(57)【要約】【課題】溶融金属容器の底部に設置されるノズル又はプラグとこのノズル又はプラグの下方に位置するプレート等との間，及びノズル又はプラグの上方ないしは外周側に位置する羽口との間に空隙を発生させない，羽口の設置構造を提供する。【解決手段】溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル１又はプラグを囲繞するように設置される羽口２を，スタッド３により溶融金属容器の底部の鉄皮４に固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するように設置される羽口の設置構造であって，前記羽口がスタッドにより前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されている，羽口の設置構造。
【請求項２】
前記羽口は，その内孔中心軸から半径方向に内孔側耐火物層と外周側耐火物層とから構成されており，
前記内孔側耐火物層及び前記外周側耐火物層の少なくとも一方がスタッドにより前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されており，
前記内孔側耐火物層と前記外周側耐火物層との接触部分に，前記内孔側耐火物層の前記外周側耐火物層に対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部を備えている，請求項１に記載の羽口の設置構造。
【請求項３】
前記内孔側耐火物層又は前記外周側耐火物層の少なくとも一方は不定形耐火物である，請求項２に記載の羽口の設置構造。
【請求項４】
１５００℃までの熱膨張率が，同じ温度において前記内孔側耐火物層≧前記外周側耐火物層の関係にある，請求項２又は請求項３に記載の羽口の設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するよう設置される羽口の設置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するために当該溶融金属容器の底部に設置されるノズルには，溶融金属の流量制御を行うための板状のスライディングノズル装置や浸漬ノズル，上ノズル等がある。
【０００３】
例えばスライディングノズル装置用の上プレートは，溶融金属容器底部の鉄皮に固定されており，その上部に設置される上ノズルは前記上プレートと溶融金属容器底部の鉄皮内側の耐火物層の一部であって上ノズルと直接接触する羽口との間に目地を介して設置される。
このような設置構造の上ノズルの下端と上プレートとの境界は，一定の厚さで密着した構造とされるが，使用中にこの目地部が離れてその間隔が拡大し．空隙を生じることがある。
また上ノズルと羽口との境界でも，この境界部分の目地部が離れてその間隔が拡大し，空隙を生じることがある。
このような空隙が生じると，その空隙に溶融金属が侵入し，ひいては溶融金属の漏出事故を発生させることがある。
【０００４】
このような上ノズルと上プレート又は羽口との境界部分における空隙形成を抑制するため，主として上ノズルに対策を講じることが試みられている。
例えば特許文献１には，「中空円錐台形上ノズルの外周面テーパー角を７°未満とし，スライディングゲート直上に位置する該上ノズルの下端外周に，タンディッシュあるいは取鍋などの溶融金属保持容器の下部外壁または耐火物に掛止する位置決め用突起部を設けたスライディングゲート用上ノズル」が開示されている（特許文献１の要約書参照）。
特許文献２には，「上部形状が截頭円錐形で下部が円筒形をなし，軸方向中心に溶融金属を通すノズル孔を有する上ノズル２０と，溶融金属容器の底部に設けられ前記上ノズル２０が下方から挿着されるノズル受け煉瓦とを有し，前記上ノズルの下部に摺動式流量制御装置（スライドバルブ）４が配設される鋳造用ノズル構造において，前記上ノズル２０の下端を除く外周面に凹部２１および／または凸部２４を形成した鋳造用ノズル構造」が開示されている（特許文献２の要約書参照）。
【０００５】
溶融金属容器内にガスを吹き込む，通電する等の目的で羽口内側に設置されるプラグにおいても前述の上ノズルと同様に羽口と鉄皮間に空隙を生じることがあり，溶融金属の漏出事故を惹き起こす危険性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０７４５７号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では，「溶融金属保持容器の下部外壁または耐火物に掛止する位置決め用突起部」により，上ノズル自体が溶融金属容器の鉄皮等に対して上方向に移動することを抑制することができる。しかし，上ノズルは羽口との間では固定されておらず，また羽口を固定する機能もないので，羽口が上方向に移動する場合は上ノズルが羽口に対して相対的に移動可能となり，その間での空隙形成は避けられない。
【０００８】
この空隙形成のメカニズムを，図５を参照しつつ説明する。
同図に示しているように，従来の羽口の設置構造において羽口２は溶融金属容器底部の鉄皮４には直接固定されていない。羽口２を含む溶融金属容器底部の耐火物ライニング層が熱その他の原因で溶融金属容器底部の鉄皮４から溶融金属容器内側方向すなわち上方向に移動する等により，羽口２もそれに連動して容易に溶融金属容器内側方向（上方向）に移動し，溶融金属容器底部の鉄皮４との間に空隙９が生じる。
一方，上ノズル１はその下方の構成物７（ここでは上プレートを例にしている）との間で移動可能となる。すなわち上ノズル１は，下方の構成物７との接触面積（目地部の面積）よりも羽口２との接触面積の方が大きく，また上ノズル１の上部にはスラグやスケールが羽口２に浸潤又は反応して強固に一体化した部分を生じることが多い。これらのため，上ノズル１は下方の構成物７から離れて羽口２と連動するように，上方向に移動し，下方の構成物７との間に空隙６を生じる。
なお，本発明者らは他の方法として，上ノズルを鉄皮外に位置する下方のスライディングノズル装置に金属部品で係止する構造を適用した。しかしこの場合，羽口と共に上ノズルが上昇して，前記金属部品が変形し，又は上ノズルの前記金属部品付近が破壊して，上ノズルと上プレートとの間の空隙の発生を防止することはできなかった。
【０００９】
特許文献２では，上ノズルの下端を除く外周面に設置された凹部又は凸部によって，モルタルとの間では上ノズルは相対的に移動しないし，凸部を備え且つその凸部が羽口の内面に食い込む形態であれば，上ノズルが羽口に対し上方に移動することを抑制することができる。しかし，前述の特許文献１，図５で述べたと同様に，特許文献２においても羽口を固定する機能はないので，羽口自体が上方向に移動する場合は上ノズルが羽口と連動して移動することとなり，上ノズルの下方に位置するプレート等との間での空隙形成は避けられない。
【００１０】
前述のような現象は，ノズルに限らずガス吹き込み用又は通電等の目的で，前述のノズルと同様に羽口内側に設置されるプラグにも発生することがある。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は，溶融金属容器の底部に設置されるノズル又はプラグとこのノズル又はプラグの下方に位置するプレート等との間，及びノズル又はプラグの上方ないしは外周側に位置する羽口との間に空隙を発生させない，羽口の設置構造を提供することにある。
ひいてはそれにより，空隙からの空気の巻き込みや溶融金属の漏出事故等の発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば，次の１から４に記載の羽口の設置構造が提供される。
１．溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するように設置される羽口の設置構造であって，前記羽口がスタッドにより前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されている，羽口の設置構造。
２．前記羽口は，その内孔中心軸から半径方向に内孔側耐火物層と外周側耐火物層とから構成されており，
前記内孔側耐火物層及び前記外周側耐火物層の少なくとも一方がスタッドにより前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されており，
前記内孔側耐火物層と前記外周側耐火物層との接触部分に，前記内孔側耐火物層の前記外周側耐火物層に対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部を備えている，前記１に記載の羽口の設置構造。
３．前記内孔側耐火物層又は前記外周側耐火物層の少なくとも一方は不定形耐火物である，前記２に記載の羽口の設置構造。
４．１５００℃までの熱膨張率が，同じ温度において前記内孔側耐火物層≧前記外周側耐火物層の関係にある，前記２又は３に記載の羽口の設置構造。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，溶融金属容器底部の鉄皮内側に設置した羽口はスタッドにより溶融金属容器底部の鉄皮に固定されるので，羽口が上方向（溶融金属容器内側方向）に移動することがない。これにより，その羽口の内孔側に設置された上ノズル等のノズル，又はプラグが，羽口と間で上方向に相対的に移動することがなく，また下方に設置したプレート等から上方向に移動することもない。これにより，これら相互の間に空隙が生じることを防止すること，ないしはノズル内孔への空気の巻き込みや溶融金属の漏出事故等を防止することができる。
前記本発明の２に示すように羽口が内孔側耐火物層と外周側耐火物層の２つの分離可能な部品から構成されている形態において，内孔側耐火物層と外周側耐火物層との接触部分に，内孔側耐火物層の外周側耐火物層に対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部を備えることで， 内孔側耐火物層部分が外周側耐火物層部分に固定された構造を維持することができる。
さらにこれら２つの分離可能な部品から構成されている形態においては，それら損傷形態や程度の違いに応じて個別に交換することが容易になり，羽口の固定構造を維持しつつ，材料のコスト低減や補修工事にかかる手間やコスト等を低減することが可能となる。特に少なくとも一方を現場での施工が可能な不定形耐火物とすることで，これら交換や補修がさらに容易になる。
前記本発明の４に示すように，１５００℃までの熱膨張率が，内孔側耐火物層≧外周側耐火物層の関係にある形態においては，これらの間に空隙や緩みを生じることがさらに抑制され，これら羽口の固定を強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図。
【図２】本発明の第２の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図。
【図３】本発明の第３の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図。
【図４】本発明の第３の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図。
【図５】従来の羽口の設置構造の例を示す縦方向断面のイメージ図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は，本発明の第１の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図である。この実施形態において羽口２は単層からなり，溶融金属容器底部の鉄皮４に設置して羽口２内部に延在するスタッド３で鉄皮４に固定されている。
【００１６】
図２は，本発明の第２の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図である。この実施形態において羽口２は内孔側耐火物層２ａと外周側耐火物層２ｂとの２層からなり，溶融金属容器底部の鉄皮４に設置されて外周側耐火物層２ｂ内部に延在するスタッド３で鉄皮４に固定されている。また内孔側耐火物層２ａと外周側耐火物層２ｂとの接触部分に，内孔側耐火物層２ａの外周側耐火物層２ｂに対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部として，下方に向けて拡径するテーパー嵌合部２ｃを備えている。
【００１７】
図３は，本発明の第３の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図である。この実施形態において羽口２は内孔側耐火物層２ａと外周側耐火物層２ｂとの２層からなり，溶融金属容器底部の鉄皮４に設置されて内孔側耐火物層２ａ内部に延在するスタッド３で鉄皮４に固定されている。また内孔側耐火物層２ａと外周側耐火物層２ｂとの接触部分に，内孔側耐火物層２ａの外周側耐火物層２ｂに対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部として，下方に向けて拡径するテーパー嵌合部２ｃを備えている。
【００１８】
図４は，本発明の第４の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図である。この実施形態において羽口２は内孔側耐火物層２ａと外周側耐火物層２ｂとの２層からなり，溶融金属容器底部の鉄皮４に設置されて外周側耐火物層２ｂ内部に延在するスタッド３で鉄皮４に固定されている。また内孔側耐火物層２ａと外周側耐火物層２ｂとの接触部分に，内孔側耐火物層２ａの外周側耐火物層２ｂに対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部として，内孔側耐火物層２ａ上端部を外周側耐火物層２ｂが覆って接触する被覆部２ｄを備えている。
【００１９】
このように各実施形態において羽口２は，溶融金属容器底部の鉄皮４に固定するように設置されて羽口２内部に延在するスタッド３で鉄皮４に固定される。このようにスタッド３を羽口２内部に存在させるためには，溶融金属容器底部の耐火物ライニングの中に羽口とする位置にその羽口の大きさ，形状に相当する空間を設けておき，その空間に予めスタッドを設置し，そこに耐火物を施工することができる。この羽口となる耐火物は，流し込み，突き込み，吹き込み等の不定形耐火物を選択することが，作業面，羽口の品質面から好ましい。
【００２０】
羽口は単層でも２層でもよい。羽口はスラグや酸素洗浄等による溶損，溶融金属による摩耗，上ノズル等他の耐火物間に設置するモルタル等目地材との反応とその除去作業に伴う損傷等がある。これら損傷の程度は羽口の部位によって異なる。このような部位によって異なる損傷に対し，羽口の損傷ないしは溶融金属の漏出等の事故から溶融金属容器を保護するため，又は各部位ごとの寿命調整等のため，損傷部分ごとに最適又は最小限の補修や交換を行う，等を適宜行うことがある。このような補修や交換に対応するために，羽口を２層化することも可能である。２層化する場合は，（１）羽口の縦方向中心軸に対し半径方向に２層にする，（２）前記の２層化構造を基礎とし，さらに内孔側耐火物層の上部を外周側耐火物層で覆うこと等が可能である。
【００２１】
これら２層構造の場合には，ノズルを上方向に移動させないために，少なくとも内孔側耐火物層が上方向に移動しないように固定される必要がある。この固定のためのスタッドによる固定部位は内孔側耐火物層及び外周側耐火物層のいずれか一方又は両方とすることができる。これら層間はモルタル等の接着機能を有する耐火物で一体化させることもでき，又は両方を直接接触させて一体化することもできる。後者の場合は一方を事前に成形した定形物とし，他方を不定形耐火物にして直接接触させて，その接着力により２層間を固定することもできる。
【００２２】
ここで，特に外周側耐火物層をスタッドにより固定して内孔側耐火物層をスタッドで固定しない場合は，これらの層間接着だけでは十分ではなく，内孔側耐火物層が上方向に移動する可能性がある。そこで，内孔側耐火物層と外周側耐火物層との接触部分に，内孔側耐火物層の外周側耐火物層に対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部を備えることが好ましい。この上方向移動阻止部は，幾何学的又は機械構造的に内孔側耐火物層が外周側耐火物層に対し上方向に移動できないようにする。
この上方向移動阻止部としては，前記のテーパー嵌合部２ｃ，被覆部２ｄのほか，上端から下端までの範囲のいずれかの位置の一部に横方向の凹凸部や段差部を備える等の構成とすることができる。
【００２３】
またこのような上方向移動阻止部は，内孔側耐火物層が外周側耐火物層に対し上方向に移動することを抑止することにとどまらず，溶融金属がノズル内孔を通過する際に内孔側耐火物層の温度が外周側耐火物層の温度よりも高くなることで，両者が同程度の熱膨張特性を有している場合には，内孔側耐火物層が外周側耐火物層側に膨張してその接触面を圧着することができる。
この機能を高めるために，ノズルの場合は１５００℃までの熱膨張率が，同じ温度において内孔側耐火物層≧外周側耐火物層の関係になるように，それぞれの耐火物の材質を選択することがさらに好ましい。このような熱膨張特性が異なるように構成するためには，例えば，アルミナ含有量を変える，膨張性の異なる鉱物の含有割合を変える，等の方法を採ることができる。
ガス吹き込み用プラグの場合は，プラグの内孔側がガス通過により冷却されるので，前述の熱膨張率の関係については，前述のノズルの場合よりも，内孔側耐火物層の熱膨張率が外周側耐火物層の熱膨張率に比べより高くなる関係とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００２４】
１  上ノズル
２  羽口
２ａ  内孔側耐火物層（羽口の一部）
２ｂ  外周側耐火物層（羽口の一部）
２ｃ  テーパー嵌合部（上方向移動阻止部）
２ｄ  被覆部（上方向移動阻止部）
３  スタッド
４  溶融金属容器底部の鉄皮
５  上ノズルと羽口間の目地部
６  上ノズルとその下方の構成物（上プレート）間の目地部（空隙）
６Ｓ  前記６に空隙が生じた際のその厚さ
７  上プレート（上ノズルの下方の構成物）
８  内孔
９  羽口と溶融金属容器底部の鉄皮との間に生じた空隙
９Ｓ  前記９の厚さ
【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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