(57)【要約】【課題】竪型炉の炉壁に形成された穴を容易に塞ぐとともに、該穴から容易に取り外すことを可能とする炉壁蓋を提供する。【解決手段】炉壁蓋１は、竪型炉の炉壁に形成された穴を塞ぐ。炉壁蓋１は、蓋部２と、該蓋部２から延在する芯金３と、前記芯金３を覆う耐火物４と、を有する。【選択図】            図２
2016023905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型炉の炉壁に形成された穴を塞ぐための炉壁蓋であって、
蓋部と、
該蓋部から延在する芯金と、
前記芯金を覆う耐火物と、を有することを特徴とする炉壁蓋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪型炉の炉壁に形成され、炉壁厚みを測定するための測定器具が挿入される穴を塞ぐ炉壁蓋に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉などの製鉄用の竪型炉の炉壁には、炉壁厚みを測定するための測定器具が挿入される穴が設けられる場合がある。竪型炉は炉壁が損耗して使用に耐えなくなるまで、その操業が続けられる。そこで、竪型炉の炉壁厚みを操業中に測定し、炉壁の補修時期（操業中断時期）を適宜判断する必要がある。炉壁厚みを測定する際には、炉壁に穴を設け、該穴に、炉壁厚みを測定するための測定器具を挿入する場合がある。
【０００３】
竪型炉の例として高炉を採用し、高炉炉壁のうち、穴が設けられた部分の構成の一例を図３に示す。高炉の操業時、高炉の炉底には１４００℃以上となる高温の溶銑が存在する。そこで、溶銑の熱に耐えるべく、炉底は耐火物のみから構成される。しかしながら、高炉の中段部分の炉壁１０１は、鉄皮１０２、該鉄皮１０２より、炉内側に配置されるステーブ１０６、及び、鉄皮１０２とステーブ１０６とに挟まれる耐火物１０４、から構成される。焼結鉱やコークスが高炉の上部から投入され、炉壁１０１の内面に衝突し、該内面に衝撃が加わる。この衝撃に耐え且つ鉄皮１０２を冷却するために、耐火物ではなく、金属（銅または鋳鉄）製のステーブ１０６が炉内に面するように配置される場合が多い。また、高炉の中段部分では、炉底ほどではないものの、ある程度高温となる。ステーブ１０６に形成された冷却パイプ１０３に冷却水を供給してステーブ１０６を冷却することで、耐火物１０４を介して鉄皮１０２及びステーブ１０６は熱で溶けることなく形状が保たれる。ステーブ１０６には、炉壁厚みを測定するための貫通穴１０５が形成されている。貫通穴１０５の内面をパイプ１０７で構成してもよい。
【０００４】
炉壁の損耗状態を知るべく、現在様々な方法があるが、特許文献１には、先端に鏡と照明器具とストッパーを設けた棒などの用具を、例えば、図３に示すような穴１０５に高炉の休風時に挿入し、高炉の内壁に前記ストッパーを引っかけて棒の挿入深度により穴の部分における炉壁厚みを測定するとともに、鏡に写った像により前記穴から離れた位置における炉壁厚を測定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、炉壁厚みの測定後、前述の穴をキャスタブル耐火物などで埋めて、鉄皮に蓋をすることが記載されている。特許文献１では、炉壁厚みを再び測定する際には、ボーリングなどして、その穴を埋めている耐火物を除去する必要があり、非常に手間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明はこの問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、竪型炉の炉壁に形成された穴を容易に塞ぐとともに、該穴から容易に取り外すことを可能とする炉壁蓋を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下の通りである。
竪型炉の炉壁に形成された穴を塞ぐための炉壁蓋であって、蓋部と、該蓋部から延在する芯金と、前記芯金を覆う耐火物と、を有することを特徴とする炉壁蓋。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の炉壁蓋によって竪型炉の炉壁厚みを測定する際に測定具が挿入される穴を容易に塞いだり開いたりすることができ、炉壁厚みの作業の手間を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】炉壁蓋の構成を示す説明図である。
【図２】高炉の炉壁に形成された穴に図１に示す炉壁蓋が挿入され、炉壁に固定された状態を示す説明図である。
【図３】高炉炉壁のうち、穴が設けられた部分の構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、炉壁蓋の構成を示す説明図であり、炉壁蓋の概略鉛直断面図である。穴１０５の形状は特に限定されているものではないが、以下の説明では、穴１０５は円柱状と仮定する。炉壁蓋１は、穴１０５に挿入された状態で固定されるものであり、蓋部２と、該蓋部２から延在する芯金３と、該芯金３を覆う耐火物４と、を有する。蓋部２の周端部には、後述するフランジ１０（図２参照）に蓋部２を固定するための固定治具が取り付けられる貫通穴２ａが形成されている。
【００１２】
蓋部２は、炉壁１０１の外側から穴１０５を覆うことが可能であればよく、形状は特に限定されるものではないが、平板状であることが好ましく、穴１０５が円柱状であれば、炉壁における穴１０５の円形に合わせて、蓋部２を円板形状としてもよい。高炉の炉内は高温高圧になるので、穴１０５を塞ぐ炉壁蓋１には高い圧力がかかる。蓋部２の材質は、その圧力に耐えることが可能であれば、特に限定されるものではなく、金属であれば、総じてその圧力に耐え得る。
【００１３】
芯金３は、溶接などで蓋部２に取り付けられ、該蓋部２の面から延長（延在）する中実柱状の金属である。耐火物４は、芯金３を覆っており、蓋部２の面から延長する柱状であり、比較的太い鍔部４ａと細い閉塞部４ｂとを有する２段構造となっている。
【００１４】
閉塞部４ｂは、穴１０５に適合するように構成されており、該穴１０５に挿入される。図２は、穴１０５に閉塞部４ｂを挿入し、該炉壁蓋１を炉壁１０１に固定した状態を示す説明図であり、穴１０５の周辺の炉壁１０１には、後述する蓋を固定するためのフランジ１０が設けられている。
【００１５】
閉塞部４ｂは、全体が穴１０５に挿入された状態で、耐火物４の炉内面がステーブ１０６の炉内面より５０ｍｍ先の位置から、耐火物４の炉内面がステーブ１０６の炉内面より５０ｍｍ窪んだ位置までの間に配置されるような、穴１０５の奥行きに沿った方向の長さを有することが好ましい。耐火物４の炉内面がステーブ１０６の炉内面から先に離れ過ぎていると、落下してくるコークスや焼結鉱が衝突し、耐火物４が損耗するおそれがある。また、耐火物４の炉内面がステーブ１０６の炉内面から窪み過ぎていると、高温となったコークスや焼結鉱が、ステーブ１０６の穴１０５の部分に入り込んでしまい、その部分が熱で損耗したり、コークスや焼結鉱が穴１０５の内面や耐火物４に固着するおそれがある。しかしながら、耐火物４の炉内面がステーブ１０６の炉内面から±５０ｍｍ離れる程度であれば、耐火物４が削れる量や穴１０５の部分に入り込むコークスや焼結鉱の量は少なくて済む。なお、図２に示すように、耐火物４の炉内面がステーブ１０６の炉内面と面一となる、穴１０５の奥行きに沿う方向の長さを有することがより好ましい。これにより、落下してくるコークスや焼結鉱の衝突や、穴１０５の部分へコークスや焼結鉱の入り込みが防がれる。
【００１６】
閉塞部４ｂは、穴１０５の内壁から隙間をある程度有するような直径を有する。隙間は、例えば３ｍｍ程度、好ましくは１ｍｍから３ｍｍ程度であればよい。これにより、炉壁蓋１を炉壁１０１に設置（固定）する際に、閉塞部４ｂを穴１０５の内壁にあまり接触させないで、閉塞部４ｂを穴１０５に挿入することが可能となる。
【００１７】
穴１０５に閉塞部４ｂを完全に挿入すると、穴１０５の周辺の鉄皮１０２及びフランジ１０に、鍔部４ａ及び蓋部２が配置される。閉塞部４ｂより太い鍔部４ａは、穴１０５に挿入されずに鉄皮１０２で止まり、穴１０５を完全に覆う。穴１０５が鍔部４ａで完全に覆われると、穴１０５からの高炉内部のガス漏れが防止される。
【００１８】
鍔部４ａはフランジ１０に遊嵌する寸法及び形状を有しており、鍔部４ａがフランジ１０に嵌まった後に、蓋部２をフランジ１０に固定することができ、これにより、閉塞部４ｂが穴１０５に挿入された状態で、炉壁蓋１が炉壁１０１に固定可能となっている。フランジ１０の継ぎ手部分には貫通穴（図示は省略）が形成されており、鍔部４ａをフランジ１０に嵌めた後に、蓋部２の貫通穴２ａは、継ぎ手部分の貫通穴に連通する。連通した貫通穴２ａと継ぎ手部分の貫通穴とにボルト１２を挿入し、該ボルト１２をナット１１で締め付けて、蓋部２及びフランジ１０を緊締することで、閉塞部４ｂを穴１０５に挿入した状態で、炉壁蓋１を炉壁１０１に固定する。
【００１９】
図２に示すように、炉壁蓋１が炉壁１０１に固定されると、鍔部４ａで穴１０５が覆われた状態となり、高炉の炉内が高温高圧になり、炉壁蓋１に高い圧力がかかっても、炉壁蓋１が炉壁１０１から外れることなく、穴１０５が鍔部４ａで塞がれる。本実施形態では、ボルト１２及びナット１１で、蓋部２及びフランジ１０を緊締しているが、この形態に限らず、例えば、ボルト１２及びナット１１に代えて、クランプなどの固定治具で、蓋部２をフランジ１０に固定してもよい。
【００２０】
以上の説明では、穴１０５は円柱状と仮定したが、穴１０５の形状は特に限定されるものではなく、四角柱状であってもよい。その場合、適宜、穴１０５の形状に適合するように、閉塞部４ｂと必要に応じて鍔部４ａとの形状及び寸法を調整する。また、以上の説明では、炉壁１０１が高炉の炉壁であると想定してあるが、高炉に限らず、竪型炉であればその炉壁に、穴１０５と類似した穴が形成される可能性があり、本発明の炉壁蓋は、そのような穴に使用することが可能である。
【００２１】
炉壁蓋１で塞がれた穴１０５から炉壁１０１の厚みを測定する場合には、炉壁固定具であるナット１１を緩めてボルト１２をフランジ１０から取り外して、穴１０５に挿入された炉壁蓋１を取り出す。そして、特許文献１に記載されているように、炉壁１０１を構成している耐火物１０４及びステーブ１０６の厚みを測定する。特に、炉内に面するステーブ１０６は、高炉に投入されるコークスや焼結鉱が当接（衝突）し、損耗しやすいので、ステーブ１０６の厚みを測定して、損耗状態を確認する必要があり、本発明の炉壁蓋によって竪型炉の炉壁厚みを測定する際に測定具が挿入される穴を容易に塞いだり開いたりすることができ、炉壁厚みの作業の手間を軽減することができる。
【００２２】
なお、前述の炉壁蓋１は、例えば、次の手順で製造することができる。
手順１．上述した通り、鍔部４ａ及び閉塞部４ｂを成型すべく、穴１０５及びフランジ１０に適合する形状を画成する中空状で２段構造のモールドを準備しておく。
手順２．平板状の蓋部２の面に、芯金３を溶接しておく。
手順３．芯金３をモールドで取り囲むように、蓋部２の面にモールドを載置する。
手順４．モールド内に耐火物４の材料を流し込む。
手順５．必要であれば、該材料を焼成して、鍔部４ａ及び閉塞部４ｂを形成する。
【００２３】
芯金３の材料としては、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）やステンレス鋼材（ＳＵＳ材）を用いることができ、腐食対策を考慮するとステンレス鋼材を用いることが好ましい。また、耐火物４は、高炉内の温度に耐える使用温度を有し、穴１０５に挿入されても撓むことがないように、耐火物４の焼成後に曲げ強さをある程度有し、かつ、穴１０５に挿入された状態であまり膨張しないことが好ましい。耐火物４の材料としては、例えば、プライキャストＫＬミックスなどのキャスタブル耐火材を使用することができる。
【００２４】
また、芯金３の直径は、閉塞部４ｂの直径の１／１０〜１／３程度とすることが好ましい。高炉において、用具で炉壁厚みの測定を行う場合、穴１０５の直径は６０ｍｍ程度であれば、測定作業が可能であり、閉塞部４ｂの直径が５４ｍｍ程度、芯金３の直径が１０ｍｍ程度の炉壁蓋１を使用する場合、１年以上にわたり、その間１０〜２０回程度の脱着を行っても変形や破損することなく使用することができた。また、芯金３は、閉塞部４ｂの先端まで延在する必要はなく、芯金３の炉内側先端から閉塞部４ｂの炉内側先端までの距離が１０〜５０ｍｍとなるように耐火物４を構成することが好ましい。
【００２５】
本発明の炉壁蓋１において、芯金３は、柱状の耐火物４（閉塞部４ｂ）の内部に存在し、閉塞部４ｂの中芯となっている。これにより、仮に、耐火物４の炉内面がステーブ１０６の炉内面より先に位置し、落下してくるコークスや焼結鉱の衝撃を耐火物４が受けたとしても、剛性が強い金属製の芯金３は、その衝撃の力に抗して形状を保つので、耐火物４もまた柱状を保つことができる。また、芯金３は、耐火物４で覆われているので、高炉内の温度が上昇してしまっても、芯金３が、穴１０５の炉内壁（パイプ１０７の内壁）に溶着することはない上に、芯金３自体の温度が上がりにくいので、熱膨張を防ぐことができる。仮に、耐火物４で芯金３を覆わずに、炉壁蓋１の穴１０５に挿入される部分を芯金３のみで構成する場合には、芯金３の温度が上がって、芯金３が熱膨張したり熱変形してしまい、炉壁蓋１を穴１０５から容易に取り外すことが難しくなる。また、蓋部２に芯金３を取り付けずに、耐火物４のみで閉塞部４ｂを構成する場合には、フランジ１０との閉塞部４ｂの接続が困難であり、強度が不足し折れたり欠けが発生したりして閉塞部４ｂが消失しやすくなってしまう。加えて、鉄皮１０２の外面からステーブ１０６の炉内面までの炉壁厚みは２５０〜３００ｍｍ程度あるため、閉塞部４ｂがある程度の強度を有し、また長期間の使用によっても変形を起こさないようにする必要がある。そこで、炉壁蓋１の構造を、芯金３を耐火物４で覆ったものとしている。本発明者らは、炉壁蓋１の様々な構造を検討したが、芯金３を耐火物４で覆った構造が最も耐久性が強い。
【符号の説明】
【００２６】
１      炉壁蓋
２      蓋部
２ａ    貫通穴
３      芯金
４      耐火物（炉壁蓋の）
４ａ    鍔部
４ｂ    閉塞部
１０    フランジ
１１    ナット
１２    ボルト
１０１  炉壁
１０２  鉄皮
１０３  冷却パイプ
１０４  耐火物（高炉の）
１０５  穴
１０６  ステーブ
１０７  パイプ
【図１】
2016023905.tif 000003
【図２】
2016023905.tif 000004
【図３】
2016023905.tif 000005