(57)【要約】【課題】機械攪拌式脱硫装置のガイドローラの押付機構に用いられている圧縮バネの保守点検作業の軽減を図ること。【解決手段】  ローラ押付機構１１は、圧縮バネ１１４を押し付けるバネ押付ロッド１１６と、バネ押付ロッド１１６を圧縮バネ１１４の伸縮方向に駆動することにより、圧縮バネ１１４の反力を調整する油圧シリンダ２１と、油圧シリンダ２１の圧力を調整する圧力制御弁２３を制御する制御部２４とを備え、制御部２４が、撹拌機本体５が静止している状態における圧縮バネ１１４の反力が所定値以下であった場合に、バネ押付ロッド１１６を圧縮バネ１１４を縮める方向に駆動することにより圧縮バネ１１４の反力を上記所定値まで復帰させるように制御することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑中に浸漬され回転して溶銑を攪拌する攪拌子及び該攪拌子を回転させる駆動機を備えた攪拌機本体と、該攪拌機本体の昇降をガイドする固定枠とを具備し、
前記攪拌機本体には、ローラ押付機構に保持された複数個のガイドローラが設置され、
前記固定枠には、それぞれのガイドローラと対向するガイドレールが設置されており、
前記ローラ押付機構は、圧縮バネを用いて前記ガイドローラを前記ガイドレールに常時押し付けているとともに、
前記攪拌機本体は、前記ガイドローラが前記ガイドレールに押し付けられた状態のまま昇降する機械攪拌式脱硫装置において、
前記ローラ押付機構は、前記圧縮バネを押し付けるバネ押付ロッドと、該バネ押付ロッドを前記圧縮バネの伸縮方向に駆動することにより、前記圧縮バネの反力を調整するアクチュエータと、該アクチュエータの駆動を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記撹拌機本体が静止している状態における前記圧縮バネの反力が所定値以下であった場合に、前記バネ押付ロッドを前記圧縮バネを縮める方向に駆動することにより前記圧縮バネの反力を前記所定値まで復帰させるように制御することを特徴とする機械攪拌式脱硫装置。
【請求項２】
前記アクチュエータが、油圧ポンプ及び圧力制御弁を備えた油圧シリンダであることを特徴とする請求項１に記載の機械攪拌式脱硫装置。
【請求項３】
前記ローラ押付機構が、さらに、前記バネ押付ロッドによる前記圧縮バネの縮め量が所定の限界値を超えたときに、前記圧縮バネ交換の警報を出力する押込み限界値報知センサを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の機械攪拌式脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌子を溶銑鍋中の溶銑に浸漬させ、この攪拌子を回転させて溶銑と脱硫剤とを混合し、溶銑の脱硫処理を行う機械攪拌式脱硫装置に関するものであり、特に、攪拌渦流等の影響により、機械攪拌式脱硫装置が上下左右に大きく振動するが、その振動を抑制するためにガイドローラに設けられたローラ押付機構のバネの保守点検作業の軽減が可能な機械攪拌式脱硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の製鋼プロセスは、まず溶銑予備処理工程で、もろさの原因となる硫黄を取り除く必要がある。この処理には、溶銑が入った溶銑鍋に石灰（ＣａＯ）等を主体とする脱硫剤を加えて、耐火物でできた攪拌羽根（以下「インペラー」という。）で攪拌し、硫黄を取り除く機械攪拌式脱硫方法と、不活性ガスをキャリアガスとして、溶銑鍋に石灰などの脱硫剤を吹き込み、溶銑中の硫黄を固定して取り除く、いわゆるインジェクション脱硫法などが実用化されている。
中でも機械撹拌式脱硫方法は，インペラーの回転という比較的簡便な方法で脱硫剤を効率良く溶銑中に巻込ませ，高効率な溶銑脱硫を行える方法として，工業化され，現在では各社で多く使用されている。機械撹拌式脱硫方法を実現するための装置として、機械攪拌式脱硫装置が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、特許文献１に記載の機械攪拌式脱硫装置の概略側面図であり、特許文献１の図１に対応するものである。図１において、機械攪拌式脱硫装置１は、その下端に攪拌子としてインペラー２を備え、このインペラー２を溶銑鍋３に収容された溶銑４中に浸漬させるために昇降する攪拌機本体５と、攪拌機本体５の昇降をガイドするための、４本の立設されたＨ型鋼及びＨ型鋼同士を連結する鋼材等からなる固定枠６とを主たる装置として構成されている。
攪拌機本体５の上部には滑車（不図示）が設置され、滑車には、クレーンやウインチ等の昇降機（不図示）によって駆動される吊り下げワイヤ７が架けられており、クレーンやウインチ等の昇降機を起動させることによって攪拌機本体５は昇降するようになっている。
【０００４】
攪拌機本体５は、インペラー２を回転させるための駆動機（不図示）、駆動機から伝達される回転数を減速して回転軸に伝達する減速機（不図示）、減速機に取り付けられた回転軸（不図示）、その回転軸とインぺラー軸２Ａとを接続する接続部（不図示）、及びインペラー軸２Ａの先端に設置されたインペラー２等を搭載した移動架台８で構成されている。
【０００５】
図２は、特許文献１に記載の機械攪拌式脱硫装置の概略平面図であり、特許文献１の図２に対応するものである。
水平断面の外郭がほぼ正方形である攪拌機本体５には、その略正方形の各頂点を挟んで、その軸心方向を直交させる一対の固定ガイドローラ９及び振動吸収可動ガイドローラ１０が、一対を１組として、攪拌機本体５の回転方向即ち水平方向に４組、攪拌機本体５の鉛直方向に二箇所（図１参照）、合計８組配置されている。
【０００６】
固定ガイドローラ９は、移動架台８に設置された軸受（不図示）によって移動架台８に固定されて配置され、一方、振動吸収可動ガイドローラ１０は、移動架台８に設置されたローラ押付機構１１によって保持されており、後述するように、攪拌機本体５の外郭面に対して平行に移動可能な構造になっている。固定ガイドローラ９は移動架台８に固定されているが、固定される位置の調整が可能な構造になっている。
【０００７】
固定枠６には、固定ガイドローラ９及び振動吸収可動ガイドローラ１０と対向する位置に水平断面が直角三角形である４本のガイドレール１２が、レール支持腕１３によって取り付けられている。ガイドレール１２と固定ガイドローラ９及び振動吸収可動ガイドローラ１０とは、ガイドレール１２の直交する２つの面で接触し、この接触面は平滑であり、固定ガイドローラ９及び振動吸収可動ガイドローラ１０は、ガイドレール１２と接触しながら回転するようになっている。
すなわち、移動架台８が図２の紙面に垂直な方向に上下動する際に、固定ガイドローラ９及び振動吸収可動ガイドローラ１０は、ガイドレール１２と接触しながら回転する。
【０００８】
図３は、図１及び２に示す従来のローラ押付機構１１を備えた振動吸収可動ガイドローラ１０の具体例を示す図である。図３に示すのは、ローラ押付機構１１に振動吸収用の圧縮バネ（例えば多数の皿バネを重ねて構成したもの）を用いた例である。
図３に基づいて、従来のローラ押付機構１１の構成及び作用を説明する。
図３において、ローラ押付機構１１は、ローラ押付機構１１をネジ等（不図示）を用いて移動架台８に固定するための固定板１１１に、振動吸収可動ガイドローラ１０が取り付けられたリンクプレート１１２が支点１１３を介して取り付けられており、さらに、リンクプレート１１２の他端には圧縮バネ１１４が取り付けられている。
【０００９】
脱硫処理中、インペラー２の回転に伴って攪拌機本体５が前後左右に振動すると、振動吸収可動ガイドローラ１０がガイドレール１２からの反力を受ける。その反力は、支点１１３を支点とする梃子の原理により、圧縮バネ１１４を収縮させる方向に働くが、その際に生ずるバネの応力が反力と釣り合うことにより、ガイドレール１２への振動伝播を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−０４８２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、この圧縮バネ１１４（以下、単に「バネ」という。）は使用を繰り返すことにより、少しずつヘタりが生じ、そのバネ力を維持できなくなっていく。すなわち、ヘタりが生ずると、バネに負荷がかかっていない状態でも、元のバネの長さよりも短くなる。このバネのヘタりにより振動吸収可動ガイドローラ１０のガイドレール１２への押付力が減少し、攪拌機本体５の振動が増大し、その振動の影響で、攪拌機本体５の損傷等の発生につながることになる。
【００１２】
そこで、現状では、人間が定期的にこのバネの点検を行い、ヘタりによるバネの縮み量を調整し、所定のガイドローラ押付力を維持するよう保守している。具体的には、バネ力調整ナット１１５を手動で回してバネ押付ロッド１１６を押込み、ヘタりによって縮んだ分を補償し、所定の押付力を回復させている。
そして、バネ力調整範囲以上のヘタりが生じた場合には、このバネを新しいものに交換するという方法をとっている。
なお、固定板１１１、リンクプレート１１２、支点１１３、圧縮バネ１１４、バネ力調整ナット１１５及びバネ押付ロッド１１６がローラ押付機構１１を構成する主な部品である。
【００１３】
従って、機械攪拌式脱硫装置の使用環境や使用頻度によっては、このバネの保守点検を頻繁に実施する必要があり、保守点検が煩雑であるとともに、作業には困難が伴うという問題がある。
このため、機械攪拌式脱硫装置においては、この保守点検作業の頻度を減らすとともに、作業の合理化を図ることが要請されている。
本発明は、上述のような事情に鑑み為されたものであり、ガイドローラの押付機構に用いられているバネの保守点検作業の軽減が可能な機械攪拌式脱硫装置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】
【００１４】
本発明は、溶銑中に浸漬され回転して溶銑を攪拌する攪拌子及び該攪拌子を回転させる駆動機を備えた攪拌機本体と、該攪拌機本体の昇降をガイドする固定枠とを具備し、前記攪拌機本体には、ローラ押付機構に保持された複数個のガイドローラが設置され、前記固定枠には、それぞれのガイドローラと対向するガイドレールが設置されており、前記ローラ押付機構は、圧縮バネを用いて前記ガイドローラを前記ガイドレールに常時押し付けているとともに、前記攪拌機本体は、前記ガイドローラが前記ガイドレールに押し付けられた状態のまま昇降する機械攪拌式脱硫装置に関し、本発明の上記目的は、前記ローラ押付機構が、前記圧縮バネを押し付けるバネ押付ロッドと、該バネ押付ロッドを前記圧縮バネの伸縮方向に駆動することにより、前記圧縮バネの反力を調整するアクチュエータと、該アクチュエータの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記撹拌機本体が静止している状態における前記圧縮バネの反力が所定値以下であった場合に、前記バネ押付ロッドを前記圧縮バネを縮める方向に駆動することにより前記圧縮バネの反力を前記所定値まで復帰させるように制御することによって達成される。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成による機械攪拌式脱硫装置によれば、バネのヘタり分のバネ長さ調整を自動的に行い、常に一定のバネ力をガイドローラに与えることができる。この結果、バネの保守点検作業の軽減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の機械攪拌式脱硫装置の概略側面図である。
【図２】従来の機械攪拌式脱硫装置の概略平面図である。
【図３】従来の機械攪拌式脱硫装置におけるローラ押付機構を備えたガイドローラの具体例を示す図である。
【図４】本発明に係る機械攪拌式脱硫装置におけるガイドローラのローラ押付機構の実施例を示す模式図である。
【図５】本発明の機械攪拌式脱硫装置のローラ押付機構の制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る機械攪拌式脱硫装置について説明する。
図４は、本発明に係る機械攪拌式脱硫装置におけるガイドローラ（振動吸収可動ガイドローラ）１０のローラ押付機構１１の実施例を示す模式図である。図３の従来の機械攪拌式脱硫装置と共通する部分は同一の符号を付している。以下、ガイドローラとは、特に断らない限り振動吸収可動ガイドローラ１０のことを指すものとする。
なお、アクチュエータの実施形態として、油圧シリンダを用いた例について説明する。
【００１８】
図４において、本発明に係る機械攪拌式脱硫装置が備えるローラ押付機構１１は、バネ１１４の一端がリンクプレート１１２と接続され、他端が油圧シリンダ２１のピストンロッド（＝バネ押付ロッド）１１６と接続されている。油圧シリンダ２１には油圧ポンプ２２から所定の圧力でオイルが供給され、オイルの圧力変化によりピストン２１１を動かしてピストンロッド１１６によりバネ１１４を伸縮させる。
油圧シリンダ２１と油圧ポンプ２２との間には圧力制御弁（油圧バルブ）２３が設けられ、油圧シリンダ２１に供給されるオイルの量を制御する。この制御は制御部２４が所定のプログラムに基づいて電磁弁等を制御することにより行う。制御部２４は、例えば汎用のパソコン（ＰＣ）等が利用可能である。
【００１９】
また、バネ１１４がヘタり、バネの反力が減少した場合、バネの反力が基準値Ｆ０を保つ様に油圧シリンダ２１のピストンロッド１１６が（図４の矢印方向に動いて）バネを縮めて、常にバネの力を一定に保つようにするが、バネ１１４が予め設定した限界までヘタり、油圧シリンダ２１の押し込み量が限界値に達した場合に、バネ交換の警報を出力する押込み限界値報知センサ２５が設けられている。この押込み限界値報知センサ２５は、例えば、ピストンロッド１１６の一部に取り付けられたスイッチ駆動部材２４１と、スイッチ駆動部材によって駆動されるスイッチ２４２を備え、油圧シリンダ２１の押し込み量が限界値に達した場合に、スイッチ２４２がオンになるように設定されている。
警報は、人間の視覚又は聴覚によって感知されるものであればよく、例えば、ランプ（光）又はブザー（音）が好ましい。実際にバネの交換作業を行うのは人間だからである。
【００２０】
次に、制御部２４が行う処理を図を参照しながら説明する。図５は、本発明の機械攪拌式脱硫装置１のローラ押付機構１１の制御フローを示す図である。
この処理は、制御部２４のＣＰＵ（不図示）が所定のプログラムを実行することにより行うものである。制御部２４の電源ＯＮと同時にこのプログラムがスタートする。
まず、オペレータがバネの反力Ｆの基準値Ｆ０を入力して設定する（Ｓ１）。なお、基準値Ｆ０は制御部２４に内蔵するメモリ（不図示）あるいは外付けのメモリ（不図示）に予め格納しておいて、そのメモリから読み込むようにしてもよい。
この基準値Ｆ０が大き過ぎるとバネの寿命が短くなり、また、小さ過ぎるとレールを押し付ける力が弱くなり攪拌機本体５の振動を抑制できなくなるので、バネの仕様を考慮して適切な値に設定する。
【００２１】
次に、バネ１１４の反力Ｆが基準値Ｆ０の例えば半分以下であるか否かをチェックする（Ｓ２）。バネの反力Ｆは、ピストンロッド１１６すなわちピストン２１１がバネ１１４を押しつけている力であり、制御部２４で検出可能である。
バネの反力Ｆが基準値Ｆ０の半分より大きい場合は（Ｓ２のＮＯ）、撹拌機本体５を作動させても問題ないと判断し、後述の以降の処理（Ｓ６〜Ｓ１０）に移行する。なお、基準値Ｆ０の半分ではなく、例えば８０％以上としてもよい。
【００２２】
もし、ステップＳ２でバネの反力Ｆが基準値Ｆ０の半分以下の場合は（Ｓ２のＹＥＳ）、圧力制御弁２３を制御して油圧シリンダ２１のピストンロッド１１６を押込み、バネ１１４の長さを縮め、反力Ｆを基準値Ｆ０にまで戻す（Ｓ３）。その結果、油圧シリンダ２１のピストンロッド１１６の押し込み量が限界値を超えた場合（Ｓ４のＹＥＳ）、スイッチ２４２がオンになるので、バネ交換警報を発信され（Ｓ５）、処理を終了する。この後、作業員が装置を停止してバネの交換を行うことになる。
これに対して、油圧シリンダ２１のピストンロッド１１６の押し込み量が限界値を超えていない場合は（Ｓ４のＮＯ）、後述のステップＳ６に移行する。
【００２３】
一方、ステップＳ２において、バネの反力Ｆが基準値Ｆ０の半分よりも大きい場合は（Ｓ２のＮＯ）、撹拌機本体５が作動しても問題ないので、撹拌機本体５が作動するまで待機する（Ｓ６のＮＯ）。
撹拌機本体５が作動したら（Ｓ６のＹＥＳ）、作動中は常にバネの反力Ｆを監視し、バネの反力Ｆが基準値Ｆ０の例えば１．５倍を超えていないかをチェックする。
【００２４】
撹拌機本体５が作動し、攪拌が開始されると、撹拌機本体５が左右に揺動（振動）するので、ガイドローラ１０がレールから受ける反力は変動する。この変動分は、振動の幅が所定の値以下（例えばＦ０の１．５倍以下）の場合は（Ｓ７のＮＯ）、バネ１１４の伸縮によって吸収できるので、ステップＳ１０に移行して以降の処理を継続しても問題ないが、反力が所定の値を超えると（Ｓ７のＹＥＳ）、バネ１１４の伸縮ではカバーできなくなる。そこで、圧力制御弁を制御してこの反力Ｆを減らす（Ｓ８）。安全を考慮して、反力Ｆが略基準値Ｆ０になるまでこの処理を繰り返す。
反力Ｆが略Ｆ０（例えば、ＦとＦ０との差がＦ０の５％以下）になったら（Ｓ９のＹＥＳ）、撹拌機本体５が停止していなければ（Ｓ１０のＮＯ）、ステップＳ２に戻って以降の処理を繰り返す。
【００２５】
以上で発明を実施するための形態についての説明は終わるが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。
例えば、アクチュエータとしては、油圧シリンダの代わりにパワーシリンダ等の電動式であってもよく、油圧シリンダの時の所定値以上の反力を逃がすための圧力制御弁（いわゆる「リリーフ弁」）の代わりに、トルクリミッタを用いることで同様の機能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１：機械攪拌式脱硫装置、２：インペラー、３：溶銑鍋、４：溶銑、５：攪拌機本体、６：固定枠、７：吊り下げワイヤ、８：移動架台、９：固定ガイドローラ、１０：振動吸収可動ガイドローラ、１１：ローラ押付機構、１２：ガイドレール、１３：レール支持腕、２１：油圧シリンダ、２２：油圧ポンプ、２３：油圧バルブ（圧力制御弁）、２４：制御部、２５：押込み限界値報知センサ、１１１：固定板、１１２：リンクプレート、１１３：支点、１１４：圧縮バネ、１１５：バネ力調整ナット、１１６：バネ押付ロッド、２４１：スイッチ駆動部材、２４２：スイッチ
【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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