(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】
(24)【登録日】2022-03-08
(45)【発行日】2022-03-16
(54)【発明の名称】鋳造用のスライディングゲート
(51)【国際特許分類】
B22D 41/24 20060101AFI20220309BHJP
B22D 41/32 20060101ALI20220309BHJP
B22D 41/34 20060101ALI20220309BHJP
B22D 11/10 20060101ALI20220309BHJP
【ＦＩ】
B22D41/24
B22D41/32
B22D41/34
B22D11/10 340A
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020504366
(86)(22)【出願日】2017-12-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-10-01
(86)【国際出願番号】 KR2017015332
(87)【国際公開番号】W WO2019027109
(87)【国際公開日】2019-02-07
【審査請求日】2020-01-28
(31)【優先権主張番号】10-2017-0098128
(32)【優先日】2017-08-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】592000691
【氏名又は名称】ポスコ
【氏名又は名称原語表記】ＰＯＳＣＯ
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】リ，ヨン ジュ
【審査官】坂口 岳志
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－１１０５４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１２１０４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｄ ３３／００－４７／０２
Ｂ２２Ｄ １１／００－１１／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数枚のプレートを備える鋳造用のスライディングゲートであって、前記プレートは、溶鋼の移動経路として用いられる開口が形成される内胴体と、前記内胴体の外側に配置される外胴体と、を備え、
前記溶鋼と直接的に接触する前記内胴体は、カーボンファイバーとカーバイドとから構成され、
前記外胴体は、Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物から構成され、
前記カーボンファイバーと前記カーバイドとを合計した全１００重量％に対して、前記カーボンファイバーは、４０～５０重量％含み、前記カーバイドは、５０～６０重量％含み、
前記カーボンファイバーは、前記内胴体内において前記内胴体の長さ方向、幅方向及び高さ方向のうちの少なくともいずれか１つの方向に延びるように配列され、
前記カーバイドは、前記カーボンファイバーの間に配列されて前記カーボンファイバーを結合することを特徴とする鋳造用のスライディングゲート。
【請求項2】
前記内胴体は、取り外し自在に前記外胴体に嵌合し、前記内胴体は、自重により前記外胴体に固定されることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用のスライディングゲート。
【請求項3】
複数枚のプレートを備える鋳造用のスライディングゲートであって、前記プレートは、溶鋼の移動経路として用いられる開口が形成される内胴体と、前記内胴体の外側に配置される外胴体と、を備え、前記外胴体は、Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物から構成され、前記内胴体は、前記開口が形成される第１の胴体と、前記第１の胴体の外側に配置される第２の胴体と、を備え、
前記外胴体にひび割れが外周部に伝搬されることを防止するように、少なくとも前記第２の胴体は、カーボンファイバーとカーバイドとから構成され、
前記カーボンファイバーと前記カーバイドとを合計した全１００重量％に対して、前記カーボンファイバーは、４０～５０重量％含み、前記カーバイドは、５０～６０重量％含み、
前記カーボンファイバーは、前記内胴体内において前記内胴体の長さ方向、幅方向及び高さ方向のうちの少なくともいずれか１つの方向に延びるように配列され、前記カーバイドは、前記カーボンファイバーの間に配列されて前記カーボンファイバーを結合することを特徴とする鋳造用のスライディングゲート。
【請求項4】
前記第１の胴体は、前記第２の胴体に嵌合し、前記第２の胴体は、前記外胴体に嵌合することを特徴とする請求項３に記載の鋳造用のスライディングゲート。
【請求項5】
前記内胴体と前記外胴体は、取り外し自在に結合され、前記内胴体と前記外胴体との間に空間を形成することを特徴とする請求項２又は４に記載の鋳造用のスライディングゲート。
【請求項6】
前記カーボンファイバーは、０．５～１．５ｃｍの長さに形成し、前記カーボンファイバーは、前記内胴体に分散されることを特徴とする請求項１又は３に記載の鋳造用のスライディングゲート。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋳造用のスライディングゲートに係り、より詳しくは、熱衝撃による損傷を抑えることのできる鋳造用のスライディングゲートに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、鋳片は、鋳型に収容された溶鋼が冷却帯を経て冷却されながら製造される。例えば、連続鋳造工程は、所定の内部形状を有する鋳型に溶鋼を注入し、鋳型内において半凝固された鋳片を連続して鋳型の下側に引き抜いてスラブ、ブルーム、ビレット、ビームブランクなどの多種多様な形状の半製品を製造する工程である。
このような連続鋳造工程は、タンディッシュと、鋳型、及び鋳片を冷却し且つ押下する２次冷却帯を備える連続鋳造装置を用いて行われ得る。ここで、タンディッシュに収容された溶鋼は、タンディッシュの下部に配備されるノズル組立て体を介して鋳型に供給され得る。ノズル組立て体は、タンディッシュの下部に配備されて溶鋼を排出する上ノズルと、上ノズルの下部に配備される浸漬ノズルと、からなってもよい。このとき、鋳型に供給される溶鋼量は、ストッパーやスライディングゲートにより調節可能である。
このような連続鋳造工程は、タンディッシュと、鋳型、及び鋳片を冷却し且つ押下する２次冷却帯を備える連続鋳造装置を用いて行われ得る。ここで、タンディッシュに収容された溶鋼は、タンディッシュの下部に配備されるノズル組立て体を介して鋳型に供給され得る。ノズル組立て体は、タンディッシュの下部に配備されて溶鋼を排出する上ノズルと、上ノズルの下部に配備される浸漬ノズルと、からなってもよい。このとき、鋳型に供給される溶鋼量は、ストッパーやスライディングゲートにより調節可能である。
【0003】
中でも、スライディングゲートとしては、主として上プレート、中プレート及び下プレートから構成される３板式のものが使用可能である。このようなスライディングゲートは、それぞれのプレートに開口が形成されており、中プレートを上プレートと下プレートとの間において往復動させることにより、中プレートの開口と上、下プレートの開口との間の重なり合いの度合いを調節することができる。換言すれば、上プレートと下プレートにそれぞれ形成される開口が中プレートに形成される開口により開かれる面積を調節することにより、鋳型に供給される溶鋼の量を制御することができる。
【0004】
ところが、それぞれのプレートに形成される開口の周りは高温の溶鋼に直接触れるため、熱衝撃によりひび割れ（ｃｒａｃｋ）が生じ易い。このため、溶鋼がひび割れに沿って外部に流出されて操業を中断しなければならないという不都合や、ひび割れを介して外気が流れ込むことにより溶鋼内の介在物が増えて鋳片の品位を低下させるという不都合がある。
また、プレートは一体形に形成され、開口の周りにおいて形成されるひび割れは、プレートの外周部に沿って伝搬されてプレートの全体にわたって形成される。このため、たとえプレートの一部においてひび割れが生じたとしても、プレートの全体にわたってひび割れが生じる虞があるため、新たなプレートに取り替えなければならない。普通、鋳造を約３～４回行ってからプレートを取り替えるが、ひび割れが生じる場合には、使用回数によらずに取り替えなければならないため、生産性及びコストダウンの側面からみて好ましくない。
また、プレートは一体形に形成され、開口の周りにおいて形成されるひび割れは、プレートの外周部に沿って伝搬されてプレートの全体にわたって形成される。このため、たとえプレートの一部においてひび割れが生じたとしても、プレートの全体にわたってひび割れが生じる虞があるため、新たなプレートに取り替えなければならない。普通、鋳造を約３～４回行ってからプレートを取り替えるが、ひび割れが生じる場合には、使用回数によらずに取り替えなければならないため、生産性及びコストダウンの側面からみて好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】大韓民国公開特許第２００４－０１１０８９２号公報
【文献】日本国公開特許第２００３－１８１６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、熱衝撃による損傷を抑えて寿命を向上させることのできる鋳造用のスライディングゲートを提供することにある。
本発明の他の目的は、プレートの少なくとも一部を取り替えることのできる鋳造用のスライディングゲートを提供することにある。
本発明の他の目的は、プレートの少なくとも一部を取り替えることのできる鋳造用のスライディングゲートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施の形態に係る鋳造用のスライディングゲートは、複数枚のプレートを備える鋳造用のスライディングゲートであって、前記プレートの少なくとも一部は、カーボンファイバーとカーバイドとを含むことを特徴とする。
【0008】
前記プレートは、溶鋼の移動経路として用いられる開口を備え、少なくとも前記開口の周りは、カーボンファイバーとカーバイドとを含むことが好ましい。
前記プレートは、前記開口が形成される内胴体と、前記内胴体の外側に配置される外胴体と、を備え、前記内胴体の少なくとも一部は、カーボンファイバーとカーバイドとを含むことがよい。
前記プレートは、前記開口が形成される内胴体と、前記内胴体の外側に配置される外胴体と、を備え、前記内胴体の少なくとも一部は、カーボンファイバーとカーバイドとを含むことがよい。
【0009】
前記内胴体は、取り外し自在に前記外胴体に嵌合し、前記内胴体は、自重により前記外胴体に固定されることがよい。
前記外胴体は、Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物を含むことができる。
前記内胴体は、前記開口が形成される第１の胴体と、前記第１の胴体の外側に配置される第２の胴体と、を備え、少なくとも前記第２の胴体は、カーボンファイバーとカーバイドとを含むことが好ましい。
前記外胴体は、Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物を含むことができる。
前記内胴体は、前記開口が形成される第１の胴体と、前記第１の胴体の外側に配置される第２の胴体と、を備え、少なくとも前記第２の胴体は、カーボンファイバーとカーバイドとを含むことが好ましい。
【0010】
前記第１の胴体は、前記第２の胴体に嵌合し、前記第２の胴体は、前記外胴体に嵌合することがよい。
前記カーボンファイバーと前記カーバイドとを合計した全１００重量％に対して、前記カーボンファイバーは、４０～５０重量％含み、前記カーバイドは、５０～６０重量％含むことが好ましい。
前記カーボンファイバーと前記カーバイドとを合計した全１００重量％に対して、前記カーボンファイバーは、４０～５０重量％含み、前記カーバイドは、５０～６０重量％含むことが好ましい。
【0011】
前記カーボンファイバーは、前記内胴体内において前記内胴体の長さ方向、幅方向及び高さ方向のうちの少なくともいずれか１つの方向に延びるように配列することができる。
前記カーボンファイバーは、０．５～１．５ｃｍの長さに形成し、前記カーボンファイバーは、前記内胴体に分散されることが好ましい。
前記カーボンファイバーは、０．５～１．５ｃｍの長さに形成し、前記カーボンファイバーは、前記内胴体に分散されることが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る鋳造用のスライディングゲートは、プレートを、損なわれた部分だけを取り替えできるように形成して、プレートの寿命を向上させ、プレートの全体を取り替えることにより生じるコストを節減することができる。すなわち、熱衝撃により損なわれやすい開口の周りを熱衝撃に強いカーボンファイバーとカーバイドとを含む構造体を用いて形成することができる。このとき、構造体は、耐火物に取り替え自在に連結されて開口の周りにおいて生じるひび割れが外周部に伝搬されることを防止することができ、構造体にひび割れが生じた場合、構造体のみを選択的に取り替えることができる。したがって、ひび割れが生じたとき、プレートの全体を取り替えることなく、ひび割れが生じた部分だけを選択的に取り替えることができるので、プレートの取り替えにかかるコストを節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】従来の技術による鋳造機を概略的に示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るスライディングゲートの分解斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態に係るスライディングゲートを構成するプレートのうちのいずれか１枚のプレートの分解斜視図（ａ）、及び断面図（ｂ）を示す。
【図4】プレートの変形例を示す断面図であり、（ａ）は１１４ａと１１４ｂの組み合わせ、（ｂ）は１１４ｃと１１４ｄの組み合わせを示す。
【図5】既存の耐火物と本発明の実施の形態に係る構造体の熱衝撃後の曲げ強度を測定した結果を示すグラフである。
【図6】本発明の実施の形態に係る構造体におけるひび割れの伝搬状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態についてより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施の形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施の形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。本発明を説明するに当たって、同じ構成要素に対しては同じ参照符号を付し、図面は、本発明の実施の形態を正確に説明するために大きさが部分的に誇張されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。本発明の実施の形態を説明するために図面は誇張されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。
【0015】
図１は、従来の技術による鋳造機を概略的に示す図である。
まず、図１に基づいて、鋳造機の構成について説明する。
鋳造機は、溶鋼が収容されるタンディッシュ１０と、タンディッシュ１０の下部に配備されてタンディッシュ１０から供給される溶鋼を１次的に冷却させて鋳片を鋳造する鋳型２０と、を備える。なお、図示していないが、鋳型２０の下部に配備されて鋳型２０から引き抜かれた鋳片を冷却させ且つ押下する２次冷却帯（図示せず）を備える。
まず、図１に基づいて、鋳造機の構成について説明する。
鋳造機は、溶鋼が収容されるタンディッシュ１０と、タンディッシュ１０の下部に配備されてタンディッシュ１０から供給される溶鋼を１次的に冷却させて鋳片を鋳造する鋳型２０と、を備える。なお、図示していないが、鋳型２０の下部に配備されて鋳型２０から引き抜かれた鋳片を冷却させ且つ押下する２次冷却帯（図示せず）を備える。
【0016】
タンディッシュ１０の下部には、溶鋼を鋳型に供給するノズル組立て体が配備されてもよい。ノズル組立て体は、タンディッシュ１０の下部に連結される上ノズル３０と、上ノズル３０の下部に連結される浸漬ノズル５０と、を備えていてもよい。浸漬ノズル５０は、上側が上ノズル３０の下部に連結されて鋳型２０側に延びるように配備され、その下側は鋳型２０内の溶鋼に浸漬される。浸漬ノズル５０は、内部に溶鋼の移動経路として用いられる内孔部５２が形成されてもよく、下部には、溶鋼を鋳型２０に吐き出す吐出し口５４が形成されてもよい。また、浸漬ノズル５０は、内孔部（図示せず）に耐熱性及び耐蝕性に優れたコーティング層（図示せず）が形成されてもよく、外側にスラグライン部（図示せず）が形成されてもよい。なお、上ノズル３０と浸漬ノズル５０との連結部位には、鋳型に供給される溶鋼の量を調節するためのスライディングゲート４０が配備されてもよい。
【0017】
スライディングゲート４０は、上プレート４２と、上プレート４２の下部に配備される下プレート４６及び上プレート４２と下プレート４６との間に配備される中プレート４４を備えていてもよい。このとき、中プレート４４は、上プレート４２と下プレート４６との間において可動となるように配置されてもよい。
上プレート４２と、中プレート４４及び下プレート４６には、溶鋼の移動経路として用いられる第１の開口４２ａ、第２の開口４４ａ及び第３の開口４６ａがそれぞれ形成されてもよい。第１の開口４２ａと第３の開口４６ａは、上ノズル３０に形成された流路３２と連通される位置、すなわち、流路３２の下部に配置されてもよい。なお、中プレート４４は、上プレート４２と下プレート４６との間において移動しながら、第２の開口４４ａを第１の開口４２ａ及び第３の開口４６ａと重ね合わせたり、第１の開口４２ａ及び第３の開口４６ａから回避させたりすることができる。このため、第１の開口４２ａ、第２の開口４４ａ及び第３の開口４６ａを連通させて流通路を形成することにより溶鋼を排出したり、第１の開口４２ａと第３の開口４６ａとの間を遮断して溶鋼が排出されることを防止したりすることができる。
上プレート４２と、中プレート４４及び下プレート４６には、溶鋼の移動経路として用いられる第１の開口４２ａ、第２の開口４４ａ及び第３の開口４６ａがそれぞれ形成されてもよい。第１の開口４２ａと第３の開口４６ａは、上ノズル３０に形成された流路３２と連通される位置、すなわち、流路３２の下部に配置されてもよい。なお、中プレート４４は、上プレート４２と下プレート４６との間において移動しながら、第２の開口４４ａを第１の開口４２ａ及び第３の開口４６ａと重ね合わせたり、第１の開口４２ａ及び第３の開口４６ａから回避させたりすることができる。このため、第１の開口４２ａ、第２の開口４４ａ及び第３の開口４６ａを連通させて流通路を形成することにより溶鋼を排出したり、第１の開口４２ａと第３の開口４６ａとの間を遮断して溶鋼が排出されることを防止したりすることができる。
【0018】
スライディングゲート４０の流通路が開かれると、溶鋼は流通路に沿って移動して浸漬ノズル５０を経て鋳型２０に注入可能である。このとき、第１の開口４２ａ、第２の開口４４ａ及び第３の開口４６ａの周りは溶鋼と直接触れることになる。鋳造中にそれぞれの開口４２ａ、４４ａ、４６ａの周りは高温の溶鋼と継続的に触れ続け、その結果、熱衝撃によりひび割れが生じてしまう。そして、開口４２ａ、４４ａ、４６ａの周りに生じたひび割れは、鋳造が行われることに伴って外側に伝搬されてプレートの全体にわたって形成される虞がある。この場合、ひび割れを介して外気が溶鋼に流れ込んで溶鋼が酸化され、溶鋼中の介在物が多量生成されて鋳片の品位を低下させる。極端な場合には、プレートが破損されて溶鋼が流出するという大事故が生じる虞がある。したがって、開口の周りにひび割れが生じると、このような問題が起こることを防止するために、新たなプレートに取り替えている。ところが、たとえひび割れがプレートの局所部位に形成されたとしても、プレートの全体を取り替えなければならないため、プレートを取り替えるのに多大なコストがかかり、ひび割れの生じたプレートを処理するのにもコストがかかるという問題がある。
【0019】
この理由から、本発明においては、プレートの少なくとも一部に熱衝撃に強いカーボンファイバーとカーバイドとを使用し、溶鋼への触れ（溶鋼との接触）による熱衝撃を緩和させてひび割れの発生を抑えることができる。なお、プレートの少なくとも一部を取り外し自在に形成して、プレートを取り替えるのにかかるコストを節減することができる。
【0020】
図２は、本発明の実施の形態に係るスライディングゲートの分解斜視図であり、図３は、本発明の実施の形態に係るスライディングゲートを構成するプレートのうちのいずれか１枚のプレートの分解斜視図（ａ）、及び断面図（ｂ）であり、図４は、プレートの変形例を示す断面図である。
本発明は、複数枚のプレートを備える鋳造用のスライディングゲートに関するものであり、プレートの少なくとも一部は、カーボンファイバーとカーバイドとを含んで構成される。
本発明は、複数枚のプレートを備える鋳造用のスライディングゲートに関するものであり、プレートの少なくとも一部は、カーボンファイバーとカーバイドとを含んで構成される。
【0021】
図２及び図３に示したとおり、本発明の実施の形態に係るスライディングゲート１００は、上プレート１１０、下プレート１３０及び中プレート１２０を備えていてもよい。これらのプレート１１０、１２０、１３０のうちの少なくともいずれか１枚は、開口１１６、１２６、１３６が形成される内胴体１１４、１２４、１３４と、内胴体１１４、１２４、１３４の外側に配備される外胴体１１２、１２２、１３２と、を備えていてもよく、内胴体１１４、１２４、１３４には、少なくとも一部にカーボンファイバー及びカーバイドとを含有していてもよい。なお、内胴体１１４、１２４、１３４は、外胴体１１２、１２２、１３２に取り外し自在に結合されてもよい。ここでは、プレート１１０、１２０、１３０が取り外し自在であると説明するが、プレートの全体がカーボンファイバー及びカーバイドとを含むように形成されてもよく、開口の周りにおいてのみ選択的にカーボンファイバー及びカーバイドを含むように形成されてもよい。
【0022】
上プレート１１０、下プレート１３０及び中プレート１２０がいずれも取り外し自在に形成可能であるので、上プレート１１０、下プレート１３０及び中プレート１２０の代わりにプレート１１０と符号を振り直してもよい。なお、各構成要素について説明するとき、図面符号としては、上プレート１１０に対応する図面符号を記載する。
プレート１１０は、開口１１６が形成される内胴体１１４と、内胴体１１４の外側において内胴体１１４を取り囲むように配置される外胴体１１２と、を備えていてもよい。
プレート１１０は、開口１１６が形成される内胴体１１４と、内胴体１１４の外側において内胴体１１４を取り囲むように配置される外胴体１１２と、を備えていてもよい。
【0023】
内胴体１１４は、少なくとも一部がカーボンファイバー及びカーバイドを含んでいてもよい。このとき、カーボンファイバー及びカーバイドの全１００重量％に対して、カーボンファイバーは、４０～５０重量％、カーバイドは、５０～６０重量％含まれてもよい。ここで、カーボンファイバーは、熱衝撃を吸収してひび割れの伝搬を抑えるのに用いられ、カーバイドは、カーボンファイバーの間においてカーボンファイバーを結合する役割を果たす。したがって、カーボンファイバーが提示された範囲よりも少ない場合には、熱衝撃によるひび割れの発生を抑え難く、提示された範囲よりも多い場合には、内胴体１１４を所望の形状に成形し難いという不都合がある。なお、カーバイドが提示された範囲よりも少ない場合には、カーボンファイバー間の結合力が弱くなり、カーボンファイバーの間に多くの空隙が生じて内胴体１１４の強度が低下する虞があり、提示された範囲よりも多い場合には、カーボンファイバーの含量が相対的に減ってひび割れの発生を抑え難く、しかも、ひび割れの伝搬を抑え難いという不都合がある。
【0024】
カーボンファイバーは、方向性を有するので、内胴体１１４に生じる熱衝撃をカーボンファイバーの長さ方向に分散又は分岐することができる。なお、カーボンファイバーは、靭性（ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有するので、熱衝撃により壊れにくく、熱衝撃を吸収し得るという特性を有する。カーボンファイバーは、内胴体１１４に生じる熱衝撃を吸収し且つ分散させて、熱衝撃が外胴体１１２に伝わることを抑制もしくは防止することができる。
カーボンファイバーは、内胴体１１４の長さ方向、幅方向及び高さ方向のうちの少なくとも１つの方向に延びるように配列されてもよい。あるいは、カーボンファイバーは、約０．５～１．５ｃｍの長さに切断されて、内胴体１１４の全体にわたって均一に散在されてもよい。
内胴体１１４は、中心部に溶鋼の移動経路として用いられる開口１１６が形成されてもよい。内胴体１１４は、概ねリング状に形成されてもよい。
外胴体１１２は、通常、プレート１１０を製造するのに用いられる耐火物を備えていてもよい。外胴体１１２は、Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物を備えるように形成されてもよい。
カーボンファイバーは、内胴体１１４の長さ方向、幅方向及び高さ方向のうちの少なくとも１つの方向に延びるように配列されてもよい。あるいは、カーボンファイバーは、約０．５～１．５ｃｍの長さに切断されて、内胴体１１４の全体にわたって均一に散在されてもよい。
内胴体１１４は、中心部に溶鋼の移動経路として用いられる開口１１６が形成されてもよい。内胴体１１４は、概ねリング状に形成されてもよい。
外胴体１１２は、通常、プレート１１０を製造するのに用いられる耐火物を備えていてもよい。外胴体１１２は、Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物を備えるように形成されてもよい。
【0025】
外胴体１１２には、内胴体１１４を嵌め込むための嵌込み口１２８が形成されてもよい。嵌込み口１２８は、外胴体１１２を上下方向に貫くように形成されてもよい。
内胴体１１４は、取り外し自在に外胴体１１２に嵌め込まれてもよい。このとき、内胴体１１４は、溶鋼と直接触れる部分であって、ひび割れが生じ易いので、取り替えやすいように外胴体１１２に嵌め込まれてもよい。
内胴体１１４は、自重により外胴体１１２に固定されるように嵌め合い方式により結合されてもよい。
内胴体１１４は、取り外し自在に外胴体１１２に嵌め込まれてもよい。このとき、内胴体１１４は、溶鋼と直接触れる部分であって、ひび割れが生じ易いので、取り替えやすいように外胴体１１２に嵌め込まれてもよい。
内胴体１１４は、自重により外胴体１１２に固定されるように嵌め合い方式により結合されてもよい。
【0026】
図３に示したとおり、内胴体１１４の外周面と外胴体１１２の内周面には、係合自在に段差１１５、１１９がそれぞれ形成されてもよい。内胴体１１４と外胴体１１２は、別途の接着により連結されることなく、内胴体１１４が外胴体１１２の内部に嵌まり込んで自重により固定されてもよい。したがって、外胴体１１２に形成される段差１１９は、内胴体１１４を支持可能な形状に形成されてもよい。段差１１５、１１９は、図３に示したとおり、階段状に形成されてもよいが、内胴体１１４の外周面に凹状の曲面を形成し、外胴体１１２の内周面には凸状の曲面を形成して、内胴体１１４が外胴体１１２に安定的に嵌まり込むようにしてもよい。
【0027】
そして、内胴体１１４が外胴体１１２に嵌まり込んだとき、内胴体１１４と外胴体１１２との間に空間Ｓを形成してもよい。これは、実際に操業中の約１，０００～１，５００℃の温度での内胴体１１４や外胴体１１２が熱膨張して、内胴体１１４や外胴体１１２にひび割れが形成されたり破損されたりする虞があるためである。このようにして形成される空間Ｓは、操業中に内胴体１１４と外胴体１１２の熱膨張により埋められる。
また、操業後に温度が下がると、内胴体１１４や外胴体１１２が縮まって空間Ｓが形成され、これにより、外胴体１１２から内胴体１１４を手軽に取り外すことができる。
また、操業後に温度が下がると、内胴体１１４や外胴体１１２が縮まって空間Ｓが形成され、これにより、外胴体１１２から内胴体１１４を手軽に取り外すことができる。
【0028】
一方、内胴体１１４は、一体形に形成されてもよいが、図４に示したとおり、取り外し自在に形成されてもよい。内胴体１１４は、開口１１６が形成される第１の胴体１１４ａ、１１４ｃと、第１の胴体１１４ａ、１１４ｃの外側に配備される第２の胴体１１４ｂ、１１４ｄと、を備えていてもよい。このとき、第１の胴体１１４ａ、１１４ｃと第２の胴体１１４ｂ、１１４ｄは、上述したように、取り外し自在に、嵌め合い方式により組み合わせられてもよい。
【0029】
図４の（ａ）に示したとおり、溶鋼に直接触れる第１の胴体１１４ａは、カーボンファイバーとカーバイドとを含むように形成されてもよい。第１の胴体１１４ａと外胴体１１２との間に配備される第２の胴体１１４ｂもまた、第１の胴体１１４ａと同じ材質から形成されてもよい。このように、第１の胴体１１４ａと第２の胴体１１４ｂを、カーボンファイバーとカーバイドとを含むように形成すれば、第１の胴体１１４ａと第２の胴体１１４ｂとの連結個所においてひび割れの伝搬を遮断又は低減することができるので、ひび割れが外胴体１１２に伝搬されることを効率よく防止することができる。
【0030】
図４の（ｂ）に示したとおり、第１の胴体１１４ｃは、外胴体１１２と同じ材質から形成され、第２の胴体１１４ｄは、カーボンファイバーとカーバイドとを含むように形成されてもよい。このように、第２の胴体１１４ｄを、カーボンファイバーとカーバイドとを含んで形成されれば、たとえ第１の胴体１１４ｃにおいてひび割れが生じたとしても、第２の胴体１１４ｄによりひび割れの伝搬を遮断又は緩和することができるので、第１の胴体１１４ｃにおいて生じるひび割れが外胴体１１２に伝搬されることを遮断又は低減することができる。なお、ひび割れが生じ易い第１の胴体１１４ｃのみを選択的に取り替えればよいので、取り替え面積を狭めてコストを節減することができるというメリットもある。
このような構成を通して、溶鋼による熱衝撃を緩和してひび割れが生じることを抑え、ひび割れが外胴体１１２に伝搬されることを抑制もしくは防止することができる。なお、ひび割れが生じ易い領域のみを部分的に取り替えできるように形成して、取り替えコスト及び廃棄物の処理コストを節減することができる。
このような構成を通して、溶鋼による熱衝撃を緩和してひび割れが生じることを抑え、ひび割れが外胴体１１２に伝搬されることを抑制もしくは防止することができる。なお、ひび割れが生じ易い領域のみを部分的に取り替えできるように形成して、取り替えコスト及び廃棄物の処理コストを節減することができる。
【0031】
以下では、本発明の実施の形態に係るスライディングゲートの耐熱衝撃特性を調べるための試験結果について説明する。
図５は、既存の耐火物と本発明の実施の形態に係る構造体の熱衝撃後の曲げ強度を測定した結果を示すグラフであり、図６は、本発明の実施の形態に係る構造体におけるひび割れの伝搬状態を示す図である。
図５は、既存の耐火物と本発明の実施の形態に係る構造体の熱衝撃後の曲げ強度を測定した結果を示すグラフであり、図６は、本発明の実施の形態に係る構造体におけるひび割れの伝搬状態を示す図である。
【0032】
＜試片の製造＞
試験のために５種類の試片を製造した。このとき、試片は、同じ形状及び大きさを有するように製造し、直方体状に形成した。
試片１は、一般に、スライディングゲートのプレートとして用いられるＡｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物を用いて製造した。
試片２は、全１００重量％に対して、４０重量％のカーボンファイバーと６０重量％のカーバイドとを含むように製造した。試片２は、容器にカーボンファイバーを容器の長さ方向、例えば、試片２の長さ方向に延びるように配列し、液状のシリコンを注入した後、粉末状態のカーボン粉末を投入する含浸方式で製造した。この過程で、シリコンとカーボンとが反応して、カーバイド（ＳｉＣ）が生成可能である。ここでは、カーボンファイバーを試片の長さ方向に延びるように配列する例について説明するが、カーボンファイバーは、試片の幅方向に延びるように配列してもよく、試片の厚さ又は高さ方向に延びるように配列してもよい。あるいは、カーボンファイバーは、試片内において様々な方向に配列されるようにしてもよい。
試験のために５種類の試片を製造した。このとき、試片は、同じ形状及び大きさを有するように製造し、直方体状に形成した。
試片１は、一般に、スライディングゲートのプレートとして用いられるＡｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物を用いて製造した。
試片２は、全１００重量％に対して、４０重量％のカーボンファイバーと６０重量％のカーバイドとを含むように製造した。試片２は、容器にカーボンファイバーを容器の長さ方向、例えば、試片２の長さ方向に延びるように配列し、液状のシリコンを注入した後、粉末状態のカーボン粉末を投入する含浸方式で製造した。この過程で、シリコンとカーボンとが反応して、カーバイド（ＳｉＣ）が生成可能である。ここでは、カーボンファイバーを試片の長さ方向に延びるように配列する例について説明するが、カーボンファイバーは、試片の幅方向に延びるように配列してもよく、試片の厚さ又は高さ方向に延びるように配列してもよい。あるいは、カーボンファイバーは、試片内において様々な方向に配列されるようにしてもよい。
【0033】
試片３は、カーボンファイバー１００重量％を用いて製造した。試片３は、容器にカーボンファイバーを容器の長さ方向に配列した後、加圧して製造した。
試片４は、試片１と同じ方法で製造した後、熱処理して製造した。
試片５は、全１００重量％に対して、４０重量％のカーボンファイバーと６０重量％のカーバイドとを含むように製造した。このとき、試片５は、０．５～１．５ｃｍの長さに切断されたカーボンファイバーを用いたことを除き、試片１と同じ方法で製造した。試片５には、カーボンファイバーが均一に散在されてもよく、特定の方向に配列されるわけではない。
試片４は、試片１と同じ方法で製造した後、熱処理して製造した。
試片５は、全１００重量％に対して、４０重量％のカーボンファイバーと６０重量％のカーバイドとを含むように製造した。このとき、試片５は、０．５～１．５ｃｍの長さに切断されたカーボンファイバーを用いたことを除き、試片１と同じ方法で製造した。試片５には、カーボンファイバーが均一に散在されてもよく、特定の方向に配列されるわけではない。
【0034】
＜常温強度の測定＞
約２５℃の温度下で、３点折り曲げ強度試験法を用いて、試片１～５の常温強度を測定した。その結果を下記の表１に示した。
約２５℃の温度下で、３点折り曲げ強度試験法を用いて、試片１～５の常温強度を測定した。その結果を下記の表１に示した。
【0035】
＜熱衝撃後の強度の測定＞
加熱炉に試片１～５を入れ、１４５０℃まで加熱し、加熱炉から試片１～５を取り出して２０～２５℃の冷却水に入れ、約３分間保持した。このような過程をそれぞれ３回、５回及び１０回繰り返し行った後、３点折り曲げ強度試験法を用いて強度を測定した。その結果は、図５と下記の表１の通りである。
加熱炉に試片１～５を入れ、１４５０℃まで加熱し、加熱炉から試片１～５を取り出して２０～２５℃の冷却水に入れ、約３分間保持した。このような過程をそれぞれ３回、５回及び１０回繰り返し行った後、３点折り曲げ強度試験法を用いて強度を測定した。その結果は、図５と下記の表１の通りである。
【表1】
【0036】
表１に示したとおり、Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ３－ＳｉＯ２－Ｃ系の耐火物を用いて製造された試片１の場合、カーボンファイバーを含有する試片２～５に比べて、常温強度が著しく低いことが分かる。なお、試片１は、熱衝撃特性に非常に劣るため、熱衝撃試験を１回行った後には、ほとんど使用できないほどに損なわれていた。
これに対し、カーボンファイバーを含有する試片２～５の場合には、熱衝撃試験を１０回行った後にも、試片１に比べて高い強度を有することが分かった。
これに対し、カーボンファイバーを含有する試片２～５の場合には、熱衝撃試験を１０回行った後にも、試片１に比べて高い強度を有することが分かった。
【0037】
図５及び表１を基にすると、試片２、試片３及び試片４の場合、熱衝撃試験後の強度は、そのほとんどが落ち込んだが、試片１に比べて高い強度を示した。特に、試片５の場合には、熱衝撃試験後にむしろ強度が高くなった。これは、熱衝撃試験の際に与えられる熱によりシリコンとカーボンファイバーとが反応しながら、カーバイドに焼結されたためであると考察される。すなわち、試片５の場合、カーボンファイバーを短く切断して使用したため、カーボンファイバーの表面積が増加してカーバイドとの接触面積が増加し、これにより、カーボンファイバーとカーバイドとの結合力が増加したためであると考察される。
そして、試片２、試片３及び試片４のうち、試片２の強度の落ち込み率が最も小さかった。ところが、カーボンファイバーのみを用いて製造された試片３の場合には、試片４に比べて強度の落ち込み率は小さかったものの、強度の落ち込み率の変化が不規則的であるため、プレートに向いていないと認められる。
そして、試片２、試片３及び試片４のうち、試片２の強度の落ち込み率が最も小さかった。ところが、カーボンファイバーのみを用いて製造された試片３の場合には、試片４に比べて強度の落ち込み率は小さかったものの、強度の落ち込み率の変化が不規則的であるため、プレートに向いていないと認められる。
【0038】
また、試片２～５に対して熱衝撃試験を行ってから強度を測定する前の試片の表面の状態を観察した。その結果、試片は初期の形状のほとんどを保持しており、表面にはひび割れが生じていないことを確認することができた。
このような結果から、カーボンファイバーとカーバイドを用いてプレートの内胴体を製造すれば、熱衝撃によりひび割れが生じることを抑制もしくは防止することができることを確認することができた。
このような結果から、カーボンファイバーとカーバイドを用いてプレートの内胴体を製造すれば、熱衝撃によりひび割れが生じることを抑制もしくは防止することができることを確認することができた。
【0039】
これは、カーボンファイバーが方向性を有し、且つ、靭性を有していることから、熱衝撃が生じると、熱衝撃をカーボンファイバーの長さ方向に伝えながら吸収することができるためである。図６に示したとおり、特定の部分に熱衝撃が生じると、熱衝撃がカーボンファイバーに沿って分散され、熱衝撃の進行方向に沿って次第に低減され得る。したがって、熱衝撃が内胴体から外胴体へと伝わることを抑制もしくは防止することができる。
さらに、たとえ内胴体においてひび割れが生じたとしても、上述した原理により、外胴体まで伝搬されずに内胴体においてほとんど消滅され得る。したがって、内胴体の取り替え期間を長くすることができて、プレートの取り替えに伴う操業の中断による生産性の低下を抑え、プレートの取り替えにより生じるコストを節減することができる。なお、鋳造中に熱衝撃によるひび割れの発生を抑えて、溶鋼に外気が流れ込むことを防止して、鋳片の品位の低下を抑制若しくは防止することができる。
さらに、たとえ内胴体においてひび割れが生じたとしても、上述した原理により、外胴体まで伝搬されずに内胴体においてほとんど消滅され得る。したがって、内胴体の取り替え期間を長くすることができて、プレートの取り替えに伴う操業の中断による生産性の低下を抑え、プレートの取り替えにより生じるコストを節減することができる。なお、鋳造中に熱衝撃によるひび割れの発生を抑えて、溶鋼に外気が流れ込むことを防止して、鋳片の品位の低下を抑制若しくは防止することができる。
【0040】
以上、本発明の好適な実施の形態について図示し且つ説明したが、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、これから種々の変形及び均等な他の実施の形態が可能であるということが理解できるはずである。よって、本発明の技術的な保護範囲は、下記の特許請求の範囲により定められるべきである。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明に係る鋳造用のスライディングゲートは、プレートを、損なわれた部分のみを取り替えできるように形成して、プレートの寿命を向上させ、プレートの全体を取り替えることにより生じ得るコストを節減することができる。
【符号の説明】
【0042】
１０：タンディッシュ
２０：鋳型
３０：上ノズル
３２：流路
４０，１００：スライディングゲート
４２，１１０：上プレート
４２ａ：第１の開口
４４、１２０：中プレート
４４ａ：第２の開口
４６、１３０：下プレート
４６ａ：第３の開口
５０：浸漬ノズル
５２：内孔部
５４：吐出し口
１１２、１２２、１３２：外胴体
１１４、１２４、１３４：内胴体
１１４ａ、１１４ｃ：第１の胴体
１１４ｂ、１１４ｄ：第２の胴体
１１５、１１９：段差
１１６、１２６、１３６：開口
１２８：嵌込み口
Ｓ：空間
２０：鋳型
３０：上ノズル
３２：流路
４０，１００：スライディングゲート
４２，１１０：上プレート
４２ａ：第１の開口
４４、１２０：中プレート
４４ａ：第２の開口
４６、１３０：下プレート
４６ａ：第３の開口
５０：浸漬ノズル
５２：内孔部
５４：吐出し口
１１２、１２２、１３２：外胴体
１１４、１２４、１３４：内胴体
１１４ａ、１１４ｃ：第１の胴体
１１４ｂ、１１４ｄ：第２の胴体
１１５、１１９：段差
１１６、１２６、１３６：開口
１２８：嵌込み口
Ｓ：空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
