JP4938195B2 - 液体金属の流量制御用スライディングゲート - Google Patents

Description

【０００１】
本発明の背景
本発明の技術分野
本発明は、金属鋳造に関するものである。より具体的には、金属鋳造中の液体金属を制量するための方法と装置とに関するものである。
【０００２】
関連する技術の説明
三枚の板を持った制量ゲートが、タンディッシュのような注湯容器から流出する液体金属の流量を制御するために使われている。例えば、制量ゲートは、連続鋳造機のタンディッシュから鋳型へ流れる液体鋼の流量を制御するために使われることがある。
【０００３】
制量ゲートは、耐火部品の装置からなり、各々の耐火部品は流路を持っている。耐火部品の中の流路（すなわち、穴もしくは孔）は、ゲートを通して完全な流路を与えるように互いに組立てられ、このゲートは、注湯容器と流体的に連通しており、そしてこの流路を通って液体金属が流れることが可能となることがある。
【０００４】
一つの部品つまりスロットル板が、ゲートを通過する液体金属の流量を制御するために制量ゲート装置の中で横に滑動するように、制量ゲートの耐火部品は組立てられそして機械的手段によって固定される。スロットル板を様々な位置に滑らすことにより、ゲートは、注湯容器から流出する流れの流量を制御するために、閉鎖か、部分開放か、完全開放かのいずれかでありうる。
【０００５】
いくつかの問題が、制量ゲートをもつターンディッシュから流出する液体鋼の流れの制御に、一般的に付随する。これらの問題は：（１）ゲートの流路における金属流れの屈曲であって、液体金属の過大な乱流と不均衡な吐出を引き起こし得るものと；（２）金属あるいは非金属物質の蓄積による流路の激しい不均等な目詰まりであって、流路の壁に付着し、その結果、所望の流量でよどみのない液体金属の吐出を獲得するための能力の損失をともなうものと；（３）制量ゲートの耐火部品の、局所的で加速された侵食であって、この侵食の結果生じる液体金属の汚染と、制御の若しくは金属漏出の潜在的損失と、をともなうものとを含んでいる。
【０００６】
図１と２を参照すると、三枚板制量ゲート装置１０（以後“ゲート１０”と呼ぶ）は一般的に五個の基本部品である、穴ノズル２０と、上板３０と、スロットル板４０と、下板５０と、吐出管６０とからなる。液体金属（図示されない）は上端でゲート１０に流入し下端でゲート１０から吐出する。
【０００７】
穴ノズル２０はパイプで、これは、注湯容器（図示されない）から流路孔２２へ流入する液体金属の入口を穴ノズル２０の上端に与える。上板３０は穴ノズル２０の下端と接していて、流路孔３２を含んでいる。上板３０の流路孔３２の中心軸３５は、図２に示されるように、穴ノズル２０の流路孔２２の中心軸２５と同一線上にある。
【０００８】
スロットル板４０は上板３０の下端と接している。ゲート１０は、スロットル板４０がゲート１０の他の部品に対して横に滑ることができるようになっている。下板５０はスロットル板４０の下面に接していて、流路孔５２を含んでいる。下板５０の流路孔５２の中心軸５５は穴ノズル２０の流路孔２２の中心軸２５と同一線上にある。
【０００９】
吐出管６０は下板５０の下端に接していて、流路孔６２を含んでいる。吐出管６０の流路孔６２の中心軸６５は、穴ノズル２０の流路孔２２の中心軸２５と同一線上にある。
【００１０】
穴ノズル２０と上板３０と下板５０と吐出管６０のそれぞれにおける流路孔２２と３２と５２と６２との中心軸２５と３５と５５と６５は、それぞれ、同一線上にあって、全てが一緒になってゲート１０の“主中心軸”１５を形成している。
【００１１】
図３〜５に示されるように、スロットル板４０は、完全開放（図３）と、部分開放（図４）と、ゲート閉鎖（図５）位置との間で滑動する。図４に示されるように、通常運転の間は、ゲート１０を通過する液体金属の流量が、所望の流量で制量、すなわち設定・制御、され得るように、スロットル板４０は部分開放位置に設定される。図３に示されるように、スロットル板４０は、ゲート１０を通過する液体金属の流量を最大化するために、完全開放位置をとる。図５に示されるように、スロットル板４０は閉鎖位置をとることもあり、この位置はゲート１０を通過する液体金属の流れを止めることとなる。
【００１２】
制量ゲートの構成部品は、一体化されたり分割されたりすることがある。例えば、部品の数量を減らすために、ゲート７１０が、わずか三個の部品からなることがあり、図６に示されるように、この中で穴ノズルが、上板と一体化されて第一部品７１２を形成し、および／あるいは下板が、吐出管と一体化されて第二部品７１４を形成し、スロットル板７４０と流体的に連通して選択的に置かれることもある。図７に示されるように、穴ノズル８１２とスロットル板８１３と下板８１４とを持つゲート８１０の吐出管をより簡単に取り替えるために、下板８１４が二枚の板８１６と８１８とに分けられることもある。
【００１３】
基本的な三枚板ゲートのいくつかの変形が使用される。例えば、図１〜５に示されるゲートとは似ていないもので、これらの図の中で穴ノズル２０はテーパ付き円錐断面孔２２を持ち、また板３０及び５０との中の孔３２及び５２と、吐出管６０の孔６２とは単純な円筒を形成するが、図８に示されるようにゲート１１０は、円筒状の孔１２２を持つ穴ノズル１２０と、円錐断面穴１３２を持つ上板１３０とをスロットル板１４０の中の孔とともに持つことがあり、そして下板１５０と吐出管１６０は、図１〜５のゲート１１０におけるものと同様である。また、図９に示されるように、ゲート２１０は、穴ノズル２２０と上板２３０とのそれぞれにおける円錐断面穴２２２と２３２とをスロットル板２４０の中の孔と共に持つことがあり、そして下板２５０と吐出管２６０は、図１〜５のゲート１１０におけるものと同様である。また図１０に示されるようにゲート３１０は、放物線形の孔３２２を有する穴ノズル３２０と、円錐形孔３３２を有する上板３３０とをスロットル板３４０の孔と共に持っており、そして下板３５０と吐出管３６０は図１〜５のゲート１１０におけるものと同様である。
【００１４】
図１１は別の変更のゲート４１０を図示しており、そこではスロットル板４４０の中の円筒孔４４２は、スロットル板４４０を通過する流れをゲート４１０の主中心軸４１５の方へ戻すように導こうとして、板面４４３に対して斜めに傾いている。図１２と１３は、ゲート４１０の部分開放とゲート閉鎖状態とをそれぞれ図示している。
【００１５】
ゲート４１０において、穴ノズル４２０の中の孔４２２，４３２，４４２，４５２及び４６２と、上板４３０と、スロットル板４４０と、下板４５０と、吐出管４６０は、それぞれ、ほぼ軸対称である。例えば、孔は、円筒形か円錐形の断面形状である。穴ノズル４２０の中心軸４２５，４３５，４５５及び４６５と、上板４３０と、下板４５０と、吐出管４６０とは、ほぼ同一線上にある。
【００１６】
制量ゲートの別の変更が、スロットル板が閉じたときのスロットル板のより良いドレイン排出を提供するために、改良されてきた。例えば図１４から１６は、穴ノズル５２０と、上板５３０と、スロットル板５４０と、下板５５０と、吐出管５６０とを含んでいるゲート５１０が、開放と部分開放と閉鎖ゲート状態にそれぞれあることを示している。ゲート５１０は、図１６に示されるように、ゲートが閉鎖状態にあるときに孔５４２のドレイン排出を可能とするため、スロットル板の流路孔５４２が下端５４６の近くの一方の側にある特有なドレイン用切込み５４４によって拡大していることを除いて、図１〜５のゲートと同様である。このことはスロットル板孔５４２の中に液体金属を閉じ込めることを防ぎ、この液体金属はそうしなければゲート５１０が一時的に閉鎖されたときに凝固されることとなる。
【００１７】
図１７〜１９は、穴ノズル６２０と、上板６３０と、スロットル板６４０と、下板６５０と、吐出管６６０とを含んだ別のゲート６１０が、開放と部分開放と閉鎖ゲート状態にそれぞれあることを示しており、このゲートは別のドレインの特徴を提供する。円錐孔断面６５２は、下板６５０の上端で、下板６５０の下面６５６における穴６５２の径より大きい径を、下板６５０の上面６５４に持っている。
【００１８】
残念ながら前述のゲート構造は全て、ゲートが部分開放である場合に、曲がりくねった液体金属流路を提供する。なお部分開放は、液体金属が注がれる間は標準的な作動位置である。制量ゲートは最大流量で設計されるが、最大流量の約５０％で作動されることが意図されている。このことは、所望のゲート制御応答を確実にし、また余剰能力を与えるが、この余剰能力は、高い生産量あるいは大型鋳造品のために時々必要とされることがある。それ故、液体金属が注がれている間は部分開放ゲートが標準的であり、これは流路のサイズは、鋳造の最大流量に対応するために十分な開口を提供するように大きくなければならないためであるが、しかし一般的にゲートは最大流量未満で作動される。ノズルを通過する液体金属流の所要あるいは所望の量は、一般的に鋳造工程の間で変化し、通常は最大値をかなり下回り、ほとんどの場合最大値の３０％から７０％の範囲にある。この結果として、部分開放の際にこれらゲートに形作られた、曲げられ捻じ曲げられた流路は：（１）液体金属の非対称な吐出と；（２）流路における過大な乱流と；（３）耐火材料の加速された侵食を受けやすいことがありうる局部的な部位と；（４）流れの過大な絞りと；（５）流路の重要位置における目詰まりの急速な形成と、を生じさせる。最終的な結果は、ゲート構成部品の耐用年数を短くさせ、また運用コストを増大させることである。
【００１９】
部分開放時にこれらのゲートにより生成された乱れた流れが、ゲート２１０（図９）と４１０（図１１〜１３）とに関して図２０と２１にそれぞれ図式的に描かれている。図２０では、流路２１２の中の流れ２７１が、スロットル板２４０の上部張出し２４８に衝突し（領域Ａにて）、この張出しは流れ２７１のこの部分を孔２４２の開口の方に急激に曲げている。流れ２７２は、流れの残りの部分であるが、これはずっと小さな程度で曲げられる。この主に片側へ曲がった流れは流れ２７３を、スロットル板の上端２４８の下方においてスロットル板孔２４２の表面から離れさせ、そして孔２４２の方へ向け直させる。スロットル板孔２４２の中で作られた高速噴流２７４は、流路２１２の主中心軸２１５から大きく傾けられる。この傾けられた噴流は、下板２５０の中の孔２５２の一方の側に当たり（領域Ｂ）そして板２３０により作られた張出しの下で再循環流２７５に流れを注ぎ込む。上述した流れの厳しい曲げと傾きは、下板２５０と吐出管２６０とにおいて：（１）流路２１２の片側に限定された高速流２７６と；（２）流路２１２の大部分を占める甚だしい乱流部２７８と２７９とを含んでいる広範囲な再循環流２７７と、をともなう非対称な流動様式を生成する。
【００２０】
この流れの性質は、それが大きな圧力損失に至らしめ、また目詰まりと侵食とを促進させるので、不適当なものである。流れの激しい曲げと傾きとそしてその耐火材料への衝突が（たとえば、領域ＡとＢにおける）、流れを過大に絞り、また液体金属の吐出が、目詰まり物質の蓄積により更に容易に妨げられる。再循環流２７５は、スロットル板２４０の孔２４２に非金属の目詰まり物質を蓄積するための理想的な条件を提供する流入流れを供給され、これがゲートの性能に対しての重大な問題である。吐出管２６０における流れの非対称性は、一方の側に集中された噴流２７７と、もう一方の側に乱れた再循環流２７９とを持ち：（１）吐出管２６０からの液体金属の非対称な吐出であって、鋳造金属の品質に有害な影響を与える非対称な吐出と；（２）吐出管２６０の不均等で急速な目詰まりと、を生じさせる。領域Ｂにおけるような、孔２５２の側面への流れの衝突は、局所的な手に負えない侵食のために問題を悪化させもする。
【００２１】
図２１を参照すると、ゲート４１０が部分開放のときに、ゲート４１０の主中心軸４１５の方へ流れを導き戻す一つの試みが失敗しており、それどころか曲がりくねった流路と流れ場の非対称性とに関する問題を悪化させている。図２１は、スロットル板４４０の中の傾斜した円筒孔４４２と下板４５０の中の円錐断面孔４５２とを持つゲート４１０に関する流動様式を示している。流動様式は、図２０の流れに類似しているがさらに非対称である。特に、傾斜スロットル孔の流れ４７１はより急激に曲げられて、そこでそれはスロットル板４４０の上面張出し４４６に衝突し（領域Ａ）、一方、流れ４７２は流れ４７１に比較して僅かに曲げられる。図２０と２１を比較して説明するが、これは、傾斜円筒孔４４２のために孔２４２の入口が本質的に右方向に移動させられて、より長い張出し４４６を効果的に出現させ、この張出し４４６が、より小さな上面の張出しと互いに影響しあう流れ２７１よりも流れ４７１を主中央軸４１５に対してより直角になるよう駆り立てるためである。
【００２２】
スロットル板４４０にある穴４４２の傾斜は、分離された流れ４７３の範囲の拡大を、図２０のスロットル板２４０の中の孔２４２の一方の側におけるものと比較して、促進もする。高速流れ４７４はゲート４１０の主中心軸４１５からさらに大きく傾斜し、下板孔４５２の一方の側により直接的に衝突する（領域Ｂ）。噴流の増加した直接的衝突は、上板張出し４４６の下で、再循環流４７５と４７６との割合を増やし、そして吐出管４６０に入る高速流れ４７７を流路４６２の一方の側へ制限することを強める。その次に、乱流４７８、４７９、４８０の範囲の拡大が流路４６２のもう一方の側にある。従って流量は過大に絞られ、そして吐出管４６０に入る流れの非対称性は更に強まり、目詰まりと侵食を促進する。
【００２３】
従って、ゲートが部分開放のときに、ゲートの主中心軸の方に流れを戻すために、スロットル板の中の流路を曲げたり傾斜させたりすることにより流れが対称になるよう改善することが企てられた制量ゲート構造は、不完全であって、稼動中により多くの問題を引き起こすことがありうる。
【００２４】
前述のことは真っ直ぐな液体金属流路を促進する制量ゲートに対する必要性を明らかに示す。
【００２５】
本発明の概要
本発明は、流れの制量に関する方法と装置を提供するもので、流体を上板の中の通路を通し次いでスロットル板の中に選択的に通すことを含んでいて、前記上板は入口と出口を持っていて、そのなかで入口と出口はオフセットされているものである。
【００２６】
本発明は、真っ直ぐな液体金属流路と、より良い対称性とより少ない乱れの吐出とを促進する制量ゲートを提供し、それによってゲート構成部品の目詰まりと侵食の可能性を低下させる。本発明は、ゲートが部分開放のときに、分離されて乱れた流れの範囲の縮小を提供する。本発明は、侵食性がより低い流れ特性を提供する。本発明は、部分開放時により少ない絞りを提供し、それにより液体金属のより容易な移送を可能にする。本発明は、蓄積の速度を遅くすることと、蓄積の範囲を縮小することと、どのような蓄積の均等性をも改善することとにより、軽減された目詰まり問題を提供する。本発明は、吐出管の中の改善された流れ場の均等性を提供し、それ故、連続鋳造型のような下流側容器の中の金属流れの特性を改善する。本発明は、スロットル板のより簡単なドレイン排出を流れ特性への有害な影響なしに提供する。本発明は、前述された目的のために、本発明の改善された要素と装置とを提供し、その要素と装置は、本発明の意図された目的を達成することにおいて信頼できて効果的である。
【００２７】
本発明は以下の図を参照して以下に詳細が説明され、図の全てを通して同一参照符号は常に同一の形体を示す。
【００２８】
好ましい実施例の詳細な説明
本発明は、目詰まりが低減された液体金属用制量ゲートを意図していて、この制量ゲートは、上板の中の流路の一つの軸とゲートの主中心軸との間にオフセットを与える上板を含んでいる。
【００２９】
図２２〜２８を参照すると、本制量ゲート１０１０の第一実施例は、穴ノズル１０２０と、上板１０３０と、スロットル板１０４０と、下板１０５０と、吐出管１０６０とを含む。穴ノズル１０２０の流路孔１０２２は、円錐断面であってよいが、他の形状が使用されてもよい。スロットル板１０４０と下板１０５０とにおけるそれぞれの流路孔１０４２と１０５２とは単純な円筒として示されるが、他の形状が使用されてもよい。同様に、吐出管１０６０の中の流路孔１０６２は円筒で示されるが、他の形状が使用されてもよい。
【００３０】
図２３に示されるように、穴ノズル１０２０と下板１０５０と吐出管１０６０とにおけるそれぞれの流路孔１０２２、１０５２、１０６２は、それぞれ、中心軸１０２５、１０５５、１０６５を含み、この中心軸は同一線上にあって主中心軸１０１５を形成する。上板１０３０の流路孔１０３２は、主中心軸１０１５と同一線上の入口軸１０３５をもつ入口と、出口軸１０３３を持つ出口とを持つ。出口軸１０３３は入口軸１０３５と同一線上にない。
【００３１】
図２４と２５を参照すると、上板１０３０の中の流路孔１０３２は、上部形状１０３４と下部形状１０３１とを含んでいる。流路孔１０３２は二本の軸１０３３と１０３５とで構成され、この二本の軸は同一線上にない。二本の軸１０３３と１０３５は、二つの形状１０３１と１０３４との併存の結果として作られる。上板１０３０の中の二つの形状１０３１と１０３４とは、交差し、そして二本の軸を持つ一つの孔１０３２を形作る。
【００３２】
上板１０３０の中の形状１０３４は円錐断面（すなわち、円錐の部分もしくは円錐の切頭体）であってよい。形状１０３４の中央軸１０３５は今後、上板１０３０の中の流路孔１０３２の入口軸１０３５と呼ぶ。上板１０３０の中の第二の形状１０３１は円筒断面であってよい。形状１０３１の中心軸１０３３は今後上板１０３０の中の流路孔１０３２の出口軸１０３３と呼ぶ。出口軸１０３３は入口軸１０３５に平行であるが、一直線上にない。二本の軸１０３３と１０３５との間隔は今後、オフセット１０３６と呼ぶ。
【００３３】
図２３を参照する。上板１０３０の中の流路孔１０３２の入口軸１０３５は、制量ゲート１０１０の主中心軸１０１５と同一線上にあるように配置されてよい。上板１０３０の出口軸１０３３は、従って、制量ゲート１０１０の主中心軸１０１５から、スロットル板１０４０を開とする進路方向１０４４にオフセットしている。この構造は、図２７に示されるような制量ゲート１０１０の部分開放時に、より小さな乱れのより優れて対称な流路を提供するが、図２６に示されるような制量ゲート１０１０の完全開放時に、全流量を可能とする比較的真っ直ぐな下方への流路１０１２をそれでもなお提供する。
【００３４】
本発明の利点は、図２２と２３を図１、２と比較することにより、よりよく理解できる。図１と２２の比較により最もよく理解できるように、流路１２の一つの端部に接しているか近傍にある、ゲート１０の主中心軸１５よりも、制量ゲート１０１０の主中心軸１０１５の方がより中央に位置している。実際、本発明の前には、ゲート１０の主中心軸１５は、図３に示されるようにゲート１０がほぼ完全開放しているとき、流路１２の中心に接しているか接近しているだけが可能であると信じられていた。対照的に、本発明は、図２３に示されるように、ゲート１０１０がはっきりと完全開放未満であるときに、ゲート１０１０の主中心軸１０１５の概ね中央の位置を提供する。その結果、本発明は、ゲート１０１０が部分開放のときに、より真っ直ぐで曲がりの少ない液体金属移送のための流路を提供する。
【００３５】
図２５を参照する。上板１０３０の入口軸１０３５と出口軸１０３３とのオフセット１０３６の大きさは、概ね中央に置かれた主中心軸１０１５をともなって本ゲート１０１０が開放され得る量に影響を与える。従って、もしゲート１０１０が作動時に通常は６５％開放であるとすると、ゲート１０１０は、ゲート１０１０の主中心軸１０１５を制量ゲートが６５％開放のときに流路１０１２の中央に位置させるようになっていてもよい。別の言葉では、ゲート１０１０は、ゲート１０１０が６５％開放のとき主中心軸１０１５が流路に関して中央に位置されるように作られてよいということである。たとえば、穴ノズル１０２０は、上板の出口穴に対してオフセットされていてよく、相応して中心軸１０１５を流路に対してオフセットさせている。
【００３６】
図２６〜２８を参照すると、本制量ゲートが、完全開放ゲート位置（図２６）、部分開放ゲート位置（図２７）、閉鎖ゲート位置（図２８）という異なった位置にあるスロットル板１０４０とともに示されている。図２８に示されるように、ゲート閉鎖状態において、本発明は、スロットル板１０４０の中の流路１０４２のドレイン排出を、スロットル板流路１０４２の下部に特別なドレイン用の切込み、あるいは下板１０５０の中の流路１０５２の円錐頭頂部を必要とすることなしに、容易に可能とする。このドレインの特徴は、上板１０３０の入口軸１０３５に対する出口軸１０３３のオフセット１０３６が、上板１０３０の中の流路１０３２の下端１０３７をゲート１０１０の中心軸１０１５の方に本質的に移動させた結果から生じる。他の言葉では、上板１０３０の出口穴１０３８は主中心軸１０１５に対してオフセットしているので、ゲート１０１０を通る流れを止めることは、スロットル板１０４０を、スロットル板１０４０の開口１０４８がシフトされた上板の出口穴１０３８と流体的に連通していることを終えるまでだけ移動させることを必要とし、それは、スロットル板の出口穴１０４９が、下板１０５０の中の流路１０５２と流体的に連通していることを終える前に生じる。従って、ゲート１０１０が閉鎖されたとき、スロットル板１０４０の中の流路孔１０４２は、下板１０５０の中の流路１０５２にドレイン排出可能な状態にある。
【００３７】
部分開放の場合における本発明の制量ゲート１０１０の流路１０１２における流れのより真っ直ぐでより対称な特性が、図２９に図解的に描かれる。流れ１０７１はスロットル板１０４０の上張出し１０４７に衝突し（領域Ａ１）そしてスロットル板１０４０の開口１０４８の方へ曲がる。流れ１０７２は、流れの第二の部分であり、これも曲げられるが、流れ１０７１とは反対方向に、上板１０３０の形状１０３４の入口部１０８０にそれが衝突するように開口１０４８の方に、曲げられる（領域Ａ２）。その結果、本発明は、開口１０４８に流入する流れの二つの側に分けられた曲りを促進し、各々の側でのこの曲がりがゲート１０１０の主中心軸１０１５の方に向いている。したがって、スロットル板孔１０４２に形作られた高速噴流１０７３は、主中心軸１０１５から大きく傾かない。高速噴流１０７３は、ゲート１０１０の主中心軸１０１５とほとんど同一線上にあり、その結果流れのより高い対称性を獲得している。
【００３８】
噴流１０７３は、下板１０５０の中の孔１０５２の一方の側に強く衝突しないので、再循環流１０７４、１０７５、１０７６の部分は、本発明によって作られていないゲートの中の相当する流れと比較すると、弱まり縮小する。下板１０５０と吐出管１０６０の流動様式は、より対称でありまたより均等に広がり、下方への流れ１０７７，１０７８，１０７９が下板１０５０と吐出管１０６０の流路１０５２と１０６２のより広い部分を占める。
【００３９】
図３０〜３５は本発明による構造の制量ゲート２０１０の第二実施例を示しており、その中で促進される流動様式が図４２と４３に描かれている。図３６〜３８は、それの上板２０３０の拡大図を示している。図３９〜４１は、それのスロットル板２０４０の拡大図を示している。スロットル板２０４０は、細長いロフトされた孔で形成された断面を持つ流路孔２０４２を持つ。“ロフティング”は、三次元ソリッドのコンピュータ支援設計技術に妥当な技量を有する者によく知られた術語で、異なった面に存在する二つの閉じた形状を接続するためのひとつの方法であり、前記形状は、円、楕円、または多角形のような形状でである。本明細書で使われるとき、“ロフト”はねじれを伴わない。
【００４０】
制量ゲート２０１０は二つの重要な特徴：（１）図３６と３８に示されるように、上板２０３０の中の流路孔２０３２の一つの軸２０３３と、ゲート２０１０の主中心軸２０１５との間のオフセット２０３６であって、制量ゲート１０１０に関して前述したようなものと；（２）上板２０３０とスロットル板２０４０とにおける独特な形状の流路孔２０３２、２０３４（図３６）と２０４２（図３０）であって、それぞれ、スロットル板２０４０が移動する方向でより狭く、この移動方向に直交する方向に細長くなっているものとを含んでいる。ゆえに、上板２０３０の出口軸２０３３の周りに作られた流路孔２０３２と、スロットル板２０４０の流路２０４２とは、軸対称ではないが面対称である。つまり面２０３９に対して対称である。図３３〜３５は制量ゲート２０１０を完全開放状態（図３３）と部分開放状態（図３４）とゲート閉鎖状態（図３５）とで示している。
【００４１】
図３６〜３８を参照すると、上板２０３０の中の流路孔２０３２は、面２０３６にあるが同一線上にない二本の軸２０３３と２０３５とを持って設計されている。軸２０３５は主中心軸２０１５と同一線上にある。上板２０３０の流路２０３２の二本の軸２０３３と２０３５は、二つの形状２０３１と２０３４の併存の結果として形作られる。上板２０３０の中の二つの形状２０３１と２０３４とは交差して、二本の軸を有する一つの穴２３２を形作る。上板２０３０の中の第一形状２０３４は、上板１０３０の上端の下で細長い断面になめらかに移行する円形断面を上板２０３０の上端部で持つロフトされた孔である。円形断面の中心軸２０３５が入口軸である。上板２０３０の中の第二形状２０３１は、面２０３９に直交する方向に、すなわち面２０３８に平行に、細長い。この第二形状２０３１の中心軸２０３３が出口軸である。出口軸２０３３は、入口軸２０３５と平行であるが同一線上にない。二本の軸２０３３と２０３５は、間隔もしくはオフセット２０３６を形成する。
【００４２】
流れの極度な非対称性がスロットル板移動方向に発生するので、上板の及びスロットル板の流路の面対称な構造は、開口の横寸法をスロットル板移動方向で減少させる。面対称な構造は、直交方向では非対称性が流れにもたらされないので、開口の寸法を直交方向に増大させる。それ故、本構成は、ゲート２０１０が部分開放のとき、スロットル板２０４０の流路２０４２に形作られた噴流の更なる矯正を提供し、また下板２０５０と吐出管２０６０との中の流れの対称性を更に改善する。これは、部分開放の場合、本構造は、流れがスロットル板２０４０の開口２０４８に接近するとき、曲げられる流れの割合を減少させ、また流れのこの部分のより対称な曲がりを提供するためである。また、本構造は、図３５に示されるスロットル板２０４０の上の棚２０４７の広さと、スロットル板２０４０の中の流路２０４２の棚下領域２０４９の広さとを、図２９に示される棚１０４７と棚下領域１０４９とに比較して、最小限に抑える。なお、それらは目詰まりを低減するための重要な領域である。
【００４３】
図３９〜４１は本発明の第二実施例のスロットル板２０４０を示している。スロットル板２０４０は、細長いロフトされた孔により形成された断面を有する流路２０４２を持っている。
【００４４】
図４２と４３は、部分開放時にゲート２０１０の第二実施例において生み出される流動様式を図解的に表している。図４２で示される流れの特性は、流れの曲がりがそれを通して、概してより対称であること以外は、図２９におけるものに非常によく類似している。図４３に示される流れの特性は対称かつ均等であって、微小な曲がりを伴っている。上板１０３０とスロットル板１０４０との中の流路１０３２と１０４２のそれぞれの細長い構成の結果として、流れの大部分が微小な曲がりでゲート２０１０を通過する。それゆえに、流路は概ね真っ直ぐであり、また流れの過大な絞りがなく、吐出管２０６０において容易に生成される概ねより対称な流れをともなう。
【００４５】
図４４〜４６は、本発明により作られた制量ゲート３０１０の第三実施例を示している。図４４〜４６は、制量ゲート３０１０を完全開放状態（図４４）と部分開放状態（図４５）と閉鎖ゲート状態（図４６）とで示している。
【００４６】
図４４〜４６を参照すると、制量ゲート３０１０は主中心軸３０１５を持っていて、また上板３０３０の中の流路孔３０３２は、二本の同一線上にある軸３０３３と３０３５を伴って設計されている。軸３０３３は上板３０３０の入口軸であり、軸３０３５は上板３０３０の出口軸である。スロットル板３０４０は中心軸３０３７を持っている。上板３０３０の中の孔３０３２は単純な直線状の孔である。
【００４７】
軸３０３３と３０３５とは、主中心軸３０１５に対して平行であるがオフセットしている。軸３０３３と３０３５は主中心軸３０１５から間隔３０３６でオフセットしている。
【００４８】
概して、本発明は、他の制量ゲートと比較すると、より少ない流れの絞り、並びに目詰まり速さの低下と目詰まり範囲の減少とに帰着する。再循環流はより狭い範囲でより弱くなり、このことは、スロットル板の孔もしくは穴のような流路の重要部分において、金属あるいは非金属の目詰まり物質の蓄積を抑制する。吐出管における流れの改善された対称性は、吐出管からの液体金属の吐出の均等性を向上させ、型流動特性と鋳造金属品質とへの有益な効果を伴う。また、流路側面への流れの衝突の厳しさが低下し、そして加速された手に負えない侵食の可能性が低下する。
【００４９】
本発明は、その詳細な実施例について説明してきたが、本技術分野に知識を有する者には、多くの他の変更と修正、及び別の用途が明らかになるであろう。したがって、本発明が本明細書により限定されないことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、公知の制量ゲートの部分開放状態における平面図である。
【図２】 図２は、図１のII−II線で切断した、部分開放状態における制量ゲートを示す断面図である。
【図３】 図３は、図２の実施形態を完全開放状態で示した図である。
【図４】 図４は、図２の実施形態を部分開放状態で示した図である。
【図５】 図５は、図２の実施形態をゲート閉鎖状態で示した図である。
【図６】 図６は、第二の公知の制量ゲートを部分開放状態で示した断面図である。
【図７】 図７は、第三の公知の制量ゲートを部分開放状態で示した断面図である。
【図８】 図８は、第四の公知の制量ゲートを部分開放状態で示した断面図である。
【図９】 図９は、第五の公知の制量ゲートを部分開放状態で示した断面詳細図である。
【図１０】 図１０は、第六の公知の制量ゲートを部分開放状態で示した断面図である。
【図１１】 図１１は、傾斜したスロットル板孔を持つ第七の公知の制量ゲートを完全開放状態で示した断面図である。
【図１２】 図１２は、図１１の制量ゲートを部分開放状態で示した図である。
【図１３】 図１３は、図１１の制量ゲートをゲート閉鎖状態で示した断面図である。
【図１４】 図１４は、第八の公知の制量ゲートを完全開放状態で示した断面図である。
【図１５】 図１５は、図１４の制量ゲートを部分開放状態で示した図である。
【図１６】 図１６は、図１４の制量ゲートをゲート閉鎖状態で示した図である。
【図１７】 図１７は、第九の公知の制量ゲートを完全開放状態で示した断面図である。
【図１８】 図１８は、図１７の制量ゲートを部分開放状態で示した図である。
【図１９】 図１９は、図１７の制量ゲートをゲート閉鎖状態で示した図である。
【図２０】 図２０は、図９の制量ゲートにおける流動様式を示した図である。
【図２１】 図２１は、図１２の制量ゲートにおける流動様式を示した図である。
【図２２】 図２２は、本発明によって作られた制量ゲートの実施例を部分開放状態で示した平面図である。
【図２３】 図２３は、図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線で切断した断面詳細図である。
【図２４】 図２４は、図２２の制量ゲートの上板を示す拡大平面図である。
【図２５】 図２５は、図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ線で切断した断面図である。
【図２６】 図２６は、図２３の実施例を完全開放状態で示した図である。
【図２７】 図２７は、図２３の実施例を部分開放状態で示した図である。
【図２８】 図２８は、図２３の実施例をゲート閉鎖状態で示した図である。
【図２９】 図２９は、図２３の制量ゲートの流動様式を示した図である。
【図３０】 図３０は、本発明によって作られた制量ゲートの別の実施例を部分開放状態で示した平面図である。
【図３１】 図３１は、図３０のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線で切断した断面図である。
【図３２】 図３２は、図３０のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線で切断した断面図である。
【図３３】 図３３は、図３１の実施例を完全開放状態で示した図である。
【図３４】 図３４は、図３１の実施例を部分開放状態で示した図である。
【図３５】 図３５は、図３１の実施例をゲート閉鎖状態で示した図である。
【図３６】 図３６は、図３０〜３３の制量ゲートの上板を示す拡大平面図である。
【図３７】 図３７は、図３６のＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩ線で切断した断面図である。
【図３８】 図３８は、図３６のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線で切断した断面図である。
【図３９】 図３９は、図３０〜３３の制量ゲートのスロットル板を示す拡大平面図である。
【図４０】 図４０は、図３９のＸＬ−ＸＬ線で切断した断面図である。
【図４１】 図４１は、図３９のＸＬＩ−ＸＬＩ線で切断した断面図である。
【図４２】 図４２は、図３１の制量ゲートにおける流動様式を示した図である。
【図４３】 図４３は、図３２の制量ゲートにおける流動様式を示した図である。
【図４４】 図４４は、本発明によって作られた制量ゲートの別の実施例を示す断面図である。
【図４５】 図４５は、図４４の実施例を部分開放状態で示した図である。
【図４６】 図４６は、図４４の実施例を閉鎖状態で示した図である。

Claims (15)

1. 制量ゲートを含んでいる、溶融金属の連続鋳造における流量制量装置であって、この制量ゲートが前記制量装置の中で：
   入口軸を持つ入口と出口軸を持つ出口とがある第一流路孔を持っている上板と；
   第二流路孔を持っているスロットル板であって、滑動可能に上板と密着していて、上板からの流れを選択的に受け入れるようにされているスロットル板と、を具備していて、
   入口軸と出口軸とがオフセットしており、
   第一流路孔が、複数の形状を併存させることにより形成されており、
   前記複数の形状が、円筒形状と、円錐形状と、それらの組合せと、からなるグループから選択され、
   上板の下面における第一流路孔と、スロットル板の上面における第二流路孔とが重なり合う領域の軸線が、制量ゲートの部分開放時において制量ゲートの主中心軸に一致することを特徴とする流量制量装置。
2. 前記複数の形状が、対称であって、それぞれの対称軸を持っていることを特徴とする請求項１に記載の流量制量装置。
3. オフセットがオフセット方向に生じていて、前記複数の形状の中の少なくとも一つがオフセット方向に従ってより狭いことを特徴とする請求項１又は２に記載の流量制量装置。
4. 前記複数の形状が、流れを通して偏向させるための流入口を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流量制量装置。
5. スロットル板が、第一流路孔の出口から流れることができる流体に対して概ね直角な移動方向に従って、上板に対して並進移動可能であることを特徴とする請求項４に記載の流量制量装置。
6. スロットル板が、第一流路孔を通り過ぎる流れを偏向させる張出しを形成していて、流入口と張出しが、協働して流れを第二流路孔の中に曲げるようにされていることを特徴とする請求項５に記載の流量制量装置。
7. 第二流路孔が流体を広げるように作られていることを特徴とする請求項５または６に記載の流量制量装置。
8. 第二流路孔が細長いロフトされた孔であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の流量制量装置。
9. 第二流路孔が、並進移動方向に従って絞られていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の流量制量装置。
10. オフセットが、並進移動方向に従って生ずることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の流量制量装置。
11. 制量ゲートが、第三流路孔を持つ下板を更に具備していて、スロットル板の並進移動と関係なく第三流路孔が第二流路孔と流体的に連通するように、前記第三流路孔がスロットル板に対して配置されることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか一項に記載の流量制量装置。
12. 第三流路孔が、入口軸と同一線上の第三軸を含んでいることを特徴とする請求項１１に記載の流量制量装置。
13. 第二流路孔が第二軸を持っていることと；
    スロットル板が開放状態のときに、第二軸が出口軸と同一線上にあることと、を特徴とする請求項５〜１２のいずれか一項に記載の流量制量装置。
14. 上板の上面における第一流路孔の入口面積が、上板の下面における第一流路孔の出口面積よりも大であることを特徴とする、請求項１に記載の流量制量装置。
15. 上板の上面側の第一流路孔の形状が円錐台形状であり、上板の下面側の第一流路孔の形状が円筒形状であることを特徴とする、請求項１４に記載の流量制量装置。

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