JP6289226B2 - アーク炉の測温サンプリング装置 - Google Patents

Description

本発明はアーク炉の測温サンプリング装置に関し、特に操業時に前後に傾動作動させられるアーク炉の溶鋼の測温サンプリングに好適に使用できる測温サンプリング装置に関する。

アーク炉の確実な温度管理を行うために、測温プローブを出滓口から炉内へ挿入してプローブ先端の測温センサを直接溶鋼中に浸漬している。ところで、アーク炉はスクラップ溶落後のスラグ排出時には炉体を基台上で後傾転動させ、スラグ非排出時や出鋼時には基台上で前傾転動させる等、頻繁に炉体の前傾転動・後傾転動を行っている。このため、出滓口の位置が変動する上に、スラグの付着等によって出滓口の縦寸法自体も次第に小さくなる。

ここで、特許文献１には真空脱ガス装置のサンプリング装置が示されており、当該サンプリング装置は、脱ガス装置に向けて前後進可能な走行架台と脱ガス槽の槽下部傾斜面との間隔を一定に保つ槽位置検出器と、走行架台に設けられた測温プローブを上記傾斜面に平行に昇降させる昇降用ガイド機構と、当該ガイド機構の傾斜角度を調節する傾動機構とを有している。

特開平７−２０７３３１

しかし、上記真空脱ガス装置のサンプリング装置では、前傾転動や後傾転動に伴って出滓口の上下および水平位置が同時に変化し、出滓口自体の縦寸法も変化するアーク炉においては、測温プローブが出滓口の下縁（シルレベル）や当該出滓口の扉と干渉して測温ができないという問題がある。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、操業時に前傾転動や後傾転動を頻繁に行うアーク炉の溶鋼中に確実に測温プローブを浸漬させて温度計測を行うことができるアーク炉の測温サンプリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、アーク炉（１）の出滓口（１２）の方向へ延びる傾斜台（３３，５６）と、棒状の測温プローブ（３５，５８）を保持し前記傾斜台に沿ってその長手方向へ移動可能なプローブ保持台車（３４，５７）と、前記傾斜台を前記出滓口（１２）に対して相対上下動可能に支持する支持機構（３１，３２，５２，５４，５５）とを備え、前記支持機構は、前記傾斜台（３３，５６）を前記出滓口（１２）に対してさらに遠近前後動可能に支持するものであり、かつ、前記支持機構は、アーク炉（１）の出滓口（１２）に対して遠近前後動可能にレール部材（５２）に吊下されたガイドシャフト（５４）と、当該ガイドシャフト（５４）に上下動可能に装着された昇降部材（５５）とを備え、前記昇降部材（５５）に前記傾斜台（５６）が設けられている。

本第１発明において、アーク炉の炉体が前後に傾動すると、これに伴って炉体の出滓口の位置が前後上下で変化する。ここにおいて、本第１発明では、支持機構を適当に上下動させ、かつプローブ台車を長手方向で適当に前後動させることによって、出滓口の位置変化に追従させて常に測温プローブを出滓口付近に位置させることができるから、出滓口を、経てアーク炉の溶鋼中に確実に測温プローブを浸漬させて温度計測を行うことができる。アーク炉の炉体が前後に傾動すると、これに伴って炉体の出滓口の位置が前後上下で変化するが、支持機構によって測温プローブを適当に前後動ないし上下動させることによって出滓口の位置変化に追従させて常に測温プローブを出滓口付近に位置させることができるから、出滓口を経てアーク炉の溶鋼中に確実に測温プローブを浸漬させて温度計測を行うことができる。そして、出滓口に臨んで十分な作業スペースを確保することができる。

本第２発明では、アーク炉（１）の出滓口（１２）の方向へ延びる傾斜台（３３，５６）と、棒状の測温プローブ（３５，５８）を保持し前記傾斜台（３３，５６）に沿ってその長手方向へ移動可能なプローブ保持台車（３４，５７）と、前記傾斜台（３３，５６）を前記出滓口（１２）に対して相対上下動可能に支持する支持機構（３１，３２，５２，５４，５５）とを備え、前記支持機構は、前記傾斜台（３３，５６）を前記出滓口（１２）に対してさらに遠近前後動可能に支持するものであり、アーク炉（１）の前傾ないし後傾転動の情報を入力して、前記支持機構（３１，３２，５２，５４，５５）及び／又は前記プローブ保持台車（３４，５７）を制御する制御装置を備える。

本第２発明において、アーク炉の炉体が前後に傾動すると、これに伴って炉体の出滓口の位置が前後上下で変化する。ここにおいて、本第２発明では、支持機構を適当に上下動させ、かつプローブ台車を長手方向で適当に前後動させることによって、出滓口の位置変化に追従させて常に測温プローブを出滓口付近に位置させることができるから、出滓口を、経てアーク炉の溶鋼中に確実に測温プローブを浸漬させて温度計測を行うことができる。アーク炉の炉体が前後に傾動すると、これに伴って炉体の出滓口の位置が前後上下で変化するが、支持機構によって測温プローブを適当に前後動ないし上下動させることによって出滓口の位置変化に追従させて常に測温プローブを出滓口付近に位置させることができるから、出滓口を経てアーク炉の溶鋼中に確実に測温プローブを浸漬させて温度計測を行うことができる。また、制御装置によって支持機構やプローブ保持台車を必要量移動させて、アーク炉の前傾ないし後傾転動に測温プローブを自動追従させることができる。

本第３発明では、前記支持機構は、アーク炉（１）の出滓口（１２）に対して遠近前後動可能な移動台車（３１）と、前記移動台車に設けられた昇降装置（３２）とを備え、前記昇降装置（３２）に前記傾斜台（３３）が設けられている。本第３発明によっても第２発明と同様の効果が得られる。

本第４発明では、前記支持機構は、アーク炉（１）の出滓口（１２）に対して遠近前後動可能にレール部材（５２）に吊下されたガイドシャフト（５４）と、当該ガイドシャフトに上下動可能に装着された昇降部材（５５）とを備え、前記昇降部材に前記傾斜台（５６）が設けられている。

本第４発明によれば、本第２発明の効果に加えて、出滓口に臨んで十分な作業スペースを確保することができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明のアーク炉の測温サンプリング装置によれば、操業時に前傾転動や後傾転動を頻繁に行って姿勢を変えるアーク炉の溶鋼中に確実に測温プローブを浸漬させて温度計測を行うことができる。

本発明の第１実施形態における、アーク炉の出滓口に臨む測温サンプリング装置の概略側面図である。 アーク炉が前傾転動した状態での、出滓口に臨む測温サンプリング装置の概略側面図である。 アーク炉が後傾転動した状態での、出滓口に臨む測温サンプリング装置の概略側面図である。 本発明の第２実施形態における、アーク炉の出滓口に臨む測温サンプリング装置の要部側面図である。 本発明の第３実施形態における、測温サンプリング装置の正面図である。 アーク炉の出滓口に臨む測温サンプリング装置の側面図である。 本発明の第４実施形態におけるアーク炉の概略全体側面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

（第１実施形態）
図１には本発明の測温サンプリング装置の一例を示す。図１において、アーク炉１の炉体１１後壁に設けられた出滓口１２に面して、アーク炉１のプラットホーム１３とほぼ同一高さの固定床２上に測温サンプリング装置Ｅが設けられている。なお、図１中、１４は炉蓋、１５は上下動して出滓口を開閉する扉、１６は水冷パネル、Ｌは炉体１１内の溶鋼を示す。

測温サンプリング装置Ｅは固定床２上を出滓口１２に対し遠近前後動（図１の左右方向）可能な移動台車３１を備えており、移動台車３１上には昇降装置３２が設けられている。本実施形態では移動台車３１と昇降装置３２で支持機構を構成している。昇降装置３２は昇降リフタ３２１とこれに支持されたテーブル３２２を備えており、テーブル３２２上には出滓口１２の方向へ下り傾斜して延びる傾斜台３３が設けられている。傾斜台３３は炉内の溶鋼面（すなわち水平面）に対して所定の角度θ（例えば３０°以上）となるように傾斜させられている。

傾斜台３３上にはこれに沿って長手方向、すなわち出滓口１２に対して遠近前後方向へ移動可能にプローブ保持台車３４が設けられている。プローブ保持台車３４からは所定長の公知の棒状測温プローブ３５が傾斜台３３に平行に出滓口１２に向けて突出している。

このような構造の測温サンプリング装置において、水平状態のアーク炉１の炉体１１に対して、固定床２上で移動台車３１を適当に前後動させるとともに昇降装置３２を適宜位置へ昇降させて、傾斜台３３が図１に示すように出滓口１２に臨むようにする。この状態でプローブ保持台車３４を傾斜台３３に沿ってその先端方向へ移動させると、上記保持台車３４から突出する測温プローブ３５の先端が炉体１１内の溶鋼Ｌ中に浸漬されて測温が行われる。この場合、水平な溶鋼面に対して測温プローブ３５は所定角度θで侵入させられる。これにより、スラグや溶鋼Ｌの抵抗等で測温プローブ３５が跳ね上げられて適切な浸漬深さが確保できないという問題が避けられる。

アーク炉１の炉体１１が図略の基台上を前傾転動すると、炉体の出滓口１２は図２に示すように前方（図２の右方）へＬｆだけ移動すると同時に上方へもＨｆだけ移動する。そこでこの場合には、移動台車３１を炉体の前方移動分Ｌｆだけ前進させるとともに、昇降装置３２を炉体１１の上方移動分Ｈｆだけ上昇させる。これにより、炉体１１が前傾転動しても、測温プローブ３５は出滓口１２付近に位置させられる。

一方、炉体１１が後傾転動すると、炉体の出滓口１２は図３に示すように後方（図３の左方）へＬｂだけ移動すると同時に下方へもＨｂだけ移動する。そこでこの場合には、移動台車３１を炉体の後方移動分Ｌｂだけ後退させるとともに、昇降装置３２を炉体１１の下方移動分Ｈｂだけ下降させる。これにより、炉体１１が後傾転動しても、測温プローブ３５は出滓口１２付近に位置させられる。

このようにして、炉体１１が転動しその姿勢が変化しても、これに追従させて測温プローブ３５を常に出滓口１２付近に位置させることができるから、出滓口１２を経てアーク炉１の溶鋼Ｌ中に確実に測温プローブ３５を浸漬させて温度計測を行うことができる。

なお、本実施形態において、移動台車３１を設けることなく昇降装置３２を位置固定として、プローブ保持台車３４を前後に移動させることによって測温プローブ３５を位置調整するようにしても良い。

（第２実施形態）
図４に示すようにプローブ保持台車３４にレーザセンサ３６を設けてこれを炉体１１の後面に向ける。他の構造は第１実施形態と同様である。これによれば、昇降装置３２を昇降させた際に炉壁からの反射光が無くなった時点でプローブ保持台車３４が出滓口１２に正対したことが知られる。このようにプローブ保持台車３４が出滓口１２に正対したことを確認した後に当該台車３４を出滓口１２に向けて移動させるようにすれば、測温プローブ３５が出滓口１２と干渉することを確実に防止することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では測温サンプリング装置Ｅは図５に示すように、固定床２上に設けた門型架台４に吊設されている。すなわち、測温サンプリング装置Ｅはこれを構成する走行サドル５１の両端部に設けたローラ５１１（図６）が、Ｈ型鋼の水平フレーム４１のフランジ上をこれに沿って転動するようになっている。水平フレーム４１は門型架台４の左右の垂直フレーム４２の上端間に架設されている。

走行サドル５１の下面には上記水平フレーム４１と直交する方向、すなわちアーク炉１の出滓口１２に対し遠近前後方向へ延びる一定長のＨ型鋼のレール部材５２が固定されている。そしてこのレール部材５２に両端部のローラ５３１（図５）を載置して、当該レール部材５２に沿って出滓口１２に対し遠近前後方向へ移動可能に走行サドル５３が設けられている。

上記走行サドル５３は上記ローラ５３１を設けた円形の上半部５３２と、上半部５３２に対しベアリング５３４を介して相対回動可能な円形の下半部５３３とからなり、下半部５３３の下面中心には所定長のガイドシャフト５４が垂設されている。そして、ガイドシャフト５４に沿って移動可能に昇降スライダ５５が設けられている。

昇降スライダ５５にはアーク炉１の出滓口１２へ向けて斜め下方に延びる傾斜台５６の基端が連結されており、傾斜台５６は図略の駆動機構によってその傾斜角が変更可能となっている（図６の鎖線）。傾斜台５６上にはこれに沿って移動可能に第１実施形態と同様のプローブ保持台車５７が載置されており、プローブ保持台車５７の前面からは所定長の測温プローブ５８が、傾斜台５６に平行に出滓口１２に向けて突出している。なお、本実施形態ではレール部材５２、ガイドシャフト５４および昇降スライダ５５で支持機構が構成されている。

このような構造の測温サンプリング装置Ｅによれば、測温プローブ５８を、出滓口１２を経て異なる角度で炉体１１内の溶鋼Ｌ中へ浸漬することができるとともに、測温プローブ５８をガイドシャフト５４を中心に水平面内で回動させ、あるいは測温プローブ５８を出滓口１２に対し前後上下方向のみならず左右方向へも移動させることが可能であるから、炉体１１が第１実施形態で説明したように前傾転動ないし後傾転動しても、測温プローブ５８を炉体１１の出滓口１２と干渉させることなく、より確実に出滓口１２を経て溶鋼Ｌ中に浸漬させて温度計測を行うことができるとともに、測温サンプリング装置を使用しない場合には出滓口に正対する位置から側方へ退避させておくこともできる。本構造によれば、第１実施形態のような移動台車を設ける場合に比して、固定床上に作業員の作業スペースを広く確保することができる。そして、この効果は、測温サンプリング装置を退避させることによってさらに十分なものになる。

なお、本実施形態において、適当な架台によってレール部材５２を支持させ、これに相対回動構造となっていない通常の走行サドルを吊下し、走行サドルにガイドシャフト５４を垂下させてこれに昇降スライダ５５を装着し、昇降スライダ５５に傾斜角が一定の第１実施形態の傾斜台３３を設けるようにすれば、実質的に第１実施形態と同様の機能の測温サンプリング装置が実現される。

（第４実施形態）
アーク炉は炉体の円弧状の底壁が図７に示すように基台上に載置されて前傾ないし後傾転動可能となっている。炉体が例えば前傾転動した場合の、上記各実施形態における炉体の前方移動分Ｌｆおよび上方移動分Ｈｆは、下式（１）、（２）によって算出可能である。
Ｌｆ＝Ｘ−ｒ×（cosα−cos（α−β））…（１）
Ｈｆ＝ｒ×（sinα−sin（α−β））…（２）
ここで、Ｘ＝２Ｒ×３．１４×β÷３６０（°）…（３）である。

上式（１）、（２）、（３）中のＰ，Ｏ，Ｏ´は以下の各点を示し、Ｘ，Ｒ，ｒ，α，βは以下の各量を示す。これら各点および各量を図７に示す。なお、図７中のｍは測温プローブの進入ラインである。
Ｐ：測定ポイント（測温プローブの通過ポイント）、Ｏ：転がり中心、Ｏ´：前進時の転がり中心、Ｘ：転がり中心の前進距離、Ｒ：転がり半径、ｒ：測定ポイント（測温プローブの通過ポイント）、α：水平時の転がり中心と測定ポイントの角度、β：傾動角度

上記傾動角度βについては検出用センサが普通設けられており、Ｒ，ｒ，αの各量は一定である。したがって、前傾転動した炉体１１の傾動角度βを検出することによって、上式（１）、（２）で炉体１１の前方移動分Ｌｆおよび上方移動分Ｈｆを算出することができる。そこで、制御装置を設けて、傾動角度βを入力信号とし、上式に基づいて炉体１１の上記各移動分Ｌｆ，Ｈｆを算出して、例えば第１実施形態における支持機構としての移動台車３１や昇降装置３２、あるいはプローブ保持台車３４を必要量移動させて炉体１１の前傾転動に測温プローブ３５を自動追従させるようにできる。なお、炉体１１が後傾転動した場合も同様である。

１…アーク炉、１２…出滓口、３１…移動台車、３２…昇降装置、３３…傾斜台、３４…プローブ保持台車、３５…測温プローブ、５２…レール部材、５４…ガイドシャフト（ガイド部材）、５５…昇降スライダ（昇降部材）、５６…傾斜台、５７…プローブ保持台車、５８…測温プローブ。

Claims (4)

1. アーク炉の出滓口の方向へ延びる傾斜台と、棒状の測温プローブを保持し前記傾斜台に沿ってその長手方向へ移動可能なプローブ保持台車と、前記傾斜台を前記出滓口に対して相対上下動可能に支持する支持機構とを備え、前記支持機構は、前記傾斜台を前記出滓口に対してさらに遠近前後動可能に支持するものであり、かつ、前記支持機構は、アーク炉の出滓口に対して遠近前後動可能にレール部材に吊下されたガイドシャフトと、当該ガイドシャフトに上下動可能に装着された昇降部材とを備え、前記昇降部材に前記傾斜台が設けられているアーク炉の測温サンプリング装置。
2. アーク炉の出滓口の方向へ延びる傾斜台と、棒状の測温プローブを保持し前記傾斜台に沿ってその長手方向へ移動可能なプローブ保持台車と、前記傾斜台を前記出滓口に対して相対上下動可能に支持する支持機構とを備え、前記支持機構は、前記傾斜台を前記出滓口に対してさらに遠近前後動可能に支持するものであり、アーク炉の前傾ないし後傾転動の情報を入力して、前記支持機構及び／又は前記プローブ保持台車を制御する制御装置を備えるアーク炉の測温サンプリング装置。
3. 前記支持機構は、アーク炉の出滓口に対して遠近前後動可能な移動台車と、前記移動台車に設けられた昇降装置とを備え、前記昇降装置に前記傾斜台が設けられている請求項２に記載のアーク炉の測温サンプリング装置。
4. 前記支持機構は、アーク炉の出滓口に対して遠近前後動可能にレール部材に吊下されたガイドシャフトと、当該ガイドシャフトに上下動可能に装着された昇降部材とを備え、前記昇降部材に前記傾斜台が設けられている請求項２に記載のアーク炉の測温サンプリング装置

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