JP6579314B2 - 溶解炉 - Google Patents

Description

本発明は、溶解炉に関するものであり、さらに詳しくは、炉体を運動させながら金属の溶融を行う溶解炉に関するものである。

金属材料を溶融させる溶解炉の一種であるアーク炉では、金属材料が収容される炉体の内部の空間において、電極からの距離が近く、金属材料の溶融が起こりやすいホットスポットと、電極からの距離が遠く、金属材料の溶融が起こりにくいコールドスポットとが形成されてしまう。コールドスポットにおいて、金属材料の加熱に時間がかかり、金属材料全体の溶融が不均一に進行する問題を解決するために、特許文献１においては、炉体を電極に対して、上下方向の軸線周りに回転変位させ、コールドスポットとホットスポットを切り替えることが提案されている。このような電気炉においては、シャフト炉のように余分な水冷部にかかるポンプ用に電力を使用することなく、また排ガスの組成適正化処理のためにバーナー燃焼エネルギーなどを供給することなく、炉体の回転変位を行うことで、炉内の熱的不均一性を解消し、無駄な電力の使用を低減することができる。特許文献２には、このような炉体の回転変位と、注湯のための炉体の傾動を行えるアーク炉の具体的な構成が開示されている。

特開２０１４−４０９６５号公報 特開２０１５―４８９７６号公報

アーク炉の炉体には、水冷パネルやバーナー等、多数の設備が付属され、それらにおいて使用される冷却水や空気、ガス等は、配管を通じて供給される。これらの配管は、一端が炉体に固定された状態となる。この状態で上記特許文献１，２のように炉体全体を回転変位させることを考えると、配管を、フレキシブルホース等、可撓性のある材料より構成しておくとともに、炉体の回転範囲全域に追従できる長さの配管を用いる必要がある。しかし、配管の自重や、炉体の回転変位に伴う配管の中途部の変形等に起因して、配管の各部に負荷が印加されやすい。すると、配管自体や、配管の両端を接続している接続部材に損傷が発生したり、その損傷が、配管の内部を流れる流体の漏出につながったりする可能性がある。また、炉体に設けられた付属設備を駆動するための電力供給や、それらを制御するための信号伝達を行う電気配線についても、同様の問題が想定される。

本発明が解決しようとする課題は、炉体が運動される溶解炉において、炉体に付属された配管や配線を炉体の運動に伴う損傷から保護することができる溶解炉を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかる溶解炉は、金属材料を収容し、溶融させる炉体と、前記炉体を設置面上で運動可能に支持する炉体運動機構と、一端が前記炉体に固定され、少なくとも一部が可撓性を有する配管または配線と、前記配管または配線の中途部を支持する支持部、および前記支持部に連結され、前記炉体の運動に同期して前記設置面上で前記支持部を運動させる架台運動部を有し、前記炉体に対して上下方向に運動可能に前記設置面上に設けられた架台と、を備えることを要旨とする。

ここで、前記架台において、前記架台運動部は、前記設置面上で運動する車輪よりなり、前記支持部は、前記炉体運動機構による前記炉体の運動を前記車輪に伝達する連結部によって、上下運動可能に前記炉体に連結されているとよい。この場合に、前記連結部は、上下方向を含む面内で回転可能に前記架台を前記炉体に連結するピン構造を有することが好ましい。また、前記設置面には、前記車輪の運動を案内する軌道が設けられていることが好ましい。

そして、前記架台運動部は、前記支持部の中途部に設けられているとよい。

また、前記炉体には、通電によって前記炉体に収容された金属を溶融させる電極が備えられ、前記支持部と前記炉体の間、前記支持部と前記架台運動部の間、前記炉体と前記炉体運動機構の間の少なくとも一つの部位には、絶縁部材が設けられているとよい。この場合に、前記炉体、前記炉体運動機構、前記支持部は、それぞれ独立してアース接続されているとよい。

また、前記設置面は、前記炉体および前記架台を支持した状態で、傾動可能であるとよい。

また、前記炉体運動機構および前記架台の少なくとも一方には、前記設置面上での前記炉体および前記架台の運動を規制するロック機構が設けられているとよい。

上記発明にかかる溶解炉においては、配管または配線の中途部が架台によって支持されており、架台が炉体の運動に同期して運動するので、炉体が運動する際に、配管または配線の中途部が、架台に支持された状態のまま、炉体とともに運動する。これにより、自重による負荷や、炉体の運動に伴う負荷が、配管または配線に印加されにくく、これらの負荷によって配管または配線が損傷を受けることが防止される。さらに、架台が炉体に対して上下運動可能となっているので、設置面において架台が運動する軌跡上に凹凸があっても、架台が炉体と同期して運動する際に、架台が上下に振動するのが抑制される。よって、架台の運動に伴う上下振動によって、配管または配線に損傷が生じるのが抑えられる。

ここで、架台において、架台運動部が、設置面上で運動する車輪よりなり、支持部が、炉体運動機構による炉体の運動を車輪に伝達する連結部によって、上下運動可能に炉体に連結されている場合には、簡便な構成により、炉体の運動に同期して架台を運動させることができる。

この場合に、連結部が、上下方向を含む面内で回転可能に架台を炉体に連結するピン構造を有する場合には、簡便な構成により、架台を上下運動可能な状態で炉体に連結することができる。

また、設置面に、車輪の運動を案内する軌道が設けられていれば、架台を炉体の運動に同期させてスムーズに運動させることができる。

そして、架台運動部が、支持部の中途部に設けられている場合には、配管または配線を架台によって安定に支持し、負荷の印加から高度に保護することができる。

また、炉体に、通電によって前記炉体に収容された金属を溶融させる電極が備えられる場合に、支持部と炉体の間、支持部と架台運動部の間、炉体と炉体運動機構の間の少なくとも一つの部位に、絶縁部材が設けられている構成によれば、電極に流す電流に起因して炉体に電流が流れた際にも、その電流が架台の支持部や架台運動部、そして炉体運動機構に流れて、各部に悪影響を与えることが防止される。

この場合に、炉体、炉体運動機構、支持部が、それぞれ独立してアース接続されていれば、炉体に電流が流れた際に、その電流が上記各部に流れて悪影響を与えることが、一層高度に防止される。

また、設置面が、炉体および架台を支持した状態で、傾動可能である場合に、設置面の傾動時に一端が固定された配管または配線から炉体に大きな回転トルクが印加されたとしても、配管または配線が炉体とともに傾動する架台で支持されているため、炉体に印加される回転トルクを低減することができる。

また、炉体運動機構および架台の少なくとも一方に、設置面上での炉体および架台の運動を規制するロック機構が設けられている場合には、炉体を運動させていない状態の間、炉体を設置面上で安定に保持することができる。特に、設置面が炉体および架台を支持した状態で傾動可能である場合には、ロック機構で炉体の運動を規制した状態にしておくことで、傾動を安定に行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる電気炉を示す上面図である。 上記電気炉を示す側面図である。 上記電気炉の架台部分を示す側面図である。 上記電気炉の炉体と架台の間の連結部を示す側面図である。 上記電気炉の炉体運動機構における支持フレームの概略を示す上面図である。 上記電気炉を出滓口側に傾けた状態を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は出鋼口と出滓口を結ぶ方向に沿った断面図である。 上記電気炉の変形形態を示す上面図である。

以下、本発明の実施形態にかかる溶鉱炉の一例として、電気炉について、図面を参照しながら説明する。

［電気炉の構成］
図１〜３に、本発明の一実施形態にかかる電気炉１の構成を示す。電気炉１は、プラットフォーム（設置面）９０の上に設置されている。プラットフォーム９０は、床面Ｆに固定された支持台９５に支持されている。電気炉１は、本体部として、上記特許文献１に記載されているのと同様の電気炉（アーク炉）の構成を有し、炉体１０、炉蓋２０、電極２５を備える。また、電気炉１が設置されているのと共通のプラットフォーム９０上に、架台３０が設置されている。それらに加え、電気炉１は、配管４０、炉体運動機構５０を備えている。

炉体１０は、上方に開口を有した有底の円筒型の容器として形成されている。炉蓋２０は、炉蓋運動機構（図略）に駆動されることで、炉体１０の開口を閉塞可能な部材であり、炉体１０の上方で、上下運動と旋回運動を行うことで、炉体１０の開口部を閉塞した状態と開放した状態の間を移動することができる。さらに、炉体１０および炉蓋２０に接触せずに炉蓋２０を貫通して、３本の電極２５が挿通され、炉体１０の内部の空間に達している。３本の電極２５は、炉体１０の中心軸の周りに、略正三角形の頂点をなすように配置されている。炉体１０に鉄スクラップ材等の金属材料を収容し、電極２５に三相交流等の電流を印加して放電を行うことで、金属材料を溶融させることができる。本電気炉１は、偏心炉底出鋼（ＥＢＴ）式の電気炉として構成されており、炉体１０の側壁の対向する位置に、溶鋼を取り出す出鋼を行うための出鋼口１１と溶融残渣を取り出す出滓を行うための出滓口１２が、それぞれ設けられている（図２では省略）。

炉体１０は、炉体運動機構５０を介してプラットフォーム９０に支持されている。炉体運動機構５０としては、上記特許文献２に開示されているのと同様のものを用いることができる。炉体運動機構５０の構成を簡単に説明すると、図５に示すように、内周面５１ａに歯車体が形成された円環状の支持フレーム５１が、ベアリング部材５２によって支持されている。そして、支持フレーム５１に、炉体１０が固定されている。

支持フレーム５１の内側には、対向する２か所に、ギアボックス５３，５３が設けられている。各ギアボックス５３には、２つのギア５４，５５が収容されている。第一のギア５４は、プラットフォーム９０の面に平行な面内で回転可能であり、回転軸がモータに結合されている。そして、第二のギア５５も、プラットフォーム９０の面に平行な面内で回転可能に設けられており、第一のギア５４と噛み合うとともに、支持フレーム５１の内周面５１ａの歯車体に噛み合っている。モータによって第一のギア５４の回転を駆動すると、第二のギア５５を介して、支持フレーム５１が中心軸の周りに回動される。そして、支持フレーム５１上に固定された炉体１０が、上下方向の中心軸の周りに回動（旋回）される。炉体１０が回動する際、プラットフォーム９０の面に沿った電極２５の位置は変化されない。よって、炉体１０の回動に伴って、炉体１０と電極２５の相対配置が変化する。

さらに、支持フレーム５１の内側には、支持フレーム５１の周方向に沿ってギアボックス５３，５３が配置されている位置の中間に、ロック機構５６が設けられている。ロック機構５６は、支持フレーム５１の内周面５１ａに対向して設けられた栓部材５６ａと、栓部材５６ａを支持フレーム５１の径方向に進退運動させることができる駆動シリンダ５６ｂを有している。支持フレーム５１には、炉体１０の回動位置が原位置にある状態において、ロック機構５６の栓部材５６ａが侵入、係止可能な鞘部材（不図示）が設けられている。ここで、支持フレーム５１の原位置とは、次に述べる傾動機構８０を利用して炉体１０をプラットフォーム９０ごと傾動させ、出鋼口１１からの出鋼および出滓口１２からの出滓を行うことができる回動位置を指す。支持フレーム５１が炉体１０を回動させる間は、ロック機構５６においては、栓部材５６ａが支持フレーム５１の回動を妨げないように、支持フレーム５１の内側に退避される。一方、支持フレーム５１の回動を原位置に停止させている間は、駆動シリンダ５６ｂによって栓部材５６ａを支持フレーム５１側に前進させ、支持フレーム５１に設けられた鞘部材に侵入、係止させることで、支持フレーム５１の回動を規制することができる。

図１〜３に示すように、炉体１０には、種々の配管４０（図では２本）が設けられている。配管４０は、一端の固定端４１が、プラットフォーム９０、または建屋の壁面等、プラットフォーム９０が設置された床面Ｆに対して固定された設備に、固定されている。図においては、配管が固定端４１において、建屋の壁面に固定されている。そして、他端の移動端４２が、炉体１０に対して固定されている。配管４０は、少なくとも一部が、フレキシブルホース等、可撓性を有する材料よりなり、内部の中空部に、水やガス、空気等、種々の流体を通過させることができる。配管４０の可撓部は、下記のように架台３０に支持された状態で、炉体運動機構５０による炉体１０の回動に追随できるだけの十分な長さを有する。この種の配管４０は、炉体１０に取り付けられた種々の付属設備に流体を供給するために用いられるものであり、例えば、炉体１０を冷却する水冷パネルに循環させる水を流通させるための配管や、炉体１０中の金属材料の溶融を補助するバーナーに燃料ガスを供給するための配管を挙げることができる。

プラットフォーム９０には、炉体１０に隣接して、架台３０が設けられている。架台３０は、支持部３１と、架台運動部としての車輪３２とを有している。架台３０は、複数の長尺状の金属材が、プラットフォーム９０の面に略平行な方向および略垂直な方向に交差して設けられたフレーム構造を有している。支持部３１は、車輪結合部３３によって、車輪３２と連結されている。車輪結合部３３および車輪３２は、架台３０と炉体１０を結ぶ方向に沿って、支持部３１の中央近傍に設けられている。支持部３１には、交差した金属材の間を渡すようにして、配管４０の中途部が載置されている。架台３０の振動が配管４０に伝達されるのを避けるため、配管４０は架台３０に対して固定はされず、支持部３１を構成する金属材の上に載置されるだけである。車輪３２が回転することで、架台３０は、支持部３１において配管４０の中途部を支持した状態のまま、運動することができる。本実施形態においては、架台３０は、出鋼および出滓の妨げとならないように、炉体１０の周方向に沿って出鋼口１１と出滓口１２のほぼ中間の位置に配置されている。

架台３０と炉体１０の間には、架台３０を炉体１０に対して連結する連結部６０が設けられている。連結部６０は、ピン構造によって架台３０を炉体１０に連結するものである。具体的には、連結部６０は、図４に示すように、炉体１０に対して固定された炉体側連結材６１と、架台３０に対して固定された架台側連結材６２と、炉体側連結材６１と架台側連結材６２の間を連結する連結軸６３とを有している。炉体側連結材６１および架台側連結材６２は、それぞれ略平板状の部位を主とする部材であり、平板面を略鉛直に立てた状態で、それぞれ炉体１０および架台３０にねじ接続によって固定されている。炉体側連結材６１は、炉体１０の外壁の外側から、上方に向けて突出して設けられており、架台側連結材６２は、架台３０の支持部３１の炉体１０に面する端縁から、炉体１０側に向かって突出して設けられている。つまり、炉体側連結材６１と架台側連結材６２の突出方向は、略直交している。そして、炉体側連結材６１と架台側連結材６２の平板面は、先端付近において、略平行に重畳している。その重畳部にはそれぞれ、貫通孔（不図示）が、相互に重なるように設けられている。さらに、炉体側連結材６１に設けられた貫通孔と、架台側連結材６２に設けられた貫通孔の両方を貫通して、棒状の連結軸６３が脱出不能に挿通されている。連結軸６３は、炉体側連結材６１と架台側連結材６２の少なくとも一方に対して固定されずに軸回転可能となっている。つまり、架台側連結材６２を含む架台３０が、連結軸６３を介して、炉体側連結材６１を含む炉体１０に対して、鉛直面内で回転可能に連結された状態となっている。これにより、架台３０は、炉体１０に対して上下運動することができる。

図１〜３に示すように、プラットフォーム９０には、車輪３２が脱出することなく運動可能な溝状のレール（軌道）９１が設けられており、車輪３２は、レール９１内においてプラットフォーム９０に接触している。架台３０が上記のような連結部６０を介して炉体１０に連結されているので、炉体１０が炉体運動機構５０によって回動された際、連結部６０を介して、架台３０に炉体１０の周方向に力が加えられて、架台３０が炉体１０の運動に追随し、炉体１０の回動と同期して運動することになるが、レール９１は、このように炉体１０が運動する際に車輪３２が通るべき軌跡に対応する位置に、略円弧状に形成されている。

なお、炉体１０および架台３０が設置されたプラットフォーム９０には、傾動機構８０が設けられてもよい。傾動機構８０は、炉体１０および架台３０を所定方向に傾動させるものであり、炉体１０からの出鋼および出滓を行いやすくするものである。この場合、プラットフォーム９０の傾動に伴って、配管４０の固定端４１とプラットフォーム９０の間の相対配置が変位されることになるが、この変位は、配管４０の可撓性によって吸収することができる。

傾動機構８０の具体的な構成としては、上記特許文献２に開示されているのと同様のものを用いることができるが、ここで簡単に説明する。傾動機構８０は、図２および図６に示すように、支持台９５に設けられたギア８１と、上記原位置における出鋼口１０と出滓口１１を結ぶ方向に沿って凸曲面状に形成されたプラットフォーム９０の底部に設けられ、支持台９５側のギア８１と噛み合うギア８２とを有している。そして、プラットフォーム９０には、ギア８２の一方端の外側に当たる位置に、シリンダ８３が回転可能に結合されており、シリンダ８３がプラットフォーム９０の一端に上下いずれかに向かう力を加えることで、支持台側ギア８１とプラットフォーム側ギア８２の噛み合い保ったままで、プラットフォーム９０が支持台９５上で転動する。これにより、プラットフォーム９０が、炉体１０および架台３０をプラットフォーム９０の面に対して垂直に支持した状態のまま、原位置における出鋼口１１と出滓口１２を結ぶ方向に傾動することができる。この傾動により、出鋼口１１からの出鋼および出滓口１２からの出滓が補助される。図６の状態では、シリンダ８３がプラットフォーム９０の出滓口１２側の部位に下向きの力を加えることで、プラットフォーム９０が出滓口１２の位置を下げる方向（方向Ｔ）に傾斜しており、出滓口１２からの出滓が補助されている。なお、傾動機構８０によってプラットフォーム９０を傾動させる間は、ロック機構５６により、炉体運動機構５０によるプラットフォーム９０上での炉体１０の回動を規制した状態としておく。

さらに、本電気炉１においては、各所に絶縁材が設けられている。具体的には、炉体側連結材６１と炉体１０の間に連結部絶縁板７１が設けられている（図４）。また、架台３０の車輪結合部３３と車輪３２の間に、車輪部絶縁板７２が設けられている（図３）。さらに、炉体１０の底部と炉体運動機構５０の支持フレーム５１との間に、炉体部絶縁板７３が設けられている（図２）。各絶縁板７１〜７３は、両側に配置された部材を電気的に絶縁している。さらに、炉体１０、架台３０、炉体運動機構５０のベアリング部材５２は、それぞれ、別々のアース接続ポートＥ１〜Ｅ３によって、独立してアース接続されている。

［電気炉の特性］
上記のように、本実施形態にかかる電気炉１においては、炉体１０を電極２５に対して回動させ、炉体１０と電極２５の位置関係を変化させることができる。これにより、炉体１０内の金属材料の加熱や溶融の均一性を高めることができる。つまり、略円筒形の炉体１０の中心に略正三角形をなして配置された電極２５が挿入されていることで、電極２５に距離が近く、高温になりやすいホットスポットと、電極２５から遠く、高温になりにくいコールドスポットが炉体１０内に不可避的に生じるが、金属材料の溶融工程の途中に炉体１０を回動させて電極２５との位置関係を変化させることで、炉体１０中におけるホットスポットとコールドスポットの位置を適宜変化させ、加熱溶融の均一化を図ることができる。ホットスポットおよびコールドスポットの位置を必要十分に変化させる観点から、炉体１０の回動可能な角度範囲は、５０°〜６０°程度であることが好ましい。

このように炉体１０が回動する際、配管４０の固定端４１がプラットフォーム９０に対して固定されたままの状態で、移動端４２が炉体１０とともに運動する。配管４０が少なくとも一部に可撓性を有することにより、配管４０は、炉体１０の運動に追随して、変位、変形することができる。しかし、もし配管４０の固定端４１と移動端４２の間の部位が架台３０によって支持されていなければ、配管４０が自重によって大きな負荷を受ける。さらに、炉体１０の運動によっても、配管４０に張力等の力が印加され、無理な負荷が加えられる可能性がある。これらの負荷は、配管４０を構成する材料の破損や、固定端４１や移動端４２における継手等の配管接続構造の緩み等、種々の損傷を引き起こす場合がある。これらの損傷は、配管４０の内部を流れる流体の漏れ等の事態にもつながりうる。しかし、上記電気炉１においては、配管４０の中途部が架台３０に支持されており、しかも架台３０が炉体１０の回動に同期して運動することで、炉体１０が回動しても配管４０に無理な変位、変形による負荷が印加されにくくなる。これにより、炉体１０の回動に伴って配管４０やその接続構造に損傷が生じるのが抑制される。

炉体１０の回動に追随する架台３０の運動は、プラットフォーム９０に設けられたレール９１の上を車輪３２が回転移動するというものであり、プラットフォーム９０やレール９１に凹凸が存在すると、その凹凸が架台３０に上下振動として伝達される。架台３０が上下振動すると、配管４０が振動を受ける可能性がある。架台３０の振動も、配管４０を構成する材料の破損や、継手等の配管接続構造の緩み等、配管４０の各部に損傷を引き起こす場合があり、配管４０の内部を流れる流体の漏れ等の事態につながりうる。しかし、本実施形態にかかる電気炉１においては、炉体１０と架台３０の間がピン構造を有する連結部６０によって上下運動可能に連結されているので、レール９１上の凹凸によって架台３０が上下に振動を受けても、その振動が連結部６０の上下運動によって吸収される。これにより、架台３０の振動が固定端４１を介して配管４０に伝達されることが回避される。なお、架台３０は、流体を通過させるための配管４０に限らず、炉体１に付属された種々の設備を駆動および制御するための電気配線等、一端が電気炉１に固定された、少なくとも一部に可撓性を有する様々な部材の中途部を支持するのに用いることができる。

連結部６０が上下運動可能な距離範囲は、レール９１上の凹凸の高低差と同程度以上であればよい。この種の電気炉１を支持できるプラットフォームの典型的な凹凸に鑑みると、連結部６０が上下運動可能な距離範囲としては、１〜５０ｍｍ程度あればよい。上記のようなピン構造を用いる場合に、連結軸６３を中心とする回転角度に換算すると、炉体１０の直径が数メートルから１０メートル程度であるとして、その回転角度が、１°〜１０°程度あればよい。

連結部６０の具体的な構造としては、架台３０を上下運動可能に炉体１０に連結するとともに、プラットフォーム９０の面内における炉体１０の運動を架台運動部である車輪３２に伝達し、架台３０を炉体１０に追随して運動させられるものであれば、どのようなものでも構わないが、上記のようにピン構造を利用した連結部６０とすることで、簡素な構成によって、架台３０の上下運動を確保しながら、炉体１０の回動に追随して架台３０をプラットフォーム９０上で運動させることができる。架台３０を、上下運動可能としながら、炉体１０の運動に追随してプラットフォーム９０の面上で運動させることができるピン構造以外の連結構造としては、ベローズやバネ、弾性材料等、上下に伸縮運動をすることができる部材を介して架台３０を炉体１０に連結する場合を挙げることができる。

上記実施形態のように、架台３０を車輪３２によってプラットフォーム９０上で運動するものとしておくことで、簡素な構成で、炉体１０の運動に追随して自動的に架台３０を運動させることができる。しかも、車輪３２が通るレール９１をプラットフォーム９０上に設けておくことで、炉体１０に追随する架台３０の運動をスムーズに案内することができる。しかし、架台運動部も、必ずしも車輪３２に限られるものではない。他に例えば、ローラやベアリングを用いた構成を挙げることができる。また、上記実施形態のように、連結部６０のような炉体１０と架台３０の間の連結構造を介して、架台３０が炉体１０の回動に自動的に追随するようにしておけば、能動機構によって架台３０の運動を駆動することなく、簡便に架台３０の運動を炉体１０の運動に同期させることができるが、同期を担保したうえで、架台３０を炉体１０に連結せず、独立した能動機構によって架台３０を運動させるようにしてもよい。

上記実施形態にかかる電気炉１おいては、架台運動部である車輪３２が設けられる位置を、支持部３１の中央近傍としている。このように、架台運動部を支持部３１の中途部、つまり架台３０と炉体１０を結ぶ方向に沿った端部を除く位置に設けることにより、架台３０で配管４０をバランスよく支持することができ、配管４０の自重や、架台３０の運動およびそれに伴う振動に起因する負荷から、配管４０を効果的に保護することができる。好ましくは、架台３０と炉体１０を結ぶ方向に沿って、炉体１０側から、支持部３１の長さの１／３〜２／３程度の位置に架台運動部を設けることが好ましい。車輪３２は、架台３０に１つのみ設けてもよいが、架台３０の支持と運動の安定性の観点から、同一のレール９１を通る位置に２つあるいはさらに多数を設けてもよい。

電気炉１において、傾動機構８０は必須に設けられるものではないが、ＥＢＴ式炉のように炉体の中心を外れた位置から出鋼を行う形式の電気炉では、通常は何らかの傾動機構が設けられる。建屋の壁面等、床面Ｆに対して固定された設備に配管４０の固定端４１が固定されている場合において、配管４０が架台３０によって支持されていないとすれば、炉体１０の傾動時に、配管４０の重量による回転トルクが、移動端４１を介して、直接に炉体１０に印加されることになる。よって、プラットフォーム９０の傾動も、炉体１０の回動と同様に、炉体１０の損傷や配管接続構造の緩み等に繋がりうる。しかし、上記のように、炉体１０とともに傾動する架台３０で配管４０を支持するようにすれば、配管４０から印加される回転トルクを架台３０で受けることで、炉体１０や配管接続構造への負荷を低減することができる。上記の実施形態では、架台３０が出鋼や出滓の妨げとならないように、架台３０を出鋼口１１および出滓口１２の中間の位置に設けているので、原位置においてプラットフォーム９０を傾動させる方向が、炉体１０に対して架台３０が配置された方向と略直交している。この方向の関係性も、傾動時に炉体１０に印加される回転トルクを小さく抑えるのに寄与している。

なお、プラットフォーム９０上での炉体１０の回動やプラットフォーム９０の傾動に伴って配管４０から炉体１０に印加される負荷を軽減する方策として、架台３０を設ける以外に、炉体１０を強固に設計することも考えられる。しかし、配管４０およびその内容物の重量は１０トンを超えることもあり、そのような重量物からの負荷を十分に軽減するためには、炉体１０の非常な大型化や重量化が必要となる。これに対し、上記のように、架台３０を設け、架台３０で配管４０を支持するようにすることで、炉体１０を過剰に強固に設計することなく、炉体１０への負荷を低減することができる。

上記のように、傾動機構８０によってプラットフォーム９０を傾動させる際には、炉体運動機構５０において、ロック機構５６によって支持フレーム５１の回動をロックしておく。これにより、プラットフォーム９０上での炉体１０の回動が規制され、さらに、連結部６０を介して、プラットフォーム９０上での架台３０の運動が規制される。その結果、プラットフォーム９０を傾動させている間も、炉体１０および架台３０をプラットフォーム９０に支持された状態に安定に保持することができる。炉体１０と架台３０は、連結部６０によって連結されているので、炉体運動機構５０と架台３０のいずれか一方において、プラットフォーム９０上での運動を規制できるようなロック機構を設けておけば、炉体１０と架台３０の両方の運動を規制することができる。しかし、上記のように、炉体１０および架台３０の運動の駆動源である支持フレーム５１自体に作用してその回動を阻止するロック機構５６を用いることで、炉体１０および架台３０の運動を効果的に規制することができる。架台３０の重量が大きい場合等、炉体運動機構５０に設けたロック機構５６のみでは架台３０の運動まで十分に規制できない場合には、炉体運動機構５０のロック機構５６に加えて、架台３０側にも、例えば車輪３２の回転を規制する等のロック機構を設ければよい。

さらに、上記実施形態にかかる電気炉１においては、連結部６０の炉体側連結材６１と炉体１０の間に、連結部絶縁板７１が設けられていることで、炉体１０と架台３０の間が電気的に絶縁されている。また、架台３０の車輪結合部３３と車輪３２の間に、車輪部絶縁板７２が設けられていることで、架台３０の支持部３１と車輪３２の間が電気的に絶縁されている。また、炉体１０と架台３０が独立してアース接続されている。炉体１０に挿入された電極２５には１０ｋＡオーダーの交流が流されるため、金属よりなる炉体１０の表面にも、数Ａ〜数１００Ａの誘導電流が流れる。このような大電流が連結部６０および架台３０の支持部３１を介して車輪３２に流れると、車輪３２の部分でスパークが発生し、車輪３２のスムーズな運動を妨げたり、車輪３２に不可逆的な損傷を発生させたりする。このような事態が車輪３２において生じると、架台３０における上下振動が大きくなり、連結部６０の上下運動で吸収しきれなく可能性がある。そこで、上記のように、炉体１０と架台３０の間を絶縁し、さらに架台３０において支持部３１と車輪３２の間を絶縁すること、また、炉体１０と架台３０を独立してアース接続することで、炉体１０から車輪３２に電流が流れるのを防止している。

加えて、炉体１０と炉体運動機構５０の間にも、炉体部絶縁板７３を設け、両者の間を絶縁するとともに、炉体運動機構５０を炉体１０と独立してアース接続している。これにより、炉体１０に流れる誘導電流が炉体運動機構５０に流れることも防止される。炉体運動機構５０に電流が流れると、ベアリング部材５２に損傷が発生する可能性がある。すると、炉体１０のスムーズな回動が妨げられるのみならず、炉体１０の回動自体によっても、配管４０に上下振動が加えられやすくなってしまう。

［他の形態］
電気炉１においては、上記実施形態以外にも、様々な変形形態が考えられる。例えば、上記実施形態においては、炉体１０と架台３０を連結する連結部６０は、１つのみ設けられたが、連結を安定化させる観点から、同様の連結部６０を複数設けてもよい。例えば、図７に示すように、炉体１０の周方向に沿って、架台３０の両端部に相当する位置に、２組の連結部６０，６０を設ける形態を例示することができる。そして、２組の連結部６０，６０の架台側連結材６２，６２の間を、連結梁６２ａによってコの字状に連結しておけばよい。

また、炉体１０としては、アーク炉をはじめとする電気炉に限らず、炉体を運動させることで金属材料の均一な溶融を促進することができる溶解炉であれば、どのような原理に基づくものであっても、適用することができる。また、炉体の運動としては、炉体の中心を軸とした回動（旋回）に限られず、プラットフォームの面上における任意の運動を採用することができる。さらに、電気炉は、上記のＥＢＴ式のものに限られず、樋出湯式等、他の形式のものであってもよいが、上記のように傾動機構を設ける場合には、傾動の必要がない中央炉底出鋼（ＣＢＴ）式のものは除かれる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ 電気炉（溶解炉）
１０ 炉体
２０ 炉蓋
３０ 架台
３１ 支持部
３２ 車輪（架台運動部）
３３ 車輪結合部
４０ 配管
４１ 固定端
４２ 移動端
５０ 炉体運動機構
５４，５５ ギア
５６ ロック機構
６０ 連結部
６１ 炉体側連結材
６２ 架台側連結材
６３ 連結軸
８０ 傾動機構
８１，８２ ギア
８３ シリンダ
９０ プラットフォーム（設置面）
９１ レール（軌道）
９５ 支持台

Claims (10)

1. 金属材料を収容し、溶融させる、上下方向の中心軸の周りに回動する炉体と、
   前記炉体を設置面上で運動可能に支持する炉体運動機構と、
   一端が前記炉体に固定され、少なくとも一部が可撓性を有する配管または配線と、
   前記配管または配線の中途部を支持する支持部、および前記支持部に連結され、前記炉体の回動に同期して前記設置面上で前記支持部を運動させる架台運動部を有し、前記炉体に対して上下方向に運動可能に前記設置面上に設けられた架台と、
   を備えることを特徴とする溶解炉。
2. 前記架台において、前記架台運動部は、前記設置面上で運動する車輪よりなり、前記支持部は、前記炉体運動機構による前記炉体の回動を前記車輪に伝達する連結部によって、上下運動可能に前記炉体に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の溶解炉。
3. 前記連結部は、上下方向を含む面内で回転可能に前記架台を前記炉体に連結するピン構造を有することを特徴とする請求項２に記載の溶解炉。
4. 前記設置面には、前記車輪の運動を案内する軌道が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の溶解炉。
5. 前記架台運動部は、前記支持部の中途部に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶解炉。
6. 前記炉体には、通電によって前記炉体に収容された金属を溶融させる電極が備えられ、
   前記支持部と前記炉体の間、前記支持部と前記架台運動部の間、前記炉体と前記炉体運動機構の間の少なくとも一つの部位には、絶縁部材が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の溶解炉。
7. 前記炉体、前記炉体運動機構、前記支持部は、それぞれ独立してアース接続されていることを特徴とする請求項６に記載の溶解炉。
8. 前記設置面は、前記炉体および前記架台を支持した状態で、傾動可能であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の溶解炉。
9. 前記炉体運動機構および前記架台の少なくとも一方には、前記設置面上での前記炉体および前記架台の運動を規制するロック機構が設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の溶解炉。
10. 前記炉体の回動は、前記金属材料の溶融工程の途中に行われることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の溶解炉。

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