JP3350431B2 - スライドゲートプレート構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固定プレート及
びスライドプレートの組合わせからなる溶融金属流量調
整用のスライドゲートプレート構造にかかり、とくにス
ライドプレート端部の亀裂発生を防ぐのに適した構造の
工夫に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法では、取鍋やタンディシュ等
の溶融金属用容器を介して鋳型に溶鋼を連続的に注入す
るために溶鋼を適切な流量で供給する機構が重要とさ
れ、かかる流量制御機構の一つとしてスライドゲートが
使用されている。このスライドゲートの一例を図５〜図
１２を参照して説明する。

【０００３】図５に示すスライドゲートは、取鍋の容器
底部に通流可能に取り付けられるもので、その底部から
の溶融金属（溶鋼）ＭＭの流路として上下２段に配置さ
れるノズル１００、１０１と、この上下ノズル１００、
１０１間に上下２枚に重ね合わせて配置される固定プレ
ート１０２およびスライドプレート１０３とを備えてい
る。

【０００４】この２枚のプレート１０２、１０３は、図
６に示すように互いにほぼ同形でかつ略矩形状の耐火物
で構成され、厚さ方向に溶融金属流路用の円形状の貫通
孔１０２ａ、１０３ａが穿孔されている。スライドプレ
ート１０３は、図示しないシリンダを用いたスライド機
構が連結され、この機構の動作により固定プレート１０
２に対して長手方向に所定のシリンダ・ストロークでス
ライドする。このようなスライド動により、２枚のプレ
ート１０２、１０３の互いの貫通孔１０２ａ、１０３ａ
の重なり具合が全開時（図７および図８）、最大接触時
（図９および図１０）、全閉時（図１１および図１２）
にあらかじめ設定された状態となるように自在に調整さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来例のスライドゲートでは、とくに図５〜図９に示す
ようにスライドプレート１０３の所定位置、すなわち全
開時に固定プレート１０２から突出する長手方向端部の
根元部分に亀裂が発生しやすい。しかもいったんその端
部の根元部分で亀裂が発生した場合には、貫通孔１０２
ａ、１０３ａの重なり具合が全閉時の状態であってもそ
の亀裂に沿って溶融金属の漏れが生じやすいといった不
都合があった。

【０００６】またこの亀裂は、プレート耐火物を再生・
再使用する場合において（例えば特願平４−１１１４８
号）、再生したプレート耐火物の使用時の安全性を低下
させるため、この亀裂が発生しているプレート耐火物
は、再生前の選別時に廃却されており、再生率を低下さ
せる原因の一つになっていた。

【０００７】このようなスライドゲートプレート内の亀
裂発生を抑制する対策としては、貫通孔周辺に溝を設
け、この溝を利用して貫通孔周辺に発生する亀裂の進展
・拡大を抑制する方法が提案されている（例えば特開平
２−２２０７６６号公報）。しかしながらこの方法は、
あくまで貫通孔周辺部に発生する亀裂を対象としたもの
であり、上述のようなスライドプレート根元部の亀裂を
意識したものではない。仮にこのスライドプレート端部
の根元部に溝を設けて亀裂の進展・拡大が抑制できたと
しても、そこからの溶融金属の漏れを防ぐことは困難で
ある。

【０００８】この発明は、このような従来の問題を考慮
してなされたもので、全開時に固定プレートから突出す
るスライドプレートの長手方向端部の根元部分での亀裂
の発生を抑制することを第１の目的とする。

【０００９】またこの発明は、全開時に固定プレートか
ら突出するスライドプレートの長手方向端部の根元部分
で亀裂が発生した場合でもその亀裂部分からの溶融金属
の漏れを防ぐことを第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、まず全開時
に固定プレートから突出するスライドプレート端部の根
元部分の亀裂発生状況を明らかにするため、たわみ量計
算を使って解析した。この解析結果を図１３〜図１５を
参照して説明する。

【００１１】スライドゲートプレートには、一般にコイ
ルばね等を用いた機構により所定の面圧力が負荷され
る。この面圧力はプレートの形状、貫通孔の孔径、使用
条件に基づいて任意に設定されるが、通常は２枚のプレ
ートの最大接触時（前述の図９および図１０参照）で５
〜１０ｋｇ／ｃｍ² 程度である。これは総荷重で４，０
００〜１０，０００ｋｇｆ程度の圧力負荷に相当する。

【００１２】そこで図１３に示す角柱状モデルの試料を
つかって荷重とたわみ量との関係を調べてみた。このモ
デルでは、たわみ量をｙ（ｍ）、荷重をＷ（Ｎ／ｍ）、
弾性率をＥ（Ｎ／ｍ² ）、断面２次モーメントをＩ（ｍ
⁴ ）とそれぞれ表したとき、たわみ量ｙを、

【数３】 の式で求める方法が有効である。

【００１３】この角柱状モデルを、厚さ２５ｍｍ、幅２
５ｍｍ、長さ１３０ｍｍの寸法で一般的に使用されるプ
レートと同様の材質を用いてつくり、加圧テストを行っ
てみたところ、Ｅ＝４．５×１０¹⁰Ｎ／ｍ² 、Ｌ＝０．
０４５、Ｉ＝３．２６×１０^-8のときにＷ＝５．２８×
１０⁵ の荷重で亀裂が発生することが確認された。この
結果を上記の［数３］式に代入すると、ｙ＝０．１９と
なる。これは試料破壊時のたわみ量に相当する。

【００１４】同様の試験を実形状のスライドゲートプレ
ートを想定した板状モデルの試料を用いて行った。この
板状モデルは、図１４に示すように厚さ３５ｍｍ、長さ
４４５ｍｍ、幅１７５ｍｍの全開時用のサンプルと、厚
さと長さとが同様で幅１５２ｍｍの全閉時用のサンプル
とをそれぞれ用意した。この２つのサンプルの幅寸法は
固定プレートから突出するスライドプレート端部の根元
部分を基準に選定した（図８および図１２参照）。材質
は上記と同様であり、弾性率はＥ＝４．５×１０¹⁰Ｎ／
ｍ² である。総面圧力は８，０００ｋｇｆに設定した。
これは、Ｗ＝１．７６×１０⁵ の荷重に相当する。

【００１５】その結果、全開時用のサンプルの場合に
は、Ｉ＝６．２９×１０^-7、Ｌ＝０．１１５となり、た
わみ量はｙ＝０．１４であった。このたわみ量は上記角
柱状モデルの場合（０．１９）よりも小さく、この条件
では亀裂が発生しない。この場合には未使用のプレート
をメカにセットして面圧力を負荷させてもプレートに亀
裂が発生しないことは経験上あきらかである。しかも多
くのプレートには、図１５に示すようにフープが装着さ
れると共に、クランパーで拘束されているため、実際の
たわみ量は上記よりもさらに小さいと予想される。

【００１６】しかしながらこの条件で実際に使用してみ
ると、スライドプレート端部の根元部分に亀裂が集中し
て発生していることが確認された。この原因は、タール
などの含浸物の流出、カーボンの酸化、繰り返しの熱履
歴による亀裂の発生等の様々な要因によりプレートの強
度が低下すること、フープによる拘束力が熱膨張で低下
すること、クランパーによる拘束力もそのプレートとの
間に亀裂防止用クッション材等を配置した場合等には低
下することが考えられる。

【００１７】これに対して全閉時用のサンプルの場合に
は、Ｉ＝５．６１×１０^-7、Ｌ＝０．０８５となり、た
わみ量はｙ＝０．０５ｍｍであった。これは全開時用サ
ンプルの場合の約１／３であり、角柱状モデルの場合の
破壊時たわみ量と比べても十分に小さい。この条件で実
際に使用してみても、亀裂はほとんど発生していなかっ
た。

【００１８】以上のモデルを用いた計算結果に基づい
て、本発明者はスライドプレート端部の亀裂抑制方法と
して、１）：面圧力を低くする、２）：材質の弾性率を
高くする、３）：材質の耐酸化性および耐スポーリング
性をよくしたり、使用時の強度低下を抑える、４）プレ
ート厚みを厚くする等により断面２次モーメントを大き
くしてたわみ量を小さくするといった対策を考えた。

【００１９】しかしながら、１）の場合には面圧力の低
下でプレート面間にスラグ等の異物が侵入したり、密着
不良が発生しやすい、２）および３）の場合には高弾性
率と耐スポーリング性との両立が難しい、４）の場合に
は下プレートがたわむ状況は改善されておらず、使用中
の強度劣化は避けられないといった問題があり、いずれ
の対策も不十分であることが分かった。

【００２０】そこで本発明者は、上記１）〜４）を踏ま
えつつ、もっとも簡単な構成で全開時のたわみ量を抑え
て亀裂発生を回避できる構造として、２枚のプレートを
互いに異形状に形成することに着目した。

【００２１】この発明にかかるスライドゲートプレート
構造は、このような着目点にもとづて完成されたもので
あり、溶融金属流路の軸方向の異なる位置でその流路を
塞ぐ横断方向に沿って互いに摺動可能に重ね合わせて配
置される２枚のプレートを備え、この２枚のプレートに
前記流路に通流可能な貫通孔をそれぞれ穿孔し且つこの
各貫通孔のそれぞれを介して前記流路の開閉状態を調整
する構造であって、前記２枚のプレートは、固定プレー
トと、この固定プレートに対して前記横断方向にスライ
ド自在に配置されるスライドプレートとであり、前記流
路の全開時に前記スライドプレートが前記固定プレート
に対して前記横断方向に非突出状態となるように前記固
定プレートおよび前記スライドプレートを互いに異形状
に構成したことを特徴とする。

【００２２】この発明にかかるスライドプレート構造
は、溶融金属流路の軸方向の異なる位置でその流路を塞
ぐ横断方向に沿って互いに摺動可能に重ね合わせて配置
される２枚のプレートを備え、この２枚のプレートに前
記流路に通流可能な貫通孔をそれぞれ穿孔し且つこの各
貫通孔のそれぞれを介して前記流路の開閉状態を調整す
る構造であって、前記２枚のプレートは、固定プレート
と、この固定プレートに対して前記横断方向にスライド
自在に配置されるスライドプレートとであり、前記固定
プレートの長手方向における２つの側面位置のうちの前
記流路の全開時における貫通孔の中心を境界とした前記
スライドプレートのスライドする向きに対向する側の側
面位置の長さをＡとし、前記スライドプレートの長手方
向における貫通孔の中心を境界とした２つの側面位置の
うちの前記スライドする向きと反対側の位置の長さをＢ
としたとき、長さＡおよびＢを、

【数４】Ａ＞Ｂ の条件式をみたす範囲内に設定したことを特徴とする。

【００２３】この発明にかかるスライドプレート構造
は、溶融金属流路の軸方向の異なる位置でその流路を塞
ぐ横断方向に沿って互いに摺動可能に重ね合わせて配置
される２枚のプレートを備え、この２枚のプレートに前
記流路に通流可能な貫通孔をそれぞれ穿孔し且つこの各
貫通孔のそれぞれを介して前記流路の開閉状態を調整す
る構造であって、前記２枚のプレートは、固定プレート
と、この固定プレートに対して前記横断方向にスライド
自在に配置されるスライドプレートとであり、前記固定
プレートの長手方向における貫通孔の中心を境界とした
２つの側面位置のうちの前記流路の全開時における前記
スライドプレートのスライドする向きに対向する側の側
面位置の長さをＡとし、前記スライドプレートが全閉す
る位置までスライドするストローク長をＳとし、前記貫
通孔の孔径をＤとしたとき、前記長さＡ、ストローク長
Ｓ、および貫通孔の孔径Ｄを、

【数５】Ａ≧Ｓ＋（Ｄ／２） の条件式をみたす範囲内に設定したことを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるスライド
ゲートプレート構造の実施の形態を図面を参照して具体
的に説明する。

【００２５】図１に示すスライドゲートプレートは前記
と同様のスライドゲートに適用されるもので、上下ノズ
ル１００、１０１間の溶融金属流路のゲート位置に上下
２枚に重ね合わせて配置される互いに異形の矩形板状の
固定プレート１およびスライドプレート２で構成されて
いる。この２枚のプレート１、２には溶融金属が通流可
能な流路として円形状の貫通孔１ａ、２ａが所定の位置
で厚さ方向に穿孔されている。

【００２６】このスライドゲートプレートは、図示しな
い油圧機構等のシリンダを用いたスライド機構の動力を
受けて固定プレート１に対してスライドプレート２を長
手方向Ｘに所定のストローク長でスライドすることによ
り、上下の貫通孔１ａ、２ａの重なり状態を全開と全閉
との間で自在に調整するようになっている。

【００２７】ここで前記２枚のプレート１、２の互いの
設定例を説明する。

【００２８】基本的には全開時にスライドプレート２の
長手方向Ｘの端部（図１中の左側端部）が固定プレート
１に対して突出しないように構成する。すなわち、図１
に示すように固定プレート１の長手方向Ｘにおける貫通
孔１ａの中心を境界とした左右２つの側面位置のうちの
スライドプレート２の全開時からスライドする向きに対
向する側の側面位置、すなわち左側の部分の長さをＡと
し、スライドプレート２の長手方向における貫通孔２ａ
の中心を境界とした左右２つの側面位置のうちの全開時
からスライドする向きと反対側の側面位置、すなわち左
側の部分の長さをＢとしたとき、長さＡおよびＢを、Ａ
＞Ｂの条件式を満たす範囲内に設定している。

【００２９】このように２枚の互いに異形状のプレート
形状を設計すれば、スライドプレートのたわみ量を大幅
に抑えることができるため、たわみが原因で全開時の端
部突出部の根元部分に亀裂が発生するといった事態を確
実に回避でき、これによって再生率も大幅に高まると共
に、亀裂からの溶融金属の漏れも防止できることから安
全性がより一層向上するようになる。

【００３０】なお、この実施の形態ではＡ＞Ｂの場合を
説明しているが、図２に示す変形例のように２枚のプレ
ート１、２の長さＡおよびＢの間の関係がＡ＝Ｂの場合
であっても上記と同様の効果が得られることは言うまで
もない。

【００３１】また上記とは別の実施の形態として、たと
えばＡ＜Ｂの場合で仮に亀裂が発生したとしても溶鋼漏
れを有効に防止できるスライドゲートプレートを図３お
よび図４に参照して説明する。

【００３２】図３および図４に示す２枚の互いに異形状
の上下プレート１、２は、長さＡ、シリンダストローク
長Ｓ、貫通孔１ａ、２ａの孔径Ｄの間の関係が、Ａ≧Ｓ
＋（Ｄ／２）の条件式を満足するように設定されてい
る。したがって図４に示すようにスライドプレート２の
亀裂発生部が全開から全閉へのスライド途中に固定プレ
ート１の貫通孔１ａを臨む位置を通過することないた
め、少なくとも溶融金属の漏れを回避することができ、
この面での安全性が一層向上するようになる。この場合
のプレート形状の制約条件には、上述のＡ＝Ｂの場合も
もちろん含まれている。したがってＡを長くしてＢに近
似させていく程、スライドプレートのたわみ量も減少し
ていくために上記と同様に溶融金属の漏れ防止だけでな
く亀裂発生の抑制効果もより発揮させることが可能とな
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
全開時にスライドプレートの長手方向端部が固定プレー
トに対して突出しないように構成したため、従来例のよ
うにスライドプレートのたわみにより全開時のスライド
プレート突出部の根元部分に亀裂が発生するといった事
態を確実に回避でき再生率が大幅に向上すると共に、亀
裂に沿って溶融金属漏れなどの不都合な事態も生じる恐
れもなることから安全性もより一層向上するようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるスライドゲートプレート構造
を示す概略断面図。

【図２】プレート形状がＡ＝Ｂの場合を説明する概略断
面図。

【図３】プレート形状がＡ≧Ｓ＋Ｄ／２で全開時の場合
を説明する概略断面図。

【図４】プレート形状がＡ≧Ｓ＋Ｄ／２で全閉時の場合
を説明する概略断面図。

【図５】従来例のスライドゲートを示す概略断面図。

【図６】２枚のプレートの概要を説明する概略平面図。

【図７】全開時の２枚のプレートの重なり状態を説明す
る概略側面図。

【図８】図７中のＡ−Ａ線から２枚のプレートをみた概
略平面図。

【図９】最大接触時の２枚のプレートの重なり状態を説
明する概略側面図。

【図１０】図９中のＢ−Ｂ線から２枚のプレートをみた
概略平面図。

【図１１】全閉時の２枚のプレートの重なり状態を説明
する概略側面図。

【図１２】図１１中のＣ−Ｃ線から２枚のプレートをみ
た概略平面図。

【図１３】角柱状モデルの荷重とたわみ量との関係を説
明する斜視図。

【図１４】板状モデルの荷重とたわみ量との関係を説明
する斜視図。

【図１５】フープおよびクランパーの配置を説明する概
略平面図。

【符号の説明】

１ 固定ノズル ２ スライドノズル １ａ、２ａ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇田 保 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝 セラミックス株式会社 刈谷製造所内 (72)発明者 渡辺 勲 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝 セラミックス株式会社 刈谷製造所内 (72)発明者 蝦名 誠 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝 セラミックス株式会社 刈谷製造所内 (56)参考文献 特開 昭60−177952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−99559（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−220766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−50964（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−284915（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−133260（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−93045（ＪＰ，Ｕ) 特表2001−501535（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/10 340 B22D 41/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属流路の軸方向の異なる位置でそ
   の流路を塞ぐ横断方向に沿って互いに摺動可能に重ね合
   わせて配置される２枚のプレートを備え、この２枚のプ
   レートに前記流路に通流可能な貫通孔をそれぞれ穿孔し
   且つこの各貫通孔のそれぞれを介して前記流路の開閉状
   態を調整する構造であって、 前記２枚のプレートは、固定プレートと、この固定プレ
   ートに対して前記横断方向にスライド自在に配置される
   スライドプレートとであり、前記流路の全開時に前記ス
   ライドプレートが前記固定プレートに対して前記横断方
   向に非突出状態となるように前記固定プレートおよび前
   記スライドプレートを互いに異形状に構成したことを特
   徴とするスライドゲートプレート構造。
2. 【請求項２】 溶融金属流路の軸方向の異なる位置で
   その流路を塞ぐ横断方向に沿って互いに摺動可能に重ね
   合わせて配置される２枚のプレートを備え、この２枚の
   プレートに前記流路に通流可能な貫通孔をそれぞれ穿孔
   し且つこの各貫通孔のそれぞれを介して前記流路の開閉
   状態を調整する構造であって、 前記２枚のプレートは、固定プレートと、この固定プレ
   ートに対して前記横断方向にスライド自在に配置される
   スライドプレートとであり、前記固定プレートの長手方
   向における２つの側面位置のうちの前記流路の全開時に
   おける貫通孔の中心を境界とした前記スライドプレート
   のスライドする向きに対向する側の側面位置の長さをＡ
   とし、前記スライドプレートの長手方向における貫通孔
   の中心を境界とした２つの側面位置のうちの前記スライ
   ドする向きと反対側の位置の長さをＢとしたとき、長さ
   ＡおよびＢを、 【数１】Ａ＞Ｂ の条件式をみたす範囲内に設定したことを特徴とするス
   ライドゲートプレート構造。
3. 【請求項３】 溶融金属流路の軸方向の異なる位置でそ
   の流路を塞ぐ横断方向に沿って互いに摺動可能に重ね合
   わせて配置される２枚のプレートを備え、この２枚のプ
   レートに前記流路に通流可能な貫通孔をそれぞれ穿孔し
   且つこの各貫通孔のそれぞれを介して前記流路の開閉状
   態を調整する構造であって、 前記２枚のプレートは、固定プレートと、この固定プレ
   ートに対して前記横断方向にスライド自在に配置される
   スライドプレートとであり、前記固定プレートの長手方
   向における貫通孔の中心を境界とした２つの側面位置の
   うちの前記流路の全開時における前記スライドプレート
   のスライドする向きに対向する側の側面位置の長さをＡ
   とし、前記スライドプレートが全閉する位置までスライ
   ドするストローク長をＳとし、前記貫通孔の孔径をＤと
   したとき、前記長さＡ、ストローク長Ｓ、および貫通孔
   の孔径Ｄを、 【数２】Ａ≧Ｓ＋（Ｄ／２） の条件式をみたす範囲内に設定したことを特徴とするス
   ライドゲートプレート構造。