(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライドゲートバルブ用耐火性板（１）であって、前記板（１）は、延長方向に平行な二つの辺を有する細長い矩形（Ｒ）によって境界付けられ、かつ前記矩形（Ｒ）の平行な辺の間の真中において偏心して位置しかつ中心（４）の円（Ｃ）によって境界付けられた流し込み穴（３）を有し、前記矩形（Ｒ）は、前記円（Ｃ）の中心（４）において交差する互いに直角な二つの線（５、６）によって四つの四分割部に分割され、これらの線（５、６）の一つ（６）は、前記矩形（Ｒ）の平行な辺の間の真中に延びており、各四分割部は、互いに交差している対角線（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８）それぞれを有し、前記矩形（Ｒ）の角部（７〜１０）は、切り取られて傾斜した縁（１５〜１８）に代えられ、前記流し込み穴（３）から最も遠い縁（１５、１６）の中の各縁の少なくとも直線状部分の接線方向は、前記縁を備えた前記矩形の各前記角部と交差しない対角線の方向から最大で５°逸れている、スライドゲートバルブ用耐火性板（１）において、
前記流し込み穴（３）に最も近い縁（１７、１８）の中の各縁の少なくとも直線状部分の接線方向は、
（ｉ）  前記縁を備えた前記矩形の前記各角部と交差している対角線と直角な方向
（ｉｉ）  前記各四分割部の他の対角線の方向
（ｉｉｉ）  前記方向（ｉ）と前記方向（ｉｉ）の中間の方向の中の一つから最大で５°逸れていることを特徴とするスライドゲートバルブ用耐火性板（１）。
【請求項２】
前記縁（１５及び１６）は、それぞれ、矩形Ｒの前記短い辺の長さの１／８と３／８の間と、５／８と７／８の間とで形成された領域内の矩形Ｒの短い辺と交差していることを特徴とする請求項１に記載の板。
【請求項３】
前記縁（１７及び１８）は、矩形Ｒの前記短い辺の長さの１／１０と９／１０の間で形成された領域内の矩形Ｒの短い辺と交差していることを特徴とする請求項１又は２に記載の板。
【請求項４】
前記縁（１５及び１６）は、遷移曲線によってつながれていることを特徴とする請求項１に記載の板。
【請求項５】
前記縁（１７及び１８）は、遷移曲線によってつながれていることを特徴とする請求項１に記載の板。
【請求項６】
前記板は、前記矩形（Ｒ）の平行な長い辺の間の真中に関して対称でないことを特徴とする請求項１に記載の板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の板を備えたスライドゲートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、溶融金属の流れを制御するためにスライドゲートバルブにおいて使用するための弁板に関し、熱機械的応力で生じる亀裂に対して耐性がある弁板に特に関する。
【０００２】
従来の技術
鋼の製造工程及び他の冶金工程時に溶融金属の流れを制御するためにスライドゲートバルブが一般に使用されている。このような弁は、支持フレームと、溶融金属の流れを導くためのタンディッシュ又はレードルノズルと位置合わせするオリフィスを有する上側静止弁板と、静止弁板の下で摺動可能な金属誘導オリフィスを有する絞り板とを一般に備えている。連続した鋳込型と関連して使用されているスライドゲートバルブにおいて、下側静止弁板が、上側静止板のオリフィスとほぼ整列された流れ誘導オリフィスを有する可動絞り板の下に設けられている。溶融金属の流量は、上側静止板のオリフィスと摺動可能な絞り板のオリフィスの重なりの程度に依存している。通常、可動絞り板自身のオリフィスの前縁及び後縁の両方から溶融金属の流れを絞る能力と、静止板のオリフィスとの任意の重なりの完全に外にオリフィスを導くことによって流れを遮断する能力を得るために、可動絞り板は静止絞り板よりも長い。一般に、絞り板は、液圧リンクによって静止板間で摺動可能に操作されている。
【０００３】
絞り板及び静止板は、それぞれ、下側窪み部及び上側窪み部に取り付けられており、これら板の各々は、その支持面になる面を通して窪み部内で静止し、摺動面又は作用面になる面を通して他の板と協働する。
【０００４】
絞り板と、このようなスライドゲートバルブの静止板の両方が、酸化アルミニウム、アルミナカーボン、酸化ジルコニウムなどの耐熱性及び耐腐食性の耐火性材料で形成されている。しかしながら、このような耐火性材料の耐熱性及び耐腐食性にかかわらず、材料が受ける厳しい熱機械的応力によりいくらかの亀裂が生じる。例えば、鋼製造時において、各弁板は、流れ誘導オリフィスを直に包囲する領域において約１６００℃の温度に晒され、その外側縁はほんの大気温度に晒される。オリフィスを直に包囲している各板の領域が板のバランスよりもかなり大きな割合で延びているので、結果として生じる大きな温度勾配により、大きな熱機械的応力が形成される。これらの応力により、亀裂が形成してこの亀裂は板のオリフィスから外方向に放射状に広がる。もしこれらの亀裂の広がりを抑えることができないならば、亀裂が板の外縁へ延びて板は破断する可能性がある。
【０００５】
このように亀裂の広がり、その結果として弁板が破断するのを防ぐために、従来技術において種々の解決手段が展開されてきた。第一の試みでは、改良締め付け機構が考案された。これらの機構の提案は、オリフィスを起点とする亀裂が板の縁まで広がらないように、板の周囲周りで十分な圧力を与えることである。一つのこのような機構は、楔の角度と相補的な角度で切頭された板の角部と係合する、ねじ操作された楔を有するフレームを備えている。このような装置は独国特許第３５２２１３４号に開示されている。このようなフレーム及び楔タイプの締め付け機構を進歩させたが、発明者は、この形状では完全に亀裂を遅らせる可能性を実現するのが妨げられるという欠点を示している。一般に、締め付け力は、一様に集中させられず、最大量の亀裂が生じる、すなわち、オリフィスの近くにおいて、最大量の熱機械的応力が存在する。さらに、特許出願人は、一般に、このような板における切頭角部の角度方向の向きは、以前に考えられているように、亀裂が広がるのを最適には防がないということを述べている。このような非最適性は、亀裂の形成がオリフィス周りで３６０°一様に分布していないという事実から生じるが、その代わりに、弁板が静止又は可動であるにかかわらず全ての弁板の長手方向中心線に沿って付勢されている。板オリフィス周りの亀裂のこのような非対称分布は、静止板の面を横断する絞り板の長手軸線方向の摺動動作の結果として生じると信じられている。
【０００６】
米国特許第５６２６１６４号には耐亀裂弁板が開示されている。前記板の形状は、板の中で亀裂が形成して広がるのを防ぐように形成されている。この板は、軸線と、前記軸線に沿って位置決めされた溶融金属を導くためのオリフィスと、前記オリフィスの近傍で前記軸線に向けて締め付け力を集中させるための切頭角部とを有し、前記切頭角部の各々は、前記オリフィスの幅の半分と等しい距離だけ前記縁から離間した収束板の縁に平行に引かれている線の交差部まで、前記軸線を横断して前記オリフィスとの接点の間で延びている線に直角である。
【０００７】
国際公開公報第９８／０５４５１号において、板の寿命を延ばすように板の側面間の角度が形成されている解決手段の変形例が開示されている。
【０００８】
米国特許第５６２６１６４号の解決手段は、以前の公知の解決手段に対して著しく明らかに進歩しており、出願人は板の形状を最適化することを試みた。明らかに、その形状が、任意のこのような亀裂が拡張するのを最大限に遅らせるために弁板の形状が板の最も亀裂の発生し易い領域において締め付け力を最適に集中させる、弁板が必要である。理想的には、角部は、望ましくない局地化された機械的応力を角部において生成させるのを避けるのに十分な長さを有するべきである。独国特許第１９５３１３５３号公報の図２には、請求項１の全文に記載のスライドゲートバルブが開示されている。流し込み穴に最も近い縁は、矩形の延長方向に関してわずかに傾斜している。縁をこのように向けると、流し込み穴周りで高い引張り応力が発生し、その結果、使用時には、亀裂がオリフィスから矩形延長方向と平行な板の辺に向けて放射状に延びるということが確認された。
【０００９】
概して言えば、本発明は、従来技術に関する不利な点の全てを克服する又は少なくとも改善する、又は米国特許第５６２６１６４号に開示されている板の性能と少なくとも等しいスライドゲートバルブにおいて使用するための耐亀裂性の弁板組立体である。
【００１０】
本発明は、延長方向と平行な二つの辺を有する延長矩形Ｒによって境界付けられうるスライドゲートバルブ用耐火性板に関する。矩形Ｒは、最も長い対称軸線として規定されかつ板の選択摺動軌跡と一致する長手軸線を有する。しかしながら、この概念の選択摺動軌跡は本発明の板の固有の特徴であり、この板は最適な又は選択された方向でない方向に従ってゲートバルブ内で摺動させることができるということが明らかに理解される。
【００１１】
板は溶融金属を導くためのオリフィスすなわち流し込み穴を有する。しばしば、このオリフィスは円形であり、より一般的には、オリフィスは直径Φの円Ｃによって境界付けられている。オリフィスは、矩形Ｒの平行な側面の間で真中において偏心して位置決めされている。
【００１２】
構成の目的のため、矩形Ｒは、円Ｃの中心において交差している二つの直角な線によって四つの四分割部に分割されている。これらの線の一つは矩形Ｒの平行な辺の間で真中で延びている。各四分割部は、円Ｃの中心と矩形Ｒの角部をつなぐ、交差している対角線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７と、円Ｃの中心において交差している直角な線と矩形Ｒの辺との交差部の中の隣接した交差部をつなぐ対角線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８とを有する。
【００１３】
流し込み穴は長手軸線に沿って中心から外れており、比較的に長い領域において絞ることができる。流し込み穴は、長手軸線に直角な軸線に沿ってわずかに中心から外れてもよい。
【００１４】
板は、角度方向に向けられた縁を有し、板内で亀裂の形成及び広がりを防ぐように、オリフィス近傍及び絞り領域に向けて締め付け力を集中させるために、矩形Ｒの切頭角部を形どっている。
【００１５】
本発明によれば、縁の少なくとも一部分は以下のように規定されている。
流し込み穴から最も遠い（したがって、絞り領域に最も近い）縁は、各角部と交差しない対角線の方向から最大で５°逸れており、
流し込み穴に最も近い（したがって、絞り領域から最も遠い）縁は、
（ｉ）  各角部と交差している対角線に直角な方向
（ｉｉ）  各四分割部の他の対角線の方向
（ｉｉｉ）  方向（ｉ）と方向（ｉｉ）の中間の方向の中の一つから最大５°逸れている。
【００１６】
本明細書の範囲において、二つの方向がほぼ平行である時、これらの方向が±５°で平行であるということを意味するということが理解される。
【００１７】
出願人は、このような板形状により締め付け力を板の二つの異なる領域に最適に集中させるということを実際に確認した。一方、絞り領域は、圧縮状態で維持され、この領域内で亀裂の発生を防ぎ、他方、流し込み穴の周囲も圧縮状態で維持され、流し込み穴から放射状に亀裂が広がるのを防ぐ。
【００１８】
出願人は、新しく設計された板は極端に有利であるということを観察した。第一に、はるかに少ない亀裂が観察された。第二に、亀裂が生じるとしても、亀裂が板の縁まで広がらず、空気の侵入が著しく低減される。第三に、本発明の板が適切な締め付け装置と組み合わされて使用される時、あるとしても亀裂は容認できる領域で発生する。すなわち、亀裂は絞り領域では発生せず、また、流し込み穴と最も近い縁との間の領域内で直接的に発生しない。
【００１９】
板を長手軸線に関して対称としうるが、好適な実施例において、板は長手軸線に関して対称的でない。この非対称性により、板は、上側窪み部内の一つの位置と下側窪み部内の一つの位置のみに取り付けることができ、板の再利用が好ましい場合には、板の支持面は、板がある位置から他の位置へ通過する時に摺動又は作用面になる。
【００２０】
板は、上記で規定した四つの縁のみを有しうるが、鋭角を避けるために、板はより多くの縁を有してもよい。このような場合には、補足的な縁を長手軸線と平行及び／又は直角としても（しなくても）よい。
【００２１】
本発明によれば、板は多角形であることが必須でないということが理解されるはずである。逆に、締め付けバンドが板周りで使用される場合には、このような締め付けバンドが、隣接した縁によって形成された頂点に対して局地化された機械的圧力を加え、それにより亀裂を発生させうる。それゆえ、角部に丸みをつけることは有利である。
【００２２】
好適な実施例において、縁の一部分のみが上記規定を満たす。とりわけ、縁のバランスは、前記縁部をつなぐ曲線、最も好ましくは、前記縁の遷移半径で構成されている。
【００２３】
発明の実施の形態
図１をここで参照すると、図面を通して同様な数字が同様な構成要素を示し、本発明は、溶融鋼又は他の材料のタンディッシュから型への流れ又はレードルからタンディッシュへの流れを調整するために使用されるタイプのスライドゲートバルブにおいて使用するための弁板１に関する。
【００２４】
弁板１は、溶融金属流れを流し込むためのオリフィス３を有する。前記流し込み穴３は、中心４を中心とする円Ｃによって境界付けられている。図１は非円形流し込み穴を有する板を示し、図２は円Ｃに対応する流し込み穴３を有する板を示している。矩形Ｒが図１及び２に示されている。矩形Ｒは、板１を境界付けており、スライドゲートバルブ内の板の摺動軌跡２に平行な最長辺を有する。
【００２５】
構成のために、二つの直角な線５及び６を引くことが必要である。線５及び６は、円Ｃの中心４を横断し、かつ矩形Ｒの短い辺及び長い辺と平行である。これらの線は四つの矩形Ｒの四分割部を形成する。各四分割部は、円Ｃの中心４を矩形Ｒの四つの角部（７、８、９、１０）につなぐ、交差している対角線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７と、線５及び６と矩形Ｒの辺との交差部の中の隣接した交差部（１１、１２、１３、１４）をつなぐ対角線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８とを有する。
【００２６】
本発明によれば、絞り領域内で締め付け力を集中させるように特に形成されている板の縁、すなわち、流し込み穴３から最も遠くかつ絞り領域に最も近い縁１５及び１６は、前記縁を含む四分割部の対角線Ｄ２又はＤ４と平行な（締め付け力がかけられている）少なくとも一部分を有する。
【００２７】
図１及び２の両方において、縁１５の少なくとも一部分が対角線Ｄ２と平行であり、縁１６の少なくとも一部分が対角線Ｄ４と平行である。図１中において、縁１５及び１６は対角線Ｄ２及びＤ４と平行であり、図２中において、縁１５及び１６の一部分のみが対角線Ｄ２及びＤ４と平行である。
【００２８】
流し込み穴３周りで締め付け力を集中させるように特に形成されている板の縁、すなわち流し込み穴３から最も近い縁１７及び１８は、前記縁を含む四分割部の対角線Ｄ５又はＤ７とほぼ直角、又は、換言すると、対角線Ｄ５又はＤ７への垂線と規定される方向１９又は２０に平行に成形することができる。本実施例は、対角線Ｄ５及びＤ７とそれぞれ直角な図２の両方の縁１７及び１８に示されている。
【００２９】
あるいは、対角線Ｄ８と平行な図１の縁１７及び１８に示されているように、これらの縁１７及び１８は、縁１７及び１８を含む四分割部の対角線Ｄ６又はＤ８と平行に成形されうる。
【００３０】
別の変形例では、図１の縁１７で示されているように、縁１７及び１８は、上記で規定された二つの方向の間で形成される方向に向けることができる。縁１５、１６、１７及び１８は、互いに接触し、共同の対角線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６及びＤ８によって画定された、四角板１を形成している。明らかに、機械的圧力を避けるために、先端形状などの角部を避けることが好ましい。それゆえ、好ましくは、縁１５、１６、１７及び１８は直接的に接触しない。図１に示すように、縁１５、１６、１７及び１８は、矩形の辺と好ましくは平行な直線によって分離されている。
【００３１】
より好ましくは、縁１５、１６、１７及び１８は遷移曲線によって分離されている。
【００３２】
図２では、縁１５と１６は遷移半径２１によってつながれており、縁１７と縁１８は、遷移半径２２によってつながれている。
【００３３】
本発明によれば、本質的なパラメータは、縁１５、１６、１７及び１８の向きである。これら縁の向きは、亀裂を避けるために締め付け力を集中させる方法を決定している。流し込み穴３に関するこれら縁の位置、すなわち、各対角線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５及びＤ７に沿った縁１５、１６、１７及び１８の位置は、縁の向きの条件ほど重要でない。しかしながら、縁１５、１６、１７及び１８は、先端形状の角部による機械的圧力を避けるために長すぎず、また、必要な場合に締め付け力を効率的に集中させるには短すぎないことが好ましい。
【００３４】
それゆえ、絞り領域に最も近い縁、すなわち縁１５及び１６（又は縁１５及び１６の突出部）は、矩形Ｒの短い辺の長さの１／８と３／８の間、５／８と７／８の間それぞれで形成された領域内で矩形Ｒの短い辺を好ましくは切断しなければならない。
【００３５】
この要求は、板の他の辺（すなわち、その縁が流し込み穴に最も近い辺）ではさほど重要でなく、縁１７及び１８（又はそれらの突出部）は、好ましくは、矩形Ｒの短い辺の長さの１／１０と９／１０の間で形成された領域内で矩形Ｒの短い辺を切断する。
【００３６】
板が本発明によって形成されるか否かを確認するために、板を境界付ける矩形Ｒを形成する必要がある。板が矩形でない、一般的な場合には、無数の矩形が前記板を境界付けている。しかしながら、板を境界付け、かつ板の選択的な軌跡と平行な縁を有する一つのみの矩形Ｒがある。板の選択的な軌跡を容易に見出すことができる。実際、板について上記で定めた構成の規則によれば、流し込み穴から最も遠い辺において、板１の縁１５、１６の少なくとも一部分は、矩形Ｒの四分割部の対角線（Ｄ２又はＤ４）に平行でなければならないということが理解される。
【００３７】
それゆえ、縁１５及び１６が交差するまでこれらの縁部が延ばされる場合、延長縁１５及び１６の交差部である頂点を有するセクタが形成される。このセクタは、対角線Ｄ２及びＤ４及びこれらの対角線の頂点１１によって形成されるセクタと同様である。
【００３８】
他方、少なくとも一つの（しかしながら、しばしば無数の）対の平行な線（Ｅ１、Ｅ２）があり、一方（Ｅ１）は、流し込み穴３を境界付ける円Ｃの中心４を含み、他方（Ｅ２）は、流し込み穴３から遠い板の縁に接している。各対の平行な線（Ｅ１、Ｅ２）について、平行な線Ｅ１及びＥ２の両方に直角であり、かつ流し込み穴３を境界付ける円Ｃの中心４を含む唯一の線（Ｅ３）がある。
【００３９】
最後に、これらの線（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）の組み合わせの中の一つのみが、Ｅ１及びＥ３がこのような構成の板に使用される直角な線５及び６と一致するようになっている。その結果、上記で規定されたセクタの頂点が（平行移動によって）直角な線Ｅ２及びＥ３の交差部上にもたらされるならば、上記で規定されたセクタを形成する線は対角線Ｄ２及びＤ４と一致するように、かつ線Ｅ２及びＥ３の交差部が頂点１１と一致するように、これらの線（Ｅ２及びＥ３）の一つのみの可能な向きがある。構成の規則に従って、（線５と一致している）線Ｅ１と対角線Ｄ２及びＤ４の交差部は、板の境界又は板の外としうるが、板内ではない。この向きにより、線５及び６（又はＥ１又はＥ２）と平行な辺を有する矩形Ｒを引くことが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の板の平面図である。
【図２】  本発明の板の平面図である。
【図１】
0004907820.tif 000002
【図２】
0004907820.tif 000003