JPH09136156A - 摺動面面粗さが粗である溶融金属流量制御装置用煉瓦 - Google Patents

摺動面面粗さが粗である溶融金属流量制御装置用煉瓦

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JPH09136156A
JPH09136156A JP29553695A JP29553695A JPH09136156A JP H09136156 A JPH09136156 A JP H09136156A JP 29553695 A JP29553695 A JP 29553695A JP 29553695 A JP29553695 A JP 29553695A JP H09136156 A JPH09136156 A JP H09136156A
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幡 文 雄 小
Hisataka Tanaka
中 久 隆 田
Hideaki Nishio
尾 英 昭 西
Kenji Yamamoto
本 堅 二 山
Noritaka Hashimoto
本 則 孝 橋
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 溶融金属の流量制御に用いる煉瓦の摺動抵抗
を低減する。 【解決手段】 溶融金属容器に設けられ溶融金属の注出
量を制御するスライドバルブ方式または回転ノズル方式
の溶融金属流量制御装置において、上記装置の流量調整
用ノズル孔の開度を決定するため互いに摺動する煉瓦の
少くとも一方の摺動面を、その表面粗さがJIS.B
0601に規定される算術平均粗さ(Ra)で4.0〜
20.0μmの範囲とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、取鍋やタンディッ
シュ等の溶融金属容器から溶融金属を注出する際に用い
られる溶融金属流量制御装置用煉瓦に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融金属を受入れる取鍋またはタンディ
ッシュ等の溶融金属容器から溶融金属を注出する際にそ
の流量を制御する手段として、一般にスライドバルブ方
式あるいは回転ノズル方式の流量制御装置が用いられて
いる。
【0003】スライドバルブ方式の流量制御装置は、そ
の一例を図5に示すように、溶融金属容器1の底部の上
ノズル2の直下位置に設置されるバルブ本体3に保持さ
れた固定プレート煉瓦4,5の間に可動プレート煉瓦6
が介挿され、この可動プレート煉瓦6の一端が油圧シリ
ンダ7のピストンロッドに連結されていてこの油圧シリ
ンダ7の作動により可動プレート煉瓦6をスライドさ
せ、固定プレート煉瓦4,5のノズル孔4a,5aに対
し可動プレート煉瓦6のノズル孔6aの整合度合い(開
度)を調整することにより溶融金属の注出停止および流
量を制御するようになされている。
【0004】また回転ノズル方式による流量制御装置
は、その一例を図6および図7に示すように、溶融金属
容器1の底部に設置される平面視円環状のノズル受け煉
瓦8の下方が拡開する断面台形状の孔8aに下方から回
転ノズル煉瓦9の截頭円錐形をなすテーパ部9aがスリ
ーブ煉瓦10を介して嵌挿されたもので、前記ノズル受
け煉瓦8は図7のように所要角度範囲にわたり上半部が
削落されて切欠部8bが形成されており、この切欠部8
bに回転ノズル煉瓦9のテーパ部9aの外周面に開口す
るノズル孔9bが臨むようになっていて、回転ノズル煉
瓦9を回転させて前記切欠部8b内に露出するノズル孔
9bの開度を調整することにより溶融金属の注出停止お
よび流量を制御するようになされている。
【0005】上記のような流量制御装置では、スライド
バルブ方式においては固定プレート煉瓦4,5と可動プ
レート煉瓦6との摺動面の摺動が、また回転ノズル方式
においては回転ノズル煉瓦9のテーパ部9aの外周面と
スリーブ煉瓦8の内周面との摺動が行われる。
【0006】前記スライドバルブ方式の流量制御装置の
固定プレート煉瓦4,5および可動プレート煉瓦6の摺
動面は、その表面粗さがJIS.B 0601で規定す
る算術平均粗さ(Ra)が約1.0〜4.0μm程度と
されており、実際に使用するときは面圧約0.8〜1.
5MPa(約8〜15kgf /cm2 )という非常に高い圧
力が付与される。
【0007】回転ノズル方式の流量制御装置の場合も上
記スライドバルブ方式によるものと同じ思想に基づいて
設計されるが、この回転ノズル方式の場合は面圧約0.
5〜1.0MPa(約5〜10kgf /cm2 )とやや小さ
い。
【0008】このような条件下において可動プレート煉
瓦6のスライド、または回転ノズル煉瓦9の回転が行わ
れるので、その際の摩擦抵抗を低減させるために摺動面
には使用前に種々の潤滑剤が塗布される。この潤滑剤と
しては、主として炭素系原料を微粉砕し、バインダと混
合してペースト状としたものが一般に用いられている。
この潤滑剤を塗布した場合の流量制御中における摩擦係
数は約0.3〜0.35である。そして上記スライドま
たは回転を行うための摺動回数は、使用条件にもよるが
通常では200〜2000回である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかるに上記従来の技
術では、溶融金属の流量制御装置として前述のように煉
瓦間に高い面圧が付与されることにより摺動時に大きな
摩擦力が作用することになり、それ故溶融金属の流量制
御時に煉瓦を摺動させるために非常に大きな外力を必要
とし、その駆動のための装置も大掛りなものとなってコ
ストが著しく高くなるという問題点があった。ちなみに
スライドバルブ方式の場合、ノズル孔径が50φである
とき約20KN(約2000kgf )という大きい力が必
要とされる。
【0010】また大きい摩擦力のため煉瓦の表面や内部
に大きな圧縮応力や引張り応力が発生し、使用の都度こ
れらの応力の発生が繰返えされると、特に溶融金属が流
出するノズル孔付近においてエッジの欠けや小さい亀裂
が発生し、煉瓦の耐用寿命を短縮する結果を招いてい
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来の技
術が有する問題点を解消することを課題として鋭意研
究、実験を重ねた結果、溶融金属流量制御装置に用いる
煉瓦の摺動面をその表面粗さがJIS.B 0601に
規定される算術平均粗さ(Ra)で4.0〜20.0μ
m範囲とすること、または摺動面に面するマトリックス
部を摺動面から最大で0.4mmの深さの範囲内で除去
すること、摺動面の一部乃至全面に非金属または高分子
化合物等からなる潤滑剤が塗布されることにより煉瓦の
摺動面の摩擦係数を半減し、大きな面圧を付与しても従
来に比し小規模な駆動装置による駆動が可能となり、コ
ストの低減を図ることができるとともに、ノズル孔のエ
ッジの欠けや亀裂の発生が減少し、煉瓦の耐用寿命の延
長および操業の安定化を図ることができ、かつ摺動面の
研削加工についても表面粗さが従来品に較べ粗いため加
工コストも低く抑えることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態を参照して説明する。
【0013】本発明による煉瓦は、その摺動面の表面粗
さをJIS.B 0601に規定される算術平均粗さ
(Ra)で4.0〜20.0μmの範囲としたものであ
り、また図4に示すように煉瓦素材11を継ぐマトリッ
クス部12を摺動面Lから最大で0.4mmの深さの範
囲で除去することにより表面粗さを得ている。
【0014】上記本発明の構成を含み、煉瓦の摺動面の
表面粗さが摺動抵抗にどのような影響を及ぼすかについ
て検証するため、摺動面を均一な粗さとした試験片煉瓦
を用いて試験を行い、表面粗さと摺動抵抗力との関係を
検証した。この試験に用いた試験片煉瓦の成分は、Al
78%、SiO 5%、ZrO 7%、C
10%である。
【0015】図1は請求項1に記載の発明に基づく結果
を、図2は請求項2に記載の発明に基づく結果を示して
いる。
【0016】図1において、(A)は摺動面の表面粗さ
がRa=4.0〜12.0μm、(B)はRa=8.0
〜15.0μm、(C)はRa=15.0〜20.0μ
m、(D)はRa=20.0〜24.0μm、(E)は
Ra=1.0〜4.0μmの試験片煉瓦であり、縦軸に
摩擦係数を、横軸に摺動回数をとったものである。
【0017】この図1から分るように、摺動面の表面粗
さが粗い方(A,B,C,D)が摺動実験開始直後は摩
擦係数は高いが、摺動回数が十数回行われたのちに摩擦
係数が急激に低下し、表面粗さが滑らかな試験片煉瓦
(E)は摺動回数が増すにつれて摩擦係数は漸増し続
け、究極において試験片煉瓦(A)では(E)の1/2
まで低下していた。
【0018】しかし表面粗さがRaで20μm以上の試
験片煉瓦(D)ではその摩擦係数は途中から急増してお
り、試験片煉瓦(E)よりも上廻っている。
【0019】したがって摺動面の表面粗さがRaで4.
0μm以上、20.0μm以下であることが最も良い結
果が得られることが判明した。
【0020】図2において、(A)はマトリックス部1
2の除去深さが最大で0.1mm、(B)は0.3m
m、(C)は0.4mm、(D)は0.5mm、(E)
は除去せずの5種の試験片煉瓦であり、縦軸に摩擦係数
を、横軸に摺動回数をとったものである。
【0021】この図2から分るように、マトリックス部
12を最大で0.4mmの深さの範囲で除去した試験片
煉瓦(C)はマトリックス部を除去しない試験片煉瓦
(E)の摩擦係数が摺動回数1000回に及んでも下廻
ったが、深さ0.5mmまで除去した試験片煉瓦(D)
では摺動回数600回を超えたときから摩擦係数が急速
に増大した。
【0022】したがって摺動面のマトリックス部12を
最大で深さ0.4mmまでの範囲で除去することが最も
良い結果が得られることが判明した。
【0023】一方、本発明による煉瓦をスライドバルブ
方式の溶融金属流量制御装置のプレート煉瓦として用
い、通常の操業条件と同一の条件下において本発明によ
るものと通常のプレート煉瓦との寿命に至るまでのチャ
ージ回数を比較したところ、図3に示すように下記のこ
とが判明した。
【0024】すなわち摺動面の表面粗さが一様にRaで
4〜20μmであるプレート煉瓦(本発明に相当)が、
従来の表面粗さのプレート煉瓦に対して使用回数の点で
1〜2チャージ分有利であること、および摺動面の表面
粗さが一様にRaで20μm以上のプレート煉瓦の場合
には、寿命に至る回数は従来品と同等である。
【0025】なお、本発明の適用対象となる煉瓦の構成
材料としては下記のようなものがある。 (1)高アルミナ系原料 Alを65〜98%含有し、残りがSiO、Z
rO、Cr等からなるもの。 (2)カーボン含有系原料 カーボンを2〜35%含有し、他に酸化物としてAl
、ZrO、スピネル、MgOのうち1種以上から
なるもの。 (3)ジルコニアを主体とする原料 ZrOを93%以上含有し、残りがMgO、Y
、CaO、SiO等からなるもの。 (4)マグネシアースピネル系原料 MgOを80%以上含有し、残りがAl、SiO
等からなるもの。
【0026】摺動面に塗布する潤滑剤としては、非金属
または高分子化合物等からなるものを使用することがで
き、摺動面の一部または全面に塗布される。
【0027】前述の摺動面に潤滑剤を塗布すると、摺動
面の凹凸の凹部内に潤滑剤が保留され、煉瓦の摺動中に
この潤滑剤が徐々に潤滑に使用されることになって、長
期にわたり摩擦力の低減に寄与する。また摺動面が微細
な凹凸面となっていることにより、煉瓦の摺動面同士が
密着せず、微小な隙間が形成されることにより摩擦力の
低減がなされる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
融金属の流量制御に必要な摺動に対する摩擦力が低減さ
れるので、煉瓦の表面や内部に発生する応力が低減さ
れ、特に溶融金属が通過するノズル孔付近におけるエッ
ジの欠けや小さい亀裂などの発生が抑えられ、煉瓦の長
寿命化と安定的な操業を図ることができる。
【0029】また流量制御に必要な摺動に対する抵抗が
減少するので、煉瓦を摺動させるに必要な各種装置を小
型化することが可能となり、コストの低減を図ることが
できる。さらに煉瓦の摺動面の研削加工についても、表
面粗さが従来品に較べて粗いので、加工コストを低減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による煉瓦の試験結果を示すグラフ。
【図2】本発明による煉瓦の試験結果を示すグラフ。
【図3】実際の溶融金属流量制御装置に適用した実験結
果を示すグラフ。
【図4】煉瓦のマトリックス部の除去状態を示す部分拡
大断面図。
【図5】一般的なスライドバルブ方式による溶融金属流
量制御装置の構造図。
【図6】一般的な回転ノズル方式による溶融金属流量制
御装置の構造図。
【図7】同、平面図。
【符号の説明】
1 溶融金属容器 3 バルブ本体 4,5 固定プレート煉瓦 6 可動プレート煉瓦 4a,5a,6a ノズル孔 7 油圧シリンダ 8 ノズル受け煉瓦 9 回転ノズル煉瓦 9b ノズル孔 10 スリーブ煉瓦 11 煉瓦素材 12 マトリックス部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山 本 堅 二 岡山県赤磐郡山陽町桜が丘西8−34−21 (72)発明者 橋 本 則 孝 岡山県備前市伊部1935−1

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶融金属容器に設けられ溶融金属の注出量
    を制御するスライドバルブ方式または回転ノズル方式の
    溶融金属流量制御装置において、流量調整用ノズル孔の
    開度を決定するため互いに摺動する煉瓦の少くとも一方
    の摺動面を、その表面粗さがJIS.B 0601に規
    定される算術平均粗さ(Ra)で4.0〜20.0μm
    の範囲としたことを特徴とする摺動面面粗さが粗である
    溶融金属流量制御装置用煉瓦。
  2. 【請求項2】溶融金属容器に設けられ溶融金属の注出量
    を制御するスライドバルブ方式または回転ノズル方式の
    溶融金属流量制御装置において、流量調整用ノズル孔の
    開度を決定するため互いに摺動する煉瓦の摺動面に面す
    るマトリックス部が摺動面から最大で0.4mmの深さ
    の範囲内で除去されていることを特徴とする摺動面面粗
    さが粗である溶融金属流量制御装置用煉瓦。
  3. 【請求項3】前記摺動面の一部乃至は全面に非金属また
    は高分子化合物等からなる潤滑剤が塗布されている請求
    項1または2記載の摺動面面粗さが粗である溶融金属流
    量制御装置用煉瓦。
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