JP3183833B2 - 溶融金属収納鍋のノズル引抜き装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属収納鍋のノズ
ル引抜き装置に関し、さらに詳しくは、連続鋳造装置に
おけるタンディッシュあるいはレードル（以下溶融金属
収納鍋と称す）の底部の出鋼口に装着されている流量制
御用ノズルの引抜き作業を自動化することができる溶融
金属収納鍋のノズル引抜き装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、タンディッシュあるいはレード
ルなどの溶融金属収納鍋の底部に設けられた出鋼口に
は、溶融金属の出鋼量を制御するためのノズルが取付け
られており、このノズルの下方にはスライドゲートおよ
び浸漬ノズルを有する流量制御装置が設置されている。
前記溶融金属収納鍋の構造について図８に基づいて説明
すると、溶融金属収納鍋１００には、収納鍋本体１０１
の内側に内張りれんが１０２が張り付けられており、溶
融金属が出鋼する出鋼口１０３の近傍には、羽口ブロッ
ク１０４が設置されている。

【０００３】そして、溶融金属収納鍋１００の前記羽口
ブロック１０４に形成された取付孔の中にノズル１０５
が着脱自在に装着され、また前記ノズル１０５の下方に
は溶融金属の出鋼量を制御するスライドゲート１０６お
よび浸漬ノズル１０７を有する流量制御装置１０８が設
置されている。

【０００４】前記ノズル１０５は、耐熱・耐蝕性で口径
が変化しない材質により先端部が徐々に細くなるように
テーパ状に形成されている。しかし、耐蝕性を有する材
質で構成されているとはいえ、使用回数が増すにつれて
損耗量が大きくなるため、新しいノズルと交換する必要
がある。この交換作業は、連続鋳造における作業効率を
低下させないように、鋳造工程において収納鍋内の溶融
金属を全て注湯した後、収納鍋本体が加熱保温状態のま
ま使用済のノズルを取外し、予め予熱されている新しい
ノズルと交換しなければならない。

【０００５】従来、前記ノズルの交換作業は、もっぱら
人手による作業によって行われていたが、ノズル自体が
大形で重量も重く、しかも、ノズルの脱着作業や使用済
ノズルの廃却作業は、高温環境下での重作業のために極
めて危険度が高く、作業能率が低いなどの技術的課題が
あった。

【０００６】そこで、近年、高温環境下で行われる溶融
金属用ノズルの交換作業を機械化、自動化することによ
り作業員の安全性を確保し、作業能率の向上を図るため
に、例えば、特開平５−２００５３２号公報、特開平５
−２２３４６９号公報などに開示されているように、溶
融金属収納鍋の外側よりノズルの孔に挿入された引抜き
ロッドを介してノズルを引抜くようにしたものが提案さ
れている。これら装置で溶融金属収納鍋の外側よりノズ
ルを引抜くには、まず引抜きロッドの先端に起倒自在に
取付けた引抜爪をロッドの長手方向に倒した状態でノズ
ル孔に挿入する。そして、この引抜爪がノズル孔を突き
抜けると、前記引抜爪はその自重により回転起立するた
め、その状態で前記引抜ロッドを後退させる。その結
果、前記引抜爪がノズル端面と当接し、ノズルの引抜き
を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
装置にあっては、前記引抜きロッド先端の引抜爪を倒し
てノズル孔に挿入する操作、あるいは回転起立させるた
めの手段等を自動化するのは困難であり、その都度手作
業により引抜爪をロッドの長手方向に倒す操作等が必要
となり、完全な自動化ができないという技術的課題があ
った。また、高温環境下で使用済のノズルの取外が行わ
れるため、引抜爪等の引抜治具が熱変形を起こしたり、
破損するという技術的課題があった。

【０００８】本発明は、上述した従来の技術的課題を解
決するためになされたものであり、引抜きロッドの先端
に取付けた引抜爪の起倒操作を自動化し、出鋼口に装着
されている流量制御用ノズルの引抜き作業を完全自動化
すると共に、引抜爪等の引抜治具の熱変形、破損を防止
したノズル引抜き装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる溶融金属収納鍋のノズル引抜き装置
は、位置調整用スライド機構に固定されている固定プレ
ートの前方に取付けられた円筒体と、前記固定プレート
の後方に取付けられた中空状のセンターホールシリンダ
と、前記センターホールシリンダの中空部から固定プレ
ートを通り円筒体の中心部に延長され、前後方向に摺動
自在に設けられた中空部を有する引抜きロッドと、上記
引抜きロッドの先端部に起倒自在に枢支された引抜爪
と、前記引抜きロッドの中空部に摺動自在に挿入され、
先端部にリンクアームを介して引抜爪の一端部が連結さ
れた連結棒と、前記引抜爪に冷却用の空気を放出する冷
却用空気供給手段と、前記引抜きロッドの後端部に設け
られた取付筐体の後部に取付けられ、前記連結棒を前後
方向に摺動させるシリンダとを備え、前記シリンダを伸
縮させることにより連結棒を引抜きロッドの中空部内で
摺動させ、前記引抜きロッドの先端部に枢支されている
引抜爪を起倒させるようにすると共に、冷却用空気供給
手段から放出される空気によって、少なくとも引抜爪を
冷却するように構成している。

【００１０】また、本発明にかかる引抜爪に冷却用の空
気を放出する冷却用空気供給手段は、連結棒の中心部分
に形成された冷却用空気孔と、前記冷却用空気孔と繋が
る連結棒の外周部に形成された冷却用空気溝と、前記冷
却用空気溝と繋がり冷却用空気を放出する開口部とを備
え、コンプレッサ−からの冷却用空気を冷却用空気孔、
冷却用空気溝、開口部を介して放出し、少なくとも引抜
爪を冷却するように構成するのが、好ましい。

【００１１】更に、引抜爪は、ニッケルクロムモリブデ
ン鋼により形成されているのが好ましく、また前記引抜
爪は、応力集中を防止するため、できる限りなめらかな
曲面形状をなすよう形成されているのが好ましい。

【００１２】

【作用】このように、本発明による溶融金属収納鍋のノ
ズル引抜き装置は、溶融金属収納鍋のノズルに外側から
挿入される引抜きロッドの先端部に、引抜爪を回動自在
に枢支し、この引抜きロッドの中空部に挿入した連結棒
を介して引抜爪を起倒自在に設置したものであって、ノ
ズルを溶融金属収納鍋より引き抜く場合は、連結棒を後
退させて引抜爪を倒した状態で引抜きロッドをノズルの
ノズル孔に挿入し、引抜きロッドの先端部がノズルのノ
ズル孔を貫通した状態で引抜爪を引抜きロッドと直角に
起立させた後、引抜きロッドを後方に摺動させることに
より、引抜爪によってノズルを溶融金属収納鍋の羽口ブ
ロックより引抜くことができる。

【００１３】また、本発明による溶融金属収納鍋のノズ
ル引抜き装置は、前記引抜爪に冷却用の空気を放出する
冷却用空気供給手段を備え、この冷却用空気供給手段か
ら放出される空気によって、少なくとも引抜爪を冷却す
るように構成していため、引抜爪等の熱変形、破損を防
止することができる。特に、冷却用空気供給手段が、連
結棒の中心部分に形成された冷却用空気孔と、前記冷却
用空気孔と繋がる連結棒の外周部に形成された冷却用空
気溝と、前記冷却用空気溝と繋がり冷却用空気を放出す
る開口部とによって構成されているため、冷却用空気供
給手段が引抜きロッド内に収納され、簡潔な装置とする
ことができる。

【００１４】更に、引抜爪が、ニッケルクロムモリブデ
ン鋼により形成されているため、耐熱性に優れ、熱変
形、破損を防止することができる。また前記引抜爪が、
できる限りなめらかな曲面形状をなすよう形成されてい
るため、応力集中による破損を防止することができる。

【００１５】したがって、本発明によれば、高温環境下
において、溶融金属収納鍋からノズルを引き抜く作業を
完全自動化することが可能であり、短時間で安全に、し
かも効率良く行うことができと共に、引抜治具等の熱変
形、破損を防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。まず、本発明による溶融金属
収納鍋のノズル引抜き装置の概略を図１乃至図４に基づ
いて説明する。ここで、図１は本発明による溶融金属収
納鍋のノズル引抜き装置を示す縦断面図、図２は図１の
横断面図、図３は引抜治具の拡大図、図４は引抜きロッ
ド、連結棒の縦断面図である。

【００１７】図において、１０はノズル引抜き装置、１
１はノズル引抜き装置１０が取付けられたスライド機構
であって、ノズル引抜き装置１０全体を前後方向に移動
可能になしている。また、１２は前記スライド機構１１
をロボットアーム１３に着脱自在に連結するためのオー
トツールチェンジャーである。

【００１８】ここで、スライド機構１１に取付けられた
ノズル引抜き装置１０はロボットアーム１３により移動
し、溶融金属収納鍋１の外側底部より羽口ブロック２に
装着されているノズル３の所定位置に位置調整されるよ
うになっている。そして、前記スライド機構１１によっ
て、ノズル引抜き装置１０を前後方向に移動させること
により、溶融金属収納鍋１に近づけたり、遠ざけたりす
ることができるように構成されている。

【００１９】前記ノズル引抜き装置１０には、スライド
機構１１に固定された固定プレート１４の前方側に、溶
融金属収納鍋１の外側底部に接し、ノズル３の引抜力の
反力を受ける円筒体１５が設けられている。また、前記
固定プレート１４の後方側に中空状のセンターホールシ
リンダ１６が設置され、前記センターホールシリンダ１
６の中空部には、センターホールシリンダ１６の前後に
設置された口金１７ａまたは１７ｂより圧入される空気
圧または油圧により前後方向に摺動自在な中空状のピス
トンロッドからなる引抜きロッド１８が装着されてい
る。そして、前記引抜きロッド１８は固定プレート１４
を貫通し、円筒体１５の中心部に延設されている。

【００２０】上記引抜きロッド１８の先端部には、支点
１９を介して引抜爪２０が起倒自在に枢支されている。
前記引抜爪２０は、後述するように、溶融金属収納鍋内
の溶融金属を全て注湯した後の高温環境下で用いられる
ため、耐熱性に優れたニッケルクロムモリブデン鋼（Ｓ
ＮＣＭ）等により形成されていることが好ましい。

【００２１】また、引抜爪２０の両端部はノズルの端面
と当接するため、ノズル引抜きの際、引抜爪２０の両端
部に剪断荷重が加わる。そのため、応力集中による亀
裂、破損を防止するため、図３に示すように、引抜爪２
０の形状Ａは、できる限りなめらかな曲面状をなすよう
にしている。

【００２２】そして、前記引抜爪２０の一端側には、引
抜きロッド１８の中空部に摺動自在に挿入された連結棒
２１の先端部が、リンクアーム２２および支点ピン２３
ａ、２３ｂを介して連結されている。また、前記引抜き
ロッド１８の後端部には取付筐体２４が設置され、この
取付筐体２４の後部に設置したシリンダ２５のロッド２
５ａが、後述するロ−タリジョイント２６を介して取付
筐体２４の内部で連結棒２１の後端部に連結されてい
る。即ち、前記シリンダ２５が伸縮すると、ロッド２５
ａを介して連結棒２１は引抜きロッド１８の中空部内を
摺動し、前記引抜きロッド１８の先端部に枢支されてい
る引抜爪２０を、支点１９を中心に起倒できるように構
成されている。

【００２３】また、引抜きロッド１８の中空部に摺動自
在に挿入された連結棒２１には、前記ロ−タリジョイン
ト２６に設けられた空気導出孔と接続される冷却用空気
孔２１ａが、連結棒２１の中心部分においてロ−タリジ
ョイント２６側の端面から所定長さ形成されている。そ
して、前記冷却用空気孔２１ａは、連結棒２１の外周部
分に形成された冷却用空気溝２１ｂへと繋がり、また冷
却用空気溝２１ｂは、連結棒２１のロ−タリジョイント
２６反対側の端面において開口し、前記開口部２１ｃか
ら冷却用空気が放出されるように構成されている。この
前記開口部２１ｃから放出される冷却用空気によって、
引抜爪２０、リンクアーム２２及び支持ピン２３ａ、２
３ｂ等の引抜治具は冷却される。

【００２４】尚、前記ロ−タリジョイント２６は、エア
コンプレッサー（図示しない）が配管２７を介して連結
され、空気導出孔から、連結棒２１の中心に設けられた
冷却空気孔２１ａに冷却用空気を供給できるように構成
されている。

【００２５】また、前述の冷却用空気溝２１ｂは、連結
棒２１の強度、冷却効率の観点から、溝幅Ｌを７ｍｍ、
溝高さＨを２．５ｍｍとするのが好ましく、また、空気
流量は１００〜２００ｌ／ｍｉｎの範囲内が冷却効率の
観点から好ましい。

【００２６】また、ノズル引抜き装置１０の固定プレー
ト１４に設置された円筒体１５の両側面には、それぞれ
引抜きロッド１８に平行なスリット部１５ａ、１５ａが
形成され、前記スリット部１５ａ、１５ａに支点２８、
２８を介して揺動部材２９、２９の後端部が枢支されて
いる。そして、前記揺動部材２９、２９がアクチュエー
タ３０、３０を介して揺動することにより、揺動部材２
９、２９の先端部が円筒体１５のスリット部１５ａより
円筒体１５の軸心方向に向かって開閉動作できるように
なっている。

【００２７】次に、この実施形態の動作、作用につい
て、図５乃至図７に基づいて説明する。溶融金属収納鍋
１よりノズル３を引抜く場合には、まず溶融金属収納鍋
１内の溶融金属を全て注湯した後、溶融金属収納鍋１を
９０度回転させるとともに、スライド機構１１に取付け
られたノズル引抜き装置１０をロボットアーム１３によ
り移動させて、溶融金属収納鍋１の外側底部より出鋼口
２装着されているノズル３の所定位置にセットし、ノズ
ル引抜き装置１０の円筒体１５が溶融金属収納鍋１の出
鋼口における外側端面でノズル３の外周部に押し当てら
れる。

【００２８】次に、ノズル引抜き装置１０の後端部に設
置されているシリンダ２５を作動させ、ロッド２５ａに
連結された連結棒２１を後退させることにより、引抜き
ロッド１８の先端部に枢支されている引抜爪２０を引抜
きロッド１８と平行に倒すとともに、センターホールシ
リンダ１６の後部に設置された口金１７ａより空気圧ま
たは油圧を導入して引抜きロッド１８を前方に摺動さ
せ、先端部の引抜爪２０がノズル３のノズル孔を貫通し
た前進限に停止させる。そして、図５に示すように、再
びノズル引抜き装置１０の後端部に設置されているシリ
ンダ２５を作動させ、ロッド２５ａに連結された連結棒
２１を前進させることにより、引抜きロッド１８の先端
部に起倒自在に設置された引抜爪２０を引抜きロッド１
８と直角に起立させる。

【００２９】このようにして、引抜爪２０を直角に起立
させた後、ノズル引抜き装置１０の外部に設けられたエ
アコンプレッサー（図示せず）からノズル引抜き装置１
０内に冷却用空気を供給し、引抜爪２０、リンクアーム
２２及び支持ピン２３ａ、２３ｂ等の引抜治具を冷却す
る。即ち、エアコンプレッサーからの冷却用空気を配管
２７、ロータリジョインタ２６の空気導出孔を介して、
連結棒２１の中心に設けられる冷却用空気孔２１ａに供
給し、冷却用空気孔２１ａ、冷却用空気溝２１ｃを介し
て、連結棒２１の先端部に設けた開口部２１ｃから冷却
用空気を放出し、連結棒２１の先端部の引抜爪２０、リ
ンクアーム２２および支持ピン２３ａ、２３ｂを冷却す
る。

【００３０】そして、この冷却状態を維持しつつ、しか
も図６に示すように、ノズル引抜き装置１０の円筒体１
５が溶融金属収納鍋１の外側端面でノズル３の外周部に
押し当てられた状態で、センターホールシリンダ１６の
前部に設置された口金１７ｂより空気圧または油圧を導
入して、引抜きロッド１８を後方に摺動させることによ
り、引抜爪２０によってノズル３を溶融金属収納鍋１の
羽口ブロックより引き抜く。このとき、引抜爪２０はノ
ズル３の端面と当接し反力を受けるが、引抜爪２０は、
なめらかな曲面形状Ａを有しているため、応力集中によ
る破損を防止できる。また、引抜爪２０はニッケルクロ
ムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ）等により形成されているた
め、耐熱性に優れ、熱変形を防止することができる。こ
の際、円筒体１５は溶融金属収納鍋１の外側底部に接し
ているため、ノズル３の引抜力の反力を受ける。

【００３１】こうして、溶融金属収納鍋１よりノズル３
を引き抜いた後は、ノズル引抜き装置１０の円筒体１５
のスリット部１５ａに設けられた揺動部材２７、２７の
先端部を円筒体１５の軸心方向に向かって閉じるととも
に、引抜きロッド１８を若干前進させることにより、ノ
ズル３と引抜爪２０の接触面を引離す。これは、ノズル
３と引抜爪２０の接触面が熱間作業であるため、圧接さ
れている場合があるので、両者を分離するために行われ
る。

【００３２】次に、図７に示すように、ノズル引抜き装
置１０の円筒体１５に設けられた揺動部材２７、２７の
先端部を開くとともに、引抜きロッド１８を前進させる
ことによりノズル３を円筒体１５の前方に押し出す。そ
の後、ノズル引抜き装置１０のシリンダ２５を作動させ
てロッド２５ａに連結された連結棒２１を後退させるこ
とにより、引抜きロッド１８の先端部に枢支されている
引抜爪２０を引抜きロッド１８と平行に倒した状態に保
持する。このように、引抜爪２０を引抜きロッド１８と
平行に倒した後、上記したエアコンプレッサーからの冷
却空気の供給を停止する。

【００３３】そして、円筒体１５に設けられた揺動部材
２９、２９を再び円筒体１５の軸心方向に向かって閉じ
ると、引抜きロッド１８を後退限位置まで摺動させる
と、揺動部材２９、２９の先端部がストッパーとして機
能することとなり、ノズル３の移動が制止されて引抜き
ロッド１８の先端部がノズル３のノズル孔より引抜か
れ、ノズル３が円筒体１５の先端部より落下して廃却ポ
ットなどに捨てられる。

【００３４】以上の動作において、ロボットアーム１３
とスライド機構１１による位置調整動作、センターホー
ルシリンダ１６の内部を前後方向に摺動する引抜きロッ
ド１８の動作、シリンダ２５の伸縮動作により引抜きロ
ッド１８の内部を摺動する連結棒２１の動作、引抜爪２
０の起倒動作、円筒体１５の両側面に設置された揺動部
材２９、２９を開閉するアクチュエータ３０、３０の作
動、冷却用空気の供給、停止等は、全てコンピュ−タ制
御されるようになっており、図示しない制御装置にプロ
グラムされた制御信号により完全自動化されている。し
たがって、本発明の実施例によれば、高温環境下におい
て、溶融金属収納鍋１からノズル３を引き抜く作業を短
時間で安全に、しかも効率良く行うことができる。

【００３５】尚、上記実施形態では、引抜爪２０を引抜
きロッド１８と平行に倒した後、上記したエアコンプレ
ッサーからの冷却空気の供給を停止するように構成した
が、特にこれに限定されることなく、ノズル３を廃却ポ
ットなどに捨てるまで、冷却用空気を供給してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、高温環境下において、溶融金属収納鍋からノズル
を引抜く作業を完全自動化することが可能であり、短時
間で安全に、しかも効率良く行うことができると共に、
引抜治具等の熱変形、破損を防止できるという効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による溶融金属収納鍋のノズル引抜き装
置を示す縦断面図である。

【図２】図１の横断面図である。

【図３】図１の先端部を示す拡大図である。

【図４】図１の連結棒の縦断面図である。

【図５】溶融金属収納鍋よりノズルを引抜く場合を示し
た縦断面図である。

【図６】溶融金属収納鍋よりノズルを引抜いた状態を示
す横断面図である。

【図７】溶融金属収納鍋より引抜いたノズルを引抜き装
置より取り外す場合を示す横断面図である。

【図８】一般的な溶融金属収納鍋の構造を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１ 溶融金属収納鍋 ３ ノズル １０ ノズル引抜き装置 １４ 固定プレート １５ 円筒体 １６ センターホールシリンダ １８ 引抜きロッド ２０ 引抜爪 ２１ 連結棒 ２１ａ 冷却用空気孔 ２１ｂ 冷却用空気溝 ２１ｃ 開口部 ２２ リンクア−ム ２５ シリンダ ２６ ロ−タリジョイント ２９ 揺動部材 ３０ アクチュエータ

フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 英樹 山形県西置賜郡小国町大字小国町378 東芝セラミックス株式会社 小国製造所 内 (72)発明者 久保 吉一 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属 工業株式会社 和歌山製鉄所内 (72)発明者 南之園 信竹 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−294768（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−229669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−149829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−116329（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−197236（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−55259（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−74513（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−456（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭41−22175（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 41/34 520 B22D 11/10 320 B22D 11/10 340 B22D 41/56 F27D 3/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置調整用スライド機構に固定されてい
   る固定プレートの前方に取付けられた円筒体と、 前記固定プレートの後方に取付けられた中空状のセンタ
   ーホールシリンダと、 前記センターホールシリンダの中空部から固定プレート
   を通り円筒体の中心部に延長され、前後方向に摺動自在
   に設けられた中空部を有する引抜きロッドと、上記引抜
   きロッドの先端部に起倒自在に枢支された引抜爪と、 前記引抜きロッドの中空部に摺動自在に挿入され、先端
   部にリンクアームを介して引抜爪の一端部が連結された
   連結棒と、 前記引抜爪に冷却用の空気を放出する冷却用空気供給手
   段と、 前記引抜きロッドの後端部に設けられた取付筐体の後部
   に取付けられ、前記連結棒を前後方向に摺動させるシリ
   ンダとを備え、 前記シリンダを伸縮させることにより連結棒を引抜きロ
   ッドの中空部内で摺動させ、前記引抜きロッドの先端部
   に枢支されている引抜爪を起倒させるようにすると共
   に、冷却用空気供給手段から放出される空気によって、
   少なくとも引抜爪を冷却するように構成したことを特徴
   とする溶融金属収納鍋のノズル引抜き装置。
2. 【請求項２】 前記引抜爪に冷却用の空気を放出する冷
   却用空気供給手段は、連結棒の中心部分に形成された冷
   却用空気孔と、前記冷却用空気孔と繋がる連結棒の外周
   部に形成された冷却用空気溝と、前記冷却用空気溝と繋
   がり冷却用空気を放出する開口部とを備え、コンプレッ
   サ−からの冷却用空気を冷却用空気孔、冷却用空気溝、
   開口部を介して放出し、少なくとも引抜爪を冷却するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１記載の溶融金属
   収納鍋のノズル引抜き装置。
3. 【請求項３】 前記引抜爪は、ニッケルクロムモリブデ
   ン鋼により形成されていることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載された溶融金属収納鍋のノズル引抜き
   装置。
4. 【請求項４】 前記引抜爪は、応力集中を防止するた
   め、できる限りなめらかな曲面形状をなすよう形成され
   ていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
   かに記載された溶融金属収納鍋のノズル引抜き装置。