JP2014518158A - 耐火性セラミックスライディングプレート及びスライディングプレートセット - Google Patents
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Abstract
互いに平行に配置された2つの主面(SO、SU)と、互いに距離を置いて配置され、前記主面(SO、SU)の間にそれぞれ延設する少なくとも2つの排出開口部(S10、S20)と、を有する耐火性セラミックスライディングプレート(S)であって、少なくとも1つの前記主面(SO、SU)の領域内で、少なくとも2つの前記排出開口部(S10、S20)が異なる断面積(QS10、QS20)を有し、前記主面(SO、SU)に沿った2つの隣り合う前記排出開口部(S10、S20)の間の最短距離(s1)が、前記両排出開口部(S10、S20)の最大の軸(SS10)よりも短い、耐火性セラミックスライディングプレートを提供する。
Description
本発明は耐熱セラミックスライディングプレート及び対応するスライディングプレートセットに関連する。単一のスライディングプレート、またはいわゆるスライディングプレートは、冶金容器、例えば取鍋またはタンディッシュからの金属溶融物の流出体積及び流出速度の調整/制御のためのスライディングクロージャ(スライディングシステム、スライディングゲート)の一部である。
そのような種類のスライディングプレートシステムは、いわゆる線形スライダーおよび回転スライダーを含む。これらは2つ以上のプレートを含むことができる。プレートの少なくとも1つは、可動である(線形スライダーにおいては線形可動、回転スライダーでは回転可動)。各プレートは互いに平行である2つの主面及び2つの主面にそれぞれ延設し、そのため主面に垂直である少なくとも1つの開口部を特徴とする。
可動プレート(本明細書ではスライディングプレートと呼ぶ)の変位を通して対応するプレートの開口部が、それを通して溶融物の質量及び速度を調整できるように、または溶融物の流動を遮断するように、位置をオフセットし、部分的に重畳し、または互いに位置を合わせて配置されることができる。
すべてのプレートは耐火性セラミック材料からなり、金属溶融物の高温(たとえば、1500℃)に耐えることができる。特に、スライディングクロージャの開閉時、腐食の強い兆候が耐火性材料上に現れる。
特許文献1には、スライディングプレートが開示され、これは複数の排出開口部を特徴とし、そのためスライディングプレートは第1の排出開口部が磨滅したときにも、スライディングクロージャの調整のための第2の排出開口部を用いることにより、まだ使用可能である。
代替的に、特許文献2は、異なる直径を有するスライディングプレートの排出開口部を設計することを示唆しており、それによって1つまたは他の排出開口部の使用に応じて、より多く又はより少ない金属溶融物が制御バルブ(スライディングクロージャ)を介して流れることが可能である。
本発明は、通過する金属溶融物の流動を最適化することが可能なスライディングプレートを提示することを目的(対象)とする。
・互いに平行に配置された2つの主面
・互いに間隔をあけて配置された、主面と主面との間に延設する少なくとも2つの排出開口部
・少なくとも主面上の領域内に、少なくとも2つの排出開口部が異なる断面積を有すること
これらの特徴を有する前述の既知のスライディングプレートに基づき、発明のアイディアはスライディングプレートを以下のように設計することにある。
・2つの近接/隣接する排出開口部の主面に沿った最短距離は、それらの排出開口部の最大の軸(弦)よりも小さい
・互いに間隔をあけて配置された、主面と主面との間に延設する少なくとも2つの排出開口部
・少なくとも主面上の領域内に、少なくとも2つの排出開口部が異なる断面積を有すること
これらの特徴を有する前述の既知のスライディングプレートに基づき、発明のアイディアはスライディングプレートを以下のように設計することにある。
・2つの近接/隣接する排出開口部の主面に沿った最短距離は、それらの排出開口部の最大の軸(弦)よりも小さい
2つの円形の開口部の間の最短距離は、開口部の中心を通る直線に沿った距離である。この直線はしばしば線形スライダーにおいてはスライディングプレートの変位の方向(スライディングの方向)を規定することとなる。
「スライディングプレートの変位の方向」という用語は、一般的に線形スライダーの場合には直線的であり、回転スライダーの場合には変位の方向は円弧に沿う。
スライディングプレートの隣接する排出開口部の本発明(装置)に従う寸法によって、スライディングクロージャの異なる設定が完全に可能である。これは、以下では2つのプレートのスライディングクロージャの助けを借りて説明される。本明細書において説明される特徴はまた、2つよりも多くのプレートを有するスライディングクロージャに関しても有効であることが理解される。
a)スライディングプレートの1つの排出開口部は、さらなるプレートの1つの排出開口部と位置合わせされる。このことは、両プレートの排出開口部が同一の断面積を有することを意味する。排出流動の体積は、最大となる。
b)例a)に従うスライディングプレートが動かされると、両方のプレートの排出開口部の共通の断面積は減少し、そのため排出流動体積も減少する。
c)スライディングプレートの第2の排出開口部がさらなるプレートの排出開口部と流体的に接続した状態になるまでスライディングプレートがさらに移動すると、スライディングプレートの開口部の1つがさらなるプレートの開口部ともはや重畳しないようになるまで、2つの部分的な流動を有した排出流動プロファイルとなる。
a)スライディングプレートの1つの排出開口部は、さらなるプレートの1つの排出開口部と位置合わせされる。このことは、両プレートの排出開口部が同一の断面積を有することを意味する。排出流動の体積は、最大となる。
b)例a)に従うスライディングプレートが動かされると、両方のプレートの排出開口部の共通の断面積は減少し、そのため排出流動体積も減少する。
c)スライディングプレートの第2の排出開口部がさらなるプレートの排出開口部と流体的に接続した状態になるまでスライディングプレートがさらに移動すると、スライディングプレートの開口部の1つがさらなるプレートの開口部ともはや重畳しないようになるまで、2つの部分的な流動を有した排出流動プロファイルとなる。
a)及びb)に従う測定が前述の先行技術に従うスライディングクロージャで実施されることも可能である一方で、本発明に従う解決手段の主な利点は、本発明に従うスライディングプレートの少なくとも2つの排出開口部が同時にスライディングクロージャのさらなるプレートの排出開口部と流体的に接続した状態にされることも可能であるという事実(c)にある。そのようにする場合、溶融物の流動は少なくとも2つの部分的な流動に分割される。第1の部分的な流動は、スライディングクロージャのさらなるプレートの排出開口部を通して、次いで第1の排出開口部の一部を通して流れ、その一方第2の部分的な流動もまたスライディングクロージャのさらなる(ほとんどの場合固定された)プレートの排出開口部を通して、次いでスライディングプレートの第2の排出開口部の少なくとも一部を通して流れる。
この分割によって、通過する溶融物の合計質量と同様に部分的な流動の流動速度は、ある程度まで制御(調整)することが可能である。そのようにする場合、特徴的に異なる流動パターンが形成される。以下の図の説明が参照される。
従って、スライディングプレートの主な特徴は、少なくとも1つの第2の注入孔(第2の排出開口部)を介して、より腐食が少ない状態で最適化された調整/制御を可能にするという事実にあり、この注入孔は、流体的に第1の注入孔と少なくとも部分的に平行に配置されることができる。
強い制限(溶融物の流動の減少)において、注入流動の大部分は、小さな排出開口部を介して注ぎ込むことができ、この排出開口部は、スライディングクロージャの対応する(さらなる)プレートの排出開口部下に完全に位置させられる。より大きな排出開口部は、さらなるプレートの排出開口部と追加的に流体的に接続するようにされるように延設することに応じて、さらなる開口部とともに金属溶融物の流動体積の精密な調整を可能にする。
前述の配置における減少した排出開口部を介して流れる溶融物の量の減少は、より軽度な侵食/腐食しかもたらさない。
さらに、スライディングクロージャの領域における空気の吸い込みの問題が、注入プロセスが主により小さな排出開口部を介して起こり、より大きな排出開口部の一部のみがまた対応するプレートの排出開口部と流体的に接続される場合に限り軽減される。これは、より小さな排出開口部を介した溶融物の流動がそのためさらなるプレートの排出開口部に関連して中央に(たとえば同軸上に)発生するという事実による。換言すれば、この位置においてスライディングプレートの排出開口部は常に対応する(主に固定された)プレートの排出開口部の限定する壁に対してある距離を有する。これはまた以下の図の説明において明らかにされる。
前述の原理は同様に2つより多くの排出開口部、例えば3つまたは4つの開口部を有するスライディングプレートにも有効である。
一実施形態に従えば、2つの近接する排出開口部の(対応する主面に沿った)最短距離は、これらの排出開口部の最大の軸/弦の0.01から0.5倍に等しい。
一実施形態に従えば、この距離は下限を0.05倍に及び/または上限を0.35倍に限定することが可能である。
代替的な限定は、0.1倍にあり、さらに可能な上限は0.25または0.30倍にある。
本発明の一実施形態は、少なくとも1つの主面の領域において小さな断面積を有する排出開口部の断面積と、x倍の大きな断面積を有する排出開口部の断面積との合計は、大きな断面積を有する排出開口部の断面積より大きいかまたは等しく、xは0.4以上0.95以下であり、特に0.9以下、0.8以下、またはむしろ0.7以下又は0.6以下であり、下限は0.45以上、0.5以上または0.55以上である。
前述の計算は以下の方程式で示すことができる。
そのようにする場合、QS20は小さな断面積を有する排出開口部の断面積に関連し、QS10は大きな断面積を有する排出開口部の断面積に関連する。
2つの円形の開口部の場合、xについて好適な下限は0.10、0.20または0.25として設定することができ、xについて好適な上限は0.90、0.80または0.70として設定することができ、QSは円の対応する直径を画定する。
2つより多い排出開口部の場合、以下の式が有効である。
ここでΣQS20は排出開口部の断面を含み、これは同時に、大きな断面積(QS10)を有する排出開口部とともに、近接するプレートの排出開口部と流体的に接続するようにすることができ、ここでΣQS20はQS10を含まない。
排出開口部が円形の断面を有することは、好適であるが、必ずしも必要ではない。一般的に排出開口部は任意の幾何断面、例えば長方形または多角形を有することができる。
通常、排出開口部の断面積は、主面間で一定であり、そのため円形断面の場合は円筒形の排出開口部が形成される。しかしながら、本発明は、そのような実施形態に限定されない。それぞれ、例えばじょうご型形状プロファイルを有する排出開口部も含む。
主面に沿った排出開口部の中心は、線形スライディングクロージャの場合には共通の直線状にあることができ、回転スライディングクロージャの場合には共通の円弧上にあることができる。これらの仕様は正確に数学的に理解されるものではないが、技術的に例えば製造許容範囲を考慮して理解される。これらはまた以下の実施形態に示されるように、スライディング方向に対してオフセットして配置されることもできる。
言及されるように本発明は、前述の種類の少なくとも1つのスライディングプレート及び少なくとも1つのさらなるプレートから対応してなる完全なスライディングプレートセット(完全なスライディングクロージャ)にも関連し、対応するプレートはそれらの機能を発揮する/機能的な位置においてそれらの対応する主面と互いに位置合わせされる。同時に、少なくとも1つのさらなるプレートは、少なくとも1つの排出開口部を有し、その断面積及び配置は、スライディングプレートの位置に応じて、スライディングプレートの1つ以上の排出開口部を完全に及び/または部分的に覆うように選択される。
さらなるプレートと同様にスライディングプレートは、その材料またはその組立(例えば金属エンベロープ/カートリッジ内)に関して従来技術に従って設計することが可能である。
一実施形態に従って、さらなるプレートは、少なくとも1つの排出開口部を有し、その断面積及び配置はスライディングプレートの位置に従って、以下のように選択される。
a)小さな断面積を有するスライディングプレートの排出開口部を覆うのみである、または
b)小さな断面積を有するスライディングプレートの排出開口部を覆い、同時に大きな断面積を有するスライディングプレートの排出開口部の排出開口部の50%に及ぶ領域を覆う。
c)大きな断面積を有するスライディングプレートの排出開口部のみを覆う。
a)小さな断面積を有するスライディングプレートの排出開口部を覆うのみである、または
b)小さな断面積を有するスライディングプレートの排出開口部を覆い、同時に大きな断面積を有するスライディングプレートの排出開口部の排出開口部の50%に及ぶ領域を覆う。
c)大きな断面積を有するスライディングプレートの排出開口部のみを覆う。
より小さな値(45%以下、40%以下、30%以下)が好適であるが、50%という値は60%まで拡張することが可能であり、そのため可能な限り多くの溶融物がより小さな開口部を通して流れる。
すべての排出開口部の中央は好適には共通レベル上の対応する主面に沿って位置し、この共通レベルは、主面に対して垂直である。これは線形スライディングクロージャに対して有効である。
回転スライディングクロージャの場合、全ての排出開口部の中央は共通の円筒コート表面内の対応する主面に沿って位置し、その面は主面に対して垂直である。
本発明のさらなる特徴は、従属請求項の特徴およびその他の出願書面から得られる。個々の特徴はそのようにまたは明示的に排除されない限り任意の組み合わせで実現されうる。
本発明は従来技術との比較と同様にそれぞれの実施形態の助けを借りて以下にさらに説明される。以下の図面は、非常に概略的に示されている。
図において、同一のまたは類似の外観を呈する要素は同一の参照符号を付して示される。
図1は、本発明のスライディングプレートSを示しており、上部主面SO及び上部主面と平行に配置された下部主面SUを有し、上面から見ると大まかに楕円形を有する(図1の上側)。
これは線形スライディングクロージャに関するスライディングプレートであり、変位の方向はV−Vで示されている。2つの排出開口部S10、S20は、そのそれぞれが主面SO、SU間に延設し、距離S1で配置されており(S1は変位方向V−Vに沿った排出開口部S10、S20の最短距離である)、変位の方向V−Vに沿って配置されている。
より大きな排出開口部S10は、直径SS10を有する。より小さな排出開口部S20の直径はSS20で表されている。
排出開口部S10、S20のいずれも主面SO、SU間で一定の円形断面を有しており、対応する中央縦方向軸はMS10、MS20で表されている。
図2は、3つのプレートを有するスライディングクロージャにおけるそのようなスライディングプレートSの配置を示している。そのため、対応するスライディングプレートセットは3つのプレート、すなわち上部固定プレートPO及び下部固定プレートPUを含む。スライディングプレートSはこれらの間、またはむしろプレートPOの下面POU及びプレートPUの上面PUOの間に位置する。プレートPO、PUのそれぞれは、それぞれ円形断面を有しスライディングプレートSの排出開口部S10と同じ寸法を有する排出開口部PO10、PU10を含む。
図示された位置において、全ての排出開口部PO10、S10及びPU10は位置合わせされている(互いに同一位置にある)。
スライディングプレートSのより小さな排出開口部S20は、上からプレートPOによって覆われ、下からプレートPUによって制限される。換言すれば、図示された位置では、上に配置された溶融物容器SGからまたはむしろ図示されたノットルHから本図面では概略的にAとしか示されていない下流凝集部へ排出開口部S20を通して金属溶融物は流れることはない。
さらなるスライディングゲートクロージャの詳細は、これらは従来技術であるため、プレートに関するカートリッジ導入口(エンベロープ)や、スライディングプレートのためのスライディング機構などのように、さらなる説明はなされない。
図3は、スライディングプレートSの位置を示しており、図2に従う位置と比較して左側へ移動させられており、そのためより小さな排出開口部S20が排出開口部PO10の領域内に完全にあるが、より大きな排出開口部S10は未だ排出開口部PO10、PU10と重なる領域から完全には取り除かれていない。結果として、溶融物の流動は、Mとして概略的に示されるように、スライディングプレートSの領域に溶融物が到達するとすぐに2つの部分的な流動に分離される。これらの部分的な流動は、M10、M20として示され、同時に対応する流動プロファイルはハッチされた状態で示されている。
溶融物が下部プレートPUを離れたときに溶融物が再び単に到達する排出開口部PO10の領域内で速度G0を有する一方で、部分的な流動M10はG0よりも大きな速度G2を概して有する。より小さな排出開口部S20の領域において、流動プロファイルは、中央で流速がG2より大きなG1である領域が形成されるようになり、G2は溶融物流動M20の外側領域で観察される。単一速度測定値間の遷移は漸次的(段階的)ではなく、連続的であることは明らかである。
図3に従う例示は、排出開口部S20の中央位置のために排出開口部PU10の下部の空気の吸い込みが事実上不可能であることを示している。例えそうであったとしても、空気の残存量は隣接プレート間の溶融物流動M10の遷移領域内に吸い込まれることができる。
したがってスライディングプレートSの両方の排出開口部の本発明に従う配置は、スライディングプレートセット(スライディングクロージャ)の制御性を増すだけでなく、より酸化が少ないため従来技術と比較して通過させられる金属溶融物の品質を向上させる。
従来技術が図4に示されている。ここでは、全てのプレートのすべての排出開口部が同一である。スライディングプレートSの線形変位の間、金属溶融物の減少(流動体積の減少)が発生することとなる。そのため、2つのプレート間の遷移領域における不要な空気の侵入の危険性が同時に増大する。スライディングプレートSの端部Kの領域において流動の偏移及び金属溶融物の流速の高い増加が発生することも観察され、このことは高い腐食及び侵食を発生させる。これは本発明に従う設計で回避することができる。
図5は線形スライディングプレートSのさらなる実施形態を示している。より大きな流動通過開口部S10の直径SS10は60mmであり、より小さな流動通過開口部S20の直径は25mmであり、両排出開口部S10、S20間の最短距離s1は15mmである。これは排出開口部S10について断面積が2827mm2となり、S20について491mm2となる。近接するプレートの開口部PO10が示されている。
前述の数式に関する値xはしたがって約0.83である。変位の方向はV−Vとして示されている。開口部S20は変位の方向V−Vに対してオフセットされている(開口部S20の中心に対して距離ABである)。
図6において以下の値を有する線形スライディングプレートSが示されている。SS10=60mm、SS20=25mmである。排出開口部PO10の直径もまた60mmである。距離S1は17mmである。
スライディングプレートSの排出開口部S20は、図示された位置ではそれぞれ排出開口部PU10によって完全に覆われており、スライディングプレートSの排出開口部S10の約21.9%が、図示された位置では排出開口部PU10によって覆われている。
図7において、図6に類似した実施形態が示されているが、排出開口部は円形断面を有しておらず、そのかわりにそれぞれ四角形の断面を有している。上部プレートPO及びスライディングプレートSの排出開口部の図示された配置において容易に理解できるように、より小さな排出開口部S20との重複の程度は100%であり、より大きな排出開口部S10との重複の程度は50%である。
図8は図5に類似する例示を示しているが、回転スライディングクロージャに関し、ここでスライディングの円形経路はV−Vで示される。
排出開口部S20について908mm2の断面積を有し、排出開口部S10について7854mm2の断面積を有するので(距離S1は30mmである)、結果は約0.88の値xとなる。
スライディングプレートSは炭素結合物質からなることができる。
SO 上部主面
SU 下部主面
S10 排出開口部
S20 排出開口部
s1 排出開口部間の距離
SS10 排出開口部S10の直径
SS20 排出開口部S20の直径
MS10 排出開口部S10の中央縦方向軸
MS20 排出開口部S20の中央縦方向軸
PO 上部固定プレート
PU 下部固定プレート
POU 上部固定プレートPOの下面
PUO 下部固定プレートPUの上面
PO10 排出開口部
PU10 排出開口部
H ノットル
A 下流凝集部
SU 下部主面
S10 排出開口部
S20 排出開口部
s1 排出開口部間の距離
SS10 排出開口部S10の直径
SS20 排出開口部S20の直径
MS10 排出開口部S10の中央縦方向軸
MS20 排出開口部S20の中央縦方向軸
PO 上部固定プレート
PU 下部固定プレート
POU 上部固定プレートPOの下面
PUO 下部固定プレートPUの上面
PO10 排出開口部
PU10 排出開口部
H ノットル
A 下流凝集部
Claims (15)
- 互いに平行に配置された2つの主面(SO、SU)と、
互いに距離を置いて配置され、前記主面(SO、SU)の間にそれぞれ延設する少なくとも2つの排出開口部(S10、S20)と、を有する耐火性セラミックスライディングプレート(S)であって、
少なくとも1つの前記主面(SO、SU)の領域内で、少なくとも2つの前記排出開口部(S10、S20)が異なる断面積(QS10、QS20)を有し、
前記主面(SO、SU)に沿った2つの隣り合う前記排出開口部(S10、S20)の間の最短距離(s1)が、前記両排出開口部(S10、S20)の最大の軸(SS10)よりも短い、耐火性セラミックスライディングプレート。 - 前記主面(SO、SU)に沿った2つの隣り合う前記排出開口部(S10、S20)の前記最短距離(s1)が、前記両排出開口部(S10、S20)の前記最大の軸(SS10)の0.01から0.5倍である、請求項1に記載のスライディングプレート。
- 前記主面(SO、SU)に沿った2つの隣り合う前記排出開口部(S10、S20)の間の前記最短距離(s1)が、前記両排出開口部(S10、S20)の前記最大の軸(SS10)の0.05から0.35倍である、請求項2に記載のスライディングプレート。
- 前記主面(SO、SU)に沿った2つの隣り合う前記排出開口部(S10、S20)の間の前記最短距離(s1)が、前記両排出開口部(S10、S20)の前記最大の軸(SS10)の0.1から0.25倍である、請求項2に記載のスライディングプレート。
- 少なくとも1つの前記主面(SO、SU)の領域内で、小さな断面積を有する前記排出開口部(S20)の前記断面積(QS20)と大きな断面積を有する前記排出開口部(QS10)の前記断面積(QS10)のx倍との合計が、大きな断面積を有する前記排出開口部(S10)の全断面積(QS10)より大きく、ここでxが0.4以上0.9以下である、請求項1に記載のスライディングプレート。
- 前記排出開口部(S10、S20)のそれぞれが前記主面(SO、SU)の領域内で円形断面を有する、請求項1に記載のスライディングプレート。
- 前記排出開口部(S10、S20)のそれぞれが前記主面(SO、SU)間で一定の断面積を有する、請求項1に記載のスライディングプレート。
- 前記主面(SO、SU)に沿った前記排出開口部(S10、S20)の中心(MS10、MS20)が、共通の直線上にある、請求項1に記載のスライディングプレート。
- 前記共通の直線が、前記スライディングプレートの変位方向を規定する、請求項8に記載のスライディングプレート。
- 前記主面(SO、SU)に沿った前記排出開口部(S10、S20)の前記中心(MS10、MS20)が、共通の円弧上にある、請求項1に記載のスライディングプレート。
- 前記共通の円弧が、前記スライディングプレートの変位方向を規定する、請求項10に記載のスライディングプレート。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載のスライディングプレート(S)及び機能的な位置において対応する主面(POU、PUO)と位置合わせされて配置される少なくとも1つのさらなるプレート(PO、PU)からなるスライディングプレートセットであって、前記さらなるプレート(PO、PU)が、少なくとも1つの排出開口部(PO10、PU10)を有し、前記排出開口部の断面積及び配置が、前記スライディングプレート(S)の位置に応じて、前記スライディングプレート(S)の1つ以上の前記排出開口部(S10、S20)を完全に及び/または部分的に覆うように選択される、スライディングプレートセット。
- 前記さらなるプレート(PO、PU)が、少なくとも1つの排出開口部(PO10、PU10)を有し、前記排出開口部の断面積及び配置が、前記スライディングプレート(S)の位置に応じて、
小さな断面積を有する前記スライディングプレート(S)の前記排出開口部(S20)のみを覆い、または
小さな断面積(QS20)を有する前記スライディングプレート(S)の前記排出開口部(S20)及び同時に大きな断面積(QS10)を有する前記スライディングプレートの前記排出開口部(S10)の最大50%を覆う
ように選択される、請求項12に記載のスライディングプレートセット。 - 対応する前記主面(POU、SO;SU、PUO)に沿った全ての前記排出開口部(S10、S20、PO10、PU10)の中心(MS10、MS20、MK10)が、前記主面(SU、SO)に対して垂直な共通のレベルにある、請求項12に記載のスライディングプレートセット。
- 対応する前記主面(POU、SO;SU、PUO)に沿った全ての前記排出開口部(S10、S20、PO10、PU10)の中心(MS10、MS20、MK10)が、前記主面(SU、SO)に対して垂直な共通の円筒コート表面内にある、請求項12に記載のスライディングプレートセット。
Applications Claiming Priority (3)
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EP11173215.2A EP2543455B1 (de) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Feuerfeste keramische Schieberplatte und zugehöriges Schieberplattenset |
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Publications (1)
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