(57)【要約】      （修正有）【課題】金属板を有する耐火物において、隙間の発生を、金属板の熱膨張による変形の防止、金属板との接着力向上等により防止する。【解決手段】耐火物の表面及び／又は内部の少なくとも一部に金属板を有する耐火物複合体において、金属板２に孔３を設け、その孔３を設けた領域の金属板２と金属板２を有する本体の耐火物１の間及び金属板２の孔３中に、耐火物又は充填材を充填した構造を有する耐火物複合体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物の表面及び／又は内部の少なくとも一部に金属板を有する耐火物複合体において、金属板に複数個の孔を設け、その金属板の孔中に、本体の耐火物と連結した耐火物又は充填材を充填した構造を有する、金属板を有する耐火物複合体。
【請求項２】
耐火物複合体が、ガス、粉体の吹き込みランス、溶融金属用のノズル、ストッパー、又はガスを吹き出す機能を有するプラグである、請求項１に記載の金属板を有する耐火物複合体。
【請求項３】
耐火物の表面及び／又は内部の少なくとも一部に金属板を有する耐火物複合体の製造方法において、本体の耐火物と金属板との間に充填材を充填するにあたり、本体の耐火物の表面に、予め混和及び混練された充填材を所用の目地厚を越える厚みで均一に塗布し、その上から孔を設けた金属板を押しつけて前記孔から混入した空気と充填材の一部を押し出して装着する、耐火物複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属の精錬・鋳造等において、ガスや粉体等の吹き込みランス、溶融金属等のノズル、ストッパー、ガス吹き込み用プラグ等に利用される、金属板を耐火物の表面及び／又は内部の少なくとも一部に有する耐火物複合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属の精錬・鋳造等において、耐火物の外面の一部又は全部を金属板で覆うか、内孔を有する場合にはその内面や耐火物の内部の少なくとも一部に金属板を有する耐火物複合体が多く使用されている。それらにはガスや粉体等の吹き込みランス、溶融金属等のノズル、ストッパー、溶融金属内にガスを吹き出す機能を有するポーラスプラグや貫通孔タイプのプラグ等がある。
【０００３】
これらの耐火物の表面及び／又は内部の少なくとも一部に金属板を有する耐火物複合体において、金属板を使用する目的は、その耐火物が外力により損傷することを防止するための保護、その耐火物に損傷や亀裂が発生した場合に耐火物が崩壊や飛散することを防止して形状・構造を保持するための覆い、その耐火物の補強、ガス漏れの防止、内部への空気の引き込み防止、及び耐火物の酸化防止等である。
【０００４】
これらの目的に適うように、金属板は本体の耐火物の外面若しくは内面の一部又は全部を覆ったり、本体の耐火物の内部に挟み込んだように設置する等の構造を採ることが多く、耐火物と金属板の間には耐火モルタルや無機系シール材等の充填材を用いて両者を密着させ、ガスの漏れや空気の引き込みをも防止する試みがなされている。
【０００５】
しかし、金属板と本体の耐火物又は充填材との間に隙間が生じて、金属板を有する耐火物複合体の強度の低下とそれに起因する割れや損傷、ガス漏れ、空気の引き込み及びノズルの酸化等が使用中に生じ、ノズル内にガスを吹き込むための耐火物複合体では、ガス吹き込み量の減少に伴うノズル閉塞と鋳片品質の悪化、ノズル等の損傷トラブル等の問題が依然発生している。
【０００６】
この対策として、特許文献１には、ノズル本体を形成するれんがのシール部に段部を形成してこの段部に金属板上端を当接し、そこにシール材を充填することでシール材の充填性を向上させ、ガス漏れを防止するノズルが提案されている。
【０００７】
この方法は、金属板の膨張ないし変形を、耐火物やシール材の強度で押さえ込もうとするものであるが、しかしながら実際の鋳造時はノズルが高温下に曝されるため、また金属板の膨張は本体の耐火物やシール材より遙かに大きいので、その膨張を完全に押さえ込むことはできない。当手法をもってもガス漏れに起因する背圧低下現象は未だ発生しており、抜本的な解決には至っていない。
【０００８】
また特許文献２には、「ノズルれんが本体」の外周部に凸部を設けるとともに金属板側にもれんが本体の凸部近辺に凹部または凹凸部を設けることで、シール材の充填性を増す部分とその厚みを小さくする部分を同時に設けるノズルが提案されている。
【０００９】
しかしながらこの方法も、鋳造時にはノズルが高温に曝されるため金属板は膨張してノズル本体の耐火物と金属板間に隙間が生じ、そこからガスが漏れて、完全なガス漏れ防止対策にはなっていない。
【００１０】
さらに特許文献３には、加熱硬化時に熱膨張する発泡剤を使用したシール材層を金属板と耐火物間に形成してシール材の充填性と接着性を向上させる構造が提案されている。
【００１１】
しかしながら、この発泡性のシール材の効果は最初の昇温時、すなわち製造時に充填材を隙間なく設置することに限られ、使用中の熱負荷による金属板の膨張及びそれに起因する耐火物又はシール材との間の隙間を抑制する効果は得られず、またそのシール材自体が発泡に伴う組織低下すなわち高気孔率化により、十分なシール性が得られずに、安定的にガス漏れを防止することはできない。
【００１２】
なお、特許文献１及び特許文献２では、ノズル本体の形状が複雑になってシール材の完全な充填が難しく、さらに製造コストが高くなるという問題もある。
【００１３】
ガス吹き機能を有するノズル以外についても同様な状況であり、金属板と耐火物又は耐火モルタルやシール材との間の上記問題に関しては、十分な解決には至っていない。
【特許文献１】実開平４−１１０７３８号公報
【特許文献２】実開平４−４８２４９号公報
【特許文献３】特開平５−１９２７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、溶融金属の精錬・鋳造等において使用される、本体の耐火物の外面の一部又は全部を金属板で覆うか、内孔を有する場合にはその内面や耐火物の内部の少なくとも一部に金属板を有する、ガスや粉体等の吹き込みランス、溶融金属等のノズル、ストッパー、溶融金属内にガスを吹き出す機能を有するプラグ等の耐火物複合体において、その金属板と耐火物、若しくは金属板と接着材やシール材等（以下、「充填材」という。）又はそれら充填材と本体の耐火物との間の接着性やシール性、並びに充填性を高めて、耐火物構造体等の形状・構造等の保護の強化、並びにガス漏れや空気等の引き込み防止及び耐火物等自体の酸化等を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
耐火物の表面及び／又は内部の少なくとも一部に金属板を有する耐火物複合体において、その使用中に発生する耐火物の損傷、ガス漏れ、耐火物自体の酸化や損傷等は、金属板の膨張に伴う変形等により、金属板と耐火物、若しくは金属板と充填材又はそれら充填材と本体の耐火物等との間に隙間が生じることが主な原因であることが判明した。
【００１６】
通常、前記ノズル等の耐火物複合体の金属板は、これまで、その金属板に孔や不均一な部分が存在すると、それら耐火物等の保形性・強度維持やシール性能を阻害する欠陥となり得ると考えられ、比較的均一で孔等のない平滑な面を有する０．５〜３ｍｍ程度の板を所用の形状に加工して使用されてきた。特に孔の存在はそれがガス漏れ等の原因となると考えられ、孔を避けることが常識となっていた。
【００１７】
しかし、前記耐火物複合体は、使用中にそれらの一部が溶鋼と接すること、ノズル内孔を溶鋼が通過すること、又は強い輻射熱を受けること等から、高温になり、膨張する。その熱間での金属板の膨張は本体の耐火物及び充填材の膨張よりも大きく、例えば６００℃での本体の耐火物の熱膨張率は約０．４％に対し金属板の熱膨張率は約０．７％と、約０．３％の差があり、特に金属板が耐火物等の外面を覆うように設置されている場合には、金属板はその外面方向に変形し、本体の耐火物又は充填材との接触面から剥離する。また充填材を本体の耐火物との接触面から剥離させることもある。
【００１８】
これらの剥離により、金属板と耐火物若しくは充填材の間、又は充填材と本体の耐火物との間に隙間が生じ、その隙間が本体の耐火物の保形力や拘束力を低下させて耐火物の割れ等の損傷を招来し、若しくは亀裂が発生した耐火物等の形状や構造を保持することができず、又はその隙間がガスや空気の流通経路となって、そのシール性の大幅な低下等を招来する。
【００１９】
本発明は、この隙間の発生を、金属板の熱膨張による大きな変形の防止、金属板と耐火物又は充填材との接着力向上等により防止するものである。
【００２０】
本発明は、本体の耐火物若しくは充填材と接触する部分の少なくとも一部の金属板に少なくとも一つ以上の孔を開け、その孔の中に本体の耐火物と連結した状態の耐火物又は充填材を充填することを特徴とする。
【００２１】
連結した状態とは、金属板の孔に充填する耐火物が、その孔の部分で本体の耐火物と接着した状態又は連続的な一体の組織をなす状態をいい、金属板と本体の耐火物との間に充填材を充填する領域に孔を開ける場合にはその充填材と接着した状態又は連続的な一体の組織をなす状態をいう。
【００２２】
金属板に開けた孔の中に本体の耐火物と連結した耐火物又は充填材を充填した状態は、金属板に接触する本体の耐火物又は充填材が金属板と単に面で接触するにとどまらず、スパイク状に金属板中に食い込んだように立体的に接触することを意味する。
【００２３】
つまりこの金属板の孔中の耐火物又は充填材が、スパイクのような役割、いわゆるアンカー機能を果たし、充填材と金属板が機械的に強固に結合される。
【００２４】
そのため、この孔部分の耐火物又は充填材は、本体の耐火物又は金属板、本体の耐火物の間の充填材とは離れにくい強固な接合状態であることが必要である。
【００２５】
したがって、この孔の中に充填する耐火物又は充填材については、本体の耐火物又は本体の耐火物と金属板との間の充填材と別個のものを後で接着させてもかまわないが、そのような別の個体間の接着構造よりも本体の耐火物又は本体の耐火物と金属板との間の充填材と連続した一体構造として充填することが、孔部分の耐火物又は充填材を高強度に保つためには好ましい。
【００２６】
金属板は熱により耐火物又は充填材よりも大きく膨張するが、この膨張時に金属板にはその面方向には圧縮応力が働き、耐火物の外周では金属板と耐火物又は充填材との間には引っ張りや曲げ応力が働き、それらは金属板、本体の耐火物又は本体の耐火物と金属板との間の充填材を耐火物複合体の外周方向へと引き離すように、また剪断するように働く。
【００２７】
ここでスパイク状に金属板中に食い込んだように立体的に接触している部分の耐火物又は充填材が上記の諸方向の金属板の動きを抑制する。金属板等は熱間で温度に応じた軟化状態にあることから、また孔とその中の耐火物又は充填材による金属板に発生する応力を分散する効果も加わり、一体的に大きく動いて大きく変形することなく、広い範囲に亘って微小な変形を生じる。このため、金属板が本体の耐火物やそこに充填された本体の耐火物と金属板との間の充填材から離れたり、充填材等を損壊したりすることを回避することができる。
【００２８】
これらの相乗効果により、金属板が本体の耐火物又は本体の耐火物と金属板との間の充填材と離れて隙間が生じること、本体の耐火物と金属板との間の充填材が耐火物から離れて隙間が生じること等を防止し、金属板を含む耐火物複合体の保形性の低下や強度低下を防止し、またガスや空気の流通経路が生じることを防止する。
【００２９】
金属板は、それら本体の耐火物等の外周を覆う、いわゆるケース状に設置した構造ではその外部や端部等が非拘束であることから、特に顕著な効果が得られるが、本体の耐火物等の内部に挟み込む、又は埋め込んだような構造、すなわち金属板が耐火物等の内部に設けられたガスプールのシール壁のような構造を有する場合にも同様の効果があり、有効である。換言すると、この方法は、金属板の存在位置や形態の違いにかかわらず同様の効果が得られる。
【００３０】
しかし、ガスの流通経路の確保又はその圧力安定を目的に設置した空間である、いわゆるガスプールの壁の一部をなすように金属板を設置している部分について孔を設置することは、本発明の本質であるガス漏れ防止や孔部分の耐火物や充填材の本体の耐火物等との連結等とは相容れないものであり、避けなければならない。
【００３１】
これらの孔の大きさ、形状、個数、配置等は、個別の耐火物複合体や金属板の形状、構造、使用条件等に応じて、場合によっては実験的に最適な条件を決定する必要がある。
【００３２】
この孔の形状は特定する必要はないが、金属板及び耐火物や充填材への応力集中部位を作らないためには、Ｒ付きの形状が好ましく、できるだけ円に近い形状が好ましい。
【００３３】
この孔の大きさの最小値は、耐火物又は充填材を確実に孔へ充填することができ、且つその充填材がいわゆるスパイク状のアンカーのような金属板を固定する効果を奏することが可能な最小値として決定する必要がある。したがって、耐火物又は充填材を構成する粒の大きさやその流動特性等によって、最小の孔の大きさも調整することが好ましい。
【００３４】
これら耐火物又は充填材が孔へ確実に充填されるためには、例えば、その粒の最大サイズが０．５ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下であって無機系結合剤を使用した材質の場合には、孔の大きさは１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
最大値は耐火物複合体の形状・構造、使用条件等によって異なるが、３０ｍｍ以下、アンカー効果を確保するためには２０ｍｍ程度が好ましい。
【００３６】
金属板の孔の数は、前記の通り耐火物複合体の形状や使用条件等及びそれによって決定された孔の大きさや形状等によって異なるが、円周方向の孔は、例えばガス吹き込み用の上ノズルの場合に、ガス導入口の反対側に１個を設置するだけでも効果は得られるものの、１個の場合は円周上に歪みが生じ易く、局部的な効果しか得られずに金属板の一部に変形が生じる可能性が高まるので、できるだけ複数個を全周に均等に設置することが好ましく、軸方向の孔の段数は、１段でも効果は得られるが、応力を広く分散させて金属板の変形を少なくするためには、温度が高くなる部分を中心に複数段設けることが好ましい。
【００３７】
また、孔の大きさを小さくした場合には、その孔の大きさに反比例するように孔の数を増やして、上記の領域全体に設置することが好ましい。例えば一般的な外形１５０ｍｍ〜２５０ｍｍ程度、軸方向の対象領域の長さ２００ｍｍ〜４００ｍｍ程度の、上端と内孔が溶融金属と接触する鋳造用上ノズル等の場合には、約１０ｍｍ〜約３０ｍｍ程度、好ましくは約２０ｍｍ程度の円状の孔を円周方向に好ましくは４〜３０個、さらに好ましくは８個〜２０個程度を全周に亘り均等に、耐火物複合体の軸方向に条件に応じて適宜、好ましくは１段〜６段程度で配置することが好ましい。また、耐火物複合体又は金属板の面積が小さい場合等には，１〜５ｍｍ程度の小さな孔を多数分散させることも有効である。
【００３８】
金属板の材質は、一般的なＳＳでよく、厚みは０．５ｍｍから３ｍｍ程度でよい。
【００３９】
孔を開けた金属板への耐火物や充填材の充填の方法は、それらを充填する際に未充填部分が生じないように、また孔から流失して耐火物や充填材に空洞等が生じないように、さらに本体の耐火物等との間が非連続にならないように工夫をすること以外に、特に制限等をする必要はなく、一般的な金属板を設置する方法でよい。
【００４０】
例えば、耐火物が不定形の流し込み材等の場合には、孔を開けた金属板の外側面の孔部に耐火物材料が漏れないように外枠等をセットしておき、本体の耐火物と孔の中の耐火物を同一の材料で且つ同時に流し込む等により成形する。この場合の孔の中に充填する材質は、本体の耐火物用のセメント結合のキャスタブル耐火物等と同材質でよく、耐火物と一体的・同時に成形する方法が好ましく、その耐火物の粒度構成はマトリクス部分が金属板の孔中に充填することができるものであれば特に制限はない。
【００４１】
本体の耐火物とは別に充填材を使用する場合には、本体の耐火物に予め充填材を塗布しておいて、その上から孔を開けた金属板を被せ、孔に充填材が充たされることを確認しながら所定の位置まで金属板を装着する、等である。  
この一部又は全部に金属板を有する耐火物複合体の本体の耐火物と金属板との間に充填材を充填する場合の充填材の施工方法としては、本体の耐火物の表面に、予め混和及び混練された充填材を複合体としての所用の目地厚を越える厚みで均一に塗布し、その上から孔を設けたメタルケースを押しつけて装着することが好ましい。その装着時にメタルケースに設けた孔から、充填材や金属板との隙間等に充填材の混練等により混入した空気と充填材の一部を押し出すことで、充填性を高めることができ、同時に孔から充填材が出る状態を確認することで、充填材の充填程度を判断することができる。
【００４２】
従来の孔のない金属板を、本体の耐火物との間に充填材を塗布して設置する方法の場合、金属板と耐火物間が狭く充填材が隅々まで拡がりにくいこと、混入した空気が金属板と本体の耐火物間に閉じこめられて空間として残る等により、充填材の中には欠陥部分となる空隙や未充填部分が生じることが多い。そしてこれらの空隙等もまた耐火物複合体の強度低下やシール性の低下を招来する原因の一つとなるが、本発明の孔の開いた金属板を使用することで、上記のように、金属板の孔が脱気経路の役割等も果たして充填材が残留空気に阻害されることなく細部にまで入り込むことができる、孔が視覚による充填材の拡散の確認に役立つ、等により空隙や欠陥部分の少ない充填組織を得ることができ、強度低下の防止やシール性低下の防止に寄与する。
【００４３】
この充填材の材質は、一般的なモルタル等でもよいが、充填を主たる目的とする耐火モルタルよりも、ガスのシール性、接着性、アンカー機能に優れるシール材等、すなわち緻密で充填性に優れ、高強度である材質が好ましい。その充填材は、見掛け気孔率３０％以下が好ましく、２５％以下がさらに好ましく、熱間においても高強度で緻密な組織を得られる珪酸塩、リン酸塩、セメント等の無機系の結合剤を使用した材質が好ましく、それを構成する粒の最大サイズは０．５ｍｍ以下が好ましく、０．２ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４４】
充填材は、少なくとも前記金属板の孔のある領域全てを覆う範囲の金属板と本体の耐火物との間に充填する必要があり、少なくとも充填材がシールの目的をも有する場合には、各孔の間を含む孔を設置する領域全域に隙間なく充填することが必要であり、その領域の最外部孔の端部からは少なくとも１ｍｍ以上広い範囲に設置することが好ましく、５ｍｍ以上広く設置することがさらに好ましい。
【００４５】
その厚みは特に制限する必要はなく、また充填材として用いる材質の特性にもよるが、０．５ｍｍ程度〜５ｍｍ程度が好ましく、さらに１ｍｍ程度〜３ｍｍ程度が好ましい。充填材が薄すぎると金属板の僅かな変形や動きを吸収しにくく、厚すぎると充填材自体の破壊や金属板の変形等を促進する虞がある。
【００４６】
前記の耐火物や充填材の材質、厚み、粒度構成、その他の諸物性等も、対象とする耐火物複合体のそれぞれの形状や構造、目的、使用条件等に応じて個別に最適な設計を行う必要がある。
【発明の効果】
【００４７】
本発明により、溶融金属の精錬・鋳造等において、耐火物の外面若しくは内面の一部又は全部を金属板で覆うか、又は耐火物内部の少なくとも一部に金属板を有する、ガスや粉体等の吹き込みランス、溶融金属等のノズル、ストッパー、溶融金属容器にガスを吹き出す機能を有するプラグ等の、金属板を有する耐火物の複合体等において、金属板の変形や本体の耐火物又は充填材との間の隙間の発生、それら耐火物複合体の強度低下、シール性低下等を防止することができ、それにより使用中の割れ等の損傷、ガス漏れ、耐火物等自体の酸化ないしそれによる損傷等を防止することが可能となる。
【００４８】
さらにその結果、特にガス吹き込み用耐火物や連続鋳造におけるガス吹き込み用ノズル等においては、ガス吹き込み機能を安定化して、ノズル閉塞等をも防止することができ、鋼の品質の向上にも大きく寄与することができる。
【００４９】
また、本発明は、金属板への孔加工以外には何ら既存の金属板や耐火物複合体等本体の構造を変更する必要がなく、比較的安価に且つ簡素な製造工程で前記効果を得ることが可能であると共に耐火物や充填材の充填性と充填作業性をも改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
ガス吹き機能を有する連続鋳造用ノズル耐火物に本発明を適用した場合の実施の形態を、実施例と共に示す。
【実施例１】
【００５１】
図１は本発明による内装式の連続鋳造用上ノズルの実施例を示す。図１に示すように、実施例１の連続鋳造用上ノズル１０は、上部に直径約２５ｍｍの円状の孔を外周に１２個、２段に形成した金属板を設置し、ノズルの外径は約１８０ｍｍ、高さは約２２０ｍｍで、ガス導入口４からガスを吹き込んでガス吹き機能を持たせる。
【００５２】
この例は、連続鋳造用上ノズル１０の上端部がタンディッシュ内の溶鋼に接しているので、ノズル上部の温度上昇が大きく、外周に設置した金属板（鉄板）２もその上部で変形や損傷が相対的に大きい。そのため、金属板上部のみに孔３を設けると共にその孔３及び金属板２と本体の耐火物１との間に充填材を充填して、金属板２の変形等による金属板２と本体の耐火物１との間の隙間発生とガス漏れを防止するものである。
【実施例２】
【００５３】
図２は本発明による内装式の連続鋳造用上ノズルの実施例を示す。実施例２の連続鋳造用上ノズル２０は、実施例１と同様の構造を有し、図２に示すように、上部に直径約３ｍｍの円状の孔３を外周に３６個、７段に形成した金属板２を設置し、ノズル２０の外径は約１８０ｍｍ、高さは約２２０ｍｍで、ガス導入口４からガスを吹き込んでガス吹き機能を持たせる。
【実施例３】
【００５４】
図３〜５は本発明による内装式の連続鋳造用上ノズルの実施例を示す。実施例３の連続鋳造用上ノズル３０は、実施例１と同様の構造を有し、実施例１よりもやや長時間の条件下で使用するノズルにおいて、図３〜５に示すように、上部に直径約２５ｍｍの円状の孔３を外周に１２個、上部に２段、下部に１段形成した金属板２を設置し、ノズル３０の外径は約１８０ｍｍ、高さは約２２０ｍｍで、ガス導入口４からガスを吹き込んでガス吹き機能を持たせる。
【００５５】
この例は、ノズル３０の上端部がタンディッシュ内の溶鋼に接しているのに加え、使用時間が比較的長いためにノズル上部だけでなく高さ方向全体の温度上昇が大きく、外周に設置した金属板２もその全体に亘って変形や損傷が大きい。そのため、金属板上部及び下部に孔３を設けると共にその孔３及び金属板２と本体の耐火物１との間に充填材５を充填して、金属板２の変形等による金属板２と本体の耐火物１との間の隙間発生とガス漏れを防止するものである。なお、６はガスプールである。
【実施例４】
【００５６】
図６〜８は本発明による内装式の連続鋳造用上ノズルの実施例を示す。実施例４の連続鋳造用上ノズル４０は、実施例１と同様の条件下で使用し、図６〜８に示すように、金属板２を２重化した構造を有し、ノズル４０の上部から中間部にかけて設置したその内側の金属板２に直径約２５ｍｍの円状の孔３を外周に１２個、２段に形成し、ノズル４０の外径は約１８０ｍｍ、高さは約２２０ｍｍで、ガス導入口４からガスを吹き込んでガス吹き機能を持たせる。６はガスプール、７はノズル内孔である。
【００５７】
この例は、実施例３のような比較的ノズル中間部付近の変形等が大きい条件やガスの圧力が高い場合に対応して、シール性をさらに強化する目的で金属板を２重化すると共に、その内側の金属板に孔３を設け、その孔３及び金属板２と本体の耐火物１との間に充填材５を充填して、金属板２の変形等による金属板２と本体の耐火物１との間の隙間発生とガス漏れを防止するものである。
【実施例５】
【００５８】
図９，１０は本発明による外装式の連続鋳造用上ノズルの実施例を示す。実施例５の連続鋳造用上ノズル５０は、実施例１と同様の条件下で使用するノズルにおいて、図９及び図１０に示すように、ガス吹き出し部分を複数の領域に分割して、一つのノズル５０の中に各々独立したガス導入口４を備えたガス流通機構を有する外装式の連続鋳造用上ノズルの例である。その構造に応じて金属板上部、中間部及び下部に孔３を設けると共にその孔３及び金属板２と本体の耐火物１との間に充填材５を充填して、金属板２の変形等による金属板２と本体の耐火物１との間の隙間発生とガス漏れを防止するものである。
【００５９】
この例ではノズル５０の金属板２の上部、中間部及び下部に直径約２５ｍｍの円状の孔３を外周に１２個、各部に１段ずつ形成している。この場合のノズル５０の外径は約２００ｍｍ、高さは約３００ｍｍである。７はノズル内孔である。
【実施例６】
【００６０】
図１１は本発明による連続鋳造用下ノズルの実施例を示す。実施例６の連続鋳造用下ノズル６０は、図１１に示すように、上部に直径約２５ｍｍの円状の孔３を外周に１２個、２段に形成した金属板２を設置し、ノズル６０の外径は約３００ｍｍ、高さは約４５０ｍｍである。
【００６１】
この例は、ノズル６０の上端部が金属板２の開放端部となっていること、金属板２の下方から上方への押しつけ力が常に働く等により、その上端部付近の金属板２が変形し易いため、金属板上部のみに孔３を設けると共にその孔３及び金属板２と本体の耐火物１との間に充填材を充填して、金属板２の変形等による金属板２と本体の耐火物１との間の隙間発生と空気の侵入ないし本体の耐火物１の酸化による劣化等を防止するものである。
【実施例７】
【００６２】
図１２，１３は本発明による連続鋳造用下ノズルの実施例を示す。実施例７の連続鋳造用下ノズル７０，８０は、図１２及び図１３に示すように、上部、中間部及び下部に直径約２５ｍｍの円状の孔３を外周に１２個、各々１段に形成した金属板２を設置し、ノズル７０，８０の外径は約２００ｍｍ、高さは約３００ｍｍである。７はノズル内孔である。
【００６３】
この例は、実施例６の条件に加え、比較的使用時間が長い等により、その上端部付近に止まらずほぼ全域に亘って金属板２が変形し易いため、金属板上部、中間部及び下部に孔３を設けると共にその孔３及び金属板２と本体の耐火物１との間に充填材５を充填して、又はその孔３に本体の耐火物１と一体をなす耐火物を充填して、金属板２の変形等による金属板２と本体の耐火物１との間の隙間発生と空気の侵入ないし本体の耐火物１の酸化による劣化等を防止するものである。
【実施例８】
【００６４】
図１４は本発明による連続鋳造用下ノズルの実施例を示す。実施例８の連続鋳造用下ノズル７０，８０は、図１４に示すように、上部、中間部及び下部に直径約２５ｍｍの円状の孔３を外周に１２個、各々１段に形成した金属板２を設置し、ノズル９０の外径は約２００ｍｍ、高さは約３００ｍｍである。７はノズル内孔である。
【００６５】
この例は、実施例７と同様の条件下で使用されるものであるが、金属板２と本体の耐火物１との間には充填材はなく、その金属板２の孔３には本体の耐火物１と一体をなす耐火物を充填して、金属板２の変形等による金属板２と本体の耐火物１との間の隙間発生と空気の侵入ないし耐火物２の酸化による劣化等を防止するものである。本実施例の場合は、本体の耐火物１と金属板２の孔中の耐火物とは、流し込み等によって金属板２と一体的に成形し、一体的な組織にすることが好ましい。
【実施例９】
【００６６】
実施例１と同様に上部に孔を開けた金属板を設置したガス吹き機能を有する連続鋳造用上ノズルを加熱試験に供してガスの漏れを調査した。
【００６７】
このノズルの金属板２の上部に、約φ１０mmのほぼ円形の孔３を円周上均等に２８個、且つ２段に設け、その領域全体に、金属板２の孔３の中にも充填材５として耐火性のシール材を充填している。そのノズルに一定流量のガスを吹き込みながら加熱を行い、その背圧変化の状態を測定し、同時に加熱中及び加熱後の金属版の外形状の変化の状態を目視にて観察した。比較例として、従来形状の、すなわち孔の開いていない金属板を使用し、他は同じ構造のガス吹き機能を有する連続鋳造用ノズルを試験に供した。
【００６８】
図１５に本発明の実施例のノズルの背圧の変化を、図１６に従来形状の比較例の背圧の変化を示す。図１５、図１６において、温度は、ノズル耐火物内孔の雰囲気温度を熱電対温度計により測定した値であり、背圧指数は、比較例のノズルへのガス吹き込み装置にかかる圧力が最高点に達した時点（加熱９０分後）の圧力を１とし、その前後の圧力を指数で表示した値である。
【００６９】
比較例は高温に達した後ガス吹き込み背圧が徐々に低下していく傾向を示したのに対し、実施例は高温下でもガス吹き込み背圧は低下することなく一定の値を維持した。
【００７０】
加熱後のサンプルについて、比較例は金属板がシール材から剥離しており、その接着機能及びシール機能がなくなっていたのに対し、実施例は金属板とシール材が強固に接着しておりその接着機能及びシール機能を維持していた。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による連続鋳造用上ノズルを側面から見た図である。
【図２】本発明による連続鋳造用上ノズルを側面から見た図である。
【図３】本発明による連続鋳造用上ノズルを側面から見た図である。
【図４】図３に示すノズルの縦断面図である。
【図５】図４に示すノズルの縦断面図のＡ部分の拡大図である。
【図６】本発明による内装式のガス吹き機能を有する連続鋳造用上ノズルを側面から見た図である。
【図７】図６に示すノズルの縦断面図である。
【図８】図７に示すノズルの縦断面図のＢ部分の拡大図である。
【図９】本発明による外装式のガス吹き機能を有する連続鋳造用上ノズルを側面から見た図である。
【図１０】図９に示すノズルの縦断面図である。
【図１１】本発明による連続鋳造用下ノズルを側面から見た図である。
【図１２】本発明による連続鋳造用下ノズルを側面から見た図である。
【図１３】図１２に示すノズルのうち、金属板と耐火物の間及び金属板の孔の中に充填材を充填した場合の縦断面図である。
【図１４】図１２に示すノズルのうち、金属板の孔の中に耐火物と一体をなす耐火物を充填した場合の縦断面図である。
【図１５】本発明の実施例の加熱による背圧（指数）の変化を示すグラフである。
【図１６】比較例（従来品）の加熱による背圧（指数）の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１：本体の耐火物
２：金属板（鉄板）
３：金属板に設けた孔
４：ガス導入口
５：充填材
６：ガスプール
７：ノズル内孔
１０，２０，３０，４０：内装式の連続鋳造用上ノズル
５０：外装式の連続鋳造用上ノズル
６０：連続鋳造用下ノズル
７０，８０，９０：連続鋳造用下ノズル
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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