JP5808669B2 - 電極をロックする点を調整するデバイス - Google Patents

Description

本発明は、アーク溶解炉の電極保持バイスによって電極をロックする点を調整するデバイスに関する。

製鋼の分野において一般的に使用される溶解炉は、グラファイト電極によって発生させる電気アークによって解放される熱を使用して動作する。

かなりな大きさの、多分直径が800ｍｍを越え、また長さが10ｍを越えるようにもなるこれらの電極は、長い鋼及び銅アームの端部分であるバイスによって支持される。これらのアームは、上述した電気アークを発生させるために必要な電流を通電するようになっている。これらのアームは、炉の外側に留まる。バイスの下側に位置する電極の部分だけが炉内に進入する。

動作の際に電極は、スパークしてアークを発生させるボトム部分が摩耗し、従って、徐々に短くなって行く。しかしながら、アークは常に炉のボトム領域に（換言すれば、鋼が注がれる位置に）留まっていなければならない。この理由から、アームは炉のカバーが許す限り低く下降させ、その後、アームと電極との間の相対位置を調整するように介入する必要がある。通常これは炉の動作を停止させた後に、ブリッジクレーンによって、即ち、バイスを開かせて電極を掛け留めして保持し、垂直に運動させてからより高い位置を再度閉じるように遂行される。

現在、殆ど全ての製鋼所において使用されているこのシステムは、幾つかの実質的な欠陥を有している。

この動作を遂行するためには、この動作自体を遂行する例えば２−５分の間、炉を停止させる必要がある。これは近代的な製鋼所にとっては極めて長い時間を、従って、極めて高いコストを表している。

圧倒的多数の製鋼所では、電極をつかむためにクレーンのフックを直接使用している。電極の頂部に位置しているニップルのリングにフックを掛けたり、外したりすることができるようにするために、このフックは、恐らく不可欠な安全デバイスを使用しないであろう。

製鋼所のクレーンは極めて貴重な機械部品であり、緊急時には常に使用できるようにしておくべきである。

本発明の目的は、炉のバイスに対する電極の位置決めの調整を、クレーンを使用することなく、そして溶融鋼を流出させることができるように炉を開く時に存在する遊休時間を好ましく活用して自動的に遂行するデバイスを提供することである。

別の目的は、鋼が溶融するような高温においても動作させることができるデバイスを提供することである。

本発明によれば、これらの、及び他の目的は、溶解炉の電極をロックする点を調整するデバイスによって達成される。本デバイスは、前記電極を支持してそれへ電力を供給するバイスを備え、本デバイスは、前記電極を支持する手段及び前記電極を垂直に運動させる手段を含み前記バイスに結合されている構造を備えていることを特徴とする。

前記目的は、更に、電極保持バイスによって溶解炉の電極をロックする点を調整する方法によって達成される。本方法は、前記電極を支持する手段を、前記バイスに結合するステップ、及び前記電極を垂直に運動させる手段に結合するステップを含む。

本発明のさらなる特色は、特許請求の範囲の従属項に記載されている。

本発明の特色及び長所は、本発明を限定するものではない添付図面に示されている幾つかの実施の形態の以下の詳細な説明から明白になるであろう。

電極をロックする点を調整するデバイスの第１の実施の形態の側面図であって、つかみ部材がそれらの最高点にあることを示している。 図１に示したデバイスの下面図であって、デバイスが開いていることを示している。 図１に示したデバイスにおいて、つかみ部材がそれらの最低点にあることを示している。 図３に示したデバイスの下面図であって、デバイスが閉じていることを示している。 電極をロックする点を調整するデバイスの第２の実施の形態の側面図であって、つかみ部材がそれらの最高点にあることを示している。 図５に示したデバイスの下面図であって、デバイスが開いていることを示している。 図５に示したデバイスにおいて、つかみ部材がそれらの最低点にあることを示している。 図７に示したデバイスの下面図であって、デバイスが閉じていることを示している。 電極をロックする点を調整するデバイスの第３の実施の形態の側面図であって、つかみ部材がそれらの最高点にあることを示している。 図９に示したデバイスの下面図であって、デバイスが開いていることを示している。 図９に示したデバイスにおいて、デバイスがどのように開かれるかを詳細に示す図である。 図９に示したデバイスにおいて、つかみ部材がそれらの最低点にあることを示している。 図１２に示したデバイスの下面図であって、デバイスが閉じていることを示している。 図１２に示したデバイスにおいて、デバイスがどのように閉じられるかを詳細に示す図である。 電極をロックする点を調整するデバイスの第４の実施の形態の側面図である。 図１５に示したデバイスの下面図であって、デバイスが閉じていることを示している。 図１５に示したデバイスの側面図である。 図１７に示したデバイスの下面図であって、デバイスが開いていることを示している。 電極をロックする点を調整するデバイスの第５の実施の形態の側面図であって、つかみ部材がそれらの最高点にあることを示している。 図１９に示したデバイスの上面図であって、デバイスが閉じていることを示している。 図１９に示したデバイスにおいて、つかみ部材がそれらの最低点にあることを示している。 図２１に示したデバイスの上面図であって、デバイスが開いていることを示している。

添付図面を参照する。電極保持トング１２０、即ち電極保持バイスを有するアーム１２によって電極１１をロックする点を調整するデバイス１０は、金属構造１３を備えている。この構造１３は、適切に電気絶縁されているねじ１４によって、電極保持アーム１２の下側部分に（または、アーム１２の上側部分にさえも）固定される。この構造１３は、電極１１に対して正しく位置決めされるように、アームの長さ方向に調整される。

この構造１３は、電極１１を支持する手段と、電極１１を垂直に運動させる手段とを含む。

上述したように、この構造１３は、アーム１２の下側部分に、またはその上側部分に固定することができる。

図１−１８に示されている最初の４つのデバイスの実施の形態では、構造１３はアーム１２の下側部分に固定されている。この場合、動作の際に電極１１を支持する手段及び電極１１を垂直に運動させる手段は、電極保持トング１２０より低い位置にある、即ち、これらの手段はトング１２０の下方にある。

図１９−２２に示す第５のデバイスの実施の形態では、構造１３はアーム１２の上側部分に固定されている。この場合、動作の際に電極１１を支持する手段及び電極１１を垂直に運動させる手段は、電極保持トング１２０より高い位置にある、即ち、これらの手段はトング１２０の上方にある。後の説明からより明白になるように、この配列は、構造及び動作の両方において有利である。

本発明の第１の実施の形態によれば、水平板２０が構造１３に接続されている。板２０の一方の側は、サスペンションピン２１に蝶番取付けされている。サスペンションピン２１の軸は、電極１１と並んでおり且つ電極１１と垂直に配列されている軸に沿っている。

板２０の他方の側は、それぞれのピボット２４及び２５を介して２つのトング２２及び２３に結合されている。

板２０が蝶番取付けされている側とは反対の側の、板２０と構造１３との間には第１の水圧シリンダ２６が接続されている。シリンダ２６は、板２０の端を垂直運動させるように、従って、トング２２及び２３を垂直運動させるようになっている。

つかみ部材２８及び２９が設けられている方の側とは反対の側の、２つのトング２２と２３との間には第２の水圧シリンダ２７が接続されている。シリンダ２７は、トング２２及び２３に開閉運動を、従って、つかみ部材２８及び２９に開閉運動を行わせる。

アーム１２に対する電極１１の位置の調整は、以下のシーケンスで自動的に、または手動で遂行される。
− シリンダ２６を閉じ、つかみ部材２８及び２９をそれらの最高点に位置決めする。
− シリンダ２７を伸張させ、２つのトング２２及び２３のつかみ部材２８及び２９を電極１１上で閉じさせる。
− アーム１２の電極保持トング１２０を開く。
− シリンダ２６を伸張させ、電極１１を下方へ運動させる。
− アーム１２の電極保持トング１２０を閉じる。
− シリンダ２７を閉じ、つかみ部材２８及び２９を開かせる。

以上の説明は、電極１１を下方へ運動させる場合についであり、電極１１を上昇させる場合には、シーケンスを反転させるが類似したものとなる。

この垂直運動は比較的小さい（例えば、100ｍｍ）から、多くの連続するサイクルを自動的にプログラムすることも可能であることが予測される。

サスペンションピン２１及び水圧シリンダ２６の代替として、以下の実施の形態の説明から理解できるように、４つの水圧シリンダ３０、３１、３２、３３を使用することができる。これら２つの構造は、電極の垂直運動については等価であると考えるべきである。

本発明の第２の実施の形態によれば、構造１３は、それに接続されている４つの水圧シリンダ３０、３１、３２、３３を有している。これらのシリンダ自体はバー３４に接続され、バー３４の一端は電極１１を取り巻くリング３５になっている。

４つの水圧シリンダ３０、３１、３２、３３は、バー３４の垂直運動を可能にする。

３つのジョー３６、３７、３８がリング３５に取付けられている。これらのジョーは、３つの傾斜した溝４０、４１、及び４２が設けられた円形クラウン３９によって制御される特別なガイドによって、半径方向にのみ運動する。

バー３４上には、第１の歯車４３が設けてある。第１の歯車４３は、円形クラウン３９及び第２の歯車４４と係合する。第２の歯車４４は、その上に位置しているレバー４５を有し、このレバー４５は水圧ピストン４６によって制御される。

水圧ピストン４６は歯車４３及び４４を作動させ、円形クラウン３９を回転させる。円形クラウン３９が回転すると、ジョー３６、３７、３８上に取付けられた３つのローラと係合している溝４０、４１、及び４２は、これらのジョーを電極に向かって運動させて電極をロックさせる。

アーム１２に対する電極１１の位置の調整は、実質的に先行実施の形態と同様に遂行される。即ち、
− シリンダ３０、３１、３２、３３を閉じ、リング３５をその最高点に位置決めする。
− シリンダ４６を伸張させ、ジョー３６、３７、３８を電極１１上で閉じさせる。
− アーム１２の電極保持トング１２０を開く。
− シリンダ３０、３１、３２、３３を伸張させ、電極１１を下方へ運動させる。
− アーム１２の電極保持トング１２０を閉じる。
− シリンダ４６を収縮させ、ジョー３６、３７、３８を開かせる。

本発明の第３の実施の形態によれば、構造１３は、それに接続されている４つの水圧シリンダ３０、３１、３２、３３を有している。これらのシリンダ自体はバー３４に接続され、バー３４の一端は電極１１を取り巻くリング３５になっている。

４つの水圧シリンダ３０、３１、３２、３３は、バー３４の垂直運動を可能にする。

リング３５は、それに取付けられている６つのジョー５０、５１、５２、５３、５４、及び５５を有している。これらは、水圧シリンダ５７の運動の効果によってジョー自体上で閉じる閉ループになっている金属ケーブル５６によって制御される特別なガイドによって半径方向にのみ運動する。水圧シリンダ５７は、滑車５８をバー３４の縦軸に沿って運動させて金属ケーブル５６を走らせるように、滑車５８を作動させる。

電極１１をロックするためには、水圧シリンダ５７を閉じて滑車５８をシリンダ５７に近づけさせてケーブル５６に張力を加え、６つのジョー５０、５１、５２、５３、５４、及び５５を特別なガイド内で走らせて電極１１と接触させる。

電極１１を解放してリング３５を運動させるために、水圧シリンダ５７を開くと幾つかのばね（図示せず）が滑車５８をその休止位置まで戻す。

本発明の第４の実施の形態によれば、構造１３は、それに接続されている構造６０を有している。この構造６０には、ピボット６３及び６４を介して２つのトング６１及び６２がそれぞれ結合されている。つかみ部材６６及び６７が接続されている側とは反対側の、２つのトング６１と６２との間には水圧シリンダ６５が接続されている。

つかみ部材６６及び６７は、２つの水圧モータ６８及び６９によって制御される２つの歯車を含む。２つの歯車は互いに同期して回転し、電極１１を連続的に下降運動または上昇運動させる。

水圧シリンダ６５は２つのトング６１及び６２を開閉させ、２つの水圧モータ６８及び６９は電極１１を昇降させる。

本発明のデバイス１０の第５の実施の形態によれば、構造１３はアーム１２の頂部に固定されており、従って、動作の際に、電極１１を支持する手段及び電極１１を垂直に運動させる手段は、電極保持トング１２０より高い位置にある。換言すれば、これらの手段は電極保持トング１２０の上方に位置している。

電極１１を支持する手段及び電極１１を垂直に運動させる手段は、１対のトング７０及び７１を含んでいる。各トングはそれぞれのピン７２及び７３にピボット取付けされており、電極をつかむ方の端にはつかみ部材７４及び７５がそれぞれ設けてある。つかみ端とは反対側のトング７０及び７１の端は第１のシリンダ７６によって互いに接続されている。第１のシリンダ７６はトング７０及び７１の閉じ及び開きを制御して、電極１１を保持及び解放させるようになっている。

更に、２つのトング７０及び７１は、垂直面上で揺動することができるように水平軸７７を有するそれぞれのピンによって構造１３に蝶番取付けされている。

水平軸７７を中心とする２つのトング７０及び７１の揺動は、第２のシリンダ７８によって制御される。第２のシリンダ７８の一方の端７８ａは構造１３に関節取付けされ、反対側の端７８ｂは２つのトング７０及び７１に固定的に取付けられているブラケット７９に関節取付けされている。第２のシリンダ７８の伸縮は、水平軸７７を中心とするトング７０及び７１の２つの反対方向の揺動を制御して、トング７０及び７１のつかみ端を垂直に上下運動させる。

アーム１２に対する電極１１の位置の調整は、以下のようにして行われる。
− 電極保持トング１２０が未だに電極１１をクランプしている間に、第２のシリンダ７８を作動させてトング７０及び７１を水平軸７７を中心として回転させ、これらのトングのつかみ端を開かせたまま垂直に上方へ上昇させる。
− トング７０及び７１のつかみ端を所望の高さまで上昇させた後に第１のシリンダ７６を伸張させ、それぞれのピン７２及び７３を中心として揺動する２つのトング７０及び７１を閉じさせてそれらのつかみ端に電極１１をクランプさせる。
− 電極保持トング１２０を解放し、電極１１をトング７０及び７１によって支持させる。
− 次いで、第２のシリンダ７８を作動させ、トング７０及び７１のつかみ端が電極１１の周囲で閉じたまま垂直に下方へ下降するように水平軸７７を中心として回転させる。これにより、電極１１は、プログラムされた高さまで垂直に下方へ運動する。
− この点において、電極１１の周囲に電極保持トング１２０をクランプさせ、第１のシリンダ７６を収縮させると、それぞれのピン７２及び７３を中心として揺動する２つのトング７０及び７１が開いてそれらのつかみ端を電極１１から遠去ける。
− 電極保持トング１２０が電極１１を保持し、電極へ電力を送給するようになり、デバイス１０は上述した動作のシーケンスを繰り返す準備が整う。

例えばグラファイトの部分を追加するために電極１１を上昇させる必要があれば、上述した動作を逆に遂行することになる。

トング７０及び７１の配列、及び、より一般的に言えば、電極１１を支持する手段及び動作の際に電極保持トング１２０の位置より高い位置まで垂直に運動させる手段の配列は、逆の配列に比して幾つかの長所を有している。

実際に、このような配列を用いる場合には、トング７０及び７１、及び、より一般的に言えば、電極１１を支持する手段及び電極１１を垂直に運動させる手段が電極自体の一部分に接続され、炉が動作状態にある場合に電流がそれを通過することがない。従って、この部分は電気的な開回路を構成し、電極保持トング７０によって給電する電源と同一の電位にある。

従って、この場合、デバイス１０をアーム１２から厳格に電気的に絶縁する必要がない。何故ならば、逆の配列、即ち、電極１１を支持する手段及び電極１１を垂直に運動させる手段が電極保持トング１２０の垂直に下方に配列されている場合には発生するいわゆる“電気ループ”効果が、この配列においては発生し得ないからである。

従って、トング７０及び７１の配列、及び、より一般的に言えば、電極１１を支持する手段及び電極１１を電極保持トング１２０の高さより高い位置まで垂直に運動させる手段の配列は、デバイス全体のかさ及び重量を低く維持させる。

何れの場合も、本発明のデバイスは、従来技術によって必要とされていた時間よりも短い時間で電極を垂直に運動させることができ、その結果、生産性が向上する。更に、本発明のデバイスは、炉を開くことなく電極の高さを変更することができ、その結果、エネルギの節約になる。

実際に、使用する材料及びそれらのサイズは、要求に従って、及び最新技術に従ってどのようであっても差し支えない。

以上に説明したデバイスには多くの変更及び変化を施すことが可能であり、それらは全て本発明の範囲によってカバーされる。更に、細部の全ては、技術的に等価な要素によって置換することができる。

Claims (10)

1. 電気アーク溶解炉の電極をロックする点を調整するデバイス（１０）であって、前記デバイスは、前記電極（１１）を支持して前記電極（１１）へ電力を供給するバイス（１２０）を支持するアーム（１２）を備え、前記デバイスは、
   前記アーム（１２）に接続された支持構造（１３）と、
   前記電極（１１）を支持する手段と、
   前記支持構造（１３）と前記電極（１１）を支持する手段との間に設けられ、前記バイス（１２０）が開き、前記電極（１１）が前記電極を支持する手段により支持されているとき、前記バイス（１２０）に対して、前記電極（１１）を垂直上下方向に運動させる手段と、を備え、
   前記電極を支持する手段は、２つのトング（２２、２３；７０、７１）を含み、
   前記運動させる手段は、板（２０）を備え、前記板（２０）は一方の側が、前記電極（１１）と並び垂直に配列された軸を有するサスペンションピン（２１）により前記支持構造（(１３）に蝶番取付けされ、
   前記サスペンションピン（２１）と反対側の前記板（２０）の面に配置され、前記板（２０）と前記支持構造（１３）の間に接続された水圧シリンダ（２６）を備え、
   前記２つのトング（２２、２３）は、前記板（２０）に垂直に延びるそれぞれのピボット（２４、２５）を介して、前記サスペンションピン（２１）と反対側の前記板（２０）に結合し、
   前記２つのトング（２２、２３）の間に配列されている水圧シリンダ（２７）によって開閉を制御され、前記水圧シリンダー（２７）は前記サスペンションピン（２１）に平行であり、前記電極（１１）のつかみ部材（２８、２９）が設けられた側と反対側の前記２つのトング（２２、２３）の間に接続される、
   ことを特徴とするデバイス（１０）。
2. 電気アーク溶解炉の電極をロックする点を調整するデバイス（１０）であって、前記デバイスは、前記電極（１１）を支持して前記電極（１１）へ電力を供給するバイス（１２０）を支持するアーム（１２）を備え、前記デバイスは、
   前記アーム（１２）に接続された支持構造（１３）と、
   前記電極（１１）を支持する手段と、
   前記支持構造（１３）と前記電極（１１）を支持する手段との間に設けられ、前記バイス（１２０）が開き、前記電極（１１）が前記電極を支持する手段により支持されているとき、前記バイス（１２０）に対して、前記電極（１１）を垂直上下方向に運動させる手段と、を備え、
   前記電極を支持する手段は、２つのトング（２２、２３；７０、７１）を含み、
   前記２つのトング（７０、７１）は、垂直な面に配置されブラケット（７９）により支持されたそれぞれのピン（７２、７３）の周りをピボットし、前記２つのトング（７０、７１）は、前記電極（１１）をつかむためのそれぞれのつかみ部材（７４、７５）が設けられた一方の端部と、前記２つのトング（７０、７１）の開閉を制御する水平な第１のシリンダー（７６）に接続された反対側の端部とを有し、
   前記２つのトング（７０、７１）は、垂直面上を揺動するように、相互に同軸の水平軸（７７）を有するそれぞれのピンによって前記支持構造（１３）に蝶番取付けされ、
   前記運動させる手段は、前記支持構造（１３）に関節取付けされた一方の端部と、前記ブラケット（７９）に関節取付けされた他方の端部を有する第２のシリンダー（７８）を備えることを特徴とするデバイス（１０）。
3. 電気アーク溶解炉の電極をロックする点を調整するデバイス（１０）であって、前記デバイスは、前記電極（１１）を支持して前記電極（１１）へ電力を供給するバイス（１２０）を支持するアーム（１２）を備え、前記デバイスは、
   前記アーム（１２）に接続された支持構造（１３）と、
   前記電極（１１）を支持する手段と、
   前記支持構造（１３）と前記電極（１１）を支持する手段との間に設けられ、前記バイス（１２０）が開き、前記電極（１１）が前記電極を支持する手段により支持されているとき、前記バイス（１２０）に対して、前記電極（１１）を垂直上下方向に運動させる手段と、を備え、
   前記電極を支持する手段は、前記電極（１１）の半径方向に運動し、前記電極（１１）の周りを走るリング（３５）上に位置するジョー（３６、３７、３８；５０、５１、５２、５３、５４、５５）を含み、前記リング（３５）は、垂直に配置され前記運動させる手段を構成する４つの水圧シリンダー（３０、３１、３２、３３）により、前記支持構造（１３）に接続されたバー（３４）の端部に位置することを特徴とするデバイス（１０）。
4. 前記ジョー（３６、３７、３８）は、前記ジョー（３６、３７、３８）に接続されているピンが滑動可能な傾斜した溝（４０、４１、４２）を設けてある円形クラウン（３９）によって作動されることを特徴とする請求項３に記載のデバイス（１０）。
5. 前記バー（３４）上には、前記円形クラウン（３９）に係合し、レバー（４５）を有する第２の歯車（４４）に係合する第１の歯車（４３）が設けられ、前記レバー（４５）は、前記バー上に配置され、前記円形クラウン（３９）が回転するように前記歯車（４３、４４）を作動させる水圧ピストン（４６）により制御されることを特徴とする請求項４に記載のデバイス（１０）。
6. 前記ジョー（５０、５１、５２、５３、５４、５５）は、閉ループになっている金属ケーブル（５６）によって作動されることを特徴とする請求項３に記載のデバイス（１０）。
7. 前記金属ケーブル（５６）は、前記金属ケーブル（５６）が巻かれている滑車（５８）を運動せしめる水圧シリンダ（５７）によって作動されることを特徴とする請求項６に記載のデバイス（１０）。
8. 前記支持構造（１３）は前記バイス（１２０）の上に結合され、動作の際に、前記電極を支持する手段、及び前記電極を前記バイスに対して垂直に運動させる手段は、前記バイス（１２０）に対してより高い位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス（１０）。
9. 前記支持構造（１３）は前記バイス（１２０）の下に結合され、動作の際に、前記電極を支持する手段、及び前記電極を垂直に運動させる手段は、前記バイスに対してより低い位置に配置されていることを特徴とする請求項１、３乃至７の何れか１つに記載のデバイス（１０）。
10. 請求項１の電気アーク溶解炉の電極（１１）をロックする点を調整するデバイス（１０）によって、電極（１１）をロックする点を調整する方法であって、前記支持構造（１３）を前記アーム（１２）に結合するステップを備え、
    前記方法は、
    前記電極を垂直に運動させる手段の前記水圧シリンダ（２６）を閉じ、前記電極を支持する手段の前記つかみ部材（２８、２９）をそれらの最高点まで運動させるステップと、
    前記電極を支持する手段の前記水圧シリンダ（２７）を伸長させ、前記つかみ部材（２８、２９）を閉じさせて、前記電極上でクランプするステップと、
    前記電極保持バイスのトングを開かせるステップと、
    前記電極を垂直に運動させる手段の前記水圧シリンダ（２６）を伸長させ、前記電極を運動させるステップと、
    前記電極保持バイスの前記トングを閉じさせるステップと、
    前記電極を支持する手段の前記水圧シリンダ（２７）を閉じ、前記つかみ部材（２８、２９）を開かせて、前記電極上でゆるめるステップと、
    を備えることを特徴とする方法。

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