JP2842468B2 - ファイアーランスの着火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は細筒状の鉄線材などから
なるファイアーランスに着火するファイアーランスの着
火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に示すように、キュポラなどの溶解
炉１における操業初期の出湯口２は、その連続操業によ
りスラグや地金などからなる閉塞材３が凝固して付着し
ているとともに、さらに閉塞材３の外側からコークス粉
などの詰め材４が充填されている。そして、溶解炉１内
に所定量の溶湯を溜めた状態で、この出湯口２を開口し
て溶湯を排出するようになっている。なお、５は溶解炉
１をなす耐火材である。

【０００３】この出湯口２の開口作業には、細筒状の鉄
線材などからなり先端が着火されるファイアーランス６
が従来より用いられている。つまり、内部に酸素が供給
されたファイアーランス６の先端部が着火され、この着
火されたファイアーランス６の先端を出湯口２に押圧し
て、燃焼するファイアーランス６の炎の熱と勢いにて詰
め材４を吹き飛ばすとともに閉塞材３を溶解破砕して出
湯口２を開口させていた。

【０００４】ここで、ファイアーランス６の着火作業
は、従来より、作業員にて行われている。すなわち、ア
セチレンガスなどを用いたガスバーナに作業員が着火
し、このバーナの炎をファイアーランス６に当ててファ
イアーランス６を熱することにより着火作業を行ってい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ファイアーランス６の着火作業では、この着火作業を行
うに際して、まず、作業員がアセチレンガス量と空気量
との調整を行いながらガスバーナに手動で点火しなけれ
ばならず、この作業は作業員の勘や経験に頼ったもので
あるため、自動化することが困難であり、ひいては作業
能率の低下を招いていた。

【０００６】本発明は上記問題を解決するもので、ファ
イアーランスを自動的かつ確実に着火させることができ
るファイアーランスの着火装置を提供することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、トーチにプラズマ発生器を接続し、このト
ーチに、このトーチとファイアーランスとの芯出しを行
う芯出し用プレートを取付け、この芯出し用プレート
に、前記トーチとファイアーランスとが所定距離を保持
保持して互いに対向する姿勢となるようにファイアーラ
ンスを案内する案内部を形成したものである。

【０００８】

【作用】上記構成において、芯出し用プレートの案内部
にファイアーランスを案内して配置することにより、ト
ーチとファイアーランスとが適正な距離で、かつ互いの
芯出しを行った姿勢に位置するので、この状態でプラズ
マ発生器を駆動すると、トーチからファイアーランスに
向かってプラズマアークが良好に発生し、ファイアーラ
ンスは良好に着火される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。なお、従来と同様なものには同符号を付してその
説明は省略する。

【００１０】図２〜図４に示すように、作業床１０には
キュポラの出湯口２に同一の傾斜角度で連通する傾斜溝
（メタルダム）１２が形成され、この傾斜溝１２に沿っ
てファイアーランス６を出湯口２に向けて送り出すファ
イアーランス駆動装置２０が作業床１０上に配置されて
いる。

【００１１】ファイアーランス駆動装置２０は、作業床
１０上に載置されている支持枠フレーム２１と、この支
持枠フレーム２１に傾斜されて支持された傾斜フレーム
２２と、この傾斜フレーム２２の出湯口１１寄り側（以
下、傾斜フレーム２２の出湯口１１寄り側である図２に
おける右側方向を前側といい、左側方向を後側という）
の上部に取り付けられてファイアーランス６による出湯
口２の開口作業の状況を撮影する撮像カメラ２３と、傾
斜フレーム２２の前側より傾斜溝１２内まで下方に延設
されているファイアーランス６の着火装置２４と、傾斜
フレーム２２の傾斜上面に沿って移動可能で、傾斜フレ
ーム２２と直交する斜め下方に吊り下げられてファイア
ーランス６を送り出す送り出し装置としての第１，第２
の挟持ユニット２５，２６と、支持枠フレーム２１に載
置された駆動部ユニット２７と、傾斜フレーム２２と平
行に配置されて第１，第２の挟持ユニット２５，２６の
下部を連結する連結フレーム２８と、連結フレーム２８
の後端に取り付けられてファイアーランス６にその自重
で摺接してファイアーランス６の送り長さを測定する測
長ローラ２９と、この測長ローラ２９にベルト３０を介
して連動されたロータリーエンコーダ３１と、連結フレ
ーム２８の後方に配設されてファイアーランス６に作用
する反力を検知する反力検知部としてのロードセル３３
と、このファイアーランス駆動装置２０を制御する制御
部（図示せず）とを備えている。

【００１２】傾斜フレーム２２は、支持枠フレーム２１
の後部に立設された後部立設アーム３６により横軸３７
を介して揺動可能に支持されているとともに、支持枠フ
レーム２１の前部に立設された前部立設アーム３８によ
り上下位置調整部３９および横軸４０を介して揺動可能
に支持されている。そして、傾斜フレーム２２の前端の
上下位置を上下位置調整部３９により調節することによ
り、傾斜フレーム２２が傾斜溝１２にほぼ沿うように配
置される。

【００１３】傾斜フレーム２２の上面には転動ローラ４
１，４２が回転自在に載せられ、この転動ローラ４１，
４２を介して第１，第２の挟持ユニット２５，２６およ
び連結フレーム２８が傾斜フレーム２２の傾斜面に沿っ
て転動自在に支持されている。なお、連結フレーム２８
の前端部は傾斜フレーム２２の前部下面に固定されたス
トッパ部４３により位置規制され、これにより、第１，
第２の挟持ユニット２５，２６および連結フレーム２８
はストッパ部４３に当接した位置から後方側へ移動可能
とされている。そして、この第１，第２の挟持ユニット
２５，２６および連結フレーム２８の後方側への力がロ
ードセル３３に作用するようになっている。

【００１４】図４に示すように、第１の挟持ユニット２
５では一対の駆動軸４５が回転自在に支持され、この駆
動軸４５の下端には、ファイアーランス６の片面に沿う
位置で回動する駆動ローラ４６がそれぞれ取り付けられ
ている。図３に示すように、両駆動軸４５の上端には第
１歯車４７に噛合されている第２，第３歯車４８，４９
が取り付けられ、第１歯車４７は、支持枠フレーム２１
に配設された駆動部ユニット２７のモータ５０により、
２段クラッチ５１およびマイタ歯車ボックス５２を介し
て駆動される。すなわち、モータ５０の回転が複数のチ
ェン５３や２段クラッチ５１などを介して両駆動ローラ
４６に伝達される。ここで、２段クラッチ５１の他方に
はモータ５０の回転状況を検知する回転検知部３４が連
結されている。なお、図示しないが、第２の挟持ユニッ
ト２６にも同様に従動軸および従動ローラが回転自在に
取り付けられているが、この従動軸および従動ローラに
は駆動力は与えられない。

【００１５】第１，第２の挟持ユニット２５，２６にお
いてはそれぞれ横ピン５４（図４参照）を介して第１〜
第３の揺動アーム５５，５６，５７が揺動自在に支持さ
れ、第１および第３の揺動アーム５５，５７の下端には
挟持用ローラ５８，５９が回転自在に取り付けられてい
る。また、第１〜第３の揺動アーム５５，５６，５７の
上端部は第１〜第３のエアシリンダ装置６０，６１，６
２の出退ロッドに結合され、第１および第３のエアシリ
ンダ装置６０，６２を作動させることにより、挟持用ロ
ーラ５８，５９にて、駆動ローラ４６および従動ローラ
と協動してファイアーランス６の挟持、または離反動作
を行うようになっている。

【００１６】また、第２の揺動アーム５６の下端はファ
イアーランス６の先端部に当接可能とされ、この第２の
揺動アーム５６の下端によりファイアーランス６の送り
出し経路を遮ることができるようになっている。

【００１７】着火装置２４においては、図１および図５
に示すように、プラズマ発生器６５に接続されたトーチ
６６が芯出し用プレート６７に取り付けられ、この芯出
し用プレート６７の先端には案内部としてのＶ字状の溝
部６８が形成されている。そして、このＶ字状溝部６８
内にファイアーランス６を案内して嵌入するようになっ
ており、芯出し用プレート６７は昇降用エアシリンダ装
置６９などを有する昇降機構部７０により昇降されるよ
うになっている。

【００１８】次に、上記構成のファイアーランス駆動装
置の動作について説明する。まず、第２のエアシリンダ
装置６１の出退ロッドを伸出させて第２の揺動アーム５
６の下端によりファイアーランス６の送り出し経路を遮
った状態で、第１のエアシリンダ装置６０の出退ロッド
を伸出させてファイアーランス６の先端を挟持用ローラ
５８にて挟持する。そして、モータ５０を駆動させて両
駆動ローラ４６を正回転させ、ファイアーランス６を、
その先端が第２の揺動アーム５６の下端に当接するまで
前方に送り出す。ここで、ファイアーランス６の先端が
第２の揺動アーム５６の下端に当接した状態でのファイ
アーランス６の位置を０点（原点）として、測長ローラ
２９に連動するロータリーエンコーダ３１の値を制御部
側で記憶させる。

【００１９】次に、ファイアーランス６を前記０点位置
から所定距離送り出して着火装置２４の下方まで移動さ
せる。なお、ファイアーランス６の送り距離は、測長ロ
ーラ２９およびロータリーエンコーダ３１により随時測
定されており、このロータリーエンコーダ３１の出力値
よりファイアーランス６の０点位置からの送り距離が検
知されるようになっている。また、ファイアーランス６
の先端が適当距離送り出されて第２の挟持ユニット２６
の下方まで移動された際に、第３のエアシリンダ装置６
２の出退ロッドを伸出させて第３の揺動アーム５７の挟
持用ローラ５９にて挟持動作し、駆動ローラ４６に加え
て従動ローラによってもファイアーランス６を挟持させ
る。

【００２０】その後、着火装置２４の下方にファイアー
ランス６が送られて来た段階で、ファイアーランス６の
送り動作を一旦停止させる。そして、図５において仮想
線で示すように、芯出し用プレート６７とともにトーチ
６６を昇降機構部７０により下降させ、芯出し用プレー
ト６７のＶ字状溝６８にファイアーランス６を嵌入させ
る。これにより、図１にも示すように、トーチ６６とフ
ァイアーランス６とが適正な距離を保持し、かつ互いの
芯出しを行った姿勢で配置される。したがって、この状
態で、プラズマ発生器６５を作動させることによりトー
チ６６からファイアーランス６に向かってプラズマアー
クが確実に発生し、ファイアーランス６はこのプラズマ
アークで溶断されるとともにこの熱により自動着火され
る。なお、ファイアーランス６内には着火時以前に酸素
が供給される。

【００２１】着火後、ファイアーランス６はキュポラの
出湯口２に向かって送り出され、着火されたファイアー
ランス６が出湯口２の詰め材４や閉塞材３からなる被対
象物に当接すると、ファイアーランス６およびこのファ
イアーランス６を挟持している第１、第２の挟持ユニッ
ト２５，２６は被対象物に対する押圧力と同等の反力を
被対象物から受け、ロードセル３３でこの反力が随時検
出される。

【００２２】ここで、ファイアーランス６が被対象物に
当接した後は、被対象物に対してファイアーランス６が
前後に往復運動を繰り返すように制御される。つまり、
ファイアーランス６を前後に往復運動させることによ
り、ファイアーランス６が溶解した閉塞材１や、ファイ
アーランス６自身のスラグによりからんで進まなくなる
ことが防止される。そして、ファイアーランス６は前進
時に、ファイアーランス６の押付力に基づく被対象物か
らの反力が大きくなると、送り速度が小さくなるように
フィードバック制御されながら送り出される。すなわ
ち、ファイアーランス６の先端と被対象物との距離が０
となって押圧力が大きくなると、送り速度は０に近付け
られ、被対象物が溶かされて被対象物との距離が増加す
る。逆に、ファイアーランス６の先端と被対象物との距
離が大きくなって押圧力が小さくなると、送り速度が上
昇され、被対象物との距離が小さくされる。これにより
ファイアーランス６の先端と被対象物との距離が一定化
され、被対象物を良好に破砕することができる。

【００２３】前進時に、詰め材４からの反力に抗してフ
ァイアーランス６を送り出すと、図６に示すように、所
定の押圧力、たとえば２０kgf ／cm² 以上の押圧力を作
用させた時点で、詰め材２は比較的柔らかいために破砕
されて反力が減少する。このように反力の減少が検出さ
れると、被対象物が詰め材４であると判断されてファイ
アーランス６が後退される。同様にファイアーランス６
の前後の往復運動が複数回繰り返されて詰め材４が破砕
される。

【００２４】ファイアーランス６がさらに送り出され、
その先端が閉塞材３に達すると、上記所定の押圧力、た
とえば２０kgf ／cm² 程度の押圧力を作用させた場合で
も閉塞材３は硬くて破砕されないため、さらに押圧力を
大きくするにしたがって反力も増加する。したがって、
このように反力が、たとえば２０kgf ／cm² を大きく越
えた際には、ファイアーランス６の先端が閉塞材３に達
したと判断して送り出し速度を緩める。つまり、詰め材
４を開口する際には、たとえば１０〜２０kgf／cm² の
押圧力で最高速度５０〜１００mm／秒で前後運動させる
一方、閉塞材３を開口する際には、たとえば２０〜５０
kgf ／cm² の押圧力で最高速度１０〜２０mm／秒で前後
運動させる。

【００２５】このようにして、詰め材４をファイアーラ
ンス６の炎の熱と勢いにより燃焼して吹き飛ばすことが
でき、また閉塞材３はファイアーランス６の炎の熱およ
び押圧力により破砕することができ、この結果、詰め材
４ならびに閉塞材３をそれぞれ効率良く破砕して開口さ
せることができる。

【００２６】出湯口２が開口されると、ファイアーラン
ス６に対する反力が０となるため、ファイアーランス６
が後退されるとともに、支持枠フレーム２１ごとファイ
アーランス駆動装置２０が上昇されて、測長ローラ２９
や第１，第２の挟持ユニット２５，２６が引き上げられ
て傾斜溝１２から退避される。

【００２７】なお、開口作業の際のファイアーランス６
の状態や出湯口２の状況は撮像カメラ２３によっても撮
像されて確認されるため、撮像カメラ２３を通して出湯
口２の状況を見ながらファイアーランス６の送り出し操
作などを行わせることも可能である。また、撮像カメラ
２３の視野を変更可能なように駆動手段を設け、着火装
置２４によるファイアーランス６の着火状況を確認する
ことも可能である。

【００２８】また、上記実施例においては、芯出し用プ
レート６７に案内部としてのＶ字状溝部６８を形成し
て、このＶ字状溝部６８によりファイアーランス６を案
内する構成を示したが、ファイアーランス６を良好な姿
勢に案内できる構造であればよく、その形状や溝部構造
に限るものではない。また、溶解炉の出湯口の開口作業
に用いるファイアーランス駆動装置に昇降機構部７０を
有する着火装置２４を取り付けて自動的に着火させた場
合を示したが、図１に示すように、昇降機構部７０を有
しない着火装置２４だけでもファイアーランス６に良好
かつ安全に着火することができる。さらに、出湯口の開
口作業以外に用いられるファイアーランスにも適用して
自動着火させることができることは申すまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、トーチか
らプラズマを発生させてファイアーランスを自動着火さ
せるため、芯出し用プレートの案内部にファイアーラン
スを配置した後にはプラズマ発生器を作動させるだけで
よく、迅速にファイアーランスを自動着火させることが
できて作業能率が向上する。また、芯出し用プレートに
より、トーチとファイアーランスとを最適な姿勢に保持
しながら着火するため、確実にプラズマを発生させて着
火させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るファイアーランスの着
火装置の構成を示す図である。

【図２】同ファイアーランスの着火装置を備えたファイ
アーランス駆動装置の正面図である。

【図３】同ファイアーランス駆動装置の平面図である。

【図４】同ファイアーランス駆動装置の側面図である。

【図５】同ファイアーランス駆動装置に備えられたファ
イアーランスの着火装置の正面図である。

【図６】同ファイアーランス駆動装置のファイアーラン
スの押圧力（反力）の変化を示す図である。

【図７】溶解炉の出湯口近傍を示す断面図である。

【符号の説明】

６ ファイアーランス ２４ 着火装置 ６５ プラズマ発生器 ６６ トーチ ６７ 芯出し用プレート ６８ Ｖ字状溝部（案内部） ７０ 昇降機構部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トーチにプラズマ発生器を接続し、この
   トーチに、このトーチとファイアーランスとの芯出しを
   行う芯出し用プレートを取付け、この芯出し用プレート
   に、前記トーチとファイアーランスとが所定距離を保持
   して互いに対向する姿勢となるようにファイアーランス
   を案内する案内部を形成したことを特徴とするファイア
   ーランスの着火装置。