(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属流量制御用スライディングノズル装置に用いるスライディングノズルプレートに装着されるリング状ガス吹込ノズル耐火物であって、該スライディングノズルプレートの溶融金属注入孔に連続し得る貫通ノズル孔を有してリング状に形成され、リング周壁の中間部域が全周にわたり該ノズル孔へガス吹込み可能なガス流通孔を有してなると共に、該中間部域を実質的に気密に包囲し且つガス溜り部を形成して円筒状鋼板が配備され、該円筒状鋼板にガス流入口を設けてなることを特徴とするリング状ガス吹込ノズル耐火物。
【請求項２】
前記円筒状鋼板の筒部が、凹凸に形成される請求項１記載のリング状ガス吹込ノズル耐火物。
【請求項３】
溶融金属流量制御用スライディングノズル装置に用いるスライディングノズルプレートであり、該スライディングノズルプレートの一平面側に溶融金属注入孔を含んで凹部が形成され、該凹部に開口するガス供給パイプが内部に配設され、該凹部に溶融金属注入孔と連続する貫通ノズル孔を有するリング状ガス吹込ノズル耐火物が接合材により装着されており、該リング状ガス吹込ノズル耐火物の周壁の中間部域が全周にわたり該ノズル孔へガス吹込み可能にガス流通孔を有して形成され、且つ、該中間部域を実質的に気密に包囲すると共にガス溜部を有して円筒状鋼板が配備され、該円筒状鋼板に設けられたガス流入口とガス供給パイプとが接続されてなることを特徴とするスライディングノズルプレート。
【請求項４】
前記接合材が、モルタルである請求項３記載のスライディングノズルプレート。
【請求項５】
前記ガス供給パイプと前記ガス流入口とが溶接されて接続する請求項３又は４記載のスライディングノズルプレート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リング状ガス吹込ノズル耐火物及びそれを用いたスライディングノズルプレートに関し、詳しくは溶融金属流量制御用スライディングノズルプレートにガス吹き込み機構を簡便に配備するためのリング状ガス吹込ノズル耐火物とそれを配備したスライディングノズルプレートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼法における連続鋳造工程において、取鍋又はタンディッシュ等の溶融金属（溶鋼）収納鍋の底部に設けられる出鋼口には、溶融金属の出鋼量を制御するためのスライディングノズル装置が取り付けられている。このスライディングノズル装置は、取鍋又はタンディッシュ等の底部に設けた出鋼口に取り付けられる固定盤と、その固定盤の下部で、かつ、その固定盤に対して摺動可能に取り付けられた摺動プレートとにより構成されるものである。このようなスライディングノズル装置を用いて連続鋳造を行った場合、スライディングノズル装置の溶鋼注入孔内を溶融金属、例えば、アルミキルド鋼又はアルミ−シリコンキルド鋼等が通過する際に、溶融金属中のアルミニウムやアルミニウムの酸化生成物であるＡｌ2Ｏ3等が徐々に溶鋼注入孔内壁に付着して、最終的には溶鋼注入孔を閉塞し、鋳造作業が行えなくなることがある。このスライディングノズル装置の溶鋼注入孔の閉塞を防止するため、従来からアルゴンガス等の不活性ガスを溶鋼注入孔内に吹き込む機構を有するスライディングノズル装置が用いられている。
【０００３】
例えば、図３はガス吹き込み機構を有するスライディングノズル装置の１例を示す断面説明図である。図３において、スライディングノズル装置２０は、溶融金属が収納されるタンディッシュの底部２１に設けられる羽口ブロック２２と、この羽口ブロック２２に形成された取付孔の中に着脱自在に装着され、溶鋼を注入する注入孔２４を有するタンディッシュノズル２３と、このタンディッシュノズル２３の下部に設けられるスライディングノズル２５から構成される。スライディングノズル２５は、固定プレート２６と摺動プレート２７とからなり、摺動プレート２７の下部にはシュートノズル２８が配備される。このスライディングノズル２５の摺動プレート２７には、ガス供給装置からガス供給パイプ２９を介して注入孔２４に連続する溶鋼流出ノズル３０へアルゴンガス等の不活性ガスを供給できるようになっている。これにより、鋳造途中で溶鋼中のアルミニウムやＡｌ2Ｏ3が付着して溶鋼流出注入ノズル３０内を閉塞することを防止している。
【０００４】
また、図４は上記した従来のスライディングノズル２５のガス吹き機構を有する摺動プレートの断面説明図である。図４において、摺動プレート２７は、自ら摺動して取鍋又はタンディッシュ等からの溶融金属の出鋼量を制御する。摺動プレート２７は、前記したようにタンディッシュから溶鋼が注入される注入孔２４に連続する溶鋼流出ノズル３０が貫通して穿設されている。また、摺動プレート２７の摺動面と反対面に、通常、溶鋼流出ノズル３０と同心円状に凹部３１が設けられている。この凹部３１には、溶鋼流出ノズル３０に連続するようにノズル孔３０ａを有するリング状ノズル３２が装着される。このリング状ノズル３２にはノズル孔３０ａ内にガスを吹き込むために外周面からノズル孔３０ａの内周面へ複数の細孔３３が貫通されると共に、ガス供給パイプ２９に連通し細孔３３にガスを供給するガス溜部３４を形成するため、細孔３３が開孔する外周面を間にしてその上下の外周面に突起３５ａ及び３５ｂが設けられる。このように形成されたリング状ノズル３２は、モルタル等の接合材３６を介して凹部３１に気密に固定装着され、また、接合材３６は突起３５ａ及び３５ｂで止めら、ガス溜部３４の空間が保持される。なお、リング状ノズル３２の下端は、下部に配置されるノズルシュート上部に嵌合する形状に形成し、通常、図４に示したように円板状の平板部３７を形成して、摺動プレート２７への接合面積を増やし接合を強固にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のスライディングノズル装置に用いられているガス吹き込み機構を有するスライディングノズルの摺動プレートに装着されるリング状ノズル３２は、溶鋼への耐食性に優れる各種耐火物で形成されるのが一般的である。しかしながら、モルタル止め用の突起３５ａ、３５ｂの突起幅は、通常、約１〜５ｍｍであり、設計に従い所定に形成することは難しい上、成形段階や加工段階において突起３５ａ、３５ｂの欠損が生じ易く、製造歩留を向上させることは容易でない。また、製造後の取扱においても欠損し易く問題となっていた。また、摺動プレートの凹部に装着する作業時に突起３５ａ、３５ｂが欠損することも多い。突起３５ａ、３５ｂの一部を欠いたまま用いた場合にはガスリークが発生し、また、接合材のモルタルが、ガス溜部へ侵入し易く好ましくない。更に、リング状ノズル３２は摺動プレート２７の凹部内に対して突起３５ａ及び３５ｂの上下でのみ接合材１３によって固定されるため、接触面積が小さく鋳造時にリング状ノズル３２にズレが発生するおそれがある。
【０００６】
更にまた、ガス溜部３４となる空間は摺動プレート２７の凹部３１、リング状ノズル３２及び突起３５ａ、３５ｂにより形成され、摺動プレート２７に亀裂が生じた場合には、ガスリークが発生するおそれがある。また、凹部３１と突起３５ａ、３５ｂとを設計通り厳密に形成した場合でも、装着用の僅かな間隙は避けられないことから、それら間隙から接合材のモルタルがガス溜部３４内に侵入し易い。そのため、不活性ガスを供給する細孔３３が接合材で閉塞され不活性ガスの吹込不良が生じるおそれもあり、スライディングノズルプレートの形成時のモルタル等接合材の塗布作業において、塗布位置や塗布量を厳密に制限する必要があり作業性も作業効率も低くなっていた。本発明は、上記従来のガス吹き込み機構を有するスライディングノズル装置におけるガス吹き込みのガス溜部周辺における各種問題を鑑み、ガス吹き込みを確実にすると共に、ガス吹込機構を簡便に形成することを目的とする。上記目的のため、スライディングノズルプレートに設けた凹部に装着する耐火物性のリング状ノズルに一体に形成されている突起が各種の問題を生起していることから、従来のガス吹込機構形成とは異なり、突起を無くすということで検討した結果、本発明に到った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、溶融金属流量制御用スライディングノズル装置に用いるスライディングノズルプレートに装着されるリング状ガス吹込ノズル耐火物であって、該スライディングノズルプレートの溶融金属注入孔に連続し得る貫通ノズル孔を有してリング状に形成され、リング周壁の中間部域が全周にわたり該ノズル孔へガス吹込み可能なガス流通孔を有してなると共に、該中間部域を実質的に気密に包囲し且つガス溜り部を形成して円筒状鋼板が配備され、該円筒状鋼板にガス流入口を設けてなることを特徴とするガス吹込ノズル耐火物が提供される。本発明のリング状ガス吹込ノズル耐火物において、円筒状鋼板の筒部が凹凸に形成されることが好ましい。
【０００８】
また、本発明によれば、溶融金属流量制御用スライディングノズル装置に用いるスライディングノズルプレートであり、該スライディングノズルプレートの一平面側に溶融金属注入孔を含んで凹部が形成され、該凹部に開口するガス供給パイプが内部に配設され、該凹部に溶融金属注入孔と連続する貫通ノズル孔を有するリング状ガス吹込ノズル耐火物が接合材により装着されており、該リング状ガス吹込ノズル耐火物の周壁の中間部域が全周にわたり該ノズル孔へガス吹込み可能にガス流通孔を有して形成され、且つ、該中間部域を実質的に気密に包囲すると共にガス溜部を有して円筒状鋼板が配備され、該円筒状鋼板に設けられたガス流入口とガス供給パイプとが接続されてなることを特徴とするスライディングノズルプレートが提供される。本発明のスライディングノズルプレートにおいて、接合材がモルタルであることが好ましく、また、ガス供給パイプとガス流入口とが溶接されて接続することが好ましい。
【０００９】
本発明は上記のように構成され、スライディングノズルプレートに形成された凹部に装着されるリング状ガス吹込ノズル耐火物は、従来のものと異なり突起を有しないため、製造工程において成形及び加工を簡便に行うことができる上、突起欠損による製造歩留の低下もなく歩留が向上する。また、ガス溜部を鋼板により円筒状に別個に形成して配設し、凹部との接合を円筒状鋼板の全周囲で行うことから、溶鋼鋳造稼働中にスライディングノズルプレート本体に亀裂が生じた場合であってもガスリークのおそれがなく、また、接合面積が大きくリング状ガス吹込ノズル耐火物が強固に接合されズレが生じることもない。
【００１０】
更に、リング状ガス吹込ノズル耐火物の外周部に円筒状鋼板を密着させ一体的に配備し、その円筒状鋼板の全周囲に接合材を充填して気密なガス溜部を形成することから、ガス溜部の形成に際し、従来法のようにモルタルの塗布位置や塗布量を限定する必要がなく、また、ガス溜部にモルタルが侵入するおそれがない。そのため、溶鋼流出ノズル内へ不活性ガスを供給するガス流通孔を閉塞するおそれもなく良好なガス吹込スライディングノズルプレートが得られる。従って、従来のガス吹込スライディングノズルプレートのように、突起の欠損やガス流通孔の閉塞等の不良品発生が著しく低減されて、製造コストの低減を図ることができる。更にまた、円筒状鋼板のガス流入口とガス供給パイプとを溶接により接続した場合には、完全にガスリークを防止することができる。また、円筒状鋼板を周表面を凹凸形状に形成した場合は、接合材との接触面積が増加し、リング状ガス吹込ノズル耐火物をスライディングノズルプレート本体により強固に固定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき詳しく説明する。図１は、本発明に係るリング状ガス吹込ノズル耐火物及びスライディングノズルプレートに関する断面説明図である。なお、図１においては、本発明のリング状ガス吹込ノズル耐火物をスライディングノズルプレートの摺動プレート側に装着する場合を示すが、本発明のリング状ガス吹込ノズル耐火物は、摺動プレートまたは固定プレートのいずれにも装着することができ、特に下記する実施の形態に制限されるものでない。図１の（Ａ）は、スライディングノズルプレートの摺動プレートを構成するプレート本体の断面図であり、耐火物製のプレート本体１に溶融金属注入孔２が貫通して穿設されている。プレート本体１の一表面側からは、溶融金属注入孔２と同心円状で大径の円筒凹部４が所定の深さで研削され形成される。また、プレート本体１の側面（図示せず）から円筒凹部３に貫通するガス供給パイプ用孔４が穿設される。
【００１２】
図１の（Ｂ）は、上記プレート本体１の円筒凹部３に装着されるリング状ガス吹込ノズル耐火物の断面図であり、リング状ガス吹込ノズル耐火物５は、円筒部６と円筒部６に連続する平板部７とからなり、平板部７はプレート本体１の円筒凹部３より大径でリング状に形成される。本発明のリング状ガス吹込ノズル耐火物において、上記の平板部７は、リング状ガス吹込ノズル耐火物とプレート本体との装着において所定の接合強度が得られれば必ずしも設ける必要がなく単に円筒形状でもよい。通常、前記した従来法と同様に、プレート本体１に装着する接合面積を増大させ接合強度を高めることができ、下部のシュートノズルに嵌合させるために平板部７を円筒部６に連続して設けるのが好ましい。また、固定プレートに装着する場合は、タンディッシュノズルに嵌合する形状に形成させることができる。中心のノズル孔２ａは、プレート本体１の溶融金属注入孔２と連続するように同径に形成され円筒部６は所定の厚さを有する。円筒部６の所定位置の全外周面からノズル孔２ａに貫通する複数のガス流通孔８が形成される。更に、円筒状鋼板９が、ガス流通孔８が形成された円筒部６の外周面部をガス溜部を形成する所定空間１２を有して包囲し、且つ、外周面と円筒鋼板上下端１０ａ及び１０ｂで密接して配備される。また、円筒状鋼板９にはガス供給パイプ連絡口１１が設けられる。
【００１３】
図１の（Ｃ）は、ガス吹込み機構を有する摺動プレートの断面図であり、スライディングノズルプレートの摺動プレート１３は、上記耐火物製プレート本体１の円筒凹部３に、円筒状鋼板９が配備されたリング状ガス吹込ノズル耐火物５が装着された状態であり、ガス供給パイプ用孔４には鋼製のパイプ１４が配設されて円筒状鋼板９のガス供給パイプ連絡口１１に接続される。この接続は、気密であればよく特に制限されるものでない。好ましくは、溶接で接続する。ガスリークのおそれがないためである。また、円筒凹部３とガス吹込ノズル耐火物５表面との間隙１５及びプレート本体１表面と平板部７との接合部１６に接合材が充填または塗布され、プレート本体１にリング状ガス吹込ノズル耐火物５が装着されてスライディングノズル摺動プレート１３が形成される。
【００１４】
上記したリング状ガス吹込ノズル耐火物５の所定外周面に配備する円筒状鋼板９は、その側面を凹凸形状に形成することが好ましい。図２は、円筒状鋼板９の側面の凹凸形状の一例を模式的に示した断面模式図である。図２の（ａ）は外周面が波状の凹凸形状であり、（ｂ）は鋭角状の凹凸が連続する形状であり、（ｃ）は凹凸が角状に連続する形状である。このような円筒状鋼板９外周面の凹凸形状は、上記したようにプレート本体１の円筒凹部４に、リング状ガス吹込ノズル耐火物５を接合材で装着固定する場合に、接合面積を増大させ強固に接合することができると共に、作業時にリング状ガス吹込ノズル耐火物５のズレを防止することができ好ましい。なお、円筒状鋼板９の凹凸形状は、上記した接合面積が増大する形状であればよく、特に上記形状等に制限されるものでない。
【００１５】
本発明のリング状ガス吹込ノズル耐火物は、上記したようにガス流通孔の設けられた外周部分に、円筒状鋼板が、好ましくは外周面が凹凸形状に形成され、所定空間を有して密着して配備されており、ガス溜部が一体的に形成される。従って、摺動または固定プレート本体に形成される凹部に、モルタル等の接合材で装着固定してスライディングノズルプレートを形成する場合に、従来のように接合材の塗布位置や塗布量が制限されることがない。即ち、リング状ガス吹込ノズル耐火物が装着される摺動または固定プレート本体の凹部全域に塗布することができる。また、円筒状鋼板はリング状ガス吹込ノズル耐火物に密着形成されることから、円筒状鋼板の外表面全面に接合材が塗布されてもガス溜部の空間内に接合材が侵入することがない。そのため、従来のように接合材によりガス流通孔を閉塞するおそれがなく、最終的に溶鋼流出注入ノズル内にガス供給ができない等の不都合が防止できる。
【００１６】
次に、本発明のスライディングノズルプレートに係る上記摺動プレートの製造方法について説明する。先ず、摺動プレート本体１を構成する所定形状の耐火物製プレートに溶融金属注入孔２を穿孔する。次いで、プレートの一表面からリング状ガス吹込ノズル耐火物５の円筒部６の外径より大径の円柱状に、溶融金属注入孔２と同心円にダイヤモンドビット等の加工機で所定深さまでくり貫き、くり貫いた部分の表面部を切削加工等により平滑化して円筒凹部３を形成する。また、円筒凹部３内に平板側部から所定直径、例えば約７〜８ｍｍのガス供給パイプ用孔４が貫通穿設される。
【００１７】
一方、本発明のリング状ガス吹込ノズル耐火物を形成するため、一端が円板状で、その円板と同心円の円柱が連続する円柱部を有し、円柱部の直径が上記円筒凹部３と約１〜５ｍｍの間隙を有し、円板端部の直径が上記円筒凹部３より約１０〜２０ｍｍ大な直径を有する形状に耐火物を調製する。その耐火物の円柱部の中心に上記溶融金属注入孔２とほぼ同径にノズル孔２ａを貫通穿設して円筒体として円筒部６を形成する。また、円板部は下部に配置されるシュートノズルの上部に合わせて研削等して形状を調整して平板部７を形成する。次いで、円筒部６の所定位置の周面に円筒壁を貫通して直径０．１〜０．５ｍｍのガス流通孔８を、幅約５〜１０ｍｍ間に多数穿孔してリング状ガス吹込ノズル耐火物を形成する。更に、上下端部が上記円筒体の円筒部外径に嵌合可能な直径の円形開口部１０ａ、１０ｂを有し、その上下端部より最大約１〜８ｍｍ大きな径の膨らみで空間を形成し、且つ、上記ガス流通孔を穿設した周面を包囲する幅で凹凸形状を外周面に有する円筒状鋼板９を形成する。また、円筒状鋼板９の凹凸形状の外周面の所定位置には、ガス供給パイプ連絡口１１を開口する。得られた円筒状鋼板９を上記で形成したリング状ノズル耐火物の流通ガス孔８が形成された周面を包囲するように円筒部６に焼き嵌めてガス溜部１２を形成してリング状ガス吹込ノズル耐火物５が得られる。
【００１８】
先に形成した摺動プレート本体１のガス供給パイプ用孔４に、例えば外径約６ｍｍ、内径約４ｍｍの銅製パイプ１４を円筒凹部３内に貫通させて配設した後、上記のようにして形成されたリング状ガス吹込ノズル耐火物５を円筒凹部３内に装入し、円筒状鋼板９のガス供給パイプ連絡口１１と鋼板製パイプ１４とをねじ止めや溶接等の接続手段で接続し連通させる。次いで、円筒凹部３とリング状ガス吹込ノズル耐火物５の円筒部６及び凹凸形状円筒状鋼板９外周面との間隙１５に、例えばモルタル等接合材を充填し、同時に、平板部７の上面とプレート本体１の下面と接合面に同様に接合材を塗布して両者を強固に接合する。また、リング状ガス吹込ノズル耐火物５の円筒部６外周面と平板部７の上面に、予めモルタル等接合材を塗布した後に、円筒凹部３内に装入してもよい。また、ガス供給パイプ用孔４に鋼板製パイプ１４を配設する場合に間隙が形成される場合、摺動プレート本体１と同質の耐火物等を用い間隙を充填して固定してもよい。以上のようにして、ガス吹き込み機構を有するスライディングノズルプレートを形成することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の溶融金属流量制御用スライディングノズル装置に用いるリング状ガス吹込ノズル耐火物は、スライディングノズルプレート形成に際し、プレート本体にガス溜部を形成して装着するためのモルタル止め用の突起を有することなく、外周面に凹凸形状を有する円筒状鋼板がガス流通孔を気密に包囲することによりガス溜部空間を形成することから、製造歩留が向上すると共に、スライディングノズルプレート形成時の作業製及び作業効率が向上する。また、本発明のガス吹込ノズル耐火物を用いたスライディングノズルプレートは、耐火物プレート本体とガス吹込ノズル耐火物との装着時にモルタル等の接合材が、接合部以外に侵入してガス流通孔を閉塞することがなく、接合材の量的制限や塗布位置制限をする必要がなく簡便に且つ容易に形成できる上、良好なガス吹込を保持することができる。更に、接合面積の増大も図れることから耐火物プレート本体とガス吹込ノズル耐火物とが所定箇所でずれることなく強固に接合し、鋳造作業に安定して使用できる。更にまた、ガス溜部を耐火物とは別個に形成することからスライディングノズルプレート本体に亀 裂が生じた場合でもガスリークを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリング状ガス吹込ノズル耐火物及びスライディングノズルプレートの部分断面説明図であり、（Ａ）はスライディングノズルプレートのプレート本体の部分断面図、（Ｂ）はリング状ガス吹込ノズル耐火物の部分断面図、（Ｃ）はガス吹込み機構を有する摺動プレートの部分断面図である。
【図２】本発明のリング状ガス吹込ノズル耐火物に係る円筒状鋼板の側面の凹凸形状の一例を模式的に示した断面模式図である。
【図３】ガス吹込み機構を有するスライディングノズル装置の１例を示す断面説明図である。
【図４】従来のスライディングノズルのガス吹込み機構を有する摺動プレートの部分断面説明図である。
【符号の説明】
１  プレート本体
２  溶融金属注入孔
２ａ、３０ａ  ノズル孔
３  円筒凹部
４  ガス供給パイプ用孔
５  リング状ガス吹込ノズル耐火物
６  円筒部
７、３７  平板部
８  ガス流通孔
９  円筒鋼板
１０ａ、１０ｂ  円筒鋼板上下端
１１  ガス供給パイプ連絡口
１２、３４  ガス溜部（空間）
１３  スライディングノズルプレート
１４、２９  ガス供給パイプ
１５、１６  接合部
２０  スライディングノズル装置
２１  タンディッシュの底部
２２  羽口ブロック
２３  タンディッシュノズル
２４  溶鋼注入孔
２５  スライディングノズル
２６  固定プレート
２７  摺動プレート
２８  シュートノズル
３０  溶鋼流出ノズル
３１  凹部
３２  リング状ノズル
３３  細孔
３５ａ、３５ｂ  突起
３６  接合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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