JP4805193B2 - プレート損傷測定器具 - Google Patents

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。

この摺動開閉装置の摺動面からの漏鋼事故原因の約七割は固定プレートおよび摺動プレートの損傷によるものと言われており、両プレートの使用限界はその摺動面の状態により判断されている。

しかしながら、実際にはプレートの損傷が劣悪でない状態であっても、摺動開閉装置自体およびプレートの機械的熱的変形やプレートの装着作業方法、摺動面への地金の引き込みなどによって固定プレートおよび摺動プレートの摺動面、特に出湯口と貫通する貫通孔の近傍における摺動面同士の密着が阻害され、部分的な当たりが生じて摺動面に空間部分が出来て漏鋼事故が発生するおそれがあった。また、摺動面の密着が阻害され僅かでも空間が存在するということは、外部から摺動面への空気吸い込みが生じ、鋼の汚染にも少なからずの影響を与える不都合もあった。

このため、実際の使用現場においては、摺動開閉装置を分解して目視で確認することにより、固定プレートおよび摺動プレートの摺動面の損傷状態を判断しているが、この方法によっては、損傷状態がどの程度であるかについては判断できるものの、摺動面の密着状態については判断することができないという限界があった。

そこで、本出願人は、摺動開閉装置を分解せずに貫通孔の近傍に沿った摺動面の密着状態と損傷状態とをより簡便にかつ定量的に測定することのできるプレート損傷測定器具を提案した（特許文献１参照）。

特開２００５−０９５９７４号公報

前記測定器具は、測定器本体とコントロールボックスとにより構成されている。この測定器本体を摺動プレートに取り付けられた溶融金属を取り出すノズルの先端部に被せ、測定器本体内およびノズル内へコントロールボックスを通じて空気を送り込み、摺動プレートを移動させながらコントロールボックスへ戻る空気との圧力差を計測する。送り込む空気と戻る空気の圧力が等しくなった状態が貫通孔の近傍において固定プレートおよび摺動プレートの摺動面が互いに密着された状態となる。そして、コントロールボックスに内蔵されているタイマによって、摺動プレートを移動させ始めてから、送り込む空気と戻る空気の圧力が等しくなる、いわゆる密着された状態に至るまでの時間を計測し、当該計測時間に摺動プレートの移動速度を掛け合わせることによって、貫通孔の端からの摺動面の損傷長さを算出するようにしている。

本来、摺動開閉装置には摺動プレートを移動させるための駆動装置が取り付けられている。この駆動装置は油圧および電動シリンダにより動作するように形成されている。一般的には、小型のもので摺動プレートの移動速度は設計上２０ｍｍ／秒程度となっているが、実際の摺動面には６０００ｋｇ以上の面圧がかけられていることや、摺動面の損傷状態により移動速度が変化すること、また油圧および電動シリンダの応答速度があまり早くないことなどにより、実際の使用現場における摺動開閉装置の摺動プレートの移動速度には数ｍｍ／秒程度のバラツキが生じている。そのため摺動面が密着されるまでの時間が長い場合、どの移動速度を基準にするかによって摺動面の損傷長さも大きく異なるものであった。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、前記プレート損傷測定器具を改良して、摺動プレートの移動速度のバラツキによる問題を解決し、摺動面の損傷長さの測定精度をより向上させるとともに信頼性を向上させることの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。

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、摺動プレートの近傍に配置され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における移動距離を測定するとともに測定した摺動プレートの移動距離を無線送信する移動距離測定器と、移動距離測定器から無線送信された摺動プレートの移動距離を受信する通信装置と、通信装置が受信した摺動プレートの移動距離から入力手段によって入力された摺動プレートの貫通孔の孔径を減算して各プレートの摺動軌道面の孔端からの損傷長さを演算する演算装置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における摺動プレートの摺動距離を摺動プレートの近傍に配置された移動距離測定器によって直接測定するとともに無線送信し、通信装置１０によって受信された当該摺動距離から入力手段によって入力された摺動プレートの貫通孔の孔径を演算装置によって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精度よく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。

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である。

本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と、摺動開閉装置１４の後述する摺動プレート１６の移動距離を測定する移動距離測定器２１を有している。この移動距離測定器２１としては、摺動プレート１６と一緒に移動する被測定対象（本実施形態においては測定器本体２）に対して赤外線レーザ光等を照射し、反射光を受信して距離を計測するとよい。

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、空気ホース６の途中に接続されて前記射出ホース４から射出する空気の圧力を調整するレギュレータ７と、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、構成各部を関連動作させる制御装置９と、移動距離測定器２１から無線によって送られて来る摺動プレート１６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における摺動プレート１６の移動距離Ｌを受信して制御装置９に出力する通信装置１０と、摺動プレート１６の貫通孔１６ａの孔径Ｄを入力する入力手段１１と、移動距離測定器２１から送られて来た摺動プレート１６の移動距離Ｌから入力手段１１によって入力された貫通孔１６ａの孔径Ｄを減算して摺動開閉装置１４の摺動軌道面の孔端からの損傷の長さを演算する演算装置１２と、演算装置１２により算出された損傷長さを記憶する記憶装置１３と、バッテリ２２とが配設されている。なお、圧力センサ８には空気を戻すリリースホース２３が接続されている。

更に、前記コントロールボックス３は、液晶等の表示装置２４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、前記移動距離測定器２１により計測された前記摺動プレート１６の移動距離Ｌと、前記演算装置１２により算出された損傷長さをそれぞれ表示することができる。

前記制御装置９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移動距離測定器２１による摺動プレート１６の移動距離の計測を開始させるとともに通信装置１０によって受信させ、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時までの摺動プレート１６の移動距離Ｌを通信装置１０を通して受領するように設定されている。

つぎに、前述した構成からなる本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。

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、摺動プレート１６の摺動を開始させる。そして、摺動プレート１６の作動と同時にコントロールボックス３の制御装置９によって移動距離測定器２１による摺動プレート１６の移動距離の計測を開始させるとともに通信装置１０によって受信させる。

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）時点において、摺動プレート１６の移動開始時点から、射出ホース４より射出される空気の圧力と、吸入ホース５によって吸入された空気の圧力とが一致した時までの摺動プレート１６の移動距離Ｌを通信装置１０を通して制御装置９が受領する。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、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Ｄの計測を行ない、入力装置１１によって貫通孔１６ａの孔径Ｄを入力する。孔径Ｄが入力されると、演算装置１２によって、移動距離測定器２１から送られて来た摺動プレート１６の移動距離Ｌから入力手段１１によって入力された貫通孔１６ａの孔径Ｄを減算して摺動開閉装置１４の摺動軌道面の孔端からの損傷の長さが演算され、記憶装置１３に記憶されるとともに、表示装置２４に表示される。

更に、記憶装置１３により、演算装置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３５ｍｍ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５チャージ使用した後、本発明のプレート損傷測定器具と前記特開２００５−０９５９７４号公報に記載の装置とによって摺動開閉装置１４の摺動軌道面の孔端からの損傷長さＬを測定し、更に、同時に5チャージ使用後の固定プレート１６を摺動開閉装置１４から取り外して貫通孔１６ａの孔径Ｄを実測して、両者の結果を比較した。当該損傷長さＬを求めるために下記の測定項目ａ〜ｄを求めた。なお、5チャージ終了後の固定プレート１６の貫通孔１６ａの孔径Ｄは３７．３ｍｍであった。

＜測定項目＞
ａ：摺動プレートの移動速度
ｂ：摺動プレートを移動させ始めてから密着された状態までの時間（送り込む空気と戻る空気の圧力が等しくなるまでの時間）
ｃ：摺動プレートを移動させ始めてから密着された状態までの移動距離
ｄ：固定プレート孔端から摺動プレート孔端における摺動面の損傷長さ

＜測定結果＞
１） 特開２００５−０９５９７４号公報に記載の装置による結果は次の表１の通りで
ある。

２） 本発明の装置による結果は次の表２の通りである。

３） 摺動開閉装置１４から取り外した固定プレート１６の現物の損傷長さＬを測定し
た結果は、損傷長さ＝８８．１ｍｍであった。

＜評価＞
5チャージ終了後に従来の測定器具（特開２００５−０９５９７４号公報）を使用した場合、3回の測定で摺動プレート１６を移動させ始めてから密着された状態までには、６．０〜６．１秒とほとんどバラツキが見られないものの、摺動プレート１６の移動速度には、１７．９〜２１．５ｍｍ／秒と最大で３．６ｍｍ／秒のバラツキが見られた。その結果、固定プレート１５の貫通孔１５ａの孔端から摺動プレート１６の貫通孔１６ａの孔端における摺動面の損傷長さＬも７１．９〜９１．７ｍｍと最大で１９．８ｍｍのバラツキが見られた。

それに比較して、本発明のプレート損傷測定器具を使用した場合においては、3回の測定で摺動プレート１６を移動させ始めてから密着された状態までには、６．０〜６．２秒と従来の測定器具（特開２００５−０９５９７４号公報）を使用した場合と同様にほとんどバラツキが見られず、摺動プレート１６を移動させ始めてから密着された状態までの移動距離も１２６．１〜１２７．５ｍｍとほとんどバラツキが見られなかった。その結果、固定プレート１５の貫通孔１５ａの孔端から摺動プレート１６の貫通孔１６ａの孔端における摺動面の損傷長さＬも８８．８〜９０．２ｍｍとなりほとんどバラツキが見られなかった。

更に、実際に5チャージ使用後の摺動プレート１６を摺動開閉装置１４から取り外して実測したところ、固定プレート１５の貫通孔１５ａの孔端から摺動プレート１６の貫通孔１６ａの孔端における摺動面の損傷長さＬは、８８．１ｍｍであったことからも、本発明のプレート損傷測定器具の測定結果と０．１〜２．１ｍｍとほとんど誤差は見られなかった。

このように本発明のプレート損傷測定器具は、従来例のように摺動面が密着される状態までの時間を計測し、これに摺動プレート１６の移動速度を掛け合わせることで孔端からの摺動面の損傷長さＬを算出するのではなく、摺動面が密着された状態になるまでの摺動プレート１６の移動距離を直接測定する方式を採用した。これにより、本発明のプレート損傷測定器具によれば、摺動プレートの移動速度のバラツキによる問題を解決し、測定精度より向上させ、信頼性を向上させることができた。

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、特開２００５−０９５９７４号公報における第２実施形態のように、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。

本発明のプレート損傷測定器具の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

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 制御装置
１０ タイマ
１２ 演算装置
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 移動距離測定装置

Claims (2)

1. 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、前記摺動プレートの近傍に配置され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における移動距離を測定するとともに測定した摺動プレートの移動距離を無線送信する移動距離測定器と、前記移動距離測定器から無線送信された摺動プレートの移動距離を受信する通信装置と、前記通信装置が受信した摺動プレートの移動距離から入力手段によって入力された前記摺動プレートの貫通孔の孔径を減算して前記各プレートの摺動軌道面の孔端からの損傷長さを演算する演算装置とを有することを特徴とするプレート損傷測定器具。
2. 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。

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