JP6167727B2 - 転炉下清掃設備 - Google Patents

Description

本発明は、転炉の炉下に落下した溶湯や鋼滓等を除去する転炉下清掃設備に関する。

高炉で出銑された溶銑は、転炉において脱リン処理や脱炭処理、不純物の除去等が行われる。転炉工程では、例えば脱リン処理を終えた転炉内の溶湯が転炉の炉下を走行する台車に載置された再装入鍋に一度出湯され、転炉内に残存する鋼滓は、別の台車に載置された鋼滓鍋に排出される。その後、再装入鍋内にある脱リン処理された溶湯は、再度転炉内に装入され、脱炭処理を行った後、転炉下に待機している受鋼鍋に出鋼される。

転炉からの出湯や鋼滓排出の際には、鍋の外側に溶湯や鋼滓が飛散、落下することがある。また、転炉内で溶湯処理を行っている間も、溶湯や鋼滓が転炉内から飛散、落下することがある。このように転炉下に落下した溶湯や鋼滓は、廃棄せざるを得ない（以下、このような溶湯や鋼滓等を「廃棄物」という）。転炉下に落下した廃棄物は、溶湯流出防止溝に溜まっていく。

溶湯流出防止溝とは、転炉下に敷設された台車走行用レールの各レール間に形成された溝であり、万が一、転炉に亀裂等が生じて転炉内の溶湯が漏れ出した場合に、溶湯を溝内に留め、転炉設備の外部への溶湯の流出を防止するという役割を担う。この溶湯流出防止溝は、一度に転炉に装入される溶湯量よりも大きな体積（長さ、幅、深さ）を有している。

しかし、上記廃棄物が溶湯流出防止溝に溜まりすぎた場合には、廃棄物の分だけ溶湯流出防止溝内の溶湯収容スペースが減少してしまい、転炉内の溶湯が全て漏れ出した場合に、溶湯を溝内に留めておくができなくなる。

このような事態を防ぐため、溶湯流出防止溝内を定期的に清掃する必要がある。従来の転炉下の清掃設備として、鍋を載置する台車の前部にスクレーパーを取り付け、スクレーパーの高さ調整機構として油圧シリンダーを用いたものがある（特許文献１）。特許文献１に記載された転炉下清掃設備によれば、台車の移動に合わせて転炉下の廃棄物を掻き集めて除去することができる。

特開平５−９５４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された転炉下清掃設備は、スクレーパーの高さ調整機構に油圧シリンダーを用いており、高温状態（７００℃〜８００℃程度）にある廃棄物の熱の影響により、油圧シリンダーのパッキン損傷による油漏れ等の不良が起こりやすく、装置の故障が生じやすい状態にあった。また、スクレーパーの高さ調整にリンク機構を採用していたため、繰り返し使用による故障も生じやすかった。

上記事情に鑑み、本発明の目的は、従来よりも簡易的な構造を用いた転炉下清掃設備を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、転炉下の廃棄物を除去する転炉下清掃設備であって、転炉下を走行する清掃台車と、転炉下の地表面に敷設された台車走行用のレールと、前記レール間に設けられた、設備外部への溶湯の流出を防止する溶湯流出防止溝と、地表面から前記溶湯流出防止溝の溝底に向かって傾斜するように形成されたスロープ部とを備え、前記清掃台車は、前記レール上を走行する台車本体と、前記台車本体の前部において、前記台車本体の進行方向に対して平面視で直交する方向に沿って回転可能に軸支されたスクレーパーと、前記台車本体が前記溶湯流出防止溝の上方を走行する際に、前記スクレーパーの、前記溶湯流出防止溝に対応する部分である溝対応部の先端と前記溶湯流出防止溝の溝底との間に隙間が形成されるように、前記スクレーパーの軸支部よりも下方において前記台車本体に設けられた、回転した前記スクレーパーの下面に当接することで該スクレーパーの回転を制限するストッパーとを備え、前記スクレーパーの前記溝対応部は、前記スクレーパーが前記ストッパーに回転を制限された状態において前記台車本体の進行方向から見て前記溶湯流出防止溝内を覆うような幅と長さを有する、前記台車本体の前進と共に前記溶湯流出防止溝内にある廃棄物を前記台車本体の進行方向に沿って押し出し可能な形状を有し、前記スクレーパーの前記溝対応部の下面には、該溝対応部の先端が地表面および前記スロープ部に接触しないように前記台車本体の走行時において地表面あるいは前記スロープ部に接する車輪が取り付けられていることを特徴とする転炉下清掃設備が提供される。

前記スクレーパーの、前記レールに対応する部分であるレール対応部は、前記スクレーパーが前記ストッパーに回転を制限された状態において、前記レールとの間に隙間が形成された状態で支持されるように先端が前記スクレーパーの溝対応部の先端よりも短く、前記台車本体の前進と共に前記レール上の廃棄物を前記台車本体の進行方向に沿って押し出し可能な形状を有していても良い。

前記スクレーパーと前記台車本体の車輪との間に、サブスクレーパーが設けられ、前記サブスクレーパーは、前記台車本体の進行方向から見て前記レール上の空間を覆うような形状であって、前記台車本体の前進と共に前記レール上の廃棄物を前記台車本体の進行方向に押し出し可能な形状を有していても良い。

前記スロープ部は、前記スクレーパーの車輪が嵌合するスクレーパー用レールで構成され、前記スクレーパー用レールが地表面から前記溶湯流出防止溝の溝底に向かって突出するように設けられていても良い。

前記スクレーパーの表面に硬化肉盛が施されていても良い。前記清掃台車は、前記台車本体の走行時に前記スクレーパーの前記溝対応部の先端が地表面より高い位置にある状態で該スクレーパーを支持するように前記スクレーパーを吊り上げる吊り上げ機構を備えていても良い。

本発明によれば、転炉下清掃設備の構造を油圧シリンダーやリンク機構を用いない簡易的なものとしたことにより、構成部品の故障発生頻度を減少させることができる。

本発明の実施形態に係る転炉下清掃設備を示す概略平面図である。 図１中のＡ−Ａ断面視を示す概略図である。 図２中の清掃台車の拡大図である。 転炉下清掃設備の清掃過程を示すＡ−Ａ断面視である。 転炉下清掃設備の清掃過程を示すＡ−Ａ断面視である。 図４中のＢ−Ｂ断面視を示す概略図である。 転炉下清掃設備の清掃過程を示すＡ−Ａ断面視である。 清掃台車の走行形態の一例を示すＡ−Ａ断面視である。 本発明の別の実施形態に係る転炉下清掃設備を示すＡ−Ａ断面視である。 サブスクレーパーを設けた形態を示すＢ−Ｂ断面視である。

以下、本発明の実施形態を転炉下清掃設備１に基づいて説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１，図２に示す通り、転炉下清掃設備１は、例えば受鋼台車が走行する第１のレールＲ１と、例えば鋼滓台車が走行する第２のレールＲ２と、転炉Ｃの周辺の第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２を除く部分に設けられた溶湯流出防止溝２と、転炉下を走行する清掃台車３を有している。

第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２は、レール上面が地表面ＧＬと概ね等しくなるように敷設されている。すなわち、清掃台車３の走行面は、地表面ＧＬより低い位置となっている。また、図１に示すように、第１のレールＲ１と第２のレールＲ２との間には、後述するスクレーパー８の車輪１１が嵌合するスクレーパー用レール４が敷設されている。図２に示す通り、このスクレーパー用レール４の先端は、地表面ＧＬから溶湯流出防止溝２の溝底に向かって傾斜するようにして形成され、溶湯流出防止溝２の壁面上部から突出している（レール突出部５）。

また、図２に示す通り、溶湯流出防止溝２は、清掃台車３の進行方向Ｔに沿って一定の深さを有しているが、転炉Ｃから離れた場所では、溝の深さが更に深いピット６が形成されている。

次に、清掃台車３の構成について説明する。図１〜図３に示す通り、清掃台車３は、転炉内の溶湯や鋼滓を受ける鍋を載置する台車本体７と、台車本体７の前部（進行方向Ｔ側の端部）に設けられたスクレーパー８を備えている。なお、台車本体７に載置される鍋の種類（溶鋼鍋、鋼滓鍋等）は、特に限定されるものではない。また、本実施形態では、落下した廃棄物が溜まりやすい各レールＲ１、Ｒ２間の溶湯流出防止溝内を清掃することとする。

スクレーパー８は、例えば厚さ２０ｍｍ程度の平板にリブを立てたような構造を有しており、図１に示す通り、台車本体７の走行時に、平面視においてスクレーパー８の溶湯流出防止溝２を覆う部位（以下、「溝対応部８ａ」という）の先端が、第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２（台車用レール）を覆う部位（以下、「レール対応部８ｂ」という）の先端よりも長くなるように形成されている。溝対応部８ａの幅は、概ね溶湯流出防止溝２の幅と等しく、レール対応部８ｂの幅は、第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２のレール幅と概ね等しくなるように形成されている。また、スクレーパー８の溝対応部８ａの先端付近（図１の斜線部）には、硬化肉盛が施されている。

スクレーパー８がこのような形状を有していることで、後述するスクレーパー８の回転時に、各レール間の溶湯流出防止溝内にある廃棄物と、第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２のレール上にある廃棄物を台車本体７の進行方向Ｔに沿って押し出すことを可能にしている。なお、スクレーパー８の材質としては、例えばＳＳ４００が適用される。

図１，図３に示す通り、台車本体７の前部には、台車本体７の進行方向Ｔに対して平面視で直交する方向Ｗに沿って、３つのブラケット９が溶接されており、スクレーパー８の一端部は、これらのブラケット９にピン接合されている。このため、スクレーパー８の一端部は、ピン接合部１０において台車本体７の進行方向Ｔに対して平面視で直交する方向Ｗに沿って回転可能に軸支されている。なお、ブラケット９の取り付け位置や個数は、スクレーパー８の寸法等により適宜変更されるものである。

一方、スクレーパー８の他端部の下面には、スクレーパー用レール４に嵌合する車輪１１が設けられている。この車輪１１は、台車本体７の走行時に、スクレーパー８の先端が地表面ＧＬ及びスクレーパー用レール４の突出部５に接触しないような位置に取り付けられている。

また、図１，図３に示す通り、スクレーパー８のピン接合部１０（軸支部）の上方には、台車本体７に取り付けられた図示しないブラケットに引っ掛けたターンバックル１２が設けられている。また、スクレーパー８の第１のレールＲ１に対応するレール対応部８ｂの上面には、吊上げ用ブラケット１３が設けられている。この吊上げ用ブラケット１３とターンバックル１２はワイヤー１４を介して接続されている。これにより、スクレーパー８を吊り上げる吊上げ機構が構成される。

スクレーパー８のピン接合部１０（軸支部）の下方には、台車本体７に溶接されたストッパー１５が設けられている。ストッパー１５の前端部は傾斜面１５ａとなっており、この傾斜面１５ａは、後述するスクレーパー８の回転時において、スクレーパー８の下面に当接することにより回転を制限することが可能な傾斜角を有している。

清掃台車３は、以上のように構成されている。次に、転炉下清掃設備１による溶湯流出防止溝２の清掃方法について説明する。なお、溶湯流出防止溝２の清掃は、例えば、脱リン処理された溶湯の出湯工程で行われる。

まず、図２に示す清掃台車３は、転炉内の溶湯を受けるために進行方向Ｔに沿って前進する。その後、図４に示すように、スクレーパー８の車輪１１がスクレーパー用レール４の突出部５に到達すると、スクレーパー８は、ピン接合部１０（軸支部）を回転軸として自重により下方に回転する。このとき、スクレーパー用レール４の突出部５には、スクレーパー８の車輪１１が接触しているため、スクレーパー８の自重による下方への回転は一時的に制限される。

その後、スクレーパー８の回転を制限していた車輪１１がスクレーパー用レール４の突出部５を通過すると、スクレーパー８は自重により更に下方に回転する。そして、図５に示すように、下方に回転するスクレーパー８は、下面がストッパー１５の傾斜面１５ａに当接し、支持される。これにより、スクレーパー８の下方への回転は制限される。

このとき、スクレーパー８は、溝対応部８ａの先端と溶湯流出防止溝２の溝底との間に所定の隙間が形成された状態で支持される。すなわち、清掃台車３の進行方向Ｔから見ると（図６）、スクレーパー８は、各レールＲ１、Ｒ２の間にある溶湯流出防止溝内を覆うような状態で支持されることになる。この状態で台車本体７が前進することにより、溶湯流出防止溝内にある廃棄物を台車本体７の進行方向Ｔに沿って溶湯流出防止溝内から押し出すことができる。これにより、溶湯流出防止溝内から廃棄物を除去することができる。

また、スクレーパー８の溝対応部８ａのうち、廃棄物と接触する部分には、硬化肉盛が施されているため（図６の斜線部）、廃棄物の押し出し除去を繰り返し行うことによりスクレーパー８の表面の摩耗が進んでも、短期間でスクレーパー８が欠損することがなくなる。すなわち、スクレーパー８のメンテナンスや交換の頻度を少なくすることができる。

なお、溝対応部８ａの先端と溶湯流出防止溝２の溝底との間に所定の隙間を設けない場合、換言すると、溝対応部８ａの先端と溝底が接触した状態にある場合は、台車本体７の繰り返し移動により溝対応部８ａの先端が摩耗しやすくなる。このため、溝対応部８ａの先端と溝底との間には所定の隙間を設けることが好ましい。

一方、溝対応部８ａの先端と溶湯流出防止溝２の溝底との隙間が大きすぎると、溝底周辺に堆積した廃棄物を除去することができなくなる。しかしながら、溶湯流出防止溝内の廃棄物は、必ずしも全て除去する必要はない。例えば、溶湯流出防止溝２の体積が、一度に転炉内に装入される溶湯量よりも極めて大きい場合には、溝底周辺の廃棄物を除去しなくても、転炉内から漏れ出した溶湯を溝内に留めることが可能である。すなわち、スクレーパー８の溝対応部８ａの先端と溶湯流出防止溝２の溝底との間の「所定の隙間」は、溶湯流出防止溝２の構造等に応じて適宜変更されるものである。なお、溝対応部８ａの先端と溝底との隙間は、例えばスクレーパー８の寸法や軸支部の位置、あるいはストッパー１５の形状や取り付け位置等を変更することにより調整される。

また、図６に示す通り、スクレーパー８の溝対応部８ａと同様に、レール対応部８ｂの先端も、第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２との間に所定の隙間が形成された状態で支持される。このため、台車本体７の前進と共に、第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２のレール上にある廃棄物を台車本体７の進行方向Ｔに沿って押し出すことができる。これにより、レール上の廃棄物を除去することができ、台車の走行を安定させることができる。なお、レール上の廃棄物は、スクレーパー８に押し出されることにより溶湯流出防止溝２に落下するか、あるいはスクレーパー８の表面に乗り上げるようにして堆積していき、最終的にはレール対応部８ｂの表面から溶湯流出防止溝２に零れ落ちる。こうして、溶湯流出防止溝内の廃棄物と共に除去される。

図７に示す通り、台車本体７が更に前進すると、スクレーパー８は、溶湯流出防止溝２の深さが更に深くなっているピット６に到達する。スクレーパー８に押し出されている廃棄物は、ここでピット６に落下することになる。その後、台車本体７が後退し、転炉Ｃの直下に停止して、台車本体７に載置された鍋で転炉内の溶湯を受ける。

そして、台車本体７は更に後退していき、スクレーパー８の車輪１１は、スクレーパー用レール４の突出部５に接触する。ここで、スクレーパー８は、車輪１１の径の大きさ分だけ上方に持ち上がり、スクレーパー８の下面とストッパー１５が離れることになる。このため、スクレーパー８の自重による下方への回転は、スクレーパー８の車輪１１により制限されることになる。その後、台車本体７が更に後退することで、溶湯流出防止溝２の清掃及び脱リン処理された溶湯の出湯工程が終了する。

このようにして出湯工程を行う都度、自動的に溶湯流出防止溝２が清掃される。なお、出湯工程を繰り返し行うと、溶湯流出防止溝２のピット６内に廃棄物が溜まっていくことになるが、ピット６内の廃棄物は、ブルドーザー等を用いて定期的に搬出される。

また、清掃台車３のメンテナンスを行う等の諸事情により、清掃台車３を前進させ、そのまま転炉周辺から離脱させることが必要になる場合もある。その場合には、図８に示すように、ターンバックル１２を締めてスクレーパー８を吊り上げる。こうすることにより、スクレーパー８が自重によって下方に回転することなく、清掃台車３を移動させることができる。これにより、清掃台車３の後退時に、スクレーパー８の車輪１１がピット６の壁面に引っ掛からないようにすることができる。

以上の通り、本実施形態によれば、清掃台車３の台車本体７の前部に、車輪１１を備えたスクレーパー８を回転可能なように軸支したことにより、台車本体７が前進すると共にスクレーパー８を自重により下方に回転させることができる。これに加え、溶湯流出防止溝２にスクレーパー用レール４の突出部５が形成されていることにより、転炉下を走行する清掃台車３のスクレーパー８が、台車本体７の前進と共に溶湯流出防止溝内の廃棄物を押し出し除去することができる。

これにより、従来のような油圧シリンダーやリンク機構を用いることのない簡易的な構造で溶湯流出防止溝の廃棄物を除去することができる。その結果、清掃台車の故障の発生頻度を減少させることができ、メンテナンスや部品交換に費やされるコストも抑えることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、清掃台車の台車本体として、溶湯を受ける鍋を載置する台車にスクレーパーを取り付けることとしたが、その他の台車（例えば、鋼滓台車）に取り付けても良い。あるいは、鍋を載置できない台車に取り付けても良い。すなわち、スクレーパーの取り付けは、台車に限定されるものではなく、他の移動体であっても良く、溶湯流出防止溝に沿って移動する移動体に上記実施形態で説明したようなスクレーパーを取り付ける転炉下清掃設備は、本発明の技術的範囲に属する。

また、上記実施形態では、スクレーパーの形状が第１のレールの内側にある溶湯流出防止溝のみを清掃する形状となっているが、第１のレールの外側も清掃することが可能な形状としても良い。また、台車用レールとして、第１のレール及び第２のレールを用いたが、レールの種類や数量はこれに限定されるものではない。また、スクレーパーと台車本体との軸支は、ピン接合に限定されるものではない。また、ブラケットやストッパー等の部品は、上記実施形態で説明したように作用する部品であれば代用することが可能であり、部品の固定方法は溶接に限定されるものでもない。また、上記実施形態では、ターンバックルを用いてスクレーパーの吊上げ機構を構成したが、ターンバックルを用いずに吊上げ機構を構成しても良い。

また、上記実施形態では、スクレーパー８の車輪１１がスクレーパー用レール４を通過する構成としたが、図９に示すように、地表面ＧＬと溶湯流出防止溝２とを接続するスロープ１６上を通過する構成としても良い。これに加え、清掃台車は、地表面を走行することに限定されず、他の水平面（以下、「基準面」という）を走行することとしても良い。すなわち、基準面と溶湯流出防止溝の溝底が接続されているか否かに関わらず、基準面から溶湯流出防止溝の溝底に向かって傾斜するように形成されたスロープ部を、台車本体の走行時にスクレーパーの車輪が通過するように清掃設備が構成されていれば、上記実施形態で説明した作用効果を享受することができる。

また、図１０に示すように、スクレーパー８と台車本体７の車輪との間に、台車本体７の前進と共に、第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２（台車用レール）のレール上の廃棄物を台車本体７の進行方向Ｔに沿って押し出し可能な形状を有するサブスクレーパー１７を設けても良い。なお、図１０では、スクレーパー８の外形線のみを波線で図示しており、台車本体７の車輪については図示していない。サブスクレーパー１７を設けることにより、清掃台車３のスクレーパー８で除去しきれなかった第１のレールＲ１及び第２のレールＲ２のレール上の廃棄物を確実に除去することができる。

本発明は、転炉下の廃棄物を除去する転炉下清掃設備に適用することができる。

１ 転炉下清掃設備
２ 溶湯流出防止溝
３ 清掃台車
４ スクレーパー用レール
５ レール突出部（スロープ部）
６ ピット
７ 台車本体
８ スクレーパー
８ａ 溝対応部
８ｂ レール対応部
９ ブラケット
１０ ピン接合部（軸支部）
１１ 車輪
１２ ターンバックル
１３ 吊上げ用ブラケット
１４ ワイヤー
１５ ストッパー
１５ａ 傾斜面
１６ スロープ
１７ サブスクレーパー
Ｃ 転炉
ＧＬ 地表面（基準面）
Ｒ１ 第１のレール（台車用レール）
Ｒ２ 第２のレール（台車用レール）
Ｔ 進行方向
Ｗ 進行方向に直交する方向

Claims (6)

1. 転炉下の廃棄物を除去する転炉下清掃設備であって、
   転炉下を走行する清掃台車と、
   転炉下の地表面に敷設された台車走行用のレールと、
   前記レール間に設けられた、設備外部への溶湯の流出を防止する溶湯流出防止溝と、
   地表面から前記溶湯流出防止溝の溝底に向かって傾斜するように形成されたスロープ部とを備え、
   前記清掃台車は、
   前記レール上を走行する台車本体と、
   前記台車本体の前部において、前記台車本体の進行方向に対して平面視で直交する方向に沿って回転可能に軸支されたスクレーパーと、
   前記台車本体が前記溶湯流出防止溝の上方を走行する際に、前記スクレーパーの、前記溶湯流出防止溝に対応する部分である溝対応部の先端と前記溶湯流出防止溝の溝底との間に隙間が形成されるように、前記スクレーパーの軸支部よりも下方において前記台車本体に設けられた、回転した前記スクレーパーの下面に当接することで該スクレーパーの回転を制限するストッパーとを備え、
   前記スクレーパーの前記溝対応部は、前記スクレーパーが前記ストッパーに回転を制限された状態において前記台車本体の進行方向から見て前記溶湯流出防止溝内を覆うような幅と長さを有する、前記台車本体の前進と共に前記溶湯流出防止溝内にある廃棄物を前記台車本体の進行方向に沿って押し出し可能な形状を有し、
   前記スクレーパーの前記溝対応部の下面には、該溝対応部の先端が地表面および前記スロープ部に接触しないように前記台車本体の走行時において地表面あるいは前記スロープ部に接する車輪が取り付けられていることを特徴とする転炉下清掃設備。
2. 前記スクレーパーの、前記レールに対応する部分であるレール対応部は、前記スクレーパーが前記ストッパーに回転を制限された状態において、前記レールとの間に隙間が形成された状態で支持されるように先端が前記スクレーパーの溝対応部の先端よりも短く、前記台車本体の前進と共に前記レール上の廃棄物を前記台車本体の進行方向に沿って押し出し可能な形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の転炉下清掃設備。
3. 前記スクレーパーと前記台車本体の車輪との間に、サブスクレーパーが設けられ、前記サブスクレーパーは、前記台車本体の進行方向から見て前記レール上の空間を覆うような形状であって、前記台車本体の前進と共に前記レール上の廃棄物を前記台車本体の進行方向に押し出し可能な形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の転炉下清掃設備。
4. 前記スロープ部は、前記スクレーパーの車輪が嵌合するスクレーパー用レールで構成され、前記スクレーパー用レールが地表面から前記溶湯流出防止溝の溝底に向かって突出するように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転炉下清掃設備。
5. 前記スクレーパーの表面に硬化肉盛が施されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転炉下清掃設備。
6. 前記清掃台車は、前記台車本体の走行時に前記スクレーパーの前記溝対応部の先端が地表面より高い位置にある状態で該スクレーパーを支持するように前記スクレーパーを吊り上げる吊り上げ機構を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の転炉下清掃設備。

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