JP2019509897A - 摺動ゲートバルブプレート - Google Patents

Abstract

本発明は、溶融金属ゲートバルブ用の摺動ゲートバルブプレートであって、−上面と、−下面であって、上面と下面が平面であり、互いに対して平行である、下面と、−上面を下面に連結する連結外側表面と、−上面（２）を下面（３）に流体的に連結し、注入対称軸（Ｘｐ）を有する注入チャネルと、を有し、上面及び下面が、以下の比、すなわち５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲ１＝ＬＯｌ１／ＬＯｕ１、５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲ２＝ＬＯｌ２／ＬＯｕ２、７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲ３＝ＬＡｌ１／ＬＡｕ１、７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲ４＝ＬＡｌ２／ＬＡｕ２によって定義されるジオメトリを有し、ＬＯｕ１とＬＯｕ２は、上面の外辺部の２点を連結し、注入対称軸（Ｘｐ）と交わる最も長いセグメントであると定義される上部縦方向領域（ＬＯｕ）を共に形成する、注入対称軸（Ｘｐ）で出会う２つのセグメントであり、ＬＡｕ１とＬＡｕ２は、注入対称軸（Ｘｐ）と上部縦方向領域の両方に対して垂直であり、それらと交わる領域と定義される上部横方向領域（ＬＡｕ）を共に形成する、注入対称軸（Ｘｐ）で出会う２つのセグメントであり、同様に、ＬＯｌ１とＬＯｌ２は、下面の外辺部の２点を連結し、注入対称軸（Ｘｐ）と交わる最も長いセグメントと定義される下部縦方向領域（ＬＯｌ）を共に形成する、注入対称軸（Ｘｐ）で出会う２つのセグメントであり、ＬＡｌ１とＬＡｌ２は、注入対称軸（Ｘｐ）と下部縦方向領域の両方に対して垂直であり、それらと交わる領域と定義される上部横方向領域（ＬＡｌ）を共に形成する、注入対称軸（Ｘｐ）で出会う２つのセグメントである、摺動ゲートバルブプレートに関する。

Description

本発明は、溶融金属摺動ゲートバルブ用の耐火性摺動ゲートバルブプレートに関する。溶融金属の鋳造では、摺動ゲートバルブを使用して、上流の冶金容器から下流の容器に注入される溶融金属の流れを制御する。例えば、炉から取鍋へ、取鍋からタンディッシュへ、又はタンディッシュからインゴット鋳型へ、である。摺動ゲートバルブは、一方が他方に対して摺動する、少なくとも２つの耐火性摺動ゲートバルブプレートを備える。プレートの摺動運動は、直線状（摺動ゲートバルブが直線方向に動かされる）でもよく、回転（一方のプレートが他方のプレートに対して回転する）してもよい。以下の説明では溶鋼の連続鋳造が参照されるが、本発明は、耐火性摺動ゲートバルブプレートが使用される、任意の溶融材料（ガラス、金属など）の流れを調節するために使用される摺動ゲートに使用されてもよいことを理解されたい。

摺動ゲートバルブは、１８８３年以来知られている。例えば、米国特許第０３１１９０２（Ａ）号又は米国特許第０５０６３２８（Ａ）号は、鋳造取鍋の底部の下に配置され、注入オリフィスを備える対になる耐火性摺動ゲートバルブプレートのうち、一方が他方に対して摺動する摺動ゲートバルブを開示する。注入オリフィス同士が正しく合わせられたとき、又は部分的に重なり合うとき、溶融金属は摺動ゲートバルブを通って流れることができるが、注入オリフィス同士が重なり合っていないとき、溶融金属の流れは完全に止まる。注入オリフィス同士が部分的に重なり合うことにより、溶融金属の流れを絞ることによって、溶融金属の流量を調節することができる。最初の摺動ゲートバルブプレートは、１９６０年代の末にドイツで工業的な規模で使用されていた。技術は年々著しく改良されており、現在では幅広く使用されている。

最初の世代の摺動ゲートバルブ以来、操作者及び据付けの安全性、気密性、摺動ゲートバルブプレートの割れ、プレートの腐食などに関心が向けられてきた。例えば、プレートの両面を使用し、摺動ゲートバルブのハウジングに誤った向きでプレートを挿入することを防止する安全性の概念を提案する米国特許第５８９３４９２（Ａ）号、又は摺動ゲートバルブプレートで割れが始まるのを軽減し、割れが形成された場合、割れの伝播を防止するための対応策を提案する米国特許第６８１４２６８（Ｂ２）号が参照され得る。

最初の摺動ゲートバルブ以来かなりの発展が認められるにもかかわらず、依然として改良の余地がある。具体的には、本発明者は、既存の摺動ゲートバルブプレートでは、使用中に耐火性プレートが屈曲する、又は歪む場合があることを観察している。この現象は、プレートを密着した状態に保つように印加される不均質なスラスト力によって発生する機械的応力と相まった、プレートに大きい温度勾配が存在することによって発生する熱応力によるものであると考えられる（注入オリフィスに近い区域の温度は、溶鋼が注入オリフィスを通過することによって１５００℃超まで上がるが、わずか数センチメートル離れたプレート周辺部は、３００〜４００℃あたりの温度である）。プレートのこの屈曲又は歪みにより、２つのプレート間の有効接触面積が、わずか３８％まで減少する場合がある。本発明の意味では、有効接触面積は、２つのプレート間の理論上の接触面積に対する、プレート間の実際の接触面積の比（％で表される）であり、どちらの場合でも、２つのプレートが完全に正しく合わせられた状態のときに接触が完全であると仮定される。実際の接触面積及び理論上の接触面積は、有限要素解析によって計算することができる。

このような低い有効接触面積は十分な気密性と両立せず、プレート間のジョイントから、プレートを通って注入される溶鋼に空気が侵入する原因になる場合がある。空気の侵入は、注入される溶鋼の質及び耐火性プレートの推定耐用期間にとって害になる。具体的には、空気はプレートの耐火性要素を結合するために使用される炭素材料を酸化させる。従来技術では、例えば酸素と反応するように酸素除去物質（アルミニウム、カルシウム、ケイ素など）を溶鋼槽に添加するなど、空気の侵入の影響を制限するための対応策が開発されてきた。これらの除去物質と酸素との反応生成物は、摺動ゲートバルブの下流で、更なる問題（アルミナの付着による詰まり）を生み出す場合がある。また、プレート間のジョイントの溝で、又は摺動ゲートバルブ全体を囲む固く閉じられた箱の中で循環される不活性ガス（例えばアルゴン）を用いて注入オリフィスを保護することも提案されてきた。これらの対応策の非実用的な側面以外にも、不活性ガスは高価であり、操作者にとって危険である。

空気が侵入する問題に加えて、プレート間の有効接触面積が低いことによって、溶融金属の小さい膜（「バリ」と呼ばれる）が２つのプレートの間のジョイントを貫通するバリの発生（finning episode）が引き起こされる場合もある。凝固する際、金属バリは２つのプレートの表面を解体し、それらの接触面をひどく損傷させる。更に、金属バリは、プレートを延展させるウェッジとして機能して、更なるバリの発生を促進し、最終的に溶鋼の漏れの原因になる。

本発明者らは、プレートのジオメトリを変更することによってこれらの問題に対処する、従来技術でのいかなる試みも認識していない。

更に、発明者らは、プレートに対するスラスト力のこの不均一な印加により、（１２ＭＰａもある）極めて高い圧力のピークが局所的に観察される場合があることも強調している。このような高い圧力のピークによって摩耗が起こり、耐火性プレートの推定耐用期間が劇的に短くなる。

本発明の目標は、作動条件を現状の条件（プレートの重量、マニュアルワークなど）と比較的同様に維持しながら、同時にこれらの課題を改善（操作者及び据付けの安全性向上、鋼の品質向上、耐火性プレートの耐用期間延長）することである。

本発明の目的は、溶融金属ゲートバルブ用の耐火性摺動ゲートバルブプレートであって、
−上面と、
−摺動ゲートバルブプレートの厚みによって上面から隔てられた下面であって、上面及び下面が平面であり、互いに対して平行である、下面と、
−上面を下面に連結する連結外側表面と、
−上面（２）を下面（３）に流体的に連結し、注入対称軸（Ｘｐ）を有する、注入チャネルと、を有し、
−上面及び下面は、上部横方向領域及び下部横方向領域（ＬＡｕ、ＬＡｌ）に対してそれぞれ垂直でありかつ互いに対して平行である上部縦方向領域及び下部縦方向領域（ＬＯｕ、ＬＯｌ）、をそれぞれ有し、上部縦方向領域（ＬＯｕ）は、上面の外辺部の２点を連結し、注入対称軸（Ｘｐ）と交わる最も長いセグメントであり、
−縦方向領域（ＬＯｕ、ＬＯｌ）は、注入対称軸（Ｘｐ）の水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＯｕ１及びＬＯｕ２、並びにＬＯｌ１及びＬＯｌ２）に分割され、セグメントＬＯｕ１及びＬＯｌ１が注入対称軸の第１の側にあり、セグメントＬＯｕ２及びＬＯｌ２が注入対称軸の第２の側にあり、
−横方向領域（ＬＡｕ、ＬＡｌ）は、注入対称軸（Ｘｐ）の水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＡｕ１及びＬＡｕ２、並びにＬＡｌ１及びＬＡｌ２）に分割され、セグメントＬＡｕ１及びＬＡｌ１が注入対称軸の第１の側にあり、セグメントＬＡｕ２及びＬＡｌ２が注入対称軸の第２の側にあり、
−以下の比、すなわち
５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲ１＝ＬＯｌ１／ＬＯｕ１、
５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲ２＝ＬＯｌ２／ＬＯｕ２、
７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲ３＝ＬＡｌ１／ＬＡｕ１、
７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である、Ｒ４＝ＬＡｌ２／ＬＡｕ２が定義される、耐火性摺動ゲートバルブプレートを用いて、到達されている。

本発明の意味では、耐火性摺動ゲートバルブプレートは、摺動ゲートバルブに挿入されるようなプレートであると理解されたい。すなわち、「裸の」耐火性プレート、缶に入れられたプレート（すなわち耐火性本体と、モルタル若しくはセメントと、周辺部及び表面の一部を囲む金属の覆いとの組合せ）又はバンドを付けられたプレート（すなわち耐火性プレートと耐火性プレートを囲むベルトとの組合せ）である。缶に入れられたプレート又はバンドを付けられたプレートの場合は、上面は、缶／バンドから突出している耐火性平面と定義される。缶に入れられたプレートの場合は、下面は、注入チャネルを囲む平面と定義される。

本発明の意味では、注入チャネルの注入対称軸（Ｘｐ）は、チャネルのジオメトリについての対称度が最も高い軸線である。例えば、円筒形の注入チャネルでは、対称軸（Ｘｐ）は、円筒形のチャネルの回転軸である。断面が楕円形のチャネルの場合には、注入対称軸は、チャネルの楕円形断面の、大きい直径と小さい直径の交点を通る軸線である。より一般的な言葉では、まったく対称性がないというありそうにない注入チャネルの場合には、注入対称軸（Ｘｐ）は、上面に対して垂直であり、上面の水平面でチャネル断面の重心を通る軸線である。この定義は、任意の注入チャネルジオメトリに適用され、円筒形の注入チャネルなどの高いレベルの対称性を示すジオメトリにすら適用される。プレートの注入対称軸（Ｘｐ）は、鋳造設備の隣接する耐火性要素（すなわち内側ノズル又はコレクタノズル）の注入対称軸に対応する。

本発明の意味では、上面は、「平面の外辺部を形成する閉じた線によって画定され、注入チャネル開口部を備える、最も大きい平面」と定義される。摺動ゲートバルブでは、第１の摺動ゲートバルブプレートの上面は、第２の、必ずしもというわけではないが一般に同一の摺動ゲートバルブプレートの上面と接触し、それに沿って摺動する。当然、上部縦方向領域及び上部横方向領域、並びにそれらの長さそれぞれを定める際には、注入チャネル入口は無視される。

下面は、「平面の外辺部を形成する閉じた線によって画定され、注入チャネル開口部を備える、２番目に大きい平面」と定義される。この平面のすべての点は、上面の平面に対して平行な平面を構成する。固定位置に保持される第２の摺動ゲートバルブプレートを備える摺動ゲートバルブに使用する際、第１の摺動ゲートバルブプレートの下面は、第１の摺動ゲートバルブプレートと、この摺動ゲートバルブプレートを摺動接触状態に保持する枠部の動的受入れステーションの押上げ手段との間、並びに第１の摺動ゲートバルブプレート及び第２の摺動ゲートバルブプレートの注入チャネルの相対位置関係を制御し、したがって摺動ゲートバルブの開口部を制御する摺動機構との間の接触面である。当然、下部縦方向領域及び下部横方向領域、並びにそれらの長さそれぞれを定める際には、注入チャネル入口は無視される。同様に、缶に入れられたプレート（すなわち金属缶で覆われたプレート）では、コレクタノズル又は内側ノズルを受けるための注入オリフィスの周りの開口部、及び重量を減らす又は（開示される米国特許第６４１５９６７（Ｂ１）号のように）プレートのクランピングを助けるための切れ目も無視される。

本発明の意味では、ある表面の縦方向領域は、その表面の外辺部の２点をつなぎ、注入対称軸（Ｘｐ）と交わる最も長いセグメントと定義され、一方で横方向領域は、縦方向領域に対して垂直な方向で、注入対称軸（Ｘｐ）と交わる、同じ平面上でのこのプレートの領域である。

上面及び下面それぞれの縦方向領域は、それぞれ２つのセグメント（ＬＯｕ１及びＬＯｕ２）並びに（ＬＯｌ１及びＬＯｌ２）に分割され、それぞれが、対応する表面の外辺部の１点から注入対称軸（Ｘｐ）に延びる。同様に、上面及び下面それぞれの横方向領域は、それぞれ２つのセグメント（ＬＡｕ１及びＬＡｕ２）並びに（ＬＡｌ１及びＬＡｌ２）に分割され、それぞれが、対応する表面の外辺部の１点から注入対称軸（Ｘｐ）に延びる。慣例として、ＬＯｕ１及びＬＡｕ１は、対応する縦方向領域及び横方向領域の最も長いセグメントであり、ＬＯｕ２、ＬＡｕ２はその最も短いセグメントである。下面のセグメントＬＯｌ１及びＬＯｌ２並びにＬＡｌ１及びＬＡｌ２は、上面と同じ順序で番号が付けられる。上面の所与の領域の２つのセグメントが同じ長さである場合、上面及び下面のどちらのセグメントが「１」と名付けられるかを決めるのは、下面の対応する下部領域の、最も長いセグメントである。対応する下部領域も同じ長さの２つのセグメントに分割される場合、１又は２の番号付けは、それらが上面と下面で同じ順序で用いられることを条件として、自由に割り当てられてもよい。

上面の外辺部と下面の外辺部はどちらも閉じており、好ましくはその部分が凸曲線を形成してから凹曲線を形成するに至るのに伴う凹性の変化を含まない。外辺部は、接線に不連続性のある特異点がなく、滑らかであることが好ましい。平面を画定する実際の外辺部の一部分が、平面から凹む、又はそこから突き出る舌部を形成する特異的な凹部又は凸部を備える場合、縦方向領域及び横方向領域は、特異的な凸部又は凹部を無視して決定され、理論上の外辺部は、代わりに、特異的な凹部又は凸部の境界を形成する実際の外辺部の２つの境界点を直線でつなぐことによって考えられる（図２（ｂ）を参照）。境界点は、曲率の符号の変化であれ曲線に対する接線の不連続性であれ、特異性が発生する点と定義される。２つの境界点が、理論上の外辺部の合計の長さの１０％未満の距離で互いから隔てられるすべての場合において、縦方向領域及び横方向領域の決定のために、実際の外辺部の代わりに理論上の外辺部が考慮されることになる。

本発明はまた、耐火性要素を覆い、それと共に上に述べられた摺動ゲートバルブプレートを形成する金属缶にも関する。金属缶は、
−外辺部によって画定され、重心（ｘｐ）を有する開口部を備える底面であって、その結果、注入対称軸（Ｘｐ）が、底面に対して垂直であり、重心（ｘｐ）を通る軸線となっている、底面と、
−底面の外辺部から金属缶のリムを画定する自由端まで、底面に対して横に延びる周辺面と、を備え、
−周辺面及び底面が、セメントによって金属缶に接着される耐火性要素のジオメトリに嵌合するジオメトリの内側空洞を画定し、
−金属缶は、金属缶のリムの２点を連結し、かつ注入対称軸（Ｘｐ）と交わる最も長いセグメントと定義される上部縦方向直径（ＬＣｕ）と、金属缶のリムの２点を連結し、上部縦方向直径（ＬＣｕ）及び注入対称軸（Ｘｐ）と垂直に交わる上部横方向直径（ＬＤｕ）と、を有し、
−底面は、上部縦方向直径（ＬＣｕ）と平行である下部縦方向直径（ＬＣｌ）と、下部縦方向直径（ＬＤｕ）と平行である下部横方向直径（ＬＤｌ）と、を有し、下部縦方向直径と下部横方向直径がどちらも、重心（ｘｐ）で注入対称軸と交わり、
上部縦方向直径及び下部縦方向直径（ＬＣｕ、ＬＣｌ）は、注入軸線（Ｘｐ）の水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＣｕ１及びＬＣｕ２並びにＬＣｌ１及びＬＣｌ２）に分割され、セグメントＬＣｕ１及びＬＣｌ１が注入対称軸の第１の側にあり、セグメントＬＯｕ２及びＬＯｌ２が注入対称軸の第２の側にあり、
上部横方向直径及び下部横方向直径（ＬＤｕ、ＬＤｌ）は、注入対称軸（Ｘｐ）、）の水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＤｕ１及びＬＤｕ２並びにＬＤｌ１及びＬＤｌ２）に分割され、セグメントＬＡｕ１及びＬＡｌ１が注入対称軸の第１の側にあり、セグメントＬＤｕ２及びＬＤｌ２が注入対称軸の第２の側にあり、
以下の比、
５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲｃ１＝ＬＣｌ１／ＬＣｕ１、
５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲｃ２＝ＬＣｌ２／ＬＣｕ２、
７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲｃ３＝ＬＤｌ１／ＬＤｕ１、
７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲｃ４＝ＬＤｌ２／ＬＤｕ２が定義される。

金属缶が使用されるとき、金属缶は、第１の摺動ゲートプレートの下面を形成する。摺動ゲートバルブ枠部に取り付けられるとき、力が金属缶の底面に印加されて、枠部に静的に取り付けられる第２の摺動ゲートバルブゲートプレートの上面に対して、第１の摺動ゲートバルブプレートの上面を押圧する。

本発明はまた、枠部に取り付けられる第１の摺動ゲートバルブプレートと第２の摺動ゲートバルブプレートとの組を備える摺動ゲートバルブであって、
−第１の摺動ゲートバルブプレートは、上に述べられたものであり、注入チャネルの入口を囲い込む外辺部によって範囲を定められる上部区域（ＡＵ）を有する、平面である上面と、注入チャネル（５Ｌ）の出口を囲い込む外辺部によって範囲を定められる下部区域（ＡＬ）を有する、平面である下面とを備え、第１の摺動ゲートバルブプレートの平面の上面及び下面が、互いに対して平行であり、
−第２の摺動ゲートバルブプレートは、注入チャネルの出口を囲い込む外辺部によって範囲を定められかつ第１の摺動ゲートバルブプレートの上面と同じジオメトリである上部区域（ＡＵ）を有する、平面である平面上面と、注入チャネルの入口を囲い込む外辺部によって範囲を定められる、平面である下面とを備え、第２の摺動ゲートバルブプレートの平面の上面及び下面が、互いに対して平行であり、
第１の摺動バルブゲートプレート及び第２の摺動バルブゲートプレートは、各自の上面が互いに接触し、かつ互いに平行である状態で枠部に取り付けられ、その結果、
−第２の摺動ゲートバルブプレートは、枠部にしっかりと取り付けられ、
−第１の摺動ゲートバルブプレートは、第１の摺動バルブゲートプレートの注入チャネルが、第２の摺動バルブゲートプレートの注入チャネル（５Ｌ）と正しく合わせられる状態となる注入位置から、第１の摺動バルブゲートプレートの注入チャネルが第２の摺動バルブゲートプレートの注入チャネルと流体連通しない状態となる閉鎖位置へと、第１の摺動バルブプレート及び第２の摺動バルブプレートの上面に平行な平面に沿って可逆的に動くことができ、摺動ゲートバルブが、分散されたいくつかの押上げユニットを更に備え、押上げユニットは、第１の摺動ゲートバルブプレートの上面を第２の摺動ゲートバルブプレートの上面に対して押圧するように、第１の摺動ゲートバルブプレートの下面に対して垂直に向けられる押し上げる力を第１の摺動ゲートバルブプレートの下面に印加する、摺動ゲートバルブにおいて、下面の区域（ＡＬ）の、上面の区域（ＡＵ）に対する比であるＡＬ／ＡＵは、４０〜８５％の間からなり、上部区域及び下部区域（ＡＵ、ＡＬ）が、注入チャネルを無視して測定されることを特徴とする、摺動ゲートバルブにも関する。

その別の態様によれば、本発明は、摺動ゲートバルブに使用される摺動ゲートバルブプレートに、その摺動ゲートバルブによって伝達されるスラスト力が、注入オリフィスの周りに集中するように設計される摺動ゲートバルブに関する。すなわち、スラスト力を受けるプレートの表面（したがって下面）の５５％超、好ましくは６０％超は、注入対称軸ＸｐからＬａＬ１以下の距離に位置する。

好ましい一実施形態では、第２の摺動ゲートバルブプレートも、上に定義されたとおりである。更に好ましい実施形態では、第１の摺動ゲートバルブプレートは、第２の摺動ゲートバルブプレートと同一である。

好ましい実施形態では、第１の摺動ゲートバルブプレートは、摺動機構に取り付けられた可動台によって支持され、その結果、第１の摺動ゲートバルブプレートの上面は、注入位置と閉鎖位置との間で摺動することができる。可動台は、下面を備える。押上げユニットは、第１の摺動ゲートバルブプレートの上面を第２の摺動ゲートバルブプレートの上面に対して押圧するように、押し上げる力（Ｆ）を可動台の下面に加え、この力（Ｆ）は、可動台の下面に対して垂直に向けられる。

この実施形態では、可動台は、好ましくは第１の摺動ゲートバルブプレートの上面と平行であり、かつそこから凹んだ位置に据えられた上面を備える。下面は押上げユニットのうちの少なくともいくつかと永続的に接触し、この下面は、好ましくは、下面と接触しているときに押上げユニットによって印加される力（Ｆ）を定義する力のベクトルの、第１の摺動バルブプレート（１Ｌ）の注入対称軸（ＸｐＬ）及び上部縦方向領域（ＬＯｕ）によって画定される縦方向平面（ＸｐＬ、ＬＯｕ）への投影が、この縦方向平面への第１の摺動ゲートバルブプレートの投影と交わる場合にのみ、押上げユニットが可動台の下面と接触するようなジオメトリを有し、このジオメトリは、好ましくは面取り部分を備える。力のベクトルの縦方向平面への投影が、この縦方向平面への第２の摺動ゲートバルブプレートの投影とも交わることが更に好ましい。

本発明は、第１の摺動ゲートバルブプレート及び第２の摺動ゲートバルブプレートを受けるために設計される、摺動ゲートバルブの枠部にも関し、少なくとも第１の摺動ゲートバルブプレートは、上に定義されたものであり、その上面が第２の摺動ゲートバルブプレートの上面に沿って摺動するように動くことができる。

下記の表に出てくるように、有効接触面積は、（従来技術プレートの３８％から本発明による６５％超まで）著しく増加しており、加えて圧力の最大ピークは、最大５０％減少している。

これらのパラメータは、Ｒ３＝Ｒ４のとき、更に改良され得る。実際、この場合、接触はより対称になり、応力の分散の不均衡が避けられる。更に、縦方向領域に対する上面の非対称性は、いかなる特定の利点ももたらさないように思われ、縦方向領域の一方の側の、上面の半分の一方の側について最適化された設計物が、いかなる耐火性材料も追加する必要なしに、鏡のように上面の他方の半分に適用され得るので、縦方向軸線に対して対称な設計物が、耐火性材料の節減という利点を有する。

強化された有効接触面積の値は、Ｒ１及びＲ２が８０％±５％である、１対の耐火性摺動ゲートバルブプレートで測定されている。

極めて好都合な特性も、Ｒ３及びＲ４が９８〜１００％の間からなる、本発明による耐火性摺動ゲートバルブで測定されている。更によりよい結果が、Ｒ１及びＲ２が８０％±５％であり、Ｒ３及びＲ４が９８〜１００％の間からなるときに得られる。

外側連結表面は、考えられる任意の形状を有してもよい。例えば、疑似円錐形の表面でもよく、円筒形の部分を有してもよく、スピンドル又はリバーススピンドルの形をとってもよく、単一の表面でも、これらのすべての形状の組合せでもよい。外側連結表面はまた、摺動ゲートバルブプレートの外辺部の周りで変化する形状も有することができる。有利には、外側表面は、複数の表面部分を備える。具体的には、連結外側表面は、少なくとも円筒形の表面部分と１つ以上の移行表面部分とを備えてもよい。移行表面部分は、上面及び下面に対して平行な平面での、プレート面の断面を小さくする表面と定義される。円筒形の表面により、鋳造作業中、耐火性材料を圧縮状態に保つ材料（例えば金属のバンド又はベルト）で、プレートを囲む又はプレートにバンドをかけることが可能になる。割れが出てきた場合には、圧縮力がこれらの割れを閉じたままにし、割れが伝播するのを防止することになる。この場合には、円筒形の表面が上面を移行表面と連結し、移行表面が円筒形の表面を下面と連結することがより好都合である。移行表面は、唯一のものである必要はなく、複数の移行表面から構成されてもよい。

必須ではないが、最も好ましい場合には、本発明による摺動ゲートバルブプレートは、プレートの上面及び注入チャネルにそれぞれ対応する上面及び注入チャネルを備える耐火性要素と、プレートの下面及び注入チャネルにそれぞれ対応する下面及び注入チャネルを備える金属缶と、プレートを缶に結合させるセメントとを備える。

本発明のよりよい理解を可能にするために、ここで、本発明について、本発明の特定の実施形態を示す図を参照して説明するが、本発明をいかなる形でも限定することはない。

上面図、側面図及び正面図に表される、本発明の一実施形態によるプレートを示す図である。 同じプレートの３次元等角図を示す図である。 同じプレートの３次元等角図を示す図である。 Ｒ３及びＲ４の比の値が異なるプレートの実施形態の側面図である。 Ｒ３及びＲ４の比の値が異なるプレートの実施形態の側面図である。 ２つのプレートが摺動ゲートバルブに位置付けられるとき、各自の上面が互いに対して摺動接触した状態で位置付けられている２つのプレートを示す図である。 図２及び図３によるプレートを覆うのに適した、金属缶の３次元等角図である。 押上げ装置が可動台に接触するとき、又は接触しないときの、摺動ゲートバルブの好ましい一実施形態の、縦方向平面（ＸｐＬ、ＬＯｕ）への種々の投影を示す図である。

図１〜図３は、上面２及び下面３を有する、溶融金属ゲートバルブ用の耐火性摺動ゲートバルブプレート１を示している。上面と下面は共に、あらゆる摺動ゲートバルブで通常そうであるように平行であり、これらは、摺動ゲートプレートの厚みによって互いから隔てられている。図１〜図３では、摺動ゲートプレートは、裸で、すなわちプレートを囲む、又は保護する金属缶又はバンドなしで、示されている。図４及び図５では、缶に入れられた摺動ゲートバルブプレートの横方向領域が示されている。図６では、本発明による、缶に入れられた２つの同一のプレートが、摺動ゲートバルブに使用する際のそれらの各位置において示されており、（ａ）は第１の摺動ゲートバルブプレート及び第２の摺動ゲートバルブプレートの注入チャネルが正しく合わせられている開いた構成をしめし、（ｂ）はそれらがほとんど流体連通しておらず、したがって注入金属溶融物の流量が大幅に低減される状態を示す。押上げユニットは、第１の摺動ゲートバルブプレートの下面に力Ｆを印加し、その結果、その上面は、第２の摺動ゲートバルブプレートの上面に対して押圧される。図７では、金属缶が示されている。

摺動ゲートバルブプレートの上面２及び下面３は、連結外側表面４によって連結されている。プレート１上には、上面２を内部で流体的に下面３と連結する、注入チャネル５も見えている。注入チャネル５の注入対称軸Ｘｐもまた、示されている。上面２及び下面３の上部縦方向領域及び下部縦方向領域（ＬＯｕ、ＬＯｌ）も示されており、上部縦方向領域及び下部縦方向領域（ＬＯｕ、ＬＯｌ）に対して垂直に、上面及び下面の横方向領域（ＬＡｕ、ＬＡｌ）が存在する。上部縦方向領域及び下部縦方向領域（ＬＯｕ、ＬＯｌ）は、注入対称軸（Ｘｐ）の水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＯｕ１及びＬＯｕ２、並びにＬＯｌ１及びＬＯｌ２）に分割される。同様に、上部横方向領域及び下部横方向領域（ＬＡｕ、ＬＡｌ）は、注入対称軸（Ｘｐ）の水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＡｕ１及びＬＡｕ２、並びにＬＡｌ１及びＬＡｌ２）に分割される。以下の比、Ｒ１＝ＬＯｌ１／ＬＯｕ１、Ｒ２＝ＬＯｌ２／ＬＯｕ２、Ｒ３＝ＬＡｌ１／ＬＡｕ１及びＲ４＝ＬＡｌ２／ＬＡｕ２が定義される。図１〜図３の実施形態では、Ｒ１は約８０％（すなわち６５〜９０％の間からなる）、Ｒ２は約８０％（すなわち６５〜９０％の間からなる）、Ｒ３＝Ｒ４は約９５％（すなわち９０％以上）である。

図４及び図５は、本発明による摺動ゲートバルブプレートの２つの実施形態を示し、プレート１は、耐火性本体と、モルタル又はセメント６と、耐火性本体の下面の一部及び周辺部を囲む金属缶７との組合せによって形成されている。図４及び図５では、プレートが縦方向軸線に対して対称に形成されているので、Ｒ３とＲ４は等しい。図４では、Ｒ３は１００％に等しく、図５では約９５％に等しい。これらの図に見られるように、セラミック本体を覆う金属缶の平面の外辺部を画定する外側境界によって、摺動ゲートバルブプレートの下面の範囲が定められる。

図７は、耐火性本体を覆って本発明による摺動ゲートバルブプレートを共に形成する金属缶の一実施形態を示す。金属缶は、平面であり、外辺部によって画定され、かつ重心（ｘｐ）を有する開口部（１５）を備える底面（３Ｍ）を備え、その結果、注入対称軸（Ｘｐ）は、底面の平面に対して垂直であり、重心（ｘｐ）を通る軸線である。図７で開口部（１５）の内部に点線で示される想像上の円は、缶が耐火性本体を覆うときの、耐火性本体を通る注入チャネル（５）の位置を示している。周辺面（４Ｍａ、４Ｍｂ）は、底面の外辺部から金属缶のリム（４Ｒ）を画定する自由端まで、底面に対して横に延び、したがって底面と共に、セメントによって金属缶に接着される耐火性要素のジオメトリに嵌合する、空洞のジオメトリを形成する。上部縦方向直径（ＬＣｕ）は、金属缶のリムの２つの点を連結し、注入対称軸（Ｘｐ）と交わる最も長いセグメントと定義される。上部横方向直径（ＬＤｕ）は、金属缶のリムの２つの点を連結し、上部縦方向直径（ＬＣｕ）及び注入対称軸（Ｘｐ）と垂直に交わる。

底面（３Ｍ）は、上部縦方向直径（ＬＣｕ）に対して平行な下部縦方向直径（ＬＣｌ）と、下部縦方向直径（ＬＤｕ）に対して平行な下部横方向直径（ＬＤｌ）とを有し、下部縦方向直径と下部横方向直径はどちらも、重心（ｘｐ）で注入対称軸と交わる。金属缶の底面は、耐火性本体と連結されるとき、摺動ゲートバルブプレートの下面を画定する。縦方向直径及び横方向直径の長さは、開口部（１５）を無視して決定される。

以下の比、
５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲｃ１＝ＬＣｌ１／ＬＣｕ１、
５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲｃ２＝ＬＣｌ２／ＬＣｕ２、
７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲｃ３＝ＬＤｌ１／ＬＤｕ１、
７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲｃ４＝ＬＤｌ２／ＬＤｕ２が定義される。

図６に示されるように、使用時、本発明による第１の摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）は、その上面（２Ｌ）が、注入チャネル（５Ｕ）を備える第２の摺動ゲートバルブプレート（１Ｕ）の上面（２Ｕ）に対して平行であり、かつそれと接する状態で、摺動ゲートバルブ枠部に取り付けられる。このような摺動ゲートバルブ枠部は、第２のバルブプレート（１Ｕ）を固定位置に保持するための静的受入れステーションを備え、枠部が、出口を備える取鍋などの冶金容器の底部に取り付けられるとき、第２の摺動ゲートプレートは、注入チャネル（５Ｕ）が冶金容器の出口と正しく合わせられるような位置に固定される。

枠部はまた、第１の摺動バルブプレートの上面（２Ｌ）が第２の摺動バルブゲートプレートの上面（２Ｕ）と平行に向き合い、それと摺動関係において接触した状態で第１の摺動バルブプレートを保持するための可動台（１０）を備える、動的受入れステーションをも備える。動的受入れステーションは、押し上げる力（Ｆ）を可動台の下面に印加するように向けられて分散される、いくつかの押上げユニット（１１）を更に備え、この押し上げる力（Ｆ）は、第１の摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）の下面（３Ｌ）に伝えられ、第１の摺動ゲートバルブプレートの下面（３Ｌ）に対して垂直に向けられて、第１の摺動ゲートバルブプレートの上面を第２の摺動ゲートバルブプレートの上面に対して押圧する。押上げユニットを、可動台及び第１の摺動ゲートバルブプレートの下面に分散することは、第１の摺動ゲートバルブプレートの上面と第２の摺動ゲートバルブプレートの上面との間で得られる有効接触面積にとって肝要であることが、発明者によって特定されている。驚くことに、上に定義されたＲ１〜Ｒ４の比を有する第１の摺動ゲートバルブプレートのジオメトリでは、従来技術の摺動ゲートバルブプレートと比較して、有効接触面積は増大し、プレート上で測定される機械的応力のピークは、実質的に小さくなり得ることが観察されている（以下の表１〜ＩＩＩを参照）。

枠部は、第１の摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）の上面（２Ｌ）を、第２の摺動ゲートバルブプレート（１Ｕ）の上面（２Ｕ）で、第１の摺動バルブゲートプレート（１Ｕ）の注入チャネル（５Ｕ）が第２の摺動バルブゲートプレート（１Ｌ）の注入チャネル（５Ｌ）と正しく合わせられた状態の注入位置から第１の摺動バルブゲートプレート（１Ｕ）の注入チャネルが第２の摺動バルブゲートプレート（１Ｌ）の注入チャネルと流体連通していない状態の閉鎖位置まで摺動させることにより、第１の摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）を保持する可動台を第２の摺動ゲートバルブプレート（１Ｕ）に対して動かすための摺動機構を備える。

摺動機構は、一般に摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）の連結外側表面（４）の一方の端部に固定される電気アーム、空圧アーム又は液圧アームであり、第１の摺動ゲートバルブプレートを、第２の、静的な、摺動ゲートバルブプレート（１Ｕ）の上面（２Ｕ）を横切って押し引きし、又は回転させることができる。

摺動ゲートは、動的受入れステーションの可動台に第１の摺動ゲートバルブプレートを取り付け、静的受入れステーションに第２の摺動ゲートバルブプレートを取り付けることによって形成される。第１の摺動プレートの下面の区域（ＡＬ）の、第１の摺動プレートの上面の区域（ＡＵ）に対する比であるＡＬ／ＡＵは、４０〜８５％の間からなる。第１の摺動ゲートバルブプレートは、本発明によるものであることが好ましい。第２の摺動ゲートバルブプレートもまた、本発明によるものであることがより好ましい。第２の摺動ゲートバルブプレートは、第１の摺動ゲートバルブプレートと同様でも、更には第１の摺動ゲートバルブプレートと同一でもよい。

摺動ゲートバルブは、摺動ゲートバルブにより、その摺動ゲートバルブに使用される摺動ゲートバルブプレートに伝達されるスラスト力が、注入オリフィスの周りに集中するように設計されている。すなわち、スラスト力を受けるプレートの表面（すなわち下面）の５５％超、好ましくは６０％超は、注入対称軸ＸｐからＬａＬ１以下の距離に位置する。図１に示されるプレートでは、スラスト力を受けるプレートの表面（すなわち下面）の６３％が、注入対称軸ＸｐからＬａｌ１以下の距離に位置する。

第１のプレートを動的受入れステーションに保持するための可動台（１０）は、下面及び上面を備えている。上面は、そこに取り付けられる第１の摺動ゲートバルブプレートの上面と平行であり、かつそこから凹んだ位置に据えられることが好ましい。可動台が、第２の摺動ゲートバルブプレートの上面と平行に、かつそれに対して相対的に動くとき、可動台は、押上げユニット（１１）に対しても動く。現況技術の可動台では、押上げユニットに対する可動台の位置に関わらず、これらの押上げユニットは、可動台の下面と常に接触している。可動台の上面は第１の摺動ゲートバルブプレートの上面に対して凹んだ位置に据えられているので、可動台が、第１の摺動ゲートバルブプレートがある押上げユニットと向き合わない位置にある場合、この押上げユニットの力は、動的受入れステーションに片持ち曲げ応力を印加することになる。これは、摺動ゲートバルブプレートの縁部に応力の集中を生み出し、これは摩耗を早める。これは注入チャネルの周りの圧力をも抜き、したがって摺動ゲートバルブの耐密性を低減させる。

この問題は、可動台の底面が少なくとも１つの押上げユニットと常に接触するように可動台の底面を設計することにより、かつ下面と接触しているとき押上げユニットによって印加される力（Ｆ）を定義する力のベクトルの、第１の摺動バルブプレート（１Ｌ）の注入対称軸（ＸｐＬ）及び上部縦方向領域（ＬＯｕ）によって画定される縦方向平面（ＸｐＬ、ＬＯｕ）への投影が、この縦方向平面への第１の摺動ゲートバルブプレートの投影と交わる場合にのみ、押上げユニットが可動台の下面と接触するように、可動台の底面を設計することにより、解決できることが分かっている。押上げユニットによる可動台の下面への力の印加は、力のベクトルのこの縦方向平面への投影が、第２の摺動ゲートバルブプレートのこの縦方向平面への投影と交わることをも必要とするのが好ましい。押上げユニット及び第２の摺動ゲートバルブプレートはどちらも摺動ゲートバルブ内で静的であるので、この条件を満たすことは、押上げユニットに対する第１の摺動ゲートバルブプレートの位置に依存しない。

投影された力のベクトルが、投影された摺動ゲートバルブプレートと実際に交差する、又は縦方向平面に沿って測定される押上げユニットの幅の半分である許容差の範囲内に入る場合、投影された力のベクトルは投影された摺動ゲートバルブプレートと交わると考えられる。例えば、押上げユニットがらせん状ばねを備える場合、許容差は、らせん状ばねの、可動台に最も近い最後のコイルの直径の半分であることになる。疑わしい場合には、許容差は、投影された力のベクトルと投影された摺動ゲートバルブプレートとの間の実際の交点から何にせよ２０ｍｍ以内、好ましくは１０ｍｍ以内である。

図８の縦方向平面に沿った断面図に示されているように、このジオメトリは、面取り部分を備えてもよい。図８の摺動ゲートバルブは、押上げユニットが第２の摺動ゲートバルブプレートに向き合うように設計されていることが見て分かる。両方とも静的であるので、この状態は、第１の摺動ゲートバルブプレートの位置に関わらず維持される。図８（ａ）では、第１の摺動ゲートバルブプレートは注入位置にあり、上部注入チャネルと下部注入チャネルは、単一の、連続的なチャネルを形成する。表されている５つの押上げユニット（１１）のうち、それらの４つのみが、第１の摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）に向き合うことが見て分かる。接触しているこれらの４つの押上げユニットは可動台の下面とも接触しており、そこに第１の摺動ゲートバルブプレートに伝えられる鉛直力を加えている。図８（ａ）の左側にある第５の押上げユニットは、第１の摺動ゲートバルブプレートと向き合っておらず、この部分で面取りされている可動台の下面とも接触していない（又は実質的な力を加えない）。このように、第５の押上げユニットは、可動台の上面と第２の摺動ゲートバルブプレートの上面との間の距離を低減させる傾向がある屈曲力を、可動台に印加しない。

図８（ｂ）では、摺動ゲートバルブは第１の閉鎖位置にあり、上部注入チャネル及び下部注入チャネルは、流体連通はしないが、ほんの短い距離だけ互いから隔てられている。したがって、摺動ゲートバルブの耐密性は、上部注入チャネル及び下部注入チャネルの周りにそれぞれ集中する最大圧縮力に依存する。この位置では、図８（ｂ）に表される５つの押上げユニットはすべて、可動台の下面と接触し、注入チャネルの周りに集中する高い圧縮圧力を加える。

図８（ｃ）では、摺動ゲートチャネルは閉鎖位置にあり、上部注入チャネルと下部注入チャネルとを隔てる距離が大きい。図８（ｃ）の右側に表されている押上げユニットは、第１の摺動ゲートバルブプレートと向き合っておらず、この部分で面取りされている可動台の下面と接触しない（又は実質的な力を加えない）。このように、図８（ａ）を参照して述べられたように、右側の押上げユニットは、可動台の上面と第２の摺動ゲートバルブプレートの上面との間の距離を低減させる傾向がある屈曲力を、可動台に印加しない。

図８を参照して上で述べられた可動台（１０）は、摺動ゲートバルブプレートの耐用期間を延長するので、摺動ゲートバルブプレートの任意のタイプと共に使用するのに有利である。しかし、可動台の下面と接触する押上げユニットによって印加される力が、第１の摺動ゲートバルブプレート及び第２の摺動ゲートバルブプレートの上面のより大きい区域にわたってより均質に分散され、この区域は注入チャネルの周りに延びるので、可動台は、本発明による第１の摺動ゲートバルブプレートと共に用いると、好ましくは本発明による第２の摺動ゲートバルブプレートと共に用いると、よりいっそう有利である。このより大きい区域にわたる圧力のよりよい分散には、２つの利点がある。第１に、これは摺動ゲートバルブプレートの一体性にとって害になる圧力ピークを防止し、したがってそれらの耐用期間を延長する。第２に、これは圧力ピークが存在するとき避けられない、より低圧の区域を防ぎ、したがって摺動ゲートバルブの耐密性を増す。これは、第１の摺動ゲートバルブプレートと第２の摺動ゲートバルブプレートとの間の、酸素の侵入と溶融金属の侵入の両方を低減させるために重要である。

本発明の効果を実証するために、発明者らは、摺動ゲートバルブに取り付けられる２つの摺動ゲートバルブプレートの実際の接触面積及び理論上の接触面積の、複数の有限要素解析計算を実施した。これらの計算は、熱の影響を考慮に入れていない。第１のシリーズでは、米国特許第６８１４２６８（Ｂ２）号に対応する摺動ゲートバルブが設計された。この型式は、基部プレート、キャリアプレート、ドア、２つの耐火性摺動ゲートバルブプレート及び取鍋底部を備える。プレートを圧縮状態に保ち、２つのプレート間の接触面積を増やすために、複数のばねによってプレートにスラスト力が加えられる。計算の第１の出力は、耐火性摺動ゲートバルブプレート間の接触面での、最も高い圧力のピークである、最大接触圧力（ＭＰａ）である。有効接触面積は、両方のプレートの注入チャネルが完全に正しく合わせられた状態のとき、（接触が完全であると仮定する）理論上の接触面積に対する、有限要素解析によって計算される摺動ゲートバルブプレート間の（周辺部のいかなる孔も無視する）実際の接触面積の比（％単位）にある。例えば、摺動ゲートバルブプレートの理論上の接触面積が１０００ｍｍ^２に等しく、計算された実際の接触面積は２５０ｍｍ^２である場合。そうすると、有効接触面積（％）は２５０／１０００＝０．２５＝２５％である。計算は、米国特許第６８１４２６８（Ｂ２）号に述べられるプレート（比較のため、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝１００％である従来技術）、及び本発明によるプレートでなされた。結果は、以下の表Ｉ〜ＩＩＩに報告される。これらの例では、Ｒ４は、Ｒ３と等しく保たれていた。実際の接触面積と理論上の接触面積の間の観察された（算出された）ずれは、一方では注入チャネルを通って流れる溶融金属によって印加される機械的応力によるものであり、他方では摺動ゲートバルブプレートの体積にわたって生み出される、実質的な熱の勾配によるものである。

表Ｉにおいて理解され得るように、本発明によるプレートでは、有効接触面積は、従来技術のプレートでの３８．４％から、最大６８．３％（例１）に引き上げられる。同時に、最大接触圧力は、１２．８ＭＰａから６．１ＭＰａに下げられる。Ｒ１及びＲ２を一定に保ってＲ３（及びＲ４）の９５％から１００％に増加させることは、有効接触面積（６８．３％から６０．１％に減少）及び最大接触圧力（６．１から７．６ＭＰａに増加）に対して、非常にわずかなマイナスの効果がある。測定された値すべては、それでもなお許容可能であり、従来技術のプレートの場合に観察できるものより、はるかに良い。

表ＩＩは、表Ｉと類似した例に基づいており、Ｒ２が（表Ｉでの８０％の代わりに）９０％に変更されている。Ｒ３（及びＲ４）の効果について、同じ傾向が観察できる。更に、Ｒ２を８０％から９０％に上げることは、有効接触面積及び最大接触圧力の両方に対してマイナスの効果があるのを観察することができる（結論は、実施例１と実施例５、実施２と実施例６、実施例３と実施例７、実施例４と実施例８のペアを比較することによって出され得る）。したがって、本発明によれば、Ｒ２は９０％を超えるべきではない。

表ＩＩＩは、表Ｉと類似した例に基づいており、Ｒ１が（表Ｉでの８０％の代わりに）９０％に変更されている。Ｒ３（及びＲ４）の効果については、同じ傾向が観察できる。更に、Ｒ１を８０％から９０％に上げることは、有効接触面積及び最大接触圧力の両方に対してマイナスの効果があるのを観察することができる（結論は、実施例１と実施例９、実施例２と実施例１０、実施例３と実施例１１、実施例４と実施例１２のペアを比較することによって出され得る）。したがって、本発明によれば、Ｒ１は９０％を超えるべきではない。

有限要素解析計算の第２のシリーズでは、熱衝撃を模倣するために、プレートの注入チャネルを通って流れる溶鋼によって伝えられる熱流束をシミュレートする境界条件が、注入チャネルの壁部のレベルでシステムに適用される。同じ解析は、上記の従来技術のプレート、本発明による裸の耐火性摺動ゲートバルブプレート（Ｒ１＝Ｒ２＝８０％、Ｒ３＝Ｒ４＝９５％）、缶に入れられた隔離されたプレート（すなわち耐火性プレートと、モルタル又はセメントと、周辺部及び表面の一部を囲む金属の覆いとの組合せであり、Ｒ１＝Ｒ２＝８０％、Ｒ３＝Ｒ４＝９５％）、及び摺動ゲートバルブ内の、缶に入れられたプレート（同じプレート）に関して実施される。これらの型式間の比較により、熱応力及び熱機械的応力を定量化することができる。計算は、連結外側表面が異なる複数の例について繰り返される。これらの有限要素解析の計算は、第１のシリーズにおいて観察された傾向を裏付ける。

Claims (15)

1. 溶融金属ゲートバルブ用の摺動ゲートバルブプレート（１）であって、
   上面（２）と、
   前記摺動ゲートバルブプレートの厚みによって前記上面から隔てられた下面（３）であって、前記上面及び前記下面が平面であり、互いに対して平行である、下面（３）と、
   前記上面（２）を前記下面（３）に連結する連結外側表面（４）と、
   前記上面（２）を前記下面（３）に流体連結し、注入対称軸（Ｘｐ）を有する、注入チャネル（５）と、を有し、
   前記上面及び前記下面（２、３）は、上部横方向領域及び下部横方向領域（ＬＡｕ、ＬＡｌ）に対してそれぞれ垂直でありかつ互いに対して平行である上部縦方向領域及び下部縦方向領域（ＬＯｕ、ＬＯｌ）、をそれぞれ有し、前記上部縦方向領域（ＬＯｕ）は、前記上面の外辺部の２点を連結し、前記注入対称軸（Ｘｐ）と交わる最も長いセグメントであり、
   前記縦方向領域（ＬＯｕ、ＬＯｌ）は、前記注入対称軸（Ｘｐ）の水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＯｕ１及びＬＯｕ２、並びにＬＯｌ１及びＬＯｌ２）に分割され、前記セグメントＬＯｕ１及びＬＯｌ１が前記注入対称軸の第１の側にあり、前記セグメントＬＯｕ２及びＬＯｌ２が前記注入対称軸の第２の側にあり、
   前記横方向領域（ＬＡｕ、ＬＡｌ）は、前記注入対称軸（Ｘｐ）の水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＡｕ１及びＬＡｕ２、並びにＬＡｌ１及びＬＡｌ２）に分割され、前記セグメントＬＡｕ１及びＬＡｌ１が前記注入対称軸の第１の側にあり、前記セグメントＬＡｕ２及びＬＡｌ２が前記注入対称軸の第２の側にあり、
   以下の比、
   ＬＯｌ１／ＬＯｕ１＝Ｒ１、
   ＬＯｌ２／ＬＯｕ２＝Ｒ２、
   ＬＡｌ１／ＬＡｕ１＝Ｒ３、
   ＬＡｌ２／ＬＡｕ２＝Ｒ４、を定義し、
   Ｒ１が、５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなり、
   Ｒ２が、５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなり、
   Ｒ３が、７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であり、
   Ｒ４が、７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であることを特徴とする、摺動ゲートバルブプレート（１）。
2. Ｒ３＝Ｒ４である、請求項１に記載の摺動ゲートバルブプレート。
3. 前記連結外側表面（４）は、複数の表面部分（４ａ、４ｂ）を備えている、請求項１に記載の摺動ゲートバルブプレート。
4. 前記連結外側表面（４）は、少なくとも円筒形の表面部分（４ａ）と、１つ以上の移行表面部分（４ｂ）とを備えている、請求項３に記載の摺動ゲートバルブプレート。
5. 前記円筒形の表面部分（４ａ）は、隣接する移行表面部分（４ｂ）に前記上面（２）を連結し、前記１つ以上の移行表面部分（４ｂ）は、前記下面（３）に前記円筒形の表面部分（４ａ）を連結している、請求項４に記載の摺動ゲートバルブプレート。
6. 前記連結外側表面は、複数の移行表面部分を備えている、請求項３〜５のいずれか一項に記載の摺動ゲートバルブプレート。
7. Ｒ１及びＲ２は、８０％±５％である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の摺動ゲートバルブプレート。
8. Ｒ３及びＲ４は、９８〜１００％の間からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の摺動ゲートバルブ。
9. 前記プレートは、
   前記プレートの前記上面及び前記注入チャネルにそれぞれ対応する上面及び注入チャネルを備える、耐火性要素と、
   前記摺動ゲートバルブプレートの前記下面に対応する底面を有する金属缶であって、前記底面は、前記摺動ゲートバルブプレートの前記注入チャネルを囲む開口部を備える、金属缶と、
   前記金属缶に前記耐火性要素を結合するセメントと、
   を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の摺動ゲートバルブプレート。
10. 耐火性要素を覆い、それと共に請求項９に記載の摺動ゲートバルブプレートを形成するための金属缶（７）であって、
    平面であり、外辺部によって画定され、重心（ｘｐ）を有する開口部（１５）を備える底面（３Ｍ）であって、その結果、前記注入対称軸（Ｘｐ）が、前記底面に対して垂直であり、前記重心（ｘｐ）を通る軸線となっている、底面（３Ｍ）と、
    前記底面の前記外辺部から前記金属缶のリム（４Ｒ）を画定する自由端まで、前記底面に対して横に延びる周辺面（４Ｍａ、４Ｍｂ）と、を備え、前記周辺面及び前記底面が、セメントによって前記金属缶に接着される耐火性要素のジオメトリに嵌合するジオメトリの内側空洞を画定し、
    前記金属缶は、前記金属缶の前記リムの２点を連結し、かつ前記注入対称軸（Ｘｐ）と交わる最も長いセグメントと定義される上部縦方向直径（ＬＣｕ）と、前記金属缶の前記リムの２点を連結し、是木上部縦方向直径（ＬＣｕ）及び前記注入対称軸（Ｘｐ）と垂直に交わる上部横方向直径（ＬＤｕ）と、有し、
    前記底面（３Ｍ）は、前記上部縦方向直径（ＬＣｕ）と平行である下部縦方向直径（ＬＣｌ）と、前記下部縦方向直径（ＬＤｕ）と平行である下部横方向直径（ＬＤｌ）と、を有し、下部縦方向直径と下部横方向直径がどちらも、前記重心（ｘｐ）で前記注入対称軸と交わり、
    前記上部縦方向直径及び前記下部縦方向直径（ＬＣｕ、ＬＣｌ）は、前記注入軸線（Ｘｐ）の前記水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＣｕ１及びＬＣｕ２、並びにＬＣｌ１及びＬＣｌ２）に分割され、前記セグメントＬＣｕ１及びＬＣｌ１が前記注入対称軸の第１の側にあり、前記セグメントＬＯｕ２及びＬＯｌ２が前記注入対称軸の第２の側にあり、
    前記上部横方向直径及び前記下部横方向直径（ＬＤｕ、ＬＤｌ）は、前記注入対称軸（Ｘｐ）の前記水平面で連結する２つのセグメント（それぞれＬＤｕ１及びＬＤｕ２並びにＬＤｌ１及びＬＤｌ２）に分割され、前記セグメントＬＡｕ１及びＬＡｌ１が前記注入対称軸の第１の側にあり、前記セグメントＬＤｕ２及びＬＤｌ２が前記注入対称軸の第２の側にある、金属缶（７）において、
    以下の比、
    ５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲｃ１＝ＬＣｌ１／ＬＣｕ１、
    ５０〜９５％の間、好ましくは５７〜９２％の間、より好ましくは６２．５〜９０％の間からなるＲｃ２＝ＬＣｌ２／ＬＣｕ２、
    ７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲｃ３＝ＬＤｌ１／ＬＤｕ１、
    ７５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であるＲｃ４＝ＬＤｌ２／ＬＤｕ２が定義される、金属缶（７）。
11. 枠部に取り付けられる第１の摺動ゲートバルブプレートと第２の摺動ゲートバルブプレートとの組を備える摺動ゲートバルブであって、
    前記第１の摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）は、請求項１〜９のいずれか一項に記載のものであり、
    前記第２の摺動ゲートバルブプレート（１Ｕ）は、注入チャネル（５Ｕ）の出口を囲い込む外辺部によって範囲を定められかつ前記第１の摺動ゲートバルブプレートの前記上面（２Ｌ）と同じジオメトリである上部区域（ＡＵ）を有する、平面である平面上面（２Ｕ）と、前記注入チャネル（５Ｕ）の入口を囲い込む外辺部によって範囲を定められる、平面である下面（３Ｕ）とを備え、前記第２の摺動ゲートバルブプレートの前記平面の上面及び下面が、互いに対して平行であり、
    前記第１の摺動バルブゲートプレート及び前記第２の摺動バルブゲートプレートは、各自の上面が互いに接触し、かつ互いに平行である状態で枠部に取り付けられ、その結果、
    前記第２の摺動ゲートバルブプレートは、前記枠部にしっかりと取り付けられ、
    前記第１の摺動ゲートバルブプレートは、前記第１の摺動バルブゲートプレート（１Ｕ）の前記注入チャネル（５Ｕ）が前記第２の摺動バルブゲートプレート（１Ｌ）の前記注入チャネル（５Ｌ）と正しく合わせられる状態となる注入位置から、前記第１の摺動バルブゲートプレート（１Ｕ）の前記注入チャネルが前記第２の摺動バルブゲートプレート（１Ｌ）の前記注入チャネルと流体連通しない状態となる閉鎖位置へと、前記第１の摺動バルブプレート及び前記第２の摺動バルブプレートの前記上面に平行な平面に沿って可逆的に動くことができ、
    前記摺動ゲートバルブが、分散されたいくつかの押上げユニットを更に備え、前記押上げユニットは、前記第１の摺動ゲートバルブプレートの前記上面を前記第２の摺動ゲートバルブプレートの前記上面に対して押圧するように、前記第１の摺動ゲートバルブプレートの前記下面（３Ｌ）に対して垂直に向けられる押し上げる力を前記第１の摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）の前記下面（３Ｌ）に印加する、摺動ゲートバルブ。
12. 前記第２の摺動バルブプレート（１Ｕ）は、請求項１〜９のいずれか一項に記載のものであり、好ましくは前記第１の摺動バルブプレート（１Ｌ）と同一である、請求項１１に記載の摺動ゲートバルブ。
13. 前記第１の摺動ゲートバルブプレートの前記上面が前記注入位置と前記閉鎖位置の間で摺動することができるように、前記第１の摺動ゲートバルブプレート（１Ｌ）は、摺動機構に取り付けられた可動台によって支持され、前記可動台は下面を備え、
    前記押上げユニットは、前記第１の摺動ゲートバルブプレートの前記上面（２Ｌ）を前記第２の摺動ゲートバルブプレートの前記上面（２Ｕ）に対して押圧するように、前記可動台の前記下面に押し上げる力（Ｆ）を印加し、前記力（Ｆ）が、前記可動台の前記下面に対して垂直に向けられる、請求項１１又は１２に記載の摺動ゲートバルブ。
14. 前記可動台は、前記第１の摺動ゲートバルブプレートの前記上面と平行であり、かつそこから凹んだ位置に据えられた上面を備え、前記下面は、前記押上げユニットのうちの少なくともいくつかと永続的に接触し、前記下面は、前記下面と接触しているときに前記押上げユニットによって印加される前記力（Ｆ）を定義する力のベクトルの、前記第１の摺動バルブプレート（１Ｌ）の前記注入対称軸（ＸｐＬ）及び前記上部縦方向領域（ＬＯｕ）によって画定される縦方向平面（ＸｐＬ、ＬＯｕ）への投影が、前記縦方向平面への前記第１の摺動ゲートバルブプレートの投影と交わる場合にのみ、押上げユニットが前記可動台の前記下面と接触するようなジオメトリを有し、前記ジオメトリが、好ましくは面取り部分を備える、請求項１３に記載の摺動ゲートバルブ。
15. 前記下面と接触しているとき前記押上げユニットによって印加される前記力（Ｆ）を定義する前記力のベクトルの、前記縦方向平面への前記投影が、前記第２の摺動ゲートバルブプレートの、前記縦方向平面への前記投影とも交わる場合にのみ、押上げユニットが前記可動台の前記下面と接触する、請求項１４に記載の摺動ゲートバルブ。

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