JP4168869B2 - 高炉炉底ブロックの鉄皮補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、高炉炉底ブロックの鉄皮補強構造に関し、詳しくは、高炉の改修あるいは新設に所謂リングブロック工法を採用し、予め炉体を上下方向で複数のリング状ブロックに分割して個別に製作しておき、それらのブロックを高炉基礎位置（：現地）に搬入、接合して炉体を完成させる際に、とくに高炉炉底ブロックの鉄皮が変形するのを防止するために設けられる補強を、各工程での邪魔にならずかつ繰り返しの解体復旧を必要としないものとした高炉炉底ブロックの鉄皮補強構造に係わる。

高炉を新設あるいは改修するに際して利用する工法の一つに、炉体を炉頂部から炉底部まで複数個のリング状ブロックに分割し、これらのブロックを予め現地以外の場所（：工場）で建造してから現地へ搬入し組立てる、所謂リングブロック工法が知られている（特許文献１，２参照）。上記ブロックは、鉄皮、炉体冷却用のステーブや冷却板、炉壁となる煉瓦等で形成されるが、それらの合計重量が１０００トン程度の大型構造物となることが多い。そのため、工場から現地への輸送や据え付けの段階で、鉄皮部分に何らかの力が作用して、鉄皮部分が変形する虞がある。鉄皮部分が変形すると、現地でブロックを多段に組立てるとき、それらブロックの上下接合面が変形しているので、上下ブロックの鉄皮接合面が合わなくなり、別途鉄皮の形状修復作業が必要となって建設工期が延びてしまう。

上記のような鉄皮部分の変形を防止する手段として、例えば図４に示すように、形成したリング状のブロックの外周を囲む鉄皮10に、リング中心を通る棒状の補強部材12を水平に渡したものを、上下方向および円周方向の位相を違えて複数配設した鉄皮補強構造が知られている（特許文献３参照）。なお、補強部材３は、その両端部が、ステーブ11を鉄皮10に取り付ける金具の炉内側端部に係合されている。
特公昭４７−１８４６号公報 特開昭５２−４３７０９号公報 特許第３１１０６８３号公報

しかし、前記リング状ブロックのうち最も下に据え付けられる高炉炉底ブロックにおいては、前記従来の鉄皮補強構造を適用した場合、次のような問題があった。

すなわち、高炉炉底ブロックは、高炉の他部位のリング状ブロックと違って、上下二重構造の底板と、上下底板間に平行に配列された炉底冷却用の配管とを有し、現地へ搬入後、上下底板間への不定形耐火物施工や上底板の溶接組立などといった種々の施工が行なわれる。これらの施工にとって、前記従来の鉄皮補強構造は著しく邪魔になるので、これをその都度解体撤去し、再度復旧しなければならず、現地工事量が増大するとともに、解体復旧の繰返しにより鉄皮精度（：リング状ブロック全体の寸法精度）が悪化するという問題があった。

前記従来の鉄皮補強構造を解体撤去せずに、前記の現地施工を行なおうとした場合、次のような困難がある。まず、不定形耐火物施工に際しては、下底板の剛性を高めるために、既設の炉底冷却用の配管と平行に複数配置された形鋼等の底板支持部材の間に、該部材と直角方向の剛性を高めるための補強を追加設置する必要があるところ、前記従来の鉄皮補強構造をなしている、リング中心で交差した棒状の補強部材が著しく邪魔になって、その作業が極めて困難であり、多大の時間と労力を要する。さらに、不定形耐火物施工後、上底板の溶接組立を行なう際にも、前記リング中心で交差した棒状の補強部材が邪魔になって、底板を小分割でしか取り込むことができず、溶接量が増大し、工期も延長せざるをえない。また、溶接量が増大するということは、熱影響による鉄皮（底板、側板の両方を含む）の変形も増大し、鉄皮精度の悪化をももたらす。

本発明は、上述のような従来技術の問題を解決し、現地施工の邪魔にならず、現地工事量の無駄分を大幅に削減し、かつ工場出荷時から現地据付完了までの間、鉄皮精度を維持できる高炉炉底ブロックの鉄皮補強構造を提供することを目的とする。

本発明は、上下二重構造の底板と該上下底板間に並列した炉底冷却用の配管とを有するリング状の高炉炉底ブロックの鉄皮の補強として、前記上下底板間の前記下底板上面から前記上底板下面にわたり前記配管と平行に並列した底板支持部材を下弦材としてその上に組上げたトラスと、前記上下底板間に前記配管と直角に並列した補強兼配管支持部材とを有することを特徴とする高炉炉底ブロックの鉄皮補強構造により前記目的を達成したものである。

本発明によれば、トラスが主梁、補強兼配管支持部材がトラスに直角方向の副梁として作用し高炉炉底ブロックの剛性を大幅に高めるので、十分な鉄皮精度を維持できる。また、上底板上の平行配置のトラスと配管下の補強兼配管支持部材とは、現地での不定形耐火物施工や上底板の溶接組立などの工事の邪魔にはならないから、工場出荷から現地据付完了まで一貫して補強構造を保つことができ、従来のような補強の解体復旧の繰り返しによる現地工事量の無駄分が削減できる。また、配管支持部材を補強に兼用したので、大幅な剛性向上にもかかわらず重量増を最小限にとどめることができる。さらに、炉体は現地据付後、底板下に不定形耐火物施工がされるが、補強をこのときまで残しておくことで不定形耐火物圧送圧力による底板変形をも防止でき、後の炉底煉瓦施工のレベル出しが容易となるという効果もある。

底板支持部材は、形鋼等を材料とし、工場にて、長さ方向両端をリング状のベースプレートおよびその上に溶接されたリング状の側板（鉄皮）に溶接し、高さ方向下端を下底板に溶接しておくのがよい。さらに、底板支持部材を下弦材としたトラスは、底板支持部材の高さ方向上端にガセットプレートを溶接しこれに形鋼等の斜材を溶接し、その上に形鋼等の上弦材を溶接して構成するのがよい。底板支持部材の列間隔（すなわちトラスの列間隔）は、鉄皮精度を維持可能でかつ現地での上底板溶接組立工事の作業スペースを確保可能な範囲が存在するので、その範囲内で適宜設定することができる。

補強兼配管支持部材は、形鋼等を材料とし、工場にて、底板支持部材の列間あるいは列端の底板支持部材と側板との間に収まる長さに分割してそれぞれの間に配置し、高さ方向の下端を下底板に溶接し、長さ方向の一端を同側の底板支持部材に、他端を同側の底板支持部材あるいは側板に溶接しておくのがよい。補強兼配管支持部材の配置量は、トラスに直角の方向の剛性を確保しうる範囲内で任意に設定しうるが、過剰補強になって材料が無駄に増えるのを避けるために必要最小限に抑えるのがよい。

図１〜図３は、本発明の一実施例を示す図であり、図１は正面断面図、図２は側面断面図、図３は平面図である。本実施例を適用した高炉炉底ブロックは、外径約１７ｍのリング状のベースプレート１の上面に溶接された高さ約１ｍのリング状の側板（鉄皮）２と、ベースプレート１の内周縁に溶接された下底板（鉄皮）４と、下底板４に高さ方向の下端、ベースプレート１および側板２に長さ方向の両端を溶接されたＨ形鋼からなる底板支持部材７と、底板支持部材７の上端および側板２に溶接されて下底板４とで二重構造をなす上底板３と、側板２を貫通して底板支持部材７と平行に配置された炉底冷却用の配管５とを有する。ここで、上底板３の溶接は現地において不定形耐火物６の施工後に行い、他の溶接は工場において行った。

本実施例の鉄皮補強構造は、工場において、底板支持部材７を下弦材としてその上に組上げたトラス８と、上下底板３，４間に底板支持部材７と直角の方向に配置したＨ形鋼からなる補強兼配管支持部材９とで形成された。トラス８は、下弦材とした底板支持部材７の上端にガセットプレート８ｃを溶接し、これにＨ形鋼からなる斜材８ｂの長さ方向の一端を溶接し、その他端にＨ形鋼からなる上弦材８ａの下フランジを溶接することにより組上げた。補強兼配管支持部材９は、配管５の設置前に、Ｈ形鋼の長さ方向分割片を底板支持部材７の列間あるいは列端の底板支持部材７と側板２との間に配置し、下フランジを下底板４に、長さ方向の一端を同側の底板支持部材７に、他端を同側の底板支持部材７あるいは側板２にそれぞれ溶接して形成した。トラス８の列間隔（＝底板支持部材７の列間隔）は、２〜３ｍ、補強兼配管支持部材９の列間隔は２〜３ｍに設定した。

このようにして形成した鉄皮補強構造を具備した約１０００トンの高炉炉底ブロックを現地に搬入し、鉄皮補強構造を保形したままの状態で、不定形耐火物６の施工に次いで上底板３の溶接組立を難なく遂行することができた。この間、鉄皮精度は、設計値とのずれが高々３ｍｍ程度以内と、十分なレベルに維持することができた。また、現地工事量は、前記従来の鉄皮補強構造を用いた場合の推定値を１００とした相対値で約４０と、格段に低く抑えることができた。

本発明の一実施例を示す正面断面図である。 本発明の一実施例を示す側面断面図である。 本発明の一実施例を示す平面図である。 従来のリング状ブロックの鉄皮補強構造を示す平面図である。

符号の説明

１ ベースプレート
２ 側板（鉄皮）
３ 上底板（鉄皮）
４ 下底板（鉄皮）
５ 炉底冷却用の配管
６ 不定形耐火物
７ 底板支持部材（下弦材、形鋼等）
８ 補強（トラス）
８ａ 上弦材（形鋼等）
８ｂ 斜材（形鋼等）
８ｃ ガセットプレート
９ 補強兼配管支持部材
10 鉄皮
11 ステーブ
12 棒状の補強部材

Claims (1)

1. 上下二重構造の底板と該上下底板間に並列した炉底冷却用の配管とを有するリング状の高炉炉底ブロックの鉄皮の補強として、前記上下底板間の前記下底板上面から前記上底板下面にわたり前記配管と平行に並列した底板支持部材を下弦材としてその上に組上げたトラスと、前記上下底板間に前記配管と直角に並列した補強兼配管支持部材とを有することを特徴とする高炉炉底ブロックの鉄皮補強構造。

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