JPS5841142B2 - 溶融金属の流れを制御する摺動ゲ−ト閉鎖機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融スチール、アルミニウム、真ちゅう等の溶
融金属を収容する容器からインゴットケース等に注入さ
れる溶融金属の流れを制御するために容器の注ぎ口に取
付ける摺動ゲート閉鎖機構に関する。

上記摺動ゲート閉鎖機構は注入開口を有する一対の耐火
物から戒るゲート部材を相対的に摺動せしめ両者の注入
開口を合致させたりずらしたりすることにより溶融金属
の流れを制御するようにしたものであるが、ゲート部材
は高温の溶融金属の作用で損傷しやすくまた短時間の使
用で摩耗するため頻繁に新しいものと交換することが必
要である。

その頻度は少くとも１日１回は交換しなければならない
というほどの頻度である。

従ってこの摺動ゲート閉鎖機構においては稼働率を高め
るためにゲート部材の交換作業の能率を如何に高めるか
が重要な課題である。

上記摺動ゲート閉鎖機構は容器に固定された基板の凹所
に一方のゲート部材を取付け、他方のゲート部材を基板
に対し着脱できるフレームに支持され駆動装置により往
復動し得るキャリアの凹所に取付けるようになし、基板
からフレームを外して各ゲート部材が交換できるように
構成されている。

しかし従来のものでは各ゲート部材を基板またはキャリ
アの凹所から取外しまた取付ける作業にかなりの時間と
熟練を要することが問題となっている。

これはゲート部材を凹所に対しモルタルを使用して強固
に固定しなければならないからである。

このモルタルの使用は次の理由で実際上欠くことのでき
ないものである。

即ち先づ第１にゲート部材は高温の溶融金属に触れると
熱衝撃を受けてひび割れを生ずるためモルタルで固定し
ておかないとひび割れ部分が拡がって溶融金属の洩れを
生ずるからである。

第２に２枚のゲート部材の全厚は摺動面に面圧を与える
スプリング力に関係するが摺動面の円滑な摺動を保証し
ながら溶融金属の洩れを防ぐような最適の面圧をスプリ
ング力の調整で与えることは非常に面倒であるのでスプ
リング力の調整を不要とするためにはゲート部材の厚さ
が常に一定していなければならない。

しかしながら耐火物から成るゲート部材を正確に一定寸
法に成形することは極めて困難であるため成形誤差をモ
ルタルによって調整することが必要となる。

第３にモルタルが耐火物製のゲート部材と金属製の基板
またはキャリアとの熱膨張の差を吸収するクッションの
作用をなすことができるからである。

以上のような理由でゲート部材は基板またはキャリアの
凹所にモルタルで固定されているために、これを新しい
ものと交換するためにはモルタルをくずしてゲート部材
を凹所から取出し、更に凹所から完全にモルタルを取除
いた後再び凹所にモルタルを敷きその上に新しいゲート
部材を載せて位置および高さを調整してから長時間加熱
してモルタルを硬化させ更に冷却するのを待たねばなら
ない。

特にキャリアに固定されているゲート部材を交換するた
めにはキャリアをフレームから外しクレーンで別の場所
に運び上述の手順でゲート部材を交換し新しいゲート部
材を取付けたキャリアを再びクレーンで容器に運びフレ
ームに取付けるという作業が必要である。

この作業はキャリアが重量物であるために慎重なりレー
ン操作が必要である上フレームへの取付けには特別な治
具を必要とし、更に前述の通りモルタルを硬化させるた
めに長時間加熱してから自然冷却するまでの間作業を中
断しなければならないために非常に労力と時間を費す作
業となっている。

この交換作業のために費される稼働時間の損失を短縮す
るために予め別のキャリアに新しいゲート部材をモルタ
ルで固定させたものを用意しておきゲート部材の交換に
際しキャリアごと交換する方法もとられているが、この
方法はモルタルの加熱、冷却時間が節約できるとしても
依然としてキャリアの取外し、運搬、取付けに要する労
力と少なからざる時間が残されており、更に１個の容器
に対して余分のキャリアを用意しておかなければならな
いという問題がある。

本発明は上記摺動ゲート閉鎖機構において、特にキャリ
アに取付けるゲート部材（以下摺動ゲート部材と称す）
の交換作業を短時間で極めて簡単にできるように改良す
ることを目的とするものである。

本発明は従来のように摺動ゲート部材をキャリアの凹所
にモルタルで固定する代りに摺動ゲート部材を摺動面を
除き大部分金属包囲体で包囲することを特徴とする。

したがって摺動ゲート部材はキャリアの凹所に対しては
金属包囲体を介して金属対金属接触をなしているので金
属包囲と一体のまま凹所に対し容易に着脱できる。

金属で包囲された摺動ゲート部材は交換現場とは別の専
用工場で一貫生産できるので寸法精度を非常に高く維持
できると共に生産性を高めることができる。

交換現場では容器の基板からフレームを外しキャリアの
凹所から摩耗した金属包囲体付ゲート部材を取出し新し
い金属包囲体付ゲート部材を嵌め込みフレームを基板に
結合する作業を必要とするだけでモルタル作業を必要と
しないので少数の作業員で極めて短時間で交換作業を行
うことができる。

本発明の実施例を添付図面を参照して説明することにす
る。

本発明を施した摺動ゲート閉鎖機構が透視図で第１図に
示しである。

この場合底部注ぎとりべとして図示される容器■は外金
属殻を有し、該容器■の基部には基板６６が固着させて
あってこれに摺動ゲート・バルブ即ち摺動ゲート閉鎖機
構５が取付けである。

摺動ゲート・バルブは総体的に主フレーム１３と、一対
のトグルとで構成され、図示されているヒンジ・トグル
３４は、後述するように耐火ゲート部材の取替えに当っ
て主フレーム１３を開閉する。

摺動ゲート・バルブ５の下部から耐火注ぎノズルが延び
、これは溶融金属Ｍをインゴット１に流入させる。

固定の熱シールド２４が摺動ゲート・バルブ５の底部に
設けられ、また熱シールド２４に対し摺動する熱および
飛散物のシールド２５が耐火ノズル２２を包囲して設け
られ、これは耐火ノズル２２と共に移動して摺動ゲート
・バルブ５の内部の熱および飛散物を遮断する作用をす
る。

摺動ケート・バルブ５はコントロール・スイッチ６０で
コントロールされる液圧シリンダー１６により作動され
る。

コントロール・スイッチ６０はシリンダー１６に圧力流
体を供給すべく液圧管路６２を作動し、シリンダー１６
はラム・シールド６４の内部の図示されないラム・ロッ
ドを介して摺動ゲート・バルブ５の作動部材を駆動する
。

空気ホース６１が設けられていて液圧シリンダー１６を
冷却するためにこれに空気を連続的に流し且つ、摺動ゲ
ート・バルブ５の内部にも流すようになっている。

液圧シリンダー１６、空気ホース６１、液圧管路６２お
よびコントロール部６０を含む全装置はそれを回転する
ことにより取はずすことができ、そのため、ラム・シー
ルド６４はその端部に摺動ゲート・バルブ５の連結部６
３と共動する部材を有し、そこから駆動要素を取はずす
ことができる。

この簡単な取はずしは、駆動装置を別にしてトグル機構
を釈放し摺動ゲート・バルブ５を開いてその中の内部耐
火ゲート部材を取換える場合に重要になる。

又容器Ｖに溶融金属を満たしている時、シリンダーはこ
ぼれ出る溶融金属による損傷を防止すべく取はずされる
。

第２図において、容器■は外金属殻１および耐火ライニ
ング２を有している。

前述のようにこの特定の容器は底注ぎ容器であるが、説
明が進むにつれて摺動ゲート・バルブ装置５の側注ぎ取
付部も容易に形成できることが明らかになるであろう。

２部片からなる筒ブロック３が耐火ライニング２の中央
部に設けられ、その中央に作業ノズル４を位置決めし、
このノズルはブロック３の底部および耐火ライニング２
および容器■の金属殻１を貫ぬいで延びる。

作業ノズル４、特に第２図に示される安全ノズル６の機
能は摺動ゲート・バルブ取付はプレート即ち基板６６の
位置、方向だけでなくその形体と統合される。

取付はプレートは第４図に示されるようにボルト２６に
より注ぎ容器Ｖの金属殻１に取付けられる。

第２図において、取付はプレート６６は安全ノズル・カ
ラー６８を有し、これは安全ノズル６の環状リング７に
接している。

安全ノズル６の環状リング８も耐火物から成る一方のゲ
ート部材即ち静止頂板９と係合するように下方に延びて
いる。

こうしてラビリンス型式の結合部が摺動ゲート・バルブ
５の取付はプレート６６、静止頂板９の上面、およびブ
ロック３の間に形成される。

作業ノズル４は通常安価な耐火材料で製造され容易に取
換えることができる。

一方安全ノズル６は高強変で高密度の材料で製造される
。

従って、安全ノズル６が形成される材料は作業ノズル４
の破壊の場合に追加強度を与えるだけでなく、その高い
伝導性によりそれに接触する溶融金属のくつつき（ｆｒ
ｅｅｚｅ ）を起こす傾向がある。

通常の作業では安全ノズル６は、容器Ｖの耐火ライニン
グ２が取換えられる時のみ取換えられる。

もちろん破損の場合はすぐに取換えても良い。

そのような取換えの場合、安全ノズル６と作業ノズル４
は通常同時に取換えられる。

第２図において、固定頂板９は安全ノズル６の環状リン
グ８を受は入れるように形成された中央環状溝を含む。

金属包囲体１０が静止頂板９を包囲し、そしてこれを頂
板９に係合させるべくその周辺でクリンプされている。

金属包囲体１０にはセラミック同志の結合を行なわしめ
るために環状リング８に隣接して開口が設けである。

金属包囲体と頂板９との間には通常寸法の不規則を整え
るために好ましくはモルタル充填剤が挿入される。

このようにして頂板の耐火材料は金属包囲体で包囲され
モルタルで固定されているのでひび割れが入る場合にも
それはその位置に維持される。

他方のゲート部材即ち摺動ゲート部材１２と付随ノズル
２２も同様に金属包囲体７０内に包囲され好ましくはモ
ルタルで固定される。

金属包囲体７０は好ましくは下端１９および頂部周辺１
８で折り曲げられる。

従って、静止頂板９と摺動ゲート１２の両方は金属で包
囲された耐火物である。

摺動ゲート１２は好ましくは３つの部片で構成される。

特に図示のようにノズル２２は摺動ゲート１２の注入口
部として設けられた耐食性の高い耐火内側スリーブ２１
と伝導性の低い外側の耐火部分から構成される。

静止頂板９が形成される材料に匹敵する材料の耐摩耗性
頂板２０が摺動ゲート１２上に設けられる。

ここで高い耐食性耐火物というのは、通常８５％から９
５％の高いアルミナ含有量の物質である。

これらの材料は高密度を有し、高温度で焼成される。

これら材料の表面はしばしば正確な形状に研摩されなけ
ればならない。

一方、ブロック３に用いられるような裏打ち耐火物、お
よび摺動ゲート１２の耐食性耐火スリーブ２１を包囲す
る耐火ノズル２２は通常、鋳造可能な低アルミナの多孔
質構造体で形成される。

鋳造可能な溶融シリカ物質も使用できるが、これは鋳造
可能な低アルミナの多孔質構造体よりいくらか高価であ
り、あまり適当でない。

作業ノズル４を安全ノズル６内に固定するのにモルタル
が用いられる。

安全ノズル６と頂板９との接合はガスケット又はモルタ
ルを用いないでそのまま行なわれ、その固着性は部品の
相互結合、耐火材料の違ったタイプおよび高温注入条件
における耐火材料の反応で左右される。

頂板９および摺動ゲート部材１２の金属包囲体の寸法は
夫々取付プレート６６およびキャリア１４の凹所に隙間
なく嵌まり込むことのできる寸法である。

これ等のゲート部材は金属で包囲されているので夫々の
凹所に挿入するだけで取付けられ、従来のようにモルタ
ルを使用して凹所内に結合する必要はない。

即ち第５図のように主フレーム１３を開き先づ頂板９を
取付プレート６６の凹所の中に嵌め込む。

嵌め込まれた頂板９が凹所から脱落することを防ぐため
には適当な固定装置が使用される。

そのような固定装置には止めボルト、カムロック等が使
用されまた取付プレート６６に磁石を使用して固定する
こともできる。

次に摺動ゲート部材１２を主フレーム１３の内側に配置
されたキャリア１４の凹所内に嵌め込み主フレーム１３
を第２図乃至第４図に示すように作業位置に閉じること
により両ゲート部材は所定の場所に取付けられる。

また両ゲート部材を交換するためには単に主フレーム１
３を開き各ゲート部材を夫々の凹所から取出し新しいも
のと交換するだけでよい。

またこの点において頂板９および摺動ゲート部材１２の
形状を往復動の軸線とこれに直角な軸線の両方に対して
対称になるように、すると都合がよい。

このようにすると何回かの注入作業によって摺動ゲート
部材およびまたは頂板の注入開口から始まる侵食が一方
向のみに拡がり他の方向には侵食がないか侵食があって
も使用に耐える程度であることが観察されたとき、ゲー
ト部材の向きを逆にすることによって更に続けて何回か
の注入作業に使用することができる。

摺動ゲート・バルブの中で互に摺動する耐火材料の２つ
の面間には適度の圧力関係を与えることが不可欠である
。

即ち第５図において、互に摺動密封係合する静止頂板９
と摺動ゲート１２の相対向した耐火面Ｒに適度の面圧を
与えることが必要である。

これらは前述の高い耐食性の耐火面である。

２つの耐火面Ｒの間の圧力関係を維持するため、摺動ゲ
ート・バルブ５内に多数の負荷パッド１５が設けである
。

これら負荷パッドは摺動ゲート１２の金属包囲体７０の
下面に当っており、静止注入開口の周辺の回りにそのよ
うな多数の負荷パッド１５が設けられるので、これらは
耐火面Ｒの密封圧力を一様に高める環状の負荷領域をた
えず形成する。

第５図に示されるように摺動ゲート１２の下部の下面に
接する負荷パッド１５は、摺動ゲート１２を囲み且つ主
フレーム１３内で往復動するキャリア１４内に設けられ
る。

環状の負荷領域は、取付はプレート６６に当っていて、
しかもこのプレート６６に設けである凹所内に収容され
ている静止頂板９の注入開口の回りに延びる。

第２，３図において、ラム又はピストン・ロッド１７は
液圧シリンダー１６により作動され、そしてこれは摺動
ゲート・キャリア１４に直接連結し、前記キャリアはそ
の内部に多数の連結された空気室７５を有し、そして摺
動ゲート１２の下面に当る多数の負荷パッド１５を支持
する。

第２図において、ロッド１７とそれに関連する液圧シリ
ンダー１６内のピストン５４は左側位置にあり、摺動ゲ
ート１２の後部は静止頂板９の注ぎ口を閉じる。

空気ホース６１は中空ロッド１７の端部に連結され、空
気の一定の流れを多数の空気室１５に配送し、それによ
りキャリア１４と負荷パッド１５を負荷パッド・スプリ
ング７１が永久に変形する温度より低い温度に冷却する
。

注入時の摺動ゲート１２の位置が第３図に示される。

液圧ピストン５４は右方位置にあり、而してロッド１７
は空冷式の摺動ゲート・キャリア１４をすべての注入ノ
ズルが軸方向に整合する位置に引張る。

引張り作用中いつでも負荷パッド１５は摺動ゲート１２
にたえず接しており、摺動ゲート１２の注入ノズルの周
辺で摺動ゲートの上面Ｒを静止頂板９の下面Ｒに弾性的
に押圧する。

この発明の目的を達成するには摺動ゲート部材１２を容
易に取はずし、取かえ、又は再挿入するために主フレー
ム１３が取付はプレート６６に対し容易に着脱できるこ
とが重要である。

このため第５図には主フレーム１３が取付はプレート６
６に対し蝶番式に開閉できることが示されており、そし
て特に第６図に一例として示されるように、これはヒン
ジ・トグル機構３４とラッチ・トグル機構３３とを使用
すると便利である。

主フレーム１３とその内部に保持された空冷式摺動ゲー
ト・キャリア１４はヒンジ・トグル３４の回りに第５図
に示す開位置まで揺動され、静止頂板９は取付はプレー
ト６６に設けられた凹所に挿入され、飛散物シールド２
５および摺動ゲート部材１２は主フレーム１３内に挿入
され、それから機構が閉位置へ揺動し、ラッチ・トグル
３３が作動されて負荷パッド１５のたわみ作用により耐
火面Ｒを接触させ、同時に摺動ゲート・バルブ５は連結
器６３を介して液圧シリンダー１６と連結されるときは
これによって作動される状態にされる。

第６図において、取付はプレート６６は相対向した垂下
トグル支持体２７を有する。

各トグル支持体２７はピボット保持ピン２８を有し、こ
れにトグル・リンク２９が回動自在に取付けである。

第６図の右側部分でわかるように、トグル・リンク２９
はその下部にラッチ・トグル３３を支持するピボット・
ピン３０を備える。

ラッチ・トグル３３は主フレーム１３の外側部分に取付
けられたラッチ・ピン３１に係合するようになっている
。

ヒンジ・トグル３４は同様にリンク２９とピボット・ピ
ン３０により垂下トグル支持体２７に取付けられる。

第４図において、各トグル３３，３４の作動は各トグル
にトグル・レバー・ソケット３６を設け、固定熱シール
ド２４にトグル・レバー切欠部５６を設けることにより
達成され、トグル・レバー５７（第４図に点線で示され
る）はトグル・レバー・ソケット３６に挿入され、トグ
ル固定作用を達成すべく互に中央に向って押圧され、こ
のトグル固定作用は、負荷パッド１５を収容する空冷式
摺動ゲート・キャリア１４を介して主フレーム１３に作
用する負荷パッド１５の圧力によって維持される。

主フレーム１３の一端の動きはブラケット３５の細長い
孔３５′内に制限される。

このように構成しであるので、ラッチ・トグル３３を釈
放した直後の主フレーム１３の運動はその初期において
は容器からまっすぐに離れる方向に行われ、摺動ゲート
１２の耐火面Ｒと頂板９の耐火面Ｒとはほとんど互に平
行に維持されたまま離れる。

その後、トグル・レバー・ソケット３６に挿入されたト
グル・レバー５７の作用によりラッチ・トグル３３が脱
離される時にヒンジ・トグル３４の揺動作用が続けられ
る。

摺動ゲート・バルブ５を開閉する作用を再び考えると負
荷パッド１５の機能が耐火面Ｈの間に圧力接触を維持す
るだけでなく、摺動ゲート・バルブ５をその作動状態に
閉鎖するためにトグル装置３３，３４と共働するたわみ
装置の作用もすることが明らかになる。

本発明は以上のように構成され、ゲート部材、即ち頂板
９または摺動ゲート１２の摩耗または損傷により交換が
必要になったときには、トグル装置３３，３４を釈放し
て第５図および第６図に示す如く主フレーム１３を開放
しゲート部材を金属包囲体ごと取出し、新しい金属包囲
体付きゲート部材を所定の場所に嵌め込んだ後、主フレ
ーム１３を取付はプレート６６に対して閉鎖しトグル装
置３３，３４を使用して固定すればよいのでゲート部材
の交換は極めて簡単である。

従来ではゲート部材を少くとも摺動ゲート１２はキャリ
ア１４にモルタルで固定し厚さの調整とひび割れによる
崩懐を防止しなければならなかったためゲート部材の交
換に際してはゲート部材をキャリアごと外し作業現場で
モルタルをくずしてゲート部材をキャリアから取出し新
しいゲート部材をキャリアに取付はモルタルで固定する
ことが必要とされたため交換に非常に長時間を要すると
共にモルタル調整に非常な熟練を必要としていたが、本
発明ではこれ等の時間と熟練を要する作業を別の工場で
行うことができるので交換作業自体は極めて能率化され
注入容器の稼動率を著しく向上することができる。

なお以上の実施例においては頂板９と摺動ゲート部材１
２の両者が容易に交換できる例を示したが、ある場合に
は摺動ゲート部材のみが容易に交換できるように本発明
を適用してもよい。

また通常実施例に示す如く金属包囲体と摺動ゲート部材
の間にモルタルを充填し寸法誤差の調整と摺動ゲート部
材の崩懐を防ぐことが好ましいが、摺動ゲート部材の成
形において寸法精度の高いものが得られる場合にはモル
タルを介在させることなぐ摺動ゲート部材を金属包囲体
で包囲しこれに直接固定するだけで本発明は所期の目的
を達成できることは明らかであろう。

以上要約すると本発明は摺動ゲート部材を金属包囲体で
包囲することに発明思想が存在するものであり、これに
より摺動ゲート部材の交換作業の能率を従来に比べて格
段と向上することができ産業の発達に寄与するところは
極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はインゴット・モールドに溶融鋼を注入するため
の本発明の摺動ゲート閉鎖機構又は注入バルブを用いる
べく改造した底注入容器の斜視図、第２図は第１図に示
す注入バルブの遮断位置を示す長手方向断面図、第３図
はバルブの開位置又は注入位置を示す注入バルブの長手
方向断面図、第４図はキャリアの流路に隣接した断面に
沿う横断面図、第５図は注入バルブが耐火ゲート部材の
交換のために開かれた第１図に示すバルブの一部分解斜
視図、第６図は第５図に示す注入バルブを開位置で示す
第４図と同じ高さと位置からみた拡大断面図である。 ■・・・・・・容器、６６・・・・・・基板、１３・・
・・・・主フレーム、１４・・・・・・キャリア、９・
・・・・・頂板（ゲート部材）、１２・・・・・・摺動
ゲート（ゲート部材）、１０・・・・・・金属包囲体（
金属ケース）、７０・・・・・・金属ケースＯ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融金属を収容する容器の注ぎ口のまわりの密封領
   域に沿って接触摺動し得る摺動面と該摺動面に対しほぼ
   直角方向に形成された注入開口とを有する耐火物性の摺
   動ゲート部材と、前記摺動ゲート部材を収容する凹所を
   もった金属性のキャリアを往復運動可能に支持し容器に
   着脱可能に結合されるフレームとを有し、前記フレーム
   を容器に結合し前記キャリアを動かして前記摺動部材の
   注入開口と容器の注ぎ口とを合致させたりずらしたりす
   ることにより容器から流出する溶融金属の流れを制御す
   る摺動ゲート閉鎖機構において、前記摺動ゲート部材を
   その摺動面を除いた表面の大部分を前記キャリアとは別
   体の金属包囲体で包囲し、かくして金属で包囲された摺
   動ゲート部材が前記キャリアの凹所の中に該凹所の壁と
   金属対金属接触する状態で装着され凹所に対し容易に着
   脱できるようにしたことを特徴とする摺動ゲート閉鎖機
   構。