高炉炉体構造および高炉炉体形成方法
【課題】粉塵などを発生しにくく、工期を短縮しつつ、冷却性能が確保できる高炉炉体構造および高炉炉体形成方法を提供すること。
【解決手段】高炉１の外殻を形成する壁体２と、壁体２の炉内側に沿って設置された耐火材層３と、耐火材層３の炉内側に沿って設置された炉壁煉瓦４と、を有する高炉炉体構造において、耐火材層３が、カーボン質固形材３１の層とカーボン質液状材３４が固化したカーボン質固化物３２の層とで構成されている。
【解決手段】高炉１の外殻を形成する壁体２と、壁体２の炉内側に沿って設置された耐火材層３と、耐火材層３の炉内側に沿って設置された炉壁煉瓦４と、を有する高炉炉体構造において、耐火材層３が、カーボン質固形材３１の層とカーボン質液状材３４が固化したカーボン質固化物３２の層とで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉炉体構造および高炉炉体形成方法に関し、鉄皮の炉内側に炉壁煉瓦を有する高炉炉体の構造およびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉体は、鉄皮を筒状に形成した外殻（マンテル）を基本構造とするとともに、その炉内側に耐火材層を形成して内部の高熱から鉄皮を保護している。耐火材層としては、十分な層厚を確保できることから、カーボン煉瓦等の炉壁煉瓦を積み上げた構成が多用されている。
また、高炉においては、炉壁煉瓦による鉄皮の保護に加えて、循環式の水冷等による冷却装置が用いられる。近年の冷却装置としては、鉄皮のすぐ炉内側に金属製板状のステーブを設置する構成が多用されている。
この際、炉壁煉瓦に対するステーブの冷却性能を高めるために、ステーブの炉内側面と炉壁煉瓦との間に不定形の耐火材を充填し、炉壁煉瓦からステーブへの伝熱性能を確保することがなされている。
【０００３】
このような高炉の構築においては、まず鉄皮を設置し、その炉内側面にステーブを取付け、その炉内側に炉壁煉瓦を最下段から設置し、順次上段へと積み上げてゆく。
この際、ステーブの炉内側面と炉壁煉瓦との間に、例えば１００ｍｍ程度の間隔を空けておき、ここに不定形の耐火材を充填する。
具体的には、炉壁煉瓦を一段積む毎に、耐火性のスタンプ材（あるいはラミング材、突き固めることで固化する粉体など）を前述した隙間に注入し、更にランマー等でスタンプすることにより、隙間内にスタンプ材を密に充填している。
この際、サンドランマー、バイブロランマー、電磁振動により直接または間接的に打撃あるいは振動を与え、スタンプ材中の空気を追い出すことにより、炉壁煉瓦と壁体つまり鉄皮あるいはステーブ等との間に充填されるスタンプ材の組織が均一かつ密な状態とされる（特許文献１参照）。
【０００４】
このようなスタンプ材を有する高炉においては、密に充填されたスタンプ材を介して炉壁煉瓦からの熱をステーブに伝え、約１５００℃もの高温にさらされる炉壁煉瓦を効果的に冷却し、その損耗を防いで炉壁の寿命を確保することができる。
さらに、充填する不定形のスタンプ材に冷却のための高熱伝導性に加えて高可縮性を用いることで、炉壁煉瓦が高温により膨張した際にもその膨張をスタンプ材の可縮性で許容することができる。これにより、炉壁煉瓦に発生する熱応力を緩和し、カーボン煉瓦のセリ割れを低減させることができ、高炉の高寿命化を図ることができる。
さらに、ステーブをもたない高炉においても、鉄皮の炉内側と炉壁煉瓦との間に同様なスタンプ材を充填することで、炉壁煉瓦の膨張の吸収あるいは鉄皮を介しての放熱に寄与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９５８７５号公報
【特許文献２】特開２００２−１２１０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、実際の充填工事において、電磁振動による直接または間接的な振動の付与では、振動がスタンプ材全般に十分に伝達されず、このためスタンプ材の充填が十分に密にならない。一方、作業者が道具を保持して行うサンドランマー、バイブロランマーによるスタンプ材料への打撃、振動の付与によれば、十分に密な充填が行えるが、この方法では以下のような問題がある。
人の手を介してスタンプ材に打撃あるいは振動を与え、スタンプ材中の空気を追い出し、高炉炉底部、炉腹部に充填させるので、施工時間を多く要し、その結果、高炉の改修工期が長くなるという問題がある。
【０００７】
また、高炉の外郭形状が変化する部分、例えばシャフト部と炉腹部との移行部分あるいは朝顔部と炉腹部との移行部分では、鉄皮あるいはステーブの炉内側が傾斜しているため、スタンプ材の打設に用いる長尺棒状のランマーが壁体内面と干渉することがあり、このような煉瓦の背面部分を斜めに削り取ることがある。その結果、当該部位ではスタンプ材の層が厚くなり、冷却性能の低下あるいは不均一を生じる等の問題もある。
更には、スタンプ材の打設施工の際には、スタンプ材の層から粉塵が舞い上がり、作業環境としても好ましくないととともに、炉外へ漏れ出すことで環境上好ましくないと言う問題もある。
【０００８】
また、特許文献１、２には、スタンプ材を予め圧縮成形してプレフォーム状態で施工できることも記載されている。このプレフォーム材は、弾性能が大きな成形体であり、施工の際は、このプレフォーム材を充填空間に嵌め込んだ後にランマー等で打撃すればよく、比較的施工時間の短縮化を図れるものの、プレフォーム材は通常のスタンプ材と比較して充填空間の形状に合わせた変形能が低く、プレフォーム材の充填が十分に密にならずに空間を生じ、結果として冷却能力が低下するという問題があった。そのため、プレフォーム材は一般的な部位には使用されず、スタンプ材による施工が難しい、羽口の下部のような局部的使用に限定されていた。
【０００９】
本発明の主な目的は、粉塵などを発生しにくく、工期を短縮しつつ、冷却性能が確保できる高炉炉体構造および高炉炉体形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の高炉炉体構造は、高炉の外殻を形成する壁体と、前記壁体の炉内側に沿って設置された耐火材層と、前記耐火材層の炉内側に沿って設置された炉壁煉瓦と、を有する高炉炉体構造において、前記耐火材層が、カーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物とで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
このような本発明では、耐火材層がカーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物とによって構成されるため、従来のスタンプ材のように不定形粉末材を取り扱うことがなく、粉塵を発生させることがない。
また、構築作業においては、カーボン質固形材は壁体と炉壁煉瓦との間に挿入して固定等するだけでよく、作業が簡単かつ迅速にできる。従って、従来のプレフォーム材のように充填空間に嵌め込んだ後にランマーで打撃する必要は無い。
【００１２】
また、カーボン質液状材は、液体の注入であるため取り扱いが簡便であり、作業が簡単かつ迅速にできる。とくに、カーボン質液状材を注入するのは、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間のうちカーボン質固形材が設置された残りの充填隙間に充填させるだけでよく、充填体積が大幅に抑制されるため、注入を迅速に行うことができる。
なお、カーボン質液状材が液状であることから、これを注入する充填隙間が狭くても、充填不良等を生じる可能性が低減される。そして、元々液状であることから、カーボン質固化物は隣接する炉壁煉瓦あるいはカーボン質固形材、ステーブ表面あるいは鉄皮表面とよくなじみ、高い伝熱性能を確保して高炉としての冷却性能を高めることができる。
【００１３】
壁体と炉壁煉瓦との間に配設される耐火材層として必要な機能は主に二つある。
第１に、炉壁煉瓦からの熱をステーブに伝え炉壁煉瓦を効果的に冷却し、その損耗を防いで炉壁の寿命を確保することであり、そのために高い熱伝導率が必要である。
第２に、炉壁煉瓦が高温により膨張した際、炉壁煉瓦に発生する熱応力を緩和し、炉壁煉瓦のせり割れを低減させるため、また、前記炉壁煉瓦の膨張による高炉鉄皮への熱応力を緩和させるため、前記炉壁煉瓦の膨張を吸収することができるよう耐火物層には可縮性が必要である。
【００１４】
ここで、耐火物層の全てを、カーボン質液状材とした場合、前記炉壁煉瓦の可縮性をもたせることができなく、更に熱伝導も低いため炉壁煉瓦の冷却能が低下する。
また、耐火物層の全てを、カーボン質固形材とした場合、炉壁及び炉壁煉瓦の製作・据え付け精度のバラツキに伴い耐火部層の間隔は、高炉の周囲で種々相違し、このバラツキに対応する寸法のカーボン質固形材が必要となり、実用技術として困難である。
すなわち、本発明は、カーボン質固形材によって、前記の炉壁煉瓦の熱膨張を吸収し、かつ高熱伝導度を付与するとともに、カーボン質液状材によって、前記製作・据え付け誤差による隙間を吸収するものである。
【００１５】
本発明における壁体は、鉄皮とその炉内側に設置されたステーブとで構成され、耐火材層がステーブと炉壁煉瓦との間に設置される構成とすることができる。しかし、壁体は鉄皮のみで構成され、耐火材層が鉄皮と炉壁煉瓦との間に設置される構成としてもよい。
【００１６】
ここで、本発明で用いるカーボン質液状材について説明する。
カーボン質液状材は、耐火骨材１００質量％に対し、樹脂溶液及び／又はタール類からなる液状バインダを外がけで、例えば２０質量％以上、４０質量％以下加えてなるものとする。２０質量％未満であると液状化が困難となる場合が多く、４０質量％を超えると耐火骨材のカーボン質の割合が低下し過ぎて、カーボン質液状材が固化してカーボン質固化物となった際に、熱伝導性が悪化したり、液状バインダ中の揮発性物質が高炉稼働後の温度上昇によって一部が揮発して空間が発生したりして熱伝導度が悪化する危険性が生じるためである。
【００１７】
カーボン質液状材に必要とされる耐火骨材の条件は、耐火骨材に占めるカーボン質原料の割合が６０質量％以上である。
耐火骨材中のカーボン質原料としては、例えば、鱗状黒鉛や土状黒鉛等の天然黒鉛、製鋼用電極の破砕材等の人造黒鉛、等の黒鉛の他、カーボンブラック、コークス、仮焼無煙炭、ピッチ粉、カーボン煉瓦屑等から選択される一種以上が挙げられる。中でも、熱伝導率の点から黒鉛が好ましく、流動性の面から人造黒鉛が好ましい。耐火骨材に占める黒鉛の割合は、熱伝導率向上のためには９０質量％以上が好ましく、１００質量％であることが最も好ましい。
【００１８】
なお、耐火骨材は、カーボン質原料以外に、銅やアルミニウム等の金属粉、炭化珪素、窒化珪素、焼結アルミナ、電融アルミナ、仮焼アルミナ、ロー石、シャモット、陶石、粘土、シリカフラワー等のシリカ超微粉、カオリン、ベントナイト、ムライト、ボーキサイト、及びバン土頁岩等から選択される一種以上を含んでもよい。
耐火骨材の粒度は、特に限定されないが、ポンプ圧送性を考慮すると、最大粒径が、ホース径の１／３以下であることが好ましい。また、ホース詰りを起こさないためには、最大粒径は１０ｍｍ以下が好ましく、施工体の充填性を考慮すると、３ｍｍ以下がより好ましい。
【００１９】
樹脂溶液とは、樹脂を溶剤で溶いたものであり、樹脂としては、フェノール樹脂やフラン樹脂やシリコン樹脂が挙げられ、溶剤としては、一価又は二価アルコール、多価アルコール、ケトン類、エステル類、エーテル類、ケトンエステル類、エステルエーテル類、芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤等が挙げられる。
なお、上記各樹脂の中でも、残炭率の点でフェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂には、ノボラック型とレゾール型とがある。レゾール型は熱硬化時に縮合水を放出するため、ノボラック型の方がより好ましい。但し、ノボラック型フェノール樹脂は熱可塑性樹脂であるため、それを硬化させるための硬化剤、例えば、ヘキサメチレンテトラミンやレゾール等の併用が必要である。
【００２０】
タール類としては、例えば、無水タールの他、ピッチをクレオソート油、アントラセン油、軽油、又は吸収油等の溶剤で溶解したカットバックタールも使用できる。これらは成分として多環芳香族炭化水素が多く、その分子量は数百程度と低いが高い融点をもっており、例えば、６００℃前後まで加熱しても、液体状態を保っている。このことから加熱すると低温で蒸発して空隙を形成し易い他の液体バインダと比較して圧入材バインダとして有利である。
なお、樹脂溶液とタール類とを各々単味で使用してもよいが、これらを併用してもよい。
【００２１】
前述したカーボン質液状材の具体例としては、例えば次の表１の組成物１〜４が挙げられる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
これらのカーボン質液状材においては、固化してカーボン質固化物となった際の熱伝導率λがλ＝５〜１５[Ｗ／ｍ・Ｋ]程度であることが望ましい。
すなわち、５[Ｗ／ｍ・Ｋ]未満であるとカーボンブロックの冷却効果が大幅に低下するために５[Ｗ／ｍ・Ｋ]以上が好ましい。一方、上記耐火骨材にフェノール樹脂溶液を液状バインターとして添加・製造できるカーボン質液状材の熱伝導率λは、１５[Ｗ／ｍ・Ｋ]がほぼ上限の値である。
カーボン質液状材の施工にあたっては、炉外において前述した組成物を準備し、グラウトポンプあるいはモルタルポンプ等の圧入機械を用いて高炉内へと圧送することができる。
【００２４】
次に、本発明で用いるカーボン質固形材について説明する。
カーボン質固形材には、いわゆるラミング材に相当するものが利用できる。具体的には、例えば、耐火骨材１００質量％に対し、樹脂溶液及び／又はタール類からなる液状バインダを、例えば外かけ１０質量％以上、２０質量％未満加えてなるものが利用できる。
液状バインダが１０質量％未満だと、組織の緻密な施工性が得らにくく、２０質量％を超えると、λが小さくなって、カーボン質固形材に求められる高熱伝導度の付与の技術的意義が小さくなる。
【００２５】
耐火骨材として、人造黒鉛を使用することもできるが、より高いスプリングバックによる体積復元機能を得るためには、各粒子が鱗形状を有する鱗状黒鉛が好ましい。
また、カーボン質固形材に、金属ファイバーを添加してもよい。金属ファイバーの素材としては、鉄、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、又はこれらの合金が熱伝導率が高いため好ましい。金属ファイバーの添加量は、耐火骨材と液状バインダとの合量に対する外かけで、１〜１０質量％が好ましい。
【００２６】
金属ファイバーは、打撃方向と直角方向に配向する性質をもつ。金属ファイバーの配向方向が、ステーブとカーボン煉瓦との対面方向と一致するようにカーボン質固形材を配置することで、高炉の稼動・休止に伴う繰り返しの熱膨張応力に対しても体積復元機能を示し、これによって隙間の発生が防止される。
【００２７】
前述したカーボン質固形材の具体例としては、例えば次の表２の組成物１〜４が挙げられる。
【００２８】
【表２】
【００２９】
表２に記載の内容を以下に説明する。
比較例に示すとおり、液状バインダとしてフェノール樹脂溶液の添加量が外掛５％では、加圧成形ができない。組成物１の１０％では、成形は可能であるが加圧成形時の締りが不十分となり熱伝導率λは、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。組成物２の１５％が液状バインダの添加物としては最も好ましく４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度が得られる。更に添加量を増した組成物４の２０％では、熱伝導率λは、３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。また、金属ファイバーを添加した組成物３では、さらに熱伝導率が向上し４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。組成物５は、耐火骨材として人造黒鉛塊を添加したものであり熱伝導率が６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度まで向上する。
【００３０】
これらの組成物を、球状、アーモンド状、板状といった形状にプレスもしくは手動により加圧成形したものがカーボン質固形材である。なお、球状に成形する場合、アンドレアゼン分布に従って、密充填構造をもつようにすることが好ましい。
カーボン質固形材の熱伝導率λについては、カーボンブロックの冷却効果を得るためにλ≧２０[Ｗ／ｍ・Ｋ]であることが好ましく、これ以上の値で、少しでも高い方がより望ましい。
また、前記組成物３で記載のとおり粉体状の耐火骨材を使用するとλの上限は、４５[Ｗ／ｍ・Ｋ]程度、組成物５に示すとおり黒鉛塊を入れても６０[Ｗ／ｍ・Ｋ]程度が最大である。なお、前記黒鉛塊を入れた組成物５は、可縮性が少ないので使用にあたってはその点の留意が必要である。
【００３１】
本発明の高炉炉体構造において、前記カーボン質固形材は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に設置された板状の部材であり、前記カーボン質固化物は前記カーボン質固形材と前記壁体または前記カーボン質固形材と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間に前記カーボン質液状材を充填して形成されたものであることが望ましい。
このような構成では、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間に板状のカーボン質固形材を挿入するので、固形材設置工程の作業を簡便かつ迅速に行うことができる。
【００３２】
本発明の高炉炉体構造において、前記カーボン質固形材は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に充填された粒状の部材であり、前記カーボン質固化物は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間に前記カーボン質液状材を充填して形成されたものであるとしてもよい。
このような構成によっても、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間にカーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物との層を形成することができる。粒状のカーボン質固形材とカーボン質液状材とは何れを先に充填してもよく、あるいは並行して、または混合して注入してもよい。
【００３３】
本発明の高炉炉体構造において、前記カーボン質固形材の層厚ｔ１＞前記カーボン質固化物の層厚ｔ２であることが望ましい。
このような構成では、一般に熱伝導率の小さなカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物の層厚の方を小さくすることで、熱伝導率が高くできるカーボン質固形材を効果的に利用することができ、耐火材層における熱伝導性能を高め、炉壁煉瓦の冷却を効率的に行うことができる。
【００３４】
本発明の高炉炉体形成方法は、壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に板状のカーボン質固形材を設置する固形材設置工程と、前記カーボン質固形材と前記壁体との間または前記カーボン質固形材と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間にカーボン質液状材を注入して固化させる液状材充填工程と、を有することを特徴とする。
このような本発明では、耐火材層がカーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物によって構成されるため、従来のように不定形粉末材を取り扱うことがなく、粉塵を発生させることがない。
また、固形材設置工程では、壁体と炉壁煉瓦との間にカーボン質固形材を挿入して固定等するだけでよく、作業が簡単かつ迅速にできる。
【００３５】
さらに、液状材充填工程では、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間のうち、先に設置されたカーボン質固形材を除いた残りの充填隙間にカーボン質液状材を充填させる。この際、カーボン質液状材は、液体の注入であるため取り扱いが簡便であり、先に設置されたカーボン質固形材により充填体積も大幅に抑制されるため、作業が簡単かつ迅速にできる。
なお、カーボン質液状材が液状であることから、これを注入する充填隙間が狭くても、充填不良等を生じる可能性が低減される。そして、元々液状であることから、カーボン質固化物は隣接する炉壁煉瓦あるいはカーボン質固形材、ステーブ表面あるいは鉄皮表面とよくなじみ、高い伝熱性能を確保して高炉としての冷却性能を高めることができる。
【００３６】
本発明の高炉炉体形成方法において、前記固形材設置工程は、前記壁体と前記炉壁煉瓦との間の隙間に板状の前記カーボン質固形材を固定する固形材固定工程と、前記壁体の炉内側に間隔をあけて前記炉壁煉瓦を設置する炉壁煉瓦設置工程と、を有することが望ましい。
このような構成では、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間に板状のカーボン質固形材を挿入するので、固形材設置工程の作業を簡便かつ迅速に行うことができる。
【００３７】
本発明の高炉炉体形成方法において、前記炉壁煉瓦用の煉瓦ブロックの前記壁体側端面に、当該端面と同じ大きさの板状のカーボン質固形材を予め貼付して固形材付煉瓦ブロックを形成するブロック準備工程と、前記壁体の炉内側に間隔をあけて前記固形材付煉瓦ブロックを積んで前記炉壁煉瓦を設置するブロック構築工程と、を有し、前記ブロック構築工程により前記炉壁煉瓦設置工程と前記固形材固定工程とが行われることが望ましい
このような構成では、煉瓦ブロックの壁体側端面に、当該端面と同じ大きさの板状のカーボン質固形材を予め貼付しておくため、炉壁煉瓦を設置することで固形材の設置までが行われ、炉壁煉瓦設置工程と固形材設置工程とが同時に行われることになり、炉体形成の作業が簡便かつ迅速に行える。
【００３８】
本発明の高炉炉体形成方法は、壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に粒状のカーボン質固形材を充填する固形材設置工程と、前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間にカーボン質液状材を注入して固化させる液状材充填工程と、を有するものとしてもよい。
あるいは、壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間にカーボン質液状材を充填する液状材設置工程と、前記カーボン質液状材中に粒状のカーボン質固形材を充填させてから前記カーボン質液状材を固化させる固形材充填工程と、を有するものとしてもよい。
このような構成によっても、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間にカーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物との層を形成することができる。さらに、粒状のカーボン質固形材とカーボン質液状材との何れかを先に充填するのではなく、これらを並行して、または混合して注入してもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に、弾性能と高熱伝導能を付与するカーボン質固形材と、カーボン質液状材が固化したカーボン質固化物が充填されている高炉炉体構造となっているため、施工の際に粉塵などを発生し難く、工期を短縮しつつ、冷却性能が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態の炉体を示す横断面図。
【図２】前記第１実施形態の１段目の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図３】前記第１実施形態の１段目の液状材充填工程を示す縦断面図。
【図４】前記第１実施形態の２段目の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図５】前記第１実施形態の２段目の液状材充填工程を示す縦断面図。
【図６】本発明の第２実施形態の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図７】前記第２実施形態の液状材充填工程の注入途中を示す縦断面図。
【図８】前記第２実施形態の液状材充填工程を固化途中を示す縦断面図。
【図９】本発明の第３実施形態の炉体を示す横断面図。
【図１０】前記第３実施形態で用いる固形材付煉瓦ブロックを示す斜視図。
【図１１】前記第３実施形態の１段目の固形材設置工程ないし液状材充填工程を示す縦断面図。
【図１２】前記第３実施形態の２段目の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図１３】本発明の第４実施形態の固形材設置工程ないし液状材充填工程を示す縦断面図。
【図１４】前記第４実施形態の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図１５】本発明の第５実施形態の固形材設置工程および液状材充填工程を示す縦断面図。
【図１６】本発明の第６実施形態の炉体をを示す横断面図。
【図１７】前記第５実施形態の固形材設置工程を示す横断面図。
【図１８】前記第５実施形態の固形材設置工程を示す横断面図。
【図１９】前記第５実施形態の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図２０】本発明によるシャフト部、炉腹部、朝顔部の移行部分での耐火材層の設置状態を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１には本発明の第１実施形態が示されている。
図１において、本実施形態の高炉炉体構造は、高炉１の外殻を形成する壁体２と、壁体２の炉内側に沿って設置された耐火材層３と、耐火材層３の炉内側に沿って設置された炉壁煉瓦４とを有する。
【００４２】
壁体２は、鉄板を継ぎ合わせて形成された円筒状の鉄皮２１と、その炉内側に設置された冷却装置である短冊板状のステーブ２２とで構成されている。
耐火材層３は、ステーブ２２の炉内面側に沿って貼られた板状のカーボン質固形材３１の層と、このカーボン質固形材３１の層と前述した炉壁煉瓦４との間に充填されたカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物３２の層とで構成されている。
炉壁煉瓦４は、カーボン質の煉瓦ブロック４１をステーブ２２の炉内面側から所定間隔で構築されている。
【００４３】
本実施形態においては、以下の手順で高炉１の炉体を形成する。
先ず、高炉１の基礎上に鉄皮２１を組み立て、その炉内側にステーブ２２を設置し、これらにより壁体２を形成する。
次に、壁体２の内側に、図２から図５に示す手順で耐火材層３および炉壁煉瓦４を構築する。
【００４４】
先ず、図２に示すように、壁体２の炉内側の面（ステーブ２２の炉内側表面）に厚さＣ２のカーボン質固形材３１を貼り付けて固定し、その内側に所定間隔Ｃ３を空けて、炉壁煉瓦４となるべき煉瓦ブロック４１を１段分並べて設置してゆく。この際、煉瓦ブロック４１とカーボン質固形材３１とは同じ高さとされ、これらにより１段分のカーボン質固形材３１および煉瓦ブロック４１が設置される（固形材設置工程）。
カーボン質固形材３１と煉瓦ブロック４１との間の間隔Ｃ３により充填隙間３３が形成される。カーボン質固形材３１の厚みＣ２、壁体２の炉内側の面から煉瓦ブロック４１の炉外側の面までの距離Ｃ１とすると、充填空間３３の間隔Ｃ３＝Ｃ１−Ｃ２である。
【００４５】
図３に示すように、充填隙間３３にはカーボン質液状材３４を注入する。注入されたカーボン質液状材３４は、所定時間経過すると固化し、図４に示すようにカーボン質固化物３２となる。これにより、充填隙間３３にカーボン質固化物３２が充填された状態となり、壁体２と炉壁煉瓦４との間に１段目の耐火材層３が形成される（液状材充填工程）。
【００４６】
次に、図４に示すように、１段目のカーボン質固形材３１の上に２段目のカーボン質固形材３１を配置して壁体２（ステーブ２２）に固定するとともに、１段目の煉瓦ブロック４１の上に２段目の煉瓦ブロック４１を積み重ねてそれぞれ固定する（固形材設置工程）。これにより２段目の充填隙間３３が形成されるので、図５に示すように、この２段目の充填隙間３３にカーボン質液状材３４を注入し、これを固化させることで１段目のカーボン質固化物３２の上に２段目のカーボン質固化物３２を積み重ねてゆく（液状材充填工程）。
以上のように、本実施形態では、１段毎の固形材設置工程と液状材充填工程とを繰り返すことで、複数段の炉壁煉瓦４および耐火材層３が構築される。
【００４７】
なお、前述したカーボン質固形材３１および煉瓦ブロック４１の設置（固形材設置工程）とカーボン質液状材３４の注入（液状材充填工程）とは１段分ずつ順次繰り返せばよいが、各々の工程は交互に限らず、一部重複させてもよい。例えば、前の段のカーボン質液状材３４の注入（液状材充填工程）を行っている時期に並行して次の段のカーボン質固形材３１の設置（固形材設置工程）を進めてもよく、このような工程重複により作業効率の向上、施工期間の短縮が期待できる。
【００４８】
また、カーボン質固形材３１を先に壁体２に固定し、その後に充填隙間３３を空けて煉瓦ブロック４１を積む手順に限らず、カーボン質固形材３１を先に壁体２に固定し、その後に充填隙間３３を空けて炉体２の炉内側の面から間隔Ｃ１を空けて煉瓦ブロック４１を並べ、後からカーボン質固形材３１を挿入して炉体２の炉内側の面に固定してもよい。
この際、煉瓦ブロック４１を壁体２の炉内側の面（ステーブ２２の炉内側表面）から間隔Ｃ１を空けて設置すれば、カーボン質固形材３１の厚みＣ２として、充填空間３３の厚さＣ３＝Ｃ１−Ｃ２となる。
【００４９】
カーボン質固形材３１を炉体２の炉内側の面に固定する際、予めモルタルを塗布すれば、カーボン質固形材３１を炉体２の炉内側の面に押しつけるだけで容易に貼り付けることができる。
【００５０】
カーボン質固形材３１の高さ寸法は、煉瓦ブロック４１と同じ高さに限らず、複数段分の高さ（煉瓦ブロック４１の高さの整数倍）等としてもよい。この場合、カーボン質固形材３１の設置１回に対して（固形材設置工程）、煉瓦ブロック４１の設置およびこれにより形成される充填隙間３３へのカーボン質液状材３４の注入（液状材充填工程）が複数回繰り返されることになる。
一方、カーボン質固形材３１と煉瓦ブロック４１とを同じ高さとする場合に、これらを複数段積み上げた後（固形材設置工程）、各々の間の複数段分の充填隙間３３に一括してカーボン質液状材３４の注入（液状材充填工程）を行ってもよい。
【００５１】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２、耐火材層３および炉壁煉瓦４が前述した第１実施形態と同様である（図１参照）。
本実施形態では、耐火材層３および炉壁煉瓦４の構築手順が異なり、煉瓦ブロック４１の３段分をまとめて施工してゆく。
【００５２】
先ず、図６に示すように、壁体２の炉内側の面に煉瓦ブロック４１の３段分の高さのカーボン質固形材３１を貼り付けて固定し、その内側に所定間隔Ｃ３を空けて３段分の煉瓦ブロック４１を積み上げる。壁体２の炉内側に、所定間隔Ｃ１を空けて炉壁煉瓦４となるべき煉瓦ブロック４１を３段分積み上げ、３段分の煉瓦ブロック４１と同じ高さのカーボン質固形材３１を壁体２の炉内側に貼り付けてもよい。
これらにより、壁体２の炉内側には、３段分の煉瓦ブロック４１およびこれと同じ高さのカーボン質固形材３１が構築され、各々の間には３段分の高さの充填隙間３３が形成される（固形材設置工程）。
【００５３】
次に、図７に示すように、充填隙間３３にカーボン質液状材３４を３段分の高さまで注入してゆく（液状材充填工程）。図８に示すように、３段分の高さまで充填されたカーボン質液状材３４が固化することで、壁体２の炉内側には３段分のカーボン質固化物３２が形成され、壁体２の炉内側に貼られたカーボン質固形材３１と併せて３段分の耐火材層３が形成される。
以上のように、本実施形態では、３段毎の固形材設置工程と液状材充填工程とを繰り返すことで、複数段の炉壁煉瓦４および耐火材層３が構築される。
【００５４】
本実施形態では、一般的な煉瓦ブロック４１の高さが約６００ｍｍであることから、３段毎に作業を分けることで、カーボン質固形材３１の貼り付け高さは１８００ｍｍとなる。この高さであれば、足場等を特に使用することなく、かつ同種の作業を連続して効率よく行え、作業性を好適なものとすることができる。
【００５５】
〔第３実施形態〕
図９には本発明の第３実施形態が示されている。
本実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２、耐火材層３および炉壁煉瓦４が前述した第１実施形態（図１参照）と同様である。
但し、図１の第１実施形態の耐火材層３では外側がカーボン質固形材３１で内側がカーボン質固化物３２であったのに対し、本実施形態では、逆に耐火材層３の外側がカーボン質固化物３２で内側がカーボン質固形材３１となっている。
また、本実施形態では、図１０に示すように、煉瓦ブロック４１の外側（壁体側）の端面に、当該端面と同じ大きさの板状のカーボン質固形材３１を予め貼付した固形材付煉瓦ブロック４２を用いる。
【００５６】
本実施形態においては、以下の手順で高炉１の炉体を形成する。
先ず、高炉１の基礎上に鉄皮２１を組み立て、その炉内側にステーブ２２を設置し、これらにより壁体２を形成する。
次に、壁体２の内側に、図１１から図１２に示す手順で耐火材層３および炉壁煉瓦４を構築する。
【００５７】
先ず、図１１に示すように、壁体２の炉内側に、充填隙間３３となる所定間隔Ｃ３を空けて、固形材付煉瓦ブロック４２を１段分並べてゆく。並べられた固形材付煉瓦ブロック４２のうち煉瓦ブロック４１部分が連続することで１段目の炉壁煉瓦４が形成され、その外側面には板状のカーボン質固形材３１が連続した状態で配置される（固形材設置工程）。
次に、１段分の充填隙間３３にカーボン質液状材３４を注入する。注入されたカーボン質液状材３４は、所定時間経過すると固化し、図１２に示すようにカーボン質固化物３２となる（液状材充填工程）。これにより、充填隙間３３で固化したカーボン質固化物３２と前述した固形材付煉瓦ブロック４２に貼られていたカーボン質固形材３１とで、壁体２と炉壁煉瓦４との間に１段目の耐火材層３が形成される。
【００５８】
次に、図１２に示すように、１段目の固形材付煉瓦ブロック４２の上に２段目の固形材付煉瓦ブロック４２を積み重ねる（固形材設置工程）ことで、２段目の充填隙間３３が形成される。この２段目の充填隙間３３にカーボン質液状材３４を注入し、これを固化させる（液状材充填工程）ことで１段目と同様に２段目以降が形成されてゆく。
以上のように、本実施形態では、１段毎の固形材設置工程と液状材充填工程とを繰り返すことで、複数段の炉壁煉瓦４および耐火材層３が構築される。
【００５９】
なお、本実施形態において、カーボン質液状材３４の充填高さは固形材付煉瓦ブロック４２と同じ高さとしてもよいが、数十ｍｍ低くすることが望ましい。これは、カーボン質液状材３４の充填時のばらつきによるオーバーフローの防止や、カーボン質液状材３４が固化したカーボン質固化物３２となった際の上下の段の接続部分と固形材付煉瓦ブロック４２とがずれることで炉内外のガスリーク防止に有効となるからである。
【００６０】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２、耐火材層３および炉壁煉瓦４が前述した第３実施形態と同様であり（図９参照）、固形材付煉瓦ブロック４２（図１０参照）を用いる点も同じである。
本実施形態では、耐火材層３および炉壁煉瓦４の構築手順が異なり、煉瓦ブロック４１の３段分をまとめて施工してゆく。
【００６１】
先ず、図１３に示すように、壁体２の炉内側に、充填隙間３３となる所定間隔Ｃ３を空けて、固形材付煉瓦ブロック４２を３段分積み上げる（固形材設置工程）。これにより、壁体２の炉内側には３段分の高さの充填隙間３３が形成される。
次に、充填隙間３３にカーボン質液状材３４を３段分の高さまで注入してゆく。図１４に示すように、充填隙間３３に充填されたカーボン質液状材３４が固化することで、壁体２の炉内側には３段分のカーボン質固化物３２が形成され（液状材充填工程）、固形材付煉瓦ブロック４２のカーボン質固形材３１と併せて３段分の耐火材層３が形成される。
以上のように、本実施形態では、３段毎の固形材設置工程と液状材充填工程とを繰り返すことで、複数段の炉壁煉瓦４および耐火材層３が構築される。
【００６２】
なお、本実施形態において、固形材設置工程として固形材付煉瓦ブロック４２を３段分積み上げた後、液状材充填工程として３段分のカーボン質液状材３４を充填する手順に限らず、固形材付煉瓦ブロック４２を１段分または２段分積み上げた段階でカーボン質液状材３４の充填を開始する等、各々の工程を一部並行させてもよい。このような工程重複により作業効率の向上、施工期間の短縮が期待できる。
【００６３】
〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２および炉壁煉瓦４が前述した第１〜第４の各実施形態と同様である（図５，図８，図１２または図１４参照）。
第１〜第４の各実施形態においては、カーボン質固形材３１は壁体２と炉壁煉瓦４との間に配置された板状の部材であり、カーボン質固化物３２は充填隙間３３に充填されたカーボン質液状材３４により形成されていた。
これに対し、本実施形態では、図１５に示すように、炉壁煉瓦４と炉壁２の炉内側の面との間に粒状のカーボン質固形材３１およびカーボン質液状材３３を充填し、カーボン質液状材３３が固化してカーボン質固化物３２となることで、粒状のカーボン質固形材３１を含んだ耐火材層３を形成する。
【００６４】
本実施形態において、粒状のカーボン質固形材３１の粒径は直径２０〜５０ｍｍであることが望ましい。直径２０ｍｍより小さいとプレフォームが難しく、直径５０ｍｍより大きいと充填時にブリッジを生じて充填不良となる可能性が増大する。
壁体２と炉壁煉瓦４との間へ充填にあたっては、カーボン質固形物３１を先に充填してカーボン質液状材３４を後から注入してもよく、カーボン質液状材３４を先に注入しておき後からカーボン質固形物３１を充填してしてもよく、あるいはカーボン質固形物３１とカーボン質液状材３４とを同時に充填してもよく、または各々を混合物として充填してもよい。
【００６５】
カーボン質固形物３１を先に充填する場合、壁体２と炉壁煉瓦４との間に充填されたカーボン質固形物３１の粒の隙間に、カーボン質液状材３４が注入されてゆく。
カーボン質液状材３４を先に注入する場合、カーボン質固形物３１の比重が一般にカーボン質液状材３４よりも大きく、かつカーボン質液状材３４の固化には２〜３時間は要するため、後から充填されたカーボン質固形物３１の粒がカーボン質液状材３４中を沈降し、壁体２と炉壁煉瓦４との間に密に充填された状態とすることができる。
さらには、カーボン質固形物３１を所定高さまで充填し、次にカーボン質液状材３４を所定高さまで充填する工程を繰り返してもよく、各々を同時並行に注入してもよい。
【００６６】
以上のような粒状のカーボン質固形物３１およびカーボン質液状材３４の充填は、炉壁煉瓦４の１段分の積み上げ毎に行ってもよいし、数段分の炉壁煉瓦４を積み上げてから行ってもよい。
【００６７】
〔第６実施形態〕
本発明の第６実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２、耐火材層３および炉壁煉瓦４は前述した第１〜第４の各実施形態と同様である（図５，図８，図１２または図１４参照）。これらの構成の構築にあたっては、前述した第１〜第４の各実施形態の何れかの手順により、高炉１の壁体２の内側に耐火材層３および炉壁煉瓦４を下方から段階的に積み上げてゆく。
ここで、本実施形態では、炉壁煉瓦４の一部に異なる寸法・形状の煉瓦ブロックを用い、ジャッキを用いて煉瓦ブロック相互の密着性を高めるように施工を行う。
【００６８】
図１６において、高炉１の炉壁２の内側にはカーボン質固形材３１が張られ、その内側には所定間隔で炉壁煉瓦４が設置される。炉壁煉瓦４とカーボン質固形材３１との間の充填隙間３３にはカーボン質液状材３４が充填され、これが固化することでカーボン質固化物３２となる。以上は前述した第１〜第４の各実施形態と同様であり、各実施形態の何れかの手順が採用できる。
ここで、前述した各実施形態では、炉壁煉瓦４は全周にわたって同じ煉瓦ブロック４１（または固形材付煉瓦ブロック４２）により形成されていた。本実施形態では、周方向の大部分が煉瓦ブロック４１であるが、周方向の一部に短尺煉瓦ブロック４３が用いられている。
【００６９】
煉瓦ブロック４１は、径方向（高炉１の直径方向）に所定の厚み寸法を有するとともに、円周方向に配列された際に相互に密着するように平面形状がテーパー形状とされている。
短尺煉瓦ブロック４３は、煉瓦ブロック４１と同様なテーパー形状を有するとともに、径方向寸法が短く形成されている。なお、短尺煉瓦ブロック４３は、煉瓦ブロック４１の外周側を一部削除した形状とされ、煉瓦ブロック４１と内周側面を揃えた状態で相互に密着して全周にわたる炉壁煉瓦４を形成することができる。
【００７０】
このような本実施形態においては、以下に述べる手順で炉壁煉瓦４を形成する。
図１６に示すように、まず、下段の炉壁煉瓦４の上面に、煉瓦ブロック４１を円周のほぼ全周となるように設置する。煉瓦ブロック４１は、基準となる最初の１個を図１６の位置Ａ０に設置し、以下その両側の位置Ａ１、Ａ２、…と順次配列してゆく。煉瓦ブロック４１の設置は所定数（本実施形態では３個分）を残した位置ＡＥで終える。
これらの煉瓦ブロック４１（位置Ａ０〜ＡＥ）の設置は、下段の炉壁煉瓦４の上面に煉瓦ブロック４１を内側から載せ、水平方向外向きにスライドさせる等により設置することができる。
【００７１】
次に、煉瓦ブロック４１が設置されていない部分（二つの位置ＡＥで挟まれた位置Ｂ０〜Ｂ１）に、短尺煉瓦ブロック４３を設置する。設置にあたって、短尺煉瓦ブロック４３は、まず位置Ｂ１に２個の短尺煉瓦ブロック４３を設置し、その間の位置Ｂ０に最後の短尺煉瓦ブロック４３を設置する。
この際、位置Ｂ１の短尺煉瓦ブロック４３は、なるべく外周側に寄った位置に配置し、かつ位置ＡＥの煉瓦ブロック４１と接触させることで、一対の短尺煉瓦ブロック４３の隙間を最大にする。この隙間を短尺煉瓦ブロック４３の外周側の幅ＷＢ以上とすることで、最後の短尺煉瓦ブロック４３についても、内側からのスライド設置が可能となる。
この隙間が得られない場合、最後の煉瓦ブロックは上方へ吊り上げてから位置Ｂ０に降下させる等の処置が必要となる。
【００７２】
短尺煉瓦ブロック４３は、ジャッキを用いて正規の位置へ移動させる。
図１８および図１９に示すように、短尺煉瓦ブロック４３の上面に油圧式等のジャッキ４４を設置し、このジャッキ４４の一端を炉壁２に当接させるとともに、他端で短尺煉瓦ブロック４３を高炉１の中心に向かって押すように構成する。例えば、クランク型の治具４５を用い、短尺煉瓦ブロック４３の上面にあるジャッキ４４と短尺煉瓦ブロック４３の外周側面とを接続する等により、短尺煉瓦ブロック４３の外周側面を押すように設置することができる。
【００７３】
このような構成により、位置Ｂ０〜Ｂ１にある短尺煉瓦ブロック４３を各々内側へスライドさせることにより、位置Ｂ０〜Ｂ１にある短尺煉瓦ブロック４３の内周面と他の位置Ａ０〜ＡＥにある煉瓦ブロック４１の内周面とが同じ円筒面を形成する状態とすることができる。この状態で、位置Ｂ０〜Ｂ１にある短尺煉瓦ブロック４３と位置Ａ０〜ＡＥにある煉瓦ブロック４１との全てのブロックが互いに密接し、１段分の炉壁煉瓦４が形成される。
【００７４】
なお、短尺煉瓦ブロック４３とするのは位置Ｂ０〜Ｂ１の３個に限らず、１個、２個あるは４個以上であってもよい。最後の短尺煉瓦ブロック４３の通過を許容するために、個数が少ない場合、短尺煉瓦ブロック４３の径方向寸法は、煉瓦ブロック４１よりも大幅に薄く例えば５０ｍｍ程度薄くする必要があるが、個数が多ければ１０ｍｍ程度薄くするだけで済む。短尺煉瓦ブロック４３を薄くすることは、当該部分のカーボン質液状材３４が厚くなることにつながり、冷却性能の点で薄くしすぎないほうがよい。この点で、好ましい短尺煉瓦ブロック４３の個数は３〜５個である。
【００７５】
〔変形例〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形も本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、高炉の壁体２が、鉄皮２１とステーブ２２とを有する構成としたが、冷却装置としてはステーブ２２に限らず冷却水を通す配管列であってもよく、鉄皮２１の外側を散水冷却する炉等であれば鉄皮２１だけで壁体２が構成されていてもよい。このような場合でも、全く同じ高炉炉体形成方法が適用できる。
前記各実施形態では、高炉の炉底部、湯溜部、羽口部、朝顔部の移行部分においても、耐火材の充填のために必要であった従来の間隔を確保しなくてよい。
【００７６】
図２０において、高炉１は、前記各実施形態の通り、鉄皮２１およびステーブ２２で形成された壁体２、カーボン質固形材３１およびカーボン質固化物３２で形成された耐火材層３、煉瓦ブロック４１で形成された炉壁煉瓦４を有する。
高炉１は、朝顔部Ｚ３、羽口部Ｚ２、湯溜部Ｚ１を有し、各々の間の移行部分Ｚ２３，Ｚ１２で屈曲しており、屈曲した移行部分において、鉄皮２１、カーボン質固形材３１およびカーボン質固化物３２も屈曲している。
【００７７】
従来であれば、図２０に鎖線で示すように、屈曲した移行部分では炉壁煉瓦４を控えさせ、鉄皮２１との間の間隔を大きくとることで、カーボン質充填材をスタンプするランマー９の作業代を確保していた。これに対し、本発明に基づく各実施形態では、それぞれカーボン質固形材３１を設置（固形材設置工程）するとともに、カーボン質液状材３４を注入してカーボン質固化物３２を形成する（液状材充填工程）ため、ランマー９が不要であり、図２０の通り鉄皮２１と炉壁煉瓦４および耐火材層３との距離を一定にすることができる。
【実施例】
【００７８】
本発明の実施例として、カーボン質液状材として表１の組成物４を使用し、カーボン質固形材として表２の組成物２を使用して、図２〜図５の手順で壁体２とその炉内側に設置された炉壁煉瓦４との間に、弾性能と高熱伝導能を付与するカーボン質固形材３１を設置し、次にカーボン質固形材３１と煉瓦ブロック４１との間の間隔Ｃ３により形成された充填隙間３３にカーボン質液状材を充填し、カーボン質液状材３３が固化してカーボン質固化物３４となった後、次のカーボン質固形材を設置することを繰り返して、図１のような断面の高炉炉体構造を構築した。
【００７９】
その結果、施工の際に粉塵などの発生は殆どなく、築炉工期も従来のスタンプ材のサンドランマーによる施工方法と比べて、スタンプ施工期間として５日間程度要していたものが、カーボン質固形材とカーボン質液状材の施工期間は２．５日間に短縮した。また、冷却性能は、従来のスタンプ施工並みを確保でき順調に高炉が稼働した。
また、図１５に示すように、炉壁煉瓦４と炉壁２の炉内側の面との間に粒状のカーボン質固形材３１およびカーボン質液状材３３を充填し、カーボン質液状材３３が固化してカーボン質固化物３２とした場合も実施したところ、同様に、施工の際に粉塵などの発生は殆どなく、築炉工期も従来のスタンプ材のサンドランマーによる施工方法と比べて、５日間から２．５日間に短縮した。また、冷却性能は、従来のスタンプ施工並みを確保でき順調に高炉が稼働した。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、高炉炉体構造および高炉炉体形成方法に関し、鉄皮の炉内側に炉壁煉瓦を有する高炉炉体の構造およびその形成方法として利用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１…高炉
２…壁体
２１…鉄皮
２２…ステーブ
３…耐火材層
３１…カーボン質固形材
３２…カーボン質固化物
３３…カーボン質液状材
３４…充填隙間
４…炉壁煉瓦
４１，４３…煉瓦ブロック
４２…固形材付煉瓦ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉炉体構造および高炉炉体形成方法に関し、鉄皮の炉内側に炉壁煉瓦を有する高炉炉体の構造およびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉体は、鉄皮を筒状に形成した外殻（マンテル）を基本構造とするとともに、その炉内側に耐火材層を形成して内部の高熱から鉄皮を保護している。耐火材層としては、十分な層厚を確保できることから、カーボン煉瓦等の炉壁煉瓦を積み上げた構成が多用されている。
また、高炉においては、炉壁煉瓦による鉄皮の保護に加えて、循環式の水冷等による冷却装置が用いられる。近年の冷却装置としては、鉄皮のすぐ炉内側に金属製板状のステーブを設置する構成が多用されている。
この際、炉壁煉瓦に対するステーブの冷却性能を高めるために、ステーブの炉内側面と炉壁煉瓦との間に不定形の耐火材を充填し、炉壁煉瓦からステーブへの伝熱性能を確保することがなされている。
【０００３】
このような高炉の構築においては、まず鉄皮を設置し、その炉内側面にステーブを取付け、その炉内側に炉壁煉瓦を最下段から設置し、順次上段へと積み上げてゆく。
この際、ステーブの炉内側面と炉壁煉瓦との間に、例えば１００ｍｍ程度の間隔を空けておき、ここに不定形の耐火材を充填する。
具体的には、炉壁煉瓦を一段積む毎に、耐火性のスタンプ材（あるいはラミング材、突き固めることで固化する粉体など）を前述した隙間に注入し、更にランマー等でスタンプすることにより、隙間内にスタンプ材を密に充填している。
この際、サンドランマー、バイブロランマー、電磁振動により直接または間接的に打撃あるいは振動を与え、スタンプ材中の空気を追い出すことにより、炉壁煉瓦と壁体つまり鉄皮あるいはステーブ等との間に充填されるスタンプ材の組織が均一かつ密な状態とされる（特許文献１参照）。
【０００４】
このようなスタンプ材を有する高炉においては、密に充填されたスタンプ材を介して炉壁煉瓦からの熱をステーブに伝え、約１５００℃もの高温にさらされる炉壁煉瓦を効果的に冷却し、その損耗を防いで炉壁の寿命を確保することができる。
さらに、充填する不定形のスタンプ材に冷却のための高熱伝導性に加えて高可縮性を用いることで、炉壁煉瓦が高温により膨張した際にもその膨張をスタンプ材の可縮性で許容することができる。これにより、炉壁煉瓦に発生する熱応力を緩和し、カーボン煉瓦のセリ割れを低減させることができ、高炉の高寿命化を図ることができる。
さらに、ステーブをもたない高炉においても、鉄皮の炉内側と炉壁煉瓦との間に同様なスタンプ材を充填することで、炉壁煉瓦の膨張の吸収あるいは鉄皮を介しての放熱に寄与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９５８７５号公報
【特許文献２】特開２００２−１２１０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、実際の充填工事において、電磁振動による直接または間接的な振動の付与では、振動がスタンプ材全般に十分に伝達されず、このためスタンプ材の充填が十分に密にならない。一方、作業者が道具を保持して行うサンドランマー、バイブロランマーによるスタンプ材料への打撃、振動の付与によれば、十分に密な充填が行えるが、この方法では以下のような問題がある。
人の手を介してスタンプ材に打撃あるいは振動を与え、スタンプ材中の空気を追い出し、高炉炉底部、炉腹部に充填させるので、施工時間を多く要し、その結果、高炉の改修工期が長くなるという問題がある。
【０００７】
また、高炉の外郭形状が変化する部分、例えばシャフト部と炉腹部との移行部分あるいは朝顔部と炉腹部との移行部分では、鉄皮あるいはステーブの炉内側が傾斜しているため、スタンプ材の打設に用いる長尺棒状のランマーが壁体内面と干渉することがあり、このような煉瓦の背面部分を斜めに削り取ることがある。その結果、当該部位ではスタンプ材の層が厚くなり、冷却性能の低下あるいは不均一を生じる等の問題もある。
更には、スタンプ材の打設施工の際には、スタンプ材の層から粉塵が舞い上がり、作業環境としても好ましくないととともに、炉外へ漏れ出すことで環境上好ましくないと言う問題もある。
【０００８】
また、特許文献１、２には、スタンプ材を予め圧縮成形してプレフォーム状態で施工できることも記載されている。このプレフォーム材は、弾性能が大きな成形体であり、施工の際は、このプレフォーム材を充填空間に嵌め込んだ後にランマー等で打撃すればよく、比較的施工時間の短縮化を図れるものの、プレフォーム材は通常のスタンプ材と比較して充填空間の形状に合わせた変形能が低く、プレフォーム材の充填が十分に密にならずに空間を生じ、結果として冷却能力が低下するという問題があった。そのため、プレフォーム材は一般的な部位には使用されず、スタンプ材による施工が難しい、羽口の下部のような局部的使用に限定されていた。
【０００９】
本発明の主な目的は、粉塵などを発生しにくく、工期を短縮しつつ、冷却性能が確保できる高炉炉体構造および高炉炉体形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の高炉炉体構造は、高炉の外殻を形成する壁体と、前記壁体の炉内側に沿って設置された耐火材層と、前記耐火材層の炉内側に沿って設置された炉壁煉瓦と、を有する高炉炉体構造において、前記耐火材層が、カーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物とで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
このような本発明では、耐火材層がカーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物とによって構成されるため、従来のスタンプ材のように不定形粉末材を取り扱うことがなく、粉塵を発生させることがない。
また、構築作業においては、カーボン質固形材は壁体と炉壁煉瓦との間に挿入して固定等するだけでよく、作業が簡単かつ迅速にできる。従って、従来のプレフォーム材のように充填空間に嵌め込んだ後にランマーで打撃する必要は無い。
【００１２】
また、カーボン質液状材は、液体の注入であるため取り扱いが簡便であり、作業が簡単かつ迅速にできる。とくに、カーボン質液状材を注入するのは、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間のうちカーボン質固形材が設置された残りの充填隙間に充填させるだけでよく、充填体積が大幅に抑制されるため、注入を迅速に行うことができる。
なお、カーボン質液状材が液状であることから、これを注入する充填隙間が狭くても、充填不良等を生じる可能性が低減される。そして、元々液状であることから、カーボン質固化物は隣接する炉壁煉瓦あるいはカーボン質固形材、ステーブ表面あるいは鉄皮表面とよくなじみ、高い伝熱性能を確保して高炉としての冷却性能を高めることができる。
【００１３】
壁体と炉壁煉瓦との間に配設される耐火材層として必要な機能は主に二つある。
第１に、炉壁煉瓦からの熱をステーブに伝え炉壁煉瓦を効果的に冷却し、その損耗を防いで炉壁の寿命を確保することであり、そのために高い熱伝導率が必要である。
第２に、炉壁煉瓦が高温により膨張した際、炉壁煉瓦に発生する熱応力を緩和し、炉壁煉瓦のせり割れを低減させるため、また、前記炉壁煉瓦の膨張による高炉鉄皮への熱応力を緩和させるため、前記炉壁煉瓦の膨張を吸収することができるよう耐火物層には可縮性が必要である。
【００１４】
ここで、耐火物層の全てを、カーボン質液状材とした場合、前記炉壁煉瓦の可縮性をもたせることができなく、更に熱伝導も低いため炉壁煉瓦の冷却能が低下する。
また、耐火物層の全てを、カーボン質固形材とした場合、炉壁及び炉壁煉瓦の製作・据え付け精度のバラツキに伴い耐火部層の間隔は、高炉の周囲で種々相違し、このバラツキに対応する寸法のカーボン質固形材が必要となり、実用技術として困難である。
すなわち、本発明は、カーボン質固形材によって、前記の炉壁煉瓦の熱膨張を吸収し、かつ高熱伝導度を付与するとともに、カーボン質液状材によって、前記製作・据え付け誤差による隙間を吸収するものである。
【００１５】
本発明における壁体は、鉄皮とその炉内側に設置されたステーブとで構成され、耐火材層がステーブと炉壁煉瓦との間に設置される構成とすることができる。しかし、壁体は鉄皮のみで構成され、耐火材層が鉄皮と炉壁煉瓦との間に設置される構成としてもよい。
【００１６】
ここで、本発明で用いるカーボン質液状材について説明する。
カーボン質液状材は、耐火骨材１００質量％に対し、樹脂溶液及び／又はタール類からなる液状バインダを外がけで、例えば２０質量％以上、４０質量％以下加えてなるものとする。２０質量％未満であると液状化が困難となる場合が多く、４０質量％を超えると耐火骨材のカーボン質の割合が低下し過ぎて、カーボン質液状材が固化してカーボン質固化物となった際に、熱伝導性が悪化したり、液状バインダ中の揮発性物質が高炉稼働後の温度上昇によって一部が揮発して空間が発生したりして熱伝導度が悪化する危険性が生じるためである。
【００１７】
カーボン質液状材に必要とされる耐火骨材の条件は、耐火骨材に占めるカーボン質原料の割合が６０質量％以上である。
耐火骨材中のカーボン質原料としては、例えば、鱗状黒鉛や土状黒鉛等の天然黒鉛、製鋼用電極の破砕材等の人造黒鉛、等の黒鉛の他、カーボンブラック、コークス、仮焼無煙炭、ピッチ粉、カーボン煉瓦屑等から選択される一種以上が挙げられる。中でも、熱伝導率の点から黒鉛が好ましく、流動性の面から人造黒鉛が好ましい。耐火骨材に占める黒鉛の割合は、熱伝導率向上のためには９０質量％以上が好ましく、１００質量％であることが最も好ましい。
【００１８】
なお、耐火骨材は、カーボン質原料以外に、銅やアルミニウム等の金属粉、炭化珪素、窒化珪素、焼結アルミナ、電融アルミナ、仮焼アルミナ、ロー石、シャモット、陶石、粘土、シリカフラワー等のシリカ超微粉、カオリン、ベントナイト、ムライト、ボーキサイト、及びバン土頁岩等から選択される一種以上を含んでもよい。
耐火骨材の粒度は、特に限定されないが、ポンプ圧送性を考慮すると、最大粒径が、ホース径の１／３以下であることが好ましい。また、ホース詰りを起こさないためには、最大粒径は１０ｍｍ以下が好ましく、施工体の充填性を考慮すると、３ｍｍ以下がより好ましい。
【００１９】
樹脂溶液とは、樹脂を溶剤で溶いたものであり、樹脂としては、フェノール樹脂やフラン樹脂やシリコン樹脂が挙げられ、溶剤としては、一価又は二価アルコール、多価アルコール、ケトン類、エステル類、エーテル類、ケトンエステル類、エステルエーテル類、芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤等が挙げられる。
なお、上記各樹脂の中でも、残炭率の点でフェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂には、ノボラック型とレゾール型とがある。レゾール型は熱硬化時に縮合水を放出するため、ノボラック型の方がより好ましい。但し、ノボラック型フェノール樹脂は熱可塑性樹脂であるため、それを硬化させるための硬化剤、例えば、ヘキサメチレンテトラミンやレゾール等の併用が必要である。
【００２０】
タール類としては、例えば、無水タールの他、ピッチをクレオソート油、アントラセン油、軽油、又は吸収油等の溶剤で溶解したカットバックタールも使用できる。これらは成分として多環芳香族炭化水素が多く、その分子量は数百程度と低いが高い融点をもっており、例えば、６００℃前後まで加熱しても、液体状態を保っている。このことから加熱すると低温で蒸発して空隙を形成し易い他の液体バインダと比較して圧入材バインダとして有利である。
なお、樹脂溶液とタール類とを各々単味で使用してもよいが、これらを併用してもよい。
【００２１】
前述したカーボン質液状材の具体例としては、例えば次の表１の組成物１〜４が挙げられる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
これらのカーボン質液状材においては、固化してカーボン質固化物となった際の熱伝導率λがλ＝５〜１５[Ｗ／ｍ・Ｋ]程度であることが望ましい。
すなわち、５[Ｗ／ｍ・Ｋ]未満であるとカーボンブロックの冷却効果が大幅に低下するために５[Ｗ／ｍ・Ｋ]以上が好ましい。一方、上記耐火骨材にフェノール樹脂溶液を液状バインターとして添加・製造できるカーボン質液状材の熱伝導率λは、１５[Ｗ／ｍ・Ｋ]がほぼ上限の値である。
カーボン質液状材の施工にあたっては、炉外において前述した組成物を準備し、グラウトポンプあるいはモルタルポンプ等の圧入機械を用いて高炉内へと圧送することができる。
【００２４】
次に、本発明で用いるカーボン質固形材について説明する。
カーボン質固形材には、いわゆるラミング材に相当するものが利用できる。具体的には、例えば、耐火骨材１００質量％に対し、樹脂溶液及び／又はタール類からなる液状バインダを、例えば外かけ１０質量％以上、２０質量％未満加えてなるものが利用できる。
液状バインダが１０質量％未満だと、組織の緻密な施工性が得らにくく、２０質量％を超えると、λが小さくなって、カーボン質固形材に求められる高熱伝導度の付与の技術的意義が小さくなる。
【００２５】
耐火骨材として、人造黒鉛を使用することもできるが、より高いスプリングバックによる体積復元機能を得るためには、各粒子が鱗形状を有する鱗状黒鉛が好ましい。
また、カーボン質固形材に、金属ファイバーを添加してもよい。金属ファイバーの素材としては、鉄、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、又はこれらの合金が熱伝導率が高いため好ましい。金属ファイバーの添加量は、耐火骨材と液状バインダとの合量に対する外かけで、１〜１０質量％が好ましい。
【００２６】
金属ファイバーは、打撃方向と直角方向に配向する性質をもつ。金属ファイバーの配向方向が、ステーブとカーボン煉瓦との対面方向と一致するようにカーボン質固形材を配置することで、高炉の稼動・休止に伴う繰り返しの熱膨張応力に対しても体積復元機能を示し、これによって隙間の発生が防止される。
【００２７】
前述したカーボン質固形材の具体例としては、例えば次の表２の組成物１〜４が挙げられる。
【００２８】
【表２】
【００２９】
表２に記載の内容を以下に説明する。
比較例に示すとおり、液状バインダとしてフェノール樹脂溶液の添加量が外掛５％では、加圧成形ができない。組成物１の１０％では、成形は可能であるが加圧成形時の締りが不十分となり熱伝導率λは、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。組成物２の１５％が液状バインダの添加物としては最も好ましく４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度が得られる。更に添加量を増した組成物４の２０％では、熱伝導率λは、３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。また、金属ファイバーを添加した組成物３では、さらに熱伝導率が向上し４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。組成物５は、耐火骨材として人造黒鉛塊を添加したものであり熱伝導率が６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度まで向上する。
【００３０】
これらの組成物を、球状、アーモンド状、板状といった形状にプレスもしくは手動により加圧成形したものがカーボン質固形材である。なお、球状に成形する場合、アンドレアゼン分布に従って、密充填構造をもつようにすることが好ましい。
カーボン質固形材の熱伝導率λについては、カーボンブロックの冷却効果を得るためにλ≧２０[Ｗ／ｍ・Ｋ]であることが好ましく、これ以上の値で、少しでも高い方がより望ましい。
また、前記組成物３で記載のとおり粉体状の耐火骨材を使用するとλの上限は、４５[Ｗ／ｍ・Ｋ]程度、組成物５に示すとおり黒鉛塊を入れても６０[Ｗ／ｍ・Ｋ]程度が最大である。なお、前記黒鉛塊を入れた組成物５は、可縮性が少ないので使用にあたってはその点の留意が必要である。
【００３１】
本発明の高炉炉体構造において、前記カーボン質固形材は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に設置された板状の部材であり、前記カーボン質固化物は前記カーボン質固形材と前記壁体または前記カーボン質固形材と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間に前記カーボン質液状材を充填して形成されたものであることが望ましい。
このような構成では、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間に板状のカーボン質固形材を挿入するので、固形材設置工程の作業を簡便かつ迅速に行うことができる。
【００３２】
本発明の高炉炉体構造において、前記カーボン質固形材は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に充填された粒状の部材であり、前記カーボン質固化物は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間に前記カーボン質液状材を充填して形成されたものであるとしてもよい。
このような構成によっても、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間にカーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物との層を形成することができる。粒状のカーボン質固形材とカーボン質液状材とは何れを先に充填してもよく、あるいは並行して、または混合して注入してもよい。
【００３３】
本発明の高炉炉体構造において、前記カーボン質固形材の層厚ｔ１＞前記カーボン質固化物の層厚ｔ２であることが望ましい。
このような構成では、一般に熱伝導率の小さなカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物の層厚の方を小さくすることで、熱伝導率が高くできるカーボン質固形材を効果的に利用することができ、耐火材層における熱伝導性能を高め、炉壁煉瓦の冷却を効率的に行うことができる。
【００３４】
本発明の高炉炉体形成方法は、壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に板状のカーボン質固形材を設置する固形材設置工程と、前記カーボン質固形材と前記壁体との間または前記カーボン質固形材と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間にカーボン質液状材を注入して固化させる液状材充填工程と、を有することを特徴とする。
このような本発明では、耐火材層がカーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物によって構成されるため、従来のように不定形粉末材を取り扱うことがなく、粉塵を発生させることがない。
また、固形材設置工程では、壁体と炉壁煉瓦との間にカーボン質固形材を挿入して固定等するだけでよく、作業が簡単かつ迅速にできる。
【００３５】
さらに、液状材充填工程では、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間のうち、先に設置されたカーボン質固形材を除いた残りの充填隙間にカーボン質液状材を充填させる。この際、カーボン質液状材は、液体の注入であるため取り扱いが簡便であり、先に設置されたカーボン質固形材により充填体積も大幅に抑制されるため、作業が簡単かつ迅速にできる。
なお、カーボン質液状材が液状であることから、これを注入する充填隙間が狭くても、充填不良等を生じる可能性が低減される。そして、元々液状であることから、カーボン質固化物は隣接する炉壁煉瓦あるいはカーボン質固形材、ステーブ表面あるいは鉄皮表面とよくなじみ、高い伝熱性能を確保して高炉としての冷却性能を高めることができる。
【００３６】
本発明の高炉炉体形成方法において、前記固形材設置工程は、前記壁体と前記炉壁煉瓦との間の隙間に板状の前記カーボン質固形材を固定する固形材固定工程と、前記壁体の炉内側に間隔をあけて前記炉壁煉瓦を設置する炉壁煉瓦設置工程と、を有することが望ましい。
このような構成では、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間に板状のカーボン質固形材を挿入するので、固形材設置工程の作業を簡便かつ迅速に行うことができる。
【００３７】
本発明の高炉炉体形成方法において、前記炉壁煉瓦用の煉瓦ブロックの前記壁体側端面に、当該端面と同じ大きさの板状のカーボン質固形材を予め貼付して固形材付煉瓦ブロックを形成するブロック準備工程と、前記壁体の炉内側に間隔をあけて前記固形材付煉瓦ブロックを積んで前記炉壁煉瓦を設置するブロック構築工程と、を有し、前記ブロック構築工程により前記炉壁煉瓦設置工程と前記固形材固定工程とが行われることが望ましい
このような構成では、煉瓦ブロックの壁体側端面に、当該端面と同じ大きさの板状のカーボン質固形材を予め貼付しておくため、炉壁煉瓦を設置することで固形材の設置までが行われ、炉壁煉瓦設置工程と固形材設置工程とが同時に行われることになり、炉体形成の作業が簡便かつ迅速に行える。
【００３８】
本発明の高炉炉体形成方法は、壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に粒状のカーボン質固形材を充填する固形材設置工程と、前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間にカーボン質液状材を注入して固化させる液状材充填工程と、を有するものとしてもよい。
あるいは、壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間にカーボン質液状材を充填する液状材設置工程と、前記カーボン質液状材中に粒状のカーボン質固形材を充填させてから前記カーボン質液状材を固化させる固形材充填工程と、を有するものとしてもよい。
このような構成によっても、壁体と炉壁煉瓦との間の隙間にカーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物との層を形成することができる。さらに、粒状のカーボン質固形材とカーボン質液状材との何れかを先に充填するのではなく、これらを並行して、または混合して注入してもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に、弾性能と高熱伝導能を付与するカーボン質固形材と、カーボン質液状材が固化したカーボン質固化物が充填されている高炉炉体構造となっているため、施工の際に粉塵などを発生し難く、工期を短縮しつつ、冷却性能が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態の炉体を示す横断面図。
【図２】前記第１実施形態の１段目の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図３】前記第１実施形態の１段目の液状材充填工程を示す縦断面図。
【図４】前記第１実施形態の２段目の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図５】前記第１実施形態の２段目の液状材充填工程を示す縦断面図。
【図６】本発明の第２実施形態の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図７】前記第２実施形態の液状材充填工程の注入途中を示す縦断面図。
【図８】前記第２実施形態の液状材充填工程を固化途中を示す縦断面図。
【図９】本発明の第３実施形態の炉体を示す横断面図。
【図１０】前記第３実施形態で用いる固形材付煉瓦ブロックを示す斜視図。
【図１１】前記第３実施形態の１段目の固形材設置工程ないし液状材充填工程を示す縦断面図。
【図１２】前記第３実施形態の２段目の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図１３】本発明の第４実施形態の固形材設置工程ないし液状材充填工程を示す縦断面図。
【図１４】前記第４実施形態の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図１５】本発明の第５実施形態の固形材設置工程および液状材充填工程を示す縦断面図。
【図１６】本発明の第６実施形態の炉体をを示す横断面図。
【図１７】前記第５実施形態の固形材設置工程を示す横断面図。
【図１８】前記第５実施形態の固形材設置工程を示す横断面図。
【図１９】前記第５実施形態の固形材設置工程を示す縦断面図。
【図２０】本発明によるシャフト部、炉腹部、朝顔部の移行部分での耐火材層の設置状態を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１には本発明の第１実施形態が示されている。
図１において、本実施形態の高炉炉体構造は、高炉１の外殻を形成する壁体２と、壁体２の炉内側に沿って設置された耐火材層３と、耐火材層３の炉内側に沿って設置された炉壁煉瓦４とを有する。
【００４２】
壁体２は、鉄板を継ぎ合わせて形成された円筒状の鉄皮２１と、その炉内側に設置された冷却装置である短冊板状のステーブ２２とで構成されている。
耐火材層３は、ステーブ２２の炉内面側に沿って貼られた板状のカーボン質固形材３１の層と、このカーボン質固形材３１の層と前述した炉壁煉瓦４との間に充填されたカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物３２の層とで構成されている。
炉壁煉瓦４は、カーボン質の煉瓦ブロック４１をステーブ２２の炉内面側から所定間隔で構築されている。
【００４３】
本実施形態においては、以下の手順で高炉１の炉体を形成する。
先ず、高炉１の基礎上に鉄皮２１を組み立て、その炉内側にステーブ２２を設置し、これらにより壁体２を形成する。
次に、壁体２の内側に、図２から図５に示す手順で耐火材層３および炉壁煉瓦４を構築する。
【００４４】
先ず、図２に示すように、壁体２の炉内側の面（ステーブ２２の炉内側表面）に厚さＣ２のカーボン質固形材３１を貼り付けて固定し、その内側に所定間隔Ｃ３を空けて、炉壁煉瓦４となるべき煉瓦ブロック４１を１段分並べて設置してゆく。この際、煉瓦ブロック４１とカーボン質固形材３１とは同じ高さとされ、これらにより１段分のカーボン質固形材３１および煉瓦ブロック４１が設置される（固形材設置工程）。
カーボン質固形材３１と煉瓦ブロック４１との間の間隔Ｃ３により充填隙間３３が形成される。カーボン質固形材３１の厚みＣ２、壁体２の炉内側の面から煉瓦ブロック４１の炉外側の面までの距離Ｃ１とすると、充填空間３３の間隔Ｃ３＝Ｃ１−Ｃ２である。
【００４５】
図３に示すように、充填隙間３３にはカーボン質液状材３４を注入する。注入されたカーボン質液状材３４は、所定時間経過すると固化し、図４に示すようにカーボン質固化物３２となる。これにより、充填隙間３３にカーボン質固化物３２が充填された状態となり、壁体２と炉壁煉瓦４との間に１段目の耐火材層３が形成される（液状材充填工程）。
【００４６】
次に、図４に示すように、１段目のカーボン質固形材３１の上に２段目のカーボン質固形材３１を配置して壁体２（ステーブ２２）に固定するとともに、１段目の煉瓦ブロック４１の上に２段目の煉瓦ブロック４１を積み重ねてそれぞれ固定する（固形材設置工程）。これにより２段目の充填隙間３３が形成されるので、図５に示すように、この２段目の充填隙間３３にカーボン質液状材３４を注入し、これを固化させることで１段目のカーボン質固化物３２の上に２段目のカーボン質固化物３２を積み重ねてゆく（液状材充填工程）。
以上のように、本実施形態では、１段毎の固形材設置工程と液状材充填工程とを繰り返すことで、複数段の炉壁煉瓦４および耐火材層３が構築される。
【００４７】
なお、前述したカーボン質固形材３１および煉瓦ブロック４１の設置（固形材設置工程）とカーボン質液状材３４の注入（液状材充填工程）とは１段分ずつ順次繰り返せばよいが、各々の工程は交互に限らず、一部重複させてもよい。例えば、前の段のカーボン質液状材３４の注入（液状材充填工程）を行っている時期に並行して次の段のカーボン質固形材３１の設置（固形材設置工程）を進めてもよく、このような工程重複により作業効率の向上、施工期間の短縮が期待できる。
【００４８】
また、カーボン質固形材３１を先に壁体２に固定し、その後に充填隙間３３を空けて煉瓦ブロック４１を積む手順に限らず、カーボン質固形材３１を先に壁体２に固定し、その後に充填隙間３３を空けて炉体２の炉内側の面から間隔Ｃ１を空けて煉瓦ブロック４１を並べ、後からカーボン質固形材３１を挿入して炉体２の炉内側の面に固定してもよい。
この際、煉瓦ブロック４１を壁体２の炉内側の面（ステーブ２２の炉内側表面）から間隔Ｃ１を空けて設置すれば、カーボン質固形材３１の厚みＣ２として、充填空間３３の厚さＣ３＝Ｃ１−Ｃ２となる。
【００４９】
カーボン質固形材３１を炉体２の炉内側の面に固定する際、予めモルタルを塗布すれば、カーボン質固形材３１を炉体２の炉内側の面に押しつけるだけで容易に貼り付けることができる。
【００５０】
カーボン質固形材３１の高さ寸法は、煉瓦ブロック４１と同じ高さに限らず、複数段分の高さ（煉瓦ブロック４１の高さの整数倍）等としてもよい。この場合、カーボン質固形材３１の設置１回に対して（固形材設置工程）、煉瓦ブロック４１の設置およびこれにより形成される充填隙間３３へのカーボン質液状材３４の注入（液状材充填工程）が複数回繰り返されることになる。
一方、カーボン質固形材３１と煉瓦ブロック４１とを同じ高さとする場合に、これらを複数段積み上げた後（固形材設置工程）、各々の間の複数段分の充填隙間３３に一括してカーボン質液状材３４の注入（液状材充填工程）を行ってもよい。
【００５１】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２、耐火材層３および炉壁煉瓦４が前述した第１実施形態と同様である（図１参照）。
本実施形態では、耐火材層３および炉壁煉瓦４の構築手順が異なり、煉瓦ブロック４１の３段分をまとめて施工してゆく。
【００５２】
先ず、図６に示すように、壁体２の炉内側の面に煉瓦ブロック４１の３段分の高さのカーボン質固形材３１を貼り付けて固定し、その内側に所定間隔Ｃ３を空けて３段分の煉瓦ブロック４１を積み上げる。壁体２の炉内側に、所定間隔Ｃ１を空けて炉壁煉瓦４となるべき煉瓦ブロック４１を３段分積み上げ、３段分の煉瓦ブロック４１と同じ高さのカーボン質固形材３１を壁体２の炉内側に貼り付けてもよい。
これらにより、壁体２の炉内側には、３段分の煉瓦ブロック４１およびこれと同じ高さのカーボン質固形材３１が構築され、各々の間には３段分の高さの充填隙間３３が形成される（固形材設置工程）。
【００５３】
次に、図７に示すように、充填隙間３３にカーボン質液状材３４を３段分の高さまで注入してゆく（液状材充填工程）。図８に示すように、３段分の高さまで充填されたカーボン質液状材３４が固化することで、壁体２の炉内側には３段分のカーボン質固化物３２が形成され、壁体２の炉内側に貼られたカーボン質固形材３１と併せて３段分の耐火材層３が形成される。
以上のように、本実施形態では、３段毎の固形材設置工程と液状材充填工程とを繰り返すことで、複数段の炉壁煉瓦４および耐火材層３が構築される。
【００５４】
本実施形態では、一般的な煉瓦ブロック４１の高さが約６００ｍｍであることから、３段毎に作業を分けることで、カーボン質固形材３１の貼り付け高さは１８００ｍｍとなる。この高さであれば、足場等を特に使用することなく、かつ同種の作業を連続して効率よく行え、作業性を好適なものとすることができる。
【００５５】
〔第３実施形態〕
図９には本発明の第３実施形態が示されている。
本実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２、耐火材層３および炉壁煉瓦４が前述した第１実施形態（図１参照）と同様である。
但し、図１の第１実施形態の耐火材層３では外側がカーボン質固形材３１で内側がカーボン質固化物３２であったのに対し、本実施形態では、逆に耐火材層３の外側がカーボン質固化物３２で内側がカーボン質固形材３１となっている。
また、本実施形態では、図１０に示すように、煉瓦ブロック４１の外側（壁体側）の端面に、当該端面と同じ大きさの板状のカーボン質固形材３１を予め貼付した固形材付煉瓦ブロック４２を用いる。
【００５６】
本実施形態においては、以下の手順で高炉１の炉体を形成する。
先ず、高炉１の基礎上に鉄皮２１を組み立て、その炉内側にステーブ２２を設置し、これらにより壁体２を形成する。
次に、壁体２の内側に、図１１から図１２に示す手順で耐火材層３および炉壁煉瓦４を構築する。
【００５７】
先ず、図１１に示すように、壁体２の炉内側に、充填隙間３３となる所定間隔Ｃ３を空けて、固形材付煉瓦ブロック４２を１段分並べてゆく。並べられた固形材付煉瓦ブロック４２のうち煉瓦ブロック４１部分が連続することで１段目の炉壁煉瓦４が形成され、その外側面には板状のカーボン質固形材３１が連続した状態で配置される（固形材設置工程）。
次に、１段分の充填隙間３３にカーボン質液状材３４を注入する。注入されたカーボン質液状材３４は、所定時間経過すると固化し、図１２に示すようにカーボン質固化物３２となる（液状材充填工程）。これにより、充填隙間３３で固化したカーボン質固化物３２と前述した固形材付煉瓦ブロック４２に貼られていたカーボン質固形材３１とで、壁体２と炉壁煉瓦４との間に１段目の耐火材層３が形成される。
【００５８】
次に、図１２に示すように、１段目の固形材付煉瓦ブロック４２の上に２段目の固形材付煉瓦ブロック４２を積み重ねる（固形材設置工程）ことで、２段目の充填隙間３３が形成される。この２段目の充填隙間３３にカーボン質液状材３４を注入し、これを固化させる（液状材充填工程）ことで１段目と同様に２段目以降が形成されてゆく。
以上のように、本実施形態では、１段毎の固形材設置工程と液状材充填工程とを繰り返すことで、複数段の炉壁煉瓦４および耐火材層３が構築される。
【００５９】
なお、本実施形態において、カーボン質液状材３４の充填高さは固形材付煉瓦ブロック４２と同じ高さとしてもよいが、数十ｍｍ低くすることが望ましい。これは、カーボン質液状材３４の充填時のばらつきによるオーバーフローの防止や、カーボン質液状材３４が固化したカーボン質固化物３２となった際の上下の段の接続部分と固形材付煉瓦ブロック４２とがずれることで炉内外のガスリーク防止に有効となるからである。
【００６０】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２、耐火材層３および炉壁煉瓦４が前述した第３実施形態と同様であり（図９参照）、固形材付煉瓦ブロック４２（図１０参照）を用いる点も同じである。
本実施形態では、耐火材層３および炉壁煉瓦４の構築手順が異なり、煉瓦ブロック４１の３段分をまとめて施工してゆく。
【００６１】
先ず、図１３に示すように、壁体２の炉内側に、充填隙間３３となる所定間隔Ｃ３を空けて、固形材付煉瓦ブロック４２を３段分積み上げる（固形材設置工程）。これにより、壁体２の炉内側には３段分の高さの充填隙間３３が形成される。
次に、充填隙間３３にカーボン質液状材３４を３段分の高さまで注入してゆく。図１４に示すように、充填隙間３３に充填されたカーボン質液状材３４が固化することで、壁体２の炉内側には３段分のカーボン質固化物３２が形成され（液状材充填工程）、固形材付煉瓦ブロック４２のカーボン質固形材３１と併せて３段分の耐火材層３が形成される。
以上のように、本実施形態では、３段毎の固形材設置工程と液状材充填工程とを繰り返すことで、複数段の炉壁煉瓦４および耐火材層３が構築される。
【００６２】
なお、本実施形態において、固形材設置工程として固形材付煉瓦ブロック４２を３段分積み上げた後、液状材充填工程として３段分のカーボン質液状材３４を充填する手順に限らず、固形材付煉瓦ブロック４２を１段分または２段分積み上げた段階でカーボン質液状材３４の充填を開始する等、各々の工程を一部並行させてもよい。このような工程重複により作業効率の向上、施工期間の短縮が期待できる。
【００６３】
〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２および炉壁煉瓦４が前述した第１〜第４の各実施形態と同様である（図５，図８，図１２または図１４参照）。
第１〜第４の各実施形態においては、カーボン質固形材３１は壁体２と炉壁煉瓦４との間に配置された板状の部材であり、カーボン質固化物３２は充填隙間３３に充填されたカーボン質液状材３４により形成されていた。
これに対し、本実施形態では、図１５に示すように、炉壁煉瓦４と炉壁２の炉内側の面との間に粒状のカーボン質固形材３１およびカーボン質液状材３３を充填し、カーボン質液状材３３が固化してカーボン質固化物３２となることで、粒状のカーボン質固形材３１を含んだ耐火材層３を形成する。
【００６４】
本実施形態において、粒状のカーボン質固形材３１の粒径は直径２０〜５０ｍｍであることが望ましい。直径２０ｍｍより小さいとプレフォームが難しく、直径５０ｍｍより大きいと充填時にブリッジを生じて充填不良となる可能性が増大する。
壁体２と炉壁煉瓦４との間へ充填にあたっては、カーボン質固形物３１を先に充填してカーボン質液状材３４を後から注入してもよく、カーボン質液状材３４を先に注入しておき後からカーボン質固形物３１を充填してしてもよく、あるいはカーボン質固形物３１とカーボン質液状材３４とを同時に充填してもよく、または各々を混合物として充填してもよい。
【００６５】
カーボン質固形物３１を先に充填する場合、壁体２と炉壁煉瓦４との間に充填されたカーボン質固形物３１の粒の隙間に、カーボン質液状材３４が注入されてゆく。
カーボン質液状材３４を先に注入する場合、カーボン質固形物３１の比重が一般にカーボン質液状材３４よりも大きく、かつカーボン質液状材３４の固化には２〜３時間は要するため、後から充填されたカーボン質固形物３１の粒がカーボン質液状材３４中を沈降し、壁体２と炉壁煉瓦４との間に密に充填された状態とすることができる。
さらには、カーボン質固形物３１を所定高さまで充填し、次にカーボン質液状材３４を所定高さまで充填する工程を繰り返してもよく、各々を同時並行に注入してもよい。
【００６６】
以上のような粒状のカーボン質固形物３１およびカーボン質液状材３４の充填は、炉壁煉瓦４の１段分の積み上げ毎に行ってもよいし、数段分の炉壁煉瓦４を積み上げてから行ってもよい。
【００６７】
〔第６実施形態〕
本発明の第６実施形態は、基本構成である高炉１、壁体２、耐火材層３および炉壁煉瓦４は前述した第１〜第４の各実施形態と同様である（図５，図８，図１２または図１４参照）。これらの構成の構築にあたっては、前述した第１〜第４の各実施形態の何れかの手順により、高炉１の壁体２の内側に耐火材層３および炉壁煉瓦４を下方から段階的に積み上げてゆく。
ここで、本実施形態では、炉壁煉瓦４の一部に異なる寸法・形状の煉瓦ブロックを用い、ジャッキを用いて煉瓦ブロック相互の密着性を高めるように施工を行う。
【００６８】
図１６において、高炉１の炉壁２の内側にはカーボン質固形材３１が張られ、その内側には所定間隔で炉壁煉瓦４が設置される。炉壁煉瓦４とカーボン質固形材３１との間の充填隙間３３にはカーボン質液状材３４が充填され、これが固化することでカーボン質固化物３２となる。以上は前述した第１〜第４の各実施形態と同様であり、各実施形態の何れかの手順が採用できる。
ここで、前述した各実施形態では、炉壁煉瓦４は全周にわたって同じ煉瓦ブロック４１（または固形材付煉瓦ブロック４２）により形成されていた。本実施形態では、周方向の大部分が煉瓦ブロック４１であるが、周方向の一部に短尺煉瓦ブロック４３が用いられている。
【００６９】
煉瓦ブロック４１は、径方向（高炉１の直径方向）に所定の厚み寸法を有するとともに、円周方向に配列された際に相互に密着するように平面形状がテーパー形状とされている。
短尺煉瓦ブロック４３は、煉瓦ブロック４１と同様なテーパー形状を有するとともに、径方向寸法が短く形成されている。なお、短尺煉瓦ブロック４３は、煉瓦ブロック４１の外周側を一部削除した形状とされ、煉瓦ブロック４１と内周側面を揃えた状態で相互に密着して全周にわたる炉壁煉瓦４を形成することができる。
【００７０】
このような本実施形態においては、以下に述べる手順で炉壁煉瓦４を形成する。
図１６に示すように、まず、下段の炉壁煉瓦４の上面に、煉瓦ブロック４１を円周のほぼ全周となるように設置する。煉瓦ブロック４１は、基準となる最初の１個を図１６の位置Ａ０に設置し、以下その両側の位置Ａ１、Ａ２、…と順次配列してゆく。煉瓦ブロック４１の設置は所定数（本実施形態では３個分）を残した位置ＡＥで終える。
これらの煉瓦ブロック４１（位置Ａ０〜ＡＥ）の設置は、下段の炉壁煉瓦４の上面に煉瓦ブロック４１を内側から載せ、水平方向外向きにスライドさせる等により設置することができる。
【００７１】
次に、煉瓦ブロック４１が設置されていない部分（二つの位置ＡＥで挟まれた位置Ｂ０〜Ｂ１）に、短尺煉瓦ブロック４３を設置する。設置にあたって、短尺煉瓦ブロック４３は、まず位置Ｂ１に２個の短尺煉瓦ブロック４３を設置し、その間の位置Ｂ０に最後の短尺煉瓦ブロック４３を設置する。
この際、位置Ｂ１の短尺煉瓦ブロック４３は、なるべく外周側に寄った位置に配置し、かつ位置ＡＥの煉瓦ブロック４１と接触させることで、一対の短尺煉瓦ブロック４３の隙間を最大にする。この隙間を短尺煉瓦ブロック４３の外周側の幅ＷＢ以上とすることで、最後の短尺煉瓦ブロック４３についても、内側からのスライド設置が可能となる。
この隙間が得られない場合、最後の煉瓦ブロックは上方へ吊り上げてから位置Ｂ０に降下させる等の処置が必要となる。
【００７２】
短尺煉瓦ブロック４３は、ジャッキを用いて正規の位置へ移動させる。
図１８および図１９に示すように、短尺煉瓦ブロック４３の上面に油圧式等のジャッキ４４を設置し、このジャッキ４４の一端を炉壁２に当接させるとともに、他端で短尺煉瓦ブロック４３を高炉１の中心に向かって押すように構成する。例えば、クランク型の治具４５を用い、短尺煉瓦ブロック４３の上面にあるジャッキ４４と短尺煉瓦ブロック４３の外周側面とを接続する等により、短尺煉瓦ブロック４３の外周側面を押すように設置することができる。
【００７３】
このような構成により、位置Ｂ０〜Ｂ１にある短尺煉瓦ブロック４３を各々内側へスライドさせることにより、位置Ｂ０〜Ｂ１にある短尺煉瓦ブロック４３の内周面と他の位置Ａ０〜ＡＥにある煉瓦ブロック４１の内周面とが同じ円筒面を形成する状態とすることができる。この状態で、位置Ｂ０〜Ｂ１にある短尺煉瓦ブロック４３と位置Ａ０〜ＡＥにある煉瓦ブロック４１との全てのブロックが互いに密接し、１段分の炉壁煉瓦４が形成される。
【００７４】
なお、短尺煉瓦ブロック４３とするのは位置Ｂ０〜Ｂ１の３個に限らず、１個、２個あるは４個以上であってもよい。最後の短尺煉瓦ブロック４３の通過を許容するために、個数が少ない場合、短尺煉瓦ブロック４３の径方向寸法は、煉瓦ブロック４１よりも大幅に薄く例えば５０ｍｍ程度薄くする必要があるが、個数が多ければ１０ｍｍ程度薄くするだけで済む。短尺煉瓦ブロック４３を薄くすることは、当該部分のカーボン質液状材３４が厚くなることにつながり、冷却性能の点で薄くしすぎないほうがよい。この点で、好ましい短尺煉瓦ブロック４３の個数は３〜５個である。
【００７５】
〔変形例〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形も本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、高炉の壁体２が、鉄皮２１とステーブ２２とを有する構成としたが、冷却装置としてはステーブ２２に限らず冷却水を通す配管列であってもよく、鉄皮２１の外側を散水冷却する炉等であれば鉄皮２１だけで壁体２が構成されていてもよい。このような場合でも、全く同じ高炉炉体形成方法が適用できる。
前記各実施形態では、高炉の炉底部、湯溜部、羽口部、朝顔部の移行部分においても、耐火材の充填のために必要であった従来の間隔を確保しなくてよい。
【００７６】
図２０において、高炉１は、前記各実施形態の通り、鉄皮２１およびステーブ２２で形成された壁体２、カーボン質固形材３１およびカーボン質固化物３２で形成された耐火材層３、煉瓦ブロック４１で形成された炉壁煉瓦４を有する。
高炉１は、朝顔部Ｚ３、羽口部Ｚ２、湯溜部Ｚ１を有し、各々の間の移行部分Ｚ２３，Ｚ１２で屈曲しており、屈曲した移行部分において、鉄皮２１、カーボン質固形材３１およびカーボン質固化物３２も屈曲している。
【００７７】
従来であれば、図２０に鎖線で示すように、屈曲した移行部分では炉壁煉瓦４を控えさせ、鉄皮２１との間の間隔を大きくとることで、カーボン質充填材をスタンプするランマー９の作業代を確保していた。これに対し、本発明に基づく各実施形態では、それぞれカーボン質固形材３１を設置（固形材設置工程）するとともに、カーボン質液状材３４を注入してカーボン質固化物３２を形成する（液状材充填工程）ため、ランマー９が不要であり、図２０の通り鉄皮２１と炉壁煉瓦４および耐火材層３との距離を一定にすることができる。
【実施例】
【００７８】
本発明の実施例として、カーボン質液状材として表１の組成物４を使用し、カーボン質固形材として表２の組成物２を使用して、図２〜図５の手順で壁体２とその炉内側に設置された炉壁煉瓦４との間に、弾性能と高熱伝導能を付与するカーボン質固形材３１を設置し、次にカーボン質固形材３１と煉瓦ブロック４１との間の間隔Ｃ３により形成された充填隙間３３にカーボン質液状材を充填し、カーボン質液状材３３が固化してカーボン質固化物３４となった後、次のカーボン質固形材を設置することを繰り返して、図１のような断面の高炉炉体構造を構築した。
【００７９】
その結果、施工の際に粉塵などの発生は殆どなく、築炉工期も従来のスタンプ材のサンドランマーによる施工方法と比べて、スタンプ施工期間として５日間程度要していたものが、カーボン質固形材とカーボン質液状材の施工期間は２．５日間に短縮した。また、冷却性能は、従来のスタンプ施工並みを確保でき順調に高炉が稼働した。
また、図１５に示すように、炉壁煉瓦４と炉壁２の炉内側の面との間に粒状のカーボン質固形材３１およびカーボン質液状材３３を充填し、カーボン質液状材３３が固化してカーボン質固化物３２とした場合も実施したところ、同様に、施工の際に粉塵などの発生は殆どなく、築炉工期も従来のスタンプ材のサンドランマーによる施工方法と比べて、５日間から２．５日間に短縮した。また、冷却性能は、従来のスタンプ施工並みを確保でき順調に高炉が稼働した。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、高炉炉体構造および高炉炉体形成方法に関し、鉄皮の炉内側に炉壁煉瓦を有する高炉炉体の構造およびその形成方法として利用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１…高炉
２…壁体
２１…鉄皮
２２…ステーブ
３…耐火材層
３１…カーボン質固形材
３２…カーボン質固化物
３３…カーボン質液状材
３４…充填隙間
４…炉壁煉瓦
４１，４３…煉瓦ブロック
４２…固形材付煉瓦ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の外殻を形成する壁体と、前記壁体の炉内側に沿って設置された耐火材層と、前記耐火材層の炉内側に沿って設置された炉壁煉瓦と、を有する高炉炉体構造において、
前記耐火材層が、カーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物とで構成されていることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項２】
請求項１に記載した高炉炉体構造において、
前記カーボン質固形材は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に設置された板状の部材であり、前記カーボン質固化物は前記カーボン質固形材と前記壁体または前記カーボン質固形材と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間に前記カーボン質液状材を充填して形成されたものであることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項３】
請求項１に記載した高炉炉体構造において、
前記カーボン質固形材は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に充填された粒状の部材であり、前記カーボン質固化物は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間に前記カーボン質液状材を充填して形成されたものであることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項４】
請求項１から請求項3の何れかに記載した高炉炉体構造において、
前記カーボン質固形材の熱伝導率λ１＝２０〜６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、前記カーボン質固化物の熱伝導率λ２＝５〜１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項５】
請求項４に記載した高炉炉体構造において、
前記カーボン質固形材の層厚ｔ１＞前記カーボン質固化物の層厚ｔ２であることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項６】
壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に板状のカーボン質固形材を設置する固形材設置工程と、前記カーボン質固形材と前記壁体との間または前記カーボン質固形材と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間にカーボン質液状材を注入して固化させる液状材充填工程と、を有することを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項７】
請求項６に記載した高炉炉体形成方法において、
前記固形材設置工程は、前記壁体と前記炉壁煉瓦との間の隙間に板状の前記カーボン質固形材を固定する固形材固定工程と、前記壁体の炉内側に間隔をあけて前記炉壁煉瓦を設置する炉壁煉瓦設置工程と、を有することを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載した高炉炉体形成方法において、
前記固形材設置工程は、前記炉壁煉瓦用の煉瓦ブロックの前記壁体側端面に、当該端面と同じ大きさの板状のカーボン質固形材を予め貼付して固形材付煉瓦ブロックを形成するブロック準備工程と、前記壁体の炉内側に間隔をあけて前記固形材付煉瓦ブロックを積んで前記炉壁煉瓦を設置するブロック構築工程と、を有し、前記ブロック構築工程により前記炉壁煉瓦設置工程と前記固形材固定工程とが行われることを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項９】
壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に粒状のカーボン質固形材を充填する固形材設置工程と、前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間にカーボン質液状材を注入して固化させる液状材充填工程と、を有することを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項１０】
壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間にカーボン質液状材を充填する液状材設置工程と、前記カーボン質液状材中に粒状のカーボン質固形材を充填させてから前記カーボン質液状材を固化させる固形材充填工程と、を有することを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項１】
高炉の外殻を形成する壁体と、前記壁体の炉内側に沿って設置された耐火材層と、前記耐火材層の炉内側に沿って設置された炉壁煉瓦と、を有する高炉炉体構造において、
前記耐火材層が、カーボン質固形材とカーボン質液状材が固化したカーボン質固化物とで構成されていることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項２】
請求項１に記載した高炉炉体構造において、
前記カーボン質固形材は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に設置された板状の部材であり、前記カーボン質固化物は前記カーボン質固形材と前記壁体または前記カーボン質固形材と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間に前記カーボン質液状材を充填して形成されたものであることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項３】
請求項１に記載した高炉炉体構造において、
前記カーボン質固形材は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に充填された粒状の部材であり、前記カーボン質固化物は前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間に前記カーボン質液状材を充填して形成されたものであることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項４】
請求項１から請求項3の何れかに記載した高炉炉体構造において、
前記カーボン質固形材の熱伝導率λ１＝２０〜６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、前記カーボン質固化物の熱伝導率λ２＝５〜１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項５】
請求項４に記載した高炉炉体構造において、
前記カーボン質固形材の層厚ｔ１＞前記カーボン質固化物の層厚ｔ２であることを特徴とする高炉炉体構造。
【請求項６】
壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に板状のカーボン質固形材を設置する固形材設置工程と、前記カーボン質固形材と前記壁体との間または前記カーボン質固形材と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間にカーボン質液状材を注入して固化させる液状材充填工程と、を有することを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項７】
請求項６に記載した高炉炉体形成方法において、
前記固形材設置工程は、前記壁体と前記炉壁煉瓦との間の隙間に板状の前記カーボン質固形材を固定する固形材固定工程と、前記壁体の炉内側に間隔をあけて前記炉壁煉瓦を設置する炉壁煉瓦設置工程と、を有することを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載した高炉炉体形成方法において、
前記固形材設置工程は、前記炉壁煉瓦用の煉瓦ブロックの前記壁体側端面に、当該端面と同じ大きさの板状のカーボン質固形材を予め貼付して固形材付煉瓦ブロックを形成するブロック準備工程と、前記壁体の炉内側に間隔をあけて前記固形材付煉瓦ブロックを積んで前記炉壁煉瓦を設置するブロック構築工程と、を有し、前記ブロック構築工程により前記炉壁煉瓦設置工程と前記固形材固定工程とが行われることを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項９】
壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間に粒状のカーボン質固形材を充填する固形材設置工程と、前記壁体と前記炉壁煉瓦との間に残された充填隙間にカーボン質液状材を注入して固化させる液状材充填工程と、を有することを特徴とする高炉炉体形成方法。
【請求項１０】
壁体とその炉内側に設置された炉壁煉瓦との間にカーボン質液状材を充填する液状材設置工程と、前記カーボン質液状材中に粒状のカーボン質固形材を充填させてから前記カーボン質液状材を固化させる固形材充填工程と、を有することを特徴とする高炉炉体形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１２６９４（Ｐ２０１２−１２６９４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５３２９５（Ｐ２０１０−１５３２９５）
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００１７０７１６）黒崎播磨株式会社 (314)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００１７０７１６）黒崎播磨株式会社 (314)
【Ｆターム（参考）】
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