WO2010101231A1 - 回転炉床炉の炉床構造 - Google Patents

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WO2010101231A1
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hearth
rotary
component
furnace
floor plate
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PCT/JP2010/053587
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Inventor
澄人 橋本
隆夫 梅木
宏志 杉立
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
    • C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/16—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/32—Casings

Definitions

  • the present invention relates to a rotary hearth furnace for producing metallic iron by reducing a carbonaceous material-containing agglomerate formed by incorporating a carbonaceous material as a reducing agent in iron oxide at a high temperature in an annular rotary furnace. More particularly, it relates to the hearth structure.
  • a carbonaceous material agglomerate is charged as a raw material on the hearth refractory and heated from above the raw material. Is to be done.
  • the hearth of this type of rotary hearth furnace is usually formed by combining a plurality of hearth carts in an annular manner in consideration of manufacturability.
  • a welding structure in which members of adjacent hearth carts are welded together and a bolt fastening structure in which members of adjacent hearth carts are fastened with a plurality of bolts are known.
  • the hearth carriage receives heat from the high temperature furnace, so that the upper surface side temperature becomes higher than the lower surface side temperature.
  • the connected hearth carts may be deformed like a disc spring due to a difference in thermal expansion between the upper surface side and the lower surface side.
  • an inner peripheral side wheel floats and an excessive load concentrates on an outer peripheral side wheel, a driving
  • the traveling carriage In addition, if the attitude of the traveling carriage is greatly inclined in the radial direction of the rotary hearth furnace due to the lifting of the inner peripheral side wheels, the hearth refractory of the traveling carriage interferes with the furnace wall refractory on the inner wall of the rotary hearth furnace. You may not be able to run.
  • the nuts are gradually loosened according to the thermal deformation of the hearth carts to the joints between the hearth carts. Can give freedom. However, when the rotary hearth furnace is cooled by maintenance or the like, the bolts are loosened, and rattling occurs between the hearth carts.
  • the hearth cannot maintain a circular shape, which hinders rotation.
  • the hearth cart on which the hearth is placed has a plurality of hearth carts each having a traveling device.
  • a predetermined gap is secured by inserting a spacer between adjacent hearth carts, and the adjacent hearth carts are coupled using a plurality of coupling bolts arranged in a row in the horizontal direction. .
  • each hearth cart is thermally deformed during operation, it can be freely deformed without being constrained by the curved deformation, so that each hearth cart is always kept in a stable posture.
  • bogie via the spacer it is supposed that the hearth trolley trolley which carried out the heat deformation at the time of operation does not contact.
  • the bending load and the tensile load applied at the time of deformation directly act on the coupling bolt. Therefore, assuming that the size of the rotary hearth furnace is increased, the number of divisions of the hearth cart must be increased in order to reduce the load on the coupling bolt by keeping the bending stress and tensile stress of the coupling bolt within the allowable stress. I must.
  • the present invention can freely deform the hearth in response to temperature changes such as heating and cooling during operation,
  • a hearth structure of a rotary hearth furnace capable of reducing the load applied to the floor coupling portion and stably operating the rotary hearth furnace.
  • the present invention provides a hearth structure of a rotary hearth furnace in which a floor plate is laid on an upper surface of an annular hearth mounted on an annular rotary frame, wherein the hearth and the floor plate are formed in an arc shape. It is composed of a plurality of hearth parts and floor plate parts, each having a predetermined gap between the adjacent hearth parts and between the floor plate parts, and each hearth part is fixed to the rotating frame by a fixed part at one place. A direction regulating part for regulating the heat expansion direction of the hearth part is provided.
  • the rotating frame and the hearth part are fixed at one place, and the non-fixed portion of the hearth part is not restrained. The stress is not concentrated and damage to the fixed part can be prevented.
  • the direction regulating component regulates the direction of thermal expansion so that the hearth can be thermally expanded in the circumferential direction and the radial direction without rotating around the fixed point by the fixed component.
  • a sliding support plate for slidably supporting the hearth part on a horizontal plane is disposed on the rotating frame.
  • the sliding support plate is disposed in the hearth support portion of the rotating frame, the hearth can be smoothly and smoothly deformed without difficulty, and stress concentration on the fixed parts can be prevented. .
  • the fixed component is installed on the inner peripheral side from the center in the radial direction of the hearth component.
  • a bolt and a nut for fastening the hearth part and the rotating frame may be provided as the fixed part.
  • each floorboard component one end in the circumferential direction of each floorboard component is fixed to the furnace floor component, and the other end in the circumferential direction of each floorboard component is provided with a long hole along the circumferential direction.
  • a connecting part that extends to above the circumferential end of the hearth part adjacent to the hearth part and is erected from the circumferential end of the hearth part adjacent to the hearth part, It is preferably loosely inserted into the long hole. According to this configuration, the floor board can be prevented from being lifted even if thermal elongation occurs.
  • a cover for covering the gap between the adjacent floor board components is provided, and that the cover is filled with a heat insulating material.
  • the hearth can be freely thermally deformed in response to temperature changes such as heating and cooling during operation, and the load applied to the hearth joint is reduced to stabilize the rotary hearth furnace. It becomes possible to drive.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 1.
  • a hearth structure of a rotary hearth furnace includes an annular rotary frame, an annular rotary hearth mounted on the rotary frame, a floor plate that annularly covers the upper surface of the rotary hearth, and a hearth A fixed part that fixes the frame to the rotating frame in one place, and a direction regulating part that regulates the direction of thermal expansion so that the hearth can be thermally expanded in the circumferential direction and the radial direction without rotating around the fixed point by the fixed part And is mainly composed of.
  • a rotary hearth furnace having a diameter of 11.5 m is taken as an example, and the hearth structure will be described.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the rotating frame.
  • the rotating frame 100 is assembled by connecting a plurality of arcuate rotating frame parts (hereinafter referred to as rotating frame parts) 101 in a circular shape.
  • Each rotating frame component 101 includes an inner peripheral side rotating frame portion 102 made of shape steel, and an outer peripheral side rotating frame portion 103 also made of shape steel with a smaller curvature than the curvature of the inner peripheral side rotating frame portion 102. And a large number of connection frame portions 104 and 105 that connect the inner peripheral rotation frame portion 102 and the outer peripheral rotation frame portion 103 in the diametrical direction.
  • a to f indicate the joint position of the rotating frame part 101
  • g indicates the center position of the rotary hearth furnace.
  • the rotating frame 100 can be equally divided into six parts.
  • the number of divisions of the rotating frame 100 is appropriately determined in consideration of the amount of thermal elongation of the hearth, ease of manufacture, and ease of installation.
  • the joint position of the rotary frame 100 is shifted by 2 ° clockwise with respect to the floor plate joint position so as not to coincide with the floor plate joint position described later (refer to the 0 ° position of the rotary hearth furnace in the figure). It has become.
  • a mounting base 107 for installing a sliding support plate (described later) at predetermined intervals is disposed on the upper surfaces of the inner peripheral rotating frame portion 102 and the outer peripheral rotating frame portion 103. Can be slidably supported.
  • FIG. 2 shows the sliding support plate 108 fixed to the mounting base 107 of the inner peripheral side rotating frame portion 102.
  • FIG. 2 (a) is a front view seen from the center position g of the rotary hearth furnace
  • FIG. 2B is a bottom view thereof.
  • Pillar Fluoro Gold PILLAR No. 4801
  • Nippon Pillar Industries Co., Ltd. Nippon Pillar Industries Co., Ltd.
  • This type of sliding support plate 108 is a flat plate having a low friction coefficient (for example, a resin plate 108a and a metal plate 108b that are firmly joined). Such a sliding support plate 108 can support the rotary hearth with low friction.
  • the sliding support plate 108 is self-lubricating and can be used for a long time without maintenance.
  • the metal plate 108b is fixed to the upper surface of the mounting base 107 by welding.
  • the mounting base 107 includes a C-shaped steel 107a and a pedestal 107b.
  • the C-shaped steel 107a is fixed on the inner peripheral rotating frame 102 by welding, and the metal plate 108b of the sliding support plate 108 is fixed on the pedestal 107b by welding.
  • the sliding support plate 108 is also disposed on the outer peripheral side rotating frame portion 103 via a mounting base 107 so that a hearth, which will be described later, is slidably supported by a resin plate 108a of each sliding support plate 108. It has become.
  • FIG. 3 shows the hearth 110 provided on the rotating frame 100 and the floor plate 130 covering the hearth 110 in one plan view.
  • a part of the hearth 110 is shown on the left side of the drawing (range indicated by arrow B), and a part of the floor plate 130 is shown on the right side of the drawing (range indicated by arrow C).
  • the hearth 110 is assembled by connecting a plurality of arc-shaped hearth parts (hereinafter referred to as hearth parts) 111 in a circular shape.
  • Each hearth part 111 includes an inner peripheral side hearth frame part 112 made of C-shaped steel and an outer peripheral side hearth frame part made of C-shaped steel with a smaller curvature than the curvature of the inner peripheral side hearth frame part 112. 113, a number of connecting frame portions 114 for connecting the inner peripheral side hearth frame portion 112 and the outer peripheral side hearth frame portion 113 in the diameter direction, and an auxiliary furnace arranged concentrically with the inner peripheral side hearth frame portion 112 It is mainly composed of floor frame portions 115, 116, and 117.
  • hm indicates the joint position of a floor board component 131 to be described later.
  • the seam position of the hearth 110 is shifted by 1.5 ° clockwise relative to the floor plate seam position (see the 0 ° position of the hearth 110 in the figure).
  • D1 to D6 indicate connection positions (fixed points) between the hearth 110 and the rotating frame 100.
  • the hearth 110 is connected to the rotating frame 100 at six locations. The connection structure between the rotating frame 100 and the hearth 110 will be described later.
  • a hearth structure including the rotating frame 100, the hearth 110, and the floor plate 130 will be described.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the main part of the rotating frame 100 and the main part of the hearth 110.
  • a sliding support plate 108 is disposed on an inner peripheral side rotating frame portion 102 and an outer peripheral side rotating frame portion 103 of the rotating frame 100 via a mounting base 107.
  • a bolt hole 107d for allowing a bolt to pass through is drilled in the pedestal 107c of the mounting base 107 at positions D1 to D6 (see FIG. 3) on the inner peripheral rotation frame portion 102 among the many mounting bases 107. ing.
  • bolt holes 107f for allowing bolts to pass through are formed in the pedestals 107e on the outer peripheral side rotating frame 103, which are arranged in the radial direction with respect to the pedestals 107c.
  • the bolt holes 107f are formed in a one-to-one relationship such that one bolt hole 107f corresponds to one bolt hole 107d.
  • the hearth part 111 is placed on the sliding support plate 108.
  • a plate 119 is provided at a position corresponding to the pedestal 107c, and a plate 120 is provided at a position corresponding to the pedestal 107e on the lower surface of the connection frame portion 114 of the hearth component 111.
  • the plate 119 is provided with a bolt hole 119a facing the bolt hole 107d of the base 107c.
  • a fixing bolt 121 is passed through the bolt hole 107d and the bolt hole 119a, and when a nut is fitted to the fixing bolt 121, the hearth part 111 and the rotating frame part 101 have a diameter of the hearth part 111. It is fixed on the inner circumference side from the center in the direction. At this time, the mounting position of the fixing bolt 121 is a fixing point for fixing the rotating frame part 101 and the hearth part 111 at one place.
  • the base 107c provided with the bolt hole 107d, the plate 119 provided with the bolt hole 119a, the fixing bolt 121, and the nut function as fixing parts.
  • a direction regulating part is provided so that the hearth part 111 can be thermally expanded in the circumferential direction and the radial direction without rotating around the fixed point G.
  • FIG. 7B is an explanatory diagram for explaining the function of the direction regulating component.
  • One of the rotating frame 100 (see FIG. 4) and the hearth part 111 is provided with a long hole 120a, and the rotating frame 100 and the hearth part 111 are connected to each other by a pin or a bolt through the long hole 120a.
  • the direction of the long axis of the long hole 120a needs to be arranged so as to be parallel to a straight line L connecting the fixing point G, which is the mounting position of the fixing bolt 121, and the center H of the long hole 120a.
  • the adjacent hearth parts 111 can be thermally extended in the circumferential direction and the radial direction without interfering with each other.
  • the fixed point G and the center H are preferably provided side by side on a radial line in the rotating frame 100.
  • the present invention is not limited to this.
  • the long hole 120a may be provided on a line inclined at an angle from a radial line.
  • the orientation of the long axis of the long hole 120a is arranged so as to be parallel to the inclined line L ′ connecting the fixed point G and the center H of the long hole 120a.
  • the hearth part 111 rotates due to thermal elongation and interferes with the adjacent hearth part 111. It will be.
  • the plate 120 is provided with a long hole (through hole) 120a facing the bolt hole 107f of the base 107e.
  • the long axis of the long hole 120a is arranged along a line connecting the center (fixed point) of the fixing bolt 121 and the center of the bolt 122 axially passed through the bolt hole 107f.
  • the connecting bolt 122 is passed through the bolt hole 107f and the long hole 120a, and the nut is fitted.
  • the plate 120 can move along the direction in which the long hole 120a is formed on the sliding support plate 108 of the base 107e.
  • the plate 120 provided with the long hole 120a, the pedestal 107e provided with the bolt hole 107f, the bolt 122, and the nut function as a direction regulating component that regulates the heat expansion direction of the hearth component 111.
  • each rotary frame part 101 is slidably supported by the twelve sliding support plates 108, and the rotary frame part 101 is arranged on the inner peripheral side of the hearth part 111.
  • the two fixing bolts 121 are fixed.
  • the rotating frame 100 and the hearth 110 rotate in conjunction with each other via a plurality of fixing bolts 121 disposed at positions D1 to D6 on the inner peripheral side of the hearth part 111.
  • the outer peripheral side of the hearth part 111 is connected by the connecting bolt 122 but is not restrained in the radial direction, the hearth part 111 can freely thermally expand in the outer peripheral direction.
  • a gap U is secured between the hearth parts 111 so as to allow thermal expansion in the circumferential direction.
  • one set of stoppers 109a and 109a is provided on one side in the circumferential direction of the metal plate 108b, and one set is provided on the other side.
  • the stoppers 109b and 109b can be provided to face each other.
  • each pair of the stoppers 109a and 109b opposed to each other is suspended from the hearth part 111 so as to hold both sides in the circumferential direction of the base 107b in a bowl shape. Clearances S are secured between the base 107b and between the stopper 109b and the base 107b.
  • the hearth part 111 can be thermally stretched in the circumferential direction, and can be thermally stretched in the direction (radial direction) along the edge of the pedestal 107 b of the mounting base 107.
  • the set of stoppers 109a and 109a and the set of stoppers 109b and 109b can also function as direction restricting parts.
  • the thermal expansion of the hearth part 111 is achieved.
  • the direction can be regulated. However, it is more preferable that these are disposed at both ends (two places) in the circumferential direction of the hearth part 111 because it can cope with the swing of the hearth part 111.
  • a stopper that restrains the rotary frame 100 in the radial direction or the circumferential direction is provided between the hearth parts 111 or around the mounting base 107. It can also be provided. Also, three or more stoppers can be provided. Although not shown, the stopper is not limited to one set and may be used alone.
  • the floor plate 130 is configured by circularly connecting a plurality of floor plate components 131 made of fan-shaped plates, and covers the upper surface of the hearth 110 in an annular shape.
  • FIG. 5 is a perspective view of the main part showing the structure of the floor plate that covers the upper surface of the hearth 110.
  • each floor board component 131 constituting the floor board 130 is arranged in a circle with a gap V (30 mm in the present embodiment), and interference between the floor board parts 131 at the time of thermal expansion is caused. You can avoid it.
  • a band plate 132 is attached to one end 131a in the circumferential direction of each floor board component 131 along the edge, and a band plate 133 is similarly attached to the other end 131b in the circumferential direction along the edge. It has been.
  • a plurality of bolt holes 134 are formed through the belt plate 132 and the floor plate component 131.
  • the bolt hole 134 corresponds to the bolt hole 123 of the connection frame portion 114 shown in FIG. 4 and is configured to fasten the hearth 110 and the floor plate 130 using the fixing bolt 125 and the nut 125a.
  • a large number of bolt holes 135 formed in the band plate 133 correspond to the bolt holes 124 of the connection frame portion 114 shown in FIG.
  • a large number of long holes (through holes) along the circumferential direction (arrow A direction). 136 is formed.
  • Each long hole 136 is arranged along the edge of the other end 131b of the floor board component 131 provided with the strip 133, and the bolt 126 is inserted into the long hole 136 and the bolt hole 124 of the connection frame part 114. Is loosely inserted and tightened with a nut 126a. However, the tightening torque of the nut 126a is set to a value that allows the thermal expansion of the floor plate component 131 in the circumferential direction.
  • each floor plate component 131 is fixed to the hearth part 111, and the other end 131 b in the circumferential direction is adjacent to the hearth part 111 (referred to as a hearth part 111 ′).
  • the other end 131b is provided with a long hole 136, and a bolt 126 as a connecting part standing from the circumferential end of the hearth part 111 'is loosely inserted into the long hole 136.
  • the other end 131b of the floor board component 131 is not constrained, and the floor board component 131 can thermally expand in the circumferential direction. .
  • a cover 137 having a U-shaped cross section is provided in a gap V portion between the floor board components 131 so that foreign matter does not enter the gap V and hinder thermal expansion of the floor board component 131.
  • the cover 137 is filled with a ceramic fiber blanket 138 having both flexibility and heat resistance as a heat insulating material. By filling the heat insulating material, the fixing bolt 125 and the bolt 126 are protected, and durability is enhanced.
  • FIG. 6 shows a hearth structure having the above configuration in a cross-sectional view taken along the line EE in FIG.
  • connection frame portions 104 and 105 are connected by connection frame portions 104 and 105 (only the connection frame portion 104 is shown in the figure).
  • a rail 102a is provided on the lower surface of the inner peripheral side rotating frame portion 102, and this rail 102a is supported by a wheel 140 that is arranged in a circle below the inner peripheral side rotating frame portion 102 and rotates around a horizontal axis. ing.
  • a rail 103a is provided on the lower surface of the outer peripheral side rotating frame 103, and this rail 103a is supported by a wheel 141 arranged in a circle below the outer peripheral rotating frame 103 and rotating around a horizontal axis. ing.
  • 102b is a guide rail, and it contacts with the wheel 142 rotating around a vertical axis, and is configured to prevent eccentricity of the rotating frame 100 during driving.
  • the hearth 110 includes a row of sliding support plates 108 provided on the mounting base 107 of the inner peripheral side rotating frame portion 102 and a row of sliding support plates 108 provided on the mounting base 107 of the outer peripheral side rotating frame portion 103. And is supported by.
  • the movement of the hearth 110 in the circumferential direction is regulated by the bolt 121, the bolt 122, and the stopper 109 in FIG.
  • the rotary frame 100 and the hearth 110 are only fixed by the fixing bolts 121 (see FIG. 4) provided for each hearth part 111. It is possible to freely stretch in any direction of the diameter direction.
  • the hearth 110 can be freely thermally deformed in response to temperature changes such as heating and cooling during operation, stress is not concentrated on the fixing bolt 121, and the hearth 110 mounted on the rotating frame 100 is stable. And can be rotated.
  • the outer peripheral side of the hearth 110 is connected to the rotating frame 100 via connecting bolts 122. Therefore, the hearth 110 can operate stably without dropping from the rotating frame 100.
  • the technique of the present invention can also be applied to a rotary hearth furnace having a diameter of 50 m or more by appropriately adjusting the number of divisions of the hearth and floor plate.

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Abstract

　本発明は、操業時における加熱や冷却等の温度変化に対応して炉床を自由に熱変形させることができるとともに、炉床結合部に加わる負荷を軽減して安定運転することが可能な、回転炉床炉の炉床構造を提供する。本発明に係る回転炉床炉の炉床構造は、環状の回転フレーム１００上に環状の炉床１１０が載せられ、その炉床の上面に床板１３０が敷設されている。上記炉床および上記床板は、円弧状に形成された複数の炉床部品１１１および床板部品１３１から構成される。隣接する炉床部品間および床板部品間にはそれぞれ所定の隙間が設けられ、炉床部品１１１と回転フレーム１００が固定部品１２１によって１箇所接続されるとともに、炉床部品１１１の熱伸び方向を規制する方向規制部品１２２が備えられている。

Description

回転炉床炉の炉床構造
　本発明は、酸化鉄に還元剤として炭材を内装させて構成された炭材内装塊成物を、環状の回転炉内にて高温下で還元させることにより金属鉄を製造する回転炉床炉に関し、より詳しくは、その炉床構造に関する。
　走行装置を有する炉床台車上に炉床耐火物が敷設されている回転炉床炉では、その炉床耐火物上に炭材内装塊成物が原料として装入され、その原料の上方から加熱が行われるようになっている。
　この種の回転炉床炉の炉床は、製作性を考慮して、通常は、複数の炉床台車を環状に結合して一体化することにより形成される。結合部の構造としては、隣り合う炉床台車の部材同士を溶接する溶接構造や、隣り合う炉床台車の部材同士を複数のボルトで締結するボルト締結構造が知られている。
　上記構成を有する回転炉床炉の炉床において、炉床台車は高温の炉内からの熱を受けるため、上面側温度が下面側温度よりも高くなる。その結果、各炉床台車が結合された一体構造の場合には、上面側と下面側との熱膨張差により、連結された炉床台車が皿ばねのように変形することがある。そして、内周側車輪が浮き上がり外周側車輪に過大な荷重が集中すると、走行障害を引き起こすことになる。
　さらに、内周側車輪の浮き上がりによって、走行台車の姿勢が回転炉床炉の径方向において大きく傾斜すると、走行台車の炉床耐火物と回転炉床炉内壁の炉壁耐火物とが干渉して走行できなくなるおそれがある。
　このような問題を回避するために、熱変形後においても炉床台車が水平な姿勢を維持できるよう、隣接する炉床台車の結合部において熱変形を許容する構造が必要となる。 
　隣接する炉床台車の部材同士を複数のボルトで締結する締結構造において熱変形を許容させるには、炉床台車の熱変形に応じて徐々にナットを緩めることで炉床台車間の結合部に自由を与えることができる。ところが、回転炉床炉がメンテナンス等で冷却されると、ボルトに緩みが生じてしまい、炉床台車間にがたつきが発生する。
　したがって、冷間においては、炉床は円形を維持することができず回転に支障を来たしてしまう。
　これを防止するためには、操業時に加熱や冷却等の温度変化が発生する毎にボルトに対するナットの締め付け量を調整することが考えられるが、現実的ではない。
　そこで、上記問題を解消し得る回転炉床炉の炉床台車結合構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１記載の上記炉床台車結合構造においては、炉床を載置している炉床台車がそれぞれ走行装置を有する複数の炉床台車を有する。そして、隣接する炉床台車間にスペーサを挿入することによって所定の隙間が確保され、また、水平方向に一列に配置された複数の結合ボルトを用いて、上記隣接する炉床台車が結合される。
　それにより、各炉床台車が操業時において熱変形しても、湾曲状の変形に対しては互いに拘束されず自由に変形できるために各炉床台車は常に安定した姿勢に保持される。また、結合ボルトがスペーサを介して隣接する炉床台車を結合しているため、操業時において熱変形した炉床台車同士が接触しないとされている。
日本国特開２００６－３１３０６１号公報
　しかしながら、従来の炉床台車結合構造では、炉床台車は変形できるものの変形時に加わる曲げ荷重および引張荷重は、直接、結合ボルトに作用する。したがって、回転炉床炉を大型化する場合を想定すると、結合ボルトの曲げ応力および引張応力を許容応力内に抑えて結合ボルトへの負荷を軽減するために、炉床台車の分割数を増やさなければならない。
　炉床台車の数を増やすと、回転炉床炉の製作に多大な時間と労力が費やされるという問題が生じる。
　従来の炉床台車結合構造における以上のような課題を考慮して、本発明は、操業時における加熱や冷却等の温度変化に対応して炉床を自由に熱変形させることができるとともに、炉床結合部に加わる負荷を軽減して回転炉床炉を安定して運転することができる回転炉床炉の炉床構造を提供する。
　本発明は、環状の回転フレーム上に載せられた環状の炉床の上面に床板が敷設されている回転炉床炉の炉床構造において、上記炉床および上記床板が、円弧状に形成された複数の炉床部品および床板部品から構成され、隣接する上記炉床部品間および上記床板部品間にそれぞれ所定の隙間が設けられ、各炉床部品は１箇所において固定部品によって上記回転フレームに固定され、上記炉床部品の熱伸び方向を規制する方向規制部品が備えられている。
　本発明によれば、回転フレームと炉床部品が１箇所で固定され、炉床部品において固定されていない部分は拘束されていないため、炉床部品に熱伸びによる変形が生じても固定部品に応力が集中せず、固定部品の損傷を防止することができる。
　また、方向規制部品は、炉床が上記固定部品による固定点を中心に回転することなく円周方向および径方向に熱伸びできるように熱伸び方向を規制する。 
　また、本発明において、上記回転フレーム上に、上記炉床部品を水平面上で摺動可能に支持するすべり支承板が配設されていることが好ましい。 
　本発明によれば、回転フレームの炉床支持部分にすべり支承板を配置しているため、炉床を無理なく円滑に熱変形させることができ、固定部品への応力集中を防止することができる。 
　また、本発明において、上記固定部品が、上記炉床部品の径方向における中心より内周側に設置されていることが好ましい。
　また、本発明において、上記固定部品として、上記炉床部品と上記回転フレームとを締結するボルト・ナットが備えられることができる。
　また、本発明において、各床板部品の円周方向一方端部は、上記炉床部品に固定され、各床板部品の円周方向他方端部は、円周方向に沿って長孔が設けられるとともに、上記炉床部品に隣接する炉床部品の円周方向端部の上方まで延設され、上記炉床部品に隣接する炉床部品の円周方向端部から立設される接続部品が、上記長孔に遊挿されていることが好ましい。この構成によれば、熱伸びが生じても床板の浮き上がりを防止することができる。
　また、本発明において、隣接する上記床板部品の隙間を覆うカバーが備えられ、このカバー内に断熱材が充填されていることが好ましい。
　上記カバーを備えた本発明によれば、隣接する床板部品の隙間に異物が侵入することが防止されるため、炉床および床板の加熱、冷却時において、安定した膨張・収縮が得られる。
　本発明によれば、操業時における加熱や冷却等の温度変化に対応して炉床を自由に熱変形させることができるとともに、炉床結合部に加わる負荷を軽減して回転炉床炉を安定して運転することが可能になる。
本発明に係る回転炉床炉の回転フレームの構成を示した平面図である。 (ａ)は内周側回転フレーム部に備えられるすべり支承板の正面図、(ｂ)はその底面図である。 本発明に係る回転炉床炉の炉床および床板の構成を示した平面図である。 回転フレームと炉床の分解斜視図である。 (ａ)は図４の床板の構造を一部省略して示す要部斜視図、(ｂ)は床板部品の円周方向端部の構成を示す平面図である。 図１のＥ－Ｅ矢視断面図である。 (ａ)は炉床部品の干渉を示す説明図、(ｂ)は方向規制部品の動作を示す説明図、(ｃ)は方向規制部品の適性配置を示す説明図、(ｄ)は方向規制部品の不適切配置を示す説明図である。
　以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。 
　本発明に係る回転炉床炉の炉床構造は、環状の回転フレームと、その回転フレーム上に載せられる環状の回転炉床と、その回転炉床の上面を環状にカバーする床板と、炉床を回転フレームに一カ所で固定する固定部品と、炉床がその固定部品による固定点を中心に回転することなく円周方向および径方向に熱伸びできるように熱伸び方向を規制する方向規制部品と、から主として構成されている。
　なお、本実施形態では直径１１．５ｍの回転炉床炉を例に取り、その炉床構造について説明する。
　１．回転フレーム 
　図１は回転フレームの構成を示す平面図である。 
　回転フレーム１００は、複数の円弧状回転フレーム部品（以下、回転フレーム部品と呼ぶ）１０１を円形に接続することにより組み立てられている。
　各回転フレーム部品１０１は、形鋼から構成される内周側回転フレーム部１０２と、その内周側回転フレーム部１０２の曲率よりも小さい曲率で同じく形鋼から構成される外周側回転フレーム部１０３と、内周側回転フレーム部１０２および外周側回転フレーム部１０３を直径方向に接続する多数の接続フレーム部１０４，１０５と、から主として構成されている。
　図中、ａ～ｆは回転フレーム部品１０１の継目位置を示しており、ｇは回転炉床炉の中心位置を示している。
　本実施形態では、回転フレーム１００は均等に６分割できる構成を例示している。しかしながら、回転フレーム１００の分割数は、炉床の熱伸び量、製作の容易さ、及び据え付けの容易さを考慮して適宜決定される。 
　また、回転フレーム１００の継目位置は、後述する床板の継目位置と一致しないよう、床板継目位置に対して時計回りに２°ずらした配置（図中、回転炉床炉の０°位置参照）となっている。
　上記内周側回転フレーム部１０２および外周側回転フレーム部１０３の上面には、所定の間隔ですべり支承板（後述する）を設置するための取付台１０７が配設されており、後述する炉床を摺動可能に支持することができる。 
　図２は、内周側回転フレーム部１０２の取付台１０７に固定されたすべり支承板１０８を示したものであり、同図(ａ)は回転炉床炉の中心位置ｇから見た正面図、同図(ｂ)はその底面図である。 
　すべり支承板１０８としては、大きな荷重を支えることができる、例えば、日本ピラー工業（株）製のピラーフロロゴールド（PILLAR No.4801）を使用することができる。 
　この種のすべり支承板１０８は、低摩擦係数の平板である（例えば、樹脂板１０８ａと金属板１０８ｂとを強固に接合したもの）。このようなすべり支承板１０８は、低摩擦で回転炉床を支持することができる。また、上記すべり支承板１０８は、自己潤滑性があるため、メンテンスフリーで長期間使用することができる。
　また、金属板１０８ｂは、上記取付台１０７の上面に溶接で固定されている。
　詳しくは、取付台１０７はＣ形鋼１０７ａと台座１０７ｂからなる。Ｃ形鋼１０７ａは内周側回転フレーム部１０２上に溶接で固定されており、上記すべり支承板１０８の金属板１０８ｂは、台座１０７ｂ上に溶接で固定されている。
　上記すべり支承板１０８は、外周側回転フレーム部１０３にも取付台１０７を介して配設されており、各すべり支承板１０８の樹脂板１０８ａによって、後述する炉床を摺動自在に支持するようになっている。
　図３は、上記回転フレーム１００上に設けられる炉床１１０とその炉床１１０をカバーする床板１３０とを一つの平面図に併せて示す。炉床１１０の一部は図面の左側（矢印Ｂで示す範囲）に、床板１３０の一部は図面右側（矢印Ｃで示す範囲）にそれぞれ示されている。
　２．炉床
　炉床１１０は、複数の円弧状炉床部品（以下、炉床部品と呼ぶ）１１１を円形に接続することにより組み立てられている。
　各炉床部品１１１は、Ｃ形鋼からなる内周側炉床フレーム部１１２と、その内周側炉床フレーム部１１２の曲率よりも小さい曲率で同じくＣ形鋼からなる外周側炉床フレーム部１１３と、内周側炉床フレーム部１１２および外周側炉床フレーム部１１３を直径方向に接続する多数の接続フレーム部１１４と、内周側炉床フレーム部１１２と同心円状に配置された補助炉床フレーム部１１５、１１６、１１７と、から主として構成されている。
　図中、ｈ～ｍは、後述する床板部品１３１の継目位置を示す。炉床１１０の継目位置は、上記床板継目位置に対し、時計回りに１．５°ずらした配置（図中、炉床１１０の０°位置参照）となっている。
　また、Ｄ１～Ｄ６は炉床１１０と回転フレーム１００との接続位置（固定点）を示す。炉床１１０は、回転フレーム１００に対し６個所で接続されている。なお、回転フレーム１００と炉床１１０との連結構造については後述する。
　２.１　炉床構造
　次に、上記回転フレーム１００、炉床１１０および床板１３０から構成される炉床構造について説明する。
　図４は、回転フレーム１００の要部と炉床１１０の要部とを示す分解斜視図である。
　同図において、回転フレーム１００の内周側回転フレーム部１０２および外周側回転フレーム部１０３上には、取付台１０７を介してすべり支承板１０８が配設されている。
　多数の取付台１０７のうち、内周側回転フレーム部１０２上のＤ１～Ｄ６（図３参照）位置の取付台１０７の台座１０７ｃには、ボルトを軸通させるためのボルト孔１０７ｄが穿設されている。
　また、上記台座１０７ｃに対し半径方向に並んでいる、外周側回転フレーム部１０３上の台座１０７ｅには、ボルトを軸通させるためのボルト孔１０７ｆが形成されている。ただし、上記ボルト孔１０７ｆは、１つのボルト孔１０７ｄに対して１つのボルト孔１０７ｆが対応するよう、１対１の関係で形成される。
　上記すべり支承板１０８上には、炉床部品１１１が載せられる。この炉床部品１１１の接続フレーム部１１４の下面には、上記台座１０７ｃと対応する位置にプレート１１９が設けられ、上記台座１０７ｅと対応する位置にプレート１２０が設けられている。
　上記プレート１１９には、台座１０７ｃのボルト孔１０７ｄと対向してボルト孔１１９ａが設けられている。
　２.２　固定部品
　上記ボルト孔１０７ｄとボルト孔１１９ａには固定ボルト１２１が軸通され、その固定ボルト１２１にナットが嵌められると、炉床部品１１１と回転フレーム部品１０１が炉床部品１１１の径方向における中心より内周側で固定される。このとき、固定ボルト１２１の取付位置は、回転フレーム部品１０１と炉床部品１１１とを１箇所で固定する固定点である。
　また、上記ボルト孔１０７ｄを備えた台座１０７ｃ、ボルト孔１１９ａを備えたプレート１１９、固定ボルト１２１及びナットは、固定部品として機能する。
　２.３　方向規制部品
　上記固定ボルト１２１による１箇所固定だけでは、図７(ａ)に示すように、炉床部品１１１が固定点Ｇを中心に回転（矢印Ｒ参照）し、隣接する炉床部品１１１と干渉するおそれがある。
　そこで、炉床部品１１１が固定点Ｇを中心に回転することなく円周方向および径方向に熱伸びできるように、方向規制部品が設けられている。
　図７(ｂ)は、その方向規制部品の機能を説明する説明図である。
　回転フレーム１００（図４参照）および炉床部品１１１のいずれか一方には長孔１２０ａが設けられ、この長孔１２０ａを介して、回転フレーム１００と炉床部品１１１とがピンまたはボルトで接続される。ただし、上記長孔１２０ａの長軸の向きは、固定ボルト１２１の取付位置である固定点Ｇと長孔１２０ａの中心Ｈとを結ぶ直線Ｌと平行になるように配置する必要がある。それにより、隣接する炉床部品１１１が互いに干渉せずに円周方向および径方向に熱伸びできるようになる。
　このことから、固定点Ｇと中心Ｈは、回転フレーム１００における径方向の線上に並べて設けることが好ましい。しかしながら、これに限られず、例えば図７(ｃ)に示すように径方向の線からある角度傾斜した線上に上記長孔１２０ａを設けることもできる。この場合も、長孔１２０ａの長軸の向きは、固定点Ｇと長孔１２０ａの中心Ｈとを結ぶ傾斜線Ｌ′と平行になるように配置される。
　図７(ｄ)に示すように、長孔１２０ａの向きが上記傾斜線Ｌ′に対して平行でないと、炉床部品１１１が熱伸びによって回転してしまい、隣接する炉床部品１１１に干渉することになる。
　図４の実施形態で説明すると、プレート１２０には、台座１０７ｅのボルト孔１０７ｆと対向して長孔（貫通孔）１２０ａが設けられている。長孔１２０ａの長軸は、固定ボルト１２１の中心（固定点）とボルト孔１０７ｆに軸通されたボルト１２２の中心とを結ぶ線に沿うように配置されている。
　このようにして、上記ボルト孔１０７ｆおよび長孔１２０ａには連結用のボルト１２２が軸通され、ナットが嵌められる。それにより、プレート１２０は、台座１０７ｅのすべり支承板１０８上で、長孔１２０ａが形成されている方向に沿って移動することができる。
　上記長孔１２０ａを備えたプレート１２０、上記ボルト孔１０７ｆを備えた台座１０７ｅ、ボルト１２２およびナットは、炉床部品１１１の熱伸び方向を規制する方向規制部品として機能する。
　このように、各回転フレーム部品１０１上の炉床部品１１１は、１２個のすべり支承板１０８によって摺動可能に支持されるとともに、回転フレーム部品１０１は炉床部品１１１の内周側にて一つの固定ボルト１２１によって固定されることになる。
　そのため、回転フレーム１００と炉床１１０は炉床部品１１１の内周側である、Ｄ１～Ｄ６位置に配設された複数本の固定ボルト１２１を介して連動回転する。しかしながら、炉床部品１１１の外周側については連結用のボルト１２２で連結されているものの径方向に拘束されていないため、炉床部品１１１は外周方向に向けて自由に熱伸びすることができる。
　また、円周方向の熱伸びを許容できるように、各炉床部品１１１の間には隙間Ｕが確保されている。 
　２.４　方向規制部品の別の形態
　上記方向規制部品に代えて、または上記方向規制部品とともに、金属板１０８ｂの円周方向の一方側に一組のストッパ１０９ａ，１０９ａを、他方側に一組のストッパ１０９ｂ，１０９ｂを、対向して設けることもできる。
　対向配置される各一組のストッパ１０９ａおよび１０９ｂは、図２に示したように、台座１０７ｂの円周方向両側を鉤状に抱えるようにして炉床部品１１１から垂下されており、ストッパ１０９ａと台座１０７ｂとの間及びストッパ１０９ｂと台座１０７ｂとの間にそれぞれ隙間Ｓが確保されている。それにより、炉床部品１１１は円周方向に熱伸びすることができ、また、取付台１０７の台座１０７ｂの縁に沿う方向（径方向）に熱伸びすることができる。
　したがって、上記一組のストッパ１０９ａ，１０９ａおよび一組のストッパ１０９ｂ，１０９ｂもまた、方向規制部品として機能することができる。
　なお、上記一組のストッパ１０９ａ，１０９ａおよび一組のストッパ１０９ｂ，１０９ｂが１つの炉床部品１１１に対して１箇所（上記ボルト１２２の取付位置に）設けられれば、炉床部品１１１の熱伸び方向を規制することができる。しかしながら、これらが炉床部品１１１の円周方向両端部（２箇所）に配設されれば、炉床部品１１１の振れにも対応することができるため、より好ましい。
　また、図示していないが、炉床部品１１１の熱伸びを阻害しなければ、回転フレーム１００を径方向または周方向に拘束するストッパを、各炉床部品１１１の間や取付台１０７の周囲に設けることもできる。また、ストッパは３箇所以上設けることもできる。なお、図示していないが、ストッパは一組に限らず単独で使用してもよい。
　３．床板
　床板１３０は、扇状プレートからなる複数の床板部品１３１を円形に接続することにより構成されており、炉床１１０の上面を環状にカバーするようになっている。
　図５は上記炉床１１０の上面をカバーする床板の構造を示す要部斜視図である。 
　同図(ａ)において、床板１３０を構成している各床板部品１３１は、隙間Ｖ（本実施形態では３０ｍｍ）を空けて円形に配置されており、熱伸び時における床板部品１３１同士の干渉を避けることができるようになっている。
　また、各床板部品１３１の円周方向の一方端部１３１ａには縁部に沿って帯板１３２が取り付けられ、円周方向の他方端部１３１ｂには同じく縁部に沿って帯板１３３が取り付けられている。帯板１３２と床板部品１３１を貫通して複数のボルト孔１３４が形成されている。
　このボルト孔１３４は、図４に示した接続フレーム部１１４のボルト孔１２３と対応しており、固定ボルト１２５およびナット１２５ａを用いて炉床１１０と床板１３０とを締結するよう構成されている。
　一方、帯板１３３に形成されている多数のボルト孔１３５は、図４に示した接続フレーム部１１４のボルト孔１２４と対応している。ただし、帯板１３３が設けられている床板部品１３１の他方端部１３１ｂには、図５(ｂ)に示すように、円周方向（矢印Ａ方向）に沿って多数の長孔（貫通孔）１３６が形成されている。
　各長孔１３６は、帯板１３３が設けられている床板部品１３１の他方端部１３１ｂの縁に沿って配列されており、これらの長孔１３６と接続フレーム部１１４のボルト孔１２４に、ボルト１２６が遊挿されてナット１２６ａで締め付けられる。ただし、ナット１２６ａの締め付けトルクは、床板部品１３１の円周方向の熱伸びを許容する値に設定される。
　各床板部品１３１の円周方向の一方端部１３１ａが炉床部品１１１に固定され、円周方向の他方端部１３１ｂがその炉床部品１１１に隣接する炉床部品（炉床部品１１１′と呼ぶ）の円周方向端部の上方まで延設される。他方端部１３１ｂには長孔１３６が設けられ、炉床部品１１１′の円周方向端部から立設される接続部品としてのボルト１２６が長孔１３６に対して遊挿されている。
　このように、上記床板部品１３１の他方端部１３１ｂに長孔１３６が設けられることにより、床板部品１３１の他方端部１３１ｂは拘束されず、床板部品１３１は円周方向に熱伸びすることができる。
　また、床板部品１３１同士の隙間Ｖ部分には、異物が隙間Ｖに侵入して床板部品１３１の熱伸びを妨害しないように断面コ字状のカバー１３７が設けられている。このカバー１３７内には、断熱材として柔軟性と耐熱性を兼ね備えたセラミックファイバーブランケット１３８が充填されている。上記断熱材を充填することによって、固定ボルト１２５およびボルト１２６が保護され、耐久性が高められている。
　図６は、上記構成を有する炉床構造を、図１のＥ－Ｅ矢視断面図で示す。
　図６において、内周側回転フレーム部１０２及び外周側回転フレーム部１０３は、接続フレーム部１０４及び１０５（図では接続フレーム部１０４のみ図示）によって接続されている。
　内周側回転フレーム部１０２の下面にはレール１０２ａが備えられており、このレール１０２ａは、内周側回転フレーム部１０２の下方に円形に配列されて水平軸まわりに回転する車輪１４０によって支持されている。
　外周側回転フレーム部１０３の下面にも同様にレール１０３ａが備えられており、このレール１０３ａは、外周側回転フレーム部１０３の下方に円形に配列されて水平軸まわりに回転する車輪１４１によって支持されている。
　なお、１０２ｂはガイドレールであり、垂直軸まわりに回転する車輪１４２と接触し、駆動時における回転フレーム１００の偏心を防ぐよう構成されている。
　炉床１１０は、内周側回転フレーム部１０２の取付台１０７上に設けられたすべり支承板１０８の列と、外周側回転フレーム部１０３の取付台１０７上に設けられたすべり支承板１０８の列とによって支持されている。炉床１１０の円周方向の移動は、図４のボルト１２１、ボルト１２２、ならびにストッパ１０９によって規制される。
　このように、回転フレーム１００と炉床１１０は、各炉床部品１１１毎に設けられている固定ボルト１２１（図４参照）によって固定されているだけであるから、炉床１１０は円周方向、直径方向のいずれの方向へも自由に熱伸びすることができる。
　したがって、操業時における加熱や冷却等の温度変化に対応して炉床１１０が自由に熱変形できるため、固定ボルト１２１に応力が集中せず、回転フレーム１００に搭載されている炉床１１０が安定して回転できる。
　さらに、回転フレーム１００と炉床１１０との固定点の数は少ないものの、炉床１１０の外周側は連結用のボルト１２２を介して回転フレーム１００と連結されている。そのため、炉床１１０は回転フレーム１００から脱落することなく安定して作動することができる。
　また、本発明の技術は、炉床及び床板の分割数を適宜調整することにより、直径５０ｍ級以上の回転炉床炉においても適用することができる。
　以上のとおり、本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２００９年３月５日出願の日本特許出願（特願２００９－０５２４９６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１００　回転フレーム
　１０１　回転フレーム部品
　１０２　内周側回転フレーム部
　１０３　外周側回転フレーム部
　１０４，１０５　接続フレーム部
　１０７　取付台
　１０８　すべり支承板
　１０８ａ　樹脂板
　１０８ｂ　金属板
　１０９　ストッパ（方向規制部品の別の形態）
　１１０　炉床
　１１１　炉床部品
　１１２　内周側炉床フレーム部
　１１３　外周側炉床フレーム部
　１１４　接続フレーム部
　１１５～１１７　補助炉床フレーム部
　１１９　プレート
　１１９ａ　ボルト孔
　１２０　プレート
　１２０ａ　長孔（方向規制部品）
　１２１　固定ボルト（固定部品）
　１２２　連結用のボルト（方向規制部品）
　１２３，１２４　ボルト孔
　１２５　固定ボルト
　１２６　ボルト
　１３０　床板
　１３１　床板部品
　１３７　カバー

Claims (6)

  1. 　環状の回転フレーム上に載せられた環状の炉床の上面に床板が敷設されている回転炉床炉の炉床構造において、
    　上記炉床および上記床板が、円弧状に形成された複数の炉床部品および床板部品から構成され、
    　隣接する上記炉床部品間および上記床板部品間にそれぞれ所定の隙間が設けられ、
    　各炉床部品は１箇所において固定部品によって上記回転フレームに固定され、
    　上記炉床部品の熱伸び方向を規制する方向規制部品が備えられていることを特徴とする回転炉床炉の炉床構造。
  2. 　上記回転フレーム上に、上記炉床部品を水平面上で摺動可能に支持するすべり支承板が配設されている請求項１記載の回転炉床炉の炉床構造。
  3. 　上記固定部品が、上記炉床部品の径方向における中心より内周側に設置されている請求項１または２記載の回転炉床炉の炉床構造。
  4. 　上記固定部品として、上記炉床部品と上記回転フレームとを締結するボルト及びナットが備えられている請求項１～３のいずれか１項に記載の回転炉床炉の炉床構造。
  5. 　各床板部品の円周方向一方端部は、上記炉床部品に固定され、
    　各床板部品の円周方向他方端部は、円周方向に沿って長孔が設けられるとともに、上記炉床部品に隣接する炉床部品の円周方向端部の上方まで延設され、
    　上記炉床部品に隣接する炉床部品の円周方向端部から立設される接続部品が、上記長孔に遊挿されている請求項１～４のいずれか１項に記載の回転炉床炉の炉床構造。
  6. 　隣接する上記床板部品の隙間を覆うカバーが備えられ、このカバー内に断熱材が充填されている請求項１～５のいずれか１項に記載の回転炉床炉の炉床構造。
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