JP4159075B2 - スライドゲートプレート - Google Patents

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    • B22D41/14Closures
    • B22D41/22Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/28Plates therefor

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スライドゲートプレートに関し、より詳細には、取鍋、タンディシュ等の溶融金属容器からの溶融金属の流出量を制御するスライドゲートに取付けられるスライドゲートプレートに関する。
【0002】
【従来の技術】
製鋼や鋳造工程においては、取鍋、タンディシュ等の溶融金属容器から溶融金属を流出させる際、スライドゲートによって、溶融金属の流出量を制御している。
このスライドゲートは、溶融金属容器の底部に設置され、一般に、円形の開口部を有した耐火物からなる固定板と、前記固定板と同様に開口部を有し、前記固定板に対して摺動可能に取付けられた摺動板とを備えており、該摺動板を固定板に対して摺動させ、両開口部を一致状態または不一致状態にすることにより、溶融金属の流出量の制御を行うものである。
このようなスライドゲートとしては、2枚の耐火物プレートからなる2層式のもの、または、3枚の耐火物プレートからなる3層式のものが一般的に用いられている。
【0003】
例えば、図3に示すような2層式スライドゲートの場合には、前記2枚の耐火物プレートは、断面が上向きの凸型であり、かつ、凸部21aに厚さ方向に貫通する開口部21bが設けられた固定板21と、前記固定板21の下面に接して、断面が下向きの凸型であり、かつ、凸部22aに厚さ方向に貫通する開口部22bが設けられた摺動板22とにより構成されている。
そして、固定板21に対して、摺動板22を摺動させて、開口部21bおよび22bを一致状態または不一致状態にすることにより、溶融金属の流出口の開閉を行い、溶融金属の流出量を制御する。
【0004】
また、図4に示すような3層式スライドゲートの場合には、3枚の耐火物プレートは、断面が上向きの凸型であり、かつ、凸部31aに厚さ方向に貫通する開口部31bが設けられた上固定板31と、前記上固定板31の下面に接して、厚さ方向に貫通する開口部33bとが設けられた平板状の摺動板33と、前記摺動板33の下面に接して、断面が下向きの凸型であり、かつ、凸部32aに厚さ方向に貫通する開口部32bが設けられた下固定板32とにより構成されている。そして、上固定板31および下固定板32に対して、摺動板33を摺動させて、開口部31b、32b、33bを一致状態または不一致状態にすることにより、溶融金属の流出口の開閉を行い、溶融金属の流出量を制御する。
【0005】
ここで、上記2層式または3層式スライドゲートの耐火物プレートは、これらのプレートの亀裂の発生防止や寸法精度等の観点から、摺動面以外の部分のすべてまたはそれらの一部を鉄皮で被覆した構造のものが多く用いられている。
【0006】
また、上記スライドゲートは、図示しないが、その上面が、溶融金属容器の底部に設けられた金属フレームに装着固定される。その固定方法としては、前記耐火物プレートのコーナー部に接触するクランパーを押しボルトで締め付けて固定する方法、コッター打ちにより固定する方法等がある。
また、上記のような耐火物プレートを鉄皮で被覆した構造からなるスライドゲートプレートの場合には、プレートを金属フレーム内に固定する方法として、▲1▼前記凸部を固定する方法、▲2▼マグネットにより固定する方法、▲3▼カムにより固定する方法等も用いられる。
【0007】
従来、上記▲1▼〜▲3▼の固定方法を採用しているスライドゲートにおいては、プレートの構造は、その寸法精度および固定方法の性格上、耐火物プレートに鉄皮厚さ1〜3mm程度の一体物鉄缶をセットしたものが用いられている。このような、耐火物プレートに一体物鉄缶をセットしたものを図5に示す。
図5は、図3の固定板21または図4の上固定板31に一体物鉄缶をセットしたものを示したものであり、図5(a)は平面図、(b)は(a)におけるC−C断面図である。すなわち、図5に示したプレートは、断面が上向きの凸型であり、かつ、凸部41aに厚さ方向に貫通する開口部41bが設けられた耐火物プレート41と、前記耐火物プレート41の凸部41a周囲および外周縁を覆うモルタル42と、前記モルタル42の表面を覆うようにセットされた一体物鉄缶43とからなるものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、耐火物プレートに設けられている開口部は、鋳造等において溶融金属が排出される際には、1500〜1650℃の溶融金属が通過するため、熱伝導により、耐火物プレートを含むスライドゲートプレート全体が、高温加熱される。
【0009】
しかしながら、約1000℃における熱膨張率は、耐火物プレートが0.6〜1.0%であるのに対して、鉄缶が約1.2%であり差がある。このため、上記のような構造からなる従来のスライドゲートプレートにおいては、長時間の使用により、全体の温度が上昇するのに伴い、モルタルを介して一体物鉄缶が耐火物プレートを固定する効果は低下する傾向となる。
そして、一体物鉄缶内における耐火物プレートの固定状態が不安定になると、鋳造開始時の熱衝撃やプレート摺動時の機械的外力により、耐火物プレートに亀裂が発生し、この亀裂は拡大していくという技術的課題が生じる。
【0010】
また、前記耐火物プレートの材質としては、溶融金属の種類、鋳造物の用途に応じて、アルミナ・カーボン質、マグネシア・カーボン質、マグネシア・スピネル質等から適宜選択して使用されている。このうち、熱膨張率が比較的大きいマグネシア系の材質のものは、特に亀裂が発生しやすく、亀裂が拡大すると割損状態となり、湯漏れ等による重大な事故を招くおそれがある。
【0011】
本発明は、上記のような技術的課題を解決するためになされたものであり、耐火物プレートの亀裂の発生や拡大が抑制され、耐用性および安全性の向上を図ることができるスライドゲートプレートを提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスライドゲートプレートは、断面が凸型であり、かつ、凸部に厚さ方向に貫通する開口部が設けられた耐火物プレートと、前記プレートの外周縁に焼嵌めされたフープと、前記凸部外周を覆うモルタルと、さらに、前記凸部外周を覆うダボ鉄皮と、前記プレートの周縁に延在することなく前記凸部を除くプレート上面を覆う鉄板とからなり、前記ダボ鉄皮と前記鉄板とが溶接により一体化され、かつ、前記鉄板と前記フープとが溶接により一体化されていることを特徴とする。
このスライドゲートプレートによれば、焼嵌めフープ特有の固定効果を奏することができ、亀裂の拡大を防止し、耐用性および安全性の向上を図ることができる。
また、フープ、鉄板、ダボ鉄皮をそれぞれ分割して備え、フープを焼嵌めした後に一体化させるため、寸法精度に優れたプレートを製造することができる。
さらに、一体化されているフープ、鉄板、ダボ鉄皮ともに鉄製であるため、熱膨張率等の熱的物性が同様であり、焼嵌めフープの固定による耐火物プレートの補強効果に加えて、嵌合状態が熱衝撃により不安定となることを防止することができる。
【0013】
前記フープの厚さは3〜12mmであり、かつ、前記ダボ鉄皮および前記鉄板の厚さは1〜3mmであり、前記フープの厚さよりも薄いことが好ましい。
このような構成とすることにより耐火物プレートの亀裂の拡大を効果的に防止することができるため、スライドゲートの長期間使用に好適である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に基づいて詳細に説明する。
図1はスライドゲートプレートの一態様を図示したものであり、(a)は平面図、(b)は(a)におけるA−A断面図である。
図1に示しスライドゲートプレートは、断面が凸型であり、かつ、凸部1aに厚さ方向に貫通する開口部1bが設けられた耐火物プレート1と、前記プレート1の外周縁1cに焼嵌めされたフープ2と、前記凸部1aの外周1dおよびプレート上面1eのうち少なくとも一部を覆うモルタル3と、さらに、前記凸部外周1d、プレート上面1eおよびプレート外周縁1cを覆う一体物鉄缶4とにより構成される。
【0016】
上記スライドゲートプレートを製造する方法としては、まず、断面が凸型であり、かつ、凸部1aに厚さ方向に貫通する開口部1bが設けられた耐火物プレート1を準備し、この耐火物プレート1の外周縁1cに、フープ(鉄バンド)2を加熱膨張させて嵌め合わせた後、冷却して緊縮密着させ、いわゆる焼嵌めフープ2を形成する。
そして、前記凸部外周1dおよびプレート上面1eのうち少なくとも一部にモルタル3を塗布する。次いで、前記フープ2の外周縁に、一体物鉄缶4の内周面を嵌め込むとともに、前記モルタル3を該一体物鉄缶4の内面に密着させて、加熱接合する。
その後、前記耐火物プレート1の凸部1aを有する面とは反対の面に研削加工を施し、摺動面5を形成することにより、スライドゲートプレートが得られる。
【0017】
前記耐火物プレートの材質は、溶融金属の種類、鋳造物の用途等に応じて、適宜選択して使用することができ、例えば、アルミナ・カーボン質、マグネシア・カーボン質、マグネシア・スピネル質等が挙げられる。
本発明に係るスライドゲートプレートは、これらのうちでも、熱膨張率が比較的大きく、いわゆるスポーリング性能に劣るマグネシア系材質の場合であっても、該耐火物プレートの亀裂の発生および拡大を防止する上で有効である。
また、耐火物プレートの外周形状は、必ずしも限定されるものではなく、楕円形、多角形等のものを用いることができる。
【0018】
また、耐火物プレートは、通常の方法により作製することができ、例えば、耐火物原料粉のスラリーに分散剤や硬化剤等を添加し、混練、成形、乾燥させた後、焼成することにより得ることができる。
【0019】
本発明において用いられるフープは、耐火物プレートの外周縁と同一形状であり、熱膨張を考慮して、該耐火物プレートの外周縁の長さよりもやや短い内周面を有する。
前記フープの焼嵌めは、スライドゲートの使用環境や用いる耐火物の材質等に応じて適宜条件が設定されるが、通常、500〜1000℃で行う。
【0020】
また、前記フープの厚さは、プレートの大きさ、使用環境、耐火物の材質等を考慮して適宜設定されるが、前記一体物鉄缶の鉄皮厚さよりも厚く、3〜12mm、特に、3〜9mmの範囲にあることが好ましい。
そして、前記フープの高さは、通常、耐火物プレートの外周縁の厚さよりも、やや小さく設定される。
【0021】
また、上記において用いられる一体物鉄缶は、凸部外周、プレート上面およびプレート外周縁を覆うように、前記耐火物プレートに対して嵌合される。このように、一体物鉄缶は、耐火物プレートに対して、モルタルを介して一体的に固定される。
【0022】
この一体物鉄缶の鉄皮厚さは、1〜3mmのものが好適に使用される。前記一体物鉄缶の鉄皮厚さが3mmを超える場合は、その剛性により、熱衝撃、摺動時の歪み等に起因するモルタルからの剥離が生じやすい。一方、鉄皮厚さが1mm未満の場合は、前記フープに対する一体物鉄缶の嵌合力が弱くなり、長期間使用時に緩みが生じやすく、また、使用時の熱衝撃等により破損しやすい。
【0023】
また、モルタルは、耐火物プレートの凸部外周およびプレート上面のうちの少なくとも一部に塗布される。例えば、図1に示すように、凸部外周1dおよびプレート上面1eの全面に塗布される。このモルタル3は、上記のように、耐火物プレート1と一体物鉄缶4とを一体的に固定させる役割を果たすものである。
【0024】
なお、凸部外周およびプレート上面のうちの一部にモルタルを塗布した場合であっても、上記と同様に、耐火物プレートと一体物鉄缶とを一体的に固定させることができる。
【0025】
次に、本発明に係るスライドゲートプレート実施態様について、図2に基づいて説明する。なお、図2(a)平面図、(b)は(a)におけるB−B断面図を示す。
このスライドゲートプレートは、断面が凸型であり、かつ、凸部11aに厚さ方向に貫通する開口部11bが設けられた耐火物プレート11と、前記プレート11の外周縁11cに焼嵌めされたフープ12と、前記凸部11aの外周11dを覆うモルタル13と、さらに、前記凸部外周11dを覆うダボ鉄皮14と、前記プレート上面11eを覆う鉄板15とにより構成される。
【0026】
このように、耐火物プレート11の外周縁11cに焼嵌めされたフープ12が設けられている点は、図1に示したスライドゲートプレートと同様であるが、図2においては、図1で用いられている一体物鉄缶4の代わりに、ダボ鉄皮14、鉄板15が用いられている
なお、ダボ鉄皮14と鉄板15とは溶接により一体化され、また、フープ12と鉄板15も、同様に、溶接により一体化されている。
【0027】
このスライドゲートプレートを製造する方法は、まず、上記の場合と同様に、断面が凸型であり、かつ、凸部11aに厚さ方向に貫通する開口部11bが設けられた耐火物プレート11を準備し、この耐火物プレート11の外周縁11cに、フープ(鉄バンド)12を加熱膨張させて嵌め合わせた後、冷却して緊縮密着させ、いわゆる焼嵌めフープ12を形成する。
そして、前記凸部外周縁11dにモルタル13を介してダボ鉄皮14を装着させ、プレート上面11eを覆うように、ダボ鉄皮14と溶接等することにより、該プレート上面11eに鉄板15を装着させる。
その後、前記耐火物プレート11の凸部11aを有する面とは反対の面に研削加工を施し、摺動面16を形成することにより、スライドゲートプレートが得られる。
【0028】
前記フープ、ダボ鉄皮および鉄板の厚さは、耐火物プレートの形状等に応じて適宜設定されるが、好ましくは、前記フープの厚さは3〜12mm、かつ、前記ダボ鉄皮および前記鉄板の厚さは1〜3mmとし、前記フープの厚さよりも薄くする。
このような構成とすることにより、上記一体物鉄缶を用いる場合と同様に、焼嵌めフープによる固定効果を十分に得ることができ、また、溶融金属容器の底部に設けられた金属フレーム内に適正に装着することができる寸法のスライドゲートプレートを高精度で製造することができる。
【0029】
なお、上記においては、スライドゲートプレートの上面となる固定板について説明したが、下面となるスライドゲートプレートについても、同様の構成とすることができる。
【0030】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
参考例]
マグネシア・カーボン質からなる耐火物プレートを用いて、図1に示したようなスライドゲートプレートを作製した。
このスライドゲートプレートを製鋼用の110トンの取鍋に装着し、実機において、スライドゲートから、1550〜1600℃の溶鋼(鋼種:SS400)を70〜75分/回で3回流出させることによる耐用試験を行った。
【0031】
[実施例
参考例と同様の耐火物プレートを用いて、図2に示したようなスライドゲートプレートを作製した。このスライドゲートプレートを、参考例と同様にして、取鍋に装着し、実機における耐用試験を行った。
【0032】
[比較例]
参考例と同様の耐火物プレートを用いて、図5に示したようなスライドゲートプレートを作製した。このスライドゲートプレートを参考例と同様にして、取鍋に装着し、実機における耐用試験を行った。
【0033】
上記耐用試験の結果、従来のスライドゲートプレート(比較例)は、溶鋼の排出を2回繰り返したところ、耐火物プレートに亀裂が発生し、さらに1回行ったところ、亀裂はさらに拡大した。
これに対して、焼嵌めフープが形成された本発明に係るスライドゲートプレート(参考例、実施例)には、溶鋼の排出を3回繰り返して行った場合にも、耐火物プレートに亀裂の発生は軽微であり、外観上の大きな変化は見られず、また、スライドゲートの開閉時の摺動状態もスムーズであった。
【0034】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係るスライドゲートプレートは、焼嵌めフープおよびモルタル接合による鉄皮との組合せにより、独自の固定効果を得ることができ、耐火物プレートの亀裂の発生や拡大が抑制され、耐用性および安全性の向上を図ることができるため、長期間の使用が可能である。
また、本発明によれば、寸法精度に優れたスライドゲートプレートを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 スライドゲートプレートの一態様を示す概略図である。(a)は平面図、(b)は(a)におけるA−A断面図である。
【図2】 本発明に係るスライドゲートプレート実施態様を示す概略図である。(a)は平面図、(b)は(a)におけるB−B断面図である。
【図3】従来の2層式スライドゲートの一例を示す概略断面図である。
【図4】従来の3層式スライドゲートの一例を示す概略断面図である。
【図5】従来のスライドゲートプレートの一例を示す概略図である。
(a)は平面図、(b)は(a)におけるC−C断面図である。
【符号の説明】
1、11、41 耐火物プレート
1a、11a、21a、22a、31a、32a、41a 凸部
1b、11b、21b、22b、31b、32b、33b、41b 開口部
1c、11c プレート外周縁
1d、11d 凸部外周
1e、11e プレート上面
2、12 フープ
3、13、42 モルタル
4、43 一体物鉄缶
5、16 摺動面
14 ダボ鉄皮
15 鉄板
21 固定板
22、33 摺動板
31 上固定板
32 下固定板

Claims (2)

  1. 断面が凸型であり、かつ、凸部に厚さ方向に貫通する開口部が設けられた耐火物プレートと、前記プレートの外周縁に焼嵌めされたフープと、前記凸部外周を覆うモルタルと、さらに、前記凸部外周を覆うダボ鉄皮と、前記プレートの周縁に延在することなく前記凸部を除くプレート上面を覆う鉄板とからなり、前記ダボ鉄皮と前記鉄板とが溶接により一体化され、かつ、前記鉄板と前記フープとが溶接により一体化されていることを特徴とするスライドゲートプレート。
  2. 前記フープの厚さが3〜12mmであり、かつ、前記ダボ鉄皮および前記鉄板の厚さが1〜3mmであり、前記フープの厚さよりも薄いことを特徴とする請求項1記載のスライドゲートプレート。
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