JP6625890B2 - 炉体支持機構および冶金炉 - Google Patents

Description

本発明は、水平方向に延びる炉体回動軸を中心として炉体を回動可能に支持する冶金炉の炉体支持機構と、それを備える冶金炉に関する。

製鋼用冶金炉の炉体は、所定の距離を離して炉体を囲むように配置されたトラニオンリング（支持リング）に支持され、トラニオンリングを回動させることで回動できるようになっている。

冶金炉の炉体支持機構の先行例としては、例えば特許文献１に開示の溶融金属容器支持装置が挙げられる。
上記特許文献１には、トラニオンリング下面の４箇所にブラケットを配置するとともに炉体側にも同様なブラケットを配置し、両者をリンクで連結することにより炉体をトラニオンリングによって支持する方法が開示されており、炉体の変形にも追従して不均等な荷重が作用しないことが記載されている。

特表２０１３−５３５５６９号公報

この種の炉体は近年大型化が進み、炉体内の溶融金属を含んだ総重量が1000tonを超えるものが多くなっており、バネ等の伸縮機能を有するリンク装置によって炉体の荷重を支える機構を実現することは困難であるため、上記のようにリンクで連結されることが多い。
しかし、上記のような４箇所で支持する機構やそれ以上の数の複数箇所で支持する機構では、炉体が熱等の影響により変形しても全ての支持部が均等に荷重を分担することは、伸縮機能がないかぎり困難である。炉体の熱変形が進むと、一部のリンクに荷重が集中し、その内の1本には総重量の半分が加わることも考えられる。そのため、全ての支持部においてその荷重に対処できる大きな支持リンクが必要となる上、ブラケット側の構造もそれに対応して全箇所とも強固にする必要があり、概して大きな支持機構となってしまう。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、複雑な機構や必要以上の大きな支持機構とならず、熱変形や経時変形による影響を少なくできる炉体支持機構およびそれを備える冶金炉を提供することを目的としている。

４点支持の場合には、炉体の変形等によって支持点数が３点、あるいは２点になることが考えられ、そのため支持点数が減った状態でも支持可能な強度が要求され、結局、２点支持に要求される強度の支持機構が各部に必要となる。
この点、２点支持の場合には、炉体の変形等によって支持点数が減ることはなく、２点の支持点で荷重をほぼ均等に負担することになるので、支持点数が減少することを考慮することなく各支持機構の強度を設定できる。
そこで本発明者らは、２点支持を前提として、熱変形や経時変形の影響を少なくするにはいかにすべきかを鋭意検討し、本発明を完成した。

（１）本発明に係る炉体支持機構は、水平方向に延びる炉体回動軸を中心として炉体を回動可能に支持する冶金炉の炉体支持機構であって、
前記炉体の周囲を囲む支持リングと、
前記炉体回動軸上で前記炉体の両側の２箇所に位置する前記支持リングの軸体接続部のそれぞれから外方に突設され、前記炉体回動軸を中心に回動するよう構成された軸体と、
前記支持リングの前記軸体接続部のそれぞれの上方に位置し、前記支持リングの上面と前記炉体とを接続する上部支持機構と、
前記支持リングの前記軸体接続部のそれぞれの下方に位置し、前記支持リングの下面と前記炉体とを接続する下部支持機構とを備え、
前記上部支持機構が、２つの前記上部支持機構のみで前記炉体及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有し、
前記上部支持機構のそれぞれが、
前記炉体側に設けられた上部炉体連結部と、
前記支持リング側に設けられた上部支持リング連結部と、
前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とを連結する上部連結部材とを備え、
前記上部連結部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの少なくとも一方を前記炉体回動軸と平行な方向に貫通して設けられており、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能となるよう構成されていることを特徴とするものである。

（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方と前記上部連結部材との間に摺動部材が介在していてもよい。

（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記上部連結部材が円柱形状の上部連結ピンからなり、前記摺動部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方に固定された上部すべり軸受からなり、前記上部連結ピンが、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの他方に固定されていてもよい。

（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記上部すべり軸受が、内面が円筒形状を有する摺動面であり外面が球面形状を有する摺動面である内筒部と、内面が前記内筒部の前記外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部とを含み、
前記上部連結ピンが前記上部すべり軸受の前記内筒部に挿通されていることにより、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが、前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能であるとともに、互いに対してあらゆる方向の角度に傾動可能に構成されていてもよい。

（５）また、上記（３）又は（４）に記載のものにおいて、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうち前記他方が、鉛直方向に延びる２枚の上部連結ピン支持部材を備え、
前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方が、前記２枚の上部連結ピン支持部材の間に位置して鉛直方向に延びる１枚の軸受支持部材を備え、
前記軸受支持部材と前記２枚の上部連結ピン支持部材との間に、前記炉体回動軸と平行な方向に隙間が設けられていてもよい。

（６）また、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記下部支持機構のそれぞれが、
前記炉体側に設けられた下部炉体係合部と、
前記支持リング側に設けられた下部支持リング係合部と、
前記下部炉体係合部と前記下部支持リング係合部とを互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる下部係合部材とを備えていてもよい。

（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記下部支持リング係合部が、前記支持リング側であって、前記支持リングの円周方向における位置が前記下部炉体係合部とは異なる位置に設けられており、
前記下部係合部材が、その一端が前記炉体回動軸と平行な第１下部回動軸を中心に回動可能に前記下部支持リング係合部に接続されると共に、他端が前記炉体回動軸と平行な第２下部回動軸を中心に回動可能に前記下部炉体係合部に接続されたリンク部材であってもよい。

（８）また、上記（７）に記載のものにおいて、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれと前記リンク部材とが円柱形状の下部連結ピンにより接続されており、
前記下部連結ピンが、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれに固定されていると共に、前記リンク部材に設けられた下部すべり軸受に挿通され、
前記下部すべり軸受は、外面が球面形状を有する摺動面である内筒部と、内面が前記内筒部の前記外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部とを含み、
前記下部連結ピンが前記下部すべり軸受の前記内筒部に挿通されていることにより、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれと前記リンク部材とが互いに対してあらゆる方向に傾動可能に構成されていてもよい。

（９）また、上記（８）に記載のものにおいて、前記下部支持リング係合部が、鉛直下方に延びる２枚の第１下部連結ピン支持部材を備え、
前記リンク部材の前記一端は前記２枚の第１下部連結ピン支持部材の間に配置されており、
前記下部炉体係合部が、鉛直上方に延びる２枚の第２下部連結ピン支持部材を備え、
前記リンク部材の前記他端は前記２枚の第２下部連結ピン支持部材の間に配置されていてもよい。

（１０）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記下部支持リング係合部が、前記支持リングから下方に向けて突設された下部支持軸を含み、
前記下部炉体係合部が、平面視において前記支持リングの円周方向における両側から前記下部支持軸を挟む位置に、前記炉体から外方に張出すように設けられた一対のストッパ部を含み、該一対のストッパ部は、互いに対向する面のそれぞれが、前記炉体回動軸と平行な方向と鉛直方向とを含む平面形状を有する摺動面となっており、
前記下部係合部材は、前記下部支持軸が挿入される挿入穴が設けられるとともに、前記一対のストッパ部の前記摺動面と対向し、前記炉体回動軸と平行な方向と鉛直方向との双方において前記一対のストッパ部の前記摺動面に対して摺動可能に形成された一対の摺動側面を有するストッパブロックであってもよい。

（１１）また、上記（１０）に記載のものにおいて、前記下部支持軸が円柱形状を有し、
前記挿入穴が、前記下部支持軸よりも直径の大きな円形であり、前記下部支持軸と前記挿入穴との間に、外側面が平面視において前記挿入穴と同じ直径を有する円形を有しているとともに、内側面が平面視において前記下部支持軸の前記直径と同じ直径を有すると共に前記外側面の前記円形の中心とは異なる位置を中心とする円形を有する偏心リングが介在していてもよい。

（１２）また、上記（１）〜（１１）のいずれかに記載のものにおいて、前記炉体の側面に、前記炉体回動軸と直交する水平方向の外方に向けて突設された炉体位置決め部と、
前記炉体位置決め部の近傍の前記支持リング上であって前記炉体回動軸の方向において前記炉体位置決め部を挟む位置に、前記炉体位置決め部と当接する一対の炉体ストッパとを更に備えていてもよい。

（１３）また、上記（１２）に記載のものにおいて、前記炉体位置決め部と、前記一対の炉体ストッパとが、前記炉体回動軸の方向と直交する水平方向および鉛直方向に互いに対して摺動可能に接していてもよい。

（１４）本発明に係る冶金炉は、溶融金属を収容する炉体と、
上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の炉体支持機構とを備え、
前記炉体が前記炉体支持機構により支持されていることを特徴とするものである。

本発明においては、上部支持機構が、２つの前記上部支持機構のみで炉体及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有し、前記上部支持機構のそれぞれが、前記炉体側に設けられた上部炉体連結部と、前記支持リング側に設けられた上部支持リング連結部と、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とを連結する上部連結部材とを備え、前記上部連結部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの一方を前記炉体回動軸と平行な方向に貫通して設けられており、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能となるよう構成されているので、２つの上部支持機構で足り、かつ少なくとも炉体回動軸の方向に上部炉体連結部と上部支持リング連結部とが互いに対して相対移動でき、この相対移動によって炉体の熱変形や経時変形を吸収でき、熱変形や経時変形の影響を少なくすることができる。

本発明の一実施形態に係る炉体支持機構を備えた冶金炉の要部断面図である。 図１に示した冶金炉の矢視Ａ−Ａ図である。 図１に示した冶金炉の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。 図１に示した冶金炉の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。 図１の丸で囲んだＦ部の拡大図である。 図１の丸で囲んだＧ部の拡大図である。 本発明の他の実施形態に係る炉体支持機構を備えた冶金炉の要部断面図である。 図７の丸で囲んだＨ部の拡大図である。 図７の矢視Ｄ―Ｄ図である。 図８の矢視Ｅ−Ｅ断面図である。

以下、本発明の炉体支持機構及び冶金炉の実施形態を図面を参照して説明する。特許請求の範囲に記載の本発明及び以下の説明において、水平方向、鉛直方向、上下方向との方向は、冶金炉が設置されて炉体が正立している状態における方向を意味している。また、炉体回動軸の方向とは、炉体回動軸自体とそれに平行な方向を含むものである。
［実施形態１］
本発明の一実施形態に係る炉体支持機構１及び冶金炉１０１を図１〜図６に基づいて説明する。
本実施形態１の冶金炉１０１は、溶融金属を収容する炉体５と、炉体支持機構１とを備え、炉体５が炉体支持機構１により支持されている。また、炉体支持機構１は、水平方向に延びる炉体回動軸３を中心として炉体５を回動可能に支持する冶金炉の炉体支持機構１であって、支持リング７と、支持リング７の上方に設けられて支持リング７の上面と炉体５とを接続する上部支持機構９と、支持リング７の下方に設けられて支持リング７の下面と炉体５とを接続する下部支持機構１１と、炉体５と支持リング７との炉体回動軸の方向の位置決めをする位置決め機構１３（図３参照）とを備えている。また、以下、各構成を詳細に説明する。

＜支持リング＞
支持リング７は、図１〜図４に示すように、炉体５から所定の距離を離して、炉体５の外周面を囲むように設けられた帯状の環状部材からなる。
支持リング７には、図１に示すように、炉体回動軸３上で炉体５の両側の２箇所に軸体接続部１５が設けられており、炉体回動軸３を中心に回動するよう構成された軸体１７がこの軸体接続部１５から支持リングの外方向に向かって突設されている。
軸体１７は、図１に示すように、基台１９に設置された支持架台２１に回動可能に設置され、その一端側が回動装置２２によって回動駆動されるように構成されている。

＜上部支持機構＞
上部支持機構９は、図１に示すように、支持リング７の軸体接続部１５のそれぞれの上方に位置し、支持リング７の上面と炉体５とを接続するものである。
上部支持機構９は、２つの上部支持機構９のみで炉体５及びその内容物（図示なし）の全荷重を支えられる強度を有している。

上部支持機構９は、図５に示すように、炉体５側に設けられた上部炉体連結部２３と、支持リング７側に設けられた上部支持リング連結部２５と、上部炉体連結部２３と上部支持リング連結部２５とを連結する、上部連結部材として機能する上部連結ピン２７とを備えている。

《上部炉体連結部》
上部炉体連結部２３は、図１、図５に示すように、炉体５から外方に張出すように設けられた上部ブラケット部２９と、上部ブラケット部２９の下面から鉛直下方に延びる２枚の上部連結ピン支持部材３１を備えている。

《上部支持リング連結部》
上部支持リング連結部２５は、２枚の上部連結ピン支持部材３１の間に位置して支持リング７から鉛直上方に延びる１枚の軸受支持部材３３を備えている。２枚の上部連結ピン支持部材３１と軸受支持部材３３との間には、炉体回動軸３と平行な方向に隙間Ｓ１が形成されている（図５参照）。この隙間Ｓ１を設けることで、軸受支持部材３３が上部連結ピン支持部材３１に対して炉体回動軸３と平行な方向に相対移動可能になっている。隙間Ｓ１の寸法は、炉体５のサイズや重量、炉体５の内容物の温度等、昇温時の膨張や冷却時の収縮（以下、熱変形）や経時変形の量に影響する諸条件に応じて適宜設定すればよく、例えば、現在用いられている一般的な転炉の場合であれば、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の寸法範囲が挙げられる。

《上部連結ピン》
上部連結ピン２７は、本発明の上部連結部材として機能するものであり、円柱形状を有し、図５に示すように、上部連結ピン支持部材３１に固定されると共に、軸受支持部材３３を炉体回動軸３と平行な方向に貫通して設けられている。
なお、上部連結ピン２７の上部連結ピン支持部材３１に対する固定態様は特に限定されるものではないが、本実施形態１においては、図５に示すように、上部連結ピン２７の一端側の外周に溝部２７ａを形成し、溝部に半割リング部材３４の内周側を挿入して、半割リング部材３４を上部連結ピン支持部材３１にボルト３６によって固定している。

上部連結ピン２７と軸受支持部材３３との間には、本発明の摺動部材として機能する上部すべり軸受３５が設けられている（図５参照）。この上部すべり軸受３５は、内面が円筒形状の円筒摺動面であり外面が球面形状の球面摺動面である内筒部３５ａと、内面が内筒部３５ａの球面摺動面と同じ曲率半径の球面形状を有する外筒部３５ｂとを有する球面軸受として構成されている。つまり、上部連結ピン２７は、内筒部３５ａに挿通され、円筒摺動面を介して上部すべり軸受３５に対して炉体回動軸３と平行な方向に摺動可能になっている。

上記のように、上部連結部材として機能する上部連結ピン２７が上部炉体連結部２３と上部支持リング連結部２５とのうちの一方（本実施形態１では上部支持リング連結部２５）を炉体回動軸３と平行な方向に貫通して設けられており、これにより上部炉体連結部２３と上部支持リング連結部２５とが炉体回動軸３と平行な方向に互いに相対移動が可能となるよう構成されていることにより、炉体５の炉体回動軸３と平行な方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体５や炉体支持機構１の劣化を抑えることができる。また、上部支持リング連結部２５と上部連結ピン２７との間に摺動部材として機能する上部すべり軸受３５が介在していることで、上部炉体連結部２３と上部支持リング連結部２５とが互いに対して相対移動しやすくなり、熱変形や経時変形による寸法変化の吸収の効果が大きくなる。

また、上記のように、上部連結部材が円柱形状の上部連結ピン２７からなり、摺動部材が上部炉体連結部２３と上部支持リング連結部２５のうちの一方（本実施形態１では上部支持リング連結部２５）に固定された上部すべり軸受３５からなり、上部連結ピン２７が、上部炉体連結部２３と上部支持リング連結部２５とのうちの他方（本実施形態１では上部炉体連結部２３）に固定されている構成とすることで、炉体５を炉体回動軸３を中心として回動させたときに炉体５や支持リング７に生じる応力の最大値を抑えることができ、冶金炉の耐久性向上の効果が大きくなる。

また、上部すべり軸受３５が内筒部３５ａと外筒部３５ｂを備える球面軸受として構成されていることにより、上部連結ピン２７と軸受支持部材３３とが、互いに対してあらゆる方向の角度に傾動可能になっている。これにより、熱変形や経時変形に伴って上部連結ピン２７の軸方向が水平方向からずれることがあっても、この角度変化も吸収することができ、炉体支持機構１の経時的な劣化を抑えることができる。
また、上部支持機構９を上記のように構成することにより、炉体５と支持リング７の製作誤差が発生しても、その誤差を吸収することが出来、据付時の組立が容易になるという利点もある。

なお、上記の例では、上部炉体連結部２３に２枚の上部連結ピン支持部材３１を備え、上部支持リング連結部２５に１枚の軸受支持部材３３を備える例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上部炉体連結部２３に１枚の軸受支持部材３３を備え、上部支持リング連結部２５に２枚の上部連結ピン支持部材３１を備えるようにしてもよい。この場合には、上部炉体連結部２３の軸受支持部材３３を貫通して上部連結部材が設けられることとなる。

＜下部支持機構＞
下部支持機構１１は、支持リング７の軸体接続部１５のそれぞれの下方に位置し、支持リング７の下面と炉体５とを接続するものである。炉体５が正立している状態においては、２つの上部支持機構９のみで炉体５及びその内容物の全荷重が支えられるため、下部支持機構１１が炉体５及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有する必要はない。しかし、下部支持機構１１は、炉体回動軸３を中心として炉体５を回動させるためのトルクを炉体５に与える機能を有する必要がある。したがって、炉体５の正立状態において、少なくとも炉体回動軸３の方向に直交する水平方向の一方向に十分な力を伝達できる構造と強度を有する必要がある。
下部支持機構１１は、支持リング７側に設けられた下部支持リング係合部として機能する２枚の第１下部連結ピン支持部材３７と、炉体５側に設けられた下部炉体係合部３９と、２枚の第１下部連結ピン支持部材３７及び下部炉体係合部３９を互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる、下部係合部材として機能するリンク部材５３とを備えている（図２参照）。
このように下部炉体係合部３９と下部支持リング係合部（本実施形態１では２枚の第１下部連結ピン支持部材３７）とを互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる下部係合部材（本実施形態１ではリンク部材５３）を備えることにより、炉体５の鉛直方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体５や炉体支持機構１の劣化を抑えることができる。

《下部炉体係合部》
下部炉体係合部３９は、炉体５から外方に張出すように設けられた下部ブラケット部４５と、下部ブラケット部４５の上面から鉛直上方に延びると共に互いに対して間隔を離して設けられた２枚の第２下部連結ピン支持部材４７を備えている（図２、図４、図６参照）。

《下部支持リング係合部》
本発明の下部支持リング係合部として機能する第１下部連結ピン支持部材３７は、支持リング７側であって、支持リング７の円周方向における位置が下部炉体係合部３９とは異なる位置に設けられている。具体的には、図２に示すように、第１下部連結ピン支持部材３７は炉体回動軸３の図中左側に位置し、下部炉体係合部３９は炉体回動軸３の図中右側に位置している。そして、図６に示すように、第１下部連結ピン支持部材３７は、支持リング７の下面から鉛直下方に延びると共に間隔を離して２枚設けられている。

《下部係合部材》
本実施形態１においては、リンク部材５３が本発明の下部係合部材として機能する。リンク部材５３の一端は、円柱状の第１下部連結ピン４９によって、２枚の第１下部連結ピン支持部材３７に、炉体回動軸３と平行な第１下部回動軸５２を中心に回動可能に連結されている。また、リンク部材５３の他端は、円柱状の第２下部連結ピン５１によって、下部炉体係合部３９に設けられた２枚の第２下部連結ピン支持部材４７に、炉体回動軸３と平行な第２下部回動軸５４を中心に回動可能に連結されている（図４参照）。

また、下部すべり軸受５９は、図６に示すように、外面が球面形状を有する摺動面である内筒部５９ａと、内面が内筒部５９ａの外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部５９ｂとを有している。つまり、第１下部連結ピン４９及び第２下部連結ピン５１は内筒部５９ａ及びその両端に設けたスペーサ６０に挿通され、リンク部材５３があらゆる方向の角度に傾動可能になっている。

下部支持機構１１を上記のように構成したことにより、炉体５のあらゆる方向の熱変形や経時変形は２枚の第１下部連結ピン支持部材３７と下部炉体係合部３９の間に設置されたリンク部材５３のあらゆる方向の傾動により吸収できる。そのため炉体５の鉛直方向及び炉体回動軸３の方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体５や炉体支持機構１の劣化を抑えることができる。

また、下部支持機構１１を上記のように構成することにより、上部支持機構９で述べたのと同様に、炉体５と支持リング７の製作誤差が発生しても、その誤差を吸収することが出来、据付時の組立が容易になるという利点もある。

＜位置決め機構＞
位置決め機構１３は、炉体５と支持リング７との炉体回動軸３の方向での相対位置を常に所定の位置に保つための機構である。図３に示すように、位置決め機構１３は、炉体５の側面から炉体回動軸３の方向に直交する水平方向の外方に向けて突設された炉体位置決め部６１と、炉体位置決め部６１の近傍の支持リング７上であって炉体回動軸３方向において該炉体位置決め部６１を炉体回動軸３の方向から挟む位置に、前記炉体位置決め部と当接する一対の炉体ストッパ６３を備えており、炉体５と支持リング７との炉体回動軸３の方向の相対位置を一定に保つよう構成されている。

炉体位置決め部６１と、一対の炉体ストッパ６３とは、図３に示すように、炉体回動軸３の方向と直交する水平方向及び鉛直方向に互いに対して摺動可能に接しているのが好ましい。

位置決め機構１３を設けることで、炉体５と支持リング７との炉体回動軸３の方向での相対位置を常に所定の位置に保つことにより、片側の上部支持機構９や下部支持機構１１に変位が集中ことを避け、それぞれの支持機構がほぼ均等に熱変形や経時変形を吸収することができる。

［実施形態２］
本実施形態１に係る炉体支持機構２及び冶金炉１０２を図７〜図１０に基づいて説明する。
本実施形態２の冶金炉１０２は、溶融金属を収容する炉体５と、炉体支持機構２とを備え、炉体５が炉体支持機構２により支持されている。また、本実施形態２の上部支持機構９は実施形態１の上部支持機構９と同様であるが、下部支持機構が実施形態１の下部支持機構１１とは異なる第２下部支持機構６５からなるものである。したがって、以下においては第２下部支持機構６５についてのみ説明する。

本実施形態２の第２下部支持機構６５は、図８〜図１０に示すように、本発明の第２下部支持リング係合部として機能する下部支持軸６７と、第２下部炉体係合部として機能する一対のストッパ部６９と、下部支持軸６７及び一対のストッパ部６９を互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる、下部係合部材として機能するストッパブロック８１とを備えている。
第２下部支持機構６５を上記のように構成したことにより、炉体５の鉛直方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体５や炉体支持機構１の劣化を抑えることができる。
また、本実施形態２においても、炉体５が正立している状態においては、２つの上部支持機構９のみで炉体５及びその内容物の全荷重が支えられるため、第２下部支持機構６５が炉体５及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有している必要はない。しかし、第２下部支持機構６５は、炉体回動軸３を中心として炉体５を回動させるためのトルクを炉体５に与える機能を有している必要がある。したがって、炉体５の正立状態において、少なくとも炉体回動軸３の方向に直交する水平方向の一方向に十分な力を伝達できる構造と強度を有している必要がある。

下部支持軸６７は、支持リング７から下方に向けて突設され、円柱形状を有している。
また、一対のストッパ部６９は、平面視において支持リング７の円周方向における両側から下部支持軸６７を挟む位置に配置され、炉体５から外方に張出すように設けられており、互いに対向する面のそれぞれが、炉体回動軸３と平行な方向と鉛直方向とを含む平面形状を有する摺動面となっている。より詳細には、一対のストッパ部６９のそれぞれは、炉体５から外方に張出すように設けられたストッパ板７８と、それを補強するリブ７５とを備えており、一対のストッパ板７８の互いに対向する面がストッパブロック８１との摺動面となっている。

また、ストッパブロック８１は、下部支持軸６７が挿入される挿入穴７９が設けられているとともに、一対のストッパ部６９の摺動面のそれぞれと対向して炉体回動軸３の方向と鉛直方向との双方において一対のストッパ部６９の摺動面に対して摺動可能に形成された一対の摺動側面を有している。ストッパブロック８１の両側面（摺動側面）には摺動ライナー８３が設置されており、一対のストッパ部６９の摺動面に当接し、摺動できるようになっている。

第２下部支持機構６５を上記のように構成したことにより、炉体の鉛直方向及び炉体回動軸３の方向の熱変形や経時変形は、ストッパブロック８１とストッパ部６９の平面摺動面とが、互いに対して鉛直方向及び炉体回動軸３の方向に摺動して相対移動することにより吸収できる。そのため炉体５の鉛直方向及び炉体回動軸３の方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体５や炉体支持機構１の劣化を抑えることができる。尚、本発明においては、ストッパ部６９とストッパブロック８１との接触面がそれぞれ十分に滑らかであれば、摺動ライナー８３を設けない構成とすることも可能である。

ストッパブロック８１に形成された挿入穴７９は、図１０に示すように、下部支持軸６７よりも直径の大きな円形であり、下部支持軸６７と挿入穴７９との間に、外側面が平面視において挿入穴７９と同じ直径を有する円形を有し、内側面が平面視において下部支持軸６７の直径と同じ直径を有すると共に外側面の円形の中心Ｏ₁とは異なる位置を中心Ｏ₂（下部支持軸６７の中心と同一）とする円形を有する偏心リング８５が介在している。つまり、偏心リング８５の外側面の円形の中心Ｏ₁と内側面の円形の中心Ｏ₂とは、偏心距離ｅだけ離れている。
ストッパブロック８１及び偏心リング８５は、２枚のエンドプレート９０、９１をそれぞれストッパブロック８１及び下部支持軸６７に締結することにより下方に落下しないようになっている。
下部支持軸６７と挿入穴７９との間に偏心リング８５が介在していることで、偏心リング８５を回転させて偏心リング８５の穴の位置を変化させることができ、炉体５を支持リング７に取り付ける際に、製造誤差等による下部支持軸６７の位置ずれを吸収し、据付現場での組立作業を容易にすることができる。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明はこれらの実施形態の構成には限られない。本発明の範囲は特許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や変形、改良を施した構成の全てが本発明に含まれる。
また、本発明は、特に炉体内に注入される内容物の重量が大きい製鋼用冶金炉に好適に用いられるが、本発明の適用対象は特にこれに限られるものではない。

１，２ 炉体支持機構
３ 炉体回動軸
５ 炉体
７ 支持リング
９ 上部支持機構
１１ 下部支持機構
１３ 位置決め機構
１５ 軸体接続部
１７ 軸体
１９ 基台
２１ 支持架台
２２ 回動装置
２３ 上部炉体連結部
２５ 上部支持リング連結部
２７ 上部連結ピン
２７ａ 溝部
２９ 上部ブラケット部
３１ 上部連結ピン支持部材
３３ 軸受支持部材
３４ 半割リング部材
３５ 上部すべり軸受
３５ａ 内筒部
３５ｂ 外筒部
３６ ボルト
３７ 第１下部連結ピン支持部材
３９ 下部炉体係合部
４５ 下部ブラケット部
４７ 第２下部連結ピン支持部材
４９ 第１下部連結ピン
５１ 第２下部連結ピン
５２ 第１下部回動軸
５３ リンク部材
５４ 第２下部回動軸
５９ 下部すべり軸受
５９ａ 内筒部
５９ｂ 外筒部
６０ スペーサ
６１ 炉体位置決め部
６３ 炉体ストッパ
６５ 第２下部支持機構
６７ 下部支持軸（第２下部支持リング係合部）
６９ ストッパ部
７５ リブ
７８ ストッパ板
７９ 挿入穴
８１ ストッパブロック
８３ 摺動ライナー
８５ 偏心リング
９０，９１ エンドプレート
１０１，１０２ 冶金炉
Ｓ１ 隙間
Ｏ₁ 偏心リングの外側面の円形の中心
Ｏ₂ 偏心リングの内側面の円形の中心

Claims (14)

1. 水平方向に延びる炉体回動軸を中心として炉体を回動可能に支持する冶金炉の炉体支持機構であって、
   前記炉体の周囲を囲む支持リングと、
   前記炉体回動軸上で前記炉体の両側の２箇所に位置する前記支持リングの軸体接続部のそれぞれから外方に突設され、前記炉体回動軸を中心に回動するよう構成された軸体と、
   前記支持リングの前記軸体接続部のそれぞれの上方に位置し、前記支持リングの上面と前記炉体とを接続する上部支持機構と、
   前記支持リングの前記軸体接続部のそれぞれの下方に位置し、前記支持リングの下面と前記炉体とを接続する下部支持機構とを備え、
   前記上部支持機構が、２つの前記上部支持機構のみで前記炉体及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有し、
   前記上部支持機構のそれぞれが、
   前記炉体側に設けられた上部炉体連結部と、
   前記支持リング側に設けられた上部支持リング連結部と、
   前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とを連結する円柱形状の上部連結ピンとを備え、
   前記上部連結ピンが前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの少なくとも一方を前記炉体回動軸と平行な方向に貫通して設けられており、これにより前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能となるよう構成されていることを特徴とする炉体支持機構。
2. 前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方と前記上部連結ピンとの間に摺動部材が介在していることを特徴とする請求項１に記載の炉体支持機構。
3. 前記摺動部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方に固定された上部すべり軸受からなり、
   前記上部連結ピンが、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの他方に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の炉体支持機構。
4. 前記上部すべり軸受が、内面が円筒形状を有する摺動面であり外面が球面形状を有する摺動面である内筒部と、内面が前記内筒部の前記外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部とを含み、
   前記上部連結ピンが前記上部すべり軸受の前記内筒部に挿通されていることにより、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが、前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能であるとともに、互いに対してあらゆる方向の角度に傾動可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の炉体支持機構。
5. 前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうち前記他方が、鉛直方向に延びる２枚の上部連結ピン支持部材を備え、
   前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方が、前記２枚の上部連結ピン支持部材の間に位置して鉛直方向に延びる１枚の軸受支持部材を備え、
   前記軸受支持部材と前記２枚の上部連結ピン支持部材との間に、前記炉体回動軸と平行な方向に隙間が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の炉体支持機構。
6. 前記下部支持機構のそれぞれが、
   前記炉体側に設けられた下部炉体係合部と、
   前記支持リング側に設けられた下部支持リング係合部と、
   前記下部炉体係合部と前記下部支持リング係合部とを互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる下部係合部材とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の炉体支持機構。
7. 前記下部支持リング係合部が、前記支持リング側であって、前記支持リングの円周方向における位置が前記下部炉体係合部とは異なる位置に設けられており、
   前記下部係合部材がリンク部材であり、該リンク部材の一端が前記炉体回動軸と平行な第１下部回動軸を中心に回動可能に前記下部支持リング係合部に接続されると共に、前記リンク部材の他端が前記炉体回動軸と平行な第２下部回動軸を中心に回動可能に前記下部炉体係合部に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の炉体支持機構。
8. 前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれと前記リンク部材とが円柱形状の下部連結ピンにより接続されており、
   前記下部連結ピンが、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれに固定されていると共に、前記リンク部材に設けられた下部すべり軸受に挿通され、
   前記下部すべり軸受は、外面が球面形状を有する摺動面である内筒部と、内面が前記下部すべり軸受の前記内筒部の前記外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部とを含み、
   前記下部連結ピンが前記下部すべり軸受の前記内筒部に挿通されていることにより、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれと前記リンク部材とが互いに対してあらゆる方向に傾動可能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の炉体支持機構。
9. 前記下部支持リング係合部が、鉛直下方に延びる２枚の第１下部連結ピン支持部材を備え、
   前記リンク部材の前記一端は前記２枚の第１下部連結ピン支持部材の間に配置されており、
   前記下部炉体係合部が、鉛直上方に延びる２枚の第２下部連結ピン支持部材を備え、
   前記リンク部材の前記他端は前記２枚の第２下部連結ピン支持部材の間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の炉体支持機構。
10. 前記下部支持リング係合部が、前記支持リングから下方に向けて突設された下部支持軸を含み、
    前記下部炉体係合部が、平面視において前記支持リングの円周方向における両側から前記下部支持軸を挟む位置に、前記炉体から外方に張出すように設けられた一対のストッパ部を含み、該一対のストッパ部は、互いに対向する面のそれぞれが、前記炉体回動軸と平行な方向と鉛直方向とを含む平面形状を有する摺動面となっており、
    前記下部係合部材は、前記下部支持軸が挿入される挿入穴が設けられるとともに、前記一対のストッパ部の前記摺動面と対向し、前記炉体回動軸と平行な方向と鉛直方向との双方において前記一対のストッパ部の前記摺動面に対して摺動可能に形成された一対の摺動側面を有するストッパブロックであることを特徴とする請求項６に記載の炉体支持機構。
11. 前記下部支持軸が円柱形状を有し、
    前記挿入穴が、前記下部支持軸よりも直径の大きな円形であり、
    前記下部支持軸と前記挿入穴との間に、外側面が平面視において前記挿入穴と同じ直径を有する円形を有しているとともに、内側面が平面視において前記下部支持軸の前記直径と同じ直径を有すると共に前記外側面の前記円形の中心とは異なる位置を中心とする円形を有する偏心リングが介在していることを特徴とする請求項１０に記載の炉体支持機構。
12. 前記炉体の側面に、前記炉体回動軸の方向と直交する水平方向の外方に向けて突設された炉体位置決め部と、
    前記炉体位置決め部の近傍の前記支持リング上であって前記炉体回動軸の方向において前記炉体位置決め部を挟む位置に、前記炉体位置決め部と当接する一対の炉体ストッパとを更に備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の炉体支持機構。
13. 前記炉体位置決め部と、前記一対の炉体ストッパとが、前記炉体回動軸の方向と直交する水平方向及び鉛直方向に互いに対して摺動可能に接していることを特徴とする請求項１２に記載の炉体支持機構。
14. 溶融金属を収容する炉体と、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載の炉体支持機構とを備え、
    前記炉体が前記炉体支持機構により支持されている冶金炉。

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