(57)【要約】【課題】容器の内周面に高い精度で所望の厚さのライニングを施工する。【解決手段】容器２の内周面２ｓを不定形耐火物でライニングする施工装置１は、支持手段１０と、支持手段１０に設けられ、互いに独立して水平方向に進退可能な複数のロッド２０と、内周面２ｓに沿った湾曲板形状を有し、複数のロッド２０が背面のそれぞれ異なる位置に連結される型枠３０と、支持手段１０とともに型枠３０を内周面２ｓに沿って移動させる移動手段５０とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
2012220139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内周面を不定形耐火物でライニングする施工装置であって、
支持手段と、
前記支持手段に設けられ、互いに独立して水平方向に進退可能な複数のロッドと、
前記内周面に沿った湾曲板形状を有し、前記複数のロッドが背面のそれぞれ異なる位置に連結される型枠と、
前記支持手段とともに前記型枠を前記内周面に沿って移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする施工装置。
【請求項２】
前記型枠は、互いに屈曲可能に連接された複数の要素型枠からなり、
前記複数のロッドは、前記複数の要素型枠が互いに連接する部分の近傍に連結されることを特徴とする、請求項１に記載の施工装置。
【請求項３】
前記型枠から所定のライニング施工厚さだけ突出したスペーサ部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の施工装置。
【請求項４】
前記スペーサ部材は、前記型枠の上端から突出することを特徴とする、請求項３に記載の施工装置。
【請求項５】
前記スペーサ部材は、前記型枠を貫通して設けられ、前記型枠から前記内周面に向かって出し入れ可能であることを特徴とする、請求項３に記載の施工装置。
【請求項６】
前記型枠の少なくとも一方の側端部に設けられ、上下方向に分割された要素ごとに前記内周面に向かって出し入れ可能な側型枠をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の施工装置。
【請求項７】
前記移動手段は、
前記支持手段とともに前記型枠を水平方向に移動させる水平移動手段と、
前記支持手段とともに前記型枠を前記内周面の周方向に旋回させる旋回手段と、
前記支持手段とともに前記型枠を昇降させる昇降手段と、
を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の施工装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の施工装置を用いた施工方法であって、
（ａ）前記移動手段が前記支持手段を水平方向に移動させることによって前記型枠を前記内周面に接近させる工程と、
（ｂ）前記各ロッドを互いに独立して進退させて前記型枠が前記内周面に所定の間隔で対向するように配置する工程と、
（ｃ）前記型枠と前記内周面との隙間にライニング材を流し込む工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程において流し込まれたライニング材の硬化後に、前記移動手段が前記支持手段を水平方向に移動させることによって前記型枠を前記内周面から離隔させる工程と、
を含むことを特徴とする施工方法。
【請求項９】
（ｅ）前記移動手段が前記支持手段を前記内周面の周方向に旋回、または昇降させる工程をさらに含み、
前記（ａ）工程、前記（ｂ）工程、前記（ｃ）工程、前記（ｄ）工程、および前記（ｅ）工程を繰り返すことによって、前記内周面の全体を前記不定形耐火物でライニングすることを特徴とする、請求項８に記載の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不定形耐火物の施工装置および施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐火物は、溶融金属をはじめとする高温物質の処理および保持には欠かせない部材である。例えば、溶銑や溶鋼の運搬や精錬に用いられる取鍋、鋼の連続鋳造工程で使用されるタンディッシュのような、溶融金属処理用の容器では、鉄皮の内面に耐火物がライニングされている。このような溶融金属処理用の容器のライニング用耐火物としては、れんがが用いられるか、または、キャスタブルおよびモルタルなどの粉体または練り土状の耐火物である不定形耐火物が用いられる。
【０００３】
ここで、溶融金属処理用の容器を、れんがによってライニングする場合、れんが同士の間に１〜１０ｍｍ程度の隙間が生じるため、この隙間をモルタルなどによって埋める。しかし、容器の内容物である高温の溶融金属の出入りによって加えられる熱衝撃のために、使用中にモルタルが劣化および欠損して、目地切れと呼ばれる現象が発生する。この目地切れは、溶融金属の漏出につながるおそれがある。また、れんがを用いたライニングの施工は、手作業であるため施工に時間がかかる。
【０００４】
一方、溶融金属処理用の容器を、不定形耐火物によってライニングする場合、れんがの場合のような目地切れの問題は発生しない。この場合、熱衝撃に対する耐久性および耐溶損性を得るために、吹き付けなどの他の施工方法よりも、流し込みによって施工することが望ましい。容器内面のライニングは、薄すぎると安全性が確保できないが、厚すぎても、容器の内容積を不必要に減じてしまい生産性の観点から好ましくない。それゆえ、容器内面のライニングの厚さには、高い精度が求められる。
【０００５】
このような条件を満たす不定形耐火物の施工方法が、種々提案されている。例えば、特許文献１には、容器の深さと略同一の高さを有する筒状の型枠（以下、「中子」ともいう。）を用いて、容器内面のライニングを一括して施工する技術が記載されている。また、特許文献２には、容器の深さよりも小さい高さを有する筒状の型枠を用いて、容器の内周面のライニングを容器の下部から上部に向かって段階的に行う技術が記載されている。また、特許文献３には、無端ベルトを用いた型枠装置によって、容器の内周面のライニングを周方向に分割して、分割された部分ごとに、容器の下部から上部に向かってライニングを行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１５９６６７号公報
【特許文献２】特開２００８−１６４２５５号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、不定形耐火物がライニングされる容器内面の設計上の形状と実際の形状との間には、ずれが生じている場合がある。例えば、設計上の横断面形状が円形である取鍋では、高温の溶銑や溶鋼の運搬や加工に使用される結果、実際の横断面形状が、変形して卵形になる場合がある。この場合、容器の下部では底板によって変形が抑制されるのに対し、容器の上部に行くに従って変形が大きくなるといったように、容器の高さ方向で変形の度合いが変化することが多い。
【０００８】
これに対して、特許文献１および２に記載の技術では、容器の内周面の全周にわたって固定された型枠が用いられるため、このような容器形状の歪みに対応することが難しく、容器の部分によってライニングの厚さにばらつきが生じる。特に、ライニングの設計上の厚さが薄い場合（１００ｍｍ以下程度）には、上記の誤差によって容器の耐久性および耐溶損性に影響が出るおそれがある。そのため、薄いライニングには、上述の問題点に関わらず、れんがが用いられることも多かった。
【０００９】
一方、特許文献３に記載の技術では、容器の内周面を周方向に分割し、分割されたそれぞれの部分に対して上下方向に移動可能な型枠装置が用いられるため、容器の部分的な形状の変化にはある程度対応することが可能であると考えられる。しかし、型枠装置に含まれる型枠の曲率は固定されているため、例えば容器が変形して卵形になっている場合のように、容器の曲率が部分ごとに変化している場合には、ライニングの厚さの精度を確保することが難しかった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、容器の内周面に高い精度で所望の厚さのライニングを施工することが可能な、新規かつ改良された不定形耐火物の施工装置および施工方法を提供することにある。
【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、本発明のある観点によれば、容器の内周面を不定形耐火物でライニングする施工装置であって、支持手段と、支持手段に設けられ、互いに独立して水平方向に進退可能な複数のロッドと、内周面に沿った湾曲板形状を有し、複数のロッドが背面のそれぞれ異なる位置に連結される型枠と、支持手段とともに型枠を内周面に沿って移動させる移動手段とを含むことを特徴とする施工装置が提供される。
【００１２】
上記施工装置において、型枠は、互いに屈曲可能に連接された複数の要素型枠からなり、複数のロッドは、複数の要素型枠が互いに連接する部分の近傍に連結されてもよい。
【００１３】
上記施工装置は、型枠から所定のライニング施工厚さだけ突出したスペーサ部材をさらに含んでもよい。
【００１４】
上記施工装置において、スペーサ部材は、型枠の上端から突出してもよい。
【００１５】
上記施工装置において、スペーサ部材は、型枠を貫通して設けられ、型枠から内周面に向かって出し入れ可能であってもよい。
【００１６】
上記施工装置は、型枠の少なくとも一方の側端部に設けられ、上下方向に分割された要素ごとに内周面に向かって出し入れ可能な側型枠をさらに含んでもよい。
【００１７】
移動手段は、支持手段とともに型枠を水平方向に移動させる水平移動手段と、支持手段とともに型枠を内周面の周方向に旋回させる旋回手段と、支持手段とともに型枠を昇降させる昇降手段とを含んでもよい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記施工装置を用いた施工方法であって、（ａ）移動手段が支持手段を水平方向に移動させることによって型枠を内周面に接近させる工程と、（ｂ）各ロッドを互いに独立して進退させて型枠が内周面に所定の間隔で対向するように配置する工程と、（ｃ）型枠と内周面との隙間にライニング材を流し込む工程と、（ｄ）（ｃ）工程において流し込まれたライニング材の硬化後に、移動手段が支持手段を水平方向に移動させることによって型枠を内周面から離隔させる工程とを含むことを特徴とする施工方法が提供される。
【００１９】
上記施工方法は、（ｅ）移動手段が支持手段を内周面の周方向に旋回、または昇降させる工程をさらに含み、（ａ）工程、（ｂ）工程、（ｃ）工程、（ｄ）工程、および（ｅ）工程を繰り返すことによって、内周面の全体を不定形耐火物でライニングしてもよい。
【００２０】
以上の構成によれば、容器の内周面の一部に対向する型枠について、独立して進退するロッドを連結して複数の点を支持することによって、内周面に対する角度または姿勢を自由に変化させることができ、内周面の変形に対応した形状のライニング空間を構成することができる。また、型枠を複数の要素型枠に分割する構成によれば、内周面の複雑な変形にも型枠の形状を対応させることができる。さらに、スペーサ部材を設ける構成によれば、型枠の各部分でライニング空間の所定の厚さが確保されていることを容易に確認することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、容器の内周面に高い精度で所望の厚さのライニングを施工することができる。これによって、所定のライニング施工厚さを保って安全性を確保しつつ、ライニングが不必要に厚くなることを防ぎ、容器の内容積を確保して生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る施工装置の上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る施工装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態において溶鋼鍋の内部に設置された施工装置の上面図である。
【図４】本発明の一実施形態において溶鋼鍋の内部に設置された施工装置の側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る施工装置におけるポストとロッドとの連結部分の構成を示す側面図である。
【図６】図５に示す連結部分のＩ−Ｉ線断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る施工装置におけるロッドと要素型枠との連結部分および要素型枠の連接部分の構成を示す上面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る施工装置における要素型枠の構成の例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る施工装置の荷重受け部材の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
（施工装置の全体構成）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る施工装置１の全体構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る施工装置１の上面図である。図２は、施工装置１の側面図である。図３は、溶鋼鍋２（容器）の内部に設置された施工装置１の上面図である。図４は、溶鋼鍋２の内部に設置された施工装置１の側面図である。なお、図２および図４では、説明の便宜上、側型枠シール３４ａの図示が省略されている。
【００２５】
施工装置１は、支持手段１０と、ロッド２０と、型枠３０と、移動手段５０とを含む。施工装置１は、型枠３０を溶鋼鍋２の内周面２ｓに対向させ、型枠３０と内周面２ｓとの間に不定形耐火物のライニング材を流し込むことによって、内周面２ｓを不定形耐火物でライニングする施工装置である。
【００２６】
溶鋼鍋２は、略円形の横断面形状を有し、上部に行くほど拡径する鉄皮構造を有する容器である。溶鋼鍋２には、１層または複数層のライニングが施工される。１層目のライニングの場合、溶鋼鍋２を構成する鉄皮の内側表面である内周面２ｓにライニング３が施工される。２層目以降のライニングの場合、既に施工されたライニングの表面にライニング３が施工される。
【００２７】
ライニング３は、耐火物原料（不定形耐火物）に、耐火物原料を硬化させるためのバインダー、分散剤、および急結剤または硬化遅延剤などの薬品を混合したライニング材によって構成される。ライニング材は、流動性を有する状態で、ライニング材供給手段４によって供給され、その後、時間の経過によって硬化する。耐火物原料としては、例えば、アルミナ質、シリカ質、アルミナ−シリカ質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−カーボン質、アルミナ−ＳｉＣ質、アルミナ−ＳｉＣ−カーボン質、マグネシア質、マグネシア−カーボン質、カーボン質、炭化ケイ素質、窒化ケイ素質、ジルコニア質、カルシア質、ドロマイト質、クロム、クロム−マグネシア質、マグネシア−ライム質、もしくはマグネシア−アルミナ質、またはこれらの組み合わせが用いられる。バインダーとしては、例えば、アルミナセメント、リン酸塩、ケイ酸ソーダ、粘土、樹脂、またはピッチが用いられる。分散剤は、ライニング材の水分を低減させる薬品であり、例えば、リン酸塩系（ピロリン酸ソーダ、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、酸性ピロリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ）、カルボン酸系（クエン酸ソーダ、グルコン酸ソーダ）、アクリル酸系（ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル）、もしくはその他（ポリアルコール系、リグニンスルホン酸系）またはこれらの組み合わせが用いられる。急結剤および硬化遅延剤は、ライニング材の硬化のタイミングを調整するための薬品であり、急結剤としては、例えば、Ｎａ、Ｋ、もしくはＣａの水酸化物、ＮａもしくはＫのケイ酸塩、希硫酸、０．５〜１．０質量％程度の硫酸塩、硝酸塩、Ｌｉ塩、トリエタノールアミンなどの有機塩基、ポルトランドセメント、またはアルミナセメント水和物などが用いられる。硬化遅延剤としては、例えば、ＭｇもしくはＢａの水和物、Ｎａ、Ｋ、Ｂａ、ＭｇもしくはＣａの塩化物、０．２５質量％以下の硫酸塩、硝酸塩、クエン酸、酒石酸、グルコース酸の塩、ホウ砂、鉛の塩、リン酸塩、糖類、小麦粉、グリセリン、グルコース、またはセルロースなどが用いられる。これらの薬品は、事前にバインダー中または耐火物原料中に混合されてもよく、ライニング材の混練時に添加されてもよく、また混練されたライニング材に流し込み直前に添加されてもよい。
【００２８】
支持手段１０は、架台１１と、ポスト１２と、荷重受け部材１３とを含む。
【００２９】
架台１１は、移動手段５０のＸＹテーブル５１に積載され、ポスト１２および荷重受け部材１３を支持する。架台１１には、型枠３０の移動またはライニング材の流し込みなどを制御する制御機器（図示せず）が積載されてもよい。また、架台１１は、作業員の足場になる作業デッキとして用いられてもよい。
【００３０】
ポスト１２は、架台１１に立設され、ロッド２０を支持する。支持手段１０のロッド２０を支持する部分には、ロッド２０の配置に応じて、さまざまな構成を採用することが可能であるが、図示された例では、４本のポスト１２ａ〜１２ｄが設けられている。ポスト１２ａ〜１２ｄは、それぞれ、上下方向に２本のロッド２０を支持する。具体的には、ポスト１２ａがロッド２０ａ，２０ｂを支持し、ポスト１２ｂがロッド２０ｃ，２０ｄを支持し、ポスト１２ｃがロッド２０ｅ，２０ｆを支持し、ポスト１２ｄがロッド２０ｇ，２０ｈを支持する。なお、ロッド２０ｄ，２０ｆ，２０ｈは、それぞれロッド２０ｃ，２０ｅ，２０ｇの下方にあり、またいずれもロッド２０ｂの後方にあるため、図１〜図４では図示されていない。
【００３１】
荷重受け部材１３は、型枠３０に近い架台１１の端部に設けられ、型枠３０を担持する。荷重受け部材１３は、型枠３０の荷重を支持するが、型枠３０の水平方向の動きを妨げない。図示された例では、要素型枠３１ａ〜３１ｃにそれぞれ対応する位置に、３つの荷重受け部材１３ａ〜１３ｃが設けられている。なお、荷重受け部材１３の構成については後述する。
【００３２】
ロッド２０は、ポスト１２によって支持されて水平方向に延びる部材である。ロッド２０は、複数設けられ、互いに独立して水平方向に進退可能である。図示された例では、８本のロッド２０ａ〜２０ｈが設けられている。ポスト１２とロッド２０との連結部分は遊間を有する構造になっており、それゆえ各ロッド２０は互いに独立して水平方向に進退することができる。なお、ポスト１２とロッド２０の連結部分の構成については後述する。
【００３３】
型枠３０は、内周面２ｓに沿った湾曲板形状を有する。ライニング施工時には、型枠３０が内周面２ｓに対向して配置され、型枠３０と内周面２ｓとの間のライニング空間にライニング材が流し込まれる。それゆえ、型枠３０と内周面２ｓとの間隔がライニングの施工厚さになる。従って、ライニングの施工厚さの精度を高くするためには、型枠３０の各部分において、内周面２ｓとの間隔をできるだけ均一に保つことが必要になる。
【００３４】
そこで、型枠３０は、背面のそれぞれ異なる位置に連結される複数のロッド２０によって支持され、複数のロッド２０はそれぞれが互いに独立して水平方向に進退する。かかる構成によって、型枠３０の内周面２ｓに対する姿勢を自由に変化させて配置することが可能になり、型枠３０の各部分における内周面２ｓとの間隔を均一に近づけることができる。それゆえ、ロッド２０は、型枠３０の内周面２ｓに対する姿勢を制御する姿勢制御手段ともいえる。なお、ロッド２０と型枠３０との連結部分の構成については後述する。
【００３５】
また、型枠３０は、複数の要素型枠３１に分割されうる。また、型枠３０には、緩衝部材３２と、側型枠３３と、側型枠シール３４とが設けられる。さらに、型枠３０には、スペーサ部材として上部スペーサ４１と、挿し込み目盛り４２とが設けられる。
【００３６】
要素型枠３１は、互いに屈曲可能に連接されている。図示された例では、型枠３０は、内周面２ｓの周方向に３つの要素型枠３１ａ〜３１ｃに分割されている。これによって、型枠３０の湾曲形状の平均的な曲率を変化させることが可能になり、型枠３０の全面における内周面２ｓとの間隔をさらに均一に近づけることができる。なお、要素型枠３１の構成については後述する。
【００３７】
緩衝部材３２は、型枠３０の下端に貼着される例えばスポンジなどの弾性部材である。後述するように、施工装置１は、既に施工されたライニング３をライニング空間の下端としてライニングを施工する。それゆえ、型枠３０の下端は、既に施工されたライニング３の上端に当接される。このとき、緩衝部材３２は、型枠３０と既に施工されたライニング３との間に介され、衝撃を吸収することによって、既に施工されたライニング３が破壊されるのを防ぐ。
【００３８】
側型枠３３は、ライニング空間の側面を構成し、流し込まれたライニング材の側圧を負担する。それゆえ、側型枠３３は、剛性材料で構成されることが望ましい。また、側型枠３３は、型枠３０に対して進退可能に貫設される。これによって、既にライニングが施工された部分に周方向で隣接する部分にライニングを施工するときに、側型枠３３を型枠３０の内側に引き込んで、既に施工されたライニングをライニング空間の側面として利用することができる。
【００３９】
また、側型枠３３は、上下方向に複数の要素に分割されうる。図示された例では、型枠３０の両側の側型枠３３が、それぞれ側型枠３３ａ〜３３ｆと、側型枠３３ｇ〜３３ｍとに６分割されている。これらの要素側型枠の間は１ｍｍ程度開いており、各要素側型枠はそれぞれ独立して進退可能である。これによって、側型枠３３を型枠３０に対して進退させる操作が容易になる。また、側型枠３３の全体形状を内周面２ｓの縦断面の変形に対応させることが可能になる。さらに、側型枠３３ａ〜３３ｍのうちの一部または全部には、側型枠３３の部分でのライニング空間の厚さを計測するための目盛りが設けられる。
【００４０】
側型枠シール３４は、側型枠３３のさらに外側に設けられる。上述のように、側型枠３３は剛性材料で構成されるため内周面２ｓに密着することが難しく、側型枠３３と内周面２ｓとの間には隙間ができる。そこで、側型枠シール３４は、側型枠３３の外側で内周面２ｓに密着し、上記の隙間をシールする。流し込まれたライニング材の側圧は側型枠３３によって負担されるため、側型枠シール３４は内周面２ｓに密着しやすい例えばスポンジなどの弾性材料で構成されうる。
【００４１】
図示された例では、型枠３０の両側の端部に側型枠シール３４ａ，３４ｂが設けられている。側型枠シール３４ａ，３４ｂは、蝶番などを用いて型枠３０に対して開閉可能に連結される。これによって、既にライニングが施工された部分に周方向で隣接する部分にライニングを施工するときに、側型枠シール３４を開放して、既に施工されたライニングをライニング空間の側面として利用することができる。
【００４２】
上部スペーサ４１は、型枠３０の上端部に、型枠３０から所定のライニング施工厚さだけ突出して設けられる。型枠３０を内周面２ｓに対向して配置するときには、上部スペーサ４１が内周面２ｓに当接するように配置することによって、型枠上部でのライニング空間の厚さを所定の施工厚さに近づけることができる。この目的のために、上部スペーサ４１は、型枠３０にロッド２０が連結される位置に対応する位置に設けられることが望ましい。上部スペーサ４１は、着脱可能に設けられ、施工厚さの変更に応じて交換される。
【００４３】
図示された例では、ロッド２０ａが連結される位置に対応して上部スペーサ４１ａが、ロッド２０ｃが連結される位置に対応して上部スペーサ４１ｂが、ロッド２０ｅが連結される位置に対応して上部スペーサ４１ｃが、ロッド２０ｇが連結される位置に対応して上部スペーサ４１ｄが、それぞれ設けられる。また、上部スペーサ４１の内周面２ｓに当接される部分には、内周面２ｓが傷まないようにスポンジなどの弾性部材が設けられることが望ましい。
【００４４】
挿し込み目盛り４２は、型枠３０の中央部、または下部に、型枠３０に対して進退可能に貫設される。挿し込み目盛り４２には、ライニング空間の厚さを計測するための目盛りが設けられる。挿し込み目盛り４２を型枠３０から突出させて内周面２ｓに当接させることによって、上部スペーサ４１および側型枠３３から離れた型枠３０の部分においても、ライニング空間の厚さが所定の施工厚さになっているか否かを確認することができる。ライニング空間にライニング材が流し込まれるときには、挿し込み目盛り４２を型枠３０の内側に引き込んで、ライニングの支障にならないようにすることができる。
【００４５】
移動手段５０は、ＸＹテーブル５１と、旋回テーブル５２と、支持脚５３と、テーブル５４と、パンタグラフ５５と、基台５６とを含む。
【００４６】
ＸＹテーブル５１は、旋回テーブル５２に載設され、支持手段１０の架台１１を支持する。ＸＹテーブル５１は、支持手段１０を水平方向に移動させる水平移動手段である。ＸＹテーブル５１は、例えば、架台１１の重心から型枠３０の中心に向かう方向をＸ方向、水平面内でＸ方向に直交する方向をＹ方向として、それぞれの方向に自由に移動することによって、支持手段１０を水平方向に自由に移動させる。
【００４７】
旋回テーブル５２は、支持手段１０を容器の内周面の周方向に旋回させる旋回手段である。旋回テーブル５２は、支持脚５３によって支持される部分を固定部、ＸＹテーブル５１を支持する部分を可動部として、可動部を固定部に対して３６０°旋回させることが可能である。
【００４８】
支持脚５３は、旋回テーブル５２を支持し、テーブル５４に載設される。図示された例では、４つの支持脚５３がテーブル５４上に載設され、旋回テーブル５２の固定部を支持している。支持脚５３は、テーブル５４が傾斜している場合でも旋回テーブル５２が水平に保たれるように、各支持脚５３の高さを調整するジャッキと、各支持脚５３の角度を調整する球面座とを有する。
【００４９】
テーブル５４は、パンタグラフ５５に連結される。パンタグラフ５５は、基台５６上に上下方向に伸縮自在に設けられる。基台５６は、溶鋼鍋２の底部に設置される板状体であり、施工装置１全体の荷重を支持する。テーブル５４、パンタグラフ５５、および基台５６は、支持手段１０を溶鋼鍋２内で昇降させる昇降手段である。水平移動手段であるＸＹテーブル５１と、旋回手段である旋回テーブル５２と、上記の昇降手段とを含む移動手段５０によって、支持手段１０と型枠３０とは、内周面２ｓに沿って自由に移動することができる。
【００５０】
図３に示されるように、施工装置１は、内周面２ｓのうち、周方向に分割された一部分にライニング３を施工しうる。この場合、施工装置１は、移動手段５０の旋回テーブル５２の中心が溶鋼鍋２の中心にほぼ一致するように配置される。旋回テーブル５２が型枠３０を内周面２ｓの周方向に旋回させ、内周面２ｓの周方向に順次ライニング３を施工していくことによって、内周面２ｓの全周にわたってライニング３を施工することができる。
【００５１】
また、図４に示されるように、施工装置１は、内周面２ｓのうち、上下方向に分割された一部分にライニング３を施工しうる。この場合、パンタグラフ５５が伸縮することによって型枠３０が内周面２ｓに沿って昇降し、またＸＹテーブル５１による水平方向の移動およびロッド２０の進退によって型枠３０が内周面２ｓの拡径に合わせて移動することによって、内周面２ｓの下部から上部へと順次ライニング３を施工することができる。
【００５２】
このように、施工装置１は、溶鋼鍋２の内周面２ｓを、周方向または上下方向に分割した部分ごとにライニング３を施工する。これによって、型枠３０を内周面２ｓの部分ごとの変形に対応して配置することができ、ライニング３の施工厚さの精度を高めることができる。
【００５３】
（支持手段とロッドとの連結部分の構成）
次に、図５および図６を参照して、支持手段１０とロッド２０との連結部分の構成について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る施工装置１におけるポスト１２とロッド２０との連結部分の構成を示す側面図である。図６は、図５に示す連結部分のＩ−Ｉ線断面図である。なお、図５、図６、および以下の説明では、ロッド２０が延びる方向をＸ軸、水平面内でＸ軸方向に直交する方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とする。
【００５４】
ポスト１２には、Ｘ軸方向の貫通孔１２１と、貫通孔１２１と交差するＹ軸方向の貫通孔１２２とが設けられる。貫通孔１２１，１２２には、連結部材２１が遊嵌される。連結部材２１は、Ｘ軸方向に貫通孔１２１とほぼ同じ長さを有し貫通孔１２１よりも断面積が小さい円筒状部分と、円筒状部分の中央付近からＹ軸方向の両側に突出し貫通孔１２２よりも断面積が小さい突起部分とを有する。連結部材２１の円筒状部分の中心には、Ｘ軸方向に貫通するねじ孔が設けられ、このねじ孔に、ロッド２０に形成された送りねじが螺合される。
【００５５】
図示されているように、ポスト１２と連結部材２１との間には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれについて遊間が設けられている。それゆえ、連結部材２１と連結部材２１に螺合されるロッド２０とは、ポスト１２に対して、図５に示されるようにＸ−Ｚ方向に傾いたり、図６に示されるようにＸ−Ｙ方向に傾いたりすることが可能である。これによって、複数のロッド２０をそれぞれ独立して進退させた場合に各ロッド２０の間に生じるひずみを吸収することができる。
【００５６】
なお、以上で説明したポスト１２とロッド２０との連結部分の構成は一例である。ロッド２０は、複数のロッド２０が独立して進退することによって生じるひずみを吸収することが可能なその他の構成によってポスト１２に連結されてもよい。
【００５７】
（ロッドと型枠との連結部分および要素型枠の連接部分の構成）
次に、図７を参照して、ロッド２０と型枠３０との連結部分および要素型枠３１の連接部分の構成について説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る施工装置１におけるロッド２０と要素型枠３１との連結部分および要素型枠３１の連接部分の構成を示す上面図である。
【００５８】
まず、ロッド２０と型枠３０との連結部分の構成について説明する。型枠３０側のロッド２０の端部には、端部部材２２が嵌合される。一方、型枠３０を構成する要素型枠３１には、ロッド２０に向かって鉤状に突出し、孔３１２を有するエルボ板３１１が設けられる。端部部材２２がエルボ板３１１の孔３１２を貫通し、端部部材２２のフランジ２３ａ，２３ｂがエルボ板３１１を間に挟むことによって、端部部材２２を介してロッド２０と要素型枠３１とが連結される。フランジ２３ａ，２３ｂとエルボ板３１１との間、および孔３１２の内面と端部部材２２との間にはそれぞれ遊間が設けられる。複数のロッド２０が互いに独立して進退すると、各ロッド２０と要素型枠３１との間の角度はさまざまに変化するが、上記の遊間を設けることによってかかる角度の変化を吸収することができる。
【００５９】
なお、以上で説明したロッド２０と要素型枠３１との間の連結部分の構成は一例である。ロッド２０と要素型枠３１とは、角度の変化を吸収することが可能なその他の構成を用いて連結されてもよい。
【００６０】
次に、要素型枠３１の連接部分の構成について説明する。要素型枠３１の連接部分では、互いに連接する２つの要素型枠３１のそれぞれに連結片３１３が設けられる。連結片３１３は、それぞれ孔３１４を有する。さらに、それぞれの連結片３１３を連結するために、孔３１４を貫通するピン３１５が設けられる。孔３１４の内面とピン３１５との間には遊間が設けられる。型枠３０の横断面の平均的な曲率を変化させるために、連接される要素型枠３１の間の角度はさまざまに変化するが、上記の遊間を設けることによってかかる角度の変化を吸収し、複数の要素型枠３１を互いに屈曲可能に連接することができる。連結片３１３は、図示されているように、要素型枠３１の型枠面３１ｓとオーバーラップして設けられてもよい。これによって、互いに隣接する要素型枠３１の間での型枠面３１ｓの隙間を最小にすることができる。
【００６１】
なお、以上で説明した要素型枠３１の連接部分の構成は一例である。要素型枠３１の連接部分には、角度の変化を吸収し、複数の要素型枠３１を互いに屈曲可能に連接させることが可能なその他の構成がもちいられてもよい。
【００６２】
（要素型枠の構成）
次に、図８を参照して、要素型枠３１の構成について説明する。図８は、本発明の一実施形態に係る施工装置１における要素型枠３１の構成の例を示す図である。
【００６３】
なお、型枠３０は、全体が１枚の板状部材で構成されていてもよく、その場合でも内周面２ｓに対して姿勢を自由に変化させることで、ライニングの施工厚さの精度を高めることができる。しかし、以下で説明するように、型枠３０を複数の要素型枠３１に分割すれば、より高い精度で内周面２ｓの変形に対応して所定のライニング施工厚さを確保することができる。
【００６４】
（ａ）の例は、図１〜図４を参照して説明された施工装置１における要素型枠３１の構成である。要素型枠３１ａ〜３１ｃは、型枠３０を内周面２ｓの周方向に３分割した形状を有する。ここで、要素型枠３１ａには、ロッド２０ａ〜２０ｄに連結されるエルボ板３１１ａ〜３１１ｄが設けられる。従って、要素型枠３１ａの内周面２ｓに対する姿勢は、ロッド２０ａ〜２０ｄのそれぞれの先端の位置によって決定される。また、要素型枠３１ｃには、ロッド２０ｅ〜２０ｈに連結されるエルボ板３１１ｅ〜３１１ｈが設けられる。従って、要素型枠３１ｃの内周面２ｓに対する姿勢は、ロッド２０ｅ〜２０ｈのそれぞれの先端の位置によって決定される。一方、要素型枠３１ｂには、エルボ板３１１は設けられていない。しかしながら、要素型枠３１ｂは、要素型枠３１ａ，３１ｃと互いに連接しており、要素型枠３１ａ，３１ｃが要素型枠３１ｂと連接する部分の近傍にエルボ板３１１ｃ〜３１１ｆが設けられる。従って、要素型枠３１ｂの内周面２ｓに対する姿勢は、ロッド２０ｃ〜２０ｆのそれぞれの先端の位置によって決定される。
【００６５】
このように、型枠３０を内周面２ｓの周方向に分割した形状の要素型枠３１ａ〜３１ｃによって、型枠３０の横断面の曲率を変化させることができる。従って、溶鋼鍋２の変形によって内周面２ｓの曲率が設計上の曲率から変化している場合にも、型枠３０の横断面の曲率を内周面２ｓの曲率に対応させ、内周面２ｓに高い精度で所望の施工厚さのライニングを施工することができる。
【００６６】
（ｂ）の例は、（ａ）の要素型枠３１がさらに上下方向に分割された変形例である。要素型枠３１ｄ〜３１ｉは、型枠３０を内周面２ｓの周方向に３分割、上下方向に２分割した形状を有する。この場合、要素型枠３１の上下方向の連接部分の近傍にエルボ板３１１ｉ〜３１１ｍが追加される。また、エルボ板３１１ｉ〜３１１ｍに連結されるロッド２０ｉ〜２０ｍも追加される。上下方向に隣接する要素型枠３１同士は、例えば、ゴム製のシール部材（図示せず）を用いてフレキシブルに連結されうる。上側に位置する要素型枠３１ａ〜３１ｃの荷重は、例えば架台１１に別途ポストを設け、該ポストに荷重受け部材を設けることによって支持される。下側に位置する要素型枠３１ｄ〜３１ｆの荷重は、荷重受け部材１３によって支持される。
【００６７】
このように、型枠３０を内周面２ｓの周方向だけではなく上下方向にも分割した形状の要素型枠３１によって、型枠３０の横断面の曲率を変化させることができるのに加えて、型枠３０の縦断面を屈曲させることができる。従って、溶鋼鍋２の変形によって内周面２ｓの縦断面が屈曲している場合にも、型枠３０の縦断面を対応して屈曲させ、内周面２ｓに高い精度で所望の施工厚さのライニングを施工することができる。
【００６８】
（荷重受け部材の構成）
次に、図９を参照して、荷重受け部材１３の構成について説明する。図９は、本発明の一実施形態に係る施工装置１の荷重受け部材１３の構成を示す側面図である。
【００６９】
図では、荷重受け部材１３の例として荷重受け部材１３ａが図示されている。荷重受け部材１３は、架台１１に接合される張出部材１３１ａと、要素型枠３１ａに接合されて張出部材１３１ａ上を滑動する滑動部材１３２ａとを含む。滑動部材１３２ａは、垂直方向の応力を張出部材１３１ａに伝達するが、水平方向には張出部材１３１ａから力を受けない。従って、荷重受け部材１３は、要素型枠３１ａの水平方向の動きを妨げることなく、要素型枠３１の荷重を支持することができる。
【００７０】
さらに、荷重受け部材１３ａは、架台１１の端部に接合され孔１３４ａを有する連結片１３３ａと、要素型枠３１ａに接合され孔１３７ａを有する連結片１３６ａと、孔１３４ａおよび孔１３７ａを貫通して連結片１３３ａおよび連結片１３６ａを連結するピン１３５ａとを含んでもよい。孔１３４ａおよび孔１３７ａとピン１３５ａとの間には、遊間が設けられている。連結片１３３ａ，１３６ａおよびピン１３５ａは、架台１１と要素型枠３１との距離を所定の範囲に制限することによって、滑動部材１３２ａが張出部材１３１ａの上から脱落することを防ぐ。
【００７１】
なお、荷重受け部材１３ｂ，１３ｃも、上記の荷重受け部材１３ａと同様の構成を有する。また、以上で説明した荷重受け部材１３の構成は一例である。荷重受け部材１３は、要素型枠３１の動きを妨げることなく要素型枠３１の荷重を支持することが可能なその他の構成を有してもよい。
【００７２】
（施工方法）
次に、本発明の一実施形態に係る施工装置１を用いた不定形耐火物の施工方法について説明する。
【００７３】
まず、施工装置１を、溶鋼鍋２の内部に設置する。このとき、テーブル５４、パンタグラフ５５、および基台５６からなる昇降手段は、溶鋼鍋２と中心が一致するように設置される。また、旋回テーブル５２は、回転軸が昇降手段の中心と一致するように、支持脚５３とともにテーブル５４上に載設される。さらに、施工装置１の全体が水平になるように、支持脚５３に設けられたジャッキを調整する。
【００７４】
次に、パンタグラフ５５を伸縮させることによって型枠３０を所定の高さまで昇降させる。所定の高さは、例えば、型枠３０の下端が別途施工された溶鋼鍋２の下部のライニング３の上端に接する高さでありうる。
【００７５】
次に、ロッド２０ａ〜２０ｈを進退させて、型枠３０の横断面の曲率を溶鋼鍋２の横断面の設計上の曲率に合わせる。また、型枠３０の縦断面は、溶鋼鍋２の縦断面の傾斜よりもさらに傾け、上部スペーサ４１ａ〜４１ｄが溶鋼鍋２の内周面２ｓに最も近づくようにする。さらに、側型枠３３ａ〜３３ｍおよび挿し込み目盛り４２ａ，４２ｂを前進させて、型枠３０から所定の施工厚さ以上突出させる。
【００７６】
次に、ＸＹテーブル５１を用いて型枠３０を水平方向に移動させ、内周面２ｓに接近させる。このとき、上部スペーサ４１ａ〜４１ｄが均等に内周面２ｓに近づくように、ＸＹテーブル５１の動きを調整する。上部スペーサ４１ａ〜４１ｄのいずれか１つが内周面２ｓに接触するか、側型枠３３ａ〜３３ｍまたは挿し込み目盛り４２ａ，４２ｂのいずれかの突出量を示す目盛りが所定の施工厚さに一致した時点で、ＸＹテーブル５１による型枠３０の移動を停止する。
【００７７】
次に、ロッド２０ａ〜２０ｈを互いに独立して進退させて、内周面２ｓに所定の施工厚さに等しい間隔で対向するように型枠３０を配置する。具体的には、上部スペーサ４１ａ〜４１ｄのすべてが内周面２ｓに接触し、側型枠３３ａ〜３３ｍおよび挿し込み目盛り４２ａ，４２ｂのすべての目盛りが所定の施工厚さに一致するように、ロッド２０ａ〜２０ｈを進退させて型枠３０の内周面２ｓに対する姿勢を調整する。
【００７８】
次に、側型枠シール３４ａ，３４ｂを閉じ、挿し込み目盛り４２ａ，４２ｂを型枠３０の内側に引き込んで、ライニング空間を形成する。形成されたライニング空間に、ライニング材供給手段４によってライニング材を流し込む。ライニング材がライニング空間の上部まで流し込まれたところでライニング材の供給を停止する。事前の試験によって計測された硬化時間の間、型枠３０の位置を保持し、ライニングの養生を行う。
【００７９】
養生時間が経過し、ライニング空間内のライニングの上端が硬化していることを確認した後、脱枠を開始する。側型枠シール３４ａ，３４ｂを開放し、側型枠３３ａ〜３３ｍを型枠３０の内側に引き込む。さらに、ロッド２０ａ〜２０ｈをそれぞれ１０ｍｍ程度後退させ、型枠３０を施工されたライニング３から離隔させる。
【００８０】
次に、ＸＹテーブル５１を用いて型枠３０を水平方向に移動させ、型枠３０をライニング３からさらに離隔させる。ここで型枠３０がライニング３から離隔する距離は、型枠３０が移動手段５０によって昇降または旋回しても施工装置１とライニング３とが接触しない距離である。
【００８１】
次に、旋回テーブル５２を用いて型枠３０を内周面２ｓの周方向に旋回させるか、またはパンタグラフ５５を用いて型枠３０を上昇させて、型枠３０を次の施工位置まで移動させる。型枠３０を内周面２ｓの周方向に移動させる場合、次の施工位置は、既に施工されたライニング３に内周面２ｓの周方向で隣接する部分である。この場合、既に施工されたライニング３の側では、側型枠３３および側型枠シール３４を使用しない。また、型枠３０を上昇させる場合、次の施工位置は、既に施工されたライニング３の上端に隣接する部分である。
【００８２】
次の施工位置において、上記の型枠３０の横断面の曲率を溶鋼鍋２の横断面の設計上の曲率に合わせる工程以降の工程が繰り返され、溶鋼鍋２の内周面２ｓの各部分に順次ライニング３が施工される。
【００８３】
なお、内周面２ｓの各部へのライニング３の施工では、複数の手順が考えられる。例えば、型枠３０を上昇させながら内周面２ｓの上端までライニング３を施工し、その後型枠３０を内周面２ｓの周方向に移動させて同様の手順を繰り返してもよい。また、同じ高さで型枠３０を内周面２ｓの周方向に移動させて内周面２ｓの全周にライニング３を施工し、その後型枠３０を上昇させて同様の手順を繰り返してもよい。
【実施例】
【００８４】
次に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、上記の図１〜図２に示された施工装置１を使用し、溶鋼鍋２の内周面２ｓに厚さ５０ｍｍの不定形耐火物のライニングを施工した。内周面２ｓの周長は１２．５ｍ、高さは４ｍである。ライニング材は、次の表１に示すような、耐火物原料としてアルミナおよびマグネシアを主に含む原料の混合により製造されるものである。
【００８５】
【表１】
2012220139.tif 000003
【００８６】
表１に示されるライニング材の原料のうち、耐火物原料は、バインダーとともに１０質量％の水によって混練され、タップフロー値２３０ｍｍ程度の流動性を発現するものであった。耐火物原料、バインダー、および水の混練物に対して２．０質量％のケイ酸ナトリウムが、急結剤として、ライニング材供給手段４の吐き出し口の直前でエアによって混合される。
【００８７】
このように、ライニング材に急結剤を混合することによって、ライニング材の硬化に要する時間が数時間から数分に短縮される。それゆえ、ライニング材が流し込まれてから十数分の養生時間で脱枠し、型枠３０を次の施工位置に移動させることが可能になる。また、従来技術である中子を用いた場合には、本実施例とは逆にライニング材の硬化に時間をかけなければならず、ライニング材に急結剤を混合することは適切ではない。従って、ライニング材への急結剤の混合は、本実施例に適した手法であるといえる。
【００８８】
施工装置１の型枠３０は、内周面２ｓの周方向に３つの要素型枠３１ａ〜３１ｃに分割される。各要素型枠３１のサイズは幅１１００ｍｍ×高さ１０００ｍｍであり、従って型枠３０の面積は幅３３００ｍｍ×高さ１０００ｍｍになる。また、型枠３０は、全体として曲率１９４０ｍｍの円弧断面を有する。これは、溶鋼鍋２の図面上の曲率半径に一致している。
【００８９】
また、図１および図２には図示されていないが、ライニング材の流動性を向上させるために、振動装置を用いて加振した。振動装置にはエアバイブレータを用い、４５０Ｈｚ（遠心力０〜３３ｋＮで連動）以下の範囲で可変する振動数で振動板を振動させた。
【００９０】
施工では、まず、型枠体を溶鋼鍋２の下方の所定の施工位置に配置して、型枠３０と内周面２ｓとの間にライニング材の流し込みを開始した。ライニング材の流し込みは、１箇所のライニング材供給手段４から、吐出量９０ｋｇ／ｍｉｎで行った。このとき、振動装置の振動数は３５０Ｈｚとした。
【００９１】
事前のサンプルテストによって計測された、ライニング材が自立強度を発現するまでの硬化時間は、８分程度であった。そのため、ライニング材の流し込み終了後、１０分間養生し、型枠３０をライニングから離隔させた。
【００９２】
この後、型枠３０を内周面２ｓに沿って周方向に移動させ、既にライニング３を施工した部分に隣接する部分に型枠３０を配置した。ライニング材の流し込みを開始してから養生が終了するまでの所要時間は約１５分であり、型枠３０をライニングから離脱させて移動させ、次の施工位置に配置するまでの所要時間も約１５分であった。従って、１箇所の施工位置でライニングを施工するための所要時間は合計で約３０分になった。
【００９３】
周長が１２．５ｍである内周面２ｓの全周にライニング３を施工するために、型枠３０の周方向への移動を４回繰り返した。同じ高さで内周面２ｓの全周にライニング３を施工し終わると、次に型枠３０を上昇させ、既にライニング３を施工した部分の上方に連続してライニング３を施工した。高さが４ｍである内周面２ｓの全体にライニング３を施工するために、型枠３０を上昇させ、その高さで内周面２ｓの全周にライニング３を施工する工程を４回繰り返した。結果として、内周面２ｓの全体にライニング３を施工するのに要した時間は８時間であった。
【００９４】
以上の工程によって得られた溶鋼鍋２の内周面２ｓのライニングは、設計上の厚さである５０ｍｍに対する誤差が±５ｍｍ程度という、精度の高い厚さを有するものであった。
【００９５】
なお、溶鋼鍋２と同様の溶鋼鍋を、従来技術であるれんがによってライニングした場合、施工の所要時間は約１２時間である。また、同様の溶鋼鍋を、従来技術である中子を用いてライニングした場合、脱枠までの所要時間は約１０時間であるが、ライニングの厚さに、設計上の厚さに対して±３０ｍｍの誤差が生じうる。
【００９６】
以上より、本実施例では、れんがによる施工に比べると、施工の所要時間が大幅に短縮され、また、中子を用いた施工に比べると、ライニングの厚さの精度が大幅に向上することが実証されたといえる。
【００９７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９８】
１    施工装置
２    溶鋼鍋
２ｓ    内周面
３    ライニング
４    ライニング材供給手段
１０    支持手段
１１    架台
１２    ポスト
１３    荷重受け部材
２０    ロッド
３０    型枠
３１    要素型枠
３２    緩衝部材
３３    側型枠
３４    側型枠シール
４１    上部スペーサ
４２    挿し込み目盛り
５０    移動手段
５１    ＸＹテーブル
５２    旋回テーブル
５３    支持脚
５４    テーブル
５５    パンタグラフ
５６    基台
【図１】
2012220139.tif 000004
【図２】
2012220139.tif 000005
【図３】
2012220139.tif 000006
【図４】
2012220139.tif 000007
【図５】
2012220139.tif 000008
【図６】
2012220139.tif 000009
【図７】
2012220139.tif 000010
【図８】
2012220139.tif 000011
【図９】
2012220139.tif 000012