JP5995006B2 - 機械攪拌式脱硫設備のインペラー交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械攪拌式脱硫設備に取り付けられたインペラーを新規なインペラーに交換するインペラー交換装置に関するものである。

溶銑の脱硫法としては、従来、溶銑中にランスを浸漬し該ランスを通して脱硫剤を吹き込むインジェクション法や溶銑中にインペラーを浸漬して該インペラーの回転により溶銑と脱硫剤を混合攪拌する機械攪拌式脱硫法が知られている。

なかでも、インペラーを使用して溶銑の脱硫処理を行う機械攪拌式脱硫法は、処理ラインに沿ってインペラーそのものを駆動源とともに移動させる設備構成を採用することにより複数の保持容器に収容された溶銑を順次攪拌することが可能であり、設備にかかるコストを抑えながら、攪拌効率のよい操業が行える利点を有している。

ところで、溶銑中に浸漬するインペラーは、その表面が耐火物で覆われているものの、溶損や欠落の発生が不可避であり、インペラーそのものを定期的に交換するのが不可欠であるところ、インペラーの交換中は脱硫処理の中断を余儀なくされることから、かかる交換作業をいかに短時間で行うかが課題になっている。

この点に関する先行技術として、例えば、特許文献１には、脱硫処理ライン上を走行可能な台車に、シリンダ装置により昇降動可能に構成された複数のインペラー容器と、該シリンダ装置を作動させるための作動装置と、動力伝達機構を介して台車を走行させる駆動源とを配設したインペラー交換装置が提案されている。

また、特許文献２には、溶銑の脱硫処理ライン上を走行可能とする台車上に、シリンダ装置により昇降可能に支持された複数のインペラー容器を設け、この容器内のインペラーとインペラー旋回主軸とを凹凸嵌合式フランジ継手にて着脱可能にしておく一方、インペラー容器内に移動式ターンテーブルからなるインペラー芯出し装置を設け、フランジ継手の締結用ボルトを当該ボルト孔に貫通するロッドとして、各接続用ロッドをフランジ継手の上に配した圧縮バネにて弾力支持し、かつロッド下部には抜止め手段を設け、インペラー旋回主軸に突設したシリンダ受けと圧縮バネとの間に接続用ロッドを押下げる油圧またはエアーシリンダーを配設したインペラー交換装置が、また、特許文献３には、走行可能な交換台車の上に、インペラーの支持アームを固着した昇降支柱を立設した構造からなるものが、さらに、特許文献４には、昇降手段により昇降可能に支持され、かつ第１回転駆動手段により旋回可能な第１旋回手段と、この第１旋回可能手段に載置され、往復動手段により水平移動可能なスライド部材とこのスライド部材に該第１旋回部材の船かい軸を中心に複数載置され、第２回転駆動手段によりそれぞれ旋回可能な第２旋回部材とから構成され、該第２旋回部材に、支柱と、この支柱の上部に設けられたインペラーを該第２旋回部材の旋回中心に支持する二股状の支持具を設けた構造からなるものがそれぞれ提案されている。

実開昭５７−４４１５８号公報 実開平５−３７９４９号公報 特開２００３−１８５３５８号公報 特開２０１０−１１６５８５号公報

しかしながら、上記各特許文献１〜４にみられる従来の装置は、いずれのものも、装置自体が大掛かりとなり設備コストの上昇が避けられないうえ、芯出しに時間を要する不具合があり、とくに、既存の設備への適用にあたっては、設置スペースの確保が困難な状況にあった。

本発明の課題は、装置構造の簡素化、コンパクト化を図るとともにインペラーを正確な芯出しのもとに短時間で交換し得る機械攪拌式脱硫設備のインペラー交換装置を提案するところにある。

本発明は、機械攪拌式脱硫設備の回転駆動軸にフランジ継手を介して着脱自在に吊り下げ保持されたインペラーを、新規なインペラーに交換するインペラー交換装置であって、前記回転駆動軸の真下に配置可能なベースと、このベースの上に載置されその前後において移動可能な第１のスライダーと、この第１のスライダーの上に載置され該第１のスライダーの移動する向きと交差する向きに移動可能な第２のスライダーとを備え、前記第２のスライダーは、その上面を該インペラーの載置面とする天板と、この天板の上面に起立姿勢で配置され該天板と協働してその内側に交換すべき新規なインペラーの設置域を区画形成する少なくとも４枚のガイド板からなり、前記ガイド板は、該設置域の面積をその上部開放端に向けて漸次拡大させる傾斜壁を有することを特徴とする機械攪拌式脱硫設備のインペラー交換装置である。

上記のインペラー交換装置においては、前記第２のスライダーに、前記設置域にインペラーを設置したままそれそのものを前後および左右の少なくとも一方に傾動させて該インペラーの前記回転駆動軸の軸端面に対する水平度を調整する傾動手段を設けておくのが好ましい。

また、上記のインペラー交換装置においては、前記ガイド板は、前記第２のスライダーの天板を最下辺とした窓孔を有するものであること、さらに、ベースは、機械攪拌式脱硫設備の回動駆動軸の真下に向けて移動可能な移動機構を有することが、本発明の課題解決のための具体的手段として好ましい。

上記の構成からなる本発明のインペラー交換装置によれば、装置の主要部材は基本的には、回転駆動軸の真下に配置可能なベースと、このベースの上に載置される第１のスライダーと、この第１のスライダーの上に載置される第２のスライダーとの３部材から構成されるものにすぎないので、装置構造の簡素化、コンパクト化が可能となり、既存の設備に適用するにしても設置スペースの確保が容易となる。

また、第２のスライダーの天板に、インペラーの設置域を区画形成する少なくとも４枚のガイド板を設けるとともに、該ガイド板に、該設置域の面積をその上部開放端に向けて漸次拡大する傾斜壁を形成したため、該傾斜壁がガイドとなり新規なインペラーを交換装置の設置域へ導入する際の作業が容易（労力の軽減）であり、しかも、インペラーを設置域におくだけでインペラーは第２のスライダーにおいて正確に位置決めされる。

また、第１のスライダーをベース上で移動させ、第２のスライダーを第１のスライダー上で移動させることによりインペラーの軸心の、回転駆動軸の軸心に対する芯ずれの調整が容易に行えるとともに、第２のスライダーを傾動させることにより回転駆動軸の軸端面に対する水平度（面開き）の簡単に調整することが可能であり、芯出しのための時間が短くてすむ。

また、上記の構成からなる本発明のインペラーの交換装置によれば、ガイド板に第２のスライダーの天板を最下辺とする窓孔を設けるようにしたため、この窓孔を通してインペラーと天板との間に水平度調整用のテーパライナーを挿入することができる。

本発明に従うインペラー交換装置の実施の形態を、その平面について模式的に示した図である。 図１に示したインペラー交換装置の正面を示した図である。 図１に示したインペラー交換相違の側面を示した図である。 溶銑の脱硫処理ラインを模式的に示した図である。 テーパライナーの外観斜視図を示した図である。

図１は、本発明に従うインペラー交換装置の実施の形態をその正面について模式的に示した図であり、図２は、図１に示したインペラー交換装置の平面を示した図であり、図３は、図１に示したインペラー交換装置の側面を示した図である。また、図４は、図１〜３に示したインペラー交換装置を溶銑の脱硫処理ラインに配置した状態を示した図である。

図１〜４における符号１は、本発明において交換対象とする新規なインペラーである。このインペラー１は、シャフト１ａの下端部に４枚の回転羽根１ｂを有し、その上端部にボルトとナット（図示せず）によって機械攪拌式脱硫設備の回転駆動軸に連結可能なフランジ継手１ｃを有するものからなる。なお、ここに図示したインペラー１は、一例を示したものであって、４枚の回転羽根１ｂを備えたものに限定されることはない。

また、２は、インペラー交換装置を構成するベースである。このベース２は、機械攪拌式脱硫設備それ自体が走行可能な構造である場合に、設置場所を一定にした固定式とすることができるが、該機械攪拌式脱硫設備が固定式である場合には、予め敷設された軌道等に沿って移動可能な移動構造からなるものを適用することも可能であり、いずれにおいても機械攪拌式脱硫設備の回転駆動軸の真下に位置させることができるものからなる（設置場所が一定である固定式のものでは、機械攪拌式脱硫設備を移動させることによってベース２が該機械攪拌式脱硫設備の真下に位置することが可能な場合に設置される）。

また、３は、ベース２の上に載置された第１のスライダーである。この第１のスライダー３は、ベース２の上面で前後（Ｘ方向（図３参照））に向けて敷設された軌道３ａと、この軌道３ａに沿って転動して第１のスライダー３を進退移動させる車輪３ｂを有している。なお、第１のスライダー３の移動手段として、ここでは、軌道３ａと車輪３ｂを適用した場合について示したが、タフコロ、リニヤガイド等によって構成される移動手段等、他の移動手段を適用することが可能であり、図示のものに限定されることはない。

また、４は、第１のスライダー３の上に載置された第２のスライダーである。この第２のスライダー４は、新規なインペラー１を載置する天板４ａと、この天板４ａの上面に起立姿勢で配置され該天板４ａと協働してその内側にインペラー１の設置域Ｍを区画形成するガイド板４ｂとから構成されていて（ガイド板４ｂとインペラー１の回転羽根１ｂとの間には極わずかな隙間が形成される程度に保たれている）、第１のスライダー３の上面で軌道３ａと交差する向き（Ｙ方向（図１参照））に施設された軌道４ｃと、この軌道４ｃに沿って転動して第２のスライダー４を進退移動させる車輪４ｄとを有している。この第２のスライダー４の移動手段についても第１のスライダー３と同様、軌道４ｃ、車輪４ｄからなるものを例として示したが、他の移動手段を適用することが可能であり図示のものに限定されることはない。なお、第１のスライダー３をＹ方向（左右方向）に移動可能とし、第２のスライダー４をそれと直交する向き、すなわちＸ方向（前後方向）に移動可能としてもよい。

ガイド板４ｂによって区画形成された設置域Ｍは、交換すべき新規なインペラー１を配置する場所であって、この設置域Ｍに新規なインペラー１が配置されると、インペラー１は、インペラー１の軸心と設置域Ｍの中心が略一致した状態で第２のスライダー４に位置決めされる。ガイド板４ｂは、天板４ａの上でその前後にスライドできるようにしておいてもよく、これによりサイズの異なるインペラー１を用いる場合においても容易に対応し得る。

さらに、５は、ガイド板４ｂの内側面に設けられた傾斜壁である。この傾斜壁５は、インペラー１の設置域Ｍの面積をその上部開放端に向けてテーパー状に漸次拡大させるものであって、この傾斜壁５を設けることによって例えば、新規なインペラー１をクレーン等で吊り上げて設置域Ｍに配置するとき、該傾斜壁５がガイドとなりインペラー１を設置域Ｍに導入しやすくなる。なお、ガイド板４ｂは、インペラー１の軸心を中心にして９０°間隔で４つ設けた場合について示したが、ガイド板４ｂの設置個数、幅寸法等は、インペラー１の攪拌羽根１ｂの枚数等に応じて適宜変更される。ここに、設置域Ｍの面積とは、図２において斜線によって表示された面積をいうものとする。

６は、第２のスライダー４の天板４ａと、この天板４ａを保持する受け板４ｅとの間に設けられた複数の傾動手段（手動ジャッキ等）である。この傾動手段６はロッド６ａを昇降移動させて天板４ａを適宜前後、左右に傾動させることができるものであって、インペラー１のシャフト１ａの軸端（実際には、フランジ継手１ｃの継手端面）の水平度（機械攪拌式脱硫設備の回転駆動軸の軸端に対する水平度）を調整する。

さらに、７は、ガイド板４ｂの下側部分に切欠き部を設け、第２のスライダー４の天板４ａを最下辺として形成された窓孔である。インペラー１のシャフト１ａの軸端の水平度は、基本的には、傾動手段６により調整することができるが、この窓孔７を通してインペラー１と天板４ａとの間に図５に示すようなテーパライナーを必要に応じて差し入れることによって水平度を調整することもできる。

上記の構成からなるインペラー交換装置は、上掲図４に示すように、溶銑が収容された溶銑保持容器が配置される場所に溶銑保持容器と横並び状態で配置されるものであって、その隣接領域には、使用済みのインペラー１′を一時的に置いておくためのインペラー置き場が設けられ、これによってインペラー１の効率的な交換を可能としている。

また、符号８（図４参照）は、脱硫処理ラインに沿って施設された軌道、９は軌道８に沿って走行可能な機械攪拌式脱硫設備である。

機械攪拌式脱硫設備９は、移動台車９ａと、この移動台車９ａに設置された縦長の枠体９ｂと、この枠体９ｂの内側でウインチＷの如き手段によって昇降可能な内枠９ｃとを備えたものから構成されており、該内枠９ｃには、減速機を含む駆動源９ｄが配置されている。

上記駆動源９ｄの回転駆動軸９ｅにはフランジ継手９ｆを介してインペラー１が吊り下げ保持されており、駆動源９ｄにより回転駆動軸９ｅを回転させることによってインペラー１が回転可能になっている。

また、１０は、軌道８の下側で該軌道８に沿って配置された溶銑保持容器である。

溶銑保持容器１０に保持された溶銑の脱硫処理は、機械攪拌式脱硫設備９を移動台車９ａにより適宜移動させてインペラー１を溶銑保持容器１０の真上に位置せしめたのち、内枠９ｃを枠体９ｂに沿い下降させて該インペラー１を溶銑保持容器９内の溶湯中に浸漬し、その浸漬状態を保持しインペラー１を回転させることにより行う（脱硫剤を添加した回転攪拌）。

溶銑の脱硫処理を終えたのちは、インペラー１の回転を停止し、内枠９ｃを上昇させてインペラー１を枠体９ｂ内に一旦格納する。そして、機械攪拌式脱硫設備９を移動台車９ａにより移動させ、さらに、別の溶銑保持容器１０の真上に位置せしめて上記と同様の要領でインペラー１を回転させることにより溶銑の脱硫処理を行う。

インペラー１を交換するに当たっては、まず、交換すべき新規なインペラー１を、インペラー交換装置の設置域Ｍ内にクレーン等を使用して予め配置し、傾動手段６あるいはテーパライナーを使用してインペラー１の水平度（実際には、フランジ継手１ｃの上端面の水平度）を調整する一方、械攪拌式脱硫装置９をインペラー置き場１１まで移動させる。

機械攪拌式脱硫設備９がインペラー置き場１１に到達したならば内枠９ｃを枠体９ｂの最下端まで下降させて使用済みのインペラー１′をインペラー置き場１１に載せるとともにフランジ継手９ｆ、１ｃを相互につなぐ締結ボルトを取り外して該インペラー１′を回転駆動軸９ｅから切り離す。

使用済みのインペラー１′を回転駆動軸９ｅから切り離したのちは、機械攪拌式脱硫設備９をインペラーの交換装置の真下まで移動させるとともに内枠９ｃを下降させて回転駆動軸９ｅのフランジ継手９ｆを、新規なインペラー１のフランジ継手１ｃに近接させる（締結ボルトが両方のフランジ継手９ｆ、１ｃに届く程度の間隔）。

そして、第１のスライダー３、第２のスライダー４をそれぞれ適宜移動させてインペラー１の軸心と回転駆動軸９ｅの軸心との芯ずれを調整（芯出し）（必要に応じてインペラー１の水平度を調整する）するとともに、フランジ継手９ｆを回動させて該フランジ継手９ｆのボルト孔とインペラー１のフランジ継手１ｃのボルト孔を一致させる位置合わせを行い、さらに、フランジ継手９ｆとインペラー１のフランジ継手１ｃを接触させて締結ボルトにてフランジ継手を相互に連結する。なお、インペラー１の水平度は、水準器を用いて確認し、軸心の芯ずれについては、ダイヤルゲージを用いて確認することができる。

本発明のインペラー交換装置では、新規なインペラー１を交換装置の設置域Ｍに配置する際、クレーン等を使うことになるが、ガイド板４ｂには、傾斜壁５が形成され、設置域Ｍは、その装入口がテーパー状に拡大されているため、インペラー１の設置域Ｍへの配置を簡単に行うことができる利点がある。

また、第１のスライダー３および第２のスライダー４をそれぞれ移動させることにより芯ずれの調整が可能で、かつ、第２のスライダー４を適宜傾動させることで水平度の調整が可能となるため、短時間で正確な芯出しが行える。

交換装置のベース２を固定式にして一定の場所に据え付けるに当たっては、設置域Ｍの中心を、回転駆動軸９ｅの軸心が通るライン上に位置させておくのが好ましい。というのは、これにより、芯出しする際に第１のスライダー３および第２のスライダー４の少なくとも一方を極わずかに移動させるだけでよくなり、芯出し作業がより容易となるからである。

第１のスライダー３、第２のスライダー４は、動力源を用いて移動させることができるが、手動で移動させる構造にしてもよく、この場合、装置の構造のより一層の簡素化、コンパクト化が可能であり、設備コストの抑制を図ることもできる。

第１のスライダー３、第２のスライダー４を手動で移動させる場合には、スクリューロッドとこのスクリューロッドに係合するナットを適用して移動機構を構成し、ハンドルによってスクリューロッドあるいはナットのいずれか一方を回転させることによって第１のスライダー３、第２のスライダー４を移動させる。この場合、マイタギア等でハンドルの向きを一方向に集約させることにより、安全性の確保、作業の簡便化を図ることが可能となる。とくにインペラー１の芯出しにおいては、数ミリ単位の調整が必要になるが、スクリューロッドとナットを採用した移動機構においては、スクリューロッドのリード（角）を適宜選定することによりミリ単位の調整が行える。

本発明では、インペラー交換装置を固定式とし、機械攪拌式脱硫設備９を移動式のものとして説明したが、機械攪拌式脱硫設備９を固定式として溶銑の脱硫処理が一定の場所で行われる設備にあっては、ベース２に移動機構を設けて交換装置そのものを移動できるようにしてもよく、この点についても限定されない。

インペラーの芯出し作業にかかる時間について調査したところ、従来は、２１分程度かかっていたのに対して本発明に従う交換装置を適用した場合には２分程度で芯出しを終えることができた。

本発明によれば、構造の簡素化、コンパクト化を図ることが可能であり、かつ、正確な芯出しのもとに短時間でインペラーを交換し得るインペラー交換装置が提供できる。

１ インペラー
１ａ シャフト
１ｂ 回転羽根
１ｃ フランジ継手
２ ベース
３ 第１のスライダー
３ａ 軌道
３ｂ 車輪
４ 第２のスライダー
４ａ 天板
４ｂ ガイド板
４ｃ 軌道
４ｄ 車輪
５ 傾斜壁
６ 傾動手段
６ａ ロッド
７ 窓孔
８ 軌道
９ 機械攪拌式脱硫設備
９ａ 移動台車
９ｂ 枠体
９ｃ 内枠
９ｄ 駆動源
９ｅ 回転駆動軸
９ｆ フランジ継手
１０ 溶銑保持容器
１１ インペラー置き場
１２ 溶銑装入装置

Claims (4)

1. 機械攪拌式脱硫設備の回転駆動軸にフランジ継手を介して着脱自在に吊り下げ保持されたインペラーを、新規なインペラーに交換するインペラーの交換装置であって、
   前記回転駆動軸の真下に配置可能なベースと、このベースの上に載置されその前後において移動可能な第１のスライダーと、この第１のスライダーの上に載置され該第１のスライダーの移動する向きと交差する向きに移動可能な第２のスライダーとを備え、
   前記第２のスライダーは、その上面を該インペラーの載置面とする天板と、この天板の上面に起立姿勢で配置され該天板と協働してその内側に交換すべき新規なインペラーの設置域を区画形成する少なくとも４枚のガイド板からなり、
   前記ガイド板は、該設置域の面積をその上部開放端に向けて漸次拡大させる傾斜壁を有することを特徴とする機械攪拌式脱硫設備のインペラー交換装置。
2. 前記第２のスライダーは、前記設置空間にインペラーを設置したままそれそのものを前後および左右の少なくとも一方に傾動させて該インペラーの水平度を調整する傾動手段を有することを特徴とする請求項１に記載した機械攪拌式脱硫設備のインペラー交換装置。
3. 前記ガイド板は、前記第２のスライダーの天板を最下辺とした窓孔を有することを特徴とする請求項１または２に記載した機械攪拌式脱硫設備のインペラー交換装置。
4. 前記ベースは、前記機械攪拌式脱硫設備の回転駆動軸の真下に向けて移動可能な移動機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載した機械攪拌式脱硫設備のインペラー交換装置。

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