(57)【要約】【課題】  非鉄金属製錬における精鉱バーナーの位置を、熟練した作業者でなくても容易に調整することができる調芯治具及び調芯方法を提供する。【解決手段】  棒状金属部材１６の両端のメネジ１７ａ、１７ｂに棒状のオネジ１８ａ、１８ｂの一端が回転可能に螺合され、その他端に球面滑り軸受１９ａ、１９ｂが固定された調芯治具１５であり、各棒状のオネジ１８ａ、１８ｂは右ネジと左ネジとで１対をなしている。この調芯治具１５の片方の球面滑り軸受１９ａを精鉱バーナーの上端部に固定すると共に、他方の球面滑り軸受１９ｂを台座に固定し、棒状金属部材１６を回転させることにより調芯治具の全長を調節することで、精鉱バーナーの下端部の位置を調整する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非鉄金属製錬における自熔炉に精鉱バーナーを調芯及び固定する際に使用する治具であって、両端にメネジを設けた棒状金属部材と、棒状金属部材の両端のメネジにそれぞれ一端が回転可能に螺合され、右ネジと左ネジとで１対をなす棒状のオネジと、各棒状のオネジの他端にそれぞれ固定した球面滑り軸受とを具えることを特徴とする精鉱バーナーの調芯治具。
【請求項２】
前記棒状金属部材が、両端をパイプ状にくり抜いた金属棒又は金属パイプであることを特徴とする、請求項１に記載の精鉱バーナーの調芯治具。
【請求項３】
前記メネジが棒状金属部材の両端に接着又は溶接された長ナットであることを特徴とする、請求項２に記載の精鉱バーナーの調芯治具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の調芯治具を複数個使用して精鉱バーナーを調芯及び固定する方法であって、調芯治具の片方の球面滑り軸受を自熔炉の反応塔内にワイヤーで吊り下げられた精鉱バーナーの上端部に固定すると共に、他方の球面滑り軸受を反応塔の台座に固定し、調芯治具の棒状金属部材を回転させることにより調芯治具の全長を調節して、精鉱バーナーの下端部の位置を調整することを特徴とする精鉱バーナーの調芯方法。
【請求項５】
前記調芯治具を２個使用し、２個の調芯治具の軸方向が水平面内で直角となるように配置することを特徴とする、請求項４に記載の精鉱バーナーの調芯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自熔炉に設けられている精鉱バーナーを調芯及び固定する際に、作業を容易にするために用いる調芯治具及びその調芯治具を用いた調芯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化精鉱を原料とする製錬炉の一つに、一般に自熔炉と呼ばれている製錬炉がある。この自熔炉の基本構成は、図１に示すように、炉頂部に精鉱バーナー１０が設けられた反応塔１と、その反応塔１の下部に一端が接続されていて側面にカラミ抜き口２及びカワ抜き口３が設けられたセトラー４と、そのセトラー４の他端に接続された排煙道５とから構成されている。
【０００３】
上記自熔炉においては、酸素富化空気などの反応用ガスの供給と共に、精鉱バーナー１０から粉状の固体硫化物製錬原料（精鉱）が反応塔１に吹き込まれる。吹き込まれた粉状の固体硫化物製錬原料は、反応塔１内において、補助燃料の燃焼熱や反応用ガスの顕熱、炉壁内の輻射熱などによって昇温し、瞬時に燃焼して反応用ガスと反応することにより、セトラー４に熔体となって溜められる。
【０００４】
セトラー４内では、熔体は比重差によってカラミとカワとに分けられる。比重の軽いカラミはカラミ抜き口２から排出されて、電気錬かん炉６に導入される。一方、比重の重いカワは、次の工程である転炉（図示せず）のバッチプロセスでの要求に応じて、カワ抜き口３から抜き出される。また、反応塔１内で発生する高温排ガスは、セトラー４及び排煙道５を通って排出され、ボイラー７で冷却される。
【０００５】
電気錬かん炉６に入ったカラミは、複数の電極８で生じた電熱によって温度が維持され、カラミ中に懸垂したカワが炉底に沈降する。その後、炉底に沈降したカワは抜き取られ、次の工程である転炉に供給される。僅かに残った銅分を含んだカラミは、抜き口９から炉外に排出される。このようにして、固体硫化物製錬原料は、カラミとカワに分けられる。
【０００６】
上記した自熔炉の良好な操業のためには、反応塔内に吹き込まれた固体硫化物製錬原料の良好な燃焼、即ち酸化反応が必要である。また、反応塔の炉壁に熱負荷の偏りがあると、炉壁内の輻射熱にも偏りが生じて、良好な燃焼性が阻害される原因となる。従って、操業中の精鉱バーナーは、固体硫化物製錬原料の燃焼性及び炉壁の熱負荷が良好な状態になるように、正確な位置に調芯し且つ確実に固定しておくことが重要である。
【０００７】
そのため、粉状の固体硫化物製錬原料（精鉱）の燃焼、即ち酸化反応の起点となる精鉱バーナーの調芯及び固定は、固体硫化物製錬原料の燃焼性とシャフト炉壁の熱負荷の偏りを調整する重要な要素の１つである。尚、精鉱バーナーの調芯とは、水平面内における精鉱バーナー先端の位置を調整し決定することである。
【０００８】
従来の精鉱バーナーの調芯方法では、図２に示すように、天井からワイヤー１１で吊り下げた精鉱バーナー１０の上端部にチェーン１２の一端を連結し、そのチェーン１２の他端を台座１４に固定すると共に、このチェーン１２の張力をチェーンブロック１３で調整する。このチェーン１２とチェーンブロック１３を精鉱バーナー１０の周囲に等間隔に４箇所設置し、４方向に緊張することによって調芯を実施している。
【０００９】
上記した従来の調芯装置に関して、例えば特許文献１には、補助燃料バーナー（精鉱バーナー）には調芯装置が取り付けられていて、精鉱シュート内において補助燃料用バーナーを水平方向へ移動させ、精鉱の燃焼の均一化を図るようになっていることが記載されている。しかし、精鉱バーナーの調芯が重要であることは理解されるものの、かかる従来の調芯方法では精鉱バーナーの調芯及び固定に長い時間と多大な労力を必要としていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２４１８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記した従来の精鉱バーナーの調芯方法は、チェーンブロックを使用するため安価で且つ設置が容易であったが、熟練した作業者であっても精鉱バーナー先端を所定の位置に調整し決定することは面倒で且つ難しい操作であり、長い時間と多大な労力を必要とするという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記した従来の精鉱バーナーの調芯方法ないし調芯装置の問題点に鑑みてなされたものであり、熟練した作業者でなくても、水平面内における精鉱バーナー先端の位置を容易に調整し決定することができる調芯治具及び調芯方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、従来の調芯装置で使用されていたチェーンブロックの代わりに球面滑り軸受を用いることによって、水平面内における精鉱バーナー先端の調芯及び固定が容易に可能となることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１４】
即ち、本発明による精鉱バーナーの調芯治具は、非鉄金属製錬における自熔炉に精鉱バーナーを調芯及び固定する際に使用する治具であって、両端にメネジを設けた棒状金属部材と、棒状金属部材の両端のメネジにそれぞれ一端が回転可能に螺合され、右ネジと左ネジとで１対をなす棒状のオネジと、各棒状のオネジの他端にそれぞれ固定した球面滑り軸受とを具えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による精鉱バーナーの調芯方法は、上記本発明による調芯治具を複数個使用して精鉱バーナーを調芯及び固定する方法であって、調芯治具の片方の球面滑り軸受を自熔炉の反応塔内にワイヤーで吊り下げられた精鉱バーナーの上端部に固定すると共に、他方の球面滑り軸受を反応塔の台座に固定し、調芯治具の棒状金属部材を回転させることにより調芯治具の全長を調節して、精鉱バーナーの下端部の位置を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自熔炉を操業する際に、熟練した作業者でなくても、水平面内における精鉱バーナー先端の位置を短時間に容易に調芯し固定することができる。従って、本発明の調芯治具及び調芯方法を用いることによって、固体硫化物製錬原料の燃焼性及び炉壁の熱負荷を最適な状態に維持でき、良好な操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】自溶炉の基本構成の一例を示す概略の断面図である。
【図２】従来の精鉱バーナーの調芯方法を示す概略の断面図である。
【図３】本発明の調芯治具の一具体例を示す概略の断面図である。
【図４】本発明の調芯治具に用いる球面滑り軸受の一例を示す概略の断面図である。
【図５】本発明による精鉱バーナーの調芯方法を示す概略の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図３に好ましい具体例を示すように、本発明による精鉱バーナーの調芯治具１５は、両端にメネジ１７ａ、１７ｂを設けた棒状金属部材１６と、棒状金属部材１６の両端のメネジ１７ａ、１７ｂにそれぞれ一端が回転可能に螺合された棒状のオネジ１８ａ、１８ｂと、各棒状のオネジ１８ａ、１８ｂの他端にそれぞれ固定された球面滑り軸受１９ａ、１９ｂとを具えている。そして、上記棒状のオネジ１８ａ、１８ｂは右ネジと左ネジとで１対をなし、例えばオネジ１８ａが右ネジの場合にはオネジ１８ｂは左ネジとする。
【００１９】
本発明の調芯治具における第１の特徴点は、棒状金属部材の両端のメネジにそれぞれ一端が回転可能に螺合され、右ネジと左ネジとで１対をなす棒状のオネジを具えることにある。即ち、図３に示すように、棒状金属部材１６の両端のメネジ１７ａ、１７ｂにそれぞれ一端が回転可能に螺合されている棒状のオネジ１８ａ、１８ｂは、必ず右ネジと左ネジとで１対となるように、例えばオネジ１８ａが右ネジの場合にはオネジ１８ｂは左ネジとする。
【００２０】
上記したように棒状金属部材１６の両端に設けたメネジ１７ａ、１７ｂに螺合しているオネジ１８ａ、１８ｂが右ネジと左ネジとで１対となるように構成されているので、調芯治具１５の棒状金属部材１６を回転させるだけで、その回転方向に応じて、両端のオネジ１８ａ、１８ｂが棒状金属部材１６から外側に突き出されるか、あるいは内側に引き込まれる。しかも、その伸縮長さは、棒状金属部材１６の回転の程度によって調節することができる。
【００２１】
従って、本発明の調芯治具では、棒状金属部材を任意の方向に任意の程度回転させるだけで、調芯治具自体が軸方向に伸び縮みするので、その全長を調節することができる。そのため、精鉱バーナーを所定の位置に短時間で簡単に調整することができる。
【００２２】
また、本発明の調芯治具における第２の特徴点は、球面滑り軸受を使用することにある。球面滑り軸受は内側に固定端を持つ自動調心形の軸受であり、工作機械などの制御機構やリンク機構に使用されるほか、自動車のショックアブソーバー周りの部品としても使用され、自動車本体と車輪との間に働く力のズレを打ち消して最適な位置に保持する作用を果たしている。尚、上記球面滑り軸受としては、日本トムソン（株）製のピロボール（ＰＩＬＬＯ  ＢＡＬＬ；商品名）などがある。
【００２３】
尚、上記球面滑り軸受と同様な作用を有する公知の治具として、ターンバックルがある。しかし、ターンバックルは、引張方向と軸芯方向がずれる場合や圧縮方向に力が働く場合に使用することは難しく、精鉱バーナーの調芯においても引張方向と軸芯方向は必ずしも同じではないためターンバックルの使用は難しい。また、ターンバックルを用いて位置を正確に固定する場合、従来どおり引っ張るだけでは少なくとも３方向から、好ましくは４方向から引っ張ることが必要であるため、精鉱バーナーを正確な位置に調整するという点でも適切ではない。
【００２４】
上記球面滑り軸受について更に詳しく説明すると、図４に示すように、球面滑り軸受１９は本体部２０の一端に球面をもつ外輪２１と、外輪２１の球面と同じ大きさの球面をもつ内輪２２とを具え、軸に対して同じ方向の力（アキシアル荷重）と軸に対して上下方向に受ける力（ラジアル荷重）を同時に受けることができる。また、球面滑り軸受１９の内輪２２は外輪２１との間で円滑な回転と傾斜運動をするため、内輪２２に取付けられる内輪軸は、外輪２１（実際には外輪を固定している本体部２０）に取付けられる外輪軸に対して、任意の角度をとることができる。
【００２５】
尚、本発明の調芯治具１５への球面滑り軸受１９の取付けは、例えば、球面滑り軸受１９の本体部２０の他端（内輪２２及び外輪２１と反対側の端部）を棒状金属部材１６の両端に取付けたオネジ１８ａ、１８ｂの他端に溶接するか、若しくは、球面滑り軸受１９の本体部２０の他端に設けたメネジにより、棒状金属部材１６の両端に取付けたオネジ１８ａ、１８ｂの他端に螺合して固定することができる。
【００２６】
従って、上記の作用を有する球面滑り軸受は、その内輪軸に加わる力と外輪軸に加わる力が均衡する位置に内輪軸と外輪軸を自動的に落ち着かせることができる。そのため、球面滑り軸受を両端に具えた本発明の調芯治具は、所定位置にある精鉱バーナーを自動的に最適位置に調整する、即ち、引張り方向と軸芯がずれる荷重に対して精鉱バーナーを水平面内における最適位置に正確に調整することが可能である。
【００２７】
上記した本発明の調芯治具において、各部の材質や全体のサイズ、球面滑り軸受のサイズや耐荷重性能などは、精鉱バーナーの重量やサイズ及び設置場所の広さなどに応じて選択すれば良い。その際、調芯治具のサイズによっては、棒状金属部材の回転を容易にするために、棒状金属部材にレンチなどのテコの原理で回転させる道具を嵌め込むための孔又は隙間を設けても良い。
【００２８】
上記棒状金属部材としては、金属棒あるいは金属パイプを用いることができる。金属棒を用いる場合には、両端をパイプ状にくり抜いた後、その部分にメネジを挿入して固定するか、その部分にタップを用いてメネジを切ればよい。また、棒状金属部材として金属パイプを使用すれば、両端にメネジを設ける際に下穴加工が不要になる等、メネジを設けることが一層簡単になるため好ましい。
【００２９】
棒状金属部材の両端に設けるメネジとしては、上記のごとく棒状金属部材の両端をパイプ状にくり抜いた内周面、あるいは金属パイプの両端の内周面に、メネジを切って形成することができる。また、棒状金属部材の両端をパイプ状にくり抜いた内周面や、金属パイプの両端の内周面に、メネジの長ナットを挿入して接着又は溶接することもできる。特にメネジとして長ナットを使用すれば、タップを使用してメネジを切る作業が不要である等、メネジを設けることが容易になるため更に好ましい。
【００３０】
次に、上記した本発明の調芯治具を用いた精鉱バーナーの調芯方法について説明する。本発明の精鉱バーナーの調芯方法は、例えば図５に示すように、ワイヤー１１で自熔炉の反応塔内に吊り下げられた精鉱バーナー１０の上端部に調芯治具１５の片方の球面滑り軸受１９ａを固定し、他方の球面滑り軸受１９ｂを反応塔の台座１４に固定する。尚、本発明の調芯治具は複数個設置する必要があり、好ましい態様としては２個設置するが、その具体例を示す図５では片方の調芯治具は省略されている。
【００３１】
この状態において、２個の調芯治具１５について、それぞれ棒状金属部材１６を回転させることにより、調芯部材１５を伸び縮みさせて全長を調節することができるので、調芯治具１５の軸方向における精鉱バーナー１０の位置を容易に調整することができる。その際、２個の調芯治具１５の両端に設けた球面滑り軸受１９ａ、１９ｂの作用によって、精鉱バーナー１０は水平面内における最適な位置に自動的に調整される。
【００３２】
上記したように、本発明の調芯治具を複数個使用することによって、精鉱バーナーを短時間で簡単に調芯して固定することができる。特に本発明の調芯治具は長さを任意に調整して固定できるため、２個の調芯治具を用いて２方向から精鉱バーナーの水平面内における位置を一意的に決定して、調芯することができる。
【００３３】
２個の調芯治具を設置する位置としては、精鉱バーナーを２個の調芯治具と精鉱バーナーで作る三角形の頂点としたとき、その頂点の角度が９０度となる位置で使用することが好ましい。その理由は、精鉱バーナーには振動などにより様々な方向から力が加わるため、上記頂点の角度が９０度より小さい場合、精鉱バーナーに対して加わる力の方向が２個の調芯治具がつくる角度及び対称の位置にある角度の範囲内であれば、上記頂点の角度が９０度の場合よりも大きな力に耐えることができる。しかし、上記頂点の角度の範囲外であれば、上記頂点の角度が９０度の場合よりも大きい力に耐えることができないからである。
【００３４】
また、上記頂点の角度が９０度より大きい場合には、精鉱バーナーに対して加わる力の方向が２個の調芯治具がつくる角度、及び対称の位置にある角度の範囲外であれば、前記頂点の角度が９０度の場合よりも大きな力に耐えることができるが、上記頂点の角度の範囲内であれば、前記頂点の角度が９０度の場合よりも大きい力に耐えることはできないからである。
【符号の説明】
【００３５】
１      反応塔
４      セトラー
５      排煙道
６      電気錬かん炉
７      ボイラー
１０      精鉱バーナー
１１      ワイヤー
１２      チェーン
１３      チェーンブロック
１４      台座
１５      調芯治具
１６      棒状金属部材
１７ａ、１７ｂ      メネジ
１８、１８ａ、１８ｂ      オネジ
１９、１９ａ、１９ｂ      球面滑り軸受
２０      本体部
２１      外輪
２２      内輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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