JPH0686615B2 - ランス交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば製鉄所等における転炉設備で用いられ
る精錬用のランス交換装置に関するものであり、迅速か
つ確実に交換を行うことができるランス交換装置に関す
るものである。

（従来の技術） 例えば、転炉での鋼の精錬用ランスは操業時におけるラ
ンス先端部への地金の付着や溶損等の発生により、交換
が頻繁に行われている。転炉の溶鋼に酸素を吹き込むラ
ンス本体は鋼管製であるが、その構造は酸素、給水、排
水の３重鋼管からなっているため、その交換および交換
に際しての接続は長時間を要するものであった。

また、ランス本体はランス昇降台車などによって昇降可
能に保持・固定されているが、ランスが昇降台車と共に
昇降できるためには酸素等の供給導管はフレキシブルな
ものでなければならず、通常、ランスはその供給側がホ
ースに接続されている。

第６図は、従来のランスとホースとの接続状態を示す正
面図である。

図示のように、ランス１とホース２とには各々ランス側
フランジ３はホース側フランジ６とが設けられており、
それらのフランジが10数本のボルトとナットとで締結・
接続され、ランス１とホース２とを接続している。

したがって、前述のように、例えばランス先端ノズル部
の溶損によりランス１を交換する必要がある場合には、
ランス１とホース２とを分離すべく、先づランス１とホ
ース２のそれぞれのフランジを締結しているボルトおよ
びナットを取り外し、破損したランス１を取り除いた
後、新しいランス１に交換し、ランス１およびホース２
のそれぞれのフランジ部を再びボルトとナットとによっ
て締結している。

しかしながら、これらの作業はすべて人手によるもので
あり、両フランジの締結・接続作業は、作業場の環境が
悪いため作業負荷が大きく、また長時間を要するもので
あった。例えば、前述のボルト数は給水・排水系ともそ
れぞれ12本、酸素系は16本であり、合計40本のボルト・
ナットの緩め外し・締付けを行わなければならず、その
他の作業も含めると、ランスの交換作業には、通常４人
の作業者で行っても70〜90分もの長時間を要していた。

そこで、ランス交換に要する時間を短縮することができ
る提案が種々なされている。例えば特開昭61-261413号
公報により開示されている「ランス交換装置」は、炉外
精錬で混銑車や取鍋などの溶銑や溶鋼中に精錬剤を添加
するランスを交換する装置に関するものであるが、この
例では、ランスが比較的小径であるため取扱いは比較的
容易である。この装置の特徴は、ランスの取替え頻度が
高いために自動化を図った点にあり、ランスの接続端に
はアダプタが取付けられており、それを介してランス係
止具に締付け固定されている。このように、前記提案に
かかるランス交換装置では専用のアダプタが使用されて
いるが、作業員自身でランスの着脱を行う必要がある。

また、特開平1-100213号公報には、上記公報と同様に、
炉外精錬の溶銑予備処理等に用いるランスとホースとの
着脱装置が提案されているが、この場合はシリンダーに
よって駆動されるロック機構によるカプラー接続、脱着
機構を粉体吹込み、酸素吹込み等のランス交換装置に設
けたもので、この提案にかかる着脱装置は、転炉の主ラ
ンスなどに適用するのは確かに可能ではある。しかし、
転炉の主ランスは給・排水用および酸素用の３種類の異
なる対象物の供給用ランスであり、さらに個々の管径が
大径である上、極めて大重量であり、かつ使用流体が高
圧であってその漏洩は許されないものであり、特に高圧
酸素の漏洩は絶対に許されないことである。したがっ
て、これらの条件により漏洩に対する信頼性が乏しけれ
ばカプラー接続を採用することができない。このカプラ
ー接続において、漏洩を防ぐためには特に接続するラン
スとの芯合せが重要であり、芯ずれを生じたまま接続す
ると完全な位置での接続ができず、シール材損傷等によ
る流体漏洩の原因となる。したがって、ランスとホース
のカプラー接続の実用化のためには漏洩に対する信頼性
（確実性）を高める必要がある。

（発明が解決しようとする課題） このように、第６図に示す従来のランス交換装置にあっ
ては、ランス１の交換はまずランス１とホース２との接
続部を分離すべくランス側フランジ３はホース側フラン
ジ６との締結ボルト・ナット10数本を用いた複数のラン
ス１のボルト・ナットの緩め外しを行い、また新しいラ
ンス１の取付け時には接続部を構成する両フランジ３お
よび６の締結ボルト・ナットの締付けを要し、これらの
作業は人手によって行われているため、長時間を要して
いた。さらに、この作業は、転炉上部の、高熱でかつ粉
塵などの悪環境下での作業であるため、衛生面、安全面
からも作業員の労働負担の高い作業となっていた。

さらに、前記特開昭61-261413号公報または特開平1-100
213号公報により提案されたランス交換装置は、それ以
前に提案されたランス交換装置と比較した場合、ランス
の交換に要する時間を確かに短縮することが可能である
が、従来のカプラー接続構成では、接続部における漏洩
防止効果の信頼性が乏しく、そのために、その実用化が
困難であった。

すなわち、従来のランス交換装置では、漏洩等の不具合
の発生を確実に防止しつつ、短時間でランスの交換を行
うことが事実上不可能であった。本発明は、上記の事情
に鑑みなされたものであり、その目的は、ランスを迅速
に交換できるランス交換装置を提供することにあり、よ
り具体的には、ほとんど人手を要さずにしかも確実にラ
ンスを自動着脱できるランス交換装置を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ね
た結果、下記ないしに示す構成、すなわち、 ランスとホースのそれぞれの接続端に、ソケット部お
よび該ソケット部に内挿嵌合するプラグ部のいずれかを
設ける。この場合、ホース側にフランジを介してソケッ
ト部を設け、一方ランス側には前記ソケット部に内挿嵌
合するプラグ部を設けるようにして、差込み式カプラー
を構成することが好適である。

前記プラグ部とソケット部との接合部にシール材を設
ける。

前記プラグ部に流体漏れ検出孔と、該流体漏れ検出孔
に連結した流体漏れ検出装置とを備える。という構成の
ランス交換装置を採用し、さらに脱着を容易かつ迅速に
行う機構を追加することにより、上記課題を解決するこ
とができることを知見して、本発明を完成するに至っ
た。

ここに、本発明の要旨とするところは、ランスおよびホ
ースのそれぞれの接続端に、ソケット部および該ソケッ
ト部に内挿嵌合するプラグ部のいずれかを設けるととも
に、前記プラグ部と前記ソケット部との間にシール材を
設け、さらに前記プラグ部に流体漏れ検出孔と、該流体
漏れ検出孔に連結した流体漏れ検出装置とを設けたこと
を特徴とするランス交換装置であって、さらに、 （ｉ）前記ソケット部は、前記プラグ部との嵌合部が二
重円筒構造であり、外周円筒に施錠ボールが嵌り込む装
着孔を有すること、 （ii）前記プラグ部外周には円周溝が設けられること、 （iii）前記円周溝に嵌り込む施錠ボールを備えるこ
と、および （iv）前記ソケット部の外周に、前記ランスおよびホー
スの装着方向に移動自在にして設けられたスリーブを備
えること を特徴とするランス交換装置である。

本発明の好適態様によれば、さらにランス昇降台車の横
に張り出したホース受け架台に突設したガイド棒で、３
本のランス側フランジおよび３本のホース側フランジの
各近傍に設けたガイド板に設けたガイド孔に合わせ遊嵌
する構造とし、併せてホース側ガイド板とホース受け架
台との間に設けたシリンダーでホースを昇降させる構造
とすることも好適である。

（作用） 以下、本発明の作用について説明する。

基本的に本発明においては、ソケット部と該ソケット部
に内挿嵌合するプラグ部とからなる接続カプラーによ
り、二重嵌合方式をもってランスおよびホースのそれぞ
れの端部が簡単にしかも確実に接続される。

また、前記のプラグ部とソケット部との接合面にシール
材を設けるとともに、前記プラグ部に流体漏れ検出孔、
該流体漏れ検出孔に連結した流体漏れ検出装置とをさら
に備えたために、例えばシール材損傷等による流体漏れ
が発生すれば、かかる事態は早期に発見される。

さらに、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

（実施例） 第１図ないし第５図は、本発明に係るランス交換装置の
一実施例を示すものであり、第１図は主ランス（以下ラ
ンスという）１とホース２とのカプラー７による係合接
続状況を示す四半部縦断面図であり、第２図は前記カプ
ラー７の分離状況を示す同じく四半部縦断面図であり、
第３図および第４図は、本発明にかかるランス交換装置
によるランスとホースとの接続状態を示す正面図と側面
図であり、そして第５図は、ランスとホースの接続時に
おけるカプラー接続補助ガイドを示した上面図である。

第１図に示すように、ランス１およびホース２のそれぞ
れの接続端にランス側フランジ３およびホース側フラン
ジ６を設け、このランス側フランジ３に雄形部材（以下
プラグ部という）４をボルト・ナット16により締結して
設けておき、後述する雌形部材（以下ソケット部とい
う）５をこれに嵌合する。ホース２のホース側フランジ
６にはボルト・ナット16で前記ソケット部５が締結され
て設けられている。なお、ランス１とプラグ部４との接
合、およびホース２とソケット部５との接合は、前述の
ようなボルト・ナット16による接合のみに限定されるも
のではなく、一体成形あるいは溶接接合などによる一体
化も当然可能であるが、従来設備からの容易かつ安価な
改良と、ランス取替によるカプラー７の接合・分離の繰
り返しによりカプラー部品の摩耗でカプラー自身の交換
を行わなければならないこととを考慮すると、前記のよ
うなボルト・ナット16による接合が好適である。

さらに、第１図および第２図に示すように、プラグ４の
胴中央部にはソケット部５の内筒外周面51との間での流
体の漏洩を防止する、例えばパッキングあるいはＯリン
グをシール材８として設けるとともにプラグ部４にはソ
ケット部５とプラグ部４との間から流体漏れを検出する
ための流体漏れ検出孔９を設ける。この流体漏れ検出孔
９のもう一方の端部に流体漏れ検出装置10が接続されて
おり、例えば漏洩流体圧力が異常に上昇した場合、ガス
が噴出した場合等に警報を発する構造になっている。し
たがって、流体漏れの発生の初期に迅速に対応すること
ができる。

このように、第１図および第２図に示す装置にあって
は、ランス側フランジ３にはプラグ部４が、またホース
側フランジ６にはソケット部５がそれぞれボルト・ナッ
ト16で締結されている。なお、これらは逆であってもよ
い。すなわち、ランス１とホース２との接続はプラグ部
４とソケット部５により構成されたカプラー７で行われ
るものであり、ソケット外周円筒52には、プラグ外周面
に形成されている円周溝41と接続時に相対位置する所に
施錠ボール12の装着孔53が数個ないし十数個形成され、
これらの要素がカプラー７の確実な接続機能を担ってい
る。

本発明の目的であるランスの迅速な脱着は、次のように
して行われる。第２図において、ソケット部５の外周に
位置し、接続方向（第２図において上下方向）に移動で
きるスリーブ11を貫通して設けたエアー等の動力源供給
口14に動力源を供給し、ブッシュ15とスリーブ11との内
側空間部151の圧力を高めて、スリーブ11を第２図に示
すように押し下げた状態とし、この時、後述するホース
昇降装置24でソケット部５を押し上げる。

ソケット部５の上端面がプラグフランジ端42に接触して
停止後、エアー等のスリーブ11の移動用動力源を停止す
ると、ソケット部５の下部フランジ54とスリーブ11の間
に配置するスプリング13でスリーブ11は押し上げられて
スリーブ上部内周面格納部111にあった施錠ボール12を
ソケット外周円筒52にある装着孔53内に押し込み、最終
的にプラグ部４に設けられた円周溝41に嵌め込まれると
ともに、スリーブ内周面112で施錠ボール12の外側（す
なわち、スリーブ11側）への逃げを防止し、プラグ部４
とソケット部５との接続を後述するホース昇降装置24の
作用もあって、迅速にかつ確実に行うことができる。

また、プラグ部４とソケット部５との接続の重要な要素
である施錠ボール12が脱落しないように押さえているス
リーブ11の降下防止策として、施錠ボール12とスリーブ
11が第１図に示すような位置関係のときに両者を固定す
るために、ロックピン18をスリーブ11の軸方向に直角に
数本配置し、このピンをソケット外周円筒52に貫通する
ピン固定孔に係合させることにより、流体漏れに対し
て、より一層、装置の信頼性を高め得る。

次に、カプラー７に迅速に分離するには、第１図に示す
状態において、後述するホース昇降装置24を上昇位置に
保持し、スリーブ11を貫通するエアー等の動力源供給口
14に動力源を供給して、ブッシュとスリーブの内側空間
部151の圧力を高めて、スリーブ11をスプリング13の弾
発力に打ち勝たせて押し下げる。その後、ホース昇降装
置24で徐々にホース２およびソケット部５を下げると、
施錠ボール12がソケット外周円筒52の装着孔53から外側
（スリーブ11側）に押し出され、スリーブの上部内周面
格納部111に移動して収まり、ランス１側のプラグ部４
とホース２側のソケット部５とを短時間で分離できる。

このように、ランス１とホース２との迅速な分離・接続
を可能ならしめるスリーブ11を、ランス１およびホース
２の接続方向に移動させる要素として、ソケット部５の
外周面に配置固定したブッシュ15が作用し、ブッシュ15
とスリーブ11の内側空間部151にエアー等動力源を供
給、排出することによりスリーブ11を移動させる。

次に、ランス交換時、ほとんど人手を要さずにランスを
迅速に交換することのできるランス交換装置を第３図な
いし第５図で説明する。

図中、３本のランス１の接続端を構成するランス側フラ
ンジ３の近傍に、これらのランスを貫通して保持するガ
イド板21を設け、このガイド板21にはガイド孔211が複
数個（実施例では３個）設けられている。

一方、ランス昇降台車17のホース受け架台19には、ガイ
ド棒20を突設し（本実施例では３本）、新しいランス１
を上部クレーン（図示省略）にて吊り上げ、ランス昇降
台車17上の球面座30に置く際にガイド棒20を前記ガイド
板21に設けたガイド孔211に合わせて遊嵌することによ
り、カプラー７の接続時の芯出しを自動的にかつ簡単に
行うことができる。すなわち、ガイド孔211およびガイ
ド棒20により、ソケット部とプラグ部との芯出しを自動
的に行うことが可能となるのである。

また、３本のホース２の接続端を構成するホース側フラ
ンジ６の近傍にガイド板22を設置し、このガイド板22に
も前記ガイド棒20に合うガイド孔221を複数個設けても
よい。

このガイド板22の下部には、ホース受け架台19との間に
ホース２およびソケット部５と共にガイド板22を上下方
向に昇降させるシリンダー23を配置し、ガイド棒20・ガ
イド板22およびシリンダー23などでホース昇降装置24を
形成する。

また、シリンダー23の取付ベースを兼ねて、ホース昇降
装置24のガイド板22の四隅をガイドするガイドポスト25
をランス昇降台車17のホース受け架台19に設置し４本の
ガイドポスト25を補強材で継ぎ固定する。

更に、カプラー７の接続・分離を自動化するために、カ
プラー７の自動離脱用として、スリーブ11動力源供給口
14とガイドポスト25の１か所間に、ガイドポスト25側が
カプラー26であるホース等を継ぐ。

そして、前記カプラー26と自動脱着可能なカプラー27
を、ランス取替位置である作業床側に設置しシリンダー
29で脱着させる。

同じく、ホース昇降装置24用のシリンダー23の駆動方法
もカプラー26、27をシリンダー29で自動脱着させ、駆動
させる。そして、電磁弁28を自動で切換え、ランス１と
ホース２との脱着を迅速に行うことができ、この間にラ
ンス１の取替えをランスの専用吊具を積んだクレーンで
取替えることにより、一人のクレーン操作員で、約10分
間で取替えができる。

なお、本発明にかかるランス交換装置で用いるこのカプ
ラー７は、外部に酸素および水が漏洩することが絶対に
許されない装置であるため、シール方法としては、プラ
グ部４の中央胴部内側にパッキングまたはＯリング等の
シール材８で相対するプラグ部４とソケット部５とを完
全にシールする構造が好ましい。取外し側のランス１に
ボルト・ナット16で常に締結されているプラグ部４の内
側にシール材８が配設されることによりランス１の整備
時にシール材８の取替えができ、このため常にシール性
が確保できるからである。

以上のようにランス１の取替えを迅速に行うことができ
ると共に悪環境下における作業員の安全面、健康面とも
に大きな効果を奏し、作業負荷軽減に大きく貢献するこ
とができる。

なお、本発明を転炉の主ランスを例にとって説明した
が、転炉のサブランス、インジェクションランス等につ
いても同様に適用できるのは言うまでもない。

また、前記ソケット部およびプラグ部をランスまたはホ
ースのいずれの端部に設けるかについては、特に限定を
要するものではないが、例えばランス側フランジにプラ
グ部をボルトで締結するとともに、ホース側フランジに
前記プラグ部を内挿嵌合させるソケット部をボルトで締
結するとともに、シール材をランス側フランジに設けら
れたプラグ部の胴部に設ける態様を例示することができ
る。シール材をランス側フランジに設けた理由は、ラン
ス引上げ（交換）等のランス整備時に、このシール材の
劣化および該劣化に起因する漏れの有無等を充分な時間
を掛けて点検することが容易となるからである。

更には、ホース側とランス側とのロック機構は、その構
造が複雑となること、およびランス交換時にはエアーホ
ースを継ぎ込む必要があること等の観点から、ホース側
に設けておくことが好適である。

なお、流体漏れ検出孔を前記プラグの中央部より上方に
向かって穿設し、その後端部に漏れ検出器を設ける態様
を例示することもできる。その他、本発明は実施例によ
り限定されるものではない。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように、転炉ランスの取替えに
おける時間の短縮、すなわちランス部とホース部の迅速
かつ確実な接続、分離が、しかも自動で可能となり、作
業環境の改善を図るとともに作業負荷軽減に大きな効果
を発揮する。

かかる効果を有する本発明の存在意義は、極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるランス交換装置の、ランスと
ホースとのカプラーによる接続状況を示す四半部縦断面
図； 第２図は、カプラーの分離状況を示す四半部縦断面図； 第３図は、本発明にかかるランス交換装置によるランス
とホースとの接続状態を示す正面図； 第４図は、ランスとホースとの接続状態を示す側面図； 第５図は、ランスとホースの接続時におけるカプラー接
続補助ガイドを示す平面図；および 第６図は、従来のランス交換装置におけるランスとホー
スとの接続状態を示す正面図である。 1:ランス、2:ホース 3:ランス側フランジ、4:プラグ部 41:円周溝、42:プラグフランジ端 5:ソケット部、51:内筒外周面 52:ソケット外周円筒、53:装着孔 54:下部フランジ 6:ホース側フランジ、7:カプラー 8:シール材、9:流体漏れ検出孔 10:流体漏れ検出装置、11:スリーブ 111:スリーブ上部内周面格納部 112:スリーブ内周面、12:施錠ボール 13:スプリング、14:動力源供給口 15:ブッシュ 151:ブッシュとスリーブの内側空間部 16:ボルト・ナット、17:ランス昇降台車 18:ロックピン 19:ホース受け架台、20:ガイド棒 21:ガイド板、211:ガイド孔 22:ガイド板、221:ガイド孔 23:シリンダー、24:ホース昇降装置 25:ガイドポスト、26:カプラー 27:カプラー、28:電磁弁 29:シリンダー、30:球面座

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ランスおよびホースのそれぞれの接続端
   に、ソケット部および該ソケット部に内挿嵌合するプラ
   グ部のいずれかを設けるとともに、前記プラグ部と前記
   ソケット部との間にシール材を設け、さらに前記プラグ
   部に流体漏れ検出孔と、該流体漏れ検出孔に連結した流
   体漏れ検出装置とを設けたランス交換装置であって、さ
   らに、 （ｉ）前記ソケット部は、前記プラグ部との嵌合部が二
   重円筒構造であり、外周円筒に施錠ボールが嵌り込む装
   着孔を有すること、 （ii）前記プラグ部外周には円周溝が設けられること、 （iii）前記円周溝に嵌り込む施錠ボールを備えるこ
   と、および （iv）前記ソケット部の外周に、前記ランスおよびホー
   スの装着方向に移動自在にして設けられたスリーブを備
   えること を特徴とするランス交換装置。
2. 【請求項２】さらに、 （ｉ）前記ランスの昇降台車に固定されたガイド棒を備
   えること、 （ii）前記ランスを固定するとともに、前記ガイド棒が
   貫通するランス側ガイド板を備えること、および （iii）前記ホースを固定するとともに、前記ガイド棒
   が貫通するホース側ガイド板を備えること を特徴とする請求項１記載のランス交換装置。
3. 【請求項３】さらに、 （ｉ）前記ホース側ガイド板に連結した昇降装置を有す
   る昇降台車を備えること、および （ii）ランス交換位置に設けられた前記昇降装置の動力
   源を備えること を特徴とする請求項２記載のランス交換装置。
4. 【請求項４】さらに、 （ｉ）前記スリーブの上下移動用動力源供給ホースを有
   するランス昇降台車を備えること、および （ii）ランス交換位置に設けられた当該スリーブ移動用
   の動力源を備えること を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   のランス交換装置。