(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金容器（１８）から液体金属を注入するための、注入軸線（Ｘ）を有した注入路（１２）を画成するチューブ（１０）であって、前記注入路が、流出口径（Ｄｏｕｔ）として公知の径を有する下流部分（１４）と、当該チューブの部分として画成される上流部分（１６）であって、当該チューブの上方端（２０）と正接する上方横断面（Ｐｓｕｐ）と該上方横断面（Ｐｓｕｐ）から閾値距離として公知の距離（Ｌ）に位置する下方横断面（Ｐｉｎｆ）との間に位置する上流部分（１６）と、を具備し、前記閾値距離は、前記流出口径（Ｄｏｕｔ）の４倍より大きな寸法を有し、前記上流部分（１６）が、広げられ、
前記上流部分の上方端（２０、２０’）が、前記注入軸線（Ｘ）の方向において凸状全体形状を有し、且つ、前記上方横断面（Ｐｓｕｐ）との交差点の表面（２０ａ、２０’ａ）であって径方向（Ｙ）における幅（ｅ）が前記流出口径（Ｄｏｕｔ）の半分より小さい表面（２０ａ、２０’ａ）を有し、
前記上流部分（１６）が、その軸線として前記注入軸線（Ｘ）を備える軸対称の円錐形体積（Ｖ１）の相補的な部分に相当する第１の体積内に含まれ、前記円錐形体積（Ｖ１）の母線が、前記注入軸線（Ｘ）に対して５°より大きな角度アルファ（α）を形成し、且つ、前記円錐形体積（Ｖ１）の小さな底部（２２）が前記下方横断面の前記注入路（１２）との交差点の表面に相当し、
前記上流部分（１６）が、前記注入軸線（Ｘ）の周りで旋回する二等辺四辺形（２４）によって形成された回転表面によって画成される第２の体積（Ｖ２）内に含まれ、前記上方横断面（Ｐｓｕｐ）に位置する前記二等辺四辺形（２４）の前記小さな底部（２６）が、その中心として当該チューブの前記上方端（２０）の中心（Ｃ）を有し且つその寸法として前記流出口径（Ｄｏｕｔ）の半分に等しい幅（Ｅ）を有し、前記二等辺四辺形（２４）の前記大きな底部（２８）が、前記下方横断面（Ｐｉｎｆ）に位置し、且つ、前記二等辺四辺形（２４）の２つの平行ではない側部（３０、３２）が、３０°より小さな角度ベータ（β）を共に形成するように構成されているチューブ。
【請求項２】
前記閾値距離（Ｌ）が、前記流出口径（Ｄｏｕｔ）の５倍の寸法を有する請求項１に記載のチューブ。
【請求項３】
前記角度アルファが、５°と１５°との間である請求項１又は請求項２のいずれか１つに記載のチューブ。
【請求項４】
前記角度ベータが、１０°と３０°との間である請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のチューブ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のチューブと、該チューブの前記上方端を収容するための金属フレーム（３８、３８’）と、の組立体。
【請求項６】
前記金属フレームが、前記チューブの前記上方端を収容するためのハウジング（４０、４０’）を具備し、該ハウジングが、前記横断方向に延在する端部壁であって、前記径方向における前記幅が前記チューブの前記流出口径（Ｄｏｕｔ）の半分より小さな端部壁を有する請求項５に記載の組立体。
【請求項７】
前記金属フレーム（３８、３８’）が、前記冶金容器（１８）に取り付けられ、前記金属フレーム（３８、３８’）が、前記冶金容器（１８）に対して前記金属フレーム（３８、３８’）をシールするシール（４５）を具備する請求項５又は請求項６に記載の組立体。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１つに記載の組立体のための金属フレーム（３８、３８’）であって、請求項１から４のいずれか１つに記載の液体金属を注入するチューブを収容するための金属フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体金属の連続鋳造の技術分野に関する。本発明は、特に、冶金容器から液体金属を注入するためのチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術は、液体金属、特に溶鋼の鋳造のための注入（installation）を既に開示しており、注入金属は、第１の冶金容器から第２の容器へと輸送される。例えば、材料は、取鍋からタンディッシュへと運ばれ、更に、タンディッシュから鋳型へと輸送される。容器間で液体を輸送するため、注入チューブのようなチューブが概して用いられ、容器に対し、例えばこの容器の底部に配置された流体制御バルブに対して加圧され続ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
概して、鋳造チューブが容器に対して動かされるとき、注入は停止される。しかしながら、時々、チューブは、例えば停止による金属の硬化を防ぐため、或いは、それとは別に、閉止され得ない校正された板（calibrated plates）が使用された場合において、金属が注入されているときに動かされ、或いは、引っ張られる。
【０００４】
しかしながら、注入の工程の間のチューブの移動又はチューブの引き出しは、噴流が飛散し、操作者を負傷させ得るため、危険な作業である。
【０００５】
本発明の目的は、特に、より安全な鋳造注入部を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため、本発明に係る顕著な目的は、冶金容器から液体金属を注入するための、注入軸線を有した注入路を画成するチューブであって、注入路が、流出口径として公知の径を有する下流部分と、チューブの部分として画成される上流部分であって、チューブの上方端と正接する上方横断面と上方横断面から閾値距離として公知の距離に位置する下方横断面との間に位置する上流部分と、を具備し、閾値距離は、流出口径の４倍より大きな寸法を有し、上流部分は、広げられているチューブである。そのチューブは、上流部分の上方端が、軸線の方向において凸状全体形状を有し、且つ、上方横断面との交差点の表面であって径方向における幅（ｅ）が流出口径の半分より小さい表面を有し、上流部分が、その軸線として注入軸線を備える軸対称の円錐形体積の相補的な部分に相当する第１の体積内に含まれ、円錐形体積の母線が、注入軸線に対して５°より大きな角度アルファ（α）を形成し、且つ、円錐形体積の小さな底部が下方横断面の注入路との交差点の表面に相当し、上流部分が、注入軸線の周りで旋回する二等辺四辺形（isosceles trapezium）によって形成された回転表面によって画成される第２の体積内に含まれ、上方横断面に位置する二等辺四辺形の小さな底部が、その中心としてチューブの上方端の中心を有し且つその寸法として流出口径の半分に等しい幅を有し、二等辺四辺形の大きな底部が、下方横断面に位置し、且つ、二等辺四辺形の２つの平行ではない側部が、３０°より小さな角度ベータ（β）を共に形成するように構成されている。
【０００７】
チューブの上流部分のため提案された上述の形状によって、飛散を制限することが可能となり、注入中にチューブが動かされ又は引っ張られた場合における液体金属の噴流が衝突（intersects）したときの、飛散の危険性を低減することが可能となる。特に、上方端の凸面形状及び狭い幅によって、チューブに衝突する噴流は、チューブのそれぞれの側面において下方に向かい、端部が平面且つ厚い場合、或いは、凹面の場合における、噴流がチューブの上部に噴射されたときよりも危険性は低く、特に顔の高さで操作者を襲う危険性が低い。更に、平面部の比較的好適な長さによって且つそれが特定の体積内に位置するという事実によって、上流部分は、チューブの下流部分へと向かう噴流の誘導（channelling）を可能とする表面を有する。特に、上流部分のための提案された上述の体積によって、上流部分の内部表面で跳ね返る噴流の部分は、次いで表面の他の部分に衝突する可能性が高く、次いで上流部分の内側下方へと流れ、こうしてそれらがチューブから外れて飛び散るのを防ぐ。特に、角度アルファの円錐形体積は、チューブの壁のない第１の禁止区域であって、上流部分が容器を離れた噴流をかなりの割合で集めることができるように十分に広がることを確実とする第１の禁止区域を画成する。更に、四辺形によって画成され、その側部が角度ベータを形成する第２の体積は、まず、上流部分が広がりすぎると、上流部の内側で跳ね返る噴流の一部がチューブの外へと飛び散る危険性を生じさせるため上流部分が広がりすぎないことを確実とし、第２に、上流部分の表面が、突出部であって噴流が衝突し且つ金属をチューブの上部へと跳ね返らせかねない突出部を有しないことを確実とする。
【０００８】
上方端の幅及び第２の体積は、下流部分における噴流の流出口径によって定義されることに留意されたい。これは、これらのパラメータの値は、噴流が狭ければ幅及び必要な体積も小さくなることによって、より正確に定義されるためであり、逆も同様である。
【０００９】
当然のことながら、上流方向及び下流方向は、液体が流れる方向を参照しつつ定義される。更に、当然のことながら、チューブの軸線方向は、チューブが容器に対して加圧された注入位置にあるときの重力の方向に一致する。当然のことながら、「上流部分は体積内に含まれる」という表現は、チューブを画成する材料、すなわち、耐熱性材料がこの体積内にあることを意味する。チューブの内部表面は、チューブの注入路を画成する表面によって示される。チューブは、容器に直接取り付けられることができ、或いは、容器に固定された中間要素に取り付けられるときには、間接的にも取り付けられることができることに留意されたい。チューブの上方端が、チューブが軸線方向においてチューブの上部に相当する容器へと結合される端部であることに更に留意されたい。
【００１０】
チューブは、更に１つ、或いは、互いに組み合わされて考慮される１又は複数の以下の特徴を具備する。閾値距離は、流出口径の約５倍の寸法を有する。角度アルファは、５°と１５°との間であり、好適には、５°と１０°との間であり、約７°だと更に好適である。角度ベータは、１０°と３０°との間であり、好適には、１５°と２５°との間であり、約２０°だと更に好適である。
【００１１】
本発明に係る実施形態によれば、チューブの上流部分における外部壁は、チューブの外部壁に沿って液体金属の流れを案内するために円錐輸送部において曲率半径を有する（例えば、チューブの上方端と上流部分の残りの部分との間の分離部）。こうした場合において、保持装置は、液体噴流が壁に沿って流れるのを妨害しないのが好適である。変形例において、半径は省かれた。円錐の代わりに輸送部は、シャープな端部のＯ形である。結果、流体がチューブ外壁から分離され、従って、液体金属噴流が保持装置から離れたチューブ外壁から偏向される。それによって、保持装置において跳ね返る液体金属噴流による飛散は低減される。液体金属噴流の保持装置との接触を最小化するために設計された別の変形例において、チューブの上流部分の外部壁は、保持装置を収容し且つ保護するための凹部を具備する。
【００１２】
本発明に係る別の目的は、上で定義されたようなチューブと、チューブの上方端を収容するための金属フレームと、の組立体である。
【００１３】
好適には、金属フレームは、チューブの上方端を収容するためのハウジングを具備し、ハウジングは、径方向における幅が、チューブの流出口径の半分より小さな、略横断方向において延在する端部壁を有する。
【００１４】
好適には、金属フレームは、冶金容器に取り付けられ、フレームは、容器に対してそれをシールするシールを具備する。例えば、この金属フレームは、注入を調整する下部の調整バルブに取り付けられ、容器に取り付けられる。バルブの可動ゲートが動かされた間にチューブが注入位置に維持されることを可能とするため、流体制御バルブに直接取り付けられるよりも、こうした金属フレームに取り付けられると、チューブにとって特に好適である。
【００１５】
本発明に係る更なる目的は、上で定義されたような、液体金属を注入するためにチューブを収容する組立体のための金属フレームである。
【００１６】
本発明は、単なる例示としての、以下の詳細な説明を参照し、図面を参照することによってより理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】１つの実施形態に係るチューブの軸線方向断面における図である。
【図２】図１のチューブの上流部分の拡大図である。
【図３】図２の拡大図である。
【図４ａ】チューブの端部の２つの形式を示した図３と類似の図面である。
【図４ｂ】チューブの端部の２つの形式を示した図３と類似の図面である。
【図５】冶金容器に取り付けられたときの鋳造注入部及び図１のチューブの部分の軸線方向断面における図である。
【図６】図１のチューブを収容する金属フレームの下方からの斜視図である。
【図７】図６の金属フレームに取り付けられたときの鋳造注入部及び図１のチューブの部分の下部からの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、図５において部分的に示された、冶金容器１８から液体金属を注入するためのチューブ１０を示す。この例示において、容器１８は、タンディッシュ槽であり、チューブ１０は、タンディッシュ１８から連続鋳型（例えばビレット鋳型、図示せず）へと金属を輸送するためのシュラウドチューブである。
【００１９】
チューブ１０は、容器１８に対してチューブが注入位置にあるときに鉛直方向Ｚと一致する注入軸線Ｘを有した注入路１２を画成する。チューブ１０は、液体金属が吐出される端部に配置された下流部分１４と、容器１８の端部において液体金属がチューブに入る端部に配置された上流部分１６と、を具備する。
【００２０】
下流部分１４は円筒状であり、その内部表面及びその外部表面は、その準線曲線（directrix curve）として、中心が注入軸線にある円をそれぞれ有し、その準線直線（directrix straight line）として、注入軸線Ｘをそれぞれ有する。注入路１２を画成する下流部分の内部表面は、流出口径として公知の内径Ｄｏｕｔを有する。好適には、径Ｄｏｕｔは、２０ｍｍと５０ｍｍ（ミリメートル）との間であり、例えば約２５ｍｍである。外径は、５０ｍｍと９０ｍｍとの間であってもよく、例えば、約６０ｍｍである。
【００２１】
上流部分１６は、上方横断面Ｐｓｕｐと下方横断面Ｐｉｎｆとの間に位置するチューブ１０の部分として定義される。上方横断面Ｐｓｕｐは、チューブの上方端２０に正接する横断面に相当する。この端部２０は、チューブ１０の上部に相当し、直接又はバルブ若しくは金属フレームを介して容器１８に接続されることになる。下方横断面Ｐｉｎｆは、平面Ｐｓｕｐに平行な、上方横断面Ｐｓｕｐからの距離Ｌに配置された平面である。距離Ｌは、閾値距離として公知であり、流出口径Ｄｏｕｔの４倍より大きな寸法であり（Ｌ≧４×Ｄｏｕｔ）、好適には、その径の約５倍の寸法（Ｌ≒５×Ｄｏｕｔ）である。当然のことながら、横断面Ｐｉｎｆ及び横断面Ｐｓｕｐは、注入軸線Ｘに垂直な互いに平行な平面である。
【００２２】
上流部分１６は広がってもいる。
【００２３】
上流部分の上方端２０は、軸線方向Ｘにおいて凸状全体形状を有する。その凸状全体形状は、図４ａで示された上方横断面Ｐｓｕｐとの交差点の表面２０ａを有する。径方向Ｙにおける表面２０ａの幅ｅは、流出口径Ｄｏｕｔの半分より小さい（ｅ≦０．５×Ｄｏｕｔ）。この幅ｅは、上部が非常に細いとき、略０ｍｍであってもよく、交差点２０ａの表面は、ほとんど円に相当してもよく、或いは、上部が図４ｂの上部２０’によって示されたように多少幅広いとき、より大きく、交差点２０’ａの表面が、径方向Ｙにおいて厚さｅの環状形状を有してもよい。
【００２４】
上流部分は、図２において特に示された軸対称の円錐形体積Ｖ１の相補的な部分に相当する第１の体積内に、含まれている。この軸対称の円錐形体積Ｖ１は、その軸線として、注入軸線Ｘを有し、その母線は、注入軸線Ｘに対して、５°より大きな角度アルファ（α）を形成する。円錐形体積Ｖ１の小さな底部２２は、注入路１２と下方横断面Ｐｉｎｆの交差点の表面に相当する。より詳細には、角度アルファは、５°と１５°との間であり、好適には、５°と１０°との間であり、この例示においては、約７°である。
【００２５】
上流部分１６は、図２で示された第２の体積Ｖ２内に含まれてもいる。体積Ｖ２は、注入軸線Ｘ周りに旋回する二等辺四辺形２４による回転表面によって画成され、上方横断面Ｐｓｕｐに位置する四辺形の小さな底部２６は、その中心として、チューブの上方端２０の中心Ｃと、その寸法として、流出口径Ｄｏｕｔの半分に等しい幅ｅ（Ｅ＝０．５×Ｄｏｕｔ）と、を有する。四辺形２４の大きな底部２８は、下方横断面Ｐｉｎｆ内に位置し、且つ、四辺形２４の２つの平行ではない側部３０、３２は、図３に示す角度ベータ（β）を共に形成する。この角度ベータは３０°より小さい。より詳細には、１０°と３０°との間であり、好適には、１５°と２５°との間であり、この例示においては、約２０°である。
【００２６】
図５に示され得るように、上流部分１６の形状は、チューブ１０が、注入を停止せずに動かされ又は引っ張られたとき、噴流３４によって示されるように飛散をかなり制限する。更に、その少量の飛散は、小さな入射角で下方に向かい、それらが操作者に至る危険性或いは注入部を損傷させる危険性を制限する。
【００２７】
チューブ１０は、容器１８に直接取り付けられることができ、例えば、ノズル３６のような注入要素又は容器１８によって有される流体制御バルブへと設置されることができる。特に好適な実施形態において、チューブ１０は、チューブの上方端２０を収容する金属フレーム３８によって受容される。
【００２８】
金属フレーム３８は、チューブの上方端２０を収容するためのハウジング４０を具備し、このハウジングは、略横断方向Ｙにおいて延在する水平端部壁であって、径方向における幅が、流出口径Ｄｏｕｔの半分より小さい水平端部壁を有するため、チューブの端部２０を収容し且つ配置することができる。ハウジング４０は、程度の差はあるが、体積Ｖ２の外部表面と相補する形状の広がった壁を有する。
【００２９】
金属フレームの別の例示３８’は、図６及び図７に示される。このフレーム３８’は、チューブの上部２０の幅と相補する幅の水平端部壁４２’と、程度の差はあるが、体積Ｖ２の外部表面と相補する形状の広がった壁４４’と、を有するチューブ受容ハウジング４０’も有する。
【００３０】
図から示され得るように、金属フレーム３８、３８’は、冶金容器１８に取り付けられ、フレームは、容器に対してシールするシール４５を具備する。例えば、この金属フレームは、チューブ１０とノズル３６との間における接続の標準化を可能とする保持装置４６によって取り付けられた下部のノズル３６である。
【００３１】
本発明は、上述された例示或いは図に示された実施形態に限定されないことに留意されたい。従って、当然のことながら、添付の特許請求の範囲に記載された特徴部は、参照符号によって記載されるが、こうした符号は、単に請求項の明瞭性のために記載されているにすぎず、請求項の範囲を限定するものではない。
【００３２】
当然のことながら、チューブ１０及びフレーム３８、３８’は、鋳造注入部の安全性を向上させる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ−４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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