JP2014161880A - Sliding nozzle plate - Google Patents

Sliding nozzle plate Download PDF

Info

Publication number
JP2014161880A
JP2014161880A JP2013034887A JP2013034887A JP2014161880A JP 2014161880 A JP2014161880 A JP 2014161880A JP 2013034887 A JP2013034887 A JP 2013034887A JP 2013034887 A JP2013034887 A JP 2013034887A JP 2014161880 A JP2014161880 A JP 2014161880A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal hoop
plate body
insulating material
heat insulating
nozzle plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013034887A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichiro Akamine
経一郎 赤峰
Arihito Mizobe
有人 溝部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Krosaki Harima Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krosaki Harima Corp filed Critical Krosaki Harima Corp
Priority to JP2013034887A priority Critical patent/JP2014161880A/en
Publication of JP2014161880A publication Critical patent/JP2014161880A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress lowering of a binding force due to a metal hoop in a sliding nozzle plate in which the metal hoop is provided along in a circumferential direction of an outer peripheral side surface of a sliding nozzle plate body made of a refractory material.SOLUTION: A sliding nozzle plate has a region, in which a heat insulation material 4 is provided, between an outer peripheral side surface of a sliding nozzle plate body 2 and a metal hoop 4. The metal hoop 3 is linear in a circumferential direction of the outer peripheral side surface of the sliding nozzle plate body 2 in the region in which the heat insulation material 4 is provided, and the outer peripheral side surface of the sliding nozzle plate body 2 and the metal hoop 3 directly contact to each other in a region other than the region in which the heat insulation material 4 is provided.

Description

本発明は、溶融金属容器から溶融金属を排出する際の流量を制御するスライディングノズル装置(以下「SN装置」という。)に使用されるスライディングノズルプレート(以下「SNプレート」という。)に関する。   The present invention relates to a sliding nozzle plate (hereinafter referred to as “SN plate”) used in a sliding nozzle device (hereinafter referred to as “SN device”) for controlling the flow rate when discharging molten metal from a molten metal container.

SNプレートは、溶融金属を排出するための内孔を有する板状の構造体である。また、SN装置は、2枚又は3枚の独立したSNプレートを相対的に摺動させて、各SNプレートの内孔が重なって生じる開孔部分の面積を変えることにより溶融金属の流量を制御する。   The SN plate is a plate-like structure having an inner hole for discharging molten metal. In addition, the SN device controls the flow rate of molten metal by sliding two or three independent SN plates relative to each other and changing the area of the opening that overlaps the inner holes of each SN plate. To do.

SNプレートは、その内孔付近が溶融金属の融点以上の高温に曝され、また、繰り返して使用されるので前記高温域と大気温度域の間で、大きな温度変化を受ける等、耐火材料にとって苛酷な条件で使用される。また、SNプレートはSN装置内部で固定され、SNプレートの面間から溶融金属漏れが生じないように、面間には高い圧力が負荷される。SNプレートには、このように様々な機械応力や熱応力による割れ、亀裂が生じやすい。   The SN plate is exposed to high temperatures above the melting point of the molten metal, and the SN plate is repeatedly used, so that it undergoes a large temperature change between the high temperature range and the atmospheric temperature range. Used under various conditions. Further, the SN plate is fixed inside the SN device, and a high pressure is applied between the surfaces so that molten metal leakage does not occur between the surfaces of the SN plate. In the SN plate, cracks and cracks due to various mechanical stresses and thermal stresses are likely to occur.

その対策として、耐火物からなるSNプレート本体の外周側面にその周方向に沿って帯状の金属製フープを設置する手段が多く採用されている。これは、SNプレート本体に生じる応力を緩和して亀裂の発生自体を抑制すること、亀裂が発生した後の亀裂の拡大を抑制すること、更には亀裂により分断されたSNプレート本体がSNプレートの交換時に崩壊することなく一体構造のまま回収できるようにすること、等を目的とする。   As a countermeasure, many means for installing a band-shaped metal hoop along the circumferential direction on the outer peripheral side surface of the SN plate main body made of refractory are employed. This is because the stress generated in the SN plate body is relaxed to suppress the generation of the crack itself, the expansion of the crack after the crack is generated, and the SN plate body divided by the crack is The purpose is to make it possible to recover the integrated structure without collapsing at the time of replacement.

このようにSNプレート本体の外周側面に金属製フープを設置する方法としては、例えば特許文献1に記載されているように、SNプレート本体の外周側面及び底面部分にモルタルを介して金属板を巻装する方法が実施されていた。しかしながら、この方法の場合、金属製フープとSNプレート本体との間のモルタル自体が応力を緩和して、金属製フープによるSNプレート本体の拘束力が低減し、亀裂の発生や拡大を抑制することができない。更にはモルタル自体が破壊して、金属製フープが緩み、拘束する機能を喪失することがあった。   As a method of installing the metal hoop on the outer peripheral side surface of the SN plate main body as described above, for example, as described in Patent Document 1, a metal plate is wound around the outer peripheral side surface and the bottom surface portion of the SN plate main body via mortar. A method of wearing was implemented. However, in the case of this method, the mortar itself between the metal hoop and the SN plate body relaxes the stress, the binding force of the SN plate body by the metal hoop is reduced, and the occurrence and expansion of cracks are suppressed. I can't. Furthermore, the mortar itself may break down, and the metal hoop may loosen and lose its restraining function.

そのため、金属製フープをSNプレート本体に直接接触させる方法、具体的には、金属製フープを高温にして膨張させておき、室温に保持したSNプレート本体に装着して冷却し、金属製フープによる拘束力を高める方法(いわゆる焼嵌め法)が広く採用されることになった。   Therefore, a method in which the metal hoop is brought into direct contact with the SN plate main body, specifically, the metal hoop is expanded at a high temperature, mounted on the SN plate main body kept at room temperature, cooled, and the metal hoop is used. A method of increasing the binding force (so-called shrink fitting method) has been widely adopted.

しかしながら、SNプレートは、溶融金属排出中、内孔付近が最も高温域となり、内孔を中心として外周側面部まで連続的な温度分布が生じる。したがって、前記の金属製フープをSNプレート本体に直接接触させる方法では、金属製フープがSNプレート本体から多量に受熱して高温になるという問題が生じる。金属製フープの熱膨張率は耐火物からなるSNプレート本体の熱膨張率よりも大きい。また、温度域によっては金属製フープのクリープ特性が顕著に現れる。これらの原因により、金属製フープの高温化は、SNプレート本体の拘束力低下の要因となる。   However, in the SN plate, during the molten metal discharge, the vicinity of the inner hole becomes the highest temperature region, and a continuous temperature distribution occurs from the inner hole to the outer peripheral side surface. Therefore, in the method in which the metal hoop is brought into direct contact with the SN plate body, there is a problem that the metal hoop receives a large amount of heat from the SN plate body and becomes high temperature. The thermal expansion coefficient of the metal hoop is larger than the thermal expansion coefficient of the SN plate body made of refractory. Further, depending on the temperature range, the creep property of the metal hoop appears remarkably. Due to these causes, the high temperature of the metal hoop causes a reduction in the binding force of the SN plate body.

このような金属製フープの高温化の対策として、例えば特許文献2には、内周面全周に凹凸を設けた金属製フープを焼嵌め法にてSNプレート本体の外周側面に固定する方法が提案されている。これによりSNプレート本体に対する金属製フープの接触面積が減少し、SNプレート本体と金属製フープとの間の通風効果により、SNプレート本体から金属製フープへの伝熱量が減少し、金属製フープの過熱、膨張が抑制され、SNプレート本体を補強ないしは拘束する機能が維持され、SNプレートの寿命が長くなる等の効果が得られるとされている。   As a countermeasure against such a high temperature of the metal hoop, for example, in Patent Document 2, there is a method of fixing a metal hoop provided with unevenness on the entire inner peripheral surface to the outer peripheral side surface of the SN plate body by a shrinkage fitting method. Proposed. As a result, the contact area of the metal hoop with respect to the SN plate main body is reduced, and the amount of heat transfer from the SN plate main body to the metal hoop is reduced by the ventilation effect between the SN plate main body and the metal hoop. It is said that overheating and expansion are suppressed, the function of reinforcing or restraining the SN plate body is maintained, and effects such as an increase in the life of the SN plate are obtained.

この特許文献2において金属製フープはその凸部頂点でのみSNプレート本体に直接接触し、金属製フープのSNプレート本体との接触点以外の部分はSNプレート本体の外形とほぼ相似形としている。しかしながら、金属製フープの凸部頂点でのみSNプレート本体に直接接触することは、凸部頂点でのみ拘束力を保持させることとなり、この凸部頂点に応力が集中することになる。その結果、前記の凸部頂点を起点にしてSNプレート本体に亀裂や割れが発生しやすくなり、また、その起点の周辺は凹部すなわち空間であるから、亀裂等の拡大を阻止することができないので、亀裂や割れが拡大しやすくなる。また、高温下での使用中に、金属製フープのSNプレート本体との接触点以外の部分が直線状に変形して、金属製フープの緩みが生じる。   In Patent Document 2, the metal hoop directly contacts the SN plate main body only at the top of the convex portion, and the portion other than the contact point of the metal hoop with the SN plate main body is substantially similar to the outer shape of the SN plate main body. However, direct contact with the SN plate main body only at the convex portion vertex of the metal hoop causes a restraint force to be held only at the convex portion vertex, and stress concentrates on the convex portion vertex. As a result, cracks and cracks are likely to occur in the SN plate body starting from the top of the convex part, and since the periphery of the starting point is a concave part, that is, a space, expansion of cracks and the like cannot be prevented. , Cracks and cracks are easier to expand. In addition, during use at high temperatures, portions other than the contact point of the metal hoop with the SN plate body are deformed in a straight line, and the metal hoop is loosened.

実開昭51−15113号公報Japanese Utility Model Publication No. 51-15113 特開平9−285861号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-285861

本発明が解決しようとする課題は、耐火物製のSNプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープを設置したSNプレートにおいて、金属製フープによる拘束力の低下を抑制することにあり、ひいては、高温下での使用時にSNプレート本体に亀裂や破壊が発生し、また亀裂が拡大することを抑制し、更には使用後にSNプレート本体が金属製フープから容易に外れることを抑制することにある。   The problem to be solved by the present invention is to suppress a reduction in restraining force caused by a metal hoop in an SN plate in which a metal hoop is installed along the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the SN plate body made of refractory. In addition, the SN plate body is prevented from cracking or breaking when used under high temperature, and the crack is prevented from expanding, and further, the SN plate body is prevented from easily coming off the metal hoop after use. It is in.

本発明は、溶融金属を排出するための内孔を有する耐火物製のSNプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープが設置されたSNプレートにおいて、金属製フープの長さが増大することによる拘束力の低下を抑制するSNプレートを提供する。すなわち、本発明は、次の(1)から(7)のSNプレートを提供する。   The present invention relates to an SN plate in which a metal hoop is installed along the circumferential direction of the outer peripheral side surface of a refractory SN plate body having an inner hole for discharging molten metal, and the length of the metal hoop is increased. Provided is an SN plate that suppresses a reduction in restraining force due to the operation. That is, the present invention provides the following SN plates (1) to (7).

(1)溶融金属を排出するための内孔を有する耐火物製のSNプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープが設置されたSNプレートにおいて、
SNプレート本体の外周側面と金属製フープとの間に断熱材が設置されている領域を有し、前記断熱材が設置されている領域における金属製フープはSNプレート本体の外周側面の周方向に直線状であり、前記断熱材が設置されている領域以外の領域ではSNプレート本体の外周側面と金属製フープとが直接接触していることを特徴とするSNプレート。
(2)前記断熱材が設置されている領域は、SNプレート本体の外周側面においてSNプレート本体の内孔の中心から最短距離にある点を含む連続領域、又は当該連続領域及びその他の連続領域である(1)に記載のSNプレート。
(3)前記内孔の中心から最短距離にある点を含む連続領域は、SNプレート本体の外周側面の周方向に沿って、前記内孔の直径以上の長さを有する(1)又は(2)に記載のSNプレート。
(4)前記断熱材が設置されている領域における金属製フープの熱膨張量は、同位置でのSNプレート本体の熱膨張量以下である(1)から(3)のいずれかに記載のSNプレート。
(5)前記金属製フープがステンレス鋼からなる(1)から(4)のいずれかに記載のSNプレート。
(6)前記金属製フープがステンレス鋼のうちSUS430からなる(5)に記載のSNプレート。
(7)前記金属製フープがステンレス鋼のうちSUS304からなる(5)に記載のスライディングノズルプレート。
(1) In the SN plate in which a metal hoop is installed along the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the SN plate body made of refractory having an inner hole for discharging molten metal,
It has the area | region in which the heat insulating material was installed between the outer peripheral side surface of SN plate main body, and metal hoop, and the metal hoop in the area | region in which the said heat insulating material is installed is the circumferential direction of the outer peripheral side surface of SN plate main body. The SN plate, which is linear and has an outer peripheral side surface of the SN plate body and a metal hoop that are in direct contact with each other in a region other than the region where the heat insulating material is installed.
(2) The region where the heat insulating material is installed is a continuous region including a point at the shortest distance from the center of the inner hole of the SN plate body on the outer peripheral side surface of the SN plate body, or the continuous region and other continuous regions. The SN plate according to (1).
(3) The continuous region including the point at the shortest distance from the center of the inner hole has a length equal to or greater than the diameter of the inner hole along the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the SN plate body (1) or (2 ) SN plate.
(4) The thermal expansion amount of the metal hoop in the region where the heat insulating material is installed is equal to or less than the thermal expansion amount of the SN plate body at the same position, and the SN according to any one of (1) to (3) plate.
(5) The SN plate according to any one of (1) to (4), wherein the metal hoop is made of stainless steel.
(6) The SN plate according to (5), wherein the metal hoop is made of SUS430 out of stainless steel.
(7) The sliding nozzle plate according to (5), wherein the metal hoop is made of SUS304 out of stainless steel.

以下詳細に説明する。   This will be described in detail below.

SNプレートにおいては鋳造時、SNプレート本体の内孔を溶融金属が通過することから、その内孔付近は高温となり外周側面に向かって温度分布が生じる。このように内孔付近は高温になることから、この部位は他の領域よりも相対的に大きく膨張する。この膨張により、鋳造時のSNプレート本体の外周側面には強い引張り応力が生じる。通常用いられる焼嵌めされた金属製フープは、鋳造初期は、その拘束力によりSNプレート本体の外周側面に生じる引張り応力を押さえ込む効果があるが、熱伝達により金属製フープはやがて熱膨張する。金属製フープの熱膨張係数αHBは、普通鋼製の場合約11×10−6/℃であるが、これに対し耐火物からなるSNプレート本体の熱膨張係数αは約5〜7×10−6/℃と、金属製フープの熱膨張係数の方が大きい。したがって金属製フープによる拘束力は低下し、SNプレート本体の外周側面側の引張り応力を押さえ込む効果が低下する、又は得られなくなることがある。 In the SN plate, the molten metal passes through the inner hole of the SN plate body at the time of casting, so that the vicinity of the inner hole becomes a high temperature and a temperature distribution is generated toward the outer peripheral side surface. Thus, since the vicinity of the inner hole becomes high temperature, this portion expands relatively larger than other regions. Due to this expansion, a strong tensile stress is generated on the outer peripheral side surface of the SN plate main body during casting. Normally used shrink-fitted metal hoops have the effect of suppressing the tensile stress generated on the outer peripheral side surface of the SN plate body by the restraining force at the initial stage of casting, but the metal hoops eventually expand due to heat transfer. The thermal expansion coefficient α HB of the metal hoop is about 11 × 10 −6 / ° C. in the case of ordinary steel, whereas the thermal expansion coefficient α R of the SN plate body made of refractory is about 5 to 7 ×. The coefficient of thermal expansion of the metal hoop is 10 −6 / ° C., which is larger. Therefore, the restraining force by the metal hoop is reduced, and the effect of suppressing the tensile stress on the outer peripheral side surface of the SN plate body may be reduced or may not be obtained.

本発明では、SNプレート本体の外周側面と金属製フープとの間に、断熱材が存在する領域を設け、焼嵌めされた金属製フープへの熱伝達量を低減してその熱膨張を小さくすることで、SNプレート本体に対する拘束力の低下等を抑制する。   In this invention, the area | region where a heat insulating material exists is provided between the outer peripheral side surface of SN plate main body, and metal hoops, the amount of heat transfer to the metal hoops by which shrink fitting was carried out is reduced, and the thermal expansion is made small. This suppresses a decrease in the binding force on the SN plate body.

本発明において断熱材が設置されていない領域では、SNプレート本体の外周側面と金属製フープとは直接接触している。これら直接接触部分のうち、SNプレート本体の外周側面において主として屈曲し又は曲線をなしている部分の接触点において、金属製フープがSNプレート本体への拘束力すなわち圧縮応力を生じさせて、SNプレート本体を拘束する。   In the region where the heat insulating material is not installed in the present invention, the outer peripheral side surface of the SN plate main body and the metal hoop are in direct contact. Among these direct contact portions, the metal hoop generates a restraining force, that is, a compressive stress on the SN plate main body at the contact point of a portion that is mainly bent or curved on the outer peripheral side surface of the SN plate main body. Restrain the body.

また本発明においては、断熱材が設置されている領域における金属製フープは、SNプレート本体の外周側面の周方向に直線状であることが必要である。断熱材が設置されている領域において金属製フープが直線状でない場合は、金属製フープがその領域のSNプレート本体の外周側面の長さよりも相対的に長くなって高温下での金属製フープの膨張量が相対的に大きくなること、及び高温下での金属製フープの軟化による変形が大きくなると共に金属製フープによるSNプレート本体の保持能力や拘束力が低下する。   Moreover, in this invention, the metal hoop in the area | region in which the heat insulating material is installed needs to be linear in the circumferential direction of the outer peripheral side surface of SN plate main body. When the metal hoop is not linear in the region where the heat insulating material is installed, the metal hoop is relatively longer than the length of the outer peripheral side surface of the SN plate body in the region, and the metal hoop at a high temperature The expansion amount becomes relatively large, and the deformation due to the softening of the metal hoop at a high temperature increases, and the holding ability and restraining force of the SN plate main body by the metal hoop decrease.

金属製フープによるSNプレート本体の拘束力の低下を抑制することは、すなわち、SNプレート本体の外周側面と金属製フープの熱膨張による長さの増加分の差をできるだけ小さくすることであり、金属製フープの長さの増加分がSNプレート本体の外周側面長さの増加分より小さいことが理想的である。   Suppressing the decrease in the binding force of the SN plate main body due to the metal hoop is to minimize the difference in the increase in length due to the thermal expansion of the outer peripheral side surface of the SN plate main body and the metal hoop. Ideally, the increase in the length of the hoop is smaller than the increase in the outer peripheral side length of the SN plate body.

鋳造の操業においては、金属製フープを備えたSNプレートは金属製のSN装置内に設置され、その側面の少なくとも一部が強力に圧着又は拘束された状態で使用される。またSNプレート本体への金属製フープの設置においては、金属製フープを昇温して膨張させた状態で室温のSNプレート本体に嵌め込む。するとその後冷却された金属製フープが収縮するが、SNプレート本体の寸法は実質的に一定であるのでその収縮挙動がSNプレート本体への圧縮応力となり、SNプレート本体を強く拘束する(いわゆる焼嵌め法)。   In the casting operation, the SN plate provided with a metal hoop is installed in a metal SN device, and is used in a state where at least a part of its side surface is strongly pressed or restrained. Further, in installing the metal hoop on the SN plate body, the metal hoop is fitted into the SN plate body at room temperature in a state where the metal hoop is heated and expanded. Then, the cooled metal hoop contracts, but the size of the SN plate main body is substantially constant, so the contraction behavior becomes compressive stress on the SN plate main body and strongly restrains the SN plate main body (so-called shrink fitting). Law).

すなわち、焼嵌め法では、少なくとも焼嵌め時以下の温度領域及び金属製フープの熱膨張量がSNプレート本体の熱膨張量を超えるまでの状態ではSNプレート本体の外周側面の長さよりも短い金属製フープによりSNプレート本体が拘束されている。操業中においても金属製フープがその焼嵌め時の温度を超えない部分がある場合は、焼嵌め時の温度を超えた高温になる部分があっても、操業中のSNプレート本体の外周側面全体では金属製フープの長さがSNプレート本体の外周側面の長さよりも小さい場合は、強い拘束状態を維持することができる。また、これは局部においても同様である。すなわち、操業中に金属製フープの一部が高温になってその領域の長さが熱膨張によって部分的に長くなって、当該領域のSNプレート本体の外周側面の長さよりも大きくなる部分が生じたとしても、その部分での金属製フープの長さの増加分とSNプレート本体の長さの増加分との差が、その部分の金属製フープ焼嵌め時の金属製フープの収縮分(以下、単に「金属製フープの収縮分」ともいう。)を超えなければ、その局部での拘束状態を維持することができる。   That is, in the shrink-fit method, at least the temperature region below the time of shrink-fit and the state in which the thermal expansion amount of the metal hoop exceeds the thermal expansion amount of the SN plate body is shorter than the length of the outer peripheral side surface of the SN plate body. The SN plate body is restrained by the hoop. Even if there is a part where the metal hoop does not exceed the temperature during shrink fitting even during operation, the entire outer peripheral side surface of the SN plate body during operation, even if there is a part that exceeds the temperature during shrink fitting Then, when the length of the metal hoop is smaller than the length of the outer peripheral side surface of the SN plate main body, a strong restraint state can be maintained. This also applies to the local area. That is, during operation, a part of the metal hoop becomes hot, and the length of the region is partially increased by thermal expansion, resulting in a portion that is larger than the length of the outer peripheral side surface of the SN plate body in the region. Even so, the difference between the increase in the length of the metal hoop at that portion and the increase in the length of the SN plate main body is the amount of contraction of the metal hoop when the metal hoop is fitted in that portion (hereinafter referred to as , Simply referred to as “the shrinkage of the metal hoop”), the local restraint state can be maintained.

なお、SNプレート本体の形状、材質、物性、金属製フープの設置構造、材質、特性、設置方法、SN装置の構造・加圧力等の仕様、操業条件、その操業中の諸要素の変動等、個別の製品、操業等の条件は千差万別であって一定ではない。前記金属製フープの収縮分の程度、金属製フープに緩みが生じるか否か又は緩みの程度はこれらの個別の条件に依存するので、金属製フープによるSNプレート本体の拘束力低下の程度やこの拘束力低下によるSNプレートのずれの程度等は絶対的な数値化にはなじまない。   In addition, SN plate body shape, material, physical properties, metal hoop installation structure, material, characteristics, installation method, SN device structure, specifications such as pressure, operating conditions, changes in various elements during the operation, etc. The conditions for individual products and operations vary widely and are not constant. The degree of contraction of the metal hoop, whether or not the metal hoop is loosened, or the degree of looseness depends on these individual conditions. The degree of deviation of the SN plate due to a decrease in binding force is not compatible with absolute quantification.

前述のとおり、本発明において断熱材が設置されている領域における金属製フープは、SNプレート本体の外周側面の周方向に直線状であることが必要である。言い換えれば、金属製フープは、SNプレート本体との1つの接触部(断熱材が設置されている領域の始点)とそれに隣接する他の接触部(断熱材が設置されている領域の終点)との間では、SNプレート本体の外周側面の周方向に直線状であることが必要である。非直線状である場合にはその部分の長さは当該部分が直線状である場合よりも長くなる。直線状にすることで、金属製フープの前記2つの接触部間の長さを最短にすることができ、温度上昇後の熱膨張量を最小化することができる。   As described above, the metal hoop in the region where the heat insulating material is installed in the present invention needs to be linear in the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the SN plate body. In other words, the metal hoop has one contact portion with the SN plate main body (start point of the region where the heat insulating material is installed) and another contact portion adjacent thereto (end point of the region where the heat insulating material is installed). In between, it is necessary to be linear in the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the SN plate main body. When it is non-linear, the length of the portion is longer than when the portion is linear. By making it straight, the length between the two contact portions of the metal hoop can be minimized, and the amount of thermal expansion after the temperature rise can be minimized.

また、金属製フープは高温下に長時間曝されると軟化ないし変形する傾向にあるが、前記2つの接触部間の領域に非直線状部分があってそれが直線状に伸びると、その長さの増加分がSNプレート本体との間の隙間を増大させる。直線状にするとこの変形による長さ増大ないしは金属製フープによるSNプレート本体の拘束力低下を抑制することができる。   In addition, metal hoops tend to soften or deform when exposed to high temperatures for a long time, but if there is a non-linear part in the region between the two contact parts, The increased amount increases the gap between the SN plate body. When it is linear, it is possible to suppress an increase in length due to this deformation or a decrease in the restraining force of the SN plate body due to a metal hoop.

一方、SNプレート本体の温度分布は、溶融金属が通過する内孔付近が最も高く、その内孔(中心)から放射状に低下する。そしてその膨張量は、その温度分布にしたがって、最も高温域となる内孔部が最も大きく、内孔部から遠ざかるにしたがって漸次低下する分布となる。   On the other hand, the temperature distribution of the SN plate main body is highest near the inner hole through which the molten metal passes, and decreases radially from the inner hole (center). The amount of expansion is a distribution in which the inner hole portion that is the highest temperature region is the largest according to the temperature distribution and gradually decreases as the distance from the inner hole portion increases.

またSNプレートは、摺動しながら流量調整を行うと共に溶融金属流を停止する機能を担うため(以下、この停止のために移動する位置を「停止位置」という。)、SNプレート本体の内孔から外周側面までの距離に関しては、前記停止位置方向が長く、前記停止位置の反対側又は摺動方向に直角方向の内孔付近が最も短いことになる。そして、SNプレート本体の外周側面の温度は、その内孔中心からの距離が近いほど高くなる。したがって、金属製フープとSNプレート本体との間に断熱材を設置する場合、相対的に高温域である領域、すなわち前記のように内孔に近いSNプレート本体の外周側面の領域に設置することが効果的である。つまり、少なくともSNプレート本体の内孔の中心から最短距離にある点を含む一つの連続領域、又はその付近の複数の連続領域に、断熱材を設置することが好ましい。また、SNプレート本体の内孔の中心から最短距離にある点を有する外周側面において、前記の点を含む内孔の直径と同じ長さの部分は高温になるので、断熱材を設置する領域は、内孔の直径以上の長さを有する範囲とすることが好ましい。   Further, the SN plate adjusts the flow rate while sliding, and has a function of stopping the molten metal flow (hereinafter, the position to move for the stop is referred to as “stop position”). As for the distance from the outer peripheral side to the outer peripheral side, the stop position direction is long, and the vicinity of the inner hole in the direction perpendicular to the opposite side of the stop position or the sliding direction is the shortest. And the temperature of the outer peripheral side surface of SN plate main body becomes so high that the distance from the inner-hole center is near. Therefore, when installing a heat insulating material between the metal hoop and the SN plate body, install it in a relatively high temperature region, that is, in the region of the outer peripheral side surface of the SN plate body close to the inner hole as described above. Is effective. That is, it is preferable to install the heat insulating material in one continuous region including a point at the shortest distance from the center of the inner hole of the SN plate main body or in a plurality of continuous regions in the vicinity thereof. In addition, in the outer peripheral side surface having a point that is at the shortest distance from the center of the inner hole of the SN plate main body, the portion having the same length as the diameter of the inner hole including the point becomes high temperature. It is preferable that the length is equal to or larger than the diameter of the inner hole.

このような場所、範囲に断熱材を設置することで、金属製フープの温度上昇を効果的に抑制し、SNプレート本体とその部分にある金属製フープとの熱膨張量の差をより効果的に低減することが可能となる。   By installing a heat insulating material in such a place and range, the temperature rise of the metal hoop is effectively suppressed, and the difference in thermal expansion between the SN plate body and the metal hoop in the portion is more effective. It becomes possible to reduce it.

金属製フープの熱膨張による長さの増加分とSNプレート本体の熱膨張による外周側面の長さの増加分との相対的な関係は、SNプレート本体の熱伝導率、熱膨張率を考慮して、一般的な熱計算若しくはシミュレーションソフトウェアを使用したコンピュータシミュレーション、又は実験等のいずれの方法によっても知ることができ、また最適化することができる。   The relative relationship between the increase in length due to the thermal expansion of the metal hoop and the increase in the length of the outer peripheral side due to the thermal expansion of the SN plate body takes into account the thermal conductivity and thermal expansion coefficient of the SN plate body. Thus, it can be known and optimized by any method such as computer simulation using general thermal calculation or simulation software, or experiment.

本明細書では、後述の計算例に示すようにSNプレート本体の形状を円形として単純なモデル化及び一般的なSNプレート形状でのモデル化等を行い、金属製フープの温度、金属製フープの熱膨張量及びSNプレート本体の熱膨張量をFEMシミュレーションにより求めた。このFEMシミュレーションの前提条件は次のとおりである。すなわち、内孔の温度は、溶鋼温度が一般的に1550℃(1823K)であるので「1823」とし、SNプレート本体の外周側面の温度は、鋳造の操業では通常外気温度とほぼ等しい約30℃(303K)なので「303」とした。なお、このシミュレーションには、自社開発3次元FEMを用い、軸対象伝熱計算及び応力変形計算を行った。   In this specification, as shown in a calculation example to be described later, the SN plate body has a circular shape and is simply modeled and modeled with a general SN plate shape. The temperature of the metal hoop, the metal hoop The amount of thermal expansion and the amount of thermal expansion of the SN plate main body were determined by FEM simulation. The preconditions for this FEM simulation are as follows. That is, the temperature of the inner hole is “1823” because the molten steel temperature is generally 1550 ° C. (1823 K), and the temperature of the outer peripheral side surface of the SN plate body is about 30 ° C. which is almost equal to the normal outside air temperature in the casting operation. Since it is (303K), it was set to "303". For this simulation, a self-developed three-dimensional FEM was used to calculate the heat transfer and stress deformation calculations for the shaft.

次に、金属製フープとSNプレート本体間に断熱材を設置した場合について述べる。   Next, the case where a heat insulating material is installed between the metal hoop and the SN plate body will be described.

断熱材が設置されている場合は、断熱材とSNプレート本体とが一体となった構造体としての熱伝導率、伝熱抵抗を考慮する。そして、このようにして得た温度を基にして、SNプレート本体及び金属製フープの膨張量を求める。   When the heat insulating material is installed, the thermal conductivity and heat transfer resistance as a structure in which the heat insulating material and the SN plate main body are integrated are considered. And based on the temperature obtained in this way, the expansion | swelling amount of SN plate main body and metal hoop is calculated | required.

SNプレート本体及び金属製フープの温度、並びにこれらの膨張量の差は、SNプレート本体との間に設置する断熱材の厚みtとその熱伝導率λsの大きさに依存する。断熱材の厚みtとその熱伝導率λsの大きさは、金属製フープの熱膨張量からSNプレート本体の熱膨張量を差し引いた値ができるだけ小さくなるように設定することが好ましく、この差し引いた値がゼロ又は負の値になること、すなわち金属製フープの熱膨張量がSNプレート本体の熱膨張量以下になるように設定することが更に好ましい。   The temperature of the SN plate main body and the metal hoop, and the difference between the expansion amounts thereof depend on the thickness t of the heat insulating material installed between the SN plate main body and the thermal conductivity λs. The thickness t of the heat insulating material and the size of the thermal conductivity λs are preferably set so that the value obtained by subtracting the thermal expansion amount of the SN plate body from the thermal expansion amount of the metal hoop is as small as possible. More preferably, the value is set to zero or a negative value, that is, the thermal expansion amount of the metal hoop is equal to or less than the thermal expansion amount of the SN plate body.

ところで、焼嵌め法によりSNプレート本体に設置した後の金属製フープの長さについては、焼嵌め時の温度における長さとその後の室温における長さとが異なる。非拘束の状態ではこの長さの差分だけ縮むことになる(この差分が前記の「金属フープの収縮分」である。)。しかし、この焼嵌め前後でSNプレート本体の外周側面長さは実質的に変化しないので、実際には金属製フープの長さが短くなることはなく、金属製フープは常に引張り応力を残留した状態になる。すなわち、前記の差分が金属製フープによるSNプレート本体の拘束力を高めることになる。そして、金属製フープの熱膨張係数の方が耐火物であるSNプレート本体の熱膨張係数よりも大きいので、SNプレート本体及び金属製フープの温度上昇に伴い前記の差分による拘束力が漸次小さくなる。この差分による拘束力は、ゼロになるまでの温度域で発揮されることになる。   By the way, about the length of the metal hoop after installing in a SN plate main body by shrink fitting, the length in the temperature at the time of shrink fitting and the length in the subsequent room temperature differ. In the unconstrained state, the length is reduced by this difference (this difference is the “contraction of the metal hoop”). However, since the outer peripheral side length of the SN plate main body does not substantially change before and after the shrink fitting, the length of the metal hoop is not actually shortened, and the metal hoop always has a residual tensile stress. become. That is, the difference increases the binding force of the SN plate body by the metal hoop. And since the coefficient of thermal expansion of the metal hoop is larger than the coefficient of thermal expansion of the SN plate body which is a refractory, the restraining force due to the difference gradually decreases as the temperature of the SN plate body and the metal hoop rises. . The restraint force due to this difference is exhibited in the temperature range until it becomes zero.

一方で、金属製フープは引張り応力により塑性変形を生じて伸長する傾向がある。この伸長特性は金属の種類等によって異なる。鋳造の操業に供されて高い温度に曝されることによって金属製フープが膨張(伸長)しても、前記の焼嵌め温度時と室温時との長さの差分からこの伸長した長さを差し引いた長さが維持されていれば、その長さがSNプレート本体を拘束するための源となる。したがって、この塑性変形による伸長は小さいことが好ましい。   On the other hand, metal hoops tend to stretch due to plastic deformation caused by tensile stress. This elongation characteristic varies depending on the type of metal. Even if the metal hoop expands (extends) by being exposed to a high temperature in the casting operation, the extended length is subtracted from the difference in length between the shrink-fit temperature and the room temperature. If the length is maintained, the length becomes a source for restraining the SN plate body. Therefore, it is preferable that the elongation due to plastic deformation is small.

一般的に金属製フープの材質としては普通鋼(SS系)を使用している。しかし本発明者らは、普通鋼(SS系)よりもステンレス鋼(SUS系)の方が、この塑性変形が小さく、また、バラツキも小さいので、金属製フープの材質としてステンレス鋼(SUS系)を採用することが好ましいことをみいだした。   Generally, ordinary steel (SS type) is used as a metal hoop material. However, since the inventors of the present invention have less plastic deformation and less variation in stainless steel (SUS system) than in normal steel (SS system), stainless steel (SUS system) is used as a metal hoop material. It has been found that it is preferable to adopt.

室温における拘束力は、ステンレス鋼のうちSUS430が普通鋼及びSUS304よりも高く、約600℃を超え少なくとも800℃まではステンレス鋼のうちSUS304が普通鋼及びSUS430よりも塑性変形速度が小さい(後記実施例B参照)。なお、普通鋼はこれら特性のバラツキが大きいが、本発明における前記の特性の比較においては、普通鋼の中でもこれら特性の比較的高いものを選択して測定及び比較した。   SUS430 is higher than ordinary steel and SUS304 among stainless steels at room temperature, and the plastic deformation rate of SUS304 is lower than ordinary steel and SUS430 among stainless steels until it exceeds about 600 ° C. and exceeds at least 800 ° C. (described later) See Example B). In addition, although normal steel has a large variation in these characteristics, in the comparison of the above-described characteristics in the present invention, measurements and comparisons were made by selecting comparative steels having relatively high characteristics.

また、一般的な普通鋼(炭素鋼)の熱膨張係数は10〜12×10−6/℃程度であるが、SUS304の熱膨張係数は17〜18×10−6/℃と、普通鋼(炭素鋼)の5〜6割ほど高く、高熱膨張量による拘束力の低下が普通鋼を使用する場合よりも大きい。そこで、断熱材を設置する際の断熱材の熱伝導率、厚み、設置範囲等の決定にあたっては、使用時に到達する最高温度において金属製フープの熱膨張量とSNプレート本体の熱膨張量の差をゼロにする方向で、金属製フープの材質固有の熱膨張係数に応じた設計をする必要がある。 In addition, the thermal expansion coefficient of general ordinary steel (carbon steel) is about 10 to 12 × 10 −6 / ° C., but the thermal expansion coefficient of SUS304 is 17 to 18 × 10 −6 / ° C. Carbon steel) is about 50 to 60% higher, and the reduction of the restraining force due to the high thermal expansion amount is larger than when ordinary steel is used. Therefore, in determining the thermal conductivity, thickness, installation range, etc. of the heat insulating material when installing the heat insulating material, the difference between the thermal expansion amount of the metal hoop and the thermal expansion amount of the SN plate body at the highest temperature reached during use. It is necessary to design in accordance with the thermal expansion coefficient specific to the material of the metal hoop in the direction of zeroing.

更に、普通鋼には厳格な成分規格等が存在しないので、強度や耐熱性(塑性変形速度等)のバラツキも大きい。このようなバラツキが大きいものを金属製フープに採用すると、金属製フープの拘束力、亀裂発生程度、緩み発生程度等にも大きなバラツキを生じることになる。これに対しステンレス鋼では比較的厳格な成分規格等が存在するので、ステンレス鋼を金属製フープに採用すると、バラツキが小さく安定した拘束力、亀裂発生程度、緩み発生程度等を得ることができる。   Furthermore, since there is no strict component standard or the like in ordinary steel, there are large variations in strength and heat resistance (plastic deformation rate, etc.). If such a large variation is adopted for the metal hoop, the metal hoop has a large variation in binding force, crack generation, loosening, and the like. On the other hand, since stainless steel has relatively strict component standards and the like, when stainless steel is employed in a metal hoop, it is possible to obtain a stable restraining force with little variation, a degree of cracking, a degree of loosening, and the like.

また、SUS430の熱膨張係数は10〜12×10−6/℃と、一般的な普通鋼(炭素鋼)の熱膨張係数10〜12×10−6/℃と同程度であるので、この熱膨張の面ではSUS430の方がSUS304よりも拘束力、亀裂発生程度、緩み発生程度等に関しては有利である。したがって、少なくとも600℃以下においては普通鋼よりSUS430を採用することが好ましい。 In addition, since the thermal expansion coefficient of SUS430 is 10-12 × 10 −6 / ° C., which is similar to the thermal expansion coefficient of general ordinary steel (carbon steel), 10-12 × 10 −6 / ° C. In terms of expansion, SUS430 is more advantageous than SUS304 in terms of restraint force, crack generation, loosening, and the like. Therefore, it is preferable to adopt SUS430 over ordinary steel at least at 600 ° C. or less.

本発明により、SNプレート本体の外周側面周囲に設置した金属製フープのSNプレート本体からの緩み、ずれ等、ないしはそれによる拘束力の低下を抑制することができる。これにより、SNプレート本体の亀裂の発生や拡大、破壊が抑制され、SNプレートの耐用性が向上する。また、操業に供したSNプレートをSN装置から取り外し、再度SN装置に設置する、いわゆる再使用を行う場合に、金属製フープがSNプレート本体から脱落すること、また亀裂が生じたSNプレート本体が原形を保てずに散乱することがあるが、これらの発生が減少し、再利用率を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress loosening, displacement, etc. from the SN plate body of the metal hoop installed around the outer peripheral side surface of the SN plate body, or a reduction in binding force caused thereby. Thereby, generation | occurrence | production of the crack of SN plate main body, expansion, destruction are suppressed, and the durability of SN plate improves. Also, when the SN plate used for operation is removed from the SN device and installed in the SN device again, so-called reuse, the metal hoop falls off the SN plate body, and the cracked SN plate body Although it may be scattered without maintaining its original shape, the occurrence of these is reduced, and the reuse rate can be improved.

本発明のSNプレートの一実施形態を示し、(a)は平面図、(b)は(a)中のI部の拡大図である。One Embodiment of SN plate of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is an enlarged view of the I section in (a). 本発明のSNプレートの他の実施形態を示す要部の平面図である。It is a top view of the principal part which shows other embodiment of SN plate of this invention. 断熱材の熱伝導率λsを断熱材の厚みtで除した比λs/tと膨張差との関係を示す。The relationship between the ratio λs / t obtained by dividing the thermal conductivity λs of the heat insulating material by the thickness t of the heat insulating material and the expansion difference is shown. FEMシミュレーションにおける形状図(イメージ)を示す。The shape figure (image) in FEM simulation is shown. 同FEMシミュレーションにおける要素分割図(イメージ)を示す。The element division | segmentation figure (image) in the same FEM simulation is shown. 同FEMシミュレーションにおける断熱材を設置した要素分割図(イメージ)を示す。The element division | segmentation figure (image) which installed the heat insulating material in the same FEM simulation is shown. 同FEMシミュレーションによるSNプレート本体の温度分布を示す(断熱材を設置していない場合)。The temperature distribution of the SN plate main body by the FEM simulation is shown (when no heat insulating material is installed). 同FEMシミュレーションによるSNプレート本体の温度分布を示す(断熱材を設置した場合)。The temperature distribution of the SN plate main body by the FEM simulation is shown (when a heat insulating material is installed). 金属製フープの温度分布を調査した実験例において断熱材を2箇所に設置した場合のその設置箇所及び測温箇所を示す。In the experimental example in which the temperature distribution of the metal hoop was investigated, the installation location and the temperature measurement location when the heat insulating material was installed at two locations are shown. 同実験例において断熱材を4箇所に設置した場合のその設置箇所及び測温箇所を示す。In the same experimental example, the installation location and the temperature measurement location when the heat insulating material is installed at 4 locations are shown. 同実験例における測温結果を示し、(a)は断熱材を設置しない場合(比較例)、(b)は断熱材を2箇所に設置した場合(実施例1)、(c)は断熱材を4箇所に設置した場合(実施例2)を示す。The temperature measurement result in the same experimental example is shown, (a) when no heat insulating material is installed (comparative example), (b) when the heat insulating material is installed at two places (Example 1), (c) is the heat insulating material. (Example 2) is shown when installed in four places. 各金属種の塑性変形速度を示す。The plastic deformation rate of each metal type is shown. 各金属種の室温における応力−歪みの関係を示す。The stress-strain relationship at room temperature for each metal species is shown.

図1に本発明のSNプレートの一実施形態を示す。同図(a)はその平面図、(b)は(a)中のI部の拡大図である。   FIG. 1 shows an embodiment of the SN plate of the present invention. FIG. 4A is a plan view thereof, and FIG. 4B is an enlarged view of a portion I in FIG.

SNプレート1の本体をなすSNプレート本体2は耐火物からなり、溶融金属を排出するための内孔2aを有する。そして、このSNプレート本体2の外周側面の周方向に沿って金属製フープ3が設置されている。この金属製フープ3は焼嵌め法により設置することができる。   The SN plate body 2 forming the body of the SN plate 1 is made of a refractory material and has an inner hole 2a for discharging molten metal. And the metal hoop 3 is installed along the circumferential direction of the outer peripheral side surface of this SN plate main body 2. This metal hoop 3 can be installed by shrink fitting.

このような基本構成において、本発明のSNプレート1は、SNプレート本体2の外周側面と金属製フープ3との間に断熱材4が設置されている領域Sを有する。しかも、この領域Sにおける金属製フープ3はSNプレート本体2の外周側面の周方向に直線状に設置されている。また、断熱材が設置されている領域S以外の領域ではSNプレート本体2の外周側面と金属製フープ3とが直接接触している。   In such a basic configuration, the SN plate 1 of the present invention has a region S in which the heat insulating material 4 is installed between the outer peripheral side surface of the SN plate main body 2 and the metal hoop 3. Moreover, the metal hoop 3 in this region S is installed in a straight line in the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the SN plate body 2. Further, in the region other than the region S where the heat insulating material is installed, the outer peripheral side surface of the SN plate body 2 and the metal hoop 3 are in direct contact.

なお、図1の実施形態において、断熱材4が設置されている領域Sは、SNプレート本体2の外周側面においてSNプレート本体2の内孔2aの中心から最短距離にある点Pを含む連続領域と、その他の連続領域とからなっている。また、点Pを含む連続領域(領域S)は内孔2aの直径以上の長さを有する。   In the embodiment of FIG. 1, the region S where the heat insulating material 4 is installed includes a continuous region including a point P at the shortest distance from the center of the inner hole 2 a of the SN plate body 2 on the outer peripheral side surface of the SN plate body 2. And other continuous areas. Further, the continuous region (region S) including the point P has a length equal to or larger than the diameter of the inner hole 2a.

図2は、本発明のSNプレートの他の実施形態を示す要部の平面図である。図2の実施形態は、SNプレート本体2の外周側面がもともとは曲面状であった部分に断熱材4を設置したものである。具体的には、断熱材4を設置するためにSNプレート本体2の外周側面を切削加工し、断熱材4が設置されている領域Sにおいて、金属製フープ3がSNプレート本体2の外周側面の周方向に直線状に設置されるようにしている。このように、SNプレート本体2の外形形状に関わらず、断熱材が設置されている領域Sにおいて金属製フープ3がSNプレート本体2の外周側面の周方向に直線状に設置されるようにすることが本発明の特徴である。したがって、断熱材4の厚さは一定である必要はなく、断熱材4の厚さを変えることで、金属製フープ3を直線状に設置することもできる。   FIG. 2 is a plan view of a main part showing another embodiment of the SN plate of the present invention. In the embodiment of FIG. 2, the heat insulating material 4 is installed in a portion where the outer peripheral side surface of the SN plate body 2 was originally curved. Specifically, in order to install the heat insulating material 4, the outer peripheral side surface of the SN plate main body 2 is cut, and in the region S where the heat insulating material 4 is installed, the metal hoop 3 is attached to the outer peripheral side surface of the SN plate main body 2. It is arranged in a straight line in the circumferential direction. In this way, regardless of the outer shape of the SN plate body 2, the metal hoop 3 is linearly installed in the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the SN plate body 2 in the region S where the heat insulating material is installed. This is a feature of the present invention. Therefore, the thickness of the heat insulating material 4 does not need to be constant, and the metal hoop 3 can be installed in a straight line by changing the thickness of the heat insulating material 4.

以下、本発明に関連するFEMシミュレーションによる計算例を示す。   Hereinafter, calculation examples by FEM simulation related to the present invention will be shown.

[計算例A]
計算例Aは、従来技術すなわち断熱材を設置していない場合の、金属製フープの膨張量とSNプレートの膨張量の差を計算した例である。
[Calculation Example A]
Calculation example A is an example of calculating the difference between the expansion amount of the metal hoop and the expansion amount of the SN plate in the case where the conventional technique, that is, the heat insulating material is not installed.

本計算例での計算条件は、次のとおりである。
・SNプレート本体の内孔径Ri(内半径)=32.5mm
・SNプレート本体の外周R(外半径)=110mm
・金属製フープの熱伝達係数Hh=5W/m・K
・SNプレート本体の熱伝達係数H=50W/m・K
・金属製フープの熱膨張係数αHB=11×10−6/℃
・SNプレート本体の熱伝導率λ=5 W/m・K
・内孔温度Ti=1823K(溶鋼と同じ)
・外気温度To=303K
The calculation conditions in this calculation example are as follows.
・ Inner hole diameter Ri (inner radius) of SN plate body = 32.5mm
-SN plate body outer periphery R (outer radius) = 110 mm
・ Heat transfer coefficient of metal hoop Hh = 5W / m 2・ K
・ Heat transfer coefficient of SN plate body H = 50W / m 2・ K
・ Coefficient of thermal expansion of metal hoop α HB = 11 × 10 −6 / ° C.
-Thermal conductivity of SN plate body λ = 5 W / m · K
・ Inner hole temperature Ti = 1823K (same as molten steel)
・ Outside air temperature To = 303K

本計算例では、SNプレート本体の熱膨張係数の大小が前記膨張量の差に及ぼす影響について計算した。具体的には、SNプレート本体の熱伝導率λを一般的なSNプレート本体の熱伝導率5W/m・Kとし、熱膨張係数αを同じく一般的なSNプレート本体の熱膨張係数である5×10−6〜7×10−6/℃の範囲で計算した。表1にその結果を示す。 In this calculation example, the influence of the magnitude of the thermal expansion coefficient of the SN plate body on the difference in the expansion amount was calculated. Specifically, the thermal conductivity λ of the SN plate body is set to 5 W / m · K, and the thermal expansion coefficient α is the same as that of the general SN plate body. calculated in the range of × 10 -6 ~7 × 10 -6 / ℃. Table 1 shows the results.

このように、SNプレート本体の熱膨張係数が大きくなるほど、SNプレート本体の熱膨張量は大きくなり、金属製フープとの熱膨張量差は小さくなる傾向にある。また、この結果に示されるように一般的なSNプレート本体の熱膨張係数の範囲では、金属製フープの熱膨張量の方がSNプレート本体の熱膨張量よりも依然として大きくなっており、すなわち拘束力は低下する方向であることがわかる。   Thus, as the thermal expansion coefficient of the SN plate main body increases, the thermal expansion amount of the SN plate main body increases, and the difference in thermal expansion amount from the metal hoop tends to decrease. Further, as shown in this result, in the range of the general thermal expansion coefficient of the SN plate body, the thermal expansion amount of the metal hoop is still larger than the thermal expansion amount of the SN plate body. It can be seen that the force tends to decrease.

[計算例B]
計算例Bでは、従来技術すなわち断熱材を設置していない場合の、SNプレート本体の熱伝導率の高低が前記膨張量の差に及ぼす影響について計算した。具体的には、SNプレート本体の熱膨張係数αを一般的なSNプレート本体の熱膨張係数を6.5×10−6/℃とし、熱伝導率λを同じく一般的なSNプレート本体の熱伝導率である4〜7W/m・Kの範囲で計算した。表2にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Aと同じである。
[Calculation Example B]
In the calculation example B, the influence of the level of the thermal conductivity of the SN plate body on the difference in the expansion amount when the conventional technique, that is, the heat insulating material is not installed, was calculated. Specifically, the thermal expansion coefficient α of the SN plate body is set to 6.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal conductivity λ is the same as that of the general SN plate body. It calculated in the range of 4-7 W / m * K which is conductivity. Table 2 shows the results. Other conditions are the same as those in Calculation Example A.

このように、SNプレート本体の熱伝導率が高くなるほど、SNプレート本体の熱膨張量は大きくなるが、金属製フープの熱膨張量も大きくなり、その膨張量の差は大きくなる傾向にある。また、この結果に示されるように一般的なSNプレート本体の熱伝導率の範囲では、金属製フープの熱膨張量の方がSNプレート本体の熱膨張量よりも大きくなること、すなわち拘束力の低下を増大する傾向になることがわかる。   Thus, the higher the thermal conductivity of the SN plate body, the larger the thermal expansion amount of the SN plate body, but the larger the thermal expansion amount of the metal hoop, the greater the difference in the expansion amount. In addition, as shown in this result, in the range of the thermal conductivity of the general SN plate body, the thermal expansion amount of the metal hoop is larger than the thermal expansion amount of the SN plate body, that is, the binding force. It can be seen that there is a tendency to increase the decline.

[計算例C]
計算例Cでは、断熱材を設置した場合において、SNプレート本体の熱膨張係数の大小が前記膨張量の差に及ぼす影響について計算した。ここでは断熱材の厚みtを2mm、断熱材の熱伝導率λsを0.2W/m・K、λs/t=100W/m・Kとして、SNプレート本体の熱伝導率λを一般的なSNプレート本体の熱伝導率5W/m・Kとし、熱膨張係数αを前記計算例Aと同じく一般的なSNプレート本体の熱膨張係数である5×10−6〜7×10−6/℃の範囲とした。表3にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Aと同じである。
[Calculation Example C]
In Calculation Example C, the effect of the magnitude of the thermal expansion coefficient of the SN plate body on the difference in expansion amount was calculated when a heat insulating material was installed. Here, assuming that the thickness t of the heat insulating material is 2 mm, the heat conductivity λs of the heat insulating material is 0.2 W / m · K, and λs / t = 100 W / m 2 · K, The thermal conductivity of the SN plate body is 5 W / m · K, and the thermal expansion coefficient α is 5 × 10 −6 to 7 × 10 −6 / ° C. which is the thermal expansion coefficient of a general SN plate body as in the calculation example A. It was made the range. Table 3 shows the results. Other conditions are the same as those in Calculation Example A.

このように、断熱材の効果により、断熱材外側(金属製フープ側)の温度は、断熱材を配置しないものと比較して大幅に低下していることがわかる。この結果、熱膨張係数が大きいほどSNプレート本体の膨張量が大きくなる傾向にはあるが、いずれもSNプレート本体の膨張量の方が金属製フープの膨張量よりも大きくなって、拘束力が低下しない挙動となることがわかる。   Thus, it turns out by the effect of a heat insulating material that the temperature of the heat insulating material outer side (metal hoop side) has fallen significantly compared with the thing which does not arrange | position a heat insulating material. As a result, the larger the thermal expansion coefficient, the larger the expansion amount of the SN plate body. However, in both cases, the expansion amount of the SN plate body is larger than the expansion amount of the metal hoop, and the restraining force is increased. It can be seen that the behavior does not decrease.

[計算例D]
計算例Dでは、断熱材を設置した場合において、SNプレート本体の熱伝導率の高低が前記膨張量の差に及ぼす影響について計算した。ここでは、前記計算例Cと同じく断熱材の厚みtを2mm、断熱材の熱伝導率λsを0.2W/m・K、λs/t=100W/m・Kとし、SNプレート本体の熱膨張係数αを一般的なSNプレート本体の熱膨張係数6.5×10−6/℃とし、熱伝導率λを前記計算例Bと同じく一般的なSNプレート本体の熱伝導率である4〜7W/m・Kの範囲とした。表4にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Aと同じである。
[Calculation Example D]
In the calculation example D, when the heat insulating material was installed, the influence of the level of thermal conductivity of the SN plate body on the difference in expansion amount was calculated. Here, as in calculation example C, the thickness t of the heat insulating material is 2 mm, the thermal conductivity λs of the heat insulating material is 0.2 W / m · K, and λs / t = 100 W / m 2 · K, and the heat of the SN plate body The coefficient of expansion α is a thermal expansion coefficient of a general SN plate body of 6.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal conductivity λ is the same as that of the calculation example B, which is the thermal conductivity of a general SN plate body 4˜ The range was 7 W / m · K. Table 4 shows the results. Other conditions are the same as those in Calculation Example A.

このように、断熱材の効果により、断熱材外側(金属製フープ側)の温度は、断熱材を設置しないものと比較して大幅に低下していることがわかる。また、SNプレート本体の熱伝導率が高いほど、断熱材の外側(金属製フープ側)の温度はやや高くなり、金属製フープの熱膨張量がやや大きくなる傾向にはあるが、いずれもSNプレート本体の膨張量の方が金属製フープの膨張量よりも大きく、金属製フープによるSNプレート本体の拘束力が低下しない挙動となることがわかる。   Thus, it turns out by the effect of a heat insulating material that the temperature of the heat insulating material outer side (metal hoop side) has fallen significantly compared with the thing which does not install a heat insulating material. In addition, the higher the thermal conductivity of the SN plate body, the higher the temperature on the outside of the heat insulating material (the metal hoop side), and the amount of thermal expansion of the metal hoop tends to be slightly higher. It can be seen that the expansion amount of the plate body is larger than the expansion amount of the metal hoop, and the restraining force of the SN plate body by the metal hoop does not decrease.

[計算例E]
計算例Eは、断熱材を設置した場合において、SNプレート本体の内孔の中心からの内半径Riと外半径Rを変えて行った計算例である。ここでは、前記計算例C、Dと同じく断熱材の厚みtを2mm、断熱材の熱伝導率λsを0.2W/m・K、λs/t=100W/m・Kとし、SNプレート本体の熱膨張係数αを一般的なSNプレート本体の熱膨張係数6.5×10−6/℃、熱伝導率λを同じく一般的なSNプレート本体の熱伝導率5W/m・Kとした。表5にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Aと同じである。
[Calculation Example E]
The calculation example E is a calculation example performed by changing the inner radius Ri and the outer radius R from the center of the inner hole of the SN plate body when the heat insulating material is installed. Here, as in the calculation examples C and D, the thickness t of the heat insulating material is 2 mm, the thermal conductivity λs of the heat insulating material is 0.2 W / m · K, and λs / t = 100 W / m 2 · K. The thermal expansion coefficient α of the general SN plate body was 6.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal conductivity λ was also the general SN plate body thermal conductivity of 5 W / m · K. Table 5 shows the results. Other conditions are the same as those in Calculation Example A.

内半径Ri(内孔半径)が一定の場合、外半径Rが大きいほど、すなわちR/Riが大きいほど、SNプレート本体の膨張量及び金属製フープの膨張量ともに大きくなる傾向にあるが、SNプレート本体の膨張量の方がその割合が大きく、SNプレート本体の膨張量と金属製フープの膨張量の差が大きくなり、拘束力は強くなる傾向にある。一方、外半径Rが一定で、内半径Ri(内孔半径)が大きくなると、SNプレート本体の膨張量及び金属製フープの膨張量ともに大きくなるが、金属製フープの膨張の割合が大きく、SNプレート本体の膨張量と金属製フープの膨張量の差が小さくなる。しかしながら、少なくとも内半径Riが25〜50mm、外半径Rが80〜128mmの範囲では、いずれもSNプレート本体の膨張量が金属製フープの膨張量よりも大きく、拘束力は保持されている。   When the inner radius Ri (inner hole radius) is constant, the larger the outer radius R, that is, the larger R / Ri, the larger the expansion amount of the SN plate body and the expansion amount of the metal hoop. The ratio of the expansion amount of the plate main body is larger, the difference between the expansion amount of the SN plate main body and the expansion amount of the metal hoop increases, and the binding force tends to become stronger. On the other hand, when the outer radius R is constant and the inner radius Ri (inner hole radius) is increased, both the expansion amount of the SN plate body and the expansion amount of the metal hoop increase, but the expansion rate of the metal hoop is large, and the SN ratio increases. The difference between the expansion amount of the plate body and the expansion amount of the metal hoop is reduced. However, at least in the range where the inner radius Ri is 25 to 50 mm and the outer radius R is 80 to 128 mm, the expansion amount of the SN plate body is larger than the expansion amount of the metal hoop, and the restraining force is maintained.

[計算例F]
計算例Fは、断熱材を設置した場合において、SNプレート本体の熱伝達係数Hを変えて行った計算例である。ここでは、前記計算例C〜Eと同じく断熱材の厚みtを2mm、断熱材の熱伝導率λsを0.2W/m・K、λs/t=100W/m・Kとし、SNプレート本体の熱膨張係数αを一般的なSNプレート本体の熱膨張係数6.5×10−6/℃、熱伝導率λを同じく一般的なSNプレート本体の熱伝導率5W/m・Kとした。SNプレート本体の熱伝達係数は、前記計算例B〜Eでは、50W/m・Kとして計算したが、ここでは、40〜60W/m・Kの範囲で計算を行った。表6にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Aと同じである。
[Calculation Example F]
The calculation example F is a calculation example performed by changing the heat transfer coefficient H of the SN plate body when the heat insulating material is installed. Here, the thickness t of the heat insulating material is 2 mm, the thermal conductivity λs of the heat insulating material is 0.2 W / m · K, and λs / t = 100 W / m 2 · K as in the calculation examples C to E, and the SN plate body The thermal expansion coefficient α of the general SN plate body was 6.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal conductivity λ was also the general SN plate body thermal conductivity of 5 W / m · K. The heat transfer coefficient of the SN plate body was calculated as 50 W / m 2 · K in the calculation examples B to E, but here, the calculation was performed in the range of 40 to 60 W / m 2 · K. Table 6 shows the results. Other conditions are the same as those in Calculation Example A.

SNプレート本体の熱伝達係数Hの40〜60W/m・Kの範囲での変化は、金属製フープの膨張量とSNプレート本体の膨張量の差にはほとんど影響しないことがわかる。 It can be seen that the change in the heat transfer coefficient H of the SN plate body in the range of 40 to 60 W / m 2 · K has little effect on the difference between the expansion amount of the metal hoop and the expansion amount of the SN plate body.

[計算例G]
計算例Gは、断熱材の熱伝導率λsと厚みtとの比λs/tを変えて行った計算例である。ここでは、SNプレート本体の熱膨張係数αを5.5×10−6/℃、熱伝導率λを7W/m・K、熱伝達係数は50W/m・Kとして、断熱材の厚みtは1mm、2mm、3mm、熱伝導率λsを0.1W/m・K、0.3W/m・Kの条件、すなわちλs/tを30〜300W/m・Kの範囲として計算した。表7にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Aと同じである。
[Calculation Example G]
Calculation example G is a calculation example performed by changing the ratio λs / t between the thermal conductivity λs and the thickness t of the heat insulating material. Here, the thermal expansion coefficient α of the SN plate body is 5.5 × 10 −6 / ° C., the thermal conductivity λ is 7 W / m · K, the heat transfer coefficient is 50 W / m 2 · K, and the thickness t of the heat insulating material. Was calculated under the conditions of 1 mm, 2 mm, 3 mm, thermal conductivity λs of 0.1 W / m 2 · K, 0.3 W / m 2 · K, that is, λs / t in the range of 30 to 300 W / m 2 · K. . Table 7 shows the results. Other conditions are the same as those in Calculation Example A.

このように、断熱材の熱伝導率λsが小さいほど断熱材外側(金属製フープ側)の温度は低くなり、金属製フープの膨張量が小さくなることがわかる。また断熱材の厚みtが大きいほど、断熱材外側(金属製フープ側)の温度は低くなり、金属製フープの膨張量が小さくなることがわかる。更に、断熱材の厚みtと熱伝導率λsの各々の設定と組み合わせによって、金属製フープによるSNプレート本体の拘束力が変化することがわかる。この金属製フープによるSNプレート本体の拘束力は、金属製フープの熱膨張量からSNプレート本体の熱膨張量を差し引いた値(以下単に「膨張差」ともいう。)が小さい方が高く、負の値であることがより好ましい。   Thus, it can be seen that the smaller the thermal conductivity λs of the heat insulating material, the lower the temperature on the outer side of the heat insulating material (the metal hoop side), and the smaller the amount of expansion of the metal hoop. It can also be seen that the greater the thickness t of the heat insulating material, the lower the temperature on the heat insulating material outer side (metal hoop side), and the smaller the amount of expansion of the metal hoop. Furthermore, it can be seen that the binding force of the SN plate body by the metal hoop varies depending on the setting and combination of the thickness t of the heat insulating material and the thermal conductivity λs. The binding force of the SN plate body by the metal hoop is higher when the value obtained by subtracting the thermal expansion amount of the SN plate body from the thermal expansion amount of the metal hoop (hereinafter also simply referred to as “expansion difference”) is higher and negative. It is more preferable that the value is.

次に前記の計算結果から、断熱材に関する2つの影響因子すなわち断熱材の厚みt及び断熱材の熱伝導率λsが膨張差に及ぼす影響を述べる。   Next, the influence of two influence factors on the heat insulating material, that is, the thickness t of the heat insulating material and the thermal conductivity λs of the heat insulating material on the expansion difference will be described from the above calculation results.

この断熱材に関する2つの影響因子を、断熱材の熱伝導率λsを断熱材の厚みtで除した比λs/tと膨張差との関係で整理すると、後記の式1の近似式が得られる(決定係数R=0.9831)。
y=0.2565・ln(x)−1.257 ・・・式1
これを図3に示す。
When the two influencing factors relating to the heat insulating material are arranged by the relationship between the ratio λs / t obtained by dividing the thermal conductivity λs of the heat insulating material by the thickness t of the heat insulating material and the expansion difference, an approximate expression of Equation 1 below can be obtained. (Decision coefficient R 2 = 0.9831).
y = 0.2565 · ln (x) −1.257 Formula 1
This is shown in FIG.

式1及び図3において、yは膨張差(mm)、xはλs/t(W/m・K)である。yがほぼゼロになるλs/tを(λs/t)と表記すると、(λs/t)は前記近似式1に基づく式2によって求められ、約134.4となる。
(λs/t)=exp(1.257/0.2565)≒134.4 ・・・式2
In Equation 1 and FIG. 3, y is the expansion difference (mm), and x is λs / t (W / m 2 · K). When λs / t at which y is almost zero is expressed as (λs / t) 0 , (λs / t) 0 is obtained by Equation 2 based on the approximate equation 1 and becomes approximately 134.4.
(Λs / t) 0 = exp (1.257 / 0.2556) ≈134.4 Expression 2

したがって、λs/tが134.4以下になるように断熱材の熱伝導率λsと断熱材の厚みtを設定することで、膨張差がゼロ又は負の値となり、SNプレート本体の膨張量が金属製フープの膨張量と同じ又はそれより大きくなり、理想的な拘束力が得られることがわかる。言い換えると、λs/tが134.4以下の領域において膨張差に起因する金属製フープのSNプレート本体からの緩み又は外れが生じる可能性はほとんどないこと、及び、λs/tが134.4よりも大きい場合は、前述の逆の現象となって膨張差に起因する金属製フープのSNプレート本体からの緩み又は外れが生じる可能性が大きくなることがわかる。   Therefore, by setting the thermal conductivity λs of the heat insulating material and the thickness t of the heat insulating material so that λs / t is 134.4 or less, the expansion difference becomes zero or a negative value, and the expansion amount of the SN plate body is It can be seen that the amount of expansion of the metal hoop is equal to or greater than that and an ideal restraining force is obtained. In other words, in the region where λs / t is 134.4 or less, there is almost no possibility that the metal hoop is loosened or detached from the SN plate body due to the difference in expansion, and λs / t is 134.4. Is larger than the above phenomenon, it is understood that the possibility of loosening or detachment of the metal hoop from the SN plate main body due to the difference in expansion is increased.

前記の(λs/t)は、λs及びt以外の変数の影響を受けるので、実施する個別具体的な操業の条件に応じた前記λs及びt以外の変数を定め、その変数を用いた近似式を求めて、膨張差をゼロ又は負の値とするλs/tの値の領域を決定すればよい。 Since (λs / t) 0 is affected by a variable other than λs and t, the variable other than λs and t is determined according to the specific operation conditions to be performed, and approximation using the variable What is necessary is just to determine the area | region of the value of (lambda) s / t which calculates | requires a type | formula and makes expansion difference zero or a negative value.

このような近似式に基づく関係は、yがほぼゼロになるλs/tを(λs/t)とし、式1の係数をa、切片をbと置き換えた式3を基礎に、式4及び式5により一般化することができる。 The relationship based on such an approximate expression is based on the expression 4 and the expression 4 based on the expression 3 in which λs / t at which y is almost zero is (λs / t) 0 , the coefficient of the expression 1 is replaced with a, and the intercept is replaced with b. It can be generalized by Equation 5.

y=a・ln(x)−b ・・・式3
0(ゼロ)=a・ln(λs/t)−b ・・・式4
(λs/t)=exp(b/a) ・・・式5
y = a · ln (x) −b Equation 3
0 (zero) = a · ln (λs / t) −b Expression 4
(Λs / t) 0 = exp (b / a) Equation 5

すなわち、式5で得られた値よりもλs/tが小さい場合、理想的な拘束力が得られる。   That is, when λs / t is smaller than the value obtained by Equation 5, an ideal restraining force can be obtained.

[計算例H]
計算例Hは、FEMシミュレーションによりSNプレート本体の温度分布を計算したものである。この計算例における計算条件は次のとおりである。
・内半径Ri=50mm
・外半径R=110mm
・内孔温度Ti=1823K
・外気温度To=303K
・金属製フープの熱伝達係数Hh=5W/m・K
・SNプレート本体の熱伝導率λ=5W/m・K
・断熱材の熱伝導率λs=0.2W/m・K
・断熱材の厚みt=2mm
・λs/t=100W/m・K
[Calculation Example H]
Calculation example H is a calculation of the temperature distribution of the SN plate body by FEM simulation. The calculation conditions in this calculation example are as follows.
・ Inner radius Ri = 50mm
・ Outer radius R = 110mm
・ Inner hole temperature Ti = 1823K
・ Outside air temperature To = 303K
・ Heat transfer coefficient of metal hoop Hh = 5W / m 2・ K
・ The thermal conductivity of SN plate body λ = 5W / m ・ K
・ Thermal conductivity λs = 0.2W / m · K
・ Insulation thickness t = 2mm
・ Λs / t = 100W / m 2・ K

この計算例(FEMシミュレーション)における形状図(イメージ)を図4に、要素分割図(イメージ)を図5に、断熱材を設置した要素分割図(イメージ)を図6に示す。   FIG. 4 shows a shape diagram (image) in this calculation example (FEM simulation), FIG. 5 shows an element division diagram (image), and FIG. 6 shows an element division diagram (image) in which a heat insulating material is installed.

この計算例においては、SNプレート本体の内孔から最も近い(最短)外周側面部位は内孔中心から摺動方向に対し直角方向の側面の点であり、この点を中心に、長さ100mmの(内孔直径の100%)の断熱材を設置する条件とした。   In this calculation example, the nearest (shortest) outer peripheral side surface portion from the inner hole of the SN plate main body is a point on the side surface in a direction perpendicular to the sliding direction from the inner hole center. The heat insulating material (100% of the inner hole diameter) was installed.

断熱材を設置していない場合のSNプレート本体の温度分布を図7に、断熱材を設置した場合のSNプレート本体の温度分布を図8に示す。   FIG. 7 shows the temperature distribution of the SN plate main body when the heat insulating material is not installed, and FIG. 8 shows the temperature distribution of the SN plate main body when the heat insulating material is installed.

SNプレート本体の温度分布は、溶鋼が通過する内孔付近が最も高く、その内孔(中心)から放射状に低下することがわかる。断熱材を設置していない場合(図7)では、内孔部に最も近い側面部分の温度が800℃〜1000℃の範囲にある。これに対し、この内孔部に最も近い外周側面部分に断熱材を設置した場合(図8)では、この外周側面部分の温度が500℃〜800℃の範囲に低下していることがわかる。   It can be seen that the temperature distribution of the SN plate main body is highest near the inner hole through which the molten steel passes, and decreases radially from the inner hole (center). When the heat insulating material is not installed (FIG. 7), the temperature of the side surface portion closest to the inner hole portion is in the range of 800 ° C. to 1000 ° C. On the other hand, when a heat insulating material is installed in the outer peripheral side surface portion closest to the inner hole portion (FIG. 8), it can be seen that the temperature of the outer peripheral side surface portion falls in the range of 500 ° C to 800 ° C.

なお、温度は最も高温域となる内孔部が最も高く、内孔部から遠ざかるにしたがって漸次低下する分布となっていて、前述の内孔部に最も近い外周側面部分付近よりも遠い領域(停止位置側)では、500℃以下の範囲であって、膨張差による緩み及び軟化変形のいずれも相対的に極めて小さい、又は生じないことがわかる。   In addition, the temperature is the highest in the inner hole portion where the temperature is the highest, and the distribution gradually decreases as the distance from the inner hole portion increases. The region farther from the vicinity of the outer peripheral side surface closest to the inner hole portion (stop) On the position side), it can be seen that it is in the range of 500 ° C. or less, and that both loosening and softening deformation due to the difference in expansion are relatively extremely small or not generated.

以下、実験例を示す。   Examples of experiments are shown below.

[実験例A]
実験例Aは、本発明の実施例及び比較例のSNプレートを内孔から加熱して、金属製フープの温度分布、金属製フープのずれや外れ、及びSNプレート本体の亀裂発生状態を調査した実験例である。
[Experiment A]
In Experimental Example A, the SN plate of the example of the present invention and the comparative example were heated from the inner hole, and the temperature distribution of the metal hoop, the displacement and detachment of the metal hoop, and the crack occurrence state of the SN plate main body were investigated. It is an experimental example.

この実験例における条件は次のとおりである。   The conditions in this experimental example are as follows.

SNプレート本体
・形状:内孔径=100mm、外形360mm×220mm、厚み=35mm、
コーナー部切り欠き(図3参照)
・熱伝導率:6(W/m・K)
・熱膨張係数:6.7×10−6(/K)
金属製フープ
・形状:厚み=3mm×幅(SNプレート本体厚み方向)=25mm
・設置方法:約600℃加熱による焼嵌め
・材質:SS400
・熱伝達係数:5(W/m・K)
・熱膨張係数:9×10−6(/K)
加熱方法
・内孔からLPGバーナーにより、約1400℃まで加熱(70分間)。
測温方法
・内孔:熱電対をSNプレートに接触させて測温。
・金属製フープ:外表面を接触温度計にて測温。
断熱材
・形状:厚み=3mm、
・設置箇所:図9中のA、B2箇所、図10中のA〜D4箇所
・A、B2箇所の断熱材の形状
全長(SNプレート本体外周側面の周方向):120mm(内孔径に対し120%)
幅(SNプレート本体厚み方向):35mm
・C、D2箇所の断熱材の形状
全長(SNプレート本体外周側面の周方向)60mm(内孔径に対し60%)
幅(SNプレート本体厚み方向)=35mm
・熱伝導率:0.2(W/m・K)
・λs/t:67(W/m・K)
SN plate body ・ Shape: Inner hole diameter = 100 mm, outer shape 360 mm × 220 mm, thickness = 35 mm,
Corner cutout (see Figure 3)
・ Thermal conductivity: 6 (W / m ・ K)
-Thermal expansion coefficient: 6.7 × 10 −6 (/ K)
Metal hoop ・ Shape: Thickness = 3 mm × Width (SN plate body thickness direction) = 25 mm
・ Installation method: shrink fitting by heating at about 600 ℃ ・ Material: SS400
-Heat transfer coefficient: 5 (W / m 2 · K)
-Thermal expansion coefficient: 9 × 10 −6 (/ K)
Heating method-Heat to about 1400 ° C from the inner hole with an LPG burner (70 minutes).
Temperature measurement method-Inner hole: Temperature is measured by bringing a thermocouple into contact with the SN plate.
・ Metal hoop: The outer surface is measured with a contact thermometer.
Insulating material ・ Shape: Thickness = 3mm
・ Installation location: A and B2 locations in FIG. 9 and A to D4 locations in FIG. 10 ・ A and B2 locations of heat insulating material Total length (circumferential direction of SN plate body outer peripheral side): 120 mm (120 relative to the inner hole diameter) %)
Width (SN plate body thickness direction): 35mm
・ C and D2 heat insulating material shapes
Total length (circumferential direction of SN plate body outer peripheral side) 60mm (60% of inner hole diameter)
Width (SN plate body thickness direction) = 35mm
・ Thermal conductivity: 0.2 (W / m ・ K)
· Λs / t: 67 (W / m 2 · K)

この実験例における金属製フープとSNプレート本体の膨張差は、表8の計算例に示すように、A、B点(断熱材中央付近)において−0.10であり、C、D点(断熱材中央付近)において−0.16であり、いずれも負の値となっている。   As shown in the calculation example of Table 8, the expansion difference between the metal hoop and the SN plate body in this experimental example is −0.10 at points A and B (near the center of the heat insulating material), and points C and D (heat insulation). It is -0.16 in the vicinity of the center of the material, and both values are negative values.

次に、本実験例の具体的な実験結果を示す。   Next, specific experimental results of this experimental example will be shown.

本実験例において実施例1は、図9に示すように内孔に最も近い位置のSNプレート本体の両外周側面部分(A、B2箇所)に断熱材を設置した例である。実施例2は、図10に示すように、実施例1に加えSNプレート本体の短辺側の両コーナー切り欠き面(C、D2箇所)にも断熱材を設置した例である。これら断熱材を設置した領域の金属製フープは、そのSNプレート本体と接する両起点間では直線形状であり、断熱材を設置していない領域はSNプレート本体と直接接触させた。一方、比較例は、断熱材を設置していない例である。   In this experimental example, Example 1 is an example in which a heat insulating material is installed on both outer peripheral side portions (A, B2 locations) of the SN plate main body at a position closest to the inner hole as shown in FIG. As shown in FIG. 10, Example 2 is an example in which a heat insulating material is also installed on both corner cutout surfaces (C and D2 locations) on the short side of the SN plate main body in addition to Example 1. The metal hoops in the region where the heat insulating material was installed had a linear shape between both starting points in contact with the SN plate main body, and the region where the heat insulating material was not installed was brought into direct contact with the SN plate main body. On the other hand, a comparative example is an example which has not installed the heat insulating material.

これら実施例1、2及び比較例の測温結果を図11(a)〜(c)に示す。図11(a)は比較例、図11(b)は実施例1、図11(c)は実施例2の結果をそれぞれ示す。   The temperature measurement results of Examples 1 and 2 and the comparative example are shown in FIGS. FIG. 11A shows the results of the comparative example, FIG. 11B shows the results of Example 1, and FIG. 11C shows the results of Example 2.

内孔からの距離が最も近い測温2及び測温4の位置(図9及び図10参照)の温度は、比較例では最高700℃程度であったのに対し、実施例1では約500℃以下と約200℃程度低下しており、実施例2では約400℃以下となり、約300℃程度低下していることがわかる。   The temperature at the temperature measurement 2 and temperature measurement 4 positions (see FIGS. 9 and 10) closest to the inner hole was about 700 ° C. in the comparative example, whereas in Example 1, the temperature was about 500 ° C. It is about 200 ° C. lower than the following, and in Example 2, it is about 400 ° C. or lower, which is about 300 ° C. lower.

金属製フープについては、比較例では加熱中にSNプレート本体との間に1mm程度の隙間が生じた。また加熱停止直後に触れた際に金属製フープが外れた。これに対し、実施例1及び実施例2ではこのような加熱中の隙間は生じなかった。また、加熱停止直後に触れた際には金属製フープのずれや外れは生じなかった。このように実施例1及び実施例2では金属製フープがずれ難い(外れ難い)こと、すなわち拘束力が高まったことが確認できた。   In the comparative example, a gap of about 1 mm was generated between the metal hoop and the SN plate main body during heating. Also, when touched immediately after the heating was stopped, the metal hoop came off. On the other hand, in Example 1 and Example 2, such a gap during heating did not occur. Further, when touching immediately after the heating was stopped, the metal hoop was not displaced or detached. As described above, in Example 1 and Example 2, it was confirmed that the metal hoop was not easily displaced (not easily detached), that is, the binding force was increased.

冷却後の亀裂の状態については、比較例では内孔から幅方向の大きな亀裂が生じたのに対して、実施例1、2の亀裂は極く軽微であった。   Regarding the state of the crack after cooling, a large crack in the width direction was generated from the inner hole in the comparative example, whereas the cracks in Examples 1 and 2 were very slight.

[実験例B]
実験例Bは、金属製フープの金属種の違いによるSNプレート本体の拘束力への影響を調査した実験例である。本実験例では、普通鋼としてSS400、ステンレス鋼としてSUS304及びSUS430を選択した。また、本実験例では以下の評価1から評価3に関し、総合的な評価を行った。
[Experiment B]
Experimental example B is an experimental example in which the influence on the binding force of the SN plate body due to the difference in the metal type of the metal hoop was investigated. In this experimental example, SS400 was selected as the normal steel, and SUS304 and SUS430 were selected as the stainless steel. Moreover, in this experiment example, comprehensive evaluation was performed regarding the following evaluations 1 to 3.

評価1(金属製フープをSNプレート本体に設置した後の、金属製フープの歪み量すなわち拘束の程度) Evaluation 1 (distortion amount of the metal hoop after installing the metal hoop on the SN plate body, that is, the degree of restraint)

この評価1ではSNプレート本体の形状は前記実験例Aと同じとした。そして、600℃に誘導加熱した金属製フープを室温のSNプレート本体の外周側面に焼嵌め法で設置し、これら金属製フープ設置後のSNプレート本体を室温に冷却した後、歪みゲージにより歪み量を測定した。歪み量の測定箇所は、SNプレート本体の内孔から最も近い(最短の)内孔中心から摺動方向に対し直角方向の外周側面部分とした。   In this evaluation 1, the shape of the SN plate main body was the same as in Experimental Example A. Then, a metal hoop induction-heated to 600 ° C. is installed on the outer peripheral side surface of the SN plate main body at room temperature by a shrink fitting method, and the SN plate main body after the metal hoop installation is cooled to room temperature, and then the strain amount is measured by a strain gauge. Was measured. The measurement location of the strain amount was the outer peripheral side surface portion in the direction perpendicular to the sliding direction from the inner hole center closest to the inner hole of the SN plate body (shortest).

この歪み量の測定結果は次のとおりである。なお、歪み量は大きいほど拘束力が大きいことを表す。
・SS400 : 1531μm、
・SUS304 : 1291μm、
・SUS430 : 2604μm、
The measurement result of this distortion amount is as follows. Note that the greater the amount of distortion, the greater the restraining force.
SS400: 1531 μm,
SUS304: 1291 μm,
SUS430: 2604 μm,

この結果から、少なくとも室温から焼嵌め温度以下ではSUS430が最も拘束力が大きいことがわかる。   From this result, it can be seen that SUS430 has the largest restraining force at least from room temperature to the shrink-fit temperature.

評価2(室温から800℃(200℃刻み。SUS304については1000℃まで)までの塑性変形速度) Evaluation 2 (Plastic deformation rate from room temperature to 800 ° C (in increments of 200 ° C, up to 1000 ° C for SUS304))

この評価2では、厚み6mm×幅20mm×長さ230mmの各金属試料につき、支点間距離215mmにて室温から熱間での曲げ強度及び静弾性率測定を行い、塑性変形速度を求めた。   In this evaluation 2, for each metal sample having a thickness of 6 mm, a width of 20 mm, and a length of 230 mm, the bending strength and static elastic modulus were measured from room temperature to hot at a distance of 215 mm between the fulcrums to determine the plastic deformation rate.

その結果により算出した塑性変形速度を図12Aに示す。室温から600℃までは3種いずれの金属種でも差はほとんどない(約400℃以上ではSUS304がやや低位)が、600℃を超えるとSS400とSUS430の塑性変形速度が急激に大きくなることがわかる。これに対し、SUS304は800℃までほとんど一定かつ小さな塑性変形速度を維持しており、1000℃でSUS430の800℃の場合と同程度になることがわかる(SS400については800℃を超えて1000℃までの間は測定していない。)。   The plastic deformation speed calculated from the result is shown in FIG. 12A. There is almost no difference between any of the three metal types from room temperature to 600 ° C. (SUS304 is slightly lower at about 400 ° C. or higher), but it can be seen that the plastic deformation rate of SS400 and SUS430 rapidly increases when the temperature exceeds 600 ° C. . In contrast, SUS304 maintains an almost constant and small plastic deformation rate up to 800 ° C., which is about 1000 ° C., which is similar to that of SUS430 at 800 ° C. (SS400 exceeds 1000 ° C. and exceeds 800 ° C.). It is not measured until.)

当然にこの金属製フープの塑性変形は拘束力低下の原因となる。したがって、金属製フープの材質としては、金属製フープの温度が約600℃を超える部分が多い条件・部分の場合には、少なくとも約800℃までの使用条件ではステンレス鋼(SUS304等)を採用することが好ましいことがわかる。   Naturally, the plastic deformation of the metal hoop causes a reduction in restraining force. Therefore, as the material of the metal hoop, stainless steel (SUS304 or the like) is adopted under the conditions of use up to at least about 800 ° C. in the case of conditions / parts where the temperature of the metal hoop exceeds about 600 ° C. It turns out that it is preferable.

評価3(室温における応力−歪みの関係) Evaluation 3 (Relationship between stress and strain at room temperature)

この評価3では、厚み6mm×幅20mm×長さ230mmの各金属試料につき、支点間距離215mmにて室温での応力−歪み測定を行って、普通鋼の値のバラツキをステンレス鋼との比較において調査した。   In this evaluation 3, for each metal sample of thickness 6 mm × width 20 mm × length 230 mm, stress-strain measurement was performed at a fulcrum distance of 215 mm at room temperature, and the variation in the value of ordinary steel was compared with stainless steel. investigated.

普通鋼としてSS400の2サンプル、SUSとしてSUS430を例に、室温における応力−歪みの関係を調査した。その結果を図12Bに示す。   Using two samples of SS400 as normal steel and SUS430 as an example, the stress-strain relationship at room temperature was investigated. The result is shown in FIG. 12B.

SS400は、応力に対する変形がSUS430に近い(サンプル−1。ただしSUS430より変形は大きい。)ものもある一方、大幅に変形が大きいもの(サンプル−2)もあり、バラツキが大きいことがわかる。このようなバラツキが大きいものを金属製フープに採用すると、金属製フープの拘束力、亀裂発生程度、緩み発生程度等にも大きなバラツキを生じることになる。   SS400 has a deformation similar to SUS430 (Sample-1; however, the deformation is larger than that of SUS430), while there is a deformation that is significantly larger (Sample-2), indicating that the variation is large. If such a large variation is adopted for the metal hoop, the metal hoop has a large variation in binding force, crack generation, loosening, and the like.

なお、これに対し比較的厳格な成分規格等が存在するステンレス鋼では、このような物性のバラツキは普通鋼よりは小さいことがわかっている。また、室温における応力−歪みの相対的な関係は、高温度下においても変化しないので、高温度下で応力−歪み(塑性変形速度を含む)の特性も同様な傾向となる。   In contrast, stainless steel, which has relatively strict component specifications, has been found to have less variation in physical properties than ordinary steel. In addition, since the relative relationship between stress and strain at room temperature does not change even at high temperatures, the stress-strain (including plastic deformation rate) characteristics tend to be similar at high temperatures.

以上の評価1、評価2及び評価3の結果から、金属製フープの温度が室温から600℃以下の領域ではSUS430が最も拘束力が大きく、600℃を超える領域(少なくとも1000℃以下)ではSUS304が最も塑性変形速度が小さく、拘束力が大きいことがわかる。これらのことから、本発明においては、金属製フープの温度が600℃以下になるように、設置する断熱材の熱伝導率、厚み、設置範囲を決定することが好ましく、この場合、熱膨張係数の観点からも、金属製フープの材質はSUS430とすることが好ましい。また、SNプレート本体の形状すなわち内孔から金属製フープを設置する外周側面までの長さが短い等の制約があって、金属製フープの温度が600℃を超える部分が多いような条件においては、少なくとも金属製フープの温度が600℃を超える部分では金属製フープの材質はSUS304とすることが好ましい。   From the results of the above evaluation 1, evaluation 2 and evaluation 3, SUS430 has the largest binding force in the region where the temperature of the metal hoop is from room temperature to 600 ° C. or less, and SUS304 is in the region exceeding 600 ° C. (at least 1000 ° C. or less). It can be seen that the plastic deformation rate is the smallest and the restraining force is large. Accordingly, in the present invention, it is preferable to determine the thermal conductivity, thickness, and installation range of the heat insulating material to be installed so that the temperature of the metal hoop is 600 ° C. or lower. From this point of view, the material of the metal hoop is preferably SUS430. In addition, there are restrictions such as the shape of the SN plate main body, that is, the length from the inner hole to the outer peripheral side surface where the metal hoop is installed is short, and in conditions where the temperature of the metal hoop often exceeds 600 ° C. In at least a portion where the temperature of the metal hoop exceeds 600 ° C., the material of the metal hoop is preferably SUS304.

1 SNプレート
2 SNプレート本体
2a 内孔
3 金属製フープ
4 断熱材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SN plate 2 SN plate main body 2a Inner hole 3 Metal hoop 4 Thermal insulation

Claims (7)

溶融金属を排出するための内孔を有する耐火物製のスライディングノズルプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープが設置されたスライディングノズルプレートにおいて、
スライディングノズルプレート本体の外周側面と金属製フープとの間に断熱材が設置されている領域を有し、前記断熱材が設置されている領域における金属製フープはスライディングノズルプレート本体の外周側面の周方向に直線状であり、前記断熱材が設置されている領域以外の領域ではスライディングノズルプレート本体の外周側面と金属製フープとが直接接触していることを特徴とするスライディングノズルプレート。
In the sliding nozzle plate in which a metal hoop is installed along the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the sliding nozzle plate body made of refractory having an inner hole for discharging molten metal,
There is a region in which a heat insulating material is installed between the outer peripheral side surface of the sliding nozzle plate body and the metal hoop, and the metal hoop in the region in which the heat insulating material is installed is arranged around the outer peripheral side surface of the sliding nozzle plate main body. A sliding nozzle plate, wherein the sliding nozzle plate is linear in a direction, and the outer peripheral side surface of the sliding nozzle plate main body and the metal hoop are in direct contact with each other in a region other than the region where the heat insulating material is installed.
前記断熱材が設置されている領域は、スライディングノズルプレート本体の外周側面においてスライディングノズルプレート本体の内孔の中心から最短距離にある点を含む連続領域、又は当該連続領域及びその他の連続領域である請求項1に記載のスライディングノズルプレート。   The region where the heat insulating material is installed is a continuous region including a point at the shortest distance from the center of the inner hole of the sliding nozzle plate body on the outer peripheral side surface of the sliding nozzle plate body, or the continuous region and other continuous regions. The sliding nozzle plate according to claim 1. 前記内孔の中心から最短距離にある点を含む連続領域は、スライディングノズルプレート本体の外周側面の周方向に沿って、前記内孔の直径以上の長さを有する請求項2に記載のスライディングノズルプレート。   3. The sliding nozzle according to claim 2, wherein the continuous region including a point at the shortest distance from the center of the inner hole has a length equal to or larger than the diameter of the inner hole along the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the sliding nozzle plate body. plate. 前記断熱材が設置されている領域における金属製フープの熱膨張量は、同位置でのスライディングノズルプレート本体の熱膨張量以下である請求項1から請求項3のいずれかに記載のスライディングノズルプレート。   The sliding nozzle plate according to any one of claims 1 to 3, wherein a thermal expansion amount of the metal hoop in the region where the heat insulating material is installed is equal to or less than a thermal expansion amount of the sliding nozzle plate body at the same position. . 前記金属製フープがステンレス鋼からなる請求項1から請求項4のいずれかに記載のスライディングノズルプレート。   The sliding nozzle plate according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal hoop is made of stainless steel. 前記金属製フープがステンレス鋼のうちSUS430からなる請求項5に記載のスライディングノズルプレート。   The sliding nozzle plate according to claim 5, wherein the metal hoop is made of SUS430 out of stainless steel. 前記金属製フープがステンレス鋼のうちSUS304からなる請求項5に記載のスライディングノズルプレート。   The sliding nozzle plate according to claim 5, wherein the metal hoop is made of SUS304 of stainless steel.
JP2013034887A 2013-02-25 2013-02-25 Sliding nozzle plate Pending JP2014161880A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013034887A JP2014161880A (en) 2013-02-25 2013-02-25 Sliding nozzle plate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013034887A JP2014161880A (en) 2013-02-25 2013-02-25 Sliding nozzle plate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014161880A true JP2014161880A (en) 2014-09-08

Family

ID=51613023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013034887A Pending JP2014161880A (en) 2013-02-25 2013-02-25 Sliding nozzle plate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014161880A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109376460A (en) * 2018-11-15 2019-02-22 四川航天中天动力装备有限责任公司 The two-sided arch band gap value design method of Micro Turbine Jet Engine
JP2020157357A (en) * 2019-03-27 2020-10-01 黒崎播磨株式会社 Sliding nozzle plate and method of reusing metal strip for sliding nozzle plate

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109376460A (en) * 2018-11-15 2019-02-22 四川航天中天动力装备有限责任公司 The two-sided arch band gap value design method of Micro Turbine Jet Engine
CN109376460B (en) * 2018-11-15 2023-04-07 四川航天中天动力装备有限责任公司 Method for designing gap amount of double-sided bow-shaped strap for micro turbojet engine
JP2020157357A (en) * 2019-03-27 2020-10-01 黒崎播磨株式会社 Sliding nozzle plate and method of reusing metal strip for sliding nozzle plate
JP7332314B2 (en) 2019-03-27 2023-08-23 黒崎播磨株式会社 Sliding nozzle plate and method of reusing the metal strip of the sliding nozzle plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI557082B (en) Plate glass forming method and forming mold
JP2010529903A (en) Anchor system for heat-resistant lining
KR102076386B1 (en) Support device for radiant tubes
JP4585606B2 (en) Continuous casting method and nozzle heating device
JP2014161880A (en) Sliding nozzle plate
Hu et al. Evaluation of thermal breakage in bimetallic work roll considering heat treated residual stress combined with thermal stress during hot rolling
JP5129636B2 (en) Continuous casting nozzle
Zabolotskiy et al. Numerical investigation of refractory stress-strain condition under transient thermal load
JP6206106B2 (en) Continuous casting roll and continuous casting method
JP5716376B2 (en) Method for determining surface cracks in slabs in continuous casting
JP5504646B2 (en) Method of soaking and diffusion treatment of steel
CS221976B2 (en) Water cooled slipper
JP5850072B2 (en) High temperature melt nozzle and casting method using the same
JP2014169490A (en) Skid button
JP6813471B2 (en) Refractory nozzle
Ma et al. Mechanical model and calculation of dry masonry brick lining of blast furnace hearth
JP6496933B2 (en) Material selection method for continuous casting roll and continuous casting roll
JP4197503B2 (en) Continuous casting mold
JP6557808B1 (en) Steel continuous casting mold
JP4468392B2 (en) Engine piston design method
JP5291814B2 (en) Continuous casting nozzle
CN218973223U (en) Silicon carbide corrosion furnace body and silicon carbide corrosion furnace
WO2015151600A1 (en) Sliding nozzle device, and nozzle plate securing structure and securing method
JP2010227958A (en) Nozzle for continuous casting
JP2017094386A (en) Upper nozzle