JP5440829B2 - 金属溶湯を注湯するための装置並びにその装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属溶湯を注湯するための底穴付き容器の閉鎖機構、及び、そのような閉鎖機構を製造するための方法に関する。

従来、金属溶湯を保持する取鍋の底部から延びる導管の閉鎖要素は、金属溶湯の表面を横切って延在する昇降バーに連結された昇降自在な閉鎖ロッドからなるものであった。これは、金属溶湯の注湯後、導管を閉鎖するために閉鎖ロッドを湯出し口に正確に案内することに関して、問題があった。加えて、閉鎖ロッドは、その使用による損耗が速いという問題もあった。

これらの問題点のために、湯出し口の閉鎖体は、特許文献１に記載されたようなスライド式湯口に取って代わられた。スライド式湯口は、垂直方向に延びる導管の下端部に対して配置されて垂直軸回りに回転自在な水平プレートからなる。この水平プレートには穴部が設けられており、この穴部を導管の端部と整列させることにより導管を開口することができ、又、穴部が整列位置から外れるように回転することにより、導管を閉鎖することができる。スライド式湯口を構成する水平プレートは、回転を水平プレートに伝達するための大きなフレームに支持されている。このような組立体は、その製造及び取り扱いが難しく、動作の信頼性も低い。

一方、特許文献２には、容器の底部に連結された閉鎖機構が開示されている。底穴を通じて金属溶湯を注湯するための導管は、円筒ロッド内に存在する穴部を、閉鎖組立体の円筒ロッド以外の部分を通じて延在する穴部と同心となるように回転させることによって形成される。このような構造は、複雑かつ不便であるだけでなく、製造コストが嵩むものとなる。

更に、特許文献３には、複数のスライドプレートから組立てられた金属製の装置が開示されている。これらのスライドプレートでは、３枚のプレートが積層されたプレート積層体の中間プレートを、上部及び下部の固定プレートに対して滑らせることができ、それによって、複数のプレートを通じて延びる注湯口を閉鎖及び開口させるものである。鋼製のプレート積層体は、別の直立可能な厚い鋼製プレートによって組立てられており、この鋼製プレートが、積層体全体を保持している。このような構造は、複雑であって非常に重く、又、嵩張るものとなる。

フィンランド国特許出願公開第９２０２２号明細書 欧州特許出願公開第０３３２８６７号明細書 国際公開第２００５／０４２１９０号パンフレット

本発明は、金属溶湯を注湯するための底穴付き取鍋に適用可能な閉鎖機構であって、上述した閉鎖機構に存在する欠点を有することなく、鋳造に必要な高温においても良好に動作する閉鎖機構を提供することを目的とする。

本発明に従う解決手段によれば、経済性の高い閉鎖機構を製造するとともに、閉鎖機構を単一のユニットとして一体化することが可能となる。本発明に係る閉鎖機構は、簡素であって製造コストが低く、かつ、容易に交換可能であるという利点を有する。

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、閉鎖機構１を示す断面図である。閉鎖機構１は、３枚の積層されたセラミック製プレート２、３、４を含み、各プレートには、穴部が設けられている。図１に示すように、閉鎖機構１は、全ての３つの穴部５が共通の軸６に沿って整列している場合、完全に開いた状態にある。中間プレート３の位置を、上部プレート２及び下部プレート４に対して、矢印１４に示すように閉鎖機構の内部へとずらすことによって、プレートを通じて延びる穴部５を閉鎖することができる。これによって、底穴付き取鍋からの溶融材料の流出が停止する。

３枚のプレート２、３、４からなるプレート組立体は、セラミック製のフレーム構造体７中に埋め込まれることによって組立てられている。本実施形態において、フレーム構造体は、取鍋（図示は省略する）の底部を支持する上部プレート２の頂面９を除いて、プレート組立体の５面の周りに連続して延在する。但し、固定して取付けられた上部及び下部プレートの穴部５と同一軸６上に整列して下方に延びる注湯口８の部分は例外である。フレーム構造体７は、セラミック材料から成形され、フレーム構造体の周囲は、金属製の成形型／外部ハウジング１０からなる。本実施形態では、プレート組立体の上部プレート２が、取鍋の底面及びその湯出し口に対して直接固定されるように構成される。閉鎖機構１は、例えば、ボルト１１及びボルト１１に関連するブラケット／ワッシャー１２によって取鍋の底部に固定することができる。閉鎖機構１は、中間プレート３を有しており、この中間プレートが、ガイド要素１３によって、矢印１４で示すように操作されることにより、注湯口が開放及び閉鎖される。成形構造体がほぼ気密であるため、中間プレート３の移動を可能にするために、空間１６から通気路１７が設けられている。この通気路は、セラミック製のフレーム構造体７及び金属製の成形型１０を通じて延在する。この通気路１７を、成形工程の間に成形材料が特定の領域（中間プレートの動作領域）に到達することを防止するために使用される材料、所謂充填材（filler）／遮断材（blocker）の放出口として使用することもできる。このような充填材として、成形技術において一般的な任意の材料、例えば、ウレタン、蜜蝋等が有用である。

閉鎖機構１を取鍋の底部に取付けるための別の手段として、例えば、取鍋の底面に恒久的に固定されたクランプ機構を備えることにより、このクランプ機構を解除及び締結することによって、閉鎖機構全体を簡単に交換することができる。本発明の基本的な特徴は、閉鎖機構１が簡素であり、かつ、単一のユニットとして容易に交換可能なことである。

セラミック成形材料７は、プレート積層体の少なくとも２面上に成形される。この場合、プレート積層体の上記２面は、図の視平面内に存在する面であってもよい。この工程を、プレート積層体の全６面を成形材料で囲むように、段階的に継続することができる。その際、勿論、動作の観点から必須の部分（通気路１６、注湯口８、プレート積層体に溶融材料を供給するための構造上部の供給穴、及び、中間プレートを操作するために必要な溝）は除外される。

図２は、本発明の第２実施形態における閉鎖機構１を示す。所望の場合、プレート組立体の組立て及び閉鎖機構１の製造を容易にするために、セラミック製プレート２、３、４を、その側面に沿って、略垂直方向に延びるセラミック製の支持ブロック１５に取付けることができる。上述したいずれの実施形態も、先行技術として説明した以前の解決手段とは異なり、各プレート２、３、４を互いに押圧するための別のばね部材を要しない。組立てを容易にするため、セラミック製プレート２、３、４を、接着剤又は機械的結合手段等の任意の周知の手段によって、少なくとも部分的に互いに固定することもできる。

本発明に従う閉鎖機構１によれば、以下に記載する１つ又は複数の特徴を示すように、実施形態を設計することも可能である。

成形材料７は、プレート組立体の２面、特に、長い方の両側面にのみ付着させることができる。

成形材料７は、上記２面だけでなく、プレート組立体の頂面及び底面を含む任意の１つ又は複数の面に付着させることができる。

閉鎖機構１の、セラミック成形材料７及び金属製の成形型／外部ハウジング１０から通じる注湯口８を、セラミック製の内筒１８から製造し、最下部のセラミック製プレート４と接触するように設定することもできる。この場合、セラミック成形材料は、必ずしも注湯口の開口端にまで達している必要はない（内筒１８は、破線で図示されている）。

１片から４片の支持ブロック１５は、各プレートの水平面に直交する垂直面上の任意の位置に取付けることができる。

セラミック製プレート２、３、４は、焼成又は鋳造によって製造することができる。セラミック製プレート２、３、４は、金属製の外部ハウジング１０を使用して、耐火性の成形材料７中に埋め込まれることによって、単一のユニットとして一体化される。

本発明に係る閉鎖機構１は、溶鋼（温度、約１５００℃）に関連する使用のために特に適しているが、勿論、任意の金属溶湯（例えば、溶融亜鉛、３７０℃）に関連する使用に対して有用なものである。その際、セラミック製プレートの耐熱性が制限因子となり、この耐熱性は、鋳鋼工程に関連して使用される一般的な市販製品で約１６００度である。但し、特殊なセラミックスを使用してプレートを製造すれば、これ以上の温度を達成することも可能である。

閉鎖機構１を製造するための方法は、以下のステップを含んでいる。

３枚の仕上げプレート２、３、４により構成されるプレート組立体と、任意選択により、直立する支持ブロックとを組立てる。仕上げプレートは、製鋼産業で使用される、精密加工された閉鎖プレートからなる。必要な場合、この組立工程は、例えば、接着剤、機械的結合手段等の手段を使用して実施することができる。

３枚のプレートからなるプレート組立体を、必要な成形支持ブロックを使用して、成形型１０内部の適正な位置に配置する。

セラミック成形材料７が不適切な場所（中間プレート３の端部の空間１６、中間プレート３の端部の空間１６からの通気路１７、注湯口８）に到達することを防止するために、成形技術において周知の方法を適用することによって、プレート組立体を必要な差込（plugging）手段に取付ける。

図１に示す配置、又は、図１とは上下反対の配置のいずれかで、セラミック成形材料７の流し込みを室温で実施する。

セラミック成形材料７を、その成形材料に必要な期間（典型的には、約１週間）、室温で乾燥／硬化する。

本発明に係る方法は、必要な場合、これらのステップに加えて、以下のステップを含むものであってもよい。

セラミック成形材料７を、閉鎖機構１の頂面（最上部のプレート２）も覆うように適用する場合、注湯口は、少なくとも部分的に成形材料中に埋め込まれる必要な連結体／シールと共に事前に取付けられた、閉鎖機構と取鍋との間の入口端を有するものであってもよい。

製造の最終段階は、約４００℃に温度を上昇させることによって実施され、成形材料７から、残留している可能性のある水分（但し、成形材料は、最初から水分を含有していないものであってもよく、又は、例えば乾式加圧成形に好適な材料を使用することも可能である）、及び／又は、成形型内で使用される所謂充填材(filling medium)／差込材(plugging medium)が排出される。

本発明の様々な実施形態が上述した例に限定されず、添付請求項に定義された保護の範囲内で様々な変更が可能であることは、当業者には明らかである。

本発明の第１実施形態における閉鎖機構を示す図である。 本発明の第２実施形態における閉鎖機構を示す図である。

符号の説明

１：閉鎖機構、２，３，４：セラミック製プレート、５：穴部、６：軸、７：セラミック成形材料、８：注湯口、９：頂面、１０：成形型／外部ハウジング

Claims (13)

1. 底部に湯口を有する取鍋から金属溶湯を注湯するための閉鎖機構(1)であって、前記閉鎖機構(1)は、少なくとも部分的に積層された３枚のセラミック製プレート(2,3,4)を含み、前記セラミック製プレート(2,3,4)のそれぞれには穴部(5)が設けられており、３枚の前記セラミック製プレート(2,3,4)は、セラミック材料(7)中に埋め込まれ、前記セラミック材料(7)は、３枚の前記セラミック製プレート(2,3,4)からなるプレート組立体の少なくとも２面上に存在し、前記プレート組立体と、前記セラミック材料(7)と、成形型として使用される１つの金属製の外殻(10)とが一体のユニットを形成することを特徴とする閉鎖機構。
2. 前記セラミック材料(7)は、任意選択により、前記プレート組立体の６面のうちの３面から６面上に存在することを特徴とする請求項１に記載の閉鎖機構。
3. 前記セラミック製プレート(2,3,4)の水平面に対して垂直な１つ又は複数の面は、１片から４片のセラミック製支持ブロック(15)を備えることを特徴とする請求項１に記載の閉鎖機構。
4. 前記セラミック製プレート(2,3,4)の注湯用の穴部(5)は、該穴部の延長として取付けられたセラミック製の内筒(18)を有することを特徴とする請求項１に記載の閉鎖機構。
5. 前記セラミック材料(7)が最上部の前記セラミック製プレート(2)の頂面を覆う場合、前記セラミック材料(7)には、更に、前記取鍋の底穴に接する連結用ブロック及び／又はシール用ブロックが埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の閉鎖機構。
6. 金属溶湯を注湯するために使用される閉鎖機構(1)の製造方法であって、
   注湯口をなす穴部(5)が各々に設けられた３枚のセラミック製プレート(2,3,4)を製造するステップと、
   最上部の前記セラミック製プレート及び最下部の前記セラミック製プレート(2,4)に対する中間の前記セラミック製プレート(3)の移動により、前記注湯口を閉鎖及び開放可能なように３枚の前記セラミック製プレート(2,3,4)を配置して、プレート組立体を構成するステップと、を含み、
   成形材料(7)が不適切な領域に到達することは、前記領域に差込材又は充填材を配置することにより遮断され、
   前記プレート組立体は、成形型として機能する金属性の１つの外部ハウジング(10)内に配置され、
   前記外部ハウジング(10)には、耐火性の前記成形材料(7)が、前記成形材料(7)の一部が前記プレート組立体の少なくとも２面上に存在するように充填され、
   耐火性の前記成形材料(7)は、硬化され、
   前記差込材／充填材は、除去される、
   ことを特徴とする方法。
7. 前記外部ハウジング(10)に前記成形材料(7)が充填される前に、必要な成形支持ブロックを設置するステップを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記プレート組立体の３面から６面を覆うように、前記成形材料(7)を流し込むステップを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記成形材料(7)が前記最上部のセラミック製プレート(2)の頂面を覆う場合、前記成形材料(7)は、事前にインサートされた、底穴付き取鍋のための連結用ブロック及び／又はシール用ブロックを有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 最終のステップが、前記成形材料(7)を脱水するために前記閉鎖機構(1)を４００℃に加熱するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
11. 耐火性の前記成形材料(7)の硬化は、使用される前記成形材料の種類に応じて、室温で１週間実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
12. 乾式加圧成形に適した成形材料を使用する場合、耐火性の前記成形材料(7)の硬化は、加圧することによって実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
13. 最下部の前記セラミック製プレート(4)の前記穴部(5)には、該穴部の延長としてセラミック製の内筒(18)が取付けられることを特徴とする請求項６に記載の方法。

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