(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金容器からの溶融金属の流し込み用内部ノズル（１２）であって、
該内部ノズルは、
ａ）  流入開口（１４）と流出開口（２８）とを流体接続する、第１方向（Ｚ）を定義する軸方向貫通孔を有する管状部分（２４）を含み、
該内部ノズルはさらに
ｂ）  平坦な底部接触面（２６）を有する内部ノズルプレートを含み、前記底部接触面（２６）は前記第１方向（Ｚ）に対して垂直であり、前記接触面は、前記流出開口（２８）を含み、
前記内部ノズルプレートは、さらに、前記管状部分（２４）の壁を前記プレートの側縁部（４０ａ−ｂ，４２ａ−ｂ）に接合する、前記底部接触面（２６）とは反対側の第２面を含み、前記側縁部は、前記底部接触面（２６）から前記第２面へ延び、前記プレートの周囲及び厚さを定義しており、
該内部ノズルは、さらに
ｃ）  前記内部ノズルプレートの前記側縁部（４０ａ−ｂ，４２ａ−ｂ）及び第２面のいくつか又は全てのうちの少なくとも一部を被覆するが、底部接触面（２６）を被覆しない金属ケーシング（２２）を含み、
前記金属ケーシング（２２）は
ｄ）  金属支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）を含み、
前記金属支承面は、前記底部接触面（２６）に面しており、且つ前記底部接触面（２６）に対して凹んでおり、そして前記側縁部（４０ａ−ｂ，４２ａ−ｂ）の被覆部分から延びている内部ノズルであって、
前記支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）が、前記プレートの周囲に配置された少なくとも２つの別個の支承要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の支承レッジによって形成される、ことを特徴とする、冶金容器からの溶融金属の流し込み用内部ノズル。
【請求項２】
前記少なくとも２つの支承要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の前記支承レッジは、長さ（Ｌ）及び幅（Ｉ）が各々少なくとも５ｍｍ寸法を有しており、高さが少なくとも１０ｍｍである、請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）が、前記プレートの周囲に分配された３つの別個の支承要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の前記支承レッジによって形成されており、  前記各々の支承レッジの前記底部接触面（２６）を含むスライド平面（Ｐg）上への直交投影の図心が、三角形の頂点を形成する、請求項１又は２に記載のノズル。
【請求項４】
前記３つの支承レッジの投影の図心によって形成された三角形が、下記幾何学的形状：すなわち、
ａ）  Ｘ頂点と称される第１頂点を通る、Ｘ高さと称される前記三角形の第１高さが、第１軸線（Ｘ）に対して平行である幾何学的形状；
ｂ）  Ｘ頂点を通る、Ｘ中線と称される前記三角形の第１中線が、前記第１軸線（Ｘ）に対して平行である幾何学的形状；
ｃ）  Ｘ高さ又はＸ中線がノズル貫通孔の中心軸線（Ｚ）と、前記貫通孔の図心（４６）で交差するような三角形；
ｄ）  前記三角形の角度全てが鋭角である幾何学的形状；
ｅ）  前記三角形が二等辺三角形である幾何学的形状；
ｆ）  貫通孔の中心（４６）、及びＸ頂点以外の三角形の２つの頂点によって形成された角度２αが６０〜９０°を成す、（ｃ）に基づく三角形；
ｇ）  Ｘ頂点によって形成される角度が６０°未満である三角形、
のうちの１つ又は任意の組み合わせによって形成される、請求項３に記載のノズル。
【請求項５】
前記３つの支承レッジの投影の図心によって形成された三角形が、前記ｃ）Ｘ高さ又はＸ中線がノズル貫通孔の中心軸線（Ｚ）と、前記貫通孔の図心（４６）で交差するような三角形であり、
１つの支承面（３４a）が、１４〜５２°の角度の区域γにわたって延び、
他の２つの支承面（３４ｂ、３４ｃ）が、１０〜２０°の角度の区域βにわたって延びており、
全ての角度は、前記貫通孔の図心（４６）に対して測定されたものである、
請求項４に記載のノズル。
【請求項６】
前記３つの支承レッジの投影の図心によって形成された三角形が、前記ｃ）Ｘ高さ又はＸ中線がノズル貫通孔の中心軸線（Ｚ）と、前記貫通孔の図心（４６）で交差するような三角形であり、
前記支承レッジの外側尾根部が、前記第１軸線（Ｘ）と垂直に交差する接線を有している、請求項４に記載のノズル。
【請求項７】
前記金属ケーシング（２２）が、２つの長手方向縁部（４０ａ，４０ｂ）及び２つの横方向縁部（４２ａ，４２ｂ）から成る２対の対向縁部（４０ａ，４２ａ，４０ｂ，４２ｂ）を含み、
前記少なくとも２つの支承要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）のうちのどれもが、前記ケーシングの前記長手方向縁部に設けられていない、請求項１から６までのいずれか１項に記載のノズル。
【請求項８】
前記全支承要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の前記支承レッジが、前記底部接触面（２６）に対して平行な同じ平面上に位置している、請求項１から７までのいずれか１項に記載のノズル。
【請求項９】
前記支承要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）のうちの少なくとも１つが、プレート周囲から延びる金属支承レッジの形態を成し、前記金属支承レッジが、支承面と、管交換装置の内部ノズル受容部分内のクランプ手段を受け止めるのに適した対向するクランプ面とを含む、請求項１から８までのいずれか１項に記載のノズル。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの支承レッジの支承面が、金属のみによって、前記対向するクランプ面から分離されている、請求項９に記載のノズル。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの支承レッジの支承面が、２つの金属層の間に挟持された耐火材料によって、前記対向するクランプ面から分離されている、請求項９に記載のノズル。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の内部ノズルの、ノズルプレートの第２面及び側縁部（４０ａ−ｂ，４２ａ−ｂ）のいくつか又は全てのうちの少なくとも一部を被覆するための金属ケーシング（２２）であって、ノズルの管状部分を収容するための開口を備えた第１主面と、前記第１主面の周囲から延びる側縁部とを含み、前記側縁部は、支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）を支持している金属ケーシングであって、
前記支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）は、前記ケーシングの周囲に配置された少なくとも２つの別個の支承要素（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の前記支承レッジによって形成されていることを特徴とする、金属ケーシング。
【請求項１３】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の内部ノズル（１２）と、冶金容器からの溶融金属の流し込み用スライド注入ノズルの保持交換用の管交換装置（１０）との組立体であって、
前記内部ノズルは支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）を含み、そして前記装置は、鋳造開口を備えたフレーム（３１）と、クランプシステム（２０）とを含み、
前記鋳造開口を備えたフレーム（３１）は、前記鋳造開口の周囲に隣接する支持面（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ）を含み、前記支持面は、前記内部ノズル（１２）の支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）を受容してこれと接触するのに適しており、
前記クランプ・システム（２０）は前記支持面（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ）に面しており、そしてクランプ面と称される、前記内部ノズルの支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）とは反対側の面（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）を押圧するように配置されている
組立体であって、
前記内部ノズル（１２）の支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）が金属である、
ことを特徴とする、組立体。
【請求項１４】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の内部ノズルを製造する方法であって、請求項１２に記載の金属ケーシング（２２）と、内部ノズルの耐火プレート要素とを組み立てる工程を含む、内部ノズルを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続溶融鋳造の分野に関し、より具体的には、金属鋳造設備において管交換装置に内部ノズルを固定する特定手段を有する内部ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造設備においては、溶融金属は、別容器、例えば鋳型内に流し込まれる前には、一般に冶金容器、例えばタンディッシュ内に含まれている。金属は、冶金容器から、冶金容器の基底部に設けられたノズルシステムを介して別容器に流し込まれる。ノズルシステムは、冶金容器内に少なくとも部分的に位置決めされた内部ノズルを含み、この内部ノズルはスライド流し込みプレート（又は鋳造プレート）と密着接触する。スライド流し込みプレートは冶金容器の下方で、且つ外側に位置決めされており、冶金容器の下側に取り付けられたプレート保持交換装置を介して内部ノズルと整列させられる。このスライドプレートは、較正プレート、鋳造管、又は２つ又は３つ以上のプレートを含む匣鉢（サガー）であってもよい。これら全てのタイプのプレートは、用途に応じて様々な長さの管状区分に結合されたプレートを含むノズルの部分であり、またこれらのノズルを例えば取鍋内で使用されるバルブゲートと区別するために、ここでは「スライドノズル」、「注入ノズル」、「交換可能注入ノズル」、又はこれらの組み合わせで呼ぶことにする。注入ノズルの使用により、短管を用いて自由流動の形態で、又は部分的に浸漬されたより長い鋳造管を用いて誘導流の形態で、溶融金属を流し込むことができる。
【０００３】
鋳造設備のための管交換装置の一例が、欧州特許第１２８９６９６号明細書に記載されている。内部ノズルとスライドノズルとの間に密着接触を提供するために、注入ノズルを保持交換する管交換装置は、装置のフレームに対して内部ノズルを下方向にクランプするように意図されたクランプ手段を含み、また、注入ノズルのプレートを、特に上方向に押圧するように意図された加圧手段を含むことにより、プレートを内部ノズルに押し付け、そして密着接触を得る。
【０００４】
上記のように、内部ノズルは、鋳造中、固定された要素である。従って、その耐用寿命は少なくとも、冶金容器のうちの１つと同じ長さであるべきである。他方、注入ノズルは、管交換装置によって鋳造中に交換することができる。
【０００５】
欧州特許第１４５４６８７号明細書に開示されたコレクタノズルは、取鍋の底部に位置決めされたゲートバルブのスライド・ゲートに結合されており、溶融金属をタンディッシュに注入するために使用される。タンディッシュの内部ノズルと同様に、欧州特許第１４５４６８７号明細書に開示されたコレクタノズルは、管状部分とプレートとを有する耐火コアを含む。コレクタノズルの外面の大部分は、金属ケーシングで被覆されている。２つのタイプのノズル間の類似性はここまでである。実際に、本発明の対象である内部ノズルとは異なり、取鍋のコレクタノズルは使用中、いかなる摩擦応力も受けない。それというもの、これはスライド・ゲート・バルブのスライド・ゲート・プレートに固定的に取り付けられているからである。さらに、コレクタノズルは、取鍋の底部に懸吊されているのに対して、内部ノズルは、管交換装置のフレーム上側部分に配置されている。２タイプのノズル用に使用されるクランプ手段は、結果として、互いに大きく異なる。欧州特許第１４５４６８７号明細書に開示されたコレクタノズルの場合、ノズルは、フランジを含む第１金属シリンダ内に導入される。このフランジは、スライド・ゲート・バルブのスライドプレートの下側部分にねじによって固定された第２金属シリンダと、バヨネットとして係合する。第１金属シリンダ及び第２金属シリンダのいずれもコレクタノズルの部分ではなく、むしろスライド・ゲート・プレートの下面にコレクタノズルを固定するために使用されるクランプ手段である。冶金容器に対するノズルのこのようなクランプ解決策は、管交換装置のフレーム上側部分に内部ノズルをクランプするのに適してはいない。
【０００６】
内部ノズル及び注入ノズルのプレートは、各々、少なくとも部分的に耐火材料を含む。１つの問題点は、クランプ手段又は加圧手段によって加えられた力が、耐火材料に応力集中をもたらす傾向を有することがある。これらの応力集中は、脆弱な耐火材料を損傷し、亀裂を形成するか又は崩壊を招くおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、ノズル及び冶金容器双方の全耐用寿命にわたって材料品質及び完全性が維持される内部ノズルを提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１２８９６９６号明細書
【特許文献２】欧州特許第１４５４６８７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、追加された独立請求項に定義される。好ましい実施例は、従属請求項に定義れる。特に、本発明は、下記内部ノズルに関する。
冶金容器からの溶融金属の流し込み用内部ノズルであって、該内部ノズルは、
ａ）  流入開口と流出開口とを流体接続する、第１方向（Ｚ）を定義する軸方向貫通孔を有する略管状部分を含み、
ｂ）  スライド平面（Ｐg）と称される、周囲（Ｐｍ）内部に包囲された平坦な底部接触面を有する内部ノズルプレートを含み、前記スライド平面は前記第１方向（Ｚ）に対して略垂直であり、前記接触面は、前記流出開口を含み、前記内部ノズルプレートは、さらに、前記管状部分の壁を前記プレートの側縁部に接合する、前記底部接触面とは反対側の第２面を含み、前記側縁部は、前記底部接触面から前記第２面へ延び、前記プレートの周囲及び厚さを定義しており、さらに
ｃ）  前記内部ノズルプレートの前記側縁部及び第２面のいくつか又は全てのうちの少なくとも一部を被覆するが、スライド平面（Ｐg）を被覆しない金属ケーシングを含み、前記金属ケーシングは
ｄ）  金属支承面を含み、前記金属支承面は、前記スライド平面（Ｐg）に面しており、且つ前記スライド平面（Ｐg）に対して凹んでおり、そして前記接触面の周囲（Ｐｍ）を超えて、前記側縁部の被覆部分から延びている内部ノズルであって、
前記支承面が、前記プレートの周囲に配置された少なくとも２つの別個の支承要素の前記レッジによって形成される、ことを特徴とする。
【００１０】
好ましい実施例では、該少なくとも２つの支承要素の前記レッジの長さ（Ｌ）及び幅（Ｉ）が各々少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｍｍの寸法を有しており、最も好ましくは該支承要素の高さが少なくとも１０ｍｍである。
【００１１】
前記プレート周囲に配置された、支承平面３つの分離された支承要素の前記レッジにより形成されると、前記内部ノズル及びスライド注入ノズルとの間の界面の密着性が向上する。前記それぞれのレッジのスライド平面（Pｇ）への直交投影の図心が三角形を形成する。
前記三角形が、下記幾何学的配置形状：すなわち、
ａ）  Ｘ頂点と称される第１頂点を通る、Ｘ高さと称される前記三角形の第１高さが、第１軸（Ｘ）に対して略平行である幾何学的配置形状；
ｂ）  Ｘ頂点を通る、Ｘ中線と称される前記三角形の第１中線が、前記第１軸線（Ｘ）に対して略平行である幾何学的配置形状；
ｃ）  Ｘ高さ又はＸ中線がノズル貫通孔の中心軸線（Ｚ）と、前記貫通孔の図心（４６）で交差するような三角形；
ｄ）  該三角形の角度全てが、鋭角である幾何学的配置形状；
ｅ）  該三角形が好ましくは、（ｃ）に基づく二等辺三角形、より好ましくは、（ｃ）に基づくＸ頂点が等しい長さの二辺の合流点であるような二等辺三角形であり、最も好ましくは（ｃ）及び（ｄ）に基づく二等辺三角形である幾何学的配置形状；
ｆ）  前記貫通孔の中心（４６）、及びＸ頂点以外の三角形の２つの頂点によって形成された角度２αが６０〜９０°を成す、（ｃ）に基づく三角形；
ｇ）  Ｘ頂点によって形成される角度が６０°未満である三角形；
のうちの１つ又は任意の組み合わせによって形成される。
【００１２】
好ましい実施例では、Ｘ頂点に一致する前記支承レッジが、１４〜５２°の角度の区域γにわたって延び、前記他の２つの支承レッジが、１０〜２０°の角度の区域βにわたって延びており、全角度は、前記貫通孔の図心に対して測定されたものである。
【００１３】
本発明による内部ノズルのプレートの、スライド平面上への直交投影は、次のような２つの対向縁部対、すなわち、方向（Ｘ）に対して略平行な２つの長手方向縁部と、Ｘ方向に対して略垂直の２つの横方向縁部とを備えた長方形で描かれる。少なくとも２つの支承要素のいずれも、ケーシングの長手方向縁部上にはない。プレート投影は、丸みを帯びた角部、又は面取りされた角部を有する、Ｘ方向に対して横方向の（必ずしも垂直というわけではない）他の縁部を含んでいてよい。支承要素は、勿論、このような横方向の、非垂直縁部上に位置決めすることができる。
【００１４】
一実施態様の場合、支承要素の全支承レッジ（bearing ledges）は、スライド平面（Ｐg）に対して略平行な同じ平面上に位置している。これとは異なり、支承レッジは、管交換装置の上側部分上に前記支承レッジを受容するように設計された支持面の幾何学的配置形状に応じて、相異なる平面上に位置していてよい。相異なる平面上に位置する支承レッジは、内部ノズルが特定の角度配向を有して位置決めされなければならない場合に有用である。それというのも、このような支承レッジは、誤った支持面上に支承レッジが配置されると傾いてしまうからである。支承レッジが内部ノズルのスライド面に対して平行ではないようにすることも可能である。所定の勾配が設けられていると、管交換装置上のネスト内に内部ノズルを心出しするのに役立つ。全事例において、内部ノズル支承レッジの構造は、管交換装置の支持面と嵌合されなければならない。
【００１５】
支承要素は、プレート周囲から延びる金属支承突起の形態を成し、この金属支承突起が支承レッジと、管交換装置の内部ノズル受容部分内にクランプ手段を受容するのに適した対向するクランプ面とを含むことが好ましい。１実施態様の場合、支承突起の支承レッジは、２つの金属層間に挟持された耐火材料によって、対向するクランプ面から分離されている。支承レッジ及びクランプ面の金属層は、管交換装置のクランプ手段及び支持面から全圧縮応力を受け取り、そしてこれを中間耐火部分にこれを均一に分配し、全ての応力集中を吸収して減衰する。同様に、注入ノズルの交換時には内部ノズルの接触面に深刻な剪断応力が加えられ、そしてこれらの剪断応力は金属層によって吸収される。換言すれば、クランプ手段からの圧縮応力は、周囲ｐｍ内部に含まれる耐火材料の有用部分に影響を及ぼすことはない。
【００１６】
さらに別の実施態様の場合、支承突起の支承レッジは、金属だけによって、対向するクランプ面から分離されている。このような実施態様の場合、内部ノズルのクランプによって生成された全圧縮応力は、金属によって支承され、耐火材料は、これらの応力のうちのいかなるものによっても全く影響を及ぼされない。
【００１７】
本発明による内部ノズルは、耐火コアの部分、特に、プレートの部分を、支承レッジを含む金属ケーシングで被覆することによって製造される。従って、本発明はまた、上記内部ノズルのノズルプレートの第２面及び側縁部のいくつか又は全てのうちの少なくとも一部を被覆するための金属ケーシングであって、前記金属ケーシングは、ノズルの管状部分を収容するための開口を備えた第１主面と、第１主面の周囲から延びる側縁部とを含み、前記側縁部は、支承面を支持しているインナノズルにおいて、支承面は、ケーシングの周囲に配置された少なくとも２つの別個の支承要素のレッジによって形成されていることを特徴とする、金属ケーシングに関する。
【００１８】
本発明は、さらに、内部ノズルと、冶金容器からの溶融金属の流し込み用スライド注入ノズルの保持交換用の管交換装置との組立体であって、前記内部ノズルは支承面を含み、そして前記装置は、鋳造開口を備えたフレームと、クランプシステムとを含み、
前記鋳造開口を備えたフレームは、前記鋳造開口の周囲に隣接する支持面を含み、前記支持面は、前記内部ノズルの支承面を受容してこれと接触するのに適しており、
前記クランプシステムは、前記支持面に面しており、クランプ面と称される、前記内部ノズルの支承面とは反対側の面を押圧するように配置されている、組立体であって、
前記内部ノズルの支承面が金属である、ことを特徴とする。
【００１９】
図面を参照しながら、本発明の範囲の非制限的な一例として挙げた下記説明を読めば、本発明をより明確に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、１実施態様に基づく内部ノズルをその鋳造配向で示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のノズルの鉛直方向で上下逆状態を示す斜視図である。
【図２ａ】図２ａは、支承要素の拡大図である。
【図３】図３は、管交換装置上にクランプされた図１のノズルを、２つの軸方向半平面に沿って分割した状態の斜視図である。
【図４】図４は、図３の両軸方向半平面に沿った断面図である。
【図５】図５は、図１のノズルの概略頂面図である。
【図５ａ】図５ａは、図１のノズルの概略頂面図である。
【図６】図６は、（ａ）全て金属、（ｂ）２つの金属層の間に挟持された耐火材料の支承要素の２つの実施態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、冶金容器、例えばタンディッシュ内に含まれる溶融金属の鋳造用の内部ノズルに関する。鋳造方向は鉛直方向を定義する。内部ノズルは、金属ケーシングで部分的に被覆された耐火コアを含む。耐火コアは、貫通孔を備えたプレートに取り付けられた中空管状部分を含む。貫通孔は、管状部分の一方の端部からプレートの底部接触面へ延びている。底部接触面は、スライド平面と称される略水平方向の平面に沿って延びている。内部ノズルは、その接触面を下方に向けた状態で、管交換装置の上側部分に鉛直方向に固定される。スライド平面は、管交換装置の下側部分に沿って内部ノズルに対向する鋳造位置にスライドによって移動される交換可能な注入ノズルのスライドプレートと密着接触するようになっている。内部ノズルは、さらに金属ケーシングを含む。金属ケーシングは、内部ノズルプレートの側縁部の少なくとも一部を被覆する。金属ケーシングは支承面を含む。これらの支承面が、管交換装置のフレームの嵌合支持面上に位置するように、少なくとも２つの別個の支承要素３０ａ，３０ｂ，３０ｃが配置されている。前記フレームは、さらに、内部ノズル支承要素のクランプ面３２ａ，３２ｂ，３２ｃに圧縮力を加えるのに適したクランプ手段を含み、前記クランプ手段は、支承面３４ａ，３４ｂ，３４ｃに対向している。本発明によれば、内部ノズルの支承面３４ａ〜ｃ及びクランプ面３２ａ〜ｃは金属から形成されているので、フレームとクランプ手段と支承要素との間には金属−金属接触だけが存在し、よって、クランプ手段を起因とするいかなる応力集中の発散及び分配を可能にする。
【００２２】
従って、フレーム上に位置する内部ノズルの表面が耐火材料ではなく金属から形成されることによって、内部ノズルの耐火材料を削減することが提案される。結果として、クランプシステムが内部ノズルを押圧してフレームに押し付けると、金属表面が、クランプ手段によって引き起こされた応力集中を受ける。金属は耐火コアほど脆弱ではないので、亀裂が生じにくく、これは、空気侵入、金属融液漏れのリスクの減少を意味する。従って内部ノズルの耐用寿命を大幅に延ばすことができ、鋳造金属の品質は改善される。支承平面をスライド平面に対して十分に凹ませることによって、耐火材料から形成された底部接触面が、フレーム内の内部ノズルのクランプに影響を及ぼさないようにすることが好ましい。
【００２３】
金属ケーシングは、その機能を満足するのに適した金属から形成することができ、好ましくは、鋼又は鋳鉄である。特に、鋳鉄から形成されている場合には、金属ケーシングの厚さは６ｍｍ以上であってよい。よって、許容可能な製造コストを維持しながら、比較的複雑なケーシング形状を得ることができる。大抵の場合、金属ケーシングは、第１の内部ノズル耐火コアが摩耗したときに、第２の耐火コアを被覆するために再使用することができる。
【００２４】
上記金属支承面は、少なくとも２つの支承要素３０ａ〜ｃの支承レッジ３４ａ〜ｃによって形成される。各レッジは、フレーム上に内部ノズルが確実に配置するのに十分な面積を有するべきである。例えば、在来型の内部ノズルの金属ケーシングの厚さは、支承面と考えることはできない。なぜならば、その厚さは２又は３ｍｍを超えることが稀であり、特に新しい注入ノズルを鋳造位置内へスライドさせて、高い剪断応力を発生させるときに、内部ノズルを所定の位置に保持するには不十分だからである。
【００２５】
本出願において、管交換装置の内部ノズル「クランプシステム」という表現は、内部ノズルの嵌合支承面３０ａ〜ｃを所定の位置でクランプするように設計された対向支持面８０ａ〜ｃを有するクランプ要素５０ａ〜ｃと、支持面上に位置する支承レッジ３４ａ〜ｃとの組み合わせを意味する。クランプ要素は、支承レッジ３４ａ〜ｃとは反対側の、支承要素のクランプ面３２ａ〜ｃ上に圧縮力を加える。
【００２６】
内部ノズルは、さらに、下記複数の構成要件を単独で又は組み合わせを含んでもよい。
【００２７】
支承面は、内部ノズルプレートの周面から突出している。「周面」という用語は、底部プレート接触面の周囲から、好ましくは略鉛直方向に延びる表面を意味する。ノズルは少なくとも２つの別個の支承面３０ａ〜ｃを含む。これらの支承面は、各々、支承レッジ３４ａ〜ｃを含む。「別個」という用語は，不連続な非隣接表面を意味する。これらは例えば、ギャップ又はリブによって互いに分離することができる。
【００２８】
支承レッジは、各々長さ及び幅が５ｍｍを上回り、好ましくは１０ｍｍ以上である。従って、支承レッジは、フレーム上にその鋳造位置で位置するノズルを固定するのに十分な面積を有している。
【００２９】
ノズルは、３つ、そして３つだけの別個の支承レッジ３４ａ〜ｃを含んでもよい。このような構造は、内部ノズルに高い安定性を付与し、四脚スタンドよりも安定性が高い、椅子又はテーブル用の周知の三脚スタンドと同様に、クランプ手段によって各支承要素上に均一の圧力が分配される。４つ以上の支承レッジを用いると、これらの整列状態に小さな欠陥がある場合、クランプが不満足なものになるおそれがある。
【００３０】
好ましい実施態様の場合、内部ノズルの鉛直方向の中心長手方向平面を、内部ノズル貫通孔の中心Ｚ軸線を含むものとして定義することができる。３つの支承レッジ３４ａ〜ｃは、金属ケーシングの周囲に、前記鉛直方向の中心長手方向平面に対して垂直の平面上に、Ｙ字形状を形成して配置されている。このＹの基部は、前記長手方向平面内に配置され、Ｙの両腕は前記平面の各々の側に配置されており、内部ノズル接触面の図心で合流している。好ましくは、Ｙの両腕は中心平面に関して対称である。支承レッジ３４ａ〜ｃのＹ字形配置は、特に良好なノズルクランプ安定性をもたらす一方、クランプシステムの所要空間を限定し、特に簡単なクランプ法を用いる。なお、鋳造オリフィスが接触面又はスライド面の図心に配置された対称内部ノズルの場合、内部ノズルプレートの図心は内部ノズル貫通孔の図心に一致する。他方において、鋳造流路が接触面の図心に配置されていない、例えば長方形の全体形状を有する非対称ノズルの場合、内部ノズル接触面の図心は、貫通孔の図心とは異なる。
【００３１】
金属ケーシングは、ノズルの管状部分を収容するための開口を備えた主面と、主面の周囲から延びる側縁部とを含む。一般に、主面の周囲は、２つの長手方向縁部と２つの垂直方向縁部とを備えた長方形によって取り囲むことができる。長手方向は、内部ノズルがその鋳造位置でクランプされているときの、装置内のプレート交換方向によって定義される。長手方向縁部及び垂直方向縁部は直角を成して接合することができ、或いはこれらは丸みを帯びた角部又は面取りされた角部によって結合されていてよい。好ましい実施態様の場合、支承レッジ３４ａ〜ｃは、ケーシングの横方向縁部、すなわち垂直方向縁部、又は垂直方向縁部を長手方向縁部に結合する縁部にのみ設けられている。交換可能な注入ノズルのプレートを内部ノズルのスライド面に押し付ける、管交換装置の下側部分に配置された加圧手段が、一般には長手方向に沿って配置されるため、長手方向に対して横方向で支承レッジ３４ａ〜ｃを配置することが有利である。加圧手段に対して横方向に支承レッジを配置することによって、内部ノズル及び注入ノズルの２つのスライド面間の界面全体にわたって、より均一な圧縮力分布がもたらされる。
【００３２】
ノズルは、内部ノズルを管交換装置のフレームの支持面にクランプするための少なくとも２つの支承要素を含む。各々の支承要素３０ａ〜ｃは金属ケーシングの部分であり、そして
支承レッジ３４ａ〜ｃと、
支承レッジとは反対側のクランプ面３２ａ〜ｃと、
を含み、クランプ面３２ａ〜ｃには、クランプ要素がクランプ力を加えるように意図されている。クランプ面３２ａ〜ｃは、ケーシングの主面の部分であってもよく、或いは、図１及び２に示されているように主面から分離されていてよい。
【００３３】
支承要素は、好ましくは完全に金属から形成されており、支承レッジ３４ａ〜ｃとクランプ面３２ａ〜ｃとの間には金属だけを有する。この実施態様では、金属だけがクランプ応力を支持し、このことは内部ノズルの耐火材料を削減する。或いは、支承レッジの金属面と支承要素のクランプ面とは、耐火材料のような非金属材料によって分離されていてよい。この実施態様では、支承要素の金属層が、クランプ手段と関連する全応力集中を維持し、そして良好な耐圧縮性を有する耐火コアに応力集中をより均一に再分配する。
【００３４】
管交換装置のフレームに内部ノズルをクランプすると、ノズル支承要素は、フレーム支持面及びクランプシステム間に挟持される。
【００３５】
ノズル支承要素の支承レッジ又はクランプ面は平面であってもよい。或いは、これらの構造は、種々形状、例えば傾斜形状、凸面形状、凹面形状、構造化形状、又は溝付き形状を有していてよい。支承レッジ又はクランプ面は、接触面２６に対して略平行な平面内で延びていてよい。好ましくは、支承レッジ又はクランプ面は、好ましくは接触面２６に対して平行に、同一平面上にある。これらの表面が、幾何学的配置形状、抵抗性、及び厚さなどに関して、これらの機能を発揮するのに適していることが重要である。支承要素３０ａ〜ｃの幾何学的配置形状は、これらが取り付けられる管交換装置のクランプ要素及び支持面と嵌合されなければならない。支承レッジ又はクランプ面には付加的な要素、例えばファイバ、シール部材、又は圧縮性要素を、当業者に知られた任意の手段（接着、機械的締結、埋め込みなど）によって加えることもできる。
【００３６】
本発明は、また、上記内部ノズルのための金属ケーシングに関し、これとともに、金属ケーシングと耐火要素との組立工程を含む上記内部ノズルの製造方法に関する。
【００３７】
本発明は、また、内部ノズルと、冶金容器からの溶融金属を流し込むためのスライド注入ノズルを保持して交換する管交換装置との組立体であって、内部ノズルは金属ケーシングを含み、前記装置は、
ノズルの少なくとも１つの支承面と接触する上側部分を有するフレームと、
内部ノズルのクランプ面を押圧するように配置された、フレームの上側区分に面するクランプシステムとを含み、
内部ノズル支承面は、金属ケーシングに設けられ、少なくとも２つの別個の支承要素３０ａ〜ｃの支承レッジ３４ａ〜ｃによって形成される。
【００３８】
上記のように、フレーム上に位置する内部ノズル表面は、耐火材料ではなく、金属から形成されることが提案される。従って、クランプシステムが、内部ノズルを、フレームに押し付けるために内部ノズルを圧着するとき、上記の全機械的利点を有する金属−金属接触がもたらされる。
【００３９】
以後、鋳造方向に一致する略鉛直方向をＺ方向と呼び、そして内部ノズルの貫通孔の中心軸線をＺ軸線と呼ぶ。Ｚ軸線は、内部ノズルが管交換装置にその鋳造位置で取り付けられたときにはＺ方向に対して平行である。プレート交換方向に一致する長手方向をＸ方向と呼ぶ。Ｘ方向は、Ｚ方向に対して略垂直であり、Ｘ軸線は、Ｘ方向に対して平行であり、管交換装置の鋳造開口の図心を通過する。
【００４０】
例えば、溶融鋼を流し込むための、連続溶融金属鋳造設備において、スライドノズルを保持して交換する管交換装置１０は、冶金容器、例えばタンディッシュ内に含まれる金属を、１つ又は複数の鋳型のような容器に流し込むために使用される。図３及び４に部分的に示された装置１０は、冶金容器の下側に、内部ノズル１２を挿入するための、冶金容器の底部内の開口と整列した状態で取り付けられている。内部ノズル１２は、管交換装置１０のフレームに固定され、そして冶金容器の基底部に、例えばセメントで取り付けられている。典型的な管交換装置の側面図を、欧州特許第１２８９６９６号の図１に見いだすことができる。内部ノズル１２の貫通孔１４は、鋳造流路を形成し、装置１０は、注入ノズルのスライドプレートを鋳造位置に案内することによって、注入ノズルの軸方向孔が内部ノズルの貫通孔１４と流体連通するように配置されている。これを目的として、装置１０は、スライドノズルを、入口を通して待機位置から鋳造位置へ案内するための案内手段１６を含む。例えば、案内手段は、案内レール１６の形態を成すことができる。レール１６は、装置１０の通路の長手方向縁部に沿って配置され、装置入口から休止位置へそして鋳造位置へ通じている。さらに、注入ノズル鋳造位置において、装置１０は、注入ノズルのプレートを、内部ノズル１２の接触面に押し付けるためのＸ方向に対して平行に配置された手段、例えば圧縮ばねを含む。前記手段は、注入ノズルのスライドプレートの２つの長手方向縁部の各々の底面に力を加えることにより、プレートを内部ノズル１２の接触面に密着接触するように押し付け、内部ノズルの貫通孔１４と注入ノズルの軸方向孔との間の流体密な接合を形成するように配置されている。装置１０は、さらに、以下に、詳細に説明する内部ノズルをクランプする手段２０を含む。この手段は、内部ノズル１２の２つの縁部のクランプ頂面（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）に力を加えることによって、内部ノズルの対向する支承面（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）が装置１０の支持面に圧着した状態を維持するように配置されている。横方向という用語は、この文脈においては、Ｘ方向に対して平行ではなく、又はＸ方向と交差することを意味する。
【００４１】
内部ノズル１２は、金属ケーシング２２を含む。この金属ケーシングは、図２及び６から判るように、耐火材料から形成された内部ノズルプレート２４の第１接触面（２６）以外の全てを覆っている。金属ケーシング２２は、耐火要素２４を補強し、そして好ましくはセメントを使用してプレートに結合される。耐火プレートは、ノズルが溶融金属に接触する箇所はどこでも、高温度に耐えるために必須である。しかし、その機械特性、特に、剪断抵抗、摩擦抵抗、及び耐摩耗性は、応力集中が存在する箇所ではどこも不十分である。このような理由から、耐火プレートは、機械応力が加えられるが、溶融金属との接触が生じうる箇所から離れている箇所はどこでも、金属ケーシングで被覆されている。金属ケーシングの厚さは約１ｍｍ〜６ｍｍ超であってよく、金属ケーシングが鋳鉄から形成されている場合には、一般的に、壁はより厚い。接触面２６は、注入ノズルのプレートのスライド面と密着接触させなければならないため、金属ケーシングは、内部ノズルの接触面２６には設けられていない（図２及び６参照）。いかなる金属融液の漏れが生じた場合も接触面が損傷されて劇的な結果を引き起こすため、接触面を被覆するために金属を使用することはできない。上述のように、内部ノズルの接触面２６が、注入ノズルが装置１０によって鋳造位置、すなわち内部ノズル１２に面する位置に押し動かされると、注入ノズルのスライド面と密着接触させられる。内部ノズル貫通孔１４の一方の端部は、接触面２６で開口している。
【００４２】
支承レッジ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、別個のものであり、内部ノズル１２のプレートの周面３６から突出している。前記周面３６は、プレートの底部接触面２６の周囲ｐｍから、好ましくは（しかし必ずしも必要ではない）略鉛直方向Ｚに突出している。１実施態様の場合、内部ノズルの支承要素の支承レッジとクランプ面との間に、耐火材料が延びていてよい（図６ｂ）。この実施態様では、耐火材料の一部がクランプ手段２０の圧縮応力を受けるが、管交換装置のクランプ手段及び支持面から耐火材料を分離する金属層によっていかなる応力集中も吸収されて分配される。好ましい実施態様の場合、支承レッジ及び対向クランプ面は、金属のみによって分離されている（図６ａ参照）。このことは、クランプ力が耐火材料には全く加えられず、金属のみに加えられる。これらの図面に示された例と同様に、３つの支承レッジ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは完全に金属から形成されている。すなわち支承面３４ａ，３４ｂ，３４ｃとクランプ面３２ａ，３２ｂ，３２ｃとの間には金属しかない。
【００４３】
図５及び５（ａ）から判るように、内部ノズル１２は、略長手方向の互いに対向する２つの縁部４０ａ，４０ｂと、これらの長手方向縁部に対して略垂直の互いに対向する２つの縁部４２ａ，４２ｂとを有していてよい。さらに、鉛直方向の中心長手方向平面Ｐは、Ｘ軸線とＺ軸線とによって定義することができ、そして３つの支承要素３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、ノズル１２の周囲３６上にＹ字形に配置されていてよく、Ｙの基部４４ａは、Ｘ軸線と同軸的に中心長手方向平面Ｐ内に配置されており、そしてＹの２つの腕４４ｂ，４４ｃは、前記平面Ｐの各々の側に配置されており、Ｙの全ての腕は、（対称的な内部ノズルを想定すると）内部ノズルの貫通孔１４の図心４６で合流する。より具体的には、第２の支承要素３０ｂ及び第３の支承要素３０ｃは、第２支承レッジ３４ｂ及び第３支承レッジ３４ｃを有し、これら第２支承レッジ３４ｂ及び第３支承レッジ３４ｃの各々は、長手方向平面Ｐの各々の側に配置されている。記載例では、第２及び第３支承レッジは、対称に配置されているが、このことは必ずしも必要ではない。さらに、接触面２６に対して平行な平面上への支承レッジ３４ｂ，３４ｃの直交投影の各々は、鋳造オリフィス２８の中心に一致する内部ノズル１２の図心４６を基準として、長手方向平面Ｐに関して３０〜４５°の角度α（アルファ）を成して位置決めされた図心３２’ｂ，３２’ｃを有する。さらに、第２支承レッジ３４ｂ及び第３支承レッジ３４ｃの各々は、内部ノズル１２の中心４６を基準として１０〜２０°の角度の区域β（ベータ）内に含まれる。さらに、第１支承要素３０ａは、ノズル１２の長手方向平面Ｐを通る第１支承レッジ３４ａを有する。より具体的には、支承レッジ３４ａは、平面Ｐに関して略対称に延びており、この面の図心３２’ａは、内部ノズルの中心４６を基準として、１４〜５２°の角度の区域γ（ガンマ）内に含まれた面内に延びていてよい。
【００４４】
図示の実施態様において、支承要素３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、従って、支承レッジ３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、前記ケーシングの横方向縁部４２ａ，４２ｂ上にのみ設けられている。なお、図５及び５ａに示されるような概略長方形形状を有する内部ノズルの場合、中心長手方向平面は、外接する長方形の２短辺の中線を含む底部接触面２６に対して垂直な平面である。
【００４５】
管交換装置のクランプ手段２０は、好ましくは、Ｘ軸線に対して横方向に配置された２つのクランプ要素を含む。好ましくは、３つのクランプ要素５０ａ，５０ｂ，５０ｃが、Ｙ字形を成して内部ノズル１２の周囲に配置される（図３参照）。すなわち、Ｙの基部に位置する第１クランプ要素５０ａが、中心長手方向平面Ｐの後ろ部分に配置されており、Ｙの両腕の端部に位置する第２クランプ要素５０ｂ及び第３クランプ要素５０ｃが、前記平面Ｐの前部分の各々の側に配置されている。図面から判るように、クランプ手段は、内部ノズルの横方向縁部４２ａ，４２ｂに、その力を加えるように配置される。クランプ要素５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、支承要素３０ａ，３０ｂ，３０ｃの相補的な形態を有する。こうして、第１クランプ要素５０ａ、第２クランプ要素５０ｂ、及び第３クランプ要素５０ｃは、各々、上記支承レッジ３４ａ，３４ｂ，３４ｃにクランプ力Ｆを加える（図６参照）。クランプ要素５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、休止位置とクランプ位置との間に移動可能に取り付けられている。クランプ位置において、クランプ要素５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、支承要素３０ａ，３０ｂ，３０ｃのクランプ面３２ａ，３２ｂ，３２ｃと接触して、これらの面を押圧することによってクランプ力を加える。これを目的として、クランプ要素５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、クランプ要素５０ａ，５０ｂ，５０ｃと接触するカムとして作用する回転装置によって作動させることができる。任意選択的には、クランプ要素５０ａ，５０ｂ，５０ｃのうちの１つ又は複数がコネクティングロッドによって作動させられる。
【００４６】
図３及び４から判るように、内部ノズル１２は管交換装置１０に結合されている。支承レッジ３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、フレーム３１に設けられた対応支持面８０ａ，８０ｂ，８０ｃに配置されている。支承要素３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、このように、フレームのクランプ要素５０ａ，５０ｂ，５０ｃと支持面８０ａ，８０ｂ，８０ｃとの間に挟持されている。面３４ａ，３４ｂ，３４ｃによって形成された支承面Ｐａが、好ましくは、スライド平面Ｐｇを基準として鉛直方向に凹んでいることにより、注入ノズルのスライド平面との密着接触を確立するのに適した位置で、スライド平面が最前列にくるように露出させている。この例において、支承レッジ３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、支承要素の底面であり、クランプシステムは、支承要素の上側クランプ面３２ａ，３２ｂ，３２ｃに、特に、下方向に力を加える。しかしながら、支承レッジ及びクランプ面を反転させて、クランプシステムは、特に、上向きの力を加えるようにしてもよい。従って内部ノズルは、特に上向きの力によって上方向にクランプされることになる。この実施態様においても、支承要素３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、クランプ要素と支持面との間に挟持されていてよい。
【００４７】
図６に示されているように、支承要素は、好ましくはプレート周囲から延びる金属支承突起の形態を成す。金属支承突起は、支承レッジと、管交換装置の内部ノズル受容部分内のクランプ手段を受け止めるのに適した対向するクランプ面とを含む。図６（ｂ）に示された一実施態様の場合、支承突起の支承レッジが、２つの金属層間に挟持された耐火材料によって、対向するクランプ面から分離されている。支承レッジ及びクランプ面の金属層は、管交換装置のクランプ手段及び支持面から圧縮応力を吸収し、そしてこれを中間耐火部分に均一に分配し、全ての応力集中を吸収して減衰する。同様に、注入ノズルの交換時に、内部ノズルの接触面に大きい剪断応力が加えられ、これらの剪断応力は金属層によって吸収される。
【００４８】
図６（ａ）に示された別の実施態様では、支承突起の支承レッジは、金属のみによって、対向するクランプ面から分離されてよい。この実施態様の場合、内部ノズルのクランプによって生成された全ての圧縮応力は金属によって支承され、耐火材料は、これらの応力のうちのいかなるものによっても全く影響を及ぼされない。この実施態様によって、耐火材料の耐用寿命は大幅に延長される。
【００４９】
上記管交換装置１０と共に使用されるノズル１２の利点の中で注目すべきことは、金属から形成され、金属ケーシングの部分である支承レッジ３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、これらが耐火材料２４から形成された場合よりも摩耗するのが遅くなり、また、応力集中効果を受けて亀裂形成又は崩壊しにくくなることである。
【００５０】
特に、本発明はプレート保持交換装置、例えば管交換装置又は較正プレート交換装置の内部ノズルに関する。本発明によるノズルは、例えば、２つ又はそれ以上のプレートを含むカセットをスライドさせることにより、冶金容器の鋳造オリフィスに対向するようにスライドして移動させるプレート保持交換装置に使用することもできる。
【００５１】
本発明の別の利点は、同じ冶金ケーシング２２を再び使用して、第２の耐火要素２４を被覆できることである。
【００５２】
内部ノズルは、使用前に組み立てられた複数の耐火要素から構成されるようにしてもよい。特に、ノズルプレートとその管状部分とは、２つの別個の要素であってよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０    プレート保持交換装置
１２    内部ノズル
１６    案内手段
２０    クランプシステム
２２    金属ケーシング
２６    底部接触面
２８    流出開口
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ    支承要素
３１    フレーム
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ    クランプ面
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ    支承面（支承レッジ）
３６    周面
４０ａ，４０ｂ    長手方向縁部
４２ａ，４２ｂ    横方向縁部
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ    装置の支持面
Ｐａ    支承平面
Ｐｇ    スライド平面
Ｘ    プレート交換方向
Ｙ    横方向
Ｚ    鋳造方向
【図１】
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【図２−２ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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