JP6743789B2 - シュート鍋 - Google Patents

Description

本発明は、シュート鍋に関する。

製鉄所では、高炉から取り出された（出銑された）溶銑が、製鋼工場へと送られ、脱炭等の各種精錬処理が施されることで、目的とする組成成分の溶鋼が溶製される。高炉から取り出された溶銑を製鋼工場まで運搬する際には、搬送用の容器として溶銑鍋が用いられる。そして、この溶銑鍋は、運搬した溶銑を製鋼工場にて払い出した後、次の溶銑を受けるため、空の状態で高炉まで搬送されることとなる。この際、溶銑鍋から大気への放熱ロスの低減や、スクラップ溶解による溶銑配合率の低減を目的として、製鋼工場にて、空の溶銑鍋へのスクラップの投入が行われることがある。

溶銑鍋へスクラップを投入する場合、製鋼工場内にてシュート鍋（「スクラップ鍋」ともいう。）といわれるスクラップを収容可能な鍋を用いて投入が行われる。この投入方法では、天井クレーンにより溶銑鍋上部まで移動してきたシュート鍋に対して、補巻きフックをシュート鍋の外部に取り付けられた金具（「傾転金具」という。）に掛け（「係合させる」ともいう。）、シュート鍋全体を傾動させることで、スクラップを溶銑鍋に投入している。例えば、特許文献１には、上述の投入方法において用いられるシュート鍋の形状が提案されている。

特開２０１４−６２３２０号公報

上述の投入方法では、製鋼工場の建屋内にて天井クレーンを用いてスクラップの投入が行われることとなる。この際、天井クレーンの補巻きフックを傾転金具に外側から係合させた状態で、補巻きフックを上昇させることで、シュート鍋の傾転が行われる。また、通常、天井クレーンの補巻きフックの向きは固定された状態となる。このため、シュート鍋を一定の向きとした状態でしか、スクラップの投入ができず、工場建屋の構造や溶銑鍋の配置位置といった条件によっては、シュート鍋を傾転させることができないために溶銑鍋へのスクラップの投入ができない場合があった。

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、シュート鍋の汎用性を高めることで、シュート鍋によるスクラップ等の投入の実施率を向上させることができるシュート鍋を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、一対の主巻きフックと補巻きフックとを有するクレーンによって、昇降及び傾動が可能な３点吊り上げ式のシュート鍋であって、上部に開口部を有する本体部と、上記本体部の外周面に対向して設けられ、一対の上記主巻きフックが係合する一対のトラニオン軸と、上記本体部の外周面から延在して設けられ、先端部に形成された開口部を介して上記補巻きフックが係合する傾転金具と、を備え、一対の上記主巻きフックにより吊り上げられ、上記傾転金具に上記補巻きフックが係合した状態で、上記補巻きフックが昇降することにより、上記シュート鍋が一対の上記トラニオン軸が対向する軸を中心として傾動し、上記傾転金具は、上記本体部側からである内側及びこの内側の反対となる外側の両側から上記補巻きフックが係合可能に、上記傾転金具の開口部が形成されることを特徴とするシュート鍋が提供される。

本発明の一態様によれば、シュート鍋の汎用性を高めることで、シュート鍋によるスクラップ等の投入の実施率を向上させることができるシュート鍋が提供される。

本発明の一実施形態に係るシュート鍋を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るシュート鍋を示す平面図である。 傾転金具を示す平面図及び側面図である。 天井クレーンの補巻きフックを示す平面図及び側面図である。 補巻きフックを外側から傾転金具に係合させた状態における、シュート鍋の傾転動作を示す説明図である。 補巻きフックを内側から傾転金具に係合させた状態における、シュート鍋の傾転動作を示す説明図である。 一対の主巻きフックでシュート鍋を吊り上げた状態を示す側面図である。 クレーンによる、従来のシュート鍋を用いたスクラップの投入状態を示す模式図である。 クレーンによる、本発明の一実施形態に係るシュート鍋を用いたスクラップの投入状態を示す模式図である。 変形例におけるシュート鍋を示す側面図である。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

＜シュート鍋＞
図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態に係るシュート鍋１について説明する。本実施形態に係るシュート鍋１は、一対の主巻きフックと補巻きフックとを有する天井クレーンによって、昇降及び傾動が可能な３点吊り上げ式の鍋である。詳細は後述するが、シュート鍋１は、一対の主巻きフックによって吊り上げられ、さらに、補巻きフックによって傾転可能に構成される。また、本実施形態では、シュート鍋１は、重機等により装入されるスクラップを内部に収容した後、傾動動作により収容しスクラップを排出することで、溶銑を払い出した空の溶銑鍋に対してスクラップを投入する際に用いられる。

図１及び図２に示すように、シュート鍋１は、本体部２と、一対のトラニオン軸３と、傾転金具４と、一対のウェイト５とを備える。
本体部２は、鉄製の鍋型容器であり、上部（図１の側面図における上側端部）に開口部２１が形成される。本体部２は、図２の平面図のように上部側からみて、底部が略真円状となり、上部の短辺側が凸状に湾曲した略矩形状となる。

一対のトラニオン軸３は、本体部２の外周面に突出して設けられる軸である。一対のトラニオン軸３は、図２に示すように、本体部２の上部側からみて、開口部２１の長辺側の略中央にそれぞれ設けられ、図２の縦方向に互いに対向して設けられる。一対のトラニオン軸３が対応する軸を第１の軸Ｌ１といい、一対のトラニオン軸３が対向する方向、つまり第１の軸Ｌ１に平行な方向を第１の軸方向という。一対のトラニオン軸３は、天井クレーンに設けられた一対の主巻きフックが係合可能な寸法及び形状に形成される。本実施形態に係るシュート鍋１では、一対の主巻きフックが一対のトラニオン軸３にそれぞれ係合した状態で、一対の主巻きフックが昇降することにより、シュート鍋１が任意の高さとなるように吊り上げられる。

傾転金具４は、本体部２に固定された略板状の部材であり、本体部２の上部側からみて、一対のトラニオン軸３が対向する第１の軸方向に対して、延在方向が直交するように設けられる。なお、本体部２の上部側からみて、第１の軸Ｌ１に直行し、第１の軸方向に対して本体部２の中央を通る軸を第２の軸Ｌ２といい、第２の軸Ｌ２に平行な方向を第２の軸方向という。つまり、傾転金具４は、本体部２の上部側からみて、第２の軸方向に延在するように設けられる。また、傾転金具４は、本体部２側の端（図１及び図２における右側の端）が本体部２の外面底部に固定され、本体部２と逆側の端（図１及び図２における左側の端であり、「先端」ともいう）側の一部が本体部２の外周面に固定される。さらに、傾転金具４は、先端側が本体部２の上部側へと向かって、長手方向の中央付近から屈曲した形状を有している。傾転金具４の先端側は、図２に示すように、本体部２の上部側からみて、第１の方向に直交する方向である第２の方向に対して、本体部２から長さａ［ｍｍ］だけ突出するように設けられる。長さａは、本体部２の上部側からみて、開口部４１が本体部２の外側に配される長さである。また、長さａは、本体部２の第１の軸方向の最大長さｂ［ｍｍ］に対して、０．５倍以内の長さであることが好ましい。

さらに、図３に示すように、傾転金具４の先端部には、図４に示す補巻きフック６が係合可能なように、開口部４１が形成される。開口部４１は、本体部２の上部側からみて、第２の軸方向の長さｃ［ｍｍ］、第１の軸方向の長さｄ［ｍｍ］となるように形成される。図３（ａ）に示した例では、開口部４１の先端側が凸状に湾曲した形状となっており、このような場合、長さｃは開口部４１における第２の軸方向における最大長さとする。また、図４に示すように、補巻きフック６の縦幅をｅ［ｍｍ］、横幅をｆ［ｍｍ］という。補巻きフック６の縦幅ｄは、図４（ａ）に示すように補巻きフック６を側面から見た場合における幅方向（横方向）の最大長さであり、補巻きフック６を傾転金具４に係合させる際における、開口部４１の第２の軸方向の長さｃに対応する。補巻きフック６の縦幅ｅは、図４（ｂ）に示すように補巻きフック６を正面から見た場合における幅方向（横方向）の最大長さであり、補巻きフック６を傾転金具４に係合させる際における、開口部４１の第２の軸方向の長さｄに対応する。また、傾転金具４の先端の形状及び寸法は、補巻きフック６の鉤状の先端が係合可能な大きさとなるように形成される。

さらに、傾転金具４には、本体部２側からである内側及び内側の反対となる外側の両側から補巻きフック６が係合可能に、開口部４１が形成される。補巻きフック６が内側から傾転金具４に係合する状態とは、図５（ａ）に示すように、補巻きフック６の鉤状の先端が、補巻きフック６の先端に対して内側（図５における右側）から、開口部４１を通じて係合した状態である。また、補巻きフック６が外側から傾転金具４に係合する状態とは、図６（ａ）に示すように、補巻きフック６の鉤状の先端が、補巻きフック６の先端に対して外側（図６における右側）から、開口部４１を通じて係合した状態である。

なお、傾転金具４に対して補巻きフック６が両側から確実に係合可能となるためには、開口部４１の第１の軸方向の長さｄが補巻きフック６の縦幅ｅの１．１倍以上であることが好ましく、１．２倍以上であることがより好ましい。さらに、傾転金具４に対して補巻きフック６が両側から確実に係合可能となるためには、開口部４１の第２の軸方向の長さｃが補巻きフック６の横幅ｆの１．１倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましい。開口部４１の寸法を上記のようにすることで、天井クレーンのような大型のクレーンにおいても補巻きフック６を内側から開口部４１に挿入することが容易となり、より確実に補巻きフック６を傾転金具４に係合させることができる。

本実施形態では、一対の主巻きフック７によってシュート鍋１が吊り上げられ、さらに傾転金具４が補巻きフック６に係合した状態で、補巻きフック６が上昇することにより、一対のトラニオン軸３が対向する軸を中心にシュート鍋１が傾動する。シュート鍋１が傾動する例を、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示す。図５（ｂ）及び図６（ｂ）の状態は、図５（ａ）及び図６（ａ）の状態から補巻きフック６を上昇させてシュート鍋１を傾転させた状態である。このようにシュート鍋１を傾転させることにより、シュート鍋１に収容されたスクラップ等の収容物が、開口部２１の補巻きフック６の反対側の位置から排出される。

一対のウェイト５は、天井クレーンでシュート鍋１を吊り上げた際におけるシュート鍋１の傾転方向へのバランスを調整するものであり、傾転金具４の先端が配される側の逆側となる本体部２の外周面に設けられる。なお、一対のウェイト５は、外周面の傾転金具４の先端と対向する端部（図２における右側端部）を避けて設けることが好ましく、この端部を避けるように、この端部等間隔だけ離間した距離にそれぞれ設けられることが好ましい。また、一対のウェイト５は、図１に示すように、本体部２の高さ（図１における上下方向の高さ）に対して、下部から２／３程度の高さに設けることが好ましい。さらに、図７に示すように、シュート鍋１は、一対の主巻きフック７によって吊り上げられた状態において、第１の軸方向からみて、本体部２の上部の水平方向に対する傾きθが５度以下となるように構成されることが好ましく、傾きθが３度以下となるように構成されることが好ましい。このため、一対のウェイト５は、本体部２及び傾転金具４の形状や寸法に応じて、傾きθが３度以下となるような重量や設置位置が選択される。なお、一対のウェイト５は、２個である必要はなく、傾きθの条件を満たしていれば、１個または３個以上が他の位置に設けられてもよい。また、本体部２の形状や寸法から傾きθの条件を満たすことができるようであれば、ウェイトを設けなくともよい。なお、傾きθを３度以下とすることで、シュート鍋１に収容物を最大限に収容させることができ、シュート鍋１を転倒させずに安定して地面に置くことができる。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、上記実施形態では、シュート鍋１にはスクラップが収容されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スクラップ意外にも、製鋼工程で用いられるスラグ等の他の収容物を収容してもよい。
また、上記実施形態では、シュート鍋１の本体部２が、上部が略矩形の形状であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。本体部２は、例えば特許文献１のように上部が円形上のものであってもよい。なお、一対の主巻きフック７同士の間隔は通常固定されたものであることから、収容量を増大させる観点では、上記実施形態のように略矩形状や楕円状といった第２の軸方向に長い形状であることが好ましい。

さらに、上記実施形態では、傾転金具４の先端が湾曲した形状であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、傾転金具４は、開口部４１が方形となる、先端が直線状の形状であってもよい。
さらに、上記実施形態では、傾転金具４が本体部２に固定されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、傾転金具４は、図１０に示すように、第１の軸方向からみて、本体部２と接続する端部を支点として、回動可能に構成されてもよい。傾転金具４が上記実施形態のように固定式の場合、本体部２との接合部が固定となるため、接合部への負荷が片持ち構造となる。しかし、傾転金具４を回動可能な回動式とすることで、本体部２との接合部への負荷が軽減され、固定式に比べて強度の上で優位となる。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係るシュート鍋１は、一対の主巻きフック７と補巻きフック６とを有するクレーンによって、昇降及び傾動が可能な３点吊り上げ式のシュート鍋１であって、上部に開口部２１を有する本体部２と、本体部２の外周面に対向して設けられ、一対の主巻きフック７が係合する一対のトラニオン軸３と、本体部２の外周面から延在して設けられ、先端部に形成された開口部４１を介して補巻きフック６が係合する傾転金具４と、を備え、一対の主巻きフック７により吊り上げられ、傾転金具４に補巻きフック６が係合した状態で、補巻きフック６が昇降することにより、シュート鍋１が一対のトラニオン軸３が対向する軸を中心として傾動し、傾転金具４は、本体部２側からである内側及び内側の反対となる外側の両側から補巻きフック６が係合可能に、傾転金具４の開口部４１が形成される。

ここで、前述のように、工場建屋の構造や溶銑鍋の配置位置といった条件によっては、シュート鍋を傾転させることができないために溶銑鍋へのスクラップの投入ができないことがある。具体的には、シュート鍋によるスクラップの投入を前提として建てられていないような工場建屋の場合、建屋の柱が近いといった理由から、シュート鍋からの投入ができない場合がある。一例として、補巻きフック６を外側から係合することができない従来の傾転金具を用いた場合における、建屋８内でのシュート鍋１ａによるスクラップの投入の状態を図８に示す。図８に示すように、建屋８には、左右方向の両端に設けられた２本の柱８２ａ，８２ｂと、その間を少なくとも左右方向に移動可能な天井クレーンであるクレーン８１とを有する。また、建屋８には、図８の前後方向に延在する３本の線路である、１番線〜３番線が、左右方向に並んで設けられる。建屋８では、高炉から取り出された溶銑を払い出した後の空の溶銑鍋８３が、１番線〜３番線のいずれかの線路上に配される。そして、１番線〜３番線のいずれかの線路上に配された溶銑鍋８３は、新たな溶銑を収容するため、高炉へと搬送されることとなる。溶銑を払い出した空の溶銑鍋８３には、クレーン８１を用いてシュート鍋１ａからのスクラップの投入が行われる。このスクラップの投入は、２番線及び３番線のように建屋８の柱８２ａ，８２ｂから十分に離れた位置にある場所で行われる場合には問題なく実施されることとなるが、１番線のように柱８２ａに近いためにクレーン８１が投入可能な位置まで十分に寄れない場合には、実施することができなくなる。これは、補巻きフック６の向きは固定で、従来のシュート鍋１ａでは傾転金具の外側からのみしか係合できないことが原因であり、シュート鍋１ａによるスクラップの投入を前提としてないような建屋８の場合には起こる可能性が高くなる。

これに対して上記（１）の構成のシュート鍋１では、補巻きフック６が内側と外側との両側から傾転金具４に係合可能となる。図９には、上記実施形態に係るシュート鍋１を用いた、建屋８内でのシュート鍋１によるスクラップの投入の状態を示す。図９におけるシュート鍋１の構成以外については、図８と同様となる。図９から分かるように、シュート鍋１を第１の軸方向からみて反転させて用いることで、柱８２ａに近い１番線においてもクレーン８１が十分に離れた状態にすることができるようになるため、スクラップの投入を実施することができるようになる。なお、２番線及び３番線については、柱８２ｂとクレーン８１との距離に問題がないようであれば、シュート鍋１を図８と同様な向きとしてもよく、図９の１番線の向きと同様としてもよい。

つまり、上記（１）の構成によれば、クレーン８１の補巻きフック６の向きに関わらず、シュート鍋１を反転させた状態で傾転させることができるようになるため、シュート鍋１の汎用性が高まり、シュート鍋１によるスクラップ等の投入実施率を向上させることができるようになる。特に、既存の建屋設備等の条件によってシュート鍋によるスクラップ等の投入ができない場合において、建屋設備の改造なしにシュート鍋によるスクラップ等の投入を実施することができるようになる。また、補巻きフック６を外側から係合させることができないような従来のシュート鍋に対しても、傾転金具を改造するだけで適用することができるため、簡易に上記の効果を得ることができる。

（２）上記（１）の構成において、傾転金具４の開口部４１は、本体部２の上部側からみて、一対のトラニオン軸３が対向する方向に平行な方向である第２の軸方向の長さｃが補巻きフック６の縦幅ｅの１．２倍以上、且つ第１の軸方向に直交する方向である第２の軸方向の長さｄが補巻きフックの横幅ｆの１．５倍以上である。
上記（２）の構成によれば、天井クレーンのような大型のクレーンにおいても補巻きフック６を内側から開口部４１に挿入することが容易となり、より確実に補巻きフック６を傾転金具４に係合させることができる。

（３）上記（１）または（２）の構成において、一対の主巻きフック７により吊り上げられた状態において、一対のトラニオン軸３が対向する方向（第１の軸方向）からみて、本体部２の上部の水平方向に対する傾きが３度以下である。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、一対の主巻きフック７により吊り上げられた状態において、一対のトラニオン軸３が対向する方向からみて、本体部２の上部の水平方向に対する傾きが３度以下となるように、傾転金具４の先端が配される側の逆側となる本体部の外周面に、ウェイト５が設けられる。
上記（３）または（４）の構成によれば、シュート鍋１に収容物を最大限に収容させることができ、シュート鍋１を転倒させずに安定して地面に置くことができる。

１ シュート鍋
１ａ シュート鍋
２ 本体部
２１ 開口部
３ トラニオン軸
４ 傾転金具
４１ 開口部
５ ウェイト
６ 補巻きフック
７ 主巻きフック
８ 建屋
８１ クレーン
８２ａ，８２ｂ 柱
８３ 溶銑鍋

Claims (3)

1. 一対の主巻きフックと補巻きフックとを有するクレーンによって、昇降及び傾動が可能な３点吊り上げ式のシュート鍋であって、
   上部に開口部を有する本体部と、
   前記本体部の外周面に対向して設けられ、一対の前記主巻きフックが係合する一対のトラニオン軸と、
   前記本体部の外周面から延在して設けられ、先端部に形成された開口部を介して前記補巻きフックが係合する傾転金具と、
   を備え、
   一対の前記主巻きフックにより吊り上げられ、前記傾転金具に前記補巻きフックが係合した状態で、前記補巻きフックが昇降することにより、前記シュート鍋が一対の前記トラニオン軸が対向する軸を中心として傾動し、
   前記傾転金具は、前記本体部側からである内側及び該内側の反対となる外側の両側から前記補巻きフックが係合可能に、前記傾転金具の開口部が形成され、
   前記傾転金具の開口部は、前記本体部の上部側からみて、一対の前記トラニオン軸が対向する方向に平行な方向である第１の軸方向の長さが前記補巻きフックの縦幅の１．２倍以上、且つ前記第１の軸方向に直交する方向である第２の軸方向の長さが前記補巻きフックの横幅の１．５倍以上であることを特徴とするシュート鍋。
2. 一対の前記主巻きフックにより吊り上げられた状態において、一対の前記トラニオン軸が対向する方向からみて、前記本体部の上部の水平方向に対する傾きが３度以下であることを特徴とする請求項１に記載のシュート鍋。
3. 一対の前記主巻きフックにより吊り上げられた状態において、一対の前記トラニオン軸が対向する方向からみて、前記本体部の上部の水平方向に対する傾きが３度以下となるように、前記傾転金具の先端が配される側の逆側となる前記本体部の外周面に、ウェイトが設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のシュート鍋。

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