(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも外側面及び下面の一部を金属板で包囲したガス吹き込み用耐火物を備え、このガス吹き込み用耐火物の下面及び当該下面を包囲する金属板がスライディングノズル装置の上プレートの上面にモルタルを介して接合される上ノズルにおいて、少なくとも前記ガス吹き込み用耐火物の下面を包囲する金属板の下面に面する部分に、金属Ａｌ及びＣを含有する高強度モルタルを配置したことを特徴とする上ノズル。
【請求項２】
前記金属板の下面とガス吹き込み用耐火物の下面とを跨ぐように段差部を設け、この段差部に前記高強度モルタルを配置した請求項１に記載の上ノズル。
【請求項３】
前記高強度モルタルの厚みが３ｍｍ以上である請求項２に記載の上ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属の流量制御を行うスライディングノズル装置の上プレートの上面に接合される上ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
スライディングノズル装置は、溶融金属の流量制御を正確に行うことができるため、各種の溶融金属容器に広く利用されている。スライディングノズル装置は、一般的に２〜３枚のプレートを備え、一番上の上プレートの上面に上ノズルが接合される。
【０００３】
上ノズルとしては、そのノズル孔を通過する溶融金属流にガスを吹き込むためにガス吹き込み用耐火物を備えたものが知られている（例えば特許文献１）。ガス吹き込み用耐火物からノズル孔に向けてガスを吹き込むことで、上ノズルのノズル孔の壁面、及びスライディングノズル装置の下面側に接合される下ノズルや浸漬ノズルのノズル孔の壁面にアルミナ等の介在物が付着することを防止する。
【０００４】
このようなガス吹き込み用耐火物を備えた上ノズルの従来例を図４に示す。上ノズル１０Ｄのノズル本体１１は耐火れんがからなり、そのノズル本体１１のノズル孔１２側の下部にガス吹き込み用耐火物１３が組み込まれている。ガス吹き込み用耐火物１３は、その外側面全体と上面及び下面の一部が金属板１４で包囲されている。金属板１４とガス吹き込み用耐火物１３との接合部分にはモルタル１５が施工される。また、金属板１４とガス吹き込み用耐火物１３との間にはガスプール１６が設けられ、このガスプール１６にガス導管１７を接続してガスを供給する。ガスプール１６にガス吹き込み用耐火物１３のスリット１３ａが連通しており、スリット１３ａからノズル孔１２に向けてガスが吹き込まれる。
【０００５】
ガス吹き込み用耐火物１３は、ノズル本体１１への組み込みを容易に行うことができるように、ノズル本体１１の下方の開口部から装着するようにしている。このため、ガス吹き込み用耐火物１３の下面は上ノズル１０Ｄの下面側に露出する。したがって、上ノズル１０Ｄをスライディングノズル装置の上プレート２０に接合する際には、ガス吹き込み用耐火物１３の下面が上プレート２０の上面にモルタル２１を介して接合される。なお、金属板１４とノズル本体１１との間にもモルタル１５が施工される。
【０００６】
しかし、上ノズル１０Ｄでは、ガス吹き込み用耐火物１３を金属板１４で包囲することで、ガスリークを抑えるようにしているものの、実操業においては、依然としてガスリークが原因と見られる吹き込みガスの背圧の経時的な低下が発生しているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−６１５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ガス吹き込み用耐火物を備えた上ノズルにおいて、吹き込みガスの背圧の低下を抑制することにある、
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が実際に図４に示す上ノズル１０Ｄを実操業に供し、使用後の上ノズル１０Ｄを観察したところ、金属板１４の側面がガスプール１６側に大きく変形していることから、ガスリークのおもな原因は金属板１４の熱膨張であると考えられた。すなわち、金属板１４は耐火物よりも熱膨張率が大きいため、金属板１４が使用中に大きく熱膨張し、モルタルシールを壊して隙間が生じ、その隙間を経路としてガスリークが発生すると考えられた。
【００１０】
本発明者は、この金属板１４の熱膨張による隙間の発生現象に着目して検討を重ねた。その結果、金属板１４の上面及び側面は、耐火れんがからなるノズル本体１１で押さえ込まれているので、その部分にガスリークの原因となる隙間が発生する可能性は低く、ガスリークの原因となる隙間は、金属板１４の下面側で発生しやすいと考えられた。すなわち、金属板１４の下面側には、モルタル２１が介在しており、このモルタル２１としては、従来、上ノズル１０Ｄの交換作業を容易にするため、低強度及び低接着性で作業性に優れたモルタルが使用されている。作業性を得るためには、水分が多くなるため、気孔率が高く、つぶれやすくなることから、金属板１４が下方に膨張したときに押しつぶされ、その結果、金属板１４の下面と上プレート２０の上面との間に隙間が発生し、その隙間を経路としてガスリークが発生すると考えられた。
【００１１】
そこで、本発明者は、金属板１４が下方に膨張したときに押しつぶされないモルタルを使用することで、ガスリークを抑制しようと考え、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、少なくとも外側面及び下面の一部を金属板で包囲したガス吹き込み用耐火物を備え、このガス吹き込み用耐火物の下面及び当該下面を包囲する金属板がスライディングノズル装置の上プレートの上面にモルタルを介して接合される上ノズルにおいて、少なくとも前記ガス吹き込み用耐火物の下面を包囲する金属板の下面に面する部分に、金属Ａｌ及びＣを含有する高強度モルタルを配置したことを特徴とする。
【００１３】
金属Ａｌ及びＣを含有するモルタルは、操業時に溶融金属から受ける熱によって、金属ＡｌとＣとが反応し、Ａｌ−Ｃ系のボンドを形成する。このため、粘土系や水ガラス系など、耐火物で一般的に使用されるモルタルに比べて高強度となる。そこで本発明では、金属Ａｌ及びＣを含有するモルタルを「高強度モルタル」という。
【００１４】
本発明において高強度モルタルは、金属板の下面とガス吹き込み用耐火物の下面とを跨ぐように設けた段差部に配置することが好ましい。また、この場合、高強度モルタルの施工厚みは３ｍｍ以上とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明において使用する高強度モルタルは金属Ａｌ及びＣを含有するから、使用時に金属ＡｌとＣとが反応してＡｌ−Ｃ系のセラミックボンドを形成し、高強度を発現する。これにより、使用時に金属板が下方に膨張することを抑え込むことができ、金属板の下面側においてガスリークの原因となる隙間が発生することを抑制できる。したがって、吹き込みガスの背圧の低下を抑制でき、操業の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の上ノズルの一実施形態を示す。
【図２】本発明の上ノズルの他の実施形態を示す。
【図３】本発明の上ノズルの他の実施形態を示す。
【図４】ガス吹き込み用耐火物を備えた上ノズルの従来例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の上ノズルの一実施形態を示す。図１に示す上ノズル１０Ａのノズル本体１１は耐火れんがからなり、そのノズル本体１１のノズル孔１２側の下部にガス吹き込み用耐火物１３が組み込まれている。ガス吹き込み用耐火物１３は、その外側面全体と上面及び下面の一部が金属板１４で包囲されている。金属板１４とガス吹き込み用耐火物１３との接合部分にはモルタル１５が施工される。また、金属板１４とガス吹き込み用耐火物１３との間にはガスプール１６が設けられ、このガスプール１６にガス導管１７を接続してガスを供給する。ガスプール１６にガス吹き込み用耐火物１３のスリット１３ａが連通しており、スリット１３ａからノズル孔１２に向けてガスが吹き込まれる。なお、金属板１４とノズル本体１１との間にもモルタル１５が施工される。
【００１８】
ガス吹き込み用耐火物１３は、ノズル本体１１への組み込みを容易に行うことができるように、ノズル本体１１の下方の開口部から装着するようにしている。このため、ガス吹き込み用耐火物１３の下面は上ノズル１０Ａの下面側に露出する。したがって、上ノズル１０Ａをスライディングノズル装置の上プレート２０に接合する際には、ガス吹き込み用耐火物１３の下面が上プレート２０の上面にモルタルを介して接合される。
【００１９】
本実施形態では、このモルタルとして、金属Ａｌ及びＣを含有する高強度モルタル１８を施工する。高強度モルタル１８の金属Ａｌ及びＣの含有量は、使用時の受熱によりＡｌ−Ｃ系のセラミックボンドが形成される量であればよいが、十分な量のセラミックボンドを形成するには、金属Ａｌ含有量は５〜１５質量％、Ｃ含有量は５〜１０質量％であることが好ましい。また、高強度モルタル１８の施工厚みは２〜３ｍｍ程度である。
【００２０】
ノズル本体１１としては、アルミナ−カーボン質、高アルミナ質などの一般的に上ノズルとして使用されている耐火れんがを使用することができる。また、モルタル１５としては、一般的に耐火物接合に使用される粘土を配合したモルタル等の低強度及び低接着性で作業性に優れたモルタルが使用される。
【００２１】
図２は、本発明の上ノズルの他の実施形態を示す。図１に示した先の実施形態では、スライディングノズル装置の上プレート２０の上面との界面全体に高強度モルタル１８を配置したが、この場合、高強度モルタル１８が高強度（高接着強度）を有するがゆえに、上ノズルをスライディングノズル装置の上プレート２０から取り外すことが困難となる場合があり、例えば、上プレート２０のみを交換し、上ノズルを再使用するといったことが困難になる場合がある。
【００２２】
そこで本実施形態では、金属板１４の下面とガス吹き込み用耐火物１３の下面とを跨ぐように段差部を設け、この段差部にのみ高強度モルタル１８を配置し、これを、上プレートの上面にモルタル２１を介して接合するようにしている。モルタル２１としては、上述のモルタル１５と同様に、一般的に耐火物接合に使用される粘土を配合したモルタル等の低強度及び低接着性で作業性に優れたモルタルを使用する。
【００２３】
本実施形態によれば、金属板１４の下面とガス吹き込み用耐火物１３の下面とを跨ぐように設けた段差部に配置された高強度モルタル１８により、使用時に金属板１４が下方に膨張することを抑え込むことができ、金属板１４の下面側においてガスリークの原因となる隙間が発生することを抑制できる。また、上プレート２０との接合部には通常のモルタル２１が配置されているので、上ノズル１０Ｂは、必要に応じて上プレート２０から容易に取り外すことができる。
【００２４】
本実施形態において高強度モルタル１８の施工厚みは、金属板１４の膨張を確実に抑え込むようにするためには３ｍｍ以上とすることが好ましい。高強度モルタル１８の施工厚みの上限はとくに限定されないが、現実的には１０ｍｍ程度が上限である。
【００２５】
図３は、本発明の上ノズルの他の実施形態を示す。図３に示す上ノズル１０Ｃは、ノズル本体全体をホーラスれんがからなるガス吹き込み用耐火物１３とし、その外側面全体と下面の一部を金属板１４で包囲したものである。なお、金属板１４とガス吹き込み用耐火物１３との接合部分には、図示していないが、図１に示した実施形態で使用したモルタル１５が施工される。
【００２６】
金属板１４とガス吹き込み用耐火物１３との間にはガスプール１６が設けられ、このガスプール１６にガス導管１７を接続してガスを供給する。ガスは、ポーラスれんがからなるガス吹き込み用耐火物１３を通過し、ノズル孔１２に向けて吹き込まれる。
【００２７】
この上ノズル１０Ｃをスライディングノズル装置の上プレート２０に接合する際には、ガス吹き込み用耐火物１３の下面が上プレート２０の上面にモルタル２１を介して接合される。このとき、図２の実施形態と同様に、金属板１４の下面とガス吹き込み用耐火物１３の下面とを跨ぐように段差部を設け、この段差部にのみ高強度モルタル１８を配置する。なお、段差部を設けずに、モルタル２１の代わりに高強度モルタル１８を使用して、上ノズル１０Ｃを上プレート２０に接合してもよい。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
図１に示した上ノズルの構造において、高強度モルタル１８として、金属Ａｌを１０質量％、Ｃを５質量％、アルミナを８０質量％含有するモルタルＡを上プレートと２ｍｍ目地でタンディッシュへ施工し、実操業に供した。１００本すべての上ノズルとも、吹き込みガスの背圧の低下は発生しなかった。
【００２９】
（実施例２）
図２に示した上ノズルの構造において、高強度モルタル１８として、上記モルタルＡを上プレートと５ｍｍ目地でタンディッシュへ施工し、実操業に供した。１００本すべての上ノズルとも、吹き込みガスの背圧の低下は発生しなかった。
【００３０】
（実施例３）
図２に示した上ノズルの構造において、高強度モルタル１８として、金属Ａｌを５質量％、Ｃを５質量％、アルミナを８５質量％含有するモルタルＢを上プレートと３ｍｍ目地でタンディッシュへ施工し、実操業に供した。１００本すべての上ノズルとも、吹き込みガスの背圧の低下は発生しなかった。
【００３１】
（比較例１）
図４に示した従来の上ノズルの構造において、モルタル２１として、金属Ａｌを含有せず、Ｃを１０質量％、アルミナを７０質量％、シリカを１５質量％含有するモルタルＣを上プレートと２ｍｍ目地でタンディッシュへ施工し、実操業に供した。１００本中、１０本の上ノズルについて、吹き込みガスの背圧の低下が発生した。
【００３２】
なお、以上の実施例及び比較例において吹き込みガスの背圧が低下したか否かは、操業中に吹き込みガスの背圧が０．０５ＭＰａ未満に低下したか否かで判定した。
【符号の説明】
【００３３】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  上ノズル
１１  ノズル本体
１２  ノズル孔
１３  ガス吹き込み用耐火物
１４  金属板
１５  モルタル
１６  ガスプール
１７  ガス導管
１８  高強度モルタル
２０  上プレート
２１  モルタル
【図１】
0005542078.tif 000002
【図２】
0005542078.tif 000003
【図３】
0005542078.tif 000004
【図４】
0005542078.tif 000005