JPH0660336B2 - 高炉の炉芯コークスサンプラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高炉の炉芯コークスサンプラ装置に関するもの
である。

従来の技術 高炉の装入物の炉内における挙動を検知して、該炉の適
切な操業指針を確立するために多様な計装設備、なかで
も各種のゾンデ、サンプラ類が開発され、炉頂部ガスの
温度、成分の分布や、シャフト部半径方向ガス分布、さ
らには炉の高さ方向にわたるガス分布などについてはす
でに日常操業に組入れられている。

しかるに送風羽口部に挿入して該羽口部の温度分布測
定、とくに炉内内容物の採取を行なうためのサンプラ装
置に関しては、いまなお開発の途上にある。すなわち、
羽口部の炉内より大塊から小塊、粉状までの融解、半融
解、未融解の状態にある鉱石、コークス等の種々の装入
物の水平方向の層として採取することが試みられてお
り、特に羽口部の炉芯コークスを主としてサンプリング
し、コークスの挙動を検知して炉内の状況を判定するこ
とが注目されている。

このような背景のもとにたとえば実公昭56-16527号公報
には円筒状サンプラを送風羽口取付開放部より炉芯方向
に挿入し炉内装入物を採取する装置が開示されている。

第５図は円筒状サンプラ1aを炉芯方向に圧入せしめるサ
ンプラ装置を示している。サンプラ装置は炉鉄皮３に固
定された反力受金物2aに取付けられた架台4a上に敷設さ
れた軌道5a上を走行する台車6aに搭載されている。

すなわち、円筒状サンプラ1aの後端部はジョイント8aを
介して台車6a上の打撃機12aに接続されてえり、また、
台車6a上には走行駆動装置11aが搭載されていて走行駆
動装置11aを駆動させることによって台車6aを前進させ
ると共に、打撃機12aで円筒状サンプラ1aに打撃を与え
ながら羽口取付開口９から炉内に圧入させるようになっ
ている。

第５図に示すように円筒サンプラ1aを炉内に圧入すると
きの圧入力F₁に対する反力F₁により台車6aの車輪7aに加
わる輪圧は、搭載物を含む台車6aの自重による輪圧Ｗの
他に反力F₁による偏芯モーメント換算力F₂が作用するた
めアップする。

すなわち、円筒状サンプラ1aのセンタと軌道5a間の距離
をｄ、前後の車輪7a間の間隔をｌとすると車輪7aを介し
て架台4aに作用する偏芯モーメント換算力F₂は、F₂＝F₁
×d/lとなる。従って、円筒状サンプラ1aを炉内に圧入
するときの反炉側の車輪7aを介して架台4aに加わる力は
W+F₂＝W+(F₁×d/l）となり、炉側の車輪7aを介して架台
４に加わる力はW-F₂＝W-(F₁×d/l）となり、架台4aには
これらの力が加わることになる。

台車6aは架台4aに敷設した軌道5a上を走行するので輪圧
の作用点は台車6aの走行に従って移動するため、架台4a
は台車6aの移動する範囲をすべて強度をアップしなけれ
ばならないことになる。特に円筒状サンプラ1aの圧入力
F₁は打撃機12aによる振動荷重のため架台4aの強度を大
幅にあげる必要がある。

また、モーメント換算力F₂による前車輪7aの浮き上がり
を防止するために円筒状サンプラ1aの圧入力F₁は自ずと
制約を受けることになる。すなわち、台車6aの前車輪7a
の浮き上がりを防止するためには、輪圧Ｗを偏芯モーメ
ント換算力F₂より大きくする必要があるが、その条件は
Ｗ＞F₂である。この条件を確保するにはＷ＞F₂＝F₁×d/
l→F₁ ＜Ｗ×l/dの関係からｄを小さく、ｌを大きくす
ればよいことになる。すなわち、前車輪7aを浮き上がら
せないで安定して円筒状サンプラ1aの圧入力を高めるた
めには前後の車輪7aの間隔ｌを大きくするかサンプラ1a
と軌道5aの距離ｄを小さくすればよいが、第５図に示す
構成の装置では間隔ｌを大きくすると台車6aが大型とな
り、装置の費用が嵩むので不経済である。また、距離ｄ
を小さくすることにも装置の構成上制約があり困難であ
る。

このような問題点を改良するものとして第６図(a)なら
びに(b)に示すようなサンプラ装置が考えられる。サン
プラ装置の架台4bは炉鉄皮３に固定した反力受金物2bに
ピン10bを介して取付けられると共に鋳床16上に載置さ
れている。円筒状サンプラ1bの両側にそれぞれ支柱30が
配設されており、支柱30の上端部には円筒状サンプラ1b
と平行かつ同一レベルにガイドフレーム31が固定されて
いる。このガイドフレーム31には台車6bに取付けられた
複数のガイドローラ32がガイドされるようになってい
る。

架台4bの炉側端の支柱30には従動スプロケット33が、ま
た、反炉側端の支柱30には駆動スプロケット34が配設さ
れており、両スプロケット33と34間には駆動チェン35が
エンドレス状にかけ渡されていて、駆動チェン35の両端
は円筒状サンプラ1bと同レベルに配設されたガイドフレ
ーム31に平行かつ同一レベルを保って台車6bに連結され
ている。駆動装置11bを作動して駆動スプロケット34を
正転または逆転駆動させると駆動チェン35を介して台車
6bが前進または後退するようになっている。

円筒状サンプラ1bの後端部にはジョイント8bを介して打
撃機12bが接続されていて打撃機12bで円筒状サンプラ1b
に打撃を与えながら駆動装置11bを駆動して駆動スプロ
ケット34を回転させ駆動チェン35を介して台車6bを前進
させることによって羽口取付開口９から炉内に圧入して
炉芯のコークス等のサンプルが採取される。

円筒状サンプラ1bを炉内に圧入するときの圧入力F₁に対
する反力F₁が駆動チェン35に加わるが、ガイドフレーム
31には搭載物を含む台車6bの自重による荷重Ｗがガイド
ローラ32を介して加わるのみである。すなわち、台車6b
のガイドローラ32は円筒状サンプラ1bと同一レベルに配
設されているので反力F₁による偏芯モーメント換算力F₂
は支柱30を介して架台4bに加わることになる。

駆動チェン35と架台4bとの間隔をｄとし、前端支柱15と
後端支柱15の距離をｌとすると、反力F₁による架台4bに
作用する偏芯モーメント換算力F₂は、F₂＝F₁×d/lとな
るが、ガイドフレーム31は台車6bが走行するのに必要な
長さになっているので長大である。このため、偏芯モー
メント換算力F₂は小さくなるため架台4dと鋳床16に作用
する力は軽減され、しかも、作用点は支柱30であるので
移動せず、架台4bの強度は第５図に示した従来例に比較
して小さくてよく大掛かりな補強が不要となる。

しかしながら、第６図に示すサンプラ装置は、円筒状サ
ンプラ1bの両側に配設されたガイドフレーム31に台車6b
のサンプラローラ32をガイドさせるようになっているの
で操作性が劣るばかりでなく、従動スプロケット33およ
び駆動スプロケット34に長尺の駆動チェン35をエンドレ
ス状にさし渡した大型設備となるため設備費が嵩むとい
う欠点がある。

なお、偏芯モーメント換算力F₂の発生を解消する手段と
して、円筒状サンプラの軸芯と一致するレベルにシリン
ダを配置し、シリンダによって円筒状サンプラを炉内に
圧入するものが周知であるが、羽口部では高炉の炉体径
が大きく、特に最近の大型高炉では円筒状サンプラは８
〜10mの長さでないと十分でないのでシリンダは前後進
往復ストロークが足らず、シリンダ方式の適用は不可能
である。

発明が解決しようとする課題 本発明は上記問題の解決を目的とし、具体的には、羽口
部レベルにおいて炉芯のコークス、鉱石等のサンプル
（サンプルはコークスが主体であるので以下炉芯コーク
スという）を採取するに際し、サンプラ装置の圧入反力
ならびに引抜反力による偏芯モーメント力を極力低減さ
せ、架台や鋳床に加わる力を制御し得る高炉の炉芯コー
クスサンプラ装置を提供することを目的とするものであ
る。

課題を解決するための手段ならびにその作用 すなわち、本発明は、高炉鉄皮に固定した反力受金具に
ピンを介して接続されると共に鋳床に載置された架台
と、架台上を炉芯方向に進退自在に配設された台車と、
台車に搭載された打撃機と、打撃機に接続され羽口取付
開口より炉芯方向に向って圧入される円筒状サンプラ
と、円筒状サンプラの両側にそれぞれ平行にかつ該サン
プラと同一レベルに架台上に台車の走行範囲が確保され
る間隔をもって架台上に配設された炉側ブラケットと反
炉側ブラケットと、炉側ブラケットと反炉側ブラケット
との間に張設された牽引チェンと、台車に搭載され牽引
チェンを牽引して該台車を進退させる牽引駆動装置とを
具えたものから構成され、しかも、牽引チェンの下方の
架台に配設された炉側ブラケットと反炉側ブラケット間
にチェン張力を受ける圧縮部材を配設してなることを特
徴とする。

以下、本発明の手段たる構成ならびにその作用について
図面により説明すると、次の通りである。

なお、第１図(a)ならびに(b)はそれぞれ本発明の一つの
実施例の装置を示し、(a)は側面図、(b)は(a)のA-A矢視
の断面図であり、第２図は本発明の装置の一つの実施例
の反力受金物の取付位置を示す説明図であり、第３図は
本発明の装置の他の実施例の反力受金物の取付位置を示
す説明図であり、第４図(a)は本発明に係る円筒状サン
プラの構造を示す平面図であり、第４図(b)は第４図(a)
の円筒状サンプラを圧入するときの状況を示す縦断面図
であり、第４図(c)は第４図(a)の円筒状サンプラに引抜
力を加えたときの状況を示す縦断面図であり、第５図は
従来例の装置の一例を示す縦断面図であり、第６図(a)
ならびに(b)はそれぞれ従来例の装置の他の一例を示
し、(a)は縦断面図、(b)はA-A矢視断面図であり、第７
図(a)、(b)、(c)ならびに(d)はそれぞれ他の従来例の装
置の一例を示し、(a)はサンプラ圧入時の反力作用箇所
を説明する側面図、(b)は(a)のA-A矢視の断面図、(c)は
サンプラ排出時の反力作用箇所を説明する側面図、(d)
は(c)のA-A矢視の断面図である。

符号１は円筒状サンプラ、２は反力受金物、３は炉鉄
皮、４は架台、５は軌道、６は台車、７は車輪、８はジ
ョイント、９は羽口取付開口、10はピン、11は駆動装
置、12は打撃機、13は牽引チェン、14は駆動スプロケッ
ト、15は従動スプロケット、16は鋳床、17は炉側ブラケ
ット、18は反炉側ブラケット、19は内筒、20は外筒、21
は支持フレーム、22は連結フレーム、23、24は長孔、25
はストッパ、26はガイド長孔、27はチエン受を示す。

本発明者等は高炉の羽口部レベルにおいて、炉芯コーク
スを採取する円筒状サンプラ装置においてサンプラの圧
入反力による偏芯モーメント力を極力低減させ、架台や
鋳床に加わる力を抑制する方法について検討したとこ
ろ、羽口取付開口に向って圧入される円筒状サンプラと
架台上に張設された牽引チェンとを同一レベルの構造に
構成すると、サンプラ装置の圧入反力による偏芯モーメ
ント力を低減することができるサンプラ装置をさきに提
案した。このサンプラ装置の構成について説明すると、
次の通りである。

第７図(a)ならびに(b)に示すように符号１は円筒状サン
プラであり、円筒状サンプラ１の後端部にはジョイント
８を介して台車６上に搭載された打撃機12に接続されて
おり、円筒状サンプラ１に打撃を与えるようになってい
る。また、台車６上には打撃機12の他に打撃機12の上に
牽引駆動装置11が搭載されている。

架台４は炉鉄皮３に固定された反力受金物２にピン10を
介して取はずし可能に取付けられていると共に鋳床16上
に載置されており、架台４上に敷設された軌道５上に車
輪７を介して台車６が炉芯方向に前後進自在に配設され
ている。

更に、架台４上には台車６の走行範囲が確保される間隔
をもって円筒状サンプラ１の両側にそれぞれ炉側ブラケ
ット17と反炉側ブラケット18が配設されており、炉側ブ
ラケット17と反炉側ブラケット18の間には牽引チェン13
が円筒状サンプラ１と平行かつ同一レベルになるように
張設されている。そして、牽引駆動装置11の駆動スプロ
ケット14およびその前後に配設した２個の従動スプロケ
ット15には図示のように牽引チェン13が係合しており、
牽引駆動装置11を作動して駆動スプロケット14を正転ま
たは逆転させ、従動スプロケット15を介して牽引チェン
を牽引すると台車６が前進または後退し、円筒状サンプ
ラ１を炉内側に挿入または炉外側に引抜き駆動する。

上記の構成であるので、打撃機12を作動して円筒状サン
プラ１に打撃を与えながら牽引駆動装置11を駆動し軌道
５上の台車６を車輪７を介して前進させ、円筒状サンプ
ラ１を炉内に圧入する際に、円筒状サンプラ１と牽引チ
ェン13のレベルが一致しているので、円筒状サンプラ１
の圧入力F₁が牽引チェン13の張力が一致することにな
る。

円筒状サンプラ１と架台４との間隔ｄは極めて小さくす
ることができるけれども架台４および鋳床16には圧入反
力F₁の偏芯モーメント換算値F₂が若干作用するが、この
換算値F₂が非常に小さいため、台車６の走行位置に殆ん
ど関係なく偏芯モーメント換算値F₂の作用点距離ｌは固
定と考えてよくF₂＝F₁×d/lを考慮して容易に架台４や
鋳床16の補強は従来例に比較して大幅に軽減される。

第２図に示すように反力受金物２の炉鉄皮３への取付位
置を羽口取付開口９の両側とし、反力受金物２を円筒状
サンプラ１と同一レベルとしてピン10を介して架台４を
取付けるか、あるいは第３図に示すように、羽口取付開
口９の上下を対象に反力受金物２を取付ける一方、架台
４に支持フレーム21を固定し、下部の反力受金物２にピ
ン10を介して架台４を取付け、また、上部の反力受金物
２と支持フレーム21間に連結フレーム22を介在させ、ピ
ン10を介して取付けるようにするのが好ましい。

第２図および第３図に示すような構成にすると、円筒状
サンプラ１を圧入するときの圧入力F₁と牽引チェン13の
張力の作用点が一致するので偏芯モーメントF₂は一切生
じないので台車６の車輪７には搭載物を含めた台車６の
自重が加わるのみであり、従来例のように円筒状サンプ
ラ１の圧入反力F₁による偏芯モーメントF₂の影響を受け
ることがなくなる。このため、圧入反力F₁は全て反力受
金物２を介して炉鉄皮３で受けることができるので、架
台４や鋳床16の補強を一層低減することができる。

しかしながら、このような装置では高炉にサンプラの圧
入時においては、第７図(a)ならびに(b)に示すようにサ
ンプラ圧入力F₁により牽引チェン13には台車６より炉体
側のみに張力が生じ、そのため鋳床16に反力F₂を生ず
る。一方、サンプラ引抜時においては第７図(c)ならび
に(d)に示すようにサンプラ引抜力F₂′により牽引チェ
ン13には台車６より反炉体側のみに張力を生じ、F₂′＝
F₁′×d/lのF₂′が反力として鋳床16に作用する。従っ
て、サンプラ圧入時とサンプラ引抜時とでは鋳床16に作
用する反力の作用箇所が異なるため、サンプラ引抜時に
対する鋳床16への支持点及びその補強が必要となる。

そこで、本発明者等はサンプラ引抜時に対する支持点及
びその補強について検討したところ、牽引チェンにはチ
ェンのたわみと安全を保持する安全カバーとを兼ねた圧
縮部材、例えば、チェン受を設ければよいという知見を
得、この知見に基づいて本発明は成立したものである。

本発明の装置は第７図(a)ならびに(b)に示すサンプラ装
置と同様に構成されるが、第１図(a)ならびに(b)に示す
ように炉側ブラケット17と反炉側ブラケット18の間に張
設された牽引チェン13の下方にかつ平行に圧縮部材例え
ばチェン受27を配設する。このチェン受27には架台４か
らチェン受27の支持と、圧縮力が作用した時の座屈止め
兼ねてチェン受サポートを架台４上に配設することが好
ましい。

これにより第１図(a)ならびに(b)においてサンプラ引抜
時反炉側ブラケット18に生じたサンプラ引抜反力F₁′は
チェン受27を介して炉側ブラケット17に伝達され、架台
４の炉側支持点にサンプラ圧入時との逆向の反力が生ず
る。従って、第１図(a)の反炉側支持点は１ヵ所で十分
であり、サンプラ引抜反力も作用しないため、鋳床への
荷重負荷が軽減される。

また、架台４は組立の都合から２〜３のブロックに分割
し、現地で組立てる構造とすると、取扱いが簡単となる
他に組立時間が短縮することができる。この場合、チェ
ン受27は分割面でも圧縮力が伝達できるように連結し、
各ブラケット17、18の間に配設すればよい。このように
構成すると、サンプラ引抜時でもサンプラ引抜力F₁′は
反炉側ブラケット18に作用するが、反炉側ブラケット18
から直接架台４に作用することなく、圧縮部材例えばチ
ェン受27を介して炉側ブラケット17に作用する。炉体側
の架台４の支持点にはF₂″＝F₁′×d/lなるF₂″がサン
プラ圧入時の反力F₂とは逆向きの方向に作用し、これに
よって第１図(a)に示すように架台４の反炉体側支持点
は１ヵ所でよく、かつサンプラ引抜力による反力は生じ
ないため、鋳床への補強も少なくてよい。また、第２図
ならびに第３図に示すようにチェン13の下方にチェン受
27を設け、サンプラ圧入力による鋳床への反力をなくす
方法はサンプラ圧入時だけでなく引抜時においても有効
で、サンプラ圧入時ならびに引抜時のいずれの場合にお
いても鋳床へのサンプラ反力による影響を一切なくすこ
とが可能である。

第４図(a)、(b)ならびに(c)は円筒状サンプラ１の詳細
構造を示しており、第４図(a)に示すように円筒状サン
プラ１は内筒19と外筒20からなる２重構造になってお
り、内筒19と外筒20の上面には長さ方向にそれぞれサン
プラを受入れる長孔23および24が複数個配設されてい
る。内筒19の炉外側部にはストッパ25が固定されている
一方、外筒20の炉外側部にはストッパ25をガイドするガ
イド長孔26が設けてある。

円筒状サンプラ１を炉内に圧入するときには、その反力
により第４図(b)に示すように内筒19は外筒20内に押し
込まれた状態でストッパ25がガイド長孔26に係止され、
内筒19の長孔23と外筒20の長孔24が互いに塞がれて炉内
に圧入される。

炉内の所定位置に円筒状サンプラ１が押し込まれたら内
筒19に炉外に引抜き力を加えると第４図(c)に示すよう
に内筒19が外筒20内から引抜き側に移動し、ストッパ25
がガイド長孔16に係怪され内筒19の長孔23と外筒20の長
孔24が一致して開口し、炉内からコークス等のサンプラ
が採取される。

前記の構成では、円筒状サンプラ１を炉外に引抜くとき
には長孔23と24が一致し開口したままとなるので炉外へ
引抜くときには開口を閉じる必要があれば内筒および外
筒をそれぞれ駆動装置により開閉自在な構造にすること
も可能である。

実施例 第１図(a)ならびに(b)に示す装置の炉側ブラケット17と
反炉側ブラケット18との間の圧縮部材としてチェン受を
用い、現地組立、コークスサンプリング、現地解体を行
なったところ、従来例では15時間要していたが、本発明
例の装置では10時間で完了した。

また、炉側ブラケット17と反炉側ブラケット18との間に
チェン受27を設けたため、サンプラ圧入時でもサンプラ
引抜時についても鋳床へのサンプラ反力による影響は全
く認められなかった。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明の装置によれば下記の効果
が達成される。

(1)架台および鋳床には搭載物を含めた台車の自重が作
用するだけで円筒状サンプラの圧入力の影響を受けない
ため、架台および鋳床の補強が不要になる。

(2)円筒状サンプラの圧入反力による台車の浮上り力が
生じないので、圧入力をアップできる。

(3)牽引駆動装置を打撃機の上に配置することができる
ので台車が大幅にコンパクト化され安価になる。

(4)牽引チェンが円筒状サンプラの左右両側に張設され
ているので、コークスサンプリング後に円筒状サンプラ
をはずして逆さにしてコークスを回収する作業性が向上
する。

(5)牽引チェンの下方各ブラケット間にチェン受等の圧
縮部材が配設されているため、サンプラ引抜時反炉側ブ
ラケットに生じた反力は圧縮部材を介して炉側ブラケッ
トに伝達され、架台の炉体側支持点にサンプラ圧入時と
の逆向の反力を生じ、反炉体側支持点は１ヵ所でよくか
つサンプラ引抜反力も作用しないため鋳床への荷重負荷
が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)ならびに(b)はそれぞれ本発明の一つの実施例
の装置を示し、(a)は側面図、(b)は(a)のA-A矢視の断面
図、第２図は本発明の装置の一つの実施例の反力受金物
の取付位置を示す説明図、第３図は本発明の装置の他の
実施例の反力受金物の取付位置を示す説明図、第４図
(a)は本発明に係る円筒状サンプラの構造を示す平面
図、第４図(b)は第４図(a)の円筒状サンプラを圧入する
ときの状況を示す縦断面図、第４図(c)は第４図(a)の円
筒状サンプラに引抜力を加えたときの状況を示す縦断面
図、第５図は従来例の装置の一例を示す縦断面図、第６
図(a)ならびに(b)はそれぞれ従来例の装置の他の一例を
示し、(a)は縦断面図、(b)はA-A矢視断面図、第７図
(a)、(b)、(c)ならびに(d)はそれぞれ他の従来例の装置
の一例を示し、(a)はサンプラ圧入時の反力作用箇所を
説明する側面図、(b)は(a)のA-A矢視の断面図、(c)はサ
ンプラ排出時の反力作用箇所を説明する側面図、(d)は
(c)のA-A矢視の断面図である。 符号１……円筒状サンプラ ２……反力受金物、３……炉鉄皮 ４……架台、５……軌道 ６……台車、７……車輪 ８……ジョイント、９……羽口取付開口 10……ピン、11……駆動装置 12……打撃機、13……牽引チェン 14……駆動スプロケット 15……従動スプロケット 16……鋳床 17……炉側ブラケット 18……反炉側ブラケット 19……内筒、20……外筒 21……支持フレーム、22……連結フレーム 23、24……長孔、25……ストッパ 26……ガイド長孔、27……チェン受

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高炉鉄皮に固定した反力受金具にピンを介
   して接続されると共に鋳床に載置された架台と、前記架
   台上を炉芯方向に進退自在に配設された台車と、前記台
   車に搭載された打撃機と、前記打撃機に接続され羽口取
   付開口より炉芯方向に向って圧入される円筒状サンプラ
   と、前記円筒状サンプラの両側にそれぞれ平行にかつ該
   サンプラと同一レベルに前記架台上に前記台車の走行範
   囲が確保される間隔をもって架台上に配設された炉側ブ
   ラケットと反炉側ブラケットと、前記炉側ブラケットと
   前記反炉側ブラケットとの間に張設された牽引チェン
   と、前記台車に搭載され牽引チェンを牽引して該台車を
   進退させる牽引駆動装置とを具えたものから構成され、
   しかも、前記牽引チェンの下方の前記架台に配設された
   前記炉側ブラケットと前記反炉側ブラケット間にチェン
   張力を受ける圧縮部材を配設してなることを特徴とする
   高炉の炉芯コークスサンプラ装置。
2. 【請求項２】前記圧縮部材がチェン受である請求項１記
   載の高炉の炉芯コークスサンプラ装置。