JPH08232006A - 出銑口開孔機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高炉の出銑滓作業に使用される出銑口開孔機
におて、各作業工程において開孔に必要な打撃、回転、
及び送りの範囲を規定することで円滑な出銑口の孔形状
を維持するとともに、酸素開孔率を皆無とする。 【構成】 円滑な出銑口１の孔形状を維持するにあた
り、さく孔作業に必要な打撃、回転及び送り等の所定の
機能を得るための不燃性油を作動油とした油圧ユニット
８が、個々の出力に適した条件に設定可能な複数個の油
圧調節弁及び油量調節計を油圧配管に装備した出銑孔開
口機である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉での出銑滓作業に
おける出銑口開孔に供する開孔機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉での出銑滓作業において、高炉の出
銑は出銑口の開孔（出銑開始）・出銑・出銑口の閉塞
（出銑完了）の順で繰り返し行われている。このうち、
出銑口の開孔に関しては表１に示す、国内高炉の設置率
９５％以上の空圧式と特公平４−３７１５０７号公報の
油圧式の２種類の開孔機が存在する。

【０００３】

【表１】

【０００４】これらの出銑口開孔機を用いての開孔手順
について図３に示す。図において、出銑口開孔機の使用
範囲を網掛け部分で示す。

【０００５】開孔作業は、一般的に二つの方法が取られ
てきた。 １．事前開孔：出銑口閉塞直後に事前の開孔を実施し、
一定時間経過後、出銑開始直前に、さらなる開孔を行い
出銑する方法。 ２．一発開孔：出銑口を閉塞後、一定時間経過後、出銑
開始直前に、開孔する方法。

【０００６】これらの開孔方法のうち、一発開孔が作業
負荷低減のためにも理想的な方法と考えられてきた。一
発開孔の条件としては、一定時間経過後の開孔であるこ
とから、出銑口閉塞に使用されている充填材（マッド）
が出銑口の中で６００〜１２００℃に加熱されているた
め、赤熱状態で開孔をスムーズに実施しなければならな
い。

【０００７】空圧式は、動力源である空気の圧力、流量
を安定して供給することが難しく、開孔機が本来所有し
ている機能を十分に発揮できず、赤熱状態での開孔能力
に限界があった。

【０００８】油圧式は、課題であった一発開孔を念頭に
開発されたが、打撃力及び回転力を上昇させたため一発
開孔は可能となったが、反面強力な打撃力のため出銑口
の孔の状態は、ひび割れ等の発生のため出銑時間が延び
ない欠点を有している。

【０００９】よって、従来の出銑口開孔機では、事前開
孔は作業負荷が大きいにもかかわらず次善の策として実
行されてきた。その結果、人力で行う酸素による開孔率
は低下せず、出銑口開孔作業の負荷低減は改善されてい
ない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の出銑口開孔機が有する問題点に鑑み提案されたもの
で、出銑口充填材を破壊することなく、円滑な出銑口の
孔形状を維持するとともに、酸素開孔率を皆無とした全
ての作業が円滑に実施可能な出銑口開孔機を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、開孔の各作業
工程に必要な打撃、回転、送り機構を備えた出銑口開孔
機に関し、

【００１２】（１） さく孔機により保持したさく工具
に打撃と回転を与え、更にさく孔機をガイドセルに沿っ
て前後に送るフィードモーターをガイドセル後端に設置
した高炉の出銑口を開孔する出銑口開孔機において、さ
く孔機の打撃機構、回転機構、送り機構を駆動する不燃
性油を使用した油圧ユニットと、油圧ユニットの油圧配
管に複数の油圧調整弁及び油圧配管とを設けたことを特
徴とする。

【００１３】（２） （１）記載の出銑口開孔機におい
て、最大打撃力が５０ｋｇｍ、最大打撃数が４０００ｂ
ｐｍを発生し、３８〜５０ｋｇｍの打撃力及び２９００
〜４０００ｂｐｍの打撃数、または２５〜３８ｋｇｍの
打撃力及び２５００〜３６００ｂｐｍの打撃数、または
１０〜２５ｋｇｍの打撃力及び１８００〜３２００ｂｐ
ｍの打撃数を３段階に切り替え可能に発生する油圧シリ
ンダーからなる打撃機構を有し、最大回転力が８０ｋｇ
ｍ、最大回転数が４００ｒｐｍを発生し、５５〜８０ｋ
ｇｍの回転力及び１００〜２６０ｒｐｍの回転数、また
は３０〜５５ｋｇｍの回転力及び１８０〜３４０ｒｐｍ
の回転数、または１０〜３０ｋｇｍの回転力及び２７０
〜４００ｒｐｍの回転数を３段階に切り替え可能に発生
する油圧モーターからなる回転機構を有し、最大押付力
が８０００ｋｇ、最大送り速度が２５０００ｍｍ／ｍｉ
ｎを発生し、４０００〜８０００ｋｇの押付力及び２０
００〜８０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度、または１２０
０〜４０００ｋｇの押付力及び１０００〜４０００ｍｍ
／ｍｉｎの送り速度、または２００〜２０００ｋｇの押
付力及び１００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度、ま
たは０〜１００ｋｇの押付力及び１０００〜２５０００
ｍｍ／ｍｉｎの送り速度を４段階に切り替え可能に発生
する油圧モーターからなる送り機構を有することを特徴
とする。

【００１４】

【作用】出銑口開孔機による開孔は、図３に示すよう
に、金棒送り、座ぐり、開孔（一発開孔、事前開孔）、
引き抜き工程があり、各工程は表８に示す打撃、回転、
送りの組み合わせになっている。本発明者らは、実際に
高炉で使用されている出銑口充填材及び類似炉材を用い
て、充填、焼成及び開孔が可能な試験装置を開発し、表
２から表４に示すような知見を得た。

【００１５】１．打撃の効果（回転、送りは一定にて実
施）

【表２】 １）打撃力は出銑口充填材を崩壊させない範囲で弱く振
動を与える程度が良い。 ２）打撃数は出銑口充填材に微細な亀裂が入るように多
くすることが良い。 ３）開孔時間を２〜３分間とすれば、開孔速度は１６０
０ｍｍ／ｍｉｎで対応可能である。

【００１６】低打撃力、高打撃数を得るためには、打撃
シリンダーの口径とストロークを変更することで目的の
数値を可能とした。

【００１７】２．回転の効果（打撃、送りは一定で実
施）

【表３】 １）回転力は出銑口充填材を切削することが可能な弱い
範囲に設定することが良い。 ２）回転数は多く取ることで良好な孔形状が得られる。

【００１８】低回転力、高回転数を得るためには、油圧
モーターの１回転あたりの容積を変更することで目的の
数値を可能とした。

【００１９】３．送りの効果（打撃、回転は一定で実
施）

【表４】 １）押付力は打撃及び回転による切削状態を阻害しない
範囲に設定することが良い。 ２）送り速度は想定さく孔速度に遅れのない程度とする
ことが良い。 低回転力、高回転数を得るためには、油圧モーターの１
回転あたりの容積を変更することで目的の数値を可能と
した。

【００２０】個々の特性結果から判明したことは、開孔
作業において出銑口充填材を崩壊することなく、孔の形
状を円滑に保持しながら一定の速度で開孔させる条件と
しては、打撃、回転及び送りは、それぞれ独立した機能
を持ち合わせているが、個々に作用するものではなく、
お互いに補完しながら開孔を促進させなければならな
い。

【００２１】以上の知見から、円滑に出銑口を開孔でき
る出銑口開孔機は、打撃、回転、送り機構の発生力が限
定されることが見いだされた。

【００２２】（１）金棒送り工程 この工程は、さく工具である金棒を開孔位置に送るか、
または開孔位置から後退させる工程であるため、送り機
構のみを用い、送り機構の押付力は小さくても良いが、
送り速度は時間短縮のため大きい必要がある。したがっ
て、送り機構の油圧モーターは、０〜１００ｋｇの押付
力及び１０００〜２５０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度を
発生する必要がある。

【００２３】（２）座ぐり工程 開孔の前の座ぐり工程は、回転、送り機構を用い、出銑
口充填材を崩壊させないで開孔時のガイド孔を切削する
必要がある。切削試験を繰り返した結果、１０〜３０ｋ
ｇｍの回転力及び２７０〜４００ｒｐｍの回転数でさく
工具を回転させ、２００〜２０００ｋｇの押付力及び１
００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度で送ることによ
り、良好な座ぐり形状とできることを見いだした。座ぐ
り工程において、１０ｋｇｍ未満の回転力及び２７０ｒ
ｐｍ未満の回転数、２００ｋｇ未満の押付力及び１００
ｍｍ／ｍｉｎ未満の送り速度では、さく工具先端のビッ
ト６は摩耗による消耗が激しく、良好な孔形状が得られ
ないため好ましくない。また、３０ｋｇｍ超の回転力及
び４００ｒｐｍ超の回転数、２０００ｋｇ超の押付力及
び１０００ｍｍ／ｍｉｎ超の送り速度では、出銑口充填
材に亀裂が生じるため好ましくない。

【００２４】（３）開孔工程 出銑口充填材の開孔は、出銑開孔機の打撃、回転、送り
機構によって行う。

【００２５】（３−１）事前開孔工程 溶銑を出銑した後の出銑口は、マッドガンで充填材を封
入して閉塞するが、出銑口における出銑口充填材の長さ
は炉内方向に通常３．５〜４ｍであり、乾燥固化すると
さく孔が困難になる。そのため、充填材の封入後に、充
填材が固化する前に約３ｍの深さまで予め開孔する工程
を事前開孔と称する。事前開孔試験を出銑口開孔機のさ
く工具により繰り返し行った結果、２５〜３８ｋｇｍの
打撃力及び２５００〜３６００ｂｐｍの打撃数でさく工
具により打撃し、３０〜５５ｋｇｍの回転力及び１８０
〜３４０ｒｐｍの回転数でさく工具を回転し、１２００
〜４０００ｋｇの押付力及び１０００〜４０００ｍｍ／
ｍｉｎの送り速度でさく工具を送ることにより、良好な
開孔を行うことができることを見いだした。

【００２６】事前開孔工程では、２５ｋｇｍ未満の打撃
力及び２５００ｂｐｍ未満の打撃数、３０ｋｇｍ未満の
回転力及び１８０ｒｐｍ未満の回転数、１２００ｋｇ未
満の押付力及び１０００ｍｍ／ｍｉｎ未満の送り速度で
は、さく工具先端のビット６の摩耗による消耗が激し
く、開孔作業も長時間となるので好ましくない。また、
３８ｋｇｍ超の打撃力及び３６００ｂｐｍ超の打撃数、
５５ｋｇｍ超の回転力及び３４０ｒｐｍ超の回転数、４
０００ｋｇ超の押付力及び４０００ｍｍ／ｍｉｎ超の送
り速度では、出銑口充填材に亀裂が生じ、出銑時に充填
材がダメージを受けるため好ましくない。なお、この場
合の開孔は、事前開孔後の一定時間経過後に行うことに
なる。

【００２７】（３−２）一発開孔 出銑口をマッドガンで充填材を封入して閉塞後、一定時
間経過後に開孔することを一発開孔と称する。この場
合、出銑口の充填材は強固に固化しているため、事前開
孔より小さい打撃、回転をさく工具に与えなければ出銑
口開孔時に充填材に亀裂が生じる。そこで、一発開孔を
出銑口開孔機のさく工具により繰り返し行った結果、１
０〜２５ｋｇｍの打撃力及び１８００〜３２００ｂｐｍ
の打撃数でさく工具により打撃し、１０〜３０ｋｇｍの
回転力及び２７０〜４００ｒｐｍの回転数でさく工具を
回転し、１２００〜４０００ｋｇの押付力及び１０００
〜４０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度でさく工具を送るこ
とにより、良好な開孔を行うことができることを見いだ
した。

【００２８】一発開孔工程では、１０ｋｇｍ未満の打撃
力及び１８００ｂｐｍ未満の打撃数、１０ｋｇｍ未満の
回転力及び２７０ｒｐｍ未満の回転数、１２００ｋｇ未
満の押付力及び１０００ｍｍ／ｍｉｎ未満の送り速度で
は、さく工具先端のビット６の摩耗による消耗が激し
く、開孔作業も長時間となるので好ましくない。また、
２５ｋｇｍ超の打撃力及び３２００ｂｐｍ超の打撃数、
３０ｋｇｍ超の回転力及び４００ｒｐｍ超の回転数、４
０００ｋｇ超の押付力及び４０００ｍｍ／ｍｉｎ超の送
り速度では、出銑口充填材に亀裂が生じ、出銑時に充填
材がダメージを受けるため好ましくない。

【００２９】（３−３）緊急開孔工程 マッドガンによる出銑口の閉塞時に、充填材に溶銑が混
入した場合は、充填材は更に強固に固化するため、通常
の打撃、回転、送り条件では開孔できない。このような
状態での開孔を緊急開孔と称する。緊急開孔を出銑口開
孔機のさく工具により繰り返し行った結果、３８〜５０
ｋｇｍの打撃力及び２９００〜４０００ｂｐｍの打撃数
でさく工具により打撃し、５５〜８０ｋｇｍの回転力及
び１００〜２６０ｒｐｍの回転数でさく工具を回転し、
４０００〜８０００ｋｇの押付力及び２０００〜８００
０ｍｍ／ｍｉｎの送り速度でさく工具を送ることによ
り、良好な開孔を行うことができることを見いだした。

【００３０】緊急開孔工程では、３８ｋｇｍ未満の打撃
力及び２９００ｂｐｍ未満の打撃数、５５ｋｇｍ未満の
回転力及び１００ｒｐｍ未満の回転数、４０００ｋｇ未
満の押付力及び２０００ｍｍ／ｍｉｎ未満の送り速度で
は、さく工具先端のビット６の摩耗による消耗が激し
く、開孔作業も長時間となるので好ましくない。また、
５０ｋｇｍ超の打撃力及び４０００ｂｐｍ超の打撃数、
８０ｋｇｍ超の回転力及び２６０ｒｐｍ超の回転数、８
０００ｋｇ超の押付力及び８０００ｍｍ／ｍｉｎ超の送
り速度では、出銑口充填材に亀裂が生じ、出銑時に充填
材がダメージを受けるため好ましくない。

【００３１】以上の理由により、本発明の出銑口開孔機
は、最大打撃力が５０ｋｇｍ、最大打撃数が４０００ｂ
ｐｍを発生し、３８〜５０ｋｇｍの打撃力及び２９００
〜４０００ｂｐｍの打撃数、または２５〜３８ｋｇｍの
打撃力及び２５００〜３６００ｂｐｍの打撃数、または
１０〜２５ｋｇｍの打撃力及び１８００〜３２００ｂｐ
ｍの打撃数を３段階に切り替え可能に発生する油圧シリ
ンダーからなる打撃機構を有し、最大回転力が８０ｋｇ
ｍ、最大回転数が４００ｒｐｍを発生し、５５〜８０ｋ
ｇｍの回転力及び１００〜２６０ｒｐｍの回転数、また
は３０〜５５ｋｇｍの回転力及び１８０〜３４０ｒｐｍ
の回転数、または１０〜３０ｋｇｍの回転力及び２７０
〜４００ｒｐｍの回転数を３段階に切り替え可能に発生
する油圧モーターからなる回転機構を有し、最大押付力
が８０００ｋｇ、最大送り速度が２５０００ｍｍ／ｍｉ
ｎを発生し、４０００〜８０００ｋｇの押付力及び２０
００〜８０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度、または１２０
０〜４０００ｋｇの押付力及び１０００〜４０００ｍｍ
／ｍｉｎの送り速度、または２００〜２０００ｋｇの押
付力及び１００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度、ま
たは０〜１００ｋｇの押付力及び１０００〜２５０００
ｍｍ／ｍｉｎの送り速度を４段階に切り替え可能に発生
する油圧モータからなる送り機構を有することを特徴と
する。

【００３２】ここで、打撃、回転、送り機構の油圧ユニ
ットは、上記の各条件を満足するように油圧配管を独立
して設け、油圧弁により切り替えるシステムとすること
により容易に各工程の最適条件に設定することができ
る。

【００３３】また、本発明の出銑口開孔機の油圧ユニッ
トは、高温の溶銑近傍で使用するため、ＩＳＯＶＧ４６
相当品等の不燃性油を油圧ユニット駆動に用いることが
必要不可欠である。

【００３４】

【実施例】本発明で実施した機器構成を図１、図２で示
す。出銑口開孔機の概略の構成は、ガイドチャンネル４
に取り付けられたさく孔機２により打撃及び回転を受け
持ち、送り装置３によりさく孔機２の出銑口１に対する
前進、後退を受け持つ。これらの装置の動力源は、油圧
ユニット８に貯蔵された不燃性作動油をポンプで昇圧
し、油圧配管７を介して各油圧シリンダー、油圧モータ
ーに導いて使用する。このようにして発生した出力は、
ロッド５、ビット６に伝達されて、開孔作業が行われ
る。

【００３５】本発明の特徴である各出力の調整を、打撃
動作を例にして説明する。打撃油圧配管１２が設置され
ている調節弁ａ１〜ａ４（１３−１２〜１３−４）を目
的の作業に見合った設定値にセットする。すなわち、一
発開孔については、油圧を１００ｋｇ／ｃｍ² 、油量を
８０リットル／ｍｉｎにセットし、事前開孔について
は、油圧を１４０ｋｇ／ｃｍ² 、油量を１００リットル
／ｍｉｎにセットする。

【００３６】１．一発開孔の実施例 打撃調節弁ａ１（１３−１）、回転調節弁ｂ１（１６−
１）、送り調節弁ｂ１（１９−２）に対して、設定値に
見合った油圧、油量をセットする。開孔結果を表５に示
す。

【００３７】

【表５】

【００３８】打撃数を増加することにより、さらに良好
な出銑口形状が得られる。

【００３９】２．事前開孔の実施例 打撃調節弁ａ１（１３−２）、回転調節弁ｂ１（１６−
２）、送り調節弁ｂ１（１９−３）に対して、設定値に
見合った油圧、油量をセットする。

【００４０】開孔結果を表６に示す。

【００４１】

【表６】

【００４２】３．座ぐり実施例 各打撃調節弁ａ１〜ａ４（１３−２〜４）は、作動させ
ない。回転調節弁ｂ１（１６−１）、送り調節弁ｂ１
（１９−１）に対して、設定値に見合った油圧、油量を
セットする。

【００４３】開孔結果を表７に示す。

【００４４】

【表７】

【００４５】以上の実施例に基づいた、開孔作業別の出
銑口開孔機の基本使用と設定例を表８に示す。

【００４６】

【表８】

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出銑口の開孔作業においていかなる状況下でも円滑な開
孔が可能となった。この結果、酸素開孔率は皆無に近い
状態となり、炉前作業の負荷低減が得られ、出銑時間の
延長とともに出銑口充填材の原単位低減に寄与すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る出銑口開孔機の概略構成図であ
る。

【図２】本発明に係る出銑口開孔機の概略構成ブロック
図である。

【図３】従来の出銑口開孔機を用いて行う開孔手順の説
明図である。

【符号の説明】

１ 出銑口 ２ さく孔機（打撃、回転機構内蔵） ３ 送り装置 ４ ガイドセル ５ ロッド ６ ビット ７ 油圧配管 ８ 油圧ユニット ９ 不燃性油 １０ 出銑口充填材 １１ 打撃シリンダー １２ 打撃油圧配管 １３−１ 打撃調節弁ａ１ １３−２ 打撃調節弁ａ２ １３−３ 打撃調節弁ａ３ １３−４ 打撃調節弁ａ４（逆打撃） １３−５ 打撃調節弁ａ５（逆打撃） １４ 回転モーター １５ 回転油圧配管 １６−１ 回転調節弁ｂ１ １６−２ 回転調節弁ｂ２ １６−３ 回転調節弁ｂ３ １７ 送りモーター １８ 送り油圧配管 １９−１ 送り調節弁ｃ１ １９−２ 送り調節弁ｃ２ １９−３ 送り調節弁ｃ３ １９−４ 送り調節弁ｃ４ １９−５ 送り調節弁ｃ５（後退） １９−６ 送り調節弁ｃ６（後退）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】さく孔機により保持したさく工具に打撃と
   回転を与え、更にさく孔機をガイドセルに沿って前後に
   送るフィードモーターをガイドセル後端に設置した高炉
   の出銑口を開孔する出銑口開孔機において、さく孔機の
   打撃機構、回転機構、送り機構を駆動する不燃性油を使
   用した油圧ユニットと、油圧ユニットの油圧配管に複数
   の油圧調整弁及び油圧配管とを設けたことを特徴とする
   出銑口開孔機。
2. 【請求項２】請求項１記載の出銑口開孔機において、最
   大打撃力が５０ｋｇｍ、最大打撃数が４０００ｂｐｍを
   発生し、３８〜５０ｋｇｍの打撃力及び２９００〜４０
   ００ｂｐｍの打撃数、または２５〜３８ｋｇｍの打撃力
   及び２５００〜３６００ｂｐｍの打撃数、または１０〜
   ２５ｋｇｍの打撃力及び１８００〜３２００ｂｐｍの打
   撃数を３段階に切り替え可能に発生する油圧シリンダー
   からなる打撃機構を有し、最大回転力が８０ｋｇｍ、最
   大回転数が４００ｒｐｍを発生し、５５〜８０ｋｇｍの
   回転力及び１００〜２６０ｒｐｍの回転数、または３０
   〜５５ｋｇｍの回転力及び１８０〜３４０ｒｐｍの回転
   数、または１０〜３０ｋｇｍの回転力及び２７０〜４０
   ０ｒｐｍの回転数を３段階に切り替え可能に発生する油
   圧モーターからなる回転機構を有し、最大押付力が８０
   ００ｋｇ、最大送り速度が２５０００ｍｍ／ｍｉｎを発
   生し、４０００〜８０００ｋｇの押付力及び２０００〜
   ８０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度、または１２００〜４
   ０００ｋｇの押付力及び１０００〜４０００ｍｍ／ｍｉ
   ｎの送り速度、または２００〜２０００ｋｇの押付力及
   び１００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度、または０
   〜１００ｋｇの押付力及び１０００〜２５０００ｍｍ／
   ｍｉｎの送り速度を４段階に切り替え可能に発生する油
   圧モーターからなる送り機構を有することを特徴とする
   出銑口開孔機。