JP2007113056A - 冷鉄源投入方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶銑を搬送する容器の無用なサイクルタイムの延長を回避することが可能な、容器に冷鉄源を投入する冷鉄源投入装置および方法を提供する。
【解決手段】転炉工程に溶銑を搬送するための容器８に冷鉄源を投入する装置１であって、冷鉄源を貯蔵する貯蔵場５と、容器を搬送するための軌道９，９の上方に設けられ冷鉄源を一時収容するホッパー２ａと、貯蔵場に貯蔵された冷鉄源をホッパーに移送する移送装置７と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転炉工程に溶銑を搬送するための容器に冷鉄源を投入する方法および装置に関する。

従来より、製鋼工程でスクラップ化した冷鉄源を、溶銑を搬送するための混銑車（トピードカー）または溶銑鍋に投入して溶銑内に溶融させ、転炉による処理を経て鋼として再利用することが広くなされている。
混銑車または溶銑鍋への冷鉄源の投入は、電磁マグネットを用いて行う方法（特許文献１，２）またはシュート（バケット）を用いて行う方法（特許文献２，３）が一般的であり、これらは、通常、天井クレーン等の重機により搬送される。
特開２００５−１４６３５２号公報 特開平５−９５３８号公報 特開２００５−２９８６５号公報

しかし、投入を電磁マグネットまたはシュートで行う場合、冷鉄源を保持した電磁マグネットまたは冷鉄源を収容したシュートを混銑車等の開口部に正確に搬送し投入する作業を短時間で行うことは容易ではなく、混銑車等のサイクルタイムが延びる事態を招きやすい。また、混銑車等の開口部に電磁マグネットまたはシュートを予定作業時間内に的確に搬送するには熟練した作業員の操作によらなければならず、作業員の確保が容易ではないという問題もある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、溶銑を搬送する容器の無用なサイクルタイムの延長を回避することが可能な、容器に冷鉄源を投入する冷鉄源投入装置および方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る冷鉄源投入装置は、転炉工程に溶銑を搬送するための容器に冷鉄源を投入する装置であって、前記冷鉄源を貯蔵する貯蔵場と、前記容器を搬送するための軌道の上方に設けられ前記冷鉄源を一時収容するホッパーと、前記貯蔵場に貯蔵された前記冷鉄源を搬出して前記ホッパーに移送する移送装置と、を有する。
本発明によれば、例えば混銑車への冷鉄源の投入を短時間で行うことができるので混銑車のサイクルタイムを短縮することができる。

好ましくは、前記貯蔵場は前記冷鉄源の搬出口に雨水の浸入を防止するための開閉可能な蓋を有し、前記ホッパーは前記冷鉄源の収容口に開閉可能な蓋を有する。
ホッパーをこのように構成することにより、雨水などのホッパー内への侵入を防ぎ冷鉄源の酸化の進行を防止することができる。
本発明に係る冷鉄源投入方法は、転炉工程に溶銑を搬送するための容器に冷鉄源を投入する方法であって、前記容器が所定の位置に到着する前に前記容器を搬送するための軌道の上方に設けられたホッパーに前記冷鉄源を収容しておき、前記容器が前記所定の位置に到着後前記ホッパーの排出口の下方に位置する前記容器の開口部から前記冷鉄源を前記容器に投入する。

本発明によれば、例えば混銑車への冷鉄源の投入を短時間で行うことができるので混銑車のサイクルタイムを短縮することができる。
前記冷鉄源は、冷銑も投入できるが、特に、比表面積が大きく（≧１０ｍｍ²／ｇ）、酸化による錆の重量比率が高くなる傾向がある溶銑地金、鋼地金、玉銑、粒銑、還元鉄、転炉排ガスからの回収ダスト、またはこれらの２つ以上を組み合わせたものを投入するのが効果的である。

本発明によると、溶銑を搬送する容器の無用なサイクルタイム延長を回避することが可能な、容器に冷鉄源を投入する冷鉄源投入装置および方法を提供することができる。

図１は本発明に係る冷鉄源投入装置１の配置を示す立面図、図２は冷鉄源投入装置１の配置を示す平面図、図３はホッパー２ａの概要を示す正面図、図４はホッパー２ａ，２ｂの概要を示す平面図、図５はホッパー２ａ下部の正面図、図６はホッパー２ａ下部とゲート部４との位置関係を示す図、図７は冷鉄源貯蔵場５の斜視図、図８は冷鉄源貯蔵場５の蓋６ａ，６ｂの開閉機構を示す図である。
図１，２において、冷鉄源投入装置１は、ホッパー２ａ，２ｂ、旋回作業機７、および冷鉄源貯蔵場５などからなる。

ホッパー２ａ，２ｂは、ほぼ同一の構成を有するものが混銑車８の軌道９，９方向に並べて２基設けられており、冷鉄源を一時収容した後に混銑車８に冷鉄源を投入するためのものである。ホッパー２ａ，２ｂは、いずれもその排出口１０が混銑車８の軌道９，９間の上方に位置するように配置されている。ホッパー２ａ，２ｂは、図３，４に示されるように、本体１１、蓋部１２、蓋開閉装置１３、排出口開閉装置３、および投入補助部１４などからなる。
本体１１は、水平断面の形状が全ての部分で矩形であって、上部に開口する収容口１５の水平断面積が最も大きく、下部の排出口１０に向かって徐々に水平断面積が小さくなっている。収容口１５は、旋回作業機７により冷鉄源を収容しやすいように旋回作業機７側が軌道９，９と直角方向に延びて、軌道９，９方向に対して非対称となっている。排出口１０を形成する軌道９，９と直交する側面の部材１６ａ，１６ｂは、その下方の端縁１７ａ，１７ｂが特定の曲率を有して下に凸状に形成されている（図６参照）。ホッパー２ａ，２ｂは、軌道９，９を跨ぐように設けられた架構１８に支持されている。

蓋部１２は、蓋１９、桟２０ａ，２０ｂ、支柱２１ａ，２１ｂ、枢支部２２、連結部２３などからなる。
蓋１９は、本体１１の収容口１５を完全に覆って本体１１内への雨水の侵入を防止する役割を有する。蓋１９は、軌道９，９に直交する方向に配置された２つの桟２０ａ，２０ｂに支持されている。桟２０ａ，２０ｂは、それぞれが別個の支柱２１ａ，２１ｂに９０度の角度を有して固定され、支柱２１ａ，２１ｂは、その下端が架構１８に固定された枢支部２２に回動自在に連結されている。また、支柱２１ａ，２１ｂ同士は連結部２３により固定的に連結されていおり、蓋１９および支柱２１ａ，２１ｂは、枢支部２２との連結部分で一体物として回動するように構成されている。

蓋開閉装置１３は、図５に示されるように、ブラケット２４、モートルシリンダ２５、および第１支持部２６などからなり、軌道９，９に直交させて本体１１近傍に配置されている。
ブラケット２４は、支柱２１ａから支柱２１ｂと逆側に突出した連結部２３の端部に一体化されている。モートルシリンダ２５は公知の電動式アクチュエータであり、そのロッド２７の先端は、ブラケット２４と回動自在に連結されている。モートルシリンダ２５におけるロッド２７と反対側の端部（ヘッドカバー）にはトラニオン２８を有している。

第１支持部２６は、架構１８に固定されてモートルシリンダ２５のトラニオン２８と回動自在に連結され、蓋１９の開閉時にモートルシリンダ２５の揺動を可能にしている。
蓋開閉装置１３は、モートルシリンダ２５の伸縮動作によって蓋１９を開閉させるためのものであり、モートルシリンダ２５が収縮した時には蓋１９を収容口１５を閉じた状態に保ち、モートルシリンダ２５が伸張した時には、蓋１９を図３において左回り（矢印Ａ）に９０度回転させてホッパー２ａの収容口１５を開放状態に保つ。
図３，５，６において、排出口開閉装置３は、ゲート部４、エアシリンダ２９、および第２支持部３０などから構成される。

ゲート部４は、１対の側板３１ａ，３１ｂおよび底板３２などからなる。
側板３１ａ，３１ｂは、板状であってその一辺４８ａ，４８ｂが、ホッパー２ａの排出口１０の側面の部材１６ａ，１６ｂにおける端縁１７ａ，１７ｂの曲率と同一または若干大きな曲率を有して凸状に形成されている。側板３１ａ，３１ｂは、排出口１０の上方の対向する側面３３ａ，３３ｂに設けられた一対の支持軸３４（図６において側板３１ｂ側の支持軸を省略）によって、凸状に形成された辺４８ａ，４８ｂの各部の法線が交わる箇所またはそれより若干上方において回動可能にホッパー２ａに一体化されている。また、側板３１ａ，３１ｂの外方の面には、エアシリンダ２９のロッドと回動可能に連結するための結合部３５が設けられている（図６において側板３１ｂ側の結合部の図示を省略）。

底板３２は、矩形の板状体であって、かつ板全体が円柱の周面の一部のように側板３１ａ，３１ｂの凸状の辺４８ａ，４８ｂと同一の曲率を有して彎曲している。底板３２は、平行に配置された側板３１ａ，３１ｂに挟まれて、かつ底板３２と側板３１ａ，３１ｂとが直角になるように、彎曲する２辺が側板３１ａ，３１ｂに固定されている。したがって、底板３２がホッパー２ａの排出口１０の下方にあるときは排出口１０は底板３２で閉じられ、底板３２が図５および図６の矢印Ｂ方向に回動すると排出口１０が開放される。
エアシリンダ２９は公知の中間トラニオン型複動シリンダが使用される。エアシリンダ２９のロッドは、その先端側で側板３１ａ，３１ｂに設けられた結合部３５と回動自在に連結されている。

第２支持部３０は、架構１８に固定されてエアシリンダ２９のトラニオンと回動自在に連結され、排出口１０の開閉時にエアシリンダ２９の揺動を可能にしている。。
上記のように構成された排出口開閉装置３は、開閉動作を底板３２が支持軸３４廻りに回動して行うので、例えば、平坦な底板３２が水平方向に移動して開閉動作を行う場合に比べ水平方向の周囲への他の機器の配置の制約がなく、底板３２が下方に片開きして開閉動作を行う場合に比べ下方への他の機器の配置の制約がない。そのため、図５に示されるように、排出口１０に極めて近い位置に投入補助部１４を配置することができ、混銑車８に投入される冷鉄源が周囲に飛散するのを防止することができる。

投入補助部１４は、ホッパー２ａの下方に設けられ、ホッパー２ａの排出口１０よりも大きな上方開口部３６と混銑車８の投入口３７よりも小さな下方開口部３８とを有する。投入補助部１４は、排出口１０から排出された冷鉄源がより確実に混銑車８の投入口３７に投入されるようにするためのものである。
旋回作業機７は、冷鉄源貯蔵場５に貯蔵された冷鉄源をホッパー２ａ，２ｂに移送するためのものである。旋回作業機７は、いわゆるバックホーが使用される。旋回作業機７は、ホッパー２ａ，２ｂの横に設けられたステージ３９の上に配置され、ステージ３９上において走行することなく冷鉄源の移送を行う。旋回作業機７が配置されるステージ３９は、旋回作業機７のアーム４０を延ばしたときにバケット４１が冷鉄源貯蔵場５の底面に達することができるような高さに設けられている。

なお、旋回作業機７は、本発明における移送装置である。
冷鉄源貯蔵場５は、図１，２に示されるように、ダンプカーまたはフォークリフト等で冷鉄源を搬入できるように、ステージ３９と並べて地表近くに設けられている。また、冷鉄源貯蔵場５は、図７に示されるように、２つの区画４２ａ，４２ｂに仕切られており、それぞれの区画４２ａ，４２ｂには同じ銘柄または複数の銘柄の冷鉄源、例えば、溶銑地金、鋼地金、玉銑、粒銑、還元鉄、転炉排ガスからの回収ダスト、またはこれらの２つ以上を組み合わせたものなどが貯蔵される。それぞれの区画４２ａ，４２ｂには開閉可能な蓋６ａ，６ｂが設けられている。蓋６ａ，６ｂは、区画４２ａ，４２ｂごとに設けられ、冷鉄源貯蔵場５ではいわゆる観音開きとなっている。蓋６ａ，６ｂは、蝶番が設けられた端に対向する端側に一端が固定されたワイヤ４３を、シーブ（綱車）４４を介して側壁に取り付けられた電動ウインチ４５で巻き上げることにより開かれる（蓋６ｂについてはワイヤ、シーブ、および電動ウインチの図示を省略）。電動ウインチ４５は、蓋６ａ，６ｂが垂直になる前（図８においてα＞０）に巻き上げを停止するように設定されている。蓋６ａ，６ｂは、電動ウインチを逆回転させワイヤを緩めることによって自重で閉じられる。

次に、冷鉄源投入装置１による混銑車８への冷鉄源の投入作業について説明する。
空の混銑車８がホッパー２ａ，２ｂのいずれかの下方に到着する前に、混銑車８に投入すべき銘柄の所定量の冷鉄源を、旋回作業機７を使用して冷鉄源貯蔵場５からホッパー２ａ，２ｂのいずれかに収容する。
ホッパー２ａ，２ｂへの冷鉄源の収容は、先ず、収容すべき冷鉄源を貯蔵する冷鉄源貯蔵場５の蓋６ａ，６ｂが旋回作業機７の操作者が行う遠隔操作により開かれることにより開始される。操作者に操作される旋回作業機７は、アームを延ばして下方の冷鉄源貯蔵場５の一方の区画４２ａ（，４２ｂ）から所定の冷鉄源をバケットですくい取る。続いて、操作者は遠隔操作により一方のホッパー２ａ（，２ｂ）の蓋１９を開け、旋回作業機７を操作して冷鉄源をバケットからホッパー２ａ（，２ｂ）に収容する。ホッパー２ａ（，２ｂ）に収容される冷鉄源の量管理は、予め旋回作業機７のバケットが通常操作で移送できる冷鉄源の量を計量しておき、バケットの杯数を数えることにより行われる。複数種類の冷鉄源を使用する場合には、他方の区画４２ｂ（，４２ａ）からも同様に冷鉄源をホッパー２ａ（，２ｂ）に移送する。

所定の冷鉄源が冷鉄源貯蔵場５からホッパー２ａ（，２ｂ）に移送されると、操作者の遠隔操作により冷鉄源貯蔵場５の蓋６ａ，６ｂおよびホッパー２ａ（，２ｂ）の蓋１９が閉じられる。ホッパー２ａ，２ｂへの冷鉄源の移送は、生産計画表の混銑車８の手配計画および混銑車８ごとの冷鉄源の投入銘柄、重量に従って、原則として２基のホッパー２ａ，２ｂに対して交互に行われる。また、移送する冷鉄源が一方の区画４２ａ（，４２ｂ）に貯蔵されている場合には、該当する蓋６ａ（，６ｂ）のみが開かれる。
空の混銑車８が冷鉄源が収容されたホッパー２ａ（，２ｂ）の下方に到着すると、混銑車を牽引する機関車の運転手は軌道９，９の横の操作盤の「投入ボタン」を押すことによりエアシリンダ２９を伸張動作させて排出口１０を開放し、ホッパー２ａ（，２ｂ）内の冷鉄源を混銑車８に投入する。そののち、タイマーにより自動的にエアシリンダ２９を収縮動作させて排出口１０を閉じ、冷鉄源の投入作業を終える。

冷鉄源投入装置１は、混銑車８への冷鉄源の投入をホッパー２ａ，２ｂの排出口開閉装置３を開くのみで行うことができ、極めて短時間に所定量の冷鉄源を正確に混銑車８に投入することができる。冷鉄源投入装置１では、予め冷鉄源をホッパー２ａ，２ｂに収容しておくので、冷鉄源の混銑車８への投入時間は、混銑車８にクレーン等で移動する電磁マグネットまたはシュートを用いる場合に比べて、例えば、１１〜２０分程度短縮することができる。１輌の混銑車８のサイクルタイムはこの投入時間分短縮されるので、高炉からの溶銑を移送する混銑車８の回転が早まり、高価な混銑車８の必要車輌数を低減させることが可能となる。

冷鉄源の投入作業では、混銑車８が到着する前に、予めホッパー２ａ，２ｂに冷鉄源を収容するので、旋回作業機等の操作に不慣れな操作者が操作してホッパー２ａ，２ｂへの冷鉄源の収容に長時間要しても、混銑車８のサイクルタイムを増加させる等の弊害が生じない。
冷鉄源貯蔵場５およびホッパー２ａ，２ｂにそれぞれ設けられた開閉式の蓋６ａ，６ｂ，１９，１９は、冷鉄源貯蔵場５およびホッパー２ａ，２ｂに貯蔵されている冷鉄源に雨水がかかるのを防止する。冷鉄源に雨水がかかると、酸化反応により表面に錆が発生する。酸化鉄である錆の割合が多くなると、高炉受銑時に溶銑に含まれる炭素と反応して一酸化炭素ガスが急激に発生し、脱硅された溶銑の表面にある多量のスラグのフォーミング、さらには突沸現象が発生する。また、混銑車８に投入された冷鉄源の過度の含水は、混銑車８に溶銑を装入するときに水蒸気爆発に近い突沸を生じさせる。これらの突沸は、作業の安全を損なうとともに受銑量の低下を招く。

つまり、冷鉄源貯蔵場５およびホッパー２ａ，２ｂに設けられた蓋６ａ，６ｂ，１９，１９は、冷鉄源の錆の発生を減少させて混銑車に高炉からの溶銑を装入する際の作業の安全性を向上させるとともに転炉工程における溶銑の原単位を向上させることに寄与する。
冷鉄源投入装置１では、冷鉄源の移送に旋回作業機７が使用されている。旋回作業機７は、混銑車８への冷鉄源の投入に広く利用されている天井クレーン等の重機に比べ、設備費および建屋の耐荷重設計が不要なために建屋の建設費を低く抑えることができ、製鋼工程の製造コストを低減させることもできる。

上述の実施形態において、ホッパー２ａ，２ｂの排出口１０の水平断面の形状を円形、楕円形、長円形、その他種々の形状とすることができる。それらの場合であっても、排出口１０の端縁が水平面の１方向から見て特定の曲率を有するように形成される。そうすると、図５，６に示される構成の排出口開閉装置３により排出口１０の開閉を行うことが可能である。
排出口開閉装置３における側板３１ａ，３１ｂは板状に限られず、支持軸３４廻りに回動可能な種々の形状とすることができる。同様に、底板３２についても、排出口１０側の面が特定の曲率を有すれば矩形の板状体に限定されず、上に述べた機能を有する種々の形状とすることができる。

ホッパー２ａ，２ｂの収容口１５，１５は、旋回作業機７側に傾けて、つまり収容口１５，１５の端縁が旋回作業機７側で低くなるように形成してもよい。その場合、蓋１９，１９は収容口に合わせて傾斜させて設けられる。また、蓋１９，１９の開閉方向は、軌道９，９と直交する方向ではなく軌道９，９の方向に、２基のホッパー２ａ，２ｂについて逆方向に開閉するようにしてもよい。
冷鉄源貯蔵場５の蓋６ａ，６ｂの開閉機構、ホッパー２ａ，２ｂの収容口１５，１５の蓋１９，１９の開閉機構、およびホッパー２ａ，２ｂの排出口１０，１０の開閉機構を上記以外のものとすることができる。例えば、冷鉄源貯蔵場５の蓋６ａ，６ｂおよびホッパー２ａ，２ｂの収容口１５，１５の蓋１９，１９を水平方向にスライドするように構成してもよい。

冷鉄源投入装置１は、混銑車８に冷鉄源を投入する場合の他、高炉から転炉設備に溶銑を搬送する溶銑鍋などに冷鉄源を投入する場合にも適用することができる。
冷鉄源投入装置１の各構成または全体の構造は、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。また、冷鉄源投入装置１の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

転炉工程に溶銑を搬送する混銑車および溶銑鍋などに冷鉄源を投入する方法および装置に利用することができる。

本発明に係る冷鉄源投入装置の配置を示す立面図である。 冷鉄源投入装置の配置を示す平面図である。 ホッパーの概要を示す正面図である。 ホッパーの概要を示す平面図である。 ホッパー下部の正面図である。 ホッパー下部とゲート部との位置関係を示す図である。 冷鉄源貯蔵場の斜視図である。 冷鉄源貯蔵場の蓋の開閉機構を示す図である。

符号の説明

１ 冷鉄源投入装置
２ａ，２ｂ ホッパー
５ 貯蔵場（冷鉄源貯蔵場）
７ 移送装置（旋回作業機）
８ 容器（混銑車）
９ 軌道
１０ 排出口
１５ 収容口
１９ 蓋
３７ 開口部（投入口）

Claims (4)

1. 転炉工程に溶銑を搬送するための容器に冷鉄源を投入する装置であって、
   前記冷鉄源を貯蔵する貯蔵場と、
   前記容器を搬送するための軌道の上方に設けられ前記冷鉄源を一時収容するホッパーと、
   前記貯蔵場に貯蔵された前記冷鉄源を搬出して前記ホッパーに移送する移送装置と、を有する
   ことを特徴とする冷鉄源投入装置。
2. 前記貯蔵場は前記冷鉄源の搬出口に雨水の浸入を防止するための開閉可能な蓋を有し、
   前記ホッパーは前記冷鉄源の収容口に開閉可能な蓋を有する
   請求項１に記載の冷鉄源投入装置。
3. 転炉工程に溶銑を搬送するための容器に冷鉄源を投入する方法であって、
   前記容器が所定の位置に到着する前に前記容器を搬送するための軌道の上方に設けられたホッパーに前記冷鉄源を収容しておき、
   前記容器が前記所定の位置に到着後前記ホッパーの排出口の下方に位置する前記容器の開口部から前記冷鉄源を前記容器に投入する
   ことを特徴とする冷鉄源投入方法。
4. 前記冷鉄源が、
   溶銑地金、鋼地金、玉銑、粒銑、還元鉄、転炉排ガスからの回収ダスト、またはこれらの２つ以上を組み合わせたものからなる
   請求項３に記載の冷鉄源投入方法。

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