JP4134092B2 - 集塵装置 - Google Patents

Description

本発明は、取鍋精錬炉などの煤塵発生源から飛散する煤塵ガスが作業環境に拡散するのを防止するための集塵装置に関する。

従来より、事業所において、製造作業時に発生する人体に有害な煤塵および毒性ガスなどから作業環境を守るために、これらの発生源を簡便な囲いで覆い、排風機などで吸引して湿式または乾式の除塵装置、ガス除去装置などで除害処理することがなされている。
例えば、特許文献１には、製鋼工場内の大きな発塵源の一つである取鍋精錬炉において、精錬炉の炉蓋の黒鉛電極が貫通する穴を集塵フードで覆い、この集塵フードにより穴から飛散する煤塵を吸引して排出する発明が開示されている。
また、特許文献２には、取鍋精錬炉の上方の離れた位置に集塵フードを設け、この集塵フードにより煤塵を強制的に吸引して排出する発明が開示されている。
特開昭６１−１８６４１３号 特開２００２−４７５１０号

しかし、特許文献１に開示された集塵フードでは、煤塵の除去を効率よく行うために炉蓋の穴の近傍を吸引すると取鍋精錬炉内の圧力が負圧になり、外部の空気が炉内に流入して本来の還元精錬に支障をきたすおそれがある。
特許文献２に開示された集塵フードでは、集塵フードは取鍋精錬炉から遠く離れた位置に設けられるので、製鋼工場内を強い横風が流れるような場合には、集塵フードは炉蓋の穴から漏れ出た煤塵を効率よく吸引することができず、煤塵の一部が工場内に拡散するおそれがある。また、集塵フードを取鍋精錬炉に近づけて設けると、煤塵を効果的に捕集することができるが、黒鉛電極を取鍋精錬炉に新規に接続する作業において、集塵装置の一部を取り外して、天井クレーン等に吊り下げられた黒鉛電極を集塵装置内に搬入しなければならず、黒鉛電極の接続作業が容易ではないという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、集塵フードを取鍋精錬炉に近づけて設置しても黒鉛電極の接続作業が容易な集塵装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る集塵装置は、製鋼工場における取鍋精錬炉の集塵に使用される集塵装置であって、前記取鍋精錬炉の上方の空間を作業環境から区画し開口部を上部に有する囲繞装置と、付属ダクトを備え往復移動することにより前記開口部を開閉可能なフード部と、排風機に連通するプロセスダクトに前記付属ダクトを接続するためのジョイント部と、を有し、前記ジョイント部は、前記付属ダクトおよび前記プロセスダクトのそれぞれの接続端の外周を被覆可能でこれらの接続端における軸心方向に往復移動可能なジョイントと、前記ジョイントの往復動方向に伸びた第１のレールを備えたジョイント支持部と、前記第１のレールの上を移動する回動自在な車輪を備え前記ジョイントと一体化されて前記ジョイントとともに往復動する車軸支持部と、を有し、前記ジョイントは、その往動端で前記付属ダクトおよび前記プロセスダクトのそれぞれの外周を被覆し復動端で前記プロセスダクトの外周のみを被覆するように形成されており、前記フード部が前記開口部を閉じたときに前記ジョイントをその往動端に移動させることにより前記付属ダクトと前記プロセスダクトとが接続されるように構成される。

本発明によれば、黒鉛電極を取鍋精錬炉に新規に接続する作業において、集塵装置の上部を開閉することができるので、集塵装置の上部を取り外すことなく天井クレーン等による上方からの黒鉛電極の搬入を行うことができる。
また、これらの構成によれば、黒鉛電極を取鍋精錬炉に新規に接続する作業において、付属ダクトをプロセスダクトから切り離した状態でフード部を移動させて、集塵装置の開口上部を開放することができるので、プロセスダクトを不動のままにしておくことができ、黒鉛電極の搬入を容易に行うことができる。

好ましくは、前記ジョイント支持部は、前記車輪の上方において前記ジョイントの往復動方向に伸びて前記車輪の移動を案内する第２のレールを有する。

本発明によると、集塵フードを取鍋精錬炉に近づけて設置しても黒鉛電極の接続作業を容易に行うことができる。

図１は本発明に係る集塵装置の平面図、図２は集塵装置の正面図、図３は集塵装置の側面図、図４はフード部の正面図、図５は駆動装置の正面図、図６は図５におけるＡ−Ａ矢視断面図、図７はジョイント部の概要を示す図、図８は図７におけるＢ−Ｂ矢視断面図、図９はジョイント支持部の部分断面図である。
図１ないし図３において、集塵装置１は、黒鉛電極のアーク加熱により昇温して精錬を行う取鍋精錬炉「ＬＦ」（以下「精錬炉」ということがある）から生ずる煤塵ガスを除去するためのものである。集塵装置１は、囲繞装置２、フード部３、およびジョイント部４からなる。

囲繞装置２は、精錬炉５の上方に設けられ、精錬炉５から飛散する煤塵ガスが作業環境に拡散するのを防止するためのものである。囲繞装置２は、薄鋼板が、四方を囲んで平面視で長方形になるように（図１）、かつ囲まれた空間の上部に蓋をするように架構の支柱および梁などに取り付けられて形成される。囲繞装置２の上面６には、精錬炉５の略直上に天井面積の略５分の２の大きさの矩形状の開口部７が設けられている。開口部７は、上方から囲繞装置２内部にクレーンワイヤで吊り下げられた黒鉛電極５６を搬入することができる大きさである。

囲繞装置２には、その１つの側面８から上面６に連続して開口して開口部７に至る側部導入口９が設けられている。側部導入口９は、黒鉛電極５６全体を高く持ち上げなくても開口部７から搬入できるようにしたものであり、黒鉛電極５６の下部を通過可能になっている。
また、囲繞装置２の上面６には、対向する２つの長辺に沿って、それぞれ長手方向にフード用レール１０が設けられている。囲繞装置２の下部は、その下方に搬入された精錬炉５の炉蓋６４よりも高い位置に設置される。

側部導入口９は、側部導入扉１１により開閉自在となっている。側部導入扉１１は、側部導入口９の形状に合わせて断面が「逆Ｌ」の字状となっている。側部導入扉１１には、側面８に設けられた扉支持レール１２上を移動するための車輪１３が設けられている。
フード部３は、開口部７を開閉するために囲繞装置２の上部に設けられ、キャノピー１４、台車１５、２つの駆動装置１６ａ，１６ｂ、付属ダクト１７などからなる。
キャノピー１４は、図１〜３に示されるように、全体として略四角錐の形状を有し、その略四角錐形状の底辺側で台車１５に一体化されている。また、キャノピー１４は、その頂点側で付属ダクト１７と一体化されている。キャノピー１４の底辺側端縁は、囲繞装置２の開口部７全体を塞ぐことができる形状となっている。

台車１５は、型鋼１８，１８ａ，１８ｂを略矩形状に配して、キャノピー１４の底辺側を閉塞しないように組み合わせて形成され、型鋼１８，１８ａ，１８ｂのそれぞれに駆動輪１９および従動輪２０を備えている。台車１５は、駆動輪１９および従動輪２０がフード用レール１０の上を転動してフード部３を囲繞装置２の長手方向に移動可能であり、精錬炉５の稼働時には精錬炉５のほぼ真上に位置する。
駆動装置１６ａ，１６ｂは、図５，６を参照して、モータ２１、変速機２２、駆動スプロケット２３ａ，２３ｂ、駆動輪１９、従動スプロケット２４ａ，２４ｂ、チェーン２５ａ，２５ｂなどからなる。

モータ２１には変速機２２が直結されている。変速機２２の出力側には同一形状の２つの駆動スプロケット２３ａ，２３ｂが取り付けられている。変速機２２はベース２６にボルト２７によって取り付けられ、ベース２６は台車１５に固定されている。
駆動輪１９は、変速機２２から近い位置に設けられ、その回転軸２８が台車１５の型鋼１８ａ，１８ｂのそれぞれに固定された軸受け２９ａ，２９ｂにより支持されて回転自在となっている。回転軸２８は、その外方に突出した端部に同一形状の２つの従動スプロケット２４ａ，２４ｂが取り付けられている。２つの従動スプロケット２４ａ，２４ｂは、それぞれが２つの駆動スプロケット２３ａ，２３ｂの一方と同一平面上になるように取り付けられる。各従動スプロケット２４ａ，２４ｂは、チェーン２５ａ，２５ｂによって駆動スプロケット２３ａ，２３ｂと結ばれる。変速機２２の回転は、駆動スプロケット２３ａ，２３ｂ、チェーン２５ａ，２５ｂ、および従動スプロケット２４ａ，２４ｂを経由して駆動輪１９に伝えられる。このようにして、台車１５はフード用レール１０上で自走可能に構成されている。

駆動スプロケット２３ａ，２３ｂ、従動スプロケット２４ａ，２４ｂ、およびチェーン２５ａ，２５ｂは、作業場の粉塵から保護するためのチェーンカバー３０により覆われる。
駆動装置１６ａ，１６ｂは、台車１５上の、各フード用レール１０のほぼ真上にそれぞれ１基ずつ、台車１５の同一の移動方向端（図１における右端）に設けられている。
付属ダクト１７は、図４に示されるように、キャノピー１４の上部に連結された屈曲部３１および屈曲部３１に連続する短管部３２からなる。付属ダクト１７は、その端部３３がキャノピー１４との位置関係において常に一定になるように構成される。付属ダクト１７では、短管部３２は、キャノピー１４に設けられた図示しないサポートにより支持されてキャノピー１４との位置関係が固定されている。また、付属ダクト１７は、フード部３が開口部７の上方に位置してこれを閉じているとき、プロセスダクト３４に連通する。そのため、端部３３が、短管部３２の軸心とプロセスダクト３４の軸心とが一致するようにかつプロセスダクト３４の端部３５と間隙ＧＰを有して対向するように形成される。短管部３２の外径はプロセスダクト３４の外径に略等しくなっている。なお、プロセスダクト３４は、除塵装置６２および排風機６３に連通している。

図７〜９において、ジョイント部４は、ジョイント３６、ジョイント駆動部３７、ジョイント支持部３８ａ，３８ｂなどからなる。ジョイント部４は、状況に応じて、付属ダクト１７とプロセスダクト３４とが連通する状態または付属ダクト１７とプロセスダクト３４とが切り離された状態のいずれをも実現させるためのものである。
ジョイント３６は、円管３９、円管３９の両端に設けられたフランジ４０ａ，４０ｂ、リング状のパッキン４１ａ，４１ｂ、およびリング状の止め金４２ａ，４２ｂを有する。円管３９および止め金４２ａ，４２ｂは、プロセスダクト３４を挿入可能であってかつプロセスダクト３４の外周面に接しない程度の大きさの内径を有する。パッキン４１ａ，４１ｂは、プロセスダクト３４の外周を摺動自在なように、プロセスダクト３４の外径に略等しい内径を有する。パッキン４１ａ，４１ｂは、フランジ４０ａ，４０ｂおよび止め金４２ａ，４２ｂの間に配され、止め金４２ａ，４２ｂを周方向において複数のネジ４３でフランジ４０ａ，４０ｂにネジ止めすることによりジョイント３６と一体化される。パッキン４１ａ，４１ｂは、ジョイント部４において外部からプロセスダクト３４内への吸気の程度を低減させるために設けられる。

ジョイント駆動部３７は、ブラケット４４、車軸支持部４５、およびエアシリンダ４６などからなる。
ブラケット４４は、ジョイント３６と車軸支持部４５とが同一の動きをするように、ジョイント３６の下部および車軸支持部４５の中央においてこれらを固定的に一体化する（図７，８）。車軸支持部４５には、ジョイント３６の軸心に直交する方向（図８における左右方向）の両端にジョイント支持部３８ａ，３８ｂが取り付けられている。エアシリンダ４６は、プロセスダクト３４の端部３５の直下に１台設けられる。エアシリンダ４６は、複動シリンダであって、ロッド側がブラケット４４に揺動可能に連結され、シリンダカバー側が架構に固定された架台４７に揺動可能に連結されている。

ジョイント支持部３８ａ，３８ｂは、図９を参照して、車軸４８、車輪４９，４９、車輪４９，４９を上下から挟むように配された支持材５０ａ，５０ｂ、および丸レール５１ａ，５１ｂなどからなる。車軸４８は、その軸心がジョイント３６の軸心に直交する方向になるように車軸支持部４５の端部５２ａ，５２ｂに固定されている。車軸４８には、ベアリング５３を介して車輪４９が回転自在に取り付けられている。車輪４９には、周方向に断面が三角形状の凹溝５４が設けられている。支持材５０ａ，５０ｂは、車軸支持部４５と干渉しないようにして車輪４９，４９の上下に配置され架構に設けられた架台４７（図７）に固定されている。丸レール５１ａ，５１ｂは、その軸心をジョイント３６の軸心と平行にして車輪４９，４９を上下から挟むようにそれぞれの支持材５０ａ，５０ｂに一体化されている。ジョイント支持部３８ａ，３８ｂは、凹溝５４に嵌り込んだ丸レール５１ａ，５１ｂに案内されて、エアシリンダ４６の動作に従って図７における左右方向に移動自在になっている。

なお、図１〜３において、囲繞装置２の下方には搬送車用レールが設けられており、精錬炉５を積載する搬送車５５が進入可能になっている。また、集塵装置１の下方で行われる精錬作業において、精錬炉５の炉口の周囲には、炉蓋６４に設けられて黒鉛電極５６が貫通する孔から洩れる煤塵ガスを捕集するためのローカルフード５７が取り付けられる。ローカルフード５７に吸入された煤塵ガスは、専用ダクト５８からプロセスダクト３４に送られる。
次に、本発明に係る集塵装置１ついて、精錬炉５に黒鉛電極５６を新規に接続するときに、黒鉛電極５６を搬入する天井クレーンのクレーンワイヤが集塵装置と干渉し合うのを避けるため、開口部７がフード部３により開閉される動作を説明する。

初めに、側部導入扉１１が開かれる。側部導入扉１１は、図示しないモータ駆動の開閉装置により自動的に開かれる。チェーンなどを介して手動で開閉装置を駆動するようにしてもよい。
続いて、または同じにエアシリンダ４６が収縮動作する。ジョイント３６は、エアシリンダ４６のロッドに連結されたブラケット４４の移動とともにプロセスダクト３４に近づく方向（図７の左方向）に移動する。ブラケット４４は、付属ダクト１７の端部３３を露出させるのに十分な距離ＭＤを移動する。付属ダクト１７の端部３３とプロセスダクト３４の端部３５との間隙ＧＰは、付属ダクト１７が端部３５に妨げられることなくその軸心方向に直角の方向に円滑に移動可能なように設定されている。

この動作において、車軸支持部４５の両端にそれぞれ２つずつ設けられた合計４つの車輪４９，４９が丸レール５１ａ，５１ｂに案内されて移動する。このとき、例えば、図７における２つの車輪４９，４９それぞれは、丸レール５１ａ，５１ｂによりその移動方向が規制される。つまり、ジョイント支持部３８ａは、移動時に２つの車輪４９，４９によりその位置が厳密に規制されるので、横ぶれすることなく真っ直ぐに丸レール５１ａ，５１ｂに案内されて移動する。これと同じく、ジョイント支持部３８ｂも、横ぶれすることなく真っ直ぐに丸レールに案内されて移動する。そのため、ジョイント３６は、常に正確に同一の経路を往復移動することができる。その結果、付属ダクト１７とプロセスダクト３４とを切り離すときに、パッキン４１ａと短管部３２の外周面、およびパッキン４１ｂとプロセスダクト３４の外周面との摺動による抵抗を低減させることができる。同様の理由により、付属ダクト１７とプロセスダクト３４とを接続するときにも、正確にジョイント３６に付属ダクト１７の端部３３を嵌入させることができる。このように動作するジョイント部４は、パッキン４１ａの内径を小さくしても接続時のパッキン４１ａの損傷を回避することができ、外部からのプロセスダクト３４内への吸気を一層低減させることができる。

ジョイント３６がプロセスダクト３４側の移動端に達したことが、図示しないリミットスイッチにより確認されると、駆動装置１６ａ，１６ｂのモータ２１が起動する。モータ２１の回転は、駆動スプロケット２３ａ，２３ｂ、チェーン２５ａ，２５ｂ、および従動スプロケット２４ａ，２４ｂを介して駆動輪１９に伝えられ、フード部３は、図１，２における右方向に移動を開始する。フード部３の移動は、開口部７が開放される位置にフード部３が達したことを梁６１に設置されたリミットスイッチ６０（図４）が検知してモータ２１が停止することにより終了する。なお、フード用レール１０の両端には、フード部３のオーバーランを防止するためのストッパー５９ａ，５９ｂが設けられている（図４）。

フード部３が移動し開口部７が開放されると、溶銑などが収容された精錬炉５を積載する搬送車５５が、搬送車用レール上を図示しない気動車に牽引されて、精錬処理のために集塵装置１の下方に搬入される。
精錬炉５に新規に接続される黒鉛電極５６は、図１における左側から工場内の天井クレーンなどにより吊り下げられて、側部導入口９およびこれに続く開口部７を経由して精錬炉５の上まで運搬される。
黒鉛電極５６の精錬炉５への接続が終了すると、駆動装置１６ａ，１６ｂのモータ２１を起動させてフード部３を開口部７側に移動させる。フード部３の移動は、フード部３が開口部７を完全に覆う位置に達したことを、梁６１に設置された図示しないリミットスイッチが検知し、モータ２１が停止して終了する。

フード部３の移動が終了したとき、付属ダクト１７の短管部３２の軸心は、ジョイント３６の軸心のほぼ延長線上に位置する。フード部３が開口部７を覆ったことを検知したリミットスイッチの信号およびモータ２１の停止の信号により、エアシリンダ４６は伸張動作を開始する。エアシリンダ４６の伸張動作により、ブラケット４４は付属ダクト１７側に押し出され、ブラケット４４と一体化したジョイント３６は、付属ダクト１７の端部３３を嵌め込んで付属ダクト１７とプロセスダクト３４とを連通させる。付属ダクト１７およびプロセスダクト３４とジョイント３６とが嵌め合わされた部分は、ジョイント３６の両端に設けられたパッキン４１ａ，４１ｂによりシールされて、プロセスダクト３４内への外気の吸入量の低減が図られる。ジョイント３６が付属ダクト１７とプロセスダクト３４とを接続する所定の位置に停止したかどうかは、図示しないリミットスイッチにより検出され、検出結果が図示しない操作盤の表示灯に表示される。

最後に、側部導入口９が側部導入扉１１より閉じられて、集塵装置１についての精錬作業の準備が完了する。
集塵装置１は、上に説明したように、フード部３および側部導入扉１１が移動して側部導入口９および開口部７が開放されるので、黒鉛電極５６を囲繞装置２の内側に搬入する場合の囲繞装置２およびフード部３と黒鉛電極５６との干渉を避けることができる。そのため、集塵装置１は、このような干渉を懸念することなく精錬炉５に近づけて低位置に設置することができるので、精錬炉５から飛散する煤塵ガスを効率よく捕集することができる。

集塵装置１の上方から製鋼工場の天井まで十分な高さがある場合には、側部導入口９を設けず、開口部７を開放して上方より黒鉛電極５６の搬入を行ってもよい。
集塵装置１は、図２，３において、精錬炉から排出される煤塵ガスは高温のガスとともに上方に立ちのぼるので、精錬炉５の下方の周囲四方すべてを必ずしも囲む必要はない。排風機６３は、ダクト部を経由しての吸引により囲繞装置２の内側を常に陰圧に保つように設計されている。集塵装置１において、作業環境の空気は、囲われていない精錬炉５の下方から囲繞装置２の内側に流れ込む。精錬炉５から排出される煤塵ガスは、囲繞装置２の内側に流れ込む空気に同伴して、効率よくダクト部に吸引され作業環境外に設置された除塵装置６２に排出される。

本発明に係る集塵装置１は、例えば、黒鉛電極５６の精錬炉５への接続作業の負担を増大させることなく精錬炉５に近づけて設置することができ、囲繞装置２内部の空気の空塔速度を早めることができるので、煤塵ガスが作業環境から囲繞装置２内に流入する空気に同伴されやすくなり、高い集塵効果を得ることができる。
上述の実施形態において、囲繞装置２の開口部７のフード部３による開閉を、ジブクレーン、天井クレーン等により行ってもよい。開口部７の開放は、フード部を上方に持ち上げた後、ジブクレーンによる場合には旋回移動させ、天井クレーンによる場合には水平移動させて行われる。

フード部３の囲繞装置２内に開口する部分を、四角錐状のキャノピー１４に換えて、単に屈曲部３１をそのまま延長した直管の端縁としてもよい。
集塵装置１の外観、形状、材質などは、上記実施形態に限られない。
その他、囲繞装置２、フード部３、およびジョイント部４の個別の構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、稼働時に煤塵ガスが発生し、且つ頻繁に黒鉛電極の取り替えが必要な製鋼工場における取鍋精錬炉の集塵装置に利用可能である。

本発明に係る集塵装置の平面図である。 集塵装置の正面図である。 集塵装置の側面図である。 フード部の正面図である。 駆動装置の正面図である。 図５におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 ジョイント部の概要を示す図である。 図７におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。 ジョイント支持部の部分断面図である。

符号の説明

１ 集塵装置
２ 囲繞装置
３ フード部
４ ジョイント部
５ 取鍋精錬炉（精錬炉）
７ 開口部
１７ 付属ダクト
３４ プロセスダクト
３６ ジョイント
３８ ジョイント支持部
４５ 車軸支持部
４９ 車輪
５１ａ 第２のレール（丸レール）
５１ｂ 第１のレール（丸レール）
６３ 排風機

Claims (2)

1. 製鋼工場における取鍋精錬炉の集塵に使用される集塵装置であって、
   前記取鍋精錬炉の上方の空間を作業環境から区画し開口部を上部に有する囲繞装置と、
   付属ダクトを備え往復移動することにより前記開口部を開閉可能なフード部と、
   排風機に連通するプロセスダクトに前記付属ダクトを接続するためのジョイント部と、を有し、
   前記ジョイント部は、
   前記付属ダクトおよび前記プロセスダクトのそれぞれの接続端の外周を被覆可能でこれらの接続端における軸心方向に往復移動可能なジョイントと、
   前記ジョイントの往復動方向に伸びた第１のレールを備えたジョイント支持部と、
   前記第１のレールの上を移動する回動自在な車輪を備え前記ジョイントと一体化されて前記ジョイントとともに往復動する車軸支持部と、を有し、
   前記ジョイントは、
   その往動端で前記付属ダクトおよび前記プロセスダクトのそれぞれの外周を被覆し復動端で前記プロセスダクトの外周のみを被覆するように形成されており、
   前記フード部が前記開口部を閉じたときに前記ジョイントをその往動端に移動させることにより前記付属ダクトと前記プロセスダクトとが接続されるように構成された
   ことを特徴とする集塵装置。
2. 前記ジョイント支持部は、
   前記車輪の上方において前記ジョイントの往復動方向に伸びて前記車輪の移動を案内する第２のレールを有する
   請求項１に記載の集塵装置。

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