(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼鍋を開閉可能に閉じる開閉蓋にあって、前記溶鋼鍋の開口部に対面する前記開閉蓋の周縁部に形成されて、前記開閉蓋の内方向へ末広がりに傾斜する傾斜内面を有する逆台形状の環状溝と、前記環状溝に着脱可能に嵌合される環状の弾性シール部材とを具備する開閉蓋のシール構造であって、
前記弾性シール部材は、前記環状溝に嵌合されたとき、その端面が前記環状溝の底面に当接する矩形状断面をもつ環状基部と、前記環状基部から突設されて前記傾斜内面に当接する膨出部と、前記膨出部から突設されてその先端が前記環状溝の開口から露出した楔形状先端部とからなる形状のシリコーンゴムまたはフッ素ゴムの弾性材でなり、かつ前記楔形状先端部および前記膨出部の外表面が前記弾性材より高い耐熱温度の耐熱性繊維布で前記弾性材に一体的に被着されてなることを特徴とする溶鋼鍋開閉蓋のシール構造。
【請求項２】
前記弾性シール部材は、前記環状基部の前記環状溝の底面に当接する側面に、切欠部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼鍋開閉蓋のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、溶鋼鍋の開口部を開閉蓋で気密かつ開閉可能に閉塞する溶鋼鍋開閉蓋のシール構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶鋼鍋開閉蓋は、たとえば図１（Ａ）で示すように、開閉蓋１を昇降装置２で昇降可能に吊持し、開閉蓋１の下方に溶鋼鍋３を台車５に搭載して搬入し、同図（Ｂ）で示すように、開閉蓋１を下降させて溶鋼鍋３の開口３ａを閉塞するとともに、開閉蓋１と溶鋼鍋３との間のシール構造４と真空発生装置（図示せず）とでもって、その内部空間を真空状態にしたのち、内蔵された溶鋼Ｍに所定の溶鋼処理を施すように構成したものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
シール構造４は、たとえば図５（Ａ）で示すような横断面が円形の耐熱性シリコーンゴムから形成された環状の弾性シール部材７を開閉蓋１の外周部１ａの下面に形成された横断面が逆台形状の環状溝６に嵌合して構成されている。弾性シール部材７は、開閉蓋１の下方に搬入された溶鋼鍋３の開口部であるフランジ部３ｂの上面に対する追従性を高めるために、環状溝６の横断面積よりも広い横断面積に形成されている。つまり、溶鋼鍋３のフランジ部３ｂは内蔵された溶鋼Ｍからの熱を受けて熱歪みを招来し、この熱歪みに追従させてフランジ部３ｂに圧接されることを要するために、弾性シール部材７は大径の外径に形成されて、環状溝６の横断面積よりも広い横断面積に形成されている。
【０００４】
このような大径の弾性シール部材７は、シリコーンゴム自体が非圧縮性であることとも相まって、溶鋼Ｍからの熱を受けて加圧されると、環状溝６の内容積よりも大きい体積の部分がはみ出して軟化ないし劣化する。すなわち、同図（Ｂ）で示すように開閉蓋１を下降させて溶鋼鍋３のフランジ部３ｂに当接させ、同図（Ｃ）で示すように加圧した場合、溶鋼鍋３の搬入時に内蔵されている約１５００°Ｃの溶鋼Ｍからの約２ないし３分間の輻射熱と、真空溶鋼処理作業中に溶鋼鍋３の内壁を通る溶鋼Ｍからの約１７ないし１８分間における約４００℃の伝導熱とでもって、弾性シール部材７が一層加熱されて軟化ないし劣化し、開閉蓋１と溶鋼鍋３の間隙から外方へはみ出し、同図（Ｄ）における仮想線で示すはみ出し部７ａの全部もしくは一部が燃焼したり固化して亀裂破損し、再現性なく使用に耐えないなどの課題がある。
【０００５】
従来、これを改善しようとして、図６で示すように、溶鋼鍋３のフランジ部３ｂに冷却用環状溝３ｃを形成するとともに、この環状溝３ｃの上部開口３ｄに鉄板３ｅを溶接にて固定閉塞し、内部の環状冷却通路３ｆに冷却水ａを流通させて水冷するように構成したものが知られている。ところが、上記構成によれば、溶鋼鍋３の搬入のたびごとに冷却通路３ｆに冷却水配管（図示せず）を接続および接続解除作業を繰り返す必要があり、作業能率が悪いうえに、鉄板３ｅの溶接部分が厳しい熱応力の繰り返しで亀裂し、水漏れを招来して溶鋼Ｍとの反応で水蒸気爆発のおそれがあり、その使用に耐えないばかりでなく、前述したようなはみ出し部７ａとほぼ同様のはみ出し現象が発生することなどから、現在、このシール構造は採用されていない。
【０００６】
また、従来、シール構造４として、たとえば図７（Ａ）で示すように、約１０００ないし１２００℃の耐熱性繊維布からなる横断面が矩形状の弾性シール部材８を開閉蓋１の下面に形成された環状溝６に嵌合して構成したものが知られている。この弾性シール部材８についても、前述の場合とほぼ同様に、開閉蓋１の下方に搬入された溶鋼鍋３の開口部であるフランジ部３ｂの上面に対する追従性を高めて熱歪みを吸収するために、環状溝６の横断面積よりも広い横断面積に形成されている。
【０００７】
このような広い横断面積の弾性シール部材８は、同図（Ｂ）で示すように開閉蓋１を下降させて溶鋼鍋３のフランジ部３ｂに加圧した場合、溶鋼Ｍからの輻射熱と溶鋼鍋３の内壁を通る伝導熱とでもって軟化ないし劣化してはみ出し部８ａが生成され、溶鋼鍋３のフランジ部３ｂに対する追従性がなく、熱歪みを吸収することができないために使用に耐えなくなる。これを改善する手段として、同図（Ｃ）で示すように、溶鋼鍋３のフランジ部３ｂの上面に耐熱温度約６００℃の不織布からなる耐熱住シート９を敷設することにより、その追従性を復元させて再度の使用を確保している。ところが、耐熱性シート９は溶鋼鍋３ごとに敷設する必要があり、短冊状に形成された耐熱性シート９の敷設作業はきわめて面倒かつ不経済であるばかりでなく、短寿命であるなどの課題がある。しかも、弾性シール部材８は、たとえば実公平４−５４２０４号で開示されているように、石綿繊維を主成分とするために健康および環境に有害である。
【０００８】
この発明は上記課題を解消するためになされたもので、この発明の１つの目的は弾性変形に基づく追従性に優れてシール性能および気密性の高い開閉蓋のシール構造を提供することにある。この発明の他の目的は耐熱性に優れて長寿命であり、かつ作業能率の良い溶鋼鍋開閉蓋のシール構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による請求項１の溶鋼鍋開閉蓋のシール構造は、溶鋼鍋を開閉可能に閉じる開閉蓋にあって、溶鋼鍋の開口部に対面する前記開閉蓋の周縁部に形成されて、開閉蓋の内方向へ末広がりに傾斜する傾斜内面を有する逆台形状の環状溝と、環状溝に着脱可能に嵌合される環状の弾性シール部材とを具備して、その弾性シール部材は、環状溝に嵌合されたとき、その端面が環状溝の底面に当接する矩形状断面をもつ環状基部と、環状基部から突設されて傾斜内面に当接する膨出部と、膨出部から突設されてその先端が環状溝の開口から露出した楔形状先端部とからなる形状のシリコーンゴムまたはフッ素ゴムの弾性材でなり、かつ楔形状先端部および膨出部の外表面が前記弾性材より高い耐熱温度の耐熱性繊維布で弾性材に一体的に被着されて構成されている。
【００１０】
この発明による請求項２の溶鋼鍋開閉蓋のシール構造は、弾性シール部材における環状基部の環状溝の底面に当接する側面に、切欠部が形成されていることにある。
【００１１】
【作用】
請求項１の発明によれば、弾性シール部材における環状基部の横断面が矩形状に形成されていることにより、弾性変形し易く、楔状先端部に付勢される過大な加圧力を環状基部で吸収することができ、優れた再現性を確保することができるとともに、環状溝に嵌合させる装着作業が容易である。しかも、環状基部に突設された膨出部を環状溝の傾斜内面に当接させることにより、弾性体の抜け出しを有効に防止することができる。また、弾性体は楔状先端部でもって被シール容器の開口部に圧接されるため、強大な接圧力でシールすることができ、そのシール性能が向上するとともに、楔状先端部の先端を平坦状に形成することにより、開口部に座屈することなく、安定した接触状態を確保して優れたシール性能を発揮することができる。
【００１２】
さらに楔状先端部および膨出部の外表面を弾性材の耐熱温度よりも高い耐熱性を有する耐熱シートで弾性材に一体的に被着されていることにより、溶鋼鍋のような高温容器の開閉蓋に適用した場合でも、耐熱性に優れ、繰り返し使用においても形状が保たれてシール性能を発揮するとともに長寿命とすることができ、作業性がよい。
【００１３】
請求項２の発明によれば、弾性シール部材における環状基部の環状溝の底面に当接する側面に、切欠部が形成されていることにより、弾性シール部材が加圧力で弾性変形した際、環状溝に対する弾性シール部材の充填量を調整することにより、弾性シール部材が軟化してはみ出すことなく、楔状先端部の圧接力を調整して、優れたシール性能を発揮することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。図１はこの発明による開閉蓋のシール構造が適用される溶鋼の真空脱ガス装置の一例を示す概略的な縦断面図、図２は同シール構造の一例を示す要部の概略的な縦断面図で、以下、従来例で説明した部分と同一もしくは相当部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。すなわち、図１に示す開閉蓋１と溶鋼鍋３との間における開閉蓋のシール構造４は、図２で示すように、開閉蓋１の周縁部１ａにおける下面に形成された環状溝６に環状の弾性シール部材１１を着脱可能に嵌合して構成されている。弾性シール部材１１は、横断面が矩形状の環状基部１１ａと、この環状基部１１ａの両側面１１ｂから径方向内外向へ膨出して突設された膨出部１１ｃと、先端１１ｄを平坦状に形成してなる楔状先端部１１ｅとを耐熱性の弾性材でもって一体成形するとともに、上記弾性材の耐熱温度よりも高い耐熱性を有する耐熱性繊維布１２を膨出部１１ｃおよび楔状先端部１１ｅの外表面に弾性材に一体的に被着されて構成されている。上記弾性材は、耐熱温度が約２００ないし３００°Ｃのシリコンゴムやフッ素ゴムなどから形成され、また、耐熱性繊維布１２は、たとえば耐熱温度約６００°Ｃのガラス繊維布や帝人製商品名ケプラなどの耐熱性繊維布から形成されている。
【００１５】
他方、環状溝６は、開閉蓋１の周縁部１ａにおける下面１ｂから上方向へ末広がり状に傾斜する傾斜面６ｃを有する横断面が逆台形状に形成され、弾性シール部材１１の環状基部１１ａを開口６ａから挿入し、その端面１１ｆを底面６ｂに当接させるとともに、膨出部１１ｃを互いに対向する傾斜面６ｃに当接させて、弾性シール部材１１を嵌着するとともに、弾性シール部材１１の楔状先端部１１ｅを開口６ａから露出させて開閉蓋のシール構造４としている。
【００１６】
つぎに、上記構成の動作について説明する。いま、図１（Ａ）で示すように開閉蓋１を昇降装置２で昇降可能に吊持し、開閉蓋１の下方に溶鋼鍋３を台車５に搭載して搬入し、図３（Ａ）で示すように、開閉蓋１の下方に溶鋼鍋３を対向させた場合、弾性シール部材１１は約１５００°Ｃの溶鋼Ｍからの約６００°Ｃの輻射熱を約２ないし３分間受けるけれども、耐熱温度約６００°Ｃの耐熱性繊維布１２の断熱効果により弾性劣化したり軟化するのを有効に防止することができる。
【００１７】
つぎに、図１（Ｂ）で示すように開閉蓋１を下降させて、図３（Ｂ）で示すように溶鋼鍋３の外周部３ｂとの間で弾性シール部材１１を加圧した場合、弾性シール部材１１の環状基部１１ａが横断面が矩形であるから弾性変形し易くかつ追従性がよいために、環状溝６に加圧充填されて弾性エネルギが蓄積され、この弾性蓄積エネルギに基づく強力な加圧反力でもって楔状先端部１１ｅが溶鋼鍋３の開口部３ｂに圧接され、しかも楔状先端部１１ｅはその先端１１ｄを平坦状に形成することにより座屈することなく安定し、単位面積当りの加圧力が増大して高いシール性能を発揮することができるとともに、溶鋼鍋３の内部空間を真空状態にして溶鋼Ｍの脱ガス処理などの所定の溶鋼処理を的確に施すことができる。
【００１８】
この真空溶鋼処理作業中において、溶鋼鍋３の内壁を通る溶鋼Ｍからの約４００°Ｃの伝導熱は耐熱温度約６００°Ｃの耐熱性繊維布１２の断熱効果により、弾性シール部材１１の弾性劣化や軟化を防止して、高いシール効果を達成して溶鋼鍋３の内部空間を高真空状態にすることができるために、溶鋼Ｍの脱ガス処理などの所定の溶鋼処理を高精度かつ高品質に達成することができるばかりでなく、従来、約２０分要していた上記作業時間を約１６分に短縮することができる。しかも、真空溶鋼処理作業の後、開閉蓋１を上昇させて溶鋼鍋３の開口３ａを開放した場合、弾性シール部材１１は加圧解除で環状基部１１ａが原状に弾性復帰し、支障なく再現比を確保して再使用することができるとともに、耐熱性繊維布１２を一体的に被着することにより、従来のように溶鋼鍋３ごとの耐熱性シートの敷設作業を不要とし、作業能率を向上させて経済的であるなどの利点がある。
【００１９】
図４はこの発明による溶鋼鍋開閉蓋のシール構造の他の例を示す要部の概略的な縦断面図で、弾性シール部材１１の環状基部１１ａにおける側面１１ｂには切欠部１１ｇが形成され、環状基部１１ａに切欠部１１ｇを形成することにより、環状基部１１ａを環状溝６の開口６ａに嵌合する作業が容易であるとともに、弾性シール部材１１を加圧した場合、環状基部１１ａが弾性変形して環状溝６に加圧充填された際における弾性蓄積エネルギを調整することができ、もって単位面積当りの加圧力を適正に調整し、弾性シール部材１１を座屈させることなく適正な弾性変形を確保して優れたシール効果を達成することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、弾性シール部材の横断面が矩形状に形成された環状基部と、この環状基部に突設された膨出部と、楔状先端部とで形成するとともに、上記膨出部を環状溝の傾斜内面に当接させて保持することにより、弾性シール部材は楔状先端部でもって被シール容器の開口部に圧接されて、強大な接圧力でシールすることができ、そのシール性能が向上するとともに、楔状先端部の先端を平坦状に形成することにより、開口部に座屈することなく、安定した接触状態を確保して優れたシール性能を発揮することができる。
さらに、楔状先端部および膨出部の外表面を弾性材の耐熱温度よりも高い耐熱性を有する耐熱シートで被覆することにより、高温に晒される溶鋼鍋開閉蓋に適用した場合でも、耐熱性および再現性に優れたシール性能を発揮して長寿命とすることができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、弾性シール部材における弾性材の環状基部の側面に切欠部を形成することにより、弾性シール部材が加圧力で弾性変形した際、環状溝に対する弾性材の充填量を調整し、弾性材が軟化してはみ出すことなく、楔状先端部の圧接力を調整して、優れたシール性能を発揮して作業能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による溶鋼鍋開閉蓋のシール構造の一例を溶鋼の真空脱ガス装置に適用して示す概略的な模式図である。
【図２】  この発明による溶鋼鍋開閉蓋のシール構造の一例を示す要部の概略的な縦断面図である。
【図３】  同シール構造の動作を説明する要部の概略的な断面図である。
【図４】  この発明による溶鋼鍋開閉蓋のシール構造の他の例を示す要部の概略的な縦断面図である。
【図５】  従来の開閉蓋のシール構造の一例を示す要部の概略的な縦断面図である。
【図６】  従来の同シール構造の他の例を示す要部の概略的な縦断面図である。
【図７】  従来の同シール構造の他の異なる例を示す要部の概略的な縦断面図である。
【符号の説明】
１  溶鋼鍋開閉蓋
１ａ  溶鋼鍋開閉蓋の周縁部
３  溶鋼鍋
３ａ  溶鋼鍋の開口
３ｂ  溶鋼鍋の開口部
６  環状溝
６ａ  環状溝の開口
６ｂ  環状溝の底面
６ｃ  環状溝の傾斜面
１１  弾性シール部材
１１ａ  環状基部
１１ｂ  弾性シール部材の側面
１１ｃ  弾性シール部材の膨出部
１１ｄ  弾性シール部材の楔状先端部
１１ｅ  弾性シール部材の楔状先端部の先端
１１ｆ  弾性シール部材の環状基部の端面
１１ｇ  弾性シール部材の切欠部
１２  耐熱性繊維布
【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６】
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【図５】
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【図７】
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