JP2008002736A - 溶解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気炉に金属材を連続投入可能な溶解装置において、搬送手段を移動させることなく出鋼を行う。
【解決手段】金属材を溶解させる電気炉２と、上記金属材２を搬送する搬送手段３とを備え、上方に設置された上記搬送手段３から下方に設置された上記電気炉２に上記金属材を投入する溶解装置であって、上記電気炉２の金属材投入口２６と上記搬送手段３の金属材排出口３４８とを接続する接続部１０を備え、上記接続部１０は、上記電気炉２あるいは上記搬送手段３のいずれか一方に固定され、他方に対して脱着可能とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属材を溶解する電気炉と金属材を搬送する搬送手段とを備える溶解装置に関するものである。

金属材を溶解する電気炉と金属材を搬送する搬送手段とを備える溶解装置では、搬送手段で搬送される金属材を電気炉において溶解して排出している。
このような溶解装置としては、例えば、電気炉としてアーク炉を備え、搬送手段としてコンベア装置を備え、コンベア装置で搬送するスクラップ材（金属材）をアーク炉において溶解して排出するものがある。
アーク炉とコンベア装置を備える溶解装置では、例えば、特許文献１〜３に示されているように、搬送された金属材がコンベア装置の排出口から直接アーク炉内に投入可能となるように、アーク炉とコンベア装置とを接続する場合がある。このような位置関係でアーク炉とコンベア装置とを接続することによって、アーク炉の上蓋を外すことなく連続的にアーク炉に金属材を投入することができる。
特開平６−３００４４９号公報 特開平７−１５１４７０号公報 特表２００２−５３８２９５号公報

ところで、電気炉から溶解した金属材（以下、溶融金属と称する）を排出するいわゆる出鋼を行う場合には、電気炉の下方に形成された出鋼孔を開放することによって溶融金属を電気炉の外部に排出している。このような出鋼を行う場合には、電気炉内に溶融金属が残らないように電気炉を油圧シリンダ等によって傾斜させ、全ての溶融金属が出鋼孔を介して外部に排出するようにしている。
しかしながら、上述のように、アーク炉とコンベア装置とが接続されている場合には、コンベア装置がアーク炉の傾斜動作の邪魔となるため、出鋼を行う度にコンベア装置を移動させる必要が生じる。コンベア装置の移動は、時間及び大きな動力が必要となるため、作業効率の低下を招くこととなる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電気炉に金属材を連続投入可能な溶解装置において、搬送手段を移動させることなく出鋼を行うことを可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、金属材を溶解させる電気炉と、上記金属材を搬送する搬送手段とを備え、上方に設置された上記搬送手段から下方に設置された上記電気炉に上記金属材を投入する溶解装置であって、上記電気炉の金属材投入口と上記搬送手段の金属材排出口とを接続する接続部を備え、上記接続部が、上記電気炉あるいは上記搬送手段のいずれか一方に固定され、他方に対して脱着可能とされていることを特徴とする。

また、本発明においては、上記接続部は、昇降可能なダクトであるという構成を採用することができる。

また、本発明においては、上記搬送手段のうち、少なくとも上記電気炉の直上に位置する一部が移動可能とされているという構成を採用することができる。
さらに、移動可能とされる上記搬送手段の一部は、上記搬送手段のうち固定されている一部の下方に移動可能とされているという構成を採用することができる。

本発明によれば、上記電気炉あるいは上記搬送手段のいずれか一方に固定され、他方に対して脱着可能とされている接続部が備えられている。そして、搬送手段が電気炉の上方に設置されているため、接続部を接続箇所から切り離すことによって、搬送手段に負荷を与えることなく電気炉を傾斜させることが可能となる。
したがって、本発明によれば、電気炉に金属材を連続投入可能な溶解装置において、搬送手段を移動させることなく出鋼を行うことが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る溶解装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために各部材の縮尺を適宜変更している。

図１及び図２は、本実施形態の溶解装置１の概略構成を示す模式図である。なお、図１が溶解装置１の側面断面図であり、図２が平面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の溶解装置１は、下方に設置されるアーク炉２（電気炉）と、上方に設置されるコンベア装置３（搬送手段）とを備えている。

アーク炉２は、いわゆる直流アーク炉であり、下部に下部電極２３が形成されるとともに上部が開口された炉本体２１と、炉本体２１の開口部分を閉塞するともに中央部に投入口２６（金属材投入口）が形成された炉蓋２２と、炉蓋２２を貫通して設置される２本の上部電極２４，２５とを備えている。

炉本体２１は、平面形状が長円となるように形状設定されており、不図示の支持機構によって傾動可能に支持されている。また、炉本体２１は、側方に突出する突出部２１１を有している。この突出部２１１には、下方から油圧シリンダ４が当接されている。そして、油圧シリンダ４が上下方向に駆動されることによって、炉本体２１が傾動される。
また、炉本体２１の下部には出鋼孔２７が形成されており、出鋼孔２７は、マッドガン等によって閉塞可能とされている。この出鋼孔２７は、突出部２１１の形成側と反対側寄りに形成されている。なお、図１においては、出鋼孔２７が既に閉塞された状態を示している。

炉蓋２２は、炉本体２１の平面形状に合わせて長円に形状設定されており、上述のようにその中央部に投入口２６が形成されている。炉蓋２２は、不図示の移動機構によって、炉本体２１上から移動可能とされている。この移動機構によって、炉蓋２２は、炉本体２１が傾動された場合には、その動きに応じて移動される。また、アーク炉２のメンテナンス時には、炉本体２１上から取り除かれる。そして、炉蓋２２を貫通して設置される２本の上部電極２４，２５が、投入口２６を挟んで配置されている。

上部電極２４，２５は、棒状に形状設定されており、不図示の昇降機構によって昇降可能に支持されている。そして、上部電極２４，２５と炉本体２１の下部に形成された下部電極２３とは、導電線５を介して電源装置６と接続されている。

図３は、コンベア装置３の詳細な側面図である。この図に示すように、コンベア装置３は、側壁を有するコンベアパン３０（図４〜図９参照）を延在方向に複数配置し、各コンベアパン３０を揺動することによって搬送物を搬送するいわゆるスリップスチックコンベアである。このコンベア装置３は、コンベアパン上にスクラップ材（金属材）を載置する載置部３１と、第１中間部３２と、第２中間部３３と、スクラップ材を予熱する予熱部３４とが順に連結されて構成されている。

図４は、図３のＡ−Ａ線断面図であり、載置部３１の断面図である。この図に示すように、載置部３１では、コンベアパン３０の側方にスクラップヤードホッパ３１１が設置されている。
スクラップヤードホッパ３１１は、上部が開放されていると共に側部３１２が開閉シリンダ３１３によって開閉可能とされている。そして、上部より投入されたスクラップ材Ｘを一旦貯蓄し、開閉シリンダ３１３によって側部３１２が開放されることによって、貯蓄するスクラップ材Ｘをコンベアパン３０に向けて排出する。これによって、スクラップ材Ｘがコンベアパン３０上に配置される。
このようなスクラップヤードホッパ３１１は、図２及び図３に示すように、コンベア装置３の延在方向に沿って３つ設置されている。そして、各スクラップヤードホッパ３１１には、大きさの異なるあるいは成分の異なるスクラップ材Ｘが貯蓄される。なお、スクラップ材Ｘは、リフティングマグネット７によってスクラップヤードホッパ３１１の上方から投入される。
なお、図２に示すように、各スクラップヤードホッパ３１１に隣接してスクラップ材置場３１４が設けられている。上記リフティングマグネット７は、各スクラップ置場３１４上を移動可能とされるクレーン３１５に設置されており、スクラップ材置場３１４で吸着したスクラップ材Ｘをスクラップヤードホッパ３１１に投入する。

図５は、図３のＢ−Ｂ線断面図であり、第１中間部３２の断面図である。この図に示すように、第１中間部３２では、支持機構３２１によってコンベアパン３０が上方から支持されている。そして、コンベアパン３０の下方には、何も設置されていない空間Ｋが形成されている。

図６は、図４のＣ−Ｃ線断面図であり、第２中間部３３の断面図である。この図に示すように、第２中間部３２では、支持板８上に形成された支持機構８１によってコンベアパン３０が支持されている。
また、図３に示すように、支持板８は、第２中間部３３及び予熱部３４に亘って設置されており、第２中間部３３のコンベアパン３０のみではなく、予熱部３４のコンベアパン３０も支持板８上に形成された支持機構８１によって支持されている。
支持板８の下側には、複数のローラ９が設置されている。このローラ９によって、支持板８上の構造物すなわち第２中間部３３及び予熱部３４が、図３の紙面左右方向に移動可能とされている。すなわち、本実施形態の溶解装置１においては、コンベア装置３の一部が移動可能とされている。
そして、第２中間部３３及び予熱部３４に設置されるコンベアパン３０は、載置部３１及び第１中間部３２に設置されるコンベアパン３０よりも僅かに下方に設置されている。このため、コンベアパン３０同士が接触することなく、第２中間部３３及び予熱部３４を第１中間部３２側に移動させることができる。なお、第２中間部３３及び予熱部３４を移動させる機構は、特に限定されるものではないが、例えば、油圧シリンダを用いることができる。

予熱部３４では、図３に示すように、コンベアパン３０を覆うようにケース３４１が設置されている。このケース３４１内にはアーク炉２からの排ガスが入り込み、排ガスの熱によってスクラップ材Ｘが予熱される。図３のＤ−Ｄ線断面図である図７に示すように、ケース３４１内への入口には、シールカーテン３４２が設置されており、外気がケース３４１内に進入することを抑止している。なお、シールカーテン３４２の後ろ側にも２つ目のシールカーテン３４３が設置されている。シールカーテン３４２とシールカーテン３４３との間には、吸引ダクト３４４が設置されており、吸引ダクト３４４内に設置された吸引ファン３４５の駆動によって、アーク炉２の排ガスがケース３４１内に導入される。
予熱部３４の後段（アーク炉２側）では、図３のＦ−Ｆ線断面図である図８に示すように、ケース３４１及びコンベアパン３０をアーク炉２の排ガスの熱から守るための水冷ジャケット３４６が、ケース３４１及びコンベアパン３０を覆うように設置されている。水冷ジャケット３４６内には冷却水が流れており、この冷却水によってケース３４１及びコンベアパン３０への熱の伝達が抑止される。また、図８に示すように、予熱部３４の後段には、集塵ダクト３４７が設置されており、排ガスに含まれる塵を除去することが可能となっている。
また、ケース３４１の出口３４８は、下方に向けて形成されており、コンベア装置３の排出口（金属材排出口）として機能する。また、出口３４８を囲んでフード３４９が形成されている。

また、第２中間部３３及び予熱部３４には、コンベアパン３０に振動を加えるためのバイブレータ装置３５が設置されている。バイブレータ装置３５は、図９（図３のＥ−Ｅ線断面図）に示すように、駆動モータ３５１とバイブレータ３５２とによって構成されている。このようなバイブレータ装置３５によってコンベアパン３０に振動が加えられることによって、大小様々な大きさのスクラップ材Ｘによって形成されるスクラップ材Ｘの層がコンベアパン３０上にて平坦化される。
また、図３に示すように、コンベア装置３の上方には、メンテナンスクレーン２０が設置されている。このメンテナンスクレーン２０は、アーク炉２の真上に位置されている。

図１に戻り、アーク炉２とコンベア装置３との間には昇降ダクト１０が設置されており、昇降ダクト１０によって、コンベア装置３の排出口（出口３４８）とアーク炉２の投入口２６とが接続されている。
昇降ダクト１０は、アーク炉２の炉蓋２２に対して固定される固定部１０１と、固定部１０１に対して昇降可能な昇降部１０２とによって構成されている。そして、昇降部１０２は、上昇している場合にはフード３４９に対して当接され、下降している場合にはフード３４９から切り離される。すなわち、昇降ダクト１０は、アーク炉２に対して固定され、コンベア装置３に対して脱着可能とされている。
このような昇降ダクト１０の昇降部１０２を降ろした場合、すなわち、昇降ダクト１０をフード３４９から切り離した場合には、昇降ダクト１０とコンベア装置３との間が離間される。このため、油圧シリンダ４を駆動することによって、炉本体２１を傾動させた場合であっても、アーク炉２とコンベア装置３との干渉を避け、コンベア装置３に負荷を与えることを避けることが可能となる。したがって、コンベア装置３がアーク炉２の直上に位置している場合であっても、コンベア装置３を移動させることなく、炉本体２１を傾動させることが可能となる。

次に、このように構成された本実施形態の溶解装置１の動作について説明する。

種類あるいは大きさごとにスクラップ材置場３１４に区分けされたスクラップ材Ｘは、リフティングマグネット７によって、スクラップヤードホッパ３１１に投入される。そして、スクラップヤードホッパ３１１に一旦貯蓄されたスクラップ材Ｘは、スクラップヤードホッパ３１１の側部３１２が開閉シリンダ３１３によって開放されることによって、コンベア装置３のコンベアパン３０上に載置され、コンベアパン３０の揺動によって搬送される。

スクラップヤードホッパ３１１からコンベア装置３に供給されるスクラップ材Ｘは、まずコンベア装置３の載置部３１のコンベアパン３０上に載置される。続いて、スクラップ材Ｘは、第１中間部３２及び第２中間部３３のコンベアパン３０を介して予熱部３４のコンベアパン３０まで搬送される。予熱部３４では、吸引ダクト３４４内に設置された吸引ファン３４５の駆動によって、ケース３４１内にアーク炉２の排ガスが導入されている。このため、スクラップ材Ｘは、予熱部３４において予熱された後に、ケース３４１の出口３４８から排出される。

このようにケース３４１の出口３４８から排出されるスクラップ材Ｘ、すなわち、コンベア装置３から排出されたスクラップ材Ｘは、下方に落下し、昇降ダクト１０を介してアーク炉２に投入される。
なお、コンベア装置３からアーク炉２にスクラップ材Ｘを投入する場合には、昇降ダクト１０の昇降部１０２は、上昇されており、フード３４９と当接されている。

アーク炉２内では上部電極２４，２５と下部電極２３との間でアークが形成されている。このため、アーク炉２内に投入されたスクラップ材Ｘは、アークの熱によって溶解され溶解金属Ｙとなる。

本実施形態の溶解装置１では、アーク炉２内においてスクラップ材Ｘを溶解しながら、コンベア装置３からスクラップ材Ｘをアーク炉２内に投入することができる。このため、アーク炉２にスクラップ材Ｘを連続的に投入することが可能となっている。

そして、連続的に投入されるスクラップ材Ｘを溶解することによって溶解金属Ｙが所定量溜まったら、溶解金属Ｙをアーク炉２から排出するいわゆる出鋼を行う。
出鋼を行う場合には、まず、昇降ダクト１０の昇降部１０２が下降され、フード３４９と切り離される。続いて、出鋼孔２７を開口するとともに、油圧シリンダ４によって炉本体２１を傾動させることによって、炉本体２１に貯留する溶解金属Ｙを出鋼孔２７から排出する。

このような本実施形態の溶解装置１においては、コンベア装置３がアーク炉２の上方に設置されているとともに、出鋼時には、昇降ダクト１０とコンベア装置３とが離間されている。このため、アーク炉２とコンベア装置３との干渉を避け、コンベア装置３に負荷を与えることを避けつつ、炉本体２１を傾動させることが可能となる。したがって、コンベア装置３を移動することによる作業効率の低下を招くことなく、出鋼を行うことが可能となる。

また、本実施形態の溶解装置１においては、コンベア装置３の第２中間部３３及び予熱部３４が、図３の紙面左右方向に移動可能とされている。すなわち、本実施形態の溶解装置１においては、コンベア装置３の一部が移動可能とされている。
そして、図３に示すように、吸引ダクト３４４を仮想線において示す位置まで移動させた場合には、第２中間部３３及び予熱部３４に設置されるコンベアパン３０が、載置部３１及び第１中間部３２に設置されるコンベアパン３０よりも僅かに下方に設置されているため、第２中間部３３が第１中間部３２の下方に形成された空間Ｋに入り込む（図１０参照）。
このようにコンベア装置３の一部が移動可能とされていることによって、予熱部３４をアーク炉２の直上から移動させることが可能となる。このため、例えば、炉蓋２２を移動して炉本体２１の内部をメンテナンスクレーン２０によってメンテナンスする場合に、その作業効率を向上させることが可能となる。
なお、コンベア装置３の一部を移動する場合には、当然のことながら、昇降ダクト１０の昇降部１０２を下降させた状態で行う。

また、本実施形態の溶解装置１においては、第２中間部３３を固定された第１中間部３２の下方に形成された空間Ｋに入り込ませることによって、コンベア装置３の一部を移動させている。このため、コンベア装置３を移動させるために確保するスペースを最小限に抑えることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る溶解装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、アーク炉を用いてスクラップ材を溶解した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の電気炉（例えば、誘導炉や抵抗炉）を用いてスクラップ材を溶解しても良い。
また、本発明は、スクラップ材以外の金属材を溶解する溶解装置に適用することも可能である。

また、上記実施形態においては、昇降ダクトが、アーク炉に対して固定されるとともにコンベア装置に対して脱着可能なものとなっていた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、昇降ダクトを、コンベア装置に固定されるとともにアーク炉に対して脱着可能なものとすることも可能である。
また、アーク炉とコンベア装置を接続する接続部は、昇降ダクトに限られるものではなく、アーク炉あるいはコンベア装置のいずれか一方に対して固定され、他方に対して脱着可能なものであれば良い。

また、上記実施形態においては、アーク炉の直上に位置するコンベア装置の一部（第２中間部３３及び予熱部３４）のみが移動可能な構成とされていた。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、コンベア装置全体を移動させても良い。
また、コンベア装置の移動方法は、上記実施形態に限られるものではなく、例えば、側方に移動させても良い。

本発明の一実施形態である溶解装置を模式的に示した側面断面図である。 本発明の一実施形態である溶解装置を模式的に示した平面図である。 本発明の一実施形態である溶解装置が備えるコンベア装置の側面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。 図３のＤ−Ｄ線断面図である。 図３のＦ−Ｆ線断面図である。 図３のＥ−Ｅ線断面図である。 本発明の一実施形態である溶解装置の動作を説明するための断面図である。

符号の説明

１……溶解装置、２……アーク炉（電気炉）、２６……投入口（金属材投入口）、３……コンベア装置（搬送手段）、３４８……出口（金属材排出口）、１０……昇降ダクト（接続部）

Claims (4)

1. 金属材を溶解させる電気炉と、前記金属材を搬送する搬送手段とを備え、上方に設置された前記搬送手段から下方に設置された前記電気炉に前記金属材を投入する溶解装置であって、
   前記電気炉の金属材投入口と前記搬送手段の金属材排出口とを接続する接続部を備え、
   前記接続部は、前記電気炉あるいは前記搬送手段のいずれか一方に固定され、他方に対して脱着可能とされている
   ことを特徴とする溶解装置。
2. 前記接続部は、昇降可能なダクトであることを特徴とする請求項１記載の溶解装置。
3. 前記搬送手段のうち、少なくとも前記電気炉の直上に位置する一部が移動可能とされていることを特徴とする請求項１または２記載の溶解装置。
4. 移動可能とされる前記搬送手段の一部は、前記搬送手段のうち固定されている一部の下方に移動可能とされていることを特徴とする請求項３記載の溶解装置。
   
   
   

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