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技術 高炉の送風支管系の構築方法

出願人 山九株式会社JFEスチール株式会社
発明者 永松秀敏久我秀文小島啓孝
出願日 1999年6月21日 (21年6ヶ月経過) 出願番号 1999-174532
公開日 2001年1月9日 (19年11ヶ月経過) 公開番号 2001-003107
状態 拒絶査定
技術分野 溶鉱炉
主要キーワード 熱的変位 リング状ブロック 位置決め基準点 基準ボルト 図面寸法 損傷原因 ボルト孔位置 構築用部材
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

高炉改修期間を短縮する送風支管系の構築方法を提供する。

解決手段

高炉を囲繞する環状管16と羽口取付け孔17を連結する送風支管系10を構築するときに、既設炉体据え付け位置を第1の三次元座標系上に設定し、支元管下端フランジ24の位置を計測温度補正して第1の三次元座標系に設定し、新規製作された炉体下部マンテル14を第2の三次元座標系に設定し、羽口金物26を計測して羽口34とブローパイプ33の当接位置を三次元座標系に設定し、第1、第2の三次元座標系上の各測定値を合成し、送風支管系10を第3の三次元座標系に設定し、支元管下端フランジ24面及び最上流側フランジ28面の相対位置を確定し、調整短管18の上、下フランジ29、30の位置を調整して製作し、送風支管系10と共に取付ける。

概要

背景

高炉を囲繞する環状管に設けられた支元管と高炉の羽口を連結する送風支管系は、約3.5気圧圧力条件下で1200℃を超える熱風を通ずることから耐熱性を要し、接合部からの熱風の漏洩も防止しなければならない。しかし、送風支管系は内面ライニングの破損等の消耗の激しい部分であるため、取り替えの必要が発生することが多いが、メンテナンス上から、規格化された共通の寸法形状を有する予備品代替え可能であることが要求される。このため、羽口から支元管下端フランジ面までの寸法形状は各羽口で略同一に製作据付けしておくことが必要で、高炉の炉体据え付け時には羽口から支元管下端フランジ面までの寸法を調整できる構造を用いて寸法を合わせている。送風支管系には、主として熱的変位を吸収する目的でエキスパンション管(蛇腹形状伸縮傾動可能な管)が設置されていることから若干の据え付け誤差の吸収は可能である。しかし、これは一方で、エキスパンション管の本来の機能である熱的変位の吸収機能を減ずることとなり、熱風の漏洩及びエキスパンション管の損傷原因となる。そこで、支元管と送風支管系との間に取付け位置の調整のために調整短管を設けて次に示す方法により調整し、羽口から、調整短管の下フランジ面までを高精度でかつ各羽口間で共通した寸法を得る据付けを行っていた。

図4を用いて送風支管系50の構造の一例を説明する。高炉52の下部は、炉底マンテル53、羽口マンテル54、朝顔マンテル55で構成されていて、羽口マンテル54に設けられた羽口取付け孔78には羽口金物56が固着されている。なお、炉底マンテル53と羽口マンテル54によって炉体下部マンテル76が構成される。また、図示しない炉体に吊られた環状管51の下部には、支元管57が設けられ、支元管57の下部には、支元管57と送風支管系50の間の取付け位置の誤差を吸収して連結する調整短管18を取付けるための支元管下端フランジ24が固着されている。調整短管18は、支元管下端フランジ24に取付けられる上フランジ29をその上部に有し、送風支管系50の最上流側フランジの一例であるエキスパンション上フランジ28に取付けられる下フランジ30をその下部に有している。送風支管系50は、調整短管18と羽口34の間を連結する複数の管状部材で構成され、上から順に、エキスパンション61、支管63、エキスパンション62、上部ベンド64、下部ベンド65、ブローパイプ33を有し、これらはそれぞれ規格化された共通の寸法形状を有し、各部材に設けられたフランジによって連結されている。一方、高炉52の羽口34は、羽口金物56から高炉52内部に突出する羽口フレーム67、羽口キュリカス69を介して固定され、ブローパイプ33は羽口34の炉外側に設けられた球面座に中心を合わせて先端を当接させてその位置を規定される。この構成によって環状管51内の熱風を羽口34から高炉52内に噴出することができる。なお、送風支管系50を構成する各部材を据付けるときには、予め製造された規格品を使用する。すなわち、高炉の外周に複数(約40個)設けられた各羽口34とこれに対応する各支元管下端フランジ24の間の相対位置間誤差の吸収は調整短管18によって行う構造となっている。

次に、図5を用いて、高炉の炉体櫓及び炉体櫓から吊り下げられた環状管51は解体せずにそのまま使用し、送風支管系50及び調整短管18を支元管57から取り外して交換する改修に於て、送風支管系50の従来技術による構築方法を説明する。更新する高炉52を設置した後、支元管下端フランジ24に対する送風支管系50の取付け位置を合わせるため、送風支管系50の規格化された寸法形状に合わせたゲージ71を羽口金物56に取付け、ゲージ71の上端部に取付けた調整短管18を支元管下端フランジ24にボルトを用いて仮固定する。なお、通常、改修工事のこの段階では羽口34の取付けはまだ行われていないことから、羽口金物56の位置に対する羽口34の中心位置の据付け誤差が小さいことを利用し、ゲージ71の下端部の位置は羽口34との当接位置にかえて羽口金物56の位置から算定して製作されている。調整短管18は、長さ方向(図中矢印A)と管の半径方向(図中矢印B)の位置をそれぞれ溶接部72、73で調整でき、位置を合わせた後に仮溶接して固定される。なお、取付け位置の誤差は各羽口ごとに違うので、調整短管18による調整は、環状管51に連結するすべての支元管57について行う。これらの作業は、羽口デッキ70上及び羽口デッキ70上に図示しない高所作業用の足場仮設して行う。仮溶接が終わった調整短管18は、取り外して工場持ち帰り円周方向に全周本溶接を行い、内面耐火物ライニング施工する。耐火物の養生後、調整短管18は送風支管系50と共に再度炉体に運ばれて取付けられる。以上のゲージ71による調整作業により、調整短管18の下フランジ30の下面から羽口34とブローパイプ33との当接部の間は各送風支管系50に於て、高い精度で共通寸法を守ることができる。

概要

高炉改修期間を短縮する送風支管系の構築方法を提供する。

高炉を囲繞する環状管16と羽口取付け孔17を連結する送風支管系10を構築するときに、既設炉体の据え付け位置を第1の三次元座標系上に設定し、支元管下端フランジ24の位置を計測温度補正して第1の三次元座標系に設定し、新規製作された炉体下部マンテル14を第2の三次元座標系に設定し、羽口金物26を計測して羽口34とブローパイプ33の当接位置を三次元座標系に設定し、第1、第2の三次元座標系上の各測定値を合成し、送風支管系10を第3の三次元座標系に設定し、支元管下端フランジ24面及び最上流側フランジ28面の相対位置を確定し、調整短管18の上、下フランジ29、30の位置を調整して製作し、送風支管系10と共に取付ける。

目的

しかしながら、前記従来の送風支管系50の構築方法は、以下の問題があった。
(1)測定用のゲージ71の製作に費用がかかり、かつ、高炉周辺での高所作業を伴うゲージによる位置合わせ作業が必要であった。
(2) 各羽口取付け孔において、ゲージ71の取付け、調整短管18の位置調整溶接、耐火物の施工と養生のための工期が必要であった。このとき、高炉の据え付け及び羽口デッキ70の完成を待ってゲージ71による調整短管18の位置調整をし、製造に取りかかっていたため、調整短管18の完成が遅れがちであった。特に、リング状のマンテルブロックを炉体櫓外で製作し、炉体櫓内に搬入して据え付ける改修工期短縮工法(例えば、特開平9−143521号公報)においては、マンテルブロックを高炉基礎上へ搬入するときに該マンテルブロックを横方向に移動させるため、移動を妨げる羽口デッキ70を一部撤去しなければならず、ゲージ71を取付けるための作業用の足場がない状態であった。このため、調整短管18の調整を行うために羽口デッキ70が復旧されるのを待って、ゲージによる位置合わせ作業をしていたので、工期を延長することとなっていた。以上のように、送風支管系50の構築に長期間かかり、その間他の作業を中断する必要があるという問題があった。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、送風支管系の構築期間を短縮することができる送風支管系の構築方法を提供することを目的とする。

効果

実績

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請求項1

高炉改修時に、更新する炉体マンテルのうち少なくとも炉底マンテル羽口マンテルを、炉体外にてリング状に接合して炉体下部マンテルを構成した後搬入して高炉基礎上に据え付け、前記高炉を囲繞する環状管と該高炉の羽口を連結する送風支管系を構築する方法であって、以下の工程を有することを特徴とする高炉の送風支管系の構築方法。第1工程:既設炉体の据え付け位置に対し、基準水平面を含む第1の三次元座標系を設定する。第2工程:前記第1の三次元座標系により位置を確定した測定点から前記高炉の周囲に吊り下げられた既設環状管の下部に設けられた支元管下端フランジの位置を計測し、前記環状管の表面温度と送風支管系据え付け時の表面温度との差による補正を行い、据え付け時の前記支元管下端フランジの位置を算出し、前記第1の三次元座標系に設定する。第3工程:更新する炉体下部マンテルに対し、基準水平面を含む第2の三次元座標系を設定する。第4工程:前記第2の三次元座標系により位置を確定した測定点からの計測による各羽口金物の位置をもとに、当該羽口に対するブローパイプの当接位置を算出して前記第2の三次元座標系に設定する。第5工程:前記第1、第2の三次元座標系を合成して、各測定値及び算出値を前記第1、第2の三次元座標系、又は新たな第3の三次元座標系内に設定する。第6工程:取付けられる送風支管系を、第5工程で合成して各測定値及び算出値が設定された前記第1、第2、又は第3の三次元座標系内に設定し、該送風支管系の最上流側フランジ面と支元管下端フランジ面の相対位置を確定する。第7工程:前記支元管下端フランジ面及び前記最上流側フランジ面と当接する上フランジ及び下フランジを上下端に有し、かつ、前記上フランジ及び下フランジに連結用ボルト孔を有する調整短管製作し、内面耐火物施工を行う。第8工程:前記炉体下部マンテルの据え付け後、前記環状管の支元管下端フランジと前記調整短管の上フランジを、該調整短管の下フランジと前記送風支管系の最上流側フランジをそれぞれ固定する。

請求項2

請求項1記載の高炉の送風支管系の構築方法において、前記炉体下部マンテルの鉄皮は、炉体櫓内で組み上げられることを特徴とする高炉の送風支管系の構築方法。

請求項3

請求項1又は2記載の高炉の送風支管系の構築方法において、前記第1の三次元座標系の原点は、前記既設炉体の炉体中心線上にあり、前記第2の三次元座標系の原点は、前記炉体下部マンテルの炉体中心線上にあることを特徴とする高炉の送風支管系の構築方法。

技術分野

0001

本発明は、高炉改修方法係り、さらに詳しくは高炉の周囲に設けられた環状管と高炉の羽口を連結する送風支管系を構築する方法に関する。

背景技術

0002

高炉を囲繞する環状管に設けられた支元管と高炉の羽口を連結する送風支管系は、約3.5気圧圧力条件下で1200℃を超える熱風を通ずることから耐熱性を要し、接合部からの熱風の漏洩も防止しなければならない。しかし、送風支管系は内面ライニングの破損等の消耗の激しい部分であるため、取り替えの必要が発生することが多いが、メンテナンス上から、規格化された共通の寸法形状を有する予備品代替え可能であることが要求される。このため、羽口から支元管下端フランジ面までの寸法形状は各羽口で略同一に製作据付けしておくことが必要で、高炉の炉体据え付け時には羽口から支元管下端フランジ面までの寸法を調整できる構造を用いて寸法を合わせている。送風支管系には、主として熱的変位を吸収する目的でエキスパンション管(蛇腹形状伸縮傾動可能な管)が設置されていることから若干の据え付け誤差の吸収は可能である。しかし、これは一方で、エキスパンション管の本来の機能である熱的変位の吸収機能を減ずることとなり、熱風の漏洩及びエキスパンション管の損傷原因となる。そこで、支元管と送風支管系との間に取付け位置の調整のために調整短管を設けて次に示す方法により調整し、羽口から、調整短管の下フランジ面までを高精度でかつ各羽口間で共通した寸法を得る据付けを行っていた。

0003

図4を用いて送風支管系50の構造の一例を説明する。高炉52の下部は、炉底マンテル53、羽口マンテル54、朝顔マンテル55で構成されていて、羽口マンテル54に設けられた羽口取付け孔78には羽口金物56が固着されている。なお、炉底マンテル53と羽口マンテル54によって炉体下部マンテル76が構成される。また、図示しない炉体に吊られた環状管51の下部には、支元管57が設けられ、支元管57の下部には、支元管57と送風支管系50の間の取付け位置の誤差を吸収して連結する調整短管18を取付けるための支元管下端フランジ24が固着されている。調整短管18は、支元管下端フランジ24に取付けられる上フランジ29をその上部に有し、送風支管系50の最上流側フランジの一例であるエキスパンション上フランジ28に取付けられる下フランジ30をその下部に有している。送風支管系50は、調整短管18と羽口34の間を連結する複数の管状部材で構成され、上から順に、エキスパンション61、支管63、エキスパンション62、上部ベンド64、下部ベンド65、ブローパイプ33を有し、これらはそれぞれ規格化された共通の寸法形状を有し、各部材に設けられたフランジによって連結されている。一方、高炉52の羽口34は、羽口金物56から高炉52内部に突出する羽口フレーム67、羽口キュリカス69を介して固定され、ブローパイプ33は羽口34の炉外側に設けられた球面座に中心を合わせて先端を当接させてその位置を規定される。この構成によって環状管51内の熱風を羽口34から高炉52内に噴出することができる。なお、送風支管系50を構成する各部材を据付けるときには、予め製造された規格品を使用する。すなわち、高炉の外周に複数(約40個)設けられた各羽口34とこれに対応する各支元管下端フランジ24の間の相対位置間誤差の吸収は調整短管18によって行う構造となっている。

0004

次に、図5を用いて、高炉の炉体櫓及び炉体櫓から吊り下げられた環状管51は解体せずにそのまま使用し、送風支管系50及び調整短管18を支元管57から取り外して交換する改修に於て、送風支管系50の従来技術による構築方法を説明する。更新する高炉52を設置した後、支元管下端フランジ24に対する送風支管系50の取付け位置を合わせるため、送風支管系50の規格化された寸法形状に合わせたゲージ71を羽口金物56に取付け、ゲージ71の上端部に取付けた調整短管18を支元管下端フランジ24にボルトを用いて仮固定する。なお、通常、改修工事のこの段階では羽口34の取付けはまだ行われていないことから、羽口金物56の位置に対する羽口34の中心位置の据付け誤差が小さいことを利用し、ゲージ71の下端部の位置は羽口34との当接位置にかえて羽口金物56の位置から算定して製作されている。調整短管18は、長さ方向(図中矢印A)と管の半径方向(図中矢印B)の位置をそれぞれ溶接部72、73で調整でき、位置を合わせた後に仮溶接して固定される。なお、取付け位置の誤差は各羽口ごとに違うので、調整短管18による調整は、環状管51に連結するすべての支元管57について行う。これらの作業は、羽口デッキ70上及び羽口デッキ70上に図示しない高所作業用の足場仮設して行う。仮溶接が終わった調整短管18は、取り外して工場持ち帰り円周方向に全周本溶接を行い、内面耐火物ライニング施工する。耐火物の養生後、調整短管18は送風支管系50と共に再度炉体に運ばれて取付けられる。以上のゲージ71による調整作業により、調整短管18の下フランジ30の下面から羽口34とブローパイプ33との当接部の間は各送風支管系50に於て、高い精度で共通寸法を守ることができる。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、前記従来の送風支管系50の構築方法は、以下の問題があった。
(1)測定用のゲージ71の製作に費用がかかり、かつ、高炉周辺での高所作業を伴うゲージによる位置合わせ作業が必要であった。
(2) 各羽口取付け孔において、ゲージ71の取付け、調整短管18の位置調整溶接、耐火物の施工と養生のための工期が必要であった。このとき、高炉の据え付け及び羽口デッキ70の完成を待ってゲージ71による調整短管18の位置調整をし、製造に取りかかっていたため、調整短管18の完成が遅れがちであった。特に、リング状のマンテルブロックを炉体櫓外で製作し、炉体櫓内に搬入して据え付ける改修工期短縮工法(例えば、特開平9−143521号公報)においては、マンテルブロックを高炉基礎上へ搬入するときに該マンテルブロックを横方向に移動させるため、移動を妨げる羽口デッキ70を一部撤去しなければならず、ゲージ71を取付けるための作業用の足場がない状態であった。このため、調整短管18の調整を行うために羽口デッキ70が復旧されるのを待って、ゲージによる位置合わせ作業をしていたので、工期を延長することとなっていた。以上のように、送風支管系50の構築に長期間かかり、その間他の作業を中断する必要があるという問題があった。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、送風支管系の構築期間を短縮することができる送風支管系の構築方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

前記目的に沿う本発明に係る送風支管系の構築方法は、実物の据付けを待つことなく、測定値をもとにあらかじめ三次元座標上での数学的処理により、据付け状況を推定して対応する方法である。即ち、高炉の改修時に、更新する炉体マンテルのうち少なくとも炉底マンテルと羽口マンテルを、炉体櫓外にてリング状に接合して炉体下部マンテルを構成した後搬入して高炉基礎上に据え付け、前記高炉を囲繞する環状管と該高炉の羽口を連結する送風支管系を構築する方法であって、以下の工程を有している。
第1工程:既設炉体の据え付け位置に対し、基準水平面を含む第1の三次元座標系を設定する。
第2工程:前記第1の三次元座標系により位置を確定した測定点から前記高炉の周囲に吊り下げられた既設環状管の下部に設けられた支元管下端フランジの位置を計測し、前記環状管の表面温度と送風支管系据え付け時の表面温度との差による補正を行い、据え付け時の前記支元管下端フランジの位置を算出し、前記第1の三次元座標系に設定する。
第3工程:更新する炉体下部マンテルに対し、基準水平面を含む第2の三次元座標系を設定する。
第4工程:前記第2の三次元座標系により位置を確定した測定点からの計測による各羽口金物の位置をもとに、当該羽口に対するブローパイプの当接位置を算出して前記第2の三次元座標系に設定する。
第5工程:前記第1、第2の三次元座標系を合成して、各測定値及び算出値を前記第1、第2の三次元座標系、又は新たな第3の三次元座標系内に設定する。

0007

第6工程:取付けられる送風支管系を、第5工程で合成して各測定値及び算出値が設定された前記第1、第2、又は第3の三次元座標系内に設定し、該送風支管系の最上流側フランジ面と支元管下端フランジ面の相対位置を確定する。
第7工程:前記支元管下端フランジ面及び前記最上流側フランジ面と当接する上フランジ及び下フランジを上下端に有し、かつ、前記上フランジ及び下フランジに連結用ボルト孔を有する調整短管を製作し、内面に耐火物の施工を行う。
第8工程:前記炉体下部マンテルの据え付け後、前記環状管の支元管下端フランジと前記調整短管の上フランジを、該調整短管の下フランジと前記送風支管系の最上流側フランジをそれぞれ固定する。
第1、第2工程で既設マンテルを基準にして支元管下端フランジの位置を設定し、第3、第4工程で新規製作された炉体下部マンテルを基準にして羽口との接合位置を設定し、第5〜第7工程で各設定値を合成して調整短管を製作するので、調整短管の製作開始時期を早めることができる。なお、上記工法において、前記支元管下端フランジの位置にはボルト位置を含む。ここで、前記炉体下部マンテルの鉄皮は、炉体櫓内で組み上げることも可能である。このようにあらかじめ、炉体櫓の外で炉体下部マンテルがリング状に形成され、櫓内に搬入される以前に第3、第4の工程を行う前記の方法が出来なくても、炉体櫓内で組み上げられた後の測定により本方法を用いることで、ゲージによる調整作業を行うこともなく、かつ改修工期を短くすることができる。また、前記第1の三次元座標系の原点を、前記既設炉体の炉体中心線上に設定し、前記第2の三次元座標系の原点を、前記炉体下部マンテルの炉体中心線上に設定すると好ましい。これによって、第1、第2の三次元座標系の垂直方向の軸が炉体中心線と重なり、測定や座標系の合成が簡単にできるようになる。

発明を実施するための最良の形態

0008

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

0009

図1図2図4に示すように、本発明に係る一実施の形態に係る高炉の送風支管系10の構築方法は、高炉の改修時に、既設炉体11を撤去し、更新する炉体マンテルのうち少なくとも炉底マンテル12と羽口マンテル13を炉体櫓外でリング状に接合して炉体下部マンテル14を構成した後搬入して、高炉基礎15上に据え付け、高炉を囲繞する環状管16と羽口34を連結する送風支管系10を構築する方法である。送風支管系10の位置合わせを従来使用していたゲージを使用せず計測によって行い、羽口デッキの構築前に寸法を規定し、送風支管系10の取付け寸法誤差を吸収する調整短管18の製作を羽口デッキの改修と並行して行うことができるので工期を短縮することができる。なお、本実施の形態においては、既設炉体11は全て撤去しているが下部炉体のみを撤去する改修に於ても可能である。また、送風支管系10の構造は、従来例の説明に用いた送風支管系50と同じ構造であるので説明を省略し、以下、構築方法について詳しく説明する。

0010

従来、調整短管18の調整は、更新する高炉を設置した後にゲージを使用して手作業で行っていたが、送風支管系10を取付ける位置の誤差を測定しておくことによって、更新する高炉の設置前に調整することが可能となった。まず、本実施の形態で各位置の測定に使用する三次元測定器について説明する。三次元測定器は、2点の基準計測点をもとに鉛直軸zとそれぞれ互いに直角に配置されたx、y軸、を定義し、測定する点の三次元直交座標値を読みとり品物の寸法、形状を求める測定器である。スケールにはディジタルエンコーダーステムを用い、座標ディジタル表示するものがふつうである。例えば、市販されている三次元測定器(ソキアマンモス等)では、近赤外線目標物に取付けた反射板に当て、反射光受光して距離を測定するのと同時に水平角鉛直角を測定する。また、測定した距離、水平角、鉛直角(r、θ、φ)で表される三次元極座標上の位置を互いに直交する3軸上の座標(x、y、z)で表される標準的な三次元直交座標に変換して表示することができる。近年のデジタル技術の進歩に伴って座標変換やその他各種のデータ処理が可能であり、測定精度、及び測定時間も従来品に比べて大幅に改善されている。

0011

高炉の送風支管系10を構築するために、第1工程では、既設炉体11の解体後も残される支元管の位置を表示、設定するために既設炉体11の据え付け位置を基準にして基準水平面を含む第1の三次元座標系を定義して設定する。第1の三次元座標系の原点の位置は既設炉体11の中心位置である炉心22とすることが好便である。図1に示すように、本実施の形態においては、高炉基礎15には前回の高炉建設時の炉心22を割り出すための複数の基準ボルト孔19〜21が設けられており、基準ボルト孔19〜21の中心点が高炉基礎15上の構造物(ここでは、既設炉体11)の位置決め基準点となる。測定するときには、まず、三次元測定器23を設置する。このとき、それぞれの基準ボルト孔19〜21には、近赤外線を反射面に対して上下左右に45°の範囲で反射可能なシート状の反射板を設置しておく。以下、特に説明のない限り測定する点にはこのシート状の反射板が設置されているものとする。次に、三次元測定器23を高炉基礎15上の2箇所以上の基準ボルト孔が測定可能な点に設置し、その設置位置から既設炉体11の炉心22とx、y方向を算出する。このとき、鉛直方向であるz方向は三次元測定器23によって求めることができる。

0012

すなわち、図1に示す三次元測定器23の設置位置から基準ボルト孔20、21の中心点までの距離とその間の角度を測定することによって、三次元測定器23の設置位置と基準ボルト孔20、21の中心点との間のそれぞれの相対位置を求めることができ、基準ボルト孔20、21の中心点の座標は炉心22を原点として確定しているので、これから既設炉体11の炉心22を計算によって求めることができる。こうして、基準水平面(xy平面)と高炉炉体中心線(z軸)を設定し、これを第1の三次元座標系とする。なお、第1の三次元座標系の設定と同時に現在の測定点(三次元測定器23の設置位置)の座標も確定することができる。

0013

次に第2工程では、第1工程で設定した第1の三次元座標系により位置を確定した測定点(三次元測定器23の設置位置)から既設炉体11の周囲に吊り下げられた既設の環状管16の下部に設けられた各支元管下端フランジ24の少なくとも3つのボルト孔の位置を計測すると共に、環状管16の表面温度と送風支管系10の据え付け時の表面温度との差による補正を行い、据え付け時の支元管下端フランジ24のボルト孔の位置を算出し、第1の三次元座標系に設定する。なお、改修工期短縮のためには第1、第2工程は既設炉体の解体前に行うとよい。また、支元管下端フランジ24の測定点は、予め寸法が規定され、例えばフランジ設計図により、計算から支元管25の中心位置及びボルト孔位置が求められる位置であればボルト孔以外の位置でもよい。第1の三次元座標系により位置を確定した一つの測定点での三次元測定器23からは、例えば1〜4箇所程度の支元管25について支元管下端フランジ24面上のボルト孔位置を測定する。測定する支元管25の数が1〜4箇所とばらつきがあるのは、既設炉体11の周辺に測定を妨げる構造物が設置されている場合が一般的であるからである。三次元測定器23の現設置位置での測定が終了したあとは、設置位置を移動して、再度第1の三次元座標系を設定してから支元管下端フランジ24面上のボルト孔の位置の測定を各支元管25について行う。なお、三次元測定器の数は任意であり複数台を一度に使用してもよい。複数台の三次元測定器を使用することにより測定時間を短縮できることは論をまたない。

0014

測定時に既設炉体11は運転停止していても、まだ支元管下端フランジ24が高温であるときは反射板が熱変形により破損する場合がある。このため、ポールの一端を高温の支元管下端フランジ24に取付け、前記ポールの取付け部から離れた位置に反射板を設けて使用する2点ターゲット式反射治具を、強力マグネット等で固定して使用し、使用後に位置補正を行うことが望ましい。なお、ボルト孔の位置と反射治具の位置の差は三次元測定器23で補正してもよいし、測定後のデータ処理の段階で補正することも可能である。また、既設炉体11の運転時と停止時の鉄皮温度の差は約100℃あるため据え付け時の温度に降下したときの環状管16の収縮を考慮して測定する点の座標の補正を行い第1の三次元座標系に設定するが、温度差が小さいときは補正しなくてもよい。

0015

図2に示すように、第3工程では、新規製作された羽口マンテル13と炉底マンテル12からなる炉体下部マンテル14に対し、基準水平面を含む第2の三次元座標系を設定する。炉体下部マンテル14は、本実施の形態においては高炉基礎15以外の場所で地組されている。リング状に組み立てられた炉体下部マンテル14の内部に三次元測定器23を設置する。三次元座標系としては設計図等により予め定められ、かつ地組作業に設定した中心点(原点)及びx、y、z軸を用いることが好便である。原点の高さを第1の三次元座標系と同じにしておくと、第1、第2の三次元座標系を同じ座標系として扱うことができ測定値と図面との照合が容易であり、作業上正確、容易であるが、違う位置に設定しておいても後で補正して重ね合わせることもできる。

0016

第4工程では、即ち、羽口34の炉外面と当接する送風支管系10の下端であるブローパイプ33の先端位置を設定する。第2の三次元座標系により位置を確定した測定点からの計測による各羽口金物26の位置をもとに、羽口金物26の位置から設計図寸法を用いて羽口の中心軸線を算出してブローパイプ先端位置を前記第2の三次元座標系に設定する。羽口金物26の測定の際には、炉体下部マンテル14内に設置された三次元測定器23から測定できるように、反射板27は内側から視認できる位置に取付けておく(図2中の拡大図参照)。あるいは既に羽口フレーム67が取付けられておればこの中心を測定して羽口金物の中心測定としても良い。逆に羽口金物26が、まだ取付けられていない場合に於ては、各羽口金物26の取付けられるべき位置を測定して、羽口金物26位置を計算により求めても良い。なお、第3、第4工程は炉体下部マンテル14の地組ヤードで行うことができる。炉体下部マンテル14はリング状ブロック形状に地組みされていて高炉基礎15に設置するときと略同じ条件で形成されているので、誤差は少なくすることができる。第5工程では、新設部と既設部の位置関係を合成して、相対位置を確認するため、据付け時の両部分の位置関係に従い第1、第2の三次元座標系を合成して、各測定値及び算出値を新たな第3の三次元座標系内に設定する。第3の三次元座標系は、例えばコンピュータ上に設定し、これに第2工程、第4工程で測定した各測定値を数学的に変換して設定することが可能である。また、合成した各測定値及び算出値を第1、又は第2の三次元座標系に設定してこれを第3の座標系として定義してもよい。

0017

第6工程では、取付けられる各送風支管系10を、その製作図面をもとに各羽口34の炉外面との当接位置を基準に第3の三次元座標系に設定し、送風支管系10の最上流側フランジの一例であるエキスパンション上フランジ28のフランジ面(図4参照)と支元管下端フランジ24のフランジ面の相対位置を確定する。確定した相対位置は、エキスパンション上フランジ28のフランジ面を基準としてコンピュータの記録媒体に記録しておくとよい。なお、第5工程で第1、又は第2の三次元座標系に各測定値及び算出値を設定して合成した場合は、各測定値及び算出値が設定された三次元座標系を使用して前記相対位置を確定する。図3図4に示すように、第7工程では、支元管下端フランジ24のフランジ面及びエキスパンション上フランジ28のフランジ面とそれぞれ当接する上フランジ29及び下フランジ30を上下端に有し、かつ、前記上フランジ29及び下フランジ30に複数の連結用ボルト孔31を有する調整短管18を製作し、内面に耐火物の施工を行う。

0018

調整短管18の一例として図3に示すように、例えば、第6工程で確定したエキスパンション上フランジ28と支元管下端フランジ24の相対位置から定められる調整短管18の図中の左端部の高さD、右端部の高さE、上端部及び下端部の中心位置の差F、また、図3を正面としたとき、側面視して左端、右端、上端部及び下端部の中心位置の差(図3のD、E、Fに該当する寸法)を入力することによって上フランジ29のフランジ面の位置が決まり、調整短管18の立体形状が決定する。この図面寸法を基に調整短管18の製造を行い、内部に耐火物の一例であるキャスタブル耐火物32を施工して養生する。上記の如く数学的に、据付け時の寸法の算出が可能なことから、炉体下部マンテル14を高炉基礎15に設置する前に調整短管18の製造を開始できるので、工期の短縮を図ることができる。第8工程では、炉体下部マンテル14の据え付け後、環状管16の支元管下端フランジ24と調整短管18の上フランジ29を、調整短管18の下フランジ30と送風支管系10のエキスパンション上フランジ28をそれぞれ図示しないボルトで締結し、送風支管系10のブローパイプ33と羽口34(図4参照)とをそれぞれ当接固定する。

0019

このようにして送風支管系10の構築方法を行うことによって、羽口デッキの復旧を待つことなく調整短管18の製造を開始できるので、工期を大幅に短縮できる。なお、本実施の形態における高炉の送風支管系の構築方法は、前記実施の形態に拘束されるものではなく、例えば、三次元測定器23による測定に替え三角測量等の測定方法も使用することができる。また、炉体下部マンテル14は炉体櫓外でリング状ブロックにしたものを使用したが、短冊状に設けた炉底構築用部材を炉体櫓内で溶接して高炉を構築する従来の工法においても、炉体下部マンテル14が構築された時点で、羽口取付け孔17を実測するか炉体下部マンテル14の構築の完了前に溶接施工に伴う収縮等の変形を考慮して補正した後、前記の方法と同様に、調整短管18の取付け位置を算定して製作する方法が使用できる。そして、本実施の形態においては、マンテル取付けに先行して調整短管18の製作を完了することも可能なことから、環状管16に吊りデッキを設け、調整短管18を支元管25に取付けることが可能で、羽口デッキの復旧とは独立した工程を組むこともできる。さらに、前記吊りデッキを環状管16に沿って円周方向に移動可能とすれば作業性はより向上する。また、第1〜第3の三次元座標系として、x軸、y軸、z軸の3軸からなる直交座標系を使用して説明したが、極座標系を使用する場合にも当然適用できる。そして、第1、第2の三次元座標系の原点は、それぞれ既設炉体の炉体中心線上、炉体下部マンテル14の中心線上に設定したが、この位置に限定されるものではなく自由に設定できる。なお、本発明には、第3、第4、第1、第2工程の順に作業を行う場合、又は、第1、第2の工程と第3、第4の工程を並行して行う場合も含まれる。

0020

リング状に上下方向に4分割した炉体マンテルブロックを、炉体櫓に設けたリフトジャッキ昇降して構築する、内容積5000m3 の高炉の改修において、改修のための吹卸し前に、予定休風時間を利用し、2日で40本の送風支管系における計測を完了した。一方、地組された炉体下部マンテルにおける各羽口部の計測は1日で完了した。この結果、従来法ではゲージ測定のために必要な羽口デッキの復旧を開始してから、送風支管系の取付け完了まで21日の工程を要していたが、前記実施の形態における高炉の送風支管系の構築方法を用いることによって予め調整短管を製作しておくことができたことから、送風支管系取付けのために必要な羽口デッキの復旧に要した7日間と高炉の送風支管系の取付け作業に要した2日間の合計9日間を要したのみであり、工期短縮の効果は大であった。

発明の効果

0021

請求項1〜3記載の高炉の送風支管系の構築方法においては、第1、第2工程で既設マンテルを基準にして支元管下端フランジの位置を計測し、第3、第4工程で新規製作された炉体下部マンテルを基準にして、羽口とブローパイプの当接位置を算出し、第5〜第7工程で各測定値を合成して調整短管を製作するので、調整短管の製作開始時期を早めることができ、高炉改修工期を短縮することができる。また、高所作業を伴うゲージによる調整作業を回避できる。特に、請求項2記載の高炉の送風支管系の構築方法においては、炉体櫓外でマンテルを地組みするブロック工法でなく炉体下部マンテルは炉体櫓内で組み上げられる一般的な高炉炉体の構築方法でも本方法を用いて工期の短縮と、ゲージによる調整作業の回避が可能である。請求項3記載の高炉の送風支管系の構築方法においては、第1、第2の三次元座標系の原点は炉体中心線上にあるので、第1、第2の三次元座標系の垂直方向の軸が炉体中心線と重なり、測定や座標系の合成が簡単にできるようになることから、作業者による設計図との照合を容易にすることができ、短時間で正確な作業を行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明の一実施の形態に係る高炉の送風支管系の構築方法に使用する既設高炉の下部の説明図である。
図2同構築方法における新設される炉体下部マンテルの測定方法用の説明図である。
図3同構築方法で新設される調整短管の一実施例の断面図である。
図4高炉の部分正断面図である。
図5従来例に係るゲージの説明図である。

--

0023

10:送風支管系、11:既設炉体(炉体マンテル)、12:炉底マンテル、13:羽口マンテル、14:炉体下部マンテル、15:高炉基礎、16:環状管、17:羽口取付け孔、18:調整短管、19〜21:基準ボルト孔、22:炉心、23:三次元測定器、24:支元管下端フランジ、25:支元管、26:羽口金物、27:反射板、28:エキスパンション上フランジ(最上流側フランジ)、29:上フランジ、30:下フランジ、31:連結用ボルト孔、32:キャスタブル耐火物(耐火物)、33:ブローパイプ、34:羽口

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