JPS5864306A

JPS5864306A - 高炉出銑樋の削り加工装置

Info

Publication number: JPS5864306A
Application number: JP56162776A
Authority: JP
Inventors: Shoji Nitta; 新田　昭二
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1981-10-14
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1983-04-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高炉における出銑樋の耐火材表面にレーザビー
ムを照射して削り加工する装置に関する。

出銑樋は、高炉出銑口から出た溶銑、溶滓を溜めて分離
するところであり、溶損による耐火材の侵食が最も激し
い場所である。従って、出銑樋は材質的にも耐熱性、耐
摩耗性および耐衝撃性が要求され、高５１０１８１０ｇ
、ム１２０３を成分とする高品位の耐火材が使われ、価
格的にも非常に高価なものとなっている〇第１図は出銑樋の横断面図である。１は出銑樋枠、２は
耐火れんが、６は耐火材、４は侵食された耐火材の補修
部分を示す。出銑樋耐人材の補修を行なう場合、侵食し
た部分を壊し、耐火材を張りつけるか、または内枠を入
れて成形する。耐火材は上述のように非常に高価である
から、侵食した部分のみを必要最小限に壊して耐火材コ
ストを節約することが肝要である。

従来、出銑樋の補修方法には、（１）エヤブレーカ５等を使用して人手６で壊す方法（
第２図）。

（２）ブレーカ５を塔載した機械７で壊す方法（第３図
）。

（３）回転式切削ヘッド８を取りつけた機械９で削る方
法（第４図）。

等がある。

（１）の場合の問題点は、人力で行なうため重筋作業お
よび危険作業であり、労働安全および衛生上好ましくな
い。

（２）の場合は、機械を用い機械的な打撃を与えて壊す
ため不必要な部分まで破損し、補修用の樋材コストが高
くつく。また、設置スペースの面でブレーカの首振り、
上下、左右、前後進の動作が円滑に行なえず、（１）の
方式に比べ極端に作業性が劣るＱ（３）の場合も（２）と同様に不必要な部分の破損損傷
が発生すゆ問題があり、また、耐火材の成分が高Ｓｉｎ
、５ｉｎ２系であるため刃物の摩耗が激しい。

また、回転切削に要する消費動力も６０〜５０ＸＷと大
きく、さらに切削抵抗の反力も大きくなり、装置全体を
強固な構造にする必要がある。

本発明は以上の問題点を解消するため、レーザビームを
用いた耐火材削り装置を提供するものであって、必要最
小限の耐火材侵食部のみを削り取り、不必要部の損耗を
最小限に止める装置を実現したものである。すなわち、
出銑樋の削り加工すべき耐火材の表面部にレーザビーム
を自在に移動照射できるように構成した削り加工装置で
あって、レーザビームの特質を活用し、高出力レーザ光
を小さなス４ζ°ットに集束照射し耐火材表面に局部加
熱による熱歪を与えることにより耐火材に割れを発生さ
せ、侵食部のみを除去できる、高炉出銑樋の削り加工装
置を提供するものである。

前述の通り、出銑樋の耐火材は高５ｉＯ１Ｓ１０！、Ａ
１！Ｏｊを成分とし、 υ、表面が黒色でしかも粗面であるため、レーザ６ビー
ムの吸収率が高い２）、熱伝導率が小さいため熱が拡散せずスポット加熱
ができる３）、熱衝撃抵抗値が低いため熱歪を受けると容易に割
れを生じやすい等の性質があり、本発明はこれらの性質に着目して研究
の結果、簡易確実に必要最小限の耐火材削り加工のでき
る装置の完成に至ったものである。

第５図は本発明の全体構成を示す斜視図、第６図は第５
図のＡ−Ａ矢視、第７図は導光管の縦断面図、第８図、
第９図はレーザ発振装置の構成を示す例、第１０図、第
１１図は本発明装置を用いる切削作業例を示したもので
ある。

本発明は第５〜７図に示されるように、大別して架４＃
１０、台車゛１１、レーザ発振装置ｉ１１２、導光管１
６より構成され、削り加工すべき出銑樋上に架構１０を
架設し、削り加工部にレーザビームを最も適切に照射で
きるように、台車１１の一軸方向前後進、導光管１３全
体の旋回、導光管１３のレーザ照射口の昇降、前進後退
を自在とし、これらの移動速度を調整可能に構成した削
り加工装置である。

以下各部の構成例を図面に従って詳細に説明するＯレーザ発振装置１２を塔載し、導光管１６を吊下支持す
る台車１１は、架構１０°に設けられた出銑機枠軸方向
にのびる２本の軌条１４上に４個の車輪１５を介して支
承され、走行モータ１６により出銑機枠軸方向に自在に
走行できるようになっている。

レーザ１７の導光管１６は、第７図に示すように、台車
１１上に軸受１８を介してｌ！設した回転円板１９、こ
の回転円板１９の下面に固着しだ円筒状の垂直ガイド２
０、この垂直ガイド２０内を上下に摺動可能な垂直ホル
ダ２１、この垂直ホルダ２１の下端に取りつけられレー
ザ１７の進路を直角方向に変えるためのペンドミラー２
２、垂直ホルダ２１を昇降させるため本体をガイド２０
側−に固着し下端を垂直ホルダ２１に連結した昇降用シ
リンダ２３、垂直ホルダ２１の下端部に水平方向に取り
つけられた水平ガイド２４、水平ガイド２４内を水平に
摺動可能な水平ホルダ２５、水平ホルダ２５側に固着さ
れレーザ′１７を集光するための集光レンズ２６、水平
ホルダ２５を水平に出し入れするための押出用シリンダ
２７、レーザ照射口２８からなる。

導光管１６は、レーザビームを出銑樋の各側壁面に向か
せることができるように垂直軸まわりに旋回可能になっ
ており、回転円板１９の外周に設けられたかさ歯車６０
および回転用モータ２９の組み合せ等からなる旋回装置
を有する。また、昇降用シリンダ２３、水平押出用シリ
ンダ２７によって垂直ホルダ２１、水平ホルダ２５をそ
れぞれ上下および水平動させ、レーザ照射口２８を所要
位置に位置制御することができる。

レーザ発振装置１２は、一般に市販されているレーザ発
振装置の一群から選択すればよく、例えば市販されてい
る００雪レ一ザ発振器を用いる。

００２レ一ザ発振器は、例えば第８図、第９図にその構
成例を示すように、一対の反射鏡からなる共振器と、レ
ーザ物質を励起する機構と、レーザ作用の効率を高める
ための手段とで構成されている０ｏｏ２レーザのレーザ物質は００２であり、励起源とし
て気中放電が用いられ、レーザ作用の効率を上げるため
に窒素またはヘリウムガスが用いられる。気体温度が高
くなるとレーザの発振効率が著しく低下するので、レー
ザ物質を冷却するための熱交換器が設けられている。

第８図、第９図において、４１は共振器ミラー、４２は
ミラー、４６．４４は励起用電極、４５はガス流、４６
は熱交換器、４７はメカニカルブースタまたは軸流７ア
ン、４８は真空ポンプ、４９はガスボンベである。

なお参考のために第８図、第９図のｃｏ２レーザの仕様
例を第１表に掲げる。

第１表次に本発明の装置の操作方法について説明する。

第１０図（＆）は、出銑樋６の耐火材補修部４を本発明
の削り加工装置によって削り加工する見取図にである。図中、補修部４中記入した矢印線はレーへザビーム照射径路を例示し、６１は照射開始点、６２は
照射終了点を示す。第１０図伽）は、別の照射径路を例
示する。第１１図は、第１０図（ａ）図のＢ−Ｂ矢視を
′示す。

耐火材３の補修を行なう場合、まず補修しようとする部
分４を水で冷却しておき、本発明の削り加工装置をクレ
ーン等により出銑樋枠１上にセットする（第５図）。次
に台車１１を走行モータ１６により補修部４の位置まで
軌条１４上を移動させ、第７図の旋回装置２９．６０、
昇降用シリンダ２６、押出用シリンダ２７によりレーザ
照射口２８を照射開始点６１に適切な隙間をもたせて対
向させる。次いでレーザ発振装置１２を運転しレーザ１
７を発振させる。レーザの発振は冷却水を通水し、レー
ザ発振装置１２の保全、災害防止のために設けられた各
インタロックを解除したのち、以下の手順で行なう。

（１）真空ポンプを作動させ装置内圧力をＩ　Ｔｏｒｒ
以下にする。

（２）軸流ファンまたはメカニカルブースタを作動させ
る。

（３）レーザ物質を装置に導入し、所定圧力にセットす
る。

（４）装置電極間に電圧を印加し、放電電流を徐々に増
し、所定電流値にセットする０（５）レーザの照射パターン（加熱用、溶融用、切断用
のパターン）を選択する。

以上の操作によって、光学的に集束されたレーザ１７が
レーザ照射口２８より照射される。

第１０図（＆）または（ｂ）に示すように照射位置を台
車１１の移動操作、昇降用シリンダの昇降操作、押出用
シリンダ２７の前進後退操作により、移動させる。

レーザビーム１７により照射された補修部分４の耐火材
６の表層部分は、微小スポットにより加熱されるため一
熱歪を発生する。この熱歪のために第１１図に例示する
ように耐火材３の表面に亀裂が発生し、極めて容易に剥
離除去できる状態となり、人手によって掻き取るか、圧
縮空気等で払拭することができる。

耐火材を削りとる深さは、レーザ発振装置１２め容量、
レーザビーム移動速度等により調整することができる。

因みに、００！レープ、ビームの光学的に集束されるエ
ネルギー密度は約１０　Ｗ／ｃＩｌであり、レーザビー
ムの移動速度を２００〜５００襲／分として上記加工が
実現できる。

本発明装置は、熱源としてレーザビームを用いるもので
あるが、電子ビームを用いることも考えられる。しかし
、次の点でレーザビームを用いる方が有利である。

（１）耐火材表面が黒色で粗面であるため、レーザビー
ムの吸収率がよい。

照射の位置決めが正確にでき、操作が容易である。

（３）ｍ子ビームのように真空を必要とせず、Ｘ線の発
生もないので、装置が比較的コンパクト化できる。

本発明の出銑樋削り装置は、非接触加工により、（１）
不必要な部分の耐火材を壊すことなく、出銑樋の補修を
低コストで行なうことができる。

（２）刃物による切削加工のように刃物の損耗、切削抵
抗の反力環の考慮が不要で、装置の構造を簡易、軽量に
することができる。

（６）連続加工でき、補修作業能率が向上する。

（４）人力による耐火材壊し作業を機械化することがで
きる。また自動化が容易にでき、省力化される０（５）出銑樋以外の溶銑樋、混銑車、転炉等における耐
火材の補修にも用いることができる。

痔の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は出銑樋の断面図、第２〜４図は従来の出銑樋補
修方法の説明図、第５図は本発明の装置の実施例の斜視
図、第６図は第５図のＡ−Ａ矢視、第７図は本発明の導
光管の実施例の縦断面図、第８図、第９図はレーザ発振
装置の例の構成を示す模式図、第１０図（４、伽）は本
発明装置の操作方法の説明図、第１１図は第１０（ａ）
図のＢ−１矢視図である。１・・・出銑樋枠　　　　　２・・・耐大れんが６・・
・耐火材　　　　　　４・・・耐火材補修部分５・・・
ブレーカ　　　　　６・・・人間７・・・サーボアーム
　　　８・・・回転切削ヘッド９・・・ハンドリング車
　　１０・・・架構１１・・・台車　　　　　　１２・
・・レーザ発振装置１３・・・導光管　　　　　１４・
・・走行軌条１５・・・走行車輪　　　　１６・・・台
車走行モータ１７・・・レーザ　　　　　１８・・・軸
受１９・・・回転円板　　　　２０・・・垂直ガイド２
１・・・垂直ホルダ　　　２２・・・ペンドミラー２′
！Ｌ・・・垂直ホルダ昇降用シリンダ２４・・・水平ガ
イド　　　２５・・・水平ホルダ２６・・・集光レンズ
　　　２７・・・水平ホルダ押出用シリンダ　　２８・
・・レーザ照射口　　２９・・・導光管回転用モータ　
　３０・・・かさ歯車６１・・・照射開始点　・　　６
２・・・照射終了点４１・・・共振器ミラー　　４２・
・°ミラー４６・・・陽極　　４４・・・陰極　　４５
・・・ガス流４６・・・熱交換器　　４７・・・軸流フ
ァンまたはメカニカルブースタ　　　４８・・・真空ポ
ンプ４９・・・ガスボンベ３８第４図第５図第８図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

１　出銑樋上に上架され橋軸と平行な走行軌条を担加し
た架構と、該軌条上を走行する移動台車と、該台車に塔
載されたレーザ発振機構と、該台車から旋回機構を介し
て吊下されレーザビームを導く導光管とからなり、前記
導光管にはレーザ照射口を自在に昇降、前進後退させる
機構を具備したことを特徴をする、高炉出銑樋の削り加
工装置。