特許 7610371 築炉用耐火物充填装置

(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】

(24)【登録日】2024-12-24

(45)【発行日】2025-01-08

(54)【発明の名称】築炉用耐火物充填装置

(51)【国際特許分類】

   F27D 1/16 20060101AFI20241225BHJP

【ＦＩ】

F27D1/16 K

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020136791

(22)【出願日】2020-08-13

(65)【公開番号】P2022032712

(43)【公開日】2022-02-25

【審査請求日】2023-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000220767

【氏名又は名称】東京窯業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124419

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 敬也

(74)【代理人】

【識別番号】100162293

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷 久生

(72)【発明者】

【氏名】羽賀 大介

(72)【発明者】

【氏名】各務 健雄

(72)【発明者】

【氏名】古田 倫靖

(72)【発明者】

【氏名】岩元 孝史

【審査官】杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５５－１１４４９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－３１４９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１５９０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４５３４７３０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｄ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

築炉の際に円筒状の空間に粉末状の不定形耐火物を充填し、脱気・押圧するための充填装置であって、
炉体に固定するための固定枠と、
撹拌および／または押圧用の複数の工具を装着可能なフレームと、
そのフレームを上下動させるための振動発生手段とを有しており、
前記振動発生手段および前記フレームの円板体が、円筒状のハウジング内に収納されているとともに、そのハウジングが前記固定枠に対して回転可能になっていることを特徴とする築炉用耐火物充填装置。

【請求項2】

前記フレームを前記固定枠に対して回転させるための回転駆動装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の築炉用耐火物充填装置。

【請求項3】

前記フレームが、円板体の中心から放射状に突出させた複数のアームの先端に前記工具を垂下状に装着し、かつ、前記円板体の上面を、前記振動発生手段の作動軸の下端に固着させたものであることを特徴とする請求項１、または２に記載の築炉用耐火物充填装置。

【請求項4】

前記円板体の下面に、前記振動発生手段による振動の衝撃を緩和するための弾性部材が設置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の築炉用耐火物充填装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導炉等の築炉の際に、炉体とスリーブとの間に形成される円筒状の空間に粉末状の耐火物（バックライニング材）を充填するための充填装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電気炉の一種として、電磁誘導による渦電流の発熱を利用する誘導炉が知られている。そのような誘導炉を形成する場合（築炉する場合）には、誘導炉の炉体の凹状部分（略円柱状の凹状部分）と円筒状のスリーブとの間の隙間（円筒状の空間）にバックライニング材（キャスタブル等の不定形耐火物）を充填した後に、そのバックライニング材を脱気（撹拌して内部の気泡を除去すること）・押圧する必要がある。従来、そのようなバックライニング材の脱気・押圧作業は、複数の作業者によって行われていたが、作業を効率的に行うために、特許文献１の如く、押圧工具を有するバイブレーターを３つに分岐したフレームの各先端に装着するとともに、当該フレームを、炉体に固定する架台に対して回転可能に設けた築炉装置が開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭５５－３７４０１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、上記特許文献１の如き従来の築炉装置は、フレームに固着されたバイブレーターが別々にバックライニング材の脱気・押圧を行うため、斑なく（すなわち、場所による圧縮硬度等の差を生じさせることなく均一に）バックライニング材を脱気・押圧することが困難である。また、複数のバイブレーターが必要であるため、安価に製造することが難しい上、作業時の騒音が大きい、という不具合もある。加えて、引用文献１の築炉装置は、作業中に、バックライニング材の脱気・押圧位置を変更する際に、３つのバイブレータを設置したフレームをエアシリンダーによって引き上げて（手動により）回転させなければならず、作業が面倒であった。

【0005】

本発明の目的は、上記従来の築炉装置が有する問題点を解消すべく、築炉作業時に、円筒状の空間等に、バックライニング材（キャスタブル等の不定形耐火物）を、短時間の内に効率的に、かつ、手間を掛けることなく容易に充填する（すなわち、バックライニング材を脱気・押圧する）ことが可能な築炉用耐火物充填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】

本発明の内、請求項１に記載された発明は、築炉の際に円筒状の空間に粉末状の不定形耐火物を充填し、脱気・押圧するための充填装置であって、炉体に固定するための固定枠と、撹拌および／または押圧用の複数の工具を装着可能なフレームと、そのフレームを上下動させるための振動発生手段とを有しており、前記振動発生手段および前記フレームの円板体が、円筒状のハウジング内に収納されているとともに、そのハウジングが前記固定枠に対して回転可能になっていることを特徴とするものである。

【0007】

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記フレームを前記固定枠に対して回転させるための回転駆動装置が設けられていることを特徴とするものである。

【0008】

請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記フレームが、円板体の中心から放射状に突出させた複数のアームの先端に前記工具を垂下状に装着し、かつ、前記円板体の上面を、前記振動発生手段の作動軸の下端に固着させたものであることを特徴とするものである。

【0010】

請求項４に記載された発明は、請求項１～３のいずれかに記載された発明において、前記円板体の下面に、前記振動発生手段による振動の衝撃を緩和するための弾性部材が設置されていることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

請求項１に記載の築炉用耐火物充填装置は、築炉作業時に、固定枠によって炉体に固定させ、フレームに装着された複数の攪拌・押圧用工具を、炉体に形成された円筒状の空間（たとえば、炉体の凹状部分と円筒状のスリーブとの間の隙間）に挿入させた状態で、振動発生手段によって一度に（同期させて一斉に）上下動させることによって、キャスタブル等のバックライニング材を、短時間の内に効率的に、かつ、手間を掛けることなく容易に脱気・押圧する（すなわち、充填する）ことができる。
また、請求項１に記載の築炉用耐火物充填装置は、振動発生手段およびフレームの中心部分を収納した円筒状のハウジングが固定枠に対して回転可能になっているため、フレームを上下にがたつかせることなく水平面内でスムーズに回転させることが可能である上、耐火物の充填作業中の騒音を低減させることができる。

【0012】

請求項２に記載の築炉用耐火物充填装置は、回転駆動装置によって、複数の攪拌・押圧用工具を装着したフレームを固定枠に対して回転（回動）させることによって、バックライニング材の脱気・押圧位置を変更することできるので、炉体－スリーブ間の隙間のバックライニング材をきわめて容易に脱気・押圧することができる。

【0013】

請求項３に記載の築炉用耐火物充填装置によれば、振動発生手段による振動をフレームの各アームに装着された各工具に等しく伝達することができるので、炉体－スリーブ間の隙間に、斑なく（すなわち、場所による圧縮硬度等の差を生じさせることなく均一に）バックライニング材を充填することができる。

【0015】

請求項４に記載の築炉用耐火物充填装置は、弾性部材によって振動発生手段による過度な振動の衝撃が緩和されるため、損傷しにくく長期間に亘って使用することができる上、炉体の壁面の破壊を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】築炉用耐火物充填装置を示す説明図（正面図）である。

【図2】築炉用耐火物充填装置を示す説明図（平面図）である。

【図3】築炉用耐火物充填装置を示す説明図（図１におけるＡ－Ａ線断面図）である。

【図4】築炉用耐火物充填装置を示す説明図（図２におけるＢ－Ｂ線断面図）である。

【図5】築炉用耐火物充填装置の使用状態を示す説明図である。

【図6】築炉用耐火物充填装置の使用状態を示す説明図である。

【図7】築炉用耐火物充填装置の変更例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る築炉用耐火物充填装置（以下、単に充填装置という）の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

【0018】

＜充填装置の構造＞
図１～４は、本発明に係る充填装置の一例を示したものであり、充填装置１は、炉体に固定させるための固定枠２、棒状の工具１３，１３・・を装着するためのフレーム５、フレーム５を上下動させるための振動発生手段（シリンダー）４、フレーム５および振動発生手段４を収納するためのハウジング３、ハウジング３を固定枠２に対して回転（回動）させるための回転駆動装置であるモータ６、ハウジング３を固定枠２に対して回転可能にするためのスラストベアリング（軸受）７、モータ６の回転力をハウジング３に伝達するためのＶベルト１１、振動発生手段４によるフレーム５の上下動の衝撃を緩和するための弾性部材であるコイルバネ１２等を組み付けることによって構成されている。

【0019】

固定枠２は、略円柱状に形成された４本の支持アーム１７，１７・・の基端を円環状のスラストベアリング７に固着させた形状を有しており、各支持アーム１７，１７・・が、円環状のスラストベアリング７の中心から前後方向および左右方向に突出した状態になっている。また、各支持アーム１７，１７・・は、基端側が水平状に配置されており、先端側が鉛直方向に折れ曲がった状態になっている。そして、各支持アーム１７，１７・・の先端には、炉体に固定するための大径部２５が設けられている。加えて、各支持アーム１７，１７・・の内の隣接した２本には、それぞれ、設置フレーム２３，２３が水平状に直交するように連結されており、それらの設置フレーム２３，２３を利用して、モータ６が取り付けられている。

【0020】

一方、ハウジング３は、円筒状部１５の下側に、中空な円錐台状のテーパ部１６を連設した形状を有しており、内部に、振動発生手段４、フレーム５の中心部分、および、コイルバネ１２が収納されている。また、円筒状部１５の上端際には、扁平な円柱状のプーリー（Ｖプーリー）１０が固着されており。そして、当該プーリー１０と、固定枠２に固着されたモータ６の回転軸の先端に固着された歯車１４との間に、Ｖベルト１１が懸架された状態になっている。

【0021】

また、ハウジング３の円筒状部１５の上端には、天板２７が固着されており、当該天板２７には、充填装置１をホイスト式クレーン等で持ち上げるための矩形の平板状の係合片２２が、上向きに突出するように設けられており、その係合片２２の上部際には、ホイスト式クレーンのフック等に係合させるための係合孔が穿設されている。さらに、ハウジング３の円筒状部１５の中央よりやや上方には、上側ロックナット８および下側ロックナット９が、それぞれ、ハウジング３の外周から外側へ突出するようにフランジ状に形成されており、それらの上側ロックナット８および下側ロックナット９が、固定枠２に固着されたスラストベアリング７を挟み込んだ状態になっている。加えて、ハウジング３の円筒状部１５の下端際には、フレーム５の一部を外部に突出させるための３つの長孔２４，２４・・が、外周方向に等間隔（中心軸に対して１２０°間隔で）で穿設されている。一方、ハウジング３のテーパ部１６の下端には、底板２６が固着されている。

【0022】

また、フレーム５は、中央に位置した円板体１８から３本の保持アーム２０，２０・・が放射方向に等間隔（１２０°間隔）で外向きに突出した状態になっている。そして、各保持アーム２０，２０・・の先端に、それぞれ、棒状の工具１３，１３・・が垂下状に装着されている（装着・脱着自在に装着されている）。各工具１３，１３・・は、所定の直径を有する円柱状のシャフトの先端に先端を尖らせたフォークを連設したものである。加えて、各保持アーム２０，２０・・の先端際の下側には、それぞれ、支持片２１，２１・・が固着されており、それらの支持片２１，２１・・が工具１３，１３・・を支持した状態になっている。

【0023】

当該フレーム５は、各保持アーム２０，２０・・の基端部分を、ハウジング３の円筒状部１５の下端際に穿設された長孔２４，２４・・から突出させた状態で、ハウジング３内の振動発生手段４の下側に収納されている。そして、フレーム５の円板体１８の中心が、振動発生手段４のピストン（作動軸）１９に固着された状態になっており、円板体１８の下面とハウジング３の底板２６の上面との間に、コイルバネ１２が介在した状態になっている。

【0024】

＜充填装置の使用方法＞
図５は、上記の如く構成された充填装置１の使用方法の一例を示したものである。作業者が充填装置１を用いて、誘導炉Ｉの炉体Ｂの凹状部分（略円柱状の凹状部分）Ｃと円筒状のスリーブＳとの間の隙間Ｇにバックライニング材（キャスタブル等の不定形耐火物）Ｍを充填する際には、ホイストクレーンＨのワイヤＷの先端に固着されたフックＦを、充填装置１の係合片２２の係合孔に係合させて、その状態で、充填装置１をホイストクレーンＨで吊り上げる。そして、そのように吊り上げた充填装置１を、炉体Ｂの上方に位置させて、ホイストクレーンＨを降下させることによって、充填装置１の各工具１３，１３・・を、誘導炉Ｉの凹状部分ＣとスリーブＳとの隙間Ｇ内に案内するとともに、ハウジング３の底板２６をスリーブＳの上部鉄板Ｔに当接させるようにして、ハウジング３をスリーブＳの上部鉄板Ｔ上に載置する。そして、その状態で、固定枠２の各支持アーム１７，１７・・の先端の大径部２５，２５・・を炉体Ｂに固定する。

【0025】

上記の如く、炉体Ｂに固定枠２を固定させた後には、図示しないリード線を介して振動発生手段４に外部電源を供給することによって、振動発生手段４を振動させる。そのように振動発生手段４が振動を開始すると、その振動が、振動発生手段４のピストン１９を介して、フレーム５の円板体１８に伝達されて、図６（ａ），（ｂ）の如く、円板体１８が上下動するとともに、３本の保持アーム２０，２０・・が、それぞれ、ハウジング３の下端の長孔２４，２４・・内で上下動する。そして、そのように保持アーム２０，２０・・が上下動すると、各保持アーム２０，２０・・の先端に設けられた工具１３，１３・・が上下動することによって、炉体Ｂ－スリーブＳ間の隙間Ｇに投入されたバックライニング材Ｍが脱気・押圧される。なお、振動発生手段４が振動する際には、円板体１８が下方に移動すると、図６（ｂ）の如く、次第にコイルバネ１２が圧縮されるため、フレーム５が過度な力で下方に打ち付けられる事態が回避される。

【0026】

また、上記の如く、炉体Ｂ－スリーブＳ間の隙間Ｇのバックライニング材Ｍの脱気・押圧を行う際には、モータ６を駆動させることによって、ハウジング３を固定枠２に対して回転（回動）させて、工具１３，１３・・によりバックライニング材Ｍの脱気・押圧を行う位置を自動で変更することができる。すなわち、モータ６に電源が供給されると、モータ６の回転軸の回転力がＶベルト１１を介してハウジング３の上部のプーリー１０に伝達されて、プーリー１０とともにハウジング３全体が固定枠２に対して回転（回動）する。そして、そのようにハウジング３が回動すると、フレーム５の各保持アーム２０，２０・・の先端に装着された工具１３，１３・・が周回動して、バックライニング材Ｍを脱気・押圧する位置が自動的に変更される。そのため、炉体Ｂ－スリーブＳ間の隙間Ｇ全体のバックライニング材Ｍを斑なく均一に脱気・押圧することが可能となる。そして、炉体Ｂ－スリーブＳ間の隙間Ｇを埋めるように充填したバックライニング材Ｍを十分に脱気・押圧した後には、ホイストクレーンＨを用いて、充填装置１を吊り上げて、誘導炉Ｉの外部まで搬送して所定の場所に格納する。

【0027】

＜築炉用耐火物充填装置の効果＞
充填装置１は、上記の如く、炉体Ｂに固定するための固定枠２と、撹拌・押圧用の複数の工具１３，１３・・を装着可能なフレーム５と、フレーム５を上下動させるための振動発生手段４とを有しているため、築炉作業時に、固定枠２によって炉体Ｂに固定させ、フレーム５に装着された工具１３，１３・・を、炉体Ｂ－スリーブＳ間の隙間Ｇに挿入させた状態で、振動発生手段４によって一度に（同期させて一斉に）上下動させることによって、バックライニング材Ｍを、短時間の内に効率的に、かつ、手間を掛けることなく容易に脱気・押圧する（すなわち、充填する）ことができる。

【0028】

また、充填装置１は、フレーム５を固定枠２に対して回転させるための回転駆動装置であるモータ６が設けられており、当該モータ６によって、工具１３，１３・・を装着したフレーム５を固定枠２に対して回転（回動）させることによって、バックライニング材Ｍの脱気・押圧位置を自動で変更することができるので、炉体Ｂ－スリーブＳ間の隙間Ｇ内のバックライニング材Ｍを、きわめて効率的に、かつ、非常に容易に脱気・押圧する（すなわち、充填する）ことができる。

【0029】

さらに、充填装置１は、フレーム５が、円板体１８の中心から放射状に突出させた複数の保持アーム２０，２０・・の先端に工具１３，１３・・を垂下状に装着し、かつ、円板体１８の上面を、振動発生手段４のピストン１９の下端に固着させたものであり、振動発生手段４による振動をフレーム５の各保持アーム２０，２０・・に装着された各工具１３，１３・・に等しく伝達することができるので、炉体Ｂ－スリーブＳ間の隙間Ｇに、斑なく（すなわち、場所による圧縮硬度等の差を生じさせることなく均一に）バックライニング材Ｍを充填することができる。

【0030】

加えて、充填装置１は、振動発生手段４およびフレーム５の円板体１８が、円筒状のハウジング３内に収納されているとともに、そのハウジング３が固定枠２に対して回転可能になっているため、フレーム５を上下にがたつかせることなく水平面内でスムーズに回転させることが可能である上、バックライニング材Ｍの充填作業中の騒音を低減させることができる。

【0031】

また、充填装置１は、円板体１８の下面に、振動発生手段４による振動の衝撃を緩和するためのコイルバネ（弾性部材）１２が設置されており、弾性部材１２によって振動発生手段４による過度な振動の衝撃が緩和されるため、損傷しにくく長期間に亘って使用することができる上、炉体Ｂの壁面の破壊を効果的に防止することができる。

【0032】

＜充填装置の変更例＞
本発明に係る充填装置は、上記した実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、固定枠、ハウジング、振動発生手段、フレーム、回転駆動装置、工具等の形状、構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

【0033】

たとえば、本発明に係る充填装置は、上記実施形態の如く、固定枠が４本の支持アームを有しているものに限定されず、固定枠が３本あるいは５本以上の支持アームを有しているものに変更することも可能である。また、本発明に係る充填装置は、上記実施形態の如く、フレームが工具を装着・保持するための３本の保持アームを有しているものに限定されず、フレームが２本あるいは４本以上の保持アームを有しているものに変更することも可能である。

【0034】

また、本発明に係る充填装置は、上記実施形態の如く、回転駆動装置の回転軸の回転力をＶベルトによってハウジング（振動発生手段およびフレーム）に伝達するものに限定されず、回転駆動装置の回転軸の回転力を歯車やギアによってハウジング（振動発生手段およびフレーム）に伝達するもの等に変更することも可能である。さらに、本発明に係る充填装置は、上記実施形態の如く、ハウジングの外側に回転駆動装置が設けられたものに限定されず、回転駆動装置がハウジング内に収納されたものでも良い。加えて、フレームの保持アームの先端に装着される工具は、上記実施形態の如く、所定の直径を有する円柱状のシャフトの先端に先端を尖らせたフォークを連設したものに限定されず、円板状の押圧体をシャフトの先端に設けたもの（シャフトの軸と直交するように設けたもの）や、図７の如く、下面に突起体を設けた円板状の押圧体をシャフトの先端に設けたもの等でも良い。一方、本発明に係る充填装置は、上記実施形態の如く、振動発生手段が外部電源から電源の供給を受けるものに限定されず、振動発生装置がハウジングに内蔵されたバッテリーから電源の供給を受けるもの等に変更することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明に係る充填装置は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、築炉の際に、炉体の凹状部分と円筒状のスリーブとの間の隙間にバックライニング材を充填する（すなわち、バックライニング材を脱気・押圧する）工具として好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0036】

１・・充填装置
２・・固定枠
３・・ハウジング
４・・振動発生手段
５・・フレーム
６・・モータ（回転駆動装置）
１３，１３’・・工具
Ｉ・・誘導炉
Ｂ・・炉体
Ｃ・・凹状部分
Ｓ・・スリーブ
Ｇ・・隙間
Ｍ・・バックライニング材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】