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技術 炉体支持機構および冶金炉

出願人 スチールプランテック株式会社
発明者 佐藤賢青田玲仲間聖良
出願日 2016年2月2日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2016-017612
公開日 2017年8月10日 (4年2ヶ月経過) 公開番号 2017-137525
状態 特許登録済
技術分野 炭素鋼又は鋳鋼の製造 竪形炉、炉床形炉、アーク炉(炉1)
主要キーワード 半割リング 摺動側面 部支持機構 支持点数 経時変形 各支持機構 球面摺動 固定態様
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月10日)のものです。
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図面 (11)

課題

複雑な機構や必要以上の大きな支持機構とならず、熱変形経時変形による炉体の変形の影響を少なくできる炉体支持機構を提供する。

解決手段

炉体回動軸3上で炉体5の両側の2箇所に位置する軸体接続部15のそれぞれに軸体17が接続された支持リング7と、支持リング7の上方に位置し、支持リング7と炉体5とを接続する上部支持機構9と、支持リング7の下方に位置し、支持リング7と炉体5とを接続する下部支持機構11とを備え、上部支持機構9のそれぞれが、炉体5側に設けられた上部炉体連結部23と、支持リング7側に設けられた上部支持リング連結部25と、上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とを連結する上部連結ピン27とを備え、上部連結ピン27が上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とのうちの少なくとも一方を炉体回動軸3と平行な方向に貫通して設けられている。

概要

背景

製鋼用冶金炉炉体は、所定の距離を離して炉体を囲むように配置されたトラニオンリング支持リング)に支持され、トラニオンリングを回動させることで回動できるようになっている。

冶金炉の炉体支持機構先行例としては、例えば特許文献1に開示の溶融金属容器支持装置が挙げられる。
上記特許文献1には、トラニオンリング下面の4箇所にブラケットを配置するとともに炉体側にも同様なブラケットを配置し、両者をリンクで連結することにより炉体をトラニオンリングによって支持する方法が開示されており、炉体の変形にも追従して不均等な荷重が作用しないことが記載されている。

概要

複雑な機構や必要以上の大きな支持機構とならず、熱変形経時変形による炉体の変形の影響を少なくできる炉体支持機構を提供する。炉体回動軸3上で炉体5の両側の2箇所に位置する軸体接続部15のそれぞれに軸体17が接続された支持リング7と、支持リング7の上方に位置し、支持リング7と炉体5とを接続する上部支持機構9と、支持リング7の下方に位置し、支持リング7と炉体5とを接続する下部支持機構11とを備え、上部支持機構9のそれぞれが、炉体5側に設けられた上部炉体連結部23と、支持リング7側に設けられた上部支持リング連結部25と、上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とを連結する上部連結ピン27とを備え、上部連結ピン27が上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とのうちの少なくとも一方を炉体回動軸3と平行な方向に貫通して設けられている。

目的

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、複雑な機構や必要以上の大きな支持機構とならず、熱変形や経時変形による影響を少なくできる炉体支持機構およびそれを備える冶金炉を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

平方向に延びる炉体回動軸を中心として炉体を回動可能に支持する冶金炉の炉体支持機構であって、前記炉体の周囲を囲む支持リングと、前記炉体回動軸上で前記炉体の両側の2箇所に位置する前記支持リングの軸体接続部のそれぞれから外方に突設され、前記炉体回動軸を中心に回動するよう構成された軸体と、前記支持リングの前記軸体接続部のそれぞれの上方に位置し、前記支持リングの上面と前記炉体とを接続する上部支持機構と、前記支持リングの前記軸体接続部のそれぞれの下方に位置し、前記支持リングの下面と前記炉体とを接続する下部支持機構とを備え、前記上部支持機構が、2つの前記上部支持機構のみで前記炉体及びその内容物の全荷重支えられる強度を有し、前記上部支持機構のそれぞれが、前記炉体側に設けられた上部炉体連結部と、前記支持リング側に設けられた上部支持リング連結部と、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とを連結する上部連結部材とを備え、前記上部連結部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの少なくとも一方を前記炉体回動軸と平行な方向に貫通して設けられており、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能となるよう構成されていることを特徴とする炉体支持機構。

請求項2

前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方と前記上部連結部材との間に摺動部材が介在していることを特徴とする請求項1に記載の炉体支持機構。

請求項3

前記上部連結部材が円柱形状の上部連結ピンからなり、前記摺動部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方に固定された上部すべり軸受からなり、前記上部連結ピンが、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの他方に固定されていることを特徴とする請求項2に記載の炉体支持機構。

請求項4

前記上部すべり軸受が、内面円筒形状を有する摺動面であり外面が球面形状を有する摺動面である内筒部と、内面が前記内筒部の前記外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部とを含み、前記上部連結ピンが前記上部すべり軸受の前記内筒部に挿通されていることにより、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが、前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能であるとともに、互いに対してあらゆる方向の角度に傾動可能に構成されていることを特徴とする請求項3に記載の炉体支持機構。

請求項5

前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうち前記他方が、鉛直方向に延びる2枚の上部連結ピン支持部材を備え、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方が、前記2枚の上部連結ピン支持部材の間に位置して鉛直方向に延びる1枚の軸受支持部材を備え、前記軸受支持部材と前記2枚の上部連結ピン支持部材との間に、前記炉体回動軸と平行な方向に隙間が設けられていることを特徴とする請求項3又は4に記載の炉体支持機構。

請求項6

前記下部支持機構のそれぞれが、前記炉体側に設けられた下部炉体係合部と、前記支持リング側に設けられた下部支持リング係合部と、前記下部炉体係合部と前記下部支持リング係合部とを互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる下部係合部材とを備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の炉体支持機構。

請求項7

前記下部支持リング係合部が、前記支持リング側であって、前記支持リングの円周方向における位置が前記下部炉体係合部とは異なる位置に設けられており、前記下部係合部材が、その一端が前記炉体回動軸と平行な第1下部回動軸を中心に回動可能に前記下部支持リング係合部に接続されると共に、他端が前記炉体回動軸と平行な第2下部回動軸を中心に回動可能に前記下部炉体係合部に接続されたリンク部材であることを特徴とする請求項6に記載の炉体支持機構。

請求項8

前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれと前記リンク部材とが円柱形状の下部連結ピンにより接続されており、前記下部連結ピンが、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれに固定されていると共に、前記リンク部材に設けられた下部すべり軸受に挿通され、前記下部すべり軸受は、外面が球面形状を有する摺動面である内筒部と、内面が前記下部すべり軸受の前記内筒部の前記外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部とを含み、前記下部連結ピンが前記下部すべり軸受の前記内筒部に挿通されていることにより、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれと前記リンク部材とが互いに対してあらゆる方向に傾動可能に構成されていることを特徴とする請求項7に記載の炉体支持機構。

請求項9

前記下部支持リング係合部が、鉛直下方に延びる2枚の第1下部連結ピン支持部材を備え、前記リンク部材の前記一端は前記2枚の第1下部連結ピン支持部材の間に配置されており、前記下部炉体係合部が、鉛直上方に延びる2枚の第2下部連結ピン支持部材を備え、前記リンク部材の前記他端は前記2枚の第2下部連結ピン支持部材の間に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の炉体支持機構。

請求項10

前記下部支持リング係合部が、前記支持リングから下方に向けて突設された下部支持軸を含み、前記下部炉体係合部が、平面視において前記支持リングの円周方向における両側から前記下部支持軸を挟む位置に、前記炉体から外方に張出すように設けられた一対のストッパ部を含み、該一対のストッパ部は、互いに対向する面のそれぞれが、前記炉体回動軸と平行な方向と鉛直方向とを含む平面形状を有する摺動面となっており、前記下部係合部材は、前記下部支持軸が挿入される挿入穴が設けられるとともに、前記一対のストッパ部の前記摺動面と対向し、前記炉体回動軸と平行な方向と鉛直方向との双方において前記一対のストッパ部の前記摺動面に対して摺動可能に形成された一対の摺動側面を有するストッパブロックであることを特徴とする請求項6に記載の炉体支持機構。

請求項11

前記下部支持軸が円柱形状を有し、前記挿入穴が、前記下部支持軸よりも直径の大きな円形であり、前記下部支持軸と前記挿入穴との間に、外側面が平面視において前記挿入穴と同じ直径を有する円形を有しているとともに、内側面が平面視において前記下部支持軸の前記直径と同じ直径を有すると共に前記外側面の前記円形の中心とは異なる位置を中心とする円形を有する偏心リングが介在していることを特徴とする請求項10に記載の炉体支持機構。

請求項12

前記炉体の側面に、前記炉体回動軸の方向と直交する水平方向の外方に向けて突設された炉体位置決め部と、前記炉体位置決め部の近傍の前記支持リング上であって前記炉体回動軸の方向において前記炉体位置決め部を挟む位置に、前記炉体位置決め部と当接する一対の炉体ストッパとを更に備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の炉体支持機構。

請求項13

前記炉体位置決め部と、前記一対の炉体ストッパとが、前記炉体回動軸の方向と直交する水平方向及び鉛直方向に互いに対して摺動可能に接していることを特徴とする請求項12に記載の炉体支持機構。

請求項14

溶融金属を収容する炉体と、請求項1〜13のいずれか1項に記載の炉体支持機構とを備え、前記炉体が前記炉体支持機構により支持されている冶金炉。

技術分野

0001

本発明は、水平方向に延びる炉体回動軸を中心として炉体を回動可能に支持する冶金炉の炉体支持機構と、それを備える冶金炉に関する。

背景技術

0002

製鋼用冶金炉の炉体は、所定の距離を離して炉体を囲むように配置されたトラニオンリング支持リング)に支持され、トラニオンリングを回動させることで回動できるようになっている。

0003

冶金炉の炉体支持機構の先行例としては、例えば特許文献1に開示の溶融金属容器支持装置が挙げられる。
上記特許文献1には、トラニオンリング下面の4箇所にブラケットを配置するとともに炉体側にも同様なブラケットを配置し、両者をリンクで連結することにより炉体をトラニオンリングによって支持する方法が開示されており、炉体の変形にも追従して不均等な荷重が作用しないことが記載されている。

先行技術

0004

特表2013−535569号公報

発明が解決しようとする課題

0005

この種の炉体は近年大型化が進み、炉体内溶融金属を含んだ総重量が1000tonを超えるものが多くなっており、バネ等の伸縮機能を有するリンク装置によって炉体の荷重を支え機構を実現することは困難であるため、上記のようにリンクで連結されることが多い。
しかし、上記のような4箇所で支持する機構やそれ以上の数の複数箇所で支持する機構では、炉体が熱等の影響により変形しても全ての支持部が均等に荷重を分担することは、伸縮機能がないかぎり困難である。炉体の熱変形が進むと、一部のリンクに荷重が集中し、その内の1本には総重量の半分が加わることも考えられる。そのため、全ての支持部においてその荷重に対処できる大きな支持リンクが必要となる上、ブラケット側の構造もそれに対応して全箇所とも強固にする必要があり、概して大きな支持機構となってしまう。

0006

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、複雑な機構や必要以上の大きな支持機構とならず、熱変形や経時変形による影響を少なくできる炉体支持機構およびそれを備える冶金炉を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0007

4点支持の場合には、炉体の変形等によって支持点数が3点、あるいは2点になることが考えられ、そのため支持点数が減った状態でも支持可能な強度が要求され、結局、2点支持に要求される強度の支持機構が各部に必要となる。
この点、2点支持の場合には、炉体の変形等によって支持点数が減ることはなく、2点の支持点で荷重をほぼ均等に負担することになるので、支持点数が減少することを考慮することなく各支持機構の強度を設定できる。
そこで本発明者らは、2点支持を前提として、熱変形や経時変形の影響を少なくするにはいかにすべきかを鋭意検討し、本発明を完成した。

0008

(1)本発明に係る炉体支持機構は、水平方向に延びる炉体回動軸を中心として炉体を回動可能に支持する冶金炉の炉体支持機構であって、
前記炉体の周囲を囲む支持リングと、
前記炉体回動軸上で前記炉体の両側の2箇所に位置する前記支持リングの軸体接続部のそれぞれから外方に突設され、前記炉体回動軸を中心に回動するよう構成された軸体と、
前記支持リングの前記軸体接続部のそれぞれの上方に位置し、前記支持リングの上面と前記炉体とを接続する上部支持機構と、
前記支持リングの前記軸体接続部のそれぞれの下方に位置し、前記支持リングの下面と前記炉体とを接続する下部支持機構とを備え、
前記上部支持機構が、2つの前記上部支持機構のみで前記炉体及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有し、
前記上部支持機構のそれぞれが、
前記炉体側に設けられた上部炉体連結部と、
前記支持リング側に設けられた上部支持リング連結部と、
前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とを連結する上部連結部材とを備え、
前記上部連結部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの少なくとも一方を前記炉体回動軸と平行な方向に貫通して設けられており、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能となるよう構成されていることを特徴とするものである。

0009

(2)上記(1)に記載のものにおいて、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方と前記上部連結部材との間に摺動部材が介在していてもよい。

0010

(3)また、上記(2)に記載のものにおいて、前記上部連結部材が円柱形状の上部連結ピンからなり、前記摺動部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方に固定された上部すべり軸受からなり、前記上部連結ピンが、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの他方に固定されていてもよい。

0011

(4)また、上記(3)に記載のものにおいて、前記上部すべり軸受が、内面円筒形状を有する摺動面であり外面が球面形状を有する摺動面である内筒部と、内面が前記内筒部の前記外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部とを含み、
前記上部連結ピンが前記上部すべり軸受の前記内筒部に挿通されていることにより、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが、前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能であるとともに、互いに対してあらゆる方向の角度に傾動可能に構成されていてもよい。

0012

(5)また、上記(3)又は(4)に記載のものにおいて、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうち前記他方が、鉛直方向に延びる2枚の上部連結ピン支持部材を備え、
前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの前記一方が、前記2枚の上部連結ピン支持部材の間に位置して鉛直方向に延びる1枚の軸受支持部材を備え、
前記軸受支持部材と前記2枚の上部連結ピン支持部材との間に、前記炉体回動軸と平行な方向に隙間が設けられていてもよい。

0013

(6)また、上記(1)〜(5)のいずれかに記載のものにおいて、前記下部支持機構のそれぞれが、
前記炉体側に設けられた下部炉体係合部と、
前記支持リング側に設けられた下部支持リング係合部と、
前記下部炉体係合部と前記下部支持リング係合部とを互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる下部係合部材とを備えていてもよい。

0014

(7)また、上記(6)に記載のものにおいて、前記下部支持リング係合部が、前記支持リング側であって、前記支持リングの円周方向における位置が前記下部炉体係合部とは異なる位置に設けられており、
前記下部係合部材が、その一端が前記炉体回動軸と平行な第1下部回動軸を中心に回動可能に前記下部支持リング係合部に接続されると共に、他端が前記炉体回動軸と平行な第2下部回動軸を中心に回動可能に前記下部炉体係合部に接続されたリンク部材であってもよい。

0015

(8)また、上記(7)に記載のものにおいて、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれと前記リンク部材とが円柱形状の下部連結ピンにより接続されており、
前記下部連結ピンが、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれに固定されていると共に、前記リンク部材に設けられた下部すべり軸受に挿通され、
前記下部すべり軸受は、外面が球面形状を有する摺動面である内筒部と、内面が前記内筒部の前記外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部とを含み、
前記下部連結ピンが前記下部すべり軸受の前記内筒部に挿通されていることにより、前記下部炉体係合部及び前記下部支持リング係合部のそれぞれと前記リンク部材とが互いに対してあらゆる方向に傾動可能に構成されていてもよい。

0016

(9)また、上記(8)に記載のものにおいて、前記下部支持リング係合部が、鉛直下方に延びる2枚の第1下部連結ピン支持部材を備え、
前記リンク部材の前記一端は前記2枚の第1下部連結ピン支持部材の間に配置されており、
前記下部炉体係合部が、鉛直上方に延びる2枚の第2下部連結ピン支持部材を備え、
前記リンク部材の前記他端は前記2枚の第2下部連結ピン支持部材の間に配置されていてもよい。

0017

(10)また、上記(6)に記載のものにおいて、前記下部支持リング係合部が、前記支持リングから下方に向けて突設された下部支持軸を含み、
前記下部炉体係合部が、平面視において前記支持リングの円周方向における両側から前記下部支持軸を挟む位置に、前記炉体から外方に張出すように設けられた一対のストッパ部を含み、該一対のストッパ部は、互いに対向する面のそれぞれが、前記炉体回動軸と平行な方向と鉛直方向とを含む平面形状を有する摺動面となっており、
前記下部係合部材は、前記下部支持軸が挿入される挿入穴が設けられるとともに、前記一対のストッパ部の前記摺動面と対向し、前記炉体回動軸と平行な方向と鉛直方向との双方において前記一対のストッパ部の前記摺動面に対して摺動可能に形成された一対の摺動側面を有するストッパブロックであってもよい。

0018

(11)また、上記(10)に記載のものにおいて、前記下部支持軸が円柱形状を有し、
前記挿入穴が、前記下部支持軸よりも直径の大きな円形であり、前記下部支持軸と前記挿入穴との間に、外側面が平面視において前記挿入穴と同じ直径を有する円形を有しているとともに、内側面が平面視において前記下部支持軸の前記直径と同じ直径を有すると共に前記外側面の前記円形の中心とは異なる位置を中心とする円形を有する偏心リングが介在していてもよい。

0019

(12)また、上記(1)〜(11)のいずれかに記載のものにおいて、前記炉体の側面に、前記炉体回動軸と直交する水平方向の外方に向けて突設された炉体位置決め部と、
前記炉体位置決め部の近傍の前記支持リング上であって前記炉体回動軸の方向において前記炉体位置決め部を挟む位置に、前記炉体位置決め部と当接する一対の炉体ストッパとを更に備えていてもよい。

0020

(13)また、上記(12)に記載のものにおいて、前記炉体位置決め部と、前記一対の炉体ストッパとが、前記炉体回動軸の方向と直交する水平方向および鉛直方向に互いに対して摺動可能に接していてもよい。

0021

(14)本発明に係る冶金炉は、溶融金属を収容する炉体と、
上記(1)〜(13)のいずれかに記載の炉体支持機構とを備え、
前記炉体が前記炉体支持機構により支持されていることを特徴とするものである。

発明の効果

0022

本発明においては、上部支持機構が、2つの前記上部支持機構のみで炉体及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有し、前記上部支持機構のそれぞれが、前記炉体側に設けられた上部炉体連結部と、前記支持リング側に設けられた上部支持リング連結部と、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とを連結する上部連結部材とを備え、前記上部連結部材が前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とのうちの一方を前記炉体回動軸と平行な方向に貫通して設けられており、前記上部炉体連結部と前記上部支持リング連結部とが前記炉体回動軸と平行な方向に互いに相対移動が可能となるよう構成されているので、2つの上部支持機構で足り、かつ少なくとも炉体回動軸の方向に上部炉体連結部と上部支持リング連結部とが互いに対して相対移動でき、この相対移動によって炉体の熱変形や経時変形を吸収でき、熱変形や経時変形の影響を少なくすることができる。

図面の簡単な説明

0023

本発明の一実施形態に係る炉体支持機構を備えた冶金炉の要部断面図である。
図1に示した冶金炉の矢視A−A図である。
図1に示した冶金炉の矢視B−B断面図である。
図1に示した冶金炉の矢視C−C断面図である。
図1の丸で囲んだF部の拡大図である。
図1の丸で囲んだG部の拡大図である。
本発明の他の実施形態に係る炉体支持機構を備えた冶金炉の要部断面図である。
図7の丸で囲んだH部の拡大図である。
図7の矢視D—D図である。
図8の矢視E−E断面図である。

実施例

0024

以下、本発明の炉体支持機構及び冶金炉の実施形態を図面を参照して説明する。特許請求の範囲に記載の本発明及び以下の説明において、水平方向、鉛直方向、上下方向との方向は、冶金炉が設置されて炉体が正立している状態における方向を意味している。また、炉体回動軸の方向とは、炉体回動軸自体とそれに平行な方向を含むものである。
[実施形態1]
本発明の一実施形態に係る炉体支持機構1及び冶金炉101を図1図6に基づいて説明する。
本実施形態1の冶金炉101は、溶融金属を収容する炉体5と、炉体支持機構1とを備え、炉体5が炉体支持機構1により支持されている。また、炉体支持機構1は、水平方向に延びる炉体回動軸3を中心として炉体5を回動可能に支持する冶金炉の炉体支持機構1であって、支持リング7と、支持リング7の上方に設けられて支持リング7の上面と炉体5とを接続する上部支持機構9と、支持リング7の下方に設けられて支持リング7の下面と炉体5とを接続する下部支持機構11と、炉体5と支持リング7との炉体回動軸の方向の位置決めをする位置決め機構13(図3参照)とを備えている。また、以下、各構成を詳細に説明する。

0025

<支持リング>
支持リング7は、図1図4に示すように、炉体5から所定の距離を離して、炉体5の外周面を囲むように設けられた帯状環状部材からなる。
支持リング7には、図1に示すように、炉体回動軸3上で炉体5の両側の2箇所に軸体接続部15が設けられており、炉体回動軸3を中心に回動するよう構成された軸体17がこの軸体接続部15から支持リングの外方向に向かって突設されている。
軸体17は、図1に示すように、基台19に設置された支持架台21に回動可能に設置され、その一端側が回動装置22によって回動駆動されるように構成されている。

0026

<上部支持機構>
上部支持機構9は、図1に示すように、支持リング7の軸体接続部15のそれぞれの上方に位置し、支持リング7の上面と炉体5とを接続するものである。
上部支持機構9は、2つの上部支持機構9のみで炉体5及びその内容物(図示なし)の全荷重を支えられる強度を有している。

0027

上部支持機構9は、図5に示すように、炉体5側に設けられた上部炉体連結部23と、支持リング7側に設けられた上部支持リング連結部25と、上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とを連結する、上部連結部材として機能する上部連結ピン27とを備えている。

0028

《上部炉体連結部》
上部炉体連結部23は、図1図5に示すように、炉体5から外方に張出すように設けられた上部ブラケット部29と、上部ブラケット部29の下面から鉛直下方に延びる2枚の上部連結ピン支持部材31を備えている。

0029

《上部支持リング連結部》
上部支持リング連結部25は、2枚の上部連結ピン支持部材31の間に位置して支持リング7から鉛直上方に延びる1枚の軸受支持部材33を備えている。2枚の上部連結ピン支持部材31と軸受支持部材33との間には、炉体回動軸3と平行な方向に隙間S1が形成されている(図5参照)。この隙間S1を設けることで、軸受支持部材33が上部連結ピン支持部材31に対して炉体回動軸3と平行な方向に相対移動可能になっている。隙間S1の寸法は、炉体5のサイズや重量、炉体5の内容物の温度等、昇温時の膨張や冷却時の収縮(以下、熱変形)や経時変形の量に影響する諸条件に応じて適宜設定すればよく、例えば、現在用いられている一般的な転炉の場合であれば、10mm〜50mm程度の寸法範囲が挙げられる。

0030

《上部連結ピン》
上部連結ピン27は、本発明の上部連結部材として機能するものであり、円柱形状を有し、図5に示すように、上部連結ピン支持部材31に固定されると共に、軸受支持部材33を炉体回動軸3と平行な方向に貫通して設けられている。
なお、上部連結ピン27の上部連結ピン支持部材31に対する固定態様は特に限定されるものではないが、本実施形態1においては、図5に示すように、上部連結ピン27の一端側の外周に溝部27aを形成し、溝部に半割リング部材34の内周側を挿入して、半割リング部材34を上部連結ピン支持部材31にボルト36によって固定している。

0031

上部連結ピン27と軸受支持部材33との間には、本発明の摺動部材として機能する上部すべり軸受35が設けられている(図5参照)。この上部すべり軸受35は、内面が円筒形状の円筒摺動面であり外面が球面形状の球面摺動面である内筒部35aと、内面が内筒部35aの球面摺動面と同じ曲率半径の球面形状を有する外筒部35bとを有する球面軸受として構成されている。つまり、上部連結ピン27は、内筒部35aに挿通され、円筒摺動面を介して上部すべり軸受35に対して炉体回動軸3と平行な方向に摺動可能になっている。

0032

上記のように、上部連結部材として機能する上部連結ピン27が上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とのうちの一方(本実施形態1では上部支持リング連結部25)を炉体回動軸3と平行な方向に貫通して設けられており、これにより上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とが炉体回動軸3と平行な方向に互いに相対移動が可能となるよう構成されていることにより、炉体5の炉体回動軸3と平行な方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体5や炉体支持機構1の劣化を抑えることができる。また、上部支持リング連結部25と上部連結ピン27との間に摺動部材として機能する上部すべり軸受35が介在していることで、上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とが互いに対して相対移動しやすくなり、熱変形や経時変形による寸法変化の吸収の効果が大きくなる。

0033

また、上記のように、上部連結部材が円柱形状の上部連結ピン27からなり、摺動部材が上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25のうちの一方(本実施形態1では上部支持リング連結部25)に固定された上部すべり軸受35からなり、上部連結ピン27が、上部炉体連結部23と上部支持リング連結部25とのうちの他方(本実施形態1では上部炉体連結部23)に固定されている構成とすることで、炉体5を炉体回動軸3を中心として回動させたときに炉体5や支持リング7に生じる応力最大値を抑えることができ、冶金炉の耐久性向上の効果が大きくなる。

0034

また、上部すべり軸受35が内筒部35aと外筒部35bを備える球面軸受として構成されていることにより、上部連結ピン27と軸受支持部材33とが、互いに対してあらゆる方向の角度に傾動可能になっている。これにより、熱変形や経時変形に伴って上部連結ピン27の軸方向が水平方向からずれることがあっても、この角度変化も吸収することができ、炉体支持機構1の経時的な劣化を抑えることができる。
また、上部支持機構9を上記のように構成することにより、炉体5と支持リング7の製作誤差が発生しても、その誤差を吸収することが出来、据付時の組立が容易になるという利点もある。

0035

なお、上記の例では、上部炉体連結部23に2枚の上部連結ピン支持部材31を備え、上部支持リング連結部25に1枚の軸受支持部材33を備える例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上部炉体連結部23に1枚の軸受支持部材33を備え、上部支持リング連結部25に2枚の上部連結ピン支持部材31を備えるようにしてもよい。この場合には、上部炉体連結部23の軸受支持部材33を貫通して上部連結部材が設けられることとなる。

0036

<下部支持機構>
下部支持機構11は、支持リング7の軸体接続部15のそれぞれの下方に位置し、支持リング7の下面と炉体5とを接続するものである。炉体5が正立している状態においては、2つの上部支持機構9のみで炉体5及びその内容物の全荷重が支えられるため、下部支持機構11が炉体5及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有する必要はない。しかし、下部支持機構11は、炉体回動軸3を中心として炉体5を回動させるためのトルクを炉体5に与える機能を有する必要がある。したがって、炉体5の正立状態において、少なくとも炉体回動軸3の方向に直交する水平方向の一方向に十分な力を伝達できる構造と強度を有する必要がある。
下部支持機構11は、支持リング7側に設けられた下部支持リング係合部として機能する2枚の第1下部連結ピン支持部材37と、炉体5側に設けられた下部炉体係合部39と、2枚の第1下部連結ピン支持部材37及び下部炉体係合部39を互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる、下部係合部材として機能するリンク部材53とを備えている(図2参照)。
このように下部炉体係合部39と下部支持リング係合部(本実施形態1では2枚の第1下部連結ピン支持部材37)とを互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる下部係合部材(本実施形態1ではリンク部材53)を備えることにより、炉体5の鉛直方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体5や炉体支持機構1の劣化を抑えることができる。

0037

《下部炉体係合部》
下部炉体係合部39は、炉体5から外方に張出すように設けられた下部ブラケット部45と、下部ブラケット部45の上面から鉛直上方に延びると共に互いに対して間隔を離して設けられた2枚の第2下部連結ピン支持部材47を備えている(図2図4図6参照)。

0038

《下部支持リング係合部》
本発明の下部支持リング係合部として機能する第1下部連結ピン支持部材37は、支持リング7側であって、支持リング7の円周方向における位置が下部炉体係合部39とは異なる位置に設けられている。具体的には、図2に示すように、第1下部連結ピン支持部材37は炉体回動軸3の図中左側に位置し、下部炉体係合部39は炉体回動軸3の図中右側に位置している。そして、図6に示すように、第1下部連結ピン支持部材37は、支持リング7の下面から鉛直下方に延びると共に間隔を離して2枚設けられている。

0039

《下部係合部材》
本実施形態1においては、リンク部材53が本発明の下部係合部材として機能する。リンク部材53の一端は、円柱状の第1下部連結ピン49によって、2枚の第1下部連結ピン支持部材37に、炉体回動軸3と平行な第1下部回動軸52を中心に回動可能に連結されている。また、リンク部材53の他端は、円柱状の第2下部連結ピン51によって、下部炉体係合部39に設けられた2枚の第2下部連結ピン支持部材47に、炉体回動軸3と平行な第2下部回動軸54を中心に回動可能に連結されている(図4参照)。

0040

また、下部すべり軸受59は、図6に示すように、外面が球面形状を有する摺動面である内筒部59aと、内面が内筒部59aの外面と同じ曲率半径の球面形状を有する摺動面である外筒部59bとを有している。つまり、第1下部連結ピン49及び第2下部連結ピン51は内筒部59a及びその両端に設けたスペーサ60に挿通され、リンク部材53があらゆる方向の角度に傾動可能になっている。

0041

下部支持機構11を上記のように構成したことにより、炉体5のあらゆる方向の熱変形や経時変形は2枚の第1下部連結ピン支持部材37と下部炉体係合部39の間に設置されたリンク部材53のあらゆる方向の傾動により吸収できる。そのため炉体5の鉛直方向及び炉体回動軸3の方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体5や炉体支持機構1の劣化を抑えることができる。

0042

また、下部支持機構11を上記のように構成することにより、上部支持機構9で述べたのと同様に、炉体5と支持リング7の製作誤差が発生しても、その誤差を吸収することが出来、据付時の組立が容易になるという利点もある。

0043

<位置決め機構>
位置決め機構13は、炉体5と支持リング7との炉体回動軸3の方向での相対位置を常に所定の位置に保つための機構である。図3に示すように、位置決め機構13は、炉体5の側面から炉体回動軸3の方向に直交する水平方向の外方に向けて突設された炉体位置決め部61と、炉体位置決め部61の近傍の支持リング7上であって炉体回動軸3方向において該炉体位置決め部61を炉体回動軸3の方向から挟む位置に、前記炉体位置決め部と当接する一対の炉体ストッパ63を備えており、炉体5と支持リング7との炉体回動軸3の方向の相対位置を一定に保つよう構成されている。

0044

炉体位置決め部61と、一対の炉体ストッパ63とは、図3に示すように、炉体回動軸3の方向と直交する水平方向及び鉛直方向に互いに対して摺動可能に接しているのが好ましい。

0045

位置決め機構13を設けることで、炉体5と支持リング7との炉体回動軸3の方向での相対位置を常に所定の位置に保つことにより、片側の上部支持機構9や下部支持機構11に変位が集中ことを避け、それぞれの支持機構がほぼ均等に熱変形や経時変形を吸収することができる。

0046

[実施形態2]
本実施形態1に係る炉体支持機構2及び冶金炉102を図7図10に基づいて説明する。
本実施形態2の冶金炉102は、溶融金属を収容する炉体5と、炉体支持機構2とを備え、炉体5が炉体支持機構2により支持されている。また、本実施形態2の上部支持機構9は実施形態1の上部支持機構9と同様であるが、下部支持機構が実施形態1の下部支持機構11とは異なる第2下部支持機構65からなるものである。したがって、以下においては第2下部支持機構65についてのみ説明する。

0047

本実施形態2の第2下部支持機構65は、図8図10に示すように、本発明の第2下部支持リング係合部として機能する下部支持軸67と、第2下部炉体係合部として機能する一対のストッパ部69と、下部支持軸67及び一対のストッパ部69を互いに対して少なくとも鉛直方向に相対移動可能となるように係合させる、下部係合部材として機能するストッパブロック81とを備えている。
第2下部支持機構65を上記のように構成したことにより、炉体5の鉛直方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体5や炉体支持機構1の劣化を抑えることができる。
また、本実施形態2においても、炉体5が正立している状態においては、2つの上部支持機構9のみで炉体5及びその内容物の全荷重が支えられるため、第2下部支持機構65が炉体5及びその内容物の全荷重を支えられる強度を有している必要はない。しかし、第2下部支持機構65は、炉体回動軸3を中心として炉体5を回動させるためのトルクを炉体5に与える機能を有している必要がある。したがって、炉体5の正立状態において、少なくとも炉体回動軸3の方向に直交する水平方向の一方向に十分な力を伝達できる構造と強度を有している必要がある。

0048

下部支持軸67は、支持リング7から下方に向けて突設され、円柱形状を有している。
また、一対のストッパ部69は、平面視において支持リング7の円周方向における両側から下部支持軸67を挟む位置に配置され、炉体5から外方に張出すように設けられており、互いに対向する面のそれぞれが、炉体回動軸3と平行な方向と鉛直方向とを含む平面形状を有する摺動面となっている。より詳細には、一対のストッパ部69のそれぞれは、炉体5から外方に張出すように設けられたストッパ板78と、それを補強するリブ75とを備えており、一対のストッパ板78の互いに対向する面がストッパブロック81との摺動面となっている。

0049

また、ストッパブロック81は、下部支持軸67が挿入される挿入穴79が設けられているとともに、一対のストッパ部69の摺動面のそれぞれと対向して炉体回動軸3の方向と鉛直方向との双方において一対のストッパ部69の摺動面に対して摺動可能に形成された一対の摺動側面を有している。ストッパブロック81の両側面(摺動側面)には摺動ライナー83が設置されており、一対のストッパ部69の摺動面に当接し、摺動できるようになっている。

0050

第2下部支持機構65を上記のように構成したことにより、炉体の鉛直方向及び炉体回動軸3の方向の熱変形や経時変形は、ストッパブロック81とストッパ部69の平面摺動面とが、互いに対して鉛直方向及び炉体回動軸3の方向に摺動して相対移動することにより吸収できる。そのため炉体5の鉛直方向及び炉体回動軸3の方向における熱変形や経時変形による寸法変化を吸収することができ、炉体5や炉体支持機構1の劣化を抑えることができる。尚、本発明においては、ストッパ部69とストッパブロック81との接触面がそれぞれ十分に滑らかであれば、摺動ライナー83を設けない構成とすることも可能である。

0051

ストッパブロック81に形成された挿入穴79は、図10に示すように、下部支持軸67よりも直径の大きな円形であり、下部支持軸67と挿入穴79との間に、外側面が平面視において挿入穴79と同じ直径を有する円形を有し、内側面が平面視において下部支持軸67の直径と同じ直径を有すると共に外側面の円形の中心O1とは異なる位置を中心O2(下部支持軸67の中心と同一)とする円形を有する偏心リング85が介在している。つまり、偏心リング85の外側面の円形の中心O1と内側面の円形の中心O2とは、偏心距離eだけ離れている。
ストッパブロック81及び偏心リング85は、2枚のエンドプレート90、91をそれぞれストッパブロック81及び下部支持軸67に締結することにより下方に落下しないようになっている。
下部支持軸67と挿入穴79との間に偏心リング85が介在していることで、偏心リング85を回転させて偏心リング85の穴の位置を変化させることができ、炉体5を支持リング7に取り付ける際に、製造誤差等による下部支持軸67の位置ずれを吸収し、据付現場での組立作業を容易にすることができる。

0052

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明はこれらの実施形態の構成には限られない。本発明の範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定まるものであり、その範囲内において構成要素の省略や変形、改良を施した構成の全てが本発明に含まれる。
また、本発明は、特に炉体内に注入される内容物の重量が大きい製鋼用冶金炉に好適に用いられるが、本発明の適用対象は特にこれに限られるものではない。

0053

1,2炉体支持機構
3 炉体回動軸
5 炉体
7支持リング
9 上部支持機構
11 下部支持機構
13位置決め機構
15軸体接続部
17 軸体
19基台
21支持架台
22回動装置
23 上部炉体連結部
25 上部支持リング連結部
27 上部連結ピン
27a 溝部
29 上部ブラケット部
31 上部連結ピン支持部材
33軸受支持部材
34半割リング部材
35 上部すべり軸受
35a内筒部
35b外筒部
36ボルト
37 第1下部連結ピン支持部材
39 下部炉体係合部
45 下部ブラケット部
47 第2下部連結ピン支持部材
49 第1下部連結ピン
51 第2下部連結ピン
52 第1下部回動軸
53リンク部材
54 第2下部回動軸
59 下部すべり軸受
59a 内筒部
59b 外筒部
60スペーサ
61 炉体位置決め部
63 炉体ストッパ
65 第2下部支持機構
67 下部支持軸(第2下部支持リング係合部)
69 ストッパ部
75リブ
78ストッパ板
79挿入穴
81ストッパブロック
83摺動ライナー
85偏心リング
90,91エンドプレート
101,102冶金炉
S1 隙間
O1 偏心リングの外側面の円形の中心
O2 偏心リングの内側面の円形の中心

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