(57)【要約】【課題】上下の耐火物の接合部に水平方向に貫通する隙間が発生することを防止できる耐火物の接合部構造を提供すること【解決手段】円形の内孔を有する耐火物どうしを内孔の中心が一致するように上下に接合した耐火物の接合部構造であって、上下の耐火物うち一方の耐火物３０の接合面に内孔３１と同心円状の環状凸部３２を有すると共に、上下の耐火物うち他方の耐火物２０の接合面に環状凸部３２と嵌り合う環状凹部２２を有し、環状凸部３２と環状凹部２２との嵌り合い部が接合面に対して７０〜９０°の角度θを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の内孔を有する耐火物どうしを内孔の中心が一致するように上下に接合した耐火物の接合部構造であって、上下の耐火物うち一方の耐火物の接合面に内孔と同心円状の環状凸部を有すると共に、上下の耐火物うち他方の耐火物の接合面に前記環状凸部と嵌り合う環状凹部を有し、前記環状凸部と環状凹部との嵌り合い部が接合面に対して７０〜９０°の角度を有する耐火物の接合部構造。
【請求項２】
前記環状凸部及び環状凹部の高さが６ｍｍ以上である請求項１に記載の耐火物の接合部構造。
【請求項３】
接合した耐火物が、スライディングノズル装置における上ノズルと上プレートである請求項１又は２に記載の耐火物の接合部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐火物の接合部構造に関し、とくに、スライディングノズル装置（以下「ＳＮ装置」という。）における上ノズルと上プレートの接合部のように、円形の内孔を有する耐火物どうしを内孔の中心が一致するように上下に接合した耐火物の接合部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐火物は、一般的に温度変化のある環境下で繰り返し使用される。このように温度変化のある環境下で使用されると、耐火物を上下に接合した接合部は、上下の耐火物の熱膨張・熱収縮により、その上下方向の間隔が変化する。すなわち、耐火物の使用時の高温下では接合部の間隔は縮小するが、使用後に温度が下がると接合部の間隔は拡大する。
【０００３】
耐火物の接合部には一般的に目地材（モルタル）が施工されるが、耐火物の繰り返し使用により、上述のように接合部の間隔が拡大・縮小を繰り返すと目地材に亀裂が生じて水平方向に貫通する隙間が生じる。耐火物の接合部に隙間が生じると、例えばＳＮ装置における上ノズルと上プレートの接合部のように内孔面が溶鋼と接する場合、接合部に溶鋼が進入し（以下、接合部に溶鋼が進入することを「地金が差す」ともいう。）、過度な場合には接合部からの溶鋼漏れトラブルにつながる。
【０００４】
従来、耐火物の接合部に隙間が発生するのを防止する対策として、特許文献１ではＳＮ装置における上ノズルと上プレートの接合部において、上ノズルの下部を拘束して上ノズルが上方へ移動しないようにする構造が開示されている。しかし、特許文献１の構造では、熱膨張・熱収縮による隙間の発生を接合部で防止できても、上ノズルと羽口との間で隙間が発生する恐れがある。
【０００５】
一方、特許文献２には、上下の耐火物の接合面に複数の凹凸を設けて凹凸嵌合させることで、目地部（接合面）の占有面積又は距離を大きくし、これによって接合部の固定を強化する構造が開示されている。しかし、単に凹凸嵌合させるだけでは熱膨張・熱収縮による隙間の発生を防止することはできない。また、複数の凹凸を嵌合させるという複雑な接合になるので施工時の作業性が悪く、その施工が適切に行われなかった場合、接合部からの溶鋼漏れトラブルにつながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５９２６号公報
【特許文献２】実開平１−１１８８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、上下の耐火物の接合部に貫通する隙間が発生することを防止できる耐火物の接合部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、円形の内孔を有する耐火物どうしを内孔の中心が一致するように上下に接合した耐火物の接合部構造であって、上下の耐火物うち一方の耐火物の接合面に内孔と同心円状の環状凸部を有すると共に、上下の耐火物うち他方の耐火物の接合面に前記環状凸部と嵌り合う環状凹部を有し、前記環状凸部と環状凹部との嵌り合い部が接合面に対して７０〜９０°の角度を有するものである。
【０００９】
このように本発明の接合部構造では、耐火物の内孔と同心円状の環状凸部と環状凹部とを嵌め合わせている。同心円状の嵌り合い部では、円周方向の熱膨張・熱収縮は、いずれも同心円の範囲で行われる。したがって、この嵌り合い部を垂直に設ける、すなわち嵌り合い部が接合面に対して９０°の角度をなすようにすれば、耐火物及び目地部（目地材）が熱膨張・熱収縮したとしても嵌り合い部（縦目地部）の目地厚みは変化しない。
【００１０】
本発明はこのことに着目したもので、嵌り合い部の角度は理想的には９０°であるが、実用上は７０°以上であれば、溶鋼漏れにつながるような隙間は発生しないとの知見に基づき、嵌り合い部の角度を７０〜９０°としたものである。すなわち、嵌り合い部の角度を７０〜９０°とすれば、地金が差して問題となるような隙間がその嵌り合い部に発生することを防止でき、これによって上下の耐火物の接合部に貫通する隙間が発生することを防止できる。
【００１１】
本発明において、環状凸部及び環状凹部の高さは６ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、垂直方向の熱膨張・熱収縮に対して、十分な取り合いを確保でき、隙間の発生をより確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上下の耐火物の接合部に貫通する隙間が発生することを防止できる。したがって、接合部への溶鋼の進入、つまり地金差しを軽減でき、接合部からの溶鋼漏れを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の接合部構造を適用したＳＮ装置における上ノズルと上プレートの接    合部を示し、（ａ）はその全体図、（ｂ）は接合部の拡大図である。
【図２】嵌り合い部の角度θと目地厚みの変化量との関係を計算した結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の接合部構造を適用したＳＮ装置における上ノズルと上プレートの接合部を示し、（ａ）はその全体図、（ｂ）は接合部の拡大図である。
【００１６】
タンディッシュや取鍋等の溶融金属容器１０の底部の羽口１１に上ノズル２０の上部が挿入され、この上ノズル２０の下方に上プレート３０が配置されており、上ノズル２０と上プレート３０が目地部４０を介して上下に接合されている。上ノズル２０及び上プレート３０は、溶融金属の通路としてそれぞれ円形の内孔２１及び３１を有し、この内孔２１及び３１が一致するように上下に接合される。
【００１７】
上プレート３０の下面側には下プレート５０が配置されており、この下プレート５０をスライドさせることで、溶融金属の流量を制御する。下プレート５０の下面には、下ノズル６０が接合されている。
【００１８】
以下、上ノズル２０と上プレート３０の接合部構造を具体的に説明する。
【００１９】
上プレート３０の接合面（上面）には、その内孔３１側の端部に内孔３１と同心円状の環状凸部３２が形成され、上ノズル２０の接合面（下面）には環状凸部３２と嵌り合う環状凹部２２が形成されている。そして、環状凸部３２と環状凹部２２が嵌り合うようにして、上ノズル２０と上プレート３０が目地部４０を介して上下に接合されている。
【００２０】
本発明では、上述した環状凸部３２と環状凹部２２との嵌り合い部が接合面に対して７０〜９０°の角度θを有するようにする。
【００２１】
本発明において角度θを７０〜９０°とする理由を以下に説明する。
【００２２】
耐火物の内孔と同心円状の環状凸部と環状凹部とを嵌め合わせる接合部構造の場合、上述のとおり、嵌り合い部が接合面に対して９０°の角度θをなすようにすれば、耐火物及び目地部（目地材）が熱膨張・熱収縮したとしても嵌り合い部（縦目地部）の目地厚みは変化しない。一方、角度θが９０°未満になると、耐火物及び目地部（目地材）の熱膨張・熱収縮に伴い、嵌り合い部の目地厚みが変化するようになり、角度θが緩やかになるほど、その目地厚みの変化が大となる。
【００２３】
具体的な目地厚みの変化量は、耐火物及び目地部（目地材）の熱膨張・熱収縮による目地部の垂直方向の寸法変化量に依存するが、本発明者が、上ノズル２０、上プレート３０及び目地部４０に一般的に使用される耐火物や目地材の線熱膨張率、並びに上ノズル２０や上プレート３０の寸法等を考慮して計算したところ、熱膨張・熱収縮による目地部の垂直方向の寸法変化量は最大で約１．５ｍｍであるとの結果が得られた。過去、目地部に進入していた地金の厚さは、０．５〜１．５ｍｍ程度であり、耐火物の熱膨張・熱収縮による寸法変化に伴って生じるであろう隙間のサイズ（最大１．５ｍｍ）と地金差しの最大厚みが経験的にも一致する。
【００２４】
そこで、目地部の垂直方向の寸法変化量が０．５ｍｍ、１ｍｍ及び１.５ｍｍの場合において、嵌り合い部の目地厚みの変化量と角度θとの関係を計算したところ、図２のようになった。ここで、溶鋼漏れが懸念されるような目地部の寸法変化量は、経験的に０．５ｍｍ以上であることが分かっているので、目地部の垂直方向の寸法変化量を０．５ｍｍ未満にすれば、実用上問題はないと言える。図２の計算結果より、角度θを７０°以上にすれば、目地部の隙間が最大１．５ｍｍの高さで開いても、嵌り合い部ではそれを０．５ｍｍ未満に抑えることができることから、本発明では、角度θの下限を７０°とした。
【００２５】
また、嵌り合い部を構成する環状凸部３２及び環状凹部２２の高さｈは６ｍｍ以上であることが好ましい。目地材の厚みは、一般的に２〜３ｍｍであり、嵌り合い部の高さを６ｍｍ以上とすることで、上ノズルと上プレートが重なり合う領域（図１（ｂ）のＡ部分）を３〜４ｍｍ以上確保することができる。熱膨張・熱収縮による目地部の垂直方向の寸法変化量が最大で約１．５ｍｍであることから、この寸法変化量に対して十分な取り合いを確保するには、環状凸部３２及び環状凹部２２の高さは６ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２６】
なお、図１では、２枚式のＳＮ装置が記載されているが、本発明を適用可能なＳＮ装置は、２枚式のＳＮ装置に限られるものではなく、例えば、３枚式のＳＮ装置の上プレートに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０  溶融金属容器
１１  羽口
２０  上ノズル
２１  内孔
２２  環状凹部
３０  上プレート
３１  内孔
３２  環状凸部
４０  目地部
５０  下プレート
６０  下ノズル
【図１】
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【図２】
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