JP3202810U

JP3202810U - 小型電気炉内壁用耐火粉体の充填機

Info

Publication number: JP3202810U
Application number: JP2015006264U
Authority: JP
Inventors: 大作片岡; 建一山口; 祥弘藤森
Original assignee: 株式会社ツチヨシアクティ; 岡山イーグル株式会社
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2025-12-11

Abstract

【課題】炉体における外壁と内型間の空間部に収容する耐火粉体を機械的に且つ短時間で高密度に充填し得る小型電気炉内壁用耐火粉体の充填機を提供する。【解決手段】エアー供給装置３からの高圧エアーによりピストン端部１３がケーシング１１外で出没するようにした２本１組のピストン式バイブレータ１０，１０を各ピストン端部１３，１３が相互に逆方向に出没し得る状態で取付台２０に平面視平行姿勢で固定してなる打振装置１と、該打振装置１をその平面視中心位置を中心にして水平回転自在に吊持する吊持装置４とを有しているとともに、吊持装置４を支持して打振装置１を炉体の内型内に落とし込んだ状態で両バイブレータ１０，１０を作動させることで、各ピストン端部１３，１３が内型の内面を同時に打振するように構成した耐火粉体充填機Ｚを使用することにより、炉体内壁の元となる耐火粉体を機械的に高密度で充填し得るようにしている。【選択図】図１

Description

本願考案は、小型電気炉を築炉する際の、電気炉内壁の元となる耐火粉体を高密度に充填するための小型電気炉内壁用耐火粉体の充填機に関するものである。

電気炉は、主として炉内部で金属を熔融させるのに用いられる関係で、該電気炉の内壁は高耐熱仕様に形成する必要がある。

そして、電気炉の内壁は、一般に耐火粉体（シリカ粉）を高温度で焼結して形成されているが、該電気炉内壁の耐火度を高めるためには、焼結前に耐火粉体を高密度に充填しておくことが有効である。尚、このことは、電気炉が小型のものであっても同様である。

従来から小型電気炉の築炉方法は、一般に図５に示すように行われていた。即ち、図５に示す従来の築炉方法は、まず炉体５の外壁５０の底壁部５０ａ上に底面用の耐火粉体（シリカ粉）Ｓ１を所定厚さだけ投入して締め固めた後、外壁５０内の中央部に内型（金属製）５１を配置し（このとき内型５１はスペーサーで位置保持させておく）、続いて外壁５０の内側面と内型５１の外側面との間の空間部５２に耐火粉体Ｓ２〜Ｓ６を充填した状態で、加熱コイル５３により耐火粉体（全体）Ｓを高温度（例えば１５５０〜１６００℃）で加熱して焼結させることにより、高耐火度の内壁（焼結層）を構築するようにしている。尚、加熱コイル５３で耐火粉体Ｓを焼結させるまで加熱すると、内部の内型（金属製）５１も溶解するが、その溶解した金属溶湯は炉体５外に排出する。

ところで、図５の築炉方法において、炉体内壁の元となる耐火粉体Ｓは、外壁５０と内型５１との間の空間部５２に高密度に充填するほど高耐火度の内壁（焼結層）を構築することができる。

そして、従来では、炉体５の上記空間部５２に耐火粉体Ｓを高密度で充填するのに、図５に示すように、外壁５０と内型５１との間の空間部５２に耐火粉体を所定高さずつ（Ｓ２〜Ｓ６）分割して投入するとともに、その分割投入した各高さの耐火粉体Ｓ２〜Ｓ６ごとに炉体５の上方から突き棒Ａで人手により突き固めるようにしている。この場合、複数人（小型の炉体５の場合は二人程度）で各高さＳ２〜Ｓ６部分をそれぞれ周方向に位置を変えながら突き固めていく。尚、このような突き棒Ａによる耐火粉体の突き固め方法の従来例としては、例えば特開平５−２７２８７３号公報の図６（特許文献１）に開示されたものがある。

特開平５−２７２８７３号公報（図６）

ところが、図５の従来例のように、外壁５０と内型５１間の空間部５２に順次投入される各高さの耐火粉体Ｓ２〜Ｓ６をそれぞれ人手により突き棒Ａで突き固めるようにした耐火粉体充填方法では、次のような問題があった。

即ち、上記空間部５２に投入される各高さの耐火粉体Ｓ２〜Ｓ６ごとにしかも該空間部５２の全周に亘って、それぞれ人手により突き棒Ａで突き固めるようにしているので、その突き固め作業が非常に疲れる作業となるとともに、該空間部５２の全高さ（Ｓ６の高さ）まで耐火粉体Ｓを充填するのに多大の時間が必要であった。

又、図５のように人手（突き棒Ａ）による耐火粉体Ｓ２〜Ｓ６の突き固めでは、場所（高さ方向及び周方向の場所）によって耐火粉体の充填密度にバラツキが生じ易くなり、電気炉内壁の品質（耐火度や耐久性等）に難点が生じるおそれがあった。

そこで、本願考案は、炉体における外壁と内型間の空間部に収容する耐火粉体を機械的に且つ短時間で高密度に充填し得るようにした小型電気炉内壁用耐火粉体の充填機を提供することを目的としてなされたものである。

本願考案は、上記課題を解決するための手段として次の構成を有している。尚、本願考案は、小型電気炉内壁用耐火粉体の充填機を対象にしているが、以下の説明では、本願考案の名称を単に耐火粉体充填機と称することがある。

本願考案の耐火粉体充填機Ｚは、添付の図１〜図４に例示するように、炉体５の外壁５０の内側面と該外壁５０内に配置した内型５１の外側面との間の空間部５２に炉内面の耐火壁の元となる耐火粉体Ｓを高密度に充填するために使用されるものである。

そして、本願考案の耐火粉体充填機Ｚは、エアー供給装置３からの高圧エアーによりケーシング１１内でピントン１２が高速往復動してピストン端部１３がケーシング１１外で出没するようにした２本１組のピストン式バイブレータ１０，１０を各ピストン端部１３，１３が相互に逆方向に出没し得る状態で取付台２０に平面視平行姿勢で固定してなる打振装置１と、該打振装置１をその平面視中心位置Ｐを中心にして水平回転自在に吊持する吊持装置４とを有しているとともに、該吊持装置４を支持して打振装置１を炉体５の内型５１内に落とし込んだ状態で両バイブレータ１０，１０を作動させることで、各ピストン端部１３，１３が内型５１の内面を同時に打振するように構成されていることを特徴とするものである。

尚、本願の文言中の「打振」とは、各バイブレータ１０，１０の各ピストン端部１３，１３で炉体５の内型５１の内面を高速殴打して該内型５１を高速振動（振動数が例えば１９００〜２３００／分）させることを意味するものである。

本願では、各バイブレータ１０，１０としてピストン式バイブレータが採用されているが、この各バイブレータ１０，１０の能力は、特に限定するものではないが例えば０.４〜０.６ＭＰａ程度のエアー圧を連続供給することで、振動数が１９００〜２３００回／分程度で振動力が２８０〜３７０Ｎ程度のものが適当である。尚、各側のピストン１２，１２のストロークは、２５〜３０mm程度でよい。

各バイブレータ１０，１０は、取付台２０の同高さ位置において各ピストン端部１３，１３が相互に逆向きに出没する平行姿勢で、しかも取付台２０に対してピストン出没方向に位置調整可能に設置されている。そして、この各バイブレータ１０，１０は、該両バイブレータ１０，１０の各ピストンがそれぞれ没入した状態での各側のピストン端部１３，１３を結ぶ仮想円が築炉すべき炉体５の内型５１の内径よりよりやや小さくなる一方、各ピストンがそれぞれ突出した状態では各側のピストン端部１３，１３が上記内型５１の対向する内面に同時に衝突するように位置設定される。

又、本願において、打振装置１の平面視中心位置Ｐとは、両バイブレータ１０，１０における各ピストン端部１３，１３を結ぶ仮想円の中心のことであり、この打振装置１の平面視中心位置Ｐを上記吊持装置４で水平回転自在に吊持している。従って、打振装置１を吊持装置４で吊持した状態では、上記平面視中心位置Ｐから各側のピストン端部１３，１３までの直線距離は常に等しくなる。

本願考案の耐火粉体充填機Ｚは、次のように使用される。まず、図４に示すように、炉体５の外壁５０の底壁部５０ａ上に底面用の耐火粉体（シリカ粉）Ｓ１を所定厚さだけ投入して締め固めた後、外壁５０内の中央部に内型（金属製）５１を配置し（該内型５１をスペーサー等で位置決めしておく）、続いて外壁５０の内側面と内型５１の外側面との間の空間部５２にシュート６を使用して耐火粉体Ｓを投入する。尚、このときの耐火粉体Ｓの投入は、空間部５２の全高さ範囲に一気に投入してもよい。

次に、耐火粉体充填機Ｚの吊持装置４部分を吊りフック４４つきのロープ４５で吊持して、打振装置１部分を内型５１内の底部付近まで吊り降ろし（図４の状態）、その状態でエアー供給装置３（図１）からの高圧エアーを両バイブレータ１０，１０のケーシング１１，１１内に供給する。すると、各バイブレータ１０，１０のピストン端部１３，１３がそれぞれ同時に高速で出没し、その各ピストン端部１３，１３が外方に突出したときに該各ピストン端部が図３に符号１３′，１３′で示すように内型５１の内面に同時に衝突して（出没を繰り返す）、該内型５１の殴打部分を高速振動させるようになる。そして、該内型５１が高速振動することにより、上記空間部５２内の耐火粉体Ｓ２が高速で揺すられて高密度に締め固められるようになる。

他方、両バイブレータ１０，１０の各ピストン端部１３，１３が内型５１の対向する位置の内面に同時に衝突すると、各ピストン端部１３，１３の突出方向が内型５１内周面の半径方向とは角度を持っているので、各ピストン端部１３，１３による衝突力によって打振装置１が吊持装置４（非回動）に対して１回当たりごく微小角度ずつ水平回転（図３の図示例では矢印Ｒ方向に回転）するようになり、各ピストン端部１３，１３による衝突位置が周方向に自動で刻々変化するようになる。

上記空間部５２内の下方位置での耐火粉体の高密度充填操作が完了すると（打振装置１が少なくとも１／２回転した後）、耐火粉体充填機Ｚを所定高さ（例えば１０〜２０cm程度）だけ引き上げて、その高さにおいて打振装置１による上記同様の打振操作を行い、順次同様に空間部５２内の最上段高さまで耐火粉体を高密度充填させる。尚、空間部５２内の耐火粉体Ｓが振動で締め固められると該耐火粉体Ｓが沈降して嵩が低くなるので、その嵩が低くなった量の耐火粉体を空間部５２内に補充する。

そして、空間部５２の全高さ範囲に耐火粉体を高密度充填した後、加熱コイル５３により耐火粉体（全体）Ｓを高温度（例えば１５５０〜１６００℃）で加熱して焼結させることで、高耐火度の内壁（焼結層）を構築できる。尚、その高温度加熱時には、内部の内型（金属製）５１も溶解するが、その溶解した金属溶湯は炉体５外に排出すればよい。

本願考案の耐火粉体充填機は、次のような効果がある。

まず、打振装置１部分を炉体５の内型５１内に吊り降ろした状態で両バイブレータ１０，１０を作動させることにより、各ピストン端部１３，１３が内型５１内面の対向位置を高速打振するので、外壁５０と内型５１間の空間部５２に投入した耐火粉体を人手によらず機械的に高密度充填させることができる（作業員が疲れない）とともに、その充填作業時間を大幅に短縮できるという効果がある。

又、打振装置１は取付台２０に両バイブレータ１０，１０を平面視平行姿勢で固定している一方、該打振装置１の平面視中心位置Ｐを吊持装置４で水平回転自在に吊持しているので、打振装置１の各ピストン端部１３，１３が内型５１内面の対向位置に同時に衝突することにより、該打振装置１が吊持装置４に対して自動で微小角度ずつ水平回転するようになる。従って、上記空間部５２の周方向全域に亘って耐火粉体を自動で且つ均一に高密度充填できるという効果もある。

本願実施例の耐火粉体充填機の全体斜視図である。図１のII−II矢視断面図である。図２のIII−III矢視断面図である。図１の耐火粉体充填機の使用状態説明図である。炉体における従来の耐火粉体充填方法の説明図である。

以下、図１〜図４を参照して本願実施例の耐火粉体充填機（正式な考案の名称は小型電気炉内壁用耐火粉体の充填機）を説明する。

この実施例の耐火粉体充填機Ｚは、図１〜図３に示すように、２本１組のピストン式バイブレータ１０，１０を有した打振装置１と、その平面視中心位置Ｐを中心にして水平回転自在に吊持する吊持装置４と、打振装置１の各バイブレータ１０，１０に高圧エアーを供給するためのエアー供給装置３とを備えて構成されている。

そして、この耐火粉体充填機Ｚにおける各装置部分の詳細説明は後述するが、この耐火粉体充填機Ｚは、図４に示すように、炉体５の外壁５０と内型５１間の空間部５２に投入される耐火粉体Ｓ２〜Ｓ６を順次高密度に充填するものであって、打振装置１部分を吊持装置４で吊持して炉体５の内型５１内に吊り降ろした状態で、各バイブレータ１０，１０を作動させることにより、各ピストン端部１３，１３で内型５１内面の対向位置をそれぞれ高速打振することで、上記耐火粉体Ｓ２〜Ｓ６を上記空間部５２内に順次高密度充填し得るようにしたものである。

耐火粉体充填機Ｚにおける打振装置１は、エアー供給装置３からの高圧エアーによりケーシング１１内でピントン１２が高速往復動してピストン端部１３がケーシング１１外で出没するようにした２本１組のピストン式バイブレータ１０，１０を使用しているとともに、該両バイブレータ１０，１０を取付台２０に取付けたものである。

各バイブレータ１０，１０には、ピストン式バイブレータが採用されているが、この各バイブレータ１０，１０の能力は、特に限定するものではないが例えば０.４〜０.６ＭＰａ程度のエアー圧を連続供給することで、振動数が１９００〜２３００回／分程度で振動力が２８０〜３７０Ｎ程度のものが適当である。尚、各側のバイブレータ１０，１０のピストンストロークは、２５〜３０mm程度でよい。

打振装置１の取付台２０は、円形の上部台板２１と矩形の下部台板２２とを上下に適宜高さを有した２枚１組の板状スペーサー２３，２３で一体化させたものである。

そして、上記両バイブレータ１０，１０は、図１及び図３に示すように、下部台板２２上の同高さ位置において各ピストン端部１３，１３が相互に逆向きに出没する平行姿勢で、しかも下部台板２２に対してピストン出没方向に位置調整可能に設置されている。尚、各バイブレータ１０，１０の位置調整は、下部台板２２の対向する各外端縁にそれぞれ立設した各側板２４，２４に止めボルト２５，２５を螺合しておき、該止めボルト２５，２５を緩めることで各バイブレータ１０，１０の各ケーシング１１，１１をピストン出没方向に移動調整できるとともに、該各バイブレータ１０，１０を位置調整した状態で各側の止めボルト２５，２５を締め込むことで各ケーシング１１，１１をそれぞれスペーサー２３，２３に押付けて各バイブレータ１０，１０を固定し得るようになっている。

各バイブレータ１０，１０は、該両バイブレータ１０，１０の各ピストン１２，１２がそれぞれ没入した状態（図３の実線図示状態）での各側のピストン端部１３，１３を結ぶ仮想円が築炉すべき炉体５の内型５１の内径よりよりやや小さくなる一方、各ピストンがそれぞれ突出した状態では各側のピストン端部１３，１３が上記内型５１の対向する内面に同時に衝突する（図３の符号１３′，１３′の状態）ように位置設定される。尚、両バイブレータ１０，１０の下部台板２２上での位置設定は、築炉対象となる炉体５の内型５１の内径に対応して設定される。

この打振装置１は、その平面視中心位置Ｐ（図３参照）を中心にして上記吊持装置４（詳細は後述する）で水平回転自在に吊持しているが、打振装置１の平面視中心位置Ｐ（図３参照）とは、両バイブレータ１０，１０における各ピストン端部１３，１３を結ぶ仮想円の中心のことである。従って、打振装置１を吊持装置４で吊持した状態では、上記平面視中心位置Ｐから各側のピストン端部１３，１３までの直線距離は常に等しくなる。

打振装置１側の上部台板２１の上面には、打振装置１の平面視中心位置Ｐと同軸心の軸体２６が立設固定されている。この軸体２６内には、ロータリージョイント４２を介してエアー供給装置３のエアー供給管３１に連続するエアー通路２７が形成されている。又、軸体２６内のエアー通路２７の下方には、２本の分岐管２８，２８が接続されていて、該分岐管２８，２８を介してそれぞれのバイブレータ１０，１０に高圧エアーを供給し得るようになっている。

エアー供給装置３は、図１に示すように、エアー源（コンプレッサー）３０からの高圧エアーをエアー供給管３１を通して各バイブレータ１０，１０に供給するものであるが、エアー供給管３１の途中には流量調整弁３２と切換弁３３が設けられている。流量調整弁３２はエアー圧を例えば０.４ＭＰａと０.６ＭＰａに切換えるもので、切換弁３３はエアーの供給をＯＮ・ＯＦＦするものである。尚、切換弁３３は手動弁（図示例のもの）でもよいし電磁弁でもよい。

尚、この実施例で採用している各バイブレータ１０，１０は、エアー供給口１４から導入された高圧エアーでピストン１２を突出方向に移動させた後、該高圧エアーがピストン１２内を通ってエアー排出口１５から排出されたときに、該ピストン１２が没入方向に移動するように作動するものであって、そのピストン出没動作は極めて高速で行われる（振動数が例えば１９００〜２３００回／分）。

上記吊持装置４は、図１及び図２に示すように、打振装置１側の軸体２６を囲う外筒４０と、該外筒４０を保持する保持枠４３と、該保持枠４３を吊持する吊りフック４４付きのロープ４５を有している。

そして、吊持装置４による打振装置１の吊持構造は、図２に示すように、打振装置１側の軸体２６と吊持装置４側の外筒４０との間にベアリング４１を介設することにより、打振装置１を吊持装置４で水平回転自在に吊持し得るようにしている。尚、打振装置１は、その平面視中心位置Ｐと同軸の軸体２６を中心にして水平回転するので、各側のピストン端部１３，１３の周方向への移動軌跡は同一円周上を移動することになる。

本願実施例の耐火粉体充填機Ｚは、次のように使用される。まず、図４に示すように、炉体５の外壁５０の底壁部５０ａ上に底面用の耐火粉体（シリカ粉）Ｓ１を所定厚さだけ投入して締め固めた後、外壁５０内の中央部に内型（金属製）５１を配置し（該内型５１をスペーサー等で位置決めしておく）、続いて外壁５０の内側面と内型５１の外側面との間の空間部５２にシュート６を使用して耐火粉体Ｓを投入する。尚、このときの耐火粉体Ｓの投入は、空間部５２の全高さ範囲に一気に投入してもよい。

次に、耐火粉体充填機Ｚの吊持装置４部分を吊りフック４４付きのロープ４５で吊持して、打振装置１部分を内型５１内の底部付近まで吊り降ろし（図４の状態）、その状態でエアー供給装置３（図１）からの高圧エアーを両バイブレータ１０，１０に供給する。すると、各バイブレータ１０，１０のピストン端部１３，１３がそれぞれ同時に高速で出没し、その各ピストン端部１３，１３が外方に突出したときに該各ピストン端部が図３に符号１３′，１３′で示すように内型５１の内面に同時に衝突して（出没を繰り返す）、該内型５１の打振部分を高速振動させるようになり、該内型５１が高速振動することにより、上記空間部５２内の耐火粉体Ｓ２が高速で揺すられて高密度に締め固められるようになる。

他方、両バイブレータ１０，１０の各ピストン端部１３，１３が内型５１の対向する位置の内面に同時に衝突すると、各ピストン端部１３，１３による衝突力によって打振装置１が吊持装置４（非回動）に対して１回当たりごく微小角度ずつ水平回転（図３の矢印Ｒ方向に回転）するようになり、各ピストン端部１３，１３による衝突位置が周方向に自動で刻々変化するようになる。

このように、本願実施例の耐火粉体充填機では、打振装置１部分を炉体５の内型５１内に吊り降ろした状態で両バイブレータ１０，１０を作動させることにより、各ピストン端部１３，１３が内型５１内面の対向位置を高速打振するので、外壁５０と内型５１間の空間部５２に投入した耐火粉体を人手によらず機械的に高密度充填させることができる（作業員が疲れない）とともに、その充填作業時間を大幅に短縮できるという効果がある。

又、打振装置１は取付台２０（下部台板２２）上に両バイブレータ１０，１０を平面視平行姿勢で固定している一方、該打振装置１の平面視中心位置Ｐを吊持装置４で水平回転自在に吊持しているので、打振装置１の各ピストン端部１３，１３が内型５１内面の対向位置に同時に衝突することにより、該打振装置１が吊持装置４に対して自動で微小角度ずつ水平回転（図３の矢印Ｒ方向に回転）するようになる。従って、上記空間部５２の周方向全域に亘って耐火粉体を自動で且つ均一に高密度充填できるという効果もある。

１は打振装置、３はエアー供給装置、４は吊持装置、５は炉体、１０はバイブレータ、１１はケーシング、１２はピストン、１３はピストン端部、２０は取付台、２２は下部台板、５０は外壁、５１は内型、Ｐは平面視中心位置、Ｚは耐火粉体充填機である。

Claims

炉体（５）の外壁（５０）の内側面と該外壁（５０）内に配置した内型（５１）の外側面との間の空間部（５２）に炉内面の耐火壁の元となる耐火粉体（Ｓ）を収容した状態で該耐火粉体（Ｓ）を高密度に充填するための小型電気炉内壁用耐火粉体の充填機であって、
エアー供給装置（３）からの高圧エアーによりケーシング（１１）内でピントン（１２）が高速往復動してピストン端部（１３）がケーシング（１１）外で出没するようにした２本１組のピストン式バイブレータ（１０，１０）を上記各ピストン端部（１３，１３）が相互に逆方向に出没し得る状態で取付台（２０）に平面視平行姿勢で固定してなる打振装置（１）と、該打振装置（１）をその平面視中心位置（Ｐ）を中心にして水平回転自在に吊持する吊持装置（４）とを有しているとともに、
上記吊持装置（４）を支持して上記打振装置（１）を上記炉体（５）の上記内型（５１）内に落とし込んだ状態で上記両バイブレータ（１０，１０）を作動させることで、上記各ピストン端部（１３，１３）が上記内型（５１）の内面を同時に打振するように構成されている、
ことを特徴とする小型電気炉内壁用耐火粉体の充填機。