KR100365122B1 - 용융금속슬라이드게이트밸브용크랙내성밸브판조립체 - Google Patents

Abstract

크랙 내성 밸브판 조립체에는 슬라이드 게이트 밸브가 사용되도록 제공된다. 밸브판 조립체는 세로 중심선을 따라 위치된 오리피스와, 크랙의 형성 및 진행을 방지하는 오리피스 부근에서 클램핑력을 중심선을 향하도록 하기위한 절단 코너를 갖는다. 각각의 절단 코너의 각도 오리엔테이션은 세로 중심선을 따라 오리피스의 위치에 따라 변화한다. 특히, 각각의 절단 코너는 효율적으로 판과 함께 작동하는 오리피스의 최대 직경의 ½과 같은 거리로 가장자리에서 일정 간격 이격되는 수렴하는 세로 및 가로 판 가장자리에 평행하게 작도된 선의 교차점을 통과하고, 중심선을 교차하고, 오리피스의 접점에서 연장되는 선에 직교한다.

Description

용융금속 슬라이드 게이트 밸브용 크랙 내성 밸브판 조립체{CRACK RESISTANT VALVE PLATE ASSEMBLY FOR A MOLTEN METAL SLIDE GATE VALVE}

발명의 배경

본 발명은 일반적으로 용융금속 유동물을 제어하기 위한 슬라이드 게이트 밸브에 사용되는 밸브판에 관한 것으로서, 보다 상세히는 열응력으로 발생되는 크랙에 내성이 있는 밸브판 조립체에 관한 것이다.

슬라이드 게이트 밸브는 일반적으로 강철 제조 또는 다른 소성 공정에서 용융금속 유동물을 제어하는데 사용된다. 이와 같은 밸브는 지지프레임과, 용융금속 유동물을 통과시키기 위한 레이들 노즐(ladle nozzle) 또는 조정접시(tundish)의 눈금을 표시하는 오리피스를 갖는 상부 고정밸브판과, 상부 고정밸브판 하부에서 슬라이딩 가능하게 이동할 수 있는 금속을 통과시키는 오리피스를 갖는 스로틀판을 포함한다. 연속주조성형과 관련하여 사용되는 슬라이드 게이트 밸브에 있어서, 하부 고정밸브판은 상부 고정판의 오리피스를 실질적으로 조종하는 유동물을 통과시키는 오리피스를 가진 스로틀판 하부에 제공된다. 용융금속의 유동비율은 상부고정판의 오리피스와 슬라이딩 가능하게 이동할 수 있는 스로틀판의 겹침정도에 따라 좌우된다. 이동할 수 있는 스로틀판은 상부 고정판의 오리피스와 스로틀판의 오리피스가 겹쳐지도록 스로틀판의 오리피스를 완전히 외측으로 이동시키므로서 모든 유동물을 차단하는 능력 뿐만 아니라 이동할 수 있는 스로틀판의 유동물을 통과시키는 오리피스의 두 프론트 및 백 가장자리(front and back edge)로부터 용융금속을 스로틀링하는 용량이 주어지도록 하기 위해서 고정 스로틀판보다 일반적으로 더 길다. 일반적으로, 스로틀판은 유압 링키지에 의해 상부 및 하부 고정판 사이에서 슬라이딩 가능하게 조종된다.

이런 슬라이드 게이트 밸브의 스로틀판과 두 고정판은 알루미늄 산화물, 알루니늄-카본, 지르코늄 산화물과 같은 열 및 부식내성 내화성 물질로 형성된다. 그렇지만, 열 및 부식내성의 이런 내화성 물질임에도 불구하고, 그것들은 가혹한 열응력을 받아 결국 약간의 크랙이 발생하게 된다. 예를들어, 제조공정에서, 각 밸브판은 밸브판의 외부 가장자리가 주위 온도의 열을 받는 반면 유동물을 통과시키는 밸브판의 오리피스 둘레에 바로 인접한 영역은 대략 2900°의 온도를 받는다. 그 결과 큰 열 구배가 발생하여, 밸브판의 오리피스 둘레에 바로 인접한 각 판의 영역이 밸브판의 균형보다 실질적으로 더 큰 비율로 팽창하므로서 많은 양의 역학적 응력을 발생시킨다. 이들 응력은 판의 오리피스에서 외부로 발산하는 크랙을 형성시킨다. 이들 크랙의 진행을 억제하지 않는다면, 크랙은 멀리 판의 외부 가장자리까지 확장될 수 있고, 결국 파손을 초래한다.

이런 크랙의 진행과 그 결과 발생하는 밸브판의 파손을 방지하기 위해, 다양한 클램핑 메카니즘이 종래에 개발되었다. 이들 메카니즘의 목적은 크랙이 오리피스에서 판의 가장자리로 진행되지 않도록 판의 주변 둘레에 충분한 압력을 가하는데 있다. 하나의 이와같은 메카니즘에 있어서, 강철 밴드는 산장되어 각 밸브판의 주변 둘레를 감싸게 된다. 불행하게도, 출원인은 이와같은 밴드 타입 클램핑 메카니즘의 사용에 연관된 적어도 3개의 단점을 발견하였다. 첫째, 판 가장자리를 둘러싸는 대기에 대해 이와같은 밴드를 형성하는 강철이 우수한 열 전도체이기 때문에, 강철 밴드의 사용은 판의 세로축과 가로축을 가로지르는 열 구배를 실질적으로 증가시키므로서 크랙 발생을 더 고무시킨다. 둘째, 용융금속의 부근에 위치되므로서 강철밴드가 가열되기 때문에, 강철 밴드는 밸브판을 형성하는 내화성 물질보다 더 빨리 팽창하고, 그 결과 크랙의 진행을 저하시키기 위해 판둘레에 적용하는데 필요한 강철밴드의 압축력이 느슨해진다. 셋째, 판의 코너가 라운딩되지 않는다면, 이와같은 클램핑 밴드는 판의 코너에 집중된 역학적 응력이 적용될 수 있어, 이들 코너영역에 원치않는 크랙이 발생할 수 있다.

이들 단점 및 다른 단점을 극복하기 위해서, 클램핑 시스템은 웨지의 각도를 보충하는 각도로 절단된 판의 코너에 붙은 나사 작동식 웨지(wedge)를 갖는 프레임을 포함하도록 개발되었다. 이와 같은 프레임 및 웨지 타입 클램핑 메카니즘은 판의 주변 둘레에서 단순하게 사용하는 강철 밴드보다 향상된 것을 구성하는 반면 발명자는 크랙 억제 가능성 그 전체를 달성하여 크랙을 방지하는 이런 설계로 적어도 두 단점을 극복하는데 더 주목하였다. 출원인이 깨달은 이런 설계의 모든 변형에서, 판의 세로 중심선을 따른 오리피스의 위치에 관계없이 판의 가로 또는 세로 가장장리에 대한 각각 절단된 코너의 각도는 같다. 동시에 오리피스가 판의 중심선을 따라 절단되는 판에 있어서 (실질적으로 모든 밸브판을 포함하는 것), 클램핑력은 최대량의 크랙이 발생하는 곳, 즉 가장 큰 양의 열응력이 제공되는 오리피스 부근으로 일정하게 향하게 할 수 없다. 더욱이, 오리피스가 밸브판의 중심에 위치되는경우, 출원인은 이전의 생각처럼 이와같은 판에서 절단 코너의 각도 오리엔테이션이 크랙의 진행을 최적으로 방지하지 못한다는 것을 관찰하였다. 이와같은 비최적화의 결과 크랙 형성이 오리피스 둘레에서 일정하게 360°로 분포하지 않고, 그러나 대신에 고정 밸브판 또는 이동 밸브판 모두의 세로 중심선을 따라 바이어싱 된다. 이와 같은 밸브판 오리피스 둘레에서 크랙의 비대칭 분포는 고정판의 표면을 가로지르는 스로틀판의 세로 슬라이딩 작동의 결과로 발생한다고 믿어진다. 종래의 클램핑 메카니즘과 관련된 다른 단점은 대개의 경우 판의 세로 가장자리에 대해 20°보다 작은 각도로 사용된다는 것이다. 추가로 판의 횡측을 따른 크랙을 방지하는 적절하지 않은 클램핑력을 제공하는 것을 추가하여 이와 같은 작은 각의 사용은 절단 코너에 가해지는 클램핑 웨지의 많은 양의 압축력에 기인하여 큰 국부 응력이 발생한다. 이와같은 국부 응력은 밸브판 코너 지역에서 크랙 및 균열을 발생시킬 수 있고, 이것은 클램핑 메카니즘의 전체 목적에 상반된다. 일반적으로 이와같은 밸브판에 관련된 마지막 단점은 오리피스 직경에 대해 판의 길이와 폭 또는 절단 코너 길이의 최적화 부족이다. 판의 코너 지역에서 원치않는 국부 역학 응력의 발생을 피하기 위해서 코너의 길이가 대개 최소 크기가 되어야 하지만, 코너 길이가 또한 지나치게 크게 만들어질 수 있다.

분명히, 이와 같은 크랙의 진행을 최대로 억제하기 위해 판 중 가장 많이 크랙이 발생하는 경향이 있는 지역으로 클램핑력이 최적으로 맞추어지는 각도로 절단되는 코너를 갖는 밸브판이 요구된다. 이상적으로, 코너는 코너에서 원치않는 국부 역학 응력의 발생을 피하도록 충분한 길이를 가져야 한다.

발명의 요약

일반적으로, 본 발명은 종래에 관련된 모든 단점을 개선하거나 극복하는 슬라이드 게이트 밸브를 사용하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체에 관한 것이다. 조립체는 판의 중심선을 따라 위치되는 용융 금속을 통과시키는 오리피스를 가진 내화 밸브판과, 크랙의 형성 및 진행을 방지하는 오리피스의 부근에서 클램핑력이 중심선을 향하도록 하는 절단 코너를 포함하고, 각각의 절단 코너의 각도 오리엔테이션은 중심선을 따라 오리피스의 위치에 따라 변한다. 조립체는 각각의 절단 코너에 필요한 클램핑력을 가하기 위한 클램핑 프레임을 포함한다.

목표 지점으로 향하는 상술한 클램핑력을 얻기 위해, 각각의 절단 코너는 오리피스 직경에 접하는 점에 의해 한정되는 정점각에 해당하는 선에 직교한다. 정점각의 일측면은 판에 수렴하는 가장자리가 절단 코너를 나타내기 위해 교차하는 점을 통과하고, 중심선을 교차하는 접점에서 연장되는 선에 의해 한정된다. 정점각의 다른 측면은 오리피스 직경과 같은 거리의 이들 가장자리에서 일정 간격으로 이격되는 수렴하는 판 가장자리와 평행하게 작도된 선의 교차점을 통과하고, 중심선을 가로지르는 접점에서 연장되는 선에 의해 한정된다.

바람직한 실시예에 있어서, 각각의 절단 코너는 최대 오리피스 직경의 1/2과 같은 거리로 가장자리에서 일정하게 이격되는 수렴하는 판 가장자리에 평행하게 작도된 선의 교차점을 통과하고, 중심선을 가로지르고 판과 함께 작동할 수 있는 최대 직경을 갖는 오리피스와 접점 사이에서 연장되는 선에 직교한다. 판이 직사각형 형상일 때, 각각의 코너는 판에 세로 가장자리와 평행선 중 하나의 교차점을 통과하도록 연장되고 상술한 선에 직교하는 선을 따라 절단된다.

판 조립체는 슬라이드 게이트 밸브에 대해 고정될 수 있거나 세로 중심선과 일치하는 슬라이드 게이트 밸브 내의 축을 따라 이동할 수 있다. 그 중 하나의 경우에 있어서, 판은 중심선 중 하나에 따른 오리피스, 제 1 밸브판에 대해 앞에서 상술한 바와 같이 같은 기하학 공식에 따라 절단되는 절단 코너를 포함한다. 그 중 하나의 경우에 있어서, 클램핑 프레임은 절단 코너에 바람직한 클램핑력을 가하기 위해 제공된다.

최소량의 세라믹 물질로 형성되는 프론트 및 백 스로틀 행정과 차단 행정의 바람직한 능력 모두를 제공하기 위해서, 조립체의 이동판은 오리피스 직경의 5.5배와 5.75배 사이의 길이와, 오리피스 직경의 2.9배와 5.75배 사이의 폭을 갖는 직사각형 형상이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 이동판의 길이와 폭은 각각 오리피스 직경의 5.66배와 3.0배이다. 프론트 및 백 스로틀 행정과, 차단행정 능력을 제공하는 이동밸브판을 협조하는 고정밸브판 조립체를 제공하기 위해서, 고정판 조립체는 오리피스 직경의 4.5배와 4.75배 사이의 길이와 오리피스 직경의 2.9배와 3.1배 사이의 폭을 갖는 직사각형 형상이 마찬가지로 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서 고정밸브판의 길이와 폭은 각각 오리피스 직경의 4.66배와 3.0배이다.

본 발명의 이동 또는 고정 밸브판 조립체는 최소량이 소요되는 세라믹 물질로 차단능력과 프론트 및 백 스로틀링 능력을 가진 크랙 내성 밸브판을 제공한다.

도 1은 본 발명의 밸브판 조립체를 사용하는 조정접시에 설치된 슬라이드 게이트 밸브의 개략적인 측단면도.

도 2는 본 발명의 스로틀판 조립체의 평면도.

도 3은 본 발명의 하부 고정판 조립체의 평면도.

도 4 내지 도 10은 절단 코너의 각도를 결정하는 방법 및 이런 판의 바람직한 비례 방법을 도시한 본 발명의 하부 고정판 조립체에 사용된 판의 저면도.

도 11, 도 12 및 도 13은 절단 코너의 각도를 결정하는 방법 및 비례하는 이런 판에 바람직한 비례 방법을 도시한 스로틀판 조립체에 사용된 판의 평면도.

도 14는 차단 위치에서 스로틀판과 겹쳐진 상부 고정판의 평면도.

도 15는 상부 고정판에 대해 백 스로틀링 위치로 세로로 슬라이딩된 스로틀판을 도시한 도 14와 같은 평면도.

바람직한 실시예의 상세한 설명

도 1을 참조하면, 다수의 도면 모두를 통해 같은 요소는 같은 번호로 표시하고, 본 발명은 조정접시(3)로부터 용융 강철 또는 다른 금속의 유동을 조정하는데 사용되는 타입의 슬라이드 게이트 밸브(2)를 사용하는 두 이동할 수 있는 밸브판 조립체와 고정시킨 밸브판 조립체(1)를 포함한다. 슬라이드 게이트 밸브(1)는 도시되지 않은 마운팅 구조물에 의해 조정접시 셸(7;shell)에 연결되는 마운팅판(5)에 장착된다. 밸브(1)는 조정접시(3) 외부로 원통형상의 용융금속 유동물이 향하도록 깔때기 형상의 보어(10)를 갖는 세라믹 물질로 형성된 노즐(9)을 포함한다. 노즐(9)은 열 내성물 패킹 방식에 의해 특히 래밍 물질(11)에 의해 조정접시(3)의 하부벽에 역학적으로 설치된다.

본 발명의 밸브판 조립체(1)의 기본 목적은 노즐(9)의 보어(10)에서 나오는 용융금속 유동물을 조정하는데 있다. 이것 때문에, 본 발명은 상부고정판 조립체(13)와 하부고정판 조립체(17) 사이에 샌드위치된 슬라이딩할 수 있게 이동할 수 있는 스로틀판 조립체(23)를 갖는 상부 및 하부 고정판 조립체(13,17)를 포함한다. 상부 고정판 조립체(13)는 보어(10)로부터 용융금속 유동물을 통과시키기 위한 원형 오리피스(15)를 갖는 세라믹 물질의 고정판(14)을 포함한다. 하부고정판 조립체(17)는 마찬가지로 상부고정판(14)의 오리피스(15)와 중심이 일치하게 배열되고 크기가 같은 오리피스(19)를 가진 내화성 물질의 고정판(18)을 갖는다. 바람직하게 두 상부 및 하부고정판(14,18)은 같은 길이와 폭을 갖는다. 예컨대, 연속주조형판으로 용융강철 유동물이 향하도록 사용될 수 있는 튜브 고정구(20)가 하부고정판(18)의 하부면에 설치된다. 튜브 고정구(20)는 튜브 덮개(20)에 일체적으로 연결되는 튜브 마운팅판(21)을 포함한다. 마운팅 조립체(도시하지 않음)는 도 1에 도시된 위치에 튜브 덮개(20)의 튜브 마운팅판(21)을 장착시킨다. 튜브 덮개(20)는 대기 산소가 용융금속과 반응하는 것을 방지하기 위해서 대기와 밸브판 시스템(1)에서 나오는 액체 금속의 조정된 유동물을 분리한다. 스로틀판 조립체(23)는 상부 및 하부 고정판 조립체(13,17) 사이에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 마찬가지로 스로틀판 조립체(23)는 상부고정판(14)의 오리피스(15)와 직경이 같고 원형일 수 있는 오리피스(25)를 갖는 세라믹 물질로 형성된 스로틀판(24)을 포함한다. 하부 고정판(18)의 오리피스(19)는 차단 작동을 하는 동안 스로틀판(24)에 강철이 갇히는 것을 피하기 위해 오리피스(15,25)의 직경보다 더 크다. 그렇지만, 차단 및 프론트에지 스로틀링 용량 뿐만 아니라 백 에지 스로틀링 용량을 가진 밸브판 시스템(1)을 제공하기 위해서, 스로틀판 조립체(23)는 상부 및 하부 고정판 조립체(13,17) 보다 더 길다. 슬라이드 게이트 밸브(2)가 작동하는 동안, 스로틀판(24)은 고정판 조립체(13,17) 및 스로틀판(24) 세로 중심선에 대응하는 축(A)을 따라 유압 링키지(도시하지 않음)에 의해 슬라이딩 가능하게 그리고 왕복으로 이동된다.

도 2를 참조하면, 절단 코너(30a-d)는 세로 중심선(92: 도 1에 도시된 축(A)과 동일 직선상에 있음)을 따라 오리피스(25) 부근으로 클램핑력을 향하게 하기 위해서 일반적으로 직사각형으로 형성된 스로틀판(24)에 제공된다. 강철 밴딩 후프(31)는 판의 완전한 형상을 향상시키기 위해서 스로틀판(24)의 주변 둘레에 인장된 상태로 제공된다. 두 스로틀판(24)과 밴딩(31)은 전술한 절단 코너(30a-d)에 실질적으로 압축을 가하는 클램핑력을 가하는 클램핑 프레임(33)에 의해 둘러싸이게 된다. 이런 목적으로, 클램핑 프레임(30)은 응력이 국부적으로 발생하는 것을 피하도록 스로틀판(24)의 좌측 절단 코너(30a, 30b)에 대하여 같은 각도로 배열되는 대항하는 클램핑 피트(37a, 37b)를 가진 고정 클램핑 부재(35)를 갖는다. 클램핑 프레임(33)은 이동할 수 있는 클램핑 조립체(41)에 부착되는 일정 간격 이격되고 평행한 한 쌍의 프레임 레그(39)를 더 포함한다. 클램핑 조립체(41)는 스로틀판(24)의 우측에 제공된 절단 코너(30c, 30d)와 같은 각도로 배치되는 대항하는 클램핑 피트(45a,35b)를 마찬가지로 가지는 이동할 수 있는 클램핑 부재(43)을 포함한다. 클램프 서포트 부재(47)의 보어(도시하지 않음)를 통과하여 연장되는 클램핑 스크류(49)는 이동할 수 있는 클램핑 부재(43)의 다른 보어(도시하지 않음)와 나사진행 방향으로 맞물리므로서 스크류(49)가 회전될 때 이동할 수 있는 클램핑 부재(43)의 클램핑 피트(45a, 45b)는 스로틀판(24)의 우측에 위치한 절단 코너(30c,30d)와 맞물린다. 이런 작동으로 인하여 고정 클램핑 부재(35)는 스로틀판(24) 좌측의 절단 코너(30a,30b)에 클램핑 압력을 가한다.

두 상부 및 하부 고정판 조립체(13,17)는 모든 특징이 실질적으로 동일하기 때문에, 장황함을 피하기 위해 오직 하부 고정판 조립체(17)만이 설명될 것이다.

도 3을 참조하면, 하부 고정판 조립체(17)는 스로틀판(24)의 오리피스(25)와 직경이 동일하고 원형이 될 수 있는 오리피스(19)를 갖는 하부 고정판(18)을 포함한다. 스로틀판(24)처럼, 하부 고정판(18)은 오리피스(19) 부근에서 클램핑력이 판의 세로 중심선(70)을 따라 맞추어지도록 하기 위해 절단 코너(54a-d)를 갖는다. 하부 고정판 조립체(17)는 절단 코너(54a-d)로 클램핑력을 가하는 클램핑 프레임(58)을 더 포함한다. 이런 목적으로, 클램핑 프레임(58)은 클램핑 부재(35)에 대하여 설명한 클램핑 피트(37a,37b)와 같은 양식으로 작동하는 클램핑 피트(62a,62b)를 갖는, 좌단부에 위치하는, 고정 클램핑 부재(60)를 포함하는 직사각형을 형상으로 형성된 프레임 조립체(59: 이점 쇄선으로 도시됨)를 포함한다. 프레임 조립체(59)는 앞에서 설명한 스크류(49)와 같은 양식으로 작동하는 클램핑 스크류(68)의 회전에 의해 하부 고정판(18)의 절단 코너(54C,54D)를 향해 압축되도록 맞물릴 수 있는 클램핑 피트(66a,66b)를 포함한다. 모든 경우에 있어서, 절단 코너(54a-d)와 클램핑 피트(62a,62b,68a,68b)의 각도가 같으므로서 넓은 면접촉이 이들 부품 사이에서 이루어지고, 이것에 의해, 하부 고정판 (18)의 코너 위치에서원치 않는 크랙을 발생시킬 수 있는 국부적으로 발생하는 응력을 피한다.

도 4는 각 고정판(14,18)의 가로 및 세로 치수의 바람직한 실시예를 판과 함께 실질적으로 움직일 수 있는 오리피스(19)의 최대 직경(D) 함수로 결정하는 방법을 예시한다. 스로틀 고정판(18)의 차단 위치를 조절하기 위해서, 오리피스(19)의 중심점에서 스로틀 고정판(18) 절반 상부의 길이는 차단 행정거리가 적어도 오리피스 직경의 1.5배를 수용할 수 있어야 한다. 이론적으로 차단 행정거리가 단일 오리피스 직경보다 약간만 더 커도 가능하지만, 이와 같은 사이징 설계는 부식으로 인하여 스로틀 고정판(18)의 세로 중심선(70)을 따라 오리피스(19)에서 발생하는 실질적인 오리피스 직경의 증가를 고려하지 않았을 것이다. 그러므로 실질적으로, 차단 행정거리는 적어도 오리피스 직경의 1.5배가 되어야 한다. 이와 같은 차단 행정거리는 스로틀 고정판(18)의 상부에 이점쇄선으로 도시된 스로틀 이동판(24)의 오리피스(25) 위치에 위치될 것이다. 스로틀 이동판의 오리피스(25)가 이점쇄선으로 도시된 차단 위치에 도달할 때, 스로틀 이동판(24)를 지지하도록 세로 방향으로 충분한 양의 스로틀 고정판을 갖기 위해서, 고정판(18)의 총길이가 오리피스(19)의 중심에서 1.5D + 1D = 2.5D가 되도록, 오리피스(25)의 중심점을 지나는 고정판의 추가 길이(D)를 갖는 것이 필요하다.

오리피스(19)의 중심에서 고정판(18)의 나머지 길이(절반 하부길이)를 결정하는데 있어서, 고정판(18)은 차단 행정을 둘로 분리하여 조절할 필요가 없기 때문에 고정판의 오리피스(19)와 스로틀 이동판(24)의 오리피스(25') 사이의 백 스로틀링 위치만을 고려한다. 따라서, 고정판(18)의 절반 하부길이는 고정판(18)이 슬라이드 게이트 밸브(2)내에서 스로틀 이동판(24)을 지지하기에 충분하도록 오리피스 직경의 1.5배에 추가 길이 0.66배를 더한다. (스로틀 고정판의 오리피스(25')가 도 4에 도시된 최대 백 스로틀링 위치에 도달하게 한다.) 그러므로, 고정판의 절반 하부길이는 총 0.66D + 1.5D = 2.16D가 되어야 한다. 판의 두 절반을 결합시키므로서, (상부 고정판(14) 뿐만 아니라) 하부 고정판(18)의 총 길이는 2.16D + 2.5D = 4.66D가 되어야 한다. 고정판(18)에 용융 금속의 흐름으로 고정판에 가해지는 역학적 응력에 견디는데 충분한 구조적 강도를 갖는 슬라이드 게이트 밸브내에서 충분한 폭을 갖기 위해서, 그리고 분출 노즐 또는 튜브판에 적절한 면을 제공하기 위해서, 고정판(18)의 폭은 오리피스(19)의 중심선에서 어느 한 측부가 오리피스 직경의 1.5배가 된다. 즉 폭은 총 1.5D + 1.5D = 3.0D가 된다. 판의 길이와 폭은 최대 오리피스 직경의 식으로 표현되지만, 오리피스가 원이 아닌 경우에도 최대 오리피스 폭의 식으로 이들 치수를 나타내는 같은 분류법이 사용될 수 있다.

도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 절단코너(54a-d)의 각도를 결정하는데 사용된 방법을 사용하면, 절단된 코너의 각도를 결정하는 제 1단계는 오리피스의 ½ 또는 0.5D거리인 고정판의 외부 가장자리에서 일정간격 이격되어 있지만 평행한 고정판(18)의 둘레 내부를 따라 구성선을 준비하는 단계이다. 이들 구성선은 선(72a-d)으로 도 5에 도시된다. 이들 선들은 도시된 바와같이 코너(74a-d)에서 교차한다. 도 6은 절단된 코너 각을 결정하는 방법의 다음단계를 도시한다. 여기서 점선(78a-d)은 최대 직경의 오리피스(19)에 접하는 접점(76a-d)과 구성선의 코너(74a-d) 사이에서 작도되고, 각각의 선(78a-d)들은 세로 중심선(70)과 교차한다. 각을 결정하는 방법의 다음 단계는 절단 코너의 길이와 각을 결정한다. 이 단계에서, 절단선(80a-d)은 접선(78a-d)에 수직하게 작도되고, 수평 구성선(72a,72d)과 교차한다. 이들 절단선(80a-d)들은 절단코너(54a-d)가 절단되는 직사각형 내화판(18)의 코너 절단 작동을 안내하도록 사용된다.

도 6은 더 일반화된 방법을 도시하고, 이것에 의해 절단 코너(54a-d)의 각도가 결정될 수 있다. 이런 일반화된 방법에 있어서, 구성 분할선분(82a,82b) (각각의 구성분할선분은 고정판에 사용된 오리피스가 최대 직경이든 아니든 길이에 있어서 하나의 오리피스 직경(D)이다)은 도시된 바와같이 사각형을 형성하는 고정판의 길이와 폭에 수직하게 작도된다. 이런 더 일반화된 방법 단계에서, 절단코너(54a-d)의 각도는 접점(76c)에 의해 구성선 코너의 정점에, 그리고 상술한 구성분할선분(82a,82b)의 교차점(84)을 통과하여 연장되는 선에 의한 구성선 코너 측면 중 하나에 그리고 전단하기 전 고정판(18)으로 수렴하는 가로 및 세로 가장자리의 교차점(86)에 의한 구성선 코너의 다른 측면에 한정된 어떤 선에 해당하는 각도(B)이다. 각도(B)내에 상기 선들 중 어떤선은 이들 곡선족 중 어느하나에 수직하는 선의 구성에 의해 절단각을 만드는데 사용될 수 있다. 이와같이 수직한 각 선은 절단 코너의 길이와 각이 결정될 수 있도록 수평구성선(72b,72d)의 교차점을 통과하도록 연장되어야 한다.

도 8은 절단코너의 각을 결정하는 방법의 보다 상세한 실시예에 따라 절단된 코너(54a-d)의 판(18)을 도시한다. 접선(78a-d)에 직교하는 선들은 특정 절단각을 결정하는데 사용된다. 코너가 그렇게 절단된 후, 코너는 도 9에 도시된 것처럼 그단부(90)가 바람직하게 둥글게 된다. 이와같은 코너의 라운딩은 고정판(18)의 코너 지역에서 국부적으로 발생하는 응력을 방지하는 것을 돕는다.

도 10은 본 발명의 코너 절단 방법과 이에 상응하는 최종 제품을 도시한다. 특히, 고정판(18)의 3.0D 폭이 오리피스 직경의 2.5배인 마운팅판(21)을 갖는 튜브 고정구(20)의 폭과 길이를 조절하도록 하는 방법에 주목해야 한다.

도 11 내지 도 13은 이동판의 코너(30a-d)가 절단되는 각도 뿐만아니라 최대 오리피스 직경(D)에 따른 스로틀 이동판(24)의 길이와 폭 비율을 결정하는데 사용될 수 있는 방법을 도시한다. 스로틀 이동판(24)의 길이와 폭 비율을 결정하는데 사용될 수 있는 방법을 도시한다. 스로틀 이동판(24)의 절반상부에 관하여, 차단 행정거리는, 고정판(18)의 경우처럼, 적어도 최대 오리피스 직경의 1배 및 ½배 또는 1.5D가 요구된다. 내화판의 추가길이 1.50D는 맞물리고 조정하는 유압링키지에 충분한 판길이를 제공하여 차단 위치에서 고정판(18)의 오리피스(19) 중심위치를 지나도록 더해져야 한다. 따라서, 스로틀 이동판(24)의 절반상부길이는 1.5D+1.5D=3.0D가 되어야 한다. 스로틀 이동판(24)의 절반하부를 설명하면, 백 스로틀링 위치를 조정하기 위해서, 적어도 오리피스 직경의 ⅔ 또는 0.66D가 요구된다. 더욱이, 판들 사이에서 원치않는 흡출을 방지하기 위한 적절한 밀봉면을 위해 뿐만아니라 적절한 지지를 위해 백 스로틀링 위치를 지나도록 적어도 오리피스 직경의 2배 길이가 요구된다. 그러므로 스로틀링 이동판의 절반 하부 길이는 0.66D+2.0D=2.66D가 되어야 한다. 스로틀 이동판(24)의 절반 상부와 절반 하부를 합하면, 총길이는 3.0D+2.66D=5.66D가 된다. 스로틀 이동판(24)의 폭은 적합하고편리하게 제조하기 위해 고정판(18)과 같은 방법으로 결정된다. 따라서, 스로틀 이동판(24)의 폭은 1.5D+1.5D=3.0D가 된다.

도 13을 참조하면, 스로틀 이동판(24)의 절단 코너(30a-d) 각은 고정판(18)(특히 도 6)에 대하여 설명된 것과 같은 방법에 의해 결정된다. 따라서, 본 방법의 이 단계의 상세한 설명을 반복할 필요가 없다. 도 6에 관하여 설명된 특정 방법에 추가하여, 여기서 절단코너의 각은 앞에서 설명한 접선(78a-d)에 직교하는 구성선에 의해 결정되고, 도 6에서 고정판(18)의 상부 오른쪽 코너에 대하여 설명된 일반화된 방법 단계는 스로틀 이동판(24)의 코너에 또한 적용될 수 있다.

본 발명은 하나의 바람직한 실시예와 관련해서 기술되었지만, 다양한 개량물, 추가물 및 변형물은 관련분야에 기술을 가진 사람이라면 분명히 알게 될 것이다. 이와같은 개량물, 추가물 및 변형물 모두는 첨부한 청구의 범위에 한정되는 본 발명의 범위에 해당될 것이다.

Claims (15)

1. 내화 밸브판이 축과, 이론적 최대 오리피스와, 상기 축을 따라 위치되는 용융 금속을 통과시키기 위한 실질적 오리피스와, 크랙의 형성 및 진행을 방지하도록 상기 실질적 오리피스 부근의 상기 축을 향해 클램핑력을 집중하기 위한 절단 코너를 갖고,

   각각의 상기 절단 코너는 상기 이론적 최대 오리피스 폭의 ½과 같은 거리로 상기 가장자리에서 일정 간격 이격되는 수렴하는 판 가장자리에 평행하게 작도된 선의 교차점을 통과하고, 상기 축을 교차하고, 상기 이론적 최대 오리피스의 접점 사이에서 연장되는 선에 직교하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판.
2. 제 1항에 있어서, 각각의 상기 절단 코너는 상기 판의 가장자리와 상기 평행선 중 하나의 교차점을 통과하여 연장되고 상기 연장되는 선에 직교하는 선을 따라 절단되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판.
3. 세로 중심선을 갖고, 용융 금속 유동물을 통과시키기 위해 상기 세로 중심선에 배치된 중심을 갖는 원형 오리피스 및 상기 원형 오리피스와 동심의 이론적 최대 오리피스를 포함하는 일반적으로 직사각형 밸브판과, 크랙의 형성 및 진행을 방지하도록 상기 오리피스 부근의 상기 중심선을 향해 클램핑력을 집중하기 위한 절단 코너를 포함하며,

   상기 중심선에 대해 각각의 상기 절단 코너의 각도 오리엔테이션이 상기 중심선을 따라 상기 원형 오리피스의 위치에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
4. 제 3항에 있어서, 각각의 상기 절단 코너에 상기 클램핑력을 가하기 위한 클램핑 프레임 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
5. 제 4항에 있어서, 각각의 상기 절단 코너는 상기 이론적 최대 오리피스의 접점에 의해 한정되는 절단 코너의 접점각을 향하는 선에 직교하고, 절단 코너의 일측면은 절단 코너를 나타내기 위해 교차하는 상기 판의 세로 및 가로 가장자리의 점을 통과하고, 상기 중심선과 교차하고, 상기 접점에서 연장되는 선에 의해 한정되고, 절단 코너의 다른 측면은 상기 이론적 최대 오리피스 직경의 거리로 상기 가장자리에서 일정 간격 이격되는 상기 세로 및 가로 가장자리에 평행하게 작도된 선의 교차점을 통과하고, 상기 중심선을 교차하고, 상기 접점에서 연장되는 선에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
6. 제 5항에 있어서, 각각의 상기 절단 코너는 상기 이론적 최대 오리피스 직경의 ½과 같은 거리로 상기 가장자리에서 일장 간격 이격되는 상기 세로 및 가로 가장자리에 평행하게 작도된 선의 교차점을 통과하고, 상기 중심선을 교차하고, 상기 접점에서 연장되는 선에 직교하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
7. 제 6항에 있어서, 각각의 상기 절단 코너는 상기 판의 세로 가장자리와 상기 평행선의 교차점을 통과하여 연장되고 상기 연장되는 선에 직교하는 선을 따라 절단되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
8. 제 3항에 있어서, 상기 밸브판 조립체는 5.66 ±0.1의 이론적 최대 오리피스 직경의 길이를 갖고 상기 중심선을 따라 상기 밸브내에서 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
9. 제 8항에 있어서, 상기 밸브판은 3.0 ±0.1의 이론적 최대 오리피스 직경의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
10. 제 3항에 있어서, 상기 밸브판 조립체는 4.66 ±0.10의 이론적 최대 오리피스 직경이 되는 내화판의 길이와 상기 밸브내에서 고정되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
11. 제 10항에 있어서, 내화판의 폭은 3.0 ±0.10의 이론적 최대 오리피스 직경이 되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
12. 내화 밸브판이 축과, 상기 축을 따라 위치되는 용융 금속을 통과시키기 위한 실질적 오리피스와, 크랙의 형성 및 진행을 방지하도록 상기 오리피스 부근의 상기 축으로 클램핑력을 집중하도록 하기 위한 절단 코너를 갖고,

    상기 축에 대해 각각의 절단 코너의 각도 오리엔테이션이 상기 축에 따른 상기 실질적 오리피스 위치에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
13. 제 12항에 있어서, 각각의 상기 절단 코너에 상기 클램핑력을 가하기 위한 클램핑 프레임 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
14. 제 12항에 있어서, 상기 실질적 오리피스는 상기 판의 중심선을 따라 위치되고, 상기 절단 코너는 상기 실질적 오리피스 부근의 상기 중심선을 향해 클램핑력을 집중하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.
15. 제 12항에 있어서, 상기 판은 상기 실질적 오리피스와 동심의 이론적 최대 오리피스를 가지며, 각각의 상기 절단 코너는 상기 이론적 최대 오리피스에 접하는 점에 의해 한정되는 절단 코너의 접점각을 향하는 선에 직교하고, 절단 코너의 일측면은 절단 코너를 나타내기 위해 교차하는 상기 판의 세로 및 가로 가장자리의 점을 통과하고, 상기 중심선과 교차하고, 상기 접점에서 연장되는 선에 의해 한정되고, 절단 코너의 다른 측면은 상기 이론적 최대 오리피스 직경의 거리로 상기 가장자리에서 일정 간격 이격되는 상기 세로 및 가로 가장자리에 평행하게 작도된 선의 교차점을 통과하고, 상기 중심선을 교차하고, 상기 접점에서 연장되는 선에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 게이트 밸브에서 용융금속 유동물을 제어하기 위한 크랙 내성 밸브판 조립체.