(57)【要約】【課題】  トラフの端部に滞留するスケールを確実に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、前記被加熱対象物の搬送方向の入側の端部に設けられたエジェクターと、を備え、前記エジェクターは、ウォータートラフの底面に接続される吸引配管と、前記吸引配管に連通する内側空間を備えた吸引ボディと、前記吸引ボディの内側空間に高圧流体を噴射する噴射ノズルと、前記高圧流体、スケール、及び水を排出するディフューザーと、を有するウォーキングビーム式熱処理炉。【選択図】図３
2017179435.tif 000002
【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、前記被加熱対象物の搬送方向の入側の端部に設けられたエジェクターと、を備え、
前記エジェクターは、ウォータートラフの底面に接続される吸引配管と、
前記吸引配管に連通する内側空間を備えた吸引ボディと、
前記吸引ボディの内側空間に高圧流体を噴射する噴射ノズルと、
前記高圧流体、スケール、及び水を排出するディフューザーと、を有する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水位が一定以上となるようにウォータートラフに水を供給する水供給手段を有する請求項１に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
【請求項３】
前記ディフューザーの後段には排出配管が接続され、
排出配管の少なくとも一部は、前記ウォータートラフ内の水面よりも高い位置にある請求項１又は２に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
【請求項４】
前記ウォータートラフの入側の端部には、端部に向かって下向きとなる傾斜部が設けられ、
前記傾斜部の下端と同じ高さの底面に前記吸引配管が接続される請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータートラフの端部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」と称することもある。）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、被加熱材料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、運搬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内を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では、トラフの端部におけるスケールの掻き出しが困難であり、端部にスケールが残留・堆積しやすいという問題があった。特に、特許文献２の第６図に開示されているような、トラフの端部へ向かって上昇する（上向きの）傾斜部が設けられている例では、端部におけるスケールの残留・堆積が顕著となる。端部にスケールが堆積することで、掻き板とスケールとが干渉することがある。このような干渉によって、駆動フレームの駆動時に掻き板が引っかかることとなり、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】
本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、トラフの端部に滞留するスケールを確実に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】
【００１０】
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、前記被加熱対象物の搬送方向の入側の端部に設けられたエジェクターと、を備え、前記エジェクターは、ウォータートラフの底面に接続される吸引配管と、前記吸引配管に連通する内側空間を備えた吸引ボディと、前記吸引ボディの内側空間に高圧流体を噴射する噴射ノズルと、前記高圧流体、スケール、及び水を排出するディフューザーと、を有する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水位が一定以上となるようにウォータートラフに水を供給する水供給手段を有する前記［１］に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
［３］前記ディフューザーの後段には排出配管が接続され、排出配管の少なくとも一部は、前記吸引配管とウォータートラフ内の水面よりも高い位置にある前記［１］又は［２］に記載のウォーキングビーム式熱処理炉。
［４］前記ウォータートラフの入側の端部には、端部に向かって下向きとなる傾斜部が設けられ、前記傾斜部の下端と同じ高さの底面に前記吸引配管が接続される前記［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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、従来のスクレーパー方式では特に排出の難しかった、トラフの端部に溜まったスケールを確実にトラフ外へ排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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断面図である。
【図３】図３は、ウォータートラフの入側端部及びエジェクターの一例を示す、説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、図１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）と垂直な断面（Ｙ−Ｚ断面）図である。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【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、その下端面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の一部が水中に浸漬されることで、炉内外のガスが開口部１２を介して流入・流出することが防止される。
【００１８】
また、炉の下方側には、取付アーム１７が設けられる。取付アーム１７は下方向へ延在し、下端部においてＸ方向に長尺の長尺部材１８に接続する。長尺部材１８には、Ｘ方向に沿って複数の掻き板１９が設けられる。尚、図１の例では、取付アーム１７の上端はシールプレート１６に接続されているが、取付アーム１７の上端の接続箇所はこの例に限定されるものではない。
【００１９】
移動フレーム１４を稼動させて炉内の搬送を行う場合には、移動ビーム１３及びトラフ１５は変位する一方で、シールプレート１６、取付アーム１７、長尺部材１８、及び掻き板１９は変位せずに固定されている。移動フレーム１４の動きによって、ウォータートラフ１５に対して、掻き板１９が相対的に変位することとなり、掻き板１９によってウォータートラフ１５内のスケール等はＸ方向の入側へと掻き出される。
【００２０】
次に、図２を用いてウォータートラフについてさらに説明する。尚、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
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、移動ビーム１３に当接する筒状部１５ａが設けられる。
【００２２】
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、適宜調節することができる。
【００２３】
炉内の被加熱物を前進させる際には、移動フレームがボックスモーションを行う。具体的には、移動フレーム（及び移動ビーム１３）は、上昇、前進（図２の左側への変位）、下降、及び後退（図２の右側への変位）の動きを１サイクルとして行う。これにより、炉内のスラブ等の被加熱対象物は、搬送方向の入側（図の右側）から出側（図の左側）へ向かって搬送される。尚、移動フレーム１４が動く際に、移動ビーム１３及びウォータートラフ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、取付アーム１７、長尺部材１８、及び掻き板１９の位置は変わらず固定されたままである。
【００２４】
前記サイクルのうち、移動ビーム１３が上昇した際に、掻き板１９の下部とウォータートラフ１５の底面とが近接する。この状態で、移動フレーム１４が前進（図２の左側への変位）を行うと、固定されている掻き板１９はウォータートラフ１５に対して相対的に図２の右側へ変位することになる。これにより、ウォータートラフ１５の底部におけるスケールは、掻き板１９によって搬送方向の入側（図２の右側）へと掻き出される。
【００２５】
図２には一部のみを示したが、ウォータートラフ１５はＸ方向に多数設けられた掻き板１９によりスケールの掻き出しを行い、トラフ内のスケールは（被加熱対象物の搬送方向の）入側へと順次搬送されていく。また、図示していないものの、Ｘ方向には複数のウォータートラフ１５が設けられ、これらのウォータートラフ１５が連通されていることもある。この場合には、掻き板１９による掻き出しに伴って、Ｘ方向の出側に設けられたトラフ１５から入側のトラフ１５へと順にスケールが移動していく。
【００２６】
Ｘ方向に配列されたトラフ１５同士が独立している場合には各トラフ１５の入側端部に、また、Ｘ方向に配列されたトラフ１５が連通している場合には最も入側に位置するトラフ１５の入側端部に、スケールが徐々に集積していくことになる。通常、これらのトラフ１５の端部に設けられた排出口や排出コンベア等を通って、トラフ外へとスケールが排出される。しかし、このような端部に集積されたスケールは、掻き板による掻き出しが困難であり、端部にスケールが滞留してしまうことが多い。これにより、トラフ１５の端部で掻き板１９とスケールとが干渉する等のトラブルが発生する。
【００２７】
本発明では、エジェクターを用いて、トラフ１５の入側の端部に滞留したスケールを確実にトラフ外へと排出することを可能とする。
【００２８】
図３（ａ）には、トラフ１５の入側端部を示す。掻き板１９の相対的な移動によって、スケールがトラフ１５の入側端部（図の左側）へと搬送されてくる。トラフ１５の端部には、下向きの傾斜部１５ｃが設けられる。掻き板１９によって傾斜部１５ｃまで搬送されてきたスケールは、傾斜部１５ｃを下り、傾斜部１５ｃの底にスケールが堆積していく。尚、傾斜によってスケールが底部に移動することになるため、傾斜部１５ｃの真上には掻き板１９を配置しなくてもよい。
【００２９】
傾斜部１５ｃの底部には、吸引配管２０が設けられる。図示していないが、吸引配管２０の途中には、配管内の開閉を制御する弁を設けることができる。吸引配管２０の、トラフ１５側と反対側の端部にはエジェクター２１が取り付けられる。また、吸引ボディ２４には、上流側に噴射配管２２が設けられ、下流側に排出配管２３が設けられる。
【００３０】
次に、図４を用いてエジェクター２１についてより詳細に説明する。エジェクター２１は、前述の吸引配管２０、吸引配管２０に接続する吸引ボディ２４、噴射配管２２に接続されるとともに吸引ボディ２４の内側に収容される噴射ノズル２５、及び噴射ノズル２５と対向して設けられ、排出配管２３に接続されるディフューザー２６を備える。尚、図示していないが、噴射配管２２の途中には、噴射ノズル２５へと水又はガス等の流体を圧送可能なポンプ等が設けられている。噴射ノズル２５は、圧送されてくる高圧流体を加速させることができるように先細となっている。また、ディフューザー２６は、流体等を減速させることができるように先細の後に先太となっている。
【００３１】
次に、エジェクター２１の使用方法について説明する。
【００３２】
まず、傾斜部１５ｃの底部にスケールが堆積していない状態にて、排出配管２０の弁を閉としてウォーキングビームを駆動させる。駆動に伴って剥離したスケールは、ウォータートラフ１５に落下し、掻き板１９の相対移動によってＸ方向の入側へと掻き出される。やがて傾斜部１５ｃに到達したスケールは、傾斜部１５ｃを下り、傾斜部１５ｃの底部（吸引配管２０の上部）に堆積する。
【００３３】
一定量のスケールが堆積したところで、吸引配管２０の弁を開にするとともに、噴射ノズル２５に流体を圧送する。これによって、吸引ボディ２４の内側空間が負圧となり、吸引配管２０の上部のトラフ１５からスケール及び水が吸引される。噴射ノズル２５から圧送された流体と、吸引配管２０から吸いこまれたスケール及び水とが混合されて、ディフューザー２６へと流入する。ディフューザー２６に流入した混合物は、排出配管２３を通って外部へと排出される。
【００３４】
スケールを外部へと排出する際には、スケールとともにトラフ１５内の水も吸引されることになるので、トラフ１５内の水量が減少することとなる。トラフ１５内の水量の減少を放置していると、やがてシールプレート１６の下端が水中に浸漬できなくなり、炉内ガスの水封ができなくなる恐れがある。トラフ１５内の水位を維持できるように、トラフ１５へと水を供給する水供給手段を設けておくことにより、確実に炉内ガスの水封状態を維持することができる。
【００３５】
排出配管２３の少なくとも一部は、トラフ１５内に収容された水の水面よりも高い位置に設けることが好ましい。このように、排出配管２３の少なくとも一部を高い位置にしておくことで、弁を一時的に開状態とした場合等において、水頭圧差によってトラフ１５内の水及びスケールが排出配管２３から意図せず流出してしまうことを防止することができる。
【００３６】
トラフ１５の入側の端部の形状は下向きの傾斜に限定されず、上向きの傾斜であってもよいし、傾斜が設けられていなくてもよい。但し、端部のスケールを集中的に一箇所に溜めておき、エジェクターによって効率的にスケールの排出が行えるという観点からは、下向きの傾斜部を設けるとともに、傾斜部の下端と同じ高さの底面に吸引配管を設けることが好ましい。
【００３７】
尚、トラフ１５内においてＸ方向の端部へとスケールを移動させる機構は、上述した掻き板を用いるスクレーパー方式に限られない。例えば、トラフ１５内に水流を発生させることでスケールを移動させることもできる。
【００３８】
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のは、スケールに限られない。例えば、トラフ内にトラップされた粉塵等を排出することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
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
１６              シールプレート
１７              取付アーム
１８              長尺部材
１９              掻き板
２０              吸引配管
２１              エジェクター
２２              噴射配管
２３              排出配管
２４              吸引ボディ
２５              噴射ノズル
２６              ディフューザー
【図１】
2017179435.tif 000003
【図２】
2017179435.tif 000004
【図３】
2017179435.tif 000005