JP2000063932A - 浸漬管のスラグ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のシリンダの進退駆動力を利用して浸
漬管に付着したスラグを昇降テーブル上に設置した複数
のカッターによって切削除去する浸漬管のスラグ除去装
置において、浸漬管の部位によりスラグ等の付着量や付
着物の硬さにむらがあっても、それぞれのカッターが均
一に作動できるようにすること。 【解決手段】それぞれのシリンダの進退量を同調制御す
る昇降シリンダ同調制御システムを設け、前記昇降テー
ブルがほぼ水平状態を保って昇降でき、それぞれの昇降
シリンダの進退距離の差がそれぞれのシリンダロッド強
度の許容範囲を越えないようにした。その同調制御シス
テムには、昇降シリンダの進退量を検出する目的で、高
さ方向に等間隔に配列され、かつ該間隔値と同じ高さ方
向長さを有する検出体と、該検出体列に対して相対的に
平行移動する面に取り付けられ、高さ方向に該間隔値の
半分の距離離れて配置された２個の近接センサーとから
構成される昇降シリンダのロッド進退量検出機構を、昇
降シリンダ１基毎に各１式を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＤＨ炉やＲ
Ｈ炉等の真空脱ガス設備において溶融金属に浸漬する浸
漬管に付着した地金やスラグを除去するための装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】浸漬管は、円筒形状をしておりその外周
は耐火物で構成されている。この浸漬管は、溶鋼内に繰
り返し浸漬して使用され、その都度外周面の耐火物に溶
鋼とスラグが付着凝固し、やがて地金とスラグの層状堆
積物の固着量が増え、操業に支障を来すようになる。

【０００３】このような浸漬管のスラグ除去装置として
は、従来から各種の提案がなされている。例えば、特公
平６−４５８２０号公報には、台車に固定した複数の昇
降シリンダのロッドに固定したテーブルの上にターンテ
ーブルを設け、このターンテーブルの上にカッターを設
け、複数の昇降シリンダによりカッターが浸漬管に接し
て上昇することで外周面に付着しているスラグと溶鋼地
金を下端から切削して複数の条に分解切断する装置が記
載されている。

【０００４】この装置では、カッター配列の内側には、
取り除いた地金やスラグを回収するためのシュートを設
ける関係から、カッター配列位置の内側下方部には昇降
シリンダを設置することができず、従って、昇降シリン
ダはカッター配列位置の外側下方から離れて設置せざる
を得ず、テーブル上に複数のカッターが浸漬管外周に沿
う形に適当間隔を置いて配置されている。

【０００５】このため、複数のカッターが、テーブルを
上昇しながら浸漬管のスラグ等を切削して除去すると
き、浸漬管の部位によりスラグ等の付着量や付着物の硬
さにむらがあるので、各カッターが受ける抵抗が異な
り、一つのカッターはその位置で動かなくなり、一つの
シリンダーはさらに切削を続けようとし、あるいは、ス
ラグ切削時のカッターが受ける急激な負荷の変動の繰り
返しにより、次第にそれぞれの昇降シリンダのロッド進
退量に差が生じてくる。この差が大きくなるとロッド先
端に接続しているテーブルが大きく傾くことになる。そ
の結果、シリンダのロッドに曲げ応力が発生するために
変形し、昇降シリンダが進退できなくなるなどの問題が
生じ、この曲げ応力が著しい場合には、ロッドを折損に
至らしめることがある。

【０００６】このため、この装置に、シリンダのロッド
の進退距離を同程度に保ち、テーブルを水平状態に保つ
形で昇降することができるよう昇降ガイド機構などを設
け、かつ昇降シリンダの推力に余裕を持たせるようにな
っている。ところが、シリンダのロッドに曲げ応力が発
生するために変形する前にガイド機構の一部品に無理な
力が働き、変形、損傷、またはテーブルが昇降不可能な
状況にいたる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、複数のシリンダの進退駆動力を利用して浸
漬管に付着したスラグを昇降テーブル上に設置した複数
のカッターによって切削除去する浸漬管のスラグ除去装
置において、浸漬管の部位によりスラグ等の付着量や付
着物の硬さにむらがあっても、それぞれのカッターが均
一に作動できるようにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、テーブルがほ
ぼ水平状態を保って昇降できるよう各昇降シリンダの進
退距離の差がロッド強度上の許容範囲を越えないように
各シリンダの進退量を同調制御する昇降シリンダ同調制
御システムを設けたことによってその課題を解決した。

【０００９】この昇降シリンダ同調制御システムは、同
時にオンオフ操作されるそれぞれの昇降シリンダのロッ
ド進退量に外的要因などにより差が生じたとき、その進
退量の差を一定範囲内に収めるよう遅れているシリンダ
を進んでいるシリンダに自動的に同調させる機能を有す
る。

【００１０】その昇降シリンダ同調制御システムは、高
さ方向に等間隔に配列され、且つ、この間隔と同じ長さ
を有する昇降シリンダの進退量を検出する検出体の列
と、この検出体列に対して相対的に平行移動する面に取
り付けられ、検出体の間隔の半分の距離、高さ方向に離
れて配置された２個の近接センサーとから構成される昇
降シリンダのロッド進退量検出機構を有し、この昇降シ
リンダのロッド進退量検出機構が、昇降シリンダ１基毎
にそれぞれ１式ずつ備えられている。

【００１１】さらに、昇降シリンダのロッドの進退量検
出機構は、検出体を支持する検出支柱の両側端部がガイ
ドレールを形成している。そして、近接センサーを支持
するセンサー支柱の両側端部から出たローラー支持部に
ローラーが設けられ、このローラーでガイドレールを挟
み、検出支柱とセンサー支柱とが互いに一定間隔を保
ち、かつ、前記ローラーの回転による移動方向以外には
動作することなく、相対的に平行移動可能な構造となっ
ている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付各図に示す実施例によ
って発明の実施の形態を説明する。

【００１３】正面図を示す図１において、走行可能な車
輪６を有する台座１の上に２本の昇降シリンダ２が立設
されている。この昇降シリンダ２は、昇降シリンダによ
る推力を利用してテーブル３を昇降駆動し、テーブル３
上に設けたカッター４で浸漬管Ｌの表面に付着した地金
やスラグＤを切り落とし、除去するために設けており、
電動シリンダ及びオイルシリンダ等が使用できる。ま
た、台座１上には、例えば昇降シリンダ同調制御システ
ムの故障時などの安全対策として、伸縮可能なガイド支
柱５を４箇所に設け、浸漬管の付着スラグ切削時の反力
によりテーブル３が許容範囲を越えて傾こうとしたとき
にシリンダロッド３０に無理な力が及ぼすことのないよ
う昇降シリンダ２を保護している。

【００１４】この昇降シリンダロッド３０の先はテーブ
ル３に接続され、このテーブル３には、中心部に円形の
貫通孔７を設け、この貫通孔の周囲のテーブル３上に旋
回ベアリング８の内周部が固定されている。旋回ベアリ
ング８の外周部は、ドーナツ盤状のターンテーブル９が
固定されている。そして、ターンテーブル９には、８個
のカッター４ａ〜４ｈを浸漬管の外周に沿う形で配置し
ている。旋回ベアリング８はモータ１０の駆動により回
転可能にされており、カッター４を浸漬管Ｌの円周方向
の任意の箇所に位置させることができる。カッター４の
外周囲には、断面で示すように、切削された落下スラグ
を受け止め回収するためのすり鉢状のシュート１１を設
け、この下部はテーブルに設けた貫通孔を通過して、ス
ラグパン１２の上部に開口部１３を設けている。それぞ
れの昇降シリンダ２の外側には、昇降シリンダ２の進退
方向と並列して昇降シリンダのロッド進退量検出機構２
０が設けられている。この検出機構部２０は、昇降シリ
ンダ２の進退方向に進退ストロークにわたって配置した
複数の検出体２１からなる検出部と、この複数の検出体
列２１に対して昇降シリンダの進退に伴い検出体列に面
するように、かつ相対的に平行移動するシリンダ進退方
向に適当距離離して配置した２個の近接センサ２３、２
４とからなるセンサー部とで構成される。検出体２１
は、昇降テーブルから垂下する検出支柱２２に取り付け
られ、センサー部は、台座上に立設するセンサ支柱２５
に取り付けられている。

【００１５】検出体２１は、金属製の矩形のものが使用
でき、例えば、高さ（シリンダ伸縮方向）３０ｍｍ、幅
（シリンダ伸縮方向と直角方向）６０ｍｍ、厚み２５ｍ
ｍの鉄製のものが使用されている。この検出体２１は、
昇降シリンダのストローク長さである１６００ｍｍの内
浸漬管のスラグ付着部分の上下にわたる１０００ｍｍ前
後のストロークに６０ｍｍピッチで１７個が配列され、
テーブル３から垂下して設けられている鉄製の検出支柱
２２に取り付けられている。検出体２１を小さくし、配
列する間隔を狭くすることで、シリンダロッド３０の進
退量の検出精度を向上させることができる。

【００１６】また、複数の昇降シリンダ２のそれぞれの
進退ス卜ロークの差が所定範囲に入るよう、遅れている
昇降シリンダを進んでいるシリンダに追いつかせるよう
同調制御することによって、テーブル３の傾きに起因す
る昇降シリンダロッド３０への無理な応力が派生するこ
とを防止することができる。従って、必要とする検出精
度は、複数の昇降シリンダ２の進退ストローク差の許容
範囲の最大値と同じか、またはより小さい値が適当であ
る。昇降シリンダ２の推力、ガイド支柱の伸縮時の機械
的クリアランス、機械系部品の強度等を考慮すると、各
昇降シリンダ２の進退ストローク差の許容範囲は３０ｍ
ｍ以内である。この場合、この許容範囲をさらに狭める
ことは、必要以上に使用部品に高い性能を備えさせ、各
部材の加工精度及び組立精度などを高めることが求めら
れ、製作費のコストアップを招くことにもなる。また、
この許容範囲をさらに拡げることは、昇降シリンダのロ
ッド３０のスケールアップを必要とし、やはり必要以上
にコストアップを招くことにしかならない。従って、本
発明を通常のＲＨやＤＨ炉へ適用する場合、稼働部分に
存在する常識的なクリアランス量から判断して、シリン
ダロッドの進退量の検出精度は、５〜３０ｍｍ程度の値
で十分であり、それ以上極端に精度を上げなければなら
ない必然性はないと考えられる。２個の近接センサ２
３、２４は、検出体２１の配列に対向するように、セン
サ支柱２５に、幅方向に３２ｍｍ、高さ方向に１５ｍｍ
離して取り付けられている。近接センサー２３、２４の
センサーへッドどうしが近づきすぎると互いに干渉し誤
動作することがあるので、ある程度離して配置しなけれ
ばならない。このため、この実施例では幅方向に３２ｍ
ｍ離している。この離間距離は、使用する近接センサー
の仕様能力により決められる。検出体２１と近接センサ
２３、２４の相対する方向の間隔を４ｍｍとしている。
この間隔は、近接センサの感度により大きくすることが
できるが、同時に近接センサ２３、２４の形状が大きく
しかも高価になってしまう。したがって、経済性の面か
ら、この間隔は１〜２０ｍｍが好ましい。

【００１７】本発明の装置の実稼働時においては、例え
ばテーブル３が傾いた状態で昇降する場合、検出体２１
の列が近接センサーに対して近づきすぎたり、離れすぎ
たりして検出精度を損なうことが懸念される。また、ス
ラグ切削時などにカッター４に加わる振動が、検出体２
１や近接センサー２３、２４に影響して検出精度を損な
わせることが懸念される。そのため、近接センサー２
３、２４と検出体２１の相対する方向の間隔は常に一定
に保たれる必要がある。

【００１８】図２は、近接センサー２３、２４と検出体
２１の間隔を一定に保つための機構の例を示す。同図に
示すように、近接センサー２３、２４を支持するセンサ
ー支柱２５は、台座１と球面座２６ｂを介して接続され
ている。検出体２１の配列を支持する検出支柱２２は、
テーブル３と球面座２６ａを介して接続されている。さ
らに加えて、図１に示すロッド進退量検出機構２０の部
分を示す図３において、検出体２１を支持する検出支柱
２２の両側端部がガイドレール２７を形成し、近接セン
サーを支持するセンサー支柱の両側端部からでたローラ
ー支持部２８にローラー２９ａ、２９ｂを設け、このロ
ーラー２９ａ、２９ｂでガイドレール２７を挟み、検出
支柱２２とセンサー支柱２５とが互いに一定間隔を保
ち、かつローラー２９ａ、２９ｂの回転による移動方向
以外には動作することなく相対的に平行移動可能であ
る。近接センサー２３、２４と検出体２１の相対する方
向の間隔値が、１ｍｍ未満では、この間隔を一定に保つ
機構を構成する各部品の加工精度や組立精度を必要以上
に高めねばならず、コストの上昇を引き起こし現実的で
はない。またこの間隔が２０ｍｍを越えるとより高感度
なセンサが必要となり不経済である。

【００１９】昇降シリンダロッドの進退量検出機構２０
の設置場所は、検出対象の昇降シリンダ２に近い程昇降
シリンダの進退量に近い値となり、離れるにしたがって
昇降シリンダの進退量とはずれてくる。ただし、昇降シ
リンダ２の、テーブルの中心側と反対側でできるだけ中
心から離れた場所に設置すると、付着スラグの切削時に
おいて、昇降シリンダが他のシリンダより進みすぎる場
合、実際の昇降シリンダの進退量の差よりも大きな変位
量を検出することができるので、昇降シリンダの損傷防
止の観点では好ましい結果を生む。

【００２０】次に本発明による前記昇降シリンダロッド
３０の進退量検出機構２０の動作について説明する。

【００２１】図４は、本発明の検出体２１の配置を近接
センサ２３、２４からの検出信号の１／４周期になるよ
うに配置した例を示し、図５は図４に示す配置状態にあ
る検出体２１による検出信号を近接センサによって検知
したパルスを示し、同図ａは上昇時のパルスを、同図ｂ
は下降時のパルスを示す。図６は、それぞれの近接セン
サーと検出体の位置関係の違いにより、近接センサーか
ら発せられる信号の波形を示す。同図ａは、上昇時に検
出体をカウントするための波形の組合せの論理条件を示
し、同図ｂは、下降時に検出体をカウントするための波
形の組合せの論理条件を示す。

【００２２】図１に示す２基の昇降シリンダ２によりテ
ーブル３が少しづつ上昇してゆくと、このテーブル３の
両側端に設けられている検出支柱２２に配列されている
検出体２１が、台座１から立設しているセンサ支柱２５
に取り付けられた近接センサ２３、２４に対し上昇して
いくことになる。そのため、近接センサ２３、２４が検
出体２１を通過していく度に、図５ａに示すように、検
出体２１の上昇時には、近接センサによるパルスにより
図６ａの論理条件に従い、１、２、３、・ ・・とカウ
ントアップし、また、検出体２１の下降時には、図５ｂ
に示すように、図６ｂの論理条件に従い、８、７、６、
・ ・ ・とカウントダウンしていく。

【００２３】近接センサ２３、２４と検出体２１、検出
体２１相互の位置関係は、１個の近接センサーが検出体
を検知しているときの信号がオンになっている時間と、
検知していないオフになっている時間が同じになるよう
に、検出体の高さ方向の長さ、検出体の配列間隔及び検
出体と近接センサーの対向する間隔が決められる。検出
体の信号パターンを繰り返し正確にカウントする上で重
要な点は、それぞれの近接センサーからのパルス信号の
オンとオフを必ず交互に、等間隔で、かつ信号の波形が
重なることのないように発生させることである。

【００２４】これを具体的に説明すると、近接センサー
のセンサーヘッドの中心に検出体の前端がきたときに信
号がオンとなり、また、後端でオフになるように、近接
センサーと検出体の間隔を保つ。そして、検出体の高さ
方向長さを検出体間の間隔と同じになるようにしてお
く。これによって、オンとオフの信号は等間隔で現れる
ようになる。しかしながら、この条件だけでは上昇時の
信号パターンと下降時の信号パターンは同じになり、そ
の識別がつかない。このため、この条件に加えて、さら
に１個の近接センサーを、他の近接センサーからの信号
と干渉しない位置に、且つ、高さ方向に検出体間の間隔
の半分の距離離して設ける。これによって、図５に示す
ように、検出される信号パターンが常に１／４周期ずれ
ることになる。このようにして、図６のａとｂに示す信
号パターンの組合せの違いによって上昇時と下降時の識
別が可能となる。このようにして、それぞれの近接セン
サーによる検出体のカウント数の差が昇降シリンダーロ
ッドの進退量の差を表すことになる。

【００２５】本発明の実施例では、高さ方向の長さが３
０ｍｍの検出体をシリンダーの伸縮ストロークの全長に
わたって、３０ｍｍ間隔で設けており、しかも、２つの
近接センサーを高さ方向に１５ｍｍ離して設けている。
したがって、昇降シリンダの伸縮ストロークの値は、カ
ウント数毎に１５ｍｍ単位で検出されることになる。つ
まり、上昇時には信号パターンの１／４周期毎に＋１を
カウントすることにより１５ｍｍ上昇したことを記録
し、下降時には−１をカウントすることにより１５ｍｍ
下降したことを記録する。

【００２６】この値を積算していくことにより、それぞ
れの昇降シリンダ毎に設けられたロッド進退量検出機構
によるロッド進退量を比較演算することにより、進んで
いるシリンダに対する遅れているシリンダの遅れ量（ロ
ッド進退量の差）を把握することができる。

【００２７】以上、述べてきた検出信号の同様の働き
は、例えば２個の近接センサーを高さ方向に離すことな
く同一高さレベルに配置し、それぞれのセンサー毎に専
用の検出体列を１／４周期ずらして配置することによっ
ても可能となる。

【００２８】本発明においては近接センサーを使用して
いるが、より検出精度を上げる目的では、例えばリニア
エンコーダー、作動トランス、ポテンショメーターなど
が使用できるが、近接センサーと比較して、耐環境性に
劣る問題及びコントローラーへの信号入力にアナログ・
デジタル変換器や高速カウンターユニットなどが必要と
なる不都合がある。

【００２９】また、耐環境性と機構の簡易性を考慮する
と、リミットスイッチの選択が考えられるが、リミット
スイッチの場合、ストライカー（検出体）付近で上昇下
降の方向を反転させるとリミットスイッチのローラーレ
バーの向きがストライカー（検出体）の２箇所で逆にな
り検出位置がずれることがあり好ましくない。さらにリ
ミットスイッチ自体には方向認識がないため上昇又は下
降の運転スイッチを切った後の慣性による位置移動を検
出できないためカウントミスを起こす欠点がある。

【００３０】なお、本発明の実施例では、近接センサー
２個を１セットとして２相パルス入力によるカウント方
式としたが、近接センサー３個を１セットとして３相パ
ルス入力によるカウント方式とすれば検出分解能はさら
に増加する。但しこの場合、近接センサー３個の信号は
互いに１／６周期ずらすように配置する必要がある。

【００３１】

【発明の効果】本発明においては、複数のシリンダの進
退ストロークの差を常に一定の許容範囲内に制御するこ
とで、浸漬管の付着スラグ切削時において、昇降テーブ
ルをできるだけ水平に維持することが可能となり、伸縮
ガイド部の機械系の損傷、または昇降シリンダのロッド
の変形などのトラブルを未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浸漬管のスラグ除去装置の一実施例の
正面図である。

【図２】近接センサーと検出体の間隔を一定に保つため
の機構の部分例を示す。

【図３】ロッド進退量検出機構の部分を示す。

【図４】検出体と近接センサーとの配置例を示す。

【図５】それぞれの近接センサーによって検出体を検知
したパルスの連続波形を示す。

【図６】上昇時又は下降時において検出体をカウントす
る際の、それぞれの近接センサーからのパルスの波形を
示す。

【符号の説明】

１ 台座 ２ 昇降シリンダ ３ テーブル
４ カッター ５ ガイド支柱 ６ 車輪 ７ 貫通孔
８ 旋回ベアリング ９ ターンテーブル １０ モータ １１ シ
ュー卜 １２ スラグパン １３ 開口部 ２０ 昇降
シリンダのロッド進退量検出機構 ２１ 検出体
２２ 検出支柱 ２３，２４ 近接センサ ２５ センサ支柱
２６ 球面座 ２７ ガイドレール ２８ ローラー支持部
２９ ローラー ３０ シリンダーロッド Ｌ 浸漬管 Ｄ 付
着スラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 茂 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社エンジニアリング事業部 内 (72)発明者 藤井一良 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 佐々木 俊吉 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 Ｆターム(参考） 4K013 CA15 CE02 4K055 LA23 LA27

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のシリンダの進退駆動力を利用して
   浸漬管に付着したスラグを昇降テーブル上に設置した複
   数のカッターによって切削除去する浸漬管のスラグ除去
   装置において、 それぞれのシリンダの進退量を同調制御する昇降シリン
   ダ同調制御システムを設け、前記昇降テーブルがほぼ水
   平状態を保って昇降でき、それぞれの昇降シリンダの進
   退距離の差がそれぞれのシリンダロッド強度の許容範囲
   を越えないようにした浸漬管のスラグ除去装置。
2. 【請求項２】 昇降シリンダ同調制御システムは、高さ
   方向に等間隔に配列され、且つ、この間隔と同じ長さを
   有する昇降シリンダの進退量を検出する検出体の列と、
   この検出体列に対して相対的に平行移動する面に取り付
   けられ、検出体の間隔の半分の距離、高さ方向に離れて
   配置された２個の近接センサーとから構成される昇降シ
   リンダのロッド進退量検出機構を有し、この昇降シリン
   ダのロッド進退量検出機構が、昇降シリンダ１基毎にそ
   れぞれ１式ずつ備えられている請求項１に記載の浸漬管
   のスラグ除去装置。
3. 【請求項３】 昇降シリンダのロッドの進退量検出機構
   は、検出体を支持する検出支柱の両側端部がガイドレー
   ルを形成し、近接センサーを支持するセンサー支柱の両
   側端部から出たローラー支持部にローラーを設け、この
   ローラーによってガイドレールを挟み、検出支柱とセン
   サー支柱とが互いに一定間隔を保ち、かつ、前記ローラ
   ーの回転による移動方向以外には動作することなく、相
   対的に平行移動可能な構造とした請求項２に記載の浸漬
   管のスラグ除去装置。