JPH09291306A - 精錬炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉体を傾動する駆動機構ならびに制動，停止
装置を備えた精錬炉において、傾動，停止位置精度を向
上とともに装置の取り付け制約を少なくする精錬炉を提
供する。 【解決手段】 炉体１の外周面または周辺の場所に炉体
固定用の挿入治具１２を配設し、他方挿入治具の挿入方
向軸に対向する場所に、挿入治具を収納する収納治具１
１を配設し、さらに挿入治具の先端部を先細とするおよ
び／または収納治具の入口部に外開き方向にテーパーを
付し、前記挿入治具を収納する場合の挿入治具外周面と
収納治具の収納空間の内周面との間隔を、挿入治具の挿
通方向先端部が収納治具の収納空間内に収納され始めて
から完全に収納されるまでの間隔が、挿入治具が収納治
具の収納空間内に完全に収納された後の間隔より大きく
なるように構成した精錬炉である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】金属を溶解，精錬するための
精錬炉であって、炉体を支持する傾動軸を介して炉体姿
勢を傾動および停止固定するための駆動装置ならびに停
止装置とを備えた例えば転炉等の精錬炉の傾動，停止装
置に関し、特に所定の位置あるいは回転角度にて精度良
く、かつバックラッシュのない炉体姿勢の停止を可能と
した精錬炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】そもそも精錬炉の傾動，停止位置精度が
必要な理由は、傾動した炉体を所定の位置で停止固定し
た後、炉体とは独立した場所に配設されている機器と炉
体の機器とを連結するためである。

【０００３】例えば図１に示すような真空精錬炉では、
炉体１の真空炉蓋２０の装着位置での傾動停止精度が悪
いと、炉体の真空フランジ２２への真空炉蓋２０下端の
着座が旨くいかない。あるいは旨く着座しても炉蓋の排
気ダクト接続フランジが位置づれを起こして、地上固定
側のフランジと接続できない等の支障を生ずる。この位
置づれは、傾動軸３，８からの回転半径が大きい位置に
装備されたフランジ等の装置ほど大きくなる。

【０００４】ところで一般的に、制動，停止装置は停止
トルクの関係で傾動軸３，８ないしその延長軸に直接取
り付けず、傾動軸３から減速機５を経た駆動電動機６の
延長軸上、ないしその近傍の減速機を経て停動トルクの
少なくて済む箇所の軸に取り付けられている。

【０００５】そして炉の視認および傾動軸３，８の延長
上に直結された、例えば図１に示す傾動角度表示器２７
の指針での現場表示型から、リミット・エンコーダー等
での遠隔表示型まで種々用いられている測定機器の情報
を用いて、必要な停止角度，例えば直立で制動装置を稼
働して炉体を停止し、固定している。

【０００６】このような方式では、停動トルクが小さい
機器では制動装置は小型で済むが、傾動軸から減速機を
介した遠い位置を制動装置で固縛する機器等では、介在
する装置などの撓みや寸法上の余裕代などの影響によ
り、炉体そのものの停止精度は必ずしも向上できない。

【０００７】即ち図１に示す装置例の場合、制動装置７
では駆動電動機軸を制動，固定し得るが、減速機を経た
先にある精錬炉１ないし傾動軸３については、減速機の
歯車の歯相互の遊隙があるため、それに相当する位置ズ
レを完全に解消することはできない。この位置ずれはい
わゆるギアのバックラッシュであり、こうした構成の本
質的な問題である。

【０００８】ギアのバックラッシュのみを解消するに
は、減速機や制動装置の構造，構成を工夫すれば達成さ
れるが、ギアのバックラッシュのみを解消しても目標の
位置に精度良く停止することは達成されない。目標の位
置に精度良く停止するためには、さらに別途の高精度の
傾動角度検出および傾動方向速度，重量などの条件を勘
案した高度の総合的な制動装置が必要である。

【０００９】これら課題に対する従来の技術としては、
例えば特公平６−８６６１７号公報に記載されている転
炉の直立精度保持装置がある。この技術は、転炉のトラ
ニオンリングの延長軸上に嵌着したリング下側の凸部
を、その左右に配設した油圧シリンダーの２つのピスト
ンロッドで挟持することで転炉の直立精度を図るもので
ある。すなわち、制動装置を緩めると低重心にて自己直
立する自己復元型を前提として、制動装置開放による略
直立状態からこの装置の働きにより自動直立を図るもの
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
にも、以下の４つの問題が残っている。

【００１１】 精錬炉の傾動軸の駆動側ないし従動側
の何れかの延長線上に、リング装着軸とその左右に設置
空間が必要となる。それ故、直立精度保持装置の設置場
所が限定される。

【００１２】 リング装着などの配慮をしていない既
存の精錬炉に適用するには大がかりな改造を要する。即
ち傾転トルク等から、単に溶接で延長軸を取り付けるこ
とでは済まされず、軸そのものをトラニオンリングから
付け替える必要がある。また傾動軸の軸端には、底吹き
ガス，冷却水等を炉体側へ誘導するロータリージョイン
トがあって、空間的余裕がない場合が多い。

【００１３】 軸に嵌着したリング下側の凸部を油圧
シリンダーで止める方式であるため、凸部の長さ次第で
はあるが、大きな停動トルクを油圧シリンダーに負わせ
る必要がある。この技術の対象技術ではないが、例え
ば、ブレーキを緩めると直立で止まらず不安定に傾動す
る重心をもつ非自己復元型の大型炉では、数百トン規模
の停動トルクを油圧シリンダーに負わせることになる。

【００１４】 この技術の基本的な構成上、複数の停
止位置に適用する場合には、それぞれの凸部がお互いに
干渉しないように、停止点間の角度差が大きくないと適
用できない。またはそれぞれ複数の装置を必要とする。

【００１５】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
介在する装置を極力少なくし、傾動，停止位置精度を向
上するとともに、停止装置の取り付け位置の制約を少な
くする精錬炉を提供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、炉体を支持す
る傾動軸を介して炉体姿勢を傾動および停止固定するた
めの駆動装置ならびに制動，停止装置を備えた精錬炉に
おいて、炉体の外周面または炉体とは独立した周辺の場
所のいずれか一方に炉体固定用の挿入治具を少なくとも
１つ配設し、他方挿入治具の挿入方向軸に対向する場所
に、該挿入治具を収納するための空間を有する収納治具
を少なくとも１つ配設し、さらに挿入治具の先端部を先
細とするおよび／または収納治具の入口部に外開き方向
にテーパーを付し、前記挿入治具を収納する場合の挿入
治具外周面と収納治具の収納空間の内周面との間隔を、
挿入治具の挿通方向先端部が収納治具の収納空間内に収
納され始めてから完全に収納されるまでの間隔が、挿入
治具が収納治具の収納空間内に完全に収納された後の間
隔より大きくなるように構成した位置決め，炉体停止装
置を有することを特徴とする精錬炉である。

【００１７】また前記精錬炉において、炉体固定用の挿
入治具の先端を受入治具の収納空間内に収納し始めた後
の該収納空間内における収納中位置を検出する位置検出
装置を配し、挿入治具を待機位置から完全に収納し終わ
る位置に至る間において、挿入治具先端が待機位置から
所定の収納中位置までの範囲にある間は制動装置を稼働
させ、所定の収納中位置から完全収納位置までの範囲に
ある間は該制動装置を稼働させない制御シーケンスを有
することを特徴とするものである。

【００１８】なお、炉体固定用の挿入治具を炉体側に設
置した場合は、収納治具を炉体と独立して固定されてい
る場所に設置し、収納治具を炉体側に設置した場合は、
収納治具を炉体と独立して固定されている場所に設置す
る。

【００１９】収納動作に関しては、挿入治具に作動源を
配設して作動させてもよいし、収納治具に作動源を配設
して作動させてもよいが、炉体側に作動源を配設するの
は油圧パイプなどの配設あるいは油洩れなどの危険性か
ら回避すべきである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態例とし
て、図１の転炉に類似した炉体１に真空蓋２０を配した
真空精錬炉の全体構成を示す概略図、および図２の炉体
固定用の挿入治具および収納治具の収納状態を示す図面
を用いて説明する。

【００２１】炉体１は、トラニオンリング２を介して傾
動軸３および８により支持されており、傾動軸３および
８は地上に固定されている軸受け４および９に両端を収
納されている。炉体１は図１において前後に傾動され
る。

【００２２】図１では、炉体固定用の挿入治具１２およ
び駆動シリンダー１３は地上に固定した架台１０に固定
し、挿入治具１２の収納装置１１を炉体１側に固定した
例を示すが、挿入治具１２を炉体１に配し、架台１０に
駆動シリンダー１３および収納装置１１を配置固定して
も差し支えない。ただし駆動シリンダー１３は、油圧式
が一般的であるので炉体１側に配するのは好ましくな
い。

【００２３】挿入治具１２は炉体１の対向する側面に対
して垂直方向に、駆動シリンダー１３により前進後退す
る構造である。ここで挿入治具１２のストロークを駆動
シリンダー１３により最小限に縮めた場合を「後退
限」，最大限に伸ばした位置を「前進限」と記載する。

【００２４】装入，出湯等の作業時には、図１に示す真
空蓋２０は炉蓋昇降装置２３により巻き上げられた状態
にあり、また炉体固定用の挿入治具１２は、図２（ａ）
に示す「装入前」のように後退限にしておく。直立の場
合でも停止精度を必要としない作業時、例えば真空蓋を
使用しない精錬，サブランスでのサンプリング等の時に
は、挿入治具１２を含む固定装置は同様に使用せず、傾
動ブレーキ７のみで停めておく。

【００２５】真空精錬を行うために真空蓋２０を装着す
る前に、本固定装置を起動して炉体を高精度で直立に維
持する。その手順の高精度でない粗調整の第１の段階
は、通常の直立を行うことである。既に直立してれば問
題ない。第２に自己復元型の精錬炉の場合では、傾動駆
動装置に対する制動装置７を開放する。その後に本固定
装置の挿入治具１２を駆動シリンダー１３を以て精錬炉
側に前進せしめ、図２（ａ）に示すように炉体側の収納
装置１１の収納空間内に挿入する。

【００２６】これで高精度で直立が完了である。なお非
自己復元型の精錬炉では、後述する「挿入治具の先端の
一部が収納治具に挿入された（中間位置）のちに制動装
置を開放する」制御を必要とする。

【００２７】本挿入治具１２による固定装置が使用さ
れ、炉体の高精度直立が成立したのちに、真空蓋２０を
炉蓋昇降装置２３にて下降，炉に密着装着し、伸縮継ぎ
手２５をシリンダー２６を用いて延長し、フランジ２１
と接続して排気経路を形成した後、図示しない真空排気
装置を以て炉中を減圧し、真空精錬を行う。

【００２８】この際、高精度で直立しているため、炉蓋
下端が炉体と干渉することなくスムーズに炉体真空フラ
ンジ２２に載置でき、また伸縮継ぎ手２５と真空蓋側の
フランジ２１が位置づれを起こすことなく、正規の位置
で接続が可能となる。

【００２９】また挿入治具１２の先端部は、本来寸法よ
り先細とした減少部１９があることで、挿入治具１２が
収納治具１１に入りやすくなる。この先端部の寸法減少
部の形状は、具体的には挿入開始状態での間隙ｂの決定
方法の一例を以下に示す。

【００３０】制動装置７で、通常の直立を行った際の炉
体傾動停止≦±１．０°とすれば、片側についてａｒｃ
ｔａｎ〔ｂ／ｒ〕≧１°（ｒ＝固定装置の旋回半径、ｂ
＝挿入治具を収納する状態の断面図において、挿入治具
１２の外周面と収納治具１１の収納空間の内周面の間
隔）は、傾動軌道に沿って挿入治具１２の両側に存在す
るが、このいずれか一方を基準に規定すれば良い。

【００３１】非自己復元型に適用した場合の制御方法
は、自己復元型と異なるので、図１に示す真空精錬炉を
例にその差を説明する。

【００３２】真空精錬を行うためには、真空蓋２０を装
着する前に、本固定装置を起動して炉体を高精度で直立
に維持するが、制動装置７の開放と挿入治具１２の挿入
の際の手順が異なる。非自己復元型の精錬炉では、制動
装置７を緩めると直立を維持出来なくなるため、図３−
（２）に示すように、挿入治具１２先端が一部収納治具
１１に挿入されて、その拘束により傾動が制約されるま
では制動装置７を開放できない。

【００３３】そこで挿入治具１２の先端が収納治具１１
の収納空間内に入り始めた後の収納空間内における位置
（収納中位置）を検出するリミットスイッチ１７を設け
て、所定の収納中位置に到達した時点で制動装置を開放
する制御方法となる。収納中位置とは、挿入治具１２の
強度から見て傾動してきた炉体１が大きく逆転したりし
ない程度に支持できる強度を得るために、収納されるべ
き挿入治具先端範囲を意味する。

【００３４】完全に挿入治具１２が収納治具１１に挿入
された時点、即ちリミットスイッチ１８が作動する図３
−（３）の時点で安全のため再度傾動ブレーキを固縛し
ても良いし、固定装置の機械強度上問題が無ければ傾動
ブレーキを作動させなくても良い。実際の制御ロジック
の一例を図６に示す。また真空精錬が完了した後の、固
定装置の開放の制御ロジックの一例を図７に示す。

【００３５】また、挿入治具１２および収納治具１１の
構造の別の例について説明する。収納を容易する手段と
して、先に挿入治具１２の先端にテーパーを付与した例
を示したが、図４に示すように、収納治具１１の方にテ
ーパーを配しても良い。必要に応じて挿入治具１２およ
び収納治具１１の双方にテーパーを配すれば、効果はさ
らに上がる。

【００３６】挿入方式についても、挿入治具１２に作動
シリンダー１３を配して前後に作動する形式を例に示し
たが、他の例を図５に示す。この方式では挿入治具３１
は楔型を成し、駆動装置３８等により上下方向に稼働す
る。また収納治具３２は、傾動方向について拘束し得る
が、楔型挿入治具３１が上下に出入りし得るように、そ
の上面に収納空間を配設してある。

【００３７】収納し易くするために、楔型金物３１の先
端側が図のように細くなっているのは、図２の挿入治具
の機能と同様である。図示はしてないが、挿入治具先端
を細くせず、収納空間を構成する内壁面の上部を広げて
も良い。

【００３８】以上の説明では、図１に示すように炉を直
立位置にする場合を例に説明したが、その他の任意の傾
動角度に用いることもできる。さらに複数の停止位置に
も適用し得る。即ち、一対の挿入治具および収納治具
（いずれか、位置決め，炉体停止装置）を複数配設し
て、特定の対のみを作動させるようにすればよい。

【００３９】さらに好ましいのは、それぞれの停止位置
での収納治具１１，３２等がお互いに干渉しない位置関
係であれば、複数の収納治具を炉体側面に配設して、挿
入治具および作動源を一対のみ固定側に配設し、特定の
収納治具を選択して挿入，収納する方式にすれば、費用
は格段に安価になる。

【００４０】本発明の位置決め，炉体停止装置の設置場
所は、炉体側面の一部であれば特に制約はない。これに
より傾動軸の延長線上に限るといった制約はなくなる。
同時に特段の配慮をしていない既存の設備を改造する場
合でも、従来技術より制約条件を少なくし、かつ改造等
の範囲，改造工期を少なくできる。また空間的余裕はご
くわずかで十分であり、大幅な改造を伴わず、取り付け
可能な場所に追加するだけで充分その目的を達成し得る
ようになる。

【００４１】またシリンダーなどの作動装置も、それの
みで傾転を止めるのでなく、機械的ストッパーとの合力
であるから小型の省力タイプで済む。このような構成を
取り且つ若干の制御を併用すれば、従来技術では適用対
象外の非自己復元型の炉でも適用が可能であり、その際
の固定装置の機器能力は、ストッパー着脱に必要な出力
だけを与えれば十分であり、大型炉でも容易に適用可能
である。

【００４２】停止精度に関しては、本発明ならば、挿入
されるストッパーとその収納装置とのクリアランスによ
り停止精度が決定される。よって初期にもライナー等
（図２の符号２４）の調整により必要精度を確保し易い
し、また使用に伴う維持管理も、ライナーの差し替え等
によりクリアランスを調整することで容易である。この
ように本機構であれば、その取り付け位置を任意に選択
でき、例えば回転軸から離した回転半径の大きな位置に
設置すれば、なお停止精度を向上できる。

【００４３】また、本発明の装置構成によれば、傾動軌
道方向に複数の停止位置を設定しても互いの干渉を格段
に少なくできる。本発明の装置一式の取り付け位置を、
精錬炉側面に沿って傾動軸中心からの距離を大きく離せ
ば、傾動軌跡（円周）上の距離，すなわち装置の取り付
けスペースを増やすことが可能である。

【００４４】

【実施例】特に直立精度保持装置を持たない既存の精錬
炉１に、直立精度保持装置を設置しようと試みたが、駆
動側には十分な設置スペースがなく、従動側にも軸受け
の外側に底吹きガス導入用のロータリージョイント４０
があって十分なスペースがないため、従動側の傾動軸の
交換，ロータリージョイント４０の改造などに膨大な費
用と、長期間の操業休止が必要となることから着手でき
なかった。

【００４５】一方本発明の炉体固定用の挿入治具１２お
よび収納治具１１は小型であり、図８に示すように、従
動側の傾動軸３の軸受け４を跨ぐように、挿入治具１２
の支持架台１０を新たに設置し、軸受け４の上方に作動
源１３および挿入治具１２を設置した。

【００４６】また収納治具１１については、精錬炉１の
トラニオンリング２上に設置した。これにより、傾動軸
３の交換やロータリージョイント４０の改造などが不要
となり、費用の節減および設置工事時間を飛躍的に短縮
できた。

【００４７】また従来の停止精度を次のように調査し
た。即ち傾動方向は図１の手前側（正転）および向こう
側（逆転）の２種類があるが、まず設計上の零点調査を
行った後、傾動を繰り返して調査した。その結果、正転
時には手前側に０．２０°は平均的にズレ、さらに変動
幅は±０．２５°あった。また逆転時にも、逆転方向
（向こう側）に平均的に０．６０°ズレ、さらにそれを
基準に±０．２５°の変動幅があった。つまり、最大正
転方向に０．４５°、逆転方向に０．８５°であり、そ
の和１．３°（±０．６５°）の範囲で振れることが明
らかになった。

【００４８】一方本発明を、既存の精錬炉に適用した例
を以下に説明する。既存の精錬炉には傾動軸中心から精
錬炉側面において上方に６０００ｍｍ離れた位置に合金
投入孔（図示なし）があり、そのフランジのズレの許容
代はＯリングなどの設備制約上±３０ｍｍ（回転角度に
換算にて±０．２９°）以内であった。

【００４９】これに対して、挿入治具１２および収納治
具１１の中心軸を、精錬炉１の傾動軸３中心から１５０
０ｍｍ離れた上方位置に配設した。挿入治具１２を完全
に収納した状態で、挿入治具１２外周面と収納治具１１
の収納空間内周面との間隔を片側２ｍｍ（最大両側の合
計で４ｍｍ）とした。これにより、ズレ代は±０．０８
°以内にすることができた。

【００５０】さらに挿入治具１２の先端にテーパーを付
けて、挿入治具の先端外周面と収納治具の収納空間内周
面との間隔を８０ｍｍ（片側４０ｍｍ）になるようにし
た結果、挿入開始時の回転角度のズレ代を±１．５°
（最大３．１°）とした。このことによって、既設の精
錬炉の駆動装置、および制動装置を用いた場合の停止精
度±０．６５°で、粗調整後に容易に挿入治具を収納治
具に挿入できるようになった。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、粗い位置調整後に挿入
治具を挿入すること自体が、固定保持機能を果たすのみ
ならず、挿入の進行に伴って所定の停止位置を検出する
機能をも備えており、停止位置の微調整機能をも本質的
に備えている。従って本発明の適用により、特段の停止
位置検出装置を配設する必要をなくすことができ、安価
で小型の挿入治具および収納治具関連設備一式を設置す
るだけの費用で済み、既存の設備を改造して設置スペー
スを確保することもなく、高精度の炉体姿勢制御を実現
した。

【００５２】さらに、停止位置を複数にするに際して
も、挿入治具あるいは収納治具のうちいずれかを複数設
置するだけで済み、大幅な改造は必要なくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】精錬炉の全体構成の一例を示す側面図である。

【図２】挿入治具および収納治具の収納状態を説明する
略側面図である。

【図３】収納中位置を検出する装置を示す略側面図であ
る。

【図４】他の方式の挿入治具および収納治具を示す略側
面図である。

【図５】楔型の固定装置を示す（ａ）斜視図，（ｂ）側
面図，（ｃ）正面図である。

【図６】炉体直立姿勢制御ロジックの一例を示す図面で
ある。

【図７】炉体停止固定制御ロジックの一例を示す図面で
ある。

【図８】本発明の他の実施例の炉体の固定装置を示す
（ａ）正面図と（ｂ）側面図である。

【符号の説明】

１ 精錬炉の炉体 ２ トラニオンリング ３ 駆動側傾動軸 ４ 駆動側軸受け ５ 減速機 ６ 傾動用駆動装置 ７ 傾動用制動装置 ８ 従動側傾動軸 ９ 従動側軸受け １０ 架台 １１ 本発明の収納治具 １２ 本発明の挿入治具 １３ 挿入治具の作動用シリンダー １４ 挿入治具と作動用シリンダーの連結金物 １５ リミットスイッチ用ストライカー １６ 挿入治具の位置検出リミットスイッチ １７ 挿入治具の位置検出リミットスイッチ １８ 挿入治具の位置検出リミットスイッチ １９ 挿入治具先端のテーパー部 ２０ 真空炉蓋 ２１ 真空ダクトの接続用伸縮継ぎ手用の接続フラ
ンジ ２２ 炉体の真空フランジ ２３ 真空炉蓋巻き上げ装置 ２４ 炉体側収納装置のライナー ２５ 真空排気ダクトの接続用伸縮継ぎ手 ２６ 同上伸縮用シリンダー ２７ 傾動軸に直結された傾動角度検出装置 ２８ 傾動軸に直結された傾動角度検出装置 ３１ 楔型タイプの挿入治具 ３２ 楔型タイプの挿入治具 ３３ 炉体側構造物 ３４ 楔型の挿入治具の駆動用突起 ３５ 楔型の挿入治具の支持部 ３６ 楔型地上側挿入治具の接続ピン（回転軸） ３７ 楔型地上側挿入治具の駆動（引き起こし，挿
入）金物 ３８ 楔型地上側挿入治具の駆動シリンダー ３９ 同上の支持金物（地上側架台） ４０ ロータリージョイント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体を支持する傾動軸を介して炉体姿勢
   を傾動および停止固定するための駆動装置ならびに制
   動，停止装置を備えた精錬炉において、炉体の外周面ま
   たは炉体とは独立した周辺の場所のいずれか一方に炉体
   固定用の挿入治具を少なくとも１つ配設し、他方挿入治
   具の挿入方向軸に対向する場所に、該挿入治具を収納す
   るための空間を有する収納治具を少なくとも１つ配設
   し、さらに挿入治具の先端部を先細とするおよび／また
   は収納治具の入口部に外開き方向にテーパーを付し、前
   記挿入治具を収納する場合の挿入治具外周面と収納治具
   の収納空間の内周面との間隔を、挿入治具の挿通方向先
   端部が収納治具の収納空間内に収納され始めてから完全
   に収納されるまでの間隔が、挿入治具が収納治具の収納
   空間内に完全に収納された後の間隔より大きくなるよう
   に構成した位置決め，炉体停止装置を有することを特徴
   とする精錬炉。
2. 【請求項２】 炉体固定用の挿入治具の先端を受入治具
   の収納空間内に収納し始めた後の該収納空間内における
   収納中位置を検出する位置検出装置を配し、挿入治具を
   待機位置から完全に収納し終わる位置に至る間におい
   て、挿入治具先端が待機位置から所定の収納中位置まで
   の範囲にある間は制動装置を稼働させ、所定の収納中位
   置から完全収納位置までの範囲にある間は該制動装置を
   稼働させない制御シーケンスを有することを特徴とする
   請求項１記載の精錬炉。