(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼の流出孔がそれぞれ形成された上固定プレート、摺動プレート及び下固定プレートの３枚のプレート状耐火物から構成されたスライディングノズルを溶鋼容器の底部に配置して、該摺動プレートの摺動操作により前記溶鋼の流出量を制御する溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法において、
前記下固定プレートの摺動面に前記流出孔を囲む溝状のガスシール部を設け、該ガスシール部に前記スライディングノズルの使用温度において溶融し、該使用温度における粘性が１０3 ポアズ〜１０11ポアズであるシール材を充填したことを特徴とする溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法。
【請求項２】
前記ガスシール部には前記下固定プレートの側面に向かって形成された前記シール材の供給流路が配置され、該供給流路を介して前記ガスシール部に前記シール材を充填、補給することを特徴とする請求項１記載の溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンディッシュ、取鍋等の溶鋼容器の底部に配置され溶鋼の流量制御を行うスライディングノズルを用いた鋳造に際して、該スライディングノズルの流出孔周辺から溶鋼中へのガスリークによるガス巻き込みを防止して、欠陥の少ない鋳片を製造することのできる溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スライディングノズルを用いた溶鋼の鋳造中においては、スライディングノズルの流出孔で形成される溶鋼流路が、摺動プレートの摺動動作によって狭められるために、このように形成される絞り部近傍における溶鋼の圧力がスライディングノズル周辺の大気圧に対して負圧となる。
このため、スライディングノズル及びその周辺の耐火物の目地を通して雰囲気ガスが溶鋼中に巻き込まれ、溶鋼中に気泡となって侵入して、溶鋼を酸化させたり、溶鋼が凝固する際にピンホール等の欠陥を生じさせる等の要因となっている。
そして、このような雰囲気ガスのリークを防止するための方法として、例えば特開平４−２２５４５号公報には、図８に示すようにスライディングノズル４９の下固定プレート５０と浸漬ノズル５１との接合部の周辺に金属酸化物からなる粉状の溶融塩をシール材５２として設けるスライディングノズルのシール装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平４−２２５４５号公報のシール装置を用いる方法では以下の（１）〜（４）に示すような問題点があった。
（１）下固定プレート５０と浸漬ノズル５１間の接合面５４がガスシールされるものの、最もガスリーク量の大きくなるスライディングノズル４９の摺動プレート５３と下固定プレート５０間におけるガスリークを防止できない。
（２）シール材５２が鋳造中に溶融して溶鋼５５中に流出するためシール材５２によるガスシール状態を安定的に維持することが困難である。また、一部溶融液化したシール材５２が接合面５４の底部に流下すると、その上部の粉状の金属酸化物が溶融しないまま残って空洞となり、粉状の金属酸化物の接合面５４への供給が阻害されるので、接合面５４のガスシールが不完全になる。
（３）シール材５２が溶鋼５５中に流入し易いために、溶鋼５５に取り込まれて介在物を発生させたり、凝固する鋳片の品質を損なう要因となる。
（４）鋳造の終了時には溶融したシール材５２が浸漬ノズル５１及び下固定プレート５０の接合部の周辺に固着しているので、浸漬ノズル５１とスライディングノズル４９を完全なシール状態に戻して再使用するためには、接合部の周辺の除去作業が必要になる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、鋳造中のガスリークを抑制して、欠陥の少ない鋳片を効率的に製造することのできる溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載の溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法は、溶鋼の流出孔がそれぞれ形成された上固定プレート、摺動プレート及び下固定プレートの３枚のプレート状耐火物から構成されたスライディングノズルを溶鋼容器の底部に配置して、該摺動プレートの摺動操作により前記溶鋼の流出量を制御する溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法において、前記下固定プレートの摺動面に前記流出孔を囲む溝状のガスシール部を設け、該ガスシール部に前記スライディングノズルの使用温度において溶融し、該使用温度における粘性が１０3 ポアズ〜１０11ポアズであるシール材を充填している。
使用温度におけるシール材の粘性が１０3 ポアズより低くなると、シール材がスライディングノズルの摺動動作に伴って、容易に流出し易くなり、ガスシール効果を安定して維持することが困難になる。
また、シール材の粘性が１０11ポアズより高くなると、シール材と接触する下固定プレート又は摺動プレートの面とのシールが不確実となり、リークガス量が増えるので好ましくない。
【０００５】
請求項２記載の溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法は、請求項１記載の溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法において、前記ガスシール部には前記下固定プレートの側面に向かって形成された前記シール材の供給流路が配置され、該供給流路を介して前記ガスシール部に前記シール材を充填、補給する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに図１は本発明の一実施の形態に係る溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法を適用する連続鋳造設備の一部省略説明図、図２はシール材の温度と粘性との関係を示す図、図３はシール材の粘性とリークガス量との関係を示す図、図４はシール材の緩和時間を測定する方法の説明図、図５はスライディングノズルにおける摺動面の温度分布を示す模式図、図６（ａ）、（ｂ）はスライディングノズルの説明図、図７（ａ）、（ｂ）は同変容例である。
【０００７】
まず、本発明の一実施の形態に係る溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法を適用する連続鋳造設備１０について説明する。
図１に示すように、連続鋳造設備１０は溶鋼１１を保持する溶鋼容器の一例であるタンディッシュ１２と、タンディッシュ１２の底部にノズル受けれんが１３を介して設けられた上ノズル１４と、上ノズル１４の下部に接続されるスライディングノズル１５と、スライディングノズル１５に続いて配置される下ノズル１６と、下ノズル１６に続く浸漬ノズル１７と、浸漬ノズル１７の吐出孔１８より吐出する溶鋼１１の注入される連続鋳造鋳型１９とを有して構成されている。
タンディッシュ１２は、アルミナシリカ質等の耐火物によって内張りされ、その表面をマグネシアコーティング材によって被覆された容器であり、その保持する溶鋼１１の成分、温度を均一化させる。
下ノズル１６の下部接合部に配置される浸漬ノズル１７は、アルミナカーボン質等を主体とする略管状の耐火物であり、下部に設けられた吐出孔１８から溶鋼１１を連続鋳造鋳型１９に注入するようになっている。
【０００８】
スライディングノズル１５は、それぞれ溶鋼１１の流出孔２３を有する上固定プレート２０、摺動プレート２１、及び下固定プレート２２の３枚のプレート状のアルミナカーボン質等の耐火物により構成されている。
そして、上、下固定プレート２０、２２に対して摺動プレート２１の位置を図示しない駆動機構を用いて各摺動面に沿って摺動させることにより、３枚のプレート状耐火物の流出孔２３で構成される溶鋼１１の流路を閉止したり、あるいは流路の面積を拡大縮小させることにより溶鋼１１の流量が制御できる。
【０００９】
前記下固定プレート２２の長さ、幅及び厚みはそれぞれ４００ｍｍ、１８０ｍｍ、４０ｍｍであり、摺動プレート２１と接する下固定プレート２２の流出孔２３の周囲の摺動面上に溝状のガスシール部２５が形成されている。
そして、スライディングノズル１５の連続鋳造中の使用温度において、溶融し、あるいは溶融時に発泡等により膨張可能なシール材２４をガスシール部２５に予め充填して用いることにより、スライディングノズル１５の摺動面を介して溶鋼１１中へ巻き込まれるリークガス量を効果的に抑制することができる。
なお、連続鋳造中におけるガスシール部２５の使用温度は、配置されるガスシール部２５の流出孔２３からの距離、予熱及び経過時間等の鋳造条件により決定したり、又はガスシール部２５の温度を直接測定することにより決定することができる。
そして、連続鋳造中におけるガスシール部２５の使用温度は、通常の鋳造条件では５００℃〜１０００℃の範囲である。
従って、ガスシール部２５に適用するシール材２４としては、５００℃〜１０００℃の温度範囲で所定の粘性を有して、ガスシール効果の高い材料を用いることが望ましい。
ここで表１はシール材２４として使用する（１）ソーダ石灰ガラス、（２）鉛ガラスＡ、（３）鉛ガラスＢ、（４）はんだガラスの各化学組成を示すものであり、図２には温度（使用温度Ｔ）によって変化する前記シール材２４（１）（記号：◆）、（２）（記号：□）、（３）（記号：△）、（４）（記号：×）の粘性（粘性係数：単位ポアズ）の変化をそれぞれ示している。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
また、図３は、溶鋼１１とほぼ等しい粘性を有する鉛−錫合金を鋳造用の流体とする連続鋳造のシミュレーション実験を行って得られるデータであって、ガスシール部２５に配置される各シール材２４の粘性と、その時スライディングノズル１５から流体中に巻き込まれるリークガス量との関係を示す図である。
同図に示すように、シール材２４の粘性が１０11ポアズを超えると急激にリークガス量が増大しているのが分かる。
従って、シール材２４の使用温度において、その粘性を所定範囲に維持することによりリークガス量を抑制して、製品に欠陥の少ない良好な条件で連続鋳造を行うことが可能である。
【００１２】
また、図４に示すような型枠２６の中に試験材料を充填して、ピストン、平板等の押圧部材２７を用いて所定の荷重による圧力、例えば４０ｋｇｆ／ｃｍ２  を付加しながら、シール材２４の一定の温度Ｔにおいて、充填深さがＬである試験材料の荷重方向の収縮率（ΔＬ／Ｌ）が所定の収縮率例えば２５％となるのに要する緩和時間（クリープ時間）を測定して、このような緩和時間とシール材２４の温度Ｔとの関係を用いてシール材２４としての適性を事前に評価することもできる。
【００１３】
次に、前記連続鋳造設備１０に適用する本発明の一実施の形態に係る溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法について説明する。
まず、鋳造中におけるスライディングノズル１５の各部における温度を測定して、図５に示すような使用温度分布を求める。
なお、ここで横軸は上、下固定プレート２０、２２における流出孔２３の端からの距離であり、縦軸にその使用温度を表示している。
また、図に示す溶鋼流入域はスライディングノズル１５の溶鋼流量制御中における流出孔２３の各固定プレート２０、２２に対する摺動領域を表しており、このような溶鋼流入域の外側にシール材２４の設置可能範囲を設定することができる。
そして、下固定プレート２２の摺動面上の流出孔２３の周囲に、研削加工、ドリル加工等の方法により図６に示すように、摺動プレート２１と接する摺動面上に直径５０ｍｍの流出孔２３を囲む外直径２５０ｍｍ、内直径２３０ｍｍ、深さ約５ｍｍの円環状のガスシール部２５を形成する。
なお、下固定プレート２２の製造時における素地成形の際に、所定形状の突起を有する金型を用いて加圧成形することにより溝型のガスシール部２５を成形面に形成することもできる。
そして摺動プレート２１の開閉状態にそれぞれ対応する位置でのガスシール部２５の使用温度の範囲を前記図５を用いて求めることができる。
例えば、図６のガスシール部２５における使用温度は、図５に示すように７００〜８００℃の範囲となる。
次に、このような使用温度の範囲におけるシール材２４の粘性が所定の１０3 〜１０11ポアズとなるようなシール材２４を図２を用いて選定することができ、このような場合には表１に示す（１）〜（４）のいずれかのシール材２４を用いることが可能である。
また、このシール材２４の粘度である１０11ポアズは、ガラスの場合においては、その軟化点以上の温度で得られる。
【００１４】
そして、シール材２４を下固定プレート２２の摺動面上に形成されたガスシール部２５に充填した後、上固定プレート２０、摺動プレート２１及び下固定プレート２２を順に配置して連続鋳造を行って、得られた鋳片の気泡巻き込み、非金属介在物等の品質欠陥を測定した。
この結果、浸漬ノズル及び下固定プレート間の接合面に金属酸化物等の溶融塩を配置する従来例に較べて、格段に品質欠陥の少ない鋳片が得られることが分かった。
これは、主としてスライディングノズル１５のプレート面間におけるリークガス量がガスシール部２５によって格段に抑制されると共に、シール材２４自体による溶鋼１１の汚染が回避されるためと推定される。
【００１５】
続いて、図７に示すスライディングノズル１５の変容例の一例としてのスライディングノズル１５ａを用いた溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法について説明する。
なお、スライディングノズル１５ａは前記スライディングノズル１５と下固定プレート２２以外の構成の部分が同一であるので、これらの同一の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
まず、鋳造中におけるスライディングノズル１５ａの各部における温度を測定して、図５と同様の使用温度分布を求める。
そして、下固定プレート３１の摺動面上の流出孔２３の周囲に、研削加工、ドリル加工等の方法によりガスシール部３２を形成させ、図７に示すように、摺動プレート２１と接する摺動面上に直径５０ｍｍの流出孔２３を囲む略長方形状の長辺の長さ２５０ｍｍ、短辺の長さが１３０ｍｍ、深さ約５ｍｍのガスシール部３２を形成すると共に、ガスシール部３２にシール材２４を供給するための供給流路３３を摺動面上に形成して、その端部を下固定プレート３１の側面部に設ける。
そして摺動プレート２１の開閉状態にそれぞれ対応する位置でのガスシール部３２の使用温度の範囲を図５を用いて求めて、使用温度の下で所定の粘性を有するシール材２４を選定する。
【００１６】
そして、例えば表１の（２）に示すシール材２４を下固定プレート３１の摺動面上に形成されたガスシール部３２に充填、補給した後、上固定プレート２０、摺動プレート２１及び下固定プレート３１を順に配置して連続鋳造を行うと共に、連続鋳造中には供給流路３３より、シール材２４を所定の圧力で供給することにより、ガスシール部３２における所定粘性のシール材２４が摺動プレート２１の摺動面を押圧するようにする。
これによって、リークガス量を減じることが可能になると共に、シール材２４の減耗に対して、シール効果が損なわれることなく維持される。
そして、このようにして連続鋳造を行った結果、浸漬ノズル及び下固定プレート間の接合面に金属酸化物等の溶融塩を配置する従来例に較べて、格段に品質欠陥の少ない鋳片を得ることができる。
【００１７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、本実施の形態においては、溶鋼容器としてタンディッシュを使用する場合について述べたが、取鍋等に用いるスライディングノズルに本発明のガスシール部を有するスライディングノズルを適用することもできる。
また、スライディングノズルの使用温度下において発泡し膨張するような発泡剤を予めシール材に添加しておくこともでき、これによって、シール材のガスシール効果をさらに高めることもできる。
さらに、これらに加えて、シール材の供給流路を介してアルゴン等の不活性ガスを供給することにより、シール材を摺動面に押圧して、ガスシールを確実に行うこともできる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法においては、下固定プレートの摺動面に流出孔を囲む溝状のガスシール部を設け、該ガスシール部にスライディングノズルの使用温度において溶融するシール材を充填しているので、溶鋼の鋳造操作の際に流出孔側が負圧になっても、スライディングノズル周囲の雰囲気ガスが流出孔に向かって吸引されることがなく、ガスの巻き込みによる溶鋼の品質劣化を抑制することができる。
【００１９】
特に、シール材の使用温度における粘性を特定範囲にしているので、ガスシール状態が適正に維持され、ガスの巻き込みによる鋳片の品質劣化を前記の従来のシールを用いて鋳造した場合の品質を指標１として比較すると０．３となり効果的に抑制できる。
スライディングノズルが３枚のプレート状耐火物から構成され、シール部が最下部となる下固定プレートの摺動面に配置されているので、浸漬ノズルと連続鋳造鋳型との相対位置を固定して鋳造することが望ましい連続鋳造に際して、効果的にガスシールを行うことができる。
請求項２記載の溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法においては、ガスシール部には下固定プレートの側面に向かって形成されたシール材の供給流路が配置され、該供給流路を介してガスシール部にシール材を充填、補給するので、ガスシール部に常時シール材が充填され、さらに確実なガスシール効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る溶鋼鋳造用スライディングノズルのシール方法を適用する連続鋳造設備の一部省略説明図である。
【図２】シール材の温度と粘性との関係を示す図である。
【図３】シール材の粘性とリークガス量との関係を示す図である。
【図４】シール材の緩和時間を測定する方法の説明図である。
【図５】スライディングノズルにおける摺動面の温度分布を示す模式図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はスライディングノズルの説明図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は同変容例の説明図である。
【図８】従来例におけるスライディングノズル周辺耐火物の説明図である。
【符号の説明】
１０  連続鋳造設備                  １１  溶鋼
１２  タンディッシュ（溶鋼容器）    １３  ノズル受けれんが
１４  上ノズル                      １５  スライディングノズル
１５ａ  スライディングノズル        １６  下ノズル
１７  浸漬ノズル                    １８  吐出孔
１９  連続鋳造鋳型                  ２０  上固定プレート
２１  摺動プレート
２２  下固定プレート（固定プレート）
２３  流出孔                        ２４  シール材
２５  ガスシール部                  ２６  型枠
２７  押圧部材
３１  下固定プレート（固定プレート）
３２  ガスシール部                  ３３  供給流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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