(57)【要約】【課題】加熱炉の炉床に堆積し溶融・凝固した岩石状のスケールを的確に破砕することができる炉内スケール破砕装置を提供する。【解決手段】加熱炉の炉床６０に堆積したスケール６１に向かって、二つの回転円盤２３、２３の間に供給された球２０を加速して発射する球発射装置２２と、球発射装置２２に球２０を供給するための球装填装置２１と、球装填装置２１と球発射装置２２を搭載して炉床６０上を移動する自走台車１１とを備える。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉の炉床に堆積して固まったスケールを破砕するための炉内スケール破砕装置であって、
それぞれの外周部に溝を有し、その溝同士が向き合うように配置された二つの回転円盤を互いに逆方向に回転させて、二つの円盤の溝が形成する隙間に供給された球を加速してスケールに向かって発射する球発射装置と、
前記球発射装置に球を供給するための球装填装置と、
前記球発射装置と前記球装填装置を搭載して炉床上を移動する自走台車と
を備えていることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【請求項２】
請求項１に記載の炉内スケール破砕装置において、前記球発射装置からの球の発射方向を調整するための球発射方向調整手段を備えていることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の炉内スケール破砕装置において、球発射装置から発射された球を回収するための球回収装置を備えていることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【請求項４】
請求項３に記載の炉内スケール破砕装置において、球回収装置は、
球発射装置から発射され、スケールに衝突して反射した球を受け止めるための回収ネットと、
前記回収ネットに受け止められた球を貯めておくための球貯めと、
前記球貯めに貯めておいた球を前記球装填装置に戻すための球移送装置と
を有していることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【請求項５】
請求項４に記載の炉内スケール破砕装置において、球回収装置は、回収ネットに受け止められなかった球を回収ネットに送り込むための球送り込み装置を有していることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは被破砕物に高速物体を衝突させて破砕する破砕装置に関わり、特に製鉄所における加熱炉の炉床に堆積し溶融・凝固した岩石状スケールを破砕し、炉床から剥離するのに用いられる破砕装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄プロセス中の、例えば熱延工場においては、素材であるスラブを圧延する前に加熱炉で１２００℃前後に加熱・保持している。この過程で、スラブ表面からスケールが発生し、加熱炉の炉床に堆積する。
【０００３】
およそ１回／年、炉床に堆積したスケールの除去（破砕、搬出）を行なうが、堆積したスケールの半数以上は火炎であぶられ、融着しているので、スコップで簡単にすくい取る訳にはいかない。
【０００４】
従来、炉床に堆積するスケールの除去は、炉内を５０℃程度まで冷却したのち、交代要員を含め、一炉当り数十人の作業員が炉内に入り、融着の程度によって、つるはし・かなづち・小型エアーブレーカー・大型エアーブレーカー（削岩機）を使い分けて、スケールの破砕を行い、破砕したスケールを炉外に搬出していたが、スケールの破砕によりスケール内部の潜熱が開放されるため、炉内温度の再上昇が避けられず、そのため炉内での作業は１回当り１０数分が限度で、絶えず交代を必要とすることから作業時間が長くなり、また多くの労働力を確保せねばならないうえ、作業能率も悪かった。
【０００５】
そこで、スケール等の堆積物の破砕作業を人力に代えて行う破砕装置が提案されてきている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
図７に、上記特許文献１に記載されている破砕装置を示す。（ａ）は破砕装置の側面図、（ｂ）は破砕装置で用いる螺旋翼の側面図、（ｃ）は破砕装置で用いる破砕爪車の斜視図である。
【０００７】
この破砕装置は、自走可能な移動車１０１に、破砕爪１０８、１０９を有する螺旋翼１０６あるいは破砕爪１１４、１１５を有する破砕爪車１１３を搭載し、螺旋翼１０６あるいは破砕爪車１１３を回転駆動させて堆積物１１１を破砕するようにしたものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２０３５８８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許文献１に記載されている破砕装置は、螺旋翼や破砕爪車を回転駆動させて堆積物を破砕するようにしているため、その破砕力には限度があり、人力で容易に破砕可能な程度の軟らかい堆積物しか扱えず、加熱炉の炉床に堆積し溶融・凝固した岩石状スケールといった硬く固化した物体の破砕には不向きである。
【００１０】
そこで、破砕力の大きい油圧削岩機を用いることも考えられるが、加熱炉の炉内は油圧削岩機が入る程は広くない。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加熱炉の炉床に堆積し溶融・凝固した岩石状のスケールを的確に破砕することができる小型で強力な破砕力を有する炉内スケール破砕装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１３】
［１］加熱炉の炉床に堆積して固まったスケールを破砕するための炉内スケール破砕装置であって、それぞれの外周部に溝を有し、その溝同士が向き合うように配置された二つの回転円盤を互いに逆方向に回転させて、二つの円盤の溝が形成する隙間に供給された球を加速してスケールに向かって発射する球発射装置と、  前記球発射装置に球を供給するための球装填装置と、前記球発射装置と前記球装填装置を搭載して炉床上を移動する自走台車とを備えていることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【００１４】
［２］前記［１］に記載の炉内スケール破砕装置において、前記球発射装置からの球の発射方向を調整するための球発射方向調整手段を備えていることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【００１５】
［３］前記［１］又は［２］に記載の炉内スケール破砕装置において、球発射装置から発射された球を回収するための球回収装置を備えていることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【００１６】
［４］前記［３］に記載の炉内スケール破砕装置において、球回収装置は、球発射装置から発射され、スケールに衝突して反射した球を受け止めるための回収ネットと、前記回収ネットに受け止められた球を貯めておくための球貯めと、前記球貯めに貯めておいた球を前記球装填装置に戻すための球移送装置とを有していることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【００１７】
［５］前記［４］に記載の炉内スケール破砕装置において、球回収装置は、回収ネットに受け止められなかった球を回収ネットに送り込むための球送り込み装置を有していることを特徴とする炉内スケール破砕装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１に示す。図１（ａ）が側面図であり、図１（ｂ）が平面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施形態に係る炉内スケール破砕装置１は、加熱炉の炉床６０に堆積したスケール６１に向かって球２０を高速度で発射する球発射装置２２と、球発射装置２２に球２０を供給するための球装填装置２１と、球発射装置２２と球装填装置２１を搭載して、スケール６１が堆積した炉床６０上を移動する自走台車１１とを備えている。
【００２１】
球発射装置２２は、カバー２５の内側に、外周部に溝２３ａを有する二つの回転円盤２３、２３が、互いの溝２３ａが向き合うように配置され、回転モータ２４によって二つの回転円盤２３、２３が互いに逆方向（図中、矢印の方向）に回転し、二つの円盤の溝２３ａ、２３ａが形成する隙間２３ｂに供給された球２０を加速して鉛直下方に発射するようになっている。
【００２２】
その際、隙間２３ｂの大きさと球２０の大きさは同程度であり、隙間２３ｂに供給された球２０が溝２３ａ、２３ａの表面に接触して、その回転力によって加速される。そして、円盤の溝２３ａ同士の間隔を変更して隙間２３ｂの大きさを調整することにより、使用する球２０の大きさを変更することができる。また、回転円盤２３、２３の回転速度を変更することにより、球２０の発射速度を変更することができる。例えば、φ４０〜φ７０の鋼鉄製の球を用いて、９０〜２００ｋｍ／Ｈｒ程度の速度で発射することができる。
【００２３】
球装填装置２１は、球発射装置２２の二つの円盤の溝２３ａ、２３ａが形成する隙間２３ｂの上方に配置されたホッパであり、球発射装置２２からの発射ピッチに応じて、ホッパ内に貯められた球２０を隙間２３ｂに向けて供給するようになっている。発射ピッチとしては、例えば２０発／分程度である。
【００２４】
なお、必要に応じて、球装填装置２１に、球発射装置２２の隙間２３ｂから発射された球の軌道を示すために、レーザーポインターを用いた照準装置を取付け、スケール６１表面上の破砕ポイントを確認できるようにしてもよい。
【００２５】
自走台車１１は、コの字型の台車フレーム１２に前輪１３と後輪１４が取付けられており、搭載されたバッテリー１７と駆動装置１６によって伝動ベルト１５を介して後輪１４を駆動して、炉床６０上を走行するようになっている。走行方向は、後輪１４に接続したハンドル１８によって調整する。
【００２６】
なお、必要に応じて、球装填装置２１と球発射装置２２を一体で傾けられるようにした球発射方向調整機構を設けて、加熱炉の炉壁近傍等のように、鉛直下方への発射だけでは死角になるような個所に対しても発射できるようにすればよい。
【００２７】
図２は、発射方向調整機構を設けた場合の一例であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図２において、球発射方向調整機構は、自走台車１１の左右方向の水平軸周りにモータ５２によって回転するフレーム５１に球装填装置２１と球発射装置２２とを取付け、これを更に自走台車１１の前後方向の水平軸周りにモータ５４によって歯車５５を介して回転するフレーム５３に取付けた構造になっている。これにより、自走台車１１の前後方向及び左右方向を組合わせた発射方向の調整が可能となる。
【００２８】
なお、自走台車１１の走行及び球２０の発射の制御は、リモートコントロール操作によって行う。
【００２９】
上記のように構成された第１の実施形態に係る炉内スケール破砕装置においては、加熱炉の炉床に堆積したスケールに向かって回転円盤を用いて高速度で球を発射するようにしているので、非常に大きな破砕エネルギーを生み出すことができ、油圧削岩機と同等以上の衝撃力を発生することができる。
【００３０】
例えば、φ４０の鋼鉄製の球（質量ｍ＝２６３ｇ）を用いて、発射速度ｖ＝９０ｋｍ／Ｈｒで発射した場合、その破砕エネルギーＥＫ（ＥＫ＝ｍｖ２／２）は８２．２Ｊとなり、これは、従来、加熱炉の炉床に堆積したスケールを破砕するために作業員が手持ちで使用している最も大型のエアーブレーカーの破砕エネルギー（ピストン運動エネルギー）＝７４．９Ｊとほぼ同等の値である。
【００３１】
また、φ４０の鋼鉄製の球を用いて、発射速度ｖ＝１２６ｋｍ／Ｈｒで発射した場合、その破砕エネルギーＥＫは１６１．２Ｊとなり、これは、大型エアーブレーカーより強力な小型の油圧削岩機の破砕エネルギー＝１５８．３Ｊとほぼ同等の値である。
【００３２】
さらに、φ４０の鋼鉄製の球を用いて、発射速度ｖ＝２００ｋｍ／Ｈｒで発射した場合、その破砕エネルギーＥＫは４０６．１Ｊとなり、これは、大型エアーブレーカーの５．４倍、小型油圧削岩機の２．５倍の破砕エネルギーである。
【００３３】
また、エアーブレーカーや油圧削岩機の場合には、ピストンがチゼル（打撃棒）を叩き、そのチゼルが被破砕物に衝撃を加えて破砕するようになっているため、チゼルの弾性収縮によって破砕エネルギーが減衰するのに対して、この実施形態に係る炉内スケール破砕装置においては、高速度で発射された球によって被破砕物に直接破砕エネルギーを加えるので、供給される運動エネルギーが同じ場合でも、より大きい衝撃力を発生できる。
【００３４】
そして、球発射装置の回転円盤を小径にして回転速度を増やせば、球の発射速度を高速度にすることができるので、装置全体を小型化することができる。したがって、加熱炉の内部が狭い場合でも使用することが可能となる。その結果、加熱炉床に堆積し溶融・凝固した岩石状のスケールでも的確に破砕することができる。
【００３５】
また、大きな破砕エネルギーを発生するので、岩石状化がひどく、厚みのあるスケールの場合でも、エアーブレーカーのように一個所を数分間も打撃し続けなくともよく、数発以下の球発射で破砕できる。したがって、堆積スケールの岩石状化の激しいほど、従来の破砕作業に比べて高能率化することができる。
【００３６】
また、自走台車を移動させることによって、従来の手持ち式のエアーブレーカーと同じ様に、スケールの破砕位置を容易に位置決めできる。
【００３７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図３〜図５に示す。図３は本発明の第２の実施形態に係る炉内スケール破砕装置を示す図であり、図４は図３の部分詳細図、図５は動作説明図である。
【００３８】
本発明の第２の実施形態に係る炉内スケール破砕装置は、前述の第１の実施形態に係る炉内スケール破砕装置１において、更に、球発射装置から発射された球を回収するための球回収装置を付け加えたものである。図中、第１の実施形態に係る炉内スケール破砕装置１と同じ部分は同じ符号を記して示し、以下ではその部分の説明は省略する。
【００３９】
本発明の第２の実施形態に係る炉内スケール破砕装置２は、加熱炉の炉床６０に堆積したスケール６１に向かって球２０を高速度で発射する球発射装置２２と、球発射装置２２に球２０を供給するための球装填装置２１と、球発射装置２２から発射された球２０を回収するための球回収装置３０と、球発射装置２２と球装填装置２１と球回収装置３０を搭載して、スケール６１が堆積した炉床６０上を移動する自走台車１１とを備えている。
【００４０】
そして、球回収装置３０は、昇降ガイド３１と、回収筒３２と、回収ネット３３と、球貯め３４と、球移送装置（図示せず）とを備えている。
【００４１】
昇降ガイド３１は、球発射装置２２から発射された球２０の軌道を取り囲むように固定配置された円筒であり、その上端面と下端面は開口している。そして、図４（ａ）に示すように、昇降ガイド３１の下部側面には、円周方向に９０°ピッチでスポーク（縦格子）３１ａが配置されており、スポーク３１ａとスポーク３１ａの間は球２０が通過できる大きさの開口部３１ｂになっている。また、下端にはリング状の回収ネット取付け金具３１ｃが設けられている。なお、昇降ガイド３１の下端は、炉床６０から所定の間隔（例えば１００ｍｍ）離れた位置になっている。
【００４２】
回収筒３２は、球発射装置２２から発射された球２０の軌道を取り囲むように、昇降ガイド３１の内側に同心円状に配置され、昇降ガイド３１に沿って昇降する筒である。上部は円筒形で、その下部は逆円錐形で、更にこれに続く最下部は小径の円筒形になっている。回収筒３２の上端面と下端面は開口している。そして、図４（ｂ）に示すように、回収筒３２の下部側面には、円筒形部に円周方向に９０°ピッチでスポーク（縦格子）３２ａが配置され、これに続く逆円錐形部にも円周方向に９０°ピッチでスポーク（縦格子）３２ｂが配置されており、スポーク３２ａ、３２ｂとスポーク３１ａ、３２ｂの間は球２０が通過できる大きさの開口部３２ｃになっている。また、最下部は小径の円筒形部はスポーク支持リング３２ｄとなり、スポーク支持リング３２ｄの上部外周にリング状の回収ネット取付け金具３２ｅが設けられている。
【００４３】
回収ネット３３は、スケール６１に衝突して反射した球２０を受け止めるためのネットであり、截頭円錐形状をしており、昇降ガイドの回収ネット取付け金具３１ｃと回収筒の回収ネット取付け金具３２ｅとに、その両端を固定されている。
【００４４】
球貯め３４は、回収ネット３３に受け止められた球２０を貯めておくための箱であり、昇降ガイド３１の外側に配置されており、昇降ガイド３１の下端面と球貯め３４の底面がほぼ同一平面上に位置している。そして、回収ネット３３に受け止められた球２０が昇降ガイド３１の下部に設けられている開口部３１ｂを通過して球貯め３４内に入るようになっている。
【００４５】
球移送装置は、枡型コンベアであり、球貯め３４から球２０を受け取り、球装填装置２１に球２０を戻すようになっている。
【００４６】
なお、この実施形態では、球装填装置２１と球発射装置２２と球回収装置３０を一体で傾けられるようにした球発射方向調整機構を設け、スケール６１表面に対して、その法線方向から所定角度傾いた方向に球２０を発射することで、スケール６１に衝突した球２０が斜め方向に反射し、回収ネット３３に入り易いようにしている。
【００４７】
上記のように構成された炉内スケール破砕装置２を用いて炉内スケールの破砕作業を行う際の動作手順を、図５（ａ）〜（ｇ）を参照しながら述べる。
【００４８】
（ａ）位置決め
自走台車１１を移動し、目標の破砕ポイント６２に球２０を発射できるように位置させる。発射された球の軌道を示すレーザーポインターによる照準装置が設けられている場合には、それによって破砕ポイント６２に位置していることを確認する。そして、スケール６１に衝突した球２０が斜め方向に反射するように、球発射方向調整機構によって発射方向の調整を行う。
【００４９】
（ｂ）回収筒の下降
回収筒３２の最下部にあるスポーク支持リング３２ｅが破砕ポイント６２に接触するまで、回収筒３２を下降させる。
【００５０】
（ｃ）球の装填・発射
球装填装置２１に貯えている球２０を一発づつ球発射装置２２に供給する。球発射装置２２に供給された球２０は、回転円盤２３によって加速され発射される。
【００５１】
（ｄ）破砕ポイントへの球の衝突
発射された球２０は回収筒３２の中を通って、破砕ポイント６２に衝突する。
【００５２】
（ｅ）球の回収１（回収ネットへの回収）
破砕ポイント６２に衝突した球２０は、破砕ポイント６２で反射して回収筒３２の中を逆行するが、斜め方向に反射するようにしているので、反射して球２０は、回収筒３２内に留まらずに、回収筒３２の下部に設けられている開口部３２ｃを通過して回収ネット３３上に落下し回収される。
【００５３】
（ｆ）球の回収２（球貯めへの回収）
回収筒３３を所定位置まで引き上げると、回収ネット３３が張り、回収ネット３３上に回収された球２０が回収ネット３３上を伝って落下し、昇降ガイド３１の下部に設けられている開口部３１ｂを通過して球貯め３４内に回収される。なお、球２０を複数個発射してから、回収ネット３３上の球２０をまとめて球貯め３４へ回収してもよい。
【００５４】
（ｇ）球の移送
球貯め３４内に球２０が所定個数貯まったら、球移送装置によって球装填装置２１に球２０を移送し、球２０の循環・連続使用を可能にする。
【００５５】
以下、破砕ポイント６２を代えて、上記の（ａ）〜（ｇ）を繰り返す。
【００５６】
なお、破砕ポイント６２で反射して回収筒３２の中を逆行した球２０が回収筒３２内に留まって回収ネット３３に回収されない可能性がある場合には、回収筒３２内に留まっている球２０を回収ネット３３に送り込むための球送り込み装置を設ければよい。
【００５７】
図６は、球送り込み装置を設けた場合の一例であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。球送り込み装置は、回収筒３２の内部に設けられており、回収筒３２下部のスポーク３２ａに取り付けられた支持台４１と、支持台４１に水平方向に旋回できるように支持されたアーム旋回軸４２と、アーム旋回軸４２の下端部に取り付けられた円弧状の球送り込みアーム４３と、モータ（図示せず）からアーム旋回軸４２に旋回力を伝達するフレキシブルシャフト４４を備えている。
【００５８】
そして、この球送り込み装置においては、図６（ｂ）に示すように、球２０が発射される時には、その妨げにならないように、球送り込みアーム４３が待機位置４３ａで待機し、破砕ポイントで反射した球２０が動きを止めるような時間が経過後に、球送り込みアーム４３を１８０°旋回させる。その際、回収筒３２内に球２０が留まっていた場合には、球送り込みアーム４３がアーム位置４３ｂの状態で球２０に接触し、アーム位置４３ｃの状態で球２０をスポーク支持リング３２ｄを乗り越えるようにし、アーム位置４３ｄの状態で球２０を開口部３２ｂを通過させて回収ネット３３内に送り込む。その後、球送り込みアーム４３を待機位置４３ａに戻して、次の発射に備える。なお、回収ネット３３内に送り込まれた球２０はスポーク支持リング３２ｄが抵抗となって回収筒３２の中には戻らない。このようにして、破砕ポイントに発射されて反射した球２０を確実に回収ネット３３内に回収することができる。
【００５９】
上記のように構成された第２の実施形態に係る炉内スケール破砕装置においては、前述の第１の実施形態に係る炉内スケール破砕装置と同様の効果を奏するとともに、球回収装置を備えているので、スケールで反射した球の飛散を防止し、球の連打・循環使用が可能となる。これにより、球の消費数量と保有数量を削減することができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明においては、加熱炉の炉床に堆積したスケールに向かって回転円盤を用いて高速度で球を発射するようにしているので、小型の装置で非常に大きな破砕エネルギーを生み出すことができ、加熱炉床で溶融・凝固した岩石状のスケールを的確に破砕することができる。
【００６１】
また、球回収装置を備えるようにすることにより、スケールで反射した球の飛散を防止し、球の連打・循環使用が可能になるので、球の消費数量と保有数量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の説明図である。
【図２】球発射方向調整機構の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の説明図である。
【図４】球回収装置の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における動作説明図である。
【図６】球送り込み装置の説明図である。
【図７】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１  炉内スケール発射装置
２  炉内スケール発射装置
１１  自走台車
１２  台車フレーム
１３  前輪
１４  後輪
１５  伝動ベルト
１６  駆動装置
１７  バッテリー
１８  ハンドル
２０  球
２１  球装填装置
２２  球発射装置
２３  回転円盤
２３ａ  溝
２３ｂ  隙間
２４  回転モータ
２５  カバー
３１  昇降ガイド
３１ａ  スポーク
３１ｂ  開口部
３１ｃ  回収ネット取付け金具
３２  回収筒
３２ａ  スポーク
３２ｂ  スポーク
３２ｃ  開口部
３２ｄ  スポーク支持リング
３２ｅ  回収ネット取付け金具
３３  回収ネット
３４  球貯め
４１  支持台
４２  アーム旋回軸
４３  球送り込みアーム
４４  フレキシブルシャフト
５１  フレーム
５２  モータ
５３  フレーム
５４  モータ
５５  歯車
６０  炉床
６１  スケール
６２  破砕ポイント
【図１】
2004351341.tif 000003
【図２】
2004351341.tif 000004
【図３】
2004351341.tif 000005
【図４】
2004351341.tif 000006
【図５】
2004351341.tif 000007
【図６】
2004351341.tif 000008
【図７】
2004351341.tif 000009