JP5384261B2

JP5384261B2 - 伸縮管装置

Info

Publication number: JP5384261B2
Application number: JP2009208322A
Authority: JP
Inventors: 一良藤井; 潤一木下; 清春伊藤; 孝司有田; 正裕内田
Original assignee: Nippon Steel Corp; NS Plant Designing Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: JP2011058042A

Description

本発明は、真空脱ガス処理設備における真空脱ガス槽の排気口に接続される伸縮管を備えた、伸縮管装置に関するものである。

製鋼工程における溶鋼の２次精錬設備として真空脱ガス処理設備が使用されているが、真空脱ガス槽からの排気は、真空脱ガス槽の排気口から排気ダクトを通じて真空排気装置によって排気される。この場合、従来から真空脱ガス槽の排気口と真空排気装置に通ずる排気ダクトとの間には、例えば特許文献１に示すように、外筒及び内筒、さらには内筒のスライド部分を気密に覆うベローズ等によって構成された伸縮管が接続されている。外筒と内筒とは、シリンダ装置によって伸縮自在となっており、真空脱ガス槽の保守、交換等にあたっては、真空脱ガス槽の排気口に接続されている伸縮管の接続を解除し、このシリンダ装置を作動させて伸縮管を収縮させるようにしている。

そして、従来の伸縮管は、外筒側を排気ダクトに固定し、内筒側を真空脱ガス槽の排気口に接続するようにしていた。これは、伸縮管自体は外筒と内筒との二重管構造を有し、かつシリンダ装置によって両者がスライド自在な関係にあるため、外筒と内筒とのスライド部分、すなわち重合部分に隙間が生じており、内筒側を排気ダクトに固定し、外筒側を脱ガス槽の排気口に接続すると、外筒と内筒との隙間が、脱ガス槽の排気口側に向けて開口することになり、排気口からの排ガス中に含まれるダストが当該隙間から侵入しやすくなって、スライド部分の内筒の外周を気密に覆っているベローズ内に入り込んでしまうためである。ベローズ内にダストが侵入して堆積すると、伸縮管を縮めた際に所定の収縮量が確保できなかったり、また無理に伸縮管を縮めてしまうとベローズに亀裂が生じるなどして、気密性が維持できなくなって真空脱ガス設備の操業に支障をきたす。

そのため、従来では、外筒側を排気ダクトに固定し、内筒側を真空脱ガス槽の排気口に接続するようにして、外筒と内筒との隙間を排気ダクト側に開口するようにしていた。そして真空脱ガス槽の排気口と伸縮管との接続を解除して、伸縮管を縮める際に作動させるシリンダ装置は、排気ダクト側に固定されている外筒側に設けられ、当該シリンダ装置の作動によって伸縮するロッドの端部を、内筒側に固定している。これは、重量物であるシリンダ装置を固定側となる外筒に固定することで、内筒を外筒側にスライドさせる際の力を極力抑えるためである。さらに、伸縮管全体の質量バランスの均一性の観点で、重量物であるシリンダ装置が設置されている外筒側の質量を抑えるため、径の大きい外筒の長さを短くして、その分だけ、内筒の長さを長くすることによって、所定のスライド長を確保するようにしていた。

実開平７−２１７５６号公報

しかしながら、このように内筒の長さを長くすると、結果として内筒の質量が大きくなってしまう。そのためシリンダ装置を作動させて、内筒をスライドさせて縮めたり、伸ばしたりする際、シリンダ装置に大きい負荷がかかってしまい、円滑な伸縮動作を実現することが難しいという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、従来よりもシリンダ装置にかかる負荷を低減させて、もって伸縮管の円滑な伸縮動作を実現することを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明は、真空脱ガス槽の排気口のフランジ部に着脱可能な伸縮管を有しており、かつ、排気ダクトに固定された伸縮管装置であって、前記伸縮管は内筒と外筒とを有しており、前記伸縮管の内筒は排気ダクトに固定され、外筒は内筒に対してスライド自在な関係にあり、外筒がスライドする内筒部分の外周がベローズで気密に覆われており、前記伸縮管の外筒の一端部に設けられたフランジ部と真空脱ガス槽の排気口のフランジ部とが着脱可能であり、前記伸縮管の内筒側に固定されたシリンダ装置の作動によって伸縮するロッドの端部が外筒側に固定され、前記外筒の他端部側の内周には、前記内筒の外周と密着する柔軟性を有する耐熱性部材が環状に設けられ、前記外筒における耐熱性部材の前記排気ダクト側には、前記内筒の外周に付着したダストを、内筒外周の全周に亘って掻き取るスクレーパが設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、従来とは異なり、伸縮管の外筒の一端部に設けられたフランジ部と真空脱ガス槽の排気口のフランジ部とを接続可能とし、伸縮管の内筒側を排気ダクトに固定し、当該内筒側に固定されたシリンダ装置の作動によって伸縮するロッドの端部を外筒側に固定したので、外筒側をシリンダ装置の作動によってスライドさせることになる。ここで、内筒側に重量物であるシリンダ装置を固定しているが、単位長さあたりの質量が外筒よりも内筒の方が小さいため、伸縮管全体の質量バランスの均一性を従来なみに維持しつつ、内筒の長さを長くすることができる。従って、所定量のスライド長を確保するにあたり、外筒の長さを短くできる。このため、外筒の質量をより小さくすることができ、シリンダ装置にかかる負荷が従来よりも軽減され、その結果、伸縮管の伸縮動作を従来よりも円滑に行なうことが可能である。そして本発明においては、内筒側を排気ダクトに固定し、外筒側を真空脱ガス槽の排気口に接続するので、外筒と内筒との隙間が、真空脱ガス槽の排気口側に向けて開口することになるが、外筒の他端部側の内周には、内筒の外周と密着する柔軟性を有する耐熱性部材が環状に設けられているので、真空脱ガス槽の排気口からの排気されている排気中のダストが当該隙間からベローズ内に侵入する事を防止できる。したがって、内筒側を排気ダクトに固定し、外筒側を脱ガス槽の排気口に接続した際に生ずるダスト侵入のおそれはない。

そして前記外筒における耐熱性部材の前記排気ダクト側には、前記内筒の外周に付着したダストを、内筒外周の全周に亘って掻き取るスクレーパが設けられているので、内筒の表面に付着したダストを掻き取って、より一層円滑な伸縮動作を実現できる。またたとえばスクレーパの材質に、ジョイントシート（例えば、ゴム、ポリアミド繊維、ガラス繊維、膨張黒鉛などを均一に混合させた後に、加熱ロールで加圧圧延したシート）を使用することで、スクレーパと内筒外周との密着性が向上し、万が一前記耐熱性部材を通過して侵入するダストがあっても、当該スクレーパによってベローズ内の侵入を阻止することができる。

前記した耐熱性部材は、例えば、外筒を構成している耐火物の前記排気ダクト側の端部に設けられた２つの環状のリブ間に設けられ、前記スクレーパは、前記リブのうちの前記排気ダクト側に位置するリブの端面に固定されていてもよい。

真空脱ガス槽の排気口のフランジ部に対して、非酸化性ガスを噴出可能なノズル装置をさらに有していてもよい。

前記外筒またはロッドは、支持体、たとえば施設内の建屋建築梁を利用して吊下装置に吊り下げられて支持されていてもよい。

本発明によれば、ベローズ内へのダストの侵入を防止しつつ、従来よりもシリンダ装置にかかる負荷を軽減させて、伸縮管の円滑な伸縮動作を実現することができる。

実施の形態にかかる伸縮管装置の側面を模式的に示した説明図である。図１の伸縮管装置の側面の断面図である。図１の伸縮管装置のスライド部分の内部構成を示す斜視図である。図１の伸縮管装置において、脱ガス槽と切り離した状態の側面の様子を模式的に示した説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図を参照しながら説明すると、図１は実施の形態にかかる伸縮管装置１の概要を示し、図２は内部構成を示し、図３は、伸縮管装置１の内部の構成を各々示している。

この伸縮管装置１は、内筒１０と、内筒１０とスライド自在な関係にある外筒２０とを有する伸縮管を備えている。内筒１０の一端部には、フランジ部１１が設けられており、このフランジ部１１は、排気ダクト３０のフランジ部３１に固定されている。

内筒１０の一端部近傍の外周には、取り付け部材１２、１３を介して、シリンダ装置１４が固定されている。本実施の形態では、内筒１０の外側に等間隔、例えば内筒１０の軸方向からみて中心角６０度おきに、合計６基のシリンダ装置１４が固定されている。なお説明の都合上、図１においては、シリンダ装置１４は、２基のみ図示しており、図２においては、シリンダ装置１４は、１基のみ図示している。

一方、外筒２０の外周にも、取り付け部材２１を介して、ロッド固定部材２２が、前記シリンダ装置１４と対応する位置に、合計６個固定されている。そしてロッド固定部材２２には、シリンダ装置１４の作動によって伸縮するロッド１５の端部が固定されている。

さらに、本実施の形態では、適宜の取り付け部材（図示せず）によって内筒１０側に固定されるガイドロッド支持部１６が、内筒１０の外側に等間隔、例えば内筒１０の軸方向からみて中心角１２０度おきに、合計３基固定されている。なお説明の都合上、図１においては、円筒カバー１８の頂上部付近に配置された１基のみ図示している。そしてガイドロッド支持部１６には、ガイドロッド１７の一端部が固定され、当該ガイドロッド１７の他端部は、外筒２０の外周に固定されたガイドロッド収容部２３内にスライド自在に挿入されている。

内筒１０の外周には、金属製の円筒カバー１８が設けられており、この円筒カバー１８の一端部は取り付け部材１２等を介して、内筒１０の一端部側に対して気密に固定され、当該円筒カバー１８の他端部には、ベローズ４０の一端部が気密に固定されている。そしてこのベローズ４０の他端部は、外筒１０の一端部側に気密に固定されている。なお円筒カバー１８とベローズ４０とは、一体に形成されているものでもよい。

円筒カバー１８の頂上部付近に設けられた前記ガイドロッド１７には吊下用金具２４が取り付けられ、この吊下用金具２４にワイヤー４１が通され、当該ワイヤー４１自体は、例えば、建屋建築梁等に固定された吊下部材に係止されており、これによって、ガイドロッド１７を１点で吊り下げ支持している。

図３に示すように、内筒１０の内周には、外側の金属円筒部１０ａと、金属円筒部１０ａの内周に設けられた耐火材部１０ｂとによって構成されており、外筒２０も、同様に金属円筒部２０ａの内周に設けられた耐火材部２０ｂとによって構成されている。そして外筒２０の内周に設けられている耐火物部２０ｂの前出排気ダクト３０側の端部には、環状のリブ２５、２６が設けられ、これらリブ２５、２６間には、耐熱性部材２７が設けられている。

本実施の形態で使用される耐熱性部材２７は、真空脱ガス槽からの高温の排気に耐えうる耐熱性（例えば約１３００℃程度）を有する材質からなり、例えば、セラミックファイバーを積層しながらニードル加工したフェルト状のセラミックブランケットが使用されている。これによって求められる耐熱性と柔軟性とを有している。そしてこのブランケット状に形成された耐熱性部材２７は、適宜の大きさに切断されて、リブ２５、２６間に環状に埋め込まれ、適宜の固定金具（図示せず）によってリブ２５、２６に固定されている。そして、耐熱性部材２７の露出部分はリブ２５、２６から内筒側に突出して、内筒１０の外周表面と密着している。これによって、内筒１０の外周と、外筒２０の内周との間の隙間ｄは、耐熱性部材２７によって閉塞される。一般的にこの種の伸縮管における内筒１０と外筒２０との間の隙間ｄは、５〜１５ｍｍ程度であるから、リブ２５、２６から径方向に突出する耐熱性部材２７の長さは、真空脱ガス槽のサイズによって設定すれば良いが、例えば、外筒の内径が約１８００ｍｍ程度の場合、５〜２０ｍｍ程度が例示できる。もちろん真空脱ガス槽のサイズによって、隙間ｄの長さは異なっているので、リブ２５、２６から径方向に突出する耐熱性部材２７の長さは必ずしもこの例に限られず、隙間ｄの長さ以上に長く突出して内筒１０の表面に耐熱性部材２７が密着していればよいが、隙間ｄの長さより僅かでも長く突出していることが好ましい。

リブ２６の、前出排気ダクト３０側の端面には、環状のスクレーパ２８が、ボルト２９によって固定されている。このスクレーパ２８は、例えばゴムを加圧圧延したジョイントシートからなり、縦断面がＬ字型をなし、折曲部２８ａが内筒１０の外周に密着している。

伸縮管装置１の外周には、図１に示したように、ノズル装置４４が配置されている。本実施の形態では、伸縮管装置１の外方に配置された非酸化性ガスの環状の配管４５に、例えば等間隔で、複数のノズル装置４４が配置されている。各ノズル装置４４からの非酸化ガスの噴出方向は、径方向に沿って中心に向けられており、配管４５に流れる非酸化ガス、例えば窒素ガスを、外筒１０の端部に設けられているフランジ部４６側に向けて噴出するようになっている。なおこの配管４５は、たとえば伸縮管装置１に直接固定されていても良く、また設備側に設置されていてもよい。またこのような環状の配管４５を用いなくとも、適宜の配管を伸縮管装置１の近傍に配置し、ノズル装置４４に対して個別に、あるいはグループごとに非酸化ガスを供給するようにしてもよい。

本実施の形態にかかる伸縮管装置１は、以上のような構成を有しており、既述したように、伸縮管装置１はそのフランジ部１１が、排気ダクト３０のフランジ部３１と固定されて設置される。排気ダクト３０は、ガスクーラ５１、遮断弁ボックス５２を介して、真空排気装置（図示せず）に通じている。

伸縮管装置１は、図１に示したように、真空脱ガス槽５５の排気口に設けられたフランジ部５６と、外筒２０の端部に固定されたフランジ部４６とを接続して使用される。すなわち従来技術とは異なり、伸縮管の外筒２０側を真空脱ガス槽５５の排気口に接続し、内筒１０側を排気ダクト３０に固定して使用される。そのため、図２の矢印で示したように、真空脱ガス槽５５の排気口からの、ダストを含んだ高温の排気が、外筒２０、内筒１０、排気ダクト３０の順に流れて排気されていくが、外筒２０と内筒１０のあいだの隙間ｄが真空脱ガス槽５５の排気口側に向けて開口しているため、排気中のダストがこの隙間ｄからベローズ４０内に侵入しようとする。

しかしながら、当該隙間ｄは、耐熱性部材２７によって閉塞されているので、排気中のダストが、隙間ｄからベローズ４０内に侵入することはない。また耐熱性部材２７は、柔軟性があるので、内筒１０の外周表面と密着するようにリブ２５、２６内に設けられていても、内筒１０と外筒２０とがスライドする際の障壁とはならない。また耐熱性部材２７は環状のリブ２５、２６内に収容するようにして設けることができるので、使用できる耐熱性部材２７の形態に特に制限はなく、また外筒２０に対して、容易にかつ強固に取り付けることが可能である。また耐熱性部材２７の交換も容易に行なえる。しかもリブ２５、２６の存在により、外筒２０の端部の強度も向上している。

そして、本実施の形態では、リブ２６の排気ダクト３０側の端面に、スクレーパ２８が設けられ、その折曲部２８ａが内筒１０の表面に密着しているので、たとえば耐熱性部材２７の一部が破損したりして、万が一耐熱性部材２７を通過して侵入するダストがあっても、スクレーパ２８によって当該ダストのベローズ４０内の侵入を阻止することができる。

しかも、スクレーパ２８は、内筒１０と外筒２０とがスライドするたびに、内筒１０の表面に付着したダストを掻き取ることができるので、内筒１０の表面に付着したダストが、次第に堆積して内筒１０と外筒２０とのスライドに支障をきたす事態を未然に防止することができる。

また、本実施の形態では、外筒２０を構成している耐火物２０ｂの端部に位置する、耐熱性部材２７の取り付けに供したリブ２６の端面にスクレーパ２８が固定されているので、格別スクレーパ２８を外筒２０に取り付けるための専用の部材等は不要である。その上、スクレーパ２８が内筒１０表面を掻き取る際の反力は当該リブ２６が受けるので、内筒１０外周に強固に付着したダストがあっても、これを確実に掻き取って除去することが可能である。

そして、脱ガス槽５５の交換時や保守の際に、伸縮管と脱ガス槽５５との接続を解除するにあたっては、外筒２０のフランジ部４６と、脱ガス槽５５のフランジ部５６との係止を解除し、次いでシリンダ装置１４を作動させてロッド１５を内筒１０側に縮めることにより、図４に示したように、外筒２０は内筒１０側、すなわち排気ダクト３０側へとスライドし、伸縮管を縮めることができる。かかる場合、従来より質量の小さい外筒２０を、内筒１０側に固定したシリンダ装置１４によって移動させているので、従来よりもシリンダ装置１４にかかる負荷が軽減されており、円滑な伸縮管の収縮動作が実現できる。外筒２０を真空脱ガス槽５５側にスライドさせる際も同様に、円滑な移動が可能である。

しかも、本実施の形態では、ガイドロッド１７が内筒１０と外筒２０との間に渡されているから、より円滑に伸縮管の伸縮動作が行なえる。また外筒２０が排気ダクト３０側に移動する際、外筒２０は、ワイヤ４１によって吊り下げ支持されているので、かかる点からもより一層外筒２０の排気ダクト３０側への移動が円滑に行なえる。例えば、外筒２０の下面にローラ等を設置して、外筒２０を支持するようにしてもよいが、外筒２０の質量に伴う摩擦抵抗や、正確に管全体を直線移動させるという必要性を鑑みると、本実施の形態のように外筒２０は吊り下げ支持されている方が好適である。なお、通常は、本実施の形態のように、ガイドロッド１７を１点で吊り下げているが、シリンダーのストローク長が長い場合、ガイドロッド１７を２点で吊り下げても良い。

そして、真空脱ガス槽５５のフランジ部５６と、外筒２０のフランジ部４６とを切り離した際に、図４に示したように、ノズル装置４４によって、真空脱ガス槽５５の排気口のフランジ部５６に対して、非酸化性ガスを噴出することにより、真空脱ガス槽５５の排気口のフランジ部５６の表面にダストが付着することを防止することができ、フランジ部５６表面を清掃することができる。これによって再び外筒２０のフランジ部４６と真空脱ガス槽５５の排気口のフランジ部５６とを接続する際に、良好な気密接続することが可能である。

本発明は、真空脱ガス処理設備における真空脱ガス槽の排気口に接続される伸縮管に有用である。

１伸縮管装置
１０内筒
１０ａ金属円筒部
１０ｂ耐火物部
１１フランジ部
１２、１３取り付け部材
１４シリンダ装置
１６ガイドロッド支持部
１７ガイドロッド
１８円筒カバー
１９金具
２０外筒
２０ａ金属円筒部
２０ｂ耐火物部
２１取り付け部材
２２ロッド固定部材
２３ガイドロッド収容部
２４金具
２５、２６リブ
２７耐熱性部材
２８スクレーパ
２９ボルト
３０排気ダクト
３１フランジ部
４０ベローズ
４１ワイヤー
４４ノズル装置
４５配管
４６フランジ部
５１ガスクーラ
５２遮断弁ボックス
５５真空脱ガス槽
５６フランジ部

Claims

真空脱ガス槽の排気口のフランジ部に着脱可能な伸縮管を有しており、かつ、排気ダクトに固定された伸縮管装置であって、
前記伸縮管は内筒と外筒とを有しており、
前記伸縮管の内筒は排気ダクトに固定され、外筒は内筒に対してスライド自在な関係にあり、
外筒がスライドする内筒部分の外周がベローズで気密に覆われており、
前記伸縮管の外筒の一端部に設けられたフランジ部と真空脱ガス槽の排気口のフランジ部とが着脱可能であり、
前記伸縮管の内筒側に固定されたシリンダ装置の作動によって伸縮するロッドの端部が外筒側に固定され、
前記外筒の他端部側の内周には、前記内筒の外周と密着する柔軟性を有する耐熱性部材が環状に設けられ、
前記外筒における耐熱性部材の前記排気ダクト側には、前記内筒の外周に付着したダストを、内筒外周の全周に亘って掻き取るスクレーパが設けられていることを特徴とする、伸縮管装置。
前記耐熱性部材は、外筒を構成している耐火物の前記排気ダクト側の端部に設けられた２つの環状のリブ間に設けられ、
前記スクレーパは、前記リブのうちの前記排気ダクト側に位置するリブの端面に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の伸縮管装置。
真空脱ガス槽の排気口のフランジ部に対して、非酸化性ガスを噴出可能なノズル装置を有することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の伸縮管装置。
前記外筒またはロッドは、支持体に吊り下げられて支持されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の伸縮管装置。