(57)【要約】【課題】  スクレーパーを使用しなくとも、トラフ内に堆積したスケールをトラフ外へと排出することのできるウォーキングビーム式熱処理炉を提供すること。【解決手段】  移動ビームの動きによって炉内の被加熱対象物を搬送しつつ加熱するウォーキングビーム式熱処理炉であって、炉床の下方に位置し、前記被加熱対象物から剥離するスケールをトラップする水を収容したウォータートラフと、前記ウォータートラフの水に、前記被加熱対象物の搬送方向の一端側から他端側に向かう水流を発生させる水流発生手段と、を備えたウォーキングビーム式熱処理炉。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動ビームの動きによって炉内の被加熱対象物を搬送しつつ加熱するウォーキングビーム式熱処理炉であって、
炉床の下方に位置し、前記被加熱対象物から剥離するスケールをトラップする水を収容したウォータートラフと、
前記ウォータートラフの水に、前記被加熱対象物の搬送方向の一端側から他端側に向かう水流を発生させる水流発生手段と、を備えたウォーキングビーム式熱処理炉。
【請求項２】
前記ウォータートラフの前記他端部に、端部へ向かうにつれて上昇する傾斜部が設けられる請求項１に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
【請求項３】
前記ウォータートラフは前記搬送方向に直列に複数設けられ、複数のウォータートラフを連通させる連通手段を設けるとともに、複数のウォータートラフのうち最も他端側に位置するウォータートラフの他端部に、端部へ向かうにつれて上昇する傾斜部が設けられる請求項１に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
【請求項４】
前記水流発生手段は、間欠的に水流を発生させる請求項１から３までのいずれか一項に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
【請求項５】
前記水流発生手段は、ウォータートラフ内において２．０ｍ／ｓ以上の流速の水流を発生可能である請求項１から４までのいずれか一項に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータートラフ内に堆積したスケールをウォータートラフ外へ排出するウォーキングビーム式熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラブ等の被加熱対象物を搬送しながら熱処理する装置としてウォーキングビーム式熱処理炉が知られている。ウォーキングビーム式熱処理炉（以下、単に「炉」と称することがある。）では、炉体の下方に位置する駆動機構によって移動フレームが移動し、移動フレームの動きに伴って上下前後に動く移動ビームにより、被加熱対象物が炉内で歩進移動する。炉床には、移動ビームを挿通するための開口部が設けられる。開口部を介した炉内外のガスのリークを防ぐために、開口部の下部には水封装置が設けられる。水封装置は、内部にガスシール用の水を収容した水槽であるウォータートラフ（以下、単に「トラフ」と称することもある。）と、下端がウォータートラフ内の水中に浸漬するとともに前記開口部を囲繞する平面形状を備えたシールボックスと、からなる。
【０００３】
このようなウォーキングビーム式熱処理炉における水封装置を開示した文献として特許文献１がある。
【０００４】
また、ウォーキングビーム式熱処理炉の稼動中は、搬送時の振動や衝撃等により炉内の鋼板、スラブ等の表面からスケールが剥離する。剥離したスケールは、炉床の開口部を通ってウォータートラフ内に落下、堆積する。
【０００５】
トラフ内に堆積したスケールをトラフ外へ排出する機構としては、スクレーパー方式が一般的である。具体的には、炉床の下方に固定型の多数の掻き板を設置し、掻き板の下部をトラフ内に垂らしておく。移動フレームの移動に伴って掻き板がトラフ内を相対移動し、掻き板によってスケールが掻き出され、トラフ内のスケールは炉内の搬送方向の端部へと運搬され、端部の排出口を介してスケールがトラフ内からトラフ外へと排出される。
【０００６】
スクレーパー方式のスケール排出装置を開示した文献として、特許文献２及び３が挙げられる。特許文献２には、分割型ウォーキングビーム炉におけるスクレーパー方式のスケール排出装置が開示されている。特許文献３には、掻き板によってトラフの搬送方向端部まで移動したスケールが、端部に設けられたベルトコンベヤによってトラフ外へ排出される態様が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９４３３２号公報
【特許文献２】特開昭５６−７４５８７号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１９６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のスクレーパー方式によるスケール排出装置では、掻き板とトラフ底面との干渉を避けるために、トラフ底面と掻き板の下部との間に隙間が設けられる。よって、この隙間分の厚さのスケールは、掻き板によって掻き出されずにトラフの底部に残留し、搬送方向全長に亘ってトラフの底部にスケールが堆積する。スケールの堆積によってトラフの総重量が増加するので、移動フレームを駆動させる駆動装置の負荷が上がり、駆動装置のトラブルが起こりやすくなる。
【０００９】
また、従来のスクレーパー方式によるスケール排出装置では、掻き板が変形してトラフの底面と干渉するようになってしまうという問題もある。掻き板とトラフの底面とが干渉すると、移動フレームの駆動時に掻き板が引っかかることによって、同様に駆動装置の負荷が上がり、駆動装置のトラブルが起こりやすくなる。
【００１０】
本発明は、上記の問題点の原因となっているスクレーパー自体を使用しなくても、トラフ内に堆積したスケールをトラフ外へと排出することのできるウォーキングビーム式熱処理炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の手段は、次の通りである。
［１］移動ビームの動きによって炉内の被加熱対象物を搬送しつつ加熱するウォーキングビーム式熱処理炉であって、炉床の下方に位置し、前記被加熱対象物から剥離するスケールをトラップする水を収容したウォータートラフと、前記ウォータートラフの水に、前記被加熱対象物の搬送方向の一端側から他端側に向かう水流を発生させる水流発生手段と、を備えたウォーキングビーム式熱処理炉。
［２］前記ウォータートラフの他端部には、端部へ向かうにつれて上昇する傾斜部が設けられる［１］に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
［３］前記ウォータートラフは前記搬送方向に直列に複数設けられ、複数のウォータートラフを連通させる連通手段を設けるとともに、複数のウォータートラフのうち最も他端側に位置するウォータートラフの他端部に、端部へ向かうにつれて上昇する傾斜部が設けられる［１］に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
［４］前記水流発生手段は、間欠的に水流を発生させる［１］から［３］までのいずれか一つに記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
［５］前記水流発生手段は、ウォータートラフ内において２．０ｍ／ｓ以上の流速の水流を発生可能である［１］から［４］までのいずれか一つに記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、スクレーパーを使用しなくても水流によるスケールのトラフ外への排出が可能となり、トラフ内におけるスクレーパーの引っかかり等を原因とした駆動機構の故障等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、ウォーキングビーム式熱処理炉のウォータートラフ近傍の断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図３は、ウォータートラフの他端部を示す断面図である。
【図４】図４は、実施例の結果を示し、トラフ内の水の流速とトラフの他端部の傾斜角度とを変えた際の、スケール排出の可否を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、図１、図２を用いてウォーキングビーム式熱処理炉の下部に設けられた水封装置について説明する。尚、図１は、炉内における被加熱対象物の搬送方向（図１には図示していないＸ方向）に垂直な断面（Ｙ−Ｚ断面）図である。
【００１５】
ウォーキングビーム式熱処理炉の炉床１１には、開口部１２が形成される。開口部１２には、上下方向（Ｚ方向）に延在する移動ビーム１３が挿入される。図示しないが、移動ビーム１３は、その上部において被加熱対象物を支持する。より具体的には、移動ビーム１３は、Ｚ方向に延在する柱部と、柱部の上部に設けられ、被加熱対象物を支持するＸ方向に長手の梁部（図示されていない）とを有する。移動ビーム１３（柱部）の下部は、移動フレーム１４に接続される。移動フレーム１４は、図示しない駆動機構によって、上下（Ｚ方向）及び前後（図１には図示しないＸ方向）に変位する床状の部材である。尚、Ｘ方向とは図１において、紙面と直角の方向のことを指す。移動フレーム１４の駆動に合わせて、移動フレーム１４上に据えつけられた移動ビーム１３及びウォータートラフ１５（後述）も上下、前後に変位する。図示していないが、炉の内部では、変位する移動ビーム１３と変位しない固定ビームとが交互に配置されることで、被加熱対象物がＸ方向の入側から出側へと前進可能となっている。
【００１６】
移動ビーム１３の下部には、ウォータートラフ１５が設けられる。ウォータートラフ１５は、Ｘ方向に長手である水槽状の部材であり、内部に水を収容する。ウォータートラフ１５は、下部において移動フレーム１４に据え付けられ、移動フレーム１４の駆動とともにＸ方向、Ｚ方向に変位可能となっている。ウォータートラフ１５は、筒状部１５ａを備え、この筒状部１５ａの内周面が移動ビーム１３の外周面に接合する。また、筒状部１５ａの外側には、枠状部１５ｂが設けられる。
【００１７】
ウォータートラフ１５に収容された水の中には、シールプレート１６が設けられる。シールプレート１６は、炉床１１の一部から下方へと延在し、その下端部がウォータートラフ１５の水中に配置される。シールプレート１６の下端部が水中に浸漬されることで、炉内外のガスが開口部１２を介して流出・流入することが防止される。
【００１８】
炉内で高温状態のスラブを搬送する場合、スラブ表面に生成された酸化スケールが、搬送の過程でスラブの表面から剥離する。剥離したスケールは、開口部１２を通って下部のウォータートラフ１５内に収容された水にトラップされる。よって、ウォータートラフ１５内には徐々にスケールが蓄積されていく。
【００１９】
次に、図２を用いてウォータートラフについて説明する。尚、図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
図２の例において、ウォータートラフ１５の枠状部１５ｂは、Ｘ方向に長手の矩形状に形成される。また、枠状部１５ｂの内側には、Ｘ方向に３本設けられた移動ビーム１３の外周面に当接する３つの筒状部１５ａが設けられる。
【００２０】
ウォータートラフ１５の枠状部１５ｂの内側には、シールプレート１６が配置される。シールプレート１６は、移動ビーム１３及び炉床（図２には図示せず）の開口部１２を囲繞するように、炉床１１に固定して配置されることで、開口部１２を介した炉内外のガスリークが起こることを防止する。図２のシールプレート１６は、断面視でＸ方向に長手状の矩形体となるが、移動ビーム１３及び開口部１２を囲繞する限りにおいてこの形状に限定されるわけではない。また、枠状部１５ｂの内側に位置する移動ビーム１３及び筒状部１５ａの数は特に制限されず、適宜変更することができる。
【００２１】
ウォーキングビーム炉内の被加熱対象物を前進させる際には、移動ビーム１３がボックスモーションを行う。具体的には、移動ビーム１３は、上昇、前進、下降、及び後退を１サイクルとして動く。尚、移動ビーム１３が動く際に、ウォータートラフ１５は移動ビーム１３と同調して動くことになるが、シールプレート１６の位置は変わらず固定されたままである。
【００２２】
詳細は後述するが、本発明では、ウォータートラフ１５内に、スケールを移動・排出するための水流を発生させる水流発生手段（図示せず）を備える。具体的には、Ｘ方向の一端側から他端側へ向かう水流を発生させる。この水流に乗って、トラフ内のスケールがＸ方向の他端側へと移動する。
【００２３】
図２に示すように、ウォータートラフ１５は、Ｘ方向に沿って直列に複数設けられることがある。また、Ｘ方向に直列に設けられたウォータートラフ１５間は、連通手段１７によって連通されていてもよい。このように複数のウォータートラフ１５を連通させると、Ｘ方向一端側（図２では右側）のウォータートラフ１５から、他端側（図２では左側）のウォータートラフ１５に向かって、スケールを一方向に搬送することができる。尚、ウォータートラフ１５同士が連通している限りにおいて、連通手段１７が設けられる位置、数、連通手段１７の構造等は特に制限されない。
【００２４】
炉内におけるスラブの搬送方向と、スケールの搬送方向（水流の発生方向）とは同じ方向とすることが好ましい。スラブは搬送方向の下流でよりスケールが剥離しやすく、トラフ内には上流側よりも下流側でスケールが堆積しやすい。スラブの搬送方向とスケールの搬送方向とを同じにすることで、より量の多い下流側のスケールの移動距離を小さくすることができ、効率的なスケール排出が可能となる。
【００２５】
図示していないが、ウォータートラフ１５内に水流を発生させるには、例えば、ウォータートラフ１５の内側の一部に、Ｘ方向の他端側へ開口部を向けたノズルを設置し、このノズルにポンプ等によって水等の液体を圧送すればよい。また、水等の液体ではなく、ノズルを用いて空気等のガスを水中へ圧送することによっても、水流を発生させることができる。尚、ガスを圧送する場合には、スケールと共にトラフ外へ排出される水の分だけトラフ内の水量が減少してしまうので、トラフ内へ水を補給する設備を別途設けることが好ましい。また、底部に堆積したスケールを除去可能なように、ノズルはトラフの底部近傍に設置することが好ましい。
【００２６】
図３には、ウォータートラフ１５内からトラフ外へとスケールを排出する態様の一例を示す。図３では、ウォータートラフ１５のＸ方向の他端部を示す。図３の例では、ウォータートラフ１５の他端部には、端部に向かって上昇する傾斜部１５ｃが形成される。また、傾斜部１５ｃの一部には、スケール等をトラフ外へと排出するための排出口１５ｄが設けられる。尚、図３の排出口１５ｄは簡略化して記載しているが、例えばベルトコンベアを介してトラフの端部からトラフ外へとスケールを排出する態様であってもよい。
【００２７】
前述した水流発生手段によって、Ｘ方向一端側（図３の右側）からＸ方向他端側（図３の左側）に向かってスケールが流される。スケールは、水流とともに傾斜部１５ｃを上がっていき、排出口１５ｄに到達したところで水とともにトラフ外へと排出される。尚、スケールの排出によってトラフ内の水量が減りすぎる場合には、適宜トラフ内へ水を補給すればよい。
【００２８】
図３のように、トラフ１５の他端部は、端部に向かって上昇する傾斜形状とすることが好ましい。また、傾斜部１５ｃに設けられる排出口１５ｄの高さは、水封に必要な水位よりも高く、かつ水流を発生させた際に水が到達しうる高さとすることが好ましい。水封に必要な水位とは、トラフ１５が下降した状態においてシールプレート１６の下端部がトラフ１５内の水に浸漬することのできる水位のことをいう。トラフ１５の他端部を上向きの傾斜形状として排出口の高さを前述のように設定することで、排出口１５ｄにバルブ等の開閉制御機構を設けなくとも、トラフ１５内の水位が下がりすぎることを防止しつつ、水流によるスケールの排出を行うことができる。
【００２９】
前述した図２のようにＸ方向に複数のトラフ１５を配列する場合には、各トラフ１５の他端側の端部に、図３のような傾斜部１５ｃやスケール排出口１５ｄを設けてもよい。この場合、トラフ１５毎にスケールの移動・排出を行うことになるので、各トラフ１５に水流発生手段を設ける必要がある。但し、スケール排出口１５ｄからスケールとともに排出される水量の削減や水流発生動力の抑制という観点からは、図２のようにＸ方向のトラフ１５を連通手段１７により連通し、最も他端側に位置するトラフ１５の他端部のみに傾斜部１５ｃやスケール排出口１５ｄを設けることが望ましい。尚、このような場合であっても、スケールを移動させるのに十分な水流が発生するように、水流発生手段をＸ方向の複数箇所に設置することが好ましく、Ｘ方向に配列された各トラフにそれぞれ少なくとも１つ以上の水流発生手段を設けることがより好ましい。また、スケール排出の幅方向のむらを無くすことができるように、水流発生手段をＹ方向の複数箇所に設置することが好ましい。
【００３０】
本発明では、間欠的に水流を発生させることが好ましい。具体的に、移動ビーム１３の駆動サイクルと駆動サイクルとの間で、少なくとも一回、間欠的に水流を発生させることが好ましい。例えば、移動ビーム１３の１サイクルが上昇から始まるとすると、移動ビーム１３が上昇、前進、下降、及び後退を行った後に、水（又は空気）の圧送を行い、次いで、移動ビーム１３が２サイクル目の上昇を行うことにすればよい。スケールはウォーキングビームによる搬送時（特に下降時）に脱落しやすいので、１サイクル終了後に水流を発生させることで、１サイクル時に脱落したスケールを確実に他端側へ移動させることができる。また、このようなタイミングで間欠的に水流を発生させることで、ウォーキングビームが駆動していない際のトラフ内における水流発生を防止することができ、水量及び動力等を削減することができる。
【００３１】
また、移動ビーム１３が下降した後、次に下降するまでの間に、少なくとも一回、間欠的に水流を発生させることも有効である。
【００３２】
尚、本発明のウォーキングビーム式熱処理炉によって排出される対象物はスケールには限定されず、例えば炉内からトラフへと落下してくる粉塵等を、トラフ外へ排出することもできる。
【００３３】
トラフ内において発生させる水流の大きさや傾斜部の傾斜角度等の条件は、トラフ内のスケールを十分に排出でき、かつ排出口からスケールと共に過度の水が排出されないように適宜調節することができる。具体的には、傾斜部１５ｃの傾斜角度を１５°以下とし、水流の流速を２ｍ／ｓ以上とすることが好ましい。このような傾斜角度及び流速とすることで、トラフ内のスケールを確実に排出することができる。また、傾斜角度の下限は特に制限されないが、水封に必要な水位を確保しかつ設備の大型化を防止するという観点からは１０°以上とすることが好ましい。水流の流速の上限は特に制限されないが、スケールとともに流出する水量を抑えるという観点からは、５ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。尚、水流の流速は、一定時間後にスケールとともに排出された水量と、トラフ内における水の平均断面積とを用いて求めることができる。
【００３４】
本発明では、スクレーパー（掻き板）を用いずに水流のみでスケールを搬送するようにしてもよいし、スクレーパーと水流とを併用するようにしてもよい。スクレーパーと水流とを併用する場合、トラフ底面と掻き板の下部との間の隙間に残留するスケールを水流によって確実に排出することができる。また、従来の（水流を用いずに）掻き板のみでスケールを搬送する態様に比べ、水流を併用することによって掻き板の数を減らすことができ、掻き板が原因となる設備トラブルの頻度を減らすこともできる。
【００３５】
尚、トラフ内で発生する水流の方向は、搬送方向と厳密に平行でなくてもよく、搬送方向から僅かにずれていてもよい。
【実施例】
【００３６】
ウォーキングビーム式熱処理炉を用いて連鋳後のスラブを搬送する際、スラブ表面からウォータートラフ内に落下したスケールについて、粒径毎の含有率（重量％）を分析した。結果を以下の表１に示す。表１では、１．０ｍｍ以下の粒径のスケールの含有率を全て足すと１００％となっている。この実験結果から、連鋳後のスラブから剥離するスケールには１．０ｍｍを超えるスケールはほとんど含まれず、トラフ内のスケール排出装置の主な排出対象物としては、粒径が１．０ｍｍ以下のスケールを設定できることが分かる。尚、粒径の測定は、ふるいわけ試験により行った。
【００３７】
【表１】
2017179494.tif 000003
【００３８】
次に、上記で分析を行ったスケール（粒度が１．０ｍｍ以下のスケール）の排出試験を行った。具体的には、トラフを模した実験装置における水の流速と端部の傾斜角度とを様々に変えた場合に、該スケールが排出されたか否かを調べた。スケールが全量排出された場合には「○」とし、スケールが装置内に残留した場合には「×」とした。
【００３９】
結果を図４に示す。図４では、トラフ内の水の流速（横軸）と傾斜部の傾斜角度（縦軸）とを様々に組み合わせた場合に、スケールを排出できたか（○）、或いはスケールが排出されなかったか（×）を示すグラフである。図４のように、トラフ断面流速が２ｍ／ｓであると、傾斜角度１５°以下であっても、スケールが排出可能であることが示された。
【符号の説明】
【００４０】
１１              炉床
１２              開口部
１３              移動ビーム
１４              移動フレーム
１５              ウォータートラフ
１５ａ            筒状部
１５ｂ            枠状部
１５ｃ            傾斜部
１５ｄ            排出口
１６              シールプレート
１７              連通手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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