(57)【要約】【課題】高炉出銑口の補修を高能率にかつガスリークを生じないよう施工することを可能とする。【解決手段】高炉出銑口の補修において、補修部位の耐火物を解体除去した跡に、出銑孔を一体的に形成するよう予め形成された耐火物製補修用大型ブロック１を挿入して所定の位置にセットし、この補修用大型ブロック１の周囲に不定形耐火物２を圧入して補修することを特徴とする。【選択図】  図３
2004218022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉出銑口の補修において、補修部位の耐火物を解体除去した跡に、出銑孔を一体的に形成するよう予め形成された耐火物製補修用大型ブロックを挿入して所定の位置にセットし、この補修用大型ブロックの周囲に不定形耐火物を圧入して補修することを特徴とする高炉出銑口の補修方法。
【請求項２】
前記補修用大型ブロックは、芯部分が出銑孔が一体的に形成された耐火物製ブロックとされ、その周囲の外郭部分が不定形耐火物のプレキャスト成形品とされた２層構造とされており、外郭部分のプレキャスト成形品の強度が芯部分の耐火物製ブロックの強度より小とされている請求項１記載の高炉出銑口の補修方法。
【請求項３】
前記補修用大型ブロックは、炉外側から炉内側にかけて幅狭となるテーパーを有している請求項１または２記載の高炉出銑口の補修方法。
【請求項４】
前記補修用大型ブロックの所定位置へのセット時にレーザー光線によるマーキングを行なう請求項１〜３のいずれか１項記載の高炉出銑口の補修方法。
【請求項５】
高炉出銑口の補修に用いるものであって、芯部分を出銑孔が一体的に形成された耐火物製ブロックとし、その周囲の外郭部分を不定形耐火物のプレキャスト成形品として芯部分を囲繞した２層構造とされており、外郭部分のプレキャスト成形品の強度が芯部分の耐火物製ブロックの強度より小とされ、高炉出銑口の補修部位に装着するようにしたことを特徴とする高炉出銑口の補修用大型ブロック。
【請求項６】
炉外側から炉内側にかけて幅狭となるテーパーを有している請求項５記載の高炉出銑口の補修用大型ブロック。
【請求項７】
高炉出銑口の補修において、芯部分を出銑孔が一体的に形成された耐火物製ブロックとし、その周囲の外郭部分を不定形耐火物のプレキャスト成形品として芯部分を囲繞した２層構造とされ、外郭部分のプレキャスト成形品の強度が芯部分の耐火物製ブロックの強度より小さい補修用大型ブロックを高炉出銑口の補修部位に挿入し、その補修用大型ブロックの周囲に不定形耐火物を圧入して出銑口の周りに冷却装置を配置し、溶銑の流出を防止するようにしたことを特徴とする高炉出銑口の補修構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高炉出銑口の補修方法と補修用大型ブロックおよびその補修構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉の出銑口は、溶鋼の通路となる孔（以下、出銑用の孔という）とそれを構成する耐火物とで構成され、出銑・閉塞の繰り返しによる温度変化、またマッドガンや開孔機による作業時の衝撃などにより非常に過酷な条件下で使用される。
そのため出銑口を構成している耐火物に亀裂が発生しやすく、適時に補修することが必要となる。
【０００３】
従来、高炉の出銑口は、当該部位に耐火煉瓦を積み込んで出銑用の孔を形成し、その外側に不定形耐火物（キャスタブル）を施工してガスのリークを防止する構造が採られていた。
【０００４】
上記のような構造を有する出銑口の補修は、損傷した煉瓦を解体除去し、新たな煉瓦を積み込んだり、キャスタブルを施工することになる。
【０００５】
しかして上記の補修方法では、損傷煉瓦の解体からその運び出し、新たな煉瓦の積み込みは機械化することが困難である故すべて人手に頼る作業となり、そのため高温下での重筋作業が強いられることになって容易な作業ではないとともに作業能率が悪く、また残存耐火物と新たに積み込まれる煉瓦との「なじみ」が悪いため施工が不完全になりやすく、ＣＯガスの洩漏量の増加を招くなどの問題があった。
【０００６】
そこで上記のような人手による作業を少しでも改善しようとするものとして、マッドガンの先端に型枠を取り付けて出銑口前の所定の位置にセットし、出銑口の周辺と型枠との間に設けた空間部分にキャスタブルを流し込み施工するようにしたもの（特許文献１参照）、または型枠をマニピュレータで掴み、所定の位置にセットしたのち開孔機により型枠の背面を押圧し、次いで型枠内にキャスタブルを流し込んで施工するようにしたもの（特許文献２参照）、さらには型枠を硬質ゴム板製としてキャスタブルを流し込み、キャスタブルが硬化する前にマッドガンの先端に金物を取り付けて押圧することにより出銑口を形成するようにしたもの（特許文献３参照）が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５７−９８０９号公報
【特許文献２】
特開平６−１４５７３７号公報
【特許文献３】
特開平５−２３０５１４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかして上記いずれの特許文献に開示のものも、何らかの型枠を用いてのキャスタブルによる補修であり、そのため補修範囲も自ずと限定され、特に近時においては高炉の高寿命化に伴い、出銑口の耐火物の損傷度合いも大きくなって補修すべき範囲が拡大していることから、上記従来のキャスタブルによる補修では十分な成果を得ることが難しい。
【０００９】
また炉内側にキャスタブルによる施工を行なう場合は、炉内が高温であるため熱間での施工となり、かつキャスタブルを熱間で施工すると充填性が低下し、組織劣化を生じるという問題を伴う。
【００１０】
一方、現場でのキャスタブルの施工には、施工枠（型枠）のセット、キャスタブルの流し込み作業、硬化時間の確保、脱枠作業、乾燥工程が不可欠であり、それ故作業が煩雑化し、補修に要する時間も長く必要とするなどの問題がある。
【００１１】
加えて溶銑の通路となる出銑用の孔の開孔作業が別途必要となること、および再補修時におけるキャスタブルの解体に時間を要するなどの問題がある。
【００１２】
本発明はこれらに鑑み、高炉出銑口の補修作業の能率向上と作業環境の改善を目差し、かつ炉内ガスのリークを防止すると同時に炉内側に補修範囲が拡大していても安定した出銑口を復元させることを可能とする高炉出銑口の補修方法とそれに用いる補修用大型ブロックおよびその補修構造を提供することを課題としてなされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として本発明は、高炉出銑口の補修において、補修部位の耐火物を解体除去した跡に、出銑孔を一体的に形成するよう予め形成された耐火物製補修用大型ブロックを挿入して所定の位置にセットし、この補修用大型ブロックの周囲に不定形耐火物を圧入して補修することを特徴とする高炉出銑口の補修方法としたことにある。
【００１４】
したがって出銑口の補修には、損傷した出銑口の耐火物を解体除去したのちは補修用大型ブロックを挿入してその周囲の隙間に不定形耐火物を圧入すればよいので、従来のように型枠乃至はこれと同等物を用いての補修作業が不要となる。
【００１５】
前記補修用大型ブロックは、芯部分を出銑孔が一体的に形成された耐火物製ブロック（プレス成形またはプレキャスト成形品）とし、その周囲の外郭部分を不定形耐火物のプレキャスト成形品としてこれにより囲繞した２層構造とし、外郭部分の不定形耐火物のプレキャスト成形品の強度を内側の芯部分の耐火物より低く設定することで、再補修時における解体に際し周囲の外郭部分を解体するだけで全体を撤去することが容易にでき、再補修時の作業を容易に行なえるようにすることができる。
【００１６】
前記補修用大型ブロックに炉外側から炉内側にかけて幅狭となるテーパーを付しておけば、出銑・閉塞作業時に受ける衝撃により補修用大型ブロックが炉内側へ移動することを防ぐことができるとともに、補修用大型ブロックのセット作業を容易に行なうことができる。
【００１７】
前記補修用大型ブロックの補修部位へのセット時にレーザー光線によるマーキングを行なえば、補修用大型ブロックの位置決めを正確に行なうことができ、開孔機やマッドガンに対する出銑用の孔の位置が直線状に繋がり、開孔および閉塞作業を安定して行なえ、高炉の安定操業を確保することができる。
【００１８】
さらに補修用大型ブロックをセットしてその外周に不定形耐火物を圧入したうえ、出銑口の周りに冷却装置（クーリングステーブ）を配設すれば、万一操業中に補修用大型ブロックに亀裂が生じ、該ブロック内の出銑用の孔を流れる溶銑が亀裂を通じて外部に流出しようとした場合であってもその溶銑を冷却させて外部に流出することを防ぐことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。
本発明は、高炉出銑口の補修に際し、補修を要する部位の耐火物を解体除去し、その跡に予め形成された耐火物製補修用大型ブロック１（以下単に補修用ブロックという）を挿入して所定の位置にセットし、この補修用ブロック１の周囲の隙間に不定形耐火物２（キャスタブル）を圧入して補修することを特徴としている。
【００２０】
上記補修用ブロック１は、図１、図２に示すように外形が略直方体形状を有するもので、図示の実施形態ではその芯部分１Ａが耐火物製ブロックで構成され、その四周の外郭部分１Ｂが不定形耐火物によるプレキャスト成形品で構成された２層構造とされている。
【００２１】
そして上記芯部分１Ａの前端面は中心に向けて凹陥する凹陥面３とされており、その中心位置から後端面にかけて出銑口を構成する出銑用の孔４が後方に向けやや下り傾斜して貫設されている。
【００２２】
前記補修用ブロック１を構成する耐火物としては、シャモット質、シリマナイト質、高アルミナ質、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ質等が用いられ、これらは高炉の操業条件に合わせて選択される。
【００２３】
前記芯部分１Ａの成形は、プレス加工したのち焼成した煉瓦構造とすることが好ましいが、型枠を用いた流し込み成形によるものであってもよく、外郭部分１Ｂは上記芯部分１Ａの四周にキャスタブルをプレキャストして形成される。
【００２４】
補修施工時の取り扱いを考慮して補修用ブロック１に適宜吊具を取り付けるか、あるいは全体を鉄枠で囲繞して吊持しやすくする手段を付加することができる。
【００２５】
前記のように補修用ブロック１を芯部分１Ａと外郭部分１Ｂとの２層構造とすることは、再補修時に外郭部分１Ｂ（キャスタブル）を破砕するだけで芯部分１Ａを破砕することなく撤去することができ、再解体時の作業時間の大幅な短縮と労力の削減を図ることにある。
【００２６】
したがって外郭部分１Ｂのプレキャスト成形品と強度は、芯部分１Ａの耐火物製ブロックの強度の５０〜８０％程度とするのがよい。
【００２７】
上記強度が５０％以下であると、外郭部分１Ｂと芯部分１Ａとの強度差が大きくなりすぎて一体化構造となりにくく、高炉の操業中に受ける出銑時の開孔機による衝撃や、閉塞時のマッドガンによる衝撃によって外郭部分１Ｂの損傷が大きくなるおそれがある。
【００２８】
また外郭部分１Ｂの強度が８０％を超えると、外郭部分１Ｂと芯部分１Ａとの強度差が小さすぎて、再補修時の解体時に外郭部分１Ｂのプレキャスト成形品が壊れにくく、補修用ブロック全体の解体撤去が容易に行なえない。
【００２９】
一方、外郭部分１Ｂの厚みｔは、外郭部分１Ｂの外表面から出銑用の孔４までの最小値部分の厚みＴの１／１０〜１／５とするのがよい。
【００３０】
この厚みｔが１／１０より小さいと構造体として取り扱うための強度に不足をきたし、機械を用いて取り扱う際に外郭部分１Ｂのプレキャスト成形品が破損脱落するおそれがある。厚みｔが１／５を超えると、補修用ブロック１を２層構造としても解体時の能率向上に寄与しないものとなる。
【００３１】
前記芯部分１Ａ、外郭部分１Ｂを構成する耐火物の材質は必ずしも同一でなくともよい。
【００３２】
前記補修用ブロック１は、補修時における装填を容易とするため、炉外側の幅Ｍ１に対し炉内側の幅Ｍ２が幅狭となるテーパーが付与されている。これは高炉の操業中に大きな衝撃力を受けても補修用ブロック１が炉内側に移動することがなく、高炉の安定操業を図ることができるとともに、補修用ブロック１を所定の位置へセットする際にセット作業を容易に行なえる意味がある。
【００３３】
上記テーパーは、３〜１０％とするのがよい。テーパーが３％以下であると楔効果を得ることができず、高炉操業中に補修用ブロック１が炉内側に移動してしまうことがあり、また１０％を超えると炉内奥側で残存耐火物と補修用ブロック１との隙間が大きくなって周囲に圧入する不定形耐火物の厚みが厚くなり、目地なし一体構造による出銑口構造の安定化を図ることができなくなるので好ましくない。
【００３４】
図３は本発明による補修施工状態の縦断面図を示し、図４は同水平断面図を示している。
【００３５】
上記補修施工に際しては、高炉の出銑口部分の耐火物を解体除去した跡に補修用ブロック１を挿入し、その出銑用の孔４と炉壁耐火物５側の出銑孔６との軸線が一致するように整合させ、所定の位置にセットする。
【００３６】
このセット時にレーザ光線Ｌを用いて位置合わせすることができる。すなわち補修用ブロック１をセットする前に、マッドガンあるいは開孔機が実際の操業中の所定位置にくるようにし、補修用ブロック１をセットした後の該ブロック１の表面の基準位置にレーザ光線Ｌのマークが当るようにレーザポイントを予めセットしておくことで補修用ブロック１のセット時の正確な位置合わせを容易に行なうことができる。
【００３７】
こうすることで補修用ブロック１を用いても、その位置合わせ作業に要する時間を大幅に短縮することができながら、出銑用の孔４の位置を正しくセットすることができ、高炉の安定操業に大きく寄与することが可能となる。
【００３８】
補修用ブロック１を所定の位置にセットしたのち、炉の鉄皮７の外部に施工用型枠８をセットし、この型枠８の適所に設けられたキャスタブル圧入用の孔を通じて前記の補修用ブロック１の周囲と炉壁との間の隙間にキャスタブル２を圧入する。このキャスタブル２の圧入はポンプにより行なわれるが、そのポンプとしては、大容量で高圧圧送が可能なピストン式ポンプを用いるのがよい。
【００３９】
こうしてキャスタブル２が固化したのち施工用型枠８を取り外し、補修作業を終了する。
【００４０】
上記のようにして補修用ブロック１による高炉出銑口の補修が行なわれるが、補修用ブロック１をセットし、その周囲にキャスタブル２を圧入して補修した高炉出銑口の周りに図５、図６に例示するように冷却装置９を配置することができる。
【００４１】
この冷却装置９としては、例えば水冷式のクーリングステーブを用いることができ、万一操業中に補修用ブロック１内に亀裂が発生して出銑用の孔４内を流れる溶銑が亀裂を通じて補修用ブロック１外に流出しようとした場合であっても、その溶銑を冷却して流出することを防ぐことができる。
【００４２】
次に実際の出銑口補修の具体的実施例につき説明する。
まず補修を要する部分の耐火物を解体除去したのち、炉の敷部に補修用ブロック１の高さ方向の位置が確保できるようキャスタブル２Ａを施工した。
【００４３】
敷部に施工したキャスタブル２Ａは、補修用ブロック１の周囲に圧入するキャスタブル２と同一種のものを使用した。敷部に施工したキャスタブル２Ａは、炉内敷部温度が高いこともあって、補修用ブロック１のセット準備中に略硬化した。
【００４４】
次に補修用ブロック１のセットを行ない、その際にレーザ光線Ｌのマークが補修用ブロック１の表面の基準位置にくるように位置合わせを行なった。
【００４５】
補修用ブロック１を所定の位置へのセットが完了したのち、炉外から施工用型枠８をセットした。この施工用型枠８のセットには、補修用ブロック１の出銑用の孔４に挿通する支持棒（図示せず）を利用し、この支持棒を基準として施工用型枠８の位置を定め、炉の鉄皮７に固定した。
【００４６】
こうしたのち補修用ブロック１の周囲と炉壁耐火物５との間の隙間にキャスタブル２を圧入し、圧入したキャスタブル２が硬化したところで施工用型枠８を外した。この施工用型枠８の取り外しは、炉内温度が高いため施工終了後まもなくして取り外すことができた。
【００４７】
上記の施工によれば、従来では炉内側は煉瓦補修を行ない、炉外側はキャスタブル施工を行なっており、補修に要する時間は総計で約３６時間を要していたものが、約２４時間で補修を完了することができた。また高温下での作業割合いも、従来の施工に較べて約半分に減少することができた。
【００４８】
特に本発明による補修を行なった出銑口構造の安定性が高く、炉内ガスリークも少なく、次回補修までの修理間隔が従来の補修施工によるものに比し平均して１．４倍の期間延長をみた。
【００４９】
なお上記具体的実施例において用いた材質は、補修用ブロック１の芯部分１Ａおよび外郭部分１ＢともＡｌ２０３−ＳｉＣ−Ｃ質の２層構造とし、両部分ともプレキャストブロックとした。また補修用ブロック１の周囲に圧入するキャスタブル２には高Ａｌ２０３質のものを使用した。
【００５０】
上記実施例で使用した各部の耐火物の品質を表１に示す。
【表１】
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【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば下記の効果を奏する。
▲１▼高炉出銑口の補修における作業能率および作業環境の改善を図ることができる。
▲２▼高炉出銑口の構造体の安定化を図ることができる。
▲３▼高炉操業中の炉内ガスリークを防止することができる。
▲４▼補修作業時間の大幅な短縮を図ることができる。
▲５▼再修理時における出銑口の解体除去を容易に行なうことができる。
▲６▼高炉の安定操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において用いる耐火物製補修用大型ブロックの一実施形態の斜視図。
【図２】同、側面図。
【図３】本発明による施工状況を示す縦断面図。
【図４】同、水平断面図。
【図５】冷却装置を付設する場合の位置を示す図３相当図。
【図６】同、図４相当図。
【符号の説明】
１  耐火物製補修用大型ブロック
１Ａ  芯部分
１Ｂ  外郭部分
２、２Ａ  キャスタブル
４、６  出銑用の孔
７  鉄皮
８  施工用型枠
９  冷却装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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