JP2013515168A

JP2013515168A - 冶金炉

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Publication number: JP2013515168A
Application number: JP2012545365A
Authority: JP
Inventors: ペルカグストロム、; ラルスルンディン、; サムマルクルンド、
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Metso Corp
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: CN102667385A; KR101746889B1; ZA201204626B; FI20096386A0; KR20120096106A; ES2729263T3; EA201290404A1; AU2010334698B2; EP2526359A4; US8926894B2; CA2783573C; EP2526359B1; WO2011077009A1; PE20130362A1; EA019863B1; CN102667385B; CA2783573A1; FI122519B; JP5655093B2; PL2526359T3

Abstract

本発明は、炉体（１）、トラニオンリング（２）および台座構体（３）を含む冶金炉に関する。炉体（１）は、トラニオンリング（２）と炉体（１）の間に軸受装置（５）を含む支持装置（４）によってトラニオンリング（２）において回転軸を中心に回転可能に配設されている。支持装置（４）は、第２の接続フレーム手段（８）の間で支持装置（５）とトラニオンリング（２）との間に第１の接続フレーム手段（７）を含む。第２の接続フレーム手段（８）は第１の連結部（９）によってトラニオンリング（２）に接続され、第２の接続フレーム手段（８）とトラニオンリング（２）の間に動きを与える。
【選択図】図１

Description

発明の分野

本発明は、独立請求項１の前段に記載の冶金炉に関するものである。

ここで冶金炉とは一般に、炉槽と、この炉槽を支持し回転させ傾転させる付属装置とを含む冶金炉装置を言う。このような冶金炉装置は、たとえば米国公報第3,838,849号に開示されている。この従来公知の冶金炉の炉槽を支持し回転させ傾転させる付属装置はトラニオンリングを有し、これは、中に炉槽が配設されて、炉槽とトラニオンリングとの間に設けた連結構体で炉槽が支持されるものである。連結構体は軸受装置を含み、これは、トラニオンリングに対する回転軸を中心とした回転運動を炉槽に与える。このような従来公知の冶金炉装置における冶金炉装置の回転可能で傾転可能な炉槽を支持し、回転させ、傾転させる付属装置は台座構体も含み、これには、１対の対向配設された水平トラニオンピンによってトラニオンリングが連結されて、前記炉槽の水平傾転軸を中心とする前記傾転運動を与える。

米国公報第3,838,849号に開示されている冶金炉のひとつの問題点は、炉体とトラニオンリングとの間の軸受装置である。米国公報第3,838,849号では、軸受装置が旋回軸受であり、これは次のことを意味する。すなわち、この軸受装置は、トラニオンリングに固定された第１の環状軸受手段と、炉槽に固定され炉槽を囲繞する第２の環状軸受手段と、第１および第２の軸受手段の間に挿入された１組の径方向スラストベアリングと、前記槽の荷重を担う第１および第２の環状軸受手段の間の挿入された少なくとも１組の軸方向スラストベアリングとを含む。この種の軸受装置は、その複雑な構造に起因して調節が難しい。このような複雑な軸受装置は保守の必要性も高い。炉体の熱膨張も軸受装置にかなりの応力を与え、これによって軸受装置はかなり損耗することになる。さらに、これに関連してこの種の旋回軸受装置について一般に言えることは、軸受装置に適度な軸方向剛性があり、直径が断面に比べて大きいことである。この種の旋回軸受装置は、十分な曲げ剛性および捩れ剛性の相構体に取り付けて、両側、すなわち旋回軸受の環状軸受手段が相対的に偏位できないように、また旋回軸受の両側が互いに「追従」可能であるという意味で柔軟な構造も可能として、両側間のローラにかなり大きな局部荷重がかかる箇所がないようにしなければならない。

発明の目的

本発明は、トラニオンリングと炉体の間に新規で革新的な支持装置を有してトラニオンリングと炉体を連結する冶金炉を提供し、これは、米国公報第3,838,849号に開示されている冶金炉の支持装置の軸受装置に関する上述の問題を解消するとともに、旋回軸受以外の種類の軸受を含む軸受装置を有する冶金炉に関連しても使用可能なものである。

発明の簡単な説明

本発明の冶金炉は、独立請求項１に記載の事項を特徴とする。

冶金炉の好ましい実施例は従属請求項に規定されている。

本発明は、炉体およびトラニオンリングの間に次のような支持装置を用いることに基づいている。すなわちこの支持装置は、第１の接続フレーム手段および第２の接続フレーム手段を含み、第１の接続フレーム手段を炉体および軸受装置に接続し、第２の接続フレーム手段を軸受装置およびトラニオンリングに接続すると、第２の接続フレーム手段が第１の連結部によってトラにオンリングに接続されて、第２の接続フレーム手段およびトラニオンリングの間に動きを与える。こうすることによって、炉体に接続された支持装置は、たとえば炉体の熱膨張の結果、炉体がトラニオンリングに対して動くことができると同時に、軸受装置はこのような熱膨張の影響を受けることがない。換言すれば、第１の連結部は支持装置およびトラニオンリングの間に浮動接続を与えている。すなわち、支持装置およびトラニオンリング間を第１の連結部で浮動接続することによって、軸受装置の回転側と固定側は互いに追従することができる。なぜなら、軸受装置手段の回転側が固定されている第１の接続フレーム手段は、軸受装置の固定側が固定されている第２の接続フレーム手段に追従できるからである。

本発明の好ましい実施例では、炉体および軸受装置の間の第１の接続フレーム手段は炉体を囲繞する閉じたマントルを含み、これは、第２の連結部によって炉体に接続され、軸受装置と炉体の間に炉体の熱膨張に起因する動きを与える。このような閉じたマントルは、少なくとも一部が円筒状もしくは円錐状を有してよい。このような装置は欧州公報第0 887 607号に開示されている。

本発明の好ましい実施例では、炉体とトラニオンリングの間の支持装置の軸受装置は炉体を囲繞する旋回軸受を含み、これは、第１の接続フレーム手段に固定された第１の環状軸受手段と、第２の接続フレーム手段に固定された第２の環状軸受手段とを含み、さらに第１の環状軸受手段および第２の環状軸受手段の間に挿入された１組の径方向スラストベアリングと、第１の環状軸受手段および第２の環状軸受手段間に挿入された１組の軸方向スラストベアリングとを含み、炉体の荷重を負担し、炉の装填荷重を負担する。このような実施例において、本発明は次のような柔軟構造を提供する。すなわちこの柔軟構造は、第１の接続フレーム手段に固定された第１の環状軸受手段と第２の接続フレーム手段に固定された第２の環状軸受手段は互いに「追従」し、径方向トラストベアリングおよび環状トラストベアリングに第１の環状軸受手段および第２の環状軸受手段の間で局部的高荷重箇所が発生する可能性を減少させ、もしくはなくすことができる。換言すれば、支持装置およびトラニオンリングの間を第１の連結部で浮動接続することにより、軸受装置の第１の環状軸受手段と第２の環状軸受手段が互いに追従することができる。なぜなら、第１の環状軸受手段が固定されている第１の接続フレーム手段は、第２の環状軸受手段が固定されている第２の接続フレーム手段に追従できるからである。

本発明の好ましい実施例では、第２の接続フレーム手段は、好ましくは実質的に円形の外部形状を有し、トラニオンリングは好ましくは、同様に実質的に円形の内部形状を有する。本発明のこの実施例において、第２の接続フレーム手段の外径はトラニオンリングの内径より小さく、第２の接続フレーム手段はトラニオンリングによって囲繞されて、トラニオンリングの内面と第２の接続フレーム手段の外面の間に間隙があり、第２の接続フレーム手段のトラニオンリングに対する熱膨張を可能としている。

次に図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の好ましい実施例による冶金炉を示す図、図１に示す冶金炉の詳細を示す断面図、図１に示す冶金炉を支持構体なしで示す上面図、図２に詳細に示され図２では炉体に固定されて炉体とともに回転する各部を示す図、図２に詳細に示され図２ではトラニオンリングに固定されている各部を示す図、第１の環状軸受手段に第１の冷却系が設けられた旋回軸受の詳細図である。

発明の詳細な説明

図１は、本発明による冶金炉の好ましい実施例を示す。

図１に示す冶金炉は、炉体１、トラニオンリング２および台座構体３を含む。

炉体１は、トラニオンリング２と炉体１の間でトラニオンリング２および炉体１を接続する支持装置４によってトラニオンリング２における回転軸Ａを中心とする回転運動を行なうよう配設されている。支持装置４は、トラニオンリング２と炉体１の間にあって前記回転運動を可能にする軸受装置５を含む。

トラニオンリング２は支持装置に枢動可能に連結され、旋回軸を中心に炉体１を傾転させる。図１では、トラニオンリング２は径方向に対向する１対のトラニオンピン６によって支持装置に枢動可能に接続され、炉体１に水平旋回軸Ｂを中心とした傾転運動を行なわせる。

支持装置４は、炉体１と軸受装置５の間に第１の接続フレーム手段７を、また軸受装置５とトラニオンリング２の間には第２の接続フレーム手段８を含む。

第１の接続フレーム手段７および第２の接続フレーム手段８は炉体１を囲繞している。

第１の接続フレーム手段７は炉体１および軸受装置５に接続されている。

第２の接続フレーム手段８は軸受装置５およびトラニオンリング２に接続され、その場合、第２の接続フレーム手段８は第１の連結部９によってトラニオンリング２に接続されて第２の接続フレーム手段８とトラニオンリング２との間に動きを与える。

炉体１と軸受装置５との間の第１の接続フレーム手段７は炉体１を囲繞する閉じたマントル10を含んでもよく、これは、第２の連結部11によって炉体１に接続されて、炉体１の熱膨張に起因する閉じたマントル10と炉体１の間の動きを与える。このような閉じたマントルを使用する場合、それは少なくとも部分的に円筒形もしくは円錐形を有していてもよい。このような装置は欧州公報第0 887 607号に開示されている。

炉体１とトラニオンリング２の間の支持装置４の軸受装置５は、各図に示すように、好ましくは炉体１を囲繞する旋回軸受12を含むが、これは必須でない。各図に示し、とくに図６を参照すると、旋回軸受12は、第１の接続フレーム手段７に固定された第１の環状軸受手段と、第２の接続フレーム手段８に固定された第２の環状軸受手段14とを含み、さらに第１の環状軸受手段13および第２の環状軸受手段14の間に挿入された少なくとも１組の径方向スラストベアリング16と、第１の環状軸受手段13および第２の環状軸受手段14の間に挿入された少なくとも１組の軸方向スラストベアリング16とを含み、炉体１の荷重を負担するとともに、炉の装填荷重を負担する。第１の環状軸受手段13には、図６に示すように、第１の冷却系13（図示せず）を設けてもよく、これは、第１の冷却系内を循環する冷却流体によって第１の環状軸受手段３から熱エネルギーを移送する。第２の環状軸受手段14には第２の冷却系26を設けてもよく、これは、第２の冷却系内を循環する冷却流体によって第２の環状軸受14から熱エネルギーを移送する。これに加えて、もしくはこれに代わって、第１の環状軸受手段13および第２の環状軸受手段14の双方を空冷してもよい。

図２では、第１の連結部９はフランジ手段17を含み、これはトラニオンリング２の内面23から突出して、トラニオンリング２の内側で第２の接続フレーム手段８を炉体１の軸方向に支持している。フランジ手段17は、好ましくは冶金炉の通常の作動位置ではトラニオンリング２の下方に位置して、フランジ手段17が炉体１の荷重および炉の装填荷重を負担することができる。

フランジ手段17は好ましくは、図３に示すように複数のフランジ部18に分割されて、第２の接続フレーム手段８がトラニオンリング２の内側では２つのフランジ部18の間で炉体１の軸方向に支持されないようにするが、これは必須でない。図３に示す装置は２つのフランジ部18を含み、これらは、トラニオンリング２の内面23において旋回軸に対して対称に配設され、第２の接続フレーム手段８がトラニオンリング２の内側で２つのフランジ部18の間の旋回軸の位置で炉体１の軸方向に支持されないようにする。フランジ手段17を複数のフランジ部18に分割するひとつの理由は、たとえば炉体１を水平旋回軸Ｂを中心に傾転させる際、自重によってトラニオンリング２と炉体１の間で何らかの軸方向動を与えるためである。第２の接続フレーム手段８がトラニオンリング２の内側で２つのフランジ部18の間において炉体１の軸方向に支持されないので、第２の接続フレーム手段８とフランジ手段17との間の局部的に大きな局部荷重箇所が消失する。なぜなら、フランジ部18が固定されたトラニオンリング２は、たとえば熱膨張により水平旋回軸Ｂを中心に曲がることができ、このような曲がる動きが第２の接続フレーム手段に影響を及ぼすことはないからである。

図２に示す装置は、第２の接続フレーム手段８をトラニオンリング２のフランジ手段17に固定する緊締手段19を含み、これによって、第２の接続フレーム手段８とトラニオンリング２との間では炉体１の径方向動が可能であり、第２の接続フレーム手段８とトラニオンリング２との間では炉体１の軸方向動を防いでいる。たとえば、炉体１が旋回軸を中心に上下反転する状況では、緊締手段19は、図２に示す装置ではトラニオンリング２のフランジ手段17に接続された第２の接続フレーム手段８を保持するように構成される。

図２に示すような装置では、フランジ手段17にはたとえば第１の穴20が設けられ、第２の接続フレーム手段８には第１の穴20と共動する第２の穴21が設けられ、ボルトなどの外部緊締装置22としての緊締手段19がフランジ手段の少なくとも１つの第１の穴20から少なくとも部分的に突出可能に、また第２の接続フレーム手段８の少なくとも１つの第２の穴から少なくとも部分的に突出可能にすることができる。第２の接続フレーム手段８をフランジ手段17に固定する外部緊締装置22は、第２の接続フレーム手段８とフランジの間の炉体１の軸方向動を防いで、他方、第２の接続フレーム手段８とフランジの間の炉体１の径方向動は可能なように構成することができる。このような装置は、図２に示す装置において、たとえば第２の接続フレーム手段８の第２の穴21の直径をボルトの直径より大きくしてボルトが第２の穴21に対して動くことができるようにすることで、可能となる。

トラニオンリング２は、第２の接続フレーム手段８の外面に対向する内面23を含んでもよく、この場合、内面23および外面24のうち少なくとも一方は少なくとも１つの案内手段25を含み、これは、内面23および外面24のうちの荷重を受けない方へ突出し、トラニオンリング２および第２の接続フレーム手段８の相対的回転を防止する。図３では、トラニオンリング２の内面23に切欠きが設けられ、第２の接続フレーム手段８の外面24上に形成された突出部がこの中へ突出している。

第２の接続フレーム手段８は、好ましくは実質的に円形の外部構造を有し、トラニオンリング２は好ましくは同様の実質的円形の内部構造を有し、かくして第２の接続フレーム手段の外径はトラニオンリング２の内径より小さく、したがってトラニオンリング２の内面23と接続フレーム８の外面24との間に間隙があり、第２の接続フレーム８のトラニオンリング２に対する熱膨張が可能である。

他の選択肢として、第２の接続フレーム手段８は実質的に楕円形の外部構造を有してもよく、トラニオンリング２は、好ましくは同様に実質的に楕円形の内部構造を有するが、小さくて、トラニオンリング２の内面23と接続フレームの外面24との間に間隙があり、したがって第２の接続フレーム８のトラニオンリング２に対する熱膨張が可能である。円形や楕円形以外の形状も可能であることは当業者に明らかである。

技術の進歩に従って、本発明の基本概念をさまざまに実現できることは当業者に明らかである。したがって、本発明およびその実施例は上述の例に限定されず、特許請求の範囲内において変更してもよい。

米国公報第3,838,849号に開示されている冶金炉のひとつの問題点は、炉体とトラニオンリングとの間の軸受装置である。米国公報第3,838,849号では、軸受装置が旋回軸受であり、これは次のことを意味する。すなわち、この軸受装置は、トラニオンリングに固定された第１の環状軸受手段と、炉槽に固定され炉槽を囲繞する第２の環状軸受手段と、第１および第２の軸受手段の間に挿入された１組の径方向スラストベアリングと、前記槽の荷重を担う第１および第２の環状軸受手段の間の挿入された少なくとも１組の軸方向スラストベアリングとを含む。この種の軸受装置は、その複雑な構造に起因して調節が難しい。このような複雑な軸受装置は保守の必要性も高い。炉体の熱膨張も軸受装置にかなりの応力を与え、これによって軸受装置はかなり損耗することになる。さらに、これに関連してこの種の旋回軸受装置について一般に言えることは、軸受装置に適度な軸方向剛性があり、直径が断面に比べて大きいことである。この種の旋回軸受装置は、十分な曲げ剛性および捩れ剛性の相構体に取り付けて、両側、すなわち旋回軸受の環状軸受手段が相対的に偏位できないように、また旋回軸受の両側が互いに「追従」可能であるという意味で柔軟な構造も可能として、両側間のローラにかなり大きな局部荷重がかかる箇所がないようにしなければならない。
特開2002-5300号公報には、フードが回転ドラムの軸方向および半径方向の動きに追随可能な装置を有する回転炉が提示され、回転ドラムとフードの間の封止性能を改善している。

Claims

炉体（１）と、
トラニオンリング（２）と、
台座構体（３）とを含み、
前記炉体（１）は、前記トラニオンリング（２）と該炉体（１）との間で該トラニオンリング（２）と該炉体（１）を連結する支持装置（４）によって該トラニオンリング（２）において回転軸（Ａ）を中心に回転するように配設され、前記支持装置（４）は、前記トラニオンリング（２）と前記炉体（１）との間に軸受装置（５）を含んで前記回転する動きを許容し、
前記トラニオンリング（２）は、前記台座構体（３）に枢動可能に連結されて、前記炉体（１）を水平旋回軸（Ｂ）を中心に傾転させる冶金炉において、
前記支持装置（４）は、前記炉体（１）および前記軸受装置（５）の間に第１の接続フレーム手段（７）を、また該軸受装置（５）および前記トラニオンリング（２）の間に第２の接続フレーム手段（８）を含み、第１の接続フレーム手段（７）および第２の接続フレーム手段（８）は前記炉体（１）を囲繞し、
第１の接続フレーム手段（７）は前記炉体（１）および前記軸受装置（５）に連結され、
第２の接続フレーム手段（８）は前記軸受装置（５）および前記トラニオンリング（２）に連結され、
第２の接続フレーム手段（８）は、第１の連結部（９）によって前記トラニオンリング（２）に連結されて、第２の接続フレーム手段（８）および前記トラニオンリング（２）の間に動きを与えることを特徴とする冶金炉。
請求項１に記載の冶金炉において、第１の接続フレーム手段（７）は前記炉体（１）を囲繞する閉じたマントル（10）を含み、該マントルは、第２の連結部（11）によって前記炉体（１）に連結されて、前記炉体（１）の熱膨張に起因する動きを前記軸受装置（５）および前記炉体（１）の間に与えることを特徴とする冶金炉。
請求項１または２に記載の冶金炉において、
前記軸受装置（５）は前記炉体（１）を囲繞する旋回軸受（12）を含み、
該旋回軸受（12）は、第１の接続フレーム手段（７）に固定された第１の環状軸受手段（13）と、第２の接続フレーム手段（８）に固定された第２の環状軸受手段（14）とを含み、さらに第１の環状軸受手段（13）および第２の環状軸受手段（14）の間に挿入された少なくとも１組の径方向スラストベアリング（15）と、第１の環状軸受手段（13）および第２の環状軸受手段（14）の間に挿入された少なくとも１組の軸方向スラストベアリング（16）とを含み、前記炉体（１）の荷重を負担し、該炉の装填荷重を負担することを特徴とする冶金炉。
請求項３に記載の冶金炉において、第１の環状軸受手段（13）には第１の冷却系が設けられ、第１の冷却系内を循環する冷却流体によって第１の環状軸受手段（13）から熱エネルギーを移送することを特徴とする冶金炉。
請求項３または４に記載の冶金炉において、第２の環状軸受手段（14）には第２の冷却系（26）が設けられ、第２の冷却系内を循環する冷却流体によって第２の環状軸受手段（14）から熱エネルギーを移送することを特徴とする冶金炉。
請求項１ないし５のいずれかに記載の冶金炉において、第１の連結部（９）は、前記トラニオンリング（２）の内面（23）から突出するフランジ手段（17）を含み、第２の接続フレーム手段（８）を前記トラニオンリング（２）において前記炉体（１）の軸方向に支持することを特徴とする冶金炉。
請求項６に記載の冶金炉において、前記フランジ手段（17）は複数のフランジ部（18）に分割され、第２の接続フレーム手段（８）は、前記トラニオンリング（２）の内側で２つのフランジ部（18）の間において前記炉体（１）の軸方向に支持されないことを特徴とする冶金炉。
請求項７に記載の冶金炉において、前記フランジ手段（17）は２つのフランジ部（18）を含み、該フランジ部は、前記トラニオンリング（２）の内面（23）において前記旋回軸に対して対称に配設され、第２の接続フレーム手段（８）が前記トラニオンリング（２）の内側で２つのフランジ部（18）の間において前記旋回軸（Ｂ）で前記炉体（１）の軸方向に支持されないことを特徴とする冶金炉
請求項６ないし９のいずれかに記載の冶金炉において、第２の接続フレーム手段（８）を前記トラニオンリング（２）のフランジ手段（17）に固定する緊締手段（19）が設けられ、第２の接続フレーム手段（８）と前記トラニオンリング（２）との間における前記炉体（１）の径方向動を許容し、第２の接続フレーム手段（８）と前記トラニオンリング（２）との間における前記炉体（１）の軸方向動を防ぐことを特徴とする冶金炉。
請求項９に記載の冶金炉において、前記フランジ手段（17）には第１の穴（20）が設けられ、第２の接続フレーム手段（８）には第１の穴（20）と共動する第２の穴（21）が設けられ、ボルトなどの外部緊締装置（22）が前記フランジ手段（17）の少なくとも１つの穴から少なくとも部分的に突出するとともに第２の接続フレーム手段（８）の少なくとも１つの第２の穴（21）から少なくとも部分的に突出し、これによって前記緊締装置（22）は第２の接続フレーム手段（８）を前記フランジ手段（17）に固定して、第２の接続フレーム手段（８）と前記フランジ手段（17）との間の前記炉体（１）の軸方向における軸方向動を防ぎ、第２の接続フレーム手段（８）と前記フランジ手段（17）との間における前記炉体（１）の半径方向における径方向動を許容することを特徴とする冶金炉。
請求項１ないし10のいずれかに記載の冶金炉において、前記トラニオンリング（２）は、第２の接続フレーム手段（８）の外面（24）に対向する内面（23）を含み、
前記トラニオンリング（２）の内面（23）と第２の接続フレーム手段（８）の外面（24）との間に間隙があって、第２の接続フレーム手段（８）の前記トラニオンリング（２）に対する熱膨張を許容することを特徴とする冶金炉。
請求項１ないし11のいずれかに記載の冶金炉において、
第２の接続フレーム手段（８）の外面（24）は実質的に円形の構造を有し、
前記トラニオンリング（２）の内面（23）は同様に実質的に円形構造を有し、
第２の接続フレームの外径は前記トラニオンリング（２）の内径より小さく、前記トラニオンリング（２）の内面（23）と第２の接続フレーム手段（８）の外面（24）との間に間隙があり、第２の接続フレーム手段（８）の前記トラニオンリング（２）に対する熱膨張を許容することを特徴とする冶金炉。
請求項１ないし12のいずれかに記載の冶金炉において、前記トラニオンリング（２）は、第２の接続フレーム手段（８）の外面（24）に対向する内面（23）を含み、該内面（23）および外面（24）のうち少なくとも一方は少なくとも１つの案内手段（25）を含み、該案内手段は、前記内面（23）および外面（24）のうち荷重を負担しない方の中へ突出して、前記トラニオンリング（２）および第２の接続フレーム手段（８）の相対的回転を防ぐことを特徴とする冶金炉。