(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の改修を行う際に、炉底耐火物上に残留した残銑を分割し、複数の残銑ブロックとして炉外へ撤去する残銑の撤去方法であって、
前記残銑に対して前記残銑の外周に隣接した除去領域を設定し、前記除去領域の直下の前記炉底耐火物を除去する除去工程と、
前記除去領域の前記残銑を、前記除去領域でない前記残銑から切断・分離して前記残銑ブロックに分割する分割工程と、
前記残銑ブロックを炉外へ引き出す搬出工程と、
を備えたことを特徴とする残銑の撤去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の残銑の撤去方法において、
前記除去工程、前記分割工程、前記搬出工程を、それぞれ前記残銑の最外周の領域から内側の領域へと順次実施し、
最後に、残された前記残銑に対して前記搬出工程を実施すること
を特徴とする残銑の撤去方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の残銑の撤去方法において、
前記除去工程では、前記除去領域の前記炉底耐火物の外周から掘削装置により掘削を行い、前記炉底耐火物を除去して炉外へ排出することを特徴とする残銑の撤去方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の残銑の撤去方法において、
前記分割工程では、前記残銑の切断にカッターを用いることを特徴とする残銑の撤去方法。
【請求項５】
請求項４に記載の残銑の撤去方法において、
前記カッターはワイヤーソーであることを特徴とする残銑の撤去方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の残銑の撤去方法において、
前記分割工程では、前記残銑の切断に発破を併用することを特徴とする残銑の撤去方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の残銑の撤去方法において、
前記分割工程は、前記残銑に互いに交差する一次分割予定面および二次分割予定面を設定する分割予定面設定工程と、
前記残銑を前記一次分割予定面に沿って分割して前記残銑ブロックを形成する一次分割工程と、
前記一次分割工程で残された前記除去領域の前記残銑を前記二次分割予定面に沿って分割して前記残銑ブロックを形成する二次分割工程と、
を備えたことを特徴とする残銑の撤去方法。
【請求項８】
請求項７に記載の残銑の撤去方法において、
前記一次分割工程で分割された前記残銑ブロックを、更に前記二次分割予定面およびこれらの中間を通る追加的な二次分割予定面に沿って分割して前記残銑ブロックを形成する追加一次分割工程と、
前記二次分割工程で分割された前記残銑ブロックを、更に前記一次分割予定面およびこれらの中間を通る追加的な一次分割予定面に沿って分割して前記残銑ブロックを形成する追加二次分割工程と、
のうち少なくとも一方を備えたことを特徴とする残銑の撤去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は残銑の撤去方法に関し、高炉の改修を行う際に、炉底に残留した残銑を撤去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の内部には、その稼働中、高温溶融状態の内容物が収容されている。このような高炉は定期的に改修を行う必要がある。
高炉の改修にあたっては、炉内へ注水することにより、高温溶融状態であった内容物を冷却固化させる。この固化された内容物は炉底部に残留する。内容物のうち、比重の高い残銑は炉底に残留し、炉底の耐火材等と一体化されており、その重量は３００トンから２０００トンに及ぶ。
このように炉底に残留する残銑の撤去は、高炉本体を解体する上で不可欠な工程であり、高炉の改修を行う場合のクリティカルパスとなる。この残銑撤去が予定通り進まずに改修工期の遅延を引き起こした例は過去に多くあり、極めて難度の高い作業である。
【０００３】
このような残銑の撤去にあたっては、巨大な残銑を小割に分割して搬出する手法が多用されている。このような残銑の分割搬出にあたって、残銑の発破を行う技術が開発されている（特許文献１参照）。
この技術においては、先ず炉底部分の外壁面に開口を形成し、この開口から壁面に沿った耐火物を除去して残銑を露出させる。そして、露出した部分の残銑に複数の発破孔を半円形に形成し、発破を行うことにより抉るように切り出す。このような発破による切り出しを繰り返すことで、一端側から他端側へと残銑の分割を行い、小割のブロックとして搬出する。
【０００４】
しかしながら、従来の発破による残銑の撤去作業は、次に述べるような問題がある。
第一に、発破による小割を繰り返す必要があるため、施工期間が長くなるという問題がる。すなわち、１回の発破による残銑解体による炉心方向への掘進量は、残銑外周から１．５ｍ程度であり、残銑中心に到達するためには、残銑中心までの距離に応じた回数の発破を行わなければならない。また炉心方向へ進むにつれて切り羽の面積が広くなることから、切り羽全面を１．５ｍの距離を掘進させるためには、多くの発破用孔の穿孔と発破回数が必要となる。このため、残銑量に左右されるが、残銑撤去完了まで極めて長い時間を要しており、過去の実績で例えれば、３００トンの残銑を発破で小割りして撤去する場合、約７日間を必要とし、また、１５００トンの残銑の場合、約１４日間を要していた。
【０００５】
第二に、発破による周囲の影響防止の問題がある。すなわち、発破による残銑の撤去方法は、危険を伴うものであるから、万全の安全対策が必要となる。また、残銑を発破で小割り破砕する場合、発破時の爆風や残銑小片の飛散などで周辺設備の損傷が生じるため、損傷設備の補修が必要となっていた。この周辺設備の損傷防止のため、小割りした残銑搬出用の鉄皮開口部は、飛散防止養生用の仮設設備を設置するなど、安全対策設備に多くの費用を必要としていた。
【０００６】
このような発破による問題を解消するために、ワイヤーソーを用いて残銑を分割して搬出する技術が、本出願人により提案されている（特許文献２参照）。
この文献２に記載の技術においては、高炉の改修を行う際に、先ず炉体において、残銑を搬出する部分の鉄皮を除去し、この部分から作業機械等を炉体内へ導入する。そして、残銑下の炉底耐火物にワイヤーソーを挿通する残銑下貫通孔を穿孔し、この残銑下貫通孔にワイヤーソーを挿通し、反対側でワイヤーソーを残銑の上面側へ巻きつけ、ループ状にする。この状態でワイヤーソーを走行させて、残銑と炉底耐火物とを一体に垂直方向へ切断する。この切断により残銑を複数の残銑ブロックに分割し、分割された残銑ブロックを順次炉外へ引き出す。
なお、分割された残銑ブロックは直下の炉底耐火物と一体になっているが、炉底耐火物（耐火レンガ等）自体が脆いため、搬出にあたって横方向へ引き出す際に容易に分離ないし崩落し、残銑ブロックだけを取り出すことができる。
このようなワイヤーソーによる残銑分割方式では、効率よい分割ないし搬出が行えるとともに、前述した発破方式に比べて施工期間が短く、安全対策が簡易で済む。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２５６７１７号公報
【特許文献２】特開２００７−０８４８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前述したワイヤーソーによる残銑分割方式では、残銑下の炉底耐火材に貫通孔を形成してワイヤーソーを挿通する。
この貫通孔の存在が、残銑の撤去方法としての更なる効率化を検討するにあたって問題となっていた。
すなわち、貫通孔を施工するために、残銑の分割に先立って、炉内に穿孔装置を導入し、複数回の穿孔作業を繰り返す必要があった。各々の穿孔作業は、炉底耐火材を横断するような長尺の加工となり、必ずしも簡易な作業とはいえなかった。
また、ワイヤーソーによる切断にあたって、前述した貫通孔を利用して順次ワイヤーソーを残銑に巻回してゆく作業が必要であるが、貫通孔は長いうえにワイヤーソーを挿通する作業も容易な作業とはいえなかった。
【０００９】
本発明の主な目的は、高炉の改修を行う際に、炉底に残留する残銑の撤去を、短期間で安全かつ容易に行うことができる残銑の撤去方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の残銑の撤去方法は、高炉の改修を行う際に、炉底耐火物上に残留した残銑を分割し、複数の残銑ブロックとして炉外へ撤去する残銑の撤去方法であって、前記残銑に対して前記残銑の外周に隣接した除去領域を設定し、前記除去領域の直下の前記炉底耐火物を除去する除去工程と、前記除去領域の前記残銑を、前記除去領域でない前記残銑から切断・分離して前記残銑ブロックに分割する分割工程と、前記残銑ブロックを炉外へ引き出す搬出工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような本発明では、除去領域の炉底耐火物を除去することで、除去領域の残銑は下方からの支持がなくなる。しかし、この除去領域の残銑は、除去領域以外の残銑と連続しているため、これらの隣接する残銑によって、炉底耐火物を除去した空間の上方の空中に支持される。この状態で、分割工程により除去領域の残銑を隣接する残銑から切断・分離することで、残銑ブロックとなるとともに、炉底耐火物を除去した空間の床面上に落下し、これを順次搬出することが可能となる。
従って、残銑の下方の炉底耐火物を除去することで、残銑の分割作業の自由度を高めることができ、各種切断手段を利用できる。このため、前述した従来技術のように、残銑の分割にワイヤーソーを用いる場合でも、貫通孔の施工作業および貫通孔へのワイヤーソーの挿通作業を回避でき、各々に起因する煩雑さを解消することができる。
【００１２】
本発明の残銑の撤去方法において、前記除去工程、前記分割工程、前記搬出工程を、それぞれ前記残銑の最外周の領域から内側の領域へと順次実施し、最後に、残された前記残銑に対して前記搬出工程を実施すること、が望ましい。
具体的には、一般に円筒状に残される残銑および炉底耐火物に対して、その外周側から内周へと略同心円状に施工を行うことができる。例えば、最外周の領域に対して第一の施工（除去工程、分割工程、搬出工程）を行い、引き続きその内側の領域に対して第二の施工（同上）を行い、その後中心部分に残った残銑および炉底耐火物の塊が搬出可能な大きさになったら、これをそのまま搬出する、という手順を採用することができる。
あるいは、残銑および炉底耐火物の一端から、径方向の反対側の端部に向かって一方向に進行するようにしてもよい。あるいは、残銑および炉底耐火物の径方向に対向する両端から、互いに近接する方向にそれぞれ進行するようにしてもよい。
【００１３】
除去領域としては、前述のように、下方の炉底耐火材が除去された部分を、残る除去領域外の部分で支持するため、重量的な安定性を確保するために除去領域部分が他の部分より十分小さいことが好ましい。具体的には、前述のように最外周から周方向に除去を行う場合、例えば除去領域が残銑の半径寸法の二分の一を超えないようにすることが望ましい。
【００１４】
本発明の残銑の撤去方法において、前記除去工程では、前記除去領域の前記炉底耐火物の外周から掘削装置により掘削を行い、前記炉底耐火物を除去して炉外へ排出することが望ましい。
このような本発明では、除去領域の炉底耐火物の除去が、外周に露出する炉底耐火物の壁面を掘削装置で掘削することで行えるため、作業を容易かつ効率よく行うことができる。
【００１５】
本発明の残銑の撤去方法において、前記分割工程では、前記残銑の切断にカッターを用いることが望ましい。
このような本発明では、前記残銑の切断をカッターで行うため、従来の発破による問題を回避ないし低減できる。特に、切断をカッターのみで行い、発破を一切用いないようにすれば、前述した従来の発破に伴う問題、つまり撤去作業の工程管理の問題や、爆風、残銑小片の飛散に対する安全対策の問題を完全に回避できる。
【００１６】
本発明の残銑の撤去方法において、前記カッターはワイヤーソーであることが望ましい。
このような本発明では、カッターとしてワイヤーソーを用いることで、長尺の切断でも効率よく行うことができる。
特に、本発明においては、切断すべき除去領域の残銑は、下方の炉底耐火物が除去されているため、ワイヤーソーを残銑の下方に自由に通すことができ、ワイヤーソーによる切断を円滑かつ容易に行うことができる。
【００１７】
本発明の残銑の撤去方法において、前記分割工程では、前記残銑の切断に発破を併用することが望ましい。
このような本発明では、長尺の工程などは前述したワイヤーソーなどのカッターで行う一方、小規模の切断は発破によって行うことにより、安全性を確保しつつ効率的な作業進行が期待できる。
このような発破の小規模化による安全性の確保は主に次のような理由に基づく。
第一に、この工程では発破で分割する部分の自由度が高くなる。つまり、従来の発破では、残銑の塊から例えばＣ字状のブロックを分割するため、分割すべき部分は周囲に連続的に固着しており、分割すべき部分には移動の自由度がない。このため、同部分の分割には大きな力が必要となり、発破の規模が大きくなる。これに対し、既にカッターで分割された残銑ブロックは既に周囲から分離されており、カッターによる分割面に沿った方向に動きの自由度が得られており、同方向に二分する発破は十分小規模にできる。
第二に、既にカッターで分割されている残銑ブロックは、周囲の他の残銑ブロックから分離されているものの、これらの他の残銑ブロックに包囲されているため、発破の影響が周囲に波及しにくく、安全性の確保に寄与することになる。
【００１８】
このように、本発明において、先にカッターによる分割を行い、続いて発破による分割を行うことにより、全体として発破の影響を最小限に抑えつつ、小規模な発破を利用した効率的な分割作業を行うことができる。
これらにより、残銑の全てを従来の発破で小割りする場合のような工程進捗の管理に影響を及ぼす残銑の撤去深度等を考慮する必要がなく、撤去作業の管理が簡単である。また、発破を行う場合でも小規模にできるため、爆風、残銑小片の飛散を最小限に抑えることができ、安全であり、防護壁を設置するなどの仮設費用も軽減される。
【００１９】
本発明の残銑の撤去方法において、前記分割工程は、前記残銑に互いに交差する一次分割予定面および二次分割予定面を設定する分割予定面設定工程と、前記残銑を前記一次分割予定面に沿って分割して前記残銑ブロックを形成する一次分割工程と、前記一次分割工程で残された前記除去領域の前記残銑を前記二次分割予定面に沿って分割して前記残銑ブロックを形成する二次分割工程と、を備えたものとすることが望ましい。
このような本発明では、交差方向の分割予定面を設定したうえで実際の分割を行うことで、除去領域に対応した適切な分割を実施することができる。特に、各分割予定面が直線的であっても交差方向にすることで、略同心円状の除去領域であっても概略的に対応でき、曲線的な切断のような困難性を解消できる。これにより、ワイヤーソー等の効率的だが直線的な切断に限定される切断手段であっても適宜用いることが可能となる。
【００２０】
本発明の残銑の撤去方法において、前記一次分割工程で分割された前記残銑ブロックを、更に前記二次分割予定面およびこれらの中間を通る追加的な二次分割予定面に沿って分割して前記残銑ブロックを形成する追加一次分割工程と、前記二次分割工程で分割された前記残銑ブロックを、更に前記一次分割予定面およびこれらの中間を通る追加的な一次分割予定面に沿って分割して前記残銑ブロックを形成する追加二次分割工程と、のうち少なくとも一方を備えたものとすることが望ましい。
このような本発明では、前述した一次分割工程あるいは二次分割工程で分割した残銑ブロックが搬出には大き過ぎる場合であっても、各々を更に分割することで、搬出に適した大きさに分割することができる。
この際、一次分割工程あるいは二次分割工程で分割した残銑ブロック（中間残銑ブロック）の分割は、各々が元の残銑から分離した状態で施工するようにしてもよく、一次分割工程あるいは二次分割工程を細分化するよりも効率的にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第一実施形態］
本実施形態は、高炉の改修を行うために、高炉内に残留する残銑を撤去するものであり、この残銑の撤去を本発明に基づいて行うものである。
図１および図２において、高炉１０は外装として鉄皮１１を備え、その内側には耐火レンガ等の耐火材１２が配置されている。
【００２２】
改修に先だって、高炉の１０の稼働が停止され、高炉１０内の冷却のために注水が行われる。この注水により炉内の溶融鉄分が冷却固化し、カーボン煉瓦等の積構造からなる炉底耐火物２の上に残銑１として残留する。
残銑１は、残銑本体４と表面のスラグ３とからなる。すなわち、残銑１が固化する際には、残銑本体４の表面に残留していたスラグ３も冷却固化され、残銑本体４の表面に付着して一体となっている。
【００２３】
改修にあたって、鉄皮１１に沿った耐火材１２が除去され、残銑１および炉底耐火物２が扁平な円柱状に残されている。炉体下部の残銑１のレベルには、鉄皮１１を部分的に除去して作業用開口部１３が設けられている。
残銑１は、その平面形状において格子状となる分割予定面を設定し（詳細は後述）、この分割予定面に沿って分割を行うことで最終的に小さな残銑ブロック９（図７，図８等参照）とされ、炉外へ搬出される。
【００２４】
このような残銑の分割ないし搬出を実施するために、本実施形態では、円柱状の残銑１および炉底耐火物２に対して、中心Ｃ０を共通とする内外二重の円形除去領域を設定し、各々に対して最外周側から順次、本発明に基づく除去工程、分割工程、搬出工程を実施する。
すなわち、第一段階では、図２の仮想円Ｃ１の外側から残銑１の外周までを除去領域とし、この除去領域に基づいて（Ａ１）除去工程、（Ａ２）分割工程、（Ａ３）搬出工程を実施する。次に、第二段階では、図１２の仮想円Ｃ２から前記仮想円Ｃ１までを除去領域とし、この除去領域に基づいて（Ｂ１）除去工程、（Ｂ２）分割工程、（Ｂ３）搬出工程を実施する（図１１，図１２参照）。最後に、第三段階では、残された残銑１および炉底耐火物２の搬出を行う。
【００２５】
ここで、仮想円Ｃ１の半径は残銑１の外周半径の約１／３に設定され、仮想円Ｃ２の半径は残銑１の外周半径の約１／３に設定されている。残銑１の外周半径に対して仮想円Ｃ１，Ｃ２の半径を大きくしたり、略同心円状の領域数を多くすると、各段階での除去領域が小さくなり、除去工程〜分割工程〜搬出工程の繰り返し回数が増える可能性、あるいは中心部分での施工負荷が増える等の可能性がある。一方、残銑１の外周半径に対して仮想円Ｃ１，Ｃ２の半径を小さくしたり、略同心円状の領域数を少なくすると、各段階での除去領域が大きくなり、残銑１の分割サイズも大きくなる等の可能性がある。従って、除去領域を設定する際には、残銑１のサイズを考慮して事前に適切な区画設定を行うことが望ましい。
【００２６】
（Ａ１）第一段階の除去工程
図１および図２に示すように、第一段階では、図２の仮想円Ｃ１から残銑１の外周までを除去領域として設定し、この除去領域の直下の炉底耐火物２を除去して凹部２１を形成する。
炉底耐火物２の除去にあたっては、作業用開口部１３に面して架台１４を設置し、この架台１４から重機１５を炉内に導入する。そして、重機１５により炉底耐火物２の側面から掘削を行い、炉底耐火物２の外周側を一巡するように掘削することにより、凹部２１が環状に形成される。
【００２７】
（Ａ２）第一段階の分割工程
図３および図４に示すように、残銑１の平面形状に対して、互いに直交する一次分割予定面Ｐ１および二次分割予定面Ｐ２を設定する。
一次分割予定面Ｐ１としては２本（Ｐ１１、Ｐ１２）が設定され、二次分割予定面Ｐ２としては２本（Ｐ２１，Ｐ２２）が設定される。これらの一次分割予定面Ｐ１１，Ｐ１２および二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２２は、それぞれ仮想円Ｃ１に外接する状態で配置され、これらの各分割予定面により第一段階の除去領域（残銑１の仮想円Ｃ１よりも外側の部分）のうち大部分が切り取られるように設定される。
【００２８】
（Ａ２．１）一次分割工程
一次分割予定面Ｐ１および二次分割予定面Ｐ２を設定したら、まず一次分割予定面Ｐ１１，Ｐ１２に沿って残銑１を切断し、次に二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２２に沿って切断する（一次分割工程）。
本実施形態においては、一次分割工程の切断手段としてワイヤーソー２５を用いる。
【００２９】
先ず、図５および図６に示すように、一次分割予定面Ｐ１１に沿ってワイヤーソー２５を配置する。ワイヤーソー２５は、残銑１の上面から残銑１の端部を巻いて下面側へ通され、凹部２１を通って戻るループ状の経路とされる。この状態で、ワイヤーソー２５を炉外に配置された既存の駆動装置（図示省略）で駆動することで、残銑１の一次分割予定面Ｐ１１の外側の部分が切断され、中間残銑ブロック８が形成される（図７および図８参照）。
次に、図７および図８に示すように、一次分割予定面Ｐ１２に沿ってワイヤーソー２５を配置する。ワイヤーソー２５は、一次分割予定面Ｐ１１と同様にループ状に配置され、駆動されることにより、残銑１の一次分割予定面Ｐ１２の外側の部分が切断され、同様に中間残銑ブロック８が形成される。
【００３０】
本実施例で用いるワイヤーソー２５としては既存のものを適宜利用することができる。
例えば、台金とダイヤモンドビーズなどの砥粒層からなるビーズを金属撚線であるワイヤーロープに間隔をおいて設け、ビーズの中間部分に露出するワイヤーロープを樹脂やゴム等の被覆材で被覆したもの等である。本実施形態では、ワイヤーソーとして、例えば、地下鉄、ビル、道路、橋梁などの解体、改修に使用される「株式会社アライドマテリアル製品番ＥＷＬＳ−２５５」を使用することができる。
ワイヤーソー２５の走行速度は、２０ｍ／秒未満では効率的な切断が困難となり、３０ｍ／秒を超えるとワイヤーソー２５の切断が多くなるので、２０ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲が好ましい。
【００３１】
ワイヤーソー２５による切断にあたって、特に切断の開始段階において、ワイヤーソー２５が残銑１の辺縁に沿ってずれることを防止するために、ワイヤーソー２５を残銑１の指定位置に維持する手段を用いることが望ましい。例えば、残銑１の上面の辺縁部分にワイヤーソー２５が収容される凹部を形成することで、前述したずれを防止できる。この凹部はガス切断などにより形成してもよく、他の手段で切削してもよい。あるいは、ガイド部材として鋼板を残銑１の辺縁部分に溶接し、ワイヤーソー２５を係合させてずれを防止するようにしてもよい。
【００３２】
なお、各中間残銑ブロック８は、ワイヤーソー２５による一次分割予定面Ｐ１の切断が完了することで、残銑１の本体から分離されて凹部２１の床面に落下することになる。実際には、一次分割予定面Ｐ１の未切断部分が徐々に小さくなるに従って、当該部分の残銑１が変形して中間残銑ブロック８が傾き、一方の端部がワイヤーソー２５による切断完了を待たずに落下する可能性が大きい。従って、ワイヤーソー２５の切断の終盤には落下に対する配慮が必要である。
このような落下への対応として、ワイヤーソー２５による切断を一方向ではなく、途中まで切断した時点で反対側からの切断に切り替えることで、切断の最終部分が一次分割予定面Ｐ１の略中央にくるようにすることができ、このようにすれば中間残銑ブロック８が傾くことなく、最終部分の破断に伴って中間残銑ブロック８が略水平を保ったまま落下させることも可能である。
【００３３】
以上の一次分割工程の後、残銑１から切断された中間残銑ブロック８が十分小さければ、これをそのまま残銑ブロック９として搬出してもよい。しかし、中間残銑ブロック８が大きい場合、これらを更に分割してより小さな残銑ブロック９を形成する（追加一次分割工程）。
【００３４】
（Ａ２．２）追加一次分割工程
本実施形態においては、追加一次分割工程の切断手段として発破を用いる。
図８において、中間残銑ブロック８には、二次分割予定面Ｐ２に沿って発破用孔２２が配列される。
各発破用孔２２は、中間残銑ブロック８（残銑１）の表面から所定の深さまで、既存の穿孔機を用いて穿孔される。これらの発破用孔２２に発破用火薬を充填し、一列を同時に点火することで各二次分割予定面Ｐ２１〜Ｐ２３に沿った発破が行われる。
発破を行う二次分割予定面Ｐ２としては、前述した二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２２に加え、これらの中間を通るＰ２０が追加される。
これら３本の二次分割予定面Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２に沿った発破により、中間残銑ブロック８は搬出に適したサイズの４つの残銑ブロック９に分割される。
【００３５】
なお、発破用孔２２の施工は、各二次分割予定面Ｐ２の発破の都度行ってもよく、全ての二次分割予定面Ｐ２に沿った発破用孔２２をまとめて施工しておき順次発破を行ってもよい。
発破用孔２２の施工は一次分割予定面Ｐ１に沿った中間残銑ブロック８の切断作業と並行して行ってもよく、同切断作業と並行して発破までを行ってもよい（変形例として後述する）。
炉内での発破はなるべく規模を小さくすることが望ましいため、本実施形態においては一つの中間残銑ブロック８の何れかの二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２０，Ｐ２２毎に行うものとする。但し、発破の規模が小さいようなら複数箇所を同時に実施してもよい。
【００３６】
（Ａ２．３）二次分割工程
残銑１のうち、前述した一次分割工程により中間残銑ブロック８が切り取られた残りの部分に対して、二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２２に沿って切断を行う（二次分割工程）。
本実施形態においては、二次分割工程の切断手段としてワイヤーソー２５を用いる。
【００３７】
図９に示すように、二次分割予定面Ｐ２１に沿ってワイヤーソー２５を配置する。ワイヤーソー２５は、一次分割工程と同様にループ状に配置され、駆動されることにより、残銑１の二次分割予定面Ｐ２１の外側の部分が切断され、中間残銑ブロック８が形成される。
図１０に示すように、二次分割予定面Ｐ２１に沿ってワイヤーソー２５を配置し、同様に駆動することで、残銑１の二次分割予定面Ｐ２２の外側の部分が切断され、中間残銑ブロック８が形成される。
ここで、ワイヤーソー２５の配置の関係で、ワイヤーソー２５の駆動には作業用開口１３が利用できないことがある。このような場合には、ワイヤーソー２５を挿通可能な補助的な作業用開口１３Ａを設ける等することが望ましい。
【００３８】
以上の二次分割工程の後、残銑１から切断された中間残銑ブロック８が十分小さければ、これをそのまま残銑ブロック９として搬出してもよい。しかし、中間残銑ブロック８が大きい場合、これらを更に分割してより小さな残銑ブロック９を形成する（追加二次分割工程）。
【００３９】
（Ａ２．４）追加二次分割工程
本実施形態においては、追加二次分割工程の切断手段として発破を用いる。
図１０において、中間残銑ブロック８には、前述した一次分割予定面Ｐ１１，Ｐ１２の中間を通る追加的な一次分割予定面Ｐ１０が設定され、この一次分割予定面Ｐ１０に沿って発破用孔２２が配列される。
各発破用孔２２は、追加一次分割工程と同様であり、これらの発破用孔２２に発破用火薬を充填し、一列を同時に点火することで一次分割予定面Ｐ２０に沿った発破が行われ、中間残銑ブロック８は搬出に適したサイズの２つの残銑ブロック９に分割される。
【００４０】
（Ａ３）搬出工程
これまでの工程で形成された残銑ブロック９は搬出工程により順次炉外へ引き出す。
残銑ブロック９を炉外へ引き出す際には、残銑ブロック９にワイヤーを結束し、このワイヤーを炉外の油圧ジャッキ等（図示省略）で牽引すればよい。
なお、残銑ブロック９の引き出しを円滑にするために、架台１４に搬出用架台を設置し、その上面に適宜ローラー等を設置してもよく、あるいは台車を設置して架台１４上を個別に搬送するようにしてもよい。
更に、ワイヤーと油圧ジャッキによる牽引に限らず、搬出用架台として動力付きのコンベアを用いて残銑ブロック９を移動させてもよい。
【００４１】
また、搬出用架台を設置するのではなく、ドーザーショベル等の建設機械（図示省略）を作業用開口部１３から炉内へ導入し、残銑ブロック９を持ち上げて炉外へ出ることにより搬出し、図示しないクレーンにより前記炉外へ搬出された残銑ブロック９を吊り上げ、所定の場所へ移動するようにしてもよい。このようなドーザーショベルやクレーン等の建設機械を用いることにより、前述した搬出用架台等の設置を省略することができる。また、建設機械であるため高炉１０の周囲が少々足場の悪い状況でも問題なく搬出することができる。
【００４２】
なお、搬出工程は、前述した一次分割工程、追加一次分割工程、二次分割工程、追加二次分割工程によって形成された残銑ブロック９を一括して搬出するものに限らず、それぞれ一次分割工程、追加一次分割工程、二次分割工程、追加二次分割工程が完了した段階で、各工程で形成された残銑ブロック９を搬出するようにしてもよい。このような手順を採用する場合、搬出用架台よりも機動性の高い建設機械を利用するほうが望ましいといえる。
【００４３】
（Ｂ１）第一段階の除去工程
前述した第一段階により、残銑１および炉底耐火物２の外周部分が撤去されているが、炉内には残銑１および炉底耐火物２が残っている。
図１１および図１２に示すように、残銑１は一次分割予定面Ｐ１１，Ｐ１２および二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２２で区画される平面矩形のブロック状とされ、炉底耐火物２で支えられている。炉底耐火物２は先の掘削により仮想円Ｃ１を外周とする円柱状とされている。
第二段階では、図１１および図１２の仮想円Ｃ２から仮想円Ｃ１までを除去領域として設定し、この除去領域の直下の炉底耐火物２を除去して凹部２４を形成する。
炉底耐火物２の除去は第一段階と同様に重機１５を用い、炉底耐火物２の外周側を一巡するように掘削することにより環状の凹部２４を形成する。
（Ｂ２）第二段階の分割工程
図１１および図１２において、第一段階と同様に、残銑１の平面形状に対して、互いに直交する一次分割予定面Ｐ１および二次分割予定面Ｐ２を設定する。
一次分割予定面Ｐ１としては２本（Ｐ１３、Ｐ１４）が設定され、二次分割予定面Ｐ２としては２本（Ｐ２３，Ｐ２４）が設定される。これらの一次分割予定面Ｐ１３，Ｐ１４および二次分割予定面Ｐ２３，Ｐ２４は、それぞれ仮想円Ｃ２に外接する状態で配置され、これらの各分割予定面により第二段階の除去領域（残銑１の仮想円Ｃ２よりも外側の部分）のうち大部分が切り取られるように設定される。
【００４４】
一次分割予定面Ｐ１および二次分割予定面Ｐ２を設定したら、第一段階と同様に、一次分割予定面Ｐ１３、Ｐ１４に沿った一次分割工程、二次分割予定面Ｐ２３、Ｐ２４に沿った二次分割工程を行う。
これらの一次分割工程および二次分割工程はワイヤーソー２５により行うものとする。第二段階では、一次分割工程で分割される中間残銑ブロック８に対しては追加一次分割工程を実施してさらに小さな残銑ブロック９とするが、二次分割工程で分割される部分は十分小さいためそのまま残銑ブロック９として搬出する。
（Ｂ３）第二段階の搬出工程
以上の分割工程により形成される残銑ブロック９は、第一段階と同様にして炉外へ搬出する。
（Ｃ）最終的な搬出工程
前述した第二段階により、残銑１および炉底耐火物２の殆どの部分が撤去されているが、炉内には残銑１および炉底耐火物２が残っている。
残銑１は一次分割予定面Ｐ１３，Ｐ１４および二次分割予定面Ｐ２３，Ｐ２４で区画される平面矩形のブロック状とされ、炉底耐火物２で支えられている。炉底耐火物２は先の掘削により仮想円Ｃ２を外周とする円柱状とされている。
これらは十分サイズが小さいため、前述した搬出工程に倣って適宜搬出する。
以上により、炉内の残銑１の撤去が完了する。
【００４５】
このような本実施形態によれば、残銑１を支持する炉底耐火物２を外周側から徐々に掘削し、残銑１のいわばオーバーハングした部分を順次切り取って残銑ブロック９として撤去することができる。
このため、残銑ブロック９への分割にあたってワイヤーソー２５による切断を行う場合でも、下方の炉底耐火物２が除去されているため自由に作業が行え、炉底耐火物２に下孔を形成する等の作業を解消できる。
また、追加一次分割工程および追加二次分割工程では発破により迅速な作業が行えるとともに、発破の規模を小さくすることができるため、安全性と作業効率とを両立させることができる。
【００４６】
［第二実施形態］
本実施形態は、基本的に前述した第一実施形態と同様であり、第一段階では、最外周の除去領域に対して（Ａ１）除去工程、（Ａ２）分割工程、（Ａ３）搬出工程を実施し、第二段階では、その内側の除去領域に対して（Ｂ１）除去工程、（Ｂ２）分割工程、（Ｂ３）搬出工程を実施し、第三段階では、残された残銑１および炉底耐火物２に対して（Ｃ）搬出工程を行う。
ここで、前記第一実施形態では、（Ａ２）分割工程において、（Ａ２．１）一次分割工程で中間残銑ブロック８を切り取ってから（Ａ２．２）追加一次分割工程により残銑ブロック９へと分割した。
これに対して、本実施形態では、（Ａ２）分割工程において、（Ａ２．１）一次分割工程で中間残銑ブロック８を切り取りつつ、並行して（Ａ２．２）追加一次分割工程を行い、順次残銑ブロック９へと分割してゆく。
【００４７】
図１３において、残銑１には、一次分割予定面Ｐ１１に沿ってワイヤーソー２５が適用されて切断が行われており、全切断長さの半分が切断済みの状態である。一方、残銑１には、ワイヤーソー２５による切断に先だって二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２０，Ｐ２２に沿って発破用孔２２が配列されている。
本実施形態においては、一次分割予定面Ｐ１１に沿ってワイヤーソー２５による切断が進むとともに、各二次分割予定面Ｐ２での発破が順次実施される。
【００４８】
すなわち、ワイヤーソー２５による切断位置が二次分割予定面Ｐ２１を通過した後、二次分割予定面Ｐ２１の発破を行うことで、一つの残銑ブロック９が分割される。次いで、ワイヤーソー２５による切断位置が二次分割予定面Ｐ２０を通過した後、二次分割予定面Ｐ２０の発破を行うことで、別の残銑ブロック９が分割されることになる。
このように、本実施形態では、一次分割予定面Ｐ１１に沿ってワイヤーソー２５による切断を行いつつ、各二次分割予定面Ｐ２での発破を順次実施することで、一次分割工程と並行して追加一次分割工程が実施される。
【００４９】
このような本実施形態によれば、一次分割工程と追加一次分割工程とを平行して実施できるため、作業効率の向上が期待できるとともに、順次残銑ブロック９として分割してゆくため、大きな中間残銑ブロック８を形成することがなく、前述した第一実施形態での一次分割の際のような中間残銑ブロック８の落下に伴う問題を未然に回避できる。
【００５０】
［第三実施形態］
本実施形態は、基本的に前述した第一実施形態と同様であり、第一段階では、最外周の除去領域に対して（Ａ１）除去工程、（Ａ２）分割工程、（Ａ３）搬出工程を実施し、第二段階では、その内側の除去領域に対して（Ｂ１）除去工程、（Ｂ２）分割工程、（Ｂ３）搬出工程を実施し、第三段階では、残された残銑１および炉底耐火物２に対して（Ｃ）搬出工程を行う。
ここで、前記第一実施形態では、（Ａ２）分割工程において、（Ａ２．１）一次分割工程でワイヤーソー２５による一連の切断により中間残銑ブロック８を分割してから、（Ａ２．２）追加一次分割工程で順次発破を行って残銑ブロック９へと分割した。
これに対して、本実施形態では、（Ａ２）分割工程において、（Ａ２．１）一次分割工程で中間残銑ブロック８を切り取りつつ、並行して（Ａ２．２）追加一次分割工程を行い、順次残銑ブロック９へと分割してゆく（前述した第二実施形態と同様）とともに、（Ａ２．１）一次分割工程でのワイヤーソー２５による切断を区画毎に行うものとする。
【００５１】
図１４において、残銑１には、一次分割予定面Ｐ１１と二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２０，Ｐ２２との交点に残銑１を上下に貫通する貫通孔２３が形成されている。また、残銑１には、二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２０，Ｐ２２に沿って発破用孔２２が配列されている。
本実施形態においては、貫通孔２３を通してワイヤーソー２５をループ状配置することにより、一次分割予定面Ｐ１１における区画毎の切断が可能である。
【００５２】
すなわち、二次分割予定面Ｐ２１との交点にある貫通孔２３にワイヤーソー２５を挿通し、図中右方へと切断を行うことにより、一次分割予定面Ｐ１１の二次分割予定面Ｐ２１との交点にある貫通孔２３より図中右側の部分が切断される。この状態で、二次分割予定面Ｐ２１に沿った発破用孔２２を利用して発破を行うことで、一つの残銑ブロック９が分割される。
次に、二次分割予定面Ｐ２０との交点にある貫通孔２３にワイヤーソー２５を挿通し、図中右方へと切断を行うことにより、一次分割予定面Ｐ１１の二次分割予定面Ｐ２０から二次分割予定面Ｐ２１との間の部分が切断される。この状態で、二次分割予定面Ｐ２０に沿った発破用孔２２を利用して発破を行うことで、二つめの残銑ブロック９が分割される。
【００５３】
このような本実施形態によれば、一次分割工程と追加一次分割工程とを平行して実施できるため、作業効率の向上が期待できるとともに、順次残銑ブロック９として分割してゆくため、大きな中間残銑ブロック８を形成することがなく、前述した第一実施形態での一次分割の際のような中間残銑ブロック８の落下に伴う問題を未然に回避できる。
さらに、本実施形態によれば、ワイヤーソー２５による切断を小さな区画毎にすることができ、切断負荷の軽減あるいは短いワイヤーソーの適用といった作業自由度を高めることができる。
【００５４】
［第四実施形態］
本実施形態は、基本的に前述した第一実施形態と同様であり、第一段階では、最外周の除去領域に対して（Ａ１）除去工程、（Ａ２）分割工程、（Ａ３）搬出工程を実施し、第二段階では、その内側の除去領域に対して（Ｂ１）除去工程、（Ｂ２）分割工程、（Ｂ３）搬出工程を実施し、第三段階では、残された残銑１および炉底耐火物２に対して（Ｃ）搬出工程を行う。
ここで、前記第一実施形態では、（Ａ２）分割工程において、（Ａ２．３）二次分割工程でワイヤーソー２５を用いて切断を行った。
これに対して、本実施形態では、（Ａ２）分割工程において、（Ａ２．３）二次分割工程で発破による分割を行う。
【００５５】
図１５において、残銑１は、既に一次分割工程により一次分割予定面Ｐ１１，Ｐ１２より外側の部分が除去されている。ここで、本実施形態では、二次分割予定面Ｐ２１，Ｐ２２に沿って発破用孔２２を配列する。これらの発破用孔２２により発破を行うことで、二次分割工程を実施する。
【００５６】
このような本実施形態によれば、二次分割工程を発破とすることで、効率的な作業が可能である。但し、分割線が長くなるため、小規模の炉体への適用等に限定することが望ましい。また、小規模の炉体であるならば、本実施形態で分割される部分はそのまま残銑ブロック９として搬出可能である。
【００５７】
［第五実施形態］
前述した各実施形態は、炉体耐火物２の除去は円形であったが、残銑１の分割は直線的な切断によっていた。
これに対し、本実施形態では、残銑１に対して略同心円状および放射状の切断により分割工程を行う。
図１６において、先ず前記第一実施形態と同様に（Ａ１）除去工程を行う。これにより、炉底耐火物２は外周が仮想円Ｃ１まで削られ、残銑１の外周部分の下方は凹部２１となっている。
ここで、残銑１の外周側からカッターを適用し、仮想円Ｃ１までの切込みを形成する。次に、残銑１に仮想円Ｃ１に沿って発破用孔２２を形成して発破を行うことにより、扇形の残銑ブロック９を分割することが可能である。
【００５８】
［第六実施形態］
前述した各実施形態は、外周から略同心円状の除去領域を設定し、外周側から内側へと段階的な分割を行うものであった。
これに対し、本実施形態では、分割を格子状とし、残銑１の分割および炉底耐火物２の除去をもその外周の一端側から他端側へと直線的に進行するように実施する。
図１７において、先ず図中右側の外周から二次分割予定面Ｐ２１までを除去領域とする炉底耐火物２の除去および残銑１の分割ないし残銑ブロック９の除去は済んでいる。
図示の状態は、二次分割予定面Ｐ２１から二次分割予定面Ｐ２０までを除去領域として、炉底耐火物２の除去が行われ、これから同除去領域における残銑１の分割ないし残銑ブロック９の除去を実施するところである。
【００５９】
先ず、除去領域の残銑１に対して、一次分割予定面Ｐ１１，Ｐ１０，Ｐ１２に沿ってカッター等で切込みを入れ、各々の間の残銑１を半島状に形成する。この切込みの形成には、前述した第三実施形態で説明した貫通孔２３とワイヤーソー２５とによる区画毎の切断を利用してもよい。
次に、二次分割予定面Ｐ２０に沿って発破用孔２２を配列し、残銑１の半島状になった部分を順次切り落としてゆく。これにより、各半島状の部分は残銑ブロック９として落下し、順次搬出することができる。
【００６０】
この除去領域の処理が完了したら、次に二次分割予定面Ｐ２０から二次分割予定面Ｐ２２までを除去領域として、同様の処理を行い、最終的に全ての残銑１を撤去する。
このような本実施形態によっても、残銑１の分割にあたって煩雑な挿通孔の施工や大規模な発破が必要なく、炉底に残留する残銑の撤去を、短期間で安全かつ容易に行うことができる。
【００６１】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では一次分割工程あるいは二次分割工程における切断にワイヤーソー２５を用いたが、他のカッターを用いてもよい。このようなカッターとしては、残銑１を切断しうる切断能力があり、かつ高炉１０の内部に導入して運転可能なものであればよく、既存の機械式カッターや流体ジェット等を用いるカッターなどを利用するようにしてもよい。
さらに、前記第一実施形態ないし第四実施形態では外周側から略同心円状に二重の除去領域を設定し、第一段階、第二段階、第三段階と進行したが、三重以上の除去領域を設定してもよく、一重に止めてもよい。
また、前記各実施形態における一次分割予定面Ｐ１および二次分割予定面Ｐ２の配置状態および数は実施にあたって適宜選択すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、高炉の改修を行う際に、炉底に残留する固化した残銑を撤去するための残銑の撤去方法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第一実施形態における除去工程を示す縦断面図。
【図２】前記第一実施形態における除去工程を示す平面図。
【図３】前記第一実施形態における除去工程ないし分割工程を示す縦断面図。
【図４】前記第一実施形態における除去工程ないし分割工程を示す平面図。
【図５】前記第一実施形態における一次分割を示す縦断面図。
【図６】前記第一実施形態における一次分割を示す平面図。
【図７】前記第一実施形態における一次分割ないし追加一次分割を示す縦断面図。
【図８】前記第一実施形態における一次分割ないし追加一次分割を示す平面図。
【図９】前記第一実施形態における二次分割を示す平面図。
【図１０】前記第一実施形態における二次分割ないし追加二次分割を示す平面図。
【図１１】前記第一実施形態における第二段階の除去工程を示す縦断面図。
【図１２】前記第一実施形態における第二段階の分割工程を示す縦断面図。
【図１３】本発明の第二実施形態における一次分割を示す平面図。
【図１４】本発明の第三実施形態における一次分割を示す平面図。
【図１５】本発明の第四実施形態における二次分割を示す平面図。
【図１６】本発明の第五実施形態における分割工程を示す平面図。
【図１７】本発明の第六実施形態を示す平面図。
【符号の説明】
【００６４】
１…残銑、２…炉底耐火物、３…スラグ、４…残銑本体、８…中間残銑ブロック、９…残銑ブロック、１０…高炉、１１…鉄皮、１２…耐火材、１３…作業用開口部、１４…架台、１５…重機、２１…凹部、２２…発破用孔、２３…貫通孔、２４…凹部、２５…ワイヤーソー、Ｐ１，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１０…一次分割予定面、Ｐ２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２０…二次分割予定面。Ｃ１，Ｃ２…除去領域を既定する仮想円
【図１】
0005162170.tif 000002
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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