特許 6597466 ウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6597466

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】ウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/00 20060101AFI20191021BHJP

   F27B 9/24 20060101ALI20191021BHJP

【ＦＩ】

   C21D1/00 112Z

   F27B9/24 W

   C21D1/00 114B

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-81912(P2016-81912)

(22)【出願日】2016年4月15日

(65)【公開番号】特開2017-190511(P2017-190511A)

(43)【公開日】2017年10月19日

【審査請求日】2018年12月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】柴田 正司

【審査官】 河野 一夫

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５６−０５７２６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５６−０７８８６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５７−０４４１６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４８６３３７６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ １／００

Ｆ２７Ｂ ９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウォーキングビーム式加熱炉の炉室内に連通し、移動ビームが挿通された開口部を遮蔽する遮蔽装置であって、
当該遮蔽装置は、前記炉室下に設けられ、
前記開口部に固定された第１遮蔽板と、
前記移動ビームに設けられた第２遮蔽板とを備え、
前記第１遮蔽板および前記第２遮蔽板で前記開口部を遮蔽することを特徴とするウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置。

【請求項2】

請求項１に記載のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置において、
前記炉室を下方で支持する炉室支持部内に設けられていることを特徴とするウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置において、
前記第１遮蔽板は、前記開口部に固定された基端部から先端部に向かって下方に傾斜していることを特徴とするウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置において、
前記第２遮蔽板は、前記移動ビームに固定された基端部から先端部に向かって下方に傾斜していることを特徴とするウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置において、
前記移動ビームが支持された移動フレームに設けられ、前記炉室を封止する液体が収容されたシールトラフと、
前記液体で前記第１遮蔽板を冷却する冷却管とを備え、
前記冷却管は、前記第１遮蔽板から下方に延設され、その開口端が前記シールトラフ内に収容された前記液体に浸漬されていることを特徴とするウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置において、
前記第２遮蔽板上に設けられ、落下物を受ける受け箱を備えていることを特徴とするウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置に関する。

【背景技術】

【0002】

製鉄所での圧延工程においては、炉室内でスラブ等の鋼片を加熱しながら搬送するウォーキングビーム式加熱炉が使用される。ウォーキングビーム式加熱炉では、炉室下に設けた駆動機構で移動ビームを移動させるため、移動ビームポストを駆動機構から炉室内に向けて挿通する開口部が設けられている。このため、開口部を通じて、炉室内の二酸化炭素濃度の上昇や、熱損失による燃焼効率の低下が生じるという課題がある。そこで、特許文献１〜２に記載のように、開口部を遮蔽する遮蔽装置を設けることが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−２９０７２２号公報

【特許文献2】特開昭５５−８５８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の遮蔽装置は、炉室内に設けられているため、高温雰囲気に曝されることによる変形や劣化が生じやすく、耐久性が劣ってしまうという問題がある。
特許文献２に記載の遮蔽装置は、構造が複雑であるため、やはり耐久性に問題がある。

【0005】

本発明の目的は、耐久性を向上できるウォーキングビーム式加熱炉の開口部を遮蔽する遮蔽装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置は、ウォーキングビーム式加熱炉の炉室内に連通し、移動ビームが挿通された開口部を遮蔽する遮蔽装置であって、当該遮蔽装置は、前記炉室下に設けられ、前記開口部に固定された第１遮蔽板と、前記移動ビームに設けられた第２遮蔽板とを備え、前記第１遮蔽板および前記第２遮蔽板で前記開口部を遮蔽することを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、ウォーキングビーム式加熱炉の開口部を遮蔽する遮蔽装置が炉室下に設けられているため、遮蔽装置が直接ふく射熱の影響を受けにくくなり、高温雰囲気による遮蔽装置の変形や劣化を抑制することができる。また、開口部に固定された第１遮蔽板と、移動ビームに設けられた第２遮蔽板とで遮蔽装置が構成されるため、遮蔽装置の構造を簡素化することができる。従って、ウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置の耐久性を向上することができる。

【0008】

本発明のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置は、前記炉室を下方で支持する炉室支持部内に設けられていることが好ましい。

【0009】

本発明によれば、遮蔽装置が炉室支持部内に配置されているため、炉室支持部内のスペースを利用して遮蔽装置を配置でき、ウォーキングビーム式加熱炉全体の高さを抑えることができる。

【0010】

本発明のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置において、前記第１遮蔽板は、前記開口部に固定された基端部から先端部に向かって下方に傾斜していることが好ましい。

【0011】

本発明によれば、第１遮蔽板が基端部から先端部に向かって下方に傾斜しているため、開口部内の落下物が第１遮蔽板の傾斜に沿って滑り落ちることができ、落下物が第１遮蔽板上に滞留することを防止できる。

【0012】

本発明のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置において、前記第２遮蔽板は、前記移動ビームに固定された基端部から先端部に向かって下方に傾斜していることが好ましい。

【0013】

本発明によれば、開口部内の落下物が第２遮蔽板の傾斜に沿って滑り落ちることができ、落下物が第２遮蔽板上に滞留することを防止できる。

【0014】

本発明のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置は、前記移動ビームが支持された移動フレームに設けられ、前記炉室を封止する液体が収容されたシールトラフと、前記液体で前記第１遮蔽板を冷却する冷却管とを備え、前記冷却管は、前記第１遮蔽板から下方に延設され、その開口端が前記シールトラフ内に収容された前記液体に浸漬されていることが好ましい。

【0015】

本発明によれば、冷却管の下方側の開口端がシールトラフ内に収容された液体に浸漬されているため、移動ビームを移動させる際のシールトラフの昇降動作により、シールトラフ内の液体を冷却管に流れ込ませることができ、移動ビームのモーションを利用して第１遮蔽板を冷却することができる。

【0016】

本発明のウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置は、前記第２遮蔽板上に設けられ、落下物を受ける受け箱を備えていることが好ましい。

【0017】

本発明によれば、落下物を受け箱で受けることができるので、落下物がシールトラフ内に落ちて堆積することを防止できる。また、開閉式の点検口を設ければ、受け箱で受けた落下物を点検口を介して回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係るウォーキングビーム式加熱炉を示す側面図。

【図2】ウォーキングビーム式加熱炉の封止装置を示す斜視図。

【図3】ウォーキングビーム式加熱炉の遮蔽装置を示す側面図。

【図4】遮蔽装置の動作説明図。

【図5】遮蔽装置の動作説明図。

【図6】本発明の変形例に係る遮蔽装置を示す側面図。

【図7】本発明の変形例に係る遮蔽装置を示す側面図。

【図8】本発明の変形例に係る遮蔽装置を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態において、方向を表す場合、鋼片の搬送方向（図１の手前方向、図３の右方向）を基準とし、前は当該搬送方向、後はその反対方向、上下左右は当該搬送方向から見たそれぞれの方向とする。

【0020】

［ウォーキングビーム式加熱炉の全体構造］
図１において、ウォーキングビーム式加熱炉１は、炉室２と、炉室２を下方で支持する炉室支持部３と、複数の固定ビーム４と、複数の移動ビーム５と、炉室２内に連通し、移動ビーム５が挿通された開口部２２、３１を遮蔽する遮蔽装置６と、炉室２を封止する封止装置としての水封装置７と、移動ビーム５を移動させる移動装置８とを備えている。

【0021】

炉室２は、耐火れんが等の耐火材で形成されている。この炉室２は、炉床２１と、炉床２１を貫通して上下に開口した開口部２２とを備えている。開口部２２は、前後方向に長い長円形状を有し、移動ビーム５の前後方向の移動スペースを確保できる最小限の大きに形成されている。

【0022】

炉室支持部３は、炉室２の下方に設けられ、炉室２を炉床２１側から支持している。この炉室支持部３は、上下に開口した開口部３１を備えている。開口部３１は、開口部２２の直下に設けられ、開口部２２を介して炉室２内と連通する。
本実施形態の場合、炉室支持部３は、図２にも示すように、平行に配置された複数のＨ形鋼と、その間に架け渡されたＨ形鋼とを備え、これらのＨ形鋼を相互に溶接した横梁（炉床横梁）で構成される。また、開口部３１は、横梁におけるＨ形鋼で形成された枠体で構成される。

【0023】

固定ビーム４は、炉室２内に設けられ、左右方向に複数並設されている。各固定ビーム４は、炉床２１に前後方向に間隔を空けて立設された複数の支柱４１と、これら支柱４１の上端に架け渡され、前後方向に延設された梁４２とを備えている。

【0024】

移動ビーム５は、隣接する固定ビーム４の間に配置されている。各移動ビーム５は、移動フレーム８１に前後方向に間隔を空けて立設された複数の支柱５１と、これら複数の支柱５１の上端に架け渡され、前後方向に延設された梁５２とを備えている。このうち、支柱５１は、開口部２２、３１に挿通され、梁５２は、炉室２内に配置されている。

【0025】

遮蔽装置６は、炉室２下に設けられ、開口部３１内に収容されている。この遮蔽装置６は、開口部３１を遮蔽することで、当該開口部３１に連通する開口部２２を遮蔽する。遮蔽装置６の詳細については、後述する。

【0026】

水封装置７は、図２にも示すように、炉室２を封止する液体としてのシール水が収容されたシールトラフ７１と、炉室支持部３の下部に設けられ、下端側がシールトラフ７１内のシール水に浸漬されたシールボックス７２と、シールボックス７２に支持されたスクレーパ７３とを備えている。
シールトラフ７１は、上部が開口した水槽であり、移動フレーム８１の上面に設けられている。このシールトラフ７１は、前後方向に延設され、１つの移動ビーム５に対して設けられた全てのシールボックス７２の下端部を収容する。
シールボックス７２は、筒状の部材であり、一般に高温腐食を防止するために耐腐食性を有する鋼板で形成される。このシールボックス７２は、後述する第１遮蔽板６１の下面に固定され、開口部３１、２２を介して炉室２内と連通する。
スクレーパ７３は、シールボックス７２の前面部および後面部から前後方向に延設されたブラケット７４に取り付けられ、当該ブラケット７４を介してシールボックス７２に支持されている。

【0027】

移動装置８は、水封装置７とともに、炉室支持部３の下方の空間に配置されている。この移動装置８は、移動フレーム８１と、油圧モータや電気モータ等の原動機８２と、原動機８２の出力軸に接続され、移動フレーム８１の底面部に当接するカム８３と、移動フレーム８１を前後方向に往復動させる図示しない油圧シリンダとを備えている。

【0028】

［遮蔽装置］
図３において、遮蔽装置６は、開口部３１に固定された第１遮蔽板６１と、移動ビーム５に設けられた第２遮蔽板６２と、シール水で第２遮蔽板を冷却する冷却管６３と、第２遮蔽板６２上に設けられた受け箱６４と、開口部３１内を点検するための開閉式の点検口６５とを備えている。

【0029】

第１遮蔽板６１は、ＳＳ材やＳＵＳ材で形成したものや、当該鋼材とセラミックス等の耐火材とで形成したもので構成され、開口部３１の開口縁に沿って形成された環状形状を有し、開口部２２、３１を遮蔽する。この第１遮蔽板６１は、基端部としての外縁部６１Ａが開口部３１の下面に固定され、先端部としての内縁部６１Ｂが開口部３１の中心側に向かって張り出している。また、第１遮蔽板６１は、外縁部６１Ａから内縁部６１Ｂに向かって下方に傾斜している。

【0030】

第２遮蔽板６２は、開口部３１内に設けられ、開口部２２、３１を遮蔽する。この第２遮蔽板６２は、移動ビーム５の支柱５１に支持され、当該支柱５１から傘状に張り出した形状を有している。この第２遮蔽板６２も、ＳＳ材、ＳＵＳ材等の鋼材で形成したものや、当該鋼材とセラミックス等の耐火材とで形成したもので構成される。

【0031】

冷却管６３は、第１遮蔽板６１内に設けられた第１管路６３Ａと、第１遮蔽板６１から下方に延設された第２管路６３Ｂと、シールトラフ７１側への逆流を防止する逆止機構６３Ｃとを備えている。
第１管路６３Ａは、第１遮蔽板６１の傾斜に沿って延設され、第１遮蔽板６１の下面から第１遮蔽板６１の内縁にかけて当該第１遮蔽板６１を貫通し、シールトラフ７１に向けて開放する。
第２管路６３Ｂは、第１遮蔽板６１の下面で第１管路６３Ａに接続され、第１管路６３Ａと連通する。第２管路６３Ｂの下方の開口端は、シールトラフ７１内に収容されたシール水に浸漬されている。
逆止機構６３Ｃは、第２管路６３Ｂ内に設けられている。

【0032】

受け箱６４は、上方が開口した円筒状の箱状体で構成され、その側面部および底面部が網目状に形成されている。この受け箱６４により、開口部３１内に落下したスケール塊や脱落した耐火物、スキッドボタン等の大きめの固形物塊等の落下物を受けることができる。このため、落下物が開口部３１を通ってシールトラフ７１内に落下することを防止でき、落下物によるスクレーパ７３の破損を防止できる。

【0033】

点検口６５は、炉室支持部３を構成する横梁に設けられ、開閉可能に構成されている。この点検口６５を開けることで、開口部３１内の遮蔽装置６を点検したり、受け箱６４に収容された落下物を回収したりすることができる。

【0034】

［ウォーキングビーム式加熱炉および遮蔽装置の動作］
以上のウォーキングビーム式加熱炉１において、移動ビーム５による鋼片の搬送動作および遮蔽装置６の動作について説明する。
先ず、移動ビーム５は、図１中実線で示すように、梁５２が固定ビーム４の梁４２よりも下方に位置している。この際、第２遮蔽板６２は、図４中実線で示す位置で開口部２２、３１を遮蔽している。

【0035】

そして、鋼片が炉室２内に搬入されると、原動機８２が駆動され、カム８３が回転して移動フレーム８１が上昇する。これにより、図１中二点鎖線で示すように、移動ビーム５が上昇し、その梁５２で鋼片を押し上げる。この際、第２遮蔽板６２は、図４中二点鎖線で示す位置で開口部２２、３１を遮蔽する。また、シールトラフ７１が移動フレーム８１とともに上昇するため、シールトラフ７１内のシール水が冷却管６３の第２管路６３Ｂ内に流れ込んで上昇し、第１管路６３Ａ内を流れて第１遮蔽板６１を冷却する。その後、シール水は、第１管路６３Ａから開口部３１内に放出され、シールボックス７２内を流れ落ちてシールトラフ７１に戻る。

【0036】

次いで、図示しない油圧シリンダが駆動され、移動フレーム８１が前方に移動し、鋼片を前方に移動させる。これにより、図５に示すように、移動ビーム５が前方に移動する。この際、第２遮蔽板６２は、図５中実線で示す位置で開口部２２、３１を遮蔽する。また、シールトラフ７１が移動フレーム８１とともに前方に移動するため、スクレーパ７３がシールトラフ７１内に落ちた落下物を後方に掻いて移動させる。続いて、原動機８２が駆動され、移動ビーム５が移動フレーム８１とともに下降し、鋼片が移動ビーム５から固定ビーム４に移載される。この際、第２遮蔽板６２は、図５中二点鎖線で示す位置で開口部２２、３１を遮蔽する。そして、図示しない油圧シリンダが駆動され、移動ビーム５が移動フレーム８１とともに後方に移動し、図４中実線で示す位置に戻る。その後は、上記同様の動作が繰り返され、鋼片が前方に順次搬送される。

【0037】

［実施形態の効果］
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
すなわち、遮蔽装置６が炉室２下に設けられているため、高温雰囲気による遮蔽装置６の変形や劣化を抑制することができる。また、開口部３１に固定された第１遮蔽板６１と、移動ビーム５に設けられた第２遮蔽板６２とで遮蔽装置６が構成されるため、遮蔽装置６の構造を簡素化することができる。従って、遮蔽装置６の耐久性を向上することができる。
また、遮蔽装置６が炉室２下に設けられているため、遮蔽装置６を容易にメンテナンスすることができ、遮蔽装置６のメンテナンス性を向上できる。
さらに、遮蔽装置６が炉室支持部３内に配置されているため、炉室支持部３内のスペースを利用して遮蔽装置６を配置でき、ウォーキングビーム式加熱炉１全体の高さを抑えることができる。従って、ウォーキングビーム式加熱炉１の建設費用を低減できるとともに、据え付け工事の工期短縮を図ることができる。

【0038】

また、第１遮蔽板６１が外縁部６１Ａから内縁部６１Ｂに向かって下方に傾斜しているため、開口部３１内の落下物が第１遮蔽板６１の傾斜に沿って滑り落ちることができ、落下物が第１遮蔽板６１上に滞留することを防止できる。

【0039】

また、冷却管６３の下方側の開口端がシールトラフ７１内に収容されたシール水に浸漬されているため、移動ビーム５を移動させる際のシールトラフ７１の昇降動作により、シールトラフ７１内のシール水を冷却管６３に流れ込ませることができ、移動ビーム５のモーションを利用して第１遮蔽板６１を冷却することができる。

【0040】

また、落下物を受け箱６４で受けることができるので、大きめの固形落下物がシールトラフ７１内に落ちて堆積することを防止でき、スクレーパ７３が破損することを防止できる。また、開閉式の点検口６５が設けられているため、受け箱６４で受けた落下物を点検口６５を介して回収することができる。

【0041】

［変形例］
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能であり、以下のような変形を含むものである。

【0042】

例えば、遮蔽装置６は、図６に示すように、第１遮蔽板６１と第２遮蔽板６２とを接続する遮蔽部材６６を備えてもよい。遮蔽部材６６は、可撓性を有する素材で形成され、移動ビーム５の移動に合わせて変形可能に構成されている。この遮蔽部材６６としては、小さな落下物が通過できる大きさの網目状に形成したものを、第１遮蔽板６１と第２遮蔽板６２との間の隙間全体にわたって設けてもよいし、第１遮蔽板６１と第２遮蔽板６２との間の隙間に周方向に間隔を空けて複数の遮蔽部材６６設け、当該隙間を周方向に断続して閉塞してもよい。

【0043】

遮蔽装置６は、図７に示す冷却管６７を備えてもよい。冷却管６７は、第１管路６３Ａと同様に構成された第１管路６７Ａと、上方に湾曲した湾曲部６７Ｄを有する第２管路６７Ｂと、湾曲部６７Ｄ内に設けられた逆止機構６７Ｃとを備えている。このような冷却管６７を設ければ、シールトラフ７１が移動フレーム８１とともに下降した際も、シールトラフ７１内のシール水を冷却管６７内に流れ込ませることができる。

【0044】

遮蔽装置６は、シールボックス７２内に設けられてもよく、例えば、第１遮蔽板６１がシールボックス７２内で当該シールボックス７２に固定され、第２遮蔽板６２がシールボックス７２内で移動ビーム５の支柱５１に支持されてもよい。
また、遮蔽装置６は、開口部３１およびシールボックス７２にわたって設けられてもよく、例えば、第１遮蔽板６１が開口部３１内に設けられ、第２遮蔽板６２がシールボックス７２内で移動ビーム５の支柱５１に支持されてもよい。

【0045】

前記実施形態では、第１遮蔽板６１は、開口部３１の下面に固定されていたが、開口部３１内で当該開口部３１に固定されてもよい。
また、第１遮蔽板６１は、図８に示すように、シールボックス７５の一部として構成されてもよい。このシールボックス７５は、上方側の第１筒状部７５Ａと、第１筒状部７５Ａの下端から下方に向って前後左右の幅が次第に狭幅する第１遮蔽板としての狭幅部７５Ｂと、狭幅部７５Ｂの下端に連続する第２筒状部７５Ｃとを備えている。この場合、第１遮蔽板は、第１筒状部７５Ａが開口部３１に支持されることで、第１筒状部７５Ａを介して開口部３１に固定される。

【0046】

冷却管６３、６７の第１管路６３Ａ、６７Ａは、開口部３１内に開口しなくてもよく、例えば、第１遮蔽板６１の底面における第１管路６３Ａ、６７Ａとの接続部以外の位置で開口してもよい。この場合でも、冷却管６３、６７から放出されたシール水は、シールボックス７２内を流れ落ちてシールトラフ７１に戻る。
前記実施形態では、移動ビーム５のモーションを利用して第１遮蔽板６１を冷却していたが、冷却能力を拡大するために、炉室２下のスペースを活用して、ポンプで送水してもよい。

【0047】

前記実施形態では、受け箱６４の側面部および底面部が網目状に形成されていたが、一定の大きさの落下物が通り抜けることができれば、これに限られず、例えば、すのこ状や格子状に形成されてもよい。

【0048】

前記実施形態では、点検口６５は、炉室支持部３を構成する横梁に設けられていたが、シールボックス７５が図８に示す構成の場合、当該シールボックス７５に設けてもよい。この際、横梁の外側から点検口６５を開閉できるよう、横梁に開口部を設ければよい。

【0049】

前記実施形態では、封止装置として水封装置７が用いられていたが、シール水以外の液体で炉室２を封止するものであってもよい。

【0050】

移動装置８は、前記実施形態のものに限られず、例えば、移動フレーム８１の底面部に出力軸が接続された油圧シリンダその他の構成によって、移動フレーム８１を移動させるものであってもよい。

【符号の説明】

【0051】

１…ウォーキングビーム式加熱炉、２…炉室、３…炉室支持部、４…固定ビーム、５…移動ビーム、６…遮蔽装置、７…水封装置、８…移動装置、２２…開口部、３１…開口部、６１…第１遮蔽板、６２…第２遮蔽板、６３…冷却管、６４…受け箱、７１…シールトラフ、８１…移動フレーム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】