JP2016215250A - 挿入用耐火物の挿入治具及び挿入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽労で挿入用耐火物を溶融金属容器の貫通孔へ挿入することができ、しかも低コストで実現可能な、挿入用耐火物の挿入治具及び挿入方法を提供する【解決手段】先端に挿入用耐火物保持部を有する保持ロッド１と、保持ロッド１の耐火物保持部近傍に設けられた連結部３と、連結部３に設けられ、バランサー６のロープ又はチェーン６４に連結可能な連結端子４とを備え、連結部３及び連結端子４の少なくとも一方が回動可能に設けられた挿入治具Ａを使用して、バランサー６によって、挿入用耐火物５を保持した保持ロッド１を吊り上げつつ、挿入用耐火物５を貫通孔へ挿入する。【選択図】図２

Description

本発明は、取鍋やタンディッシュ等の溶融金属容器に使用されるノズルやポーラスプラグ等の挿入用耐火物を、溶融金属容器の貫通孔へ挿入するために使用する挿入治具と、その挿入治具を使用した挿入用耐火物の挿入方法に関する。なお、本明細書では、溶融金属容器の貫通孔に挿入されて使用されるノズルやポーラスプラグ等の耐火物を総称して「挿入用耐火物」という。

取鍋やタンディッシュ等の溶融金属容器では、溶融金属を排出するために耐火物製のノズルが使用され、また取鍋では、ガスを吹き込むための耐火物製のポーラスプラグが使用される。これらの挿入用耐火物は、溶融金属容器の底に設けられた貫通孔に挿入されて使用され、寿命が来ると新しい挿入用耐火物に交換される。これらの挿入用耐火物は多くの場合は溶融金属容器の外側から底の貫通孔へ挿入しなければならない。

挿入用耐火物の重量が軽い場合には、図９に示すような保持ロッド１１を使用して、図１０に示すように作業者が、挿入用耐耐火物である上ノズル５を溶融金属容器である取鍋９の貫通孔９１へ挿入することができる。しかし、挿入用耐火物は重いものは２０ｋｇ以上となるため、作業者の負担が大きい。そこで、挿入装置あるいは脱着装置も開発されている。

例えば、特許文献１には、バランサーの端部に治具受け台を備えたスライディングノズル耐火物交換装置が開示されている。しかしながら、この治具受け台は、スライディングノズル耐火物の向きを変えるための駆動シリンダーを有しており、さらには治具受け台の長さが長く、しかも治具受け台の一端でスライディングノズル耐火物を保持し、他端がバランサーで保持されている。すなわち、スライディングノズル耐火物を保持した治具受け台の重心からかなり離れた位置をバランサーで保持しなければならず、バランサーへの負荷がスライディングノズル耐火物の重量の数倍にもなり、大きな能力のバランサーが必要となる。このため、交換装置が大型で高価なものになってしまう。しかも、この交換装置を挿入用耐火物の貫通孔への挿入に適用した場合、貫通孔近くで挿入用耐火物の細かい位置調整を行い難い。

また、特許文献２には、スライディングノズル装置の固定金枠に着脱可能にフレームを取り付け、このフレームに上ノズルを保持可能なロッドを保持し、ロッドを作業者が持って貫通孔内へノズルを押し込む方法が開示されている。しかし、この方法においては、作業者がフレームを持ち上げてスライディングノズル装置へ着脱する作業が必要であるところ、フレームは重量物であり作業負荷が大きい。また、上ノズルの挿入時には、上ノズルとロッドを支えているフレームの支点とロッドを人力で保持する位置が変化し、溶融金属容器の貫通孔付近では、人力で上ノズルを支えることができない場合もある。

特開平７−６０４３４号公報 特開２０１０−１７９３５９号公報

本発明が解決しようとする課題は、軽労で挿入用耐火物を溶融金属容器の貫通孔へ挿入することができ、しかも低コストで実現可能な、挿入用耐火物の挿入治具及び挿入方法を提供することにある。

本発明者らは、挿入用耐火物を保持する保持ロッドを使用して溶融金属容器の貫通孔へ挿入用耐火物を挿入する際に、その挿入用耐火物を保持した保持ロッドの重心位置近傍をバランサーのロープ又はチェーンで吊ることで、作業者への負荷を軽減できるとともに、挿入用耐火物の移動の自由度が高くなって移動範囲を広くでき、しかも低コスト化も可能であることを見出した。

すなわち、本発明の挿入用耐火物の挿入治具は、溶融金属容器の貫通孔へ挿入用耐火物を挿入するための挿入治具であって、先端に挿入用耐火物保持部を有する保持ロッドと、この保持ロッドの耐火物保持部近傍に設けられた連結部と、この連結部に設けられ、バランサーのロープ又はチェーンに連結可能な連結端子と、を備え、連結部及び連結端子の少なくとも一方が回動可能に設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の挿入用耐火物の挿入方法は、上記本発明の挿入用耐火物の挿入治具を使用して、溶融金属容器の貫通孔へ挿入用耐火物を挿入する方法において、連結端子をバランサーのロープ又はチェーンに連結し、このバランサーによって、挿入用耐火物を保持した保持ロッドを吊り上げつつ、当該挿入用耐火物を貫通孔へ挿入することを特徴とするものである。

本発明の挿入用耐火物の挿入治具では、保持ロッドの耐火物保持部近傍に連結部が設けられ、この連結部にバランサーのロープ又はチェーンに連結可能な連結端子が設けられている。保持ロッドの耐火物保持部近傍は、挿入用耐火物を保持した保持ロッドの重心位置近傍である。すなわち、本発明の挿入用耐火物の挿入治具によれば、挿入用耐火物を保持した保持ロッドの重心位置近傍をバランサーのロープ又はチェーンで吊ることができるため、作業者には挿入用耐火物の重量がほとんど掛からず作業者への負荷が軽減される。

また、連結部及び連結端子の少なくとも一方が回動可能に設けられており、しかもバランサーのロープ又はチェーン自体も柔軟に変形できるから、挿入用耐火物の移動の自由度が高くなり、挿入用耐火物を任意の方向（範囲）に移動させることができる。

さらに、本発明の挿入用耐火物の挿入治具は、保持ロッドに連結部及び連結端子を設けるだけで得られ、また、バランサーに掛かる重量も軽いため、バランサーをコンパクトにすることができる。したがって、本発明の挿入用耐火物の挿入治具及び挿入方法は、低コストで実現可能である。

本発明の第１の実施例による挿入用耐火物の挿入治具を挿入用耐火物とともに示す断面図である。 図１の挿入治具の使用状態を示す図である（保持ロッドをバランサーで吊り上げた状態）。 図１の挿入治具の使用状態を示す図である（一人の作業者が上ノズルを保持した状態で保持ロッドをほぼ鉛直にした状態）。 本発明の第２の実施例による挿入用耐火物の挿入治具を挿入用耐火物とともに示す断面図である。 図４の挿入治具の使用状態を示す図である（保持ロッドをバランサーで吊り上げた状態）。 図４の挿入治具をロッドスタンドに保持した状態を示す図である。 本発明の第３の実施例による挿入用耐火物の挿入治具を示す断面図である。 図７の挿入治具の使用状態を示す断面図である。 従来の挿入用耐火物の挿入治具を示す図である。 図９の挿入治具を使用した挿入用耐火物の挿入方法を示す図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例による挿入用耐火物の挿入治具を挿入用耐火物とともに示す断面図である。

図１に示す挿入治具Ａは、先端（前方）に耐火物保持部２を有する保持ロッド１と、保持ロッド１の耐火物保持部２近傍に設けられた連結部３と、この連結部３に回動可能に連結された連結端子４とで構成されている。そして図１では、保持ロッド１の耐火物保持部２に挿入用耐火物として上ノズル５が保持されている。なお、以下の説明では、挿入治具Ａにおいて挿入用耐火物として上ノズル５を保持する方を前方といい、その反対側を後方という。

耐火物保持部２は、円盤状の受け部２１とこの受け部２１から突出する突出部２２とで構成されている。突出部２２は保持ロッド１と長手方向中心軸が一致するように円盤状の受け部２１の中心に設けられている。本実施例において、保持ロッド１のロッドと突出部２２はいずれも金属パイプであり、このうち突出部２２を構成する金属パイプは、上ノズル５のノズル孔の長さの約２／３の長さとしている。受け部２１は金属製で上ノズル５の後方側の面と当接可能になっている。これらの突出部２２と受け部２１とによって、挿入治具Ａ（保持ロッド１）の移動中も上ノズル５を保持することができる。また、受け部２１は、上ノズル５を溶融金属容器の貫通孔に挿入するときに、上ノズル５に押し付け力を伝えることができる。なお、受け部２１は円盤以外の形状でも良く、例えば多角形の板あるいは複数の棒状の突起などで構成することもできる。

連結部３は、保持ロッド１の長手方向中心軸に対して垂直方向に伸びるように、保持ロッド１に固定して設けられ、この連結部３の先端に、連結端子４が保持ロッド１の長手方向中心軸及び連結部３の長手方向中心軸を含む面内、すなわち使用時の鉛直面内で回動可能に設けられている。本実施例において、連結部３は、受け部２１から後方へ５０ｍｍの位置に設けている。保持ロッド１の連結部３から後方の端までの長さは９００ｍｍである。また、上ノズル５は、長さ３００ｍｍ、外径１８０ｍｍ、重量２２ｋｇで、この上ノズル５を保持する耐火物保持部２の受け部２１の外径は１００ｍｍ、突出部２２の長さは１４０ｍｍである。

図２は、図１の挿入治具Ａの使用状態を示す図で、具体的には保持ロッド１をバランサー６で吊り上げた状態を示す。

本実施例ではバランサー６として、アイコクアルファ株式会社製のＨＡＮＤＹ ＨＡＮＤ ＲＥ０３０で定格荷重３０ｋｇのものを使用したが、基本構成は次のとおりである。鉛直方向に立つ支柱６１に、水平方向に延びる第１アーム６１が水平面内で回動可能に保持され、この第１アーム６２の先端に、水平方向に伸びる第２アーム６３が、第１アーム６２の先端を中心として水平面内で回動可能に保持されている。さらに、第２アーム６３の先端から、一端がモーター（図示省略）に取り付けられたロープ６４が、上記モーターの駆動により伸縮可能に伸びている。ロープ６４の他端にはフック６５を有し、フック６５は連結端子４の先端に連結している。なお、連結端子４の先端にも、ロープ６４のフック６５と連結可能なフックを設けても良い。

図２の状態では上ノズル５の荷重の大部分はバランサー６によって保持されているため、作業者への負荷はほとんど掛かっていない。そして、このバランサー６によって上ノズル５は、２つのアーム（第１アーム６１と第２アーム６２）の水平面内での回動の組合せによって構成される回動範囲内において、水平面内で任意の方向に移動可能である。また、鉛直方向にはロープ６４の伸縮範囲において移動可能である。さらに、連結端子４が連結部３に鉛直面内で回動可能に連結されているため、上ノズル５の上下方向の角度は任意の角度で変えることができる。なお、水平方向の移動は作業者の移動に追従し、鉛直方向（上下方向）には、バランサー６の荷重追従機能により作業者の動作方向に上下に移動する。

図３は、図１の挿入治具Ａの別の使用状態を示す図で、具体的には一人の作業者が上ノズル５を保持した状態で保持ロッド１をほぼ鉛直にした状態である。この状態でもう一人の作業者が上ノズル５の外面にモルタルを塗布することができる。本実施例では、連結端子４が連結部３１の先端に取り付けられており、保持ロッド１の長手方向中心軸と、連結部３の連結端子４との接合部分（連結部分）との間の距離が、上ノズル５の最大半径よりも大きいので、ロープ６４が上ノズル５の外面に塗布したモルタルと接触することはない。なお、挿入用耐火物の形状が円筒又は円錐台でない場合の「最大半径」とは、その挿入用耐火物の長手方向中心軸から外面までの長さのうち最大のものをいうこととする。

以上の構成において、作業者は、バランサー６の可動範囲内であれば上ノズル５を任意の位置まで移動することができる。すなわち、溶融金属容器の底の貫通孔まで移動することができる。そして貫通孔に上ノズル５を挿入する際には、上ノズル５の高さと角度を調整しながら、貫通孔へ挿入することができる。なお、取鍋の底の周囲には取鍋を置くときの支持部となる円筒状の張出し部があるが、ロープ６４を使用しているので、ロープ６４が張出し部に接触した状態でも、保持ロッド１は貫通孔方向に移動できるため、上ノズル５はバランサー６で吊られた状態で貫通孔へ近づくことができる。

このとき、連結部３は、挿入用耐火物を保持した状態での保持ロッド１の重心位置又は重心位置近傍に設けることで、作業者の負担が少なくなる。重心位置は挿入用耐火物の重量や形状（長さ）、保持ロッド１のロッドの重量や長さなどで変わる。通常は挿入用耐火物が重いことから、重心位置は挿入用耐火物側になる場合が多い。そこで本発明では、保持ロッド１の耐火物保持部２近傍に連結部３を設け、その位置が重心位置近傍となるようにしている。この「近傍」の範囲については厳密に定義する必要はなく、技術常識によって連結部３の位置が重心位置の近くになると言えればよい。したがって、連結部３は、耐火物保持部２（挿入用耐火物を保持した状態での保持ロッド１の重心位置）の「近傍」と言える範囲において、作業者が作業しやすい位置に設けることができる。

このように連結部３を保持ロッド１の耐火物保持部２近傍に設けたことで、バランサー６は保持ロッド１の重心位置近傍を吊り上げることができる。したがってバランサー６に掛かる重量は、上ノズル５と保持ロッド１の合計重量、及び作業者の保持力程度となり、小型のバランサーを使用することができる。小型のバランサーは、移動することができるため狭い作業場でも使用することができ、さらには他の作業と兼用することもできる。

バランサーとは、重量物を保持した状態で、作業者の動きに合わせて重量物を上下左右に移動可能とするもので、一般的にもバランサー、あるいは無重力バランサーなどと呼ばれ、市販されているものを使用することが可能である。これらのうち、対象物をロープ又はチェーンで吊り上げるタイプのものはそのまま使用することができるが、特許文献１のようなロープ又はチェーンを使用しないタイプについては、ロープ又はチェーンを連結すれば使用することができる。「ロープ又はチェーン」とは要するに紐状体であれば良く、特に限定されない。

なお、本実施例において連結部３は保持ロッド１に固定して設けたが、保持ロッド１の長手方向中心軸に沿ってスライド可能に設けることもできる。そうすれば、後に第３の実施例で説明するように、特に貫通孔の位置が深い場合、保持ロッド１を連結部３に対してスライドさせながら挿入用耐火物を貫通孔の奥まで挿入することができる。

（第２の実施例）
図４は、本発明の第２の実施例による挿入用耐火物の挿入治具を挿入用耐火物とともに示す断面図である。

本実施例は、２つの連結部３を、保持ロッド１の長手方向中心軸に対して対称、かつ保持ロッド１の長手方向中心軸に対して垂直方向に伸びるように設けた例である。さらに、連結端子４は、連結部３の長手方向中心軸を回転軸として回動可能に設けられている。その他の構成は第１の実施例（図１）と同じであり、図４において第１の実施例（図１）と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図５は、図４の挿入治具Ａの使用状態を示す図で、具体的には保持ロッド１をバランサー６で吊り上げた状態を示す。

図５において、第２アーム６３の先端から伸びるロープ６４の先端にはガイドバー６６がその中央を保持され、ガイドバー６６の両端からロープ６４ａ，６４ｂがそれぞれ伸びている。この２本のロープ６４ａ，６４ｂは、２つの連結部３の先端に回動可能に連結されている連結端子４にそれぞれ連結している。

図６に示すように、本実施例では、挿入用耐火物である上ノズル５の外面にモルタルを塗布する場合には、ロッドスタンド７を利用することで１名の作業者で上ノズル５の外面にモルタルを塗布することができる。ロッドスタンド７の構成としては、手押し台車のベース部７１から鉛直に伸びる垂直フレーム７２に、挿入治具Ａの連結部３を載置するための載置部７３が設けられ、ベース部７１に、保持ロッド１が入る孔７４が設けられている。

この構成において、保持ロッド１の後方の端部を孔７４に入れて、連結部３を載置部７３に載置することで保持ロッド１（挿入治具Ａ）がロッドスタンド７に保持される。この状態で保持ロッド１先端の耐火物保持部２へ上ノズル５を装着することで保持ロッド１に上ノズル５が保持できる。この状態で、上ノズル５の外面にモルタルを塗ることができる。モルタルを塗った後は、保持ロッド１の２つ連結部３のそれぞれの連結端子４にバランサー６のロープ６４ａ，６４ｂを連結する。その後は図５に示したように、保持ロッド１を作業者が持ち、バランサー６のロープ６４又はロープ６４ａ，６４ｂを上昇させることで、上ノズル５を保持した保持ロッド１を上方に移動することができる。このとき、連結部３の長さを十分確保しておけば、ガイドバー６６から延びるロープ６４ａ，６４ｂがモルタルと接触することはなく、移動中にモルタルが剥がれることもない。

このように、連結部３を２つ設けることで、より安定して挿入用耐火物を保持することができる。

なお、本実施例では、連結部３を保持ロッド１に対して固定的に設け、連結端子４を連結部３に対して当該連結部３の長手方向中心軸を回転軸として回動可能に設けたが、その代わりに、連結部３を保持ロッド１に対して当該連結部３の長手方向中心軸を回転軸として回動可能に設け、連結端子４を連結部３に対して固定的に設けても、本実施例と同様の作用効果を奏する。また、連結部３と連結端子４の両方を回動可能に設けることもできる。

（第３の実施例）
図７は、本発明の第３の実施例による挿入用耐火物の挿入治具を示す断面図、図８は、図７の挿入治具の使用状態を示す断面図である。

本実施例は、挿入用耐火物としてポーラスプラグ８を保持するように構成した例である。すなわち、ポーラスプラグ８を保持するために本実施例の耐火物保持部２は、受け部２１と、この受け部２１の中央に開口する挿入孔２３を有している。この挿入孔２３へポーラスプラグ８のガス導入パイプ８１を挿入することで、耐火物保持部２にポーラスプラグ８を保持することができる。また、連結部３は基端部３１が円筒のパイプになっており、円筒の保持ロッド１の長手方向中心軸に沿ってスライド可能となっている。そして、連結部３の先端部３２の先端に、連結端子４が鉛直面内で回動可能に連結されている。

図８は本実施例の挿入治具Ａの使用状態を示す断面図であって、具体的にはポーラスプラグ８をロープ６４で吊られた保持ロッド１で保持して、取鍋の貫通孔９１へ挿入する要領を示している、なお、図８において、作業者は省略している。

図８（ａ）に示すように、ポーラスプラグ８を取鍋の貫通孔９１の近くまで移動する際は、連結部３の基端部３１が受け部２１に当接した状態になっている。そして図８（ｂ）に示すように、ポーラスプラグ８を取鍋の貫通孔９１に挿入する際は、保持ロッド１を連結部３の基端部３１に対してスライドさせるようにして、ポーラスプラグ８と一緒に取鍋の貫通孔９１内へ押し込むことができる。ポーラスプラグ８の挿入が終わると、そのポーラスプラグ８を残してポーラスプラグのガス導入パイプ８１から保持ロッド１を引抜くことができる。

このように、連結部３を保持ロッド１の長手方向中心軸に沿ってスライド可能とすることで、貫通孔９１へ挿入する際に、保持ロッド１を送り出すことができるので、貫通孔９１の奥までポーラスプラグ８を挿入することができる。

１ 保持ロッド
２ 耐火物保持部
２１ 受け部
２２ 突出部
２３ 挿入孔
３ 連結部
３１ 基端部
３２ 先端部
４ 連結端子
５ 上ノズル（挿入用耐火物）
５１ ノズル孔
６ バランサー
６１ 支柱
６２ 第１アーム
６３ 第２アーム
６４、６４ａ、６４ｂ ロープ
６５ フック
６６ ガイドバー
７ ロッドスタンド
７１ ベース部
７２ 垂直フレーム
７３ 載置部
７４ 孔
８ ポーラスプラグ（挿入用耐火物）
８１ ガス導入パイプ
９ 取鍋（溶融金属容器）
９１ 貫通孔

Claims (5)

1. 溶融金属容器の貫通孔へ挿入用耐火物を挿入するための挿入治具であって、
   先端に挿入用耐火物保持部を有する保持ロッドと、
   この保持ロッドの耐火物保持部近傍に設けられた連結部と、
   この連結部に設けられ、バランサーのロープ又はチェーンに連結可能な連結端子と、
   を備え、
   連結部及び連結端子の少なくとも一方が回動可能に設けられている挿入用耐火物の挿入治具。
2. 連結部は、保持ロッドの長手方向中心軸に対して対称、かつ保持ロッドの長手方向中心軸に対して垂直方向に伸びるように２つ設けられている、請求項１に記載の挿入用耐火物の挿入治具。
3. 保持ロッドの長手方向中心軸と、連結部の連結端子との接合部分との間の距離が、挿入用耐火物の最大半径よりも大きい、請求項１又は請求項２に記載の挿入用耐火物の挿入治具。
4. 連結部は、保持ロッドの長手方向中心軸に沿ってスライド可能に設けられている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の挿入用耐火物の挿入治具。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の挿入用耐火物の挿入治具を使用して、溶融金属容器の貫通孔へ挿入用耐火物を挿入する方法において、
   連結端子をバランサーのロープ又はチェーンに連結し、このバランサーによって、挿入用耐火物を保持した保持ロッドを吊り上げつつ、当該挿入用耐火物を貫通孔へ挿入する、挿入用耐火物の挿入方法。

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