(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その使用位置において以下の特徴を提供する耐火性インパクトパッドであって、
ａ）上部インパクト面（１０ｓ）を有する底部（１０）、
ｂ）内表面（１２ｉ）を有する壁（１２）、
ｃ）インパクトパッドの上端（１４）へ前記底部（１０）から上方へ伸びる壁（１２）、
ｄ）壁（１２）の内表面、及び底部（１０）の上部インパクト面（１０ｓ）が空間（１６）を画定する、
ｅ）複数の障壁（２０）が、壁（１２）の内表面（１２ｉ）から前記空間（１６）内へ突き出る、
ｆ）前記障壁（２０）が、対応する数のレッグ（２０ｌ）を有する逆Ｖ字又は逆Ｗ字のような形状である、
ｇ）前記障壁（２０）が、少なくとも水平方向において、互いに距離を有して配される、耐火性インパクトパッド。
【請求項２】
前記障壁（２０）が、上部インパクト面に対して異なる距離で、又は、インパクトパッドの上端（１４）に対して異なる距離で、又はそれらの両方で配される、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項３】
垂直方向において互いにある距離を置いて配される前記障壁（２０）の内のいくつか、又は全てが、水平方向において互いに重なっている、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項４】
前記障壁（２０）の内のいくつか、又は全てが、矩形断面、三角形、半円断面、楕円断面、又はそれらの組み合わせを含む群の少なくとも一つの断面プロファイルを有するように設計される、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項５】
前記障壁（２０）の内のいくつか、又は全てが、２つの隣接するレッグ（２０ｌ）の間で、＞４５°と＜１７０°との間の角度を有する逆Ｖ字、又は逆Ｗ字として設計される、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項６】
前記障壁（２０）の内のいくつか、又は全てが、異なる長さのレッグ（２０ｌ）を有するように設計される、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項７】
前記障壁（２０）の内のいくつか、又は全てが、壁の内表面（１２ｉ）から少なくとも１０ｍｍまで突き出る、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項８】
前記障壁（２０）の内のいくつか、又は全てが、壁の内表面（１２ｉ）から最大で５０ｍｍまで突き出る、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項９】
隣接する障壁（２０）の間の最も短い距離が、少なくとも５ｍｍである、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項１０】
隣接する障壁（２０）の最も短い距離が、最大で４０ｍｍである、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項１１】
障壁（２０）が、インパクトパッドの切り離せない部分である、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項１２】
壁（１２）が、その上端（１４）で、空間（１６）へ向かう突出部を有さない、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項１３】
少なくとも一つの障壁（２０）のレッグ（２０ｌ）が、数学的な意味における角度の代わりに、湾曲した移行領域（２０ｔ）をそれらの間に提供する、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項１４】
Ｖ字又はＷ字のような形状をした少なくとも一つのさらなる障壁であって、逆Ｖ字又は逆Ｗ字のような形状をした前記障壁（２０）の間に配された、少なくとも一つのさらなる障壁を有する、請求項１に記載のインパクトパッド。
【請求項１５】
障壁（２０）が、壁（１２）の内表面（１２ｉ）の周長さの少なくとも８０％にわたって伸びる、請求項１に記載のインパクトパッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火性（不燃性）インパクトパッド（インパクトポットとも呼ばれる）に関する。一般的なインパクトパッドは、例えば、以下の公開、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４のいずれかから知られている。
【背景技術】
【０００２】
全てのこれらの耐火性インパクトパッドは、それらの使用位置において以下の特徴を提供する：浴槽（ｔａｂ）のような形状は、以下を含む。
−上部インパクト面を有する底部、
−内表面を有する壁、
−上記底部からインパクトパッドの上端へと上方へ伸びる壁、
−壁の内表面及び底部の上部インパクト面がインパクトパッドの中央空間を画定する。
【０００３】
インパクトパッド、及び／又は関連した冶金容器内の金属融液の乱れを低減させるために、様々な構造上の補正が、一般的なタイプのインパクトポットに対して為されてきた。すなわち：
特許文献１：壁の内表面が、インパクトパッドの周縁上端へ向かって上方へ、且つ内側に伸びる環状部分を含む。
【０００４】
特許文献２：壁の内表面が、チャネル状のくぼみを含み、垂直方向に伸びている。
【０００５】
特許文献３：インパクトパッドの周縁上端の一以上の部分が、インパクトパッドの中央空間内に突き出るいわゆる突出部を支持する。
【０００６】
特許文献４：壁の内表面が矩形形状の障壁を提供し、底部の上部インパクト面がひだ（ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ）を提供する。
【０００７】
集中的な研究作業の間に、言及された乱れが、記載された構造上の特徴の内のいずれかによって低減され得ることが分かってきた。
【０００８】
それでもなお（Ｎｅｔｈｅｒｔｈｅｌｅｓｓ）、引用された文献のいずれにおいても言及されていない問題、すなわち、それによって金属融液が上記インパクトパッド内へと供給される取鍋シュラウド（又は同様のノズル）の合わせずれによって引き起こされる乱れ、を特に解決するための、改善に関する要求がいまだに存在する。これは、特に、問題であり、インパクトパッドは、その最上端で、すなわちインパクトパッドの周縁上端で、確定された中央空間の断面である、インパクトパッドの上部入口／出口開口部に沿って減少した断面を提供する。そして、これは、鋳造プロセスの開始での飛散、及び定常状態の鋳造の間の好ましくない流れのパターンへと陥り得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第９５／１３８９０号
【特許文献２】国際公開第２００９／０４８８１０号
【特許文献３】国際公開第０３／０８２４９９号
【特許文献４】国際公開第２０１２／０１２８５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、以下の最適化の内の少なくともいくつかを可能にするインパクトパッドを提供することが本発明の目的である：
−インパクトパッド及び関連する冶金容器における金属融液の、目的とした導入、
−流れの乱れの最小化、
−低い製造コスト。
【００１１】
これらの基準の内の可能な限り多くを満たすインパクトパッドを提供するために、広範な試験及び調査が、特に、金属融液の改善された流れ特性に関して実施された。それをすることにおいて、以下のことが見いだされてきた：
−可能な限り最も大きな断面の流入領域をインパクトパッドに提供することが重要である。ほとんどの場合、流入領域は、流出領域におおまかに対応することになる。
−インパクトパッド壁の内表面は、流入する金属融液及び流出する金属融液の両方の速さ（速度）を減少させるために、確定された中央空間内へ上記内表面から突き出る障壁を提供するべきである。
【００１２】
これに関連して、逆Ｖ字又はＷ字のような形状をした障壁は、最も良い結果（速度の低減、乱れの低減）につながることが見いだされた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
その最も一般的な実施形態では、本発明は、その使用位置において以下の特徴を提供する耐火性インパクトパッドに関する：
−上部インパクト面を有する底部、
−内表面を有する壁、
−上記底部からインパクトパッドの上端へと上方へ伸びる壁、
−壁の内表面及び底部の上部インパクト面が、中央空間を画定する、
−複数の障壁が、壁の内表面から上記空間内へ突き出る、
−前記障壁が、対応する数のレッグを有する逆Ｖ字又はＷ字のような形状である、
−前記障壁が、少なくとも水平方向において互いに距離を有して配される。
【００１４】
前記障壁は、インパクトパッドの上端へある距離を置いて伸び得る。
【００１５】
見かけ上、インパクトパッドの内側壁表面から突き出る障壁は、金属流れ上へ以下の影響を提供する：
−流入する金属流れに関して、それらは、両方ともインパクトパッドの底部（インパクト面）に向かう、反対方向へと金属流れを分配する拡散器のような役割を果たす。これは特に、関連するシュラウドの合わせずれの場合において、及び、インパクトパッドのインパクト面に排他的にはぶつからず、隣接する壁区分にぶつかる金属流れと関連する限り、重要である。それらの特定の形状に起因して、インパクトパッドの上端での全体の断面積は前記障壁によって影響されないので、飛散はほとんど回避される。これらの障壁は好ましくは、多くの場合において、インパクトパッドの上部周縁端へある距離を置いて配される。
【００１６】
−インパクトパッドの隣接する壁部分及び底部から向きを変えられた任意の金属融液に関して、前記障壁は、個別の障壁のレッグの間の移行領域まで、反対に傾いた又は湾曲した、障壁のレッグに沿って金属流れを集中させる効果を有する。角度の付き得る又は湾曲し得るこの移行領域は、コンピューターシミュレーションにおいて再現性が証明され得るような、金属融液の速度の大幅な低減に関する原因である。
【００１７】
−角度のついたデザイン（逆Ｖ字、逆Ｗ字）は、国際公開第２０１２／０１２８５３号において開示されるような、直線の、線形の且つ水平に配された障壁と比較して、（水平方向において）対応する障壁の全体的な増加した長さというさらなる優位点を有する。
【００１８】
本発明は、以下の補正／改善をさらに提供する：
障壁は、上部インパクト面へ異なる距離で、又は、インパクトパッドの上端へ異なる距離で、又はその両方で配され得る。異なる参照は、座標系の少なくとも一つの方向に向かって傾斜するインパクトパッドの上端、及び／又は描かれたインパクト面の場合において重要であり得る。
【００１９】
前記障壁の内の少なくともいくつか（又は全て）は、水平方向において互いに重なりつつ、垂直方向において互いにある距離を置いて配され得る。これは、インパクトパッドの内壁面に沿って流れる金属融液が、前記障壁の内の少なくとも一つ、すなわちその個別の上部又は下部接触面、と接触することになる全体的な配置につながり得る。この実施形態は、添付の図面において開示される。
【００２０】
障壁の断面プロファイルは変化し得る。それは、とりわけ、矩形、半円形、三角形又は楕円形であり得る。それらの組み合わせもまた用いられ得る。
【００２１】
すでに上記で開示されたように、前記障壁は、特定の角度が障壁のレッグの間で形成されるように設計され得、前記角度は、＞４５°と＜１７０°との間で変化し得、好ましい低い値は＞９０°であり、好ましい高い値は＜１４０°であり得る。個別の障壁のレッグの間の特定の角度の代わりに、レッグの間の移行領域が湾曲していることがある。
【００２２】
障壁のレッグは、同一又は異なる長さを有し得、典型的にはそれらは直線のレッグのような、又は直線の部分を少なくとも有する形状であるが、同様に、湾曲していることもあり、例えば（垂直方向において、且つ以下に見られるように）凸状である。
【００２３】
障壁の寸法は、その特定の用途に応じて変化し得る。
【００２４】
典型的には、障壁は、少なくとも１０ｍｍ、壁の内表面から突き出し、最大値は約５０ｍｍである。
【００２５】
一方で、典型的には少なくとも５ｍｍ（又は少なくとも１０ｍｍ）である隣接する障壁の間の最も短い距離であり、最も短い距離は典型的には、最大で６０ｍｍ、典型的には最大で４０ｍｍである。
【００２６】
前記障壁は、インパクトパッドの切り離せない部分であり得る。言い換えると、壁及び障壁は、一つのセラミック部品によって提供される。対応するインパクトパッドの製造は、いわゆる“失われるテンプレート”、例えば、インパクトパッドの製造後に消失することになる可燃性材料のテンプレート、の使用を含み得る。
【００２７】
以前にすでに表されたように、インパクトパッドの壁、及びその上端は、インパクトパッドの内部空間に向かう突出部を有さない、又は少なくとも実質的に有さない。これは、流入領域に最も大きな可能な限りの断面を提供するための、及び、金属流れの合わせずれの場合でさえ金属融液の飛散を回避するための、重要な特徴である。
【００２８】
本発明は、異なる形状のさらなる障壁手段を提供するためのオプションを含み得、Ｖ字又はＷ字のような形状をした、且つ逆Ｖ字又は逆Ｗ字のような形状をした前記障壁の間に配される障壁を含む。
【００２９】
本発明の他の一つの実施形態によると、逆Ｖ字又は逆Ｗ字のような形状をした障壁は、壁の内表面の円周長さの少なくとも８０％、例えば＞８５％、＞９０％、＞９５％にわたって伸びる。
【００３０】
これは、多かれ少なかれ、インパクトパッドの出口開口部へ向かって、壁領域に沿って上方へ流れる完全な金属流れを障壁の機能に提供することになる。
【００３１】
添付の図面に示されるように、インパクトパッドは、任意の、とりわけ円筒形状又は直方体形状、つまり円形の又は矩形の底部、及び、対応する一つの連続的な壁、又はいくつかの（４つの）壁区分から作製される壁を有し得る。
【００３２】
本発明のさらなる特徴は、下位請求項及び他の出願文書によって開示され、図面によって示される及び記載で説明されるような以下の実施形態を含む。
【００３３】
図は、概略図においてそれぞれ示す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるインパクトパッドの縦断面である。
【図２】図１によるインパクトパッドの上面図である。
【図３】逆Ｖ字又はＷ字の障壁の可能な形状である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
インパクトパッドは、上部インパクト面１０ｓを有する底部１０を含む。底部１０（及びそれに対応してインパクト面１０ｓ）は矩形形状である。
【００３６】
上記インパクトパッドの壁１２が、互いに一体になった４つの壁区分１２ａ，ｂ，ｃ，ｄから作製される限りにおいて、インパクトパッドの周縁（四角の）上端１４へ上記底部から上方へ伸びる。
【００３７】
上記壁１２の内表面１２ｉ、及び底部１０の上部インパクト面１０ｓは、インパクトパッドの中央空間１６、及び、上端１４で融液に関する四角の入口／出口開口部１８を画定する。
【００３８】
インパクトパッドは、複数の障壁２０によって特徴づけられる。
【００３９】
図１によると、壁区分１２ｄは、互いにある距離を置いて配される３つの障壁２０ａ，ｂ，ｃを備え、２つの障壁２０ａ，ｃは、第３の障壁２０ｂの上に配され、第３の障壁２０ｂは、それが他の２つの障壁２０ａ，ｃの対応するレッグ２０ｌに重なるように配される。
【００４０】
図１は、部分的に縦断面図において、隣接する壁区分１２ｂ，１２ａでの障壁２０をさらに示す。全ての障壁２０は、同一の形状及びサイズを有する。図１によると、それらは、逆Ｖ字として設計される。言い換えると：それらは、側面において“屋根のような形状”を有し、その個別のレッグ２０ｌの間で１３５°の角度αを提供する。
【００４１】
本実施形態では、隣接する障壁２０，２０ａ，ｂ，ｃ間の、障壁２０とインパクト面２０ｓとの間の、各障壁２０，２０ａ，ｂ，ｃと上部周縁端１４との間の最小距離は、約２０ｍｍである。
【００４２】
矢印Ａは、対応する壁区分１２ａ．．．１２ｄの付近においてインパクトパッドに入るときの金属流れの流れを象徴している。障壁２０の逆Ｖ字形状は、金属流れを部分的な流れに分割することを引き起こし、その後、対応する障壁２０の形状に従って反対の方向に進む。これらの部分的な流れは、（図１において示されるような）上記第１の障壁の下に配されたさらなる障壁にぶつかり得、上述されたものと同様の方法で再び分割され得る。
【００４３】
壁区分１２ａ．．．１２ｄの付近においてインパクトパッド（その空間１６）内を上方へ流れる任意の金属流れは、対応する障壁２０の下部接触面にぶつかることになり、（空間１６内へ）内側に曲がる前に、少なくとも個別の障壁２０の移行領域２０ｔまで、対応する傾いた接触領域に従って進むことになり、その後開口部１８を介してセットされたインパクトパッドを上方へ離れる。
【００４４】
図３．１及び３．２はそれぞれ、標準的な逆Ｖ字形状の障壁を示し、図３．２は、一つの短縮されたレッグを有する。
【００４５】
図３．３は、Ｗ字レッグの間の湾曲した内部及び外部移行領域を有する逆Ｗ字障壁を示す。
【００４６】
図３．４の障壁は、角度のついた外部移行領域、湾曲した内部移行領域、及び異なる幅を有するレッグを有する。
【００４７】
図３．５は、図３．２と同様の障壁を示すが、わずかに湾曲したレッグを有し、一方で、逆Ｖ字の一般的な形状は維持される。
【００４８】
コンピューターシミュレーション及び水モデリング実験によって、上述されたような全てのタイプの先行技術デバイスと比較して、このインパクトパッドが、金属の速度の低減を可能にし、インパクトパッド内の乱れを低減し、対応する冶金容器内の表面速度及び表面乱れを低減することが証明されてきた。それはさらに、位置がずれたシュラウドの場合において飛散のリスクを最小化する。
【００４９】
これは、インパクトパッド内部でのより効率的なエネルギー散逸のための示唆である。
【図１】
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【図２】
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【図３．１】
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【図３．２】
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【図３．３】
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【図３．４】
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【図３．５】
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