JP2004521746A - 耐破損弁板の修理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、中心（４）の円Ｃによって区画された注ぎ口（３）を有する耐熱板（１）の修理方法に関し、板（１）の縁（１５，１６，１７，１８）の少なくとも一部分は、絞り領域において及び注ぎ口回りにおいて最適に締め付け力を集中させるように、角度的に方向付けられている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、溶融金属の流れを制御するための滑り開閉弁に使用された使い古しの弁板、特に、熱的な機械応力からもたらされるひび割れに耐える弁板を修理するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
滑り開閉弁は、一般的に、製鋼及び他の冶金工程において溶融金属の流れを制御するのに使用される。このような弁は、一般的に、支持フレームと、溶融金属の流れを導くためのタンディッシュ又は取瓶と合わせされるオリフィスを有する上側の不動弁板と、不動弁板の下側を滑り移動可能な金属導きオリフィスを有する同様な絞り板とを具備している。連続鋳造型と共に使用される滑り開閉弁においては、下側の不動弁板が、上側の不動板のオリフィスと実質的に整列された流れ導きオリフィスを同様に有する可動絞り板の下側に設けられている。溶融金属の流量は、滑り可能な可動絞り板のオリフィスと上側の不動板のオリフィスとの重なり程度に依存する。可動絞り板は、一般的に、そのオリフィスを不動板のオリフィスと全く重ならないようにすることによって完全に流れを遮断する能力と共に、自身オリフィスの前側縁及び後側縁の両方から溶融金属の流れを絞る適応力を与えるために、不動の絞り板より長くなっている。一般的に、絞り板は、流体的連動手段によって、不動板の間で滑り可能に操作される。
【０００３】
絞り板及び不動板は、それぞれに、下側凹み及び上側凹みに取り付けられ、これらの板のそれぞれは、支持表面となる表面を介して凹みに当接し、滑り又は作用表面となる表面を介して他の板と協働する。
【０００４】
このような滑り開閉弁の絞り板及び不動板の両方は、酸化アルミニウム、アルミナ−カーボン、酸化ジルコニウムのような耐熱性及び耐腐蝕性の無反応材料から形成される。しかしながら、このような無反応材料の耐熱性及び耐腐蝕性にも係らず、これらが受ける過酷な熱的な機械応力は、結局、ある程度のひび割れが起こることを引き起こす。例えば、製鋼において、各弁板は、その流れ導きオリフィスを取り囲む直ぐの領域において、約１６００°Ｃの温度を受け、一方、その外側縁は大気温度しか経験しない。この結果としての大きな熱勾配は、各板のオリフィスを取り囲む直ぐの領域が板の平均より実質的に大きな割合で膨張するために、大きな熱的な機械応力を発生する。これらの応力は、板のオリフィスから外側へ放射状に延びるひび割れを引き起こす。これらのひび割れの広がりを容認してなにもしなければ、ひび割れは、板の外側縁まで広がる可能性があり、板の破損を引き起こす。
【０００５】
このようなひび割れの広がり及びその結果の弁板の破損を防止するために、様々な解決方法が従来において進歩してきている。第一の試みにおいて、改善された締め付け機構が形成されている。これらの機構の目的は、板の周囲回りに十分な圧力を提供することであり、それにより、オリフィスから発するひび割れは板の縁へ広がらない。このような機構の一つは、ネジ式作動楔を有するフレームを具備し、このネジ式作動楔は、楔の角度と相補的な角度で切り取られた板の角部に係合する。このような装置は、文献独国特許第３５２２１３４号に開示されている。このようなフレーム及び楔式の締め付け機構は進歩している一方で、本発明者は、完全なひび割れの進行を妨げる可能性の実現を阻害する幾つかの形状の欠陥を特記している。一般的に、締め付け力は、最大ひび割れが起こる、すなわち、最大の熱的な機械応力が存在するオリフィスの近傍において、均一に集中しない。さらに、本出願人は、一般的に、このような板の切り取り角部の角度的な方向付けが、前述したようにはひび割れの広がりを最適に防止しないことに気付いている。このような不最適性は、ひび割れの形成がオリフィス回りの３６０°に均一に分散せず、むしろ、不動又は可動の全ての弁板の長手中心線に沿って偏っている結果である。板のオリフィス回りのこのようなひび割れの不均一な分散は、不動板の表面を横断する絞り板の長手滑り作用の結果として起こると考えられている。
【０００６】
米国特許第５６２６１６４号は、耐ひび割れ弁板を開示している。この板の形状は、そのひび割れの形成及び広がりを防止するように形成されている。この板は、軸線と、前記軸線に沿って位置する溶融金属を導くためのオリフィスと、前記オリフィスの近傍において前記軸線へ向かう締め付け力を集中させるための切り取り角部とを有し、前記切り取り角部のそれぞれは、前記オリフィスの接点の間を、前記軸線を横断して、集合する板の縁と前記オリフィスの幅の二分の一と等しい距離だけ板の縁から離間して平行に引いた線の交点を通り、延在する線と直交している。
【０００７】
文献国際公開９８／０５４５１において、この解法の変形が開示されており、板の横表面の間の角度が板の寿命を延ばすように確定されている。
【０００８】
米国特許第５６２６１６４号の解法は、既に、前述の公知の解法を明らかに顕著に進歩させており、その出願人は依然として板形状を最適にしようとしている。
【０００９】
明らかに、任意のひび割れが長くなることを最大限に妨ぐために、板の最もひび割れの傾向がある領域に締め付け力を最適に集中させる形状の弁板が必要とされる。理想的に、角部は、角部における望ましくない局部的な機械応力の発生を避けるのに十分な長さを有するべきである。
【００１０】
国際特許出願ＷＯ０１／４１９５６は、滑り開閉弁に使用されるための耐ひび割れ弁板組立体を開示し、この組立体は、従来技術に関連する全ての欠点を克服し、又は、少なくとも改善し、又は、米国特許第５６２６１６４号に開示された板の能力と少なくとも等しい。
【００１１】
こうして、この文献は、滑り開閉弁のための耐熱性板に関し、この板は長手方向と平行な二つの側部を有する細長い矩形Ｒによって区画されている。この矩形Ｒは、その最も長い対称軸線として確定されて板の選択された滑り軌道と一致する長手軸線を有している。しかしながら、この選択された滑り軌道の概念はこの文献による板の本質的な特徴であり、この板は最適でなく選択された方向に従って開閉弁において摺動することが、明確に理解される。この板は、溶融金属を導くためのオリフィス（注ぎ口）を有する。頻繁に、このオリフィスは円形とされ、より一般的には、直径Φの円Ｃによって区画される。
【００１２】
構成の目的のために、矩形Ｒは、円Ｃの中心において交差する二つの直交する線によって四つの部分に分割され、これらの線の一方は矩形Ｒの平行な側部の中間を延在するものである。各部分は交差する対角線を有し、対角線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７は円Ｃの中心を矩形Ｒの角部へ接続し、対角線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、及びＤ８は、円Ｃの中心において交差する直交する線と矩形Ｒの側部との隣接する交点を接続する。
【００１３】
注ぎ口は板の中央部に位置し、しかしながら、頻繁に、長手軸線に沿って偏倚しており、それにより、絞り作用はより長い領域において影響される。注ぎ口も、長手軸線と垂直な軸線に沿って僅かに偏倚させても良い。
【００１４】
板は、ひび割れの形成及び広がりを防止するために、オリフィス近傍へ向けて、また、絞り領域へ向けて、締め付け力を集中するために、角度的に方向付けられた縁を有している（矩形Ｒの切り取り角部を示す）。
【００１５】
国際公開ＷＯ０１／４１９５６によれば、縁の少なくとも一部分は、次のように確定される。注ぎ口から最も遠い縁（こうして、絞り領域へは最も近い）は、各角部と交差しない対角線の方向から最大で５°逸れている。そして、
注ぎ口へ最も近い縁（こうして、絞り領域からは最も遠い）は、次の方向の一つから最大で５°逸れている。
（ｉ）各角部に交差する対角線と垂直な方向。
（ｉｉ）他の各部分の方向。
（ｉｉｉ）方向（ｉ）と方向（ｉｉ）との間の中間方向。
【００１６】
この出願人は、実際、このような板の形状が板の二つの異なる領域へ締め付け力を最適に集中させると判断した。他方、絞り領域は圧縮され続け、こうして、この領域においてひび割れの出現を防止し、また、注ぎ口の周囲も圧縮され続け、こうして、注ぎ口から放射状に延びるひび割れの広がりを防止する。
【００１７】
この出願人は、この新たに形成された板が極めて有利であると認識している。第一に、殆どひび割れは見られない。第二に、例えもし、ひび割れが依然として起こっても、ひび割れは板の縁へ広がらず、それにより、空気の侵入は明らかに減少される。第三に、このヨーロッパ出願による板が適当な締め付け装置と組み合わせて使用される時に、もし、ひび割れが起きても、それは許容領域でだけ起こる。すなわち、ひび割れは、絞り領域では起こらず、また、注ぎ口と最も近い縁との間の領域において直接的に起こることはない。
【００１８】
この板のさらなる利点は、非常に僅かなひび割れが見られた後には板を使用後に容易に及び素早く修理可能なことである。これは、本発明が国際公開ＷＯ０１／４１９５６に開示された使用済みの板を修理するための方法に関する理由である。
【００１９】
この板は、長手軸線に関して対称とされて良いが、好適な実施形態において、この板は長手軸線に関して対称ではない。
【００２０】
この対称性のために、この板は上側凹みにおける一つの位置及び下側凹みにおける一つの位置においてだけ取り付けられ、それにより、板の再利用が望まれる場合において、板が一つの位置から他の位置へ変化する時に、板の支持表面は滑り又は作用面となる。
【００２１】
この板は前述のように区画された四つの縁だけを有し、しかしながら、鋭い角度を避けるために、板はさらなる縁を有しても良い。このような場合において、追加の縁は、長手軸線と平行又は垂直であって良い（又は、そうでなくても良い）。
【００２２】
この板は多角形であることが必須でないことは理解されなければならない。反対に、締め付け帯が板の回りに使用される場合において、このような締め付け帯は、隣接縁によって区画される頂点に局部的な機械応力を提供する可能性があり、この機械応力はひび割れに変化する可能性がある。それにより、角部は丸められることが有利である。
【００２３】
好適な実施形態において、縁の一部だけが前述の確定事項を満足している。より好ましくは、縁の調和は、縁の一部を接続する彎曲部を有し、好ましくは、縁の変移半径を有する。
【発明の開示】
【００２４】
本発明の範囲において、「板」は、単一のノズル板、単一の内側ノズル板、単一の管板等のような板組立体（固定又は可動）も意味する。
【００２５】
こうして、本発明は、滑り開閉弁のための使い古された耐熱板を修理するための方法に関し、この耐熱板は、その長手方向と平行な二つの側部を有する細長い矩形Ｒによって区画され、矩形Ｒの平行な二つの側部の中間において矩形Ｒの中心を外れて位置して円Ｃにより区画された注ぎ口を有し、矩形Ｒは円Ｃの中心において交差する二つの直交する線によって四つの部分に分割され、二つの線の一方は矩形Ｒの平行な二つの側部の中間を延在し、各部分は、それぞれに、交差する対角線Ｄ１，Ｄ２と、Ｄ３，Ｄ４と、Ｄ５，Ｄ６と、Ｄ７，Ｄ８とを有し、矩形Ｒの角部は切除されて傾斜縁によって置換され、注ぎ口から最も遠いこれらの傾斜縁の少なくとも一部分の方向は各角部に交差しない対角線の方向から最大で５°逸れており、注ぎ口に最も近い縁の方向は次の方向の一つから最大で５°逸れている。
（ｉ）各角部に交差する対角線と垂直な方向。
（ｉｉ）各部分の他の対角線の方向。
（ｉｉｉ）方向（ｉ）及び方向（ｉｉ）の中間の方向。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
任意の適当な修理方法が使用可能である。これらの板が、容易に、素早く、及び、能率良く、修理可能であることが、その特別な耐ひび割れ性によって明らかであることが理解されるべきである。
【００２７】
一般的に、修理方法は、モルタル、好ましくは、リン酸塩を含むモルタル、例えば、ＲＥＦＲＡＣＯＬ６２０ＰＬ４５のような溶融金属に耐えることができるモルタルによってひび割れを補修する段階を有する。
【００２８】
必要ならば、ひび割れを補修する以前に、板の表面を精密に磨かなければならない。例えば、板の表面から付着鋼を除去する。グラインデング、サンデング、ウオータジェットブラステング等のような任意の一般的な技術が使用可能である。
【００２９】
ひび割れの補修に際して、過剰なモルタルは除去され、板は乾燥されることが許可される。乾燥は、大気温度で少なくとも４時間、好ましくは、少なくとも８時間、又は、乾燥器において、例えば、１２０°Ｃで１時間、実施可能である。
【００３０】
次いで、板は硬化させることができる。この硬化段階は、一時間の間、３５０から４５０°Ｃで実施されて良い。変形例において、修理された板が高い提供温度を受ける時には、硬化を修理された板の使用中に起こすこともできる。
【００３１】
特定の実施形態において、板は、例えば、約８０から１２０°Ｃで予め加熱され、それにより、モルタルはひび割れ内に深く侵入して素早く取り付く。
【００３２】
もう一つの実施形態において、モルタルは硬化剤を含み、それにより、大気温度でさえ、それは素早く固定される。
【００３３】
注ぎオリフィスが損傷を受けた場合においても修理可能である。一般的に、注ぎオリフィスの最初の直径より実質的に小さな直径を有する筒状品（パイプ、ロッド、又は、マンドレルのような）は、注ぎオリフィス内へ係合される。モルタル（一般的に、ひび割れのために使用するものと同じ）は筒状品回りを補修し、乾燥され、最終的に硬化される。
【００３４】
変形例において、穴（好ましくは、最初の注ぎオリフィスと同心で、注ぎオリフィスの最初の直径より好ましくは少なくとも５０％大きい直径を有する）をドリル加工することもでき、新たにドリル加工された穴へ挿入部材を設置してモルタル補修する。挿入部材は、好ましくは、少なくとも板の最初の材料と同じ耐性の材料から形成される。挿入部材の外壁に突出部又は穴部を設けることは都合が良く、それにより、モルタル及び挿入部材は互いになじむ。同じ内径で異なる外径を有する二つ（又はそれ以上）の重なる同軸管として形成された段付き挿入部材を使用することもできる。
【００３５】
図１及び２は、国際公開ＷＯ０１／４１９５６の板の平面図である。
【００３６】
複数の図面に渡り、同じ参照番号は同じ要素を示している。図１を参照すると、この文献は、タンディッシュから型への又は取瓶からタンディッシュへの溶融鋼又は他の溶融金属の流れを調整するのに使用される種類の滑り開閉弁に使用される弁板１を開示している。
【００３７】
板１は溶融金属流れを注ぐためのオリフィス３を有している。この注ぎ口３は、中心４の円Ｃによって区画されている。図１は非円形の注ぎ口を有する板を示しており、図２は円形Ｃに対応する注ぎ口３を有する板を示している。
【００３８】
矩形Ｒを図１及び２に見ることができる。矩形Ｒは、板１を区画し、滑り開閉弁における板の滑り軌道と平行な最長の側部を有している。構成のために、円Ｃの中心４において交差して矩形Ｒの短い及び長い側部と平行な二つの直交する線５及び６を描くことが必要である。これらの線は矩形Ｒの四つの部分を区画する。各部分は、円Ｃの中心４を矩形Ｒの四つの角部（７，８，９，１０）へ接続するＤ１、Ｄ３、Ｄ５、及びＤ７と、線５及び６と矩形Ｒの側部との隣接する交点（１１，１２，１３，１４）を接続するＤ２、Ｄ４、Ｄ６、及びＤ８との交差する対角線を有している。
【００３９】
特に絞り領域に締め付け力を集中するように形成された板の縁、すなわち、注ぎ口３から最も遠く、こうして、絞り領域へ最も近い縁１５及び１６は、前記縁を含む部分の対角線Ｄ２又はＤ４と平行な一部分（これに対して締め付け力が提供される）を少なくとも有している。
【００４０】
図１及び２の両方において、縁１５の少なくとも一部分は対角線Ｄ２と平行であり、縁１６の少なくとも一部分は対角線Ｄ４と平行である。図１において、縁１５及び１６の全体は、対角線Ｄ２及びＤ４に平行であり、一方、図２において、縁１５及び１６の一部分だけが対角線Ｄ２及びＤ４に平行である。
【００４１】
特に注ぎ口３回りに締め付け力を集中させるように形成された板の縁、すなわち、注ぎ口３に最も近い縁１７及び１８は、前記縁を含む部分の対角線Ｄ５又はＤ７と垂直に、又は、言い換えれば、対角線Ｄ５又はＤ７に垂直として確定された方向１９又は２０と平行に形成されて良い。この実施形態は、対角線Ｄ５及びＤ７にそれぞれ垂直な図２の両方の縁１７及び１８を図示している。
【００４２】
選択的に、これらの縁１７及び１８は、対角線Ｄ６及びＤ８と平行な図１の縁１７及び１８で示したように、それらを含む部分の対角線Ｄ６又はＤ８と平行に形成されて良い。
【００４３】
もう一つの変形例において、縁１７及び１８は、二つの前述のように確定された方向の間となる方向に向けられていても良い。
【００４４】
縁１５，１６，１７、及び１８は互いに接触しても良く、こうして、接続対角線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、及びＤ８によって区画される四角形の板１が形成される。明らかに、機械応力を避けるために、このような先端形状角部を避けることが好ましい。それにより、好ましくは、縁１５，１６，１７、及び１８は直接的に接触しないようにされる。これらは、直線によって、好ましくは、図１に示したように、矩形の側部と平行な直線によって、離されて良い。
【００４５】
さらに好ましくは、それらは変移曲線によって離される。
【００４６】
図２において、縁１５及び１６と縁１７及び１８とは変移半径２１及び２２によって接続される
【００４７】
本質的な特徴は、縁１５，１６，１７、及び１８の方向付けであり、これらは、ひび割れを避けるために締め付け力を集中させるように決定される。注ぎ口３に関する縁の位置は、すなわち、各対角線Ｄ１、Ｄ３，Ｄ５、及びＤ７に沿っての縁１５，１６，１７、及び１８の位置は、判断基準にとって重要ではない。しかしながら、縁１５，１６，１７，及び１８が、先端形状角部のための機械応力を避けるために長過ぎず、必要な位置へ締め付け力を効果的に集中させるために短過ぎないことは好ましい。
【００４８】
それにより、絞り領域に最も近い縁、すなわち、縁１５及び１６（又はそれらの突出部）は、好ましくは、それぞれに、矩形Ｒの短い側部の長さの１／８と３／８との間と、５／８と７／８との間とから成る領域において矩形Ｒの短い側部を切断すべきである。
【００４９】
この要求は、板の他の側部（すなわち、縁が注ぎ口に最も近い側部）において重要ではなく、それにより、縁１７及び１８（又はそれらの突出部）は、好ましくは、矩形Ｒの短い側部の長さの１／１０と９／１０との間から成る領域において矩形Ｒの短い側部を切断すべきである。
【００５０】
文献ＷＯ０１／４１９５６は、板がその教示に従って形成されているか否かを判断する方法を開示している。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】板の平面図である。
【図２】板の平面図である。

Claims (7)

1. 滑り開閉弁のための使い古された耐熱性の板（１）を修理するための方法であって、前記板は、その長手方向に平行な二つの側部を有する細長い矩形Ｒによって区画され、前記矩形Ｒの平行な前記二つの側部の中間において前記矩形の中心を外れて位置する注ぎ口（３）を有し、前記注ぎ口は中心（４）の円Ｃによって区画され、前記矩形Ｒは前記円Ｃの中心（４）において交差する二つの直交する線（５，６）によって四つの部分に分割され、前記二つの線（５，６）の一方（６）は前記矩形Ｒの平行な前記二つの側部の中間を延在し、各前記部分は、それぞれ、対角線Ｄ１，Ｄ２と、Ｄ３，Ｄ４と、Ｄ５，Ｄ６と、Ｄ７，Ｄ８を有し、前記矩形Ｒの角部（７−１０）は切除されて傾斜縁（１５−１８）によって置換され、前記注ぎ口（３）から最も遠い前記傾斜縁（１５，１６）の少なくとも一部分は、各前記角部と交差しない前記対角線の方向から最大で５°逸れている前記板を修理するための方法において、前記注ぎ口（３）に最も近い前記傾斜縁（１７，１８）の方向は、
   （ｉ）各前記角部と交差する前記対角線と垂直な方向、
   （ｉｉ）各前記部分の他の前記対角線の方向、及び
   （ｉｉｉ）前記方向（ｉ）及び（ｉｉ）の中間の方向の一つから最大で５°逸れていることを特徴とする前記板を修理するための方法。
2. モルタルによってひび割れを補修する段階を有する請求項１に記載の方法。
3. ａ）最初の前記注ぎ口と実質的に同軸で前記最初の注ぎ口より少なくとも５０％大きい直径を有する穴をドリル加工する段階と、
   ｂ）ドリル加工された前記穴内へ挿入部材を設置する段階と、
   ｃ）前記挿入部材とドリル加工された前記穴の壁との間をモルタルにより補修する段階、とを有する請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記モルタルはリン酸塩を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 補修された前記板を乾燥する段階を有する請求項２から４のいずれかに記載の方法。
6. 補修された前記板を硬化させる段階を有する請求項２から５のいずれかに記載の方法。
7. 請求項１から６のいずれかによる方法によって得られる板。