JP6056892B2 - 浸漬ノズル脱着機構及びその脱着方法並びにそれを有するスライドバルブ装置 - Google Patents
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Description
まず、タンディッシュ底部のライニング内に溶鋼の排出孔となる上ノズル(またはイン
サートノズル)がある。
そして、上ノズル内を通過して排出される溶鋼の流量制御には主に2種類の型式がある。上ノズルの入口の開度を調整するストッパー型と、上ノズルの出口側で開度を調整するスライドバルブ型である。
一方のスライド型は、溶鋼通過孔を有するプレート煉瓦を2〜3枚内蔵したスライド式流量制御装置(スライドバルブ、スライディングノズル等と呼ばれる。以下、スライド装置)を上ノズルの出口側の鉄皮に設置し、プレート煉瓦の内の1枚をスライドさせることで溶鋼通過孔の開度を調整して溶鋼流量を制御する。そして、スライド装置下部に取り付けられた排出用ノズル(下ノズル、整流ノズル、チェンジノズル等とも呼ばれる。以下、下ノズル)を通過して、溶鋼は鋳型に注入される。
その浸漬ノズルをタンディッシュノズルや下ノズルに脱着するための構造及び操作方法には各種ある。
また、特許文献2においては、タンディッシュ下部に設置した旋回アームで浸漬ノズルを保持し、スプリングにより付勢されたトグル機構を介して旋回アームを手動操作することにより浸漬ノズルを脱着する。
また、特許文献3においては、浸漬ノズルを脱着するノズル保持アームとは別に、ノズル保持アームを操作するためのスプリングにより付勢されたトグル機構をノズル保持アームに対し直角に設け、タンディッシュ側方から手動でトグル機構を操作することにより浸漬ノズルを脱着する。
また、特許文献4においては、浸漬ノズルを脱着するノズル保持アームとは別に、ノズル保持アームを操作するためのトグル機構を設け、手動でトグルを操作することにより浸漬ノズルを脱着する。トグル機構に対しては、ノズル保持アーム内に設置したスプリングにより付勢している。
また、特許文献5においては、タンディッシュに設置したシリンダによりノズルを支持するアームを操作することで、浸漬ノズルを脱着する。シリンダのロッドをスプリングにより付勢することで、シリンダ故障時でもノズル支持アームを保持でき、浸漬ノズルの脱落を防止している。
従って、特許文献1,2,3,4には、トグルを手動で操作して浸漬ノズルを脱着させる方法が開示されている。
一方、特許文献5には、シリンダによりノズルを支持するアームを操作して浸漬ノズルを脱着させる方法が開示されている。
すなわち、トグルの操作を手動で行う場合、余熱のあるタンディッシュ等のそばで操作することになり、決してよくない作業環境下での力仕事が要求される。
手動式では鋳型上での浸漬ノズルの交換ができず、タンディッシュを整備場(繁忙時であれば鋳造現場内のタンディッシュ待機場所)に移動させる必要があり、タンディッシュを交換する間、操業を中断しなければならない。
加えて、特許文献1〜4は前記の通り構造が複雑で構成部材も多く、小型化が困難である。また、脱着機構を設置するためにタンディッシュノズルケースやスライド装置等(以下、スライド装置等)が大型化したり、脱着機構の一部をタンディッシュ本体に設置する場合もある。そのため、スペースに余裕のある大型のタンディッシュにしか適用できない。
一方、特許文献5のように、浸漬ノズルの脱着をエアシリンダ等の機械(以下、エアシリンダ等)で行うと作業者の負担が軽減され、またタンディッシュを鋳型上で待機させたまま浸漬ノズルの交換が可能となり、操業性が向上する。
しかしながら、エアシリンダ等が故障すると浸漬ノズルの脱着が不可能となるばかりか、操業中に浸漬ノズルが脱落し、溶鋼があふれ出す恐れがある。そのため特許文献5では、シリンダのロッドをスプリングにより付勢することでシリンダ故障時の浸漬ノズルの脱落を防止しているが、その状態から浸漬ノズルを撤去する手段がない。さらに、特許文献5の構成もタンディッシュにシリンダを設置するため小型化が困難である。
すなわち、ノズル支持レバーと一連になっているトグル機構により浸漬ノズルを脱着するため構造が簡素であり、脱着機構全体をスライド装置等の下部のような狭く入り組んだ場所にも無理なく設置できる。また、タンディッシュ本体に脱着機構の一部を設置する必要もないため、小型のタンディッシュにも問題なく適用できる。
また、トグル機構を、エアシリンダ等により浸漬ノズルの装着前とは逆向きに屈曲させて、トグル関節部をトグル止めに押し当てた状態にすると、弾性体からの荷重によりトグル機構を適度な角度で逆向きに維持できるため、浸漬ノズルの安定した装着が維持できる。
また、エアシリンダ等の故障時でも、弾性体の荷重によりトグル関節部を逆向きの屈曲状態のままでトグル止めに押し当てた状態が維持できるため、浸漬ノズルが落下することはない。
また、スライド装置等や脱着機構に手を加えることなく手動でトグル機構の手動操作用ハンドルの操作が可能なため、エアシリンダ等が故障した状態のままでも浸漬ノズルを脱着することができ、別の脱着手段を用意する必要もない。
また、このように、本発明では、通常は浸漬ノズルの脱着をエアシリンダ等の機械で行うことで作業負荷の軽減と操業性の向上を図り、かつエアシリンダ等の故障時に弾性体による荷重で浸漬ノズルの脱落防止をし、さらにその状況下でも別途手段を用意する必要なく手動で浸漬ノズルの脱着を可能とした、簡素な構造の浸漬ノズル脱着機構、それを有するスライドバルブ装置及び浸漬ノズルの脱着方法を実現することができる。
図1において、符号1で示されるものは、浸漬ノズル接続用金物としてのスライドバルブ装置であり、このスライドバルブ装置1は、溶融金属容器としてのタンディッシュ6の下部に設置され、その内部には上流側より順に、上ノズル3、3枚1組のプレート煉瓦4、下ノズル5を収納している。最下部のプレート煉瓦4と下ノズル5とはスライド装置1下部のシールケース2内に収納されており、浸漬ノズルN1はこの下ノズル5の下面に装着することになる。
前記スライドバルブ装置1下部のシールケース2には溶鋼の通過孔N0側から順に、支柱P0、弾性体ケースガイドT0、シリンダベースS0が設置されている。
前記ノズル支持レバーH0の通過孔N0側の端部は浸漬ノズルN1を支持するためのノズル支持部H1、その反対側の端部はトグルと連結するためのトグル連結部H2である。
前記ノズル支持レバーH0の平面形は変則的なH型となっており、浸漬ノズルN1を収納しているホルダーN2の両側を支持し、また支点部P1、トグル可動端T5を両側から挟み込む構造となっている。
前記浸漬ノズルN1は、ホルダーN2内に収納され、ホルダーN2に設けられたホルダーピンN3によりノズル支持部H1に支持されている。前記ノズル支持部H1上の浸漬ノズルN1は、図3のチェンジャーN4によりホルダーN2ごと使用後品と新品とが交換される。
前記弾性体T10の上端は前記シールケース2に、その下端は前記弾性体ケースT11にそれぞれ接している。また、弾性体ケースガイドT0内で弾性体ケースT11が上下動できる程度に、弾性体T10は幾分圧縮された状態となっている。
前記弾性体ケースT11の両側には図6のように上端トラニオンT12が設置され、そこに固定端側トグルアームT2の上部(トグル固定端T1)が連結され、前記固定端側トグルアームT2を回転可能に支持している。
前記トグル関節部T3には、エアシリンダS1のロッドS2の先端S3が連結されている。そのため、エアシリンダS1の駆動力によりトグル関節部T3を屈伸させることで、ノズル支持レバーH0を操作することができる。
前記可動端側トグルアームT4の下部(トグル可動端T5)には、図5のように、連結シャフトT5sを介して、ノズル支持レバーH0のトグル連結部H2が回転可能に連結されている。またトグル可動端T5は、前記手動操作用ハンドルT7の取付部T6が設置されている。そのため手動操作用ハンドルT7により、連結シャフトT5sを支点としてトグル関節部T3を操作できるように構成されている。
なお、前記固定端側トグルアームT2の軸線T2aとは、固定端側トグルアームT2のトグル固定端T1側の回転中心T1c(図6)とトグル関節部T3側の回転中心T2c(図6、図5)とを結んだ直線のことであり、同様に可動端側トグルアームT4の軸線T4aとは、可動端側トグルアームT4のトグル可動端T5側の回転中心T5c(図5)とトグル関節部T3側の回転中心T4c(図5)とを結んだ直線のことである。したがって、軸線T2a、T4a(図5)とも、トグルアームT2、T4の形状により決められるものではない。また、本実施例のようにトグルアームT2、T4を直接連結せず、関節部に別部材を設けてT2、T4を間接的に連結した場合においても、軸線T2a、T4aのなす角度αは160〜179度が好ましく、より好ましい範囲は168〜178度である。
前記トグル操作用の機械としては、エアシリンダに替えて、油圧シリンダが使用できる。またそれ以外の各種アクチュエータ、モーターなど既知のものがトグル操作用として使用できるが、高温に曝されることと簡便さからエアシリンダまたは油圧シリンダが好ましい。
まず、図3のチェンジャーN4により、新品の浸漬ノズルN1がノズル支持部H1に載せられる。
その後エアシリンダS1を作動させ、矢印A1の方向にロッドS2を動かす。
それによりロッド先端S3がトグル関節部T3を伸展させ、ノズル支持レバーH0のトグル連結部H2が降下し支持部H1が上昇し、ホルダーN2ごと浸漬ノズルN1を持ち上げる。
前述のトグル伸展後もエアシリンダS1を作動させ続け、トグル関節部T3を伸展前とは逆向きに屈曲させ、トグル関節部T3をトグル止めP2に押し付けた状態でエアシリンダS1の荷重によりトグルを固定し、浸漬ノズルN1を下ノズル5に装着する。
図2の状態からエアシリンダS1を作動させ、矢印A3の方向にロッドS2を動かす。
それによりトグル関節部T3がエアシリンダS1側に引き寄せられ、トグル関節部T3が伸展後エアシリンダS1側に屈曲すると、ノズル支持レバーH0のトグル連結部H2が上昇し支持部H1が下降し、ホルダーN2ごと浸漬ノズルN1が下ノズル5より分離させられ、図1の状態となる。その後、チェンジャーN4により使用後の浸漬ノズルN1が新しい浸漬ノズルN1に交換される。
前記弾性体T10の弾性力による荷重は、図6のトグル固定端部T1の弾性体ケースT11が受け止め、その両側にある上端トラニオンT12からトグル固定端部T1に伝えられる。
そして弾性体T10の荷重はトグル固定端部T1を下方に押し下げる方向に作用するため、弾性体T10の荷重はトグル関節部T3を屈曲させる方向に作用していることになる。すなわち浸漬ノズルN1が装着された図2の状態では、弾性体T10の荷重はトグル関節部T3をトグル止めP2に押し付けていることになる。したがって、エアシリンダS1が故障してその荷重がなくなったとしても、弾性体T10の荷重によりトグル関節部T3は屈曲した状態が維持されるため、トグル関節部T3はトグル止めP2に押し付けられたままとなり、浸漬ノズルN1の脱落を防止することができる。
その上、以下に述べる手順により、エアシリンダS1の故障時にも別途手段を用意する必要なく、手動で浸漬ノズルN1を脱着することができる。
図1の状態で、手動操作用ハンドルT7をハンドル取付部T6に取り付け、矢印A2の方向にハンドルT7を動かせば、連結シャフトT5sを支点として可動端側トグルアームT4を通じて、ロッドS2を矢印A1方向に動かしたときと同様に、トグル関節部T3がトグル止めP2に押し付けられ、浸漬ノズルN1が装着される。その後ハンドルT7をはずしても、前述の通り弾性体T10の荷重により、トグル関節部T3がトグル止めP2に押し付けられたままとなり、浸漬ノズルN1の装着状態を維持できる。
また、図2の状態でハンドルT7を取り付け矢印A4の方向に動かすことにより、連結シャフトT5sを支点として可動端側トグルアームT4を通じて、ロッドS2を矢印A3方向に動かしたときと同様に、トグル関節部T3がエアシリンダS1側に移動し、トグル関節部T3が伸展後エアシリンダS1側に屈曲し、浸漬ノズルN1を分離することができる。
すなわち、前記エアシリンダS1が故障してロッドS2が動かせなくなったときでも、タンディッシュ6を整備場(繁忙時であれば鋳造現場内のタンディッシュ待機場所)にて、これらの手順で浸漬ノズルN1を問題なく脱着し、交換することができる。つまり、エアシリンダS1の故障時にも浸漬ノズルN1の脱着手段を別途用意する必要がない。
また前述の通り、エアシリンダS1の荷重がなくても、弾性体T10の荷重により浸漬ノズルN1の脱落を防止できるため、エアシリンダS1の故障時にも浸漬ノズルN1の支持手段を別途用意することなく、タンディッシュ6を整備場等に移動させることができる。また整備場等で手動により浸漬ノズルN1を分離できるため、エアシリンダS1の交換・修理も迅速に行える。
さらに、溶鋼排出時の流量制御にスライド装置を用いないタンディッシュにおいても本願発明は適用できる。スライド装置を用いないタンディッシュの場合、前記ストッパー型のように、溶鋼排出口外側にタンディッシュノズル(スライド装置の下ノズルに相当)を取り付け、その下に浸漬ノズルを装着している。このタンディッシュノズルは適宜交換できるよう、開閉または脱着可能なタンディッシュノズルケース(スライド装置のシールケースに相当)内に収納されている。したがって、スライド装置の場合と同様に、このタンディッシュノズルケースに本願発明の脱着機構を取り付けることで、タンディッシュ本体を改造することなくスライドバルブ装置を用いないタンディッシュにおいても本願発明を適用できる。
すなわち、溶融金属を排出する浸漬ノズルN1が溶融金属容器6に装着する浸漬ノズル接続用金物1に脱着自在に設置されるようにした浸漬ノズル脱着機構において、前記浸漬ノズルN1を支持するノズル支持レバーH0と前記ノズル支持レバーH0を駆動させるトグル機構100を有し、前記ノズル支持レバーH0は、その一端に前記浸漬ノズルN1を支持するノズル支持部H1を有すると共にその他端に前記トグル機構(100)と連結するトグル連結部H2を有し、前記ノズル支持レバーH0は、前記浸漬ノズル接続用金物1に設けた支点部P1によりシーソー状に支持され、前記ノズル支持レバーH0の前記トグル連結部H2は、トグル機構100のトグル可動端T5に連結され、前記トグル機構100により前記ノズル支持レバーH0の前記トグル連結部H2を押し下げることで、前記ノズル支持部H1が上昇され、前記トグル機構100のトグル固定端T1は、弾性体T10を介して前記浸漬ノズル接続用金物1に設置され、前記弾性体T10はトグル固定端T1に対し下方に荷重を付加し、前記トグル機構100のトグル関節部T3はトグル固定端T1を有する固定端側トグルアームT2とトグル可動端T5を有する可動端側トグルアームT4とを連結し、前記トグル関節部T3を屈曲させて前記ノズル支持レバーH0の前記トグル連結部H2を引き上げることで下降させた前記ノズル支持部H1に前記浸漬ノズルN1を載せ、前記トグル関節部T3を伸展させて前記浸漬ノズルN1を持ち上げ、さらに、前記トグル関節部T3を伸展前とは逆向きに屈曲させて前記トグル関節部T3をトグル止めP2に押し付けると共に、前記浸漬ノズルN1を前記浸漬ノズル接続用金物に装着して支持し、前記トグル関節部T3には手動操作用ハンドルT7を取付けることができる手動操作用ハンドル取付部T6が設けられ、前記トグル関節部T3を屈伸させる動作は、前記アクチュエータS1又は前記手動操作用ハンドルT7により行なうようにした構成と方法であり、また、前記アクチュエータS1は、エアシリンダまたは油圧シリンダよりなり、前記トグル関節部T3を前記トグル止めP2に押し当てた時に前記固定端側トグルアームT2の軸線と前記可動端側トグルアームT4の軸線とがなす角度(α)は160〜179度である構成と方法であり、また、前記浸漬ノズル接続用金物1は、スライドバルブ装置からなる構成と方法である。
2 シールケース
3 上ノズル
4 プレート煉瓦
5 下ノズル
6 タンディッシュ
A1 ロッド移動方向(浸漬ノズル装着時)
A2 ハンドル操作方向(浸漬ノズル装着時)
A3 ロッド移動方向(浸漬ノズル分離時)
A4 ハンドル操作方向(浸漬ノズル分離時)
H0 ノズル支持レバー
H1 ノズル支持部
H2 トグル連結部
N0 溶鋼通過孔
N1 浸漬ノズル
N2 ホルダー
N3 ホルダーピン
N4 チェンジャー
P0 支柱
P1 支点
P2 トグル止め
S0 シリンダベース
S1 エアシリンダ
S2 ロッド
S3 ロッド先端
T0 弾性体ケースガイド
T1 トグル固定端
T2 固定端側トグルアーム
T2a 固定端側トグルアーム軸線
T2a 固定端側トグルアームのトグル関節部側の回転中心
T3 トグル関節部
T3c トグル関節部の回転中心
T4 可動端側トグルアーム
T4a 可動端側トグルアーム軸線
T4c 可動端側トグルアームのトグル関節部側の回転中心
T5 トグル可動端
T5c 可動端側トグルアームのトグル可動端側の回転中心
T3s・T5s 連結シャフト
T6 手動操作用ハンドル取付部
T7 手動操作用ハンドル
T10 弾性体
T11 弾性体ケース
T12 上端トラニオン
α 固定端側トグルアーム軸線と可動端側トグルアーム軸線とがなす角度
Claims (7)
- 溶融金属を排出する浸漬ノズル(N1)が溶融金属容器(6)に装着する浸漬ノズル接続用金物(1)に脱着自在に設置されるようにした浸漬ノズル脱着機構において、
前記浸漬ノズル(N1)を支持するノズル支持レバー(H0)と前記ノズル支持レバー(H0)を駆動させるトグル機構(100)を有し、
前記ノズル支持レバー(H0)は、その一端に前記浸漬ノズル(N1)を支持するノズル支持部(H1)を有すると共にその他端に前記トグル機構(100)と連結するトグル連結部(H2)を有し、前記ノズル支持レバー(H0)は、前記浸漬ノズル接続用金物(1)に設けた支点部(P1)によりシーソー状に支持され、
前記ノズル支持レバー(H0)の前記トグル連結部(H2)は、トグル機構(100)のトグル可動端(T5)に連結され、前記トグル機構(100)により前記ノズル支持レバー(H0)の前記トグル連結部(H2)を押し下げることで、前記ノズル支持部(H1)が上昇され、
前記トグル機構(100)のトグル固定端(T1)は、弾性体(T10)を介して前記浸漬ノズル接続用金物(1)に設置され、
前記弾性体(T10)はトグル固定端(T1)に対し下方に荷重を付加し、
前記トグル機構(100)のトグル関節部(T3)はトグル固定端(T1)を有する固定端側トグルアーム(T2)とトグル可動端(T5)を有する可動端側トグルアーム(T4)とを連結し、
前記トグル関節部(T3)を屈曲させて前記ノズル支持レバー(H0)の前記トグル連結部(H2)を引き上げることで下降させた前記ノズル支持部(H1)に前記浸漬ノズル(N1)を載せ、前記トグル関節部(T3)を伸展させて前記浸漬ノズル(N1)を持ち上げ、さらに、前記トグル関節部(T3)を伸展前とは逆向きに屈曲させて前記トグル関節部(T3)をトグル止め(P2)に押し付けると共に、前記浸漬ノズル(N1)を前記浸漬ノズル接続用金物に装着して支持し、前記トグル関節部(T3)には手動操作用ハンドル(T7)を取付けることができる手動操作用ハンドル取付部(T6)が設けられ、
前記トグル関節部(T3)を屈伸させる動作は、前記トグル関節部(T3)に連結されたアクチュエータ(S1)又は前記手動操作用ハンドル(T7)により行なうように構成したことを特徴とする浸漬ノズル脱着機構。 - 前記アクチュエータ(S1)は、エアシリンダまたは油圧シリンダよりなり、前記トグル関節部(T3)を前記トグル止め(P2)に押し当てた時に前記固定端側トグルアーム(T2)の軸線と前記可動端側トグルアーム(T4)の軸線とがなす角度(α)は160〜179度であることを特徴とする請求項1記載の浸漬ノズル脱着機構。
- 前記浸漬ノズル接続用金物(1)は、スライドバルブ装置からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の浸漬ノズル脱着機構。
- 溶融金属を排出する浸漬ノズル(N1)が溶融金属容器(6)に装着する浸漬ノズル接続用金物(1)に脱着自在に設置されるようにした浸漬ノズル脱着機構において、
前記浸漬ノズル(N1)を支持するノズル支持レバー(H0)と前記ノズル支持レバー(H0)を駆動させるトグル機構(100)を有し、
前記ノズル支持レバー(H0)は、その一端に前記浸漬ノズル(N1)を支持するノズル支持部(H1)を有すると共にその他端に前記トグル機構(100)と連結するトグル連結部(H2)を有し、前記ノズル支持レバー(H0)は、前記浸漬ノズル接続用金物(1)に設けた支点部(P1)によりシーソー状に支持され、
前記ノズル支持レバー(H0)の前記トグル連結部(H2)は、トグル機構(100)のトグル可動端(T5)に連結され、前記トグル機構(100)により前記ノズル支持レバー(H0)の前記トグル連結部(H2)を押し下げることで、前記ノズル支持部(H1)が上昇され、
前記トグル機構(100)のトグル固定端(T1)は、弾性体(T10)を介して前記浸漬ノズル接続用金物(1)に設置され、
前記弾性体(T10)はトグル固定端(T1)に対し下方に荷重を付加し、
前記トグル機構(100)のトグル関節部(T3)はトグル固定端(T1)を有する固定端側トグルアーム(T2)とトグル可動端(T5)を有する可動端側トグルアーム(T4)とを連結し、
前記トグル関節部(T3)を屈曲させて前記ノズル支持レバー(H0)の前記トグル連結部(H2)を引き上げることで下降させた前記ノズル支持部(H1)に前記浸漬ノズル(N1)を載せ、前記トグル関節部(T3)を伸展させて前記浸漬ノズル(N1)を持ち上げ、さらに、前記トグル関節部(T3)を伸展前とは逆向きに屈曲させて前記トグル関節部(T3)をトグル止め(P2)に押し付けると共に、前記浸漬ノズル(N1)を前記浸漬ノズル接続用金物に装着して支持し、前記トグル関節部(T3)には手動操作用ハンドル(T7)を取付けることができる手動操作用ハンドル取付部(T6)が設けられ、
前記トグル関節部(T3)を屈伸させる動作は、前記トグル関節部(T3)に連結されたアクチュエータ(S1)又は前記手動操作用ハンドル(T7)により行なうことを特徴とする浸漬ノズル脱着方法。 - 前記アクチュエータ(S1)は、エアシリンダまたは油圧シリンダよりなり、前記トグル関節部(T3)を前記トグル止め(P2)に押し当てた時に前記固定端側トグルアーム(T2)の軸線と前記可動端側トグルアーム(T4)の軸線とがなす角度(α)は160〜179度であることを特徴とする請求項4記載の浸漬ノズル脱着方法。
- 前記浸漬ノズル接続用金物(1)は、スライドバルブ装置からなることを特徴とする請求項4又は5に記載の浸漬ノズル脱着方法。
- 請求項1ないし3の何れか1項に記載の浸漬ノズル脱着機構を有することを特徴とするスライドバルブ装置。
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