JP6987684B2 - スライディングノズル装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶鋼鍋等の溶融金属容器の底に取り付けられて溶融金属の流量制御を行うスライディングノズル装置に関し、特にスライディングノズル装置におけるスライド金枠の開閉機構に関する。

スライディングノズル装置は、２枚又は３枚のノズル孔を有する耐火物製のプレートを高圧で挟んだ状態（面圧を負荷した状態）で、これらのうち１枚のプレートをスライド（摺動）することにより、ノズル孔の開度を変えて溶融金属の流量を制御する。

プレートは数回の使用で寿命となるため、プレートの交換時あるいは損傷状態をチェックする場合にはスライド金枠を開く必要がある。この際、溶鋼鍋の底に取り付けられたスライディングノズル装置であれば、溶鋼鍋を横にした状態で溶鋼鍋の底側からスライド金枠及び開閉金枠を開かなければならない。このときスライディングノズル装置はスライド金枠のスライド方向が鉛直方向になるように位置する場合が多い。

このようなスライディングノズル装置においては、スライド金枠が開閉金枠に保持されているタイプと、スライド金枠が固定金枠に回動可能に保持されているタイプがある。このうち後者のタイプで、しかもプレートに面圧を負荷するための弾性体保持部も固定金枠に回動可能に保持されている場合には、弾性体保持部とスライド金枠とが当たってしまうため、スライド金枠を固定金枠に対して大きな角度で開くことができず十分な作業スペースが確保できない問題がある。

そこでスライド金枠を大きな角度で開くための改善として、特許文献１には、図５及び図６に示すように、弾性体保持部４の長手方向の端部側に固定金枠２から伸延しかつ溶融金属容器とは反対側に伸びるブラケット７を設け、ブラケット７に開閉アーム８の一端を回動可能に設け、開閉アーム８の他端をスライド金枠３に設けたスライド金枠側連結部９に連結したスライド金枠の開閉機構が開示されている。
そして、ブラケット７を固定金枠２から伸延しかつ溶融金属容器とは反対側に伸びるように設けることで、スライド金枠３の回動軸を弾性体保持部４から離すことができるため、スライド金枠３と弾性体保持部４との接触を防止することができるとされている。

しかしながら、特許文献１で開示された実施例のようにスライド金枠を１つの開閉アームで保持する場合には、開閉アームの変形が生じたり、開閉の安定性が悪いという問題が生じることがあった。つまり、スライド金枠の開閉は人手で行うが、開閉時の抵抗が大きく大きな力を必要としスムーズな開閉ができない問題があった。

特開２０１７−１０９２０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、２つの弾性体保持部がそれぞれ固定金枠に回動可能に保持され、しかもスライド金枠を固定金枠に対して大きな角度で開くスライディングノズル装置において、開閉アームの変形を防止しスムーズに開閉することができるようにすることにある。

本発明によれば、次の（１）及び（２）のスライディングノズルが提供される。
（１）溶融金属容器の底に取り付けられるスライディングノズル装置であって、
固定金枠と、
固定金枠に対してスライド可能かつ回動可能になるように固定金枠に設けられたスライド金枠と、
固定金枠の両側に回動可能に保持される弾性体保持部とを有し、
さらに、弾性体保持部の長手方向の両端部側に固定金枠から伸延しかつ溶融金属容器とは反対側に伸びる第１のブラケットと第２のブラケットをそれぞれ設け、
これらのブラケットに第１の開閉アームと第２の開閉アームの基端部を回動可能に設け、
第１の開閉アームと第２の開閉アームの他端をスライド金枠に設けた第１のスライド金枠側連結部と第２のスライド金枠側連結部に連結し、
しかも、少なくとも一方の開閉アームとスライド金枠側連結部との間には弾性体を有し、
スライド金枠は２つの開閉アームで保持されこれらの回動軸を中心に回動するスライディングノズル装置。
（２）少なくとも一方のブラケットの貫通孔にストッパーを、その先端が開閉アームの基端部に弾性体によって押し付けられて当接するように設け、開閉アームの基端部にはストッパーの先端が嵌合可能な凹部を有する、（１）に記載のスライディングノズル装置。

本発明のスライディングノズル装置では、２つの開閉アームでスライド金枠を保持し、しかも開閉アームとスライド金枠側連結部との間には弾性体が介在しているため、開閉アームの変形を防止でき装置の寿命が向上する。また、開閉時に人手による大きな力を必要とせずにスムーズに開閉できるため作業が軽労化される。

本発明の一実施例によるスライディングノズル装置を示す正面図である。 図１のスライディングノズル装置のスライド金枠を開いた状態を示す正面図である。 図１のスライディングノズル装置の第１の開閉アーム付近の詳細図である。 図１のスライディングノズル装置の第２のブラケット付近の縦断面図である。 特許文献１のスライディングノズル装置の要部を示す斜視図である（特許文献１の図１）。 特許文献１のスライディングノズル装置の開閉アーム付近の詳細図である（特許文献１の図３）。

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。なお、スライディングノズル装置においてスライド金枠の開閉及びプレート交換は、スライド金枠を鉛直状態に立てた状態で行うので、図１から図４でもスライド金枠を鉛直状態に立てた状態として示している。

図１及び図２において、スライディングノズル装置１は、溶融金属容器の底に固定保持されしかも上部プレート５を保持する固定金枠２と、固定金枠２に対してスライド可能かつ回動可能に固定金枠２に設けられしかも下部プレート６を保持するスライド金枠３と、固定金枠２の両側に回動可能に設けられた弾性体保持部４を有している。この弾性体保持部４は、スライド金枠３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２に取り付けられている。それぞれの弾性体保持部４は、弾性体としてバネを保持するバネボックスを有し、固定金枠２に設けた回動軸に対して回動可能に取り付けられている。また、それぞれの弾性体保持部４は、スライド金枠３と摺動するための摺動部材も有している。

さらに、スライディングノズル装置１は、スライド金枠３の開閉機構として、弾性体保持部４の長手方向の下部の端部側において固定金枠２に設けられた第１のブラケット７ａと、この第１のブラケット７ａに回動可能に設けられた第１の開閉アーム８ａと、第１の開閉アーム８ａが連結するためにスライド金枠３に設けられた第１のスライド金枠側連結部９ａとを有する。
また、弾性体保持部４の長手方向の上部の端部側においても固定金枠２に設けられた第２のブラケット７ｂと、この第２のブラケット７ｂに回動可能に設けられた第２の開閉アーム８ｂと、第２の開閉アーム８ｂが連結するためにスライド金枠３に設けられた第２のスライド金枠側連結部９ｂとを有している
なお、前述の弾性体保持部４の長手方向とは、スライド金枠３（プレート）のスライド方向と同じである。

第１及び第２のブラケット７ａ、７ｂはＬ字型をしており、固定金枠２の長辺側側面から伸延しかつ溶融金属容器とは反対側に直角に伸びている。この第１及び第２のブラケット７ａ、７ｂのピン７１ａ、７１ｂの中心軸は第１及び第２の開閉アーム８ａ、８ｂの回動軸、すなわちスライド金枠３を開閉するときの回動軸となる。すなわち第１のヒンジ１１ａ、及び第２のヒンジ１１ｂを構成している。

スライディングノズル装置は前述のとおり、プレート交換時にはプレートを交換しやすくするためにスライド金枠３を鉛直状態に立ててプレートの摺動面が鉛直になる向きに位置することになる。図１に示すように、このプレート交換時の位置において、スライド金枠３の下部ノズル保持部３１の下側の側面に第１のスライド金枠側連結部９ａが、スライド金枠３の上側に第２のスライド金枠側連結部９ｂが取り付けられている。

第１のスライド金枠側連結部９ａは、図１及び図３に表れているようにその下側に設けたコイルバネ１０との当接面９１ａとこの当接面９１ａからスライド金枠３のスライド方向中心軸と平行に伸びる開閉アーム保持ロッド９２ａとを有している。また、開閉アーム保持ロッド９２ａは第１の開閉アーム８ａの連結ブロック８１ａの貫通孔に貫入している。

また、第２のスライド金枠側連結部９ｂは、図１及び図４に表れているようにその下側に設けた第２の開閉アーム８ｂの連結ブロック８１ｂとの当接面９１ｂと、この当接面９１ｂからスライド金枠３のスライド方向中心軸と平行に伸びる開閉アーム保持ロッド９２ｂとを有している。
そして、開閉アーム保持ロッド９２ｂの他端（下端）は下部ノズル保持部３１に固定保持されている。また、開閉アーム保持ロッド９２ｂは第２の開閉アーム８ｂの連結ブロック８１ｂの貫通孔に貫入している。
すなわち、第１の開閉アーム８ａ及び第２の開閉アーム８ｂの他端であるそれぞれの連結ブロック８１ａ、８１ｂはスライド金枠の重量を受けている。

面圧が負荷された状態でスライド金枠３が摺動する際は、開閉アーム保持ロッド９２ａ、９２ｂが連結ブロック８１ａ、８１ｂのそれぞれの貫通孔内を移動することができる。
ここで、図４において開閉アーム保持ロッド９２ｂは円柱状で、その一端（当接面９１ｂ側）に外径が大きい拡大部９２ｂ−１を有している。そしてスライド金枠３が下限位置までスライドした面圧解除後には図４に示すように、開閉アーム保持ロッド９２ｂの拡大部９２ｂ−１が第２の開閉アーム８ｂの連結ブロック８１ｂの貫通孔８１ｂ−１と小さな隙間の状態で嵌合する。さらにこのとき、第２のスライド金枠側連結部９ｂの当接面９１ｂと第２の開閉アーム８ｂのスライド金枠受け面８３ｂ、並びに連結部ブロック８１ｂのスライド金枠側の面とスライド金枠の表面とが当接する。これらの２箇所の当接によって、スライド金枠３を開く際に、スライド金枠３が開閉アーム８ａ，８ｂに対して回動することを防止している。

またここで、図３を参照すると、第１のスライド金枠側連結部９ａの当接面９１ａと第１の開閉アーム８ａの連結ブロック８１ａのスライド金枠受け面８３ａとの間に弾性体としてコイルバネ１０（圧縮コイルバネ）が保持されている。このコイルバネ１０はコイルバネの中を開閉アーム保持ロッド９２ａが貫通することで保持されている。つまり、第１の開閉アーム８ａはコイルバネ１０を介してスライド金枠３の荷重を受けている。そしてここに適切な反発力のコイルバネ１０を配置することで第１の開閉アーム８ａと第２の開閉アーム８ｂとにほぼ均等な荷重が掛かるようになっている。

一方、図４はスライド金枠３を完全に閉じた状態における第２のヒンジ１１ｂのピン７１ｂの中心軸を含む縦断面図である。第２のブラケット７ｂにはピン７１ｂの中心軸を対称に２つの貫通孔７２ｂを有し、この貫通孔７２ｂ内に先端が半球になったストッパー７３ｂが第２の開閉アーム８ｂの基端部８５ｂに弾性体としてのコイルバネ７４ｂで押し付けられた状態で配置されている。なお、第２の開閉アームの基端部８５ｂの上面にはストッパー７３ｂの先端が嵌合することができる球面状の凹部８６ｂをピン７１ｂの中心軸を対称に２か所に有している。またコイルバネ７４ｂの撓み量の調整はコイルバネ７４ｂを抑えているボルト７５ｂで調整可能となっており、ストッパー７３ｂの押し付け力を調整することができる。すなわちこのボルト７５ｂによる調整で、ストッパー７３ｂを解除するための力を調整することができる。

次に、本発明のスライディングノズル装置の動きについて説明する。
プレートを交換する際には、スライド金枠３が最も下側に移動した状態となり、スライド金枠の第１のスライド金枠側連結部９ａは第１の開閉アームの連結ブロック８１ａにコイルバネ１０を介して載った状態になり、スライド金枠３の第２のスライド金枠側連結部９ｂは第２の開閉アームの連結ブロック８１ｂ上に載った状態になっている。この状態で、コイルバネ１０によってスライド金枠３の重量は連結ブロック８１ａと連結ブロック８１ｂとにほぼ均等に掛かるようになっている。そしてスライド金枠３を開閉する際には、コイルバネ１０によってスライド金枠３の重量を２つの開閉アーム８ａ、８ｂに分散できるため、開閉アーム８ａ、８ｂの変形を防止することができる。また、コイルバネ１０と２つの開閉アーム８ａ、８ｂとによって開閉中のスライド金枠３の姿勢を保つことができ、しかも２つのヒンジ部１１ａ、１１ｂに掛かる重量をほぼ均等にすることができるため大きな力を必要とせずスムーズに開閉することができる。

一方、図４のようにスライド金枠３を完全に閉じたときには、第２のブラケット７ｂに設けた２つのストッパー７３ｂの先端が第２の開閉アーム８ｂの基端部８５ｂに設けた２か所の凹部８６ｂに嵌合するためスライド金枠３の回動を止めることができる。このため次に弾性体保持時部４を閉じる作業を行う際にもスライド金枠３が開くことがないため、作業の安全性が高まり、作業能率も改善される。
スライド金枠３を開くときには、人手でスライド金枠３を回動することで容易にストッパー７３ｂが解除される。そして、スライド金枠３を１８０度開いた際には、再び開閉アーム８ｂの基端部８５ｂに設けた２か所の凹部８６ｂに２個のストッパー７３ｂが嵌合する。このため、溶鋼鍋が傾いていてもスライド金枠３を開いた状態で固定することができる。さらにプレートの着脱作業中にスライド金枠が動くことなく安全に作業を行うことができる。また、ストッパー７３ｂと凹部８６ｂによるスライド金枠の固定機構は任意の位置に複数設けることができ、必要な位置でスライド金枠の開閉の動きを止めることができる。

なお、この実施例では、プレート交換時に下側になる第１の開閉アーム８ａと第１のスライド金枠側連結部９ａとの間に弾性体（圧縮コイルバネ）を設けたが、これに代えて、プレート交換時に上側になる第２の開閉アーム８ｂと第２のスライド金枠側連結部９ｂとの間に弾性体を設けてもよく、上側と下側の両方に弾性体を設けてもよい。なお、上側に弾性体を設ける場合、その弾性体は例えば引張コイルバネとしてもよい。
また、この実施例では、プレート交換時に上側になる第２のブラケット７ｂ側にストッパー７３ｂを設けたが、これに代えて、プレート交換時に下側になる第１のブラケット７ａ側にストッパーを設けてもよく、上側と下側の両方にストッパーを設けてもよい。この場合、上下のストッパーの機構は同じでよい。

１ スライディングノズル装置
２ 固定金枠
３ スライド金枠
３１ 下部ノズル保持部
４ 弾性体保持部
５ 上部プレート
６ 下部プレート
７ａ 第１のブラケット
７ｂ 第２のブラケット
７１ａ ピン
７１ｂ ピン
７２ｂ 貫通孔
７３ｂ ストッパー
７４ｂ コイルバネ
７５ｂ ボルト
８ａ 第１の開閉アーム
８ｂ 第２の開閉アーム
８１ａ 連結ブロック
８１ｂ 連結ブロック
８１ｂ−１ 貫通孔
８３ａ スライド金枠受け面
８３ｂ スライド金枠受け面
８５ｂ 基端部
８６ｂ 凹部
９ａ 第１のスライド金枠側連結部
９ｂ 第２のスライド金枠側連結部
９１ａ 当接面
９１ｂ 当接面
９２ａ 開閉アーム保持ロッド（突起）
９２ｂ 開閉アーム保持ロッド（突起）
９２ｂ−１ 拡大部
１０ コイルバネ
１１ａ ヒンジ
１１ｂ ヒンジ

Claims (3)

1. 溶融金属容器の底に取り付けられるスライディングノズル装置であって、
   固定金枠と、
   固定金枠に対してスライド可能かつ回動可能になるように固定金枠に設けられたスライド金枠と、
   固定金枠の両側に回動可能に保持される弾性体保持部とを有し、
   さらに、弾性体保持部の長手方向の両端部側に固定金枠から伸延しかつ溶融金属容器とは反対側に伸びる第１のブラケットと第２のブラケットをそれぞれ設け、
   これらのブラケットに第１の開閉アームと第２の開閉アームの基端部を回動可能に設け、
   第１の開閉アームと第２の開閉アームの他端をスライド金枠に設けた第１のスライド金枠側連結部と第２のスライド金枠側連結部に連結し、
   しかも、少なくとも一方の開閉アームとスライド金枠側連結部との間には弾性体を有し、
   スライド金枠は２つの開閉アームで保持されこれらの回動軸を中心に回動するスライディングノズル装置。
2. 第１の開閉アーム及び第２の開閉アームの他端でスライド金枠の重量を受けている請求項１に記載のスライディングノズル装置。
3. 少なくとも一方のブラケットの貫通孔にストッパーを、その先端が開閉アームの基端部に弾性体によって押し付けられて当接するように設け、開閉アームの基端部にはストッパーの先端が嵌合可能な凹部を有する、請求項１または請求項２に記載のスライディングノズル装置。

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