(57)【要約】【課題】取鍋に設けられたスライドバルブにおいて、取鍋パッキンの偏りや千切れなどを防止するとともに、下ノズルとスライドバルブを構成するプレート間への溶鋼の侵入、及び、外部への漏洩を防止する。【解決手段】本発明は、成分に関し、Al2O3が65mass%以上70mass%以下、SiO2が20mass%以上25mass%以下、Cが3mass%以上5mass%以下、バインダーのフェノール樹脂が10mass%以上20mass%以下、含有する取鍋パッキン１８を、下プレート１４と下ノズル１６の間に挿入して使用する方法において、挿入前の取鍋パッキン１８厚みが7.5mm以上8.5mm以下、挿入時の取鍋パッキン１８表面温度を30℃以上40℃以下とし、取鍋パッキン１８の締付比率が0.24以下にノズルケース２０を締め込み、下プレート１４と下ノズル１６の間の取鍋パッキン１８を圧縮し、圧縮後に取鍋パッキン１８の温度を350℃以上に加熱する。【選択図】図３
2018020331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼工程における、転炉から排出された溶鋼を搬送する取鍋の底部には、
前記取鍋の底部に取り付けられ、当該取鍋内部に装入された溶鋼を排鋼するための筒状の上ノズルと、
前記上ノズルの下方に配備され、上プレートと下プレートの2枚からなる板状のスライドバルブと、
前記スライドバルブの下方に配備され、当該スライドバルブを介して上ノズルと連通可能とされた筒状の下ノズルと、で構成される溶鋼排出部が設けられていて、
前記溶鋼排出部を構成する下ノズルは、外周壁に雄ネジが形成されたノズルケースに、排鋼の際に溶鋼が通過する孔部を避けるように覆われていて、前記取鍋の底部側に設けられている雌ネジに対して、前記ノズルケースの雄ネジをねじ込んで締め付けることで、前記下ノズルが前記取鍋の底部に取り付けられるものであり、
成分に関し、Al2O3が65mass%以上70mass%以下で、SiO2が20mass%以上25mass%以下で、Cが3mass%以上5mass%以下とされていて、バインダーとして用いられるフェノール樹脂が10mass%以上20mass%以下、含有する取鍋パッキンを、前記下プレートと前記下ノズルの間に挿入して使用する方法において、
挿入前の前記取鍋パッキンの厚みが、7.5mm以上8.5mm以下であり、
挿入時における前記取鍋パッキンの表面温度を、30℃以上40℃以下とし、
前記取鍋パッキンの締付比率が、0.24以下になるように、前記ノズルケースを締め込んで、前記下プレートと前記下ノズルの間に挿入された当該取鍋パッキンを圧縮し、
圧縮後に前記取鍋パッキンの温度を、350℃以上に加熱する
ことを特徴とする取鍋パッキンの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取鍋の底部に設けられたスライドバルブ（注入孔）に取り付けられる取鍋パッキンの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶鋼を収容する取鍋の底部には、スライドして開閉することにより当該取鍋内の溶鋼を出湯するスライドバルブ（注入孔）が設けられている。
このスライドバルブは、取鍋の底部に固定され、溶鋼を外部へ案内する上ノズルと、取鍋の底部に設けられ、水平方向にスライドするスライドバルブプレートと、スライドバルブプレートの下部に設けられ、上ノズルから流出してきた溶鋼を外部（タンディッシュ）へ出湯する下ノズルとを有している。
【０００３】
取鍋内の溶鋼をタンディッシュへ出湯するに際しては、スライドバルブプレートを水平方向にスライドさせて、上ノズル、スライドバルブプレート、及び、下ノズルを連通状態にして、スライドバルブを開状態にすることにより、溶鋼を出湯することができる。
このようなスライドバルブに関する技術としては、例えば、特許文献１〜３に開示されているものがある。
【０００４】
特許文献１は、下ノズルを取鍋へ取り付ける方法であって、地金侵入の防止を目的としている。
詳しくは、パッキンを過不足なく確実に硬化させ、確実に地金差しを防止する技術であり、取鍋に設けられた下プレートに下ノズルを取り付ける取鍋への下ノズル取付方法において、下プレートと下ノズルとの間にフェノール樹脂含有のパッキンを介在させ、次に以下の条件を満たすように、パッキンを加熱する。加熱後のパッキンの表面温度を３５０℃以上、加熱時間を１０分以内、加熱総熱量をパッキンの重量単位に換算した値を４０ＭＪ／ｋｇ以上。
【０００５】
特許文献２は、ノズル接合部の複合シール部材の技術であって、品質、生産性、歩留まり向上を目的としている。
詳しくは、安定的な連続鋳造操作を可能とし、品質や生産性・歩留向上、および低コスト化を図り安定性に伴う高品質の鋳造に寄与することを目的とした技術であり、アルミナ、ジルコニア、ジルコニア−アルミナなどのジルコニア質セラミックス、シリカ質セラミックス、アルミナ、マグネシア・スピネル質セラミックスなど耐食性で、軟化温度が１４００℃以上の高い耐火材で構成され、外率で１０〜２０質量％の有機質ないしレジン質のバインダーなどを含有する成形体を内径４０〜７０ｍｍ、外径８０〜１５０ｍｍ、厚さ２〜６ｍｍの環状成形体に加圧成形し、シート状の環状成形体をそれぞれ製作する。
【０００６】
特許文献３は、耐火物性パッキングを挟持する耐火物構造体の技術であって、組み立て構成の容易化を目的としている。
詳しくは、予め目地材を装着した製品とし、作業現場でのモルタル混練作業の必要がなく、装着作業に熟練度が要求されず、ダボ部を設けることにより梱包、搬送時に目地材の損傷がなく、作業現場での管理項目が減り、安定した使用が可能であり、スライドバルブ装置の装着作業の機械化が可能である溶融金属流量制御装置を提供するものである。
【０００７】
すなわち、ボトムプレート、スライドプレート、シールプレート、シュートノズル及び浸漬ノズルの組立体からなる溶融金属流量制御装置において、ボトムプレート、シュートノズル、浸漬ノズルのいずれか１つ以上の上端面に、溶鋼流通孔を囲繞してリング状のダボ部を設け、該ダボ部内方の上端面にプレフォームモルタル及び又はシート状パッキンからなる目地材を予め装着した、溶融金属流量制御装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２０７１９５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０６０号公報
【特許文献３】特開昭５５−１０９５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、下ノズル（チェンジノズル）は、溶鋼を出湯するスライドバルブの下プレートに取り付けられていて、取鍋内の溶鋼を安定的に出湯するために数チャージ使用すると、取鍋の整備時に交換されている。すなわち、下ノズルは、比較的頻繁に交換されるものである。
この下ノズルの取り付け方法は、一般的にねじ込み式となっていて、下ノズルはスライドバルブのプレートに対して、取鍋パッキンを介在させて、締め込むように取り付けられる。
【００１０】
取鍋パッキンは、下ノズルを交換する度に交換されるものであり、下ノズルを交換して取り付ける際には、スライドバルブの下プレートと下ノズルとの間に挿入され、その間で圧縮される。交換の際には、溶鋼が外部へ漏洩することを防ぐため、取鍋パッキンに対して、表面全体に所定の圧力が均等にかかっている必要がある。
しかしながら、下ノズルの交換は作業者が手作業で行うので、取鍋パッキンに対して、表面全体に所定の圧力を均等にかけにくい。すなわち、下ノズルを手作業で取り付ける際に、締込トルク管理などを厳格に行って、取鍋パッキンの表面全体に、所定の圧力が均等にかかるようにすることは難しい。そのため、不均等に圧縮された取鍋パッキンにおいては、スライドバルブの下プレートと下ノズルとの間で、波打つような偏り、剥離や千切れなどの不具合が生じる虞がある。
【００１１】
例えば、特許文献１は、取鍋に下ノズルを取り付ける際に適した技術であるが、下ノズルの取り付け時において、取鍋パッキンの温度や圧縮率を適切に行わないと、非常に低い可能性であるが、取鍋パッキンの剥離や千切れが生じてしまい、溶鋼差しを発生させてしまうことが考えられる。より良く取り付け作業を行うためには、種々の規定が必要であると考える。
【００１２】
特許文献２，３は、下ノズルの取り付ける際において、取鍋パッキンの温度や圧縮率が不適切であると、取鍋パッキンの剥離や千切れを引き起こす虞があると考えられる。また、同文献は、取り付け時に取鍋パッキンの加熱を実施しないため、硬化不十分となり、溶鋼差しが発生する虞がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、取鍋に設けられたスライドバルブにおいて、取鍋パッキンの偏りや千切れなどを防止するとともに、下ノズルとスライドバルブを構成するプレート間への溶鋼の侵入、及び、外部への漏洩を防止することができる取鍋パッキンの使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる取鍋パッキンの使用方法は、製鋼工程における、転炉から排出された溶鋼を搬送する取鍋の底部には、前記取鍋の底部に取り付けられ、当該取鍋内部に装入された溶鋼を排鋼するための筒状の上ノズルと、前記上ノズルの下方に配備され、上プレートと下プレートの2枚からなる板状のスライドバルブと、前記スライドバルブの下方に配備され、当該スライドバルブを介して上ノズルと連通可能とされた筒状の下ノズルと、で構成される溶鋼排出部が設けられていて、前記溶鋼排出部を構成する下ノズルは、外周壁に雄ネジが形成されたノズルケースに、排鋼の際に溶鋼が通過する孔部を避けるように覆われていて、前記取鍋の底部側に設けられている雌ネジに対して、前記ノズルケースの雄ネジをねじ込んで締め付けることで、前記下ノズルが前記取鍋の底部に取り付けられるものであり、成分に関し、Al2O3が65mass%以上70mass%以下で、SiO2が20mass%以上25mass%以下で、Cが3mass%以上5mass%以下とされていて、バインダーとして用いられるフェノール樹脂が10mass%以上20mass%以下、含有する取鍋パッキンを、前記下プレートと前記下ノズルの間に挿入して使用する方法において、挿入前の前記取鍋パッキンの厚みが、7.5mm以上8.5mm以下であり、挿入時における前記取鍋パッキンの表面温度を、30℃以上40℃以下とし、前記取鍋パッキンの締付比率が、0.24以下になるように、前記ノズルケースを締め込んで、前記下プレートと前記下ノズルの間に挿入された当該取鍋パッキンを圧縮し、圧縮後に前記取鍋パッキンの温度を、350℃以上に加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、取鍋に設けられたスライドバルブにおいて、取鍋パッキンの偏りや千切れなどを防止するとともに、下ノズルとスライドバルブを構成するプレート間への溶鋼の侵入、及び、外部への漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】取鍋の使用用途、すなわち製鋼工程の概略を模式的に示した図である。
【図２】取鍋の構成を模式的に示した側方断面図である。
【図３】上ノズル、スライドバルブ（注入孔）、下ノズルの各構成を拡大して示した断面図である。
【図４】下ノズルの取り付け部の概略を模式的に示した図である。
【図５】下ノズルを支持する部材と、下ノズルが挿入されるノズルケースの概略を模式的に示した図である。
【図６】下ノズルの取り付け方法を模式的に示した図である。
【図７】取鍋パッキンにかかるモーメントと応力を模式的に示した図である。
【図８】保持温度が30℃を下回った状態で、取鍋パッキンを締め付けた際の時間経過に対する、取鍋パッキン内部に生じている応力について示したグラフである。
【図９】保持温度が40℃を上回った状態で、取鍋パッキンを締め付けた際の時間経過に対する、取鍋パッキン内部に生じている応力について示したグラフである。
【図１０】締付比率0.24以下で、取鍋パッキンを締め付けた際の時間経過に対する、取鍋パッキン内部に生じている応力について示したグラフである。
【図１１】締付比率0.24より上回って、取鍋パッキンを締め付けた際の時間経過に対する、取鍋パッキン内部に生じている応力について示したグラフである。
【図１２】取鍋の概略を模式的に示した図である。
【図１３】上ノズルの概略を模式的に示した図である。
【図１４】スライドバルブを構成するプレート（上及び下）の概略を模式的に示した図である。
【図１５】下ノズルの概略を模式的に示した図である。
【図１６】本発明の取鍋パッキンの概略を模式的に示した図である。
【図１７】本発明の取鍋パッキンの加熱方法の概略を模式的に示した図である。
【図１８】取鍋の使用サイクルの概略を模式的に示した図である。
【図１９】取鍋パッキンと下ノズル（耐火物）間への地金（溶鋼）侵入状態を模式的に示した図である。
【図２０】取鍋パッキンの偏り状態を模式的に示した図である。
【図２１】取鍋パッキンの千切れ状態を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる取鍋パッキンの使用方法の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。従って、本発明の技術的範囲は、本実施形態に開示内容だけに限定されるものではない。
本発明にかかる取鍋パッキンの使用方法は、鉄鋼業界の製鋼分野において使用される、溶鋼３３を収容する容器である取鍋１に、スライドバルブ１１の下ノズルを取り付ける際に、その取鍋１と下ノズルの接合部に使用する環状の取鍋パッキン１８に関する技術であり、使用前の取鍋パッキン１８の保持温度を30℃〜40℃にしておき、取鍋パッキン１８の圧縮比率が0.24以下となるように圧縮して取り付けて、取り付け後に、取鍋パッキン１８を350℃以上に加熱する。
【００１７】
まず、本発明が適用される取鍋１について説明する。
図１は、取鍋１の使用用途を簡略的に示した模式図である。図２は、取鍋１の形状に関しての概略を模式的に示した断面図である。図３は、取鍋１の底部２に設けられているスライドバルブ１１（注入孔）の概略を模式的に示した断面図である。
図１に示すように、溶鋼３３は、転炉３０から取鍋１内に排出されると、取鍋１によって連続鋳造設備３１に搬送される。取鍋１内の溶鋼３３は、連鋳工程において、内部が耐火物６で施工されたタンディッシュ３２と呼ばれる、連続鋳造設備３１の中間容器に排出される。溶鋼３３は、このタンディッシュ３２を経由して、連続鋳造設備３１の鋳型内に鋳込まれる。
【００１８】
図２に示すように、取鍋１は、転炉３０から排出された高温の溶鋼３３を受け、その後、次の工程である溶鋼処理、連続鋳造設備３１に搬送するための鉄製の容器である。その取鍋１の内部には、耐火物６が施工されている。この耐火物６に関しては、取鍋１内の底部２と側壁部３にはアルミナ・マグネシア材質のキャスタブル６ｃが施工されていて、スラグライン部４にはマグネシア・カーボン材質の煉瓦６ｄが施工されている。
【００１９】
取鍋１からタンディッシュ３２への溶鋼３３の排出においては、上ノズル７、スライドバルブ１１、及び下ノズルからなる溶鋼排出部により行われる。
図２、図３に示すように、上ノズル７（インサートノズル）は、取鍋１の内部に装入された溶鋼３３を排鋼するためものであり、耐火物で形成された筒状の部材である。この上ノズル７は、少なくとも１つ以上、鉄皮５の内側表面に耐火物６が施工されている取鍋１の底部２に開けられた貫通孔に挿入して取り付けられている。すなわち、取鍋１は、底部２に貫通して取り付けられた上ノズル７により、外部と連通状態とされている。
【００２０】
この上ノズル７の下面には、凹み８が形成されていて、この凹み８に溶鋼３３の排出を制御するスライドバルブ１１の上プレート１２に形成されている凸部１３が嵌入される。すなわち、上ノズル７の下方には、スライドバルブ１１が配備されている。
図３に示すように、スライドバルブ１１は、上ノズル７と、上ノズル７の下方に間隔を空けて配備された筒状の下ノズルとの間に配備されていて、筒状の上ノズル７と下ノズルとを連通可能とするものである。
【００２１】
スライドバルブ１１は、上下２枚セットで構成されたプレート状耐火物であり、取鍋１の底部２に取り付けられた、内部が空洞のハウジング９に収容されている。
上プレート１２は取鍋１の底部２であって、ハウジング９の上部に取り付けられていて、下プレートは上プレート１２の下方に接するように配備されている。
上プレート１２には、上下方向に貫通した孔が形成されていて、貫通した孔の周囲は上方に凸形状に形成されている。その上を向く凸部１３は、上ノズル７の下面に形成されている凹み８に嵌合されることで、上プレート１２が移動不能に固定される。
【００２２】
つまり、上プレート１２は、貫通した孔が上ノズル７の孔と、略一致させて連通状態となるように、取鍋１の底部２に取り付けられている。
一方、下プレートは、上プレート１２の下面側に配置されていて、上下方向に貫通した孔が形成されている。その貫通した孔の周囲は、下方に凸状に形成されている。その下を向く凸部１５は、下ノズルの上面に形成されている凹み１７に嵌合されることで、下プレートと下ノズルが一体的に固定される。すなわち、下プレートの下方には、下ノズルが配備されている。
【００２３】
また、下プレートは、スライド部材に支持されていて、そのスライド部材の一端には油圧シリンダ１０が設けられている。この下プレートは、油圧シリンダ１０の駆動により、上プレート１２の下面を水平方向に摺動（スライド）するようになっている。
すなわち、下プレートは、スライド部材の一端に設けられた油圧シリンダ１０を伸縮させることで、スライド部材のスライドに伴って、上プレート１２の下面を摺動しながら水平方向にスライドする。
【００２４】
さて、下ノズル（チェンジノズル）は、取鍋１の内部から排出されてきた溶鋼３３を下方に案内するためものであり、耐火物で形成された筒状の部材である。下ノズルは、上ノズル７及びスライドバルブ１１の下方に配備されている。この下ノズルは、当該スライドバルブ１１を介して、上ノズル７と連通可能とされている。
この下ノズル１６は、筒状のノズルケース２０（ホルダ）を介して、スライド部材に取り付けられている。すなわち、下ノズル１６は、排鋼の際に溶鋼３３が通過する孔部（出湯孔１９）を避けるように、ノズルケース２０に覆われている。
【００２５】
下ノズル１６の上面には、円形状の凹み１７が形成されていて、その凹み１７には取鍋パッキン１８（詳細は後述）が挿入されるようになっている。
ノズルケース２０は、内周径が下ノズル１６の外周径と略同じ径或いはやや大きい径とされていて、下ノズル１６が嵌り込むように形成された筒部材である。すなわち、ノズルケース２０は、下ノズル１６を外嵌して保持するものである。
【００２６】
図３〜図６に示すように、ノズルケース２０の上部の外周壁には、水平方向に凸状の突起２１（係止部）が複数形成されている。これら複数の突起２１は、一方方向に傾斜させた上で、一定の間隔を空けて設けられていて、雄ネジとされている。
一方、取鍋１の底部２側に設けられているスライド部材には、下ノズル１６を支持する下ノズル支持部材２２が設けられている。この下ノズル支持部材２２は、内周径がノズルケース２０の外周径と略同じ径或いはやや大きい径とされている環状のリング部材である。
【００２７】
また、下ノズル支持部材２２の内周壁には、水平方向に凹状の溝２３（被係止部）が複数形成されている。これら複数の溝２３は、一方方向に傾斜させた上で、一定の間隔を空けて設けられていて、雌ネジとされている。
すなわち、下ノズル支持部材２２の溝２３は、ノズルケース２０の突起２１と対となるように、複数設けられている。
【００２８】
なお、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、本実施形態の下ノズル支持部材２２においては、内周壁に溝２３を、一方方向に傾斜し且つ、一定の間隔を空けて、３つ設けている。また、図５（ｃ）、図５（ｄ）に示すように、本実施形態のノズルケース２０においては、外周壁に突起２１を、一方方向に傾斜し且つ、一定の間隔を空けて、３つ設けている。
【００２９】
一方、図４、図６に示すように、下ノズル１６を取鍋１の底部２に取り付ける方法としては、まず、下ノズル１６の上面の凹み１７に取鍋パッキン１８を載置して、その取鍋パッキン１８を載置した下ノズル１６をノズルケース２０に挿入する。
その上で、ノズルケース２０を下ノズル支持部材２２に付き合わせて、ノズルケース２０の突起２１を下ノズル支持部材２２の溝２３に嵌め込む。そして、ノズルケース２０を一方方向に回転させて、嵌め込まれている突起２１を溝２３に沿って上方に移動させる。つまり、ノズルケース２０を下ノズル支持部材２２内に挿入し、下ノズル支持部材２２の溝２３（雌ネジ）に対して、ノズルケース２０の突起２１（雄ネジ）をねじ込んで締め付ける。例えば、図６の左図中の破線で示した突起２１から一点鎖線で示した突起２１まで移動させる。
【００３０】
そうすると、突起２１（係止部）が溝２３（被係止部）内で係止されるようになり、下ノズル１６がノズルケース２０及び下ノズル支持部材２２を介して、下プレート１４を支持するスライド部材に着脱自在に取り付けられることとなる。
このとき、下ノズル１６と下プレート１４の間に挿入された取鍋パッキン１８の厚みは、ノズルケース２０のねじ込みにより、下ノズル１６によって圧縮されて、薄くなっている。
【００３１】
例えば、図６に示すように、挿入前の取鍋パッキン１８の厚みが7.5mm以上8.5mm以下の場合、下ノズル１６に押圧されると、その厚みが1mm〜2mm程度に圧縮される。
下ノズル１６を、下プレート１４を支持するスライド部材に取り付け、上プレートの孔、下プレート１４の孔、上ノズル７の孔及び下ノズル１６の孔を略一致させて全体を連通状態にして、スライドバルブ１１を開状態にすることで、溶鋼３３が流通する出湯孔１９が形成され、この出湯孔１９から取鍋１内の溶鋼３３をタンディッシュ３２に出湯することができる。
【００３２】
溶鋼３３の出湯後に、下プレート１４を水平方向にスライドさせて、下プレート１４及び下ノズル１６の各孔を水平方向にずらして連通状態を遮断して、スライドバルブ１１を閉状態とすることで、例えば、次の溶鋼３３を受けることができる。
以上、上ノズル７、スライドバルブ１１及び下ノズル１６の具体的な構成としては、例えば、特許第４８３６８２８号公報に記載されているようなものである。
【００３３】
本実施形態の取鍋パッキン１８においては、Al2O3が65mass%以上70mass%以下で、SiO2が20mass%以上25mass%以下で、Cが3mass%以上5mass%以下とされた成分を含むものを採用している。
さて、溶鋼３３は、取鍋１からタンディッシュ３２へ溶鋼３３を注入する際において、スライドバルブ１１を開状態とされたことにより形成された出湯孔１９内を、長時間通過することとなる。
【００３４】
そのため、取鍋パッキン１８及び、上ノズル７、スライドバルブ１１及び下ノズル１６からなる溶鋼排出部は、溶鋼３３の通過初期における熱衝撃に対する耐熱衝撃性や、出湯孔１９を通過する溶鋼３３の磨耗による化学的侵食に対する耐食性が要求される。
上記の要求特性を満足するために、取鍋パッキン１８においては、65mass%以上70mass%以下のアルミナが含有されている中に、3mass%以上5mass%以下のカーボンを添加することで、スラグ３４や溶鋼３３との濡れ性を低下させて耐食性を向上させるとともに、熱伝導率を向上させることで、温度勾配による膨張差から発生する熱衝撃に対する耐性を向上させることができる。
【００３５】
また、熱膨張率がアルミナより低いシリカを20mass%以上25mass%以下、取鍋パッキン１８に添加することで、更に耐熱衝撃性を向上させることができる。
また、本実施形態の取鍋パッキン１８においては、バインダーとして用いられるフェノール樹脂を10mass%以上20mass%以下、含有するものを採用している。
上記した成分(Al2O3,SiO2,C)を含有する取鍋パッキン１８に、フェノールとホルムアルデヒドを原料とした熱硬化性樹脂を10mass%以上20mass%以下含有させることで、取鍋パッキン１８及び溶鋼排出部全体を軟化質に保持し、下ノズル１６の取り付け時に、取鍋パッキン１８と下プレート１４の接触面にムラなく均一に密着させることができる。
【００３６】
取鍋パッキン１８は、所定の厚みを有するドーナツ状の板材であって、内孔を下プレート１４の孔と下ノズル１６の孔に合わせるように、下プレート１４と下ノズル１６の間に挿入される。
ここで、下プレート１４と下ノズル１６の間に挿入する前の取鍋パッキン１８の厚みに関して、述べることとする。
【００３７】
図７は、取鍋パッキン１８の厚みが厚い場合に発生する、モーメントによる偏りの発生状況を模式的に示した図である。
下ノズル１６を保持するノズルケース２０の締め付けに関しては、作業者が手作業で行うため、締め込み初期においては、下ノズル１６が下プレート１４に対して平行でない状態で挿入されることとなる。
【００３８】
図７に示すように、締め付け時の取鍋パッキン１８は、上面及び下面で生じる摩擦で、水平方向にねじれながら、不均等に圧縮される。このとき、取鍋パッキン１８に掛かる圧力のうち、平均よりも高い圧力をP、平均より低い圧力をpとする（P＞p）。なお、平均圧力とは、「取鍋パッキンに付与される力を取鍋パッキンの面積で除した値」である。また、パラメータに関し、摩擦係数をμ、取鍋パッキン１８の厚みをH、取鍋パッキン１８の幅（［外径−内径］／２）をIとする。
【００３９】
取鍋パッキン１８が水平方向にねじれる際に、取鍋パッキン１８にはPμ/IHのせん断応力が発生し、変位が生じて弾性変形する。
取鍋パッキン１８の厚みが7.5mmより薄い場合、断面積（取鍋パッキンの径方向に沿った断面での面積）が小さいため、かかる応力が大きくなって、千切れてしまうこととなる。
【００４０】
一方で、取鍋パッキン１８の厚みが8.5mmより厚い場合、上面及び下面で生じる摩擦による曲げモーメントが大きくなることとなる。例えば、pの圧力が加わっている部位のモーメントをmとし、Pの圧力が加わっている部位をMとすると、m＝H/2×p×μ×2＝Hpμ、M＝H/2×P×μ×2＝HPμとなり、P＞pであることから、M＞mとなって不均等な圧縮となり、加わる力が弱い部位において、波打つような偏りが発生する。
【００４１】
以上より、本実施形態においては、挿入前の取鍋パッキン１８の厚みを、7.5mm以上8.5mm以下と規定している。なお、取鍋パッキン１８に関し、摩擦係数μ≧0.75、表面粗さRa≦50μmであると好ましい。
続いて、下プレート１４と下ノズル１６の間に挿入する時の取鍋パッキン１８の表面温度について、説明する。
【００４２】
取鍋パッキン１８は、液体状の熱硬化性樹脂（フェノール樹脂）を含有するため、下プレート１４と下ノズル１６の間に挿入して締め付けた後においては、応力緩和と、加熱による収縮による応力低下が発生する。つまり、取鍋パッキン１８内部に生じる応力が低下することとなる。
しかし、下プレート１４と下ノズル１６の間に挿入して締め付けて、加熱した後の最終的な取鍋パッキン１８内部に生じる応力は、湯(溶鋼３３)漏れなどの不具合が発生しない最低限の応力以上、有していなければならない。
【００４３】
さて、取鍋パッキン１８は、付与される温度によりヤング率が変化する。例えば、温度が上昇すると、取鍋パッキン１８のヤング率は低下することとなる。一方、温度が低下すると、取鍋パッキン１８のヤング率は上昇することとなる。
図８は、保持温度が30℃を下回った状態で、取鍋パッキン１８を締め付けた際の時間経過に対する、取鍋パッキン１８内部に生じている応力について示した図である。
【００４４】
図８の左図に示すように、本実施形態においては、取鍋パッキン１８内部に生じている応力の測定を３箇所で行い、その測定点をA点、B点、C点で示す。
また、取鍋パッキン１８かかる圧力Ｐに関しては、測定点Aの圧力をP1、測定点Bの圧力をP2、測定点Cの圧力P3とし、(P1＞P2＞P3)としている。
また、湯漏れ等の不具合が発生しない必要最低限の取鍋パッキン１８の締付力をFCとし、時間経過と共に変化する取鍋パッキン１８内部に生じる応力をFfとする。加熱収縮後における応力Ffに関しては、測定点Aの応力をFf-A、測定点Bの応力をFf-B、測定点Cの応力をFf-Cとする。
【００４５】
図８の右図（グラフ）に示すように、保持温度を30℃より下回った状態で且つ、締付比率0.24以下で、取鍋パッキン１８を締め込んだ場合、各測定点の応力(Ff-A、Ff-B、Ff-C)は必要最低限の締付力FCを上回って、FC＜FFとなるが、上でも述べたように保持温度が低いと、取鍋パッキン１８のヤング率が高くなるため、取鍋パッキン１８を圧縮する過程で、当該取鍋パッキン１８に偏りが生じてしまうこととなる。つまり、各測定点で生じる応力(Ff-A、Ff-B、Ff-C)が異なる。
【００４６】
一方、図９は、保持温度が40℃を上回った状態で、取鍋パッキン１８を締め付けた際の時間経過に対する、取鍋パッキン１８内部に生じている応力について示したグラフである。
図９に示すように、保持温度が40℃を上回った状態で、取鍋パッキン１８を締め込んだ場合、弾性率が非常に低く且つ、塑性域拡大のため、応力緩和代が大きくなり、応力Ffは必要最低限の締付力FCを下回って、Fc＞Ffとなってしまうこととなる。
【００４７】
以上より、本実施形態においては、挿入時における取鍋パッキン１８の表面温度を、30℃以上40℃以下と規定している。
次に、取鍋パッキン１８の締付比率について、説明する。
取鍋パッキン１８の締付比率に関し、（締め付け後の取鍋パッキン１８の厚み／締付初期（挿入前）の取鍋パッキン１８の厚み）と定義する。
【００４８】
図１０は、締付比率0.24以下で、取鍋パッキン１８を締め込んだ際の時間経過に対する、取鍋パッキン１８内部に生じている応力について示したグラフである。
図１０に示すように、保持温度を30℃以上40℃以下とし、且つ締付比率0.24以下で、取鍋パッキン１８を締め込んだ場合、常にFf＞Fcとなり、湯漏れなどが発生しなく良好である。
【００４９】
一方、図１１は、締付比率0.24を上回って、取鍋パッキン１８を締め込んだ際の時間経過に対する、取鍋パッキン１８内部に生じている応力について示したグラフである。
図１１に示すように、保持温度を30℃以上40℃以下とし、且つ締付比率0.24を上回って、取鍋パッキン１８を締め込んだ場合、加熱収縮後にFf＜Fcとなってしまい、湯漏れなどの不具合が発生する可能性が非常に高い。
【００５０】
図１０に戻って、取鍋パッキン１８を締め付けた時の締付比率が低い(0.24以下)、すなわち体積変化率が高いと、応力Ffが大きくなる。また、締め付け後の加熱に伴って、取鍋パッキン１８が収縮する際においては、応力低下の減少幅が小さくなるので、最終的な応力Ffは向上することとなる。
以上より、本実施形態においては、取鍋パッキン１８の締付比率が、0.24以下になるように、ノズルケース２０を締め込んで、スライドバルブ１１の下プレート１４と下ノズル１６の間に挿入された当該取鍋パッキン１８を圧縮することとしている。
【００５１】
さて、締め付けた後の取鍋パッキン１８を加熱する際には、以下に述べるようにすることが望ましい。
出鋼で使用するに際しては、取鍋パッキン１８に含有されているバインダー（フェノール樹脂）を揮発させ、且つ含有原料(Al2O3,SiO2,C)を焼結させて、確実に固体となった状態であることが望ましい。
【００５２】
例えば、取鍋パッキン１８の加熱温度が350℃以上でない場合、含有するバインダーが揮発せずに残存してしまうとともに、含有原料の焼結が進行しない。
そのため、締め付けた後に取鍋パッキン１８を加熱する際においては、出鋼で使用する前に350℃以上に加熱する必要である。
以上より、本実施形態においては、圧縮後に取鍋パッキン１８を、350℃以上に加熱することとしている。
【００５３】
以上、本発明を用いることで、締め付け時の取鍋パッキン１８の偏り・千切れを防止することができるので、スライドバルブ１１を開いて出湯孔１９を形成し、その出湯孔１９（ノズル）内を通過させる際に、その溶鋼３３が下ノズル１６と下プレート１４間へ侵入してしまうことを防止するとともに、溶鋼３３の漏洩などの出鋼時のトラブルを未然に防止することができる。
［実験例］
以下に、本発明における取鍋パッキン１８の使用方法に基づいて行った本実験例について、述べる。
【００５４】
まず、本実験例の実施条件について述べる。
図１２に示すように、本実験例で用いた取鍋１は、炭素含有量が2質量%以下である溶鋼３３を保持するための溶鋼容器であって、その溶鋼容器に関し、外側から順に、鉄皮５、永久耐火物６ａ層、およびワーク耐火６ｂ層を有する耐火物ライニング構造を備えるものである。
【００５５】
取鍋１の鉄皮５は、有底筒状の容器であって、上方視で楕円形状である。この鉄皮５は、高さが4.3ｍ程度(4270mm)で、短径が4.3ｍ程度(4330mm)で、長径が4.5ｍ程度(4510mm)で、厚みが20mm以上で形成されている。また、鉄皮５の底部２は湾曲していて、その径Rは12000mmである。また取鍋１の深さは、3.7m程度(3693mm)である。
永久耐火物６ａに関しては、高アルミナ質のものを鉄皮５側に施工し、ワーク耐火物６ｂ側にろう石質のものを施工して、２層構造としている。また、ワーク耐火物６ｂに関しては、湯面と触れる部位（スラグライン部４）には定形のＭｇＯ-Ｃレンガ６ｄを施工し、湯面と触れない部位（メタルライン部）にはアルミナ・マグネシア材質の不定形耐火物（キャスタブル）６ｃを施工している。
【００５６】
図１３に示すように、上ノズル７は、取鍋１の底部２に取り付けられていて、その全長が325mmで、上面の外周径が166mmで、底面の外周径が210mmで、孔径(内周径)が85mmまたは80mmで形成された筒状の部材である。
上ノズル７の材質としては、アルミナ−カーボン質の耐火物を採用し、製造時に800℃程度で加熱し、含有されているバインダーを揮発させたものである。
【００５７】
図１４に示すように、上プレート及び下プレート１４は、全長が510mmで、幅が240mmで、厚みが40mmの板状の耐火物で形成された長尺の板材である。この下上プレート及びプレートには、孔がそれぞれ１つ開口されている。その孔の中心は、短辺のうちの一方端側から、180mm離れた位置で且つ、長辺側から120mm離れた（等間隔）位置である。また、上プレート及び下プレート１４の孔径は、上記した上ノズル７の孔径と同径(85mmまたは80mm)である。
【００５８】
一方、上プレート及び下プレート１４の材質としては、アルミナ−カーボン質の耐火物にジルコニアを添加したものを採用している。
上プレートの孔と下プレート１４の孔が長手方向において、反対側となる、すなわち連通しないように、上プレートと下プレート１４を重ね合わせる。この状態が、スライドバルブ１１の閉状態である。
【００５９】
そして、油圧シリンダ１０により、下プレート１４を水平方向に平行移動させて孔の位置を合わせて連通状態にして、スライドバルブ１１を開状態とすることで、溶鋼３３を排出することができる。
図１５に示すように、下ノズル１６は、長さが277mm(276mm〜278mm)で、上面の外周径が182mmで、下面の外周径が148mmで形成された筒状の耐火物である。下ノズル１６の材質としては、アルミナ質の耐火物を採用している。なお、下ノズル１６の孔径は、上記した上ノズル７、上プレート及び下プレート１４の孔径と同径(85mmまたは80mm)である。
【００６０】
図１６に示すように、取鍋パッキン１８は、成分が上で詳しく述べた通りであって、外周径が170mm(範囲:165mm以上175mm以下)で、内周径が80mm(範囲:79.5mm以上80.5mm以下)で、厚さが8mm(範囲:7.5mm以上8.5mm以下)で形成されたリング状の部材である。
取鍋パッキン１８の保温方法としては、保温庫内で、一定時間保温することとしている。
【００６１】
保温庫は、内部が密閉状態とされていて、その内部に温度計とヒーターが取り付けられ且つ、設定温度を維持するようにヒーターが稼動する構成のものである。
保温時間としては、最低でも取鍋パッキン１８を使用する1時間前に入れて保温しておく。また、長くとも保温庫に入れてから24時間以内に、取鍋パッキン１８を使用することが望ましい。なお、保温時間が24時間を越えた取鍋パッキン１８は、廃棄する。
【００６２】
図１７に示すように、取鍋パッキン１８の加熱方法としては、取鍋１を立たせた状態（同右図）から、取鍋１を横に倒してスライドバルブ１１を全開にした状態にする（同左図）。この状態で出湯孔１９に木炭３５（燃焼対象物）を載置する。このとき、取鍋パッキン１８の近傍に木炭３５がくるように、当該木炭３５を載置するのが好ましい。
次に、木炭３５とは別に紙等の可燃物を出湯孔１９に入れて火を付けることにより種火とし、木炭３５を燃焼させる。木炭３５を燃焼させる際は、下ノズル１６側から出湯孔１９にパイプ３６を挿入して、そのパイプ３６から酸素を吹き込む。このようにすることで、木炭３５の燃焼により、熱が取鍋パッキン１８側へ伝わり、当該取鍋パッキン１８が加熱されることになる。また、上プレート及び下プレート１４の予熱で加熱させるとよい。
【００６３】
本実験例においては、出鋼温度が1510℃以上1700℃未満の溶鋼３３を使用した。取鍋１内の溶鋼温度を測定するにあたっては、転炉３０での吹煉終了時に、測温機を溶鋼３３内に装入して測定した。
図１８に示すように、取鍋１は、転炉３０に搬送されて溶鋼３３を受鋼する。溶鋼３３が装入された取鍋１は、溶鋼処理の工程に搬送されて、溶鋼３３中の成分調整及び介在物除去が実施される。溶鋼処理後には、取鍋１は、連続鋳造設備３１に搬送され、溶鋼３３をタンディッシュ３２に注入（排出）する。空となった取鍋１は、また転炉３０に搬送されて溶鋼３３を受鋼する。取鍋１は、このような操業サイクルで使用されている。
【００６４】
転炉３０に搬送されて溶鋼３３を受鋼してから、連続鋳造設備３１に搬送されて、溶鋼３３をタンディッシュ３２に注入開始するまでの間の経過時間を、取鍋１における溶鋼３３の滞留時間とする。
操業サイクルにおいては、取鍋１における溶鋼３３の滞留時間を30分以上300分未満とし、その溶鋼滞留時間の後に、溶鋼３３をタンディッシュ３２に注入を開始する。また、連続鋳造設備３１における、溶鋼３３の注入の開始から終了までの時間（注入実施時間）を、28分以上120分未満とする。
【００６５】
なお、タンディッシュ３２への溶鋼注入終了後から、転炉３０にて次の溶鋼３３を受鋼するまでの取鍋１内が空となった時間を、取鍋１における溶鋼３３の未受鋼時間とする。この取鍋１における溶鋼３３の未受鋼時間としては、50分以上360分未満とする。
次に、本発明の取鍋パッキン１８の使用方法の実験結果について、図と表に従って説明する。
【００６６】
表１，２に、本発明と比較するために行った、取鍋パッキン１８の使用方法の実験結果を示す（比較例１〜７）。なお、表１，２は、一続きのものであり、説明しやすくするため、２分割としている。
【００６７】
【表１】
2018020331.tif 000003
【００６８】
【表２】
2018020331.tif 000004
【００６９】
表１，２に示すように、比較例の実験番号１は、取鍋パッキン１８の締付比率が0.51で、0.24を大きく上回っていて満たしていない。その結果、地金が侵入してしまったので、不適である。比較例の実験番号２は、取鍋パッキン１８の締付比率が0.31で、0.24を上回っていて満たしていない。その結果、地金が侵入してしまったので、不適である。
比較例の実験番号３は、取鍋パッキン１８の加熱温度が152℃で、350℃を大きく下回っていて、満たしていない。その結果、硬化不十分で地金が侵入してしまったので、不適である。比較例の実験番号４は、挿入前における取鍋パッキン１８の保持温度が29℃で、30℃以上40℃以下を満たしていない。つまり、締め付け前の取鍋パッキン１８の保温不足である。その結果、締め付け時において、取鍋パッキン１８の偏りが発生してしまい、地金が侵入してしまったので、不適である。
【００７０】
比較例の実験番号５は、挿入前における取鍋パッキン１８の厚みが7.4mmであり、7.5mm以上8.5mm以下を満たしていない。その結果、締め付け時において、取鍋パッキン１８が千切れてしまったので、不適である。比較例の実験番号６は、挿入前における取鍋パッキン１８の保持温度が41℃で、30℃以上40℃以下を満たさない。その結果、軟化して取鍋パッキン１８が千切れてしまったので、不適である。比較例の実験番号７は、挿入前における取鍋パッキン１８の厚みが8.6mmであり、7.5mm以上8.5mm以下を満たさない。その結果、締め付け時において、取鍋パッキン１８の偏りが発生してしまったので、不適である。
【００７１】
比較例の実験番号１〜４においては、以下に示すような不具合が発生した。
締め付け時に取鍋パッキン１８が損傷しているため、溶鋼３３を取鍋１からタンディッシュ３２に注入している際に、溶鋼３３が下ノズル１６と下プレート１４間から外部に漏れるトラブルが発生した。
もしくは、図１９示すように、交換後の下プレート１４と下ノズル１６を改修する際に、取鍋パッキン１８が介在する凹み１７を目視で確認すると、下プレート１４及び下ノズル１６のいずれか、もしくはその両方で、孔（出湯孔１９）から径外方向に1mmを超える長さの地金、取鍋パッキン１８と下ノズル１６（耐火物）間への溶鋼３３の侵入があった。
【００７２】
比較例の実験番号４，７においては、以下に示すような不具合が発生した。
図２０に示すように、スライドバルブ１１から下ノズル１６を取り外して、取鍋パッキン１８の厚みをノギスで測定し且つ、目視で確認すると、外周側と内周側（内孔）との間で、外周縁と内周縁を結ぶ皺が複数生じていることが確認できた。
図２０中のa-a断面を参照すると、同図中の４つの直線のうち、中央の２つの直線（間隔が5mm以内）で囲まれた内側を、内周側（内孔）から観察すると、圧縮された際の平均厚み以上の厚みとなっていることが確認できる。一方で、その厚い部位を挟んだ両外側（間隔が5mm以内）を、内周側から観察すると、圧縮された際の平均厚み以下の厚みとなっていることが確認できる。
【００７３】
以上より、比較例の実験番号４，７においては、取鍋パッキン１８に偏りが発生してしまうこととなる。
比較例の実験番号５，６においては、以下に示すような不具合が発生した。
図２１に示すように、取鍋パッキン１８を締め付けて加熱した後に、取り外して観察すると、元の状態は環状であったものが、その一部がせん断され（千切れ）てしまい、面の連続性が途切れて環状ではなくなっていた。
【００７４】
一方、表３，４に、本発明の取鍋パッキン１８の使用方法に従って処理を行った実験結果を示す（実施例の実験番号８〜１４）。なお、表３，４は、一続きのものであり、説明しやすくするため、２分割としている。
【００７５】
【表３】
2018020331.tif 000005
【００７６】
【表４】
2018020331.tif 000006
【００７７】
表３，４に示すように、実施例の実験番号８は、挿入前の取鍋パッキン１８の厚みが8.3mmであり、7.5mm以上8.5mm以下の規定を満たしている。挿入時における取鍋パッキン１８の表面温度が35℃であり、30℃以上40℃以下の規定を満たしている。取鍋パッキン１８の締付比率が0.23であり、0.24以下の規定を満たしている。圧縮後の取鍋パッキン１８の加熱温度が466℃であり、350℃以上の規定を満たしている。
【００７８】
以上より、地金（溶鋼３３）の侵入を起こってなく、取鍋パッキン１８の偏りも起こってなく、取鍋パッキン１８の千切れも起こってないので、良好である。
表３，４に示すように、実施例の実験番号１２は、挿入前の取鍋パッキン１８の厚みが7.7mmであり、7.5mm以上8.5mm以下の規定を満たしている。挿入時における取鍋パッキン１８の表面温度が31℃であり、30℃以上40℃以下の規定を満たしている。取鍋パッキン１８の締付比率が0.24であり、0.24以下の規定を満たしている。圧縮後の取鍋パッキン１８の加熱温度が442℃であり、350℃以上の規定を満たしている。
【００７９】
以上より、地金（溶鋼３３）の侵入を起こってなく、取鍋パッキン１８の偏りも起こってなく、取鍋パッキン１８の千切れも起こってないので、良好である。
表３，４に示すように、実施例の実験番号１４は、挿入前の取鍋パッキン１８の厚みが8.0mmであり、7.5mm以上8.5mm以下の規定を満たしている。挿入時における取鍋パッキン１８の表面温度が32℃であり、30℃以上40℃以下の規定を満たしている。取鍋パッキン１８の締付比率が0.22であり、0.24以下の規定を満たしている。圧縮後の取鍋パッキン１８の加熱温度が527℃であり、350℃以上の規定を満たしている。
【００８０】
以上より、地金（溶鋼３３）の侵入を起こってなく、取鍋パッキン１８の偏りも起こってなく、取鍋パッキン１８の千切れも起こってないので、良好である。
すなわち、本発明に従って、取鍋パッキン１８をスライドバルブ１１と下ノズル１６の間に取り付ければ、表３，４に示す実施例の実験番号８〜１４のように、取鍋パッキン１８の不具合を回避し、溶鋼３３の侵入、溶鋼３３の漏洩などの操業トラブルを防止することが可能となる。
【００８１】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００８２】
１  取鍋
２  底部
３  側壁部
４  スラグライン部
５  鉄皮
６  耐火物
６ａ  永久耐火物
６ｂ  ワーク耐火物
６ｃ  アルミナ・マグネシア材質のキャスタブル（不定形耐火物）
６ｄ  マグネシア・カーボン材質の煉瓦（ＭｇＯ-Ｃレンガ）
７  上ノズル
８  凹み
９  ハウジング
１０  油圧シリンダ
１１  スライドバルブ
１２  上プレート
１３  凸部（上向き）
１４  下プレート
１５  凸部（下向き）
１６  下ノズル
１７  凹み
１８  取鍋パッキン
１９  出湯孔
２０  ノズルケース
２１  突起（雄ネジ・係止部）
２２  下ノズル支持部材（カセット）
２３  溝（雌ネジ・被係止部）
３０  転炉
３１  連続鋳造設備
３２  タンディッシュ
３３  溶鋼
３４  スラグ
３５  木炭
３６  パイプ
【図１】
2018020331.tif 000007
【図２】
2018020331.tif 000008
【図３】
2018020331.tif 000009
【図４】
2018020331.tif 000010
【図５】
2018020331.tif 000011
【図６】
2018020331.tif 000012
【図７】
2018020331.tif 000013
【図８】
2018020331.tif 000014
【図９】
2018020331.tif 000015
【図１０】
2018020331.tif 000016
【図１１】
2018020331.tif 000017
【図１２】
2018020331.tif 000018
【図１３】
2018020331.tif 000019
【図１４】
2018020331.tif 000020
【図１５】
2018020331.tif 000021
【図１６】
2018020331.tif 000022
【図１７】
2018020331.tif 000023
【図１８】
2018020331.tif 000024
【図１９】
2018020331.tif 000025
【図２０】
2018020331.tif 000026
【図２１】
2018020331.tif 000027