JP4782466B2 - 炉内固形物の除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、側壁下部に点検孔を有する炉（例えば、溶融炉）の内側の固着物を掘削ドリルで破砕して除去する炉内固形物の除去装置に関する。

従来、溶融金属を収納する容器の内張耐火物や付着している地金を剥る装置として、特許文献１に記載のものが知られている。この装置においては、容器の前後方向を走行する台車上に、左右方向に横行可能な横移動架台を設け、横移動架台に下方に伸縮可能なブレーカ支柱を設け、ブレーカ支柱にブレーカを旋回、首振り及び伸縮可能に設けており、ブレーカを視認できる運転室からブレーカを操作するようになっている。しかし、この装置を溶融炉のような竪型炉体の底部に適用することはできないため、溶融炉の場合には、作業員が炉体内の底部に入ってブレーカを把持して操作しながら、内張耐火物や地金を剥るようにしている。

特開平８−４２９７８号公報

しかしながら、前記従来の作業員が炉体内の底部に入って行う方法では、粉塵等の発生により作業環境が悪く、しかも、作業員にとって重筋作業となっており、また、作業効率も低かった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、作業員を悪い作業環境及び重筋作業から解放し、また、作業効率の向上が図れる炉内固形物の除去装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る炉内固形物の除去装置は、側壁下部に点検孔を有する炉の内側の固着物を除去する装置であって、炉外に配置されるキャタピラ駆動式の走行台車と、前記走行台車の前側にその下部を回動中心として前後方向に傾動可能に取付けられる垂直フレームと、前記垂直フレームの先部にその基部が回動自在に取付けられ上下方向に傾動して伸縮可能な水平伸縮アームと、前記水平伸縮アームの先部にその基部が取付けられ、該水平伸縮アームの先部を基準にして水平方向に旋回可能及び上下方向に傾動可能で、かつ伸縮可能な補助アームと、前記補助アームの先部に水平軸を基準にして上下方向に旋回可能に設けられた昇降手段付きの掘削ドリルとを有し、前記補助アームを水平状態に保持させると共に、前記掘削ドリルを水平状態に保った場合、前記水平伸縮アームの前側に設けられている機器寸法が前記点検孔の内側寸法より小さい。

本発明に係る炉内固形物の除去装置において、前記掘削ドリルは前記補助アームの先部の水平軸を基準にして、前記掘削ドリルが、少なくとも水平方向を向く位置から垂直方向を向く位置まで回動可能であってもよい。
本発明に係る炉内固形物の除去装置において、前記水平伸縮アームの先部には、テレビカメラが設けられ、前記走行台車の運転席には前記テレビカメラの画像を再生するディスプレイが設けられてもよい。

本発明に係る炉内固形物の除去装置において、前記テレビカメラには旋回及び傾動機構が設けられて、前記テレビカメラによって前記掘削ドリルの先側の前記側壁が撮像可能になってもよい。
本発明に係る炉内固形物の除去装置において、前記掘削ドリルの外側部には側壁の内側面との距離を検知するセンサーが設けられてもよい。

請求項１〜５記載の炉内固形物の除去装置においては、炉外に配置されるキャタピラ駆動式の走行台車の前側にその下部を回動中心として前後方向に傾動可能に取付けられる垂直フレームと、垂直フレームの先部にその基部が回動自在に取付けられ上下方向に傾動して伸縮可能な水平伸縮アームと、水平伸縮アームの先部にその基部が取付けられ、水平伸縮アームの先部を基準にして水平方向に旋回可能及び上下方向に傾動可能で、かつ伸縮可能な補助アームと、補助アームの先部に水平軸を基準にして上下方向に旋回可能に設けられた昇降手段付きの掘削ドリルとを有し、補助アームを水平状態に保持させると共に、掘削ドリルを水平状態に保った場合、水平伸縮アームの前側に設けられている機器寸法が点検孔の内側寸法より小さいので、掘削ドリルを点検孔を介して炉内に挿入して炉外から掘削ドリルを操作することができるため、作業員を炉内の悪い作業環境及び重筋作業から解放し、また、作業効率の向上が図れる。

特に、請求項２記載の炉内固形物の除去装置においては、掘削ドリルは補助アームの先部の水平軸を基準にして、掘削ドリルが、少なくとも水平方向を向く位置から垂直方向を向く位置まで回動可能であるので、補助アームの位置を固定したままで掘削ドリルを移動して、側壁及び炉底部の破砕を行うことができる。
請求項３記載の炉内固形物の除去装置においては、水平伸縮アームの先部には、テレビカメラが設けられ、走行台車の運転席にはテレビカメラの画像を再生するディスプレイが設けられているので、操作員はディスプレイを見ながら、掘削ドリルの位置決めや除去作業を行うことができる。

請求項４記載の炉内固形物の除去装置においては、テレビカメラには旋回及び傾動機構が設けられて、テレビカメラによって掘削ドリルの先側の側壁が撮像可能になっているので、掘削ドリルの位置決めや除去作業の状況把握が容易にできる。
請求項５記載の炉内固形物の除去装置においては、掘削ドリルの外側部には側壁の内側面との距離を検知するセンサーが設けられているので、掘削ドリルを側壁の内側面に接触させないように制御できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る炉内固形物の除去装置の作業時の正面図、図２は同炉内固形物の除去装置の作業時の平面図、図３は同炉内固形物の除去装置の待機時の正面図、図４は同炉内固形物の除去装置の掘削ドリルの炉内挿入時の正面図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、垂直フレームと枠固定アームとの連結構造を模式的に説明する正面図、側面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る炉内固形物の除去装置１０は、側壁１１下部に点検孔１２を有する炉の一例である溶融炉１３の底部内側の固着物（スラグ及び地金）を掘削ドリル１４で破砕して除去する装置である。

炉内固形物の除去装置１０は、溶融炉１３の炉外に配置されるキャタピラ駆動式の走行台車１５と、走行台車１５の前側にその下部を回動中心Ｏとして前後方向に傾動可能に取付けられる垂直フレーム１６と、垂直フレーム１６の先部にその基部が回動自在に取付けられ上下方向に傾動して伸縮可能な水平伸縮アーム１７と、水平伸縮アーム１７の先部にその基部が取付けられ、水平伸縮アーム１７の先部を基準にして水平方向に旋回可能及び垂直方向（上下方向）に傾動可能で、かつ伸縮可能な補助アーム１８と、補助アーム１８の先部に水平軸１９を基準にして垂直方向（上下方向）に旋回可能に設けられた昇降手段付きの掘削ドリル１４とを有して構成されている。

図４に示すように、炉内固形物の除去装置１０は、更に、補助アーム１８を水平状態に保持させると共に、掘削ドリル１４を水平状態に保った場合、点検孔１２を通過する、水平伸縮アーム１７の前側に設けられている機器寸法が点検孔１２の内側寸法（内径Ｄ＝４００〜１０００ｍｍで、本実施の形態では６００ｍｍ）より小さくなるように構成されている。以下、これらについて詳細に説明する。なお、溶融炉１３の点検孔１２が形成されている位置の側壁１１の内径をｄ（１５００〜３０００ｍｍ、本実施の形態では１８５０ｍｍ）とする。

図１及び図２に示すように、走行台車１５はキャタピラ駆動式であって、下部の走行部２０と、走行部２０の上部に設けられ、図示しない旋回手段により旋回する旋回フレーム２１と、旋回フレーム２１上に設けられた運転席２２と、旋回フレーム２１の後端部に設けられたカウンターウエイト２３とを有している。
図２に示すように、旋回フレーム２１の前後、左右には間隔をあけて４本のアウトリガー２４が設けられている。アウトリガー２４は水平方向に旋回して出し入れ可能であると共に、水平方向に伸縮可能な構造となっている。

旋回フレーム２１の前側に突出して設けられた取付部材２５には、柱状の垂直フレーム１６の下部がピン２６を介して連結されている。ピン２６の上方位置で垂直フレーム１６の後面にはブラケット２７が取付けられており、ブラケット２７は旋回フレーム２１にヘッド側がトラニオン支持された油圧シリンダー２９のロッド２９ａにピン２８を介して連結されている。
かかる構成によって、油圧シリンダー２９の駆動により、垂直フレーム１６をピン２６廻りに回動することができ、この結果、垂直フレーム１６は旋回フレーム２１に対して前後方向に約５〜１５度傾動することができる。

図１、図２及び図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、垂直フレーム１６の上端部には、枠回転式の油圧モータ３０の軸側フランジ３１が垂直にねじ締結により固定されている。油圧モータ３０の軸側フランジ３１に対向して配置された枠側フランジ３１ａは、枠固定アーム３２にねじ締結により固定されている。枠固定アーム３２には、上下に間隔をあけて油圧シリンダー３３のヘッド側とスリーブ状の伸縮ガイド３４とが取付けられている。油圧シリンダー３３のロッド３５は進退アーム１７ａの後端に設けられた接続金具３６に連結されており、伸縮ガイド３４内を摺動する棒状の摺動ロッド３７の前端部も接続金具３６に連結されている。

ここで、進退アーム１７ａ、接続金具３６、油圧シリンダー３３、伸縮ガイド３４、摺動ロッド３７及び枠固定アーム３２を有して水平伸縮アーム１７が構成されている。
かかる構成によって、油圧モータ３０の駆動により、水平伸縮アーム１７を軸側フランジ３１及び枠側フランジ３１ａの中心廻りに回動する（回動角度は水平に対して約±３０度）ことができると共に、油圧シリンダー３３の駆動により、進退アーム１７ａを枠固定アーム３２に対して進退する（進退ストロークは０〜４００ｍｍ）ことができる。

図１及び図２に示すように、水平伸縮アーム１７の前端部には、平面視してＬ字状の取付ブラケット３８が設けられており、取付ブラケット３８には、油圧モータ３０と同じ構造の枠回転式の油圧モータ３９の軸側フランジ４０が垂直にねじ締結により固定されている。油圧モータ３９の枠側フランジ４０ａは枠固定アーム４１の後側に垂直にねじ締結により固定されている。枠固定アーム４１の前側には、油圧モータ３０と同じ構造の枠回転式の油圧モータ４２の軸側フランジ４３が水平にねじ締結により固定されている。油圧モータ４２の枠側フランジ４３ａは枠固定アーム４４に水平にねじ締結により固定されており、枠固定アーム４４には、上下に間隔をあけてスリーブ状の伸縮ガイド４５と油圧シリンダー４６のヘッド側とが取付けられている。

油圧シリンダー４６のロッド４７は、平面視してＬ字状のアームブラケット１８ａの後端に連結されており、伸縮ガイド４５内を摺動する棒状の摺動ロッド４８の前端部もアームブラケット１８ａの後端に連結されている。ここで、アームブラケット１８ａ、油圧シリンダー４６、伸縮ガイド４５及び摺動ロッド４８を有して補助アーム１８が構成されている。
かかる構成によって、油圧モータ３９の駆動により、補助アーム１８を軸側フランジ４０及び枠側フランジ４０ａの中心廻りに回動する（回動角度は水平に対して約±１７５度）ことができ、かつ、油圧モータ４２の駆動により、補助アーム１８を軸側フランジ４３及び枠側フランジ４３ａの中心廻りに３６０度回動することができ、しかも、油圧シリンダー４６の駆動により、補助アーム１８を伸縮する（伸縮ストロークは０〜１５０ｍｍ）ことができる。

アームブラケット１８ａには、油圧モータ３０と同じ構造の枠回転式の油圧モータ４９の軸側フランジ５０が垂直にねじ締結により固定されており、油圧モータ４９の枠側フランジ５０ａは枠固定アーム５１に垂直にねじ締結により固定されている。枠固定アーム５１には、ドリルホルダーブラケット５２がねじ締結されており、ドリルホルダーブラケット５２には、掘削ドリル１４を昇降する油圧モータ５３が設けられている。油圧モータ５３の出力軸にはピニオンが設けられており、ピニオンに噛合するラックを介して掘削ドリル１４が取付けられ、ラックはドリルホルダーブラケット５２内に進退可能に設けられている。ここで、油圧モータ５３、ピニオン及びラックを有して掘削ドリル１４の昇降手段が構成されている。

かかる構成によって、油圧モータ４９を駆動することにより、掘削ドリル１４を軸側フランジ５０及び枠側フランジ５０ａの中心（水平軸１９と同じ）廻りに回動する（回動角度は水平に対して約＋１４５度〜約−１１０度の範囲）ことができ、油圧モータ５３を駆動することにより、掘削ドリル１４をドリルホルダーブラケット５２に対して進退する（進退ストロークは０〜１００ｍｍ）ことができる。
従って、掘削ドリル１４は補助アーム１８の先部の水平軸１９を基準にして、掘削ドリル１４が、少なくとも水平方向を向く位置から垂直方向を向く位置まで、即ち、水平に対して９０度回動可能である。

図１に示すように、水平伸縮アーム１７の先部の取付ブラケット３８には、テレビカメラ５４が設けられ、走行台車１５の運転席２２にはテレビカメラ５４の画像を再生するディスプレイ５５が設けられている。なお、テレビカメラ５４には図示しない旋回及び傾動機構が設けられており、テレビカメラ５４によって掘削ドリル１４の先側の側壁１１が撮像可能になっている。また、掘削ドリル１４の外側部には側壁１１の内側面との距離を検知するセンサーの一例である超音波センサー（図示せず）が設けられている。炉内固形物の除去装置１０の全ての駆動動力源は油圧としており、油圧発生のために、旋回フレーム２１上に油圧ユニット及びバルブスタンドが設けられている。

次に、本発明の一実施の形態に係る炉内固形物の除去装置１０の使用方法について図を参照しながら説明する。
図３に示すように、炉内固形物の除去装置１０は待機時には、操作員は油圧シリンダー３３の駆動により水平伸縮アーム１７を縮小させ、油圧シリンダー４６の駆動により補助アーム１８を縮小させておき、油圧モータ３０、３９、４２及び４９の駆動により、水平伸縮アーム１７、枠固定アーム４１、枠固定アーム４４及び補助アーム１８を所定の回動角度に調整して、掘削ドリル１４が走行台車１５側に水平に向くようにしておく。

掘削ドリル１４を炉内に挿入する時には、図４に示すように、油圧シリンダー３３、４６はそのままで、油圧モータ３０、３９及び４９の駆動により、水平伸縮アーム１７、枠固定アーム４１、枠固定アーム４４、補助アーム１８及び掘削ドリル１４を水平に、且つ、前後方向に向けて保持し、掘削ドリル１４が水平伸縮アーム１７の延長上に位置するように調整する。
その後、走行台車１５を駆動して、水平に保持した掘削ドリル１４、補助アーム１８等の水平伸縮アーム１７の前側に設けられている機器を点検孔１２を介して挿入し、走行台車１５の４本のアウトリガー２４を水平方向に旋回して外側に張り出し、それぞれの支柱部を下降して４点で走行台車１５を支持する。

掘削ドリル１４により側壁１１又は炉底部を破砕する時には、破砕する部位に応じて、油圧シリンダー２９、３３、４６及び油圧モータ３０、３９、４２及び４９を操作して掘削ドリル１４を破砕面近傍で破砕面に対して直交するように位置決めした後、油圧モータ５３により側壁１１又は炉底部の厚さ方向に掘削ドリル１４を送り込む。この際、運転席２２の操作員は、掘削ドリル１４の先側の側壁１１を撮像するテレビカメラ５４の画像を再生するディスプレイ５５を見ながら、油圧シリンダー３３、４６及び油圧モータ３９、４２及び４９を操作して破砕作業を行う。

側壁１１及び炉底部の破砕作業が終了すると、図４に示す挿入時と同じ状態になるように、油圧シリンダー２９、３３、４６及び油圧モータ３０、３９、４２及び４９を操作した後、走行台車１５を後退して、掘削ドリル１４を、点検孔１２を介して炉外に取り出す。
最後に、油圧シリンダー２９及び油圧モータ３０、３９、４２及び４９を操作して、図３に示す待機時の状態に戻す。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の炉内固形物の除去装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
本実施の形態において、炉として溶融炉１３を用いたが、これに限定されず、必要に応じて、その他の炉に適用することもできる。

掘削ドリル１４は補助アーム１８の先部の水平軸１９を基準にして、掘削ドリル１４が、少なくとも水平方向を向く位置から垂直方向を向く位置まで回動可能としたが、これに限定されず、必要に応じて、その回動角度より小さい回動であってもよい。
水平伸縮アーム１７の先部には、テレビカメラ５４を設け、走行台車１５の運転席２２にはテレビカメラ５４の画像を再生するディスプレイ５５を設けたが、これに限定されず、必要に応じて、テレビカメラ及びディスプレイを省略することもできる。

テレビカメラ５４には旋回及び傾動機構を設け、テレビカメラ５４によって掘削ドリル１４の先側の側壁１１が撮像可能になるようにしたが、これに限定されず、必要に応じて、旋回及び傾動機構を省略することもできる。
掘削ドリル１４の外側部には側壁１１の内側面との距離を検知するセンサーを設けたが、これに限定されず、状況に応じて、センサーを省略することもできる。
操作員が運転席２２から補助アーム１８及び水平伸縮アーム１７の位置決めや掘削ドリル１４の操作を行うようにしたが、これに限定されず、必要に応じて、事前に所定のデータを入力しておけば、位置決めや掘削ドリルの操作を自動運転可能な構成とすることもできる。

本発明の一実施の形態に係る炉内固形物の除去装置の作業時の正面図である。 同炉内固形物の除去装置の作業時の平面図である。 同炉内固形物の除去装置の待機時の正面図である。 同炉内固形物の除去装置の掘削ドリルの炉内挿入時の正面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、垂直フレームと枠固定アームとの連結構造を模式的に説明する正面図、側面図である。

符号の説明

１０：炉内固形物の除去装置、１１：側壁、１２：点検孔、１３：溶融炉（炉）、１４：掘削ドリル、１５：走行台車、１６：垂直フレーム、１７：水平伸縮アーム、１７ａ：進退アーム、１８：補助アーム、１８ａ：アームブラケット、１９：水平軸、２０：走行部、２１：旋回フレーム、２２：運転席、２３：カウンターウエイト、２４：アウトリガー、２５：取付部材、２６：ピン、２７：ブラケット、２８：ピン、２９：油圧シリンダー、２９ａ：ロッド、３０：油圧モータ、３１：軸側フランジ、３１ａ：枠側フランジ、３２：枠固定アーム、３３：油圧シリンダー、３４：伸縮ガイド、３５：ロッド、３６：接続金具、３７：摺動ロッド、３８：取付ブラケット、３９：油圧モータ、４０：軸側フランジ、４０ａ：枠側フランジ、４１：枠固定アーム、４２：油圧モータ、４３：軸側フランジ、４３ａ：枠側フランジ、４４：枠固定アーム、４５：伸縮ガイド、４６：油圧シリンダー、４７：ロッド、４８：摺動ロッド、４９：油圧モータ、５０：軸側フランジ、５０ａ：枠側フランジ、５１：枠固定アーム、５２：ドリルホルダーブラケット、５３：油圧モータ、５４：テレビカメラ、５５：ディスプレイ

Claims (5)

1. 側壁下部に点検孔を有する炉の内側の固着物を除去する装置であって、
   炉外に配置されるキャタピラ駆動式の走行台車と、
   前記走行台車の前側にその下部を回動中心として前後方向に傾動可能に取付けられる垂直フレームと、
   前記垂直フレームの先部にその基部が回動自在に取付けられ上下方向に傾動して伸縮可能な水平伸縮アームと、
   前記水平伸縮アームの先部にその基部が取付けられ、該水平伸縮アームの先部を基準にして水平方向に旋回可能及び上下方向に傾動可能で、かつ伸縮可能な補助アームと、
   前記補助アームの先部に水平軸を基準にして上下方向に旋回可能に設けられた昇降手段付きの掘削ドリルとを有し、
   前記補助アームを水平状態に保持させると共に、前記掘削ドリルを水平状態に保った場合、前記水平伸縮アームの前側に設けられている機器寸法が前記点検孔の内側寸法より小さいことを特徴とする炉内固形物の除去装置。
2. 請求項１記載の炉内固形物の除去装置において、前記掘削ドリルは前記補助アームの先部の水平軸を基準にして、前記掘削ドリルが、少なくとも水平方向を向く位置から垂直方向を向く位置まで回動可能であることを特徴とする炉内固形物の除去装置。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の炉内固形物の除去装置において、前記水平伸縮アームの先部には、テレビカメラが設けられ、前記走行台車の運転席には前記テレビカメラの画像を再生するディスプレイが設けられていることを特徴とする炉内固形物の除去装置。
4. 請求項３記載の炉内固形物の除去装置において、前記テレビカメラには旋回及び傾動機構が設けられて、前記テレビカメラによって前記掘削ドリルの先側の前記側壁が撮像可能になっていることを特徴とする炉内固形物の除去装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の炉内固形物の除去装置において、前記掘削ドリルの外側部には前記側壁の内側面との距離を検知するセンサーが設けられていることを特徴とする炉内固形物の除去装置。

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