特許第6862657号(P6862657)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6862657
(24)【登録日】2021年4月5日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】スライディングゲートプレート
(51)【国際特許分類】
   B22D 41/28 20060101AFI20210412BHJP
   B22D 41/32 20060101ALI20210412BHJP
   B22D 11/10 20060101ALI20210412BHJP
【FI】
   B22D41/28
   B22D41/32
   B22D11/10 340Z
【請求項の数】3
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2016-16861(P2016-16861)
(22)【出願日】2016年2月1日
(65)【公開番号】特開2017-136598(P2017-136598A)
(43)【公開日】2017年8月10日
【審査請求日】2018年10月3日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100089462
【弁理士】
【氏名又は名称】溝上 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100129827
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 進
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼嶋 章伍
(72)【発明者】
【氏名】久保 吉一
【審査官】 菅原 洋平
(56)【参考文献】
【文献】 特開平09−225628(JP,A)
【文献】 特許第4456363(JP,B2)
【文献】 特開平09−052167(JP,A)
【文献】 特開平09−057428(JP,A)
【文献】 特開2002−192334(JP,A)
【文献】 実開昭51−133314(JP,U)
【文献】 特開平11−057989(JP,A)
【文献】 森井浩明 他,再使用可能な取鍋用スライドプレート,耐火物,2012年,Vol.64, No.7,pp.307-309
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B22D 41/28
B22D 11/10
B22D 41/32
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶鋼が通過する孔を中央部分に設けた内挿体と、この内挿体の外周に配置する外装体からなり、当該外装体に前記内挿体を嵌め込むことで一体の構造体としたスライディングゲートプレートにおいて、
前記内挿体の外周面と、当該内挿体を嵌め込む前記外装体の内周面は、厚み方向に段差を設けない同じ形状で、前記内挿体の厚みtと前記内挿体の長辺長さbの比(厚みt/長辺長さb)が0.04以上であり、かつ、前記外装体の熱膨張率が前記内挿体の熱膨張率よりも小さく、さらに、前記内挿体の長辺長さbは、前記外装体の長辺長さaの50〜75%の範囲で、かつ、孔を含む前記内挿体の面積が、前記外装体に前記内挿体を嵌め込んで一体としたスライディングゲートプレートの前記孔を含む面積の30〜45%の範囲であることを特徴とするスライディングゲートプレート。
【請求項2】
前記内挿体と外装体は、それぞれプレス成型した後に、外装体に内挿体を嵌め込んで一体としたものであることを特徴とする請求項1に記載のスライディングゲートプレート。
【請求項3】
前記外装体の500〜1000℃における熱膨張率は7.5×10-6/℃未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスライディングゲートプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に、製鋼業において、取鍋やタンディッシュなどの溶融金属容器から溶鋼を排出するときの流量制御装置として使用されるスライディングノズル用のプレート耐火物に関するものである。以下、スライディングノズル用のプレート耐火物を、スライディングゲート(SG)プレートという。
【背景技術】
【0002】
前記流量制御装置として使用されるスライディングノズルは、2枚或いは3枚のSGプレートを組み合わせて使用される。近年では、このSGプレートの交換作業の作業負荷軽減、コスト低減のため、SGプレートの軽量化すなわち薄型化・小型化が進んでいる。また、SGプレートの再生・再使用化も進んでいる。
【0003】
一方、SGプレートは、鋳造完了後に、その摺動面の損傷状態を観察して次のチャージへの使用が可能か否かを判断するため、ゲートカセットを開けて点検する作業が行われる。
【0004】
SGプレートは、中央部に設けた孔を溶鋼が通過するため、前記孔の周辺部はSGプレートの外周部に比べて高温となって熱応力が発生している。
【0005】
従って、点検作業時にゲートカセットを開けた時、SGプレートに作用していた面圧が解放されるので、熱膨張によって拘束されていたSGプレートの孔の周辺部を押し上げる方向に力が働き、SGプレートが反ることになる。
【0006】
この反りはSGプレートの厚みが薄い程発生し易い傾向にあるため、鋳込み中にこの反りによって発生するSGプレート同士の接触面間の隙間から地金が侵入して漏鋼に繋がるおそれがある。
【0007】
そこで、特許文献1では、SGプレートの形状を工夫することで、SGプレートに発生する反りを抑制することが可能なSGプレートが開示されている。
【0008】
また、特許文献2では、SGプレートのように拘束される形態で使用しても、反りの発生を抑制できるように、1000℃以下の中間温度域での強度に優れた煉瓦が開示されている。
【0009】
また、特許文献3では、SGプレートを、溶鋼が通過する孔を設けた内挿体と、この内挿体の外周部を形成する外装体に分けて製造し、外装体に内挿体を嵌め込むことで一体の構造体となるSGプレートが開示されている。
【0010】
この特許文献3に開示されたSGプレートでは、内挿体と外装体の隙間が応力緩和効果を果たすので、反りを抑制することが可能である。
【0011】
しかしながら、特許文献1〜3で開示された技術では、特にSGプレートの厚みが薄い場合は、反りによって発生するSGプレート同士の接触面間の隙間からの地金差しを撲滅することができない。
【0012】
さらに、特許文献3で開示されたSGプレートの場合、熱間での点検時に高温の内挿体が、熱膨張によって外装体の表面から浮き上がる場合がある。内挿体が外装体の表面から浮き上がった場合、次のチャージへの使用が不可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特許第4456363号公報
【特許文献2】特開2000−290080号公報
【特許文献3】特開2012−121049号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明が解決しようとする問題点は、特許文献1〜3で開示された技術では、特にSGプレートの厚みが薄い場合は、反りによって発生するSGプレート同士の接触面間の隙間からの地金差しを撲滅することができないという点である。さらに、特許文献3で開示されたSGプレートの場合、熱間での点検時に高温の内挿体が、熱膨張によって外装体の表面から浮き上がる場合があるという点である。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は、SGプレートの反りに起因するSGプレート同士の接触面間の隙間からの地金差しの抑制、及び熱間での点検時にも内挿体が外装体の表面から浮き上がるのを防止することを目的とするものである。
【0016】
発明者らは、SGプレートの製造方法と材質の両面から改善することで、SGプレートの反りに起因するSGプレート同士の接触面間の隙間からの地金差しを抑制することを考えた。
【0017】
SGプレートの反りを抑制するには、原因となる発生応力を緩和することが有効である。発生応力の緩和には、SGプレートの孔の周辺部分と外周部の間に隙間があれば良い。この隙間は、外装体と内挿体を別々に製造して組み合わせることで形成することができる。
【0018】
しかしながら、内挿体が高温で外装体が比較的低温の場合、外装体との熱膨張差により内挿体の浮き上がりが発生する。そこで、内挿体の浮き上がりを抑制するため、外装体の熱膨張率を内挿体の熱膨張率よりも小さくすることを考えた。
【0019】
本発明は、発明者らの上記考えに基づいてなされたもので、
溶鋼が通過する孔を中央部分に設けた内挿体と、この内挿体の外周に配置する外装体からなり、当該外装体に前記内挿体を嵌め込むことで一体の構造体としたSGプレートにおいて、
前記内挿体の外周面と、当該内挿体を嵌め込む前記外装体の内周面は、厚み方向に段差を設けない同じ形状で、前記内挿体の厚みtと前記内挿体の長辺長さbの比(厚みt/長辺長さb)が0.04以上であり、かつ、前記外装体の熱膨張率が前記内挿体の熱膨張率よりも小さいことを最も主要な特徴としている。
【0020】
本発明において、内挿体の、厚みt/長辺長さbを0.04以上とするのは、前記比が0.04未満であると、SGプレートの反りに対する強度が弱くなって反りが発生し、SGプレート同士の接触面間の隙間から地金差しが発生するからである。内挿体の、厚みt/長辺長さbの上限は特に規定されないが、スライディングノズルの設置スペースを考慮すると0.20以下である。
【0021】
また、外装体の熱膨張率を内挿体の熱膨張率よりも小さくするのは、このようにすることで外装体の熱膨張に起因する応力が緩和され、内挿体の浮き上がりが発生しなくなるからである。
【0022】
上記本発明では、SGプレートの反りに起因するSGプレート同士の接触面間の隙間からの地金差しを抑制でき、また、熱間での点検時にも内挿体が外装体の表面から浮き上がるのを防止することができる。
【0023】
また、本発明においては、内挿体の長辺長さbは、外装体の長辺長さaの50〜75%の範囲で、かつ、孔を含む内挿体の面積が、外装体に内挿体を嵌め込んで一体としたSGプレートの前記孔を含む面積の30〜45%の範囲とすることも主要な特徴である
【0024】
本発明において、内挿体の長辺長さbを、外装体の長辺長さaの50〜75%とするのは、50%未満であると、使用中、内挿体の外装体への嵌め込み部に溶鋼が定常的に接することになって、前記嵌め込み部から漏鋼するリスクがあるからである。一方、75%より大きい場合は、外装体の強度が不足するからである。
【0025】
また、孔を含む内挿体の面積を、外装体に内挿体を嵌め込んで一体としたSGプレートの前記孔を含む面積の30〜45%とするのは、内挿体の長辺長さbを、外装体の長辺長さaの50〜75%とする場合と同じ理由である。
【0026】
また、本発明においては、外装体の500〜1000℃における熱膨張率を7.5×10-6/℃未満とすることが望ましい。500〜1000℃における熱膨張率が7.5×10-6/℃以上であると、使用時に内挿体に加わる圧縮応力が大きくなって、内挿体の設置位置にずれが発生するからである。内挿体の設置位置にずれが発生すると、SGプレート面間に隙間が生じ、漏鋼のリスクが高くなる。前記熱膨張率の下限値は特に規定されないが、現存する煉瓦を考慮すると、下限値は5.0×10-6/℃である。
【発明の効果】
【0027】
本発明では、SGプレートの反りに起因する地金差しを抑制することができ、また、熱間での点検時にも内挿体が外装体の表面から浮き上がるのを防止できるので、SGプレートの寿命延長が図れるとともに、漏鋼を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
図1】本発明のSGプレートを説明する斜視図である。
図2】3枚のSGプレートからなるスライディングノズルを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
本発明では、SGプレートの反りに起因する地金差しの抑制、及び内挿体の外装体表面からの浮き上がりを防止するという目的を、SGプレートの製造方法と材質の両面から改善することで実現した。
【実施例】
【0030】
以下、図2を用いて3枚のSGプレートからなるスライディングノズルを説明した後、図1を用いて本発明のSGプレートについて詳細に説明する。
【0031】
1a〜1cは耐火煉瓦製のSGプレートであり、このうちのスライドさせるSGプレート(以下、スライドプレートという。)1bを両側から挟むように、固定のSGプレート(以下、固定プレートという)1a,1cが配置されている。これら固定プレート1a,1cに設けた孔1aa,1caが、例えば取鍋2の底部に取り付けた底ノズル3の孔3aと同軸芯となるように取付けられている。
【0032】
そして、前記スライドプレート1bを駆動シリンダー(図示省略)で図1の紙面左右方向にスライドさせることで、固定プレート1a,1cに設けた孔1aa,1caとスライドプレート1bに設けた孔1baの位置を調節して溶鋼の通過面積を調整する。
【0033】
なお、図2中の4は下流側の固定プレート1cに設けた孔1caと同軸芯となるように取付けられた接続用ノズル、5はこの接続用ノズル4に取付けた接続用金物6によって保持したロングノズルである。
【0034】
本発明は、前記固定プレート1a,1c、スライドプレート1bとして使用するSGプレートに関するものであり、以下のような構成を採用している。
【0035】
すなわち、本発明のSGプレート11は、溶鋼が通過する孔12aを中央部分に設けた内挿体12と、この内挿体12の外周に配置する外装体13からなり、例えば、プレス成型した外装体13にプレス成型した内挿体12を嵌め込むことで一体構造体としたものである。
【0036】
そして、本発明では、内挿体12の厚みtと内挿体12の長辺長さbの比(厚みt/長辺長さb)が0.04以上となるようにしている。加えて、外装体13を形成する耐火煉瓦の熱膨張率が内挿体12を形成する耐火煉瓦の熱膨張率よりも小さいもの、例えば500〜1000℃における熱膨張率が7.5×10-6/℃未満のものを使用している。
【0037】
また、本発明では、内挿体12の長辺長さbは、外装体13の長辺長さaの50〜75%の範囲となるようにすることが望ましい。また、溶鋼が通過する孔12aを含む内挿体12の面積が、外装体13に内挿体12を嵌め込んで一体としたSGプレート11の前記孔12aを含む面積の30〜45%の範囲とすることが望ましい。
【0038】
上記構成の本発明では、SGプレート11の反りに起因する地金差しを抑制でき、また、内挿体12が外装体13の表面から浮き上がるのを防止できるので、SGプレート11の寿命延長が図れるとともに、漏鋼も防止することができる。
【0039】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験結果について説明する。
下記表1に本発明の実施例を、下記表2に本発明の参考例を、また下記表3に本発明の比較例を示す。下記表1〜3には、SGプレートの材質、内挿体の厚みt/内挿体の長辺長さb、外装体の長辺長さaに対する内挿体の長辺長さbの割合、外装体に内挿体を嵌め込んで一体としたSGプレートの孔を含む面積に対する前記孔を含む内挿体の面積の割合、外装体と内挿体の500〜1000℃における熱膨張率、内挿体、外装体がプレス成型品であるか否か、内挿体の外装体からの浮き上がりの有無、地金差し発生の有無などを示した。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】
実施例1〜3,5は請求項1〜を全て満たす実施例、実施例4は請求項1,2を満たす実施例である。
【0044】
実施例1〜3,5は、請求項1〜を全て満たすので、SGプレートの反りに起因するSGプレート同士の接触面間の隙間からの地金差しを抑制でき、また、熱間での点検時にも内挿体が外装体の表面から浮き上がるのを防止することができた。従って、内挿体の浮き上がりや地金差しの発生は全く発生しなかった。
【0045】
また、実施例4は請求項1,2を満たすが請求項を満たさないので、内挿体の設置位置に若干のずれが発生したが、内挿体の浮き上がりや地金差しの発生は発生しなかった。
【0046】
一方、参考例1〜5は請求項1〜3で規定された構成の一部を満たさない参考例であり参考例1は、外装体の長辺長さaに対する内挿体の長辺長さbの割合が49%、外装体の前記熱膨張率が7.7×10-6/℃である点が請求項1,3で規定された構成を満たさないので、外装体への内挿体の嵌め込み部から若干の漏鋼が発生し、内挿体の設置位置に若干のずれが発生した。但し、内挿体の浮き上がりや地金差しの発生は発生しなかった。
【0047】
また、参考例4も、外装体に内挿体を嵌め込んで一体としたSGプレートの孔を含む面積に対する前記孔を含む内挿体の面積の割合が46%、外装体の前記熱膨張率が7.9×10-6/℃である点が請求項1,3を満たさないので、外装体の強度が若干不足し、内挿体の設置位置に若干のずれが発生した。但し、内挿体の浮き上がりや地金差しの発生は発生しなかった。
【0048】
また、参考例2は、外装体の長辺長さaに対する内挿体の長辺長さbの割合が76%である点が請求項を満たさないので、外装体の強度が不足した。但し、内挿体の浮き上がりや地金差しの発生は発生しなかった。
【0049】
また、参考例3は、外装体に内挿体を嵌め込んで一体としたSGプレートの孔を含む面積に対する前記孔を含む内挿体の面積の割合が29%である点が請求項を満たさないので、外装体への内挿体の嵌め込み部から若干の漏鋼が発生した。但し、内挿体の浮き上がりや地金差しの発生は発生しなかった。
【0050】
また、参考例5は、外装体の長辺長さaに対する内挿体の長辺長さbの割合が45%である点が請求項1を満たさず、かつ、請求項2,3の構成も満たさないので、内挿体の浮き上がりや地金差しの発生は発生しなかったものの、外装体への内挿体の嵌め込み部からの若干の漏鋼が発生した。
【0051】
一方、比較例1は、外装体の前記熱膨張率が内挿体の前記熱膨張率よりも低く、外装体の前記熱膨張率は7.3×10-6/℃で、請求項を満たすが、内挿体の厚みt/長辺長さbが0.03で請求項1を満たさない。また、外装体の長辺長さaに対する内挿体の長辺長さbの割合が40%と請求項を満たさない。従って、内挿体の浮き上がりや地金差しが発生した。
【0052】
また、比較例2,3は、内挿体の厚みt/長辺長さbは0.07であるが、外装体の前記熱膨張率が内挿体の前記熱膨張率よりも大きく請求項1を満たさないのに加えて、外装体の前記熱膨張率が9.0×10-6/℃、8.4×10-6/℃と大きい。
【0053】
また、比較例2は、外装体に内挿体を嵌め込んで一体としたSGプレートの孔を含む面積に対する前記孔を含む内挿体の面積の割合が25%と請求項を満たさない。一方、比較例3は、外装体の長辺長さaに対する内挿体の長辺長さbの割合が80%、外装体に内挿体を嵌め込んで一体としたSGプレートの孔を含む面積に対する前記孔を含む内挿体の面積の割合が55%と請求項を満たさない。
【0054】
従って、比較例2,3は、どちらも地金差しは発生しなかったが、内挿体の浮き上がりが発生した。
【0055】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【0056】
11 SGプレート
12 内挿体
12a 孔
13 外装体
図1
図2