JP2008542032A - ストッパロッド - Google Patents

Abstract

タンディッシュからの熔融鋼鉄の流れを制御するストッパロッドはストッパロッドの内部通路（１２ｂ、１２ｃ）内に部分的に受容される金属ピストン要素（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）を有し、前記ピストン要素は、その横方向拡大部の台形下面と、ストッパロッド通路の補完的据え付け面との間でシール手段（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）を圧縮し、インサート（２０、２４、２７ｃ）がピストン要素の横方向拡大部の上方の位置においてピストン要素とストッパロッド胴体の一方に螺合され、さらなるシール手段（２１、２５、２５ａ、２５ｂ）が前記インサートとピストン要素の間に設けられる。好ましくはインサートは、さらなるシール手段（２５ａ、２５ｂ）を圧縮するワッシャ（２６ｃ）の上にねじ込まれるナット（２７ｃ）である。

Description

この発明は、タンディッシュのような容器から鋳型への熔融金属の流れを制御するストッパロッド、より好ましくは容器内の融液に不活性ガスを供給するためのストッパロッドに関する。

そのようなストッパロッドは周知であり、それはストッパロッドが設けられる容器の外部にある昇降装置によりその縦軸の方向に移動し、それにより、容器の底にある出口開口の開きが大きくなったり小さくなったりし、ストッパロッドはその下端位置において開口の中に嵌ってそれを完全に遮断する。開口を通る金属の流れはこのようにして制御可能である。

しかしながら、鉄鋼加工ではごく普通の極端な条件によりストッパロッドの材料と設計に過酷な負担がかかり、ストッパロッドは何時間にもわたり熔融金属の影響に耐えなければならない。注湯工程中にストッパロッドに作用する広い温度変動に耐えることも可能でなければならない。さらに、ストッパロッドが不活性ガスを金属融液に導入する働きをする場合、ストッパロッド胴体と、昇降装置の前記胴体の中に延びる部分との間の接続部を通ってストッパロッドの内部、従って金属融液に空気が到達しないことが重要である。なぜなら、これが酸化の増加、従って鋼鉄品質の劣化をもたらすことになるからである。この接続部は、接続部に作用する大きい熱および機械的負荷により特に問題となる。詳細には、接続部に係る異なる材料間の個々の熱膨張係数の相違を補償し、あるいは考慮に入れる必要がある。

本発明の目的は、改良された形のストッパロッドを提供することである。

本発明によれば、耐熱材料のストッパロッド胴体であって、前記胴体の第１の端部からその第２の端部に向かって延びる内部通路を有する耐熱材料のストッパロッド胴体と、その両端部の一方が前記通路内に受容される金属ピストン要素であって、前記ピストン要素が前記通路の横方向拡大部に受容される横方向拡大部を有し、前記通路の横方向拡大部が据え付け面を定める金属ピストン要素と、前記据え付け面と、前記ピストン要素の前記横方向拡大部の下側との間にあるシール手段とを備えるストッパロッドであって、前記ピストン要素の前記横方向拡大部の上方の位置において前記ピストン要素と前記ストッパロッド胴体の一方にインサートが螺合され、さらなるシール手段が前記インサートと前記ピストン要素の間に設けられることを特徴とするストッパロッドが提供される。

好ましくは、使用時にストッパロッドを昇降装置に接続するピストン要素はそこを通って延びるガス供給通路を有する。

望ましくは、シール手段はグラフォイルシールである。一つの実施例において、インサートはピストン要素に螺合される。その実施例において、さらなるシール手段はパッキングランドシールである。もう一つの実施例において、インサートはストッパロッド胴体に螺合される。その実施例において、さらなるシール手段はグラフォイルシールであり、これは好ましくは、前記シール手段を形成するグラフォイルシールより厚い。なおさらなる実施例において、インサートは、好ましくはストッパロッドに圧入されてその一部を形成するセラミックインサートに螺合される。

都合よくシール手段は、それぞれピストン要素と前記据え付け面の拡大部の、補完的円錐台面の間に設けられる。ストッパロッドが熱くなるまでシール手段はピストン要素とストッパロッド胴体の間に圧縮され、それらの間に気密シールをもたらす。ストッパロッドが熱くなる際に、シール手段によりもたらされたシールが金属ピストン要素の膨張により漏れ始めても、気密性はさらなるシール手段により維持される。

好都合にも、前記一つの実施例において、インサートはピストン要素上の補完的ネジに係合される。インサートはさらなるシール手段上にしっかりとねじ込まれてストッパロッド胴体の通路の内側環状壁に対して半径方向のシールを行う。金属ピストン要素が膨張したら、アセンブリ全体が単純にわずかに上に摺動するが、さらなるシール手段にかかる力、従って気密性は維持される。

前記もう一つの実施例において、インサートはカラーであり（これは金属でもセラミックスでもよい）、ストッパロッド胴体内の内部通路の上内側表面において対応するネジに螺合される。ネジはストッパロッド胴体通路内にプレスされ、あるいはストッパロッド胴体の一部を形成する圧入されたセラミックインサートにより与えられる。最初は、カラーはさらなるシール手段を圧縮するように締められる。金属ピストン要素が膨張したら、さらなるシール手段は膨張するピストン要素と拘束されたカラーの間にさらに圧縮する力を受け、有効な気密シールをもたらす。

本発明による好ましい実施例において、インサートはピストン要素上に螺合されたナットの形式をしており、このナットは締められたときに、前記さらなるシール手段の軸方向圧縮を行い、結局ストッパロッド胴体とピストン要素の間をシールする。

ナットは好ましくはワッシャを介して前記のさらなるシール手段の軸方向圧縮を行う。望ましくは、ワッシャはストッパロッド胴体の一端においてピストン要素の周りに配置される。好都合にも、ワッシャはさらなるシール手段、特にストッパロッド胴体内の内部通路の上端部の直径より大きく、その上端部にいて、さらなるシール手段が受容される。さらなるシール手段は好ましくは二つのグラフォイルシールであり、それは、ナットが緩められるときに、ストッパロッド胴体の前記上端部から突き出ており、ナットがワッシャの上に締められてワッシャがグラフォイルシールを圧縮するようにするときに通路の前記上端部の中に軸方向に圧縮される。

さて、発明は添付図を参照して例として述べられる。

図１は耐熱／セラミック材料の従来のストッパロッド胴体１１を有する先行技術のストッパロッド１０の上端部を模式的に示す。円形断面の縦孔１２がその上端部からストッパロッド胴体１１内で中心軸方向に延びている。孔の上側の開いた端部から短距離下がったところで、それは内に向かって段が付けられて据え付け面１３を定める円錐台状ショルダを形成する。一定の直径の円形断面部がこの面１３から下に延び、これは孔の半径方向に拡大された部分につながり、その部分の中にセラミックインサート１４が固定され、インサートはストッパロッド胴体１１に固定される。このインサート１４の下において孔１２の残部が表面１３とインサーと１４の間の部分と同じ直径を有する。従って、表面１３を含む末端部に至る孔１２の最上部は孔１２の横方向（半径方向）拡大部である。インサートはセラミックスではなくて、金属またはサーメット材料で出来ていてもよい。

図１に示されるように、この孔１２の上部の中に金属ピストンロッド１５が延びており、これは、使用時にタンディッシュのような容器内で孔１２の外側のその上端部においてストッパロッドを通常の方式で昇降する昇降装置に何らかの都合のよい方式で固定される。ピストンロッド１５は円形断面をもつが、環状カラー１６の形式の横方向（半径方向）拡大部を備え、その外部形状は面１３の上方にある孔１２の下端部に面１３と共に実質的に整合する。言い換えれば、カラーの上部は１７のように円筒形であり、一方、下部は円錐台状据え付け面１３に整合する円錐台面１８の形をしている。カラー１６の下には、ピストンロッド１５がその通常の円形直径をもつが、これはインサート１４の位置に外ネジを備え、それにより、ロッド１５のインサート１４との係合によりピストンロッド１５の上昇がストッパロッド胴体１１に伝達されて使用時にストッパロッド１０を通常の方式で昇降できるようにする。図１に示されるように、対応する円錐台面１３および１９の間にはグラフォイルシール１９が設けられる。図示されないが、普通は、通常のやり方でストッパロッド胴体１１内の孔１２の下部の中に不活性ガスを伝達するピストンロッド１５の中心を通るガス流路があるのが実情であり、この不活性ガスは一般的に、ストッパロッドの下側ノーズ部内の開口を通って、ストッパロッドが受容される容器内の熔融金属の中に供給される。

図１に示される先行技術のシステムでの問題は、ストッパロッドが使用時に加熱されたときに、ピストンロッド１５の熱膨張が、グラフォイルシール１９に加えられる圧力の低下をもたらし、結局漏れをもたらすことである。

図２に示される本発明の実施例はその問題を解決するように設計される。図面から分かるように、図１に示されるストッパロッドの全ての特徴は図２に存在し、適宜同一番号が添え字ａを添えて付けられた。図１の配置で特定されたシール問題を克服するために、図２ではナット２０の形式のインサートが、図示のようにナット２０の上面がストッパロッド胴体１１の上面と実質的に同一平面になるように、カラー１６の円筒部１７の上に面した表面のいくらか上方の位置においてピストンロッド１５ａに螺合される。ナット２０の下端部とカラー１６の円筒部１７の上面の間には例えばパッキングランドシール２１の形式のシール手段がある。一般的にこのシール２１は、ストッパロッドが加熱されないときでもナット２０のねじ込みにより圧縮されることになり、それにより、図２においてシール２１にある矢印により示されるように何らかの半径方向シールがある。従って、孔１２が図１におけるようにカラー１６の上に開かないで、孔１２のこの部分は今や図示のようにナット２０とシール２１を受容する。

従って、図２に示される配置では、ナットがピストンロッド１５ａに接続される限り、ピストンロッド１５ａ（およびナット２０）の熱膨張があるときでもシール２１による半径方向シールは維持される。金属加工品が膨張する際に、アセンブリ全体が単純にわずかに上に摺動するけれども、グラフォイルシール１９ａに漏れがあったとしてもシール２１にかかる力、従って気密性は維持される。金属ではなく、ナット２０は、サーメットで出来た、あるいは場合によっては何か他の耐熱性の形状維持材料で出来たセラミックスでもよく、シール１９ａとシール２１は述べられたものとは異なる材料で出来ていてもよい。図１にも図２にも示されないが、ストッパロッドでは周知のように、ストッパロッド胴体の最上部にある何らかの拘束手段が、ストッパロッドのこの端部から延びるピストンロッドの部分の周りに設けられてもよいことは言うまでもない。そのような手段は図３に関連して述べるつもりであり、これらが図２の配置に同様に適用できることは言うまでもない。

図３に示される発明の実施例は図２に示されるものと多くの点において似ており、やはり、同様の構成要素は同様に番号が付けられるが、添え字ｂが添えられる。従って、図３に示されるストッパロッドがその開いた上端部から中を通って延びる縦孔１２ｂを有する耐熱／セラミックストッパロッド胴体１１ｂを備えることが分かる。孔１２ｂのこの上側の横方向（半径方向）拡大部には円錐台形状の据え付け面１３ｂが形成され、この面１３ｂの下に間隔を空けて固定用インサート１４ｂが胴体１１の材料の中に圧入され、それに金属ピストンロッド１５ｂの外ネジ付き端部が係合し、それにより、ピストンロッドの昇降が結局その容器内のストッパロッドの昇降をもたらす。

好ましくは金属製であるピストンロッド１５ｂはそこを通って延びる中心ガス通路２２を有する。その外側には、上側円筒部１７ｂと、円錐台状下面１８ｂを有する下部とで構成されるカラー１６ｂが設けられる。図２の配置のように、シール１９ｂ、好ましくはグラフォイルシールは円錐台面１８ｂと据え付け面１３ｂの間に閉じ込められてストッパが加熱されないときに気密シールをもたらす。

ネジ山２３が、例えば孔１２ｂの上部の内面に圧入することにより設けられ、環状カラー２４の形式のインサートまたは同等物がネジ山２３に螺合され、図示のように、カラーの内側円筒面とピストンロッド１５ｂの外側円筒面の間に半径方向の隙間がある。これは図２の配置（この場合、この半径方向の隙間はナット２０の外面と、ナットが受容される孔の内側円筒面との間に設けられてもよい）と対照的である。

図３から、カラー２４の下面と、カラー１６ｂの上に向いた上面との間に厚いグラフォイルシール２５が閉じ込められ、これはその上側の内ネジ部の下の孔１２ｂの内面に対して半径方向にシールすることが分かる。

カラー２４はシール２５の上にねじ込まれ、シールはそれにより圧縮される。従って、ストッパロッドが加熱されないときは、シール１９ｂとシール２５の両方を介したシールがあり、その両方のシールが圧縮下にある。しかしながら、ストッパロッドが加熱され、ピストンロッド１５ｂが膨張する際に、シール１９ｂは、ピストンロッド１５ｂの膨張によりその圧縮が減少するので通常の方式では漏れの開始が起こり得る。しかしながら、固定されたねじ込まれたカラー２４により拘束された上側シール１９ｂは膨張するピストンロッド１５ｂと拘束されたカラー２４の間のさらなる圧縮力を受けて有効な気密シールをもたらす。図３はストッパロッド胴体１１ｂの最上部にあるピストンロッド１５ｂ上の従来ワッシャ２６を示し、このワッシャはピストンロッド１５ｂの上に螺合されるナット２７によりストッパロッド胴体の最上部の上に押さえつけられ、ワッシャとナットはストッパロッド胴体の最上部においてありきたりのロックをもたらす。

図３に示される配置は、シール２５にかかる力が、金属加工品が膨張するにつれ増加する点で有利であると信じられる。いくつかの例において、ストッパロッド胴体の耐熱材料にねじ山を付ける必要がある結果としての如何なる問題も克服するためにストッパの外部に帯を付ける必要があるかもしれない。

ストッパロッド胴体の耐熱材料にねじ山を付けるそのような問題の何れも、カラー２４の係合のためのネジ山２３ａがストッパロッド胴体の中に同時圧入されたセラミックインサート２８により与えられてその部分を形成する図４の実施例により克服される。図示のように、シール２５の上部はインサート２８の下側のネジ山のない部分において受容される。

従って、図２、３及び４に示される実施例のそれぞれについて、先行技術のストッパロッドで特定された熱膨張／シール問題は単純でしかも有効な方式で克服される。

図５に示される発明のストッパロッドはいくつかの点で図３に示されるものと似ており、使用時に最上部であるストッパロッドの端部において開いている、中心長手方向に延びる円形断面の孔１２ｃを有する耐熱／セラミック材料のストッパロッド胴体１１ｃを有する。孔１２ｃのこの上側の横方向（半径方向）拡大部には円錐台形状の据え付け面１３ｃが形成され、この面の下に間隔を空けて、（セラミックの）固定用インサート１４ｃが胴体１１ｃの材料の中に圧入され、これにロッド１５ｃの形式の好ましくは金属製のピストン要素の外ネジ端部が係合され、それにより、ピストンロッドの昇降が結局その容器内のストッパロドの対応する昇降をもたらすことになる。

ピストンロッド１５ｃはそれを通る中心ガス通路を有する。それは上側円筒部１７ｃと円錐台下面１８ｃで構成される外側カラー１６ｃを有する。シール１９ｃ、好ましくはグラフォイルシールは面１８ｃと据え付け面１３ｃの間に閉じ込められてストッパロッドが加熱されないときに気密シールをもたらす。

カラー１６ｃの上には孔１２ｃの外側のピストン要素の少なくとも一部が２８で示されるように外ネジが付けられる。ありきたりのワッシャ２６ｃが図３の実施例のようにピストン要素上に受容され、やはり図３のように、ナット２７ｃの形式のありきたりのインサーがネジ山２８に係合され、ナットが締められたときにワッシャを下に押す。ワッシャはストッパロッド胴体の最上部における孔１２ｃの直径よりずっと大きい直径を有する。

二つのグラフォイルシール２５ａおよび２５ｂの形式のさらなるシール手段がピストンロッド１５ｃの周りに設けられ、カラー１６ｃの上に向いた最上部の環状面により支持される。これらのシールが軸方向に圧縮されないときに上側シールはストッパロッド胴体の上端部から突き出た状態にある。これは図面の左側に示される。ここではナット２７ｃは緩められた状態にあり、従って、ワッシャ２６ｃにはナットにより力が働かない。ワッシャの重量もシールに作用するが、それらを軸方向に圧縮しない。従って、それらが半径方向に圧縮されないので、それらによりピストンロッドとストッパロッド胴体の間には有効なシールが生じない。

しかしながら、今度は図面の右側に示されるようにナット２１ｃが締められれば、それはピストンロッドのネジ２８を下に移動し、ワッシャ２６ｃを軸方向下に押してシール２５ａ、２５ｂを右側に示される位置まで圧縮し、ワッシャはストッパロッド胴体の最上部に係合する。シールの軸方向圧縮はそれらを半径方向に膨張させ、ピストンロッドとストッパロッド胴体の間に気密シール（図示のような）を形成させる。

代わりの実施例において、ワッシャが孔１２ｃの上端部内に受容され、従って、それがシール２５ａ、２５ｂを軸方向に圧縮するときに少なくとも部分的にその中に受容されるような大きさであってもよいことは言うまでもない。なおさらなる実施例において、ナット２７ｃのようなピストンロッド上に螺合されたインサートもまた孔１２ｃ内に少なくとも部分的に受容されてワッシャを押し下げることもできる。言い換えれば、この配置は図２のものと似ていてもよいが、インサートとさらなるシール手段の間にワッシャが追加される。さらなるシール手段は何れの実施例においても単一シールでも、何れの適当数のシールでもよい。これらの代わりの実施例では、非圧縮時に単一シールまたは一つ以上のシールが突き出た状態にあることはもちろん必要ではない。

先行技術のストッパロッドの上端部の内部の模式的側面図である。 発明のストッパロッドに対する図１と同様の図である。 発明のさらなる実施例によるストッパロッドに対する、図２と同様の図である。 発明のさらなる実施例によるストッパロッドの図３と同様の図である。 発明のストッパロッドの上端部の分割された模式的断面図であり、左半分は圧縮されないシール手段を示し、右半分は圧縮されたシール手段を示す。

符号の説明

１０ ストッパロッド
１１ａ ストッパロッド胴体
１１ｂ ストッパロッド胴体
１１ｃ ストッパロッド胴体
１２ｂ 内部通路
１２ｃ 内部通路
１３ｂ 据え付け面
１３ｃ 据え付け面
１４ｂ 固定用インサート
１４ｃ 固定用インサート
１５ａ ピストンロッド
１５ｂ ピストンロッド
１５ｃ ピストンロッド
１６ｂ カラー
１６ｃ カラー
１７ｂ 上側円筒部
１７ｃ 上側円筒部
１８ｂ 円錐台下面
１８ｃ 円錐台下面
１９ａ シール
１９ｂ シール
１９ｃ シール
２０ ナット
２１ｃ ナット
２２ ガス通路
２３ ネジ
２３ａ ネジ
２４ 環状カラー
２５ さらなるシール手段
２５ａ さらなるシール手段
２５ｂ さらなるシール手段
２６ ワッシャ
２６ｃ ワッシャ
２７ ナット
２７ｃ ナット
２８ インサート、ネジ

Claims (25)

1. 耐熱材料のストッパロッド胴体であって、前記胴体の第１の端部からその第２の端部に向かって延びる内部通路を有する耐熱材料のストッパロッド胴体と、
   その両端部の一方が前記通路内に受容される金属ピストン要素であって、前記ピストン要素が前記通路の横方向拡大部内に受容される横方向拡大部を有し、前記通路の部分が据え付け面を定める金属ピストン要素と、
   前記据え付け面と、前記ピストン要素の前記横方向拡大部の下側との間にあるシール手段と
   を備えるストッパロッドであって、
   前記ピストン要素の前記横方向拡大部の上方の位置において前記ピストン要素と前記ストッパロッド胴体の一方にインサートが螺合され、さらなるシール手段が前記インサートと前記ピストン要素の間に設けられる
   ことを特徴とするストッパロッド。
2. 前記インサートが前記ピストン要素に螺合されるナットの形式をしており、前記ナットが、締め付けられるときに、前記さらなるシール手段の軸方向圧縮を行い、結局前記ストッパロッド胴体と前記ピストン要素の間にシールをもたらすことを特徴とする請求項１に記載のストッパロッド。
3. 前記ナットがワッシャの媒介により前記さらなるシール手段の軸方向圧縮を行うことを特徴とする請求項２に記載のストッパロッド。
4. 前記ワッシャが前記ストッパロッド胴体の一端において前記ピストン要素の周りに配置されることを特徴とする請求項３に記載のストッパロッド。
5. 前記ワッシャが前記さらなるシール手段より大きいことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のストッパロッド。
6. 前記ワッシャが前記ストッパロッド胴体内の内部通路の上端部の直径より大きい直径を有し、前記上端部内に前記さらなるシール手段が受容されることを特徴とする請求項５に記載のストッパロッド。
7. 前記さらなるシール手段が二つのグラフォイルシールであり、それらが、前記ナットが緩められるときに前記ストッパロッド胴体の前記上端部から突き出た状態にあり、前記ナットが前記ワッシャの上に締め付けられるときに前記通路の前記上端部の中に軸方向に圧縮されて前記ワッシャが前記グラフォイルシールを軸方向に圧縮するようにすることを特徴とする請求項３ないし６の何れかに記載のストッパロッド。
8. 前記さらなるシール手段が３つの別個のグラフォイルシールを備えることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載のストッパロッド。
9. 使用時に前記ストッパロッドを昇降装置に接続するのに役立つ前記ピストン要素がそこを通って延びるガス供給を有することを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載のストッパロッド。
10. 前記シール手段がグラフォイルシールであることを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載のストッパロッド。
11. 前記インサートが前記ピストン要素に螺合されることを特徴とする請求項１に記載のストッパロッド。
12. 前記さらなるシール手段がパッキングランドシールであることを特徴とする請求項１１に記載のストッパロッド。
13. 前記インサートが前記ストッパロッド胴体に螺合されることを特徴とする請求項１に記載のストッパロッド。
14. 前記さらなるシール手段がグラフォイルシールであることを特徴とする請求項１３に記載のストッパロッド。
15. 前記グラフォイルシールが前記シール手段を形成するシールより厚いことを特徴とする請求項１４に記載のストッパロッド。
16. 前記インサートがセラミックインサートに螺合されることを特徴とする請求項１に記載のストッパロッド。
17. 前記セラミックインサートが前記ストッパロッドに圧入されてその一部を形成することを特徴とする請求項１６に記載のストッパロッド。
18. 前記シール手段が、それぞれ前記ピストン要素の前記拡大部の補完的円錐台面と、前記据え付け面との間に設けられることを特徴とする請求項１ないし１７の何れかに記載のストッパロッド。
19. 前記ストッパロッドが熱くなるまで、前記シール手段が前記ピストン要素と前記ストッパロッド胴体の間圧縮され、それらの間に気密シールをもたらすことを特徴とする請求項１８に記載のストッパロッド。
20. 前記インサートが前記ピストン要素上の補完的ネジに螺合されることを特徴とする請求項１１に記載のストッパロッド。
21. 前記インサートが前記さらなるシール手段の上にしっかりとねじ込まれて前記ストッパロッド胴体の前記通路の内側環状壁に対する半径方向シールを行うことを特徴とする請求項２０に記載のストッパロッド。
22. 前記インサートがカラーであることを特徴とする請求項１３に記載のストッパロッド。
23. 前記カラーが、前記ストッパロッド胴体内の内部通路の上側内面において対応するネジに螺合される金属またはセラミックスであることを特徴とする請求項２２に記載のストッパロッド。
24. 前記ネジが前記ストッパロッド胴体通路に圧入されることを特徴とする請求項２３に記載のストッパロッド。
25. 前記ネジが前記ストッパロッド胴体の一部を形成する圧入インサートにより与えられることを特徴とする請求項２４に記載のストッパロッド。

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