特開 2024-7902 スライディングノズル装置用のプレート並びにその製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007902

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】スライディングノズル装置用のプレート並びにその製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 41/28 20060101AFI20240112BHJP

   F27D 3/14 20060101ALI20240112BHJP

   F27D 1/00 20060101ALI20240112BHJP

   B22D 41/30 20060101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

B22D41/28

F27D3/14 C

F27D1/00 D

B22D41/30

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022109295

(22)【出願日】2022-07-06

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-11-10

(71)【出願人】

【識別番号】000170716

【氏名又は名称】黒崎播磨株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】弁理士法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福永 新一

(72)【発明者】

【氏名】青山 祐大

(72)【発明者】

【氏名】桃田 裕之

【テーマコード（参考）】

4E014

4K051

4K055

【Ｆターム（参考）】

4E014MA04

4E014MA11

4E014MA26

4K051AA06

4K051BB01

4K055AA04

4K055JA07

(57)【要約】

【課題】プレート本体の亀裂や破壊を抑制することができ、併せてプレート本体に対する拘束力を従来の多重フープ方式に比べて強くすることもできるスライディングノズル装置用のプレート並びにその製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】耐火物からなるプレート本体Ａ１の外周側面に、帯状薄鉄板Ｂを複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートであって、前記フープを切断した際に解放される歪みを歪みゲージで測定する方法による、プレート本体Ａ１の内孔内周面の最大圧縮歪みが２００με以上１５００με以下である。このプレートは、帯状薄鉄板Ｂがプレート本体Ａ１の外周側面に接し始める部分において、帯状薄鉄板Ｂがプレート本体Ａ１の外周側面に倣うように、当該帯状薄鉄板Ｂを抑える押え治具３１を含む巻締機構３を備える製造装置を使用して得ることができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートであって、
前記フープを切断した際に解放される歪みを歪みゲージで測定する方法による、前記プレート本体の内孔内周面の最大圧縮歪みが２００με以上１５００με以下である、スライディングノズル装置用のプレート。

【請求項2】

前記プレート本体の外周側面の一部に凹部を有すると共に、前記凹部内に固定部材を有し、前記帯状薄鉄板の巻始端部が前記固定部材に固定されている、請求項１に記載のスライディングノズル装置用のプレート。

【請求項3】

前記フープには当該フープの最外層から前記固定部材まで達する孔があり、前記孔には前記フープと前記固定部材とを一体化する材料が充填されている、請求項２に記載のスライディングノズル装置用のプレート。

【請求項4】

耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートの製造方法であって、
前記プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締工程を含み、
前記巻締工程は、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に接し始める部分において、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に倣うように、押え治具によって前記帯状薄鉄板を抑える工程を含む、スライディングノズル装置用のプレートの製造方法。

【請求項5】

前記巻締工程は、前記帯状薄鉄板の巻始端部近傍を少なくとも１箇所で前記プレート本体の外周側面に押圧して固定する工程と、前記帯状薄鉄板の巻始端部近傍上に２層目の帯状薄鉄板を巻回する際に、前記帯状薄鉄板の巻始端部近傍を少なくとも１箇所で前記プレート本体の外周側面に押圧して固定しながら前記２層目の帯状薄鉄板を巻回する工程を含む、請求項４に記載のスライディングノズル装置用のプレートの製造方法。

【請求項6】

前記巻締工程では、前記帯状薄鉄板の加熱温度、前記帯状薄鉄板に付加する引張力、及び前記帯状薄鉄板の層数のうち少なくとも１つを変更することにより、前記プレート本体に対する拘束力を調整する、請求項４又は５に記載のスライディングノズル装置用のプレートの製造方法。

【請求項7】

耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートの製造装置であって、
前記プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締機構を備え、
前記巻締機構は、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に接し始める部分において、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に倣うように、当該帯状薄鉄板を抑える押え治具を含む、スライディングノズル装置用のプレートの製造装置。

【請求項8】

前記巻締機構は、前記帯状薄鉄板の巻始端部近傍を前記プレート本体の外周側面に押圧して固定するための押圧治具を少なくとも２つ含み、各押圧治具は、前記帯状薄鉄板の巻始端部近傍を前記プレート本体の外周側面に押圧して固定する固定位置と、前記帯状薄鉄板の巻始端部近傍上に２層目の帯状薄鉄板を巻回する際に、前記２層目の帯状薄鉄板の巻回の障害とならない退避位置とに移動可能である、請求項７に記載のスライディングノズル装置用のプレートの製造装置。

【請求項9】

前記帯状薄鉄板の加熱温度、前記帯状薄鉄板に付加する引張力、及び前記帯状薄鉄板の層数のうち少なくとも１つを変更する手段を含む、請求項７又は８に記載のスライディングノズル装置用のプレートの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳造装置に使用される取鍋やタンディシュ等の容器から排出する溶鋼流を制御するために用いるスライディングノズル装置用のプレート並びにその製造方法及び製造装置に関する。
なお、本発明においてスライディングノズル装置用のプレートとは、耐火物からなるプレート本体とフープ等を含んでスライディングノズル装置に装着される状態にした、一体の構造物としての板状部品のことをいう。

【背景技術】

【0002】

スライディングノズル装置用のプレートにおいて、本体部分をなす耐火物からなるプレート本体には、使用時の亀裂の抑制、回収時の崩壊防止等を目的として、外周側面に帯状の金属板を設置し、その帯状の金属板でプレート本体を拘束することが一般的である。
このプレート本体の外周側面に設置する帯状金属板には主として、比較的厚さが薄い帯状の金属板（以下「帯状薄鉄板」という。多くは厚さ約０．４～０．６ｍｍ程度。）を複数層巻回して多層構造とする、いわゆる多重フープ方式と、プレート本体の外周側面形状に合わせてループ形状に整形した、厚さが上記帯状薄鉄板よりも厚い（多くは厚さ約３ｍｍ以上）金属板を加熱して膨張させておいてプレート本体に嵌め込む、いわゆる焼嵌め方式（又はホットバンド方式とも称される）がある。

【0003】

ところが、従来の多重フープ方式は、（１）プレート本体に対する拘束力が焼嵌め方式に比べ弱く（約１／２程度）、（２）プレート本体の亀裂／破壊抑制効果が小さい、（３）プレートの多数回繰り返し使用時にフープが外れてプレート本体が崩壊する、等の問題があった。
その対策として、例えば特許文献１には「プレート（プレート本体と同意）の周側面上の一部に溝部を設け、この溝部に鋼帯（帯状薄鉄板と同意）の先端折曲部を嵌合し、鋼帯の残部をプレートの周側面周りに緊締巻付け固着したスライディングノズル用プレート」が提案されている。
この特許文献１は鋼帯（帯状薄鉄板）を引っ張りながらプレート本体に巻き付ける際に、少なくとも１層目の鋼帯（帯状薄鉄板）のプレート本体への固定が不十分なことから生じるフープの緩みや締付不良等を解消しようとするものである。
しかし、この提案の方法によっても、プレート本体に対する拘束力は十分とはいえないレベルであり、多重フープ方式が抱える上述の問題は依然として残されたままであった。そのため、直近はほとんどが焼嵌め方式に移行されている。

【0004】

ところで、プレート本体の外周側面形状は、上記特許文献１のほか特許文献２等にも示されているように、全ての外周側面が真円又はほぼ真円ではなく、屈曲部や直線若しくはほぼ直線部分を有し、又は長円形となっている。このような真円又はほぼ真円ではない形状では、プレート本体は帯状金属板により締め付けられ拘束されてはいるものの、全体に均一な締付力すなわち拘束力にはなり得ず、屈曲部付近には直線や緩やかな曲線部分よりも強い拘束力が働く。焼嵌め方式で用いる約３ｍｍ以上の厚さの帯状金属板では特に、その変形能が小さいこともあって、プレート本体に局部的な応力を発生させ、プレート本体に亀裂や破壊を生じやすい。
また、焼嵌め方式では、帯状金属板をプレート本体の外周側面形状に合わせてループ状にしていても、帯状金属板の熱膨張／収縮による変形がプレート本体の外周側面形状に追随しないので、プレート本体に対する拘束力は均一にはならない。プレート本体の外周側面形状に屈曲部を有する場合は特に、プレート本体の屈曲部近傍で部位ごとに密着度や拘束程度が異なってプレート本体の外周側面全体を均一な力で拘束することができず、また焼嵌め時や操業における使用時の温度変化に対する帯状金属板の部位ごとの挙動（具体的には膨張／収縮の程度）が異なるため、耐火物からなるプレート本体内部に不均一な応力を生じてプレート本体に亀裂や破壊を生じやすい。
更に、焼嵌め方式では、個々のプレート本体の外周側面形状に合致させるループ状金属板の製作やプレート本体への設置作業においては微妙な調整が困難であって、精度が低い、自動化が困難であるか、自動化を実現するためには大がかりな装置等が必要になって、材料・設置作業費等のコストが高くなる、等の問題もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実願昭５９－１７３６１５号（実開昭６１－８７６５２号）のマイクロフィルム

【特許文献2】特公昭５８－４８８３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

以上に鑑み本発明が解決しようとする課題は、プレート本体の亀裂や破壊を抑制することができ、併せてプレート本体に対する拘束力を従来の多重フープ方式に比べて強くすることもできるスライディングノズル装置用のプレート並びにその製造方法及び製造装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために本発明者らは、実操業における各種プレート本体の亀裂や破壊の発生状況を詳細に観察しその原因について解析した。その結果、実操業においてプレート本体の亀裂や破壊を抑制するには、プレート本体の外周側面に設置する帯状金属板によるプレート本体に対する拘束力の均一性を向上させることが肝要であるとことがわかった。そこで、本発明者らはプレート本体の外周側面に設置する帯状金属板の設置方式として、焼嵌め方式ではなく多重フープ方式を採用することとした。
一方、多重フープ方式では、プレート本体に対する拘束力が焼嵌め方式に比べ弱く、プレート本体の亀裂／破壊抑制効果が小さいといった問題が指摘されていた。そこで本発明者らは、実操業における各種プレート本体の亀裂や破壊の発生状況と、プレート本体に対する拘束力との関係についても詳しく解析した。その結果、多重フープ方式の実操業においてプレート本体の亀裂や破壊を抑制するには、プレート本体に対する拘束力の大きさと相関のあるプレート本体の内孔内周面の最大圧縮歪みを、従来の多重フープ方式と比べて大きくした特定の範囲内とすればよいことがわかった。具体的には、プレート本体の内孔内周面の最大圧縮歪みを特定の範囲内とするために、帯状薄鉄板がプレート本体の外周側面に倣うように帯状薄鉄板を抑える押え治具を用いた方法及び装置の検討も含めて、本発明を完成させるに至った。

【0008】

すなわち、本発明の一観点によれば、次のスライディングノズル装置用のプレートが提供される。
耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートであって、
前記フープを切断した際に解放される歪みを歪みゲージで測定する方法による、前記プレート本体の内孔内周面の最大圧縮歪みが２００με以上１５００με以下である、スライディングノズル装置用のプレート。

【0009】

また、本発明の他の観点によれば、次のスライディングノズル装置用のプレートの製造方法が提供される。
耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートの製造方法であって、
前記プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締工程を含み、
前記巻締工程は、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に接し始める部分において、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に倣うように、押え治具によって前記帯状薄鉄板を抑える工程を含む、スライディングノズル装置用のプレートの製造方法。

【0010】

また、本発明の更に他の観点によれば、次のスライディングノズル装置用のプレートの製造装置が提供される。
耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートの製造装置であって、
前記プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締機構を備え、
前記巻締機構は、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に接し始める部分において、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に倣うように、当該帯状薄鉄板を抑える押え治具を含む、スライディングノズル装置用のプレートの製造装置。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、スライディングノズル装置用のプレートにおいてプレート本体の亀裂や破壊を抑制することができる。また、プレート本体に対する拘束力を従来の多重フープ方式に比べて強くすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係るスライディングノズル装置用のプレートの製造装置の構成例を示す図で、上段は平面図、下段は正面図。

【図2】プレート本体の外周側面に帯状薄鉄板の巻始端部を固定した状態の模式図。

【図3】帯状薄鉄板の巻始端部の固定方法の一例を示す模式図。

【図4】帯状薄鉄板の巻始端部の固定方法の他の例を示す模式図。

【図5】プレート本体の外周側面の一部に設ける凹部の形状例を示す模式図。

【図6】帯状薄鉄板がプレート本体の外周側面に倣うように帯状薄鉄板を抑える押え治具を用いた巻締工程を示す模式図。

【図7】２層目の帯状薄鉄板を巻回する工程を示す模式図。

【図8】フープと固定部材とを一体化した構成例を示す模式図。

【図9】実施例、比較例及び参考例に用いたプレート本体の形状及び寸法を示す図。

【図10】プレート本体の内孔内周面の最大圧縮歪みの測定方法を示す模式図。

【図11】実施例、比較例及び参考例のプレートにおけるプレート本体の内孔内周面の最大圧縮歪みの測定結果を示すグラフ。

【図12】帯状薄鉄板の加熱温度と最大圧縮歪みとの関係を示すグラフ。

【図13】帯状薄鉄板に付加する引張力と最大圧縮歪みとの関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0013】

まず、本発明に係るスライディングノズル装置用のプレートの製造装置（以下「プレート製造装置」という。）について説明する。図１に、プレート製造装置の構成例を示しており、上段は平面図、下段は正面図である。

【0014】

同図に示すプレート製造装置は、スライディングノズル装置用のプレート（以下、単に「プレート」という。）の本体であるプレート本体Ａ１を保持するプレート保持機構１と、プレート本体Ａ１の外周側面に複数層巻回されてフープを構成する帯状薄鉄板Ｂを保持する鉄板保持機構２と、プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板Ｂを加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締機構３とを備えている。

【0015】

プレート保持機構１は、プレート本体Ａ１を載置する載置台１１と、この載置台１１を水平面内で回転させるモーター１２とを含む。具体的にはモーター１２が、載置台１１の下面から鉛直下方に伸びている回転軸１１１をその軸芯周りに回転させることで、載置台１１が水平面内で回転する。本実施形態においてモーター１２は、インバーターによる回転速度の制御が可能であり、またその回転数の制御も可能である。

【0016】

図１の上段に表れているように載置台１１には、プレート本体Ａ１を載置台１１に固定するための固定手段として固定治具１３が複数箇所（本実施形態では１０箇所）に組み込まれている。これら固定治具１３はプレート本体Ａ１の外周側面に対して進退可能に組み込まれており、プレート本体Ａ１を載置台１１に固定する際には、これら固定治具１３の先端がプレート本体Ａ１の外周側面に突き当たる位置まで前進させてその位置でクランプする。なお、本実施形態では、これら固定治具１３の先端がプレート本体Ａ１の外周側面に帯状薄鉄板Ｂを巻回する際に邪魔にならないように、これら固定治具１３の先端はプレート本体Ａ１の外周側面の下端側（例えばプレート本体Ａ１の下端面から数ｍｍの高さ位置）に突き当たるようにしている。
なお、プレート本体Ａ１を載置台１１に固定するための固定手段の態様としては、本実施形態のような固定治具１３には限定されず、磁石や真空による吸着力を利用する態様や、プレート本体Ａ１の内孔Ａ１ａ内に固定治具を装着して固定する態様などとすることができる。

【0017】

鉄板保持機構２は、コイル状に巻かれた帯状薄鉄板Ｂを保持する保持台２１と、この保持台２１の下面から鉛直下方に伸びている回転軸２１１をその軸芯周りに回転可能に支持する軸受部２２とを含む。保持台２１に保持されているコイル状の帯状薄鉄板Ｂは、保持台２１が水平面内で回転することで払い出される。実際には、帯状薄鉄板Ｂをプレート本体Ａ１の外周側面に巻回する際に帯状薄鉄板Ｂが引っ張られることにより保持台２１が回転し、それに伴い帯状薄鉄板Ｂが払い出される。
本実施形態において軸受部２２はブレーキ機構としてエアブレーキ２２１を含んでいる。このエアブレーキ２２１は、回転軸２１１に対してエア圧に応じたブレーキ力を作用させる。その結果、保持台２１の回転にブレーキ力が作用する。本実施形態では、このブレーキ力により帯状薄鉄板Ｂに対して引張力を付加する。そしてこのブレーキ力の強弱はエアブレーキ２２１のエア圧の高低により調整可能であり、これにより帯状薄鉄板Ｂに付加する引張力が変更可能である。
なお、図示していないが、鉄板保持機構２は保持台２１から払い出された帯状薄鉄板Ｂの鉛直方向の位置（高さ）を調整する手段を含むことができる。

【0018】

巻締機構３は押え治具３１を含む。詳細は後述するが押え治具３１は、帯状薄鉄板Ｂがプレート本体Ａ１の外周側面に接し始める部分において、帯状薄鉄板Ｂがプレート本体Ａ１の外周側面に倣うように帯状薄鉄板Ｂを抑える。本実施形態において押え治具３１は、その中間部がピン３１１周りに回転可能に取り付けられている。また、押え治具３１の基端部は、エアシリンダー３１２のシリンダーロッド３１２ａに接続されている。すなわちエアシリンダー３１２のシリンダーロッド３１２ａが進退することにより、押え治具３１がピン３１１周りに回転する。これにより、押え治具３１の先端の押え部３１ａが、プレート本体Ａ１の外周側面に倣うように変位可能となっている。なお、本実施形態において押え部３１ａは、プレート本体Ａ１の外周側面に沿って転動するローラーによって構成されている。

【0019】

本実施形態において巻締機構３は、２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂを更に含む。詳細は後述するが、２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂはそれぞれ、帯状薄鉄板Ｂをプレート本体Ａ１の外周側面に巻回する際に、その帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍をプレート本体Ａ１の外周側面に押圧して固定する。また、２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂはそれぞれ、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍をプレート本体Ａ１の外周側面に押圧して固定する固定位置と、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍上に２層目の帯状薄鉄板を巻回する際に、その２層目の帯状薄鉄板の巻回の障害とならない退避位置とに移動可能である。本実施形態において２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂはそれぞれ、水平方向及び鉛直方向に移動可能であり、この水平方向及び鉛直方向の移動の組合せにより上述の固定位置と退避位置とに移動可能となっている。

【0020】

本実施形態においてプレート製造装置は、帯状薄鉄板Ｂを加熱する加熱手段として誘導加熱コイル４を備えている。この誘導加熱コイル４は、鉄板保持機構２からプレート保持機構１へ向けて水平方向に移動する帯状薄鉄板Ｂを誘導加熱により加熱する。また、誘導加熱コイル４には、誘導加熱コイル４により加熱された帯状薄鉄板Ｂの温度を計測する温度計として放射温度計４１が付属している。本実施形態において誘導加熱コイル４は、放射温度計４１で計測される温度が予め設定された目標温度となるように帯状薄鉄板Ｂを加熱する。ここで、上記目標温度は設定変更可能であり、目標温度の設定を変更することにより帯状薄鉄板Ｂの加熱温度を変更することができる。
なお、帯状薄鉄板Ｂを加熱する加熱手段の加熱方式は誘導加熱には限定されず、通電加熱やガスバーナー加熱とすることもできる。また、温度計の方式も放射温度計には限定されず、赤外線温度計などその他の非接触温度計を用いてもよい。

【0021】

次に、図１のプレート製造装置を用いたプレートの製造方法について説明する。
まず、図２に模式的に示しているように、載置台１１に固定したプレート本体Ａ１の外周側面の所定箇所に帯状薄鉄板Ｂの巻始端部を固定する。本実施形態においてプレート本体Ａ１は、その外周側面の一部に凹部Ａ１ｂを有し、この凹部Ａ１ｂのある箇所に帯状薄鉄板Ｂの巻始端部を固定する。

【0022】

図３に、その固定方法の一例を示している。この例では帯状薄鉄板Ｂの巻始端部を、凹部Ａ１ｂを覆うように配置し（図３（ａ））、その後、溶接機５を使用して帯状薄鉄板Ｂの巻始端部の外側から凹部Ａ１ｂ内に向けて貫通溶接する（図３（ｂ）～（ｃ））。その結果、帯状薄鉄板Ｂの溶融物が凹部Ａ１ｂ内に侵入し固化して固定部材Ａ１ｃとなり、この固定部材Ａ１ｃに帯状薄鉄板Ｂの巻始端部が固定される。

【0023】

図４に、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部の固定方法の他の例を示している。この例では凹部Ａ１ｂ内に予め鉄などからなる固定部材Ａ１ｃを入れておく（図４（ａ））。あとは図３の例と同様に、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部を、凹部Ａ１ｂを覆うように配置し（図４（ｂ））、その後、溶接機５を使用して帯状薄鉄板Ｂの巻始端部の外側から凹部Ａ１ｂ内に向けて貫通溶接する（図４（ｃ）～（ｄ））。その結果、凹部Ａ１ｂ内の固定部材Ａ１ｃと帯状薄鉄板Ｂの巻始端部とが溶接されて、固定部材Ａ１ｃに帯状薄鉄板Ｂの巻始端部が固定される。

【0024】

図３及び図４のいずれにおいても得られたプレートの構成としては、プレート本体Ａ１は、その外周側面の一部に凹部Ａ１ｂを有すると共に、凹部Ａ１ｂ内に固定部材Ａ１ｃを有し、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部が固定部材Ａ１ｃに固定されている構成である。このように、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部を凹部Ａ１ｂ内の固定部材Ａ１ｃに固定することで、プレート本体Ａの外周側面に帯状薄鉄板Ｂを巻回する際に、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部が位置ズレすることを抑制することができ、プレート本体Ａに対する拘束力の強化に寄与できる。
なお、図３及び図４に示している溶接機５は、図１では図示を省略している。
また、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部と凹部Ａ１ｂ内の固定部材Ａ１ｃとを固定する手段は溶接には限定されず、ねじ込み、打ち込みといった機械的手段、あるいは接着とすることもできる。

【0025】

ここで凹部Ａ１ｂの形状は、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部が位置ズレすることを抑制する観点から、図５に例示しているように帯状薄鉄板Ｂの引張方向（図５中の矢印方向）に対して鋭角をなす内壁面Ａ１ｂ１を含む形状であることが好ましい。

【0026】

帯状薄鉄板Ｂの巻始端部と凹部Ａ１ｂ内の固定部材Ａ１ｃとの固定が完了したら、図２に模式的に示しているように、２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂをそれぞれ固定位置へ移動させる。これにより、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍が２箇所（２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂ）でプレート本体の外周側面に押圧されて固定される。なお、図２では帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍を２箇所で固定するようにしているが、少なくとも１箇所（２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂの少なくとも一方）で固定するようにすればよい。このように、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍を少なくとも１箇所でプレート本体Ａ１の外周側面に押圧して固定することで、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部が位置ズレすることを抑制することができ、プレート本体Ａに対する拘束力の強化に寄与できる。

【0027】

帯状薄鉄板Ｂの巻始端部及び巻始端部近傍の固定が完了したら、プレート本体Ａ１の外周側面に、帯状薄鉄板Ｂを加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締工程を行う。具体的には載置台１１に固定したプレート本体Ａ１をモーター１２の駆動により水平面内で回転させることにより、プレート本体Ａ１の外周側面に帯状薄鉄板Ｂを巻回及び巻締をする。そしてこの巻締工程は、図６に模式的に示しているように、帯状薄鉄板Ｂがプレート本体Ａ１の外周側面に接し始める部分において、帯状薄鉄板Ｂがプレート本体Ａ１の外周側面に倣うように、押え治具３１によって帯状薄鉄板Ｂを抑える工程を含む。
また、この巻締工程において帯状薄鉄板Ｂには、上述のエアブレーキ２２１のブレーキ力により所定の引張力が付加され、またその帯状薄鉄板Ｂは上述の誘導加熱コイル４により所定の温度に加熱されている。
このように本実施形態において巻締工程では、プレート本体Ａ１の外周側面に、帯状薄鉄板Ｂを加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をし、更にその際、帯状薄鉄板Ｂがプレート本体Ａ１の外周側面に倣うように押え治具３１によって帯状薄鉄板Ｂを抑える。これにより、プレート本体Ａ１に対する拘束力を従来の多重フープ方式に比べて強くすることができる。

【0028】

ここでプレート本体Ａ１に対する拘束力は、帯状薄鉄板Ｂの加熱温度、帯状薄鉄板Ｂに付加する引張力、及び帯状薄鉄板Ｂの層数のうち少なくとも１つを変更することにより調整することができる。
このうち、帯状薄鉄板Ｂの加熱温度は上述の通り、誘導加熱コイル４による加熱の目標温度の設定を変更することにより変更することができ、例えば２００～８００℃の範囲内で変更することができる。
また、帯状薄鉄板Ｂに付加する引張力は上述の通り、エアブレーキ２２１のブレーキ力の強さを変更することにより変更することができ、例えば３０～４００ｋｇｆ（約０．３～４ｋＮ）の範囲内で変更することができる。
更に帯状薄鉄板Ｂの層数は、モーター１２の回転数すなわち帯状薄鉄板Ｂの巻回数を変更することにより変更することができ、例えば２～１０層の範囲内で変更することができる。

【0029】

次に、２層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する工程について説明する。図２を参照して説明したように１層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する際には、その帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍を少なくとも１箇所（２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂの少なくとも一方）で固定したうえで巻締を行う。その後、１層目の帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍上に２層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する際にも図７に模式的に示しているように、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍を少なくとも１箇所（２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂの少なくとも一方）でプレート本体Ａ１の外周側面に押圧して固定しながら２層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する。具体的には図７（ａ）～（ｅ）に順次示しているように、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍上に２層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する際、２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂを順次、上述の固定位置と退避位置とに移動させることにより、帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍を少なくとも１箇所でプレート本体Ａ１の外周側面に押圧して固定しながら２層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する。なお、図７では、２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂのうち固定位置に移動させた押圧治具のみを図示し、退避位置に移動させた押圧治具を図示しないことにより、固定位置に移動させた押圧治具と退避位置に移動させた押圧治具とを区別している。

【0030】

このように、１層目の帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍上に２層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する際に、１層目の帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍を少なくとも１箇所（２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂの少なくとも一方）でプレート本体Ａ１の外周側面に押圧して固定しながら２層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回することで、１層目の帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍上に２層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する際に１層目の帯状薄鉄板Ｂに緩みが生じることを抑制することができ、プレート本体Ａに対する拘束力の強化に寄与できる。また、２層目の帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍上に３層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する際にも、２層目の帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍を少なくとも１箇所（２つの押圧治具３２Ａ，３２Ｂの少なくとも一方）でプレート本体Ａ１の外周側面側に押圧して固定しながら３層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回することができる。これにより、２層目の帯状薄鉄板Ｂの巻始端部近傍上に３層目の帯状薄鉄板Ｂを巻回する際に１層目及び２層目の帯状薄鉄板Ｂに緩みが生じることを抑制することができ、プレート本体Ａに対する拘束力の強化に寄与できる。

【0031】

このようにして、プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されたプレートを得ることができる。そしてこのプレートによれば、後述の実施例で示すようにプレート本体に対する拘束力を従来の多重フープ方式に比べて強くすることができる。より具体的には、フープを切断した際に解放される歪みを歪みゲージで測定する方法による、プレート本体の内孔内周面の最大圧縮歪みを２００με以上１５００με以下とすることができ、これによりプレート本体の亀裂や破壊を抑制することができる。なお、上述の最大圧縮歪みの上限値（１５００με）は、従来のホットバンド方式の実績値等を考慮して設定した。

【0032】

ここで、図８に模式的に示しているように、プレート本体Ａ１の外周側面に帯状薄鉄板Ｂを複数層巻回してなるフープＡ２には、例えば図３及び図４で説明したように溶接機５を使用してフープＡ２の外側から凹部Ａ１ｂ内に向けて貫通溶接することで、フープＡ２の最外層から固定部材Ａ１ｃまで達する孔Ａ２ａを設けると共に、この孔Ａ２ａにフープＡ２と固定部材Ａ１ｃとを一体化する材料（図８の例では帯状薄鉄板Ｂの溶融物）が充填された構成とすることもできる。このような構成とすることで、フープＡ２に緩みが生じることを抑制することができ、プレート本体Ａに対する拘束力の強化に寄与できる。

【0033】

なお、上述の製造装置及び製造方法において最も重要な技術的特徴は、図６に示したように、巻締の際に帯状薄鉄板Ｂがプレート本体Ａ１の外周側面に倣うように押え治具３１によって帯状薄鉄板Ｂを抑えることにある。すなわち、本発明の製造装置及び製造方法において、図３～５、図７及び図８に示した技術的特徴は省略可能である。

【実施例0034】

本発明の実施例として上述の製造装置及び製造方法により多重フープ方式のプレートを複数作製した。また、比較例として上記特許文献２に開示されている従来の製造方法により多重フープ方式のプレートを複数作製した。更に、参考例としてホットバンド方式のプレートも複数作製した
図９に、これら実施例、比較例及び参考例に用いたプレート本体Ａ１の形状及び寸法を示している。このプレート本体Ａ１は耐火物からなり、その耐火物の弾性率は４６～５３ＧＰａの範囲内であった。
また、実施例及び比較例に用いた帯状薄鉄板の材質は一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００とし、寸法は１ｍｍ厚×３０ｍｍ幅とした。更に実施例及び比較例の多重フープ方式において、帯状薄鉄板の加熱温度は７００℃、引張力は１５０ｋｇｆとした。また、帯状薄鉄板の層数は実施例では３～６層、比較例では６～８層とした。
一方、ホットバンド方式である参考例に用いた金属板（ＨＢ）の材質も一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００とし、寸法は３～６ｍｍ厚×３０ｍｍ幅とした。また、ホットバンド方式において金属板（ＨＢ）の加熱温度は４００～６００℃とした。

【0035】

実施例、比較例及び参考例として作製した各プレートについて、プレート本体に対する拘束力の大きさと相関のあるプレート本体の内孔内周面の最大圧縮歪みを測定した。図１０に、この最大圧縮歪みの測定方法を模式的に示している。同図に示すように、プレート本体Ａ１の内孔Ａ１ａの内周面の摺動面Ａ１ｄ側の４箇所にそれぞれ歪みゲージＣ１～４を均等に貼り、その後フープＡ２を切断し、このとき解放される歪みを歪みゲージＣ１～４で測定し、その最大値を最大圧縮歪みとする。ここで、歪みゲージＣ１～４の種類は「箔歪みゲージ」とし、その大きさは内孔Ａ１ａの内周面の摺動面Ａ１ｄ側の４箇所に均等に貼り付けることができる程度の大きさとする。具体的に今回の実施例、比較例及び参考例においてはゲージ長が５ｍｍ、ゲージ幅が１．４ｍｍのものを用いた。

【0036】

図１１に、その測定結果を示している。なお、同図において１つのプロットが１つのプレートの測定結果である。
同図より従来の多重フープ方式である比較例では最大圧縮歪みは２００με未満であった。これに対して、実施例ではいずれも最大圧縮歪みが２００με以上１５００με以下であり、参考例であるホットバンド方式と同等の拘束力が得られた。
なお、実施例では帯状薄鉄板の層数を増やすに従い最大圧縮歪みが大きくなる傾向が見られたが、比較例では帯状薄鉄板の層数を増やしても最大圧縮歪みは必ずしも大きくならなかった。その理由は、比較例では巻締の際に実施例のように押え治具を使用していないことから、１、２層目が緩んでしまい、その上から層数を重ねたとしても拘束力は強くならず、結果として最大圧縮歪みが大きくならないためである。
また、参考例では実施例に比べ、最大圧縮歪みのバラツキが大きくなっている。ここで、最大圧縮歪みのバラツキは、プレート本体の形状、材質（弾性率）等のバラツキやフープを設置するときの加熱温度等の条件のバラツキなどに起因するが、参考例であるホットバンド方式ではフープ自体の寸法のバラツキもあることから、最大圧縮歪みのバラツキが大きくなっている。
以上より、本発明の多重フープ方式によれば、ホットバンド方式に比べてプレート本体に対する拘束力の均一性が向上し、しかも従来の多重フープ方式に比べて拘束力を強くすることができ、その結果、スライディングノズル装置用のプレートにおいてプレート本体の亀裂や破壊を抑制することができるといえる。

【0037】

次に、本発明の多重フープ方式において、プレート本体に対する拘束力を調整する調整例を例示する。
本調整例で用いたプレート本体Ａ１の形状及び寸法は先の実施例と同じとし（図９参照）、耐火物の弾性率も先の実施例と同じ４６～５３ＧＰａの範囲内とした。一方、帯状薄鉄板の層数は５層とした。そして、調整例１では帯状薄鉄板の加熱温度、調整例２では帯状薄鉄板に付加する引張力を変化させ、それぞれ最大圧縮歪みを測定した。

【0038】

図１２及び図１３に、それぞれ調整例１及び調整例２における最大圧縮歪みの測定結果を示している。図１２及び図１３より、帯状薄鉄板の加熱温度、帯状薄鉄板に付加する引張力を変化させることにより、最大圧縮歪み、すなわちプレート本体に対する拘束力を調整できることがわかる。

【符号の説明】

【0039】

Ａ プレート
Ａ１ プレート本体
Ａ１ａ 内孔
Ａ１ｂ 凹部
Ａ１ｂ１ 帯状薄鉄板の引張方向に対して鋭角をなす内壁面
Ａ１ｃ 固定部材
Ａ１ｄ 摺動面
Ａ２ フープ
Ａ２ａ 孔
Ｂ 帯状薄鉄板
Ｃ１～４ 歪みゲージ
１ プレート保持機構
１１ 載置台
１１１ 回転軸
１２ モーター
１３ 固定治具（固定手段）
２ 鉄板保持機構
２１ 保持台
２１１ 回転軸
２２ 軸受部
２２１ エアブレーキ（ブレーキ機構）
３ 巻締機構
３１ 押え治具
３１ａ 押え部（ローラー）
３１１ ピン
３１２ エアシリンダー
３１２ａ シリンダーロッド
３２Ａ，３２Ｂ 押圧治具
４ 誘導加熱コイル（加熱手段）
４１ 放射温度計（温度計）
５ 溶接機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2022-09-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項4】

耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートの製造方法であって、
前記プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締工程を含み、
前記巻締工程は、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に接し始める部分において前記プレート本体の外周側面に倣うように、当該プレート本体の外周側面に沿って変位する押え治具によって前記帯状薄鉄板を抑える工程を含む、スライディングノズル装置用のプレートの製造方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項7】

耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートの製造装置であって、
前記プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締機構を備え、
前記巻締機構は、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に接し始める部分において前記プレート本体の外周側面に倣うように、当該プレート本体の外周側面に沿って変位しながら当該帯状薄鉄板を抑える押え治具を含む、スライディングノズル装置用のプレートの製造装置。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

また、本発明の他の観点によれば、次のスライディングノズル装置用のプレートの製造方法が提供される。
耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートの製造方法であって、
前記プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締工程を含み、
前記巻締工程は、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に接し始める部分において前記プレート本体の外周側面に倣うように、当該プレート本体の外周側面に沿って変位する押え治具によって前記帯状薄鉄板を抑える工程を含む、スライディングノズル装置用のプレートの製造方法。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0010】

また、本発明の更に他の観点によれば、次のスライディングノズル装置用のプレートの製造装置が提供される。
耐火物からなるプレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を複数層巻回してなるフープが設置されているスライディングノズル装置用のプレートの製造装置であって、
前記プレート本体の外周側面に、帯状薄鉄板を加熱しながらかつ引張力を付加しながら巻締をする巻締機構を備え、
前記巻締機構は、前記帯状薄鉄板が前記プレート本体の外周側面に接し始める部分において前記プレート本体の外周側面に倣うように、当該プレート本体の外周側面に沿って変位しながら当該帯状薄鉄板を抑える押え治具を含む、スライディングノズル装置用のプレートの製造装置。