(57)【要約】【課題】耐火物製のスライディングノズルプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープを設置したスライディングノズルプレートにおいて、金属製フープによる拘束力の低下を抑制すること。【解決手段】スライディングノズルプレート本体２の外周側面と金属製フープ３との間に断熱材４が設置されている領域を有し、断熱材４が設置されている領域における金属製フープ３はスライディングノズルプレート本体２の外周側面の周方向に直線状であり、断熱材４が設置されている領域以外の領域ではスライディングノズルプレート本体２の外周側面と金属製フープ３とが直接接触しているスライディングノズルプレート。【選択図】図１
2014161880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を排出するための内孔を有する耐火物製のスライディングノズルプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープが設置されたスライディングノズルプレートにおいて、
スライディングノズルプレート本体の外周側面と金属製フープとの間に断熱材が設置されている領域を有し、前記断熱材が設置されている領域における金属製フープはスライディングノズルプレート本体の外周側面の周方向に直線状であり、前記断熱材が設置されている領域以外の領域ではスライディングノズルプレート本体の外周側面と金属製フープとが直接接触していることを特徴とするスライディングノズルプレート。
【請求項２】
前記断熱材が設置されている領域は、スライディングノズルプレート本体の外周側面においてスライディングノズルプレート本体の内孔の中心から最短距離にある点を含む連続領域、又は当該連続領域及びその他の連続領域である請求項１に記載のスライディングノズルプレート。
【請求項３】
前記内孔の中心から最短距離にある点を含む連続領域は、スライディングノズルプレート本体の外周側面の周方向に沿って、前記内孔の直径以上の長さを有する請求項２に記載のスライディングノズルプレート。
【請求項４】
前記断熱材が設置されている領域における金属製フープの熱膨張量は、同位置でのスライディングノズルプレート本体の熱膨張量以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載のスライディングノズルプレート。
【請求項５】
前記金属製フープがステンレス鋼からなる請求項１から請求項４のいずれかに記載のスライディングノズルプレート。
【請求項６】
前記金属製フープがステンレス鋼のうちＳＵＳ４３０からなる請求項５に記載のスライディングノズルプレート。
【請求項７】
前記金属製フープがステンレス鋼のうちＳＵＳ３０４からなる請求項５に記載のスライディングノズルプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属容器から溶融金属を排出する際の流量を制御するスライディングノズル装置（以下「ＳＮ装置」という。）に使用されるスライディングノズルプレート（以下「ＳＮプレート」という。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＮプレートは、溶融金属を排出するための内孔を有する板状の構造体である。また、ＳＮ装置は、２枚又は３枚の独立したＳＮプレートを相対的に摺動させて、各ＳＮプレートの内孔が重なって生じる開孔部分の面積を変えることにより溶融金属の流量を制御する。
【０００３】
ＳＮプレートは、その内孔付近が溶融金属の融点以上の高温に曝され、また、繰り返して使用されるので前記高温域と大気温度域の間で、大きな温度変化を受ける等、耐火材料にとって苛酷な条件で使用される。また、ＳＮプレートはＳＮ装置内部で固定され、ＳＮプレートの面間から溶融金属漏れが生じないように、面間には高い圧力が負荷される。ＳＮプレートには、このように様々な機械応力や熱応力による割れ、亀裂が生じやすい。
【０００４】
その対策として、耐火物からなるＳＮプレート本体の外周側面にその周方向に沿って帯状の金属製フープを設置する手段が多く採用されている。これは、ＳＮプレート本体に生じる応力を緩和して亀裂の発生自体を抑制すること、亀裂が発生した後の亀裂の拡大を抑制すること、更には亀裂により分断されたＳＮプレート本体がＳＮプレートの交換時に崩壊することなく一体構造のまま回収できるようにすること、等を目的とする。
【０００５】
このようにＳＮプレート本体の外周側面に金属製フープを設置する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、ＳＮプレート本体の外周側面及び底面部分にモルタルを介して金属板を巻装する方法が実施されていた。しかしながら、この方法の場合、金属製フープとＳＮプレート本体との間のモルタル自体が応力を緩和して、金属製フープによるＳＮプレート本体の拘束力が低減し、亀裂の発生や拡大を抑制することができない。更にはモルタル自体が破壊して、金属製フープが緩み、拘束する機能を喪失することがあった。
【０００６】
そのため、金属製フープをＳＮプレート本体に直接接触させる方法、具体的には、金属製フープを高温にして膨張させておき、室温に保持したＳＮプレート本体に装着して冷却し、金属製フープによる拘束力を高める方法（いわゆる焼嵌め法）が広く採用されることになった。
【０００７】
しかしながら、ＳＮプレートは、溶融金属排出中、内孔付近が最も高温域となり、内孔を中心として外周側面部まで連続的な温度分布が生じる。したがって、前記の金属製フープをＳＮプレート本体に直接接触させる方法では、金属製フープがＳＮプレート本体から多量に受熱して高温になるという問題が生じる。金属製フープの熱膨張率は耐火物からなるＳＮプレート本体の熱膨張率よりも大きい。また、温度域によっては金属製フープのクリープ特性が顕著に現れる。これらの原因により、金属製フープの高温化は、ＳＮプレート本体の拘束力低下の要因となる。
【０００８】
このような金属製フープの高温化の対策として、例えば特許文献２には、内周面全周に凹凸を設けた金属製フープを焼嵌め法にてＳＮプレート本体の外周側面に固定する方法が提案されている。これによりＳＮプレート本体に対する金属製フープの接触面積が減少し、ＳＮプレート本体と金属製フープとの間の通風効果により、ＳＮプレート本体から金属製フープへの伝熱量が減少し、金属製フープの過熱、膨張が抑制され、ＳＮプレート本体を補強ないしは拘束する機能が維持され、ＳＮプレートの寿命が長くなる等の効果が得られるとされている。
【０００９】
この特許文献２において金属製フープはその凸部頂点でのみＳＮプレート本体に直接接触し、金属製フープのＳＮプレート本体との接触点以外の部分はＳＮプレート本体の外形とほぼ相似形としている。しかしながら、金属製フープの凸部頂点でのみＳＮプレート本体に直接接触することは、凸部頂点でのみ拘束力を保持させることとなり、この凸部頂点に応力が集中することになる。その結果、前記の凸部頂点を起点にしてＳＮプレート本体に亀裂や割れが発生しやすくなり、また、その起点の周辺は凹部すなわち空間であるから、亀裂等の拡大を阻止することができないので、亀裂や割れが拡大しやすくなる。また、高温下での使用中に、金属製フープのＳＮプレート本体との接触点以外の部分が直線状に変形して、金属製フープの緩みが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭５１−１５１１３号公報
【特許文献２】特開平９−２８５８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、耐火物製のＳＮプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープを設置したＳＮプレートにおいて、金属製フープによる拘束力の低下を抑制することにあり、ひいては、高温下での使用時にＳＮプレート本体に亀裂や破壊が発生し、また亀裂が拡大することを抑制し、更には使用後にＳＮプレート本体が金属製フープから容易に外れることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、溶融金属を排出するための内孔を有する耐火物製のＳＮプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープが設置されたＳＮプレートにおいて、金属製フープの長さが増大することによる拘束力の低下を抑制するＳＮプレートを提供する。すなわち、本発明は、次の（１）から（７）のＳＮプレートを提供する。
【００１３】
（１）溶融金属を排出するための内孔を有する耐火物製のＳＮプレート本体の外周側面の周方向に沿って金属製フープが設置されたＳＮプレートにおいて、
ＳＮプレート本体の外周側面と金属製フープとの間に断熱材が設置されている領域を有し、前記断熱材が設置されている領域における金属製フープはＳＮプレート本体の外周側面の周方向に直線状であり、前記断熱材が設置されている領域以外の領域ではＳＮプレート本体の外周側面と金属製フープとが直接接触していることを特徴とするＳＮプレート。
（２）前記断熱材が設置されている領域は、ＳＮプレート本体の外周側面においてＳＮプレート本体の内孔の中心から最短距離にある点を含む連続領域、又は当該連続領域及びその他の連続領域である（１）に記載のＳＮプレート。
（３）前記内孔の中心から最短距離にある点を含む連続領域は、ＳＮプレート本体の外周側面の周方向に沿って、前記内孔の直径以上の長さを有する（１）又は（２）に記載のＳＮプレート。
（４）前記断熱材が設置されている領域における金属製フープの熱膨張量は、同位置でのＳＮプレート本体の熱膨張量以下である（１）から（３）のいずれかに記載のＳＮプレート。
（５）前記金属製フープがステンレス鋼からなる（１）から（４）のいずれかに記載のＳＮプレート。
（６）前記金属製フープがステンレス鋼のうちＳＵＳ４３０からなる（５）に記載のＳＮプレート。
（７）前記金属製フープがステンレス鋼のうちＳＵＳ３０４からなる（５）に記載のスライディングノズルプレート。
【００１４】
以下詳細に説明する。
【００１５】
ＳＮプレートにおいては鋳造時、ＳＮプレート本体の内孔を溶融金属が通過することから、その内孔付近は高温となり外周側面に向かって温度分布が生じる。このように内孔付近は高温になることから、この部位は他の領域よりも相対的に大きく膨張する。この膨張により、鋳造時のＳＮプレート本体の外周側面には強い引張り応力が生じる。通常用いられる焼嵌めされた金属製フープは、鋳造初期は、その拘束力によりＳＮプレート本体の外周側面に生じる引張り応力を押さえ込む効果があるが、熱伝達により金属製フープはやがて熱膨張する。金属製フープの熱膨張係数αＨＢは、普通鋼製の場合約１１×１０−６／℃であるが、これに対し耐火物からなるＳＮプレート本体の熱膨張係数αＲは約５〜７×１０−６／℃と、金属製フープの熱膨張係数の方が大きい。したがって金属製フープによる拘束力は低下し、ＳＮプレート本体の外周側面側の引張り応力を押さえ込む効果が低下する、又は得られなくなることがある。
【００１６】
本発明では、ＳＮプレート本体の外周側面と金属製フープとの間に、断熱材が存在する領域を設け、焼嵌めされた金属製フープへの熱伝達量を低減してその熱膨張を小さくすることで、ＳＮプレート本体に対する拘束力の低下等を抑制する。
【００１７】
本発明において断熱材が設置されていない領域では、ＳＮプレート本体の外周側面と金属製フープとは直接接触している。これら直接接触部分のうち、ＳＮプレート本体の外周側面において主として屈曲し又は曲線をなしている部分の接触点において、金属製フープがＳＮプレート本体への拘束力すなわち圧縮応力を生じさせて、ＳＮプレート本体を拘束する。
【００１８】
また本発明においては、断熱材が設置されている領域における金属製フープは、ＳＮプレート本体の外周側面の周方向に直線状であることが必要である。断熱材が設置されている領域において金属製フープが直線状でない場合は、金属製フープがその領域のＳＮプレート本体の外周側面の長さよりも相対的に長くなって高温下での金属製フープの膨張量が相対的に大きくなること、及び高温下での金属製フープの軟化による変形が大きくなると共に金属製フープによるＳＮプレート本体の保持能力や拘束力が低下する。
【００１９】
金属製フープによるＳＮプレート本体の拘束力の低下を抑制することは、すなわち、ＳＮプレート本体の外周側面と金属製フープの熱膨張による長さの増加分の差をできるだけ小さくすることであり、金属製フープの長さの増加分がＳＮプレート本体の外周側面長さの増加分より小さいことが理想的である。
【００２０】
鋳造の操業においては、金属製フープを備えたＳＮプレートは金属製のＳＮ装置内に設置され、その側面の少なくとも一部が強力に圧着又は拘束された状態で使用される。またＳＮプレート本体への金属製フープの設置においては、金属製フープを昇温して膨張させた状態で室温のＳＮプレート本体に嵌め込む。するとその後冷却された金属製フープが収縮するが、ＳＮプレート本体の寸法は実質的に一定であるのでその収縮挙動がＳＮプレート本体への圧縮応力となり、ＳＮプレート本体を強く拘束する（いわゆる焼嵌め法）。
【００２１】
すなわち、焼嵌め法では、少なくとも焼嵌め時以下の温度領域及び金属製フープの熱膨張量がＳＮプレート本体の熱膨張量を超えるまでの状態ではＳＮプレート本体の外周側面の長さよりも短い金属製フープによりＳＮプレート本体が拘束されている。操業中においても金属製フープがその焼嵌め時の温度を超えない部分がある場合は、焼嵌め時の温度を超えた高温になる部分があっても、操業中のＳＮプレート本体の外周側面全体では金属製フープの長さがＳＮプレート本体の外周側面の長さよりも小さい場合は、強い拘束状態を維持することができる。また、これは局部においても同様である。すなわち、操業中に金属製フープの一部が高温になってその領域の長さが熱膨張によって部分的に長くなって、当該領域のＳＮプレート本体の外周側面の長さよりも大きくなる部分が生じたとしても、その部分での金属製フープの長さの増加分とＳＮプレート本体の長さの増加分との差が、その部分の金属製フープ焼嵌め時の金属製フープの収縮分（以下、単に「金属製フープの収縮分」ともいう。）を超えなければ、その局部での拘束状態を維持することができる。
【００２２】
なお、ＳＮプレート本体の形状、材質、物性、金属製フープの設置構造、材質、特性、設置方法、ＳＮ装置の構造・加圧力等の仕様、操業条件、その操業中の諸要素の変動等、個別の製品、操業等の条件は千差万別であって一定ではない。前記金属製フープの収縮分の程度、金属製フープに緩みが生じるか否か又は緩みの程度はこれらの個別の条件に依存するので、金属製フープによるＳＮプレート本体の拘束力低下の程度やこの拘束力低下によるＳＮプレートのずれの程度等は絶対的な数値化にはなじまない。
【００２３】
前述のとおり、本発明において断熱材が設置されている領域における金属製フープは、ＳＮプレート本体の外周側面の周方向に直線状であることが必要である。言い換えれば、金属製フープは、ＳＮプレート本体との１つの接触部（断熱材が設置されている領域の始点）とそれに隣接する他の接触部（断熱材が設置されている領域の終点）との間では、ＳＮプレート本体の外周側面の周方向に直線状であることが必要である。非直線状である場合にはその部分の長さは当該部分が直線状である場合よりも長くなる。直線状にすることで、金属製フープの前記２つの接触部間の長さを最短にすることができ、温度上昇後の熱膨張量を最小化することができる。
【００２４】
また、金属製フープは高温下に長時間曝されると軟化ないし変形する傾向にあるが、前記２つの接触部間の領域に非直線状部分があってそれが直線状に伸びると、その長さの増加分がＳＮプレート本体との間の隙間を増大させる。直線状にするとこの変形による長さ増大ないしは金属製フープによるＳＮプレート本体の拘束力低下を抑制することができる。
【００２５】
一方、ＳＮプレート本体の温度分布は、溶融金属が通過する内孔付近が最も高く、その内孔（中心）から放射状に低下する。そしてその膨張量は、その温度分布にしたがって、最も高温域となる内孔部が最も大きく、内孔部から遠ざかるにしたがって漸次低下する分布となる。
【００２６】
またＳＮプレートは、摺動しながら流量調整を行うと共に溶融金属流を停止する機能を担うため（以下、この停止のために移動する位置を「停止位置」という。）、ＳＮプレート本体の内孔から外周側面までの距離に関しては、前記停止位置方向が長く、前記停止位置の反対側又は摺動方向に直角方向の内孔付近が最も短いことになる。そして、ＳＮプレート本体の外周側面の温度は、その内孔中心からの距離が近いほど高くなる。したがって、金属製フープとＳＮプレート本体との間に断熱材を設置する場合、相対的に高温域である領域、すなわち前記のように内孔に近いＳＮプレート本体の外周側面の領域に設置することが効果的である。つまり、少なくともＳＮプレート本体の内孔の中心から最短距離にある点を含む一つの連続領域、又はその付近の複数の連続領域に、断熱材を設置することが好ましい。また、ＳＮプレート本体の内孔の中心から最短距離にある点を有する外周側面において、前記の点を含む内孔の直径と同じ長さの部分は高温になるので、断熱材を設置する領域は、内孔の直径以上の長さを有する範囲とすることが好ましい。
【００２７】
このような場所、範囲に断熱材を設置することで、金属製フープの温度上昇を効果的に抑制し、ＳＮプレート本体とその部分にある金属製フープとの熱膨張量の差をより効果的に低減することが可能となる。
【００２８】
金属製フープの熱膨張による長さの増加分とＳＮプレート本体の熱膨張による外周側面の長さの増加分との相対的な関係は、ＳＮプレート本体の熱伝導率、熱膨張率を考慮して、一般的な熱計算若しくはシミュレーションソフトウェアを使用したコンピュータシミュレーション、又は実験等のいずれの方法によっても知ることができ、また最適化することができる。
【００２９】
本明細書では、後述の計算例に示すようにＳＮプレート本体の形状を円形として単純なモデル化及び一般的なＳＮプレート形状でのモデル化等を行い、金属製フープの温度、金属製フープの熱膨張量及びＳＮプレート本体の熱膨張量をＦＥＭシミュレーションにより求めた。このＦＥＭシミュレーションの前提条件は次のとおりである。すなわち、内孔の温度は、溶鋼温度が一般的に１５５０℃（１８２３Ｋ）であるので「１８２３」とし、ＳＮプレート本体の外周側面の温度は、鋳造の操業では通常外気温度とほぼ等しい約３０℃（３０３Ｋ）なので「３０３」とした。なお、このシミュレーションには、自社開発３次元ＦＥＭを用い、軸対象伝熱計算及び応力変形計算を行った。
【００３０】
次に、金属製フープとＳＮプレート本体間に断熱材を設置した場合について述べる。
【００３１】
断熱材が設置されている場合は、断熱材とＳＮプレート本体とが一体となった構造体としての熱伝導率、伝熱抵抗を考慮する。そして、このようにして得た温度を基にして、ＳＮプレート本体及び金属製フープの膨張量を求める。
【００３２】
ＳＮプレート本体及び金属製フープの温度、並びにこれらの膨張量の差は、ＳＮプレート本体との間に設置する断熱材の厚みｔとその熱伝導率λｓの大きさに依存する。断熱材の厚みｔとその熱伝導率λｓの大きさは、金属製フープの熱膨張量からＳＮプレート本体の熱膨張量を差し引いた値ができるだけ小さくなるように設定することが好ましく、この差し引いた値がゼロ又は負の値になること、すなわち金属製フープの熱膨張量がＳＮプレート本体の熱膨張量以下になるように設定することが更に好ましい。
【００３３】
ところで、焼嵌め法によりＳＮプレート本体に設置した後の金属製フープの長さについては、焼嵌め時の温度における長さとその後の室温における長さとが異なる。非拘束の状態ではこの長さの差分だけ縮むことになる（この差分が前記の「金属フープの収縮分」である。）。しかし、この焼嵌め前後でＳＮプレート本体の外周側面長さは実質的に変化しないので、実際には金属製フープの長さが短くなることはなく、金属製フープは常に引張り応力を残留した状態になる。すなわち、前記の差分が金属製フープによるＳＮプレート本体の拘束力を高めることになる。そして、金属製フープの熱膨張係数の方が耐火物であるＳＮプレート本体の熱膨張係数よりも大きいので、ＳＮプレート本体及び金属製フープの温度上昇に伴い前記の差分による拘束力が漸次小さくなる。この差分による拘束力は、ゼロになるまでの温度域で発揮されることになる。
【００３４】
一方で、金属製フープは引張り応力により塑性変形を生じて伸長する傾向がある。この伸長特性は金属の種類等によって異なる。鋳造の操業に供されて高い温度に曝されることによって金属製フープが膨張（伸長）しても、前記の焼嵌め温度時と室温時との長さの差分からこの伸長した長さを差し引いた長さが維持されていれば、その長さがＳＮプレート本体を拘束するための源となる。したがって、この塑性変形による伸長は小さいことが好ましい。
【００３５】
一般的に金属製フープの材質としては普通鋼（ＳＳ系）を使用している。しかし本発明者らは、普通鋼（ＳＳ系）よりもステンレス鋼（ＳＵＳ系）の方が、この塑性変形が小さく、また、バラツキも小さいので、金属製フープの材質としてステンレス鋼（ＳＵＳ系）を採用することが好ましいことをみいだした。
【００３６】
室温における拘束力は、ステンレス鋼のうちＳＵＳ４３０が普通鋼及びＳＵＳ３０４よりも高く、約６００℃を超え少なくとも８００℃まではステンレス鋼のうちＳＵＳ３０４が普通鋼及びＳＵＳ４３０よりも塑性変形速度が小さい（後記実施例Ｂ参照）。なお、普通鋼はこれら特性のバラツキが大きいが、本発明における前記の特性の比較においては、普通鋼の中でもこれら特性の比較的高いものを選択して測定及び比較した。
【００３７】
また、一般的な普通鋼（炭素鋼）の熱膨張係数は１０〜１２×１０−６／℃程度であるが、ＳＵＳ３０４の熱膨張係数は１７〜１８×１０−６／℃と、普通鋼（炭素鋼）の５〜６割ほど高く、高熱膨張量による拘束力の低下が普通鋼を使用する場合よりも大きい。そこで、断熱材を設置する際の断熱材の熱伝導率、厚み、設置範囲等の決定にあたっては、使用時に到達する最高温度において金属製フープの熱膨張量とＳＮプレート本体の熱膨張量の差をゼロにする方向で、金属製フープの材質固有の熱膨張係数に応じた設計をする必要がある。
【００３８】
更に、普通鋼には厳格な成分規格等が存在しないので、強度や耐熱性（塑性変形速度等）のバラツキも大きい。このようなバラツキが大きいものを金属製フープに採用すると、金属製フープの拘束力、亀裂発生程度、緩み発生程度等にも大きなバラツキを生じることになる。これに対しステンレス鋼では比較的厳格な成分規格等が存在するので、ステンレス鋼を金属製フープに採用すると、バラツキが小さく安定した拘束力、亀裂発生程度、緩み発生程度等を得ることができる。
【００３９】
また、ＳＵＳ４３０の熱膨張係数は１０〜１２×１０−６／℃と、一般的な普通鋼（炭素鋼）の熱膨張係数１０〜１２×１０−６／℃と同程度であるので、この熱膨張の面ではＳＵＳ４３０の方がＳＵＳ３０４よりも拘束力、亀裂発生程度、緩み発生程度等に関しては有利である。したがって、少なくとも６００℃以下においては普通鋼よりＳＵＳ４３０を採用することが好ましい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明により、ＳＮプレート本体の外周側面周囲に設置した金属製フープのＳＮプレート本体からの緩み、ずれ等、ないしはそれによる拘束力の低下を抑制することができる。これにより、ＳＮプレート本体の亀裂の発生や拡大、破壊が抑制され、ＳＮプレートの耐用性が向上する。また、操業に供したＳＮプレートをＳＮ装置から取り外し、再度ＳＮ装置に設置する、いわゆる再使用を行う場合に、金属製フープがＳＮプレート本体から脱落すること、また亀裂が生じたＳＮプレート本体が原形を保てずに散乱することがあるが、これらの発生が減少し、再利用率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のＳＮプレートの一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＩ部の拡大図である。
【図２】本発明のＳＮプレートの他の実施形態を示す要部の平面図である。
【図３】断熱材の熱伝導率λｓを断熱材の厚みｔで除した比λｓ／ｔと膨張差との関係を示す。
【図４】ＦＥＭシミュレーションにおける形状図（イメージ）を示す。
【図５】同ＦＥＭシミュレーションにおける要素分割図（イメージ）を示す。
【図６】同ＦＥＭシミュレーションにおける断熱材を設置した要素分割図（イメージ）を示す。
【図７】同ＦＥＭシミュレーションによるＳＮプレート本体の温度分布を示す（断熱材を設置していない場合）。
【図８】同ＦＥＭシミュレーションによるＳＮプレート本体の温度分布を示す（断熱材を設置した場合）。
【図９】金属製フープの温度分布を調査した実験例において断熱材を２箇所に設置した場合のその設置箇所及び測温箇所を示す。
【図１０】同実験例において断熱材を４箇所に設置した場合のその設置箇所及び測温箇所を示す。
【図１１】同実験例における測温結果を示し、（ａ）は断熱材を設置しない場合（比較例）、（ｂ）は断熱材を２箇所に設置した場合（実施例１）、（ｃ）は断熱材を４箇所に設置した場合（実施例２）を示す。
【図１２Ａ】各金属種の塑性変形速度を示す。
【図１２Ｂ】各金属種の室温における応力−歪みの関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１に本発明のＳＮプレートの一実施形態を示す。同図（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）中のＩ部の拡大図である。
【００４３】
ＳＮプレート１の本体をなすＳＮプレート本体２は耐火物からなり、溶融金属を排出するための内孔２ａを有する。そして、このＳＮプレート本体２の外周側面の周方向に沿って金属製フープ３が設置されている。この金属製フープ３は焼嵌め法により設置することができる。
【００４４】
このような基本構成において、本発明のＳＮプレート１は、ＳＮプレート本体２の外周側面と金属製フープ３との間に断熱材４が設置されている領域Ｓを有する。しかも、この領域Ｓにおける金属製フープ３はＳＮプレート本体２の外周側面の周方向に直線状に設置されている。また、断熱材が設置されている領域Ｓ以外の領域ではＳＮプレート本体２の外周側面と金属製フープ３とが直接接触している。
【００４５】
なお、図１の実施形態において、断熱材４が設置されている領域Ｓは、ＳＮプレート本体２の外周側面においてＳＮプレート本体２の内孔２ａの中心から最短距離にある点Ｐを含む連続領域と、その他の連続領域とからなっている。また、点Ｐを含む連続領域（領域Ｓ）は内孔２ａの直径以上の長さを有する。
【００４６】
図２は、本発明のＳＮプレートの他の実施形態を示す要部の平面図である。図２の実施形態は、ＳＮプレート本体２の外周側面がもともとは曲面状であった部分に断熱材４を設置したものである。具体的には、断熱材４を設置するためにＳＮプレート本体２の外周側面を切削加工し、断熱材４が設置されている領域Ｓにおいて、金属製フープ３がＳＮプレート本体２の外周側面の周方向に直線状に設置されるようにしている。このように、ＳＮプレート本体２の外形形状に関わらず、断熱材が設置されている領域Ｓにおいて金属製フープ３がＳＮプレート本体２の外周側面の周方向に直線状に設置されるようにすることが本発明の特徴である。したがって、断熱材４の厚さは一定である必要はなく、断熱材４の厚さを変えることで、金属製フープ３を直線状に設置することもできる。
【００４７】
以下、本発明に関連するＦＥＭシミュレーションによる計算例を示す。
【００４８】
［計算例Ａ］
計算例Ａは、従来技術すなわち断熱材を設置していない場合の、金属製フープの膨張量とＳＮプレートの膨張量の差を計算した例である。
【００４９】
本計算例での計算条件は、次のとおりである。
・ＳＮプレート本体の内孔径Ｒｉ（内半径）＝３２．５ｍｍ
・ＳＮプレート本体の外周Ｒ（外半径）＝１１０ｍｍ
・金属製フープの熱伝達係数Ｈｈ＝５Ｗ／ｍ２・Ｋ
・ＳＮプレート本体の熱伝達係数Ｈ＝５０Ｗ／ｍ２・Ｋ
・金属製フープの熱膨張係数αＨＢ＝１１×１０−６／℃
・ＳＮプレート本体の熱伝導率λ＝５  Ｗ／ｍ・Ｋ
・内孔温度Ｔｉ＝１８２３Ｋ（溶鋼と同じ）
・外気温度Ｔｏ＝３０３Ｋ
【００５０】
本計算例では、ＳＮプレート本体の熱膨張係数の大小が前記膨張量の差に及ぼす影響について計算した。具体的には、ＳＮプレート本体の熱伝導率λを一般的なＳＮプレート本体の熱伝導率５Ｗ／ｍ・Ｋとし、熱膨張係数αを同じく一般的なＳＮプレート本体の熱膨張係数である５×１０−６〜７×１０−６／℃の範囲で計算した。表１にその結果を示す。
【００５１】
【表１】
2014161880.tif 000003
【００５２】
このように、ＳＮプレート本体の熱膨張係数が大きくなるほど、ＳＮプレート本体の熱膨張量は大きくなり、金属製フープとの熱膨張量差は小さくなる傾向にある。また、この結果に示されるように一般的なＳＮプレート本体の熱膨張係数の範囲では、金属製フープの熱膨張量の方がＳＮプレート本体の熱膨張量よりも依然として大きくなっており、すなわち拘束力は低下する方向であることがわかる。
【００５３】
［計算例Ｂ］
計算例Ｂでは、従来技術すなわち断熱材を設置していない場合の、ＳＮプレート本体の熱伝導率の高低が前記膨張量の差に及ぼす影響について計算した。具体的には、ＳＮプレート本体の熱膨張係数αを一般的なＳＮプレート本体の熱膨張係数を６．５×１０−６／℃とし、熱伝導率λを同じく一般的なＳＮプレート本体の熱伝導率である４〜７Ｗ／ｍ・Ｋの範囲で計算した。表２にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Ａと同じである。
【００５４】
【表２】
2014161880.tif 000004
【００５５】
このように、ＳＮプレート本体の熱伝導率が高くなるほど、ＳＮプレート本体の熱膨張量は大きくなるが、金属製フープの熱膨張量も大きくなり、その膨張量の差は大きくなる傾向にある。また、この結果に示されるように一般的なＳＮプレート本体の熱伝導率の範囲では、金属製フープの熱膨張量の方がＳＮプレート本体の熱膨張量よりも大きくなること、すなわち拘束力の低下を増大する傾向になることがわかる。
【００５６】
［計算例Ｃ］
計算例Ｃでは、断熱材を設置した場合において、ＳＮプレート本体の熱膨張係数の大小が前記膨張量の差に及ぼす影響について計算した。ここでは断熱材の厚みｔを２ｍｍ、断熱材の熱伝導率λｓを０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、λｓ／ｔ＝１００Ｗ／ｍ２・Ｋとして、ＳＮプレート本体の熱伝導率λを一般的なＳＮプレート本体の熱伝導率５Ｗ／ｍ・Ｋとし、熱膨張係数αを前記計算例Ａと同じく一般的なＳＮプレート本体の熱膨張係数である５×１０−６〜７×１０−６／℃の範囲とした。表３にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Ａと同じである。
【００５７】
【表３】
2014161880.tif 000005
【００５８】
このように、断熱材の効果により、断熱材外側（金属製フープ側）の温度は、断熱材を配置しないものと比較して大幅に低下していることがわかる。この結果、熱膨張係数が大きいほどＳＮプレート本体の膨張量が大きくなる傾向にはあるが、いずれもＳＮプレート本体の膨張量の方が金属製フープの膨張量よりも大きくなって、拘束力が低下しない挙動となることがわかる。
【００５９】
［計算例Ｄ］
計算例Ｄでは、断熱材を設置した場合において、ＳＮプレート本体の熱伝導率の高低が前記膨張量の差に及ぼす影響について計算した。ここでは、前記計算例Ｃと同じく断熱材の厚みｔを２ｍｍ、断熱材の熱伝導率λｓを０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、λｓ／ｔ＝１００Ｗ／ｍ２・Ｋとし、ＳＮプレート本体の熱膨張係数αを一般的なＳＮプレート本体の熱膨張係数６．５×１０−６／℃とし、熱伝導率λを前記計算例Ｂと同じく一般的なＳＮプレート本体の熱伝導率である４〜７Ｗ／ｍ・Ｋの範囲とした。表４にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Ａと同じである。
【００６０】
【表４】
2014161880.tif 000006
【００６１】
このように、断熱材の効果により、断熱材外側（金属製フープ側）の温度は、断熱材を設置しないものと比較して大幅に低下していることがわかる。また、ＳＮプレート本体の熱伝導率が高いほど、断熱材の外側（金属製フープ側）の温度はやや高くなり、金属製フープの熱膨張量がやや大きくなる傾向にはあるが、いずれもＳＮプレート本体の膨張量の方が金属製フープの膨張量よりも大きく、金属製フープによるＳＮプレート本体の拘束力が低下しない挙動となることがわかる。
【００６２】
［計算例Ｅ］
計算例Ｅは、断熱材を設置した場合において、ＳＮプレート本体の内孔の中心からの内半径Ｒｉと外半径Ｒを変えて行った計算例である。ここでは、前記計算例Ｃ、Ｄと同じく断熱材の厚みｔを２ｍｍ、断熱材の熱伝導率λｓを０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、λｓ／ｔ＝１００Ｗ／ｍ２・Ｋとし、ＳＮプレート本体の熱膨張係数αを一般的なＳＮプレート本体の熱膨張係数６．５×１０−６／℃、熱伝導率λを同じく一般的なＳＮプレート本体の熱伝導率５Ｗ／ｍ・Ｋとした。表５にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Ａと同じである。
【００６３】
【表５】
2014161880.tif 000007
【００６４】
内半径Ｒｉ（内孔半径）が一定の場合、外半径Ｒが大きいほど、すなわちＲ／Ｒｉが大きいほど、ＳＮプレート本体の膨張量及び金属製フープの膨張量ともに大きくなる傾向にあるが、ＳＮプレート本体の膨張量の方がその割合が大きく、ＳＮプレート本体の膨張量と金属製フープの膨張量の差が大きくなり、拘束力は強くなる傾向にある。一方、外半径Ｒが一定で、内半径Ｒｉ（内孔半径）が大きくなると、ＳＮプレート本体の膨張量及び金属製フープの膨張量ともに大きくなるが、金属製フープの膨張の割合が大きく、ＳＮプレート本体の膨張量と金属製フープの膨張量の差が小さくなる。しかしながら、少なくとも内半径Ｒｉが２５〜５０ｍｍ、外半径Ｒが８０〜１２８ｍｍの範囲では、いずれもＳＮプレート本体の膨張量が金属製フープの膨張量よりも大きく、拘束力は保持されている。
【００６５】
［計算例Ｆ］
計算例Ｆは、断熱材を設置した場合において、ＳＮプレート本体の熱伝達係数Ｈを変えて行った計算例である。ここでは、前記計算例Ｃ〜Ｅと同じく断熱材の厚みｔを２ｍｍ、断熱材の熱伝導率λｓを０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、λｓ／ｔ＝１００Ｗ／ｍ２・Ｋとし、ＳＮプレート本体の熱膨張係数αを一般的なＳＮプレート本体の熱膨張係数６．５×１０−６／℃、熱伝導率λを同じく一般的なＳＮプレート本体の熱伝導率５Ｗ／ｍ・Ｋとした。ＳＮプレート本体の熱伝達係数は、前記計算例Ｂ〜Ｅでは、５０Ｗ／ｍ２・Ｋとして計算したが、ここでは、４０〜６０Ｗ／ｍ２・Ｋの範囲で計算を行った。表６にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Ａと同じである。
【００６６】
【表６】
2014161880.tif 000008
【００６７】
ＳＮプレート本体の熱伝達係数Ｈの４０〜６０Ｗ／ｍ２・Ｋの範囲での変化は、金属製フープの膨張量とＳＮプレート本体の膨張量の差にはほとんど影響しないことがわかる。
【００６８】
［計算例Ｇ］
計算例Ｇは、断熱材の熱伝導率λｓと厚みｔとの比λｓ／ｔを変えて行った計算例である。ここでは、ＳＮプレート本体の熱膨張係数αを５．５×１０−６／℃、熱伝導率λを７Ｗ／ｍ・Ｋ、熱伝達係数は５０Ｗ／ｍ２・Ｋとして、断熱材の厚みｔは１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、熱伝導率λｓを０．１Ｗ／ｍ２・Ｋ、０．３Ｗ／ｍ２・Ｋの条件、すなわちλｓ／ｔを３０〜３００Ｗ／ｍ２・Ｋの範囲として計算した。表７にその結果を示す。なお、他の条件は計算例Ａと同じである。
【００６９】
【表７】
2014161880.tif 000009
【００７０】
このように、断熱材の熱伝導率λｓが小さいほど断熱材外側（金属製フープ側）の温度は低くなり、金属製フープの膨張量が小さくなることがわかる。また断熱材の厚みｔが大きいほど、断熱材外側（金属製フープ側）の温度は低くなり、金属製フープの膨張量が小さくなることがわかる。更に、断熱材の厚みｔと熱伝導率λｓの各々の設定と組み合わせによって、金属製フープによるＳＮプレート本体の拘束力が変化することがわかる。この金属製フープによるＳＮプレート本体の拘束力は、金属製フープの熱膨張量からＳＮプレート本体の熱膨張量を差し引いた値（以下単に「膨張差」ともいう。）が小さい方が高く、負の値であることがより好ましい。
【００７１】
次に前記の計算結果から、断熱材に関する２つの影響因子すなわち断熱材の厚みｔ及び断熱材の熱伝導率λｓが膨張差に及ぼす影響を述べる。
【００７２】
この断熱材に関する２つの影響因子を、断熱材の熱伝導率λｓを断熱材の厚みｔで除した比λｓ／ｔと膨張差との関係で整理すると、後記の式１の近似式が得られる（決定係数Ｒ２＝０．９８３１）。
ｙ＝０．２５６５・ｌｎ（ｘ）−１．２５７  ・・・式１
これを図３に示す。
【００７３】
式１及び図３において、ｙは膨張差（ｍｍ）、ｘはλｓ／ｔ（Ｗ／ｍ２・Ｋ）である。ｙがほぼゼロになるλｓ／ｔを（λｓ／ｔ）０と表記すると、（λｓ／ｔ）０は前記近似式１に基づく式２によって求められ、約１３４．４となる。
（λｓ／ｔ）０＝ｅｘｐ（１．２５７／０．２５６５）≒１３４．４  ・・・式２
【００７４】
したがって、λｓ／ｔが１３４．４以下になるように断熱材の熱伝導率λｓと断熱材の厚みｔを設定することで、膨張差がゼロ又は負の値となり、ＳＮプレート本体の膨張量が金属製フープの膨張量と同じ又はそれより大きくなり、理想的な拘束力が得られることがわかる。言い換えると、λｓ／ｔが１３４．４以下の領域において膨張差に起因する金属製フープのＳＮプレート本体からの緩み又は外れが生じる可能性はほとんどないこと、及び、λｓ／ｔが１３４．４よりも大きい場合は、前述の逆の現象となって膨張差に起因する金属製フープのＳＮプレート本体からの緩み又は外れが生じる可能性が大きくなることがわかる。
【００７５】
前記の（λｓ／ｔ）０は、λｓ及びｔ以外の変数の影響を受けるので、実施する個別具体的な操業の条件に応じた前記λｓ及びｔ以外の変数を定め、その変数を用いた近似式を求めて、膨張差をゼロ又は負の値とするλｓ／ｔの値の領域を決定すればよい。
【００７６】
このような近似式に基づく関係は、ｙがほぼゼロになるλｓ／ｔを（λｓ／ｔ）０とし、式１の係数をａ、切片をｂと置き換えた式３を基礎に、式４及び式５により一般化することができる。
【００７７】
ｙ＝ａ・ｌｎ（ｘ）−ｂ  ・・・式３
０（ゼロ）＝ａ・ｌｎ（λｓ／ｔ）−ｂ  ・・・式４
（λｓ／ｔ）０＝ｅｘｐ（ｂ／ａ）  ・・・式５
【００７８】
すなわち、式５で得られた値よりもλｓ/ｔが小さい場合、理想的な拘束力が得られる。
【００７９】
［計算例Ｈ］
計算例Ｈは、ＦＥＭシミュレーションによりＳＮプレート本体の温度分布を計算したものである。この計算例における計算条件は次のとおりである。
・内半径Ｒｉ＝５０ｍｍ
・外半径Ｒ＝１１０ｍｍ
・内孔温度Ｔｉ＝１８２３Ｋ
・外気温度Ｔｏ＝３０３Ｋ
・金属製フープの熱伝達係数Ｈｈ＝５Ｗ／ｍ２・Ｋ
・ＳＮプレート本体の熱伝導率λ＝５Ｗ／ｍ・Ｋ
・断熱材の熱伝導率λｓ＝０．２Ｗ／ｍ・Ｋ
・断熱材の厚みｔ＝２ｍｍ
・λｓ／ｔ＝１００Ｗ／ｍ２・Ｋ
【００８０】
この計算例（ＦＥＭシミュレーション）における形状図（イメージ）を図４に、要素分割図（イメージ）を図５に、断熱材を設置した要素分割図（イメージ）を図６に示す。
【００８１】
この計算例においては、ＳＮプレート本体の内孔から最も近い（最短）外周側面部位は内孔中心から摺動方向に対し直角方向の側面の点であり、この点を中心に、長さ１００ｍｍの（内孔直径の１００％）の断熱材を設置する条件とした。
【００８２】
断熱材を設置していない場合のＳＮプレート本体の温度分布を図７に、断熱材を設置した場合のＳＮプレート本体の温度分布を図８に示す。
【００８３】
ＳＮプレート本体の温度分布は、溶鋼が通過する内孔付近が最も高く、その内孔（中心）から放射状に低下することがわかる。断熱材を設置していない場合（図７）では、内孔部に最も近い側面部分の温度が８００℃〜１０００℃の範囲にある。これに対し、この内孔部に最も近い外周側面部分に断熱材を設置した場合（図８）では、この外周側面部分の温度が５００℃〜８００℃の範囲に低下していることがわかる。
【００８４】
なお、温度は最も高温域となる内孔部が最も高く、内孔部から遠ざかるにしたがって漸次低下する分布となっていて、前述の内孔部に最も近い外周側面部分付近よりも遠い領域（停止位置側）では、５００℃以下の範囲であって、膨張差による緩み及び軟化変形のいずれも相対的に極めて小さい、又は生じないことがわかる。
【００８５】
以下、実験例を示す。
【００８６】
［実験例Ａ］
実験例Ａは、本発明の実施例及び比較例のＳＮプレートを内孔から加熱して、金属製フープの温度分布、金属製フープのずれや外れ、及びＳＮプレート本体の亀裂発生状態を調査した実験例である。
【００８７】
この実験例における条件は次のとおりである。
【００８８】
ＳＮプレート本体
・形状：内孔径＝１００ｍｍ、外形３６０ｍｍ×２２０ｍｍ、厚み＝３５ｍｍ、
コーナー部切り欠き（図３参照）
・熱伝導率：６（Ｗ／ｍ・Ｋ）
・熱膨張係数：６．７×１０−６（／Ｋ）
金属製フープ
・形状：厚み＝３ｍｍ×幅（ＳＮプレート本体厚み方向）＝２５ｍｍ
・設置方法：約６００℃加熱による焼嵌め
・材質：ＳＳ４００
・熱伝達係数：５（Ｗ／ｍ２・Ｋ）
・熱膨張係数：９×１０−６（／Ｋ）
加熱方法
・内孔からＬＰＧバーナーにより、約１４００℃まで加熱（７０分間）。
測温方法
・内孔：熱電対をＳＮプレートに接触させて測温。
・金属製フープ：外表面を接触温度計にて測温。
断熱材
・形状：厚み＝３ｍｍ、
・設置箇所：図９中のＡ、Ｂ２箇所、図１０中のＡ〜Ｄ４箇所
・Ａ、Ｂ２箇所の断熱材の形状
全長（ＳＮプレート本体外周側面の周方向）：１２０ｍｍ（内孔径に対し１２０％）
幅（ＳＮプレート本体厚み方向）：３５ｍｍ
・Ｃ、Ｄ２箇所の断熱材の形状  
全長（ＳＮプレート本体外周側面の周方向）６０ｍｍ（内孔径に対し６０％）
幅（ＳＮプレート本体厚み方向）＝３５ｍｍ
・熱伝導率：０．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）
・λｓ／ｔ：６７（Ｗ／ｍ２・Ｋ）
【００８９】
この実験例における金属製フープとＳＮプレート本体の膨張差は、表８の計算例に示すように、Ａ、Ｂ点（断熱材中央付近）において−０．１０であり、Ｃ、Ｄ点（断熱材中央付近）において−０．１６であり、いずれも負の値となっている。
【００９０】
【表８】
2014161880.tif 000010
【００９１】
次に、本実験例の具体的な実験結果を示す。
【００９２】
本実験例において実施例１は、図９に示すように内孔に最も近い位置のＳＮプレート本体の両外周側面部分（Ａ、Ｂ２箇所）に断熱材を設置した例である。実施例２は、図１０に示すように、実施例１に加えＳＮプレート本体の短辺側の両コーナー切り欠き面（Ｃ、Ｄ２箇所）にも断熱材を設置した例である。これら断熱材を設置した領域の金属製フープは、そのＳＮプレート本体と接する両起点間では直線形状であり、断熱材を設置していない領域はＳＮプレート本体と直接接触させた。一方、比較例は、断熱材を設置していない例である。
【００９３】
これら実施例１、２及び比較例の測温結果を図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。図１１（ａ）は比較例、図１１（ｂ）は実施例１、図１１（ｃ）は実施例２の結果をそれぞれ示す。
【００９４】
内孔からの距離が最も近い測温２及び測温４の位置（図９及び図１０参照）の温度は、比較例では最高７００℃程度であったのに対し、実施例１では約５００℃以下と約２００℃程度低下しており、実施例２では約４００℃以下となり、約３００℃程度低下していることがわかる。
【００９５】
金属製フープについては、比較例では加熱中にＳＮプレート本体との間に１ｍｍ程度の隙間が生じた。また加熱停止直後に触れた際に金属製フープが外れた。これに対し、実施例１及び実施例２ではこのような加熱中の隙間は生じなかった。また、加熱停止直後に触れた際には金属製フープのずれや外れは生じなかった。このように実施例１及び実施例２では金属製フープがずれ難い（外れ難い）こと、すなわち拘束力が高まったことが確認できた。
【００９６】
冷却後の亀裂の状態については、比較例では内孔から幅方向の大きな亀裂が生じたのに対して、実施例１、２の亀裂は極く軽微であった。
【００９７】
［実験例Ｂ］
実験例Ｂは、金属製フープの金属種の違いによるＳＮプレート本体の拘束力への影響を調査した実験例である。本実験例では、普通鋼としてＳＳ４００、ステンレス鋼としてＳＵＳ３０４及びＳＵＳ４３０を選択した。また、本実験例では以下の評価１から評価３に関し、総合的な評価を行った。
【００９８】
評価１（金属製フープをＳＮプレート本体に設置した後の、金属製フープの歪み量すなわち拘束の程度）
【００９９】
この評価１ではＳＮプレート本体の形状は前記実験例Ａと同じとした。そして、６００℃に誘導加熱した金属製フープを室温のＳＮプレート本体の外周側面に焼嵌め法で設置し、これら金属製フープ設置後のＳＮプレート本体を室温に冷却した後、歪みゲージにより歪み量を測定した。歪み量の測定箇所は、ＳＮプレート本体の内孔から最も近い（最短の）内孔中心から摺動方向に対し直角方向の外周側面部分とした。
【０１００】
この歪み量の測定結果は次のとおりである。なお、歪み量は大きいほど拘束力が大きいことを表す。
・ＳＳ４００    ：  １５３１μｍ、
・ＳＵＳ３０４  ：  １２９１μｍ、
・ＳＵＳ４３０  ：  ２６０４μｍ、
【０１０１】
この結果から、少なくとも室温から焼嵌め温度以下ではＳＵＳ４３０が最も拘束力が大きいことがわかる。
【０１０２】
評価２（室温から８００℃（２００℃刻み。ＳＵＳ３０４については１０００℃まで）までの塑性変形速度）
【０１０３】
この評価２では、厚み６ｍｍ×幅２０ｍｍ×長さ２３０ｍｍの各金属試料につき、支点間距離２１５ｍｍにて室温から熱間での曲げ強度及び静弾性率測定を行い、塑性変形速度を求めた。
【０１０４】
その結果により算出した塑性変形速度を図１２Ａに示す。室温から６００℃までは３種いずれの金属種でも差はほとんどない（約４００℃以上ではＳＵＳ３０４がやや低位）が、６００℃を超えるとＳＳ４００とＳＵＳ４３０の塑性変形速度が急激に大きくなることがわかる。これに対し、ＳＵＳ３０４は８００℃までほとんど一定かつ小さな塑性変形速度を維持しており、１０００℃でＳＵＳ４３０の８００℃の場合と同程度になることがわかる（ＳＳ４００については８００℃を超えて１０００℃までの間は測定していない。）。
【０１０５】
当然にこの金属製フープの塑性変形は拘束力低下の原因となる。したがって、金属製フープの材質としては、金属製フープの温度が約６００℃を超える部分が多い条件・部分の場合には、少なくとも約８００℃までの使用条件ではステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）を採用することが好ましいことがわかる。
【０１０６】
評価３（室温における応力−歪みの関係）
【０１０７】
この評価３では、厚み６ｍｍ×幅２０ｍｍ×長さ２３０ｍｍの各金属試料につき、支点間距離２１５ｍｍにて室温での応力−歪み測定を行って、普通鋼の値のバラツキをステンレス鋼との比較において調査した。
【０１０８】
普通鋼としてＳＳ４００の２サンプル、ＳＵＳとしてＳＵＳ４３０を例に、室温における応力−歪みの関係を調査した。その結果を図１２Ｂに示す。
【０１０９】
ＳＳ４００は、応力に対する変形がＳＵＳ４３０に近い（サンプル−１。ただしＳＵＳ４３０より変形は大きい。）ものもある一方、大幅に変形が大きいもの（サンプル−２）もあり、バラツキが大きいことがわかる。このようなバラツキが大きいものを金属製フープに採用すると、金属製フープの拘束力、亀裂発生程度、緩み発生程度等にも大きなバラツキを生じることになる。
【０１１０】
なお、これに対し比較的厳格な成分規格等が存在するステンレス鋼では、このような物性のバラツキは普通鋼よりは小さいことがわかっている。また、室温における応力−歪みの相対的な関係は、高温度下においても変化しないので、高温度下で応力−歪み（塑性変形速度を含む）の特性も同様な傾向となる。
【０１１１】
以上の評価１、評価２及び評価３の結果から、金属製フープの温度が室温から６００℃以下の領域ではＳＵＳ４３０が最も拘束力が大きく、６００℃を超える領域（少なくとも１０００℃以下）ではＳＵＳ３０４が最も塑性変形速度が小さく、拘束力が大きいことがわかる。これらのことから、本発明においては、金属製フープの温度が６００℃以下になるように、設置する断熱材の熱伝導率、厚み、設置範囲を決定することが好ましく、この場合、熱膨張係数の観点からも、金属製フープの材質はＳＵＳ４３０とすることが好ましい。また、ＳＮプレート本体の形状すなわち内孔から金属製フープを設置する外周側面までの長さが短い等の制約があって、金属製フープの温度が６００℃を超える部分が多いような条件においては、少なくとも金属製フープの温度が６００℃を超える部分では金属製フープの材質はＳＵＳ３０４とすることが好ましい。
【符号の説明】
【０１１２】
１  ＳＮプレート
２  ＳＮプレート本体
２ａ  内孔
３  金属製フープ
４  断熱材
【図１】
2014161880.tif 000011
【図２】
2014161880.tif 000012
【図３】
2014161880.tif 000013
【図４】
2014161880.tif 000014
【図５】
2014161880.tif 000015
【図６】
2014161880.tif 000016
【図７】
2014161880.tif 000017
【図８】
2014161880.tif 000018
【図９】
2014161880.tif 000019
【図１０】
2014161880.tif 000020
【図１１】
2014161880.tif 000021
【図１２Ａ】
2014161880.tif 000022
【図１２Ｂ】
2014161880.tif 000023