鉄皮補強部材の取付構造

【課題】リング状ブロックの溶接接合後における鉄皮補強部材の取り外しが極めて容易であって、リングブロック工法の本来の目的である工程短縮を達成できる鉄皮補強部材の取付構造を提供すること。
【解決手段】炉体の炉頂部から炉底部までを複数のリング状のブロックに分割したブロックで、当該ブロックの鉄皮内側にはステーブクーラと煉瓦、または冷却板と耐火材が施工されているリング状ブロックに、鉛直方向から見てリングの中心を横断するように鉄皮補強部材を取り付ける鉄皮補強部材の取付構造において、鉄皮補強部材の両端部が鉄皮を貫通して鉄皮外側に突出するように鉄皮補強部材を貫通せしめ、当該鉄皮外側に突出した鉄皮補強部材の両端部を鉄皮外側から鉄皮に係止せしめることによって当該鉄皮補強部材をリング状ブロックに固定することを特徴とする鉄皮補強部材の取付構造。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄皮補強部材の取付構造に関し、特に炉体の炉頂部から炉底部までを複数のリング状のブロックに分割したブロックで、当該ブロックの鉄皮内側にはステーブクーラと煉瓦、または冷却板と耐火材が施工されているリング状ブロックに対して、鉛直方向から見てリングの中心を横断するように鉄皮補強部材を取り付ける鉄皮補強部材の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高炉改修に際しては、古くなった高炉（旧高炉）を小片に分割して高炉基礎上から撤去した後に、その基礎上で短冊形の鉄皮を一枚一枚溶接接合して新たな高炉本体を据え付け、その後に炉内に煉瓦積みを実施する工法、換言すると一から新たな高炉を構築する工法を採っていた。また、高炉の新設に際しても前記の高炉改修と同様に、高炉基礎上で鉄皮を一枚一枚溶接接合して新たな高炉本体を据え付け、その後に炉内に煉瓦積みを実施する工法を採っていた。したがって、従来の工法では高炉の新設・改修に非常に長大な期間を要していた。
【０００３】
このため、近年においては工期短縮が可能な工法として、いわゆるリングブロック工法が採用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。この工法においては、高炉の炉体の炉頂部から炉底部までを複数のリング状のブロックに分割し、各ブロックを高炉基礎とは別の場所（地組場）で一斉に施工を開始する。例えば、ステーブクーラ方式の高炉の場合には、外側から鉄皮、ステーブクーラおよび煉瓦の順に、また、冷却板方式の高炉の場合には、外側から鉄皮、冷却板および耐火材（キャスタブル）の順に各ブロックを施工する。そして、施工された各ブロックを順次ドーリー等の大規模重量物搬送台車を用いて高炉基礎上に搬入し、搬入された各ブロックを順次クレーン等で吊り上げて設置し、ブロック同士が接する部分の鉄皮や配管などを溶接接合して一体化する。
【０００４】
ところで、前記したように高炉基礎上に搬入された各ブロックは順次クレーン等で吊り上げられて設置されるが、このブロック吊り上げ時に当該ブロックが変形すると、ステーブクーラ方式の場合には鉄皮の内周壁に予め施工しているステーブクーラの目地が開いてしまい、また冷却板方式の場合には鉄皮の内周壁に予め施工している耐火材が変形したり落下したりして、これらの補修に多くの手間を要するという問題がある。また、方式を問わず各ブロックが変形したまま段積みされると、上下のブロックに肌違いを生じ、ブロックを一体化するための溶接接合ができなくなる問題がある。
【０００５】
したがって、従来においては、鉛直方向から見てリングの中心を横断するように鉄皮補強部材を取り付け、各ブロックを高炉基礎上に段積みして溶接接合した後に当該鉄皮補強部材の取り外し作業を行うことによって、ブロック吊り上げ時のブロック変形問題に対処してきた。
すなわち、リングブロック工法は従来の工法と比較すると工期短縮が可能な工法ではあるが、ブロック吊り上げ時のブロック変形問題に対処するために、鉄皮補強部材の取り付け・取り外し作業が新たに必要となって、その分リングブロック工法の利点が損なわれていた。特に、従来においては鉄皮補強部材を鉄皮に直接溶接していたので、鉄皮補強部材の取り外し作業に過大な工数を費やしたのであって、これを改善する技術の開発が喫緊の課題となっていた。
【０００６】
この問題を解決する技術として、特許文献１には、棒状の鉄皮補強部材を直接鉄皮に溶接係合すると鉄皮を損傷するおそれがあるので、ステーブクーラを鉄皮に取り付ける金具の炉内側端部に棒状の鉄皮補強部材の端部を係合する鉄皮補強部材の取付方法が開示されている。
しかしながら、当該方法においては鉄皮補強部材の接合部が炉内に設置されるので、鉄皮補強部材を取り外すために作業者がわざわざ炉内に入る必要がある。また、これに伴う作業用の仮足場の設置・解体作業も新たに必要となる。
すなわち、特許文献１に記載の発明は、リングブロック工法で高炉を改修あるいは新設するに際して、各ブロックに取り付ける棒状の鉄皮補強部材を容易に取り除き可能にする高炉炉体ブロックへの鉄皮補強部材の取付方法を提供することを解決課題としているものの、当該方法によっても依然としてリングブロック工法の本来の目的である工程短縮を達成し得なかった。
【特許文献１】特開平１０−０９６００４号公報
【特許文献２】特公昭４７−１８４６号公報
【特許文献３】特開２００７−６３５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の解決すべき課題は、リング状ブロックの溶接接合後における鉄皮補強部材の取り外しが極めて容易であって、リングブロック工法の本来の目的である工程短縮を確実に達成できる鉄皮補強部材の取付構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、前記課題を解決すべく様々な実験的検討および理論的検討を重ねた結果、以下の技術的知見を得た。
（Ａ）前記したように鉄皮補強部材の接合部が炉内に設置されていると、鉄皮補強部材を取り外すために作業者がわざわざ炉内に入ったり、これに伴う作業用の仮足場の設置・解体作業が新たに必要となって、リングブロック工法の本来の目的である工程短縮が阻害されるところ、鉄皮補強部材の両端部が鉄皮を貫通して鉄皮外側に突出するように鉄皮補強部材を貫通せしめ、当該鉄皮外側に突出した鉄皮補強部材の両端部を鉄皮外側から鉄皮に係止するようにすれば、鉄皮補強部材の取り外し作業は鉄皮の外側から行えるので、極めて容易に鉄皮補強部材を取り外せること。
【０００９】
（Ｂ）このように本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造においては、鉄皮補強部材を取り付ける際には、鉄皮補強部材の両端部が鉄皮を貫通して鉄皮外側に突出するように鉄皮補強部材を貫通せしめ、鉄皮補強部材を取り外す際には、貫通させた鉄皮補強部材を鉄皮外側から引き抜くところ、引き抜き易さの観点からは、鋼線、鋼撚り線、鋼棒、鋼管および型鋼のいずれかの鉄皮補強部材を用いるのが望ましいこと。
【００１０】
上記の知見に基づき、本発明者は、リング状ブロックの溶接接合後における鉄皮補強部材の取り外しが極めて容易であって、リングブロック工法の本来の目的である工程短縮を確実に達成できる鉄皮補強部材の取付構造に想到した。その要旨とするところは、以下のとおりである。
【００１１】
（１）炉体の炉頂部から炉底部までを複数のリング状のブロックに分割したブロックで、当該ブロックの鉄皮内側にはステーブクーラと煉瓦、または冷却板と耐火材が施工されているリング状ブロックに、鉛直方向から見てリングの中心を横断するように鉄皮補強部材を取り付ける鉄皮補強部材の取付構造において、鉄皮補強部材の両端部が鉄皮を貫通して鉄皮外側に突出するように鉄皮補強部材を貫通せしめ、当該鉄皮外側に突出した鉄皮補強部材の両端部を鉄皮外側から鉄皮に係止せしめることによって当該鉄皮補強部材をリング状ブロックに固定することを特徴とする鉄皮補強部材の取付構造。
【００１２】
（２）前記鉄皮補強部材が、鋼線、鋼撚り線、鋼棒、鋼管および型鋼のいずれかであることを特徴とする前記（１）に記載の鉄皮補強部材の取付構造。
【００１３】
（３）２本の鉄皮補強部材を用いた取付構造であって、１本の鉄皮補強部材はリング状ブロックの上端部に配設し、残りの１本の鉄皮補強部材についてはリング状ブロックの下端部に、鉛直方向から見て当該鉄皮補強部材の位相が上端部の鉄皮補強部材の位相と９０°ずれるように配設したことを特徴とする前記（１）または（２）記載の鉄皮補強部材の取付構造。
【００１４】
（４）４本の鉄皮補強部材を用いた取付構造であって、２本の鉄皮補強部材はリング状ブロックの上端部に、鉛直方向から見て十字交差するように配設し、残りの２本の鉄皮補強部材についてはリング状ブロックの下端部に、鉛直方向から見て十字交差するように、かつ当該十字の位相が上端部の十字の位相と４５°ずれるように配設したことを特徴とする前記（１）または（２）記載の鉄皮補強部材の取付構造。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造は、鉄皮補強部材の両端部が鉄皮を貫通して鉄皮外側に突出するように鉄皮補強部材を貫通せしめ、当該鉄皮外側に突出した鉄皮補強部材の両端部を鉄皮外側から鉄皮に係止することによって、当該鉄皮補強部材をリング状ブロックに固定する構造である。
したがって、前記両端部における係止状態を鉄皮外側から解除して、鉄皮外側から鉄皮補強部材を引き抜くという極めて簡単な作業をするだけで、リング状ブロックに固定した鉄皮補強部材を取り外すことができる。
すなわち、本発明によれば、鉄皮補強部材を取り外すために作業者がわざわざ炉内に入る必要がなく、また、これに伴う仮足場を設置したり解体したりする作業も不要であって、リングブロック工法の本来の目的である工程短縮を確実に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１〜１０を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造の一例を示す断面図であり、（ａ）は側面の断面図、（ｂ）は平面の断面図である。また、図２は、本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造の別の一例を示す断面図であり、（ａ）は側面の断面図、（ｂ）は平面の断面図である。
図１の例におけるリング状ブロックは、冷却板方式の高炉の炉体を複数のリング状のブロックに分割したブロックであって、当該ブロックの鉄皮１の内側には冷却板５と耐火材１０（図示しない）が施工されている。また、図２の例におけるリング状ブロックは、ステーブクーラ方式の高炉の炉体を複数のリング状のブロックに分割したブロックであって、当該ブロックの鉄皮１の内側にはステーブクーラ２と煉瓦１１が施工されている。
【００１７】
本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造は、図１〜２に例示するように鉄皮補強部材７の両端部が鉄皮１を貫通して鉄皮１の外側に突出するように鉄皮補強部材を貫通せしめる。そして、当該鉄皮１の外側に突出した鉄皮補強部材７の両端部を所定の固定金具２４を用いて鉄皮の外側から鉄皮１に係止することによって、当該鉄皮補強部材７をリング状ブロックに固定する。
【００１８】
なお、図１〜２においては、鉄皮補強部材７の一方の端部が鉄皮１を貫通して鉄皮１の外側に突出している状態を示しているが、他方の端部についても同様に鉄皮１を貫通して鉄皮１の外側に突出しており、当該端部を所定の固定金具２４を用いて鉄皮の外側から鉄皮１に係止する。
また、鉄皮補強部材７を渡すルートとしては、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように鉛直方向から見てリングの中心を横断するように鉄皮補強部材７を取り付ける。また、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように水平に鉄皮補強部材７を取り付ける。
【００１９】
本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造においては、このように鉄皮１の外側に突出させた鉄皮補強部材７の両端部を、鉄皮１の内側からではなく鉄皮１の外側から鉄皮に係止するので、鉄皮補強部材７の取り外し作業を、鉄皮の外側、すなわち炉外で実施でき、これにより極めて容易に鉄皮補強部材７を取り外すことができる。
【００２０】
このように本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造においては、鉄皮補強部材７を取り付ける際には、鉄皮補強部材の両端部が鉄皮を貫通して鉄皮外側に突出するように鉄皮補強部材を貫通せしめ、これを所定の固定金具２４を用いて鉄皮の外側から鉄皮１に係止し、鉄皮補強部材を取り外す際には、前記両端部における係止状態を鉄皮１の外側から解除して、貫通させた鉄皮補強部材７を鉄皮１の外側から引き抜いて取り外すところ、鉄皮補強部材７としては、引き抜き易さの観点から鋼線、鋼撚り線、鋼棒、鋼管および型鋼のいずれかを用いるのが望ましい。
【００２１】
鉄皮補強部材７として鋼棒、鋼管、型鋼のいずれかを用いる場合には、鉄皮補強部材７の両端部にねじ加工するのが望ましい。これにより、鉄皮補強部材を取り付ける際には、図３に示すように鉄皮外側に突出した鉄皮補強部材の端部に支圧板２５を重合し、これを挟むように固定用ナット２６を締め付けることにより、鉄皮補強部材７をリング状ブロックに容易に固定できる。また、固定用ナット２６を緩めることにより、鉄皮補強部材７を容易に取り外せる。
また、固定用ナットによる締め付け力は、固定用ナット２６から支圧板２５を介して鉄皮１へ伝えられるので、当該締め付け力を調整することによって鉄皮１の真円度についても保たれる。
【００２２】
ここで、図３の例は、鉄皮補強部材の両端部にねじを切り、鉄皮外側に突出した鉄皮補強部材の両方の端部において、支圧板２５と固定用ナット２６を用いて、鉄皮補強部材７をリング状ブロックに取り付ける例であるが、本発明に係る取付構造はこの形態に限定されるものではない。
例えば、図４に示すように鉄皮補強部材の片方の端部にボルト頭２７を形成し、もう片方の端部にねじを切る形態であってもよい。この場合には、ねじを切った側の端部において固定用ナット２６を締め付けることとなるが、この場合であっても締め付け力は固定用ナット２６から支圧板２５を介して鉄皮１へ伝えられるので、当該固定用ナットによる締め付け力を調整することによって鉄皮１の真円度を保つことができる。
【００２３】
また、鉄皮補強部材７として鋼線または鋼撚り線を用いる場合には、図５に示すように鋼線または鋼撚り線の両端部に圧着グリップ２９を取り付け、鉄皮外側に突出した両端部において、支圧板２５、固定用ナット２６、アンカーヘッド３０を用いてリング状ブロックに固定するのが望ましい。この場合、固定用ナット２６を締め付けることにより鉄皮補強部材７をリング状ブロックに容易に固定でき、固定用ナット２６を緩めることにより容易に取り外せる。また、固定用ナットを回転させることによりアンカーヘッド３０のネジが左右に移動して鋼線または鋼撚り線の張力を調整できるので、当該固定用ナットによる締め付け力を調整することによって鉄皮１の真円度についても保たれる。
【００２４】
あるいは、鉄皮補強部材７として鋼線または鋼撚り線を用いる場合には、図６に示すように鋼線または鋼撚り線の片方の端部側については、例えば、支圧板２５、アンカーヘッド３０、くさび（ウェッジ）３１を用いて固定にして、もう片方の端部側には支圧板２５を介して油圧ジャッキ２８を設置してもよい。この場合には、締め付け力は油圧ジャッキ２８の作動で支圧板２５を介して鉄皮１に伝えられるので、当該油圧ジャッキ２８による締め付け力を調整することによって鉄皮１の真円度についても保たれる。
【００２５】
以上の様に、本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造においては、鉄皮１の外側に突出させた鉄皮補強部材７の両端部を、鉄皮１の内側からではなく鉄皮１の外側から鉄皮に係止するので、鉄皮補強部材７の取り外し作業を、鉄皮の外側、すなわち炉外で実施でき、これにより極めて容易に鉄皮補強部材７を取り外すことができる。特に、鉄皮補強部材７として鋼線または鋼撚り線を用いる場合には、鉄皮外側からこれらを引き抜くという極めて簡単な作業をするだけで、リング状ブロックに固定した鉄皮補強部材を取り外すことができるので、リングブロック工法の本来の目的である工程短縮を確実に達成することができる。
【００２６】
次に、使用する鉄皮補強部材７の本数とその取付位置について説明する。
図７は、リング状ブロックの吊り上げ時に発生するブロックの変形現象を説明する模式図である。本発明者は、図７（ａ）に示すように鉄皮補強部材を設置していないリング状ブロックを不均等配置の４点の吊り点２１で吊り上げた場合、ブロックの上端部は図７（ｂ）に示すようにＸ軸方向に長径に変形し、ブロックの下端部については図７（ｃ）に示すようにＹ軸方向に長径に変形するという技術的知見を得た。
なお、ここで言うＸ軸方向とは、不均等配置の４点の吊り点２１を長方形の角と見立てた場合に短辺と平行する方向を言い、Ｙ軸方向については長辺と平行する方向、すなわち、Ｘ軸と直行する方向を言う。
【００２７】
当該知見から、リング状ブロックを不均等配置の４点の吊り点２１で吊り上げる場合には、少なくとも２本の鉄皮補強部材７を用いることによって、ブロックの変形を防止できることが導かれる。すなわち、鉄皮補強部材を設置しない場合、ブロックの上端部はＸ軸方向に長径に変形することから、当該変形を防止するために、ブロックの上端部にこの方向に１本の鉄皮補強部材７を配設することが望ましい。一方、鉄皮補強部材を設置しない場合、ブロックの下端部はＹ軸方向に長径に変形することから、当該変形を防止するために、ブロックの下端部にこの方向に１本の鉄皮補強部材７を配設することが望ましい。すなわち、図８に示すようにブロックの上端部にはＸ軸方向に１本の鉄皮補強部材７を配設し、ブロックの下端部には鉛直方向から見て上端部の鉄皮補強部材の位相と９０°ずれるように１本の鉄皮補強部材７を配設することが望ましい。これによりブロック全体の変形を防止でき、鉄皮の真円度を保つことができる。
【００２８】
なお、図８の例は２本の鉄皮補強部材を用いた例であるが、本発明はこれ以上の本数の鉄皮補強部材を用いることを妨げるものではない。
また、同図はブロックの上端部と下端部に鉄皮補強部材を配設した例であるが、本発明は上端部と下端部の間に鉄皮補強部材を配設することを妨げるものではない。
さらに、同図は互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に鉄皮補強部材を配設した例であるが、本発明はこれ以外の方向に鉄皮補強部材を配設することを妨げるものではない。例えば、吊り点の数や配置等の変更によってブロックの変形方向が変わることが予測される場合には、予測される変形方向に鉄皮補強部材を配設することにより、当該ブロックの変形を防止することができる。
【００２９】
例えば、図７〜８の例は吊り点の配置が鉛直方向から見て長方形である不均等配置の例であるが、図９（ａ）に示すように鉄皮補強部材を設置していないリング状ブロックを、吊り点の配置が鉛直方向から見て正方形である均等配置の４点の吊り点２１で吊り上げた場合、ブロックは図９（ｂ）に示すように変形する。
したがって、この場合には、図１０に示すように４本の鉄皮補強部材を配設するのが望ましい。より具体的には、ブロックの上端部には鉛直方向から見て十字交差するようにＸ方向とＹ方向にそれぞれ１本の鉄皮補強部材７を配設することが望ましい。そして、ブロックの下端部についても鉛直方向から見て十字交差する２本の鉄皮補強部材７を配設することが望ましく、特に当該十字の位相が上端部の十字の位相と４５°ずれるように配設することが望ましい。これによりブロック全体の変形を防止でき、鉄皮の真円度を保つことができる。
なお、ここで言うＸ軸方向とは、均等配置の４点の吊り点２１を正方形の角と見立てた場合に正方形の一辺と平行する方向を言い、Ｙ軸方向についてはＸ軸と直行する方向を言う。
【００３０】
また、図１０の例は４本の鉄皮補強部材を用いた例であるが、本発明はこれ以上の本数の鉄皮補強部材を用いることを妨げるものではない。
また、同図はブロックの上端部と下端部に鉄皮補強部材を配設した例であるが、本発明は上端部と下端部の間に鉄皮補強部材を配設することを妨げるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造の一例を示す断面図であり、（ａ）は側面の断面図、（ｂ）は平面の断面図である。
【図２】本発明に係る鉄皮補強部材の取付構造の別の一例を示す断面図であり、（ａ）は側面の断面図、（ｂ）は平面の断面図である。
【図３】鉄皮補強部材の端部とこれを係止する固定金具の一例を示す模式図である。
【図４】鉄皮補強部材の端部とこれを係止する固定金具の一例を示す模式図である。
【図５】鉄皮補強部材の端部とこれを係止する固定金具の一例を示す模式図である。
【図６】鉄皮補強部材の端部とこれを係止する固定金具の一例を示す模式図である。
【図７】ブロック吊り上げ時の変形現象を説明する模式図であり、（ａ）は吊り点、（ｂ）はブロック上端部の変形例、（ｃ）はブロック下端部の変形例を示す模式図である。
【図８】鉄皮補強部材の取付位置の一例を示す模式図である。
【図９】ブロック吊り上げ時の変形現象を説明する模式図であり、（ａ）は吊り点、（ｂ）はブロックの変形例を示す模式図である。
【図１０】鉄皮補強部材の取付位置の別の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１鉄皮２ステーブクーラ
５冷却板６ステーブ取付金具
７鉄皮補強部材１０耐火材（キャスタブル）
１１煉瓦２１吊り点
２２鉄皮補強部材取付板２３冷却板ハウジング
２４鉄皮補強部材固定金具２５支圧板
２６固定用ナット２７ボルト頭
２８油圧ジャッキ２９圧着グリップ
３０アンカーヘッド３１くさび（ウェッジ）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体の炉頂部から炉底部までを複数のリング状のブロックに分割したブロックで、当該ブロックの鉄皮内側にはステーブクーラと煉瓦、または冷却板と耐火材が施工されているリング状ブロックに、鉛直方向から見てリングの中心を横断するように鉄皮補強部材を取り付ける鉄皮補強部材の取付構造において、
鉄皮補強部材の両端部が鉄皮を貫通して鉄皮外側に突出するように鉄皮補強部材を貫通せしめ、当該鉄皮外側に突出した鉄皮補強部材の両端部を鉄皮外側から鉄皮に係止せしめることによって当該鉄皮補強部材をリング状ブロックに固定することを特徴とする鉄皮補強部材の取付構造。

【請求項２】
前記鉄皮補強部材が、鋼線、鋼撚り線、鋼棒、鋼管および型鋼のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の鉄皮補強部材の取付構造。

【請求項３】
２本の鉄皮補強部材を用いた取付構造であって、
１本の鉄皮補強部材はリング状ブロックの上端部に配設し、
残りの１本の鉄皮補強部材についてはリング状ブロックの下端部に、鉛直方向から見て当該鉄皮補強部材の位相が上端部の鉄皮補強部材の位相と９０°ずれるように配設したことを特徴とする請求項１または２記載の鉄皮補強部材の取付構造。

【請求項４】
４本の鉄皮補強部材を用いた取付構造であって、
２本の鉄皮補強部材はリング状ブロックの上端部に、鉛直方向から見て十字交差するように配設し、
残りの２本の鉄皮補強部材についてはリング状ブロックの下端部に、鉛直方向から見て十字交差するように、かつ当該十字の位相が上端部の十字の位相と４５°ずれるように配設したことを特徴とする請求項１または２記載の鉄皮補強部材の取付構造。

【図１】