(57)【要約】【課題】フェロニッケル製錬において、ロータリーキルンからの焼鉱を一時的に貯めるサージホッパーにて使用されるダンパーのダンパー軸において、ダンパー本体を良好に開閉させてダンパー軸として有効に使用することができ、焼鉱から受ける熱による変形や折損がなく、メンテナンス等の作業性が良好なダンパー軸を提供する。【解決手段】本発明に係るダンパー軸１１は、円柱状の鋼材２１からなり、円柱状の鋼材２１の内部には、鋼材２１の長軸方向に亘って連続して、その鋼材２１と中心軸を同一とする円柱状の通水路２２が設けられている。そして、このダンパー軸１１では、鋼材２１の直径をＤ１とし、通水路２２の円形断面の直径（内径）をＤ２としたとき、０．２×Ｄ１≦Ｄ２≦０．５５×Ｄ１の関係を満たす。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェロニッケル製錬における焼鉱を貯留するサージホッパーに使用されているダンパーを開閉するためのダンパー軸であって、
円柱状の鋼材からなり、
前記円柱状の鋼材の内部には、該鋼材の長軸方向に亘って連続して、該鋼材と中心軸を同一とする円柱状の通水路が設けられ、
前記鋼材の直径をＤ１とし、前記通水路の円形断面の直径をＤ２としたとき、
０．２×Ｄ１≦Ｄ２≦０．５５×Ｄ１
の関係を満たすことを特徴とするダンパー軸。
【請求項２】
前記鋼材の全長が、前記サージホッパーにおける前記ダンパーの取り付け位置の幅以上であることを特徴とする請求項１に記載のダンパー軸。
【請求項３】
前記通水路の両端には、冷却水供給配管が接続される雌ネジが切られていることを特徴とする請求項１又は２に記載のダンパー軸。
【請求項４】
前記鋼材の鋼種は、ＳＵＳ３１０Ｓであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のダンパー軸。
【請求項５】
前記鋼材の直径Ｄ１が、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のダンパー軸。
【請求項６】
前記サージホッパーは、前記ダンパー上に積み上がる焼鉱と該ダンパーの自重を合わせた重量が１ｔ以上４ｔ以下となる大きさに構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のダンパー軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダンパー軸に関し、より詳しくはフェロニッケル製錬で使用されているロータリーキルンから得られる焼成鉱石を一時的に貯めるためのサージホッパーのダンパーの構成部品であって、ダンパーの開閉時に開閉運動の軸となるダンパー軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェロニッケル製錬においては、ニッケル品位２重量％程度のニッケル酸化鉱石（以下、単に「鉱石」という）を原料として、予備乾燥、乾燥及び部分還元、還元熔解、脱硫、鋳造等の工程を経て、ニッケル品位２０重量％程度のフェロニッケルを生産している。
【０００３】
フェロニッケルの製錬において、乾燥され部分的な還元処理が施されて得られた鉱石を還元熔解させる還元熔解工程では、鉱石が還元炉である電気炉等を使用して熔解されることになるが、その鉱石が結晶水を含んでいると電気炉内で水蒸気爆発を起こしてしまう。
【０００４】
このことから、還元熔解工程の前の工程である乾燥及び部分還元工程において、ロータリーキルン等を使用して、鉱石の温度を例えば８００℃以上にすることによって鉱石中の結晶水を分解し、除去している。そして、そのロータリーキルンからは、約８００℃以上の結晶水が除去された鉱石（以下、「焼鉱」という）が得られる。
【０００５】
ここで、具体的に図１を参照しながら、ロータリーキルンで得られた焼鉱が電気炉に装入されるまでのフローを説明する。
【０００６】
図１に示すように、ロータリーキルン２で得られた焼鉱は、サージホッパー１に一時的に貯められる。このサージホッパー１に貯められた焼鉱は、詳細は後述するがサージホッパー１の下端に設けられたサージホッパー１のダンパーが開くことで、サージホッパー１に続いて設けられているホッパー（以下、「焼鉱ホッパー」という）に装入され、焼鉱ホッパーに装入された焼鉱が所定の重量に達した時点でサージホッパー１に設けられたダンパーが閉じる。そして次に、焼鉱ホッパーのダンパーが開き、焼鉱ホッパー内に貯められた所定の重量の焼鉱が焼鉱コンテナ３に装入される。
【０００７】
焼鉱コンテナ３は、搬送台車４を使用してクレーン（以下、「炉上クレーン」という）５が待機している位置まで搬送された後、炉上クレーン５によって吊り上げられ、電気炉７の上部に設けられたホッパー（以下、「焼鉱ビン」という）６に装入される。そして、焼鉱ビン６に装入された焼鉱が電気炉７に装入されることになる。
【０００８】
さて、上述したように、ロータリーキルン２から電気炉７への焼鉱の移送に際して、サージホッパー１での焼鉱の排出制御においては、そのサージホッパー１に使用されているダンパーが重要な役割を果たしている。詳細は後述するが、図２及び図３に示すように、サージホッパー１に使用されているダンパー１０はフラッパー式の構造となっており、サージホッパー１の外側に据え付けられているシリンダー１２を動かして、ダンパー軸１１を中心として回転させることでダンパー１０が開閉する仕組みになっている。
【０００９】
サージホッパー１のダンパー１０には、そのダンパー１０が閉じているときには最大で数トンの焼鉱が載ることになる。したがって、ダンパー１０は、その焼鉱の重さに耐え得るものである必要がある。
【００１０】
また、サージホッパー１のダンパー１０、並びにそのダンパー１０の構成部品であるダンパー軸１１は、例えば８００℃の焼鉱の熱に耐え得る構造でなくてはならない。例えば、ダンパー軸１１が、高温の焼鉱の熱に耐え得る構造でないと、その焼鉱の熱によってダンパー軸１１に変形が生じる。ダンパー軸が変形した場合の問題としては、そのダンパー軸１１がずれてしまうことによって、図３に示すようにダンパー１０の周りに設けられているキャスタブル耐火物（不定形耐火物とよぶこともある。以下、単に「キャスター」という）１４と接触し、ダンパー１０が開閉不能、半開き又は半閉りになるといった開閉トラブルが発生してしまう。また、ダンパー軸１１がキャスター１４に接触すると、キャスター１４の脱落を招いてしまい、焼鉱ホッパー８が直接、高温の焼鉱にさらされることによって、焼鉱ホッパー８の変形あるいは破損を招いてしまうこともある。
【００１１】
また、もう一つの問題として、図４に示すように、ダンパー軸１１の変形によりグランドボックス１５のグランドパッキン１６やグランド押さえ１７に負荷が掛かり、グランドパッキン１６やグランド押さえ１７が破損することにもなる。グランドパッキン１６やグランド押さえ１７が破損すると、ダンパー軸１１の回転が阻害されてダンパー１０の開閉異常をきたし、また破損したグランドパッキン１６からサージホッパー１内部の高温ガスやダストが噴出する等のトラブルを起こす。
【００１２】
このような高温の焼鉱の熱によるダンパー軸１１の変形等を防ぐために、例えばダンパー軸１１を冷却水を用いて冷却することが考えられる。しかしながら、その冷却水が焼鉱ホッパー８内に洩れてしまうと、焼鉱に水分が混入して、装入先の電気炉７内で水蒸気爆発を招く危険性がある。そのため、仮にダンパー軸１１が破損した場合であっても、冷却水が焼鉱ホッパー８内に漏れない構造とする必要がある。
【００１３】
このようなことから、フェロニッケル製錬にて焼鉱が一時的に貯められるサージホッパーに使用されているダンパーの構成部品であるダンパー軸に関して、焼鉱から受ける熱による変形や折損がなく、メンテナンス等の作業性が良好なものが求められている。
【００１４】
なお、例えば特許文献１には、鋼板表面に塗布された樹脂を乾燥させる樹脂乾燥炉等の内部に設けられる炉内キャリアロールに関する技術が開示されており、具体的に、「加熱炉内で鋼板を移動させるためのロールで、軸中心部分に通水路が形成され、外筒は回転自在で、鋼板がキズつかないロール」についての技術が開示されている。しかしながら、この技術は、フェロニッケル製錬で使用されるロータリーキルンから得られる焼鉱を一時的に貯めるサージホッパーのダンパーの構成部品であるダンパー軸には直接適用することができない。また、特許文献１に記載の水冷軸は、「６００℃以下の低速搬送型の加熱炉に広く適用できる」という適用温度が記載されており、６００℃を超える温度となる、フェロニッケル製錬における焼鉱に十分に耐え得るものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５‐０５３６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、フェロニッケル製錬において、ロータリーキルンからの焼鉱を一時的に貯めるサージホッパーにて使用されるダンパーのダンパー軸について、ダンパー本体を良好に開閉させてダンパー軸として有効に使用することができ、焼鉱から受ける熱による変形や折損がなく、メンテナンス等の作業性が良好なダンパー軸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】
【００１７】
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、ダンパー軸を円柱状の鋼材により構成し、その鋼材内部にその長軸方向に亘って連続して円柱状の通水路を設け、その鋼材の円形断面の直径と通水路の円形断面の直径とが所定の関係を満たすように構成することによって、ダンパー軸として有効に使用することができ、変形や折損等が生じないダンパー軸となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
（１）本発明は、フェロニッケル製錬における焼鉱を貯留するサージホッパーに使用されているダンパーを開閉するためのダンパー軸であって、円柱状の鋼材からなり、前記円柱状の鋼材の内部には、該鋼材の長軸方向に亘って連続して、該鋼材と中心軸を同一とする円柱状の通水路が設けられ、前記鋼材の直径をＤ１とし、前記通水路の円形断面の直径をＤ２としたとき、「０．２×Ｄ１≦Ｄ２≦０．５５×Ｄ１」の関係を満たすことを特徴とするダンパー軸である。
【００１９】
（２）また本発明は、（１）に係る発明において、前記鋼材の全長が、前記サージホッパーにおける前記ダンパーの取り付け位置の幅以上であるダンパー軸である。
【００２０】
（３）また本発明は、（１）又は（２）に係る発明において、前記通水路の両端には、冷却水供給配管が接続される雌ネジが切られているダンパー軸である。
【００２１】
（４）また本発明は、（１）乃至（３）のいずれかの発明において、前記鋼材の鋼種は、ＳＵＳ３１０Ｓであるダンパー軸である。
【００２２】
（５）また本発明は、（１）乃至（４）のいずれかの発明において、前記鋼材の直径Ｄ１が、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であるダンパー軸である。
【００２３】
（６）また本発明は、（１）乃至（５）のいずれかの発明において、前記サージホッパーは、前記ダンパー上に積み上がる焼鉱と該ダンパーの自重を合わせた重量が１ｔ以上４ｔ以下となる大きさに構成されているダンパー軸である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ダンパーを良好に開閉させるためのダンパー軸として有効に使用することができ、焼鉱から受ける熱による変形や折損がなく、メンテナンス等の作業性が良好なダンパー軸を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ロータリーキルンで得られた焼鉱が電気炉に装入されるまでのフローを説明するための図である。
【図２】サージホッパーとそのサージホッパーの下端に設けられた焼鉱ホッパーの概略断面図である。
【図３】サージホッパーにおけるダンパーの箇所を拡大させた概略断面図である。
【図４】ダンパー軸のグランド部を示す概略図である。
【図５】ダンパー軸の構成を説明するための模式図である。
【図６】ダンパー軸の構成（別構造）を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
１．サージホッパーの構成、サージホッパーにおける焼鉱排出処理の概要
２．ダンパー軸について
３．実施例
【００２７】
≪１．サージホッパーの構成、サージホッパーにおける焼鉱排出処理の概要≫
本実施の形態に係るダンパー軸は、フェロニッケル製錬において鉱石に対して乾燥処理と部分的な還元処理が施されてロータリーキルン（図１参照）から排出された焼鉱を貯留するサージホッパーに使用されるダンパーを開閉するためのものである。
【００２８】
先ず、このダンパー軸の説明に先立ち、焼鉱を貯留するサージホッパー１の概要について説明する。図２は、サージホッパー１と、そのサージホッパー１の下端に設けられた焼鉱ホッパー８の概略断面図である。
【００２９】
図２に示すように、サージホッパー１は、ロータリーキルンから排出された焼鉱を貯留するサージホッパー部１Ａと、サージホッパー部１Ａで所定量貯留した焼鉱を焼鉱ホッパー８に装入するための開閉機構であるダンパー１０とを備える。このダンパー１０は、図３にも示すようにフラッパー式の構造となっており、サージホッパー１の外側に据え付けられているシリンダー１２を動かし、ダンパー１０のダンパー軸１１を中心として回転することによって開閉する。なお、ダンパー１０の周囲には耐火物としてキャスター１４が設けられている（図３参照）。
【００３０】
また、サージホッパー１の下端に引き続いて設けられている焼鉱ホッパー８は、図２に示すように、例えば２つの焼鉱ホッパー部８ａ，８ｂ（以下、「第１の焼鉱ホッパー部８ａ」、「第２の焼鉱ホッパー部８ｂ」ともいう）に分かれており、それぞれの焼鉱ホッパー部８ａ，８ｂに順次にサージホッパー１から焼鉱が装入されるようになっている。このように２つの焼鉱ホッパー部８ａ，８ｂが設けられた構成の場合、サージホッパー１に備えられているダンパー１０としては、それぞれの焼鉱ホッパー部８ａ，８ｂへの焼鉱の順次装入を制御するために、各焼鉱ホッパー部８ａ，８ｂに対応するように２つのダンパー１０ａ，１０ｂ（以下、「第１のダンパー１０ａ」、「第２のダンパー１０ｂ」ともいう）が備えられる。
【００３１】
具体的に、サージホッパー１のサージホッパー部１Ａに一時的に貯められた焼鉱は、例えばサージホッパー１の片方のダンパー１０ａ（第１のダンパー１０ａ）が開くことによって、サージホッパー部１Ａ内部の焼鉱が第１の焼鉱ホッパー部８ａに装入されるようになる。そして、第１の焼鉱ホッパー部８ａに設けられたロードセル１３ａを用いて焼鉱の重量が計量され、計量された値が所定の重量となった時点で、サージホッパー１の第１のダンパー１０ａが閉まり、第１の焼鉱ホッパー部８ａへの焼鉱の装入が停止される。その後、第１の焼鉱ホッパー部８ａの下端に設けられたダンパーが開き、所定の重量の焼鉱が焼鉱コンテナ内に排出されていく。焼鉱コンテナへの焼鉱の排出が終わると、第１の焼鉱ホッパー部８ａのダンパーが閉じられる。
【００３２】
第１のダンパー１０ａが閉まり、第１の焼鉱ホッパー部８ａへの焼鉱の装入が終わると、続いて、サージホッパー１のもう片方のダンパー１０ｂ（第２のダンパー１０ｂ）が開き、サージホッパー部１Ａ内部の焼鉱が第２の焼鉱ホッパー部８ｂに装入されるようになる。そして、上述と同様に、ロードセル１３ｂにより第２の焼鉱ホッパー部８ｂ内に装入された焼鉱が計量され、所定の重量の焼鉱が貯められた時点で装入が停止されて、第２の焼鉱ホッパー部８ｂの下端に設けられたダンパーが開くことによって、焼鉱が焼鉱コンテナに排出される。
【００３３】
このように、サージホッパー１の第１のダンパー１０ａ（又は第２のダンパー１０ｂ）が開いてから第１の焼鉱ホッパー部８ａ（又は第２の焼鉱ホッパー部８ｂ）を介して焼鉱が排出され、続いてサージホッパー１の第２のダンパー１０ｂ（又は第１のダンパー１０ａ）が開いて第２の焼鉱ホッパー部８ｂ（又は第１の焼鉱ホッパー部８ａ）を介して焼鉱が排出されるという動作を繰り返すことで、上述した２つの焼鉱ホッパー部８ａ，８ｂを交互に使用して、所定の重量の焼鉱が順次焼鉱コンテナに排出される。
【００３４】
以上のように、サージホッパー１のダンパー１０は、数トン程度の焼鉱が載置され、その焼鉱を順次焼鉱ホッパー８を介して排出するために、ダンパー軸１１を中心とした回転によって効率的に且つ正確な開閉制御を行い、焼鉱を排出処理することが求められる。
【００３５】
≪２．ダンパー軸について≫
図５は、本実施の形態に係るダンパー軸の構成を説明するための模式図である。図５に示すように、ダンパー軸１１は、円柱状の鋼材２１からなり、その円柱状の鋼材２１の内部には、その鋼材２１と中心軸を同一とする円柱状の通水路２２が設けられている。そして、このダンパー軸１１は、円柱状の鋼材２１の円形断面の直径をＤ１とし、通水路２２の円形断面の直径（内径）をＤ２としたとき、下記関係式（Ｉ）を満たす。
０．２×Ｄ１≦Ｄ２≦０．５５×Ｄ１  ・・・（Ｉ）
【００３６】
円柱状の鋼材２１は、ダンパー本体を開閉させるダンパー軸１１の主要構造をなし、中央部２１Ａと、末端部２１Ｂ（２１Ｂ１，２１Ｂ２）とからなる。鋼材２１の中央部２１Ａには、ダンパー本体が取り付けられる。また、末端部２１Ｂは、グランド部が構成されており、ダンパー軸１１の回転が阻害されることを防ぎながら、圧力の加わった高温ガスや微粒な鉱石を含むダスト等が外部に噴出することを防ぐようにしている。
【００３７】
具体的に、末端部２１Ｂにおけるグランド部には、例えば図４に示したように、グランドボックス１５が備えられている。このグランドボックス１５には、高温ガス等の流出を防ぐためのグランドパッキン１６と、そのグランドパッキン１６を固定保持するグランド押さえ１７とが収容されている。なお、グランドパッキン１６の材質や挿入位置等については、所望とする耐熱温度等を考慮して適切に選定すればよい。
【００３８】
鋼材２１の材質（鋼種）としては、使用条件に適合するものであれば特に限定されないが、少なくとも定期点検と定期点検の間、すなわち操業期間である例えば６ヶ月の期間に不具合を発生させることがないものであることが好ましい。具体的には、例えば、ＳＵＳ３１０Ｓが好適に用いられる。ＳＵＳ３１０Ｓは、高い耐熱・耐酸化性を有するため、ＳＵＳ３１０Ｓからなる鋼材２１とすることにより、約８００℃の焼鉱の熱による不具合の発生頻度を低下させることができ、好ましい。
【００３９】
また、この円柱状の鋼材２１の長さ、すなわち中央部２１Ａと末端部２１Ｂとを含むダンパー軸１１の長軸方向の長さ（全長）としては、サージホッパー１におけるダンパー１０の取り付け位置の幅以上であることが好ましい。後述するように、この円柱状の鋼材２１には、中心軸を同一とする通水路２２が設けられており、その通水路２２に冷却水を流すことによってダンパー軸１１を冷却（水冷）することができるようになっている。このとき、鋼材２１の全長が、サージホッパー１におけるダンパー１０の取り付け位置の幅以上であることによって、その冷却水をサージホッパー１の外部から供給することができる。このことにより、サージホッパー１の内部に、冷却水に起因する水分が侵入して焼鉱に水分が混入することをより効果的に防ぐことができる。
【００４０】
通水路２２は、上述したように円柱状の鋼材２１の内部に設けられており、その鋼材２１と中心軸を同一とするように円柱状に設けられている。通水路２２は、図５に示すように、ダンパー軸１１の本体をなす鋼材２１の長軸方向の全長に亘って連続して（一貫して）形成されており、この内部にダンパー軸１１を水冷する冷却水が通液される。具体的に、通水路２２には、その末端部に、冷却水を供給及び排出するための冷却水用配管（ホース）２３が接続されるようになっており、例えば図５中のＸからＹに向かって一方向に冷却水が通水路２２内を通る。このように通水路２２を介して冷却水により鋼材２１を冷却させることで、高温の焼鉱の熱によるダンパー軸１１の変形等を防ぐことができる。
【００４１】
ここで、ダンパー軸が円柱状の長尺のものであることからすると、ダンパー軸の内部には、例えば通水路をその両末端部のみに設けて、その両末端部のみに設けた通水路に冷却水を通し、ダンパー軸のサージホッパー内側に相当する位置には冷却水を通さずに冷却することが考えられる。具体的には、例えば図６に示すようにダンパー軸５０において、そのダンパー軸５０の主要部を構成する鋼材５１の中央部には通水路を設けず、鋼材５１の両末端部のみに通水路５２を１本ずつ（１つのダンパー軸に通水路を２本（通水路５２ａ，５２ｂ）設け、それぞれの末端部における通水路５２に冷却水を循環させて冷却する方法が考えられる。このように、ダンパー軸５０の中央部には通水路を設けない構成とすることで、ダンパー軸５０の強度を維持することが可能になると考えられる。
【００４２】
しかしながら、図６に示すような、ダンパー軸５０の両末端部のみに通水路５２を設けて中央部には通水路を設けない構造とした場合、その中央部分の冷却が不十分となってしまい、約８００℃程度の焼鉱の熱によるダンパー軸５０の変形や折損を効果的に防ぐことができない可能性がある。
【００４３】
また、図６に示すようなダンパー軸５０の末端部で冷却水を循環させる構造では、ダンパー軸５０に対して長手方向に設けられた水冷箇所の先端（図６中のＺ部）において、冷却水の流れの方向が逆になってしまう。すると、この流れの方向が逆になる箇所において、冷却水内に混入した異物等が堆積してしまい、その箇所で閉塞が起こって冷却水の循環不良により冷却効果の悪化を招く。冷却に用いる冷却水として、例えば河川から引いた工業用水等を使用する場合には、堆積により循環不良の原因となる異物は冷却水中に混入した川砂等であり、極めて容易に堆積し、堆積した異物の除去にも時間やコストを要する。さらに、このような構造では、ダンパー軸５０に通水路５２を少なくとも２本（両末端部に１本ずつ）設けることが必要となり、冷却水の詰まり等を点検する箇所が多くなり、しかも冷却水を通すための高価なフレキシブルなホース（冷却水用配管）５３も４本（通水路５２につき１本ずつ）必要となり、経済的にも効率的な冷却が困難となる。
【００４４】
そこで、本実施の形態に係るダンパー軸１１においては、このダンパー軸１１を構成する円柱状の鋼材２１の内部に、その鋼材２１と中心軸を同一とするように円柱状の通水路２２を、鋼材２１の長軸方向の全長に亘って連続して設けるようにし、その通水路２２内に冷却水を通液するようにしている。そして、このとき、本実施の形態においては、鋼材２１の円形断面の直径をＤ１とし、通水路２２の円形断面の直径（内径）をＤ２としたとき、下記関係式を満たすように鋼材２１と通水路２２とを構成するようにしている。
０．２×Ｄ１≦Ｄ２≦０．５５×Ｄ１  ・・・（Ｉ）
【００４５】
本実施の形態に係るダンパー軸１１では、このように、円柱状の鋼材２１の内部に鋼材２１の長軸方向の全長に亘って連続して通水路２２が設けられていることにより、ダンパー軸１１の長軸方向の中央部においても冷却水が通液され、ダンパー軸１１全体が操業中常時冷却されるため、その中央部を含めてダンパー軸１１の熱変形や折損を効果的に抑制することができる。
【００４６】
また、冷却水を通水させる通水路２２の配管を１本として通水方向を一方向とすることができるため、冷却水の流れがスムーズとなり、例えば図６に一例を示した構造の冷却に比して、冷却水の詰まりの発生を防止することができる。さらに、冷却水を供給及び排出するための冷却水用配管（ホース）２３の本数も２本とすることができるため、点検・交換の負担を低減することができる。
【００４７】
また、通水路２２が円柱状であって、その中心軸が円柱状の鋼材２１と同一であるため、肉厚が均一となり、熱影響を均一に受けることになるため、鋼材２１における局所的な変形を抑制することもできる。
【００４８】
そして、特に、鋼材２１とその内部に一貫形成された通水路２２とにおいて、関係式（Ｉ）を満足するような径でそれぞれが構成されていることにより、鋼材２１の強度を維持しながら、熱間強度を高めて操業期間中における約８００℃程度の焼鉱の熱による鋼材２１の変形や、それに基づくダンパー軸１１の折損やダンパー１０の開閉不良等の不具合を効果的に防止することができる。
【００４９】
関係式（Ｉ）に関して、Ｄ２＞０．５５×Ｄ１であると、ダンパー軸１１は冷却されるものの、ダンパー軸１１の強度が不足してしまう。具体的には、例えば、ダンパー軸１１が曲がる等の変形が生じる。このようにして変形が生じた箇所には割れが生じ易くなり、割れが生じると、その割れの箇所から冷却水が漏れ、焼鉱に水分が混じり、水分が混じった焼鉱が電気炉に装入される可能性が生じる。
【００５０】
一方で、Ｄ２＜０．２×Ｄ１であると、ダンパー軸１１の冷却が不十分となり、不具合が生じる。すなわち、例えば一般的な０．１〜０．５ＭＰａ程度の圧力の工業用水を冷却水として使用する場合、ダンパー軸１１に設けられた通水路２２の内径が「０．２×Ｄ１」よりも小さいと、ダンパー軸１１の強度を維持するための温度（５００℃以下程度）に保つことができなくなる。このことから、Ｄ２＜０．２×Ｄ１であると、焼鉱からの熱による変形や折損を十分に防ぐことができない。
【００５１】
ダンパー軸１１を構成する鋼材２１の直径（Ｄ１）としては、上述したようにこのＤ１と通水路２２の円形断面の直径（Ｄ２）とが関係式（Ｉ）を満たすように構成できれば特に限定されないが、具体的には、１００ｍｍ≦Ｄ１≦１５０ｍｍであることが好ましい。Ｄ１が１００ｍｍ未満であると、必要な強度を十分に得ることができない可能性がある。一方で、Ｄ１が１５０ｍｍを超えると、ダンパー１０本体それ自体が大型化してしまい、このダンパー１０を作動させるためのシリンダー１２も大きいものとなってしまう。これにより、設備全体が大型化し、設備投資が著しく増加してしまう。
【００５２】
なお、サージホッパー１の大きさとしては、特に限定されないが、ダンパー１０に掛かる重量、すなわち、ダンパー１０上に積み上がる焼鉱とそのダンパー１０の自重を合わせた重量が、１ｔ以上、４ｔ以下程度となるような大きさであることが好ましい。その重量が１ｔ未満であると、サージホッパー１に一時的に貯めることのできる焼鉱量が少ないため、サージホッパー１から焼鉱ホッパー８への焼鉱の受入頻度、すなわちダンパー１０の開閉頻度が著しく増加してしまう。このため、ダンパー軸１１やシリンダー１２等の機械部品の摩耗が著しくなる。一方で、その重量が４ｔを超えると、ダンパー１０及びダンパー軸１１に掛かる重量が大きくなるため、高温の焼鉱から受ける熱やより大きな重量に耐える構造とするための設計変更が必要となる。
【００５３】
通水路２２への冷却水の通水方法としては、特に限定されず、円柱状の通水路２２の両末端部にフレキシブルな冷却水用配管（ホース）２３を接続し、その冷却水用配管２３から冷却水を通水路２２内に供給し、また通水路２２を通った冷却水を排出することによって行うことができる。具体的には、図５に示すように、通水路２２の一方の末端（図５中のＸ側の末端）に、通水路２２へ冷却水を供給するための冷却水用配管（冷却水供給配管）２３ａを接続し、他方の末端（図５中のＹ側の末端）に、通水路２２からを通過した冷却水を排出するための冷却水用配管（冷却水排出配管）２３ｂを接続する。このようにして、ダンパー軸１１を構成する円柱状の鋼材２１内にその長軸方向に亘って連続して設けられた通水路２２に対して２本の冷却水用配管２３ａ，２３ｂを接続させ、その通水路２２の内部に一方向に冷却水を通液させることで、ダンパー軸１１を効果的に冷却させることができる。これにより、ダンパー軸１１の強度を保ちながら、高温の焼鉱の熱による変形や折損を防止することができる。
【００５４】
ここで、通水路２２の両末端においては、冷却水用配管２３を接続するために、雌ネジを切った接続部２４（２４ａ，２４ｂ）（図５中の点線丸囲み部）を形成することが好ましい。具体的には、通水路２２の末端部に雌ネジを切った接続部２４を形成し、別途雄ネジを切った接続部品等をはめ込み可能なようにし、その接続部品に冷却水用配管２３を接続させるようにする。このようにして、通水路２２の末端部を雌ネジが切られている構成とすることで、冷却水用配管２３の交換等のメンテナンスの際に、通水路２２の末端部からダスト等の異物が混入することを防ぐことができ、例えば通水路２２内での異物による閉塞等の発生をより効果的に防ぐことができる。
【００５５】
通水路２２の両末端部における雌ネジを施す長さ（接続部２４の長さ）としては、その雌ネジを切った接続部２４に接続させる接続部品が操業中に脱落しない程度に十分な長さがあれば特に制限されない。例えば、雌ネジの内側の端部がサージホッパー外部より深い位置とならないように、円柱状の鋼材２１の長さを含めて調整することが好ましい。このことにより、サージホッパー１内部における高温域を避けることができ、好ましい。
【００５６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るダンパー軸１１は、円柱状の鋼材２１からなり、その鋼材２１の内部に、その鋼材２１と中心軸を同一とするように円柱状の通水路２２を、鋼材２１の長軸方向の全長に亘って連続して設け、その通水路２２内に冷却水を通液するようにしている。そして、鋼材２１の円形断面の直径（Ｄ１）と、通水路２２の円形断面の直径（内径）（Ｄ２）との関係において、下記関係式を満たす。
０．２×Ｄ１≦Ｄ２≦０．５５×Ｄ１  ・・・（Ｉ）
【００５７】
このようなダンパー軸１１によれば、ロータリーキルン２からの焼鉱を一時的に貯めるサージホッパー１にて使用されるダンパー１０のダンパー軸１１として、焼鉱から受ける熱による変形や折損を効果的に防ぐことができ、焼鉱の排出処理に伴うダンパー１０の開閉制御を効率的に且つ正確に行うようにすることができる。
【００５８】
また、作業の安全性に関して、高温の焼鉱を入れたサージホッパー１等の点検や補修は、火傷や暑熱作業による熱中症の危険性を伴うが、上述したようなダンパー軸１１を用いることにより、メンテナンスが容易になるとともに点検や補修等の必要性を少なくすることができるため、作業の安全性を極めて向上させることができる。
【実施例】
【００５９】
≪３．実施例≫
以下、実施例及び比較例を示して本発明に係るダンパー軸についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００６０】
［実施例１］
フェロニッケル製錬で使用されるロータリーキルンから得られた焼鉱を焼鉱コンテナに装入するにあたって、図５に示すようなダンパー軸１１を使用したサージホッパーを通過させるようにして、定期点検頻度の期間にあたる６ヶ月間に亘って操業した。なお、ダンパー軸を構成する円柱状の鋼材２１の鋼種（材質）はＳＵＳ３１０Ｓとした。また、焼鉱コンテナに装入される焼鉱の重量は約１３トンに設定した。
【００６１】
ここで、ダンパー軸１１に関して、そのダンパー軸１１を構成する円柱状の鋼材２１の円形断面の直径を「Ｄ１」とし、その鋼材２１の内に設けられた通水路２２の円形断面の直径（内径）を「Ｄ２」としたとき、それらＤ１とＤ２の関係は、『０．２×Ｄ１≦Ｄ２≦０．５５×Ｄ１』を満たすように構成した。
【００６２】
６ヶ月間に亘る操業の結果、サージホッパーにおいて使用したダンパー軸１１の変形、折損は全く発生しなかった。また、ダンパー軸１１の鋼材２１内部に設けた通水路２２において閉塞は発生しなかった。
【００６３】
そして引き続き、同じダンパー軸１１を使用してさらに６ヶ月間の操業を行ったが、ダンパー軸１１の変形や折損はやはり全く生じず、通水路２２の閉塞も生じなかった。
【００６４】
［比較例１］
フェロニッケル製錬で使用されるロータリーキルンから得られた焼鉱を焼鉱コンテナに装入するにあたって、図６に示すようなダンパー軸５０を使用したサージホッパーを通過させるようにして、定期点検頻度の期間にあたる６ヶ月間に亘って操業した。なお、ダンパー軸５０を構成する円柱状の鋼材５１の鋼種（材質）はＳ４５Ｃとした。また、焼鉱コンテナに装入される焼鉱の重量は約１３トンと設定した。
【００６５】
ここで、ダンパー軸５０を構成する鋼材５１の内部には、図６に示すように、その両末端部に、各末端部２本ずつの合計４本の通水路５２を設け、各末端部において冷却水を循環させてダンパー軸５０を冷却させるようにした。
【００６６】
６ヶ月間に亘る操業の結果、サージホッパーにおいて使用したダンパー軸５０の一部が高温のガスにより炭化・脆化してしまい、ダンパー軸５０が摩耗により細くなっていた。そして、同じダンパー軸５０を引き続き使用すると、さらに４ヶ月使用した時点で折損を起こし、操業を停止させた。なお、折損を起こしたダンパー軸５０の取り替え工事は、約７０時間の長時間を要してしまい、大きな休止損失が発生した。
【００６７】
また、６ヶ月間に亘る操業期間中に、通水路５２の閉塞が発生してしまった。そのため、エアブローを行って通水路５２の詰りを解消する作業が必要となった。通水路５２を確認すると、スケールによる閉塞が発生して、通水路５２内の通水量は５０％以下に低下しており、整備作業は１時間程度にも及んだ。
【００６８】
［比較例２］
フェロニッケル製錬で使用されるロータリーキルンから得られた焼鉱を焼鉱コンテナに装入するにあたって、図６に示すようなダンパー軸５０を使用したサージホッパーを通過させるようにして、定期点検頻度の期間にあたる６ヶ月間に亘って操業した。なお、ダンパー軸を構成する円柱状の鋼材５１の鋼種（材質）はＳＵＳ３１０Ｓとした。また、焼鉱コンテナに装入される焼鉱の重量は約１３トンと設定した。
【００６９】
ここで、ダンパー軸５０を構成する鋼材５１の内部には、図６に示すように、その両末端部に、各末端部２本ずつの合計４本の通水路５２を設け、各末端部において冷却水を循環させてダンパー軸５０を冷却させるようにした。
【００７０】
６ヶ月間に亘る操業の結果、サージホッパーにおいて使用したダンパー軸５０の一部が高温のガスにより脆化してしまい、ダンパー軸５０が摩耗により細くなっていた。そして、同じダンパー軸５０を引き続き使用すると、さらに４ヶ月使用した時点で折損を起こした。すなわち、鋼材５１の鋼種として比較的耐久性の高いＳＵＳ３１０Ｓを使用した場合であっても、図６に示すような構造のダンパー軸５０では、変形や折損を効果的に防ぐことができないことが分かった。また、この比較例２の操業においても、６ヶ月間に亘る操業期間中に、通水路５２の閉塞が発生してしまった。
【符号の説明】
【００７１】
１      サージホッパー
２      ロータリーキルン
３      焼鉱コンテナ
４      搬送台車
５      炉上クレーン
６      路上ビン
７      電気炉
８，８ａ，８ｂ    焼鉱ホッパー
１０，１０ａ，１０ｂ    ダンパー
１１    ダンパー軸
１２    シリンダー
１３（１３ａ，１３ｂ）    ロードセル
１４    キャスター
２１    鋼材
２２    通水路
２３，２３ａ，２３ｂ    冷却水用配管
２４    接続部
【図１】
2016013881.tif 000003
【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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