JP2014080660A - 開孔閉塞装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペースを図りながら簡易な構造で出銑口の開孔閉塞が可能な開孔閉塞装置を提供する。
【解決手段】軸Ｏを中心に筒状をなす本体部２１の端部に取り付けられて軸Ｏに平行な中心軸から偏心するように延びるノズル２２を有し、ノズル２２を出銑口１０２に接続してノズル２２からのマッド材Ｍによって出銑口１０２を閉塞するマッドガン２と、ノズル２２が出銑口１０２に接続可能となるノズル接続位置Ｐ１２と出銑口１０２から離間するノズル待機位置Ｐ１１との間でノズル２２を上記中心軸を中心に回転させるノズル回転機構５と、マッドガン２を支持する支持カバー部２３に支持されて上記中心軸に平行に延び、支持カバー部２３に対して上記中心軸の方向に相対的に進退し、ノズル待機位置Ｐ１１でノズル２２に干渉せず出銑口１０２に突き当たってマッド材Ｍを除去し、出銑口１０２を開孔する開孔ロッド４１を有する開孔機３とを備えることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、高炉の炉壁に形成された出銑口を閉塞するとともに閉塞された出銑口を開孔する開孔閉塞装置に関する。

製鉄設備の一つである高炉は、鉄鉱石に含まれる酸素を還元して銑鉄を取り出す。具体的には、高炉の炉底の湯溜まり部に溜まる溶銑（溶融した銑鉄）を、湯溜まり部横の炉壁に設けられた出銑口から取り出すこととなる。そして、溶銑の取り出し後には、この出銑口は、閉塞装置を使用してマッド材と呼ばれる粘土状の耐火物を充填して焼成させることで閉塞される。

またこのように閉塞された出銑口から再度溶銑の取り出しを行う際には、空圧式もしくは油圧式の開孔機を使用して錐ロッドに前後進、打撃、回転の動作を付与することで出銑口に充填された閉塞材を除去し、出銑口の開孔を行う。

ここで一般に、出銑口の開孔閉塞作業にはそれぞれ特許文献１及び２に開示された専用の開孔装置（開孔機）と閉塞装置（マッドガン）が個別に使用されている。

特開昭５３−１１３２０３号公報 特開２０００−１１９７１５号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載された開孔装置、閉塞装置を個別に使用した場合には出銑口への位置合わせを各々個別に行わなければならず、操作が煩雑となり手間を要してしまう。また、開孔装置、閉塞装置の両方を設置することで装置全体の占有スペースが大きくなってしまうという問題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、省スペースを図りながら簡易な構造で出銑口の開孔閉塞が可能な開孔閉塞装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る開孔閉塞装置は、高炉の炉壁を貫通する出銑口を開孔又は閉塞する開孔閉塞装置であって、軸を中心に筒状をなす本体部と、該本体部の端部に取り付けられて前記軸に平行な中心軸から偏心するように延びるノズルとを有し、該ノズルを前記出銑口に接続して該ノズルから吐出される閉塞材によって該出銑口を閉塞するマッドガンと、前記ノズルが前記出銑口に接続可能となるノズル接続位置と、前記出銑口から離間するノズル待機位置との間で前記ノズルを前記中心軸を回転中心として回転させる回転手段と、前記マッドガンを支持する支持部材と、前記支持部材に支持されて、前記中心軸に平行に延びるとともに該支持部材に対して前記中心軸の方向に相対的に進退し、前記ノズルが前記ノズル待機位置にある状態で前記ノズルに干渉せずに前記出銑口に突き当たって前記閉塞材を除去し、前記出銑口を開孔する開孔ロッドを有する開孔機と、を備えることを特徴とする。

このような開孔閉塞装置によると、ノズルが中心軸から偏心しているとともに、回転手段によってノズル接続位置とノズル待機位置との間で回転可能となっている。このため、ノズルがノズル接続位置に配置された際にはマッドガンによって出銑口を閉塞でき、ノズルがノズル待機位置に配置された際には、開孔ロッドがノズルに干渉することなく出銑口を開孔できる。即ち、マッドガンと開孔機とを支持部材を介して一体に設けながら、マッドガン及び開孔機によって出銑口の開孔閉塞作業が可能である。

また、本発明に係る開孔閉塞装置は、前記ノズルを、前記中心軸の方向に進退可能とするノズルスライド手段をさらに備えていてもよい。

例えば炉壁の壁面に対してマッドガンの本体部の軸が傾いた状態でノズルが出銑口に接続される場合には、回転手段によってノズルをノズル待機位置に回転させる際にノズルが炉壁に干渉して回転手段が機能しなくなってしまうおそれがある。この点、ノズルを炉壁から離間した手前の位置に配置し、この状態で回転手段を作動させることでノズル待機位置においてノズルが炉壁に接触することがなくなる。またその後、スライド手段によってノズルをノズル接続位置まで進退移動させることで、ノズルを出銑口に接続できる。従って、スライド手段によって回転手段を確実に機能させることができるとともに、ノズルを出銑口に接続でき、より確実に出銑口の開孔閉塞作業が可能となる。

さらに、前記開孔機は、前記開孔ロッドと、前記開孔ロッドを前記中心軸の方向に進退可能に支持するガイド部と、前記ガイド部を前記中心軸の方向に進退させるガイド部スライド手段とを有していてもよい。

このような開孔機によると、ガイド部によって開孔ロッドを進退させることで出銑口の閉塞材へ外力を加えて閉塞材を除去し、出銑口の開孔が可能である。さらに、ガイド部自身もガイド部スライド手段によって進退可能となっている。このため、出銑口の開孔作業を行わない時には、開孔ロッドの先端が出銑口から離間するようにガイド部を退行させて開孔ロッドの先端が他の機器や炉壁に接触してしまうことを防止できるとともに、出銑口の開孔作業時には、ガイド部を進行させて開孔ロッドの先端を出銑口に突き当てることが可能である。さらに、出銑口の閉塞作業を行なう時には開孔ロッドが取り外されるが、この際にガイド部をスライドさせてマッドガンからガイド部が突出してしまわないようにすることで、全体として装置のコンパクト化が可能となり、省スペースを図ることができる。

また、本発明に係る開孔閉塞装置は、前記マッドガン及び前記開孔機を、前記出銑口に接続可能な作動位置と、前記出銑口と離間した待機位置との間で移動させる移動手段とをさらに備えていてもよい。

このような開孔閉塞装置によると、移動手段によって、出銑口の開孔閉塞作業時にはマッドガン及び開孔機を自動で作動位置まで移動させ、出銑口の開孔閉塞を行わない場合には自動で待機位置まで移動可能となり、より容易にマッドガン及び開孔機を移動させることができる。

請求項１の開孔閉塞装置によると、マッドガンと開孔機とを一体に設け、中心軸から偏心したノズルを回転手段によって回転させることで、省スペースを図りながら簡易な構造で出銑口の開孔閉塞が可能となる。

また、請求項２の開孔閉塞装置によると、ノズルスライド手段によって、回転手段を確実に機能させ、出銑口の開孔閉塞が可能となる。

さらに、請求項３の開孔閉塞装置によると、開孔ロッドを自身が進退するガイド部によって支持することで、開孔作業を行わない際には、開孔ロッドが他の機器や炉壁に接触せず、安全性、信頼性の向上が可能である。

また、請求項４の開孔閉塞装置によると、移動手段によって、容易にマッドガン及び開孔機を移動させ、出銑口の開孔閉塞が可能となる。

本発明の第一実施形態に係る開孔閉塞装置に関し、閉塞モードの上面図であって、（ａ）はマッドガン及び開孔機が待機位置にある状態を、（ｂ）はマッドガン及び開孔機が準備位置にある状態を、（ｃ）はマッドガン及び開孔機が作動位置にある状態を示す。 本発明の第一実施形態に係る開孔閉塞装置に関し、閉塞モードにおいてマッドガン及び開孔機が作動位置にあり、かつノズルがノズル接続位置にある状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第一実施形態に係る開孔閉塞装置に関し、開孔モードの上面図であって、（ａ）はマッドガン及び開孔機が待機位置にある状態を、（ｂ）はマッドガン及び開孔機が準備位置にある状態を、（ｃ）はマッドガン及び開孔機が作動位置にある状態を示す。 本発明の第一実施形態に係る開孔閉塞装置に関し、開孔モードにおいてマッドガン及び開孔機が作動位置にあり、かつノズルがノズル待機位置にある状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の第一実施形態に係る開孔閉塞装置に関し、開孔モードにおいて開孔機が作動位置にある場合の開孔機の動作の様子を時系列に（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す図である。 本発明の第二実施形態に係る開孔閉塞装置を示す側面図であって、（ａ）はノズルがノズル接続位置にある状態を示し、（ｂ）は（ａ）からノズルが前方に押し出された状態を示し、（ｃ）は（ａ）からノズルが回転されてノズル待機位置にある状態を示す。 本発明の第二実施形態に係る開孔閉塞装置に関し、回転スライド部の一例を示す図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係る開孔閉塞装置１について説明する。
図１から図４に示すように、開孔閉塞装置１は、高炉１００の炉壁１０１に形成された出銑口１０２を閉塞する閉塞モードと、焼成されたマッド材（閉塞材）Ｍで閉塞された出銑口１０２を開孔する開孔モードとを切り替えて、出銑口１０２の開孔閉塞作業を行う。

開孔閉塞装置１は、出銑口１０２を閉塞するマッドガン２と、マッドガン２を支持する支持カバー部（支持部材）２３と、マッドガン２の下方に設けられて支持カバー部２３に支持された開孔機３と、これらマッドガン２と開孔機３とを炉壁１０１へ近接させ、また炉壁１０１から離間させる旋回機構（移動手段）４と、閉塞モードと開孔モードとの切り替えを可能とするノズル回転機構（回転手段）５とを備えている。

旋回機構４は、マッドガン２及び開孔機３を一体として旋回させ、炉壁１０１の出銑口１０２から離間した待機位置Ｐ１（図１（ａ）及び図３（ａ）参照）と、出銑口１０２に接続可能な作動位置Ｐ３（図１（ｃ）及び図３（ｃ）参照）と、の間を移動させる。

図１及び図３に示すように、この旋回機構４は、炉壁１０１から離間した位置に設けられた旋回軸１１と、この旋回軸１１に取り付けられてマッドガン２及び開孔機３を旋回軸１１を中心に旋回可能に支持する旋回アーム１２と、旋回アーム１２に取り付けられたマッドガン２及び開孔機３の旋回アーム１２に対する取り付け角を調整する調整アーム１４とを有している。

旋回軸１１は、鉛直方向に延在するとともに、不図示のモータによって鉛直方向を回転軸線として回転可能となっている。

旋回アーム１２は、一端が旋回軸１１に取り付けられて、旋回軸１１の径方向外側に向かって延びて、他端でマッドガン２及び開孔機３を水平面に沿って旋回可能に支持している。なおこの旋回アーム１２は、他端に鉛直方向に延びるピン１３を有し、このピン１３を介してマッドガン２及び開孔機３を回転可能に支持しており、鉛直方向に直交する水平方向へのマッドガン２及び開孔機３の設置角度を変更可能となっている。

調整アーム１４は、旋回軸１１上に一端が固定され、他端は旋回アーム１２のピン１３が設けられた位置から離間した位置に固定されている。さらにこの調整アーム１４は長さ調整部１５を有し、この長さ調整部１５によって調整アーム１４を伸縮自在としている。そして、この調整アーム１４の長さを適宜選択することで、マッドガン２及び開孔機３の水平方向の設置角度を変更するとともに、これらを回動不能となるように固定する。

次に、マッドガン２について説明する。
図１及び図２に示すようにマッドガン２は、筒状に形成された本体部２１と、本体部２１の端部に取り付けられて、作動位置Ｐ３にある状態で炉壁１０１に向かって延びるノズル２２とを有している。

本体部２１は、ノズル２２内に連通する内部空間が形成されたバレル２６と、バレル２６の内部空間に押圧力を作用させる圧力発生部２９とから構成されている。
ここで、マッドガン２においてノズル２２の延びる方向、即ち本体部２１の軸Ｏの延在方向を前後方向とし、ノズル２２側を前方、本体部２１側を後方とする。さらに、マッドガン２において、前後方向及び鉛直方向に直交する方向を幅方向とする。

バレル２６は、内部空間に出銑口１０２へ導入するマッド材Ｍを収容するとともに、ノズル２２の後方側に接続されている。またバレル２６は、筒状に形成されたバレル本体２７と、バレル本体２７の前方側の端部でバレル本体２７の外周面からバレル本体２７の径方向外側に向かって、バレル本体２７よりも大径に形成されたバレルフランジ２８とを有している。

圧力発生部２９は、筒状をなし、バレル本体２７の後方側に接続されてバレル２６内のマッド材Ｍに対して押圧力を作用させ、このマッド材Ｍをノズル２２内へ向かって押し出すものであり、例えば油圧、空圧シリンダ等のアクチュエータが適用される。

ノズル２２は、本体部２１の前方に取り付けられ、筒状をなすノズル本体３１と、ノズル本体３１の後方側の端部で、ノズル本体３１の外周面からノズル本体３１の径方向外側に向かって、ノズル本体３１よりも大径に形成されたノズルフランジ３２とを有している。

ノズル本体３１は、本体部２１の軸Ｏから徐々に軸Ｏの径方向外側に偏心するように、先細りになるように前方に向かって延びて、その先端には開口部３１ａが形成されている。またこの開口部３１ａはノズルフランジ３２の形成された径方向の位置よりもさらに径方向外側の位置に形成されている。

ノズルフランジ３２は、バレルフランジ２８と前後方向につき合わされて不図示のボルト等で締結されることにより、ノズル２２とバレル２６とが接続され、これによってバレル２６から導入されたマッド材Ｍがノズル２２の開口部３１ａから前方へ吐出可能となっている。

またこのノズルフランジ３２は、開口部３１ａが形成された位置とはノズルフランジ３２の周方向に異なる位置において、径方向外側に突出するとともに前後方向を貫通する貫通孔３３ａの形成された第一ロッド支持部３３を有している。この第一ロッド支持部３３の貫通孔３３ａの中心は、ノズル本体３１の開口部３１ａの中心と軸Ｏの径方向に同じ位置に形成されている。

次に支持カバー部２３について説明する。
支持カバー部２３は、本体部２１を外周からから包み込んで支持する筒状をなす筒状部３５と、筒状部３５を前後方向の一部でさらに外周から包み込むとともに、一部が上方に突出して形成された外側筒状部３６と、外側筒状部３６から後方に突出して形成された後方突出部３７と、外側筒状部３６と筒状部３５とをつなぐダンパ４０とを有している。

筒状部３５は、本体部２１との間で軸Ｏを中心として相対回転可能に本体部２１を支持している。

外側筒状部３６は、その上面に旋回機構４の旋回アーム１２がピン１３を介して取り付けられて、旋回機構４よってマッドガン２の全体が旋回軸１１回りに旋回可能に支持されている。さらに、筒状部３５との間で前後方向へ相対移動可能であるとともに回転可能に筒状部３５を支持している。

なお、本実施形態では、図４に示すように、外側筒状部３６は水平方向に対して前方が下方に傾斜した状態で旋回アーム１２に支持されており、これによって、マッドガン２全体が前方に向かうに従って下方に傾斜していることとなる。

ダンパ４０は、一端が外側筒状部３６の幅方向の両側部に一対が取り付けられ、他端は、外側筒状部３６よりも後方で筒状部３５に取り付けられており、本体部２１及び筒状部３５に作用する前後方向への衝撃を緩衝する。

後方突出部３７は、外側筒状部３６の幅方向両側から後方に突出するとともに、上方から筒状部３５を覆うように形成されている。そしてその上面においては、旋回機構４の調整アーム１４の他端が固定されている。

次に、開孔機３について説明する。
図３及び図４に示すように開孔機３は、支持カバー部２３の下部に取り付けられて支持されている。

またこの開孔機３は、前後方向に延びる開孔ロッド４１と、開孔ロッド４１を支持するガイド部４２と、ガイド部４２及び開孔ロッド４１を支持カバー部２３に対して前後方向に進退移動させる進退機構（ガイド部スライド手段）４３とを有している。

開孔ロッド４１は、細長い棒状に形成されたロッド本体５１と、ロッド本体５１の前方側の端部となる先端に装着されて、出銑口１０２内のマッド材Ｍを掘削して除去するビット５２とを有している。また後方側の端部となる基端は、着脱可能にガイド部４２に支持されている。またこの開孔ロッド４１はガイド部４２に支持された状態で、軸Ｏに平行となるように延在して設けられている。

ガイド部４２は、支持カバー部２３の下部に設けられて開孔ロッド４１を幅方向から囲い込むガイドフレーム４５と、このガイドフレーム４５の後方側に設けられて開孔ロッド４１の基端を支持する着脱回転機構４６及び前後駆動機構４７とから構成されている。

ガイドフレーム４５は、支持カバー部２３の下部に設けられ、支持カバー部２３の幅方向寸法、及び本体部２１前後方向寸法と略同一寸法に形成された外形が矩形状をなす部材である。また、前方側の端部の幅方向略中央部には、前後方向に貫通する貫通孔が形成された第二ロッド支持部４８を有し、この第二ロッド支持部４８の貫通孔に開孔ロッド４１が挿通される。

着脱回転機構４６は、ガイドフレーム４５の後方側に取り付けられているとともに、開孔ロッド４１の基端を着脱可能に支持している。具体的には、例えば開孔ロッド４１の基端には雄ネジが形成されて、着脱回転機構４６にねじ込むように取り付けられる。

また、この着脱回転機構４６は、不図示のモータやチェーン等が設けられて、開孔モードにおいて、開孔ロッド４１を開孔ロッド４１の軸Ｏを中心に回転させ、回転力によって出銑口１０２内のマッド材Ｍを除去する。

前後駆動機構４７は、ガイドフレーム４５の後方側において、着脱回転機構４６よりもさらに後方側に設けられ、開孔モードにおいて、不図示のモータやチェーン等によって開孔ロッド４１を着脱回転機構４６とともに前後移動させ、出銑口１０２内のマッド材Ｍに打撃力を与えてマッド材Ｍを除去する。

図２（ａ）及び図４（ａ）に示すように、進退機構４３は、一端がガイドフレーム４５の後方側に取り付けられて、他端が支持カバー部２３に取り付けられた前後方向に伸縮可能である油圧や空圧等のシリンダ等のアクチュエータよりなる。そして、このアクチュエータの伸縮動作に応じてガイド部４２及びこれに取り付けられた開孔ロッド４１を、マッドガン２の本体部２１から後方に突出するように後退させる。

次に、ノズル回転機構５について説明する。
図２（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、ノズル回転機構５は、支持カバー部２３の外側筒状部３６が設けられた位置よりも前方側で、マッドガン２における外周側（本実施形態では上部）に設けられ、ノズル２２を回転させる。

このノズル回転機構５は、筒状部３５の外周面上に上方に突出して設けられた第一支持部５４と、第一支持部５４が設けられた位置から周方向の一方側（図２（ｃ）の紙面に向かって左側）に向かって筒状部３５の外周面が周方向に一部切り欠かれて形成された切欠部３５ａ内に配置され、バレル本体２７の外周面上に突出して設けられた第二支持部５５とを有している。
さらに、ノズル回転機構５は、上記第一支持部５４にシリンダ部分５３ａが支持され、また上記第二支持部５５にロッド部分５３ｂが支持されて、幅方向に延在する油圧や空圧のシリンダ等よりなるアクチュエータ５３を有している。
そしてこのアクチュエータ５３の伸縮によって、第二支持部５５を切欠部３５ａ内で周方向に移動させ、第一支持部５４と第二支持部５５とを相対的に近接、離間させることで、バレル本体２７と筒状部３５とを相対回転可能としている。

そして、このノズル回転機構５はマッドガン２が作動位置Ｐ３にある場合で、図２（ｃ）に示す閉塞モードでは、ノズル２２の開口部３１ａの中心軸が出銑口１０２の中心軸にちょうど位置するように、また図４（ｃ）に示す開孔モードでは開孔ロッド４１の中心軸が出銑口１０２の中心軸にちょうど位置するように、ノズル２２を本体部２１とともに本体部２１の軸Ｏを中心に回転させる。

なお、ノズル回転機構５は、上述したアクチュエータ５３に代えてモータ等を適用してもよい。また、ノズル回転機構５の設置位置は外側筒状部３６の前方側に限定されない。

次に、本実施形態の開孔閉塞装置１によって、出銑口１０２の開口及び閉塞を行う手順について説明する。
出銑口１０２の閉塞を行う閉塞モードでは、まず図１（ａ）に示す待機位置Ｐ１から、待機位置Ｐ１と作動位置Ｐ３との間となる図１（ｂ）に示す準備位置Ｐ２まで、マッドガン２及び開孔機３が旋回機構４によって旋回軸１１を中心に旋回移動する。

そして図１（ｃ）に示すように、準備位置Ｐ２から作動位置Ｐ３まで、マッドガン２及び開孔機３が旋回機構４によって旋回軸１１を中心にさらに旋回移動する。そしてこの作動位置Ｐ３では、ノズル２２は出銑口１０２に接続可能な状態となっている。

ここで、閉塞モードにおいては、ノズル２２は、開口部３１ａの中心軸がちょうど出銑口１０２の中心軸に一致した状態でマッドガン２が出銑口１０２に接続されるよう、ノズル回転機構５によって回転されてノズル２２の位置調整が行われ、即ち、ノズル２２がノズル接続位置Ｐ１２に位置する。

なお、このノズル回転機構５によるノズル２２の位置調整は、待機位置Ｐ１、準備位置Ｐ２、作動位置Ｐ３のいずれにマッドガン２が位置する場合に行ってもよいが、マッドガン２の炉壁１０１への接触角度によってはノズル２２が回転する際にノズル２２が炉壁１０１に接触してしまうおそれがあるので、これを回避できるタイミングでノズル回転機構５を作動させる必要がある。
また、閉塞モードにおいて開孔機３の進退機構４３は作動せず、開孔機３のガイド部４２はマッドガン２の本体部２１の下部に位置している。そして、開孔ロッド４１は取り外された状態となっている。

そして最後に、ノズル２２がノズル接続位置Ｐ１２にある状態で、圧力発生部２９を作動してバレル２６内のマッド材Ｍを出銑口１０２に向けて押し出し、出銑口１０２を閉塞する。

一方で、出銑口１０２の開孔を行う開孔モードでは、まず図３（ａ）に示す待機位置Ｐ１から、待機位置Ｐ１と作動位置Ｐ３との間となる図３（ｂ）に示す準備位置Ｐ２まで旋回機構４によって旋回軸１１を中心にマッドガン２及び開孔機３が旋回移動する。

ここで、待機位置Ｐ１又は準備位置Ｐ２にマッドガン２及び開孔機３が位置している状態で、ノズル回転機構５によってノズル２２が回転し、これにともなって第一ロッド支持部３３が第二ロッド支持部４８と前後方向に一直線に整列するようにノズル２２の位置調整が行われる。そして、開孔ロッド４１を第一ロッド支持部３３及び第二ロッド支持部４８へ挿通して開孔ロッド４１を取り付ける。この時点で、ノズル２２がノズル待機位置Ｐ１１に位置することとなるため、開孔ロッド４１の前方をノズル２２が遮ることがなく、開孔ロッド４１が前後方向に移動可能となる。

さらに、このように開孔ロッド４１が取り付けられる際には、図５（ａ）に示すように、進退機構４３を駆動することでガイド部４２は後退してガイド部４２がマッドガン２の本体部２１から後方に突出するように配置される。

その後、図３（ｃ）に示すように、準備位置Ｐ２から作動位置Ｐ３まで、旋回機構４によって旋回軸１１を中心として、マッドガン２及び開孔機３がさらに旋回移動する。

そして最後に、図５（ｂ）に示すように、作動位置Ｐ３においてはガイド部４２が進退機構４３によって前後方向に一体で前進するとともに、図５（ｃ）に示すように、着脱回転機構４６及び前後駆動機構４７によって出銑口１０２に開孔ロッド４１が突き当たる。即ち、出銑口１０２内のマッド材Ｍに対して回転力及び打撃力を与えながら、マッド材Ｍを除去し、出銑口１０２を開孔する。

このような開孔閉塞装置１においては、ノズル２２が本体部２１の軸Ｏから偏心しているとともに、ノズル回転機構５によってノズル接続位置Ｐ１２とノズル待機位置Ｐ１１との間で回転可能となっている。即ち、閉塞モードではノズル２２がノズル接続位置Ｐ１２に配置された際にはマッドガン２によって出銑口１０２を閉塞できる一方で、開孔モードではノズル２２が開孔ロッド４１に干渉することなく開孔ロッド４１の前進を妨げることないため、出銑口１０２を開孔可能である。

また、開孔機３では、ガイド部４２が進退機構４３によって前後方向、即ち出銑口１０２に向かう方向に対して進退可能となっているため、出銑口１０２の開孔作業を行う前の開孔ロッド４１の取り付け時には、開孔ロッド４１の先端が出銑口１０２から離間するようにガイドフレーム４５を後退させることが可能である。

従って、仮に開孔ロッド４１の長さ寸法が大きい場合であっても、旋回機構４によって待機位置Ｐ１から作動位置Ｐ３へ開孔機３が移動される際に、開孔ロッド４１が周辺の機器や炉壁１０１に接触してしまうことを防止できる。そして、このような長い開孔ロッド４１を使用することで、より確実に出銑口１０２の開孔作業を行うことができる。
さらに、出銑口１０２の閉塞作業を行なう閉塞モードでは開孔ロッド４１が取り外されるが、この際に進退機構４３によってマッドガン２からガイド部４２が後方に突出してしまわないように、即ち、マッドガン２の下部に収容されるようにガイド部４２を移動でき、全体として装置のコンパクト化が可能となり、省スペースを図ることができる。

本実施形態の開孔閉塞装置１によると、ノズル回転機構５によってノズル２２を回転可能としたことで、マッドガン２と開孔機３とを一体に設けながらマッドガン２及び開孔機３によって出銑口１０２の開孔閉塞が可能である。よって、開孔閉塞装置１全体の省スペースを図ることができ、また、ノズル２２を回転させるのみの簡易な構造で出銑口１０２の開孔閉塞の切り替えが可能となる。また、ガイド部４２によって開孔ロッド４１の炉壁１０１等への接触防止が可能であるため、安全性、信頼性の向上が可能である。

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る開孔閉塞装置６０について説明する。
なお、第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、開孔閉塞装置６０は第一実施形態のノズル回転機構５に代えて、ノズル回転スライド機構（回転手段、スライド手段）６１を備えている。

図６に示すように、ノズル回転スライド機構６１は、マッドガン２の後方側に設けられた回転スライド部６２と、マッドガン２の前方側で、幅方向の両側部に取り付けられた一対のロック部６３とを有している。

図７に示すように、本実施形態では、この回転スライド部６２は上下に並んで配置された二つのアクチュエータ６６と、これらによって上下に挟まれるように配置された回転軸６５と、これら回転軸６５、アクチュエータ６６を収容するケーシング６７とを有している。

ケーシング６７は、支持カバー部２３の筒状部３５に取り付けられて、筒状部３５との間で相対移動不能となっているとともに、回転軸６５及びアクチュエータ６６を動作可能に保持している。

回転軸６５はその中心軸がマッドガン２の本体部２１の軸Ｏと一致するように、圧力発生部２９に接続されており、これによってマッドガン２の本体部２１及びノズル２２が本体部２１の軸Ｏを中心に回転される。またこの回転軸６５は、前後方向へ進退可能な油圧、空圧シリンダ等となっており、即ち、本体部２１及びノズル２２を前後方向に進退移動可能としている。またこの回転軸６５の外周面には回転軸６５の周方向に並んで第一の歯６５ａが形成されることで歯車となっている。

各々のアクチュエータ６６は、幅方向に延在し幅方向に伸縮動作可能な油圧、空圧シリンダ等である。また、外周面には幅方向に間隔をあけて並んだ第二の歯６６ａが形成されており、この第二の歯６６ａが回転軸６５の第一の歯６５ａと噛合している。
即ち、回転スライド部６２はラックピニオン型のロータリーアクチュエータとなっており、アクチュエータ６６から作用された幅方向の力を前後方向を回転中心とした回転力に変換する。

各々のロック部６３は、支持カバー部２３の側部表面に取り付けられた取付部材７１と、取付部材７１に前後方向に進退移動可能に取り付けられたスライド固定ピン７２と、スライド固定ピン７２を取付部材７１に固定する回り止めナット７３とを有している。

取付部材７１は、支持カバー部２３の表面から幅方向に突出して設けられ、前後方向に貫通する貫通孔が形成されている。

スライド固定ピン７２は、前後方向に延在するとともに取付部材７１の上記貫通孔に挿通されて、ノズル２２が回転スライド部６２によって前方に押し出された際には、この回転スライド部６２の動作に連動する駆動装置を用いるか、又は手動によってバレルフランジ２８に先端部を当接させる。

回り止めナット７３は、取付部材７１の前方側でスライド固定ピン７２に螺合されて、スライド固定ピン７２の先端部がバレルフランジ２８に当接した状態で、スライド固定ピン７２を取付部材７１に対して後退しないように固定する。

次に、本実施形態のノズル回転スライド機構６１の動作の手順について説明する。
まず、閉塞モードにおいて、マッドガン２及び開孔機３が旋回機構４によって作動位置Ｐ３に旋回移動する。この際、マッドガン２のノズル２２は出銑口１０２に接続可能な状態となっているが、炉壁１０１とノズル２２との間は隙間Ｓが空いている。またこの時点で、ノズル２２はノズル接続位置Ｐ１２に位置している。

ノズル回転スライド機構６１の回転スライド部６２は、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態となるように回転軸６６が本体部２１を前方に押し出し、これにともなってノズル２２が前方に押し出されて出銑口１０２にノズル２２が接続される。
そして、ロック部６３のスライド固定ピン７２が前進してバレルフランジ２８に後方側から当接し、この状態で回り止めナット７３がスライド固定ピン７２を進退移動不能に固定し、圧力発生部２９を作動してバレル２６内のマッド材Ｍを出銑口１０２に向けて押し出し、出銑口１０２を閉塞する。

一方で、図６（ｃ）に示すように、閉塞モードから開孔モードに切り替える際には、回転軸６６によって本体部２１を回転し、これにともなってノズル２２も回転してノズル２２の開口部３１ａの中心が出銑口１０２の中心から外れ、ノズル２２がノズル待機位置Ｐ１１に位置する。

このような開孔閉塞装置６０においては、ノズル２２の先端が炉壁１０１の手前に位置するようにマッドガン２を配置した状態から、ノズル回転スライド機構６１によってノズル２２が出銑口１０２に接続されるようにノズル２２の進退移動が可能であり、同時にノズル２２の回転も可能となっている。

ここで、本実施形態のように炉壁１０１に対してマッドガン２が上下に傾いた状態でノズル２２が出銑口１０２に接続される場合に、ノズル２２をノズル回転機構５によって回転させてノズル待機位置Ｐ１１に位置した際には、ノズル２２が炉壁１０１に干渉してノズル回転機構５が機能しなくなってしまう。一方で、出銑口１０２の開孔後に出銑口１０２から流れ出る溶銑の飛び出し距離を短くするためには、出銑口１０２は炉壁１０１の外側から内側に向かって下方に傾斜するように設けられている必要があり、即ちマッドガン２が上下に傾いた状態で出銑口１０２に接続されることが好ましい。

そして、このようにマッドガン２が傾斜して設けるためには、ノズル２２がノズル待機位置Ｐ１１に位置する場合に、ノズル接続位置Ｐ１２に位置する場合よりも作動位置Ｐ３を炉壁１０１から離間した位置としなければ、ノズル２２が炉壁１０１に衝突してしまう。

ここで、本実施形態では旋回機構４を用いてマッドガン２及び開孔機３を移動させている。このため、ノズル２２がノズル待機位置Ｐ１１に位置する場合の作動位置Ｐ３を炉壁１０１から離間した位置とすることにより、開孔モードで開孔機３の開孔ロッド４１を出銑口１０２に突き当てる場合と、閉塞モードでマッドガン２を出銑口１０２に接続する場合（ノズル２２がノズル接続位置Ｐ１２に位置する場合）とで、接続角度が異なってしまう。より具体的には、閉塞モードでマッドガン２及び開孔機３が、出銑口１０２の中心軸と軸Ｏとが平行となった状態でマッドガン２が出銑口１０２に接続される一方で、開孔モードでマッドガン２及び開孔機３が、出銑口１０２の中心軸に対して軸Ｏが傾いた状態で開孔機３の開孔ロッド４１が出銑口１０２に突き当たることとなる。よって、開孔モードでは出銑口１０２の中心軸と開孔ロッド４１の中心軸との間で軸ズレが生じてしまい、開孔作業が円滑に行えないおそれがある。

逆に、開孔モードで軸ズレを生じさせないよう、マッドガン２及び開孔機３の旋回機構４への固定角度を調整した場合には、閉塞モードで軸ズレが生じてしまい、閉塞作業が円滑に行えないおそれがある。

この点、本実施形態のノズル回転スライド機構６１を用いることで、マッドガン２及び開孔機３が作動位置Ｐ３にある状態で、開孔モードで開孔ロッド４１の中心軸と出銑口１０２の中心軸とで軸が合うようにしておき、この状態からノズル２２を前方に押し出すことができる。即ち、軸Ｏと出銑口１０２の中心軸とが平行な位置関係に保たれたままノズル２２が前進することとなり、ノズル２２を回転させることでノズル２２の開口部３１ａの中心軸と出銑口１０２の中心軸とで軸ズレせずにノズル２２を出銑口１０２に接続できる。

本実施形態の開孔閉塞装置６０によると、ノズル回転スライド機構６１によって、ノズル回転機構５を確実に機能させ、出銑口１０２の開孔閉塞が可能となる。

なお、ノズル回転スライド機構６１は、ノズル２２の回転と進退移動を同時に可能とするが、例えばノズル２２の回転と進退とを別体の装置によって個別に行うものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、上述の実施形態では、開孔閉塞装置１、６０は、マッドガン２と開孔機３とが鉛直方向に配列されて一体化されている構成となっているが、例えばこれらマッドガン２と開孔機３とが水平方向に配列されていてもよく、ノズル回転機構５を用いて、開孔ロッド４１の先端、及びノズル２２の開口部３１ａが出銑口１０２に接続可能となっていればよく、配列方向は限定されない。

また、上述の実施形態では、旋回機構４によって旋回軸１１を中心に旋回させることで、マッドガン２及び開孔機３を待機位置Ｐ１と作動位置Ｐ３との間で移動させるが、この旋回機構４に代えて、例えば炉壁１０１に対して直線的に移動させる移動手段を用いてマッドガン２及び開孔機３を待機位置Ｐ１と作動位置Ｐ３との間で移動させてもよい。

さらに、進退機構４３は、アクチュエータ６６に代えて、例えばモータ等を用いてガイド部４２を進退駆動するものであってもよい。

また、閉塞材はマッド材Ｍである場合に限らず、例えばマッド材Ｍと同時に閉塞栓を出銑口１０２に導入して閉塞を行ってもよい。またこの場合、第二実施形態のノズル回転スライド機構６１を用いることで、ノズル２２の開口部３１ａと出銑口１０２との間の軸ズレを防ぐことができるため、このような閉塞栓を確実に出銑口１０２に導入できる。

また、マッドガン２においてノズル２２は、本体部２１の軸Ｏを中心に偏心せず、軸Ｏに平行な中心軸を中心に偏心していてもよい。この場合には、ノズル回転機構５はこの中心軸を中心としてノズル２２を回転させる必要がある。

１…開孔閉塞装置 ２…マッドガン ３…開孔機 ４…旋回機構（移動手段） ５…ノズル回転機構（回転手段） １１…旋回軸 １２…旋回アーム １３…ピン １４…調整アーム １５…長さ調整部 ２１…本体部 ２２…ノズル ２３…支持カバー部（支持部材） ２６…バレル ２７…バレル本体 ２８…バレルフランジ ２９…圧力発生部 ３１…ノズル本体 ３１ａ…開口部 ３２…ノズルフランジ ３３…第一ロッド支持部 ３５…筒状部 ３５ａ…切欠部 ３６…外側筒状部 ３７…後方突出部 ４０…ダンパ ４１…開孔ロッド ４２…ガイド部 ４３…進退機構（ガイド部スライド手段） ４５…ガイドフレーム ４６…着脱回転機構 ４７…前後駆動機構 ４８…第二ロッド支持部 ５１…ロッド本体 ５２…ビット ５３…アクチュエータ ５３ａ…シリンダ部分 ５３ｂ…ロッド部分 ５４…第一支持部 ５５…第二支持部 ６０…開孔閉塞装置 ６１…ノズル回転スライド機構（回転手段、ノズルスライド手段） ６２…回転スライド部 ６３…ロック部 ６５…回転軸 ６５ａ…第一の歯 ６６…アクチュエータ ６６ａ…第二の歯 ６７…ケーシング ７１…取付部材 ７２…スライド固定ピン ７３…回り止めナット １００…高炉 １０１…炉壁 １０２…出銑口 Ｍ…マッド材 Ｏ…軸 Ｐ１…待機位置 Ｐ２…準備位置 Ｐ３…作動位置 Ｐ１１…ノズル待機位置 Ｐ１２…ノズル接続位置 Ｓ…隙間

Claims (4)

1. 高炉の炉壁を貫通する出銑口を開孔又は閉塞する開孔閉塞装置であって、
   軸を中心に筒状をなす本体部と、該本体部の端部に取り付けられて前記軸に平行な中心軸から偏心するように延びるノズルとを有し、該ノズルを前記出銑口に接続して該ノズルから吐出される閉塞材によって該出銑口を閉塞するマッドガンと、
   前記ノズルが前記出銑口に接続可能となるノズル接続位置と、前記出銑口から離間するノズル待機位置との間で前記ノズルを前記中心軸を回転中心として回転させる回転手段と、
   前記マッドガンを支持する支持部材と、
   前記支持部材に支持されて、前記中心軸に平行に延びるとともに該支持部材に対して前記中心軸の方向に相対的に進退し、前記ノズルが前記ノズル待機位置にある状態で前記ノズルに干渉せずに前記出銑口に突き当たって前記閉塞材を除去し、前記出銑口を開孔する開孔ロッドを有する開孔機と、
   を備えることを特徴とする開孔閉塞装置。
2. 前記ノズルを、前記中心軸の方向に進退可能とするノズルスライド手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の開孔閉塞装置。
3. 前記開孔機は、前記開孔ロッドと、
   前記開孔ロッドを前記中心軸の方向に進退可能に支持するガイド部と、
   前記ガイド部を前記中心軸の方向に進退させるガイド部スライド手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の開孔閉塞装置。
4. 前記マッドガン及び前記開孔機を、前記出銑口に接続可能な作動位置と、前記出銑口と離間した待機位置との間で移動させる移動手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の開孔閉塞装置。

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