(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属容器の開口部を開閉可能なように、前記溶融金属容器または該溶融金属容器から所定距離離隔した位置に固定設置される溶融金属容器用蓋であって、
前記開口部を開閉自在に設けられた蓋本体と、
前記開口部の開閉動作を行う蓋開閉機構と、
を備え、
前記蓋本体は、短冊状に繋ぎ合せた複数の板状の断熱材からなり、各前記断熱材の連結部において折曲可能であり、
前記断熱材は、セラミックファイバーブランケットまたは断熱質ボードで形成された板状の耐火材と、該耐火材の周囲を被覆する耐火繊維からなるクロスとからなり、
前記蓋開閉機構は、前記蓋本体を折曲及び伸長させることにより、前記開口部の開閉動作を行うことを特徴とする、溶融金属容器用蓋。
【請求項２】
前記蓋本体は、前記蓋本体の伸長方向に対して垂直方向に延設された棒状の補強部材を有し、
前記断熱材及び前記補強部材の周囲が前記クロスにより被覆されていることを特徴とする、請求項１に記載の溶融金属用蓋。
【請求項３】
前記セラミックファイバーブランケットまたは前記断熱質ボードは、アルミナ−シリカ質の材質からなり、１２００℃以上において加熱線収縮率が３％以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項４】
前記クロスは、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質またはスピネル質の耐火繊維からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項５】
前記蓋開閉機構は、
前記蓋本体の片側または両側に連結され、複数の前記断熱材の連結部において交互に逆方向に前記蓋本体を折曲することにより、前記蓋本体を伸縮自在とする伸縮機構と、
前記伸縮機構に対して、前記蓋本体を伸長させる方向の力を与える閉動作駆動手段と、
前記伸縮機構に対して、前記蓋本体を折曲させる方向の力を与える開動作駆動手段と、
を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項６】
前記蓋開閉機構は、
前記蓋本体の片側または両側に連結され、内部にガスが注入される空間を有する扁平パイプ状の中空のアクチュエータと、
前記アクチュエータの内部へのガスの注入及び前記アクチュエータの内部からのガスの抜出を行う通気手段と、
を有し、
前記アクチュエータは、内部にガスが充填されていないときに巻き取られた形態を有し、内部にガスが充填されると伸長されて、連結されている前記蓋本体が連結部において伸長し、前記開口部の閉動作を行い、
且つ、前記アクチュエータは、内部からガスを抜出すると前記巻き取られた形態となり、連結されている前記蓋本体が連結部において折曲されて、前記開口部の開動作を行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項７】
前記蓋開閉機構は、
前記蓋本体の一端部に連結され、前記蓋本体を巻き取る巻取りドラムと、
前記巻取りドラムを回転させる駆動力を与えるドラム駆動手段と、
を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項８】
前記蓋本体の他端部に設けられ、前記蓋本体の伸長方向に対して傾斜した傾斜部が前記溶融金属容器側に形成された伸長誘導部材をさらに有することを特徴とする、請求項７に記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項９】
溶融金属容器の開口部を開閉可能なように、前記溶融金属容器または該溶融金属容器から所定距離離隔した位置に固定設置される溶融金属容器用蓋であって、
前記開口部を開閉自在に設けられた蓋本体と、
前記開口部の開閉動作を行う蓋開閉機構と、
を備え、
前記蓋本体は、単一の板状の断熱材と、前記断熱材上に当該断熱材の幅方向に延設された１または２以上の棒状の補強部材と、前記断熱材及び前記補強部材の周囲を被覆する耐火繊維からなるクロスと、からなり、
前記断熱材は、セラミックペーパーで形成された折曲されて巻き取り可能な板状の耐火材からなり、
前記蓋開閉機構は、前記蓋本体を巻き取り及び巻き取りから解くことで、前記蓋本体を折曲及び伸長させることにより、前記開口部の開閉動作を行うことを特徴とする、溶融金属容器用蓋。
【請求項１０】
前記セラミックペーパーは、アルミナ−シリカ質の材質からなり、１２００℃以上において加熱線収縮率が３％以下であることを特徴とする、請求項９に記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項１１】
前記クロスは、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質またはスピネル質の耐火繊維からなることを特徴とする、請求項９または１０に記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項１２】
前記蓋開閉機構は、
前記蓋本体の一端部に連結され、前記蓋本体を巻き取る巻取りドラムと、
前記巻取りドラムを回転させる駆動力を与えるドラム駆動手段と、
を有することを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の溶融金属容器用蓋。
【請求項１３】
前記蓋本体の他端部に設けられ、前記蓋本体の伸長方向に対して傾斜した傾斜部が前記溶融金属容器側に形成された伸長誘導部材をさらに有することを特徴とする、請求項１２に記載の溶融金属容器用蓋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属及び溶融金属容器の保温や断熱のために、溶融金属容器に取り付けられる溶融金属容器用蓋に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼業においては、溶融金属の処理や運搬を行うために溶融金属容器が使用されている。このような溶融金属容器としては、例えば、溶鋼を運搬する容器として使用される溶鋼鍋がある。溶鋼鍋は、転炉等から受鋼後、鋳造設備に搬送され、次いで、底部のノズルより溶鋼を出鋼した後に排滓場に搬送され、クレーンで吊り上げられた状態で傾動されて残留スラグを鍋の上方より排出するようになっている。こうした溶鋼鍋等の溶融金属容器には、通常、受鋼した溶鋼等の溶融金属の温度低下を防ぐために蓋（以下、「溶融金属容器用蓋」という。）が設けられている。この溶融金属容器用蓋は、一般的には、鉄皮に耐火物のライニングをなして溶融金属容器に取り付けられている。
【０００３】
ところで、これらの溶融金属容器用蓋が溶鋼鍋等の溶融金属容器に取り付けられた場合には、スラグを排滓する際に、溶融容器用蓋のライニングをなす耐火物と排滓されるスラグとの接触により、耐火物が損耗するという問題があった。また、スラグを排滓するために溶融金属容器を傾動させた際に、溶融金属容器と蓋との間に隙間が発生することから、溶融金属の放熱防止効果が低下するという問題もあった。
【０００４】
前者の問題（排滓スラグとの接触による耐火物の損耗）に対しては、溶融金属容器に溶融金属の保温のために装着され、開閉可能な補助蓋を備えた蓋において、スラグ排滓のため容器を傾けたとき、容器の傾きに応じて補助蓋が自動的に開き、スラグとの接触によるキャスタブルの損耗を生じさせないようにする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
また、後者の問題（溶融金属容器と蓋との間の隙間による放熱防止効果の低下）に対しては、排滓時でも溶鋼鍋と鍋蓋との間に隙間が発生する心配のない取付け構造、具体的には、排滓扉を備えた鍋蓋に係合金具を取付け、この係合金具を係合するための被係合金具を溶鋼鍋に取付け、これら係合金具と被係合金具とに、排滓のために溶鋼鍋を傾動したときに係合が強まるテーパ面を形成した取り付け構造が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２６８６６号公報
【特許文献２】特開平８−３１８３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２のいずれの提案においても、鍋蓋の構成が鉄皮と耐火物ライニングとから構成されているため、クレーンの荷重制限の問題から、一度に処理可能な溶鋼の質量に制限がある、という問題があった。また、いずれの提案においても、受鋼、二次精錬、溶湯流量制御用耐火物等の整備、鍋口周りの付着物除去作業時等に、蓋と溶融金属との接触を避けるために、あるいは、作業障害上、蓋そのものの着脱作業が発生する、という問題もあった。このように、従来の溶融金属容器用蓋では、クレーンによる容器の運搬等の物流上の制約やクレーン荷重の制限上、操業上一度に処理可能な溶融金属量の制約があり、生産量向上に対して課題が残されていた。
【０００８】
ここで、溶融金属容器に蓋を掛ける目的は、溶融金属容器の開口面からの熱放散量を抑制するためであり、この目的は、溶融金属容器に溶融金属が充填されている場合でも、溶融金属が排出されて溶融金属容器が空になっている場合でも同様である。すなわち、溶融金属容器が空になっているときに蓋を掛けることにより、溶融金属容器の耐火物ライニングからの放熱量を軽減させることも必要である。
【０００９】
しかし、上記特許文献１及び特許文献２の提案においては、溶融金属容器用の蓋自体に溶融金属容器の開口部の開閉を行うための機構は設けられておらず、例えばクレーン等により蓋を容器に取り付けたり取り外したりすることが必要であった。このとき、クレーンの稼働率が高くなると、クレーンによる各種の玉掛け作業が頻発するため、蓋の取り付け（容器開口部の閉塞）及び取り外し（容器開口部の開放）作業開始のためにクレーンが使用可能となることを待つ頻度が多く、クレーンの待ち時間が長くなる傾向がある。その結果、溶融金属等からの放熱防止よりも生産量の向上を優先させ、溶融金属容器に蓋をしないままで操業を行う場合がある。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、溶融金属容器に取り付けられる溶融金属容器用蓋において、物流上の制約や操業上一度に処理可能な溶融金属量の制約を回避して生産量の向上を図るとともに、溶融金属及び溶融金属容器の耐火物ライニングからの放熱量を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明によれば、溶融金属容器の開口部を開閉可能なように、前記溶融金属容器または該溶融金属容器から所定距離離隔した位置に固定設置される溶融金属容器用蓋であって、前記開口部を開閉自在に設けられた蓋本体と、前記開口部の開閉動作を行う蓋開閉機構と、を備え、前記蓋本体は、短冊状に繋ぎ合せた複数の板状の断熱材からなり、各前記断熱材の連結部において折曲可能であり、前記断熱材は、セラミックファイバーブランケットまたは断熱質ボードで形成された板状の耐火材と、該耐火材の周囲を被覆する耐火繊維からなるクロスとからなり、前記蓋開閉機構は、前記蓋本体を折曲及び伸長させることにより、前記開口部の開閉動作を行う溶融金属容器用蓋が提供される。
【００１２】
上記溶融金属容器用蓋において、前記蓋本体は、前記断熱材上に前記蓋本体の伸長方向に対して垂直方向に延設された棒状の補強部材を有し、前記断熱材及び前記補強部材の周囲が前記クロスにより被覆されていてもよい。
【００１３】
また、前記セラミックファイバーブランケットまたは前記断熱質ボードは、アルミナ−シリカ質の材質からなり、１２００℃以上において加熱線収縮率が３％以下であることが好ましい。
【００１４】
また、前記クロスは、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質またはスピネル質の耐火繊維からなることが好ましい。
【００１５】
また、前記蓋開閉機構は、前記蓋本体の片側または両側に連結され、複数の前記断熱材の連結部において交互に逆方向に前記蓋本体を折曲することにより、前記蓋本体を伸縮自在とする伸縮機構と、前記伸縮機構に対して、前記蓋本体を伸長させる方向の力を与える閉動作駆動手段と、前記伸縮機構に対して、前記蓋本体を折曲させる方向の力を与える開動作駆動手段と、を有していてもよい。
【００１６】
また、前記蓋開閉機構は、前記蓋本体の片側または両側に連結され、内部にガスが注入される空間を有する扁平パイプ状の中空のアクチュエータと、前記アクチュエータの内部へのガスの注入及び前記アクチュエータの内部からのガスの抜出を行う通気手段と、を有し、前記アクチュエータは、内部にガスが充填されていないときに巻き取られた形態を有し、内部にガスが充填されると伸長されて、連結されている前記蓋本体が連結部において伸長し、前記開口部の閉動作を行い、且つ、前記アクチュエータは、内部からガスを抜出すると前記巻き取られた形態となり、連結されている前記蓋本体が連結部において折曲されて、前記開口部の開動作を行うものでもよい。
【００１７】
また、前記蓋開閉機構は、前記蓋本体の一端部に連結され、前記蓋本体を巻き取る巻取りドラムと、前記巻取りドラムを回転させる駆動力を与えるドラム駆動手段と、を有していてもよい。
【００１８】
この場合に、前記蓋本体の他端部に設けられ、前記蓋本体の伸長方向に対して傾斜した傾斜部が前記溶融金属容器側に形成された伸長誘導部材をさらに有していてもよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明によれば、溶融金属容器の開口部を開閉可能なように、前記溶融金属容器または該溶融金属容器から所定距離離隔した位置に固定設置される溶融金属容器用蓋であって、前記開口部を開閉自在に設けられた蓋本体と、前記開口部の開閉動作を行う蓋開閉機構と、を備え、前記蓋本体は、単一の板状の断熱材と、前記断熱材上に当該断熱材の幅方向に延設された１または２以上の棒状の補強部材と、前記断熱材及び前記補強部材の周囲を被覆する耐火繊維からなるクロスと、からなり、前記断熱材は、セラミックペーパーで形成された折曲されて巻き取り可能な板状の耐火材からなり、前記蓋開閉機構は、前記蓋本体を巻き取り及び巻き取りから解くことで、前記蓋本体を折曲及び伸長させることにより、前記開口部の開閉動作を行うことを特徴とする、溶融金属容器用蓋が提供される。
【００２０】
上記溶融金属容器用蓋において、前記セラミックペーパーは、アルミナ−シリカ質の材質からなり、１２００℃以上において加熱線収縮率が３％以下であることが好ましい。
【００２１】
また、前記クロスは、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質またはスピネル質の耐火繊維からなることが好ましい。
【００２２】
また、前記蓋開閉機構は、前記蓋本体の一端部に連結され、前記蓋本体を巻き取る巻取りドラムと、前記巻取りドラムを回転させる駆動力を与えるドラム駆動手段と、を有していてもよい。
【００２３】
この場合に、前記蓋本体の他端部に設けられ、前記蓋本体の伸長方向に対して傾斜した傾斜部が前記溶融金属容器側に形成された伸長誘導部材をさらに有していてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、溶融金属容器に取り付けられる溶融金属容器用蓋において、物流上の制約や操業上一度に処理可能な溶融金属量の制約を回避して生産量の向上を図ることが可能になるとともに、溶融金属及び溶融金属容器の耐火物ライニングからの放熱量を大幅に低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
［第１の実施形態］
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る溶融金属容器用蓋の構成について説明する。なお、図１は、本発明の第１の実施形態に係る溶融金属容器用蓋１００の構成を示す斜視図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態に係る溶融金属容器用蓋１００は、溶融金属容器５０の開口部５０ａを開閉可能なように固定設置されている。具体的には、溶融金属容器用蓋１００は、開口部５０ａを開閉自在に設けられた蓋本体１１０と、開口部５０ａの開閉動作を行う蓋開閉機構１２０と、を備える。
【００２８】
蓋本体１１０は、蛇腹状に連結された複数の板状の断熱材１１１からなる。この断熱材１１１は、セラミックファイバーブランケットまたは断熱質ボードで形成された板状の耐火材（図示せず）と、該耐火材の周囲を被覆する耐火繊維からなるクロス（図示せず）とからなる。このように、本実施形態に係る溶融金属容器用蓋１００においては、蓋本体１１０の材質として、従来のように、質量の大半を占める重い鉄皮を用いず、耐火材としては支持構造が不要で軽量のセラミックファイバーブランケットや断熱質ボードを用いているため、大幅な軽量化を図ることができる。従って、操業上一度に処理可能な溶融金属量が大幅に増加し、生産量を向上させることができる。
【００２９】
このようなセラミックファイバーブランケットまたは断熱質ボードとしては、例えば、アルミナ−シリカ質の材質からなり、１２００℃以上において、ＪＩＳ−Ｒ３３１１−１９９１に記載の加熱線収縮率が３％以下のものを使用することができる。加熱線収縮率が３％以下となる温度の上限は、現実的には１７００℃程度である。なお、セラミックファイバーブランケットまたは断熱質ボード中の成分としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３が４８質量％、ＳｉＯ２が５２質量％からなるものが挙げられる。
【００３０】
また、上記セラミックファイバーブランケットまたは断熱質ボードは、蓋本体１１０の耐熱性を向上させるために、その周囲が耐火繊維からなるクロスで被覆されている。このようクロスとしては、例えば、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質またはスピネル質の耐火繊維からなるものを使用することができる。
【００３１】
蓋本体１１０は、上述したような材質の軽量な断熱材１１１を蛇腹状に連結することにより（言い換えると、短冊状に繋ぎ合わせることにより）、各断熱材の連結部１１３において折曲可能となる。従って、蓋本体１１０は、複数の連結部１１３において交互に逆方向に折曲されることにより伸縮自在となり、後述する蓋開閉機構１２０により、蓋本体１１０の伸縮を行うことにより、蓋本体１１０の溶融金属容器５０に対する着脱作業を行うことなく、溶融金属容器５０の開口部５０ａの開閉動作を自動で行うことができるようになる。
【００３２】
また、本実施形態に係る蓋本体１１０は、断熱材１１１上に連結部１１３の長手方向に延設された棒状の補強部材（図示せず）を有していてもよい。この場合、補強部材及び断熱材１１１の周囲は、上述したクロスにより被覆されている。この補強部材は、断熱材１１１の長手方向（本実施形態では、断熱材１１１の蓋本体１１０の伸長方向に対して垂直な方向）における断熱材１１１のたわみを防止する。このような補強部材としては、例えば、金属製の棒や金属製の管等の形態を有するものが挙げられるが、これらには限られず、断熱材１１１の長手方向のたわみを防止する機能を有するものであれば、いかなる形態のものであってもよい。
【００３３】
蓋開閉機構１２０は、蓋本体１１０を連結部１１３において折曲及び伸長させることにより、開口部５０ａの開閉動作を行う。具体的には、蓋開閉機構１２０は、主に、伸縮機構と、閉動作駆動手段と、開動作駆動手段とを有する。伸縮機構は、蓋本体１１０の片側または両側に連結され、複数の断熱材１１１の連結部１１３において交互に逆方向に蓋本体１１０を折曲することにより、蓋本体１１０を伸縮自在とする。また、閉動作駆動手段は、上記伸縮機構に対して、蓋本体１１０を伸長させる方向の力を与え、開動作駆動手段は、上記伸縮機構に対して、蓋本体１１０を折曲させる方向の力を与える。
【００３４】
本実施形態に係る伸縮機構は、複数のリンク部材１２１と、複数のヒンジ部１２１ａ（垂直方向上側に位置するヒンジ部）、１２１ｂ（垂直方向下側に位置するヒンジ部）、１２１ｃ（２つのリンク部材１２１が交差する点に位置するヒンジ部）と、を有する。リンク部材１２１は略棒状の部材であり、また、ヒンジ部１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、複数のリンク部材１２１を回動自在に連結する。このうち、ヒンジ部１２１ａ及び１２１ｂはリンク部材１２１の両端に連結され、このヒンジ部１２１ａ及び１２１ｂにより、複数のリンク部材１２１がジグザグ形状に連結される。また、各リンク部材１２１は、それぞれ、他のリンク部材１２１と交差しており、ヒンジ部１２１ｃが、２つのリンク部材１２１が交差する交点において、２つのリンク部材１２１をそれぞれが回動自在となるように連結する。このようにして設けられた本実施形態に係る伸縮機構は、１つのヒンジ部１２１ａと、１つのヒンジ部１２１ｂと、隣り合う２つのヒンジ部１２１ｃとで略菱形を形成する、いわゆるレージトング（ｌａｚｙ  ｔｏｎｇ）式の構造となる。
【００３５】
また、リンク部材１２１の上側半分とヒンジ部１２１ａ、１２１ｃには、蓋本体１１０（断熱材１１１の短辺側）が取り付けられている。これにより、伸縮機構が水平面（開口部５０ａの開口面）上で伸縮動作を行うことにより、蓋本体１１０は連結部１１３において折曲され、蓋本体１１０を伸縮することができる。
【００３６】
なお、図１には、伸縮機構が蓋本体１１０の片側（図１では、手前側）にのみ設けられている場合を示しているが、蓋本体１１０の両側に伸縮機構が設けられていてもよい。伸縮機構が蓋本体１１０の両側に設けられている場合には、伸縮機構を設けるためのスペースが余分に必要となる一方で、蓋本体１１０の折曲動作、すなわち、開口部５０ａの開閉動作をより円滑に行うことが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態に係る開動作駆動手段及び閉動作駆動手段（以下、あわせて「開閉動作駆動手段」という場合がある。）は、３つの滑車１２３ａ、１２３ｂ及び１２３ｃと、ワイヤ１２４と、駆動モータ１２５と、２種類の水平可動支持部１２６と、垂直可動支持部１２７と、弾性体１２８と、固定支持部１２９と、を有する。
【００３８】
滑車１２３ａは、上述した伸縮機構に最も近い側に水平に設置されており、滑車１２３ｂ及び１２３ｃは、滑車１２３ａよりも伸縮機構から離隔している側に並べて垂直に設置されている。ワイヤ１２４は、３つの滑車１２３ａ、１２３ｂ及び１２３ｃにそれぞれ掛架されており、ワイヤ１２４の一端は水平可動支持部１２６に接続され、他端は図示しない支持部に接続されている。
【００３９】
駆動モータ１２５は、ワイヤ１２４を支持部に支持されている他端側に引っ張る力をワイヤ１２４に付与する。水平可動支持部１２６は、ワイヤ１２４の一端と、複数のヒンジ部１２１ｃのうちの蓋本体１１０の伸長方向とは反対側の端に位置するヒンジ部１２１ｃ（以下、「左端のヒンジ部１２１ｃ」という。）とに接続されており、駆動モータ１２５及び後述する弾性体１２８から付与された力により水平方向に移動可能となっている。垂直可動支持部１２７は、複数のヒンジ部１２１ｂのうちの蓋本体１１０の伸長方向とは反対側の端に位置するヒンジ部１２１ｂ（以下、「左端のヒンジ部１２１ｂ」という。）と、弾性体１２８とに接続されており、弾性体１２８の伸縮に応じて鉛直方向に移動可能となっている。弾性体１２８は、バネやゴム等の弾性的に伸縮可能な部材である。弾性体１２８の一端は垂直可動支持部１２７に接続され、他端は固定設置された弾性体支持部１２８ａに接続されている。固定支持部１２９は所定位置に固定設置され、複数のヒンジ部１２１ａのうちの蓋本体１１０の伸長方向とは反対側の端に位置するヒンジ部１２１ａ（以下、「左端のヒンジ部１２１ａ」という。）と接続され、当該ヒンジ部１２１ａの位置が固定されるようにヒンジ部１２１ａを支持する。
【００４０】
次に、上述したような構成を有する本実施形態に係る溶融金属容器用蓋１００の動作について説明する。
【００４１】
まず、開口部５０ａの開動作について説明する。図１に示すように、蓋本体１１０が開口部５０ａを覆った状態で、駆動モータ１２５を駆動させると、支持部に支持されている他端側に引っ張る力がワイヤ１２４に付与され、水平可動支持部１２６が水平方向で蓋本体１１０の伸長方向とは反対側に移動する。このとき、固定支持部１２９が固定されているため、左端のヒンジ部１２１ａの位置は固定されたままで、垂直可動支持部１２７とともに左端のヒンジ部１２１ｂが鉛直方向下方に移動し、弾性体１２８が縮んだ状態となる。このような動作に伴い、伸縮機構全体が縮退するとともに、蓋本体１１０が連結部１１３において折曲される。このとき、上述したように、複数の断熱材１１１の連結部１１３において交互に逆方向に蓋本体１１０が折曲され、蓋本体１１０自体も縮退し、開口部５０ａが開放状態となる。
【００４２】
次に、開口部５０ａの閉動作について説明する。上記の開口部５０ａが開放状態となっている場合に、駆動モータ１２５の駆動を停止すると、ワイヤ１２４に付与されている蓋本体１１０の伸長方向とは反対側の力がかからなくなる。すると、弾性体１２８の復元力により、弾性体１２８が伸長する方向の力、すなわち、鉛直方向上方の力が垂直可動支持部１２７に付与される。これにより、垂直可動支持部１２７とともに左端のヒンジ部１２１ｂが上方に移動する。このとき、左端のヒンジ部１２１ａの位置は、固定支持部１２９により固定されているため、水平可動支持部１２６とともに左端のヒンジ部１２１ｃが、蓋本体１１０の伸長方向に移動する。このような動作に伴い、伸縮機構全体が伸長するとともに、蓋本体１１０が連結部１１３において伸長され、蓋本体１１０自体も伸長し、開口部５０ａが閉塞状態となる。
【００４３】
［第２の実施形態］
次に、図２及び図３を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る溶融金属容器用蓋の構成について説明する。なお、図２は、本発明の第２の実施形態に係る溶融金属容器用蓋２００の構成を示す斜視図であり、図３は、図２に示した溶融金属容器用蓋２００のＡ−Ａ断面図である。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態に係る溶融金属容器用蓋２００は、溶融金属容器５０の開口部５０ａを開閉可能なように固定設置されている。具体的には、溶融金属容器用蓋２００は、開口部５０ａを開閉自在に設けられた蓋本体２１０と、開口部５０ａの開閉動作を行う蓋開閉機構２２０と、を備える。
【００４５】
蓋本体２１０は、上述した第１の実施形態に係る蓋本体１１０と同様に、蛇腹状に連結された複数の板状の断熱材２１１からなる。この断熱材２１１の材質、及び、蓋本体２１０の構造は、上述した第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４６】
蓋本体２１０は、上述したような材質の軽量な断熱材２１１を蛇腹状に連結することにより（言い換えると、短冊状に繋ぎ合わせることにより）、各断熱材２１１の連結部２１３において折曲可能となる。従って、蓋本体２１０は、複数の連結部２１３において同一方向に折曲されることにより巻き取り自在となり、後述する蓋開閉機構２２０により、蓋本体２１０の巻き取り及び伸長を行うことにより、蓋本体２１０の溶融金属容器５０に対する着脱作業を行うことなく、溶融金属容器５０の開口部５０ａの開閉動作を自動で行うことができるようになる。
【００４７】
蓋開閉機構２２０は、蓋本体２１０を連結部２１３において折曲及び伸長させることにより、開口部５０ａの開閉動作を行う。具体的には、蓋開閉機構２２０は、主に、伸縮機構と、閉動作駆動手段と、開動作駆動手段とを有する。本実施形態に係る伸縮機構は、例えば、蓋本体２１０の両側に連結された２つのアクチュエータ２２１と、２つのアクチュエータ２２１を支持するアクチュエータ支持部２２３とを有し、本実施形態に係る閉動作駆動手段及び開動作駆動手段は、本実施形態に係る通気手段の一例としての通気ノズル２２５を有する。
【００４８】
アクチュエータ２２１は、蓋本体２１０の両側に連結され、内部にガスが注入される空間を有する中空の構造を有する。ここで、図３を参照しながら、アクチュエータ２２１の構成について説明する。アクチュエータ２２１は、図３に示すように、ステンレス（ＳＵＳ）箔等で形成された扁平パイプ等の形態を有しており、この扁平パイプの壁部２２１ａと、壁部２２１ａに囲まれた内部空間２２１ｂとからなる。この内部空間２２１ｂには、通気ノズル２２５により、窒素や空気等のガスが注入されたり、この内部空間２２１ｂから、通気ノズル２２５により、ガスが抜出されたりする。なお、上述した第１の実施形態及び後述する第３の実施形態においても同様であるが、耐熱材２１１は、セラミックファイバーブランケットまたは断熱質ボードからなる耐火材２１１ａの周囲が、耐火繊維からなるクロス２１１ｂにより被覆された構造となっている。
【００４９】
また、アクチュエータ２２１は、内部空間２２１ｂにガスが充填されていない自然な状態で巻き取られた形態となっており、この状態から、通気ノズル２２５により内部空間２２１ｂにガスを注入すると、内部空間２２１ｂの体積が膨張し、これにより、アクチュエータ２２１が伸長した形態となる。
【００５０】
アクチュエータ支持部２２３は、板状の部材であり、例えば、その長手方向がアクチュエータ２２１の長手方向と垂直になるように設置され、２つのアクチュエータ２２１のそれぞれの端部（同じ側）に接続されることによりアクチュエータ２２１を支持する。
【００５１】
通気ノズル２２５は、例えば、アクチュエータ２２１の側面部に設けられ、アクチュエータ２２１の内部空間２２１ｂと連通するように形成される。そして、通気ノズル２２５は、アクチュエータ２２１の内部へのガスの注入及びアクチュエータ２２１の内部からのガスの抜出を行う。
【００５２】
次に、上述したような構成を有する本実施形態に係る溶融金属容器用蓋２００の動作について説明する。
【００５３】
まず、開口部５０ａの閉動作について説明する。図２に示すように、蓋本体２１０が開口部５０ａを覆っていない状態で、アクチュエータ２２１の内部空間２２１ｂにガスを注入すると、内部空間２２１ｂの体積が膨張し、アクチュエータ２２１が伸長する。そして、アクチュエータ２２１が伸長すると、これに連結された蓋本体２１０が連結部２１３において伸長し、開口部５０ａが閉塞状態となる。
【００５４】
次に、開口部５０ａの開動作について説明する。上記の開口部５０ａが閉塞状態となっている場合に、アクチュエータ２２１の内部空間２２１ｂからガスを抜出すると、内部空間２２１ｂの体積が縮小し、アクチュエータ２２１がその自然な状態に戻り、巻き取られた状態となる。そして、アクチュエータ２２１が巻き取られた状態になると、これに連結された蓋本体２１０が連結部２１３において同一方向に折曲され、開口部５０ａが開放状態となる。
【００５５】
［第３の実施形態］
次に、図４及び図５を参照しながら、本発明の第３の実施形態に係る溶融金属容器用蓋の構成について説明する。なお、図４は、本発明の第３の実施形態に係る溶融金属容器用蓋３００の構成を示す斜視図であり、図５は、本実施形態に係る伸長誘導部材３１５の構成を示す上面図、側面図、及び側面図の拡大図である。
【００５６】
図４に示すように、本実施形態に係る溶融金属容器用蓋３００は、溶融金属容器５０の開口部５０ａを開閉可能なように固定設置されている。具体的には、溶融金属容器用蓋３００は、開口部５０ａを開閉自在に設けられた蓋本体３１０と、開口部５０ａの開閉動作を行う蓋開閉機構３２０と、を備える。
【００５７】
蓋本体３１０は、上述した第１の実施形態に係る蓋本体１１０と同様に、蛇腹状に連結された複数の板状の断熱材３１１からなる。この断熱材３１１の材質、及び、蓋本体３１０の構造は、上述した第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５８】
蓋本体３１０は、上述したような材質の軽量な断熱材３１１を蛇腹状に連結することにより（言い換えると、短冊状に繋ぎ合わせることにより）、各断熱材の連結部３１３において折曲可能となる。従って、蓋本体３１０は、複数の連結部３１３において同一方向に折曲されることにより巻き取り自在となり、後述する蓋開閉機構３２０により、蓋本体３１０の巻き取り及び伸長を行うことにより、蓋本体３１０の溶融金属容器５０に対する着脱作業を行うことなく、溶融金属容器５０の開口部５０ａの開閉動作を自動で行うことができるようになる。
【００５９】
ここで、本実施形態に係る蓋本体３１０は、蓋本体３１０の他端部（蓋本体３１０の伸長方向先端部）に設けられた伸長誘導部材３１５をさらに有していてもよい。以下、図５を参照しながら、この伸長誘導部材３１５の構成を説明する。図５に示すように、伸長誘導部材３１５は、上面側から見ると長方形の略板状の部材である。また、図４及び図５（ｃ）に示すように、伸長誘導部材３１５には、蓋本体３１０の伸長方向に対して傾斜した傾斜部３１５ａが溶融金属容器５０側に形成されている。この傾斜部３１５ａの形状としては、図４及び図５（ｃ）に示すように、曲面（例えば、断面が略円弧状）となるように形成してもよく、平坦面（例えば、断面が略直線状）となるように形成してもよい。
【００６０】
伸長誘導部材３１５は、蓋本体３１０の伸長を円滑に行うために設けられており、例えば、蓋本体３１０を溶融金属容器５０上で移動させる際に、小さな突起（図６の符号６０を参照）が存在したとしても、この突起を乗り越えることができ、これにより、伸長誘導部材３１５の後方（蓋本体３１０の伸長方向とは反対側の方向）に連結された蓋本体３１０の移動を円滑に行わせることができる。従って、このような観点から、傾斜部３１５ａの形状としては、断面が略円弧状となるように形成することが好ましい。
【００６１】
蓋開閉機構３２０は、蓋本体３１０を連結部３１３において折曲及び伸長させることにより、開口部５０ａの開閉動作を行う。具体的には、蓋開閉機構３２０は、主に、伸縮機構と、閉動作駆動手段と、開動作駆動手段とを有する。本実施形態に係る伸縮機構は、例えば、巻取りドラム３２１と、シャフト３２３と、２つのシャフト支持部３２７と、支持台３２９と、を有し、本実施形態に係る閉動作駆動手段及び開動作駆動手段は、本実施形態に係るドラム駆動手段の一例としてのドラム駆動モータ３２５を有する。
【００６２】
巻き取りドラム３２１は、蓋本体３１０の一端部に連結され、蓋本体３１０を巻き取る略円柱状の部材である。シャフト３２３は、例えば、巻き取りドラム３２１の中心軸を貫通するように設けられており、その両端がそれぞれシャフト支持部３２７により支持されている。シャフト支持部３２７は、支持台３２９上に固定設置される。
【００６３】
また、ドラム駆動モータ３２５は、その回転力により、巻取りドラム３２１を回転させる駆動力を与える。このドラム駆動モータ３２５は、例えば、シャフト３２３の一端に連結され、シャフト３２３を回転させることにより、巻き取りドラム３２１を回転させる。このとき、蓋本体３１０の一端が巻き取りドラム３２１に連結されているので、ドラム駆動モータ３２５により、巻き取りドラム３２１が溶融金属容器５０の位置する側とは反対方向に向かって回転させられると、蓋本体３１０は、連結部３１３において同じ方向に折曲され、巻き取りドラム３２１に巻き取られる。一方、ドラム駆動モータ３２５により、巻き取りドラム３２１が溶融金属容器５０の位置する側と同じ方向に向かって回転させられると、蓋本体３１０は、連結部３１３において伸長され、巻き取りドラム３２１から解かれる。
【００６４】
次に、上述したような構成を有する本実施形態に係る溶融金属容器用蓋３００の動作について説明する。
【００６５】
まず、開口部５０ａの閉動作について説明する。図４に示すように、蓋本体３１０が開口部５０ａを覆っていない状態で、ドラム駆動モータ３２５により、巻き取りドラム３２１が溶融金属容器５０の位置する側と同じ方向に向かって回転させられると、蓋本体３１０は、連結部３１３において伸長され、巻き取りドラム３２１から解かれる。巻き取りドラム３２１から解かれた蓋本体３１０は、開口部５０ａを閉塞するように伸長し、開口部５０ａが閉塞状態となる。
【００６６】
次に、開口部５０ａの開動作について説明する。上記の開口部５０ａが閉塞状態となっている場合に、ドラム駆動モータ３２５により、巻き取りドラム３２１が溶融金属容器５０の位置する側とは反対方向に向かって回転させられると、蓋本体３１０は、連結部３１３において同じ方向に折曲され、巻き取りドラム３２１に巻き取られる。巻き取りドラム３２１に巻き取られた蓋本体３１０は、開口部５０ａを開放するように折曲され、開口部５０ａが開放状態となる。
【００６７】
次に、図６を参照しながら、伸長誘導部材３１５の動作について説明する。なお、図６は、本実施形態に係る伸長誘導部材３１５の動作を説明するための説明図である。
【００６８】
まず、図６（ａ）に示す状態から、蓋本体３１０が伸長して、溶融金属容器５０上を移動する場合を考える。このとき、例えば、溶融金属容器５０上に、付着した溶鋼が固化して形成された突起６０が存在するとする。この場合には、伸長誘導部材３１５の傾斜部３１５ａが円弧状の形状をしているため、容易に突起６０を乗り越えることができ、図６（ｂ）に示すように、蓋本体３１０が突起６０を乗り越えて溶融金属容器５０上に位置するようになる。このとき、伸長誘導部材３１５は、連結部３１３が折曲されることにより、溶融金属容器５０の側壁付近に位置する。
【００６９】
［第４の実施形態］
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら、本発明の第４の実施形態に係る溶融金属容器用蓋の構成について説明する。なお、図７Ａは、本発明の第４の実施形態に係る溶融金属容器用蓋４００の構成を示す斜視図であり、図７Ｂの上図は、本実施形態に係る蓋本体４１０の構成を示す上面図であり、図７Ｂの下図は、図７Ｂの上図をＸ−Ｘ線で切断した断面図である。
【００７０】
図７Ａに示すように、本実施形態に係る溶融金属容器用蓋４００は、溶融金属容器５０の開口部５０ａを開閉可能なように固定設置されている。具体的には、溶融金属容器用蓋４００は、開口部５０ａを開閉自在に設けられた蓋本体４１０と、開口部５０ａの開閉動作を行う蓋開閉機構４２０と、を備える。
【００７１】
蓋本体４１０は、図７Ｂに示すように、単一の板状の断熱材４１１と、断熱材４１１上に当該断熱材４１１の幅方向に延設された１または２以上（図７Ｂでは、１０本）の棒状の補強部材４１３と、断熱材４１１及び補強部材４１３の周囲を被覆する耐火繊維からなるクロス４１５と、からなる。この断熱材４１１は、セラミックペーパーで形成された折曲可能な板状の耐火材からなる。このように、本実施形態に係る溶融金属容器用蓋４００においては、蓋本体４１０の材質として、従来のように、質量の大半を占める重い鉄皮を用いず、断熱材４１１としては支持構造が不要で軽量のセラミックペーパーを用いているため、大幅な軽量化を図ることができる。従って、操業上一度に処理可能な溶融金属量が大幅に増加し、生産量を向上させることができる。
【００７２】
このようなセラミックペーパーとしては、例えば、アルミナ−シリカ質の材質からなり、１２００℃以上において、ＪＩＳ−Ｒ３３１１−１９９１に記載の加熱線収縮率が３％以下のものを使用することができる。加熱線収縮率が３％以下となる温度の上限は、現実的には１７００℃程度である。なお、セラミックファイバーブランケットまたは断熱質ボード中の成分としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３が４８質量％、ＳｉＯ２が５２質量％からなるものが挙げられる。
【００７３】
また、補強部材４１３は、断熱材４１１の幅方向（本実施形態では、断熱材４１１の蓋本体４１０の伸長方向に対して垂直な方向）における断熱材４１１のたわみを防止する。このような補強部材４１３としては、例えば、金属製の棒や金属製の管等の形態を有するものが挙げられるが、これらには限られず、断熱材４１１の長手方向のたわみを防止する機能を有するものであれば、いかなる形態のものであってもよい。
【００７４】
本実施形態では、補強部材４１３の両端部は蓋本体４１０の端部から突出するように設けられている。そして、各補強部材４１３の端部を貫通して隣り合う補強部材４１３を連結するように伸長補助ワイヤ９３０が取り付けられている。この伸長補助ワイヤ９３０は、その一端が最も後端部側（蓋本体４１０の伸長方向と逆側）の補強部材４１３に取り付けられており、他端がワイヤ駆動モータ９３１に取り付けられている。また、伸長補助ワイヤ９３０は、図７Ｂに示すように、補強部材４１３の端部の両脇に取り付けられたワイヤグリップ９４０により蓋本体４１０に固定される。さらに、伸長補助ワイヤ９３０は、シリンダ９２０により鉛直方向に上下動可能なガイドレール９１０上を水平方向に移動するように、ガイドレール９１０の周囲に配置される。この伸長補助ワイヤ９３０上に蓋本体４１０が載置されることにより、蓋開閉機構４２０による蓋本体４１０の伸長がより円滑に行われるようになる。
【００７５】
なお、以上のガイドレール９１０、シリンダ９２０、伸長補助ワイヤ９３０及びワイヤ駆動モータ９３１により、本実施形態に係る伸長補助機構９００を構成しているが、この伸長補助機構９００の詳細については後述する。また、伸長補助機構９００は、図７Ａにおいては、説明の都合上、溶融金属容器５０の片側だけに示してあるが、溶融金属容器５０の両側に１対ずつ設けられている（図７Ｂを参照）。
【００７６】
断熱材４１１及び補強部材４１３は、蓋本体４１０の耐熱性を向上させるために、耐火繊維からなるクロス４１５で被覆されている。このクロス４１５としては、例えば、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質またはスピネル質の耐火繊維からなるものを使用することができる。また、図７Ｂの上図及び下図に示すように、このクロス４１５は、例えば、補強部材４１３の両側部４１５ａにおいて、補強部材４１３の長さ方向（断熱材４１１の幅方向）に、アルミナ長繊維等により断熱材４１１に縫製されている。なお、図７Ｂの下図においては、アルミナ長繊維等により縫製される両側部４１５ａが、１つの補強部材４１３の両側（２箇所）しか描かれていないが、その他の部分については、紙面のスペースの都合上省略しており、本実施形態に係る蓋本体４１０では、他の補強部材４１３の両側についてもアルミナ長繊維等により縫製されている。
【００７７】
蓋本体４１０は、上述したような折曲可能な断熱材４１１を使用することにより、断熱材４１１における補強部材４１３が存在しない位置（折曲位置）において折曲可能となる。従って、蓋本体４１０は、複数の折曲位置において同一方向に折曲されることにより巻き取り自在となり、後述する蓋開閉機構４２０により、蓋本体４１０の巻き取り及び伸長を行うことにより、蓋本体４１０の溶融金属容器５０に対する着脱作業を行うことなく、溶融金属容器５０の開口部５０ａの開閉動作を自動で行うことができるようになる。
【００７８】
ここで、本実施形態に係る蓋本体４１０は、蓋本体４１０の他端部（蓋本体４１０の伸長方向先端部）に設けられた伸長誘導部材４１７をさらに有していてもよい。この伸長誘導部材４１７の構成及び動作は、上述した第３の実施形態に係る伸長誘導部材３１５の構成及び動作と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
蓋開閉機構４２０は、蓋本体４１０を折曲位置において折曲及び伸長させることにより、開口部５０ａの開閉動作を行う。具体的には、蓋開閉機構４２０は、主に、伸縮機構と、閉動作駆動手段と、開動作駆動手段とを有する。本実施形態に係る伸縮機構は、例えば、巻取りドラム４２１と、シャフト４２３と、２つのシャフト支持部４２７と、支持台４２９と、を有し、本実施形態に係る閉動作駆動手段及び開動作駆動手段は、本実施形態に係るドラム駆動手段の一例としてのドラム駆動モータ４２５を有する。
【００８０】
巻き取りドラム４２１は、蓋本体４１０の一端部に連結され、蓋本体４１０を巻き取る略円柱状の部材である。シャフト４２３は、例えば、巻き取りドラム４２１の中心軸を貫通するように設けられており、その両端がそれぞれシャフト支持部４２７により支持されている。シャフト支持部４２７は、支持台４２９上に固定設置される。
【００８１】
また、ドラム駆動モータ４２５は、その回転力により、巻取りドラム４２１を回転させる駆動力を与える。このドラム駆動モータ４２５は、例えば、シャフト４２３の一端に連結され、シャフト４２３を回転させることにより、巻き取りドラム４２１を回転させる。このとき、蓋本体４１０の一端が巻き取りドラム４２１に連結されているので、ドラム駆動モータ４２５により、巻き取りドラム４２１が溶融金属容器５０の位置する側とは反対方向に向かって回転させられると、蓋本体４１０は、折曲位置において同じ方向に折曲され、巻き取りドラム４２１に巻き取られる。一方、ドラム駆動モータ４２５により、巻き取りドラム４２１が溶融金属容器５０の位置する側と同じ方向に向かって回転させられると、蓋本体４１０は、折曲位置において伸長され、巻き取りドラム４２１から解かれる。
【００８２】
次に、上述したような構成を有する本実施形態に係る溶融金属容器用蓋４００の動作について説明する。
【００８３】
まず、開口部５０ａの閉動作について説明する。図７Ａに示すように、蓋本体４１０が開口部５０ａを覆っていない状態で、ワイヤ駆動モータ９３１の回転により、伸長補助ワイヤ９３０が巻き取られると、ガイドレール９１０上において伸長補助ワイヤ９３０が伸長方向に向かって移動する。すると、この伸長補助ワイヤ９３０の移動に伴い、ワイヤグリップ９４０により伸長補助ワイヤ９３０が固定された蓋本体４１０は、折曲位置において伸長され、巻き取りドラム４２１から解かれる。巻き取りドラム４２１から解かれた蓋本体４１０は、開口部５０ａを閉塞するように伸長し、開口部５０ａが閉塞状態となる。
【００８４】
次に、開口部５０ａの開動作について説明する。上記の開口部５０ａが閉塞状態となっている場合に、ドラム駆動モータ４２５により、巻き取りドラム４２１が溶融金属容器５０の位置する側とは反対方向に向かって回転させられると、蓋本体４１０は、折曲位置において同じ方向に折曲され、巻き取りドラム４２１に巻き取られる。巻き取りドラム４２１に巻き取られた蓋本体４１０は、開口部５０ａを開放するように折曲され、開口部５０ａが開放状態となる。
【００８５】
なお、本実施形態では、開口部５０ａの閉動作（蓋本体４１０の伸長動作）をワイヤ駆動モータ９３１の駆動により行っているが、蓋本体４１０の伸長動作をドラム駆動モータ４２５の駆動により行ってもよい。この場合、ドラム駆動モータ４２５の回転方向は、開口部５０ａの開動作（蓋本体４１０の巻き取り動作）の場合と逆方向となる。
【００８６】
［本発明の第２〜第４の実施形態に係る伸長補助機構について］
次に、図８Ａ〜図８Ｃを参照しながら、上述した第２〜第４の実施形態に係る溶融金属容器用蓋２００、３００及び４００、すなわち、巻取り式の溶融金属容器用蓋の伸長が円滑に行われるようにするための伸長補助機構について説明する。なお、図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の第２〜第４の実施形態で用いられる伸長補助機構９００の構成及び動作を示す説明図である。
【００８７】
図８Ａに示すように、伸長補助機構９００は、ガイドレール９１０と、シリンダ９２０と、シリンダ支持部９２５と、伸長補助ワイヤ９３０と、ワイヤ駆動モータ９３１とを有する。
【００８８】
ガイドレール９１０は、溶融金属容器５０の両脇に１本ずつ設けられ、伸長した蓋本体２１０、３１０または４１０（以下、「蓋本体３１０」を例に挙げる。）の溶融金属容器５０上での移動を案内する。シリンダ９２０は、各ガイドレール９１０の両端部近傍の底部を支持するように設けられ、ガイドレール９１０の鉛直方向の高さを調整する。このシリンダ９２０は、シリンダ内弁９２３がシリンダ外壁９２１の内部に挿入され、空気等のガスの力によりシリンダ内弁９２３が鉛直方向に上下動する。また、シリンダ９２０は、底部がシリンダ支持部９２５により支持され、固定されている。
【００８９】
伸長補助ワイヤ９３０は、ガイドレール９１０上を水平方向に移動するように、ガイドレール９１０の周囲に配置される。また、伸長補助ワイヤ９３０は、ワイヤ駆動モータ９３１の先端部に連結され、ワイヤ駆動モータ９３１の回転力により、タイヤチェーンのような形態で回転し、これにより、ガイドレール９１０上を水平方向に移動する。この伸長補助ワイヤ９３０上に蓋本体３１０が載置されることにより、蓋本体３１０の伸長がより円滑に行われるようになる。なお、本実施形態では、ワイヤ状の形態を有する伸長補助ワイヤ９３０を使用しているが、チェーン状の形態を有するものを使用してもよい。また、ワイヤ駆動モータ９３１は、図８Ａにおいては、説明の都合上、片側だけに示してあるが、２本の伸長補助ワイヤ９３０に対応して２つ設けられている。
【００９０】
次に、上述した構成を有する伸長補助機構９００の動作について説明する。
【００９１】
まず、図８Ａに示すように、シリンダ９２０は最も縮んだ状態にあり、これにより、ガイドレール９１０は、溶融金属容器５０の上面（開口面）よりも下方の待機位置に位置している。
【００９２】
次に、図８Ｂに示すように、この状態で、蓋開閉機構２２０により蓋本体３１０が伸長された場合には、シリンダ９２０によりガイドレール９１０を溶融金属容器５０の上面より高い位置まで上昇させ、固定する。ここで、蓋本体３１０は、伸長補助ワイヤ９３０と接触するようにし、この状態でワイヤ駆動モータ９３１を駆動することにより、蓋本体３１０の伸長（引き出し）を補助する。
【００９３】
さらに、図８Ｃに示すように、蓋本体３１０が開口部５０ａの全面を覆った後に、シリンダ９２０によりガイドレール９１０を下降させ、蓋本体３１０を溶融金属容器５０の上面に密着させる。
【００９４】
このように、伸長補助機構９００は、蓋本体２１０，３１０の伸長動作を補助するとともに、蓋本体２１０，３１０を溶融金属容器５０の上面に密着させることができる。
【００９５】
以上説明したような本発明の第１〜第３の実施形態に係る溶融金属容器用蓋によれば、溶融金属容器用蓋の質量軽減を図ることができ、しかも、該蓋本体が自動伸縮方式または自動巻取り方式の適用により溶融金属の受湯前の予熱、受湯、精錬、容器口周りの付着物除去作業時等で着脱作業が発生しないため、溶融金属容器の物流上の制約の回避や、溶融金属用蓋の質量軽減による一回当りの受湯量の増加等により、生産量向上を可能とすることができる。すなわち、受湯可能な溶湯の質量は、クレーン定格荷重−（溶融金属容器の質量＋溶融金属容器用蓋の質量＋受湯時の溶融金属容器への流入スラグ質量）で表されるため、一回当りの受湯量を増加させることができ、生産量を向上させることができる。
【００９６】
また、耐火物ライニングの保熱を図ることができ、溶融金属（溶鋼等）温度の低下防止を図ることができるとともに、耐火物内の温度分布変動幅が少なくなり、耐火物の寿命向上にも大きく寄与できる。
【００９７】
続いて、図９を参照しながら、第２〜第４の実施形態に係る蓋本体２１０、３１０、４１０の長手方向のたわみを補強する補強部材が設けられている場合における、補強部材と伸長補助ワイヤ９３０との固定方法の一例について説明する。なお、図９は、本発明の第４の実施形態に係る補強部材４１３と伸長補助ワイヤ９３０との固定方法の一例を示す説明図である。また、以下の説明では、補強部材として、本発明の第４の実施形態に係る補強部材４１３を例に挙げて説明する。
【００９８】
図９の上図に示すように、補強部材４１３の端部には、補強部材４１３を蓋本体１１０の伸長方向に貫通するように２つのワイヤ取り付け用孔４１３ａが形成されている。また、図９の下図に示すように、ワイヤ取り付け用孔４１３ａに挿入された伸長補助ワイヤ９３０は、ワイヤグリップ９４０により蓋本体４１０に固定される。このワイヤグリップ９４０は、図９の中図に示すように、２つの貫通孔が設けられたワイヤ固定部材９４１と、Ｕ字型ボルト９４２と、ナット９４３とからなり、ワイヤ固定部材９４１にＵ字型ボルト９４２が挿入され、Ｕ字型ボルト９４２の先端がナット９４３により締め付けられる。そして、この状態で、伸長補助ワイヤ９３０が、ワイヤ固定部材９４１とＵ字型ボルト９４２とにより狭持されることにより、伸長補助ワイヤ９３０が固定される。
【００９９】
以上のようにして伸長補助ワイヤ９３０がワイヤグリップ９４０により蓋本体４１０に固定されることで、上述した伸長補助機構９００によって蓋本体４１０の伸長動作が補助される。
【０１００】
ただし、上述した固定方法は、あくまで補強部材と伸長補助ワイヤ９３０との固定方法の一例であり、例えば、以下の方法等により補強部材と伸長補助ワイヤ９３０とを固定してもよい。
【０１０１】
補強部材の端部の加工方法としては、図９に示したようなワイヤ取り付け用孔を形成し、次いで、補強部材の端部へ孔を有する平板をネジ留めや溶接等により取り付けることなどにより、伸長補助ワイヤ９３０の取り付け部を設け、以下の方法で、伸長補助ワイヤと補強部材とを繋留する。この場合、補強部材端部と伸長補助ワイヤとの固定方法としては、ネジ留め、クリップ留め、ロウ付けやその他の方法を使用できる。
【実施例】
【０１０２】
次に、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
【０１０３】
以下に説明する実施例では、本発明を適用した溶融金属容器用蓋と従来の鉄皮を有する鍋蓋との比較実験を行った。具体的には、実施例１，２，３，４，比較例１，２共に、溶融金属容器用の耐火材としてアルミナ−マグネシア質のものを用い、その化学成分として、Ａｌ２Ｏ３が９０質量％、ＭｇＯが８質量％、ＣａＯが２質量％であり、１５００℃で、ＪＩＳ−Ｒ２５５４−１９７６に記載の線変化率が０．６％のキャスタブルを用いた。
【０１０４】
一方、溶融金属容器用の蓋については、耐火材としてＡｌ２Ｏ３が４７．１質量％、ＳｉＯ２が５２．３質量％からなり、１２６０℃においてＪＩＳ−Ｒ３３１１−１９９１に準じて測定した、ＪＩＳ−Ｒ３３１１−１９９１に記載の加熱線収縮率が２．５％の断熱質ボードを用いた。また、耐火材を被覆する耐火クロスとしては、アルミナ質の耐火繊維を用いた。また、実施例４では、補強部材として、ＳＵＳ３０４の鋼管を用いた。
【０１０５】
また、比較例１の断熱キャスタブルについては、最高使用温度１３００℃、その化学成分は、Ａｌ２Ｏ３が６０質量％、ＳｉＯ２が３０質量％、ＣａＯが１０質量％のものを用い、比較例２のセラミックファイバーは、最高使用温度１４００℃、その化学成分は、Ａｌ２Ｏ３が３５質量％、ＳｉＯ２が５０質量％、ＺｒＯ２が１５質量％ものを用いた。
【０１０６】
比較例１は、従来型の鍋蓋であり、鉄皮の内面にキャスタブル保持用のスタッドを取り付けた該鉄皮に断熱キャスタブルを２００ｍｍ厚さに施工したものである。また、比較例２は鉄皮の内面に前記材質のセラミックファイバーをスタッドボルトにより固定したものである。さらに、比較例２で用いた補助蓋は、溶融金属（本実施例では溶鋼）の保温のために、溶融金属容器（本実施例では溶鋼鍋）に開閉可能に装着される蓋である。
【０１０７】
また、溶融金属容器としては容量が２００トンの溶鋼鍋を用い、保熱終了から受鋼後、鋳造、保熱場移動までの一連の溶鋼鍋のサイクルにおける蓋開閉に要した時間をロス時間と称し、各ケ−スで比較した。各ケ−スの保温効果については、以下の通りとした。
（１）受鋼時の温度下がり：受鋼時の出鋼溶鋼温度と受鋼後の鍋中溶鋼温度の差で表した。
（２）鋳造時の温度下がり：鋳造のためにタンディッシュの上方に鍋が到着・配置された時の溶鋼温度から、鍋からタンディッシュへの注湯終了時の鍋中溶鋼温度の差で表した。
【０１０８】
なお、これらの温度下がり値は、各出鋼毎に測定し、鍋使用期間の平均値である。また、受鋼時の温度下がりとしては、一般に５℃以上差があれば、保温効果に有意な差があるといえ、鋳造時の温度下がりとしては、一般に５℃以上差があれば、保温効果に有意な差があるといえる。
【０１０９】
本実験条件及び結果を下記の表１に示す。なお、保熱の耐火物ライニングに及ぼす影響として、ライニング寿命の比較結果についても同表に記載した。
【０１１０】
【表１】
0004901801.tif 000002
【０１１１】
上記表１において、開口部面積比（％）とは、「鍋上端の開口部の面積」に対する「蓋と鍋開口部との垂直方向の隙間の面積  ＋  蓋と鍋開口部との水平方向の隙間の面積」の比（％）を示し、鍋耐火物寿命（ヒート）とは、ウエアライニング材の残存厚みの使用限界までの受鋼回数であり、蓋寿命（ヒート）とは、蓋本体耐火材料が損傷するまでの受鋼回数である。
【０１１２】
表１に示すように、本発明を適用した実施例１、２、３、４のいずれも、従来型の鍋蓋を採用した比較例１、２と比較して、ロス時間が約１０分の１と顕著に短縮されることがわかった。この結果から、本発明によれば、従来よりも生産量を顕著に向上させることができることが示唆された。
【０１１３】
また、実施例１、２、３、４では、比較例１、２よりも受鋼時及び鋳造時の温度下がりが５℃以上小さくなっていることがわかった。この結果から、本発明によれば、従来よりも溶融金属容器中の溶融金属の保温効果を顕著に向上させることができることが示唆された。さらに、これにより、溶融金属容器のライニングに使用されている耐火物内の温度分布変動幅を少なくすることができるため、実施例１、２、３、４では、比較例１、２よりも鍋耐火物寿命が延びていることがわかる。
【０１１４】
蓋の寿命については、実施例１、２、３、４においても、十分な耐火性を有する材質が用いられているため、比較例１、２とほぼ同程度の寿命を有していた。
【０１１５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る溶融金属容器用蓋の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る溶融金属容器用蓋の構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示した溶融金属容器用蓋のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る溶融金属容器用蓋の構成を示す斜視図である。
【図５】同実施形態に係る伸長誘導部材の構成を示す上面図、側面図、及び側面図の拡大図である。
【図６】同実施形態に係る伸長誘導部材の動作を説明するための説明図である。
【図７Ａ】本発明の第４の実施形態に係る溶融金属容器用蓋の構成を示す斜視図である。
【図７Ｂ】上図は、同実施形態に係る蓋本体の構成を示す上面図であり、下図は、上図をＸ−Ｘ線で切断した断面図である。
【図８Ａ】本発明の第２〜第４の実施形態で用いられる伸長補助機構の構成及び動作を示す説明図である。
【図８Ｂ】本発明の第２〜第４の実施形態で用いられる伸長補助機構の構成及び動作を示す説明図である。
【図８Ｃ】本発明の第２〜第４の実施形態で用いられる伸長補助機構の構成及び動作を示す説明図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る補強部材と伸長補助ワイヤとの固定方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１７】
５０    溶融金属容器
５０ａ    開口部
１００    溶融金属容器用蓋
１１０    蓋本体
１１１    断熱材
１１３    連結部
１２０    蓋開閉機構
１２１    リンク部材
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ    ヒンジ部
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ    滑車
１２４    ワイヤ
１２５    駆動モータ
１２６    可動支持部
１２７    可動支持部
１２８    弾性体
１２９    固定支持部
２００    溶融金属容器用蓋
２１０    蓋本体
２１１    断熱材
２１３    連結部
２２０    蓋開閉機構
２２１    アクチュエータ
２２５    通気ノズル
３００    溶融金属容器用蓋
３１０    蓋本体
３１１    断熱材
３１３    連結部
３１５    伸長誘導部材
３２０    蓋開閉機構
３２１    巻き取りドラム
３２５    ドラム駆動モータ
４００    溶融金属容器用蓋
４１０    蓋本体
４１１    断熱材
４１３    補強部材
４１５    クロス
４１７    伸長誘導部材
４２０    蓋開閉機構
４２１    巻き取りドラム
４２５    ドラム駆動モータ
９００    伸長補助機構
９１０    ガイドレール
９２０    シリンダ
９３０    伸長補助ワイヤ
９３１    ワイヤ駆動モータ
９４０    ワイヤグリップ
【図１】
0004901801.tif 000003
【図２】
0004901801.tif 000004
【図３】
0004901801.tif 000005
【図４】
0004901801.tif 000006
【図５】
0004901801.tif 000007
【図６】
0004901801.tif 000008
【図７Ａ】
0004901801.tif 000009
【図７Ｂ】
0004901801.tif 000010
【図８Ａ】
0004901801.tif 000011
【図８Ｂ】
0004901801.tif 000012
【図８Ｃ】
0004901801.tif 000013
【図９】
0004901801.tif 000014