(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解炉の炉頂に装備された予熱装置におけるフォークであって、それを形成する複数のフィンガーが１本又は数本単位で独立作動するようにして成ることを特徴とする炉頂予熱装置におけるフォーク。
【請求項２】
溶解炉の炉頂に装備された予熱装置におけるフォークであって、それを形成する複数のフィンガーが一体作動する主フォークと、それを形成する複数のフィンガーが１本又は数本単位で独立作動する副フォークとを備え、副フォークのフィンガーがその作動時に主フォークのフィンガー相互間に位置する又は主フォークのフィンガー相互間を臨んで近接するようにして成ることを特徴とする炉頂予熱装置におけるフォーク。
【請求項３】
予熱装置が上下２段の予熱室を形成するものである請求項１又は２記載の炉頂予熱装置におけるフォーク。
【請求項４】
予熱装置が溶解炉から発生する排ガスを下段の予熱室を経由することなく上段の予熱室へ直接に導入するためのバイパスを有するものである請求項３記載の炉頂予熱装置におけるフォーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は炉頂予熱装置におけるフォークに関する。金属スクラップを溶解炉、例えばアーク炉で溶解する場合、原料となる金属スクラップをアーク炉から発生する排ガスで予熱することが行なわれる。金属スクラップの予熱に用いる装置には各種が知られているが、近年では、予熱効率の点で、炉頂予熱装置が注目されている。この炉頂予熱装置は、溶解炉の炉頂にシャフトを立設し、シャフト内に１段又は２段以上の多段で予熱室を形成して、予熱室に装填した金属スクラップを該予熱室へ溶解炉から発生する排ガスを導入することにより予熱するものである。本発明はかかる炉頂予熱装置におけるフォークに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炉頂予熱装置におけるフォークとして、それを形成する複数のフィンガーが一体作動するものが使用されている。それを形成するフィンガーが連結されており、これらのフィンガーをモータ駆動又はシリンダ駆動により一体で旋回又は進退させるようになっているのである。ところが、かかる従来のフォークには、金属スクラップを効率的に均一予熱することができないという欠点がある。フォークは、その上部に形成される予熱室に装填された金属スクラップを支持し、溶解炉から発生する排ガスをフィンガー相互間の隙間を通して予熱室へ導入するものである。しかし、予熱室に装填する金属スクラップには、粗いものもあれば、細かいものもあるので、それを形成する複数のフィンガーが一体作動する従来のフォークでは、細かい金属スクラップであってもこれを支持するために、多数のフィンガーを連結してこれらのフィンガー相互間の隙間を小さくする必要があるが、かかるフィンガーによって溶解炉から発生する排ガスの熱が奪われ、特にそれが水冷フィンガーである場合には奪われる度合が大きく、その分だけ金属スクラップの予熱効率が悪くなるのである。またフォークの上部に形成される予熱室には金属スクラップが自重落下で装填され、その装填状態は密な部分もあれば、粗な部分もあるので、このように金属スクラップが不均一に装填された予熱室へ排ガスを導入すると、予熱室内において排ガスの流れに偏流が生じるが、それを形成する複数のフィンガーが一体作動する従来のフォークでは、かかる偏流を修正若しくは変更できず、したがって金属スクラップの予熱にその装填部位によってバラツキが生じるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来の炉頂予熱装置におけるフォークでは、金属スクラップの予熱にバラツキを生じる点である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、溶解炉の炉頂に装備された予熱装置におけるフォークであって、それを形成する複数のフィンガーが１本又は数本単位で独立作動するようにして成ることを特徴とする炉頂予熱装置におけるフォークに係る。また本発明は、溶解炉の炉頂に装備された予熱装置におけるフォークであって、それを形成する複数のフィンガーが一体作動する主フォークと、それを形成する複数のフィンガーが１本又は数本単位で独立作動する副フォークとを備え、副フォークのフィンガーがその作動時に主フォークのフィンガー相互間に位置する又は主フォークのフィンガー相互間を臨んで近接するようにして成ることを特徴とする炉頂予熱装置におけるフォークに係る。更に本発明は、溶解炉の炉頂に装備された予熱装置におけるフォークであって、それを形成する複数のフィンガーが一体作動する主フォークと副フォークとを備え、副フォークのフィンガーがその作動時に主フォークのフィンガー相互間に位置する又は主フォークのフィンガー相互間を臨んで近接するようにして成ることを特徴とする炉頂予熱装置におけるフォークに係る。
【０００５】
本発明において、炉頂予熱装置は、溶解炉の炉頂にシャフトを立設し、シャフト内にフォークで仕切った１段又は２段以上の多段で予熱室を形成して、各予熱室に金属スクラップを装填するように構成したもので、これには溶解炉から発生する排ガスを最下段の予熱室から最上段の予熱室へと順次導入するようになっているものや、溶解炉から発生する排ガスを最下段の予熱室へ導入すると共にバイパスを経由して最上段の予熱室へ導入するようになっているもの等、各種の形式のものがある。
【０００６】
先ず、それを形成する複数のフィンガーが１本又は数本単位で独立作動するものについて説明する。複数のフィンガーが１本単位で独立作動する場合、各フィンガーは連結されておらず、それぞれに駆動手段が接続されていて、各フィンガーがモータ駆動又はシリンダ駆動により独立して旋回又は進退する。複数のフィンガーが数本単位で独立作動する場合、例えば２本単位で独立作動する場合には、各フィンガーは２本づつが１組となって連結されており、１組毎に駆動手段が接続されていて、各組のフィンガーがモータ駆動又はシリンダ駆動により各組毎に独立して旋回又は進退する。いずれの場合も、これらのフィンガーは、その作動時すなわちこれらのフィンガーが上向き旋回又は前進してシャフト内に予熱室を仕切る時において、上向き旋回又は前進したフィンガーにより金属スクラップを支持し、また溶解炉から発生する排ガスを上向き旋回又は前進したフィンガー相互間の隙間を通して予熱室へ導入する。
【０００７】
次に、それを形成する複数のフィンガーが一体作動する主フォークと、それを形成する複数のフィンガーが１本又は数本単位で独立作動する副フォークとを備えるものについて説明する。主フォークを形成する複数のフィンガーは連結されており、これに駆動手段が接続されていて、これらのフィンガーはモータ駆動又はシリンダ駆動により一体で旋回又は進退する。副フォークを形成する複数のフィンガーが１本又は数本単位で独立作動する点については前述した場合と同様である。副フォークのフィンガーは、その作動時すなわちこれらのフィンガーが上向き旋回又は前進した時において、同様に作動時にある主フォークのフィンガー相互間に位置する又は主フォークのフィンガー相互間を臨んで近接するようになっている。双方共に作動時において、副フォークのフィンガーは、主フォークのフィンガー相互間の隙間を平面から見てあたかも埋める若しくは遮るようになっているのである。主フォークのフィンガーの作動時において、更に副フォークのフィンガーの作動時においても、これらのフィンガーにより金属スクラップを支持し、また溶解炉から発生する排ガスをこれらのフィンガー相互間の隙間を通して予熱室へ導入する。
【０００８】
最後に、それを形成する複数のフィンガーが一体作動する主フォークと副フォークとを備えるものについて説明する。主フォークを形成する複数のフィンガーは連結されており、これに駆動手段が接続されていて、これらのフィンガーはモータ駆動又はシリンダ駆動により一体で旋回又は進退する。同様に、副フォークを形成する複数のフィンガーも連結されており、これに駆動手段が接続されていて、これらのフィンガーもモータ駆動又はシリンダ駆動により一体で旋回又は進退する。副フォークのフィンガーは、その作動時すなわちこれらのフィンガーが上向き旋回又は前進した時において、同様に作動時にある主フォークのフィンガー相互間に位置する又は主フォークのフィンガー相互間を臨んで近接するようになっている。双方のフォークを形成する各フィンガーの相互関係については前述した場合と同様になっているのである。
【０００９】
複数のフィンガーが１本又は数本単位で独立作動するフォークを備える場合、予熱するスクラップの大きさに応じて、該金属スクラップを支持するに必要な本数のフィンガーを作動させる。総てのフィンガーを作動させる場合に比べて、作動させないフィンガーの本数分だけ、該フィンガーによって奪われる排ガスの熱が少なくなり、その分だけ金属スクラップの予熱効率を向上できる。主フォークと副フォークとを備える場合も、副フォークを形成するフィンガーの作動によって、同様に金属スクラップの予熱効率を向上できる。特にフィンガーが水冷フィンガーである場合には、かかる予熱効率の向上効果が大きい。また金属スクラップの予熱中において、予熱室内の排ガスの流れに偏流が生じた場合には、１本又は数本単位でフィンガーを作動させることにより、かかる偏流を修正若しくは変更できるので、結果的に金属スクラップの装填部位による予熱温度のバラツキを減らすことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態を略示する縦断面図、図２は図１と同じ実施形態を示す部分拡大平面図、図３は図１と同じ実施形態を示す部分拡大縦断面図である。溶解炉１１の炉頂にシャフト１２が立設されており、シャフト１２内に観音開き可能な１組のフォーク２１，２２と他の１組のフォーク２３，２４とで上下２段に仕切った予熱室１３，１４が形成されていて、これらの予熱室１３，１４に金属スクラップが装填されている。フォーク２３の下方におけるシャフト１２の側面と上段の予熱室１３を形成するシャフト１２の側面上部との間にはバイパス１５が渡されており、また下段の予熱室１４を形成するシャフト１２の側面上部には排ガスダクト１６が接続されていて、排ガスダクト１６の下流側に集塵機１７及び排気ブロア１８が接続されている。この実施形態では、溶解炉１１から発生する排ガスを、フォーク２３，２４を形成するフィンガー相互間の隙間を介して下段の予熱室１４へ導入すると共に、バイパス１５を介して上段の予熱室１３へも導入して、これらの予熱室１３，１４に装填されている金属スクラップを予熱し、予熱後の排ガスを排ガスダクト１６、集塵機１７及び排気ブロア１８の経路で集塵処理しつつ排気するようになっている。
【００１１】
説明を省略する１組のフォーク２１，２２も同様になっているが、他の１組のフォーク２３，２４は所定間隔で並設された複数のフィンガー３３ａ〜３３ｊ，３４ａ〜３４ｊで形成されており、これらの各フィンガー３３ａ〜３３ｊ，３４ａ〜３４ｊにはシリンダ機構４３ａ〜４３ｊ，４４ａ〜４４ｊが接続されている。説明を省略する他のフィンガー３３ａ〜３３ｉ，３４ａ〜３４ｉも同様になっているが、フィンガー３３ｊ，３４ｊはシャフト１２に旋回可能に軸受されており、その軸受部からフィンガー３３ｊ，３４ｊと一体的に作動する連杆５３ｊ，５４ｊが延設されていて、連杆５３ｊ，５４ｊの端部はシャフト１２に軸支されたシリンダ機構４３ｊ，４４ｊのシリンダロッドに軸承されている。フィンガー３３ｊ，３４ｊはシリンダ機構４３ｊ，４４ｊの駆動により旋回し、観音開き可能になっており、同様に他のフィンガー３３ａ〜３３ｉ，３４ａ〜３４ｉもシリンダ機構４３ａ〜４３ｉ，４４ａ〜４４ｉの駆動により旋回し、観音開き可能となっている。フォーク２３，２４を形成する各フィンガー３３ａ〜３３ｊ，３４ａ〜３４ｊは１本単位で独立作動し、フォーク２３，２４は全体としても観音開き可能となっているのである。
【００１２】
図示を省略するが、フィンガー３３ａ〜３３ｊ，３４ａ〜３４ｊは数本単位で独立作動させることもできる。この場合、独立作動させる単位毎にフィンガーを連結し、連結したフィンガー単位で独立作動させる。例えば、２本単位で独立作動させる場合、説明を省略する他のフィンガー３３ａ〜３３ｈ，３４ａ〜３４ｊも同様にするが、フィンガー３３ｉとフィンガー３３ｊとを連結し、その連結部をシャフト１２に軸受して、その連結部にシリンダ機構を接続する。したがって結果的には、例えばフォーク２３を形成する各フィンガー３３ａ〜３３ｊを総て上記のように連結した場合、かかるフォーク２３は図４について後述する主フォーク２５と同様のものになる。
【００１３】
図１〜図３について前述した実施形態においては、予熱室１４に装填する金属スクラップの形状や大きさに応じて、予熱室１４を仕切るフィンガーを選択する。装填する金属スクラップが比較的粗い場合には、フィンガー３３ａ〜３３ｊ，３４ａ〜３４ｊを例えば１本おきに上向き旋回させて予熱室１４を仕切るのである。このようにすると、上向き旋回させなかったフィンガーの本数分だけ、これらによって奪われる排ガスの熱が少なくなり、それだけ金属スクラップの予熱効率を向上できる。特にこれらのフィンガーが水冷フィンガーである場合には、かかる予熱効率の向上効果は大きい。また予熱室１４内における金属スクラップの装填状態によって、この予熱室１４に導入した排ガスの流れに偏流が生じる場合、例えば導入した排ガスの殆どが予熱室１４内の右側を流れる場合には、予熱室１４を仕切る右側のフィンガーの本数を左側のフィンガーの本数よりも多くして、かかる偏流を修正乃至変更することにより、予熱室１４内に装填されている金属スクラップの予熱のバラツキを減らすことができる。なお、排ガスの流れの偏流の有無は排ガス温度分布を測定することにより検知することができる。
【００１４】
図４は本発明の他の実施形態を示す部分拡大平面図、図５は図４の部分縦断面図である。この実施形態では主フォーク２５と副フォーク２６とを備え、主フォーク２５と相対して副フォーク２６が装備されている。主フォーク２５は所定間隔で並設された複数のフィンガー３５ａ〜３５ｊで形成されており、これらのフィンガー３５ａ〜３５ｊは連結されている。その連結部は図示しないシャフトに軸受されており、連結部からはフィンガー３５ａ〜３５ｊと一体的に作動する連杆５５が延設されていて、連杆５５はシリンダ機構４５のシリンダロッドに軸承されている。したがって主フォーク２５を形成するフィンガー３５ａ〜３５ｊは一体作動し、シリンダ機構４５の駆動によりドア方式で旋回可能になっている。一方、副フォーク２６は所定間隔で並設された複数のフィンガー３６ａ〜３６ｉで形成されており、これらの各フィンガー３６ａ〜３６ｉには、図１〜図３の実施形態について前述したことと同様、シリンダ機構４６ａ〜４６ｉが接続されている。したがって副フォーク２６を形成する各フィンガー３６ａ〜３６ｉは１本単位で独立作動し、それぞれがシリンダ機構４６ａ〜４６ｉの駆動によりドア方式で旋回可能になっている。図示を省略するが、副フォーク２６を形成するフィンガー３６ａ〜３６ｉを数本単位、例えば２本単位で独立作動させ得ることも前述した通りである。副フォーク２６を形成する各フィンガー３６ａ〜３６ｉは、その作動時すなわち上向き旋回してシャフト内に予熱室を仕切る時において、同様に作動時にある主フォーク２５を形成するフィンガー３５ａ〜３５ｊの相互間に位置し、あたかもこれらのフィンガー３５ａ〜３５ｊ相互間の隙間を埋めるようになっている。
【００１５】
図６は本発明の更に他の実施形態を示す部分拡大平面図、図７は図６の部分縦断面図である。この実施形態では主フォーク２７，２８と副フォーク２９，３０とを備え、主フォーク２７，２８に近接してその下方に副フォーク２９，３０が装備されている。主フォーク２７，２８は所定間隔で並設された複数のフィンガー３７ａ〜３７ｆ，３８ａ〜３８ｆで形成されており、これらのフィンガー３７ａ〜３７ｆ，３８ａ〜３８ｆは連結されている。その連結部は図示しないシャフトに軸受されており、連結部からはフィンガー３７ａ〜３７ｆ，３８ａ〜３８ｆと一体的に作動する連杆５７，５８が延設されていて、連杆５７，５８はシリンダ機構４７，４８のシリンダロッドに軸承されている。したがって主フォーク２７，２８を形成するフィンガー３７ａ〜３７ｆ，３８ａ〜３８ｆは一体作動し、シリンダ機構４７，４８の駆動により旋回して観音開き可能になっている。一方、副フォーク２９，３０を形成するフィンガー３９ａ〜３９ｅ，４０ａ〜４０ｅも同様に一体作動し、シリンダ機構４９，５０の駆動により旋回して観音開き可能になっている。副フォーク２９，３０を形成する各フィンガー３９ａ〜３９ｅ，４０ａ〜４０ｅは、その作動時すなわち上向き旋回してシャフト内に予熱室を仕切る時において、同様に作動時にある主フォーク２９，３０を形成するフィンガー３７ａ〜３７ｆ，３８ａ〜３８ｆの相互間を臨んで近接し、あたかもこれらのフィンガー３７ａ〜３７ｆ，３８ａ〜３８ｆ相互間の隙間を遮るようになっている。
【００１６】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、炉頂予熱装置の予熱室に装填した金属スクラップを効率的に均一予熱することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を略示する縦断面図。
【図２】図１と同じ実施形態を示す部分拡大平面図。
【図３】図１と同じ実施形態を示す部分拡大縦断面図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す部分拡大平面図。
【図５】図４と同じ実施形態を示す部分拡大縦断面図。
【図６】本発明の更に他の実施形態を示す部分拡大平面図。
【図７】図６と同じ実施形態を示す部分拡大縦断面図。
【符号の説明】
１１・・・溶解炉、１２・・・シャフト、１３，１４・・・予熱室、１５・・・バイパス、２１〜２４・・・フォーク、２５，２７，２８・・・主フォーク、２６，２９，３０・・・副フォーク、３３ａ〜３３ｊ，３４ａ〜３４ｊ，３５ａ〜３５ｊ，３６ａ〜３６ｉ，３７ａ〜３７ｆ，３８ａ〜３８ｆ，３９ａ〜３９ｅ，４０ａ〜４０ｅ・・・フィンガー、４３ａ〜４３ｊ，４４ａ〜４４ｊ，４５，４６ａ〜４６ｉ，４７〜５０・・・シリンダ機構
【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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【図６】
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【図７】
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