JP4308645B2

JP4308645B2 - プレート損傷測定器具

Info

Publication number: JP4308645B2
Application number: JP2003430128A
Authority: JP
Inventors: 達也鈴木
Original assignee: 大新化工株式会社
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP2005095974A

Description

本発明は、取鍋等の金属を溶融する溶融金属容器の出湯口に装着される摺動開閉装置に使用されている、固定プレートおよび摺動プレートの摺動軌道面の密着度あるいは損傷を測定するプレート損傷測定器具に係り、特に、摺動開閉装置を分解開閉することなく、使用現場にて簡易的にかつ定量的に各プレートの摺動軌道面の密着度あるいは損傷を測定することのできるプレート損傷測定器具に関する。

一般に、取鍋等の金属を溶融する容器である溶融金属容器の出湯口の下方には、摺動開閉装置が装着されている。

この摺動開閉装置は、貫通孔が形成された固定プレートを有し、この固定プレートの下面には、貫通孔が形成された摺動プレートが前記固定プレートに対して摺動自在に配設されている。そして、この摺動開閉装置は、前記固定プレートの貫通孔が前記出湯口に合致するように装着されており、前記摺動プレートを往復移動若しくは回転移動させて両貫通孔の合致面積を調整することにより、前記出湯口の開度を調整するようになっている。

このような摺動開閉装置の固定プレートは、直接溶融金属容器に接しており、高温、高面圧状態において摺動プレートが摺動されるので、その固定プレートと摺動プレートが相互に摺接する摺動軌道面の損傷が激しく、この摺動軌道面の損傷により漏鋼事故が発生していた。このため、前記摺動開閉装置を分解して個々のプレートを開いて、各プレートの摺動軌道面を確認しながら、各摺接面の損傷箇所に補修剤を塗布するとともに、前記各プレートの全面に潤滑剤を塗布するか、各プレートの交換を行なっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１７５３４５号公報（第２項）

しかし、前記摺動開閉装置を分解すると、前記各プレートの摺動軌道面が外気によって急激に冷却されて微少なひび割れが生じてしまう場合があるとともに、各プレートの摺動軌道面は面圧力から解放されるので、各プレートの摺動軌道面が浮き出してしまい目地切れが生じてしまうという問題があった。

また、溶融金属容器の表面の熱により摺動開閉装置の各プレートが変形したり、各プレートを溶融金属容器に装着する際にずれが生じ、各プレートの摺動軌道面の一部が接触して空間が生じる場合がある。

さらに、摺動開閉装置を分解して各プレートの摺動軌道面の損傷を目視および実測して確認を行なった場合、各プレートの摺動軌道面の損傷の長さを確認することはできるが、各プレートの摺動軌道面における密着状態を確認することができなかった。

そこで、本発明は、摺動開閉装置を溶融金属容器の出湯口から分解開閉することなく、容易にかつ正確に摺動開閉装置の各プレートの摺動軌道面における孔端からの損傷の長さを計測することができるプレート損傷測定器具を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため本発明のプレート損傷測定器具の特徴は、ノズルの先端部に装着されるとともに摺動開閉装置内に空気を射出する射出ホースと、射出ホースから射出され摺動開閉装置から戻る空気を吸入する吸入ホースとを備えた測定器本体と、外部空気源と接続され測定器本体から射出する空気の圧力を調整するレギュレータと、レギュレータにより調整され射出ホースから射出される空気の圧力と、吸入ホースから吸入された空気の圧力を測定する圧力センサとを有する点にある。

このような構成を採用したことにより、溶融金属容器の出湯口に装着され全開にされた摺動開閉装置のノズルの先端に測定器本体を被せ、摺動プレートを全閉方向に摺動させると同時に摺動開閉装置内にレギュレータにより一定の圧力に調整した空気を射出し続け、射出された空気の圧力と摺動開閉装置から戻り吸入された空気の圧力とが圧力センサにおいて一致した箇所において、摺動開閉装置の固定プレートと摺動プレートの摺動軌道面が密閉されていることを確認することができる。そして、摺動プレートの摺動開始から、射出された空気の圧力と吸入された空気の圧力とが一致するまでの時間と、摺動プレートの摺動速度を乗算し、摺動開閉装置の孔径を減算することにより、摺動開閉装置の摺動軌道面の孔端からの損傷の長さを計測することができる。

また、本発明に係るプレート損傷測定器具の他の特徴は、射出ホースと吸入ホースは、別体のホースまたは共通のホースによって形成されている点にある。

このような構成を採用したことにより、ノズルから空気を内部に送り込むのみとして、送り込む空気送給量を測定しながら摺動プレートを移動させていき、空気送給量が大きく低減する変化点を求めることにより損傷の末端部の位置を検出することができる。

また、本発明に係るプレート損傷測定器具の他の特徴は、摺動プレートの摺動速度を計測する計測手段と、摺動プレートの摺動時間を計測するタイマとを配設した点にある。

このような構成を採用したことにより、摺動プレートの摺動速度と、摺動プレートの摺動開始から射出された空気の圧力と吸入された空気の圧力とが一致するまでの時間とを乗算することにより、摺動開閉装置の全開状態から密閉状態に至る摺動プレートの摺動距離を算出することができ、この摺動距離から摺動開閉装置の孔径を減算することにより、摺動開閉装置の各プレートの摺動軌道面における孔端からの損傷の長さを算出することができる。

また、本発明に係るプレート損傷測定器具の他の特徴は、タイマの始動を摺動プレートの始動と同期させるとともに、タイマを圧力センサにおいて射出された空気の圧力と吸入された空気の圧力とが一致した時点で停止させる制御装置を配設した点にある。

このような構成を採用したことにより、摺動開閉装置の摺動プレートを摺動させて、全開状態から密閉状態までにかかる時間を正確に計測することができる。

また、本発明に係るプレート損傷測定器具の他の特徴は、計測手段により計測されたプレートの摺動速度とタイマにより計測された摺動時間とから、摺動開閉装置の全開状態から密閉状態に至る摺動プレートの摺動距離を算出する計算手段を配設した点にある。

このような構成を採用したことにより、摺動開閉装置の全開状態から密閉状態に至る摺動プレートの摺動距離を自動的に算出することができ、この摺動距離から摺動開閉装置の孔径を引くことにより、摺動開閉装置の各プレートの摺動軌道面における孔端からの損傷の長さを算出することができる。

また、本発明に係るプレート損傷測定器具の他の特徴は、計算手段に、算出された摺動開閉装置の全開状態から密閉状態に至る摺動プレートの摺動距離を記憶する記憶装置を配設した点にある。

このような構成を採用したことにより、摺動開閉装置の使用回数毎の摺動開閉装置の全開状態から密閉状態に至る摺動プレートの摺動距離を記憶させることにより、使用回数による摺動開閉装置の各プレートの摺動軌道面における孔端からの損傷の長さを予測することができ、摺動開閉装置の交換時期を予測することができるため、漏鋼事故を未然に防ぐことができる。

このように本発明によれば、摺動開閉装置内に空気を送給するとともに摺動プレートを移動させながら、摺動開閉装置内の空気の状態、例えば、圧力や空気送給量の変化を検出することによりプレートの摺動軌道面における孔端からの損傷の長さを測定することができる。

本発明のプレート損傷測定器具によれば、摺動開閉装置を溶融金属容器の出湯口から分解開閉することなく、容易にかつ正確に摺動開閉装置の各プレートの摺動軌道面における孔端からの損傷の長さを計測することができる。

これによりプレートの損傷確認作業もきわめて安全なものとなり、しかも、従来の損傷確認作業に伴うプレートの目地切れや変形の発生を完全に除去することができ、プレートの寿命も長くすることができる。

また、摺動開閉装置の使用回数による各プレートの損傷の長さを予測することができ、摺動開閉装置の交換時期を予測することができるため、漏鋼事故を未然に防ぐことができる。

以下、図面を用いて本発明のプレート損傷測定器具の実施形態について説明する。

図１は本発明のプレート損傷測定器具の第１実施形態を示す概略図、図２は図１のプレート損傷測定器具の構成を示すブロック図、図３（ａ），（ｂ）は摺動開閉装置の開閉状態を示した概略図、図４は本発明のプレート損傷測定器具の第２実施形態を示す概略図、図５は図４のプレート損傷測定器具の構成を示すブロック図である。

本第１実施形態におけるプレート損傷測定器具１は、図１に示すように、取鍋等の金属を溶融する容器である溶融金属容器の出湯口（共に図示せず）に装着された摺動開閉装置１４の後述するノズル１７の先端に装着する測定器本体２とコントロールボックス３を有している。

前記摺動開閉装置１４は、それぞれ耐火煉瓦により構成された固定プレート１５と、摺動プレート１６とからなる。前記固定プレート１５には前記溶融金属容器の出湯口と合致する貫通孔１５ａが形成され、前記溶融金属容器に固定されていて、溶融金属容器側と一緒になって移動させられる。

また、前記摺動プレート１６は、前記固定プレート１５の表面と摺動自在に配設されており、前記固定プレート１５の貫通孔１５ａと対応する貫通孔１６ａが形成され、さらに、前記貫通孔１６ａ上には溶鋼を流通させる脱着可能な先細テーパ状のノズル１７が装着されている。なお、前記摺動開閉装置１４には、前記摺動プレート１６の摺動を制御する制御装置（図示せず）が接続されており、この制御装置により前記摺動プレート１６の摺動を制御して前記摺動開閉装置１４の開閉を行なうとともに、前記摺動プレート１６の摺動速度の設定を行なうことができる。

前記測定器本体２は、前記摺動プレート１６のノズル１７の先端に密に装着されるテーパ状内面を有する有底ラッパ状に形成されている。測定器本体２の底部を形成する側面２ａには２つの孔（図示せず）が形成されており、各孔には、前記摺動プレート１６のノズル１７へ送り込む空気を射出する射出ホース４と、前記ノズル１７から戻る空気を吸入する吸入ホース５の一端がそれぞれ接続されており、前記射出ホース４と前記吸入ホース５の他の一端は前記コントロールボックス３に接続されている。

前記コントロールボックス３は、前記射出ホース４から射出される空気を送り込むコンプレッサ等の外部空気源（図示せず）と空気ホース６により接続されており、前記空気ホース６の途中には、前記射出ホース４から射出する空気の圧力を調整するレギュレータ７が接続されている。さらに、前記コントロールボックス３は、ケーブル（図示せず）により前記摺動開閉装置１４と接続されている。

また、前記コントロールボックス３には、図２に示すように、前記レギュレータ７により調整され前記射出ホース４から射出される空気と前記吸入ホース５から吸入された空気の圧力を計測する圧力センサ８と、前記摺動開閉装置１４の摺動プレート１６の摺動速度を計測する計測手段９と、前記摺動プレート１６の摺動時間を計測するタイマ１０と、前記タイマ１０の制御を行なう制御装置１１と、前記計測手段９により計測された摺動速度と前記タイマ１０により計測された摺動時間から、前記摺動プレート１６の摺動距離を算出する計算手段１２と、前記計算手段１２により算出された前記摺動プレート１６の摺動距離を記憶する記憶装置１３とが配設されている。なお、前記計測手段９は、前記摺動開閉装置１４の摺動プレート１６の制御装置から速度を計測するものでもよいし、速度計を配設して前記摺動プレート１６の動作から計測するものであってもよい。

さらに、前記コントロールボックス３は、液晶等の表示装置（図示せず）を備えており、前記圧力センサ８により計測された空気の圧力と、前記計測手段９により計測された前記摺動プレート１６の摺動速度と、前記タイマ１０により計測された前記摺動プレート１６の摺動時間と、前記計算手段１２により算出された前記摺動プレート１６の摺動距離をそれぞれ表示することができる。

前記制御装置１１は、前記摺動開閉装置１４の摺動プレート１６の摺動開始と同期して前記タイマ１０の計測を開始させ、前記圧力センサ８において前記レギュレータ７により調整され前記射出ホース４から射出される空気の圧力と、前記吸入ホース５から吸入された空気の圧力とが一致した際に、前記タイマ１０の計測を停止させる制御を行なうように設定されている。

つぎに、前述した構成からなる本第１実施形態のプレート損傷測定器具１の作用について説明する。

溶融金属容器の出湯口に装着された摺動開閉装置１４を数回使用した後、溶融金属容器内の溶鋼を抜き摺動開閉装置１４を、図３（ａ）に示すように、全開状態にし、摺動プレート１６のノズル１７の先端に、プレート損傷測定器具１の測定器本体２を被せるようにして装着する。このとき、測定器本体２とノズル１７との接触面に、耐熱用パッキンやモルタルなどの高温で使用可能な粘着性材料（図示せず）をシール材として使用して密着させる。図３（ａ）において斜線部は各プレート１５，１６の損傷部を誇張して示している。

また、プレート損傷測定器具１のコントロールボックス３と、摺動開閉装置１４の制御装置をケーブルにより接続する。

そして、空気ホース６により外部空気源から送り込まれた空気を、レギュレータ７によりの一定の圧力に調整して射出ホース４から摺動開閉装置１４内に空気を送り込む。

つぎに、摺動開閉装置１４の制御装置により、摺動プレート１６の摺動速度を設定して摺動プレート１６の摺動を開始する。そして、摺動プレート１６の作動と同時にプレート損傷測定器具１の制御装置１１によりタイマ１０が摺動プレート１６の摺動時間の計測を開始する。

そして、図３（ｂ）に示すように、摺動プレート１６を摺動させ、圧力センサ８において射出ホース４から射出された空気と、摺動開閉装置１４内から戻り吸入ホース５から吸入された空気の圧力が一致した（固定プレート１５と摺動プレート１６とが密着した）時点で制御装置１１によりタイマ１０の計測が停止される。図３（ｂ）において斜線部は各プレート１５，１６の損傷部を誇張して示している。

そして、計算手段１２により、計測手段９により計測された摺動速度とタイマ１０により計測された摺動時間とから、摺動開閉装置１４の全開状態から摺動プレート１６を摺動させて摺動軌道面が密閉するまでの摺動距離が算出される。

さらに、数回使用された摺動開閉装置１４の摺動プレート１６に装着されたノズル１７を取外し、摺動プレート１６の貫通孔１６ａの孔径を計測を行なう。

そして、計算手段１２により計算された摺動開閉装置１４の全開状態から摺動プレート１６を摺動させて摺動軌道面が密閉するまでの摺動距離から、計測された摺動プレート１６の貫通孔１６ａの孔径を減算することにより、孔端から摺動軌道面が密閉するするまでの距離、つまり、摺動軌道面における孔端からの損傷の長さを算出することができる。

さらに、記憶装置１３により、計算手段１２により算出された使用回数毎の摺動開閉装置１４の全開状態から摺動プレート１６を摺動させて摺動軌道面が密閉するまでの摺動距離を記憶させることにより、使用回数による損傷具合を統計化することができ、摺動開閉装置１４の交換時期を予測することが可能となり、摺動開閉装置１４の各プレート１５，１６の摺動軌道面の損傷による漏鋼事故を未然に防ぐことができる。

各貫通孔１５ａ，１６ａの孔径が１００ｍｍの固定プレート１５と摺動プレート１６からなる摺動開閉装置１４を、溶融金属容器の出湯口に装着して９チャージ使用した後、溶融金属容器内の溶鋼を抜き摺動開閉装置１４を全開状態にし、摺動プレート１６のノズル１７の先端に、プレート損傷測定器具１の測定器本体２を装着する。このとき、測定器本体２とノズル１７との接触面に、耐熱用パッキンやモルタルなどの高温で使用可能な粘着性材料（図示せず）をシール材として使用して密着させる。

そして、空気ホース６により外部空気源から送り込まれた空気を、レギュレータ７により１〜２ｋｇ／ｃｍ^２程度の一定の圧力に調整して射出ホース４から摺動開閉装置１４内に空気を送り込む。

つぎに、摺動開閉装置１４の制御装置により、摺動プレート１６の摺動速度を６０ｍｍ／秒に設定して摺動プレート１６の摺動を開始する。そして、摺動プレート１６の作動と同時にプレート損傷測定器具１の制御装置１１によりタイマ１０が摺動プレート１６の摺動時間の計測を開始する。

そして、摺動プレート１６の摺動開始から５．３秒後に、圧力センサ８において射出ホース４から射出された空気と吸入ホース５から吸入された空気の圧力が一致し、同時に制御装置１１によりタイマ１０の計測が停止される。

この結果、計算手段１２により、計測手段９により計測された摺動速度６０ｍｍ／秒と、タイマ１０により計測された摺動時間５．３秒とから、摺動開閉装置１４の全開状態から摺動プレート１６を摺動させて摺動軌道面が密閉するまでの摺動距離が３１８ｍｍであることが算出される。

また、摺動プレート１６に装着されたノズル１７を取外して摺動プレート１６の貫通孔１６ａの孔径を計測したところ、溶鋼の熱による損傷により１０６ｍｍと計測された。

以上のことから、摺動開閉装置１４を９チャージ使用した場合に、摺動プレート１６の貫通孔１６ａが溶鋼により損傷し、孔径が１００ｍｍから１０６ｍｍに拡大したことが分かり、計算手段１２により算出された摺動軌道面が密閉するまでの摺動距離３１８ｍｍから孔径１０６ｍｍを減算することにより、孔端から摺動軌道面が密閉するするまでの距離、つまり、摺動軌道面における孔端からの損傷の長さが２１２ｍｍであることが算出された。

そして、従来、摺動開閉装置１４の固定プレート１５と摺動プレート１６とを分解して計測された、固定プレート１５と摺動プレート１６の交換が必要となる損傷の長さと比較して交換時期を予測することができ、固定プレート１５と摺動プレート１６の損傷による漏鋼事故を未然に防ぐことができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、タイマ１０の制御装置１１の設定を、圧力センサ８において射出ホース４から射出された空気の圧力と摺動開閉装置１４から戻り吸入ホース５から吸入された空気の圧力の一致が崩れた箇所においてタイマ１０の計測を開始させ、摺動プレート１６が全開した時点でタイマ１０の計測を停止するようにすることで、摺動プレート１６を密閉方向に完全に摺動させた状態で、ノズル１７の先端に測定器本体２を装着し、摺動プレート１６を全開方向に摺動させると同時に摺動開閉装置１４内にレギュレータ７により一定の圧力に調整した空気を射出し、圧力センサ８において射出された空気の圧力と摺動開閉装置１４から戻り吸入された空気の圧力の一致が崩れた箇所（損傷の末端部）においてタイマ１０の計測を開始させ、摺動プレート１６が全開した時点でタイマ１０の計測を停止し、この時間と摺動プレート１６の摺動速度を乗算し、摺動開閉装置１４の孔径を減算することにより、摺動開閉装置１４の摺動軌道面の孔端からの損傷の長さを計測することができる。また、この場合、摺動プレート１６を密閉方向に完全に摺動させた基準位置を予め設定しておき、前記と同様にして損傷の末端部までの距離を算出し、更に損傷の長さを算出するようにしてもよい。

さらに、図４および図５の本第２実施形態に示すように、射出ホース４と吸入ホース５とを共通にして設けることにより、ノズル１７から空気を内部に送り込むのみとして、空気を外部に取り出す吸入ホース５を省いておいて、送り込む空気送給量を測定しながら摺動プレート１６を移動させていき、空気送給量が大きく低減する変化点を求めることにより損傷の末端部の位置を検出するようにしてもよい。

具体的には、空気ホース６により外部空気源から送り込まれた空気を、レギュレータ７によりの一定の圧力に調整して射出ホース４から摺動開閉装置１４内に空気を送り込む。このとき、圧力センサ８は射出ホース４を過して摺動開閉装置１４へ送り込まれる空気圧と、結果として摺動開閉装置１４から戻される空気圧との差圧を測定する。

つぎに、摺動開閉装置１４の制御装置により、摺動プレート１６の摺動速度を設定し、図３（ａ）の全開状態から摺動プレート１６の閉方向への摺動を開始する。そして、摺動プレート１６の作動と同時にプレート損傷測定器具２１の制御装置１１によりタイマ１０が摺動プレート１６の摺動時間の計測を開始する。

そして、図３（ｂ）に示すように、摺動プレート１６が全閉状態まで摺動すると、レギュレータ７により調整された空気の圧力であって、射出ホース４から摺動開閉装置１４へ送り込まれる空気圧と、結果として射出ホース４を通して摺動開閉装置１４内から圧力センサ８に戻された空気圧とが一致し（固定プレート１５と摺動プレート１６とが密着し）、この時点で圧力センサ８が摺動プレー１６が全開となったことを検出し、同時に制御装置１１によりタイマ１０の計測が停止される。

さらに、数回使用された摺動開閉装置１４の摺動プレート１６の貫通孔１６ａの孔径を適宜な測定治具をもって計測する。

なお、前記各実施形態においては、圧力センサ８により摺動開閉装置１４へ送り込む空気圧と戻る空気圧とが一致する点を検出するようにしているが、両空気圧が所定の圧力差に到達した時点を検出するようにしてもよい。

本発明のプレート損傷測定器具の第１実施形態を示す概略図図１のプレート損傷測定器具の構成を示すブロック図摺動開閉装置の開閉状態を示した概略図本発明のプレート損傷測定器具の第２実施形態を示す概略図図４のプレート損傷測定器具の構成を示すブロック図

符号の説明

１プレート損傷測定器具
２測定器本体
３コントロールボックス
４射出ホース
５吸入ホース
６空気ホース
７レギュレータ
８圧力センサ
９計測手段
１０タイマ
１１制御装置
１２計算手段
１３記憶装置
１４摺動開閉装置
１５摺動プレート
１６固定プレート
１７ノズル
２１プレート損傷測定器具

Claims

溶融金属容器の出湯口部分に固定され前記出湯口と貫通する貫通孔が形成された固定プレートと、前記固定プレートと摺動可能に配設され前記固定プレートの貫通孔と合致する貫通孔を有するとともに当該貫通孔と対応して立設されたノズルを有する摺動プレートとからなり、前記摺動プレートを摺動させることにより前記出湯口の開度を調整する摺動開閉装置における、各プレートの摺動軌道面の密着度あるいは損傷を測定するプレート損傷測定器具において、
前記ノズルの先端部に装着されるとともに前記摺動開閉装置内に空気を射出する射出ホースと、前記射出ホースから射出され前記摺動開閉装置から戻る空気を吸入する吸入ホースとを備えた測定器本体と、外部空気源と接続され前記測定器本体から射出する空気の圧力を調整するレギュレータと、前記レギュレータにより調整され前記射出ホースから射出される空気の圧力と、前記吸入ホースから吸入された空気の圧力を測定する圧力センサとを有することを特徴とするプレート損傷測定器具。
前記射出ホースと前記吸入ホースは、別体のホースまたは共通のホースによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプレート損傷測定器具。
前記プレート損傷測定器に、前記摺動プレートの摺動速度を計測する計測手段と、前記摺動プレートの摺動時間を計測するタイマとを配設したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のプレート損傷測定器具。
前記タイマの始動を前記摺動プレートの始動と同期させるとともに、前記タイマを前記圧力センサにおいて射出された空気の圧力と吸入された空気の圧力とが一致した時点で停止させる制御装置を配設したことを特徴とする請求項３に記載のプレート損傷測定器具。
前記プレート損傷測定器具に、前記計測手段により計測されたプレートの摺動速度と前記タイマにより計測された摺動時間とから、前記摺動開閉装置の全開状態から密閉状態に至る前記摺動プレートの摺動距離を算出する計算手段を配設したことを特徴とする請求項４に記載のプレート損傷測定器具。
前記計算手段に、算出された前記摺動開閉装置の全開状態から密閉状態に至る前記摺動プレートの摺動距離を記憶する記憶装置を配設したことを特徴とする請求項５に記載のプレート損傷測定器具。