JP6052786B2 - 加熱炉の炉床支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄工場においてスラブ等の加熱に用いられる加熱炉の炉床支持構造に関するものである。

溶鋼の連続鋳造機において鋳造された鋳片は所定長さに切断されてスラブとなり、加熱炉において加熱されたうえで熱間圧延工程に送られる。このための加熱炉としては、特許文献１に示されるようなウォーキングビーム炉が広く用いられている。このような加熱炉は、耐火壁面を備えた炉体と炉床とを備えたものであり、炉殻基礎（加熱炉基礎）により炉体荷重と炉床荷重とを支持している。なお、炉床荷重には加熱中のスラブ荷重も含まれる。

図１は従来の加熱炉の炉床支持構造を示す説明図である。この図１において、１は鉄筋コンクリート製の炉殻基礎、２は炉殻基礎１の上面に設置された受板、３は加熱炉の炉床横梁、４は炉体側壁支柱である。図１のように、従来構造では炉床横梁３の端部は受板２を介して炉殻基礎１の上面に支持されており、炉体側壁支柱４の下端も炉床横梁３の先端部に固定されていた。

炉体側壁支柱４には炉体側壁部および天井部自体の重量Ｆが作用し、炉床横梁３には炉床自体の重量の他に、炉床によって支えられているスラブの重量および炉床耐火物・炉内スケールの重量も作用する。これらをあわせた荷重をｆとする。このため図１に示した従来構造では、炉体荷重と炉床荷重の全てが受板２を介して炉殻基礎１に支持されている。炉殻基礎１はこれらの垂直荷重Ｆ＋ｆに耐えられるに十分な強度を備えているため、垂直方向の荷重に関しては問題はない。

しかし加熱炉の内部は運転中には高温になるため、炉床横梁３も１００℃前後にまで昇温し、熱膨張することが避けられない。炉床横梁３の長さを約１０ｍとすると、その熱膨張量は１０〜１５ｍｍとなる。このように加熱炉の昇温時には炉床横梁３の端部は水平方向に移動するため、この熱膨張によって垂直荷重（Ｆ＋ｆ）×摩擦係数（０.３）の水平力（基礎スラスト力）が炉殻基礎１の上端に加えられることとなる。炉殻基礎１はこのような水平方向の荷重に対する強度は不十分であるため、長期間の使用によりコンクリートが損傷するという問題があった。

実開昭５８−１２６３４６号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、炉床横梁の熱膨張による炉殻基礎の損傷を生ずるおそれのない加熱炉の炉床支持構造を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の加熱炉の炉床支持構造は、炉殻基礎の上面に、先端部が炉内側に片持ち式に張出す炉床支持金物の基部を固定し、この基部に炉体荷重を直接支持させるとともに、該炉床支持金物の先端部の水平な上面に受板を設け、炉床横梁の先端をこの受板の上面に載せて炉床荷重を支持させたことを特徴とするものである。

なお請求項２のように、炉床横梁は前記基部と前記受板との間で切断し、隙間を空けた構造とすることもできる。また請求項３のように、炉床支持金物は基部の上面よりも先端部の上面が低い段付き形状であり、受板はこの先端部の上面に設けられている構造とすることができる。また請求項４のように、好ましい実施形態においては、加熱炉はウォーキングビーム炉である。

本発明の炉床支持構造においては、炉体荷重は炉床支持金物の基部により支持させるとともに、炉床横梁の先端は炉床支持金物の先端部の水平な上面に受板を介して支持される。このように従来は全荷重を炉殻基礎の上面の受板で支持していたのに対して、本発明では炉体荷重と炉床荷重とを分離した。このため、運転時に炉床横梁が熱膨張することは従来と同様であるが、炉床支持金物の先端部に作用する垂直荷重は従来よりも小さくなるので、垂直荷重（Ｆ＋ｆ）×摩擦係数（０.３）の式により算出される水平力も小さくなる。この結果、炉床横梁の熱膨張によって炉殻基礎の作用する水平力（基礎スラスト力）も減少し、長期間使用しても炉殻基礎の損傷を生ずることがない。

従来の加熱炉の炉床支持構造を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す加熱炉の断面図である。 実施形態の加熱炉の炉床支持構造を示す説明図である。 本発明の他の実施形態を示す加熱炉の断面図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。
図２に示す実施形態の加熱炉は、スラブ加熱用のウォーキングビーム炉である。この図において、１０は加熱炉の側壁耐火物、１１は同側壁耐火物１０の外郭に配置された炉体側壁支柱および側壁鉄皮である。また１２は固定炉床を構成する炉床横梁である。ウォーキングビーム炉では炉床横梁１２の上面に多数の固定ポスト１３が立設されている。また固定炉床を貫通して多数の移動ポスト１４が立設されており、固定ポスト１３の上面に支持されたスラブＳを持ち上げて前進させて降ろす動作を繰り返しながら、スラブＳを加熱することは従来と同様である。炉床横梁１２には固定炉床の重量のほかに、固定ポスト１３の上面に支持されたスラブＳの重量および炉床耐火物・炉内スケール等も作用する。これらの荷重を全てあわせたものをｆとする。

１５は鉄筋コンクリート製の炉殻基礎である。従来構造では炉床横梁１２の先端が炉殻基礎１５に載せられていたのであるが、本発明では炉殻基礎１５の上面に炉床支持金物１６を設けた。炉床支持金物１６は強固な鋼鉄製である。

この炉床支持金物１６は図３に示すように炉床支持金物の基部１７をアンカー金具１８によって炉殻基礎１５に強固に固定し、その炉床支持金物の先端部１９を炉内側に片持ち式に張出したものである。またその上面は水平であるが、炉床支持金物の基部１７の上面よりも炉床支持金物の先端部１９の上面が低い段付き形状となっている。炉体側壁支柱および側壁鉄皮１１の下端は炉床支持金物１６の基部１７の直上に位置するので、炉体側壁支柱および側壁鉄皮１１が受けている炉体荷重（垂直荷重）は基部１７に直接作用し、炉殻基礎１５に支持される。

また、炉床支持金物１６の先端部１９の水平な上面には受板２０が設けられており、炉床横梁１２を切断した炉床横梁の先端２１をこの受板２０の上面に載せた構造となっている。このため炉床横梁１２が受ける炉床荷重はこの受板２０を介して炉床支持金物１６の先端部１９に支持される。また、炉床横梁１２が熱膨張した場合には、炉床横梁１２の先端２１が受板２０の上を水平方向に移動することとなる。なお、受板２０の厚さを炉床支持金物１６の上面の段差と等しくしておけば、既設の炉床横梁１２をそのまま利用することができる利点がある。

２２は炉床横梁１２の先端切断部であり、この先端切断部２２よりも炉内側の炉床横梁１２が受ける荷重は、上記したように受板２０を介して炉床支持金物１６の先端部１９に支持される。また先端切断部２２よりも炉外側は単に垂直荷重の伝達体となっている。本実施形態においてこのような先端切断部２２があるのは、既設の炉床横梁１２を切断したためであり、新設の場合には炉床横梁１２を短くしておけばよい。

このような構造の炉床支持構造においては、炉体側壁支柱１１により伝達される炉体荷重は炉床支持金物１６の基部１７により支持される。一方、炉床横梁１２の先端２１は炉床支持金物１６の先端部１９に受板２０を介して支持される。このように本発明では炉体荷重Ｆと炉床荷重ｆとを分離したので、炉床支持金物１６の先端部に作用する垂直荷重は従来よりも小さくなる。そのため、運転時に炉床横梁１２が熱膨張しても、垂直荷重（Ｆ＋ｆ）×摩擦係数（０.３）の式により算出される水平力も小さくなる。

すなわち、従来は炉床横梁１２が熱膨張すると炉体荷重と炉床荷重との合計であるＦ＋ｆに摩擦係数を掛けた値の水平スラスト力が炉殻基礎１５の上端に作用していたのに対して、本願発明では炉体荷重を受ける部分と炉床荷重を受ける部分とを分散させ、Ｆ＋ｆから炉体荷重Ｆを除いたｆ（即ちスラブの重量および炉床耐火物・炉内スケール等をあわせた炉床荷重）だけが炉床支持金物１６の先端部に作用するようにした。このため、炉床横梁１２の熱膨張によって炉殻基礎１５に作用する水平スラスト力は、ｆ×摩擦係数となって従来よりも小さくなる。この結果、長期間使用しても炉殻基礎１５の損傷を生ずることがない。なお、前記した炉床横梁の先端２１の切断部２２は、炉床横梁１２の熱膨張量を吸収できる幅の隙間を持たせておき、炉床横梁１２の上面と炉床耐火物２３の下面が滑るものとする。

また、図４のように、炉床耐火物２３を階段状に二分割し、前記切断部２２の隙間と同量のスライドが可能で、炉内雰囲気のシールも可能な構造とすることもできる。このようにすれば、炉床横梁１２の上面を炉床耐火物２３の下面が滑りにくい場合でも、問題なく熱膨張を吸収することが可能となる。また、炉床支持金物１６をその先端部１９を炉内側に片持ち式に張出した構造としたので、既設の炉殻基礎１５や炉床横梁１２をそのまま利用することができる利点がある。なお、上記の実施形態では加熱炉はウォーキングビーム炉であったが、本発明はその他の型式の加熱炉の炉床支持構造としても使用できることはいうまでもない。

１ 炉殻基礎
２ 受板
３ 炉床横梁
４ 炉体側壁支柱
１０ 加熱炉の側壁耐火物
１１ 炉体側壁支柱および側壁鉄皮
１２ 炉床横梁
１３ 固定ポスト
１４ 移動ポスト
１５ 炉殻基礎
１６ 炉床支持金物
１７ 炉床支持金物の基部
１８ アンカー金具
１９ 炉床支持金物の先端部
２０ 受板
２１ 炉床横梁の先端
２２ 炉床横梁の先端２１の切断部
２３ 炉床耐火物
Ｆ 炉体荷重
ｆ 炉床荷重

Claims (4)

1. 炉殻基礎の上面に、先端部が炉内側に片持ち式に張出す炉床支持金物の基部を固定し、この基部に炉体荷重を直接支持させるとともに、該炉床支持金物の先端部の水平な上面に受板を設け、炉床横梁の先端をこの受板の上面に載せて炉床荷重を支持させたことを特徴とする加熱炉の炉床支持構造。
2. 前記の炉床横梁は、前記基部と前記受板との間で切断し、隙間を空けたことを特徴とする請求項１に記載の加熱炉の炉床支持構造。
3. 炉床支持金物は基部の上面よりも先端部の上面が低い段付き形状であり、受板はこの先端部の上面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉の炉床支持構造。
4. 加熱炉がウォーキングビーム炉であることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉の炉床支持構造。

Images