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

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に示した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の実施態様について、図２に基づいて説明する。なお、図２（ａ）は平面図、（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１］
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２）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の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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