JP7322825B2 - モジュールブロック製造方法および炉建設方法 - Google Patents
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Description
前記炉の建設場所以外の場所において複数の定型耐火物を積み上げてモジュールブロックとする積み上げ工程と、
前記積み上げ工程で得られたモジュールブロックの輪郭形状を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された輪郭形状に基づいて加工内容を決定する加工内容決定工程と、
前記加工内容決定工程で決定された加工内容に基づいて前記モジュールブロックを加工機により加工する加工工程とを含む、モジュールブロック製造方法。
前記測定工程において、前記複数のモジュールブロックの輪郭形状を測定し、
前記加工内容決定工程に先だって、前記複数のモジュールブロックのそれぞれをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行い、前記仮想据付の結果に基づいて使用するモジュールブロックを選択するモジュールブロック選択工程をさらに備える、上記1~4のいずれか一項に記載のモジュールブロック製造方法。
上記1~5のいずれか一項に記載のモジュールブロック製造方法によりモジュールブロックを製造するモジュールブロック製造工程と、
前記モジュールブロック製造工程で製造されたモジュールブロックを前記炉の建設場所へ運搬するモジュールブロック運搬工程と、
前記モジュールブロックを設置する位置にモルタルを塗布するモルタル塗布工程と、
前記モルタルが塗布された位置に前記モジュールブロック運搬工程で運搬されたモジュールブロックを設置するモジュールブロック設置工程とを含む、炉建設方法。
本発明の第1の実施形態におけるモジュールブロック製造方法は、炉の建設に用いるモジュールブロックを製造する方法であって、図1のフローチャートに示すように以下の工程を含む。
・積み上げ工程
・測定工程
・加工内容決定工程
・加工工程
積み上げ工程においては、コークス炉の建設場所以外の場所において複数の定型耐火物を積み上げてモジュールブロックとする。本発明においては、後述するように、コークス炉の建設場所以外の場所において製造したモジュールブロックをコークス炉建設場所に運搬、設置するのみでコークス炉を建設することができるため、従来のように作業性の悪い建設場所において築炉工が一つずつ定型耐火物を手積みする作業を低減し、建設場所における作業効率を格段に向上させることができる。
前記モジュールブロックを製造するための定型耐火物としては、特に限定されることなく、レンガやプレキャストブロック等、任意の定型耐火物を用いることができる。なかでも、手積みでコークス炉を建設する際に用いられる通常の定型耐火物を用いることが好ましい。通常の定型耐火物を使用することにより、本発明の方法で築炉する場合においても、従来と同様の炉の設計とすることが可能となり、その結果、少なくとも従来と同等の炉の性能を保証することが可能となる。また、大型のモジュールレンガを用いた場合には、亀裂が入った場合にモジュール全体にわたって亀裂が広がるおそれがあるが、通常の定型耐火物を使用すれば、仮に定型耐火物に亀裂が入ったとしても、その亀裂の伝搬を1つの定型耐火物内でとどめることができる。なお、ここでいう通常の定型耐火物とは、モジュールレンガではない、手積み用の定型耐火物全般を指すが、その寸法は、一般的には、高さ10~15cm、水平方向の長さが20~40cmである。
上記定型耐火物の積み上げは、手作業によって行うことができる。本発明では、コークス炉の建設場所以外の場所においてモジュールブロックの製造を行うので、コークス炉建設場所で定型耐火物を手積みする場合とは異なり、十分な作業スペースを確保することが可能となる。したがって、同じ手積みであっても作業者への負荷を低減することができる。また、コークス炉建設場所で定型耐火物を積む場合には、積み上げられた定型耐火物の高さに合わせて足場を組み、その上で作業を行う必要があるが、モジュールブロック単位で定型耐火物を積む作業を行うため、高所作業のための足場を用いる必要がなく、足下のよい地面の上で作業を行うことができる。
また、上記定型耐火物の積み上げは、ロボットを用いて行うこともできる。この場合、ブロックの製造工程の一部または全部を自動化することができるため、定型耐火物の手積みという重労働に従事する作業員の数を減らすことができるとともに、高度な技能を要求される定型耐火物積み上げ作業の一部または全部をロボットにより自動化することが可能となる。
なお、手積みで行うかロボットを使用するかに関わらず、モジュールブロックの製造ラインは1つとすることも、複数とすることもできる。複数のラインで定型耐火物の積み上げを行ってモジュールブロックを製造すれば、コークス炉建設場所へのモジュールブロックの供給速度を上げることができるため、作業効率の観点からはモジュールブロックの製造ラインの数を2以上とすることが好ましく、3以上とすることがより好ましい。一方、製造ラインの数の上限は特に限定されないが、必要以上にライン数を増やしても、その後のモジュールブロック運搬工程や、コークス炉建設場所において行われるモルタル塗布工程やモジュールブロック設置工程が律速工程となるため、それ以上コークス炉の建設スピードを向上させることが困難となり、費用対効果が低下する。したがって、ライン数は、コークス炉の規模や各工程における作業速度等を考慮して決定すればよい。
前記モジュールブロックのサイズは特に限定されず、任意のサイズとすることができる。しかし、モジュールブロックの製造を手積みで行う場合、モジュールブロックの高さが過度に高いと、高い位置に定型耐火物を積むために、足場を組み立てる等の方法により作業床を設ける必要がある。例えば、日本においては、労働安全衛生規則第518条の規定により、高さが2m以上で作業を行う場合において墜落のおそれのあるときは、作業床を設けることが求められている。前記モジュールブロックの高さが2m未満であれば、定型耐火物を手積みしてモジュールブロックを製造する場合でも、足場などを設置して高所作業を行う必要がないため、作業効率が高い。また、ロボットを用いてモジュールブロックを製造する場合には、前記モジュールブロックの高さを2m未満が2m未満であれば、定型耐火物を積む位置の高さを一般的なアーム型ロボットのアームの可動範囲内とすることができる。そのため、ロボットを水平方向に移動させるのみでモジュールブロックを製造することができるため、作業効率が高い。したがって、作業効率の観点からは、モジュールブロックの高さを2m未満とすることが好ましい。一方、前記モジュールブロックの高さの下限についても特に限定されないが、定型耐火物2段以上とすることが好ましい。
次に、前記積み上げ工程で得られたモジュールブロックの輪郭形状を測定する(測定工程)。ここで、前記輪郭形状には、モジュールブロックの寸法に関する情報も包含するものとする。
次に、前記測定工程で測定された輪郭形状に基づいて加工内容、すなわち、対象となるモジュールブロックをどのような形状に加工するかを決定する(加工内容決定工程)。前記加工内容の具体的形態はとくに限定されず、通常は、後述する加工工程において使用する加工手段(加工機)で所望の加工が行えるように加工内容を決定すればよい。加工内容としては、例えば、モジュールブロックの加工位置(部位)や加工量が挙げられる。
次に、前記加工内容決定工程で決定された内容に基づいて前記モジュールブロックを加工機により加工する(加工工程)。加工機により切削などの加工を施すことにより、モジュールブロックの輪郭形状を調整し、干渉をなくすことができる。
前記加工機としては、特に限定されることなく、モジュールブロックを加工できるものであれば任意の加工機を用いることができる。前記加工機としては、例えば、レーザ加工機およびエンドミルの一方または両方を用いることができる。前記エンドミルとしては、特にボールエンドミルを用いることが好ましい。
本発明の第2の実施形態におけるモジュールブロック製造方法は、前記積み上げ工程において同形状の複数のモジュールブロックを作製し、前記測定工程において、前記複数のモジュールブロックの輪郭形状を測定することに加え、モジュールブロック選択工程をさらに備える。すなわち、本実施形態におけるモジュールブロック製造方法は、図13のフローチャートに示すように以下の工程を含む。
・積み上げ工程
・測定工程
・モジュールブロック選択工程
・加工内容決定工程
・加工工程
次いで、加工内容決定工程に先だって、前記複数のモジュールブロックのそれぞれをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行い、前記仮想据付の結果に基づいて使用するモジュールブロックを選択するモジュールブロック選択工程を実施する。すなわち、先に述べたように製造上の理由から、個々のモジュールブロックには形状(寸法を含む)のばらつきがある。そこで、上記のように仮想据付を行って、次にモジュールブロックを設置する位置に最適な輪郭形状を有するブロックを選択することができる。その結果、後の加工工程における加工量を低減し、作業効率を向上させることができる。
本発明の第3の実施形態における炉建設方法は、複数のモジュールブロックを用いて炉を建設するコークス炉建設方法であって、図14のフローチャートに示すように以下の工程を含む。
・モジュールブロック製造工程
・モジュールブロック運搬工程
・モルタル塗布工程と、
・モジュールブロック設置工程
モジュールブロック製造工程においては、上述したモジュールブロック製造方法によりモジュールブロックを製造する。モジュールブロックの製造は、例えば、上記第1の実施形態または第2の実施形態のモジュールブロック製造方法により行うことができる。
上記モジュールブロック製造工程で製造されたモジュールブロックは、次に、コークス炉建設場所へ運搬される。モジュールブロック運搬工程におけるモジュールブロックの運搬方法は、特に限定されることなく、モジュールブロックの製造場所とコークス炉の建設場所との距離等に応じて、トラックやトランスポーター(自走運搬台車)、クレーン等の任意の方法を単独または複数組み合わせて使用することができる。例えば、コークス炉建設場所に仮上屋が設けられている場合、モジュールブロックの製造や加工を行った場所から前記仮上屋まではトランスポーターで運搬し、仮上屋内では天井クレーンとステージジャッキを併用して施工位置まで運搬することができる。また、モジュールブロック運搬工程においては、モジュールブロック製造場所からコークス炉建設場所の施工位置まで直接モジュールブロックを運搬することもできるが、まず、モジュールブロック保管場所に運搬して一時的に保管し、築炉の進捗状況に応じて前記ブロック保管場所からコークス炉建設場所の施工位置までモジュールブロックを運搬してもよい。
次に、モジュールブロックを設置する位置に、モルタルを塗布する。モルタルの塗布方法は特に限定されず、定型耐火物を積む場合と同様に、モジュールブロックの底面や側面が接触する位置、言い換えれば、モジュールブロックが設置される位置の上面や側面に、モルタルを塗布すればよい。
次に、上記モルタル塗布工程においてモルタルが塗布された位置に、モジュールブロックを設置する。モジュールブロックの設置方法は特に限定されないが、例えば、クレーン等で揚重したモジュールブロックを、モルタルが塗布された面に位置を調整しつつ設置すればよい。このように、モジュールブロック単位で施工することにより、定型耐火物を一つずつ手積みする場合に比べて作業者の負担を低減し、高い精度で定型耐火物を積み上げることができる。
図1、図14のフローチャートに示したプロセスに従い、モジュールブロックの製造から設置を実施した。
前記加工内容決定工程において、前記モジュールブロックをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行い、前記仮想据付の結果に基づいて加工内容を決定した点以外は上記実施例1と同様の手順でブロックの製造から据付を実施した。
図13、図14のフローチャートに示したプロセスに従い、モジュールブロックの製造から設置を実施した。
1a、1b:モジュールブロック
2:定型耐火物
3:ダボ
4:ホゾ
5:モルタル
10:加工機
11:加工工具
12:加工ヘッド
13:第1フレーム
14:第2フレーム
15:レール
16:車輪
17:測距センサ
Claims (6)
- 炉の建設に用いるモジュールブロックを製造する方法であって、
前記炉の建設場所以外の場所において複数の定型耐火物を積み上げてモジュールブロックとする積み上げ工程と、
前記積み上げ工程で得られたモジュールブロックの輪郭形状を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された輪郭形状に基づいて加工内容を決定する加工内容決定工程と、
前記加工内容決定工程で決定された加工内容に基づいて前記モジュールブロックを加工機により削って加工する加工工程とを含む、モジュールブロック製造方法。 - 前記測定工程における輪郭形状の測定を、レーザを利用した3次元計測法を用いて行う、請求項1に記載のモジュールブロック製造方法。
- 前記測定工程における輪郭形状の測定を、前記モジュールブロックを複数の視点から撮像した画像を用いたフォトグラメトリによって行う、請求項1に記載のモジュールブロック製造方法。
- 前記加工内容決定工程において、前記モジュールブロックをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行い、前記仮想据付の結果に基づいて前記加工内容を決定する、請求項1~3のいずれか一項に記載のモジュールブロック製造方法。
- 前記積み上げ工程において同形状の複数のモジュールブロックを作製し、
前記測定工程において、前記複数のモジュールブロックの輪郭形状を測定し、
前記加工内容決定工程に先だって、前記複数のモジュールブロックのそれぞれをコンピュータ上で仮想的に据え付ける仮想据付を行い、前記仮想据付の結果に基づいて使用するモジュールブロックを選択するモジュールブロック選択工程をさらに備える、請求項1~4のいずれか一項に記載のモジュールブロック製造方法。 - 複数のモジュールブロックを用いて炉を建設する炉建設方法であって、
請求項1~5のいずれか一項に記載のモジュールブロック製造方法によりモジュールブロックを製造するモジュールブロック製造工程と、
前記モジュールブロック製造工程で製造されたモジュールブロックを前記炉の建設場所へ運搬するモジュールブロック運搬工程と、
前記モジュールブロックを設置する位置にモルタルを塗布するモルタル塗布工程と、
前記モルタルが塗布された位置に前記モジュールブロック運搬工程で運搬されたモジュールブロックを設置するモジュールブロック設置工程とを含む、炉建設方法。
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