(57)【要約】【課題】従来よりも気泡を大きくして、溶融金属中の介在物がノズル内面に付着してノズル内孔が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質を向上させる。【解決手段】ガス吹き用ノズルの製造方法において、多孔質材料を型成形し焼結させてガス吹き用ノズルを作製する作製工程（ステップＳ１０，Ｓ１１）と、作製工程で作製されたガス吹き用ノズルに対して内孔の表面の少なくとも一部を研削する加工工程（ステップＳ１２，Ｓ１３）とを有する。この製造方法で製造されたガス吹き用ノズルは、内孔の表面の少なくとも一部が研削されて、所望の気孔特性を有する表面が露出している。この結果、内孔の表面から所望の気泡のガスを溶融金属中に吹き込むことができる。そのため、溶融金属中の介在物がノズル内面に付着してノズル内孔が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に設置される多孔質のノズルであって、前記溶融金属容器の下方に設けられ、前記溶融金属が流れる通路となる内孔を有し、内周面から前記内孔内に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルを製造するガス吹き用ノズルの製造方法において、
多孔質材料を型成形し焼結させて前記ノズルを作製する作製工程と、
前記作製工程で作製された前記ノズルに対して、前記内孔の表面の少なくとも一部を研削する加工工程と、
を有することを特徴とするガス吹き用ノズルの製造方法。
【請求項２】
前記加工工程は、前記内孔の表面が内部の気孔径範囲内の気孔を有するまで研削を行う請求項１に記載のガス吹き用ノズルの製造方法。
【請求項３】
前記加工工程は、前記内孔の研削された表面でありかつ前記ガスを吹き出すことができる表面の面積を１００％とするとき、前記気孔の占める面積の比率が１０％〜３５％の範囲内になるまで研削を行う請求項１または２に記載のガス吹き用ノズルの製造方法。
【請求項４】
溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に設置される多孔質のノズルであって、前記溶融金属容器の下方に設けられ、前記溶融金属が流れる通路となる内孔を有し、内周面から前記内孔内に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルであって、
前記内孔の表面は、少なくとも一部が研削された研削面になっていることを特徴とするガス吹き用ノズル。
【請求項５】
前記内孔の表面は、内部の気孔径範囲内の気孔を有する請求項４に記載のガス吹き用ノズル。
【請求項６】
前記内孔の表面は、前記内孔の研削された表面でありかつ前記ガスを吹き出すことができる表面の面積を１００％とするとき、前記気孔の占める面積の比率が１０％〜３５％の範囲内である請求項４または５に記載のガス吹き用ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体のノズルであって外周面から内孔に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルの製造方法と、当該ガス吹き用ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼を連続鋳造する鋼連続鋳造装置には、湯量調節装置としてのスライディングノズル装置がある。このスライディングノズル装置は、転炉から取り出された溶鋼（あるいは溶融金属）を貯留して運搬したり、鋳型に注入したりする取鍋や、取鍋から溶融金属を受けて鋳型に注入するタンディッシュ等に広く用いられている。これらの取鍋やタンディッシュは、溶融金属を貯留する溶融金属容器に相当する。溶融金属容器の底部には、スライディングノズル装置に備えられた上プレートの貫通孔と連通可能なノズルが設置される。ガス吹き用のノズルは多孔質体であって、貫通孔である内孔を有する。内孔を通る溶融金属中の介在物がノズル内面に付着して、ノズル内孔が詰まるのを防止する目的や、介在物の除去による品質向上（すなわち鋼の品質向上）を目的として、ノズルの外部から内孔に向けてガスが吹き込まれる。
【０００３】
鋼の連続鋳造を行う過程では、溶融金属中に含まれる介在物を除去する必要がある。介在物は、酸化物などの固体である。介在物が溶融金属に含まれた状態で鋼材や鋼片になると、強度・加工性・耐疲労性（すなわち繰り返し加わる負荷によって起こる破壊への耐久性）などが低下したり、表面疵が発生したりする要因となるからである。溶融金属から介在物を除去するには、例えばガス吹き用ノズルから溶融金属中にガスを吹き込んで介在物を浮き上がらせる。
【０００４】
従来、例えば下記特許文献１に記載のタンディッシュ用上ノズルは、より効果的にガスを吹き込むことができるようにするため、緻密質れんが部の通気率とポーラスれんが部の通気率の比が１／４以下とした。各れんが部の通気率が大幅に異なるので、確実なガスの吹き分けが可能となる。
【０００５】
特許文献２に記載のガス吹き用ポーラス質耐火物は、背圧の向上と撹拌作用を両立させるため、平均気孔径が５μｍ以上で２０μｍ以下、かつ気孔径分布に極大値が二つ以上あり、各極大値の少なくとも一つが２２μｍ以上で５０μｍ以下又は２５μｍ以上で５０μｍ以下とした。この耐火物によって、鋳造中のアルミナ付着抑制が安定する。
【０００６】
特許文献３に記載のガス吹き込み用ノズルは、ガスリークを抑制するため、ノズル内孔を有する第１の通気性耐火物の外周側に第２の通気性耐火物を配置し、第２の通気性耐火物の平均気孔径が第１の通気性耐火物の平均気孔径より大きくした。第２の通気性耐火物は通気抵抗が小さいのでガスプールとなり、ガスリークを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１４７９５９号公報
【特許文献２】特許第５６３０４５９号公報
【特許文献３】特許第５６９７１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した特許文献１〜３に記載された技術は、ノズルを多孔質体で形成することで、内孔の表面からガスを吹き込むことができるものの、吹き込まれるガスの気泡径が小さくなっていた。例えば、水モデル試験で評価された気泡径が２ｍｍ未満に留まった。このように気泡の気泡径が小さいため、小さな介在物は除去できても、大きな介在物は除去できなかった。なお、水モデル試験は、溶融金属に代わる水をガス吹き用ノズルの内孔に流しながら外周面からガスを吹き込み、内孔に吹き出されるガスの気泡の大きさ（すなわち気泡径）を測定する試験である。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、従来よりも気泡径を大きくして、溶融金属中の介在物がノズル内面に付着してノズル内孔が詰まるのを防止するとともに、介在物の除去によって鋼の品質が向上し得るガス吹き用ノズルの製造方法およびガス吹き用ノズル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】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第１の発明であるガス吹き用ノズルの製造方法は、溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に設置される多孔質のノズルであって、前記溶融金属容器の下方に設けられ、前記溶融金属が流れる通路となる内孔を有し、内周面から前記内孔内に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルを製造するガス吹き用ノズルの製造方法において、多孔質材料を型成形し焼結させて前記ノズルを作製する作製工程と、前記作製工程で作製された前記ノズルに対して、前記内孔の表面の少なくとも一部を研削する加工工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
この製造方法で製造されたガス吹き用ノズルは、多孔質体の内孔の表面が研削されて、所望の気孔特性を有する表面が露出している。この結果、所望の気泡のガスを吹き込むことができる。多孔質材料を型成形し焼結させた従来のノズルでは、多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉が内孔表面の空隙を埋めるため、その気孔特性が所望の気孔特性よりも小さくなっていた。本発明のノズルは、内孔の表面が研削されるので、従来では多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉で空隙が埋められていた表面部が除去されるので、内孔の表面が所望の気孔特性を備える。この気孔特性によって、気孔径の縮小が抑えられ、所望の気泡径のガスを吹き込むことができる。したがって、溶融金属中の介在物がノズル内面に付着してノズル内孔が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質を向上させることができる。
【００１２】
前記加工工程は、前記内孔の表面が内部の気孔径範囲内の気孔を有するまで研削を行う。すなわち、内孔の表面を除去する程度でよい。通常は所定の厚さで上研削することで、内部の所望な気孔特性（つまり目的とする焼結体の気孔特性）を持つ部分を表面に出すことが出来る。所定の厚さは、０．３ｍｍ以上が望ましく、０．５ｍｍ以上が好ましい。この製造方法で製造されたガス吹き用ノズルは、内孔に吹き込まれるガスによる気泡の気泡径が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル内孔の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【００１３】
前記加工工程は、前記内孔の研削された表面でありかつ前記ガスを吹き出すことができる表面の面積を１００％とするとき、前記気孔の占める面積の比率（すなわち内部の気孔径範囲内の気孔面積）が１０％〜３５％の範囲内になるまで研削を行うことが好ましい。１０％〜２５％の範囲内がより好ましい。この製造方法で製造されたガス吹き用ノズルは、内孔に吹き込まれるガスによる気泡の気泡径が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル内孔の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。なお、１０％〜３５％の範囲とは１０％以上かつ３５％以下の範囲であり、１０％〜２５％の範囲とは１０％以上かつ２５％以下の範囲である。
【００１４】
第２の発明であるガス吹き用ノズルは、溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に設置される多孔質のノズルであって、前記溶融金属容器の下方に設けられ、前記溶融金属が流れる通路となる内孔を有し、内周面から前記内孔内に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルであって、前記内孔の表面は、少なくとも一部が研削された研削面になっていることを特徴とする。
【００１５】
このガス吹き用ノズルによれば、内孔の表面の少なくとも一部が研削された研削面になっており、所望の気孔特性を有する表面が露出している。この結果、所望の気泡のガスを吹き込むことができる。従来のノズルは多孔質材料を型成形し焼結させたので、多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉が内孔表面の空隙を埋めるため、その気孔特性が所望の気孔特性よりも小さくなっていた。本発明によれば、内孔の表面の少なくとも一部が研削された研削面になっているので、従来では多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉で空隙が埋められていた表面部が除去され、内孔表面が所望の気孔特性を備える。この気孔特性によって、気孔径の縮小が抑えられ、所望の気泡のガスを吹き込むことができる。したがって、溶融金属中の介在物がノズル内面に付着してノズル内孔が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質を向上させることができる。
【００１６】
前記内孔の表面は、内部の気孔の占める面積比と同じである。通常は所定の厚さで研削することで、内部の所望な気孔特性を持つ部分を表面に出すことが出来れば良い。この構成によれば、内孔に吹き込まれるガスによる気泡の気泡径が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル内孔の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【００１７】
前記内孔の表面は、前記内孔の研削された表面でありかつ前記ガスを吹き出すことができる表面の面積を１００％とするとき、前記気孔の占める面積の比率が１０％〜３５％の範囲内であることが好ましい。この構成によれば、内孔に吹き込まれるガスによる気泡の気泡径が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル内孔の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【００１８】
なお、「気孔」はノズルに形成されている孔であり、ガスが通過可能な連続した孔である。例えば小孔、割れ目、粒子間空隙などのようなガスが通る空間である。「平均気孔径」は、一般的にポロシメータで測定した気孔径の平均値である。「気孔の占める面積比」は、画像解析装置などによるものである。また、ノズル表面のみの平均気孔径は、ポロシメータでの測定が困難な場合には、画像解析装置により算出された気孔の面積に基づいて算出する場合もある。「ガス」は、不活性ガス（例えばアルゴン、窒素など）や、空気が該当する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ノズル製造処理の工程例を示すフローチャート図である。
【図２】図３に示すＩＩ−ＩＩ線の断面を示すノズルの模式図である。
【図３】ノズルの構成例を示す平面図である。
【図４】ノズルの断面例を示す模式図である。
【図５】内孔部を示すマイクロスコープによる拡大表面写真である。
【図６】中間部を示すマイクロスコープによる拡大表面写真である。
【図７】内孔部を示すマイクロスコープによる拡大表面写真を画像処理したコントラスト写真である。
【図８】内孔部を示すマイクロスコープによる拡大表面写真を画像処理したコントラスト写真である。
【図９】中間部を示すマイクロスコープによる拡大表面写真を画像処理したコントラスト写真である。
【図１０】溶融金属容器にノズルを設けた例を断面で示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。以下では、簡単のために「ガス吹き用ノズル」を単に「ノズル」と呼ぶことにする。
【００２１】
まず、ノズルの製造方法について、図１を参照しながら説明する。図１には、ノズルの製造方法における各工程をフローチャートで示す。ノズルの製造方法は、ステップＳ１０，Ｓ１１の作製工程と、ステップＳ１２，Ｓ１３の加工工程とを有する。
【００２２】
作製工程では、図示を省略した成形型に多孔質材料を入れた後（ステップＳ１０）、当該成形型で所望の形状のノズルを型成形し焼結（焼成）させる（ステップＳ１１）。
【００２３】
多孔質材料は、作製後に多孔質のノズルとなる材料であればよく、本形態ではセラミックス材料とする。セラミックス材料の具体的な材質は限定されず、従来のノズルと同様とすることもできる。セラミックス材料の粒子径等の粒子特性も限定されず、従来のノズルと同様とすることができる。さらに、セラミックス材料は、その後の焼結工程において消失する造孔材を含有していてもよい。
【００２４】
成形型は、ノズルを所定形状に整えるための部材であって、例えば金型やゴム型が該当する。本形態の所定形状は、溶融金属が流れる通路となる内孔を有する略円筒形状とする。成形は、金型に入れた多孔質材料の粉末を加圧する方法であっても、ゴム型に入れた多孔質材料に静水圧で加圧する方法であってもよい。
【００２５】
ノズルの作製は、多孔質材料を型成形し焼結させればよく、型成形した後に乾燥させ、焼成炉で焼成させる方法や、一軸方向から加圧しながら成形と焼結とを同時並行で行うホットプレスや、焼結を伴いながら静水圧（すなわち等方圧）で成形する熱間静水圧成形（Hot Isostatic Press）などをも含む。
【００２６】
成形型での型成形は、多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉が内孔表面の空隙を埋める。そのため、成形体や、成形体を焼結した焼結体は、いずれも成形型に当接する部位の近傍の気孔が小さくなる。
【００２７】
加工工程では、ステップＳ１１で作製されたノズルに対して、加工工具で内孔の表面の少なくとも一部を研削する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の研削は、表面研削の終了条件を満たすまで続ける（ステップＳ１３でＮＯ）。終了条件を満たすと（ステップＳ１３でＹＥＳ）、加工工具による研削を終了する。
【００２８】
ステップＳ１２，Ｓ１３で研削する内孔の表面は、ステップＳ１１で作製されたノズルの内周面であって、内孔内に向けてガスの気泡を吹き出す部分（ガスを吹き出すことができる表面）である。内孔の表面が加工工具で研削された面は、研削面である。すなわち、研削面は、内孔の研削された表面でありかつガスを吹き出すことができる表面である。研削面は、内孔の表面の全部でもよく、内孔の表面の一部でもよい。要するに、ノズルの内周面であり、かつガスの気泡を吹き出すことができる内孔の表面が、所望の気孔特性を備えるように研削されていればよい。
【００２９】
ステップＳ１２で用いられる加工工具は、「切削工具」とも呼ばれ、内孔の表面を研削できる工具であればよい。研削には、切削を含むものとする。本形態では、加工工具としてドリルを用いる。内孔の表面に対する研削は、本形態ではダウンカットで行う。
【００３０】
ステップＳ１３の終了条件は、内孔の表面（すなわち加工後の研削面）における気孔の占める面積が未研削状態（すなわち加工前）よりも多くなる条件であればよい。本形態では、例えば下記の終了条件１および終了条件２のうちで少なくとも一方が挙げられる。
【００３１】
終了条件１は、研削面が内部の気孔径範囲内の平均気孔径からなる気孔を有することである。すなわち、内孔の表面を除去する程度である。通常は所定の厚さ（具体的には０．３ｍｍ以上が望ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましい）で研削することで、内部の所望な気孔特性（つまり目的とする焼結体の気孔特性）を持つ部分を内孔の表面（すなわち研削面）に出すことが出来る。
【００３２】
終了条件２は、研削面の面積（すなわち、内孔の研削された表面でありかつガスを吹き出すことができる表面の面積）を１００％とするとき、気孔の占める面積の比率が１０％〜３５％の範囲内になることが挙げられる。１０％〜２５％の範囲内がより好ましい。
【００３３】
上述した終了条件１や終了条件２に限らず、他の終了条件でもよい。すなわち、研削面における気孔の占める面積が未研削状態よりも多くなる終了条件であれば適用してよい。さらに、上述した終了条件を満たすようになる加工工具，研削量，研削時間を実験等で求めておき、求めた加工工具，研削量，研削時間を終了条件として適用してもよい。
【００３４】
図２〜図４に示すノズル１０は、図１に示すノズル製造処理によって作製された物の一例である。図２，図３に示すノズル１０は、外形が円筒形状であって、外観が上端から上下方向の中間部にかけて円錐台形状に成形されている。このノズル１０は、内孔１１と、係合部１２とを有する。内孔１１は、溶融金属を導入する通路となる貫通孔である。係合部１２は、後述する上プレート４０と係合する部位である。本形態の係合部１２は、図２に示すように、ノズル１０の下端から凸となる所定形状に成形されている。所定形状は、本形態では円錐台形状とするが、この形状に限られずに任意の形状としてもよい。
【００３５】
ノズル１０は、図４の断面図に示すように、平均気孔径に応じて径方向に内孔部１３，中間部１４，外周部１５に区分される。内孔部１３は、表面が研削された内孔１１を含む部位である。内孔部１３の表面は、内孔１１の表面に相当し、ノズル１０の内周面にも相当する。この内孔部１３の表面は、少なくとも一部が研削されている（すなわち一部が研削面となっている）。中間部１４は、内孔部１３と外周部１５との間の部位である。外周部１５は、外周面を含む部位である。
【００３６】
平均気孔径は、一般的にポロシメータで測定した気孔径の平均値である。気孔の占める面積比は、画像解析装置などによるものである。
【００３７】
本形態のノズル１０の気孔径を実際に画像解析装置により算出された気孔の面積に基づいて算出した平均気孔径の一例を次の表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
上記表１によれば、内孔部１３の平均気孔径が中間部１４の平均気孔径よりも小さいことが明らかである。
【００４０】
内孔部１３の顕微鏡写真を図５に示し、中間部１４の顕微鏡写真を図６に示す。図５及び図６は、マイクロスコープにより７０倍の倍率に拡大して撮影された顕微鏡写真（拡大表面写真）である。各顕微鏡写真では、白っぽい部分が多孔質材料の粒子であり、黒い部分が気孔である。これらの顕微鏡写真によっても、内孔部１３の平均気孔径が中間部１４の平均気孔径よりも小さいことが明らかである。
【００４１】
本形態のノズル１０と、内孔１１の表面が研削されていない従来のノズルとについて、それぞれ水モデル試験を行った。水モデル試験は、ノズルを半割として内孔を上方に面した状態で水中に配置しておき、ノズルの内孔の表面からガスを吹き出し、水中のガスの気泡の大きさを測定する試験である。気泡の大きさは、水中の気泡を撮影し、撮影した画像から大きさ（すなわち気泡径）を測定する。
【００４２】
水モデル試験によると、本形態のノズル１０では、気泡径が２ｍｍ未満だけでなく、気泡径が２ｍｍ以上でも安定して気泡が吹き込まれることが確認された。気泡径の割合は、２ｍｍ未満よりも、２ｍｍ以上のほうが多かった。さらに、気泡径が３ｍｍや４ｍｍの気泡も多く含まれ、気泡径が大きくなるにつれて気泡量が少なくなることも確認された。
【００４３】
これに対して、従来のノズルでは、気泡径が２ｍｍ未満の気泡しか生じないことが確認された。よって、本形態のノズル１０は従来のノズルよりも内孔１１（ひいては溶融金属中）に吹き込まれるガスの気泡が安定して従来のノズルよりも大きくなる。したがって、介在物によるノズル１０の内孔１１の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【００４４】
内孔１１の表面について、気孔が少ない部分の顕微鏡写真を図７，図８に示し、気孔が多い部分の顕微鏡写真を図９に示す。図７〜図９は、マイクロスコープにて拡大して撮影された顕微鏡写真（拡大表面写真）に対して画像処理ソフト（具体的には、フリーソフトであるＧＩＭＰ）を用いて白黒の二値化処理を施した顕微鏡写真である。これらの写真において、白い部分の占有率が、気孔の占める面積比に相当する。
図７には、内孔部１３で特に微粉により空隙が埋まっている部分を示す。図８には、内孔部１３でも比較的空隙が残っている部分を示す。図９には、中間部１４で空隙の多い部分を示す。各顕微鏡写真では、図５および図６とは逆になり、黒い部分が多孔質材料の粒子であり、白い部分が気孔である。これらの顕微鏡写真に基づいて気孔の占める面積比を算出してみたところ、図７は７．６％であり、図８は１０．９％であり、図９は２５．０％であった。
【００４５】
本形態のノズル１０の実施形態例として、ノズル１０を溶融金属容器２０の底部２２に設置した例を図１０に示す。図１０に示す溶融金属容器２０は溶融金属を収容するタンディッシュであって、受けレンガ２１，底部２２，鉄皮２３などを有する。受けレンガ２１と底部２２は耐火物材料で成形されている。溶融金属容器２０は、受けレンガ２１，底部２２および図示しない壁部が鉄皮２３で覆われている。すなわち鉄皮２３は外壁に相当する。
【００４６】
底部２２には、図示するように受けレンガ２１が設けられている。ノズル１０は、受けレンガ２１の開口部２１ａ内に下方から挿入されている。開口部２１ａの内側形状は、ノズル１０の外側形状に合わせて形成されている。受けレンガ２１にノズル１０を挿入した状態では空隙部Ｓｐが生じる。この空隙部Ｓｐには耐火性モルタルが充填され、受けレンガ２１とノズル１０とが隙間なく接合される。
【００４７】
ノズル１０は、二点鎖線で示すスライディングノズル装置７０によって下方から支えられている。スライディングノズル装置７０は、溶融金属容器２０から排出する溶融金属の排出量を調整する装置である。本形態のスライディングノズル装置７０は、駆動体３０，上プレート４０，下プレート５０，下ノズル６０を有する。上プレート４０，下プレート５０，下ノズル６０は、いずれも耐火物材料で成形されている。なお図１０に示すスライディングノズル装置７０は、溶融金属容器２０の底部２２に設けられた溶湯流出孔（すなわちノズル１０の内孔１１）を塞いでいる状態を示している。
【００４８】
駆動体３０は、下ノズル６０とともに下プレート５０を水平方向（図１０に示す矢印Ｄ方向）に移動させる機能を有する。この駆動体３０は、例えばモータを適用してもよく、ソレノイドを適用してもよく、動力シリンダを適用してもよい。動力シリンダには、油圧シリンダ，空圧シリンダ，水圧シリンダ，電動シリンダなどを含む。
【００４９】
上プレート４０は、ノズル１０を下方から支える部材であって、通路孔４１や被係合部４２を有する。通路孔４１は、ノズル１０の内孔１１と連通して溶融金属が通る貫通孔である。被係合部４２は、ノズル１０に下部に設けられた係合部１２と係合する部位である。本形態の被係合部４２は、上プレート４０の上面であって通路孔４１を中心として下方に向かって凹ませて設けられ、係合部１２に対応する形状で成形されている。
【００５０】
図１０に示すように、上プレート４０がノズル１０を下方から支えるとともに、ノズル１０の内孔１１と上プレート４０の通路孔４１とが連通している。また、ノズル１０の係合部１２と上プレート４０の被係合部４２とが係合していることにより、ノズル１０と上プレート４０とが水平方向に相対的にずれないようになっている。
【００５１】
下プレート５０は、水平方向に広がる面を持つ板状に成形され、上プレート４０と相対的に水平方向に摺動可能に設けられる部材である。本形態の下プレート５０は、通路孔５１や係合部５２を有する。通路孔５１は、溶融金属を通すために、上プレート４０の通路孔４１と連通する貫通孔である。係合部５２は、下ノズル６０が水平方向にずれるのを防止する部位であって、下ノズル６０に設けられた被係合部６２と係合する。下プレート５０の上面は、上プレート４０の下面に圧着しているとともに、摺動可能な平坦面になっている。下プレート５０の下面には、通路孔５１を中心とする係合部５２が成形されている。本形態の係合部５２は、下方に凸となる所定形状に成形されている。所定形状は、本形態では円錐台形状とするが、この形状に限られない。
【００５２】
上プレート４０と下プレート５０は、溶融金属容器２０の外部に設けられた機構（図示を省略）により面圧が相互に加わるように構成されている。この構成によって、上プレート４０と下プレート５０との圧着面からの溶融金属の漏れを防ぐことが可能になる。
【００５３】
下ノズル６０は、下プレート５０とともに水平方向に移動可能に設けられ、図示しない浸漬ノズルを経て鋳型に溶融金属を導く部材である。本形態の下ノズル６０は、通路孔６１や被係合部６２を有する。通路孔６１は、溶融金属を通すために、下プレート５０の通路孔５１と連通する貫通孔である。被係合部６２は、下プレート５０と水平方向にずれるのを防止する部位であって、下プレート５０の下面に設けられた係合部５２と係合する。本形態の被係合部６２は、下ノズル６０の上端部であって通路孔６１を中心として下方に向かって凹ませて設けられ、係合部５２に対応する形状で成形されている。
【００５４】
上述した溶融金属容器２０において、溶融金属中に含まれる介在物を除去するため、ノズル１０の内孔１１の表面からガスの吹き込みが行われる。図示しないガス源から供給されたガスは、ガス通路２４を経てノズル１０に入る。ノズル１０では、ガスはガス通路２４と接する外周面から内部に入り、内部に形成されている多数の気孔を通り、内孔１１の表面（つまり内周面）から内孔１１に吹き出される。本形態のノズル１０によれば、従来のノズルよりも大きな気泡が生じ、生じた気泡の気泡径が広範囲で安定する。
【００５５】
上述した実施の形態によれば、以下に示す各作用効果を得ることができる。
【００５６】
（１）ノズル１０の製造方法において、多孔質材料を型成形し焼結させてノズル１０を作製する作製工程（図１のステップＳ１０，Ｓ１１に相当）と、作製工程で作製されたノズル１０に対して内孔１１の表面の少なくとも一部を研削する加工工程（図１のステップＳ１２，Ｓ１３に相当）とを有する。この製造方法で製造されたノズル１０は、内孔１１の表面の少なくとも一部が研削されて所望の特性の気孔を有しているので、内孔１１を通る溶融金属中に吹き込まれるガスの気泡が従来よりも大きくなる。したがって、溶融金属中の介在物がノズル内面に付着してノズル内孔が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質を向上させることができる。
【００５７】
（２）加工工程は、内孔１１の表面がノズル１０の内部（すなわち内孔部１３）の気孔径範囲内の気孔を有するまで研削を行う。この製造方法で製造されたノズル１０は、内孔１１を通る溶融金属中に吹き込まれるガスの気泡が安定して従来よりも大きくなり、溶融金属の詰まりをさらに防止し、介在物の除去率がさらに向上する。
【００５８】
（３）加工工程は、内孔１１の研削された表面でありかつガスを吹き出すことができる表面（すなわち研削面）の面積を１００％とするとき、気孔の占める面積の比率（内部の気孔径範囲内の気孔面積）が１０％〜３５％（好ましくは１０％〜２５％）の範囲内になるまで研削を行う。この製造方法で製造されたノズル１０は、内孔１１を通る溶融金属中に吹き込まれるガスの気泡が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル１０の内孔１１の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【００５９】
（４）多孔質のノズル１０において、内孔１１の表面は、少なくとも一部が研削された研削面になっている。この構成によれば、内孔１１の表面の少なくとも一部が研削されて所望の気孔特性を有する表面が露出している。そのため、気泡が小さくならず、所望の大きさの気泡のガスを吹き込むことができる。したがって、溶融金属中の介在物がノズル１０の内面に付着してノズル１０の内孔１１が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質を向上させることができる。
【００６０】
（５）ノズル１０の内孔１１の表面（すなわち研削面）は、ノズル１０の内部（すなわち内孔部１３）の気孔径範囲内の気孔を有する。この構成によれば、内孔１１を通る溶融金属中に吹き込まれるガスの気泡が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル１０の内孔１１の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【００６１】
（６）ノズル１０の内孔１１の研削された表面でありかつガスを吹き出すことができる表面（すなわち研削面）は、当該表面（研削面）の面積を１００％としたときに、気孔の占める面積の比率（すなわち気孔径範囲内）が１０％〜３５％（好ましくは１０％〜２５％）の範囲内である。この構成によれば、内孔１１を通る溶融金属中に吹き込まれるガスの気泡が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル１０の内孔１１の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【００６２】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００６３】
上述した実施の形態では、内孔１１の表面は、ドリルを用いてダウンカットにより研削を行った。この形態に代えて、ドリル以外の加工工具を用いてもよく、アップカットにより研削してもよい。ドリル以外の加工工具は、例えばリーマ，エンドミル，フライスなどが該当する。内孔１１の表面は、どのような加工工具を用いて研削してもよい。研削には切削を含むので、加工工具で切削してもよい。いずれの加工にせよ、図１のステップＳ１３に示す終了条件を満たす限り、気孔の占める面積が未研削状態よりも多くなるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６４】
また、上述した実施の形態では、ノズル１０が多孔質体より形成されている。この形態に代えて、ノズル１０の内周面（すなわち、内孔１１の表面）の一部が緻密質体で形成していてもよい。ここで、緻密質体とは、ガスが通過可能な連続した孔である気孔をほとんど有していない材質（すなわち内孔１１を徹溶融金属に所望のガスの吹き込みが困難な材質）を示す。例えばノズル１０の内孔１１の表面において、軸方向に沿って、多孔質体と緻密質体とが配列した構成であってもよい。この構成では、内孔１１の表面において、多孔質体と緻密質体の界面で段差が生じないように、研削されて滑らかに形成されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１０…ノズル（ガス吹き用ノズル）、１１…内孔、１２…係合部、１３…内孔部、１４…中間部、１５…外周部、２０…溶融金属容器、２１…受けレンガ、２１ａ…開口部、２２…底部、２３…鉄皮、２４…ガス通路、３０…駆動体、４０…上プレート、４１…通路孔、４２…被係合部、５０…下プレート、５１…通路孔、５２…係合部、６０…下ノズル、６１…通路孔、６２…被係合部、７０…スライディングノズル装置、Ｓｐ…空隙部
【図１】
2019063832.tif 000004
【図２】
2019063832.tif 000005
【図３】
2019063832.tif 000006
【図４】
2019063832.tif 000007
【図５】
2019063832.tif 000008
【図６】
2019063832.tif 000009
【図７】
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【図８】
2019063832.tif 000011
【図９】
2019063832.tif 000012
【図１０】
2019063832.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月15日(2018.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に設置される多孔質のノズルであって、前記溶融金属容器の下方に設けられ、前記溶融金属が流れる通路となる内孔を有し、内周面から前記内孔内に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルを製造するガス吹き用ノズルの製造方法において、
多孔質材料を型成形し焼結させて、前記多孔質材料の粒子を結合させる微粉が前記内孔の表面の空隙を埋めている多孔質の前記ノズルを作製する作製工程と、
前記作製工程で作製された前記ノズルに対して、前記内孔内に向けて前記ガスの気泡を吹き出す部分であり、かつ前記微粉が前記内孔の表面の空隙を埋めている前記内孔の表面の部分を研削する加工工程と、
を有することを特徴とするガス吹き用ノズルの製造方法。
【請求項２】
前記加工工程は、前記内孔の表面の気孔が、前記多孔質の前記ノズルの内部での気孔径となるまで研削を行う請求項１に記載のガス吹き用ノズルの製造方法。
【請求項３】
前記加工工程は、前記内孔の研削された表面でありかつ前記ガスを吹き出すことができる表面の面積を１００％とするとき、前記気孔の占める面積の比率が１０％〜３５％の範囲内になるまで研削を行う請求項１または２に記載のガス吹き用ノズルの製造方法。
【請求項４】
溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に設置される多孔質のノズルであって、前記溶融金属容器の下方に設けられ、前記溶融金属が流れる通路となる内孔を有し、内周面から前記内孔内に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルであって、
前記内孔の表面は、前記内孔内に向けて前記ガスの気泡を吹き出す部分が研削されて、前記内孔の表面から内部まで、同じ気孔特性となっている研削面になっていることを特徴とするガス吹き用ノズル。
【請求項５】
前記内孔の表面の気孔が、前記多孔質の前記ノズルの内部での気孔径となっている請求項４に記載のガス吹き用ノズル。
【請求項６】
前記内孔の表面は、前記内孔の研削された表面でありかつ前記ガスを吹き出すことができる表面の面積を１００％とするとき、前記気孔の占める面積の比率が１０％〜３５％の範囲内である請求項４または５に記載のガス吹き用ノズル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第１の発明であるガス吹き用ノズルの製造方法は、溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に設置される多孔質のノズルであって、前記溶融金属容器の下方に設けられ、前記溶融金属が流れる通路となる内孔を有し、内周面から前記内孔内に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルを製造するガス吹き用ノズルの製造方法において、多孔質材料を型成形し焼結させて、前記多孔質材料の粒子を結合させる微粉が前記内孔の表面の空隙を埋めている多孔質の前記ノズルを作製する作製工程と、前記作製工程で作製された前記ノズルに対して、前記内孔内に向けて前記ガスの気泡を吹き出す部分であり、かつ前記微粉が前記内孔の表面の空隙を埋めている前記内孔の表面の部分を研削する加工工程と、を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この製造方法で製造されたガス吹き用ノズルは、多孔質体の内孔の表面であって、内孔内に向けてガスの気泡を吹き出す部分であり、かつ微粉が内孔の表面の空隙を埋めている内孔の表面の部分が研削されて、所望の気孔特性を有する表面が露出している。この結果、所望の気泡のガスを吹き込むことができる。多孔質材料を型成形し焼結させた従来のノズルでは、多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉が内孔表面の空隙を埋めるため、その気孔特性が所望の気孔特性よりも小さくなっていた。本発明のノズルは、内孔の表面が研削されるので、従来では多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉で空隙が埋められていた表面部が除去されるので、内孔の表面が所望の気孔特性を備える。この気孔特性によって、気孔径の縮小が抑えられ、所望の気泡径のガスを吹き込むことができる。したがって、溶融金属中の介在物がノズル内面に付着してノズル内孔が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質を向上させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前記加工工程は、前記内孔の表面の気孔が、前記多孔質の前記ノズルの内部での気孔径となるまで研削を行う。すなわち、内孔の表面を除去する程度でよい。通常は所定の厚さで上研削することで、内部の所望な気孔特性（つまり目的とする焼結体の気孔特性）を持つ部分を表面に出すことが出来る。所定の厚さは、０．３ｍｍ以上が望ましく、０．５ｍｍ以上が好ましい。この製造方法で製造されたガス吹き用ノズルは、内孔に吹き込まれるガスによる気泡の気泡径が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル内孔の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第２の発明であるガス吹き用ノズルは、溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に設置される多孔質のノズルであって、前記溶融金属容器の下方に設けられ、前記溶融金属が流れる通路となる内孔を有し、内周面から前記内孔内に向けてガスが吹き込まれるガス吹き用ノズルであって、前記内孔の表面は、前記内孔内に向けて前記ガスの気泡を吹き出す部分が研削されて、前記内孔の表面から内部まで、同じ気孔特性となっている研削面になっていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
このガス吹き用ノズルによれば、内孔の表面の気孔が、多孔質のノズルの内部での気孔径となっており、所望の気孔特性を有する表面が露出している。この結果、所望の気泡のガスを吹き込むことができる。従来のノズルは多孔質材料を型成形し焼結させたので、多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉が内孔表面の空隙を埋めるため、その気孔特性が所望の気孔特性よりも小さくなっていた。本発明によれば、内孔の表面の少なくとも一部が研削された研削面になっているので、従来では多孔質材料のうち、特に粒子を結合させる微粉で空隙が埋められていた表面部が除去され、内孔表面が所望の気孔特性を備える。この気孔特性によって、気孔径の縮小が抑えられ、所望の気泡のガスを吹き込むことができる。したがって、溶融金属中の介在物がノズル内面に付着してノズル内孔が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質を向上させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
前記内孔の表面の気孔が、前記多孔質の前記ノズルの内部での気孔径と同じである。通常は所定の厚さで研削することで、内部の所望な気孔特性を持つ部分を表面に出すことが出来れば良い。この構成によれば、内孔に吹き込まれるガスによる気泡の気泡径が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル内孔の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
終了条件１は、研削面が多孔質のノズルの内部での気孔径の平均気孔径からなる気孔を有することである。すなわち、内孔の表面を除去する程度である。通常は所定の厚さ（具体的には０．３ｍｍ以上が望ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましい）で研削することで、内部の所望な気孔特性（つまり目的とする焼結体の気孔特性）を持つ部分を内孔の表面（すなわち研削面）に出すことが出来る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
（２）加工工程は、内孔１１の表面がノズル１０の内部（すなわち内孔部１３）の気孔径の気孔を有するまで研削を行う。この製造方法で製造されたノズル１０は、内孔１１を通る溶融金属申に吹き込まれるガスの気泡が安定して従来よりも大きくなり、溶融金属の詰まりをさらに防止し、介在物の除去率がさらに向上する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
（４）多孔質のノズル１０において、内孔１１の表面は、内孔内に向けてガスの気泡を吹き出す部分が研削されて、内孔の表面から内部まで、同じ気孔特性となっている研削面になっている。この構成によれば、内孔１１の表面が研削されて所望の気孔特性を有する表面が露出している。そのため、気泡が小さくならず、所望の大きさの気泡のガスを吹き込むことができる。したがって、溶融金属中の介在物がノズル１０の内面に付着してノズル１０の内孔１１が詰まるのを防止し、かつ、介在物の除去によって鋼の品質を向上させることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
（５）ノズル１０の内孔１１の表面（すなわち研削面）は、ノズル１０の内部（すなわち内孔部１３）の気孔径の気孔を有する。この構成によれば、内孔１１を通る溶融金属中に吹き込まれるガスの気泡が安定して従来よりも大きくなる。そのため、介在物によるノズル１０の内孔１１の詰まりをさらに防止し、介在物がさらに除去されて鋼の品質がより向上する。