(57)【要約】【課題】使用するプレートの面荒れやノズル孔周囲の欠けなどの損傷を軽減することができるスライディングノズル装置を提供すること。【課題手段】固定金枠２０と、スライド金枠３０と、スライド金枠をスライド可能に保持する開閉金枠４０とを有し、スライド金枠３０及び開閉金枠４０に設けた摺動部材３３、４６の摺動接触面３３ａ、４６ｂどうしが摺動接触するスライディングノズル装置において、スライド金枠の摺動部材の摺動接触面３３ａは、スライド方向の前後に所定長さを離して設けるとともに、当該前後の摺動接触面３３ａ間は凹部３４とし、開閉金枠の摺動部材の摺動接触面４６ａは、スライド方向の前後に所定長さを離して設けるとともに、当該前後の摺動接触面４６ａ間は凹部４７とした。【選択図】図５
2014208380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル孔を有する上プレートを保持する固定金枠と、前記ノズル孔と同径のノズル孔を有する下プレートを保持し当該下プレートを前記上プレートに対して摺動させるために直線的にスライドするスライド金枠と、前記上プレートと前記下プレートとの間に面圧を負荷するための弾性体と、前記固定金枠に取り付けられ、前記スライド金枠をスライド可能に保持する開閉金枠と、スライド金枠の駆動装置とを有し、前記スライド金枠及び前記開閉金枠は、前記スライド金枠のスライド方向中心線に対称にかつスライド方向と平行に配置された摺動部材をそれぞれ有し、前記それぞれの摺動部材の摺動接触面どうしが摺動接触するスライディングノズル装置において、
前記開閉金枠の摺動部材の摺動接触面は、前記上プレートのノズル孔の中心軸を通りかつ前記スライド方向に垂直な面を中心として前記スライド方向の前後にそれぞれノズル孔径以上の長さを離して設けられるとともに、当該前後の摺動接触面間は凹部とされた、スライディングノズル装置。
【請求項２】
前記スライド金枠の摺動部材の摺動接触面は、前記下プレートの最重要面の中心を通りかつ前記スライド方向に垂直な面を中心とする最重要面の長さ以上の長さを離して設けられるとともに、当該前後の摺動接触面間は凹部とされた、請求項１に記載のスライディングノズル装置。
【請求項３】
使用時において、互いの摺動接触面が接する面積の最小値である最小摺動接触面積の合計が４０ｃｍ２以上である、請求項１又は請求項２に記載のスライディングノズル装置。
【請求項４】
前記開閉金枠側の摺動部材及び前記スライド金枠側の摺動部材は、それぞれ前記スライド金枠側の凹部及び前記開閉金枠側の凹部に嵌合可能に設けられ、
前記スライド金枠のスライドによって、前記開閉金枠側の摺動部材及び前記スライド金枠側の摺動部材が、それぞれ前記凹部へ嵌合したときに面圧が解除され、前記開閉金枠側の摺動部材及び前記スライド金枠側の摺動部材がそれぞれ前記摺動接触面どうしで接するときに面圧が負荷される請求項１、請求項２又は請求項３に記載のスライディングノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼の流量を制御するスライディングノズル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スライディングノズル装置は、例えば取鍋の排出口部に取り付けられ、ノズル孔を有する上下２枚の耐火物製のプレートを重ねて面圧を負荷した状態で、その下プレートを上プレートに対して直線的に摺動させてノズル孔の開度を変化させることで溶鋼の流量を制御している。
【０００３】
このようなスライディングノズル装置は一般的に、上プレートを保持する固定金枠と、下プレートを保持し当該下プレートを上プレートに対して摺動させるために直線的にスライドするスライド金枠と、スライド金枠をスライド可能に保持する開閉金枠と、上下のプレート間に面圧を負荷するための弾性体と、スライド金枠を駆動するための駆動装置とを有する。この構成においてスライド金枠は高圧下で開閉金枠と接した状態でスライドするため、開閉金枠とは摺動部材で接触している。
【０００４】
このように、上下のプレートは面圧が負荷された状態で相対的に摺動し、しかも高温で使用される。また、プレートは、鋳造中にノズル孔の内周面が直接溶鋼と接触するため周囲より高温となりノズル孔周りが膨張する。この膨張のうちノズル孔の中心軸方向（溶鋼流れ方向）の膨張は、プレートに損傷を引き起こす原因とされている。すなわち、ノズル孔の中心軸方向の膨張により、上下のプレートのノズル孔周辺部のみが接触し、プレートどうしが反対側に反ることになり、面圧がノズル孔周囲に集中し、この状態で流量制御のためにノズル孔の開度を変るためにプレートを頻繁に摺動することで、ノズル孔周囲の欠けや最重要面の面荒れなどの損傷が生じると考えられている。
【０００５】
この損傷を防止するために、特許文献１では、プレートのノズル孔の周囲に凹部を設けることが提案されている。しかしながら、特許文献１のように凹部を設けると、プレートの予熱が不十分な場合など使用条件の変動によってはノズル孔周囲からの溶鋼漏れのリスクが考えられる。
【０００６】
一方、スライディングノズル装置において上述のスライド金枠との摺動接触方式としては、金属製のライナーどうしを摺動接触させるライナー方式と、ローラーで摺動接触させるローラー方式とが知られている。
【０００７】
前者のライナー方式の一例として特許文献２では、スライド金枠（枠体）の下に開閉金枠（カバーハウジング）が配置され、摺動部材としてスライド金枠及び開閉金枠のそれぞれにスライド金枠のスライド方向に伸びる２本の金属製のライナーが設けられている。すなわち、この方式では、スライド金枠のスライド方向中心線の両側に設けた２本のライナーが開閉金枠側の各ライナーと摺動接触する。しかし、この方式ではスライド金枠側のライナーと開閉金枠側のライナーとがスライド金枠のスライド範囲の全長にわたって摺動接触するので、上述のようにプレートのノズル孔周囲がノズル孔の中心軸方向に膨張したときにその膨張を吸収することができず、ノズル孔周囲の欠けや最重要面の面荒れなどの損傷が生じる。
【０００８】
後者のローラー方式の一例として特許文献３には、スライド金枠（スライドケース）に摺動部材として片側２個ずつのローラーを設け、開閉金枠（面圧負荷部材）をレールとして、スライド金枠をスライドさせる方式が開示されている。この方式はローラーを使用することで摩擦抵抗を軽減し駆動系をコンパクトにすることを主な目的としたものである。しかし、この方式では開閉金枠（面圧負荷部材）からの圧力を４個のローラーのみで受けているので、長期にわたる使用においてはローラーの摩耗やローラー軸の歪みによりスライド面の平行度が確保できず、プレート面間に隙間が発生しやすくなる。その結果、プレートの摩耗や損傷が増えるという問題がある。
【０００９】
このようにスライディングノズル装置においてプレートは高温高圧下で摺動接触するため、使用するプレートには、上述の熱膨張あるいは装置の歪みなどを原因とする面荒れやノズル孔の欠けなどの損傷が発生しやすいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−５７９８９号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８９８６７号公報
【特許文献３】特開２００６−１３６９１２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、使用するプレートの面荒れやノズル孔周囲の欠けなどの損傷を軽減することができるスライディングノズル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一観点によれば、ノズル孔を有する上プレートを保持する固定金枠と、前記ノズル孔と同径のノズル孔を有する下プレートを保持し当該下プレートを前記上プレートに対して摺動させるために直線的にスライドするスライド金枠と、前記上プレートと前記下プレートとの間に面圧を負荷するための弾性体と、前記固定金枠に取り付けられ、前記スライド金枠をスライド可能に保持する開閉金枠と、スライド金枠の駆動装置とを有し、前記スライド金枠及び前記開閉金枠は、前記スライド金枠のスライド方向中心線に対称にかつスライド方向と平行に配置された摺動部材をそれぞれ有し、前記それぞれの摺動部材の摺動接触面どうしが摺動接触するスライディングノズル装置において、前記開閉金枠の摺動部材の摺動接触面は、前記上プレートのノズル孔の中心軸を通りかつ前記スライド方向に垂直な面を中心として前記スライド方向の前後にそれぞれノズル孔径以上の長さを離して設けられるとともに、当該前後の摺動接触面間は凹部とされた、スライディングノズル装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、開閉金枠の摺動接触面をスライド方向の前後に所定以上の長さを離して設け、更にこの前後の摺動接触面間を凹部としたことで、プレートのノズル孔周囲がノズル孔の中心軸方向に熱膨張したときに、スライド金枠及びプレートは上記凹部内に向けて撓むことができる。したがって、熱膨張時であってもプレートどうしが広い面で接触することができ、ノズル孔周囲に作用する圧力を従来のライナー方式より小さくすることができる。
【００１４】
また、スライド金枠と開閉金枠とは摺動接触面どうしの面接触によりスライドするので上述のローラー方式に比べ面圧（圧力）は分散され、摺動接触面に過度の圧力がかかることがないので、長期にわたる使用においても摺動接触面に歪みは生じにくい。
【００１５】
以上より本発明は、熱膨張あるいは装置の歪みなどを原因とする、プレートの面荒れやノズル孔周囲の欠けなどの損傷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るスライディングノズル装置の一実施例を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のスライディングノズル装置の平面図である。
【図４】図１のスライディング装置のオイルシリンダー側を上にして開閉金枠を開いた状態を示す斜視図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ方向断面を表し、（ａ）はスライド金枠が全開位置に位置した場合、（ｂ）はスライド金枠が全閉位置に位置した場合、（ｃ）はスライド金枠がプレート交換位置に位置した場合を示す。
【図６】上プレートの使用時の温度分布をＦＥＭによって計算した例を示す。
【図７】図６の断面Ａの温度を表したグラフである。
【図８】プレートの変形量をＦＥＭによって計算した例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は本発明に係るスライディングノズル装置の一実施例を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は平面図である。図４は図１のスライディング装置のオイルシリンダー側を上にして開閉金枠を開いた状態を示す斜視図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように本発明に係るスライディングノズル装置１０は、取鍋等の溶融金属容器の底に取り付けられる固定金枠２０と、固定金枠２０に対してスライド可能かつ開閉可能に取り付けられたスライド金枠３０と、固定金枠２０に対して開閉可能に取り付けられた２つの開閉金枠４０とを備える。また、固定金枠２０には上プレート５０が、スライド金枠３０には下プレート６０が公知の固定方法によって保持固定されている。なお、上プレート５０の上に取り付けられる上ノズル及び下プレート６０の下に取り付けられる下部ノズルは省略している。
【００２０】
固定金枠２０は、図示していないが溶融金属容器の底の鉄皮にボルトなどを使用して取り付けられる。また、固定金枠２０にはスライド金枠３０を直線的にスライドさせるための駆動装置としてのオイルシリンダー７０が取り付けられている。
【００２１】
図２に示すようにスライド金枠３０は、その一端の連結部３１に設けた長孔３２に、固定金枠２０に設けたピン２１を貫入させることで固定金枠２０に連結されている。この連結によってスライド金枠３０は固定金枠２０に対して開閉可能、かつスライド方向にスライド可能となり、しかも長孔３２はスライド方向に対して垂直方向に長く形成されているので、この長孔３２の範囲でスライド方向に対して垂直方向に移動可能となっている。
【００２２】
また、図４に示すように、スライド金枠３０のプレート保持面とは反対側の面の長辺側の端部には、摺動部材３３がスライド金枠のスライド方向中心線（長手方向中心線）に対称かつスライド方向と平行に、片側に１個、合計２個突設されている。これらの摺動部材３３は、図１の使用状態で下面側に位置しスライド方向と平行な摺動接触面３３ａと傾斜面３３ｂとをそれぞれ片側に２個有する。各傾斜面３３ｂは同じ角度で同じ方向に設けられている。ここで、摺動接触面とは、スライド金枠３０及び開閉金枠４０に設けた摺動部材３３、４６において、スライド方向と平行で鋳造時に互いに接する面を含む面３３ａ、４６ａのことである。
【００２３】
なお、上述した摺動部材３３の摺動接触面３３ａは、図１の使用状態でスライド金枠のスライド方向の前後に位置するので、以下では前後の摺動接触面３３ａという。
【００２４】
図４に現れているように、摺動部材３３は、ベース部３３ｃから２個の摺動接触面３３ａが突出した状態でベース部３３ｃを共有することにより一体化されており、前後の摺動接触面３３ａ間は凹部３４とされている。この凹部３４は、鋳造時に摺動部材の幅方向（スライド方向と垂直方向）には他方の摺動接触面と接触する部分がなく貫通する空間を形成する。そしてこの凹部は左右対称の位置に設けることが好ましい。このように摺動部材３３を一体化とすることで、取り付け精度が向上するメリットがある。一方、一体化せず、前後の摺動接触面３３ａを有する２個の摺動部材を設けることで凹部を形成することもできる。
【００２５】
図１〜図３を参照すると、開閉金枠４０はスライド金枠３０のスライド方向中心線に対して対称に２つ設けられており、それぞれ固定金枠２０に取り付けられている。開閉金枠４０は、門型アーム４１、バネボックス４２、面圧ガイド４８、及び摺動部材４６を備える。具体的には、固定金枠２０に設けたピン２２に対して門型アーム４１の基端部を回動可能に取り付け、門型アーム４１のアーム４１ａ間にバネボックス４２を配置し、このバネボックス４２に面圧ガイド４８を一体的に設けている。
【００２６】
バネボックス４２の内部には、スライド金枠２０のスライド方向に沿って並ぶ合計４つのコイルバネ４３と、これらのコイルバネ４３の下端に接触しバネボックス４２内をコイルバネの伸縮方向に移動可能なバネ押付け板４４とが配置されている。バネ押付け板４４は２本の連結ボルト４５を有しており、この２本の連結ボルト４５は両側の２本のコイルバネ４３及びバネボックス４２の孔をそれぞれ貫通して門型アーム４１の基端部に固定されている。また、門型アーム４１のアーム４１ａには図示していない切り欠きを設けており、この切り欠きにバネボックス４２の側面に設けた突起が連結ボルト４５の長手軸方向に移動可能に貫入している。したがって、バネボックス４２は連結ボルト４５の長手軸方向に移動可能になっている。そして門型アーム４１と共にバネボックス４２は固定金枠２０に対して回動可能になっている。
【００２７】
面圧ガイド４８はバネボックス４２に一体的に設けられているので、同様に連結ボルト４５の長手軸方向に移動可能である。具体的には面圧ガイド４８は、バネボックス４２からノズル孔方向に突設され、しかもスライド金枠３０のスライド方向に伸延している。そして、この面圧ガイド４８のスライド金枠３０側には摺動部材４６が突設されている。この摺動部材４６は、上述したスライド金枠３０の摺動部材３３と同様に、スライド金枠のスライド方向中心線（長手方向中心線）に対称かつスライド方向と平行に、片側に前後１個、合計２個突設されている。これらの摺動部材４６は、図１の使用状態で上面側に位置しスライド方向と平行な摺動接触面４６ａと傾斜面４６ｂとを有する。各傾斜面４６ｂは同じ角度で同じ方向に設けられている。また、摺動部材４６は、スライド金枠３０の摺動部材３３と同様に、ベース部４６ｃから２個の摺動接触面４６ａが突出した状態でベース部４６ｃを共有することにより一体化されており、前後の摺動接触面４６ａ間は凹部４７とされている。
【００２８】
図３を参照すると、オイルシリンダー７０のロッド７１の先端結合部７２は、スライド金枠３０の連結部３５に着脱可能に取り付けられている。オイルシリンダー７０本体は、固定金枠２０のオイルシリンダー取り付け部２３に着脱可能に取り付けられており、プレートの使用時と交換時とでストロークの異なるものが使用できるようになっている。本実施例では、ストロークの異なる２つのオイルシリンダーを使用することで、スライド金枠３０の可動範囲を変更し、面圧を負荷及び解除できるようになっている。なお、このようにオイルシリンダーを変更する代りに１つのオイルシリンダーのストロークを変更する公知の方法を採用することも可能である。
【００２９】
次に、図５により上述したスライド金枠３０側の摺動部材３３及び開閉金枠４０の面圧ガイド４８側の摺動部材４６と、上プレート５０及び下プレート６０との位置関係について説明する。図５は図３のＢ−Ｂ方向断面を表しており、（ａ）はスライド金枠３０が全開位置に位置した場合、（ｂ）はスライド金枠３０が全閉位置に位置した場合、（ｃ）はスライド金枠３０がプレート交換位置に位置した場合を示す。ここで、全開位置とは上プレート５０及び下プレート６０のノズル孔どうしが合致した位置、全閉位置とは使用時のスライド金枠３０の可動範囲で上プレート５０及び下プレート６０のノズル孔どうしの距離が最大になる位置、プレート交換位置とはスライド金枠３０側の摺動部材３３及び面圧ガイド４８側の摺動部材４６がそれぞれ凹部４７及び凹部３４へ嵌合可能な位置のことである。また、使用時のストロークとは、使用時のスライド金枠３０の可動範囲のことであり、全閉位置での上プレート５０及び下プレート６０のノズル孔の中心間の距離となる。さらに、プレート交換位置にするためには、使用時よりもストロークの大きな駆動装置（オイルシリンダー）に交換しなければならない。
【００３０】
図５（ａ）において、面圧ガイド４８側の前後の摺動接触面４６ａは、上プレート５０のノズル孔の中心軸を通りかつスライド方向に垂直な面Ｓ１を中心としてオイルシリンダー７０方向へＬ１＝７０ｍｍ、オイルシリンダー７０とは反対方向にＬ２＝１１０ｍｍの長さにわたる部分の合計１８０ｍｍ離れて位置しており、この間が凹部４７となっている（ノズル孔径は５０ｍｍ）。この凹部４７は使用時には非摺動接触面になっており、傾斜面４６ｂ部分も含まれる。
【００３１】
図５（ｂ）において、スライド金枠３０側の前後の摺動接触面３３ａは、下プレート６０の最重要面の中心を通りかつスライド方向に垂直な面Ｓ２を中心としてオイルシリンダー７０方向へＬ３＝６０ｍｍ、オイルシリンダー７０とは反対方向にＬ４＝１１０ｍｍの長さにわたる部分の合計１７０ｍｍ離れて位置しており、この間が凹部３４となっている。この凹部３４も使用時には非摺動接触面になっており、傾斜面３４ｂ部分も含まれる。
【００３２】
なお、図５において摺動接触面３３ａ、４６ａの幅は４０ｍｍ、後述する最小摺動接触面積の合計は８０ｃｍ２、摺動接触面３３ａ、４６ａにかかる圧力は６Ｎ/ｍｍ２、スライド金枠３０の厚さは３０ｍｍ、使用時のストロークは１２０ｍｍ、交換時のストロークは２２０ｍｍである。使用される上下のプレート５０、６０は、それぞれ全長３００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ３５ｍｍ、ノズル孔の直径５０ｍｍである。
【００３３】
ここで上下のプレートの最重要面とは、図５（ｂ）において矢印Ｃで示す範囲、すなわちスライド方向の長さが、プレートの全閉位置における一方のプレートのノズル孔の端から他方のプレートのノズル孔の端までの最短距離で、幅がノズル孔径の１．２倍程度の範囲のそれぞれのプレートの表面領域のことをいう。つまり、最重要面の長さとは最重要面のスライド方向の長さのことで、例えば図５の最重要面の長さは７０ｍｍとなる。この最重要面の長さは、使用時のストローク１２０ｍｍからノズル孔の直径５０ｍｍをマイナスした値となる。最重要面の幅は、通常は上下のプレートのノズル孔中心どうしを結ぶ直線に対称となるようにする。
【００３４】
次に、本発明のスライディング装置の動きについて説明する。
【００３５】
まず、プレート交換時には、図３においてスライド金枠３０の連結部３５からオイルシリンダー７０のロッドの先端結合部７２を外すとともに、オイルシリンダー取り付け部２３からオイルシリンダー７０を外してストロークの大きなオイルシリンダーへ交換する。
【００３６】
そしてスライド金枠３０を図５（ｂ）の全閉位置から左側へスライドさせ、図５（ｃ）のプレート交換位置まで移動させる。そうすると、面圧ガイド４８側の摺動部材４６が固定金枠２０側に移動し、図２に示したバネボックス４２が固定金枠２０側に移動してコイルバネ４３の撓みがなくなり面圧が解除される。なお、摺動部材３３、４６の傾斜面３３ａ、４６ａは、上述のように面圧を解除又は負荷するときに、互いの摺動部材３３、４６が滑らかに摺動するために設けている。
【００３７】
面圧が解除された状態では、図４に示すように２つの開閉金枠４０を開くことができ、さらにスライド金枠３０を開いて、上下のプレートを交換することができる。
【００３８】
プレートを交換した後は、スライド金枠３０と開閉金枠４０を閉じて、スライド金枠３０を図５（ｃ）のプレート交換位置から図５（ｂ）の全閉位置までスライドさせる。その結果、スライド金枠３０側の摺動部材３３と面圧ガイド４８側の摺動部材４６の摺動接触面３３ａ、４６ａどうしが接するようになり、図２に示したバネボックス４２が固定金枠２０とは反対側へ移動することでコイルバネ４３が撓み、面圧が掛かる。面圧が掛かった状態でストロークの小さなオイルシリンダーに交換する。これにより、使用時には面圧が解除されることなく安全に使用することができる。
【００３９】
次に、使用時におけるプレートのノズル孔と凹部４７、最重要面と凹部３４との位置関係について説明する。
【００４０】
図５（ａ）においては、全開位置で溶鋼が排出される。実際の鋳造中には下プレート６０がもう少しオイルシリンダー７０側に移動してノズル孔の開度を変化させることで溶鋼流量を制御する。このとき、矢印Ｚ１で示す範囲は、凹部４７の存在により摺動部材４６が摺動接触面４６ａで接触しない部分で、この部分の上方にノズル孔が位置する。この状態で、ノズル孔周囲がノズル孔の中心軸方向に膨張すると、スライド金枠３０は、従来の凹部を有しない摺動部材を使用した場合と比べてより矢印Ｘ１方向に撓むことができるため、プレートもスライド金枠３０に応じて撓むことができ、プレートどうしはより広い面どうしで接触することができるようになる。このため、ノズル孔の開度の調整のための頻繁な摺動によるプレートのノズル孔周囲の欠けや最重要面の損傷を軽減することができる。
【００４１】
鋳造を終了する際にはスライド金枠３０が図５（ａ）又はこれに近い状態から、図５（ｂ）の全閉位置までスライドする。このとき、摺動接触する上プレート５０及び下プレート６０の最重要面Ｃは、矢印Ｚ２で示す範囲、つまり凹部３４の存在により摺動部材３３が摺動接触面３３ａで接触しない部分の上方に位置する。したがって、上プレート５０及び下プレート６０の両方の温度が高い領域つまり最重要面がノズル孔の中心軸方向に膨張しても、スライド金枠３０は、従来の凹部を形成しない摺動部材を使用した場合と比べてより矢印Ｘ２方向に撓むことができるため、プレートもスライド金枠３０に応じて撓むことができ、プレートどうしはより広い面どうしで接触することができるようになる。その結果、おもに摺動に伴う上プレート及び下プレートの最重要面の面荒れを軽減することができる。
【００４２】
図６及び図７に上プレートの使用時の温度部分をＦＥＭによって計算した例を示す。図６は、プレートの温度分布を三次元的に表示した図、図７は図６の断面Ａの温度をグラフに表示したものである。計算条件は、アルミナカーボン材質のプレートで、長さが３３０ｍｍ、幅が１８０ｍｍ、厚さが３０ｍｍ、ノズル孔の直径が６０ｍｍ、溶鋼の温度は１５５０℃とした。また、同じ条件でしかも圧力が５ｔで特許文献２のようにスライド金枠側のライナーと開閉金枠側のライナーとがスライド金枠のスライド範囲の全長にわたって摺動接触するスライディングノズル装置で使用された場合のプレートの変形量のＦＥＭ計算結果を図８に図示する。この図８は、プレートの長手方向中心軸に垂直な断面における上プレートと下プレートとが全開位置の状態で高圧化で接触しているときの寸法変化を示したものである。横軸がプレートのノズル孔の中心軸を０として距離を示し、縦軸はプレートどうしの接触面を０としてプレートの変形量を示している。
【００４３】
図７から、ノズル孔の縁から３０ｍｍの付近（ノズル孔の中心から６０ｍｍ）まで温度が高く約１０００℃以上あり、ノズル孔の縁から３０ｍｍを超えると温度の低下が穏やかになっていることがわかる。また、図８からはノズル孔の周囲の幅３１ｍｍの範囲は高温になって膨張が大きいため上プレートと下プレートとが密着しているが、それよりノズル孔から遠くなると膨張が小さいため隙間が開いていることがわかる。
【００４４】
一方、プレートは使用条件によって大きさが異なるが、全長は２００〜４５０ｍｍ、幅は１５０〜２５０ｍｍ、ノズル孔径は４０〜９０ｍｍ、及び厚さは２５〜３５ｍｍの範囲ものがほとんどであり、溶鋼の温度は１５５０℃前後である。このうちプレートの温度分布はノズル孔の面積の影響を最も受けると考えられる。すなわちノズル孔の面積が大きい程、受熱量が大きく、より離れた位置まで温度が高く、その温度はノズル孔径に比例すると考えられる。このことから、ノズル孔径を規準として面圧ガイドに設ける凹部の位置を規定した。
【００４５】
すなわち、面圧ガイド４８の前後の摺動接触面４６ａは、上プレート５０のノズル孔の中心軸を通りかつスライド方向に垂直な面を中心としてスライド方向の前後にそれぞれノズル孔径以上の長さを離して設け、前後の摺動接触面４６ａ間を凹部４７とすることが重要である。離隔させる長さがそれぞれノズル孔径よりも小さい場合は、スライド金枠３０が十分に撓むことができず、上プレートのノズル孔周囲や最重要面の損傷抑制効果が不十分となる。
【００４６】
例えば、前記図８の場合には、少なくとも上プレートのノズル孔周囲の膨張を緩和するためには、面圧ガイド側の摺動部材の凹部はノズル孔を中心として、摺動方向の前後に６０ｍｍ以上ずつ、合計１２０ｍｍ以上設けると、ほぼ開閉金枠の撓み代が確保できることになる。
【００４７】
また、スライド金枠３０側の凹部３４の位置は、最重要面の損傷抑制効果に関係する。最重要面の損傷は、全開又はそれに近い状態から全閉の位置まで摺動するときにも生じる。この全閉の位置に摺動するとき、上プレートの最重要面には下プレートのノズル孔周囲が、下プレートの最重要面には上プレートのノズル孔周囲がそれぞれ摺動接触する。このときノズル孔の周囲が膨張しているため、特に互いの最重要面が接触する部分はノズルの軸方向への熱膨張が大きくなる。そこで、下プレートの最重要面に対して位置が変化しないスライド金枠３０側の摺動部材３３に凹部３４を設けることで、スライド金枠が撓み、この熱膨張による影響を緩和することができる。
【００４８】
このため、最重要面の損傷を抑制する必要がある場合には、スライド金枠３０の前後の摺動接触面３３ａは、下プレートの最重要面の中心を通りかつ前記スライド方向に垂直な面を中心とする最重要面の長さ以上の長さを離して設け、前後の摺動接触面３３ａ間を凹部３４とすることができる。
【００４９】
摺動部材３３の摺動接触面３３ａは、プレートの全面へ均等な面圧を負荷することでプレートの面荒れをより軽減したい場合には、最小摺動接触面積を、合計で４０ｃｍ２以上を確保することができる。
【００５０】
ここで最小摺動接触面積とは、使用時において、互いの摺動接触面３３ａ、４６ａが接する面積の最小値である。例えば本実施例では、図５（ａ）の全開位置で最も互いの摺動接触面３３ａ、４６ａが接する面積が小さくなり、このときの１箇所の接触している部分の面積が２０ｃｍ２であり４箇所の合計が８０ｃｍ２になっている。
【００５１】
摺動接触面にかける圧力は、プレートの損傷状態や摺動接触面の状態に応じて適宜選択することができるが、更に、摺動部材３３、４６の摺動をよりスムーズにしてプレートの損傷を少なくしたい場合には使用時に摺動接触面３３ａ、４６ａにかかる圧力を１０Ｎ／ｍｍ２（約１００ｋｇｆ／ｃｍ２）以下とすることもできる。
【００５２】
摺動接触面を大きくしたり、摺動接触面にかかる圧力を小さくするためには、従来のスライディングノズル装置の摺動接触面と比べて摺動接触面の幅を広くすることが可能であり、具体的には、２５ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲で最適な値を選択すれば良い。
【００５３】
また、スライド金枠が撓んでプレートの熱応力を吸収するためには従来の一般的なスライディングノズル装置のスライド金枠の厚さで十分であるが、具体的にはスライド金枠の厚さが２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲がより好ましい。
【００５４】
上述のとおり本実施例では、摺動接触面間に形成した凹部へ、相手の摺動部材が嵌合する関係とすることで、プレートの損傷を軽減する効果と、自動で面圧を負荷及び解除できる２つの効果を得ることができる。
【００５５】
次に、本発明の実施例のスライディングノズル装置を使用して実際に１８０ｔの溶鋼の取鍋で使用した結果を表１に示す。比較例として、特許文献２のタイプであるスライド金枠及び開閉金枠のそれぞれにスライド方向に伸びる２本の金属製のライナーを使用したスライディングノズル装置を使用した。使用したプレートはアルミナカーボン系材質で、長さ３３０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、ノズル孔径６０ｍｍである。テストは、１回の使用毎にプレートの表面状態を観察して使用可否判断を行った。表１にはそれぞれ１０組のプレートの平均使用回数を示す。表１より本発明のスライディングノズル装置で使用されたプレートは、比較例と比べて、最重要面の面荒れ及びノズル孔周囲の損傷が少ないため、耐用性が優れることがわかった。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
なお、本発明は、上記の実施例には限定されず、スライド金枠と開閉金枠とが摺動接触面どうしで摺動接触する方式のスライディングノズル装置であれば適用可能である。また、面圧の負荷及び解除の方式については、面圧を自動で行わない方式、例えばボルト締め方式などであっても適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  スライディングノズル装置
２０  固定金枠
２１、２２  ピン
２３  オイルシリンダー取り付け部
３０  スライド金枠
３１  連結部
３２  長孔
３３  摺動部材
３３ａ  摺動接触面
３３ｂ  傾斜面
３３ｃ  ベース部
３４  凹部
３５  連結部
４０  開閉金枠
４１  門型アーム
４１ａ  アーム
４２  バネボックス
４３  コイルバネ
４４  バネ押付け板
４５  連結ボルト
４６  摺動部材
４６ａ  摺動接触面
４６ｂ  傾斜面
４６ｃ  ベース部
４７  凹部
４８  面圧ガイド
５０  上プレート
６０  下プレート
７０  オイルシリンダー
７１  ロッド
７２  先端結合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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