JPH074658B2 - 溶鋼鍋ノズル自動交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、製鋼工場内にて使用される溶鋼鍋の底部に
装着されているロータリノズル又はスライディングノズ
ル等の溶鋼鍋ノズル自動交換装置に関する。

〔従来の技術〕

製鋼工場内においては、第29図に示すように傾炉した転
炉Ａから出てくる溶鋼を受け取る溶鋼鍋Ｂが受鍋台車80
上に配備されている。この溶鋼鍋Ｂの底部には溶鋼を流
量制御しながら排出するロータリノズル又はスライディ
ングノズルＲ（以下、これらを「溶鋼鍋ノズル」とも称
する）が装着されている。

ロータリノズルＲの場合は、第31図の縦断面図に示すよ
うに、耐火物煉瓦から形成されたコレクタノズル１、ス
ライドプレート９、固定プレート10、上ノズル12から構
成されている。Ｐはこれら耐火物に開設された溶鋼の流
路を示す。すなわち、上ノズル12は溶鋼鍋Ｂの鍋底鉄皮
13に内装された内張耐火物14に開設したテーパ状の開口
部14aにモルタルＭを介して装着され、固定プレート10
とこれに接するスライドプレート９は、鍋底鉄皮13の外
側に枢着された内扉11、外扉４側にそれぞれ設けられて
いる。コレクタノズル１はコレクタノズル２にモルタル
Ｍを介して装着されており、このケース２はロータ（回
転フレーム）３に嵌装されている。ロータ３は外扉４内
に玉軸受５および圧縮バネ６を介して保持されている。
圧縮バネ６はスライドプレート９と固定プレート10の接
触面にロータ３を介して面圧を付与するためのものであ
る。

このような構造を有するロータリノズルＲにおける溶鋼
流量制御は、ロータ３を回転することによってコレクタ
ノズル１とスライドプレート９を回転させ、上ノズル12
の流路Ｐと連通する固定プレート10の流路Ｐの断面積を
制御することにより行う。図中、２つのコレクタノズル
１のうち１つは予備である。なお、図示はしていない
が、スライディングノズルの場合は、コレクタノズルと
ともにスライドノズルを横方向（鍋底面に沿った方向）
にスライドさせて流路面積を制御することで流量制御す
るようになっている。

上記の上ノズル12、固定プレート10、スライドプレート
９、コレクタノズル１はいずれも耐火物たる煉瓦で形成
されているが、この耐火物の寿命は、溶鋼の流速の早い
流路Ｐ部分を有するために、溶鋼鍋Ｂの内張耐火物14の
寿命より短く、従って、ある頻度でもって熱間（オンラ
イン）でロータリノズルＲを構成するこれら耐火物（交
換物とも言う）を交換する必要がある。なお、本明細書
において、溶鋼鍋Ｂ、外扉４、内扉11、ロータ３等は交
換物装着側とも称する。

交換の際には、第30図に示すように溶鋼鍋Ｂをクレーン
で吊り上げて鍋傾転機77に乗せる。この状態では溶鋼鍋
Ｂの底部はフロア78のレベルより下方の凹所79内に来る
ようにしてあり、鍋傾転機77により溶鋼鍋Ｂを90゜回転
させて底部を横位置に持って来た時にロータリノズルＲ
の交換作業がフロア78から行い易い高さ位置に来るよう
になっている。このような鍋傾転機77は、次々と耐火物
交換のために溶鋼鍋Ｂが運ばれてくるため工場内に複数
並設されている。なお、後述する本発明の場合には、こ
れら鍋傾転機77の傍に交換台車74の走行用レール76が敷
設される（第28図）。

ロータリノズルＲの交換（取り外し）作業は、第31図の
状態で、まずコレクタノズル１をケース２と共に取り外
し、次いで第32図のように、固定具15を外して外扉４、
内扉11を観音開きにした状態で、スライドプレート９及
び固定プレート10を取り外し、最後に上ノズル12を溶鋼
鍋Ｂより引き抜く。そして逆の手順で新しい溶鋼鍋ノズ
ルに装着する。これらの溶鋼鍋ノズルは同時に全て交換
されることもあるし、一部（例えば、コレクタノズル
１）のみ交換することもある。

従来、上記の溶鋼鍋ノズルの交換作業は、一般的には交
換すべき耐火物に応じて適当な治具を使って、人手（２
人１組）による作業に頼っているのが現状である。た
だ、上ノズル12については、引き抜き力が30t位必要な
ことから、実公昭51−29865号公報や実公昭51−33855号
公報に見られる如く機械的に引き抜き作業を行う装置が
提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

溶鋼鍋ノズルを構成している交換物の重量はいずれも20
〜50kg近くあり、これを１人が持ち運ぶのは重労働であ
り、また、交換作業は頻繁に（普通30分毎に交換のため
の溶鋼鍋が運ばれてくる）行われるので作業者の労力負
担は大きい。また、熱間で行う必要があるので作業の迅
速性が要求される一方、高温（200〜300℃）の重量物の
取扱うため危険を伴う。また、溶鋼鍋ノズルの取付けが
人の勘に頼って行われるためその取付力が一定しないと
いう不具合がある。

他方、上記公報に記載された上ノズルの引抜装置にして
も、前者は打撃力を利用して行う単純なものであり、後
者は油圧力を利用して行うものであって、その位置決め
等が難しいため、交換作業の自動化を達成することは難
しい。

そこで、本発明においてはこれら交換すべき対象物それ
ぞれに適した交換装置を開発して、作業の自動化を達成
して省力、省人化を図らんとする。

なお、本明細書において、第30図（ｂ）における溶鋼鍋
底部に向かって矢印方向に前後進する方向を「前後進方
向」と、この方向と直角方向を「前後進直角方向」と定
義する。

〔課題を解決するための手段〕

第１発明はコレクタノズルの交換装置に適し、その要旨
は、自動倣い機能のために昇降自在、前後進直角方向に
移動自在に構成した架台を前後進可能に設け、この架台
に自動倣い機能のために前後左右２方向に回動自在に構
成した支持体を設け、この支持体前部に前進時交換物装
着側と嵌合するガイド及び外周に該交換物との係合用の
Ｌ型溝を有する回動及び進退可能に構成した円筒治具を
設けたことを特徴とする溶鋼鍋ノズル自動交換装置にあ
る。

第２発明は固定プレートとスライドプレートの交換装置
に適し、その要旨は、先端に前進時交換物装着側に嵌合
するガイドを有し、かつ、自動倣い機能のために昇降自
在、前後進直角方向に移動自在に構成した架台を設け、
この架台に先端に前進時交換物装着側と嵌合するガイド
を有し、かつ、自動倣い機能のために前後進方向に移動
自在及び前後左右２方向に回動自在に構成した位置決め
ブラケットを前後進直角方向に移動可能に設けると共
に、この位置決めブラケットに該交換物用の掴持手段と
緩締手段とを設けたことを特徴とする溶鋼鍋ノズル自動
交換装置にある。

第３発明は上ノズルの交換装置に適し、その要旨は、自
動倣い機能のために昇降自在、前後進直角方向に移動自
在に構成した架台を前後進可能に設け、この架台に自動
倣い機能のために前後１方向に回動自在に構成した支持
体を設け、この支持体前部に前進時交換物装着側と嵌合
するガイド及び当接するストッパ並びに進退自在な引抜
杆を突設すると共に、この引抜杆の先端部に該引抜杆か
ら突出可能に構成された係止手段を内装したことを特徴
とする溶鋼鍋ノズル自動交換装置にある。

〔作用〕

上記構成において、装置が前進してガイドを交換物装着
側に嵌合するときには、自動倣い機能が働き、装置の姿
勢が上下、左右、１又は２つの回転方向の合計３又は４
つの自由度をもって変化し、装置の位置決めが容易にな
される。

更に、第１発明では、円筒治具をコレクタノズルケース
にＬ型溝を利用して係合並びに嵌合した後これを回動さ
せて交換物装着側との係合を解除した後、装置を元の位
置まで後退させるとコレクタノズルがケースと共に交換
物装着側から取り外される。

第２発明では、装置全体を前進させてガイドを溶鋼鍋底
部に嵌合し、更にこれと直角方向に位置決めブラケット
を前進させてガイドを交換物装着側に嵌合して位置決め
を行った後、位置決めブラケットに設けた掴持手段を働
かせて交換対象物たる固定プレート又はスライドプレー
トを掴み、さらにこれを固定している固定具を緩めた
後、位置決めブラケットを元の位置まで後退させると上
記プレートは交換物装着側から取り外される。

第３発明では、上記と同様にガイドを交換物装着側に嵌
合するとともにストッパを当接させる。そして、引抜杆
を進出させて交換対象物たる上ノズルに挿入した後係止
手段を突出させる。次いで、引抜杆を後退させると係止
手段が上ノズルに引っ掛かり、更に上記ストッパやガイ
ドが突っ張りとして作用することで上ノズルに引き抜き
力が加わって交換物装着側から引き抜かれる。

新しい溶鋼鍋ノズル（交換物）を所定の位置に装着する
場合には、上記と同要領か又は必要に応じて逆動作をす
ればよい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

Ａ）第１発明（コレクタノズルの交換装置）： 本装置の説明に先立ってコレクタノズルの取り付け構造
を説明しておく。

コレクタノズル１は、第33図に示すように円筒状のコレ
クタノズルケース２内に嵌着されており、このケース２
には係合用ピン2aと着脱用ピン2bがそれぞれ外周３箇所
に突設されている。ロータ３への装着は、第34図に示す
ように、ロータ３側に設けたＬ型溝3aに沿って係合ピン
2aを矢印方向に真っ直ぐ挿入した後コレクタノズルケー
ス２を矢印方向に回転することにより係止ピン2aを溝3a
の垂直部に沿って移動させて係止する。ロータ３からコ
レクタノズル１をケース２と共に離脱するには逆動作を
すればよい。なお、ロータ３は外扉４に保持されている
ことは前述の第31図の通りである。

コレクタノズルの交換装置について説明すると、第１
図、第２図はその側面図、正面図であって、架台Ｈを構
成する左右の支持台16上に支柱17aが立設されている。
この支柱17aには筐状の支持体18が枢支されており、支
持体18の正面（前面）側に上下２つの円筒治具19、中央
両側にガイド20、対角位置にストッパ21が突設されてい
る。この実施例では円筒治具19は交換すべきコレクタノ
ズル１の数に合わせて２つ装備されているが、交換すべ
きコレクタノズル１が１つの場合には１つだけ装備すれ
ばよい。

なお、第１図の如く２つの円筒治具19を装備した場合で
も、片側の円筒治具19だけを作動させることにより、１
つのコレクタノズル１のみを交換することも可能であ
る。

支持台16は、前後においてガイド22とガイド兼上下倣い
ストッパ23を具備し、その中央部は昇降手段24により支
持されている。これらのガイド22、23や昇降手段24は中
間台25に立設されている。中間台25の下部には前後進直
角方向に移動自在に構成するためのレールガイド26が設
けてあり、基台27に敷設された横レール28に摺動自在に
係合している。29は架台Ｈの横倣いストッパである。基
台27の端部には前後進シリンダ30が配設されている。基
台27下部にはレールガイド32が設けてあり、図示しない
交換台車上に敷設される前後レール31に摺動自在に係合
している。

このように、支持台16、中間台25、基台27等からなる架
台Ｈは前後進シリンダ30の作動により前後進自在に、か
つ、後述する自動倣い（調芯）機構のために昇降自在か
つ前後進直角方向に移動自在になっている。

上記円筒治具19は、第３図乃至第４図に示すように進退
軸33の前端に固着された周方向３か所にＬ型溝19aを有
する筒体19Aで形成されている。進退軸33の後端は突出
用シリンダ34のロッド側に連結されている。進退軸33
は、比較的長いキー溝33aが設けられた回動筒35に、キ
ー溝33aに係合するキー33bを介して摺動自在に嵌合して
いる。回動筒35後端に形成された歯車35aと噛合する駆
動歯車36が治具回動モータ37に連結されている。これら
進退軸33、回動筒35、駆動歯車36等は支持体18の中に内
装されている。なお、38は軸受を示す。

このように、円筒治具19は突出用シリンダ34、治具回動
モータ37の作動により、前方に進退自在、かつ、回動自
在に構成されている。また、円筒治具19には、第５図に
示すように交換物の支持と取り外し時の交換物との芯ず
れを考慮して円周方向に逃げ代δを形成する手段を有し
ている。即ち、筒体19Aの周方向適当間隔（60゜ピッチ
程度が適当）に開口部39とこの開口部39を外から塞ぐ断
面略Ｕ字型の塞ぎ板40により収納溝41が形成されてい
る。そして、この収納溝41にバネ42とこのバネ42に当接
したボール43が設けてある。従って、ボール43は筒体19
A内からの交換物等による一定の圧力の付加又は除去に
より、収納溝41内に没したり、バネ42の弾発力により筒
体19A内面よりδだけ突出したりするようになってい
る。このような構成にしておくと、第15図に示すよう
に、交換物（コレクタノズル１を含むケース２）を把持
した状態で、芯ずれがない場合（主に装着時）には図
（ａ）のようにボール43が筒体19A内へ突出してガタを
なくして保持し、主に交換物取り外し時に予想される芯
ずれがあった場合、図（ｂ）のようにそのずれを吸収で
きるようになっている。

なお、第６図に示すように、交換物装着側（この場合は
ロータ３側）には、コレクタノズル２の装着穴2Aが上下
に、左右にはガイド穴20Aが設けてある。このガイド穴2
0Aの開口端には、第７図に示すように、ガイド20との芯
ずれがあってもガイド20が嵌入し易いようにテーパ状の
呼び込み部20aが形成されている。

ところで、本交換装置には自動倣い（調芯）機構が次の
理由から設けられている。すなわち、溶鋼鍋ノズル交換
時には架台Ｈを前進させ、ガイド20が交換物装着側に設
けたガイド穴20A（第７図）に嵌入し、ストッパ21が装
着側に当接した状態で装置の位置決めが完了する（第８
図参照）が、この時、交換物（装着側）は常に一定の位
置にはないためガイド20がガイド穴20Aに進入するに従
って架台Ｈの姿勢は相手に倣って変化する必要がある
（倣い作用）。しかし、作業完了した後交換物装着側か
ら離脱したときには架台Ｈは元の基準位置まで戻る必要
がある（復帰作用）。元の基準位置に復帰しなければ、
次の交換作業の時に交換物（装着側）との間に大きな芯
ずれが生じ、ガイド20がガイド穴20Aに嵌入できない事
態等が生じ、装置の位置決めが不可能となり、もはや自
動倣い機能が働く余地がなくなるからである。

そこで、まず、架台Ｈの上下方向の自動倣い機構の原理
的構成を第９図ないし第10図に基づき説明する。第10図
において、支持台16の下部に設けた油圧又はエアシリン
ダ等からなる昇降手段24には架台重量Ｗより多少大きい
シリンダ圧力Ｐが働くようにセットされている。従っ
て、通常（使用前）は昇降子24aはシリンダの上端（ス
トロークエンド）の基準位置にある（図（ａ））。そこ
で例えば、架台Ｈが交換物装着側に前進して行ってガイ
ド20がこれより少し下方に位置している交換物装着側の
ガイド穴20Aに嵌入されたときには（第８図）、下向き
の強制力が働き、昇降子24aがシリンダ圧力Ｐに抗して
強制的に下方に下降させられる（（ｂ）図参照）。かく
して架台Ｈが下方向に倣い移動することになる。そし
て、ガイド20がガイド穴20Aから離脱したときにはシリ
ンダ圧力Ｐが架台重量Ｗに打ち勝って昇降子24aがシリ
ンダ上端に戻る（図（ｂ）→図（ａ）の状態に戻る）。
逆に、ガイド20がこれより少し上方のガイド穴20Aに嵌
入していく時には、上向きの強制力が働き、支持台16が
昇降子24aに案内されつつ上方に移動すると共に架台Ｈ
も上方向に倣い移動する（図（ｃ））。ガイド20が離脱
したときには架台Ｈの自重により図（ｃ）の状態から図
（ａ）の状態に戻る。このようにして、装置が稼働して
いないときには常に架台Ｈ、円筒治具19、ガイド20等は
基準位置にあることになる。これにより、別の溶鋼鍋の
ガイド穴に対しても大きな芯ずれを生ずることがない。

第10図の構成では、昇降手段24が架台支持と自動倣い手
段を兼ねたものとなっており、架台Ｈが上方向に倣い移
動する時（図（ｃ）の状態）にはガイド20で架台重量す
べてを支持することになる。そこで、これを回避するた
め第９図のような構成が考えられる。つまり、支持台16
を挟んで両側に油圧又は空気圧の倣いシリンダ23aから
なる上下倣いストッパ23を設ける。そしてこれとは別に
架台支持用の支持シリンダ24を設ける。この支持シリン
ダ24の圧力Ｐは架台重量Ｗにほぼ相当する圧力にセット
される。通常は図（ａ）の状態（シリンダ24の中間位
置）に昇降子24aがあり、倣いシリンダ23aは両方ともス
トロークエンドにある。この状態で架台Ｈが下方に倣い
移動するときには昇降子24aを押し下げると同時に下方
の倣いシリンダ23aを押し下げる（図（ｂ））。また、
架台Ｈが上方向に倣い移動する時には図（ｃ）のように
支持台16が上昇して昇降子24aも上昇する一方、上方に
ある倣いシリンダ23aを押し込む。この時架台Ｈの荷重
は常に支持シリンダ24で受け持つことになるからガイド
20では単に倣いシリンダ23aの圧力Ｐ′程度を支持すれ
ばよい。この倣いシリンダ23aの圧力Ｐ′は小さくてよ
いからガイド20に大きい力がかかることはない。ガイド
20をガイド穴20Aから離脱すると、この圧力Ｐ′により
いずれの場合も支持台16は図（ａ）の元の基準位置に戻
される。

また、この倣いシリンダ23aの代わりに第１図の実施例
のようにコイルバネ23aを使用して同様な機能を達成し
てもよい。つまり、中間台25上にガイド杆23bを立設し
て支持台16に挿通して、支持台16を挟んで上下にコイル
バネ23aを装着する。ガイド杆23bの端部に設けた止具23
cをガイド杆23bに螺合するナットのようなもので構成し
ておけば、これを回転をさせることでコイルバネ23aの
弾発力（前述の倣いシリンダ23aの圧力Ｐ′に相当）を
調整することが可能となる。

架台Ｈの横方向の倣い機構については第12図、第13図に
示す。横倣いストッパ29が基台27上に配設されており、
そのストロークエンドにあるロッドの先端が中間台26よ
り下方に垂下した当接部材25aに当接している。この横
倣いストッパ29が常に架台Ｈを基準位置に戻すような働
きをする。この点の機構は前述の上下倣い機構と同様で
ある。

上記は架台の自動倣い機構について述べたが、架台に枢
支された支持体18にも同様な機構が前後左右の２つの回
動方向に設けてある。

第11図は前後方向の回動倣い機構を示す。第11図におい
て支持体18にはその頭部が重くなるよう必要に応じてカ
ウンタウエイトWTが取着されている。そして、通常は図
（ａ）のように、支持体18側に設けた前後回動ストッパ
（倣いシリンダ）17で支柱17aを押接して架支持体18を
支持し、支持体18を基準位置（略水平位置）に保持して
いる。つまり、倣いシリンダ17の押圧力と支持体18の回
頭モーメントよる力が釣り合った状態にセットされてい
る。この状態で、支持体18が前進しガイド20が若干下方
のガイド穴20Aに嵌入した時（第８図）、支持体18は倣
いシリンダ17の押圧力に抗して支持軸17b回りに少し回
転して頭下がりとなり、倣いシリンダ17は押し込まれる
（図（ｂ））。この状態からガイド20がガイド穴20Aか
ら離脱すると倣いシリンダ17の圧力により図（ａ）の位
置まで支持体18が逆回転して戻る。図（ｃ）は上方向に
支持体18が倣い回転した場合で、このときは倣いシリン
ダ17の押接点は支柱17aから離れる。ガイド穴20Aから離
脱した時には支持体18は頭部が重いため自動的に図
（ｃ）から図（ａ）の位置に戻る。

第12図は左右方向の回動倣い機構を示す。支持体18の支
持軸17bは両側の支柱17に球面軸受17cを介して枢支され
ている。従って、支持体18は前後回転に限らず左右回転
も自由自在である。たとえば、第８図に示すようにガイ
ド20をガイド穴20Aに嵌入した時に支持体18が矢印方向
に回転した場合、左側の支持台16は幾分下降し、右側の
支持台16は上昇する（図（ｂ））。同時に支持台16が横
移動する。この状態からガイド20を離脱させると、前述
の上下の倣い機構23の働きで左右の支持台16は基準位置
に戻るから支持体18も元の図（ａ）の位置に戻る。

（コレクタノズルの交換作業） 交換作業を開始するに当たってまず、前後進シリンダ30
（第１図）を伸長させて架台Ｈを前進させ、第８図のよ
うに、上下のストッパ21をロータ３側に当接させ、同時
にガイド20をガイド穴20Aに嵌入して装置の位置決めを
行う。この時装置が有する自動倣い（調芯）機能が働い
て、両者間に多少芯ずれが存在していても装置の方がそ
れに倣い移動するる。次いで突出用シリンダ34（第３
図）を伸長して円筒治具19を進出させてコレクタノズル
ケース２の着脱用ピン2bに円筒治具19のＬ型溝19aを係
合する。この場合、着脱用ピン2bに嵌合するために円筒
治具19を必要に応じて回転させる。円筒治具19と交換対
象物たるコレクタノズル１との間に芯ずれが存在すると
きには、第15図のように円筒治具19の筒体19A内に設け
たボール43ががバネ42の付勢力に抗して収納溝41内に引
っ込んで逃げ代が付与されるようになっているので、こ
の芯ずれは容易に吸収できる。

次いで円筒治具19を治具回動モータ37により回転させて
コレクタノズルケース２の係合ピン2aをロータ３のＬ型
溝3aから離脱させた後（第34図の逆動作）、突出用シリ
ンダ34を作動（収縮）させて円筒治具19を後退させる
と、第34図のように、コレクタノズル１がそのケース２
と共にロータ３から取り外される（第14図参照）。この
後は前後進シリンダ30を収縮作動させて架台Ｈを元の位
置に戻し、図示しない交換台車を新部品置き場まで走行
していき、新旧のコレクタノズルを交換してから再び上
述と同要領の動作を行って新コレクタノズル付ケースを
ロータ３に装着する。

Ｂ）第２発明（固定プレート及びスライドプレートの交
換装置）： スライドプレート及び固定プレートの取付構造から説明
すると、スライドプレート９、固定プレート10（これら
を単にプレートとも称す）は、第35図、第36図に示すに
ようにそれぞれ外扉４、内扉11に同要領で固定されてい
る。つまり、プレート９（10）の両側が直線状Ｓに切り
落とされており、ここに扉４（11）側のテーパ部材7aと
の間にテーパシム７が挟装されている。そして、テーパ
シム７をボルト８で扉４（11）にネジ込んで行くとテー
パシム７は楔の如く入り込んで行き、プレート９（10）
は中心方向に寄って行く。これを両側から行うとプレー
ト９（10）は扉４（11）に固定される。これらスライド
プレート９、固定プレート10を交換する時には第32図の
ように外扉４、内扉11を観音開きの状態にする。

次に、これらプレートの交換装置を第16図（側面図）、
第17図（正面図）で説明する。図中、前述の交換装置で
述べた構成要素と均等なものは、同符号を付してその機
能的な説明は省略する。

図において、前後方向に（通常は図示しない交換台車上
に）敷設された前後レール31に係合して摺動するレール
ガイド32が基台27の下部に設けてあり、この基台27端部
には前後進シリンダ30が連結されている。基台27上に横
方向に横レール28が敷設され、これに係合して摺動する
レールガイド26が中間台25下部に設けられている。この
中間台25の前面にはストッパを兼ねるガイド20′が突設
されている。また、中間台25の中央部には支持台16を支
持する昇降手段24、この両側にはガイド22とガイド兼上
下げ倣いストッパ23が配設されている。29は横倣いスト
ッパである。これらの具体的構成並びにその機能は前述
したものと同一である。上記のように架台Ｈを基台27、
中間台、支持台16等から構成することも前述と同様であ
る。

支持台16上には前後にレール54が敷設されており、これ
に摺動自在なレールガイド54Aを介して補助台53が設け
られている。補助台53の前後には前後倣いストッパ29′
が設けてある。更に、補助台53の上面には前後進直角方
向にレール51Bが敷設され、この上に摺動可能なレール
ガイド51Aを介して移動台51が設けてある。移動台51の
端部には移動シリンダ52が連結され、その作動により移
動台51が前後進直角方向に移動できるようになってい
る。この移動台51の上には第17図に示す如く、球面軸受
48aを有する支持ブラケット48が立設されており、この
球面軸受48aを介して前部に円筒状の位置決めブラケッ
ト44を備えた支持軸45が支承されている。支持軸45の後
端部にはシリンダより構成する前後回動ストッパ50（前
述の17に相当）が門枠49に設けてあり、位置決めブラケ
ット44を図示するような水平位置に保持するように常に
支持軸45を下方に押し付けている。また、第19図にも示
すように、位置決めブラケット44の左右の回動方向の位
置を基準位置に保持するように移動台51上に支持軸45を
挟んで両側に取付板47が設けてあり、この板47に左右回
動方向の倣い機能のための左右回動ストッパ46が相対峙
して突設され、支持軸45に植設された垂直板45aに両側
から当接している。

このように、位置決めブラケット44は、通常の非使用状
態では常に基準位置に保持され、また、相手方の位置の
ずれに応じて球面軸受48aを介して前後左右回動自在に
構成されているので、使用時相手側のガイド穴20Aに倣
って姿勢を変化することができる自動倣い（調芯）機能
を有する。これは前述のコレクタノズル交換装置の場合
と同様である。

一方、第18図（位置決めブラケット44の縦断面図）、第
21図（第17図のＸ矢視図）に示すように位置決めブラケ
ット44の円周部の前端の上下には扉（交換物装着）側の
ガイド穴20A（第35図）に嵌入して位置決め作用をなす
ガイド20が突設されている。位置決めブラケット44内に
は円筒内面に沿って進退自在な移動円板54がブッシュ54
aを介して摺接している。つまり、移動円板54の背面に
は突出用シリンダ56が上下に配設されており、また、中
央部に開設した長方形の案内口55Aから掴持具55が突出
して設けられている。この上下の掴持具55同士間は掴持
用シリンダ57により連結されている。掴持具55の先端部
に形設された溝55aは、上下掴持具55がスライドプレー
ト９（固定プレート10）の上下穴（溶鋼の流路Ｐ）に挿
入され、掴持用シリンダ57により掴持具55が上下に移動
した時、スライド（固定）プレート９、10の板厚の方向
に嵌まってこれを掴持するためのものである。このよう
に掴持具55と掴持用シリンダ57により交換対象物の掴持
手段が構成されている。

移動円板54の左右にはプレート９、10の固定具たるテー
パシム７用のボルト８（第36図）を緩めたり締めつけた
りするための手段（以下、緩締手段という）58が設けて
ある。つまり、この緩締手段58は第20図に示すように回
転モータ58aと、この軸端に設けられたボルト８の頭部
に形設された六角溝に係合するボールドライバ59とから
構成されている。

なお、上記のような構成を有する交換装置は、固定プレ
ート交換用のものと、スライドプレート交換用のものと
それぞれ別に（厳密には基台27以下は共通とし、基台27
より上部分の装置を別個に設けたもの）並設することが
望ましい。そうすれば、同時に両プレートの交換作業が
できて作業の迅速化が図れる。

（固定プレート／スライドプレート交換作業） スライドプレート９を有する外扉４および固定プレート
10を有する内扉11を第32図にように観音開きにしておい
て、まず、前後進シリンダ30を伸長して装置全体を前進
移動してガイド20′の先端が溶鋼鍋Ｂの底部に当接した
ところで停止する。この状態では位置決めブラケット44
はスライドプレート９（固定プレート10）の正面に対向
している。次いで移動シリンダ52を伸長して位置決めブ
ラケット44を前後進直角方向に移動させ、ガイド20を扉
側のガイド穴20A（第35図）に嵌入させて位置決めす
る。この時多少芯ずれが存在しても装置の持つ自動倣い
（調芯）機能により円滑に対応しうる。次に、突出用シ
リンダ56を伸長させて移動円板54を前進させて掴持具55
をスライドプレート９（固定プレート10）の流路Ｐの穴
に挿入し、掴持用シリンダ57を伸長して掴持具55を上下
に間隔を開くように案内口55Aに沿って移動させて掴持
具55の溝55a内にスライドプレート９（固定プレート1
0）を嵌め込んで保持する。次いで緩締手段のボールド
ライバ59をテーパシム７のボルト８頭部の六角溝に係合
させた後、回転モータ58aを駆動してボルト８を緩めて
テーパシム７による固定を解除する。それから再び移動
シリンダ52を作動（収縮）させて元の位置まで位置決め
ブラケット44を後退した後、前後進シリンダ30を作動し
て装置全体を元の位置に戻す。この後は図示しない交換
台車を走行して新部品置き場のところまで移動して新旧
交換して、再び上記とは同要領の動作をして新しいプレ
ートを各扉に装着する。なお、スライドプレート９と固
定プレート10の交換装置を並設した場合には同時に交換
作業が行えることは言うまでもない。

Ｃ）第３発明（上ノズル交換装置）： 中央に流路Ｐを有する円錐台状の上ノズル12を溶鋼鍋Ｂ
に取り付ける際には、上ノズル12の外周にモルタルＭを
塗着して鍋の内張耐火物14の開口部14aに嵌入して固着
される（第26図、第31図参照）が、上ノズル12の引き抜
きには相当の引っ張り力（約30t）が必要である。

本交換装置の側面図を第22図、要部平面図を23図に示
す。なお、図中、前述した装置と均等な構成要素につい
ては同一符号を付してその機能的な説明は省略する。

図において、図示しない交換台車上に前後方向に敷設さ
れた前後レール31に係合して摺動するレールガイド32が
基台27の下部に設けられている。基台27の端部には前後
進シリンダ30が連結され、その伸縮動作により基台27が
前後レール31に沿って移動自在になっている。基台27上
にはその中央部に昇降手段24が立設され、そのロッド側
が中間台25を支持している。この昇降手段24の前後にガ
イド杆22とガイド兼上下倣いストッパ23が配設されてい
る。中間台25上には前後進直角方向に横レール28が敷設
され、これに係合して摺動するレールガイド26が支持台
16の下部に取着されている。29は横倣いストッパであ
る。架台Ｈは基台27、中間台25、支持台16等から構成さ
れる。

支持台16上の両側に立設された支持板61には引抜シリン
ダ64が筐状の支持体63を介して枢支軸62により枢支され
ている。この引抜シリンダ64は、上ノズル12の必要引抜
力より大きい約35t程度の力量を持つ。

引抜シリンダ64のロッド65側は移動体67に連結されてい
る。支持体63の前面には上部に左右２本のストッパ21、
下部にガイド20とストッパ21が突設されており、これら
４本の棒が移動体67の張出板67A、67Bを挿通して移動体
67の前後移動をガイドするようになっている。

移動体67（張出板67A）の前面には引抜杆60が突設され
ている。この引抜杆60の前部には長方形の係止手段たる
ノッチ68が枢支ピン69に枢支されて収納（内装）されて
いる。また、第24図、第25図に示すように枢支ピン69の
近傍には係止ピン70がノッチ68側面に設けられている。
この係止ピン70に係合するＵ部材71を有するロッド72
が、引抜杆60内に設けた溝72aに沿って移動可能に構成
されている。つまり、第23図に示すようにロッド72の基
端部は移動体67内に設けたシリンダ73のロッド側と連結
されている。

上記係止ピン70は第25図（ｃ）に示すように略長円形状
断面（ａ＞ｂ）に形成してある。従って、ノッチ68の収
納状態（同図（ａ））では係止ピン70がＵ部材71の内面
に当接していて回転ガタはないが、、ノッチ68が回転突
出した状態（同図（ｂ））では係止ピン70が想像線の如
くＵ部材71内面から離間して回転ガタを生じるようにな
っている。

（上ノズルの交換作業） まず、前後進シリンダ30を作動させて、交換装置全体を
前進させ、３本のストッパ21先端が交換物装着側に当接
し、１本のガイド20が交換物装着側のガイド穴に嵌入し
た状態で停止する。この時自動倣い（調芯）機能が働く
ことは前述と同様である。このようにして装置の位置決
めがなされた後、引抜シリンダ64を伸長させて移動体67
をガイド20及びストッパ21に案内させつつ前方に進出さ
せる。これに伴い引抜杆60が上ノズル12の流路Ｐに挿入
していき、挿入が完了した時点で、ノッチ68の駆動用シ
リンダ73を伸長させてロッド72を第25図の（ａ）位置か
ら（ｂ）位置まで移動させると、ノッチ68は枢支ピン69
を軸に水平に回転して引抜杆60より両端が突出する（第
25図（ｂ）、第２図参照）。この状態で、再び引抜シリ
ンダ64を収縮させて移動体67すなわち引抜杆60を後退さ
せると、回転ガタを持ったノッチ68の突出部分が上シリ
ンダ12の損耗形状に倣って揺動して係止し、更に引抜シ
リンダ64を収縮させると、ストッパ21とガイド20が溶鋼
鍋Ｂを突っ張り支持しているので、上ノズル12には引抜
力が作用して溶鋼鍋Ｂから引き抜かれる。

一方、新しい上ノズルの装着は、外周にモルタルＭを塗
着した上ノズル12（第26図）を引抜杆60に嵌合保持した
状態で引抜シリンダ64を伸長させて内張耐火物14の開口
部14aに挿入していき（第27図）、移動体67の張出板67A
前面で上ノズル12の後端面（若干突出状に形成されてい
る）を押圧して開口部14aに押し込んで装着する。

以上述べた３つの交換装置Ａ）、Ｂ）、Ｃ）は任意に組
み合わせてそれぞれ交換台車上に搭載してもよいが、第
28図に示すようにこれらの装置全てを１つの交換台車74
上に搭載する方が好ましい。すなわち、コレクタノズ
ル、スライドプレート、固定プレート、及び上ノズルを
取り外した後、これら溶鋼鍋ノズルの耐火物を保持した
まま交換台車74を、走行輪75を駆動して第30図に示すよ
うに鍋傾転機77に沿って敷設されている走行レール76上
を移動し新しい耐火物置き場のところまで行き、新旧耐
火物を取り替えてまた溶鋼鍋Ｂの位置まで移動し、前述
と同要領の動作を各交換装置に行わしめて新しい耐火物
を装着する。かくして、取り外し作業→交換台車移動→
新旧耐火物交換→交換台車移動→装着作業という一連動
作として溶鋼鍋ノズルの交換作業を行うことができるた
め作業効率が大幅に向上する。

なお、以上は主に溶鋼鍋ノズルの１つであるロータリノ
ズルＲの交換装置について述べたが、この技術的思想は
スライディングノズルにも適用しうることは言うまでも
ない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、 （１）高温重量物である溶鋼鍋ノズルのハンドリングの
自動化が達成でき、作業の効率化と安全迅速化が図られ
る。

（２）今まで人の勘に頼っていたこれら溶鋼鍋ノズルの
取付力等が一定となり、操業の安定化が可能となる。

（３）自動倣い機構の採用により装置の位置決めが容易
になされるから、装置の自動化達成に大きく寄与できた
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明のコレクタノズル交換装置の側面図、
第２図は同正面図、第３図は円筒治具付近の一部切断平
面図、第４図は円筒治具頭部の要部斜視図、第５図は同
要部断面図、第６図はコレクタノズル（ケース）の装着
穴とガイド穴の配置図、第７図はガイド穴の断面図、第
８図はコレクタノズル交換装置前進時にガイドがガイド
穴に嵌合され、ストッパが交換物装着側に当接した状態
を示す図面、第９図（ａ）（ｂ）（ｃ）及び第10図
（ａ）（ｂ）（ｃ）は架台の昇降支持兼上下倣い手段の
原理的構成図、第11図（ａ）（ｂ）（ｃ）は支持体の前
後回動の倣い手段の説明図、第12図（ａ）（ｂ）は支持
体の左右回動の倣い手段の説明図、第13図は架台の横方
向の倣い手段の説明図、第14図はコレクタノズル（ケー
ス）を円筒治具に嵌合して取り外した状態を示す図面、
第15図（ａ）（ｂ）は円筒治具頭部に設けたコレクタノ
ズル（ケース）の支持手段の作用説明図である。 第16図は第２発明の固定プレート／スライドプレートの
交換装置の側面図、第17図は同正面図、第18図は位置決
めブラケットの縦断面図、第19図は位置決めブラケット
の左右回動の倣い手段の要部図、第20図は緩締手段の説
明図、第21図は第17図におけるＸ矢視図である。 第22図は第３発明の上ノズル交換装置の側面図、第23図
は同一部切断平面図、第24図は第22図における引抜杆の
Ａ−Ａ断面図、第25図（ａ）（ｂ）（ｃ）は引抜杆に設
けたノッチの動作説明図、第26図は上ノズルの装着要領
図、第27図は上ノズルに交換装置の引抜杆を挿入した状
態を示す図面である。 第28図は第１〜３発明にかかる交換装置を１つの交換台
車上に搭載した場合の説明図、第29図は転炉から溶鋼鍋
に溶鋼を受け取る状態を示す概略図、第30図（ａ）
（ｂ）は溶鋼鍋を鍋傾転機に乗せた状態と鍋を傾転した
状態を示す図面、第31図はロータリノズル（上ノズル、
固定プレート、スライドプレート、コレクタノズル）の
溶鋼鍋への取付状態を示す縦断面図、第32図は外扉、内
扉を観音開きにした状態を示す平面図、第33図はコレク
タノズルをコレクタノズルケースに嵌着した状態を示す
斜視図、第34図はコレクタノズル（ケース）のロータ側
への装着要領図、第35図はスライドプレートないし固定
プレートの扉への取付状態を示す図面、第36図はその取
付部の要部断面図である。 １……コレクタノズル、２……コレクタノズルケース、
３……ロータ（回転フレーム）、４……外扉、９……ス
ライドプレート、10……固定プレート、11……内扉、12
……上ノズル、14……内張耐火物、17、50……前後回動
ストッパ、17c、48a……球面軸受、18、63……支持体、
19……円筒治具、20……ガイド、20A……ガイド穴、21
……ストッパ、23……上下倣いストッパ、24……昇降手
段、29……横倣いストッパ、30……前後進シリンダ、44
……位置決めブラケット、46……左右回動ストッパ、55
……掴持具、58……緩締手段、59……ボールドライバ、
60……引抜杆、64……引抜シリンダ、68……ノッチ（係
止手段）、Ｂ……溶鋼鍋、Ｈ……架台、Ｒ……ロータリ
ノズル（溶鋼鍋ノズル）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 昭二 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 沢井 賢治 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 井上 英二 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動倣い機能のために昇降自在、前後進直
   角方向に移動自在に構成した架台を前後進可能に設け、
   この架台に自動倣い機能のために前後左右２方向に回動
   自在に構成した支持体を設け、この支持体前部に前進時
   交換物装着側と嵌合するガイド及び外周に該交換物との
   係合用のＬ型溝を有する回動及び進退可能に構成した円
   筒治具を設けたことを特徴とする溶鋼鍋ノズル自動交換
   装置。
2. 【請求項２】先端に前進時交換物装着側に嵌合するガイ
   ドを有し、かつ、自動倣い機能のために昇降自在、前後
   進直角方向に移動自在に構成した架台を設け、この架台
   に先端に前進時交換物装着側と嵌合するガイドを有し、
   かつ、自動倣い機能のために前後進方向に移動自在及び
   前後左右２方向に回動自在に構成した位置決めブラケッ
   トを前後進直角方向に移動可能に設けると共に、この位
   置決めブラケットに該交換物用の掴持手段と緩締手段と
   を設けたことを特徴とする溶鋼鍋ノズル自動交換装置。
3. 【請求項３】自動倣い機能のために昇降自在、前後進直
   角方向に移動自在に構成した架台を前後進可能に設け、
   この架台に自動倣い機能のために前後１方向に回動自在
   に構成した支持体を設け、この支持体前部に前進時交換
   物装着側と嵌合するガイド及び当接するストッパ並びに
   進退自在な手抜杆を突設すると共に、この引抜杆の先端
   部に該引抜杆から突出可能に構成された係止手段を内装
   したことを特徴とする溶鋼鍋ノズル自動交換装置。