JP7428854B2 - 出銑口開孔方法、出銑口開孔装置およびガイドパイプ - Google Patents

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Description

本発明は出銑口開孔方法、出銑口開孔装置およびガイドパイプに関する。
高炉においては、高炉の出銑口を出銑口開孔機に装着したロッドで開孔することで出銑を行っている。出銑口開孔機での開孔が失敗した場合、酸素ランスを用いた開孔が行われる。酸素ランスによる開孔は、従来通りの人手(特許文献1参照)で行われるほか、近年では、ガイドパイプを用いる酸素開孔装置の開発により、大幅な効率化が図られている(特許文献2,3参照)。また、出銑口開孔機に装着したロッドによる開孔においても、油圧式の開孔機の開発により、効率化が図られている(特許文献4,5参照)。
これらの酸素式開孔機および油圧式開孔機は、ひとつの高炉出銑口に併設され、油圧式開孔機での開孔が失敗した場合に酸素式開孔機で開孔することが一般的であった。
近年、油圧式が開発され、開孔機の能力および信頼性が格段に向上したことにより、油圧式開孔機使用時の開孔失敗率が格段に減り、酸素式開孔機の使用頻度は少なくなった。酸素式開孔機は、利用頻度が大幅に減少したにも拘わらず、出銑口周辺の広い設置スペースを占有し、設備コストもかかるため、高炉から除外される傾向にある。
このような背景から、近年の高炉では、油圧式開孔機のみを設置することが一般的になりつつある。
特開昭60-135508号公報 特開昭63-192809号公報 特開平7-278629号公報 特開2013-72102号公報 特開2015-199977号公報
前述のように、近年の高炉では、酸素式開孔機を設置せず油圧式開孔機のみが設置されている。ところが、油圧式開孔機による開孔作業では、出銑孔内への溶銑の漏れ出しによるロッドの損傷などの支障が生じることがある。このような場合、特許文献1のような人力による酸素開孔作業で対応している。
しかし、人力での酸素開孔作業は、作業者が酸素ランスを手操作して出銑口に挿入し開孔する作業であり、作業の困難性が高い。さらに、炉前には出銑口からの溶銑滓を分離するための大樋があり、作業員は出銑口2および大樋3の近傍で開孔作業を行うことになる。このような作業は、大樋を流れる溶銑滓の高熱を受けて劣悪な環境であるうえ、出銑口から噴出する溶銑滓を浴びる危険性、および大樋への落下の危険性があるため、これらに対する安全性への配慮を十分に行う必要があった。
一方、特許文献3のような移動式の酸素式開孔機もあるが、炉前での作業が必要であることは変わりなく、さらに開孔機の準備に時間がかかるうえ、出銑口に対する位置合わせが煩雑であるなど、現実的な代替策にはなり得ていない。
このように、通常は油圧式開孔機を用いる高炉において、酸素式の開孔作業を安全かつ効率よく行えるような対策が求められていた。
本発明の目的は、通常は油圧式開孔機を用いる高炉で酸素式の開孔作業を安全かつ効率よく行うことができる出銑口開孔方法、出銑口開孔装置およびガイドパイプを提供することにある。
本発明の出銑口開孔方法は、出銑口に向けて配置されるロッドホルダと、前記ロッドホルダに支持される開孔ロッドと、前記開孔ロッドを前記出銑口に向けて進出させるドリフタと、を用い、前記開孔ロッドに代えて前記ロッドホルダにガイドパイプを支持させ、
前記ガイドパイプの前記出銑口と反対側端から酸素ランスを挿入し、前記酸素ランスの先端を前記出銑口に近接させて前記出銑口を開孔させることを特徴とする。
このような本発明では、ロッドホルダに開孔ロッドを装着することにより、ドリフタと併せて油圧式開孔機が構成される。通常は、この油圧式開孔機によりロッドによる開孔作業を行うことができる。
一方、ロッドホルダから開孔ロッドを取り外し、これに代えてガイドパイプを装着することにより、ガイドパイプを用いて酸素ランスを出銑口までガイドすることができ、酸素ランスを用いた開孔作業を行うことができる。
ここで、酸素ランスの先端位置は、開孔機に通常設置されている調芯機構でロッドホルダの姿勢および位置を変化させることによって調整することができ、出銑口の正確な位置に合わせることができる。さらに、酸素ランスを操作する作業者は、出銑口から離れた場所で作業を行うことができ、安全性を高めることができる。
このように、本発明によれば、通常は油圧式開孔機を用いる高炉において、酸素ランスを用いた開孔作業を安全かつ効率よく行うことができる。
本発明の出銑口開孔方法において、複数のパイプ部材を連結して前記ガイドパイプを形成することが好ましい。
このような本発明では、パイプ部材を継ぎ足すことで長尺のガイドパイプを形成することができる。これにより、酸素ランスを送り込む作業者は、出銑口から十分離れた場所から操作を行うことができる。また、ガイドパイプが短いパイプ部材に分割できることで、部分的な交換など、保守性を高めることができる。
本発明の出銑口開孔方法において、前記パイプ部材として、前記出銑口に近い側には直管状の先端パイプ部材を用い、前記出銑口から離れた側には湾曲した延長パイプ部材を用いることが好ましい。
このような本発明では、出銑口に近い側には直管状の先端パイプ部材を用いることで、直線状の開孔ロッドとの置換が容易であり、ロッドホルダへの装着が確実にできる。一方、出銑口から離れた側には湾曲した延長パイプ部材を用いることで、ガイドホルダの出銑口とは反対側端を、出銑口側の軸線に対して側方にずらすことができる。これにより、作業者は出銑口2および大樋3から離れた位置で酸素ランスを安全に操作することができる。
本発明の出銑口開孔方法において、前記延長パイプ部材は、曲率半径が500mmより大きい曲がり管であることが好ましい。
このような本発明では、通常使用される酸素ランスの管材SGP8Aに対し、その弾性変形範囲内となる500mm以上の曲率で曲げることができ、酸素ランスの挿入作業を円滑かつ確実に行うことができる。
本発明の出銑口開孔方法において、前記パイプ部材は、一端に他の前記パイプ部材の他端が接続可能な嵌合構造を有し、前記嵌合構造の周囲にはラッパ管状のガイド形状が形成されていることが好ましい。
このような本発明では、パイプ材どうしの接続を効率よく確実に行うことができる。とくに、ラッパ状のガイド形状があることで、接続の際には端部どうしを近づけるだけで同心にガイドされ、操作を容易にできる。
本発明の出銑口開孔方法において、前記酸素ランスの先端を前記出銑口に近接させて前記出銑口を開孔させる際に、前記ロッドホルダの位置を調整可能な開孔機の調芯機構により前記ガイドパイプの位置調整を行うことが好ましい。
このような本発明では、開孔機に通常設置されている調芯機構を利用して、ロッドホルダおよびガイドパイプの位置調整を行うことで、酸素ランスの先端を出銑口に対して正確な位置に配置できる。さらに、開孔機の調芯機構を利用することで、作業者が、出銑口の近傍で、酸素ランスの位置を直接操作する必要がなく、この点でも安全性を向上できる。
本発明の出銑口開孔装置は、出銑口に向けて配置されるロッドホルダと、前記ロッドホルダに支持される開孔ロッドと、前記開孔ロッドを前記出銑口に向けて進出させるドリフタと、前記開孔ロッドに代えて前記ロッドホルダに支持されて酸素ランスを挿通可能なガイドパイプと、を有することを特徴とする。
このような本発明の出銑口開孔装置においては、前述した本発明の出銑口開孔方法で説明した通りの効果を得ることができる。
本発明のガイドパイプは、出銑口開孔装置のロッドホルダに装着可能な直管状の先端パイプ部材と、前記先端パイプ部材に連結可能かつ湾曲した延長パイプ部材と、を有し、前記延長パイプ部材から前記先端パイプ部材まで酸素ランスが挿通可能であることを特徴とする。
このような本発明のガイドパイプを用いることで、前述した本発明の出銑口開孔方法で説明した通りの効果を得ることができる。
本発明によれば、通常は油圧式開孔機を用いる高炉で酸素式の開孔作業を安全かつ効率よく行うことができる出銑口開孔方法、出銑口開孔装置およびガイドパイプを提供することができる。
本発明の一実施形態の開孔ロッド装着状態を示す斜視図。 本実施形態のガイドパイプ装着状態を示す斜視図。 本実施形態のガイドパイプを示す断面図。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1において、本実施形態の出銑口開孔装置1は、既存の油圧式開孔機10を利用して構成される。
油圧式開孔機10は、高炉の出銑口2に向けて配置されるロッドホルダ11と、ロッドホルダ11に支持される開孔ロッド12と、開孔ロッド12を出銑口2に向けて進出させるドリフタ13と、を有する。
ロッドホルダ11およびドリフタ13は共通のフレーム14に支持され、フレーム14は出銑口2の近傍の床上に固定されたコラム15に支持されている。
ロッドホルダ11は、フレーム14の出銑口2に近い端部に先端セントライザ111を有し、ドリフタ13に近い側に中間セントライザ112を有する。
先端セントライザ111および中間セントライザ112は、それぞれ板状の部材に挿通孔を有し、開孔ロッド12はその先端部および中間部をそれぞれ挿通孔に挿通されることでロッドホルダ11に支持される。
先端セントライザ111および中間セントライザ112は、それぞれ挿通孔の下方側が半割となっており、開閉機構を有しており、開いた状態で開孔ロッド12を下方からセットし、ロッドホルダ11を閉じることで各挿通孔に挿通可能である。
開孔ロッド12を先端セントライザ111および中間セントライザ112に支持させる操作は、図示しないロッドチェンジャーにより行うことができる。ロッドチェンジャーは、ロッドホルダ11の近傍に設置され、例えば2点で開孔ロッド12を把持して移動可能なロボットアームなどが利用できる。
ロッドホルダ11に支持された開孔ロッド12は、外径が先端セントライザ111および中間セントライザ112の挿通孔の内径より小さく形成され、各挿通孔に対してそれぞれ緩く挿通されることで、軸線A方向へ容易に移動可能である。
ドリフタ13は、フレーム14に対して、ロッドホルダ11に支持された開孔ロッド12の軸線A方向へ移動可能であり、この移動により開孔ロッド12をロッドホルダ11の先端側へ向けて駆動することができる。従って、ロッドホルダ11の向きを調整し、軸線A方向が出銑口2に向かうように配置すれば、開孔ロッド12はドリフタ13の駆動力により出銑口2に向けて進出可能である。
ロッドホルダ11の向きを調整するために、油圧式開孔機10には図示しない調芯機構が設置されている。調芯機構としては、例えば、ロッドホルダ11をフレーム14に支持する支持機構を、ロッドホルダ11の軸線A方向に離れた2箇所に設置し、それぞれ軸線Aと交差する2方向に移動可能としたものが利用できる。2つの支持機構を同方向に変位させることで、ロッドホルダ11の軸線Aを平行移動させることができる。2つの支持機構を異なる方向に変位させることで、ロッドホルダ11の軸線Aの角度を調整することができる。このような平行移動および角度調整により、ロッドホルダ11およびこれに支持された開孔ロッド12、さらに後述するガイドパイプ20の先端の、出銑口2に対する位置を調整可能である。
なお、油圧式開孔機10の調芯機構としては、ロッドホルダ11の先端の出銑口2に対する位置を調整可能であれば、他の様々な構造を利用できる。
フレーム14は、コラム15によって水平に回動可能である。
開孔作業の際には、ロッドホルダ11、開孔ロッド12、およびドリフタ13は、出銑口2に対向するように、出銑口2から延びる大樋3の上方の作業位置に配置される。
フレーム14を回動させることで、ロッドホルダ11、開孔ロッド12、およびドリフタ13は、出銑口2から離れ、大樋3の上方から外れた退避位置まで移動可能である。
従って、本実施形態の出銑口開孔装置1は、油圧式開孔機10のロッドホルダ11に開孔ロッド12を装着した状態で、出銑口2の油圧式開孔作業を行うことができる。
さらに、本実施形態の出銑口開孔装置1は、図2に示すように、油圧式開孔機10のロッドホルダ11にガイドパイプ20を装着することで、酸素ランス19を用いた酸素式開孔作業を行うことができる。
図2において、ガイドパイプ20は、出銑口2に近い先端側が直管状の先端パイプ部材21とされ、出銑口2から離れた側が湾曲した延長パイプ部材22とされている。
延長パイプ部材22は、複数が継ぎ足され、ガイドパイプ20として必要な長さが確保されている。
先端パイプ部材21は、開孔ロッド12より短い直線状の鋼管であり、図1の開孔ロッド12と置き換えられる形で、ロッドホルダ11に装着され、軸線A方向に沿って支持される。
先端パイプ部材21の外径は、外径が開孔ロッド12よりも太く形成され、先端セントライザ111および中間セントライザ112の各挿通孔に挟み付けられることで軸線A方向への移動を規制される。
延長パイプ部材22は、全体に湾曲した鋼管であり、曲率半径が500mmより大きい曲がり管とされている。
先端パイプ部材21および延長パイプ部材22は、各々の一端に形成された接続部23を用いて相互に接続可能である。
接続部23は、先端パイプ部材21および延長パイプ部材22に共通の構造とされ、この接続部23により、先端パイプ部材21と延長パイプ部材22との接続、および延長パイプ部材22に他の延長パイプ部材22を継ぎ足すための接続がそれぞれ可能である。
図3(A)において、接続部23は、一端に他の延長パイプ部材22の先端部221が接続可能な大径部231を有し、大径部231の開口の周囲にはラッパ管状のガイド形状232が形成されている。
図3(B)に示すように、大径部231は、他の延長パイプ部材22の先端部221と嵌合可能である。これらの大径部231および先端部221により嵌合構造が構成されている。この際、ガイド形状232があることで、他の延長パイプ部材22の先端部221を接続部23に導入すれば、大径部231へと容易にガイドすることができる。
図3(C)に示すように、ガイドパイプ20の出銑口2と反対側の端部にあたる接続部23においては、他の延長パイプ部材22は接続されず、酸素ランス19が挿入される。この酸素ランス19の挿入にあたっても、ガイド形状232によりガイドパイプ20への導入を容易にガイドすることができる。酸素ランス19は、外径が先端パイプ部材21および延長パイプ部材22の内径より十分小さく形成され、ガイドパイプ20に順次導入されることで、先端がガイドパイプ20の出銑口2に近い側の端部から露出される。
図2に戻って、本実施形態の出銑口開孔装置1において、ガイドパイプ20および酸素ランス19を用いた油圧式酸素開孔作業を、次のような手順により行う。
先ず、前述した退避位置にて油圧式開孔作業で用いていた開孔ロッド12をロッドホルダ11から取り外し、代わりに先端パイプ部材21をロッドホルダ11に装着する。前述のように、先端パイプ部材21の装着は、ロッドチェンジャーにより行うことができる。
次に、先端パイプ部材21の接続部23に、延長パイプ部材22を接続し、その接続部23に他の延長パイプ部材22を継ぎ足して、所定長さのガイドパイプ20を形成する。延長パイプ部材22の継ぎ足しは、人手により行う。
ここで、継ぎ足された延長パイプ部材22が湾曲しているため、ガイドパイプ20も全体として湾曲する。そして、先端パイプ部材21が軸線Aに沿って配置されていても、先端パイプ部材21から離れた側は軸線A(大樋3の上方)から大きく逸れることになる。そこで、ガイドパイプ20の先端パイプ部材21と反対側の端部が、大樋3から離れた安全な場所に達したら、そこで延長パイプ部材22の継ぎ足しを止める。
ガイドパイプ20を設置し、油圧式開孔機10を大樋3の上方に回動させたら、ガイドパイプ20の先端パイプ部材21と反対側の端部から酸素ランス19を挿入する。挿入した酸素ランス19の先端がガイドパイプ20の先端から露出したら、酸素ランス19の先端を出銑口2の適切な位置に近接させ、これにより酸素式開孔作業を実行する。この際、酸素ランス19の先端と出銑口2との位置が合わない場合は、油圧式開孔機10の調芯機能を利用して酸素ランス19の先端が出銑口2に合うように調整を行う。
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
本実施形態の出銑口開孔装置1においては、ロッドホルダ11に開孔ロッド12を装着することにより、ドリフタ13と併せて油圧式開孔機10が構成される。通常は、この油圧式開孔機10により開孔ロッド12による開孔作業を行うことができる。
一方、ロッドホルダ11から開孔ロッド12を取り外し、これに代えてガイドパイプ20を装着することにより、ガイドパイプ20を用いて酸素ランス19を出銑口2までガイドすることができ、酸素式の開孔作業を行うことができる。
ここで、酸素ランス19の先端位置は、油圧式開孔機10の調芯機能によって調整することができ、出銑口2の正確な位置に合わせることができる。さらに、酸素ランス19を操作する作業者は、出銑口2から離れた場所で作業を行うことができ、大樋3の近傍での作業を解消し、安全性を高めることができる。
このように、本実施形態の出銑口開孔装置1によれば、通常は油圧式開孔機10として油圧式開孔作業を行うとともに、必要に応じて酸素式の開孔作業を安全かつ効率よく行うことができる。
本実施形態では、パイプ部材である先端パイプ部材21と複数の延長パイプ部材22とを継ぎ足すことで、長尺のガイドパイプ20を形成することができる。これにより、酸素ランス19を送り込む作業者は、出銑口2から十分離れた場所から操作を行うことができる。また、ガイドパイプ20が短いパイプ部材に分割できることで、部分的な交換など、保守性を高めることができる。
本実施形態では、パイプ部材として、出銑口2に近い側には直管状の先端パイプ部材21を用いることで、直線状の開孔ロッド12との置換が容易であり、ロッドホルダ11への装着が確実にできる。一方、出銑口2から離れた側には湾曲した延長パイプ部材22を用いることで、ガイドパイプ20の出銑口2とは反対側端を、出銑口2側の軸線Aに対して側方にずらすことができる。これにより、酸素ランス19を操作する作業者を、出銑口2および大樋3の近傍から、出銑口2および大樋3から離れた位置へと退避させることができ、安全性を向上できる。
本実施形態では、出銑口2から離れた側の延長パイプ部材22として、曲率半径が500mmより大きい曲がり管を用いたため、通常使用される酸素ランス19の管材SGP8Aに対し、その弾性変形範囲内となる500mm以上の曲率で曲げることができ、酸素ランス19の挿入作業を円滑かつ確実に行うことができる。
本実施形態では、先端パイプ部材21および延長パイプ部材22の一端に接続部23を設けて相互に接続できるようにするとともに、接続部23として、他の延長パイプ部材22の先端部221が接続可能な大径部231を形成して嵌合構造とし、かつ大径部231の周囲にはラッパ管状のガイド形状232を形成した。このような嵌合構造により、先端パイプ部材21および延長パイプ部材22の接続を効率よく確実に行うことができる。さらに、ラッパ状のガイド形状232があることで、接続の際には各々端部どうしを近づけるだけで同心にガイドされ、操作を容易にできる。
本実施形態では、酸素ランス19の先端を出銑口2に近接させて出銑口2を開孔させる際に、油圧式開孔機10の調芯機能によりガイドパイプ20の位置調整を行うことで、酸素ランス19の先端を出銑口2に対して正確な位置に配置できる。さらに、作業者が、出銑口2の近傍で、酸素ランス19の位置を直接操作する必要がなく、この点でも安全性を向上できる。
本実施形態では、ロッドホルダ11およびドリフタ13の保守作業やロッドホルダ11へのガイドパイプ20の装着を退避位置で行うことができ、大樋3の近傍での作業を解消して安全性を向上できる。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、先端パイプ部材21および延長パイプ部材22の一端に接続部23を設け、接続部23として嵌合構造となる大径部231と、ラッパ管状のガイド形状232とを形成した。しかし、これらは本発明に必須ではなく、ガイド形状232は省略してもよく、嵌合構造としては別体のジョイント管などを用いてもよい。さらに、接続部23は、先端パイプ部材21および延長パイプ部材22の出銑口2と反対側に限らず、出銑口2側に形成してもよい。
ガイドパイプ20は、複数の延長パイプ部材22を継ぎ足すものに限らず、ロッドホルダ11に装着された先端パイプ部材21に、長尺の延長パイプ部材22を接続する構造などでもよい。さらに、ロッドチェンジャーで装着可能な先端パイプ部材21を用いるものに限らず、全体が連続したパイプ部材でガイドパイプ20を形成してもよい。この場合、ガイドパイプ20のロッドホルダ11への装着は人手による作業になるので、ロッドホルダ11を大樋3から離れた退避位置として作業を行うことが好ましい。
本発明は出銑口開孔方法、出銑口開孔装置およびガイドパイプに利用できる。
1…出銑口開孔装置、2…出銑口、3…大樋、10…油圧式開孔機、11…ロッドホルダ、111…先端セントライザ、112…中間セントライザ、12…開孔ロッド、13…ドリフタ、14…フレーム、15…コラム、19…酸素ランス、20…ガイドパイプ、21…先端パイプ部材、22…延長パイプ部材、221…先端部、23…接続部、231…大径部、232…ガイド形状、A…軸線。

Claims (6)

  1. 出銑口に向けて配置されるロッドホルダと、前記ロッドホルダに支持される開孔ロッドと、前記開孔ロッドを前記出銑口に向けて進出させるドリフタと、を用い、
    前記開孔ロッドに代えて前記ロッドホルダにガイドパイプを支持させ、
    前記ガイドパイプの前記出銑口と反対側端から酸素ランスを挿入し、
    前記酸素ランスの先端を前記出銑口に近接させて前記出銑口を開孔させるとともに、
    複数のパイプ部材を連結して前記ガイドパイプを形成し、
    前記パイプ部材として、前記出銑口に近い側には直管状の先端パイプ部材を用い、前記出銑口から離れた側には湾曲した延長パイプ部材を用いることを特徴とする出銑口開孔方法。
  2. 請求項に記載の出銑口開孔方法において、
    前記延長パイプ部材は、曲率半径が500mmより大きい曲がり管であることを特徴とする出銑口開孔方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の出銑口開孔方法において、
    前記パイプ部材は、一端に他の前記パイプ部材の他端が接続可能な嵌合構造を有し、前記嵌合構造の周囲にはラッパ管状のガイド形状が形成されていることを特徴とする出銑口開孔方法。
  4. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載の出銑口開孔方法において、
    前記酸素ランスの先端を前記出銑口に近接させて前記出銑口を開孔させる際に、前記ロッドホルダの位置を調整可能な開孔機の調芯機能により前記ガイドパイプの位置調整を行うことを特徴とする出銑口開孔方法。
  5. 出銑口に向けて配置されるロッドホルダと、
    前記ロッドホルダに支持される開孔ロッドと、
    前記開孔ロッドを前記出銑口に向けて進出させるドリフタと、
    前記開孔ロッドに代えて前記ロッドホルダに支持されて酸素ランスを挿通可能なガイドパイプと、を有し、
    前記ガイドパイプは、前記ロッドホルダに装着可能な直管状の先端パイプ部材と、前記先端パイプ部材の前記出銑口から離れた側に連結可能かつ湾曲した延長パイプ部材と、を有し、
    前記延長パイプ部材から前記先端パイプ部材まで前記酸素ランスが挿通可能であることを特徴とする出銑口開孔装置。
  6. 出銑口に向けて配置されるロッドホルダと、
    前記ロッドホルダに支持される開孔ロッドと、
    前記開孔ロッドを前記出銑口に向けて進出させるドリフタと、
    前記開孔ロッドに代えて前記ロッドホルダに支持されて酸素ランスを挿通可能なガイドパイプと、を有する出銑口開孔装置のガイドパイプであって、
    前記ロッドホルダに装着可能な直管状の先端パイプ部材と、前記先端パイプ部材の前記出銑口から離れた側に連結可能かつ湾曲した延長パイプ部材と、を有し、
    前記延長パイプ部材から前記先端パイプ部材まで前記酸素ランスが挿通可能であることを特徴とするガイドパイプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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