JP4699515B2 - ストッパーロッド - Google Patents

Description

本発明は、取鍋又はタンデッシュからの溶融金属の流れを制御するためのストッパーロッド（ｓｔｏｐｐｅｒ ｒｏｄ）に関する。

溶融金属の鋳造に使用されるストッパーロッドは、使用中、金属製のキャリアロッド（ｃａｒｒｉｅｒ ｒｏｄ）により昇降装置に接続されることがよく知られている。この昇降装置は、ストッパーロッドをその長手方向軸心の方向に移動させるべく配置されており、ストッパーロッドを受ける容器内の出口を通る溶融金属の流れを制御する。また、不活性ガスをストッパーロッド内に導入するためにキャリアロッドにガス通路を設けることもよく知られている。使用中にストッパーロッドが動作する極限の状態により、温度上昇の際にも確実にストッパーロッドをキャリアロッドに常にしっかりと接続することや、また、確実に気密にして不活性ガスの顕著な喪失やストッパーロッド内への大気の進入がないようにすることが困難になる。この大気の進入は溶融金属の酸化を生させ、最終製品の品質を低下させる。

特許文献１及び特許文献２は双方とも、とりわけ上述した諸問題に取り組んでおり、それぞれ、キャリアロッドの膨張や拡大の影響を相殺するために該キャリアロッドの周りに配置された円筒形インサートもしくはスリーブを使用することを開示している。
独国特許出願公開第４４４４６１７号明細書 欧州特許第１１４０３９３号明細書

本発明の目的は、キャリアロッドの膨張や拡大を相殺するための手段を備えた改良型ストッパーロッドを提供することである。

本発明によると、耐火材料から構成される細長い本体部と、使用中に最上方にある前記本体部の一端から前記本体部内を長手方向に延びる通路と、前記通路内に固定される部分と前記通路の外側で昇降装置へ取り付けるための別の部分とを有するキャリアロッドと、を備えるストッパーロッドであって、前記通路が、拡径部分と、前記本体部の前記一端と対向する前記拡径部分の端部において前記拡径部分により形成される封止面と、を有しており、前記キャリアロッドの周りに設けられると共に前記拡径部分内に少なくとも部分的に受け入れられるインサートと、前記キャリアロッドに設けられると共に少なくとも前記インサートを保持する保持手段と、をさらに備え、前記インサート及び前記保持手段の間に配置されていると共に使用中に前記キャリアロッドよりも大きく膨張する膨張性手段を備え、前記インサートの材料の熱膨張係数が前記キャリアロッドの熱膨張係数よりも大きくないことを特徴とするストッパーロッドが提供されている。

前記膨張性手段が２つの座金から構成されていて、該２つの座金の間に膨張黒鉛組成物（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）が配置されていることが好ましい。前記膨張黒鉛組成物が、そこから間隙水の全てではなく幾分かを除去するために、前記２つの座金の間に配置される前に既に予熱されていることが更に好ましい。前記２つの座金は前記膨張黒鉛組成物に接着されることが最も好ましい。

代替の実施形態において、前記膨張性手段は凹所付き座金を含んでおり、該凹所付き座金内を標準的座金が滑動可能であり、該凹所付き座金と標準的座金との間に膨張黒鉛組成物が配置されている。前記膨張黒鉛組成物が、そこから間隙水の全てではなく幾分かを除去するために、前記座金の間に配置される前に既に予熱されていることが望ましい。

前記インサートが前記封止面に着座したシールを圧縮し、前記シール及び前記封止面が環状であることが便利である。

前記保持手段は、前記膨張性手段が係合する座金と、前記キャリアロッドにあるねじ山に螺合すると共に、使用中に締め付けられて前記膨張性手段と前記座金とを係合するナットとを備えていることが有利である。

次に、添付図面を参照し、一例として本発明について説明する。

図１に概略的に示されたストッパーロッド１０は、既知の形態の種々の構成要素を有している。該ストッパーロッドは、耐火材料の細長い本体部１１を備えており、使用中に最上方にあるこの本体部の一端から、該本体部内を長手方向に貫く中央の軸方向通路１２が延びている。この通路内に金属製キャリアロッド１３の下方部分が受け入れられている。キャリアロッド１３は、例えば、独国特許発明第４０４０１８９号明細書にあるクロスピンや、特許文献２にある押込み型のめねじ付きインサートのような適当な手段により前記通路において本体部に固定される。キャリアロッド１３は、通路１２内に不活性ガスを供給するためキャリアロッドの中央を貫いて延びる軸方向通路を有することができ、また、本体部１１の下端は、使用中にストッパーロッドが配置される容器内にかかる不活性ガスを導入するための手段を備えることができる。

キャリアロッドは、本体部１１の外側にあるその上端のところで、容器の内部に配置されたストッパーロッドを昇降させるための昇降機構に接続されるようになっている。

通路１２は、その上端の内側のところで、半径方向に拡大されているので、この拡径部分の底部には、本体部の頂端から離間した平らな封止面１４を画成する環状の段部がある。この封止面１４上に支持されているのは環状の黒鉛シールもしくはガスケット１５であり、これが設けられていれば、空気の侵入及び不活性ガスの喪失を防止することが可能である。中空の金属製円筒形インサートもしくはスリーブ１６は、キャリアロッド１３の周りに嵌っていると共にシール１５に支承されていて、同シールを圧縮状態に保持する。インサート１６の上方部分は本体部の頂部よりも上に突き出ている。

キャリアロッド１３は、通路１２の外側にあるその上端のところで、ナット１７を螺合状態で受けており、このナットはその直下に、キャリアロッドに受けられた平座金１８を保持する。該ナット１７及び平座金１８は、膨張部材内の構成要素、すなわち、インサート１６と、また環状の膨張性ばね要素１９とをブロックする保持手段を形成する。このばね要素は、インサート１６の上側環状表面上に支承されると共に、平座金１８の下側表面に当接している。

ばね要素１９は、２つの環状平座金２１，２２の間に拘束された膨張黒鉛組成物２０を含んでいる。これらの平座金は、膨張黒鉛組成物の各面に接着されることが好ましい。本出願人の同時係属の英国特許出願第０５０７９４０.５号（出願人事件番号Ｍ０７３２５２ＰＧＢ）に記載されているように、膨張黒鉛組成物２０は、膨張黒鉛配合物をまず加熱して、内部のある割合の間隙水から膨張黒鉛配合物を除去することにより製造される。約２３０℃〜２８０℃の温度で約３０分加熱することにより、間隙水の４０％〜６０％が膨張性配合物から除去されることが好ましい。この熱処理の後、黒鉛組成物が座金の間に拘束されるように、座金を黒鉛組成物に固定させる。

金属製スリーブもしくはインサート１６は、キャリアロッド１３の熱膨張係数よりも大きくなく、同じ大きさの熱膨張係数の材料のものであることが好ましいが、ばね要素１９の予め加熱された黒鉛組成物は、キャリアロッド１３よりも大きな度合いで膨張するようには位置されている。キャリアロッド１３及びインサート１６がそれらの間に膨張差のないように同一材料のものであることが望ましい。

膨張するばね要素は、使用中、キャリアロッドの熱膨張に対して補償するのに有利であると共に、キャリアロッドよりも高い膨張性の特許文献２における先行技術のストッパーロッドのスリーブよりも大きな膨張能力を有すると確信される。これは、より大きな線膨張に由来するシステムの大きな変動及び／又は寸法上の精確さの変動を吸収するより大きな能力をもたらす点で消費者にとって有利であると共に、シール１５に対してより大きな圧力を作用させることができる。

図２に示された別の膨張可能なばね要素２３は、それが２つの座金間に拘束された形において、黒鉛組成物２４を備える点で、図１のばね要素１９に類似しており、この黒鉛組成物も黒鉛組成物２０について記載したような方法で最初の膨張黒鉛配合物からある割合の間隙水を除去するために予め加熱されている。

平座金２１，２２の代わりに、図２のばね要素２３は上側の凹所付き座金２５を有しており、その中に標準的平座金２６が配置されている。該平座金は、黒鉛組成物２４が膨張（及び収縮）するときに、上下に自由に滑動する。これらの座金は、適当な手段により、例えば接着により黒鉛組成物に再び取り付けることができる。ばね要素２３は、キャリアロッド１３よりも相対的に大きく膨張し、従って、図１の実施形態と同様に、封止及び気密を確実にする。

図３に示したストッパーロッドは図１のストッパーロッドと類似しており、図１と同様の部分には同様の符号が付されているが、添え字“ａ”が付されている。図は、規格に合った、すなわち標準の座金１８ａに係合する標準のナット１７ａを示しており、この座金１８ａ自体は膨張可能なばね要素１９ａの開放頂部に係合している。ばね要素１９ａの下側表面は金属製スリーブ１６ａの頂部に当接しており、この下端部は標準の黒鉛シール１５ａの上側表面に支承されている。この実施形態においては、ストッパーロッドの本体部に圧入されると共にキャリアロッド１３ａに係合するセラミック製のナット２７がある。図４に最も良く示すように、ばね要素１９ａは、接着により圧延メタルカップ２９内に保持された黒鉛組成物２８を具備して形成されていることが好ましい。これは、ストッパーロッドの組立て中及びナット１７ａ等の締付け中にそれが圧壊されないことを確実にする。また、ばね要素１９ａは、シール１５ａよりも先に変形してはならず、そうでなければ、それは低温である間に気密ではないであろう。カップ２９はまた黒鉛組成物の酸化に対してある程度の保護を提供しうる。黒鉛組成物２８は、カップ２９内に流し込み圧入して鋳造され、そして単一ユニットとして供給されうる。

図５に、図２及び図３の実施形態と共通の特徴を有する、本発明のストッパーロッドの更なる実施形態を示す。従ってこれらの図に関し、改変されてはいるが同様の部材は、添え字“ｂ”を付した番号がつけられている。

図５に示された本体部１１は、ストッパーロッドの通路１２の半径方向に拡大された部分の内方にある位置でストッパーロッド本体部に押し込まれるセラミック製ナット２７によりそこに固定されるキャリアロッド１３を有している。前述した半径方向に拡大された部分の中にあるのはグラフォイル(ｇｒａｐｈｏｉｌ)シール１５ｂとメタル（好ましくは鋼）のカラー１６ｂであり、これはシールに支承されると共に、ストッパーロッド本体部の隣接する開放を越えて延びている。

キャリアロッドは、ストッパーロッド本体部の外側で、金属製カップ座金２５ｂに係合するナット１７ｂに螺合されており、この座金２５ｂは、ストッパーロッド本体部の端（頂）面に当接している。座金２５ｂ内に配置されているのは、組成物２０及び２４と同じ形態の膨張黒鉛組成物３０である。この黒鉛組成物は、接着によって、座金２５ｂに面するところで開放するメタルジャケット３１内に保持されていることが好ましい。該黒鉛組成物は、メタルジャケットの前記開放部分を越えて延びると共に、座金２５ｂの内側表面に係合する。メタルジャケット３１の基部に係合する。メタルジャケット３１の基部の外側表面は、ストッパーロッド本体部の外方に延びるカラー１６ｂの端部に係合する。

本発明のストッパーロッドの上端部の概略的な部分断面図である。 ストッパーロッドの代替実施形態についての同様の図である。 別の実施形態についての図１と同様の図である。 図３の実施形態で使用されているような膨張可能の要素を更に別の形態で示す断面図である。 更に別の実施形態についての断面図である。

Claims (13)

1. 耐火材料から構成される細長い本体部と、使用中に最上方にある前記本体部の一端から前記本体部内を長手方向に延びる通路と、前記通路内に固定される部分と前記通路の外側で昇降装置へ取り付けるための別の部分とを有するキャリアロッドと、を備えるストッパーロッドであって、
   前記通路が、拡径部分と、前記本体部の前記一端と対向する前記拡径部分の端部において前記拡径部分により形成される封止面と、を有しており、
   前記キャリアロッドの周りに設けられると共に前記拡径部分内に少なくとも部分的に受け入れられるインサートと、前記キャリアロッドに設けられると共に少なくとも前記インサートを保持する保持手段と、をさらに備え、
   前記インサート及び前記保持手段の間に配置されていると共に使用中に前記キャリアロッドよりも大きく膨張する膨張性手段を備え、
   前記インサートの材料の熱膨張係数が前記キャリアロッドの熱膨張係数よりも大きくないことを特徴とするストッパーロッド。
2. 前記膨張性手段が２つの座金から構成されており、前記２つの座金の間に膨張黒鉛組成物が配置されている請求項１に記載のストッパーロッド。
3. 前記座金が前記膨張黒鉛組成物に接着されている請求項２に記載のストッパーロッド。
4. 前記膨張性手段が凹所付き座金を含んでおり、前記凹所付き座金内を標準の座金が滑動可能であり、前記凹所付き座金および前記標準の座金の間に膨張黒鉛組成物が配置されている請求項１に記載のストッパーロッド。
5. 前記凹所付き座金および前記標準の座金の両方が前記膨張黒鉛組成物に接着されている請求項４に記載のストッパーロッド。
6. 前記保持手段が平座金を備えており、前記膨張性手段がメタルカップ内に保持された膨張黒鉛組成物を備えており、前記メタルカップの開放端が前記保持手段の前記平座金に係合し、前記メタルカップの閉止端が前記インサートに係合している請求項１に記載のストッパーロッド。
7. 前記膨張性手段が、前記メタルカップ内に接着により保持されている請求項６に記載のストッパーロッド。
8. 前記保持手段がカップ座金を備えており、前記膨張性手段がメタルジャケット内に保持された膨張黒鉛組成物を備えており、前記メタルジャケットの開放端が前記カップ座金の内側表面に係合し、前記カップ座金の開放端が前記ストッパーロッドの前記本体部の一端に係合し、前記メタルジャケットの閉止端が前記インサートに係合する、請求項１に記載のストッパーロッド。
9. 前記膨張性手段が、前記メタルジャケット内に接着により保持されている請求項８に記載のストッパーロッド。
10. 前記膨張黒鉛組成物が、間隙水を有し、
    前記膨張黒鉛組成物を前記膨張性手段の一部として形成する前に、前記膨張黒鉛組成物内の前記間隙水を全てではないが部分的に除去するために、前記膨張黒鉛組成物を加熱する請求項２〜９のいずれか１項に記載のストッパーロッド。
11. 前記インサートが、前記封止面に着座したシールを圧縮している請求項１〜１０のいずれか１項に記載のストッパーロッド。
12. 前記シール及び前記封止面が環状である請求項１１に記載のストッパーロッド。
13. 前記保持手段が、前記膨張性手段を係合させる座金と、前記キャリアロッドにあるねじ山に螺合して使用中に締め付けられることにより前記膨張性手段と前記座金とを係合させるナットと、を備える請求項１に記載のストッパーロッド。

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