JP6178876B2 - 原料運搬バケット、予熱装置、溶解設備、および溶解設備の操業方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄スクラップ等の原料を溶解する溶解設備に用いられる原料運搬バケットおよび予熱装置、およびそれらを備えた溶解設備、ならびに溶解設備の操業方法に関する。

アーク炉等の溶解炉は、主に固体金属原料を炉内に装入して固体金属原料を溶解する設備であり、典型的な溶解炉である製鋼用アーク炉の場合には、原料として鉄スクラップや還元鉄（ＤＲＩ）およびそれを高温でブリケット化したホット・ブリケット・アイアン（ＨＢＩ）、冷銑（型銑）等が用いられ、炉内に電極を挿入して通電することでこれらの原料を溶解する。

このような溶解炉では、原料の溶解に多くの電力を消費する。しかし、溶解炉においては、投入電力および酸素吹込みバーナーなどによる全入熱のうち１５〜２５％程度は発生ガスの顕熱として排出されている。

そのため、溶解中に炉から発生するガスでスクラップを予熱しながら溶解し、必要とする電力を極力少なくする方法が数多く提案されている。

例えば、特許文献１には、アークによりスクラップ等の冷鉄源（原料）を溶解する溶解室と、その上部に直結する予熱シャフト（予熱槽）とを有し、冷鉄源が溶解室と予熱シャフトに連続して存在する状態を保つように予熱シャフトへ冷鉄源を連続的または断続的に供給しつつ溶解室内の冷鉄源をアークにより溶解する溶解設備が開示されている。

この溶解設備において、予熱シャフトには、上部に原料供給口および排気口が設けられている。溶解室で発生したガスは予熱シャフトを通って排気口から排出され、このガスにより予熱シャフト内の冷鉄源が予熱される。また、原料供給口は開閉蓋で開閉可能となっており、原料供給時には開閉蓋が開けられた状態で原料運搬バケットから原料が供給される。原料運搬バケットには、その中に原料を入れる際に開けられる上蓋と、その中の原料を排出する際に開けられる底蓋とが設けられている。

そして、この溶解設備は、原料供給時以外は、原料供給口は開閉蓋で閉じられ、極力密閉性を保って、予熱シャフトから気体やダストが外部に流出することや予熱効率が低下することを極力防止するようになっている。

しかし、特許文献１に開示された溶解設備は、原料運搬バケットから予熱シャフトに原料である冷鉄源が供給される際には、開閉蓋が開けられ、予熱シャフト内の密閉性を保つことができないため、原料供給時には密閉性を確保することができない。

これに対して、特許文献２には、バケットが予熱槽上部の炉頂部ホッパーに密閉した状態で原料を予熱槽に装入する溶解設備が開示されている。これにより、原料供給時に密閉性を確保することができる。

特開２００１−０３３１７１号公報 特開平１０−３３９５８２号公報

このような原料運搬バケットにおいては、上蓋および底蓋はできるだけ簡易な動作で開閉されること、およびこのような原料運搬バケットを用いて原料を装入する際に密閉性を確保することができる予熱装置が望まれる。しかしながら、特許文献２には、原料運搬バケットにおける上蓋および底蓋の開閉機構および開閉動作について詳細には記載されていない。

したがって、本発明の目的は、上蓋および底蓋を簡易な機構かつ簡易な動作で開閉することが可能な原料運搬バケットを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記のような原料運搬バケットから原料が装入される際に密閉性を確保することができる予熱装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記のような原料運搬バケットおよび予熱装置を備えた溶解設備およびそのような溶解設備の操業方法を提供することにある。

すなわち、本発明によれば、以下の（１）〜（２１）が提供される。
（１） 溶解炉で溶解する原料を、前記溶解炉で溶解処理する前に、前記溶解炉で生じる熱により予熱する予熱装置に対し、クレーンによって吊り下げられた状態で前記原料を運搬する原料運搬バケットであって、
上部開口および底部開口を有し、前記原料を収容するための容器と、前記上部開口を開閉可能に構成された上蓋と、前記底部開口を開閉可能に構成された底蓋とを備える容器部と、
前記クレーンに吊り下げられる把手部と、
前記容器部に対して相対移動可能に前記把手部を前記容器部に接続するとともに、前記上蓋と前記底蓋とに連結され、前記容器部に対して前記把手部を第１の相対移動をさせることで前記上蓋を開閉させ、かつ、前記容器部に対して前記把手部を前記第１の相対移動とは異なる方向への第２の相対移動をさせることで前記底蓋を開閉させるように機能するリンク機構と、
を備える原料運搬バケット。

（２） 前記第１の相対移動は前記リンク機構上に設けられた回転軸周りの回動であることを特徴とする（１）に記載の原料運搬バケット。

（３） 前記第２の相対移動は上下方向への並進であることを特徴とする（１）または（２）に記載の原料運搬バケット。

（４） 前記リンク機構は、前記把手部に直接接続された主リンク部材と、該主リンク部材と前記上蓋とを連接する第１連接部材と、前記主リンク部材と前記底蓋とを連接する第２連接部材とを備えるリンクユニットを含むことを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の原料運搬バケット。

（５） 前記容器部の水平断面形状が矩形であり、
前記容器部の対向する二側面の外側にそれぞれ前記リンクユニットが設けられており、
前記底蓋は、下方に向かって開く両開きの二枚の扉を備え、
前記リンクユニットは、前記主リンク部材と前記二枚の扉のそれぞれとを連結する２つの前記第２連接部材を備えることを特徴とする（４）に記載の原料運搬バケット。

（６） 前記原料運搬バケットに前記原料を入れる位置である原料投入位置に設定された載置部に前記原料運搬バケットが載置されているときに、前記クレーンを下降させることにより前記把手部を前記容器部に対して前記第１の相対移動をさせることで前記上蓋が開かれるよう構成されていることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の原料運搬バケット。

（７） 前記上蓋が、前記容器部内部の圧力が急激に上昇した時に内部圧力を低下させるための圧力調整弁を有していることを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の原料運搬バケット。

（８） 前記容器部は、前記底蓋の開閉を妨げない位置に設けられ、前記原料が入れられた前記原料運搬バケットの荷重に耐えられる強度を有するバケット側係合部を有し、
前記バケット側係合部が前記予熱装置に係合した状態で前記原料運搬バケットが前記予熱装置上に載置されているときに、前記クレーンを下降させることにより前記把手部を前記容器部に対して前記第２の相対移動をさせることで前記底蓋が開かれて内部の原料が排出されるよう構成されていることを特徴とする（１）から（７）のいずれかに記載の原料運搬バケット。

（９） 前記バケット側係合部は、前記容器部の全周に亘って設けられたフランジ部を有することを特徴とする（８）に記載の原料運搬バケット。

（１０） 前記バケット側係合部は、フランジ部の下面に設けられた、前記予熱装置と前記容器部との間の気密性を保つシール部材をさらに有することを特徴とする（９）に記載の原料運搬バケット。

（１１） 前記バケット側係合部が前記容器部の下端部に設けられていることを特徴とする（８）から（１０）のいずれかに記載の原料運搬バケット。

（１２） 前記容器部には、前記容器内に不活性ガスを流入させて前記容器内部の空気を前記不活性ガスで置換するための流入口が設けられていることを特徴とする（１）から（１１）のいずれかに記載の原料運搬バケット。

（１３） 溶解炉で溶解する原料を、前記溶解炉で溶解処理する前に、前記溶解炉で生じる熱により予熱するよう構成され、（１）から（１２）のいずれかに記載の原料運搬バケットから前記原料が装入される予熱装置であって、
前記原料が装入される本体部と、
前記本体部の側面に設けられ、前記溶解炉から導入されて前記本体部内の原料を予熱したガスを前記本体部から排出する排気口と、
前記本体部の上部に設けられ、前記原料運搬バケットから前記本体部へ原料を装入する装入口を開閉するためのゲートと、
前記原料運搬バケットが前記原料を前記本体部に装入する装入位置に配置されたときに、前記原料運搬バケットと前記装入口との間の空間と外部との通気を抑制する側壁を備える接続部とを備えていることを特徴とする予熱装置。

（１４） 溶解炉で溶解する原料を、前記溶解炉で溶解処理する前に、前記溶解炉で生じる熱により予熱するよう構成され、（８）から（１２）のいずれかに記載の原料運搬バケットから前記原料が装入される予熱装置であって、
前記原料が装入される本体部と、
前記本体部の側面に設けられ、前記溶解炉から導入されて前記本体部内の原料を予熱したガスを前記本体部から排出する排気口と、
前記本体部の上部に設けられ、前記原料運搬バケットから前記本体部へ原料を装入する装入口を開閉するためのゲートと、
前記原料運搬バケットが前記原料を前記本体部に装入する装入位置に配置されたときに、前記原料運搬バケットと前記装入口との間の空間と外部との通気を抑制する側壁を備える接続部とを備え、
前記接続部の前記側壁が前記装入口を囲むように前記装入口の周縁全周に設けられていることを特徴とする予熱装置。

（１５） 前記原料運搬バケットの前記バケット側係合部と係合するよう構成され、前記原料が入れられた前記原料運搬バケットの荷重に耐えられる強度を有し、前記接続部に設けられている予熱装置側係合部をさらに有することを特徴とする（１４）に記載の予熱装置。

（１６） 前記予熱装置側係合部の上面に、前記予熱装置と前記容器部との間の気密性を保つシール部材が設けられていることを特徴とする（１５）に記載の予熱装置。

（１７） 原料を溶解する溶解炉と、
前記原料を、前記溶解炉で溶解処理する前に、前記溶解炉で生じる熱により予熱する予熱装置と、
前記予熱装置に対し、クレーンによって吊り下げられた状態で前記原料を運搬する原料運搬バケットと、
を具備し、
前記原料運搬バケットは、
上部開口および底部開口を有し、前記原料を収容するための容器と、前記上部開口を開閉可能に構成された上蓋と、前記底部開口を開閉可能に構成された底蓋とを備える容器部と、
前記クレーンに吊り下げられる把手部と、
前記容器部に対して相対移動可能に前記把手部を前記容器部に接続するとともに、前記上蓋と前記底蓋とに連結され、前記容器部に対して前記把手部を第１の相対移動をさせることで前記上蓋を開閉させ、かつ、前記容器部に対して前記把手部を前記第１の相対移動とは異なる方向への第２の相対移動をさせることで前記底蓋を開閉させるように機能するリンク機構と、
を備え、
前記予熱装置は、
前記原料が装入される本体部と、
前記本体部の側面に設けられ、前記溶解炉から導入されて前記本体部内の原料を予熱したガスを前記本体部から排出する排気口と、
前記本体部の上部に設けられ、前記原料運搬バケットから前記本体部へ原料を装入する装入口を開閉するためのゲートと、
前記原料運搬バケットが前記原料を前記本体部に装入する装入位置に配置されたときに、前記原料運搬バケットと前記装入口との間の空間と外部との通気を抑制する側壁を備える接続部とを備えていることを特徴とする溶解設備。

（１８） 前記原料運搬バケットと前記予熱装置とのうちの一方には、前記原料運搬バケットと前記予熱装置との位置合わせのためのガイド装置として機能する転動体が設けられ、
前記原料運搬バケットと前記予熱装置とのうちの他方には、前記原料運搬バケットが前記装入位置に配置された際の前記転動体の位置に対応する位置に、前記転動体が当接して転動または摺動する当接面を備えるガイド部材が設けられていることを特徴とする（１７）に記載の溶解設備。

（１９） 前記原料運搬バケットの前記容器部は、前記底蓋の開閉を妨げない位置に設けられ、前記原料が入れられた前記原料運搬バケットの荷重に耐えられる強度を有するバケット側係合部を有し、
前記バケット側係合部が前記予熱装置に係合した状態で前記原料運搬バケットが前記予熱装置上に載置されているときに、前記把手部を前記容器部に対して前記第２の相対移動をさせることで前記底蓋が開かれて内部の原料が排出されるよう構成されており、
前記原料運搬バケットの前記バケット側係合部のうち、水平面内における前記原料運搬バケットの中心から水平方向に最も離れた位置の少なくとも２か所に、前記転動体が設けられており、
前記予熱装置の前記接続部のうち、前記原料運搬バケットが前記装入位置に配置された際の前記転動体の位置に対応する位置のそれぞれに、前記ガイド部材が設けられ、
前記当接面は上方から下方に向かって水平方向内側に収束するように傾斜していることを特徴とする（１７）に記載の溶解設備。

（２０） （１７）から（１９）のいずれか1項に記載の溶解設備の操業方法であって、
前記原料運搬バケットに前記原料を入れる際に、前記クレーンの第１操作によって、前記原料運搬バケットの前記上蓋を開くことと、
前記クレーンの第２操作によって、前記原料を収容した前記原料運搬バケットの前記上蓋を閉じることと、
前記原料運搬バケットから前記予熱装置の前記本体部に前記原料を装入する際に、前記クレーンの第３操作によって、前記原料運搬バケットの前記底蓋を開くことと、
前記クレーンの第４操作によって、前記原料を排出したあとの前記原料運搬バケットの前記底蓋を閉じることと、
を含むことを特徴とする溶解設備の操業方法。

（２１） 前記第１操作および前記第３操作が、前記クレーンを下降させる操作を含み、
前記第２操作および前記第４操作が、前記クレーンを上昇させる操作を含むことを特徴とする（２０）に記載の溶解設備の操業方法。

本発明によれば、リンク機構により、前記容器部に対して前記把手部を第１の相対移動をさせることで前記上蓋を開閉させ、かつ、前記容器部に対して前記把手部を前記第１の相対移動とは異なる方向への第２の相対移動をさせることで前記底蓋を開閉させるようにするので、上蓋および底蓋を簡易な機構かつ簡易な動作で開閉することが可能である。

また、原料運搬バケットが前記原料を予熱装置の本体部に装入する装入位置に配置されたときに、前記原料運搬バケットと前記装入口との間の空間と外部との通気を抑制する側壁を予熱装置に設けたので、原料運搬バケットから原料が装入される際に密閉性を確保することができる。

本発明の第１実施形態に係る溶解設備を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る溶解設備を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る溶解設備の予熱装置を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る溶解設備の原料運搬バケットの一例を示す側面図である。 原料運搬バケットと予熱装置とが接続された状態を示す断面図である。 図４の原料運搬バケットの上蓋を開いた状態を示す斜視図である。 図４の原料運搬バケットの底蓋を開いた状態を示す斜視図である。 原料運搬バケットをクレーンで吊った状態で予熱装置の接続部に載置する際の状態を示す概略平面図である。 原料運搬バケットの第１の変形例を示す側面図である。 図９の原料運搬バケットの動作を説明するための図である。 図９の原料運搬バケットの動作を説明するための図である。 原料運搬バケットの第２の変形例を示す側面図である。 図１２の原料運搬バケットの動作を説明するための図である。 図１２の原料運搬バケットの動作を説明するための図である。 原料運搬バケットの第３の変形例を示す断面図である。 図１５の原料運搬バケットの概略平面図である。 本発明の第２実施形態に係る溶解設備における予熱装置および原料運搬バケットを示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る溶解設備における予熱装置および原料運搬バケットを示す側面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る溶解設備を示す断面図、図２はその平面図、図３は予熱装置を示す斜視図である。

図１に示すように、溶解設備１は、鉄スクラップ等の溶解炉で溶解するための原料を溶解炉で溶解される前に予熱する予熱装置２と、原料を溶解する溶解炉３と、予熱装置２に原料を装入する原料運搬バケット４とを有している。原料運搬バケット４は、原料投入後、予熱装置２の上へ移動されて、その中の原料が予熱装置２に装入される。

予熱装置２は、予熱装置用基礎構造２０上の予熱装置台座１０に支持部材２２を介して支持された、原料が装入される本体部１１と、本体部１１の側面に設けられ、溶解炉から導入されて本体部１１内の原料を予熱したガスを本体部１１から排出する排気口１２と、本体部１１の上部に設けられ、原料運搬バケット４から本体部１１へ原料を装入する装入口を開閉するためのゲート１４と、原料運搬バケット４が原料を本体部１１に装入する装入位置に配置されたときに、原料運搬バケット４と装入口との間の空間と外部との通気を抑制する側壁を備える接続部１３と、接続部１３の上の四隅に設けられたガイド部材１５とを有する。

溶解炉３は、溶解炉用基礎構造４０上の溶解炉台座３０に支持された、鉄スクラップ等の原料をアーク溶解するための炉本体３１と、炉本体３１の上部開口に装着される開閉可能な炉蓋３２と、炉蓋３２を貫通して上方から炉本体３１の内部に垂直に挿入される３本の電極３３と、炉本体３１の側壁に設けられた、炉本体３１内に原料を装入するための原料装入用開口部３４とを有する。

原料運搬バケット４は、容器部６０と、把手部７０と、リンク機構（図１には図示せず。詳細は後述する。）とを備えている。容器部６０は、水平断面が矩形状をなし上部開口および底部開口を有する容器６１と、容器６１の上部開口を開閉する上蓋６２と、容器６１の底部開口を開閉する底蓋６３とを有する。本実施形態においては、原料運搬バケット４は、後述するように、予熱装置２の接続部１３に対して気密に係合するように構成される。

予熱装置２の本体部１１は、鉄製の外殻を有し、水冷構造となっている。また、排気口１２は、溶解炉３の炉本体３１で発生したガスを本体部１１の外に排出するためのものであり、排ガスダクト５５に接続されている。この炉本体３１の内部で発生するガスが輸送する熱により予熱装置２内の原料が予熱される。

本体部１１の上部には、本体部１１の上部開口を閉塞するための２枚のゲート１４が設けられている。ゲート１４は平板状をなしスライド可能に設けられており、２枚のゲート１４が本体部１１の中央で合わさった状態で上部開口を閉塞するようになっている。各ゲート１４は、図示しない駆動機構により駆動されてスライドするようになっている。

予熱装置２の本体部１１内には、原料運搬バケット４から鉄スクラップ等の原料が装入される。原料運搬バケット４から本体部１１に原料を装入する際には、容器６１内に原料が充填され上蓋６２および底蓋６３を閉じた状態の原料運搬バケット４が、後述するようにガイド部材１５にガイドされて予熱装置２の接続部１３の上端に形成されたシール係合部に密着した状態で係合され、原料運搬バケット４と予熱装置２との間が密閉されて原料運搬バケット４と予熱装置２との間を通しての通気が防止されるようになっている。この状態では、ゲート１４は、原料運搬バケット４の底蓋６３の直下に位置している。そして、このようにして予熱装置２の接続部１３の開口からの通気が防止された状態で、ゲート１４が開けられ、次いで底蓋６３が開かれて、容器６１内の原料が予熱装置２の本体部１１内に装入される。これにより、原料装入時も予熱装置２の密閉性を確保することができる。

予熱装置２には、本体部１１内の原料を原料送給用開口部１６を介して溶解炉３の炉本体３１側へ押し出すプッシャー２３が設けられている。プッシャー２３は、シリンダ２４と、シリンダ２４のピストンの先に設けられた押圧部材２５とを有し、シリンダ２４のピストンを進出させることにより、押圧部材２５によって本体部１１内の原料を溶解炉３内に押し出すようになっている。

予熱装置２における原料送給用開口部１６にはフランジ１７が設けられ、溶解炉３における原料装入用開口部３４にはフランジ３５が設けられ、フランジ１７および３５が合わさることにより、原料送給用開口部１６と原料装入用開口部３４とが適合して相対するようになっている。

溶解炉３の炉本体３１には、相対向する位置に、出湯口３６および排滓口３７が設けられている。炉本体３１は水冷構造をなす鉄製の外殻を有し、底部の溶湯貯留部分は耐火物のライニング３９を有している。電極３３へは電源（図示せず）から交流電圧が印加され、それにより形成されるアークにより、予熱装置２から供給された原料の溶解、および原料が溶解されて生成された溶湯の加熱が可能となっている。また、炉本体３１内で生成された溶湯の上には製錬用のスラグが形成される。なお、図１中、５１は鉄スクラップ等の原料、５２は溶湯、５３はスラグである。電極３３の先端はスラグ５３中に位置され、アークはスラグ５３中に形成される。

予熱装置台座１０は、予熱装置２の下部に２つ設けられており、下面が円弧状をなしている。予熱装置台座１０は、予熱装置用基礎構造２０上に敷設されたレール２１上に載せられており、シリンダ等の駆動機構（図示せず）によりレール２１上で揺動させることにより、予熱装置２を傾動させることが可能となっている。一方、溶解炉台座３０も同様に構成されており、予熱装置２とは異なる駆動機構（図示せず）により溶解炉用基礎構造４０上に敷設されたレール４１上で揺動することにより、溶解炉３を傾動させることが可能となっている。

これにより、出湯や排滓のために溶解炉３を傾動させる際に、それに合わせて予熱装置２も傾動させることが可能となっており、傾動時にも予熱装置２における原料送給用開口部１６のフランジ１７と、溶解炉３における原料装入用開口部３４のフランジ３５とが合わさった状態が維持され、予熱装置２と溶解炉３との間の気密性が保持される。

本実施形態では、予熱装置２を溶解炉３とは別個の基礎構造上に設け、別個の駆動機構により傾動可能となっているため、予熱装置２を既存の溶解炉に追設することが可能である。

なお、予熱装置２と溶解炉３を同じ基礎上に一体に設け、予熱装置２を溶解炉３に固定直結させてもよい。この場合は、別個の駆動機構とする必要はない。

次に、原料運搬バケット４について詳細に説明する。
図４は原料運搬バケットの一例を示す側面図であり、上蓋および底蓋が閉じられた状態を示す図であり、図５は原料運搬バケットを予熱装置に載置した状態を示す図である。また、図６、図７は図４の原料運搬バケットを示す斜視図であり、図６は上蓋を開いた状態を示し、図７は底蓋を開いた状態を示す。

原料運搬バケット４は、容器６１と上蓋６２と底蓋６３とを有する容器部６０と、クレーンのフック１０１に吊り下げられる把手部７０と、把手部７０の操作により上蓋６２および底蓋６３を開閉するよう構成されるリンク機構８０とを備えている。

上蓋６２は、断面円弧状をなす二枚の蓋部材６２ａ，６２ｂを有している。二枚の蓋部材６２ａ，６２ｂは回動軸（図示せず）により容器６１の対向する二側面に回動可能に取り付けられており、二つの蓋部材６２ａ，６２ｂが中央で合わさることにより上部開口が閉塞され、これらが外側に回動することにより開かれるようになっている。

上蓋６２を構成する蓋部材６２ａ，６２ｂの上面には、圧力調整弁として機能する複数の子蓋６８が配置されている。子蓋６８はバネ６８ａにより蓋部材６２ａ，６２ｂに押し付けられており、容器６１内部の圧力が上昇してばね力よりも大きくなった際に上昇して隙間を形成し、容器６１内の圧力を低下させる。子蓋６８により、容器６１内部の内圧が急激に上昇して、バケット４自体を持ち上げたり、設備を破損させたりすることを防止することができる。

底蓋６３は、両開きの二枚の扉６３ａ，６３ｂを有している。扉６３ａ，６３ｂは、それぞれ容器６１の底部に設けられたヒンジ６７ａ，６７ｂを回動軸として回動可能に設けられ、二枚の扉６３ａ，６３ｂが中央で合わさることにより底部開口が閉塞され、二枚の扉６３ａ，６３ｂが下方へ回動することにより開かれる。

容器部６０は、容器６１の下端の底蓋６３の開閉を妨げない位置に設けられた額縁状をなすフランジ部６４を有している。フランジ部６４は、原料運搬バケット４内に原料が充填された際の荷重に耐えうる強度を有している。そして、底蓋６３を閉じた状態では、フランジ部６４の内側に底蓋６３が収容される。フランジ部６４は容器部６０の下端の全周に亘って設けられている。ただし、一部が欠けていても一定の通気抑制の効果は得られる。フランジ部６４の下端にはシール部材６５が設けられている。シール部材６５は、例えば合成ゴムのような耐熱性とクッション性を有する材料からなり、図５に示すように、原料運搬バケット４を予熱装置２の接続部１３に載置して、シール部材６５が接続部１３の上端に形成されたシール係合部１３ａに係合させた際に、シール部材６５が潰れ、原料運搬バケット４と予熱装置２との間が密着されるようになっている。フランジ部６４とシール部材６５とにより、予熱装置２と係合するバケット側係合部を構成する。ただし、フランジ部６４自体が密着機能を有すれば、フランジ部６４のみでバケット側係合部を構成してもよい。フランジ部６４の外側には、本発明の転動体として機能するガイドローラ６６が、ガイド部材１５の内面にガイドされるように斜めに設けられている。

本実施形態では、ガイドローラ６６は、フランジ部６４の四隅のそれぞれの各側面に１つずつ、したがって１つの隅につき２つのガイドローラ６６がペアをなすように設けられている。各ガイドローラ６６は、その回転軸が水平面に対して傾斜しており、傾斜の向きは各隅において対応するフランジ部６４の角の方向に向かって上向きとなるようになっている。

また、予熱装置２の接続部１３のうち、原料運搬バケット４が装入位置に配置された際のガイドローラ６６の位置に対応する位置のそれぞれに、ガイド部材１５が設けられている。ガイド部材１５の内面は当接面として機能し、上方から下方に向かって水平方向内側に収束するように傾斜している。これにより、仮に原料運搬バケット４が接続部１３に対して所定位置から少し回転した状態であっても、クレーンを下降させるにつれてガイドローラ６６がガイド部材１５の上部において当接面に接触し、ガイドローラ６６がガイド部材１５の当接面上で転動または摺動し、原料運搬バケット４が所定位置に向かう方向に回転させられながら下降することとなり、所定位置までガイドされる。

接続部１３のシール係合部１３ａは、バケット側係合部に対応する予熱装置側係合部として機能する。予熱装置側係合部を接続部１３の上に設けてもよい。また、予熱装置側係合部にシール部材を設けてもよい。予熱装置側係合部は、原料運搬バケットの荷重に耐えられる強度を有する。

把手部７０は、リンク機構８０を介して容器６１の対向する二側面に昇降および回動可能に設けられた一対の縦棒７１と、縦棒７１の上端どうしを繋ぐ横棒７２と、横棒７２の中央に設けられ、クレーンのフック１０１により吊られる吊り部７３とを有する。

リンク機構８０は、容器６１の対向する二側面にそれぞれ設けられた一対のリンクユニット８１を有している。各リンクユニット８１は、把手部７０に直接接続され、容器６１の側面に昇降可能に設けられた主リンク部材８２と、主リンク部材８２と上蓋６２の二つの蓋部材６２ａ，６２ｂとをそれぞれ連接する２つの第１連接部材８３ａ，８３ｂと、主リンク部材８２と底蓋６３の二枚の扉６３ａ，６３ｂとをそれぞれ連接する２つの第２連接部材８４ａ，８４ｂとを有している。

主リンク部材８２は、容器６１の側面に設けられたレール８５に沿って昇降するようになっている。また、主リンク部材８２と把手部７０の縦棒７１とは回動軸８６で接続され、把手部７０は回動軸８６を中心として回動可能となっている。

第１連接部材８３ａ，８３ｂは、それぞれ、回動軸８７ａ，８７ｂにより主リンク部材８２と接続されている。また、把手部７０の縦棒７１と主リンク部材８２の回動軸８７ｂは第１副リンク部材８８により連接されている。また、２つの第１連接部材８３ａ，８３ｂどうしは、第２副リンク部材８９により連接されている。

上蓋６２を構成する二つの蓋部材６２ａ，６２ｂの二側面には、第１連接部材８３ａ，８３ｂにそれぞれ対応する位置に、それぞれガイドピン９０ａ，９０ｂが設けられている。一方、第１連接部材８３ａ，８３ｂの上部には、それぞれ長穴９１ａ，９１ｂが設けられており、ガイドピン９０ａ，９０ｂはそれぞれ長穴９１ａ，９１ｂに挿入されている。

図４に示すように、把手部７０の縦棒７１が垂直になっている状態では上蓋が閉じられているが、把手部７０を容器部６０に対して矢印Ａ方向すなわち下降する方向に回動させる（第１の相対移動をさせる）と、第１副リンク部材８８および回動軸８７ｂを介して第１連接部材８３ｂが外側に回動し、さらに第２副リンク部材８９を介して第１連接部材８３ａも外側に回動し、これにともなって、ガイドピン９０ａ，９０ｂを介して上蓋６２の二つの蓋部材６２ａ，６２ｂも外側に回動して、図６に示すように上蓋６２が開かれた状態となる。この状態から上蓋６２を閉じるためには、把手部７０を上昇させる方向に回動させればよい。

第２連接部材８４ａ，８４ｂの下端は、底蓋６３の二枚の扉６３ａ，６３ｂの連結部６９ａ，６９ｂに軸９２ａ，９２ｂにより接続されている。図４に示すように、把手部７０がクレーンにより吊られた状態では、主リンク部材８２はレール８５の上端に位置し、第２連接部材８４ａ，８４ｂを介して底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂが引き上げられて、閉じている状態である。この状態からクレーンにより原料運搬バケット４を予熱装置２の接続部１３に載置し、シール部材６５がシール係合部１３ａに係合した状態とし、図７に示すように、その荷重を予熱装置２に預けた状態（クレーンによる上方への引っ張り力が０となった状態）で把手部７０を容器部６０に対して下降させる（第２の相対移動をさせる）と、主リンク部材８２がレール８５に沿って下降し、第２連接部材８４ａ，８４ｂを介して扉６３ａ，６３ｂが下方に開く。この状態では、底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂは、図５の二点鎖線に示すように、接続部１３内に挿入される。このようにして底蓋６３を開放することにより、容器６１内の原料が予熱装置２の本体部１１内に装入される。底蓋６３を開放した状態から閉じた状態にするためには、把手部７０を上昇させて逆動作をさせればよい。

次に、以上のように構成される溶解設備１の動作について説明する。
原料運搬バケットにより鉄スクラップ等の原料５１を予熱装置２の本体部１１に装入し、原料５１が本体部１１と炉本体３１に連続する状態とする。

この状態で電極３３と炉本体３１内にある原料５１との間に通電してアークを形成し、原料５１を溶解する。炉本体３１内の原料５１の溶解が進行し、炉本体３１内に一定量の溶湯５２が形成された段階で、溶湯面にスラグ５３を形成し、スラグ５３中にランス（図示せず）からスラグ中に補助熱源としてのコークスを吹き込んでスラグフォーミング操業に移行し、電極３３の先端をスラグ５３中に埋没させ、アークがスラグ５３内に形成されるようにする。

原料の溶解により発生するガスは、炉本体３１から予熱装置２の本体部１１を通って排気口１２からダクト５５に排出され、このガスが輸送する熱により本体部１１内の原料５１が予熱される。

炉本体３１内で原料５１が溶解すると、予熱装置２の本体部１１内の原料５１が炉本体３１に供給され、炉本体３１内において連続して原料５１の溶解を行うことができる。このとき、炉本体３１への原料５１の供給を促進するために、プッシャー２３により予熱装置２の本体部１１内の原料５１を炉本体３１内に押し出す。

本体部１１内の原料５１が炉本体３１に供給されると、本体部１１内の原料５１の上端位置が低下してくるため、原料５１が本体部１１と炉本体３１に連続して存在する状態を保つように、原料運搬バケット４により接続部１３を介して本体部１１内へ原料５１を適時に供給する。

このようにして原料５１を連続的に溶解して、所定量（例えば１チャージ分）の溶鋼が炉本体３１内にたまった時点で、予熱装置２の本体部１１内に原料５１が連続して存在する状態を保ったまま、溶解炉３を排滓口３７側に傾動させて排滓口３７からスラグを排出し、その後、溶解炉３を反対側の出湯口３６側に傾動させて出湯口３６から溶湯を取鍋等に出湯する。

このとき、予熱装置２を溶解炉３と同期して傾動することにより、原料送給用開口部１６のフランジ１７と原料装入用開口部３４のフランジ３５とが合わさった状態が維持され、予熱装置２と溶解炉３との間の気密性が保持される。このため、原料の予熱効率を高く維持することができる。また、予熱装置２を溶解炉３と別個に設けるので、予熱装置を既存の溶解炉に設けることが可能となる。

なお、予熱装置２と溶解炉３とを一体に設ける場合には、予熱装置２と溶解炉３との間の気密性の問題は生じない。

これら一連の工程において、鉄スクラップ等の原料は原料運搬バケット４により以下に説明する本発明の操業方法の一例のようにして予熱装置２に供給される。

最初に、原料運搬バケット４をクレーンで吊った状態で、鉄スクラップ等の原料を投入する原料投入位置にある台車等の載置部に原料運搬バケット４を載置する。載置部は、このように原料運搬バケット４を載置したときに底蓋６３の部分だけが載置部に接触するように、載置部の上面が原料運搬バケット４の容器部６０と同じかそれよりも小さい面積を有していることが好ましい。これにより、底蓋６３がしっかり閉じた状態で原料を原料運搬バケット４に投入することができ、フランジ部６４やガイドローラ６６が破損することも防ぐことが可能となる。この状態では、原料運搬バケット４における容器部６０の上蓋６２および底蓋６３は閉じている。

この状態からクレーンを下降させる操作（第１操作）を行うことにより把手部７０を垂直状態から容器部６０に対して図４の矢印Ａ方向すなわち下降する方向に回動させる（第１の相対移動をさせる）。これによって、リンク機構８０により上蓋６２が開かれる。具体的には、図６に示すように、把手部７０が矢印Ａ方向すなわち下降する方向に回動されることにより、第１副リンク部材８８を介して一方の第１連接部材８３ｂが外側に回動し、第１連接部材８３ｂの長穴９１ｂに挿入されているガイドピン９０ｂを介して蓋部材６２ｂが開かれ、それと同時に第２副リンク部材８９を介して他方の第１連接部材８３ａも外側に回動し、第１連接部材８３ａの長穴９１ａに挿入されているガイドピン９０ａを介して蓋部材６２ａも開かれる。この状態で上方から容器６１内に原料が投入される。

原料投入後、クレーンを上昇させる操作（第２操作）を行うことにより把手部７０を容器部６０に対して上昇する方向へ回動させ（第１の相対移動をさせ）、縦棒７１を垂直状態に戻して上蓋６２を閉じ、原料を貯留した状態の原料運搬バケット４をクレーンにより吊った状態で、予熱装置２の上方まで移動させてから下降させる。これにより、原料運搬バケット４が予熱装置２の接続部１３に載置される。このとき、原料運搬バケット４が接続部１３に接触した状態で、原料運搬バケット４の荷重が予熱装置２の接続部１３に完全に預けられた状態までは至らない程度までの高さでクレーンの下降操作を停止する。

そして、原料運搬バケット４から予熱装置２の本体部１１内への原料供給に備えてゲート１４を開く。原料５１を予熱装置２の本体部１１内に供給する際以外には、ゲート１４が閉じられることにより予熱装置２の密閉性が保たれている。一方、原料供給時にはゲート１４を開くが、原料運搬バケット４が予熱装置２の接続部１３に載置された際には、容器部６０の下端のフランジ部６４に設けられたシール部材６５が接続部１３の上端のシール係合部１３ａに係合されて原料運搬バケット４と予熱装置２との間が密着されるので、原料装入時にゲート１４を開けた際にも予熱装置２の密閉性を確保することができる。

原料運搬バケット４をクレーンで吊った状態で予熱装置２の接続部１３に載置する際には、図８に示すように、原料運搬バケット４が所定位置から少し回転した状態で下降することがあるが、ガイドローラ６６が、フランジ部６４の四隅に上述のような状態でガイド部材１５の内面にガイドされるように回転軸が傾斜して設けられているので、このように原料運搬バケット４が回転した状態でも、原料運搬バケット４が下降する際にガイドローラ６６により、原料運搬バケット４が回転されて所定の位置に位置決めされる。なお、ガイド部材が原料運搬バケット４側に設けられ、ガイドローラが予熱装置側に設けられていてもよい。

ゲート１４が完全に開いたら、クレーンをさらに垂直に下降させる操作（第３操作）を行うことにより、把手部７０を容器部６０に対して下降させる（第２の相対移動をさせる）ことで底蓋６３を開放して、原料運搬バケット４内の原料を予熱装置２の本体部１１内に装入する。具体的には、図７に示すように、クレーンを垂直に下降させることにより把手部７０が下降され、主リンク部材８２がレール８５に沿って下降し、それにともなって第２連接部材８４ａ，８４ｂが下方に移動し、扉６３ａ，６３ｂを下方に回動させる。このように底蓋６３が開かれることにより、原料運搬バケット４内の原料が予熱装置２の本体部１１に装入される。

原料装入が終了後、クレーンを上昇させる操作（第４操作）を行うことにより把手部７０を容器部６０に対して上昇させる（第２の相対移動をさせる）ことにより底蓋６３を引き上げ、底蓋６３がゲート１４と干渉しない位置まで引き上げられた後にゲート１４を閉じる。具体的には、把手部７０の上昇にともなって主リンク部材８２を上昇させ、第２連接部材８４ａ，８４ｂを介して扉６３ａ，６３ｂが上方に回動する。そして、原料運搬バケット４が接続部１３に接触した状態が保たれている範囲内でクレーンにより把手部７０を上昇させ、底蓋６３がゲート１４と干渉しない位置まで引き上げ。これによりゲート１４の閉鎖が可能となるためゲート１４を閉じる。ゲート１４が閉じられた状態では原料運搬バケットによるシールが不要となるため、クレーンをさらに上昇させることにより空の原料運搬バケット４を吊り上げて原料投入位置へ運搬する。

以上のように、本実施形態によれば、原料運搬バケット４において、クレーンによる把手部７０の回動動作および昇降動作により、リンク機構８０を介して上蓋６２および底蓋６３を開閉するので、簡単な機構および簡単な動作による上蓋および底蓋の開閉を実現することができる。

また、原料運搬バケット４から予熱装置２の本体部１１へ原料を装入する際に、容器６１の下端のフランジ部６４に設けられたシール部材６５が接続部１３のシール係合部１３ａに係合して密着され、これにより原料運搬バケット４と予熱装置２との間が密閉される。このため、複雑な構造を用いることなく、ゲート１４を開いた際の予熱装置２の密閉性を確保することができ、原料を装入する際に予熱装置２の上方から本体部１１内の気体やダストが外部に流出することが防止される。また、本体部１１への気体の侵入が抑制されて、予熱効率が低下することを防止することができる。

なお、原料運搬バケット４から予熱装置２の本体部１１への原料装入は、原料運搬バケット４のフランジ部６４の周縁部のシール部材６５が接続部１３のシール係合部１３ａに係合された後、ゲート１４が開くことによってはじめて可能になるため、ゲート１４が開く前に底蓋６３が開かないように、機械的あるいは電気的インターロックを設けることが好ましい。

次に、原料運搬バケットの第１の変形例について説明する。図９は、原料運搬バケットの第１の変形例を示す側面図である。第１の変形例の原料運搬バケット４′は、底蓋６３を開閉する機構が図４の原料運搬バケット４とは異なっている。

原料運搬バケット４′は、上蓋６２を開閉する機構が図４とほぼ同様であるリンク機構を有している。リンク機構は、容器６１の対向する二側面にそれぞれ設けられた一対のリンクユニットを有している。各リンクユニットの上蓋６２を開閉する機構は図４とほぼ同様であるため、これに関する説明は省略する。本変形例のリンクユニットは、把手部７０の昇降により、容器６１に対して相対的に昇降可能な主軸１１０を有している。主軸１１０の下端には２つの回動軸１１１ａ，１１１ｂが設けられ、また底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂの中央部には回動軸１１２ａ，１１２ｂが設けられ回動軸１１１ａと回動軸１１２ａおよび回動軸１１１ｂと回動軸１１２ｂをつなぐように底蓋６３を開閉するための２つの第１リンク部材１１３ａ，１１３ｂが設けられている。また、主軸１１０には主軸１１０に沿って昇降可能にスライダー１１４が設けられている。スライダー１１４には回動軸１１５が設けられており、回動軸１１５と２つの回動軸１１２ａ，１１２ｂをそれぞれつなぐように２つの第２リンク部材１１６ａ，１１６ｂが設けられている。なお、回動軸１１２ａ，１１２ｂは、扉６３ａ，６３ｂの厚さよりも大きな径を有しており、底蓋６３の容器６１に面する側に出っ張るよう構成されている。この出っ張り部分が容器６１の下端側部に係合し、荷重を支えやすくなっている。なお、本例では、扉６３ａ，６３ｂは移動可能なヒンジ部１１７ａ，１１７ｂに回動可能に支持されている。

図９は、原料運搬バケット４′の容器６１内に原料が収容されて、上蓋６２（図示せず）および底蓋６３が閉じられた状態を示すものである。この状態でバケット４′がクレーンにより吊られて予熱装置２の接続部１３に載置された際に、シール部材６５が接続部１３のシール係合部１３ａに係合して密着され、原料運搬バケット４′と予熱装置２との間が密閉されるため、原料運搬バケット４′と予熱装置２との間を通しての通気が防止される。なお、本変形例では、フランジ部等のバケット側係合部を原料運搬バケットの下端部に設けることは難しいため、接続部１３の高さを原料運搬バケットの高さ方向中間以上までを覆う高さとし、バケット側係合部を原料運搬バケットの高さ方向中間より上側に設けてもよい。

このように原料運搬バケット４′が予熱装置２の接続部１３に載置され、シール部材６５とシール係合部１３ａが密着されて予熱装置２の上部開口が塞がれた状態となったらゲート１４が開けられる。ゲート１４が完全に開いた時点で、クレーンにより把手部７０（図９では図示せず）を下降させることにより、主軸１１０が下降し、図１０に示すように、第１リンク部材１１３ａ，１１３ｂにより底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂが開かれ、予熱装置２の気密性を保持したまま、原料が予熱装置２の本体部１１内に装入される。このとき、スライダー１１４は第２リンク部材１１６ａ，１１６ｂにより、主軸１１０に対して図９の状態よりも相対的に高い位置に移動し、その状態で主軸１１０に収容されていたストッパ１１８が外側に開いてスライダー１１４が固定される。これにより、底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂは開いた状態のまま第２リンク部材１１６ａ，１１６ｂによりロックされる。

図１１に示すように、原料運搬バケット４′が予熱装置２の接続部１３に密着した状態を維持したまま、クレーンにより主軸１１０を上昇させることにより、底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂは、開いたままの状態で容器６１の側面に沿って上昇し、底蓋６３の全体が、ゲート１４の閉状態での高さ位置よりも高い状態となる。この状態でゲート１４が閉じられる。このため、原料がゲート１４直下まで及んで存在している場合に該原料を底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂが噛み込んで底蓋６３が閉じられなくなることが防止される。また、底蓋６３がゲート１４を閉じる際の妨げになることもない。このため、原料を装入する際の原料運搬バケット４の位置をゲート１４に極力近づけることができ、原料装入に必要な高さを極力低くすることができる。なお、本変形例の場合には、原料投入位置の載置部に原料運搬バケットを載置する前に、底蓋６３を閉じて図９に示すような状態にしておく操作が必要となる。

次に、原料運搬バケットの第２の変形例について説明する。図１２は、原料運搬バケットの第２の変形例を示す側面図である。第２変形例の原料運搬バケット４′′は、上蓋６２を開閉する機構が図４とほぼ同様であるリンク機構を有している。リンク機構は、容器６１の対向する二側面にそれぞれ設けられた一対のリンクユニットを有している。各リンクユニットの上蓋６２を開閉する機構は図４とほぼ同様であるため、これに関する説明は省略する。原料運搬バケット４′′は、底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂのヒンジ６７ａ，６７ｂの外側にローラ１２２ａ，１２２ｂを有しており、ローラ１２２ａ，１２２ｂの外側に、容器６１の側壁に対して接離可能に設けられたローラガイド１２３ａ，１２３ｂを有している。なお、符号１２４ａ，１２４ｂはローラガイド１２３ａ，１２３ｂを移動させるためのガイドである。

図１２は、原料運搬バケット４′′の容器６１内に原料が収容されて、上蓋６２（図１２では図示せず）および底蓋６３が閉じられた状態を示すものである。この状態で原料運搬バケット４′′が、図４の原料運搬バケット４と同様、クレーンにより吊られて予熱装置２の接続部１３に載置されると、シール部材６５とシール係合部１３ａが密着され、原料運搬バケット４′′と予熱装置２との間を通しての通気が防止される。

このように原料運搬バケット４′′が予熱装置２の接続部１３に密着され、予熱装置２の上部開口が塞がれた状態でゲート１４が開けられ、ゲート１４が完全に開いたら、図１３に示すように、第２連接部材８４ａ，８４ｂを介して底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂが開かれ、予熱装置２の気密性を保持したまま、原料運搬バケット４′′内の原料が予熱装置２の本体部１１内に装入される。このとき、の底蓋６３の開放は、図４の原料運搬バケット４と同様、クレーンにより把手部７０を下降させることにより行われる。すなわち、把手部７０が下降されることによりリンク機構８０を構成する２つのリンクユニット８１の主リンク部材８２が下降されて、第２連接部材８４ａ，８４ｂを介して扉６３ａ，６３ｂが開かれる。なお、本変形例においても、フランジ部等のバケット側係合部を原料運搬バケットの下端部に設けることは難しいため、接続部１３の高さを原料運搬バケットの高さ方向中間以上までを覆う高さとし、バケット側係合部を原料運搬バケットの高さ方向中間より上側に設けてもよい。

その後、ゲート１４が閉じられ原料運搬バケット４′′がクレーンにより上昇されるが、原料がゲート１４直下まで及んで存在している場合には、底蓋６３を閉じようとしても、該原料を底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂが噛み込んで扉６３ａ，６３ｂが閉じられなくなる可能性がある。さらには原料に引っ掛かって原料運搬バケット４′′自体が上昇できなくなることも考えられる。そのため、同図に示すように、ローラガイド１２３ａ，１２３ｂを容器６１側に移動させて底蓋６３を開いたままの状態とする。

このようにすることにより、原料運搬バケット４′′を上昇させる際に、図１４に示すように、ローラガイド１２３ａ，１２３ｂの長さ分の高さＨまで、底蓋６３を開いたまま上昇させることができ、底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂが原料を噛み込むことを防止することができる。

次に、原料運搬バケットの第３の変形例について説明する。図１５は、原料運搬バケットの第３の変形例を示す断面図である。図１５の原料運搬バケットの概略平面図である。

本変形例の原料運搬バケット４′′′の容器部６０には、容器６１内に不活性ガスを流入させて容器内部の空気を不活性ガスで置換するための流入口１３５が設けられている。流入口１３５には第１連結管１３３を介して母管１３２が接続されており、母管１３２には第２連結管１３０が接続されている。第２連結管１３０は先端に穴の開いた支持板１３１によって支持されており、該支持板１３１の先端の穴と第２連結管１３０が連通している。

第２連結管１３０は不活性ガスの供給ユニット１４０に接続され、供給ユニット１４０を通して不活性ガスが原料運搬バケット４′′′に供給される。図１５に示す形態においては、供給ユニット１４０は予熱装置に併設され、原料運搬バケット４′′′を予熱装置上に載置すると、供給ユニット１４０と第２連結管１３０とが接続されるようになっている。

供給ユニット１４０は、台座上に設けられた下側シリンダ部１４４と、下側シリンダ部１４４に摺動可能に外嵌され、台座との間にスプリング１４３を挟んで上方に付勢された上側シリンダ部１４２とを備える。下側シリンダ部１４４には供給管１４５の一端が接続され、供給管１４５の他端は不活性ガスの供給源に接続されている。上側シリンダ部１４２の天板部には不活性ガスを噴き出す噴出口が設けられており、天板部の上面には噴出口を囲むように配置された囲繞シール部材１４１が設けられている。原料運搬バケット４′′′を予熱装置上に載置すると、支持板１３１の先端の穴と不活性ガスを噴き出す噴出口とが相対するようにして支持板１３１と供給ユニット１４０とが接続される。

図１５に記載の形態においては、上側シリンダ部１４２がスプリング１４３によって上方に付勢されており、支持板１３１が囲繞シール部材１４１に接触してさらに下降すると、スプリング１４３の弾性力によって囲繞シール部材１４１が支持板１３１に押し付けられて、供給ユニット１４０と第２連結管１３０が接続される。

このようにして、噴出口から第２連結管１３０を通して容器６１内へ不活性ガスを供給することができる。容器６０内部を不活性ガス雰囲気とすることにより、容器６０内部での不所望な反応を抑制することができる。

次に、第２実施形態について説明する。図１７、図１８は本発明の第２実施形態に係る溶解設備の予熱装置を示す側面図である。以下の説明では、第１実施形態との相違点について主に説明し、重複する説明は省略する。

第２実施形態の溶解設備における予熱装置は、ゲートが、予熱装置の本体部１１の内方に延びる主ゲート部２０４と、主ゲート部２０４から本体部１１の外方に延びる鍔部２０５とを有するとともに、鍔部２０５が下方に押圧されることによって主ゲート部２０４が上方に開くよう構成された上開き扉２１０を備えている。第２実施形態の予熱装置には、この上開き扉２１０が２枚設けられ、上方に両開きするよう構成されている。また、本体部１１の上方には接続部２０３が設けられている。接続部２０３の上端部にシール係合部２０３ａが形成されている。接続部２０３のシール係合部２０３ａに原料運搬バケット４００が載置されるとその重みで下降するとともに、鍔部２０５を下方に押圧するよう構成されている。

第２実施形態の原料運搬バケット４００は、第１の実施形態の原料運搬バケット４と基本構成は同じであるが、下端部に設けられたフランジ部が押圧フランジ２０６として機能する点が異なっている。図１７、図１８では原料運搬バケット４と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。

原料運搬バケット４００においては、図１７に示すように、容器６１の底部周縁に設けられた押圧フランジ２０６の下面がシール部として機能し、原料運搬バケット４００がクレーンに吊られた状態では底蓋６３が閉状態とされる。クレーンにより原料運搬バケット４００が接続部２０３に載置され、押圧フランジ２０６がシール係合部２０３ａ上に係合され、原料運搬バケット４００の荷重が接続部２０３に預けられると（クレーンによる上方への引っ張り力が０となると）、接続部２０３が下降して鍔部２０５を下方に押圧する。その後、クレーンによる上方への引張力が０となった状態からさらにクレーンを下降させて把手部を下降させることにより、リンク機構の構成部である第２連接部材８４ａ，８４ｂにより、扉６３ａ，６３ｂを下方に回動し、底蓋６３が開放される。このとき、底蓋６３の扉６３ａ，６３ｂおよび第２連接部材８４ａ，８４ｂの一部が接続部２０３内に挿入される。図１８に示すように、接続部２０３により鍔部２０５が下方に押圧されることによって主ゲート部２０４が上方に開いた状態となっているため、底蓋６３が開放されることにより、容器６１内の原料が本体部１１に装入される。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。本発明の範囲は添付の請求の範囲の記載に基づいて定まるものであり、その範囲内において構成要素の省略、変形、改良を施した構成の全てが本発明に含まれる。

例えば、上記実施形態では、予熱装置は横断面角型の形態を示したが、予熱装置の横断面は円形状でもよい。また、予熱装置は水冷構造を有する好ましい形態を示しているが、水冷構造を有しない場合もあり得る。ゲートも２枚の場合を示したが１枚の構造とすることもできる。また、予熱装置台座が２つ設けられている形態を示しているが、１つの構造とすることもできる。

また、原料運搬バケットの形態も上記実施形態に限定されるものではなく種々の形態が可能である。さらに、予熱装置のシール係合部と原料運搬バケットの周縁部（シール部）の形態も上記実施形態のものに限らず、原料運搬バケットが予熱装置に装着した際に予熱装置の気密性が確保できる形態であればよい。

また、上記の実施形態や変形例では、上蓋および底蓋は、容器部に対して回動することにより開くよう構成されているが、これに限られるものではない。例えば底蓋が傾斜を有していて、傾斜方向に沿って上方に引き上げられることにより開くよう構成されていてもよい。これらの形態の底蓋を用いることによって、底蓋を開く際にスクラップが噛み込むことが抑制され、安定した操業が可能となる。特に、底蓋が下方に向かって開く少なくとも二枚の扉を備える形態であれば、底蓋を開く際にスクラップが噛み込むことはほぼ皆無となる。

さらに、上記の実施形態や変形例では、把手部を原料運搬バケットの容器に対して相対的に回動することによりリンク機構を介して上蓋を開閉し、把手部を原料運搬バケットの容器に対して昇降することによりリンク機構を介して底蓋を開閉する例を示したが、これに限られず、把手部を原料運搬バケットの容器部に対して異なる方向へ相対移動することで、上蓋および底蓋の開閉のそれぞれの動作を行うことができればよい。例えば、上蓋を容器部に対して横方向にスライドさせることで開閉する構造とし、第１の相対移動を水平方向への並進とし、第２の相対移動は上記実施形態と同様の上下方向への並進としてもよい。この場合には、第１操作と第２操作は、クレーンを水平方向に並進移動させる操作となる。しかし、上記実施形態に示したように、第１の相対移動をリンク機構上に設けられた回転軸周りの回動とすることにより、クレーンの第１操作を行う際に把手部の自重で回動（第１の相対移動）が促されるという利点がある。

さらに、上記の実施形態や変形例では、接続部は原料運搬バケットの周縁全周に設けられたフランジ部の全体と接触するように設けられているが、原料運搬バケットと装入口との間の空間と外部との通気を抑制する側壁を備えていればよい。例えば、軽量化等の理由により一部に隙間がある構造となっていても、一定の密閉効果が得られるように側壁が設けられていればよい。

さらにまた、上記実施形態の溶解炉も単なる例示に過ぎず、他の種々のタイプの溶解炉に適用可能なことは言うまでもない。例えば、溶解炉として電極が３本の交流式アーク炉を用いた例を示したが、直流式アーク炉であってもよい。この場合は電極は１本または２本でもよい。

さらにまた、上記実施形態では、排滓時や出湯時に全体を傾動させる溶解設備を示しているが、溶解設備は、傾動させずに排滓や出湯を行うものであってもよい。また、原料として鉄スクラップを例示したが、これに限らず、他の金属の溶解を行うものであってもよい。

１；溶解設備
２；予熱装置
３；溶解炉
４，４′，４′′，４００；原料運搬バケット
１０；予熱装置台座
１１；本体部
１２；排気口
１３，２０３；接続部
１３ａ，２０３ａ；シール係合部
１４；ゲート
１５；ガイド部材
１６；原料送給用開口部
１７；フランジ
２０；予熱装置用基礎構造
２３；プッシャー
３０；溶解炉台座
３１；炉本体
３２；炉蓋
３３；電極
３４；原料装入用開口部
３５；フランジ
３６；出湯口
３７；排滓口
３９；ライニング
４０；溶解炉用基礎構造
５１；原料
５２；溶湯
５３；スラグ
６０；容器部
６１；容器
６２；上蓋
６２ａ，６２ｂ；蓋部材
６３；底蓋
６７ａ，６７ｂ，１１７ａ，１１７ｂ；ヒンジ部
６４；フランジ部
６５；シール部材
７０；把手部
７１；縦棒
７２；横棒
７３；吊り部
８０；リンク機構
８１；リンクユニット
８２；主リンク部材
８３ａ，８３ｂ；第１連接部材
８４ａ，８４ｂ；第２連接部材
８６，８７ａ，８７ｂ，１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ，１１２ｂ、１１５；回動軸
８８；第１副リンク部材
８９；第２副リンク部材
９０ａ，９０ｂ；ガイドピン
９１ａ，９１ｂ；長穴
１１０；主軸
１１３；第１リンク部材
１１４；スライダー
１１６ａ，１１６ｂ；第２リンク部材
１１８；ストッパ
１２２ａ，１２２ｂ；ローラ
１２３ａ，１２３ｂ；ローラガイド
１３０；第２連結管
１３１；支持板
１３２；母管
１３３；第１連結管
１３５；流入口
１４０；供給ユニット
１４１；囲繞シール部材
１４２；上側シリンダ部
１４３；スプリング
１４４；下側シリンダ部
１４５；供給管
２０４；主ゲート部
２０５；鍔部
２０６；押圧フランジ
２１０；上開き扉

Claims (17)

1. 溶解炉で溶解する原料を、前記溶解炉で溶解処理する前に、前記溶解炉で生じる熱により予熱する予熱装置に対し、クレーンによって吊り下げられた状態で前記原料を運搬する原料運搬バケットであって、
   上部開口および底部開口を有し、前記原料を収容するための容器と、前記上部開口を開閉可能に構成された上蓋と、前記底部開口を開閉可能に構成された底蓋とを備える容器部と、
   前記クレーンに吊り下げられる把手部と、
   前記容器部に対して相対移動可能に前記把手部を前記容器部に接続するとともに、前記上蓋と前記底蓋とに連結され、前記容器部に対して前記把手部を第１の相対移動をさせることで前記上蓋を開閉させ、かつ、前記容器部に対して前記把手部を前記第１の相対移動とは異なる方向への第２の相対移動をさせることで前記底蓋を開閉させるように機能するリンク機構と、
   を備え、
   前記容器部は、前記底蓋の開閉を妨げない位置に設けられ、前記原料が入れられた前記原料運搬バケットの荷重に耐えられる強度を有するバケット側係合部を有し、
   前記バケット側係合部が前記予熱装置に係合した状態で前記原料運搬バケットが前記予熱装置上に載置されているときに、前記クレーンを下降させることにより前記把手部を前記容器部に対して前記第２の相対移動をさせることで前記底蓋が開かれて内部の原料が排出されるよう構成されており、
   前記バケット側係合部は、前記容器部の全周に亘って設けられたフランジ部を有する原料運搬バケット。
2. 前記第１の相対移動は前記リンク機構上に設けられた回転軸周りの回動であることを特徴とする請求項１に記載の原料運搬バケット。
3. 前記第２の相対移動は上下方向への並進であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の原料運搬バケット。
4. 前記リンク機構は、前記把手部に直接接続された主リンク部材と、該主リンク部材と前記上蓋とを連接する第１連接部材と、前記主リンク部材と前記底蓋とを連接する第２連接部材とを備えるリンクユニットを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の原料運搬バケット。
5. 前記容器部の水平断面形状が矩形であり、
   前記容器部の対向する二側面の外側にそれぞれ前記リンクユニットが設けられており、
   前記底蓋は、下方に向かって開く両開きの二枚の扉を備え、
   前記リンクユニットは、前記主リンク部材と前記二枚の扉のそれぞれとを連結する２つの前記第２連接部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の原料運搬バケット。
6. 前記原料運搬バケットに前記原料を入れる位置である原料投入位置に設定された載置部に前記原料運搬バケットが載置されているときに、前記クレーンを下降させることにより前記把手部を前記容器部に対して前記第１の相対移動をさせることで前記上蓋が開かれるよう構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の原料運搬バケット。
7. 前記上蓋が、前記容器部内部の圧力が急激に上昇した時に内部圧力を低下させるための圧力調整弁を有していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の原料運搬バケット。
8. 前記バケット側係合部は、フランジ部の下面に設けられた、前記予熱装置と前記容器部との間の気密性を保つシール部材をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の原料運搬バケット。
9. 前記バケット側係合部が前記容器部の下端部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の原料運搬バケット。
10. 前記容器部には、前記容器内に不活性ガスを流入させて前記容器内部の空気を前記不活性ガスで置換するための流入口が設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の原料運搬バケット。
11. 溶解炉で溶解する原料を、前記溶解炉で溶解処理する前に、前記溶解炉で生じる熱により予熱するよう構成され、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の原料運搬バケットから前記原料が装入される予熱装置であって、
    前記原料が装入される本体部と、
    前記本体部の側面に設けられ、前記溶解炉から導入されて前記本体部内の原料を予熱したガスを前記本体部から排出する排気口と、
    前記本体部の上部に設けられ、前記原料運搬バケットから前記本体部へ原料を装入する装入口を開閉するためのゲートと、
    前記原料運搬バケットが前記原料を前記本体部に装入する装入位置に配置されたときに、前記原料運搬バケットと前記装入口との間の空間と外部との通気を抑制する側壁を備える接続部とを備え、
    前記接続部の前記側壁が前記装入口を囲むように前記装入口の周縁全周に設けられており、
    前記接続部には、前記原料運搬バケットの前記バケット側係合部と係合するよう構成され、前記原料が入れられた前記原料運搬バケットの荷重に耐えられる強度を有する予熱装置側係合部が設けられている予熱装置。
12. 前記予熱装置側係合部の上面に、前記予熱装置と前記容器部との間の気密性を保つシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の予熱装置。
13. 原料を溶解する溶解炉と、
    前記原料を、前記溶解炉で溶解処理する前に、前記溶解炉で生じる熱により予熱する予熱装置と、
    前記予熱装置に対し、クレーンによって吊り下げられた状態で前記原料を運搬する原料運搬バケットと、
    を具備し、
    前記原料運搬バケットは、
    上部開口および底部開口を有し、前記原料を収容するための容器と、前記上部開口を開閉可能に構成された上蓋と、前記底部開口を開閉可能に構成された底蓋とを備える容器部と、
    前記クレーンに吊り下げられる把手部と、
    前記容器部に対して相対移動可能に前記把手部を前記容器部に接続するとともに、前記上蓋と前記底蓋とに連結され、前記容器部に対して前記把手部を第１の相対移動をさせることで前記上蓋を開閉させ、かつ、前記容器部に対して前記把手部を前記第１の相対移動とは異なる方向への第２の相対移動をさせることで前記底蓋を開閉させるように機能するリンク機構と、
    を備え、
    前記容器部は、前記底蓋の開閉を妨げない位置に設けられ、前記原料が入れられた前記原料運搬バケットの荷重に耐えられる強度を有するバケット側係合部を有し、
    前記バケット側係合部が前記予熱装置に係合した状態で前記原料運搬バケットが前記予熱装置上に載置されているときに、前記クレーンを下降させることにより前記把手部を前記容器部に対して前記第２の相対移動をさせることで前記底蓋が開かれて内部の原料が排出されるよう構成されており、
    前記バケット側係合部は、前記容器部の全周に亘って設けられたフランジ部を有し、
    前記予熱装置は、
    前記原料が装入される本体部と、
    前記本体部の側面に設けられ、前記溶解炉から導入されて前記本体部内の原料を予熱したガスを前記本体部から排出する排気口と、
    前記本体部の上部に設けられ、前記原料運搬バケットから前記本体部へ原料を装入する装入口を開閉するためのゲートと、
    前記原料運搬バケットが前記原料を前記本体部に装入する装入位置に配置されたときに、前記原料運搬バケットと前記装入口との間の空間と外部との通気を抑制する側壁を備える接続部とを備えていることを特徴とする溶解設備。
14. 前記原料運搬バケットと前記予熱装置とのうちの一方には、前記原料運搬バケットと前記予熱装置との位置合わせのためのガイド装置として機能する転動体が設けられ、
    前記原料運搬バケットと前記予熱装置とのうちの他方には、前記原料運搬バケットが前記装入位置に配置された際の前記転動体の位置に対応する位置に、前記転動体が当接して転動または摺動する当接面を備えるガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の溶解設備。
15. 前記原料運搬バケットの前記バケット側係合部のうち、水平面内における前記原料運搬バケットの中心から水平方向に最も離れた位置の少なくとも２か所に、前記転動体が設けられており、
    前記予熱装置の前記接続部のうち、前記原料運搬バケットが前記装入位置に配置された際の前記転動体の位置に対応する位置のそれぞれに、前記ガイド部材が設けられ、
    前記当接面は上方から下方に向かって水平方向内側に収束するように傾斜していることを特徴とする請求項１４に記載の溶解設備。
16. 請求項１３から請求項１５のいずれか1項に記載の溶解設備の操業方法であって、
    前記原料運搬バケットに前記原料を入れる際に、前記クレーンの第１操作によって、前記原料運搬バケットの前記上蓋を開くことと、
    前記クレーンの第２操作によって、前記原料を収容した前記原料運搬バケットの前記上蓋を閉じることと、
    前記原料運搬バケットから前記予熱装置の前記本体部に前記原料を装入する際に、前記クレーンの第３操作によって、前記原料運搬バケットの前記底蓋を開くことと、
    前記クレーンの第４操作によって、前記原料を排出したあとの前記原料運搬バケットの前記底蓋を閉じることと、
    を含むことを特徴とする溶解設備の操業方法。
17. 前記第１操作および前記第３操作が、前記クレーンを下降させる操作を含み、
    前記第２操作および前記第４操作が、前記クレーンを上昇させる操作を含むことを特徴とする請求項１６に記載の溶解設備の操業方法。
    

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