JP6264991B2 - ステーブクーラの管路の補修器具および補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステーブクーラの管路の補修器具および補修方法に関し、具体的には、高炉冷却装置であるステーブクーラの管路が損傷した場合に、損傷したステーブクーラを、迅速かつ簡易に補修することができるステーブクーラの管路の補修器具および補修方法に関する。

高炉の炉体鉄皮は、内張りされる多数の耐火物によって、保護される。これら耐火物を保護するとともに耐火物が消失した時の炉体鉄皮を保護するため、冷却手段が設置される。また、炉体鉄皮を保護するため、冷却手段のみが設置される。このような冷却手段としてステーブクーラ（「クーリングステーブクーラ」などともいわれる。）が多用される。

図３は、高炉炉壁の内部近傍に設置されるステーブクーラ１００ａの概略を示す縦断面図である。

同図に示すように、ステーブクーラ１００ａはステーブクーラ本体１００ｂを有する。ステーブクーラ本体１００ｂは、鋳鉄製または銅，銅合金製の冷却板である。ステーブクーラ本体１００ｂは、冷却水路１００ｃとして、パイプを内蔵すること、あるいは銅，銅合金に穿孔加工を行うことにより、冷却水路を形成する。図３では、図面を簡略化するために冷却水路１００ｃが１本しか図示されていないが、実際には、１個のステーブクーラ１００ａに冷却水路１００ｃが４本程度設けられる。ステーブクーラ本体１００ｂの炉内面側（図１における左方側）には凹凸部が設けられている。耐火物１００ｄは凹部に埋設される。耐火物１００ｄは、炉内からステーブクーラ本体１００ｂへの急激な熱負荷を軽減して、炉外への過剰な抜熱を回避する。

ステーブクーラ１００ａは、おおよそ、縦２ｍ、横１ｍ、厚さ０．１５ｍ程度の寸法を有する。ステーブクーラ１００ａは、炉体への設置の際には、通常、炉体の円周方向に複数列、上下方向に複数段設置される。

図４は、炉体の上下方向へ５段、円周方向へ１列設置されたステーブクーラ１００ａの設置状況の概略を示す説明図である。

同図に示すように、給水本管１０１から最下段のステーブクーラ冷却水路の下部を介して給水された冷却水は、最下段のステーブクーラ１００ａの冷却水路の上部から、一つ上の段のステーブクーラ１００ａ（実線で示す）の冷却水路１００ｃの下部に流れ、この冷却水路１００ｃの上部から、さらに一つ上の段のステーブクーラ１００ａの下部から給水される。このようにして、最上段のステーブクーラ１００ａの冷却水路を介して、排水本管１０２に回収される。

図４は、上下方向へ５段、円周方向へ１列設置されたステーブクーラにおいて、１系統の給排水系統を示しており、他の３系統については図示していないが、同様な給排水系統を有している。

ステーブクーラ本体１００ｂの炉内原料との接触による摩耗、あるいは熱負荷による損耗により減肉し内部の冷却水路１００ｃが破損して炉内へ漏水すると、操業に多大な影響を生じる。炉内への漏水を伴うような冷却水路１００ｃの破損が発生したステーブクーラ１００ａの根本的な補修は、いうまでもなく、このステーブクーラ１００ａを交換することである。

しかし、冷却水路１００ｃが破損したステーブクーラ１００ａの交換作業は、長時間の減尺休風作業を伴う大掛かりな補修作業となる。このため、減尺休風作業の回数をできるだけ少なくするためには、破損したステーブクーラ１００ａの数がある程度増加した段階で破損したステーブクーラ１００ａの交換作業をまとめて行うことが望ましい。

したがって、ステーブクーラ１００ａの冷却水路１００ｃの破損を検知した場合には、作業員が、冷却配管１００ｃが破損したステーブクーラ１００ａを、冷却水流通系から切り離して（本明細書ではこの切り離しを「縁切り」という）このステーブクーラ１００ａへの給水を減じて、炉内への冷却水の流出を最小限に止めるといった、応急的な対策を行って、次回のステーブクーラ１００ａの交換作業を待つことが求められる。

このように、ステーブクーラ１００ａの管路が損傷した場合には炉内への漏水防止のために損傷したステーブクーラ１００ａを止水せざるを得ないが、止水されたステーブクーラ１００ａは、炉内の熱負荷のために損傷が進み、ステーブクーラ１００ａの溶損から鉄皮損傷に至るおそれがある。このため、管路の損傷が発生した場合には、ステーブクーラ本体１００ｂの損傷を回避するためにも、ステーブクーラ１００ａの交換を待つことなく、より迅速に損傷部を補修する必要がある。

特許文献１には、高炉や電炉の冷却装置の冷却管路の補修方法が開示されている。この方法では、管路の内側の全領域にわたってフレキシブルホースを挿入するとともにフレキシブルホースの両端を炉外へ出し、管路とフレキシブルホースの間の空隙に不定形耐火物を圧入して硬化させて冷却効果を高めて、損傷した管路に替えてフレキシブルホースに対して冷却水を通水する。

特許文献１により開示された補修方法は、空隙部をそのままにしておくことに比較すると冷却効果があり、特許文献１に例示されるような、耐火物中に冷却管路を有する冷却構造であれば、管路の破損前と同程度の冷却機能を確保できる。

また、ステーブクーラの管路が損傷した場合に、管路の損傷部を封止する機構を採用して管路の損傷による漏水を回避し、管路の健全部と連結して通水することが可能であれば、管路の損傷が生じても、迅速に対応することが可能になるとともに、管路の健全部を使用することができることから作業が大掛かりになることを回避することが可能になる。

特許文献２には、対向した１組の円板の間に環状パッキングを設けたガスシール栓により、配管内を封止する技術が開示されている。

特開昭６１−１０７０９０号公報 特開昭６３−０６７４９７号公報

ステーブクーラの管路内を流れる冷却水と金属であるステーブクーラ本体との間に介在物は存在しない。このため、ステーブクーラの管路の損傷に対して特許文献１により開示された方法を適用しても、新しい管路であるフレキシブルホースとステーブクーラ本体との間に耐火物が圧入されることになるので、損傷前のステーブクーラと比較すると、冷却能力が低下して不足する。また、損傷の前後でステーブクーラが変形する場合には、フレキシブルホースが、変形に追随できずに破損して通水することができなくなり、結局ステーブクーラを冷却できずに損傷が進行する。

また、ステーブクーラの管路の損傷時に、特許文献２により開示された方法を採用しても、ステーブクーラの管路が屈曲している場合にはガスシール栓を挿入ができなかったり、仮に挿入ができたとしても、ガスシール栓と管路側の封止すべき部位との嵌め合わせがずれてしまうおそれがあり、ステーブクーラの管路の損傷部に特許文献２により開示された方法を適用することは困難である。

本発明の目的は、ステーブクーラの管路の損傷部が屈曲部分である場合や、補修後にステーブクーラが変形した場合であっても、損傷部を確実に封止することができるとともに、ステーブクーラ管路へ通水することが可能であって、損傷したステーブクーラを、迅速かつ簡易に補修することができるステーブクーラの管路の補修器具および補修方法を提供することであり、さらに、封止する面が通水圧力に対して抵抗を有する補修器具および補修方法を提供することである。

本発明は、以下に列記の通りである。

（１）損傷したステーブクーラの管路に挿入されて設置されるとともに内部に通水可能なフレキシブルホースと、
該フレキシブルホースの先端に固定されて装着される円柱体と、
該円柱体の外周面に封止状態で装着され、膨張自在であるとともに、膨張することにより前記管路の損傷部を封止する膨張体と、
前記フレキシブルホースの内部に配置されるとともに、前記膨張体を膨張させる膨張体加圧流体を供給するための膨張体加圧ホースとを備え、
前記円柱体は、前記フレキシブルホースの内部を流れる冷却水を該円柱体の外部へ供給するための通水孔と、前記膨張体加圧ホースから供給される膨張体加圧流体を、前記膨張体と前記円柱体の外周面とにより構成される空間の内部へ供給するための膨張体加圧流体供給孔とを内蔵すること
を特徴とするステーブクーラの管路の補修器具。

（２）前記膨張体加圧用流体は硬化性樹脂である（１）項に記載されたステーブクーラの管路の補修器具。

（３）（１）項または（２）項に記載されたステーブクーラの管路の補修器具を、前記膨張体がステーブクーラの管路の損傷部の近傍に配置されるように、前記管路の内部に挿入して設置し、前記膨張体加圧ホースを介して前記空間の内部に前記膨張体加圧流体を供給して前記膨張体を膨張させることにより、該膨張体により前記損傷部を封止することを特徴とするステーブクーラの管路の補修方法。

（４）前記膨張体により前記損傷部を封止した後に、前記フレキシブルホースに通水して冷却水を前記円柱体の外部へ供給する（３）項に記載されたステーブクーラの管路の補修方法。

本発明により、ステーブクーラの管路の損傷部が屈曲部分である場合や、補修後にステーブクーラが変形した場合であっても、管路の損傷部を確実に封止することができ、ステーブクーラ管路へ通水することも可能であって、損傷したステーブクーラを迅速かつ簡易に補修することができる、さらに、損傷後においても、損傷する前の健全時と同等の冷却管理を行うことができることから、ステーブクーラの管路の損傷後についても、早急にステーブクーラの交換作業を行う必要がなくなり、ステーブクーラ交換工事を、計画的に円滑に行うことができる。

図１（ａ）は、本発明に係るステーブクーラの管路の補修器具の一例の縦断面図であり、図１（ｂ）、図１（ｃ）は、図１（ａ）中における矢印が示す位置における横断面図である。 図２は、本発明に係るステーブクーラの管路の補修方法の実施状況を示す説明図である。 図３は、高炉炉壁の内部近傍に設置されるステーブクーラの概略を示す縦断面図である。 図４は、炉体の上下方向へ５段、円周方向へ１列設置されたステーブクーラの設置状況の概略を示す説明図である。

添付図面を参照しながら、本発明に係るステーブクーラの管路の補修器具および補修方法を説明する。

１．補修器具
図１（ａ）は、本発明に係るステーブクーラの管路の補修器具１の一例の縦断面図であり、図１（ｂ）、図１（ｃ）は、図１（ａ）中における矢印が示す位置における横断面図である。

補修器具１は、フレキシブルホース２、円柱体３、膨張体４、膨張体加圧ホース５とを備える。

フレキシブルホース２は、損傷したステーブクーラの管路２０の内部に挿入されて設置される。フレキシブルホース２は、内部に通水可能であり、ステーブクーラの冷却水を通水する。

フレキシブルホース２を用いることでステーブクーラの管路が屈曲している場合であっても、補修器具１を管路の内部に挿入することができる。

円柱体３は、フレキシブルホース２の先端に適宜手段（例えば、通常の配管接続用のネジ形状等）により固定されて装着される中実体である。

円柱体３は、通水孔３−１と、膨張体加圧流体供給孔３−２とを内蔵する。通水孔３−１は、フレキシブルホース２の内部を流れる冷却水６を、円柱体３の外部へ供給する。すなわち、通水孔３−１は、炉外からフレキシブルホース２を介してステーブクーラの管路２０に供給される冷却水が通水される管路である。

通水孔３−１は、膨張体加圧流体を供給するための管路である膨張体加圧流体供給孔３−２と共存するために、図１（ｃ）に示すように、円柱体３の周方向の全域に形成することはできない。通水孔３−１は、円柱体３の中心部と円周方向の一部には存在しない。

膨張体加圧流体７の管路である膨張体加圧流体供給孔３−２は、図１（ａ）に示すように、円柱体３の軸方向へ延びて形成されるとともに、途中で円柱体３の径方向へ延びて形成される。膨張体加圧流体供給孔３−２は、膨張体加圧ホース５の内部と空間８とを連通する機能を有する。

なお、本明細書では「加圧」と称しているが、気体のみではなく、硬化樹脂を供給することも可能であり、特に、膨張体４は硬化樹脂で膨張させることが望ましい。硬化樹脂の種類は特に限定されるものではないが、例えば、単独では硬化することのないエポキシ樹脂に、硬化剤を添加して硬化物を生成する硬化樹脂を使用することができる。エポキシ樹脂に硬化剤以外の骨材等の添加物を加えて用いることも可能である。

膨張体加圧流体供給孔３−２は、膨張体加圧ホース５から供給される膨張体加圧流体７を、膨張体４と円柱体３の外周面３ａとにより構成される空間８の内部へ供給する。

膨張体加圧用流体７として、例えば二液型の硬化性樹脂を用いることが望ましい。

円柱体３における、フレキシブルホース２を接続する側の反対側の端部（先端部）には、キャップ９を固定するための固定用ネジ９ａを取り付けるためのネジ孔３ｂが設けられる。キャップ９の先端には、キャップ９を所定の位置に配置するために予め所定の長さとされたスぺーサ９ｂが取り付けられるとともに、固定用ネジ９ａの周囲には円周状に導水孔９ｃが穿設される。

膨張体４は、円柱体３の外周面３ａに封止状態で装着される。膨張体３は、膨張自在に構成されており、膨張することにより損傷したステーブクーラの管路２０の損傷部を封止することができる。

円柱体３の外周に配される膨張体４は、弾性体であれば用いることができるが、経済性と耐久性等を勘案すると、ゴムを使用することが好ましい。膨張体４は、冷却水により冷却されるステーブクーラに設置されるものであるので、耐熱性は１００℃程度で十分である。したがって、天然ゴムと合成ゴムを問わず、様々な種類のゴムを用いることができるが、コストや調達し易さの観点から、クロロプレンゴムやフッ素ゴム等が好適である。

膨張体４は、カシメ（加締リング１０，１１）によって円柱体３に強固に固定されて接続される。図１（ａ）に示す補修器具１では、加締リング１１によるカシメにより固定した膨張体４を折り返して加締リング１０のカシメにより固定する。

さらに、円柱体３に固定した膨張体４の外周にカバー用の弾性体（ゴム等）１２を配置することも好ましい。膨張体４の損耗を防止できるとともに、膨張体４の封止性を向上できるからである。また、膨張体４の外周部の外側に、Ｏリングを設置することも、膨張体４の封止性の向上の観点から好ましい。

膨張体加圧ホース５は、フレキシブルホース２の内部に配置される。膨張体加圧ホース５は、膨張体４を膨張させる膨張体加圧流体を供給する。

補修器具１は、以上のように構成される。

２．補修方法
図２は、本発明に係るステーブクーラ２１の管路２０の補修方法の実施状況を示す説明図である。図２における符号２３は炉体鉄皮を示す。

はじめに、ステーブクーラ２１の管路２０の損傷位置を特定する。ステーブクーラ２１の管路２０の損傷位置の特定は、周知慣用の手段（例えば、ステーブクーラ２１の管路２０の下側に導通させた透明ホースに水を張り、水頭から破損位置を推定することや、ファイバースコープ（内視鏡カメラ）をステーブクーラ２１の管路２０の内部に挿入し状態を観察すること等）が例示される。

次に、補修器具１を、膨張体４がステーブクーラ２１の管路２０の損傷部２２の近傍に配置されるように、管路２０の内部に挿入して設置する。

次に、膨張体加圧ホース５を介して空間８の内部に膨張体加圧流体７を供給して膨張体４を膨張させることにより、膨張体４により損傷部２２を封止する。この際、膨張体加圧流体７として例えば二液型の硬化性樹脂を用いると、膨張体加圧流体７を空間８へ供給して膨張体４が膨張して損傷部２２を封止した状態で固まる。ステーブクーラ２１の管路２０の損傷部２２より奥側で、膨張体４を硬化樹脂で膨張させることにより、この部分より奥側の健全なステーブクーラ２１の管路２０の冷却水を供給できるようになる。

そして、膨張体４により損傷部２２を封止した後に、フレキシブルホース２に通水して冷却水６を、通水孔３−１を介して、円柱体３の外部へ供給する。

ステーブクーラ２１の管路２０が損傷したことの応急対策として冷却水の通水を停止すると、ステーブクーラ２１を冷却することができなくなる。このため、高炉操業が安定している場合であってもステーブクーラ２１の背面温度は１００℃を大きく越えてしまい、この状態を放置すると、前述したようにステーブクーラ２１全体の損傷に至ることとなる。

これに対し、ステーブクーラ２１の管路２０が損傷した場合に本発明を適用すれば、ステーブクーラ２１の管路２０の損傷部２２が屈曲部分である場合や、補修後にステーブクーラ２１が変形した場合であっても、管路２０の損傷部２２を確実に封止することができるとともに、ステーブクーラ２１の管路２０へ通水することが可能であって、損傷したステーブクーラ２１を、迅速かつ簡易に補修することができる。さらに、本発明を適用すれば、ステーブクーラ２１の管路２０の損傷後においても、ステーブクーラ２１の背面温度は３０〜５０℃程度を維持できており、損傷する前の健全時と同等の冷却能力を確保することができる。このため、ステーブクーラ２１の管路２０の損傷後についても、早急にステーブクーラ２１の交換作業を行う必要がなくなり、ステーブクーラ２１の交換工事を、計画的に円滑に行うことができる。

１ 補修器具
２ フレキシブルホース
３ 円柱体
３ａ 外周面
３−１ 通水孔
３−２ 膨張体加圧流体供給孔
４ 膨張体
５ 膨張体加圧ホース
６ 冷却水
７ 膨張体加圧流体
８ 空間

Claims (4)

1. 損傷したステーブクーラの管路に挿入されて設置されるとともに内部に通水可能なフレキシブルホースと、
   該フレキシブルホースの先端に固定されて装着される円柱体と、
   該円柱体の外周面に封止状態で装着され、膨張自在であるとともに、膨張することにより前記管路の損傷部を封止する膨張体と、
   前記フレキシブルホースの内部に配置されるとともに、前記膨張体を膨張させる膨張体加圧流体を供給するための膨張体加圧ホースとを備え、
   前記円柱体は、前記フレキシブルホースの内部を流れる冷却水を該円柱体の外部へ供給するための通水孔と、前記膨張体加圧ホースから供給される膨張体加圧流体を、前記膨張体と前記円柱体の外周面とにより構成される空間の内部へ供給するための膨張体加圧流体供給孔とを内蔵すること
   を特徴とするステーブクーラの管路の補修器具。
2. 前記膨張体加圧用流体は硬化性樹脂である請求項１に記載されたステーブクーラの管路の補修器具。
3. 請求項１または請求項２に記載されたステーブクーラの管路の補修器具を、前記膨張体がステーブクーラの管路の損傷部の近傍に配置されるように、前記管路の内部に挿入して設置し、前記膨張体加圧ホースを介して前記空間の内部に前記膨張体加圧流体を供給して前記膨張体を膨張させることにより、該膨張体により前記損傷部を封止することを特徴とするステーブクーラの管路の補修方法。
4. 前記膨張体により前記損傷部を封止した後に、前記フレキシブルホースに通水して冷却水を前記円柱体の外部へ供給する請求項３に記載されたステーブクーラの管路の補修方法。

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