JP2013517455A - 冶金炉用クレイガン装置の砲身 - Google Patents
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Abstract
本発明は、埋め込み材(13)を収容する圧力シリンダ(11)と、圧力シリンダ(11)の口金(19)から冶金炉の出湯口に押し出される埋め込み材(13)を押し出す圧縮ラム(14)と、を備え、圧力シリンダ(11)は、シリンダライナを有し、シリンダライナは、シリンダライナに挿入され、溶接されたプレート部からなる少なくとも１つの挿入スリーブからなる摩耗スリーブ組立体(18)を有していることを特徴とするクレイガン装置の砲身に関する。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
本発明は、埋め込み材を収容する圧力シリンダと、該圧力シリンダの口金から冶金炉の出湯口に埋め込み材を押し出す圧縮ラムと、を備える冶金炉用クレイガン装置の砲身に関する。
上記タイプのクレイガン装置の砲身は、冶金炉の圧下又は溶解、すなわち銑鉄を得たり非鉄金属、合金鉄などの溶融用冶金炉の出湯口を閉鎖するために用いられる。この閉鎖工程の間に、穴埋めガンは、冶金炉の正面に対して回転装置を用いて大きな力で押される。穴埋め装置の押圧は、冶金炉の出湯口開口に穴埋めガンによって押圧された埋め込み材が硬化するまで維持される。
冶金炉の溶融容量の増加に伴って、技術に対する要求、特に出湯口の迅速且つ信頼性のある開閉に対する要求が徐々に高まっている。これに関連して、特に固形の耐久性のある埋め込み材を用いて出湯口内の埋め込み材の寿命を延ばすことを目的として、特に埋め込み材の改善に対する多大な努力がなされ、そして、埋め込み材の材料特性の結果として、出湯口の導管の修理に埋め込み材が用いられている。この発展の結果が特に耐摩耗性の埋め込み材である。しかしながら、この埋め込み材は、耐摩耗性又は摩耗抵抗の結果として、該埋め込み材と接触するクレイガン装置の砲身の部品、特に内部に200daN/cm2以上の埋め込み材圧力のある圧力シリンダに激しい摩耗を引き起こす。
これらより大きな耐摩耗性があり且つそれ故により大きな研摩性のある埋め込み材の発展は、圧力シリンダ又は摩耗ストレスに直接さらされるシリンダ穴の耐摩耗性の改善と付随して発展する。
特に、圧力シリンダのシリンダ穴における耐摩耗性の所望の増加に関する満足すべき結果は、圧力シリンダの穴壁に耐摩耗層、特に硬いクロム層を設けることによって達成されてきた。しかしながら、耐摩耗性を高める対策にもかかわらず、これはいかなる場合にも圧力シリンダの寿命を延ばし、寿命に達した後に、クレイガン装置の砲身を問題なく操作できるのを保証するために圧力シリンダ又はシリンダ穴の表面を修理しなければならない。
実際のところは、圧力シリンダの穴壁における表面コーティングの修理又は修繕には、かなりのプロセス工学のノウハウが要求され、このような圧力シリンダの修理は、通常、圧力シリンダの製造業者だけでなされ、その結果、クレイガン装置の砲身が使われている冶金炉の作業者の付随する労力がつきものである。
圧力シリンダの修理費に関する改善を可能にするために、出願人はかつて硬化したライナが挿入された圧力シリンダを提供するための試験を実施した。しかしながら、特に、付随するライナの製造に含まれる労力の結果として、対応する成果が実際の操作に不適であることが分かった。
本発明の目的は、高い摩耗抵抗を有し且つ修理しやすい設計で費用効率良く生産される圧力シリンダを備えたクレイガン装置の砲身を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係るクレイガン装置の砲身は請求項１の特徴を有する。
本発明に係るクレイガン装置の砲身において、上記シリンダは、シリンダライナを有し、該シリンダライナは、該シリンダライナに挿入され、管を形成するために溶接されたプレート部からなる少なくとも１つの挿入スリーブからなる摩耗スリーブ組立体を有している。
本発明に係る摩耗スリーブ組立体は、一方においては、プレート部からなる上記挿入スリーブの結果として費用効率良く製造される。他方においては、上記挿入スリーブは上記圧力シリンダのシリンダライナと独立の部品を構成し、この部品は、該シリンダライナと組み合わせて圧力シリンダを構成し、その結果、上記挿入スリーブのいかなる摩耗後も、この部品は上記シリンダライナと挿入スリーブとの間の結合を単純に機械的に解くことにより、取り外され又は交換されてもよい。特に、万一の場合には、上記圧力シリンダの上記シリンダライナは溶接構造として設計され、最適設計は、最も安くて可能性のある製造コストで最も高くて可能性のある部品強度を目的として得られる。
穴壁に摩耗コーティングが施された圧力シリンダの修理の場合とは異なり、本発明に係る摩耗スリーブ組立体が設けられた圧力シリンダの修理では、摩耗スリーブの交換だけを要する。本ケースは上記圧力シリンダの穴壁に摩耗コーティングを適用するケース以外で、この目的のためにプロセス工学のノウハウが特に必要ではなく、これを実行するのに適するように構成された装置を備えている。それどころか、比較的簡素に構成された油圧装置は、通常、上記圧力シリンダのメンテナンスを実行できるようにするために、取り替え用の挿入スリーブを押し出して挿入するのに十分である。これは、経営資源のみを頻繁に有する冶金炉の作業者において、彼らの視野の範囲内でなされる。
上記挿入スリーブの好ましい実施形態において、これは縦方向の溶接シームを備えるチューブを形成するプレート部を形成する場合、上記挿入スリーブは上記圧力シリンダのシリンダライナに挿入されてもよく、それにより、上記溶接シームが該圧力シリンダの該シリンダライナ内に径方向に規定された態様で配置される。これは、上記出湯樋上の詰め物内に通常配置された上記圧力シリンダが上記シリンダライナの最も低い縦方向部に重力による最も大きな摩耗にさらされる場合に重要である。さらに、摩耗を促進する溶接シーム領域は、特に上記圧力シリンダのこの摩耗が激しい縦方向部の外側に配置されてもよい。
プレート部が熱処理によって硬化した低炭素鋼からなる場合、上記挿入スリーブの耐摩耗設計の観点から有利であることが分かる。この場合、比較的低炭素比率であるため、この目的のために要求される溶接性能に悪い影響を有する可能性のある銑鉄要素が無い場合には、上記挿入スリーブの十分な硬度が同時に達成される。
特に上記溶接工程における上記挿入スリーブの製造の観点からの良い結果が、炭素含有両が0.5wt.%以下かつクロム含有量が1.5wt.%の鋼からなるプレート部を用いると達成される。
特に、炭素含有率が0.25wt.%以下かつクロム含有率が0.75wt.%以下の鋼を用いると有利である。
上記圧力シリンダの全体要素の強度への上記挿入スリーブの実質的な寄与は、上記挿入スリーブの壁の厚さが上記シリンダライナの壁の厚さに対して10%以下の場合に達成される。これにより、上記挿入スリーブは、交換可能な摩耗部として有利に働くだけでなく、上記シリンダライナと組み合わせた上記圧力シリンダの要素強度に寄与する。これにより、シリンダライナがその穴壁に覆われるように設けられた圧力シリンダと比較して、上記シリンダライナの壁の厚さを薄くするのが可能となり、材料とコストを減らすことができる。
上記で検討した影響は、上記挿入スリーブの壁の厚さが上記シリンダライナの壁の厚さの20%〜40%の場合に特に顕著である。
特に好ましい実施形態では、上記摩耗スリーブ組立体が一対の挿入スリーブからなり、それにより、例えば、特に高い摩耗、局所的に制限され又は部分的に上記摩耗スリーブ組立体と交換可能な対象となる上記圧力シリンダの口金と対向する上記シリンダの正面部において交換可能である。
２つ又はそれ以上の挿入スリーブからなる上記摩耗スリーブ組立体は、上記挿入スリーブが上記シリンダライナに、正面の内周端上のベベルによって形成された溝断面を有する互いに対向する正面を有する接続継手を形成するように、挿入されている。一方で、これは、上記ピストンを備える上記圧力シリンダの接触面から急に突出するエッジが、上記挿入スリーブ間の上記接続継手の領域に形成されるのを防止する。同時に、このように構成された溝断面の結果、径方向に円周状に充填し又は収容する空間が形成されており、該空間内には、埋め込み材又は埋め込み材粒子が、この充填空間にこれを充填し、上記ピストンが接続継手を軸方向動作においてスィープするときに、最も低い可能性の摩耗性を有する挿入スリーブ間の連続的な変位を可能にするクレイガン装置の砲身の操作の間に集まる。
軸方向に連続的に延びる摩耗スリーブ組立体を形成するために、挿入スリーブが同一内径の互いに異なる外径を有し、かつ上記シリンダライナの段状の収容穴に挿入されている場合に、上記挿入スリーブと上記シリンダライナの穴との間における機械的な周囲の接触の結果、穴深さ全体に亘って挿入抵抗を克服する必要がなく、同じ側から上記シリンダライナの穴に上記挿入スリーブが挿入されてもよい。
上記挿入スリーブと上記シリンダライナの収容穴との間にすきまばめが形成されていると特に有利であり、その場合に、該挿入スリーブは比較的小さな力で上記シリンダライナに挿入又は交換されうる。上記挿入スリーブの最下部の縦断面を配置するために上記シリンダライナの穴内の挿入スリーブの径方向における相対配置を必要に応じて単に変更ことがより容易になり、当該挿入スリーブは、この摩耗領域外において、重力によって特定の摩耗を受け、代わりにこれまで相対的に取り外された縦断面図が配置されているため、挿入スリーブ全体の寿命を延ばすことができる。好ましい実施形態は、図面を参照して以下に詳細に説明される。
図１はクレイガン装置の砲身１０の主な構成、すなわち埋め込み材１３用の注入口１２と油圧駆動部１５を有する圧縮ラム１４とを備えた圧力シリンダ１１を示しており、該油圧駆動部１５は圧力シリンダ１１内を移動することができる。上記圧縮ラム１４は径方向に変位可能なピストンリング１６によって上記圧力シリンダ１１の内側面１７に対してシールされている。
上記埋め込み材１３は、圧縮ラム１４が前進するにつれて圧力シリンダ１１の前端に装着された口金１９を介して上記冶金炉の出湯口に押し出される。
図２は、上記圧力シリンダ１１の収容穴２０に挿入された摩耗スリーブ組立体１８を備えた圧力シリンダ１１の縦断面図である。本実施形態において、上記圧力シリンダ１１は、シリンダライナ２１と、溶接継手２２を用いて該シリンダライナ２１の前端に接続されたフランジリング２３，２４とを備えた溶接構造として設計されている。上記圧力シリンダ１１は、当該フランジリングによって、上記クレイガン装置の砲身１０に隣接する部品に接続することができる。
本実施形態の例示的形態では、上記摩耗スリーブ組立体１８は、段状の穴として設計された上記収容穴２０に挿入された一対の挿入スリーブ２５，２５からなる。本実施形態では、上記挿入スリーブ２６が上記シリンダライナ２１の停止端２７に隣接する穴部２８に配置され、該穴部２８は、上記挿入端２９に延びる調整穴部３０に比べて小径の径ｄＢ１を有し、該調整穴部３０は径ｄＢ２を有している。
図２及び図４から分かるように、上記挿入スリーブ２５，２６は同一内径ｄＨの互いに異なる外径ＤＨ１，ＤＨ２を有している。上記挿入スリーブ２５，２６の異なる外径ＤＨ１，ＤＨ２は、上記穴部２８，３０の穴径ｄＢ１，ｄＢ２と一致しており、上記挿入スリーブ２６と穴部２８との間及び上記挿入スリーブ２５と穴部３０との間にそれぞれすきまばめが形成されている。上記シリンダライナ２１の挿入端２９から上記挿入スリーブ２５，２６を挿入すると、上記挿入端２９よりも後部の穴部２８の領域において、上記挿入スリーブ２６と上記収容穴２０との間に円周面接触が形成される。
図３は、シリンダライナ２１の前部の穴部３０に収容された挿入端２９に関する挿入スリーブ２５の正面を示している。図３から分かるように、上記挿入スリーブ２５、図２の挿入スリーブ２６も同様に、半製品として設計されたプレート部３１を含み、該プレート部３１は図３に示す管状に平面状の伸ばす成形技術によって形成されている。図３に示す上記挿入スリーブ２５を成形するために、成形工程の結果としてプレート部３１の対向する縦方向端３２，３３は溶接接続部３４によって互いに接続されている。
図３に示す上記シリンダライナ２１とは異なり、上記シリンダライナ２１は、後続の溶接成形工程において管状に成形されてもよい。熱処理による低合金シート材を含む上記挿入スリーブ２５，２６とは異なり、上記シリンダライナ２１は品質の良い溶接によって特徴付けられる構造材で構成されるのが好ましい。
図３に示すように、上記挿入スリーブ２５の上記溶接接続部３４の相対的な径方向位置は、本実施形態では、外側に配置されるように、すなわち、上記シリンダライナ２１の径方向で最も低い円周領域に形成された摩耗領域３５に選択されるのが有利である。上記摩耗領域３５において、埋め込み材粒子３７は、重力によって堆積し、上記圧縮ラム１４のリフト運動の間に、ピストン側面３６と上記内側面１７又は挿入スリーブ２５，２６との間に配置される（図１参照）。
摩耗を増加させる効果とは異なり、図４に示すように、溶接継手３９の領域に形成されて互いに対向する正面４１，４２上に形成されたベベル４３，４４からなる衝突溝４０の溝断面３８において、上記埋め込み材粒子３７の堆積は、挿入スリーブ２５，２６の間における連続的でショルダーレスな移動を形成し、その結果、上記溶接継手３９の領域において、上記埋め込み材粒子３７は、有利な設計による摩擦の軽減を保証する。
Claims (11)
- 埋め込み材を収容する圧力シリンダと、該圧力シリンダの口金から冶金炉の出湯口に押し出される該埋め込み材を押し出す圧縮ラムと、を備えた冶金炉用クレイガン装置の砲身であって、
上記圧力シリンダ(11)は、シリンダライナ(21)を有し、
該シリンダライナ(21)は、該シリンダライナ(21)に挿入され、溶接されたプレート部(31)からなる少なくとも１つの挿入スリーブ(25,26)からなる摩耗スリーブ組立体(18)を有していることを特徴とする冶金炉用クレイガン装置の砲身。 - 請求項１に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記挿入スリーブ(25,26)は、縦方向の溶接シームを有する管に形成されるプレート部(31)によって形成されていることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項１又は２に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記プレート部(31)は、熱処理によって硬化した低炭素鋼によって形成されていることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項３に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記プレート部(31)の鋼の炭素含有量は0.5wt.%以下であり、該鋼のクロム含有量は1.5wt.%以下であることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項４に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記プレート部(31)の鋼の炭素含有量は0.25wt.%以下であり、該鋼のクロム含有量は0.75wt.%以下であることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項１〜５のいずれか１項に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記挿入スリーブ(25,26)の壁の厚さは、上記シリンダライナ(21)の壁の厚さの少なくとも10%であることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項６に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記挿入スリーブ(25,26)の壁の厚さは、上記シリンダライナ(21)の壁の厚さの20%〜40%であることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項１〜７のいずれか１項に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記摩耗スリーブ組立体(18)は、一対の挿入スリーブ(25,26)からなることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項８に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記挿入スリーブ(25,26)は、該挿入スリーブ(25,26)が互いに向かい合う正面(41,42)を有し、該正面(41,42)の内端上のベベル(43,44)によって形成された溝状断面(38)を有する接続継手(39)を形成するように、上記摩耗スリーブ組立体(18)を形成するために、上記シリンダライナ(21)に挿入されていることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項８又は９に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記挿入スリーブ(25,26)は、同一内径(dH)の互いに異なる外径(DH1,DH2)を有し、連続的で軸方向に延びる摩耗スリーブ組立体(18)を形成するために、上記シリンダライナ(21)の段状の収容穴(20)に挿入されていることを特徴とするクレイガン装置の砲身。 - 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のクレイガン装置の砲身において、
上記挿入スリーブ(25,26)と上記シリンダライナ(21)の上記収容穴(20)との間にすきまばめが形成されていることを特徴とするクレイガン装置の砲身。
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