CN111918733B - 滑动闸门 - Google Patents

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Abstract

一种滑动闸门，各个平板中的流路孔的流路轴线方向与滑动面垂直下游方向之间的流路轴线倾斜角度α为5°以上且75°以下，将流路轴线方向投影到滑动面的滑动面流路轴线方向在平板相互间不同，随着趋向下游，沿顺时针方向或逆时针方向变化。而且，在滑动闸门的流路孔内熔融金属形成旋转流。而且，即使在滑动闸门的下游侧的注入管内熔融金属也形成旋转流。

Description

滑动闸门
技术领域
本发明涉及在钢等熔融金属的连续铸造中的、熔融金属从浇包向中间包或从中间包向模具的注入过程中调整熔融金属的流量的滑动闸门。具体而言，涉及利用滑动闸门来使熔融金属流旋转的方法。
本申请基于在2018年4月11日向日本国提出的专利申请2018－075947号要求优先权，将其内容援引于此。
背景技术
在钢等熔融金属的连续铸造中，如图1所示，从浇包14向中间包15注入熔融金属21，进而从中间包15向铸模16注入熔融金属21。在各个的熔融金属21的注入过程中，为了调整熔融金属21的流量而使用滑动闸门1。滑动闸门1通常由2个或3个平板2构成，在各个平板2中设有熔融金属21通过的流路孔6。图10、图11表示滑动闸门1由3个平板构成的情况。在接触的平板相互间能够滑动，3个平板之中的1个被设置成能够沿着滑动面30移动，被称为滑动板4。其余2个平板2不能相对于被安装滑动闸门1的浇包14或中间包15进行相对移动，被称为固定板(上固定板3、下固定板5)。通过使滑动板4滑动来调整邻接的平板2(固定板)间的流路孔6的重叠即开口部的开口面积，由此能够进行熔融金属21的流量调整，并且进行滑动闸门1的开闭。图10表示开口部全开的情况，图11表示开口部为1/2开度的情况。
在设置于浇包14的底部的滑动闸门1的下部设有长喷嘴12等注入管11。从浇包14的滑动闸门1流出的熔融金属21在向中间包15注入时经由注入管11内部的流路而被引导至中间包15内。另外，在设置于中间包15的底部的滑动闸门1的下部设有浸渍喷嘴13等注入管11。从中间包15的滑动闸门1流出的熔融金属21在向铸模16内注入时经由注入管11内部的流路而被引导至铸模16内。
从浇包14的底部的滑动闸门1流出的熔融金属21，在从滑动闸门1通过的时间点已具有向下游侧的流速，在从注入管11中落下的过程中熔融金属21的流速进一步增大。被注入至中间包15内的熔融金属21，形成以高速度从中间包15的底部通过的流体，熔融金属21中所含的非金属夹杂物不能得到在中间包15内充分上浮分离的机会，非金属夹杂物与熔融金属21一起直接流入到铸模16内，成为铸坯的品质降低的原因。
若在注入管11内使熔融金属21的流体旋转，则能够将流动的熔融金属21的动能的一部分分配至旋转流速，降低熔融金属21向下方的流速。由此可知：从注入管11向中间包15内排出的向下方的流体的最大流速降低，能够抑制由排出流所致的中间包15内的流动的紊乱。例如，在专利文献1中公开了一种在从浇包向中间包的注入所使用的长喷嘴内设置旋转赋予机构的方法。
已知：在经由中间包15的底部的滑动闸门1而从浸渍喷嘴13等注入管11向铸模16内注入熔融金属21时，非金属夹杂物附着于浸渍喷嘴13的内部的流路。在专利文献2中，为了降低浸渍喷嘴内流路的喷嘴狭窄、闭塞，对处于从中间包向铸模的注入过程中的中间喷嘴的形状进行研究，公开了一种向浸渍喷嘴内赋予旋转流的方法。
另外，在专利文献3中，公开了在从中间包向铸模中的注入所使用的浸渍喷嘴的内部设置旋转赋予机构(叶片)的方法。而且，在专利文献4中，公开了一种在滑动闸门的流路设置切口来使钢液旋转的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2006－346688号公报
专利文献2：日本国特开平07－303949号公报
专利文献3：日本国特开2000－237852号公报
专利文献4：日本国专利第3615437号公报
发明内容
专利文献1、专利文献4的方法是对壁面附近的流体限定性地赋予旋转的方法，其存在的问题是所得到的旋转弱，沟槽、切口熔损从而不能维持赋予旋转的效果。
专利文献2的方法，存在的问题是赋予旋转的机构的形状复杂，制造困难。
专利文献3的方法，存在的问题是浸渍喷嘴内的旋转赋予机构及其周围容易因非金属夹杂物而闭塞。
本发明的目的是消除这样的现有技术的问题，提供通过对配置于注入管上部的滑动闸门的结构进行研究从而能够以紧凑且简易的机构在不增加流路的闭塞风险的前提下在注入熔融金属的注入管内赋予充分强度的旋转流的滑动闸门。
本发明是鉴于上述情况而完成的，采用了后述的各方式。再者，在本发明中，将从浇包向中间包注入钢液的长喷嘴等注入管、从中间包向铸模内注入熔融金属的浸渍喷嘴等注入管简单地统称为“注入管”。
本发明人针对在对从注入管内的流路流下的熔融金属赋予旋转方向的流速来降低向下游方向的流速时消除现有技术的问题的方法反复进行了考察和实验。此时，从防止流路的闭塞的观点出发，避开了向流路内内插将流路一分为二的叶片之类的结构物。而且，在构成包含注入管和配置于其上部的滑动闸门的已有的流路的部分之中，着眼于急剧地缩小流路来赋予激烈的流动的滑动闸门，对其形状进行研究，由此对注入管内的熔融金属流赋予旋转。
其第1理由是：通过以在滑动闸门内被缩小了的小截面且高速的流体为对象，能够紧凑地构成旋转赋予机构。其第2理由是：若想要在注入管的流路内对下降流赋予周向流速，则有可能注入管内的流动紊乱且促进注入管耐火材料的损伤、非金属夹杂物的附着。与此相对，在原来产生了激烈的流动的滑动闸门内新产生紊乱的风险少。另外，通过组合在滑动闸门的多个平板上贯穿的不同的方向的斜孔，能够实现凭借1个构件难以形成的复杂的流路结构。
本发明是从这样的观点出发构思得到的，是对在滑动闸门的平板上贯穿的流路孔的形状进行研究从而得到旋转流的。在本发明中，留意到不使各个流路的截面形状复杂以免引起流路闭塞、流路壁熔损。
即，本发明的主旨如下。
(1)本发明的一个方式为一种滑动闸门，其是被用于调整熔融金属的流量的滑动闸门，其具有形成有所述熔融金属通过的流路孔的多个平板，且所述多个平板之中的至少1个平板是能够滑动的滑动板，
所述多个平板的各自中的所述流路孔，在所述平板的表面之中的位于通过的所述熔融金属的上游侧的上游侧表面形成上游侧表面开孔，在位于下游侧的下游侧表面形成下游侧表面开孔，在将从所述上游侧表面开孔的图形的重心向所述下游侧表面开孔的图形的重心的方向作为流路轴线方向时，垂直于所述多个平板的滑动面的下游方向即滑动面垂直下游方向与所述流路轴线方向之间的流路轴线倾斜角度α为5°以上且75°以下，
将所述流路轴线方向投影到所述滑动面的方向称为滑动面流路轴线方向，将关闭所述滑动闸门时的所述滑动板的滑动方向称为滑动关闭方向，将向所述滑动面垂直下游方向观看时所述滑动面流路轴线方向相对于所述滑动关闭方向按顺时针构成的角度称为在±180度的范围内的流路轴线回转角度θ，所述流路轴线回转角度θ在相互邻接的所述多个平板间不同，将所述多个平板的个数使用1以上的整数N按合计数记为N个，从位于最上游侧的所述平板开始计数至第N个所述平板，将所述多个平板的所述流路轴线回转角度θ依次记为θ1、θ2、…θN，并设为角度Δθn＝θN－θN+1(n为1以上的整数，且直到平板个数－1为止)，此时，所述角度Δθn均为10°以上且小于170°、或者所述角度Δθn均大于－170°且为－10°以下。
(2)在上述(1)所述的滑动闸门中，也可以：所述多个平板的合计个数为2个或3个，所述滑动板的个数为1个。
根据本发明的上述方式，在用于调整熔融金属的流量的滑动闸门中，各个平板中的流路孔的流路轴线方向与滑动面垂直下游方向之间的流路轴线倾斜角度α为5°以上且75°以下，将流路轴线方向投影到滑动面的滑动面流路轴线方向在平板相互间不同，随着趋向下游，沿顺时针方向或逆时针方向变化。根据该构成，在滑动闸门的流路孔内熔融金属形成旋转流。而且，即使在滑动闸门的下游侧的注入管内熔融金属也形成旋转流，因此与以往的滑动闸门相比，能够抑制向下游方向的最大流速。
附图说明
图1是表示连续铸造装置的浇包、中间包、铸模与滑动闸门的关系的一例的概念纵截面图。
图2是表示本发明的一个实施方式涉及的滑动闸门的图，(A)是上固定板的俯视图，(B)是滑动板的俯视图，(C)是下固定板的俯视图。(D)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图。(E)是(D)的E－E向视图，(F)是(A)的F－F向视截面图。
图3是表示该滑动闸门的图，(A)是(D)的A－A向视图，(B)是(D)的B－B向视图，(C)是(D)的C－C向视图，(D)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图，(E)是(D)的E－E向视图。
图4是表示该滑动闸门内的熔融金属的流动的图，(A)是(D)的A－A向视图，(B)是(D)的B－B向视图，(C)是(D)的C－C向视图，(D)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图，(E)是(D)的E－E向视图。
图5是表示上述实施方式涉及的滑动闸门的变形例的图，(A)是上固定板的主视图，(B)是滑动板的主视图，(C)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图，(D)是(C)的D－D向视图，(E)是(A)的E－E向视截面图。
图6是表示上述实施方式涉及的滑动闸门的其他变形例的图，(A)是(C)的A－A向视图，(B)是(C)的B－B向视图，(C)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图，(D)是(C)的D－D向视图。
图7是表示上述实施方式涉及的滑动闸门的又一其他变形例的图，示出该滑动闸门所具备的上固定板的一例，(A)是俯视图，(B)是主视图，(C)是侧视图，(D)是(A)的D－D向视截面图。
图8是表示比较例的滑动闸门的图，(A)是上固定板，(B)是滑动板，(C)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图，(D)是(C)的D－D向视图，(E)是(A)的E－E向视截面图。
图9是表示比较例的滑动闸门的图，(A)是A－A向视图，(B)是B－B向视图，(C)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图，(D)是(C)的D－D向视图。
图10是表示以往的滑动闸门的图，(A)是上固定板的俯视图，(B)是滑动板的俯视图，(C)是下固定板的俯视图。(D)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图。(E)是(D)的E－E向视图，(F)是(A)的F－F向视截面图。
图11是表示以往的滑动闸门的图，(A)是(D)的A－A向视图，(B)是(D)的B－B向视图，(C)是(D)的C－C向视图，(D)是将滑动闸门和注入管组合后的主视图，(E)是(D)的E－E向视图。
具体实施方式
基于图1～图11对本发明的实施方式及其变形例进行说明。再者，在以下的说明中，为了明确地说明现有技术与本实施方式及其变形例的对应关系，使用了相同的参照符号(附图标记)。但是，即使参照编号相同，关于图10和图11的说明是表示现有技术，关于图1～图9的说明是表示本发明的实施方式及其变形例。
在钢等的熔融金属的连续铸造中的从浇包14向中间包15或者从中间包15向铸模16的熔融金属21注入过程中，出于调整熔融金属21的流量的目的，使用滑动闸门1。在将2个或3个平板2重叠而构成的滑动闸门1中，在各平板2上分别设有流路孔6。在使构成滑动闸门1的多个平板之中的滑动板4滑动，通过各平板2的流路孔6间的重叠从而滑动闸门1变为“开”时，熔融金属21从流路孔6的上游侧向下游侧流通。垂直于平板2的滑动面30且朝向下游方向的方向(以下称为滑动面垂直下游方向32)通常从上向下地铅垂朝向下方。另一方面，在水平连续铸造的情况下，滑动面垂直下游方向32朝向水平方向。以下，基本上以滑动面30为水平、且滑动面垂直下游方向32为铅垂向下的情况为例进行说明。
平板2的流路孔6，在以往的构成的情况下，如图10、图11所示，通常其内周形状为圆筒形，且被构成为圆筒的轴线方向与滑动面垂直下游方向32平行。与此相对，在本实施方式中，如图2～图9所示，形成为：流路孔6的中心轴线朝向的方向与滑动面垂直下游方向32具有某个角度的斜孔。而且，在本实施方式中，适当组合了使投影到滑动面30的斜孔的方向为在2个或3个的平板间相互不同的方向的斜孔。根据该构成，滑动闸门1及其下游侧的注入管11内部的熔融金属流，不仅是朝向下游侧的流体，而且赋予周向流速而形成旋转流。
作为流路孔6的截面形状，通常使用垂直于轴线方向的截面为正圆的圆筒形状。在本实施方式的滑动闸门1中，形成于平板2的流路孔6并不仅限于圆筒形状，另外，流路孔6的轴线方向，也可以是在平板2内变化的。因此，首先，对形成于平板2的流路孔6的轴线进行定义。
首先，先利用图10对以往的滑动闸门1的流路孔6进行说明。图10的滑动闸门1，具有3个平板2，从上游侧起，由上固定板3、滑动板4、下固定板5构成。在各平板2上形成有流路孔6，所述流路孔6是截面为正圆的圆筒形状，且圆筒的轴线方向朝向相对于滑动面30垂直的下游方向(以下称为滑动面垂直下游方向32)的流路孔。将各平板2的上游侧表面称为上游面7u，且将下游侧表面称为下游面7d。将在上游面7u中流路孔6的内周面形成的图形(上游侧表面开孔)称为上游开孔8u。另外，将在下游面7d中流路孔6的内周面形成的图形(下游侧表面开孔)称为下游开孔8d。在图10所示的例子中，由于流路孔6的圆筒形状的轴线相对于滑动面30垂直，因此在图10的(A)～(C)所示的俯视下，上游开孔8u与下游开孔8d重叠。若将上游开孔8u、下游开孔8d的形状分别视为图形，则能够定义这些图形的重心。分别将上游侧表面开孔图形重心称为上游开孔重心9u、将下游侧表面开孔图形重心称为下游开孔重心9d。在图10所示的例子中，由于上游开孔8u、下游开孔8d的图形形状均为正圆，因此上游开孔重心9u、下游开孔重心9d与正圆图形的中心一致。接着，将通过上游开孔重心9u和下游开孔重心9d并朝向下游侧的方向定义为流路轴线方向10。在图10所示的例子中，流路轴线方向10成为与滑动面垂直下游方向32相同的方向。在图10的(F)中，用点划线描绘出的线为流路轴线方向10。
接着，利用图2对本实施方式的滑动闸门1的流路孔6进行说明。图2的滑动闸门1，具有3个平板2，从上游侧起，由上固定板3、滑动板4、下固定板5构成。在各平板2上形成有流路孔6，所述流路孔6是轴线方向截面为正圆的圆筒形状，且圆筒的轴线方向成为从滑动面垂直下游方向32倾斜了的方向的流路孔。利用图2的(A)及(F)，以上固定板3为例进行说明。图2的(F)是图2的(A)的F－F向视截面图。由于流路孔6构成的圆筒形状的轴线方向相对于滑动面垂直下游方向32倾斜，因此在图2的(A)的俯视下，上游开孔8u和下游开孔8d被描绘在不同的位置。由于是轴线方向截面为正圆、且轴线方向从滑动面垂直下游方向32倾斜了的圆筒形状，因此上游开孔8u和下游开孔8d分别形成了稍微偏离正圆的长圆。但是，在附图上，为了方便起见而描绘成为正圆。能够将上游开孔8u和下游开孔8d各自的图形的重心确定作为上游开孔重心9u、下游开孔重心9d。进而，能够以通过上游开孔重心9u和下游开孔重心9d而朝向下游侧的方式确定流路轴线方向10。在图2的(F)中，用点划线描绘出的线为流路轴线方向10。在图2所示的例子中，流路轴线方向10与形成流路孔6的、轴线方向截面为正圆的圆筒形状的轴线方向一致。在此，将垂直于平板2的滑动面30的下游方向(滑动面垂直下游方向32)与流路轴线方向10构成的角度设为流路轴线倾斜角度α。在此，在确定流路轴线方向时不使用圆的中心而使用开孔重心是为了即使在开孔形状不是正圆的情况下也普遍性地定义流路轴线方向。
在图10所示的现有技术的例子中，以上固定板3的下游开孔8d与滑动板4的上游开孔8u、滑动板4的下游开孔8d与下固定板5的上游开孔8u分别一致的方式设定了滑动板4的滑动位置，即滑动闸门1为全开的状态(参照图10的(D))。图10所示的滑动闸门1，通过使滑动板4向图的左方向移动，能够将滑动闸门1的开度从全开状态减小。图11针对与图10相同的滑动闸门1示出使开度为1/2的状态。通过使滑动板4的位置进一步向图的左侧移动，能够使滑动闸门1成为全闭。
在图2、图3所示的例子中也是同样。在图2中，滑动闸门1为全开，以上固定板3的下游开孔8d与滑动板4的上游开孔8u、滑动板4的下游开孔8d与下固定板5的上游开孔8u分别相互一致的方式来设定了滑动板4的滑动位置。图3针对与图2相同的滑动闸门1示出滑动闸门1的开度为1/2的状态。以下，将在关闭滑动闸门1时将滑动板4滑动的方向称为“滑动关闭方向33”。
在图2所示的本实施方式中，流路轴线方向10相对于滑动面垂直下游方向32以流路轴线倾斜角度α倾斜。因此，在将流路轴线方向10投影到滑动面30的方向记为滑动面流路轴线方向31时，能够确定滑动面流路轴线方向31。在图2的(A)～(C)、(F)的各图中，用细线箭头表示滑动面流路轴线方向31。再者，在图2的(A)～(C)中，滑动面流路轴线方向31与流路轴线方向10重合。另外，在图10所示的例子中，由于流路轴线方向10朝向滑动面垂直下游方向32，因此在图10的(A)～(C)所示的俯视下，没有显现滑动面流路轴线方向31。
接着，对滑动面流路轴线方向31与滑动关闭方向33之间的角度关系进行定义。将向滑动面垂直下游方向32观看时滑动面流路轴线方向31相对于滑动关闭方向33按顺时针构成的角度称为流路轴线回转角度θ。流路轴线回转角度θ作为±180°的范围内的角度来定义。即，向滑动面垂直下游方向32观看，滑动面流路轴线方向31按顺时针旋转而成为大于+180°的角度(θ’)时，设为“θ＝θ’－360°”从而将角度θ作为负的值来确定。作为角度θ的下标文字，依次将最上游侧的平板2的θ编号为θ1，将其第一下游侧的平板2的θ编号为θ2，将第二下游侧的平板2的θ编号为θ3。在代表地表达为θN时，N意指1以上的整数且直到滑动闸门1的平板个数为止的数值。在图2所示的例子中，上固定板3是角度θ1＝－45°，滑动板4是角度θ2＝+90°，下固定板5是角度θ3＝－135°。
而且，关于在滑动闸门1中相互接触的2个平板2间的流路轴线回转角度θ的关系，如下那样定义。即，将多个平板2的个数使用1以上的整数N按合计数记为N个。而且，从位于最上游侧的平板2开始计数至第N个所述平板，将多个平板2的流路轴线回转角度θ依次记为θ1、θ2、…θN。而且，设为角度Δθn＝θN－θN+1(n为1以上的整数且直到平板个数－1为止)来确定Δθn。Δθn与上述θN同样作为±180度的范围的角度来定义。即，在Δθn成为大于+180°的角度(Δθn’)时，设为“Δθn＝Δθn’－360°”从而将Δθn作为负的值来确定。另外，在Δθn成为小于－180°的角度(Δθn’)时，设为“Δθn＝Δθn’+360°”从而将Δθn作为正的值来确定。由此，Δθn成为±180°的范围内的数字。在此，在Δθn大于0°且小于+180°的情况下，表示：从上游朝向下游，流路轴线回转角度θN逆时针地变化。相反，在Δθn大于－180°且小于0°的情况下，表示：从上游朝向下游，流路轴线回转角度θN顺时针地变化。在图2所示的例子中，Δθ1＝θ1－θ2＝－135°，由于Δθ2’＝θ2－θ3＝225°，因此Δθ2＝Δθ2’－360°＝－135°。由于Δθ1、Δθ2均在－180～0°的范围内，因此表示流路轴线回转角度θ顺时针地变化。
在如以上那样的准备之下，对本实施方式的滑动闸门1应具备的条件及其理由进行说明。
在以往的滑动闸门1中，如图10、图11所示，流路轴线方向10垂直于滑动面30，即，流路轴线倾斜角度α为0°，不具有倾斜角度。与此相对，本实施方式的第1特征在于：流路轴线方向10相对于滑动面垂直下游方向32倾斜，流路轴线倾斜角度α不为0°。由于流路轴线相对于滑动面垂直下游方向32倾斜，因此在平板内流动的熔融金属不仅具有滑动面垂直下游方向32的速度分量，而且具有垂直于滑动面垂直下游方向32的速度分量(如果是通常的连续铸造，则为水平方向的速度分量)。在本实施方式中，流路轴线倾斜角度α为5°以上且75°以下。通过将角度α设为5°以上，熔融金属21变得具有充分的水平方向的速度分量，能够如下述所示那样在注入管11内形成旋转流。角度α优选为10°以上，更优选为15°以上。另一方面，若角度α过大，则从确保形成流路孔6的耐火材料的强度和抑制损耗的观点出发是不优选的，因此将角度α设为75°以下。角度α优选为65°以下，更优选为55°以下。
关于连续铸造中的滑动闸门1的开口状况，在中间包15内的液面高度(液位)为恒定且以恒定铸造速度进行铸造的稳定状态下，浇包14的底部的滑动闸门1、中间包15的底部的滑动闸门1的任一者都不是将滑动闸门1的开口设为全开(参照图10)，而是进行滑动闸门1的开度选择以使得能够在缩小了开度的状态(参照图11)下进行铸造。在图11中，滑动闸门1的开度为1/2。在该情况下，滑动闸门1的开口面积被计算为作为正圆的流路孔6的开口面积的0.31倍。在稳定的连续铸造中，这样地被缩小后的小面积成为开口面积的结果，比滑动闸门1的滑动板4靠下游的那侧成为在流路内最大流速大的流体流动而去的状况。
图3表示变更图2所示的形状的本实施方式的滑动闸门1(开度全开)的开度而将开度设为1/2时的滑动闸门1。图3的(A)是(D)的A－A向视图，上固定板3的下游开孔8d用一部分实线和一部分虚线描绘出，关于滑动板4，仅仅上游开孔8u(4)同样用一部分实线和一部分虚线描绘出。图3的(B)是(D)的B－B向视图，滑动板4的上游开孔8u全部用实线描绘出，下游开孔8d用一部分实线和一部分虚线描绘出，下固定板5的上游开孔8u同样用一部分实线和一部分虚线描绘出，下游开孔8d全部用虚线描绘出。图3的(C)是(D)的C－C向视图，下固定板5的上游开孔8u全部用实线描绘出，下游开孔8d用一部分实线和一部分虚线描绘出。
基于图4来对如图3所示那样将开度设为1/2时的滑动闸门1的流路孔6内及注入管11内的熔融金属21的流动进行说明。在图4中，图4的(A)是(D)的A－A向视图，上固定板3的下游开孔8d用一部分实线和一部分虚线描绘出，关于滑动板4，仅仅上游开孔8u同样用一部分实线和一部分虚线描绘出。图4的(B)是(D)的B－B向视图，上固定板3的下游开孔8d(3)的位置用双点划线表示，滑动板4的上游开孔8u全部用实线描绘出，下游开孔8d用一部分实线和一部分虚线描绘出，下固定板5的上游开孔8u同样用一部分实线和一部分虚线描绘出，下游开孔8d全部用虚线描绘出。图4的(C)是(D)的C－C向视图，滑动板4的下游开孔8d(4)的位置用双点划线表示，下固定板5的上游开孔8u全部用实线描绘出，下游开孔8d用一部分实线和一部分虚线描绘出。另外，熔融金属的流线18在图4的(A)～(C)中用粗线箭头表示，在图4的(D)及(E)中用粗虚线箭头表示。
关于图2、图3的滑动闸门1，如前述那样，由于相邻的流路轴线回转角度θN之差Δθn为Δθ1＝Δθ2＝－135°，均是Δθn大于－180°且小于0°，因此表示：从上游朝向下游，流路轴线回转角度θN顺时针地变化。在上固定板3的流路孔6内流动的熔融金属流，如图4的(A)所示那样沿着上固定板3的流路轴线方向10流动。在上固定板3与滑动板4的接触面，在上固定板3的下游开孔8d(图4的(B)的双点划线)与滑动板4的上游开孔8u(图4的(B)的实线)的重叠部(开口部)的小截面内朝向下游侧流下。在滑动板4的流路孔6内，从上固定板3的下游开孔8d(图4的(B)的双点划线)与滑动板4的上游开孔8u(图4的(B)的实线)的重叠部(开口部)的小截面流出的熔融金属流如图4(B)中示出流线18那样形成沿着滑动板4的流路孔6的内侧壁面(圆筒面)的旋转流，并从下游侧的、滑动板4的下游开孔8d(图4的(C)的双点划线)与下固定板5的上游开孔8u(图4的(C)的实线)的重叠部(开口部)的小截面进一步流出到下固定板5的流路孔6内。在下固定板5的流路孔6内，如图4的(C)中示出流线18那样形成沿着下固定板5的流路孔6的内侧壁面(圆筒面)的旋转流，并原样地流出到下游侧的注入管11内，如图4的(D)、(E)所示，在流路17内流线18以维持了旋转流的状态在注入管11内向下游侧移动而去。
在使用如图11所示那样的以往的滑动闸门1的情况下，在从滑动闸门1的开口部流出时熔融金属流具有的动能全部被消耗于朝向下游方向的流速。与此相对，在使用如图3所示那样的本实施方式的滑动闸门1的情况下，在从滑动闸门1流出时，熔融金属流的动能被分散于朝向下游方向的流速和进行旋转而在注入管11的内周面旋转的旋转速度，因此与图11所示的以往的滑动闸门1相比，能够抑制朝向下游方向的最大流速。其结果，在注入管11为长喷嘴12的情况下，即使在熔融金属21从注入管11的下端向中间包15内的熔融金属21中流出时，也起因于注入管11内的旋转流而存在从注入管11的下端朝向径向的流速分量，结果能够抑制从注入管11的下端朝向下向的最大流速。
对用于在滑动闸门1的流路孔6内形成旋转流、且在滑动闸门1的下游侧的注入管内也形成旋转流的、相互邻接的平板2的流路轴线回转角度θN相互间之差即角度Δθn的条件进行说明。如前述那样，Δθn作为±180°的范围内的角度来定义。在此，在Δθn大于－10°且小于+10°的情况下，流路轴线回转角度θN与θN+1的差异过小，不能形成旋转流。另一方面，在Δθn为+170°以上或者－170°以下的情况下，Δθn的绝对值过大，反而阻碍旋转流的形成。在滑动闸门1具有2个平板的情况下，只Δθ1被定义，只要该Δθ1满足上述条件即可。在滑动闸门1具有3个以上的平板的情况下，除了Δθ1以外，还定义Δθ2、…Δθn。而且，需要Δθn均为10°以上且小于170°、或者角度Δθn均大于－170°且为－10°以下。由此，在平板2的第1个和第2个的流路轴线方向10顺时针地变化时，关于第3个以后，也同样顺时针地变化，在平板2的第1个和第2个的流路轴线方向10逆时针地变化时，关于第3个以后，也同样逆时针地变化，因此能够在滑动闸门1内有效地形成旋转流。Δθn的更优选的范围为30°以上且小于165°、或者大于－165°且为－30°以下。
形成滑动闸门1的平板2的个数，优选为2个或3个。图2～图4所示的例子是如上述那样平板2的数量为3个的情况。在图5、图6中，平板2的数量为2个，从上游侧起，第1个构成上固定板3，第2个构成滑动板4。图5是开度为全开的情况，图6是开度为1/2的情况。α＝51.95°，θ1＝－26.57°，θ2＝+26.57°，Δθ1＝－53.14°，能够形成顺时针的旋转流。形成滑动闸门1的平板2的个数优选为2个或者3个的理由是因为：在滑动闸门1的节流机制体现上最低需要2个平板2，在流量调整上不需要4个以上的平板2，随着平板2的个数的增加，成本上升。
关于形成于平板2的流路孔6，也可设成如图7所示那样的形状的流路孔6。图7示出上固定板3的一例。从平板2的上游面7u到厚度的途中，流路孔6的形状是截面为正圆的圆筒形状，圆筒的轴线朝向滑动面垂直下游方向32。从平板2的下游面7d到厚度的途中，流路孔6的形状是截面为正圆的圆筒形状，且圆筒的轴线从滑动面垂直下游方向32倾斜而形成。在平板2的厚度途中，来自上游面7u的流路孔6与来自下游面7d的流路孔6无阶差地连接。在具有这样的形状的流路孔6的平板2中，如图7的(D)所示，也能够将从上游侧表面开孔图形的重心(上游开孔重心9u)朝向下游侧表面开孔图形的重心(下游开孔重心9d)的方向定义为流路轴线方向10。
再者，在以下所示的实施例及比较例中，构成滑动闸门1的平板2的厚度相同，但也可以各平板2厚度不同、例如滑动板4最薄等等。另外，在这些实施例及比较例中，示出了滑动闸门1的各平板2的入口和出口的流路孔形状为相同大小的圆的例子，但即使其为椭圆或长圆，只要满足本发明的规定，就也能够得到旋转流。或者，也可以其开孔面积在各平板2的入口和出口间不同。
关于角度α，对于在上固定板3的上部为0°、在下部为30°这一情形，可以从途中赋予角度。另外，也可逐渐地变更角度。全部的平板2，角度α可以相同也可以不同。
实施例
以下示出实施例来具体地说明本实施方式的内容。
图1表示熔融金属的连续铸造机的从浇包14(浇注包)到铸模16(模具)的构成。在实施例中，设想钢液来作为熔融金属21。当本实施方式应用于例如浇包14的滑动闸门1时，能够期待下述的效果：在与滑动闸门1的下游侧连接的注入管11(长喷嘴12)内形成旋转流，降低从注入管11的下端向中间包15内的钢液中排出的排出流的最大流速，将中间包15内的流动整流化，促进非金属夹杂物的上浮除去；等等。以下例示本实施例的滑动闸门1的形状。
在此，将具有3个平板2的滑动闸门1的平板2从上向下依次称为上固定板3、滑动板4、下固定板5。在具有2个平板2的滑动闸门1的情况下，从上向下依次称为上固定板3、滑动板4。
关于垂直于平板2的滑动面30的下游方向(滑动面垂直下游方向32)与流路轴线方向10构成的流路轴线倾斜角度α、向滑动面垂直下游方向32观看时滑动面流路轴线方向31按顺时针构成的角度即流路轴线回转角度θ(±180度的范围)，从最上游侧的平板2开始依次附加下标文字1、2(、3)。关于流路轴线倾斜角度α，依次将最上游侧的平板2的α编号为α1，将其第一下游侧的平板2的α编号为α2，将第二下游侧的平板2的α编号为α3。关于流路轴线回转角度θ，依次将最上游侧的平板的θ编号为θ1，将其第一下游侧的平板2的θ编号为θ2，将第二下游侧的平板的θ编号为θ3。
针对浇包14和中间包15，使用实机的1/1的水模型实验机来确认本发明的效果。使用了滑动闸门1的各平板2的厚度为35mm、形成于平板2的流路孔6的形状为直径80mm的正圆形状、且将流路轴线倾斜角度α和流路轴线回转角度θ设为规定的角度的水模型实验机。设置于滑动闸门1的下方的作为注入管11的长喷嘴12的内径设为100mm，长喷嘴12的下端浸渍在中间包15内的水浴中。从浇包14内的水面到滑动闸门1位置为止的高度设为3m，从浇包14底部的滑动闸门1到中间包15内的水面为止的高度设为1m，调整滑动闸门1的滑动板4的位置而将开度设为30mm(从全开关闭50mm)，一边将中间包15内的水面位置保持为恒定高度，一边使水以稳定状态从滑动闸门1流出。
在长喷嘴12的下端位置处，通过激光多普勒法测量了从长喷嘴12的下端向中间包15内流出的水流的不同方向的流速。在长喷嘴12的下端位置处，在存在水平方向的流速的情况下，将“旋转流评价结果”表示为“GOOD”，在不存在水平方向的流速的情况下，将“旋转流评价结果”表示为“BAD”。
Figure BDA0002701248050000171
在本发明例A(参照表1及图2～图4)中，在3个平板式的滑动闸门1的上固定板3贯穿有θ1＝－45°的斜孔，在滑动板4贯穿有θ2＝90°的斜孔，在下固定板5贯穿有θ3＝－135°的斜孔。流路轴线倾斜角度α1～α3示于表1中。通过该组合，无论滑动闸门1为全开还是被缩小，都能对熔融金属流赋与周向流速，从而在安装于滑动闸门1的下方的注入管11的流路17内部形成旋转流。旋转流评价结果为GOOD。
再者，在本发明例A中，下固定板5出口(下游开孔8d)位于上固定板3入口(上游开孔8u)的正下方。在该情况下，仅通过将滑动闸门1的3个平板2从图10、图11所示的以往例更换成图2、图3所示的本发明例，就能应用本发明。
在本发明例B(参照表1及图5、图6)中，在2个平板式的滑动闸门1的上固定板3贯穿有θ1＝－26.57°的斜孔，在滑动板4贯穿有θ2＝26.57°的斜孔。流路轴线倾斜角度α1～α2示于表1中。通过该组合，无论滑动闸门1为全开或者被缩小，都能够对熔融金属流赋与周向流速，从而在安装于滑动闸门1下方的注入管11的流路17内部形成旋转流。再者，在本发明例B中，由于滑动板4出口(下游开孔8d)的滑动轨迹位于上固定板3入口(上游开孔8u)的滑动轨迹的正下方，因此滑动闸门金属件的改造能以最小限度完成。旋转流评价结果为GOOD。
比较例C(参照表1及图8、图9)，是与本发明例B相似的构成，但由于θ1与θ2之差为180°，因此是不能得到旋转的例子。旋转流评价结果为BAD。
比较例D(参照表1及图10、图11)是流路轴线倾斜角度α全部为0°的通常的滑动闸门1。旋转流评价结果为BAD。
产业上的可利用性
根据本发明的滑动闸门，能够消除现有技术的问题，以紧凑且简易的机构在不增加流路的闭塞风险的前提下在注入熔融金属的注入管内赋予充分的强度的旋转流。
附图标记说明
1 滑动闸门
2 平板
3 上固定板
4 滑动板
5 下固定板
6 流路孔
7u 上游面(上游侧表面)
7d 下游面(下游侧表面)
8u 上游开孔(上游侧表面开孔)
8d 下游开孔(下游侧表面开孔)
9u 上游开孔重心(上游侧表面开孔图形重心)
9d 下游开孔重心(下游侧表面开孔图形重心)
10 流路轴线方向
11 注入管
12 长喷嘴
13 浸渍喷嘴
14 浇包
15 中间包
16 铸模
17 流路
18 流线
21 熔融金属
30 滑动面
31 滑动面流路轴线方向
32 滑动面垂直下游方向
33 滑动关闭方向
α 流路轴线倾斜角度
θ 流路轴线回转角度

Claims (2)

1.一种滑动闸门，其特征在于，是被用于调整熔融金属的流量的滑动闸门，其具有形成有所述熔融金属通过的流路孔的多个平板，且所述多个平板之中的至少1个平板是能够滑动的滑动板，
所述多个平板的各自中的所述流路孔，在所述平板的表面之中的位于通过的所述熔融金属的上游侧的上游侧表面形成上游侧表面开孔，在位于下游侧的下游侧表面形成下游侧表面开孔，在将从所述上游侧表面开孔的图形的重心向所述下游侧表面开孔的图形的重心的方向作为流路轴线方向时，垂直于所述多个平板的滑动面的下游方向即滑动面垂直下游方向与所述流路轴线方向之间的流路轴线倾斜角度α为5°以上且75°以下，
将所述流路轴线方向投影到所述滑动面的方向称为滑动面流路轴线方向，将关闭所述滑动闸门时的所述滑动板的滑动方向称为滑动关闭方向，将向所述滑动面垂直下游方向观看时所述滑动面流路轴线方向相对于所述滑动关闭方向按顺时针构成的角度称为在±180度的范围内的流路轴线回转角度θ，所述流路轴线回转角度θ在相互邻接的所述多个平板间不同，将所述多个平板的个数使用1以上的整数N按合计数记为N个，从位于最上游侧的所述平板开始计数至第N个所述平板，将所述多个平板的所述流路轴线回转角度θ依次记为θ1、θ2、…θN，并设为角度Δθi＝θi－θi+1，其中，i为1至N-1的整数，此时，所述角度Δθi均为10°以上且小于170°、或者所述角度Δθi均大于－170°且为－10°以下。
2.根据权利要求1所述的滑动闸门，其特征在于，所述多个平板的合计个数为2个或3个，所述滑动板的个数为1个。
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