JP2015009249A - 充填材投入装置及び充填材投入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の充填材をノズルに向けて簡易且つ短時間で投入可能な充填材の投入技術を提供する。
【解決手段】充填材投入装置は、溶融金属容器８の底部に形成されたノズル８２に対し、投入用ホッパ１から砂を落下させて上記ノズル８２に上記砂を投入する充填材投入装置である。上記投入用ホッパ１は、少なくとも下部が漏斗状となっているホッパ本体１Ａと、そのホッパ本体１Ａの下部に連続する直管部１Ｂとを備える。上記ホッパ本体１Ａ内は仕切板１１で複数の室Ｒ１，Ｒ２に区画され、各室Ｒ１，Ｒ２毎に室Ｒ１，Ｒ２内の充填材を順番に上記管部に送り可能となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、取鍋等の溶融金属容器への受鋼準備として、溶融金属容器の底部に形成されているノズルに砂などの充填材を上方から投入するための技術に関する。

溶鋼排出用のスライドゲートノズルを有する取鍋等の溶融金属容器においては、ノズル内に溶鋼が侵入して固化すると当該ノズルからの溶鋼排出が出来なくなる。これを防止するために、溶融金属容器に溶鋼を受け入れるに先立ち、上記ノズル内に砂などの充填材を充填することが行われる。
上記ノズルへの充填材の充填方法としては、特許文献１に記載のように、ノズル上方に移動した投入用ホッパから充填材を落下して当該ノズルに充填材を投入する方法と、特許文献２に記載のように、溶融金属容器の下側から流動化させた砂をノズル内に押し込んで挿入する方法とがある。

特開平０８−１０３８６３号公報 特開平１０−２９０５７号公報

特許文献２に記載のように溶融金属容器の下側から砂を挿入する方法は、大規模な設備を必要とし、且つその設備の設置のために広い面積を必要とする。このため、既設工場等ではスペースの制約から設備の設置が困難な場合がある。
一方、特許文献１に記載のように、上側から充填材を投入する方法では、一種類の充填材をホッパに収容した後に、そのホッパをノズル上方に移動させてホッパから充填材を落下させる事から、ホッパをノズル上方に移動させる度に、高熱の溶融金属容器の上部からノズル位置を確認するなどの作業が要求される。また、投入する充填材を変更する度にホッパを移動させる必要があり、そのたびに、ホッパから落下する充填材がノズルに向けて出来るだけ精度良く投入可能な位置にホッパ位置を調整する必要がある。このような作業が、投入する充填材が変更される度に要求される。

更に、複数種類の充填材（砂）を投入する場合、上記のように、溶融金属容器毎に複数回の投入用ホッパの旋回作業（移動作業）、ホッパの位置調整のための目視作業が要求される。このことから、充填材投入作業の処理時間が長くなるほど、充填材投入処理中に溶融金属容器内のノロ脱落によるノズルへの不純物が入り込む可能性があるため、複数の充填材の投入作業は短時間で実施できることが好ましい。

しかしながら、特許文献１では、投入する砂（充填材）が変更される度に、投入用ホッパを砂供給位置まで旋回させて、計量用ホッパから投入用ホッパ内に新たな砂を供給し、その後、再び投入用ホッパをノズル上方位置まで旋回させる必要がある（段落番号００１６，００１７参照）。このため、特許文献１では上述の課題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、複数の充填材をノズルに向けて簡易且つ短時間で投入可能な充填材の投入技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様である充填材投入装置は、溶融金属容器の底部に形成されたノズルに対し、投入用ホッパから充填材を落下させて上記ノズルに上記充填材を投入する充填材投入装置であって、上記投入用ホッパは、少なくとも下部が漏斗状となっているホッパ本体と、そのホッパ本体の下部に連続する管部とを備え、上記ホッパ本体内は、複数の室に区画され、各室毎に室内の充填材を順番に上記管部に送り可能となっていることを特徴とする。
このとき、上記投入用ホッパに上記ノズルを映し出し可能なステンレス製の鏡を設けても良い。

また、上記投入用ホッパに上記ノズルに向けて光を投光可能な投光装置を設けても良い。
また、本発明の一態様である充填材投入は、溶融金属容器の底部に形成されたノズルに対し、投入用ホッパから充填材を落下させて上記ノズルに上記充填材を投入する充填材投入方法であって、上記投入用ホッパのホッパ本体内を仕切板で複数の室に区画すると共にそのホッパ本体の下部に連続する管部を備え、各室毎に個別の充填材を収容した後に、上記投入用ホッパを上記ノズルの上方に移動し、その後、所望の上記室内の充填材を上記ノズルに向けて順番に落下させることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、一つの投入用ホッパ内に複数の個別の充填材を収容して一つの管部からノズルに向けて各充填材を個別に落下可能となる。したがって、落下させる充填材を変更するたびに、ホッパへの充填材の供給のための当該ホッパの移動が不要となる。
この結果、複数の充填材をノズルに向けて簡易且つ短時間で投入可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る充填材投入装置を説明するための概略側面図である。 本発明に基づく実施形態に係る砂投入用の穴の開閉構造の一例を示す模式図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の充填材投入装置を説明するための概略側面図である。
なお、以下の実施形態では、ノズルに投入する充填材を砂と呼称して説明する。
（構成）
充填材投入装置は、投入用ホッパ１、投入用ホッパ１に固定された鏡２、投入用ホッパ１に固定された投光装置３、上記投入量ホッパを旋回させるためのホッパ移動装置４と、を備える。

先にホッパ移動装置４について説明する。
ホッパ移動装置４は、支柱部４１と、その支柱部４１の上部に片持ち梁状に支持されるアーム部４２と、を備え、そのアーム部４２の先端部に上記投入用ホッパ１が固定されている。
上記支柱部４１は、対象とする溶融金属容器８の側方上部に位置する作業床５から立設している。

また、上記アーム部４２の基端部４２ａは、上記支柱部４１に旋回可能に支持されている。本実施形態では、上記支柱部４１の少なくとも上部側を外形円柱形状とする。また、上記アーム部４２の基端部４２ａに有底筒体４３を設け、その有底筒体４３内に支柱部４１が挿入されるように、上記支柱部４１に上側から有底筒体４３を同軸に配置することで、アーム部４２が支柱部４１を軸に横方向に旋回可能な構造となっている。
上記筒体４３には、横方向に張り出す旋回用取手４４が設けられていて、その旋回用取手４４を操作することで、アーム部４２及び投入用ホッパ１が旋回可能となっている。なお、支柱部４１と有底筒体４３との間には適宜、軸受（不図示）が設けられて、滑らかに旋回可能となっている。

また上記支柱部４１と有底筒体４３には外向きフランジ部４１ａ、４３ａが形成され、その２つの外向きフランジ部４１ａ、４３ａには、アーム部４２の旋回位置をロックするためロック穴が適宜開口し、その対を成すロック穴にロックピン４５を挿入することでアーム部４２の旋回を規制可能となっている。ロックはクランプなどで実施しても良い。
なお、支柱部４１に対しアーム部４２を不図示のアクチュエータによって旋回駆動するように構成しても良い。

（投入用ホッパ１）
上記投入用ホッパ１は、少なくとも下部が漏斗状となっているホッパ本体１Ａと、そのホッパ本体１Ａの下部に連続して鉛直下方に軸を向けた直管部１Ｂと、を備える。図１では、ホッパ本体全体が漏斗状になっている場合を例示しているが、ホッパ本体１Ａは、下部側だけが漏斗状となって、上方部分が円筒状などの形状となっていても良い。
上記ホッパ本体１Ａ内は、床板１０によって下部側の空間Ｓ１と上部側の空間Ｓ２に区画されていると共に、上記床板１０より上方に上記上部側の空間Ｓ２が、上下に延びる仕切板１１によって複数の室Ｒ１，Ｒ２に区画されている。各室Ｒ１，Ｒ２の底部は、上記床板１０によって形成される。

なお、本実施形態では、上部側の空間Ｓ２を２つの室Ｒ１，Ｒ２に区画した場合を例に挙げて説明するが、仕切板で３つ以上の室Ｒ１，Ｒ２に区画してもよい。また、仕切板１１は中心位置に位置している必要はなく、各室Ｒ１，Ｒ２の大きさや形状が異なっていても良い。
上記床板１０には、図２に示すように、各室Ｒ１，Ｒ２に対応する位置にそれぞれ砂落下用の穴１０ａ、１０ｂが開口し、その砂落下用の穴１０ａ、１０ｂを通じて各室Ｒ１，Ｒ２の砂を上記下部側の空間Ｓ１、更には上記直管部１Ｂに送り可能となっている。

その床板１０の下部側に板状の弁体６が配置され、該弁体６をスライドすることで各室Ｒ１，Ｒ２の砂落下用の穴１０ａ、１０ｂを開閉可能となっている。
本実施形態では、上記２つの室Ｒ１，Ｒ２は、アーム部４２の延在方向に並ぶように配置される。そして、上記２つの砂落下用の穴１０ａ、１０ｂを開閉する弁体を、一つの弁体６で構成し、その弁体６を上記アーム部４２の延在方向Ｌに進退させることで、２つの砂落下用の穴１０ａ、１０ｂを同時に閉じた状態とするか、２つの砂落下用の穴１０ａ、１０ｂの一方のみを開放状態に設定可能となっている。

具体的には、図２のように、弁体６には、２つの砂落下用の穴１０ａ、１０ｂに対応する２つの弁体６側の開口６ａ、６ｂが形成されている。但し、２つの弁体６側の開口６ａ、６ｂ間の距離は、図２に示すように、２つの砂落下用の穴１０ａ、１０ｂ間の距離よりも小さく設定されて、一方の弁体６側の開口６ａが一方の砂落下用の穴１０ａと重なっている状態では、他方の弁体６側の開口６ｂが他方の砂落下用の穴１０ｂに重ならないように設定されている。

図２（ａ）は、図１におけるゲートレバー７がａ位置に対応し、２つの砂落下用の穴１０ａ、１０ｂを共に閉じた全閉状態（初期状態）を示す。この状態から、図１におけるｂ位置までゲートレバー７が引かれると、図２（ｂ）の状態となって、一方の弁体６側の開口６ａが一方（第１室Ｒ１側）の砂落下用の穴１０ａと重なる位置まで変位するが、他方の弁体６側の開口６ｂは、他方（第２室Ｒ２側）の砂落下用の穴１０ｂに近づくが、当該他方の砂落下用の穴１０ｂには重ならない状態となっている。更に、図１におけるｃ位置までゲートレバー７が引かれて図２（ｃ）の状態になると、他方の弁体６側の開口６ｂは、他方（第２室Ｒ２側）の砂落下用の穴１０ｂに重なる位置に変位する。なお、図２（ｃ）の状態では、一方の弁体６側の開口６ａが一方（第１室Ｒ１側）の砂落下用の穴１０ａと重なる位置でも良いし、重ならない位置でも良い。

以上のようにゲートレバー７を操作することで、２つの砂落下用の穴１０ａ、１０ｂの開閉を制御することが可能となっている。なお、各砂落下用の穴１０ａ、１０ｂ毎に個別の弁体６を設けて開閉を個々に行うようにしても良い。
また上記投入用ホッパ１の直管部１Ｂには、下方を照らすことが可能な投光装置３が取り付けられている。すなわち、直管部１Ｂから落下する砂の落下位置を投光装置３からの光で照らすことが可能となっている。

また、上記投入用ホッパ１には、ノズル８２を映し出し可能な鏡２が設けられている。本実施形態では、鏡面磨きをしたステンレス板を鏡２として使用している。鏡２は、例えばゲートレバー７位置から見て、直管部１Ｂから落下する砂の落下位置を映せるように傾き具合を設定する。
ステンレス板を鏡２とすることで、輻射熱によって鏡２が割れることを防止する。

（使用方法）
ゲートレバー７を初期位置（図１ａの位置）に操作した状態で、作業員が旋回用取手４４を操作することで、投入用ホッパ１を砂供給位置まで旋回させる。本実施形態では、ホッパ本体１Ａ内に、２つの室Ｒ１，Ｒ２に別々の砂を収容する。砂供給位置は、砂毎に場所が異なる。図１では、各室Ｒ１，Ｒ２に供給する砂のうちの一方の砂（後述の砂Ｂ）を供給する砂供給位置９だけを図示している。上記各室に供給する各砂は、以下の説明では砂Ａ、砂Ｂと呼ぶ。

ここで、支柱部４１から遠い側の室Ｒ１（ホッパ旋回外側）を第１室、支柱部４１に近い側の室Ｒ２（ホッパ旋回内値側）を第２室とする。第１室Ｒ１には、砂Ａを収容する。第２室Ｒ２には、砂Ｂを収容する。
砂Ａは、例えばクロマイト砂であって、先込め用の砂（下砂）として使用される。この砂Ａは、焼結性の低いクロマイトを用い焼結層の厚み増大を抑止している。本実施形態の砂Ａは、Ｃｒ２０３比率８５％と意図的に比率を高め、焼結層の厚み増大の抑止を、更に強めている。また本実施形態の砂Ａは、Ｃコーティングを施しており、浸漬ノズル８２を開とする時の溶融金属容器８の上記ノズル８２内の下砂落下性を向上させている。

砂Ｂは、例えば珪砂であって、後込め用の砂（上砂）として使用される。この砂Ｂは、焼結性の高い砂Ｂを用いることで、地金差しの抑止を図る。
次に、ホッパの各室Ｒ１，Ｒ２への砂の供給が完了したら、投入用ホッパ１を、直管部１Ｂの鉛直下方がノズル８２穴位置となる位置まで旋回させる。本実施形態では、図１に示すように、溶融金属容器８の蓋８１を装着した状態で、蓋８１に開口した開口部８１ａを介して、投入用ホッパ１をノズル８２位置の上方に配置する。

この時、投光装置３を点灯させて、直管部１Ｂの下方位置を照らすと共に、鏡２によってノズル８２の位置（又は直管部１Ｂ下方位置）を目視確認することで、溶融金属容器８内に作業員が身を乗り出すことなく、投入用ホッパ１の位置決めを行う。
上記投入用ホッパ１の位置決めが完了したら、その位置でホッパの旋回をロック状態とした後に、ゲートレバー７を、図１中ａ位置（全閉位置）からｂ位置（図２の（ｂ）となる位置）まで引く。

これによって第１室Ｒ１側の砂落下用の穴１０ａが開いて、第１室Ｒ１に収容した砂Ａが、下部側の空間Ｓ１を介して直管部１Ｂに送られ、そのまま直管部１Ｂに案内されて鉛直下方に落下しノズル８２内に砂Ａが下砂として投入される。砂Ａの投入量は例えば３０ｋｇである。予め投入する量の砂Ａを第１室Ｒ１に収容すればよい。
砂Ａの投入が完了したら、ゲートレバー７をｃ位置（図２のｃとなる位置）まで引く。これによって第２室Ｒ２側の砂落下用の穴１０ｂが開いて、第２室Ｒ２に収容した砂Ｂが、下部側の空間Ｓ１を介して直管部１Ｂに送られ、そのまま直管部１Ｂに案内されて鉛直下方に落下してノズル８２内に投入される。

これによって、ノズル８２内に砂Ａが投入された後に、砂Ｂが上砂として投入されたことになる。
なお、ゲートレバー７をｃ位置（図２のｃとなる位置）とした場合に、第１室Ｒ１の砂落下用の穴１０ａは開いたままでも良い。第１室Ｒ１側の砂Ａの落下が完了しているため問題はない。
上述のように砂の投入が完了したら、旋回用取手４４を操作して投入用ホッパ１を溶融金属容器８から離れた位置まで旋回させる。

（本実施形態の効果）
（１）ホッパ本体１Ａ内は、仕切板１１によって複数の室Ｒ１，Ｒ２に区画され、各室Ｒ１，Ｒ２毎に室Ｒ１，Ｒ２内の砂を個別に直管部１Ｂへ送り可能となっている。
この構成によれば、一つの投入用ホッパ１内に複数の個別の砂を収容して一つの直管部１Ｂからノズル８２に向けて各砂を個別に落下可能となる。直管部１Ｂを通して砂を落下させることで、砂の拡散を減少出来る。また、個別の砂を同一の直管部１Ｂから落下可能となる。

また一つのホッパ１から複数の砂を落下出来るため、落下させる砂を変更するたびに、ホッパ１への砂供給のための当該ホッパ１の移動、ノズル上方へのホッパ位置合わせ作業が不要となる。
この結果、複数の砂をノズル８２に向けて簡易且つ短時間で投入可能となる。またこのことは作業員の負担軽減にも繋がる。

（２）上記ノズル８２を映し出し可能な鏡２を備える。
この構成によれば、ノズル８２位置を目視で視認可能であるので、作業員が溶融金属容器８内に身を乗り出す必要が無くなる。本実施形態は蓋８１を閉じた状態で砂の投入を実施している。
また鏡２を鏡面磨きしたステンレスにすると、熱による鏡２の割れを防止することが出来る。
（３）上記ノズル８２に向けて光を投光可能な投光装置３を設ける。
この構成によれば、溶融金属容器８の蓋８１を閉じた状態でもノズル８２を視認し易くなる。

１ 投入用ホッパ
１Ａ ホッパ本体
１Ｂ 直管部
２ 鏡
３ 投光装置
４ ホッパ移動装置
５ 作業床
６ 弁体
６ａ、６ｂ 開口
７ ゲートレバー
８ 溶融金属容器
９ 砂供給位置
１０ 床板
１０ａ、１０ｂ 穴
１１ 仕切板
４１ 支柱部
４２ アーム部
４４ 旋回用取手
８１ 蓋
８１ａ 開口部
８２ ノズル
Ｒ１ 第１室
Ｒ２ 第２室
Ｓ１ 下部側の空間
Ｓ２ 上部側の空間

Claims (4)

1. 溶融金属容器の底部に形成されたノズルに対し、投入用ホッパから充填材を落下させて上記ノズルに上記充填材を投入する充填材投入装置であって、
   上記投入用ホッパは、少なくとも下部が漏斗状となっているホッパ本体と、そのホッパ本体の下部に連続する管部とを備え、
   上記ホッパ本体内は、複数の室に区画され、各室毎に室内の充填材を順番に上記管部に送り可能となっていることを特徴とする充填材投入装置。
2. 上記投入用ホッパに上記ノズルを映し出し可能なステンレス製の鏡を設けたことを特徴とする請求項１に記載した充填材投入装置。
3. 上記投入用ホッパに上記ノズルに向けて光を投光可能な投光装置を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した充填材投入装置。
4. 溶融金属容器の底部に形成されたノズルに対し、投入用ホッパから充填材を落下させて上記ノズルに上記充填材を投入する充填材投入方法であって、
   上記投入用ホッパのホッパ本体内を仕切板で複数の室に区画すると共にそのホッパ本体の下部に連続する管部を備え、
   各室毎に個別の充填材を収容した後に、上記投入用ホッパを上記ノズルの上方に移動し、
   その後、所望の上記室内の充填材を上記ノズルに向けて順番に落下させることを特徴とする充填材投入方法。

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