている装炭車軌条受台を更新する方法であって、前記装炭車軌条受台の炉長方向長さが前記損傷区間の炉長方向長さよりも長くなるように更新することを特徴とする装炭車軌条受台の更新方法。
【００１６】
［５］既設の装炭車軌条受台の炉長方向両端部に鋼部材または鋳物を接合することで、炉長方向長さを長くすることを特徴とする前記［４］に記載の装炭車軌条受台の更新方法。
【００１７】
［６］既設の装炭車軌条受台を取り除いて、新規製作の装炭車軌条受台に設置し直すことで、炉長方向長さを長くすることを特徴とする前記［４］に記載の装炭車軌条受台の更新方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、装炭車軌条受台が設置されている天井部が損傷（天井部のレンガや目地の損傷・変形）している場合でも、その損傷の進行を的確に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１における装炭車軌条受台の炉長方向長さと天井部の損傷区間の炉長方向長さの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２を示す図である。
【図４】本発明の実施形態３を示す図である。
【図５】本発明の実施形態４を示す図である。
【図６】本発明の実施形態５を示す図である。
【図７】本発明における効果を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例における解析モデルを示す図である。
【図９】本発明の実施例における解析結果を示す図である。
【図１０】従来の装炭車軌条受台を示す図である。
【図１１】従来の装炭車軌条受台における装炭車荷重の作用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明においては、装炭車軌条受台が設置されている天井部が損傷（天井部のレンガや目地の損傷・変形）した場合、その損傷区間（天井部のレンガや目地が損傷・変形した領域）に、更新した装炭車軌条受台を設置することとし、その際に、更新した装炭車軌条受台の炉長方向長さが、その損傷区間の炉長方向長さよりも長くなるようにしている。これによって、装炭車荷重を炉長方向に分散させて、天井部や炉壁部の応力や変形を緩和することができ、損傷の進行を的確に抑制することができる。
【００２１】
以下に、本発明の実施形態（実施形態１〜５）を述べる。
【００２２】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１を示す図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は縦断面図である。
【００２３】
図１に示すように、この実施形態１においては、既設の軌条受台１１の炉長方向（軌条の長手方向と直行する水平方向）両端部に鋼板２２を溶接（溶接部２３）により接合して一体化することで、更新した軌条受台２１としている。そして、その際に、図２に示すように、更新した軌条受台２１の炉長方向長さＬが天井部２の損傷区間の炉長方向長さＬｄよりも長くなるようにしている（Ｌ＞Ｌｄ）。鋼板２２の板厚は後述する解析結果より、５０ｍｍ〜１００ｍｍとするのがよい。
【００２４】
なお、既設の軌条受台１１の炉長方向両端部に鋼板２２を接合して一体化する際には、フリュー点検孔３など既設の設備と干渉する部分は、くり貫きや切り欠きなどにより対処する。軌条受台２１の設置位置を所定の位置に調整し、天井部２へ均一な荷重伝達を行うために、軌条受台２１の下面部と側面部にグラウト２４を充填している。また、天井部２の上面には突起物がないことが望ましいため、軌条受台２１の大部分を天井部２への埋め込みとするのがよい。
【００２５】
［実施形態２］
図３は本発明の実施形態２を示す図である。
【００２６】
図３に示すように、この実施形態２は、基本的には実施形態１と同様であり、既設の軌条受台１１の炉長方向両端部に鋼板２２を接合して一体化することで、更新した軌条受台２１としている。
【００２７】
ただし、この実施形態２では、実施形態１における溶接に代えて、添接板２６や形鋼２７を用いたボルト接合２８により一体化している。
【００２８】
［実施形態３］
図４は本発明の実施形態３を示す図である。
【００２９】
図４に示すように、この実施形態３では、基本的には実施形態２と同様であり、既設の軌条受台１１の炉長方向両端部に鋼部材３２をボルト接合３３により一体化することで、更新した軌条受台３１としている。
【００３０】
ただし、この実施形態３では、実施形態２における鋼板（鋼部材）２２に代えて、鋼部材３２として、縦リブなどで補強したＨ形鋼などの形鋼、ビルトアップＨ形鋼などの溶接部材を用いている。なお、鋼部材（Ｈ形鋼）３２は、５０ｍｍ〜１００ｍｍの板厚の鋼板と同程度以上の断面性能を有するものを用いるのがよい。
【００３１】
なお、既設の軌条受台１１の炉長方向両端部に鋼部材３２を接合して一体化する際には、フリュー点検孔３など既設の設備と干渉する部分は、くり貫きや切り欠きなどにより対処する。軌条受台３１の設置位置を所定の位置に調整し、天井部２へ均一な荷重伝達を行うために、軌条受台３１の下面部と側面部にグラウト２４を充填している。また、天井部２の上面には突起物がないことが望ましいため、軌条受台３１の大部分を天井部２への埋め込みとするのがよい。
【００３２】
なお、ここでは、鋼部材３２をボルト接合３３によって一体化しているが、溶接によって一体化してもよい。また、鋼部材３２に代えて鋳物を用いてもよい。
【００３３】
［実施形態４］
図５は本発明の実施形態４を示す図である。
【００３４】
図５に示すように、この実施形態４では、既設の装炭車軌条受台１１を取り除いて、新規製作の軌条受台４１に更新している。そして、その際に、図２に示したと同様に、更新した軌条受台４１の炉長方向長さＬが天井部２の損傷区間の炉長方向長さＬｄよりも長くなるようにしている（Ｌ＞Ｌｄ）。なお、軌条受台４１に用いる部材は、５０ｍｍ〜１００ｍｍの鋼板と同程度以上の断面性能を有するものを用いるのがよい。
【００３５】
なお、新規製作の軌条受台４１を設置する際には、フリュー点検孔３など既設の設備と干渉する部分は、くり貫きや切り欠きなどにより対処する。軌条受台４１の設置位置を所定の位置に調整し、天井部２へ均一な荷重伝達を行うために、軌条受台３１の下面部と側面部にグラウト２４を充填している。また、天井部２の上面には突起物がないことが望ましいため、軌条受台４１の大部分を天井部２への埋め込みとするのがよい。
【００３６】
［実施形態５］
この実施形態５では、既設の軌条受台１１に代えて、上記の実施形態１〜４に示した軌条受台２１、３１、４１を設置する際の手順について、図６を用いて説明する。
【００３７】
まず、軌条受台２１、３１を設置する場合について述べる。
【００３８】
（Ｓ１）軌条受梁１２を仮受治具５１で支持した後、既設の軌条受台１１を取り出す。
【００３９】
（Ｓ２）次に、取り出した既設の軌条受台１１の両端部に、鋼部材（鋼板２２、Ｈ形鋼等３１）を接合して一体化することで、更新した軌条受台２１、３１を得る。
【００４０】
（Ｓ３）次に、設置位置の掘削、補修、整正を行い、グラウト２４を充填して、更新した軌条受台２１、３１を所定の設置位置に設置する。
【００４１】
（Ｓ４）最後に、グラウト２４を養生した後、仮受治具５１を撤去して、完了となる。
【００４２】
次に、軌条受台４１を設置する場合について述べる。
【００４３】
（Ｐ１）軌条受梁１２を仮受治具５１で支持した後、既設の軌条受台１１を取り除く。
【００４４】
（Ｐ２）次に、新規に軌条受台４１を製作する。なお、（Ｐ１）、（Ｐ２）は逆でもよい。
【００４５】
（Ｐ３）次に、設置位置の掘削、補修、整正を行い、グラウト２４を充填して、新規に製作した軌条受台４１を所定の設置位置に設置する。
【００４６】
（Ｐ４）最後に、グラウト２４を養生した後、仮受治具５１を撤去して、完了となる。
【実施例】
【００４７】
ここでは、まず、本発明において、装炭車荷重Ｗを炉長方向に分散させ、天井部２や炉壁部４の応力や変形を緩和するメカニズムについて、図７を用いて説明する。なお、図７では、上記の実施形態１における軌条受台２１を設置しているが、他の軌条受台３１、４１でも同様である。
【００４８】
図７に示すように、軌条受台２１においては、既設の軌条受台１１の炉長方向両端部に鋼板２２を接合して一体化することにより、装炭車荷重Ｗを受ける軌条受台の受圧面積を増大させることができる。これにより、軌条受台２１の下部に作用する応力を炉長方向に分散させ、天井部２や炉壁部４の応力や変形量を小さくすることができる。
【００４９】
一般に、繰り返し荷重による損傷は、作用応力や変形量と高い相関があり、作用応力や変形量を小さくすることによって、損傷の進行を抑止、もしくは進行速度を小さくできる。
【００５０】
なお、軌条の長手方向は、装炭車の繰り返し荷重により既に大きく損傷している可能性があり、軌条受台を拡張するのは好ましくない。軌条位置から離れる方向である炉長方向に軌条受台を拡張し、健全部に応力を分散させるのがよい。
【００５１】
以上のことから、炉長方向に拡張した軌条受台により、天井部２や炉壁部４の応力や変形量を小さくすることができ、既に天井部２や炉壁部４に損傷が生じていても、その損傷の進行を抑止する、もしくは進行速度を小さくすることができる。
【００５２】
次に、本発明による効果、および好ましい条件を確認するため、以下のような解析を行った。解析モデルを図８に示す。コークス炉の一部を取り出し、天井部２、炉壁部４、軌条受台２１、軌条受台２９をソリッド要素でモデル化し、ＦＥＭ解析を実施した。
【００５３】
ここで、軌条受台の長さをＬ、損傷区間の長さをＬｄとしたときに、図８（ａ）に示すように、ケース１：Ｌ＞Ｌｄである軌条受台２１の場合と、図８（ｂ）に示すように、ケース２：Ｌ＜Ｌｄである軌条受台２９の場合の２ケースについて、鋼板２２の板厚（０〜２５０ｍｍ：ただし、０は鋼板なし）をパラメータとした解析を実施し、軌条受台２１および軌条受台２９への荷重Ｗの載荷による炉壁部４の張出し量を比較した。
【００５４】
なお、天井部２の健全部と炉壁部４については、ヤング率７３００Ｎ／ｍｍ２、ポアソン比０．２とした。天井部２の損傷部（損傷区間）については、ヤング係数を健全部の１／５００に低減した。軌条受台２１、２９については、ヤング率２０７０００Ｎ／ｍｍ２、ポアソン比０．２９とした。
【００５５】
張出し量低減係数と鋼板２２の板厚との関係を図９に示す。ここで、張出し量低減係数は、従来の軌条受台である、鋼板２２のない場合（鋼板板厚＝０）の炉壁部４の張出し量を１．０としたときに、ケース１の軌条受台２１とケース２の軌条受台２９におけるそれぞれの炉壁部４の張出し量の比を示している。
【００５６】
図９に示すように、ケース２：Ｌ＜Ｌｄの場合には、鋼板板厚を増加しても張出し量低減係数（低減効果）は０．８３（１７％減）で頭打ちとなっており、効果が限定的である。よって、軌条受台の炉長方向長さＬを、天井部の損傷区間の長さＬｄより大きくなるようにする（Ｌ＞Ｌｄ）のがよいことが分かる。
【００５７】
そして、ケース１：Ｌ＞Ｌｄの場合には、鋼板板厚５０ｍｍで張出し量低減係数が０．６４、鋼板板厚１００ｍｍで張出し量低減係数が０．３２となっており、鋼板板厚５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度で炉壁部４の張出し量を従来の約２／３〜１／３に低減できる。ただし、鋼板板厚が１００ｍｍを超えると低減効果が頭打ち傾向になることがわかる。よって、鋼板２２の板厚は、５０ｍｍ〜１００ｍｍとするのが好ましい。
【符号の説明】
【００５８】
１  コークス炉
２  天井部
３  フリュー点検孔
４  炉壁部
１１  軌条受台（装炭車軌条受台）
１２  軌条受梁（装炭車軌条受梁）
１３  軌条（装炭車軌条）
２１  軌条受台（装炭車軌条受台）
２２  鋼板
２３  溶接部
２４  グラウト
２６  添接板
２７  形鋼
２８  ボルト接合
２９  軌条受台（装炭車軌条受台）
３１  軌条受台（装炭車軌条受台）
３２  鋼部材
３３  ボルト接合
４１  軌条受台（装炭車軌条受台）
５１  仮受治具
【図９】
0005854000.tif 000002
【図１】
0005854000.tif 000003
【図２】
0005854000.tif 000004
【図３】
0005854000.tif 000005
【図４】
0005854000.tif 000006
【図５】
0005854000.tif 000007
【図６】
0005854000.tif 000008
【図７】
0005854000.tif 000009
【図８】
0005854000.tif 000010
【図１０】
0005854000.tif 000011
【図１１】
0005854000.tif 000012