JPH074864A - ファイアーランス駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶解炉の出湯口などを自動的かつ良好に破砕
することができるファイアーランス駆動装置を提供す
る。 【構成】 先端部が燃焼されているファイアーランス６
を挟持して、溶解炉の出湯口２に向かって可変速で送り
出す第１，第２の挟持ユニット２５，２６と、ファイア
ーランス６を詰め材４や閉塞材からなる被対象物に押圧
した際に生じる被対象物からの反力を検知するロードセ
ル３３とを設ける。そして、ロードセル３３にて検知し
た反力情報に応じて、反力、すなわちファイアーランス
６による押圧力が大きいほどファイアーランス６の送り
速度が小さくなるように制御する。これにより、ファイ
アーランス６の先端と被対象物との距離をほぼ一定化し
て、被対象物を良好に破砕することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はファイアーランス先端の
燃焼部を被対象物に押圧して破砕させるファイアーラン
ス駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に示すように、キュポラなどの溶解
炉１における操業初期の出湯口２は、その連続操業によ
りスラグや地金などからなる閉塞材３が凝固して付着し
ているとともに、さらに閉塞材３の外側からコークス粉
などの詰め材４が充填されている。そして、溶解炉１内
に所定量の溶湯を溜めた状態で、この出湯口２を開口し
て溶湯を排出する。なお、５は溶解炉１をなす耐火材で
ある。

【０００３】この出湯口２の開口作業には、細筒状の鉄
線材などからなり先端部が着火されるファイアーランス
６が用いられる。すなわち従来は、ファイアーランス６
の内部に酸素を供給した状態で、アセチレンガスなどの
ガスバーナを用いて作業員がファイアーランス６の先端
部に着火して燃焼させながら、ファイアーランス６の基
部側を持って、先端を手動で出湯口２に押圧することに
より、燃焼するファイアーランス６の炎の熱と勢いにて
詰め材４を吹き飛ばすとともに閉塞材３を溶解破砕して
出湯口２を開口させていた。

【０００４】ここで、詰め材４は比較的柔らかいため、
速い速度で溶解して燃焼する一方、閉塞材３は詰め材４
よりも硬いため、遅い速度で溶解して燃焼する。また、
閉塞材３にはなるべく大きな湯道を作る必要がある。し
たがって、出湯口２の開口に際して、従来は、作業員の
堪と経験により、ファイアーランス６の送り具合を変え
ながら開口作業を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記開
口作業は先端部が高温で燃えているファイアーランス６
を作業員が手で持って行わればならなかったとともに、
開口後には高温の溶湯が流れ出すため、作業員は重労働
を強いられるとともに危険を伴っていた。この問題を解
消する手段としては開口作業を自動化することが考えら
れるが、どのような手段を用いれば自動化が可能である
かという問題を有するとともに、このような開口作業を
自動化するに際して、出湯口２の詰め材４および閉塞材
３をどのように判別して能率的に破砕するかという問題
も生じる。

【０００６】本発明は上記問題を解決するもので、溶解
炉の出湯口などを自動的かつ良好に破砕することができ
るファイアーランス駆動装置を提供することを目的とす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、ファイアーランス先端の燃焼部を、被対象
物に押圧して破砕させるファイアーランス駆動装置であ
って、ファイアーランスを被対象物に対して可変速で送
り出す送り出し装置と、ファイアーランスを被対象物に
押圧した際に生じる被対象物からの反力を検知する反力
検知部と、この反力検知部にて検知した反力情報に基づ
いてファイアーランスの送り方向および送り量の少なく
とも一方を制御する制御部とを備えたものである。

【０００８】

【作用】上記構成において、着火させたファイアーラン
スを送り出し装置により被対象物に向かって送り出し
て、ファイアーランス先端の燃焼部を被対象物に押圧し
て破砕させる。この場合に、反力検知部により検出され
た反力が大きい場合には、ファイアーランス先端が当接
している部分がまだ破砕されていないことが判断できる
ため、ファイアーランスを後退させたり、前進速度を低
下させたりすることにより、被対象物を確実に破砕させ
ることができる。また、反力検知部により検出された反
力が小さい場合には、ファイアーランス先端が当接して
いる部分がほぼ破砕されていることが判断できるため、
ファイアーランスの送り速度を増加させて能率良く被対
象物を良好に破砕することができる。

【０００９】また、被対象物が詰め材のように比較的柔
らかくて破砕し易いものと、比較的硬くて破砕しにくい
ものとが混在している場合でも、各被対象物に対する押
圧力を増加させると、比較的柔らかくて破砕し易い被対
象物は、ある程度の押圧力以上になってもその内部に押
圧力を吸収して反力が増加しないため、この反力情報に
基づいて被対象物を判別することが可能であり、前記反
力情報から各被対象物に適した速度でファイアーランス
を送ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。なお、従来と同様なものには同符号を付してその
説明は省略する。

【００１１】図１〜図３に示すように、作業床１０には
キュポラの出湯口２に同一の傾斜角度で連通する傾斜溝
（メタルダム）１２が形成され、この傾斜溝１２に沿っ
てファイアーランス６を出湯口２に向けて送り出すファ
イアーランス駆動装置２０が作業床１０上に配置されて
いる。

【００１２】ファイアーランス駆動装置２０は、作業床
１０上に載置されている支持枠フレーム２１と、この支
持枠フレーム２１に傾斜されて支持された傾斜フレーム
２２と、この傾斜フレーム２２の出湯口１１寄り側（以
下、傾斜フレーム２２の出湯口１１寄り側である図１に
おける右側方向を前側といい、左側方向を後側という）
の上部に取り付けられてファイアーランス６による出湯
口２の開口作業の状況を撮影する撮像カメラ２３と、傾
斜フレーム２２の前側より傾斜溝１２内まで下方に延設
されているファイアーランス６の着火装置２４と、傾斜
フレーム２２の傾斜上面に沿って移動可能で、傾斜フレ
ーム２２と直交する斜め下方に吊り下げられてファイア
ーランス６を送り出す送り出し装置としての第１，第２
の挟持ユニット２５，２６と、支持枠フレーム２１に載
置された駆動部ユニット２７と、傾斜フレーム２２と平
行に配置されて第１，第２の挟持ユニット２５，２６の
下部を連結する連結フレーム２８と、連結フレーム２８
の後端に取り付けられてファイアーランス６にその自重
で摺接してファイアーランス６の送り長さを測定する測
長ローラ２９と、この測長ローラ２９にベルト３０を介
して連動されたロータリーエンコーダ３１と、連結フレ
ーム２８の後方に配設されてファイアーランス６に作用
する反力を検知する反力検知部としてのロードセル３３
と、このファイアーランス駆動装置２０を制御する制御
部（図示せず）とを備えている。

【００１３】傾斜フレーム２２は、支持枠フレーム２１
の後部に立設された後部立設アーム３６により横軸３７
を介して揺動可能に支持されているとともに、支持枠フ
レーム２１の前部に立設された前部立設アーム３８によ
り上下位置調整部３９および横軸４０を介して揺動可能
に支持されている。そして、傾斜フレーム２２の前端の
上下位置を上下位置調整部３９により調節することによ
り、傾斜フレーム２２が傾斜溝１２にほぼ沿うように配
置される。

【００１４】傾斜フレーム２２の上面には転動ローラ４
１，４２が回転自在に載せられ、この転動ローラ４１，
４２を介して第１，第２の挟持ユニット２５，２６およ
び連結フレーム２８が傾斜フレーム２２の傾斜面に沿っ
て転動自在に支持されている。なお、連結フレーム２８
の前端部は傾斜フレーム２２の前部下面に固定されたス
トッパ部４３により位置規制され、これにより、第１，
第２の挟持ユニット２５，２６および連結フレーム２８
はストッパ部４３に当接した位置から後方側へ移動可能
とされている。そして、この第１，第２の挟持ユニット
２５，２６および連結フレーム２８の後方側への力がロ
ードセル３３に作用するようになっている。

【００１５】図３に示すように、第１の挟持ユニット２
５では一対の駆動軸４５が回転自在に支持され、この駆
動軸４５の下端には、ファイアーランス６の片面に沿う
位置で回動する駆動ローラ４６がそれぞれ取り付けられ
ている。図２に示すように、両駆動軸４５の上端には第
１歯車４７に噛合されている第２，第３歯車４８，４９
が取り付けられ、第１歯車４７は、支持枠フレーム２１
に配設された駆動部ユニット２７のモータ５０により、
２段クラッチ５１およびマイタ歯車ボックス５２を介し
て駆動される。すなわち、モータ５０の回転が複数のチ
ェン５３や２段クラッチ５１などを介して両駆動ローラ
４６に伝達される。ここで、２段クラッチ５１の他方に
はモータ５０の回転状況を検知する回転検知部３４が連
結されている。なお、図示しないが、第２の挟持ユニッ
ト２６にも同様に従動軸および従動ローラが回転自在に
取り付けられているが、この従動軸および従動ローラに
は駆動力は与えられない。

【００１６】第１，第２の挟持ユニット２５，２６にお
いてはそれぞれ横ピン５４（図３参照）を介して第１〜
第３の揺動アーム５５，５６，５７が揺動自在に支持さ
れ、第１および第３の揺動アーム５５，５７の下端には
挟持用ローラ５８，５９が回転自在に取り付けられてい
る。また、第１〜第３の揺動アーム５５，５６，５７の
上端部は第１〜第３のエアシリンダ装置６０，６１，６
２の出退ロッドに結合され、第１および第３のエアシリ
ンダ装置６０，６２を作動させることにより、挟持用ロ
ーラ５８，５９にて、駆動ローラ４６および従動ローラ
と協動してファイアーランス６の挟持、または離反動作
を行うようになっている。

【００１７】また、第２の揺動アーム５６の下端はファ
イアーランス６の先端部に当接可能とされ、この第２の
揺動アーム５６の下端によりファイアーランス６の送り
出し経路を遮ることができるようになっている。

【００１８】また、着火装置２４においては、図４およ
び図５に示すように、プラズマ発生器６５に接続された
トーチ６６が芯出し用プレート６７に取り付けられ、こ
の芯出し用プレート６７の先端にはＶ字状の溝６８が形
成されている。そして、このＶ字状溝６８内にファイア
ーランス６を案内して嵌入するようになっており、芯出
し用プレート６７は昇降用エアシリンダ装置６９などを
有する昇降機構部７０により昇降される。

【００１９】次に、上記構成のファイアーランス駆動装
置の動作について説明する。まず、第２のエアシリンダ
装置６１の出退ロッドを伸出させて第２の揺動アーム５
６の下端によりファイアーランス６の送り出し経路を遮
った状態で、第１のエアシリンダ装置６０の出退ロッド
を伸出させてファイアーランス６の先端を挟持用ローラ
５８にて挟持する。そして、モータ５０を駆動させて両
駆動ローラ４６を正回転させ、ファイアーランス６を、
その先端が第２の揺動アーム５６の下端に当接するまで
前方に送り出す。ここで、ファイアーランス６の先端が
第２の揺動アーム５６の下端に当接した状態でのファイ
アーランス６の位置を０点（原点）として、測長ローラ
２９に連動するロータリーエンコーダ３１の値を制御部
側で記憶させる。

【００２０】次に、ファイアーランス６を前記０点位置
から所定距離送り出して着火装置２４の下方まで移動さ
せる。なお、ファイアーランス６の送り距離は、測長ロ
ーラ２９およびロータリーエンコーダ３１により随時測
定されており、このロータリーエンコーダ３１の出力値
よりファイアーランス６の０点位置からの送り距離が検
知されるようになっている。また、ファイアーランス６
の先端が適当距離送り出されて第２の挟持ユニット２６
の下方まで移動された際に、第３のエアシリンダ装置６
２の出退ロッドを伸出させて第３の揺動アーム５７の挟
持用ローラ５９にて挟持動作し、駆動ローラ４６に加え
て従動ローラによってもファイアーランス６を挟持させ
る。

【００２１】その後、着火装置２４の下方にファイアー
ランス６が送られて来た段階で、ファイアーランス６の
送り動作を一旦停止させる。そして、芯出し用プレート
６７とともにトーチ６６を昇降機構部７０により下降さ
せ、芯出し用プレート６７のＶ字状溝６８にファイアー
ランス６を嵌入させた後、プラズマ発生器６５を作動さ
せてトーチ６６からプラズマを発生させ、ファイアーラ
ンス６を着火させる。このように、ファイアーランス６
は芯出し用プレート６７のＶ字状溝６８によりトーチ６
６の先端部から所定距離離れた位置に保持された姿勢で
着火されるので、ファイアーランス６の着火動作は良好
に行われる。なお、ファイアーランス６内には着火時以
前に酸素を供給する。

【００２２】着火後、ファイアーランス６はキュポラの
出湯口２に向かって送り出され、着火されたファイアー
ランス６が出湯口２の詰め材４や閉塞材３からなる被対
象物に当接すると、ファイアーランス６およびこのファ
イアーランス６を挟持している第１、第２の挟持ユニッ
ト２５，２６は被対象物に対する押圧力と同等の反力を
被対象物から受け、ロードセル３３でこの反力が随時検
出される。

【００２３】ここで、ファイアーランス６が被対象物に
当接した後は、被対象物に対してファイアーランス６が
前後に往復運動を繰り返すように制御される。つまり、
ファイアーランス６を前後に往復運動させることによ
り、ファイアーランス６が溶解した閉塞材１や、ファイ
アーランス６自身のスラグによりからんで進まなくなる
ことが防止されている。そして、ファイアーランス６は
前進時に、ファイアーランス６の押付力に基づく被対象
物からの反力が大きくなると、送り速度が小さくなるよ
うにフィードバック制御されながら送り出される。すな
わち、ファイアーランス６の先端と被対象物との距離が
０となって押圧力が大きくなると、送り速度は０に近付
けられ、被対象物が溶かされて被対象物との距離が増加
する。逆に、ファイアーランス６の先端と被対象物との
距離が大きくなって押圧力が小さくなると、送り速度が
上昇され、被対象物との距離が小さくされる。これによ
りファイアーランス６の先端と被対象物との距離が一定
化され、被対象物を良好に破砕することができる。

【００２４】前進時に、詰め材４からの反力に抗してフ
ァイアーランス６を送り出すと、図６に示すように、所
定の押圧力、たとえば２０kgf ／cm² 以上の押圧力を作
用させた時点で、詰め材２は比較的柔らかいために破砕
されて反力が減少する。このように反力の減少が検出さ
れると、被対象物が詰め材４であると判断されてファイ
アーランス６が後退される。同様にファイアーランス６
の前後の往復運動が複数回繰り返されて詰め材４が破砕
される。

【００２５】ファイアーランス６がさらに送り出され、
その先端が閉塞材３に達すると、上記所定の押圧力、た
とえば２０kgf ／cm² 程度の押圧力を作用させた場合で
も閉塞材３は硬くて破砕されないため、さらに押圧力を
大きくするにしたがって反力も増加する。したがって、
このように反力が、たとえば２０kgf ／cm² を大きく越
えた際には、ファイアーランス６の先端が閉塞材３に達
したと判断して送り出し速度を緩める。つまり、詰め材
４を開口する際には、たとえば１０〜２０kgf／cm² の
押圧力で最高速度５０〜１００mm／秒で前後運動させる
一方、閉塞材３を開口する際には、たとえば２０〜５０
kgf ／cm² の押圧力で最高速度１０〜２０mm／秒で前後
運動させる。

【００２６】このようにして、詰め材４をファイアーラ
ンス６の炎の熱と勢いにより燃焼して吹き飛ばすことが
でき、また閉塞材３はファイアーランス６の炎の熱およ
び押圧力により破砕することができ、この結果、詰め材
４ならびに閉塞材３をそれぞれ効率良く破砕して開口さ
せることができる。

【００２７】出湯口２が開口されると、ファイアーラン
ス６に対する反力が０となるため、ファイアーランス６
が後退されるとともに、支持枠フレーム２１ごとファイ
アーランス駆動装置２０が上昇されて、測長ローラ２９
や第１，第２の挟持ユニット２５，２６が引き上げられ
て傾斜溝１２から退避される。

【００２８】なお、開口作業の際のファイアーランス６
の状態や出湯口２の状況は撮像カメラ２３によっても撮
像されて確認されるため、撮像カメラ２３を通して出湯
口２の状況を見ながらファイアーランス６の送り出し操
作などを行わせることも可能である。

【００２９】また、上記実施例においては、溶解炉の出
湯口の開口作業に上記ファイアーランス駆動装置を用い
た場合を示したが、他の被対象物の破砕作業に用いるこ
とができることは申すまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ファイア
ーランスを被対象物に押圧した際に生じる被対象物から
の反力を検知する反力検知部を設け、この反力情報に基
づいてファイアーランスの送り方向または送り量のすく
なくとも一方を制御するように構成することにより、被
対象物の溶解具合を推測しながら、その状態に適したフ
ァイアーランスの送り動作を行わせることができ、溶解
炉の出湯口などを自動的かつ良好に破砕することができ
る。また、被対象物が詰め材のように比較的柔らかくて
溶解し易いものと、比較的硬くて溶解しにくいものとが
混在している場合でも、反力情報に基づいて被対象物を
判別することが可能であり、前記反力情報から各被対象
物に適した速度でファイアーランスを送ることができ、
作業能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るファイアーランス駆動
装置の正面図である。

【図２】同ファイアーランス駆動装置の平面図である。

【図３】同ファイアーランス駆動装置の側面図である。

【図４】同ファイアーランス駆動装置の着火装置の構成
を示す図である。

【図５】同着火装置の正面図である。

【図６】同ファイアーランス駆動装置のファイアーラン
スの押圧力（反力）の変化を示す図である。

【図７】溶解炉の出湯口近傍を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 溶解炉 ２ 出湯口 ３ 閉塞材 ４ 詰め材 ６ ファイアーランス １０ 作業床 ２０ ファイアーランス駆動装置 ２２ 傾斜フレーム ２３ 撮像カメラ ２４ 着火装置 ２５ 第１の挟持ユニット ２６ 第２の挟持ユニット ２８ 連結フレーム ２９ 測長ローラ ３１ ロータリーエンコーダ ３３ ロードセル（反力検知部） ３４ モータ ４１，４２ 転動ローラ ５０ 減速機 ５５ 第１の揺動アーム ５６ 第２の揺動アーム ５７ 第３の揺動アーム ５８，５９ 挟持用ローラ ６５ プラズマ発生器 ６６ トーチ ６７ 芯出し用プレート ６８ Ｖ字状溝 ７０ 昇降機構部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファイアーランス先端の燃焼部を、被対
   象物に押圧して溶解破砕させるファイアーランス駆動装
   置であって、ファイアーランスを被対象物に対して可変
   速で送り出す送り出し装置と、ファイアーランスを被対
   象物に押圧した際に生じる被対象物からの反力を検知す
   る反力検知部と、この反力検知部にて検知した反力情報
   に基づいてファイアーランスの送り方向または送り量の
   すくなくとも一方を制御する制御部とを備えたことを特
   徴とするファイアーランス駆動装置。