(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース面を有するベースを備え、当該ベース面が頂点を形成する円すい形の衝撃面エリアを含み、
側壁を備え、
前記側壁に対して内側に延びるトップ壁であって前記頂点の上に間隔を空けて前記頂点を中心として配置される開口を形成する内側エッジで終わるトップ壁を備え、当該トップ壁が前記円すい形の衝撃面エリアに向けて半径方向内側におよび下方に傾斜する縁を含む、
ことを特徴とするタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項２】
前記側壁が前記ベース面の半径方向外側に連続した側壁内面を含み、
前記トップ壁が下面を含み、当該下面が前記ベース面および前記連続した側壁内面とともに集合的に溶鋼のレードルから流れ込む流れの乱流を低減するために構成される連続した環状チャンバーを形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項３】
前記ベース面が、更に、前記円すい形の衝撃面エリアと前記連続した側壁内面との間に第１の平らな環状エリアを有し、
前記トップ壁が、前記連続した側壁内面と前記縁との間に延びる第２の平らな環状エリアを有し、
前記第１と第２の平らな環状エリアが、お互いから離れて配置され、かつお互いに平行な面内に延びる、
ことを特徴とする請求項２に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項４】
前記円すい形の衝撃面エリアが、前記頂点を通る軸について回転対称であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項５】
前記円すい形の衝撃面エリアが、直線状の輪郭を有することを特徴とする請求項４に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項６】
前記円すい形の衝撃面エリアが、前記円すい形の衝撃面エリアの外周が位置する水平面から前記円すい形の衝撃面エリアが位置する傾いた面に対して測定された円すい角を約１５度から約２５度までの範囲で有することを特徴とする請求項５に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項７】
前記縁が、水平面から前記縁の縁下面に対して測定された下向きの縁角を約２０度から約２５度までの範囲で有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項８】
前記トップ壁が下面を含み、当該下面が前記ベース面および前記連続した側壁内面とともに集合的に約３０ｍｍの湾曲の半径を有する連続した環状チャンバーを形成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項９】
更に、縁の下面エリアに分布する突起部を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項１０】
前記突起部が、形状において半球状であることを特徴とする請求項９に記載のタンディッシュ衝撃パッド。
【請求項１１】
レードルから流れ込む流れによって流体の流れが生じる溶鋼の容器を有する連続鋳造機タンディッシュと、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のタンディッシュ衝撃パッドと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１２】
ベース面を有するベースを備え、当該ベース面が頂点を形成する円すい形の衝撃面エリアを含み、側壁を備え、当該側壁に対して内側に延びるトップ壁であって前記頂点の上に間隔を空けて前記頂点を中心として配置される開口を形成し、レードルから流れ込む流れを受けるために配置された内側エッジで終わるトップ壁を備え、当該トップ壁が前記円すい形の状衝撃面エリアに向けて半径方向内側におよび下方に傾斜する縁を含むタンディッシュ衝撃パッドを有する連続鋳造機タンディッシュの中に溶鋼のレードルから流れ込む流れを供給するステップと、
前記円すい形の衝撃面エリアに対して溶鋼のレードルから流れ込む流れを衝突させるステップと、
前記開口を通って前記タンディッシュ衝撃パッドから前記衝突した溶鋼を放出することができるようにするステップと、
を備えることを特徴とするストランド鋳造方法。
【請求項１３】
前記側壁が前記ベース面の半径方向外側に連続した側壁内面を含み、
前記トップ壁が下面を含み、当該下面が前記ベース面および前記連続した側壁内面とともに集合的に溶鋼のレードルから流れ込む流れの乱流を低減するために構成される連続した環状チャンバーを形成する、
ことを特徴とする請求項１２に記載のストランド鋳造方法。
【請求項１４】
前記ベース面が、更に、前記円すい形の衝撃面エリアと前記連続した側壁内面との間に第１の平らな環状エリアを有し、
前記トップ壁が、前記連続した側壁内面と前記縁との間に延びる第２の平らな環状エリアを有し、
前記第１と第２の平らな環状エリアが、お互いから離れて配置され、かつお互いに平行な面内に延びる、
ことを特徴とする請求項１３に記載のストランド鋳造方法。
【請求項１５】
前記円すい形の衝撃面エリアが、前記頂点を通る軸について回転対称であることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載のストランド鋳造方法。
【請求項１６】
前記円すい形の衝撃面エリアが、直線状の輪郭を有することを特徴とする請求項１５に記載のストランド鋳造方法。
【請求項１７】
前記円すい形の衝撃面エリアが、前記円すい形の衝撃面エリアの外周が位置する水平面から前記円すい形の衝撃面エリアが位置する傾いた面に対して測定された円すい角を約１５度から約２５度までの範囲で有することを特徴とする請求項１６に記載のストランド鋳造方法。
【請求項１８】
前記縁が、水平面から前記縁の縁下面に対して測定された下向きの縁角を約２０度から約２５度までの範囲で有することを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載のストランド鋳造方法。
【請求項１９】
前記トップ壁が下面を含み、当該下面が前記ベース面および前記連続した側壁内面とともに集合的に約３０ｍｍの湾曲の半径を有する連続した環状チャンバーを形成することを特徴とする請求項１２ないし１８のいずれか１項に記載のストランド鋳造方法。
【請求項２０】
更に、縁の下面エリアに分布する突起部を含むことを特徴とする請求項１２ないし１９のいずれか１項に記載のストランド鋳造方法。
【請求項２１】
前記突起部が、形状において半球状であることを特徴とする請求項２０に記載のストランド鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願へのクロスリファレンスと優先権の主張
本出願は、２０１４年８月１５日に出願された米国仮出願第６２／０３７，９４９号に基づく優先権を主張する。その開示全体が参照によってここに統合される。
【０００２】
本発明は製鋼で使用される衝撃パッドに関し、特に連続鋳造機タンディッシュに供給される溶鋼のレードルからの流れによって生じる乱流と湯面の混乱を低減するために採用されるタンディッシュ衝撃パッドに関する。本発明は、更に、衝撃パッドを含むタンディッシュと装置、および衝撃パッドとタンディッシュと装置を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
鋼鉄鋳造機は連続鋳造を実行するための装置であり、また、連続鋳造は当技術分野でストランド鋳造として言及される。連続鋳造は、製鋼炉からレードルに溶鋼を移すことを含む。溶鋼はタンディッシュとして言及される容器または器の中に延びるレードルの覆い（また、レードル覆いとして言及される）を通ってレードルから供給される。一般的に、溶鋼はタンディッシュに含まれる溶鋼湯の中に連続または半連続の液体の流れで供給される。一般的に、タンディッシュは中断または望ましくない停止時間なしに鋳造機のモールドの中に溶鋼を供給することができる容器としての役割を持つ。過度の酸化のような望ましくない化学反応、および浮遊微小粒子からタンディッシュの中の溶鋼を保護するために、保護用スラグ覆い／層または”フラックス”が溶鋼湯面に生じることが許される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国再発行特許３５，６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最新の高品質鉄鋼製品の表面に対する要求と清潔基準は、不純物と化学変化のとても狭い許容範囲を許す。不純物と化学変化は、しばしばタンディッシュに供給される溶鋼のレードルから流れ込む流れによって作られる乱流の結果である。レードル覆いからの溶鋼を受けるためのタンディッシュのある設計は、乱流のような好ましくない流体の流れの状態に導き、自由表面流の活発な活動を促進する。例えば、レードルからの流れ込みによって生じる流体の流れは、平らなタンディッシュの床と側壁から溶鋼の表面に反映されることができる。この流体の流れは、乱れた沸騰の動き、大きな波の動き、溶鋼湯面での跳ね上げを引き起こす。
【０００６】
例えば、図１０は非対称な流体の流れ９ａを持つ単一ストランドタンディッシュ１の縦断面図を示す。レードル覆い７が、（図１０と１１に示されていない）噴出ブロックに向かい合って端壁３に隣接して示される。流体モデルの研究は、レードル覆い７から流れ込む流れ８によって生じる流体の流れがタンディッシュの床４から上方の溶鋼の表面の方に向かうことを示した。この流体の流れがタンディッシュの壁２と３によって制限されるならば、その制限された流体の流れはそのような壁２，３の表面に沿って上方に強制される。この上方への流れは循環パス９ｃに従い、端壁３の表面に沿って上方に急上昇し、レードル覆い７の回りで下向きに流れる。循環流９ｃの上方への急上昇は、湯面に過度の乱流を生じる。タンディッシュにおけるこれらの自由表面の活発な活動は、”オープンアイ”と呼ばれる現象を生じさせる。オープンアイによって溶鋼湯の最上部において保護用スラグ覆い６が壊される。壊れたスラグ覆い６は、溶鋼を周囲の空気にさらし、溶鋼湯の化学的性質を変えて溶鋼湯の中に含有物を作ることにつながる状態を生じる。一般的に、化学変化は溶鋼湯からのアルミニウムの損失および／または溶鋼湯における酸素と窒素の吸収および結果として生じる表面の再酸化を含む。再酸化と他の望まれない反応は、例えば溶鋼湯の中に過度のアルミニウム、硫化マンガンおよび硫化カルシウムを導入することができる。更に、レードル覆い７の回りの下向きの流れは、ずれと渦を生じ、壊れたスラグ覆い６から壊れた粒子１０をとらえて溶鋼湯の中に引き込む。これらの壊れた粒子１０は、最終的に溶鋼と共にタンディッシュから放出され、完成した鉄鋼製品内に含有物を作る。
【０００７】
化学変化と含有物は最終的に鉄鋼品質を低下させる。これらはＨＩＣと装甲板品質等級のような高価値鉄鋼品質等級の直接の廃棄原因である。更に、タンディッシュの壁に対する高温の溶鋼の跳ね上げは、操作員に対する安全上の問題を生じる可能性がある。従来の装置を使うと、また、溶鋼湯の温度の均一性の欠如と不十分な滞留時間に関して問題が生じ、含有物粒子が保護用スラグ覆いに浮かぶ可能性がある。そして、それらの粒子は溶鋼から遊離および／または分離する可能性がある。
【０００８】
完成した鉄鋼製品の品質を改善するために連続鋳造機のタンディッシュ内で表面乱流を削減または除去するための様々な試みがあった。これらの試みは、レードルから流れ込む流体の流れを溶鋼湯の表面から離れた方向に変えるダムと堰の広い取り合わせを含む。いくつかの公知の流体の流れのコントロール装置は流体の流れを制御して表面の乱流を削減することにやや成功したけれども、そのようなコントロール装置は高品質鉄鋼の要求に対して不十分であり、および／または上述した装置のように運用の問題を生じる傾向がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、タンディッシュ衝撃パッドが頂点を形成する円すい形の衝撃面エリアを持ったベース面を有するベースと、側壁と、前記側壁に対して内側に延びるトップ壁であって前記頂点の上に間隔を空けて前記頂点を中心として配置される開口を形成する内側エッジで終わるトップ壁とを特徴とすることが提供される。前記トップ壁は、前記円すい形の衝撃面エリアに向けて半径方向内側におよび下方に傾斜する縁を含む。
【００１０】
本発明の第２の態様は、レードルから流れ込む流れによって流体の流れが生じる溶鋼の容器を有する連続鋳造機タンディッシュと、当該連続鋳造機タンディッシュの中のタンディッシュ衝撃パッドとを特徴とする装置を提供する。タンディッシュ衝撃パッドは、頂点を形成する円すい形の衝撃面エリアを持ったベース面を有するベースと、側壁と、前記側壁に対して内側に延びるトップ壁であって前記頂点の上に間隔を空けて前記頂点を中心として配置される開口を形成する内側エッジで終わるトップ壁とを備える。前記トップ壁は、前記円すい形の衝撃面エリアに向けて半径方向内側におよび下方に傾斜する縁を含む。
【００１１】
本発明の第３の態様は、タンディッシュ衝撃パッドの開口を通ってタンディッシュの容器の中に流れることができるようになる前に、溶鋼のレードルから流れ込む流れが連続鋳造機タンディッシュの中に供給されてタンディッシュ衝撃パッドの円すい形の衝撃面エリアに衝突するストランド鋳造方法または溶鋼処理方法を提供する。タンディッシュ衝撃パッドは、ベース面を有するベースと、側壁と、前記側壁に対して内側に延びるトップ壁であって前記円すい形の衝撃面エリアの頂点の上に間隔を空けて前記頂点を中心として配置される開口を形成する内側エッジで終わるトップ壁とを備える。前記トップ壁は、前記円すい形の衝撃面エリアに向けて半径方向内側におよび下方に傾斜する縁を含む。
【００１２】
ここに記載される態様の各々の実施形態に従って、タンディッシュ衝撃パッドのトップ壁は前記ベース面および連続した側壁の内面とともに集合的に溶鋼のレードルから流れ込む流れの乱流を低減するために構成される連続した環状チャンバーを形成する下面を特徴とする。
【００１３】
上記態様の他の実施形態に従って、前記円すい形の衝撃面エリアは、前記頂点を通る軸であって前記円すい形の衝撃面エリアが回転対称である軸を有する。
【００１４】
上記態様の更に他の実施形態に従って、前記円すい形の衝撃面エリアは直線状の輪郭を有する。
【００１５】
上記態様の更なる実施形態に従って、前記円すい形の衝撃面エリアは、前記円すい形の衝撃面エリアの外周が位置する水平面から前記円すい形の衝撃面エリアが位置する傾いた面に対して測定された円すい角を約１５度から約２５度までの範囲で有する。
【００１６】
上記態様の更なる実施形態に従って、前記縁は、水平面から前記縁の縁下面に対して測定された下向きの縁角を約２０度から約２５度までの範囲で有する。
【００１７】
上記態様の他の実施形態に従って、連続した環状チャンバーは約３０ｍｍの湾曲の半径を有する。
【００１８】
上記態様の更に他の実施形態に従って、突起部、例えば半球状の突起部は、縁の下面エリアに分布する。
【００１９】
上記実施形態は、お互いにいかなる組合せでも実施されることができる。
【００２０】
本発明の他の態様と実施形態は、装置、組み立て品、デバイス、物品、製造方法、使用方法、プロセス、および本発明の一部を構成する同等のものを含み、以下に詳述される典型的な実施形態の説明を読むことで更に明白になるであろう。
【００２１】
添付図面は、明細書に統合され、その一部を構成する。上述した一般的な説明および以下に記載される典型的な実施形態と方法の詳細な説明とともに、図面は本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る衝撃パッドを含む単一ストランド鋳造機タンディッシュの縦断面正面斜視図である。
【図２】図１の単一ストランド鋳造機タンディッシュの縦断面正面図である。
【図３】図１に示す実施形態の衝撃パッドの正面斜視図である。
【図４】図３の衝撃パッドの平面図である。
【図５】図４のV−V線断面図である。
【図６】図３−図５の衝撃パッドの一部切り取り側面斜視図である。
【図７】図１と図２の右側の矢印の方向から見た断面端図であり、衝撃パッドの中心の上に置かれたレードル覆いを通って流れ込む溶鋼の流れの概要を示す。
【図８】本発明の他の実施形態に係る衝撃パッドの断面図である。
【図９】図８のIX−IX線底断面図である。
【図１０】特許文献１に記載されている図であり、水流モデル研究タンディッシュの縦断面図である。
【図１１】特許文献１に記載されている図であり、図１０のXI−XI線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付図面に示される典型的な実施形態と方法が詳細に参照される。全ての図面を通して同様の符号は同様または対応する部分を示す。けれども、より広い態様において本発明は必ずしも具体的詳細、典型となる材料と方法、および典型的な実施形態と方法に関連して示される実例に制限されないことに注意すべきである。
【００２４】
典型的な実施形態に係るストランド鋳造機のためのタンディッシュは、一般に図１と図２において符号１０によって示される。ここでは単一ストランド鋳造機を示すが、本発明の実施形態は２段ストランドおよび他の多段ストランド鋳造機に関連して実施されることができることが理解されるべきである。異なる衝撃パッドを有してはいるが、多段鋳造機の配置例が特許文献１の図１０に示されている。タンディッシュ１０は、タンディッシュ端壁１２と１４、タンディッシュ前側壁と後側壁（符号なし）、およびタンディッシュ床１６を含む。タンディッシュ床１６は、タンディッシュ端壁１２と１４、前側壁と後側壁の間に延び、それらに接続される（またはそれらと一体である）。タンディッシュ端壁１２、１４と床１６は、集合的に溶鋼湯を受けて保持するためのチャンバーまたは容器１８を形成する。タンディッシュ衝撃パッド２０は、容器１８の中に位置しており、例えば端壁１４よりも端壁１２に近い。レードル覆い２２の底部がタンディッシュ衝撃パッド２０の上に位置している。レードル覆い２２は、衝撃パッド２０の中にレードルから流れ込む溶鋼の流れ２４（図７）のためである。レードル覆い２２は溶鋼湯の上端を貫通して示される。レードル覆い２２の端部は、タンディッシュ衝撃パッド２０の上に間隔を空け、その中心と同軸上に配置されている。溶鋼の流れと衝撃パッド２０の構造と機能は以下で更に詳細に説明される。
【００２５】
更に、図１と図２に示すように、タンディッシュ１０は堰２６を含む。堰２６はタンディッシュ１０を右と左（第１と第２）の区画１８ａと１８ｂにそれぞれ分割する。右の区画１８ａの中にはタンディッシュ床１６の上に衝撃パッド２０がある。堰２６の底は通路２６ａを含む。通路２６ａは右と左の区画１８ａ、１８ｂの中の溶鋼の間で流体の交換を可能にするためのものである。右の区画１８ａにおいて堰２６とタンディッシュ衝撃パッド２０の間にタンディッシュ床１６の上に拡散部２８が位置している。ダム３０が左の区画１８ｂの中のタンディッシュ床１６に配置されている。ダム３０は上向きに（右から左に流れる方向に）傾斜している円筒状の複数の通路３０ａを有する。ダム３０に対して堰２６の反対側に閉鎖ロッド３２が放出部または噴出ブロック３４と一直線に並べられている。放出部または噴出ブロック３４を通って溶鋼がタンディッシュ１０から放出される。閉鎖ロッド３２の上方と下方への移動は、タンディッシュ１０から、そして鋳造物（図示なし）への溶鋼の流出を制御する。
【００２６】
タンディッシュ衝撃パッド２０は、溶鋼の加工のための鋳造機タンディッシュにおける意図された使用に適した単一の材料または複数の材料で作られることができる。一般的に、そのような材料は高い衝撃抵抗と摩耗抵抗、高温に対する強さと耐熱性、および良好な可鍛性を有する。金属、セラミックス、およびセラミックコーティングを持った砂が適切な材料の例である。具体的な、しかし非制限的な例として、ナーコン７０キャスタブル（Ｎａｒｃｏｎ  ７０  Ｃａｓｔａｂｌｅ）のような低水分および高アルミナ質キャスタブル組成物およびバーサフロー７０Ｃプラス（Ｖｅｒｓａｆｌｏｗ  ７０Ｃ  Ｐｌｕｓ）のような粗い高アルミナ質低セメントキャスタブル組成物がタンディッシュ衝撃パッド２０としての使用のために適切な耐熱性材料である。商品パンフレットによれば、ナーコン７０キャスタブルは（か焼基準で）２６．９％シリカ（ＳｉＯ２）、６９．８％アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、１．７％チタニア（ＴｉＯ２）、０．８％酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、０．７％石灰（ＣａＯ）、および０．１％アルカリ（Ｎａ２Ｏ）を含む。そして、バーサフロー７０Ｃプラスは（か焼基準で）２７．５％シリカ（ＳｉＯ２）、６７．３％アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、２．１％チタニア（ＴｉＯ２）、１．２％酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、１．６％石灰（ＣａＯ）、０．１％酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および０．２％アルカリ（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）を含む。タンディッシュ衝撃パッド２０の本体部分は、レードルから流れ込む流れ２４を受けてそれと接触するために浸食抵抗性コーティングを形成するように浸食抵抗性材料でコーティングされることができる。浸食抵抗性コーティングは、（ジルコニア、イットリア、炭化ケイ素のような）中間放射率材料、（アルミニウムとアルミナのような）高反射性材料、または（窒化ホウ素のような）高温、非酸化物潤滑材で作られることができる。
【００２７】
図３−図６に示す実施形態を参照して、タンディッシュ衝撃パッド２０は（平面図または底面図に対して）円形のベース４０を含む。ベース４０は、最上部ベース面を含む。最上部ベース面は、円すい形の衝撃面エリア４２と、その円すい形の衝撃面エリア４２を同心円状に囲む隣接した環状ベース面エリア４４とを有する。図示された実施形態では、円すい形の衝撃面エリア４２は先端を切り取られていない。随意に、円すい形の衝撃面エリア４２の最上部はわずかに丸くされているが、まだ円すい形状を保っている。図５に最もよく示されているように、円すい形の衝撃面エリア４２は頂点または最高点４６で終わるように上向きに延びる。円すい形の衝撃面エリア４２は、頂点４６を通る想像上の軸Ａｚ（図５）について回転対象である。図示された実施形態では、図５に最もよく示されるように、円すい形の衝撃面エリア４２は直線状の輪郭または断面を有する。円すい形の衝撃面エリア４２の直線状の輪郭の底は外周４８で終わる。外周４８は、環状ベース面エリア４４の半径方向に内側の端に隣接し、そこと接触している。円すい形の衝撃面エリア４２の直線状の輪郭の最上部は、軸Ａｚと一致する頂点４６に対応する点で終わる。環状ベース面エリア４４は少なくとも部分的に平らであり、ベース４０の底面４０ａに平行である水平面に位置する。
【００２８】
図４に示すように、タンディッシュ衝撃パッド２０は、更に側壁５０を含む。側壁５０は側壁内面５２を有する。側壁内面５２は、それ自体に連続して／終わりなく回り、上方から見るとき環帯として現れる。側壁５０は、３６０度全体に渡って一様な厚さを有する。側壁内面５２は、環状ベース面エリア４４の外側に同心円状に位置しており、一般的に環状ベース面エリア４４と垂直である。図５の断面図に最もよく示されているように、側壁内面５２は下部と最上部にそれぞれ湾曲推移エリア５４，５６を含む。湾曲推移エリア５４，５６はお互いに対象であることができる。下部の湾曲推移エリア５４の端は、環状ベース面エリア４４および側壁内面５２と一致しており、それらと接触している。下部の湾曲推移エリア５４は、ベース４０と側壁内面５２の間で連続的に曲がる。
【００２９】
タンディッシュ衝撃パッド２０は、更にトップ壁６０を含む。トップ壁６０は、最上部の湾曲推移エリア５６から内側に延び、一般に側壁５０に垂直であって内側エッジ６２で終わる。最上部の湾曲推移エリア５６は、側壁内面５２とトップ壁６０の間で連続的に曲がり、それらと一致して接触する曲線を成すアンダーカットとして構成される。内側エッジ６２によって形成される開口６４が、頂点４６の上に間隔を空けて頂点４６を中心として配置される。使用するとき、開口６４は、レードルから流れ込む流れ２４を受けるために、レードル覆い２２の下にレードル覆い２２と同軸に配置される。図示される実施形態において、開口６４の直径は円すい形の衝撃面エリア４２の外周４８の直径におおよそ等しいかまたはそれより小さい。
【００３０】
トップ壁６０は縁６６を含む。縁６６は、内側下方に曲げられ、内側エッジ６２で終わる。トップ壁６０は第１の下面エリア６０ａと第２の下面エリア（またここで、縁下面として言及される）６６ａを有する。第１の下面エリア６０ａは実質的に水平であって底面４０ａと平行に延びる。第２の下面エリア（縁下面）６６ａは縁６６の底面に対応する。縁下面６６ａは、第１の下面エリア６０ａから円すい形の衝撃面エリア４２に向けて、半径方向内側におよび下方に傾斜する。図４と図５に最もよく示されるように、第１の下面エリア６０ａと縁下面６６ａは６０ｂで連結する。
【００３１】
ベース４０、側壁５０、およびトップ壁６０は一体であること、すなわち単一の部品またはモノリシックの部分であることができる。あるいは、ベース４０、側壁５０、トップ壁６０および／またはタンディッシュ１０の他の部分は、一時的にまたは永続的に互いに結合される分離した部品で形成されることができる。円すい形の衝撃面エリア４２、環状ベース面エリア４４、 連続した側壁内面５２、 湾曲推移エリア５４，５６、および下面エリア６０ａ，６６ａは、集合的に軸Ａｚの回りに連続した環状チャンバーを形成し、その環状チャンバーは環状体の形であることができる。
【００３２】
図７を参照すると、レードルから流れ込む流れ２４としてレードル覆いまたは湯口２２を通ってタンディッシュ１０の中に溶鋼が導入される。開口６４の直径Ｄｍに対するレードル覆い２２の内径の直径Ｄｊの比（Ｄｊ／Ｄｍ）は約０．３から約０，４の範囲において特に良好な結果を与えることが見い出された。典型的な実施形態において、レードル覆い２２と開口６４は互いに同軸上に一直線に並べられる。ここに記載される典型的な実施形態におけるデザインは、レードルから流れ込む流れ２４を円すい形の衝撃面エリア４２に対して激突させる。円すい形の衝撃面エリア４２は、下部の湾曲推移エリア５４と側壁内面５２に向けて半径方向外側にレードルから流れ込む流れ２４を変える。連続した環状チャンバーの形状は、溶鋼の流れをレードルから流れ込む流れ２４に向かって反転した方向で戻るように強制し、乱流を減らし、溶鋼が衝撃パッド１０から流れる前に溶鋼のエネルギーを消散させる。反転した流体の流れは開口６４を通って上方に放出され、それから一般に実質的に層流としてタンディッシュ１０の壁に向かってすべての方向において半径方向外側に流れる。レードル覆い２２の直径よりも大きな直径の開口６４を与えることによって、レードルから流れ込む流れ２４と内側エッジ６２の間に環状の上向きの流れが作られる。
【００３３】
溶鋼は、第１の区画１８ａの中で開口６４を出る。レードルから流れ込む流れの連続した流入と噴出ブロック３４を通る溶鋼の放出とによって、区画１８ａの中の溶鋼が堰２６の方向に堰の通路２６ａを通って流れる。堰の通路２６ａを通った後、噴出ブロック３４を通って放出される前に、溶鋼はダム３０を超えておよび／または円筒状の複数の通路３０ａを通って流れる。
【００３４】
それ自体による溶鋼の流れの反転は自己制動効果を生じる。結果として、開口６４を通って流出する溶鋼の流れは第１の区画１８ａにおいてより小さく乱れ、より少ないエネルギーを持つ。従って、上述した”オープンアイ”と跳ね上げの問題は著しく低減される。
【００３５】
特に”オープンアイ”を抑えるために設計された典型的な実施形態では、円すい形の衝撃面エリア４２は、外周４８が位置する水平面から円すい形の衝撃面エリア４２が位置する傾いた面に対して測定された円すい角Φ（図５）を約１５度から約２５度までの範囲で有する。特に”オープンアイ”を抑えるために設計された他の典型的な実施形態では、縁６６は、水平面から縁６６の縁下面６６ａが位置する面に対して測定された下向きの縁角シータ（θ）を約２０度から約２５度までの範囲で有する。特に”オープンアイ”を抑えるために設計された他の典型的な実施形態では、連続した環状チャンバーは約３０ｍｍの湾曲の半径を有する。これらの典型的な実施形態は、別々に、またはいずれの組合せでもお互いに一緒に実施されることができる。衝撃チャンバーは、流れの制御に影響を及ぼすために、レードル覆いの内径以上の高さで与えられることができる。
【００３６】
計算流体力学（ＣＦＤ）のシミュレーションが上記パラメータに従って設計された衝撃パッドで実行された。エリア平均速度は溶鋼湯の最上部面の注入側における流れのアクティビティの測定であるが、それは平らな花弁状衝撃パッドと比べて本発明の実施形態を実施することで約５０％低いことが計算される。また、”オープンアイ”形成の確率が同じ割台だけ低減されることが計算される。ＣＦＤ解析では速度と面積がメッシュのセルとエリア平均速度に対して計算されるが、ＣＦＤ解析を使ってエリア平均速度は次の通り計算される。：
【００３７】
【数１】
0006511512.tif 000002
【００３８】
一般に、より大きなエリア平均速度はより多いタンディッシュフラックスの巻き込みとより低品質の鉄鋼に対応し、一方より小さなエリア平均速度はより少ないタンディッシュフラックスの巻き込みとより高品質の鉄鋼に対応することが見出される。従って、約５０％のエリア平均速度の減少は、タンディッシュフラックスの巻き込みを著しく減少させ、より高品質の鉄鋼製品に導く。理論によって裏付けられなくとも、ここに記載される典型的な実施形態を使って得られる改善された品質は次の一つ以上に起因すると信じられる。：”自己制動”効果に起因する高速入力流と乱流の低減；開始時のより少ない跳ね上げと連続稼働；容器内での溶鋼のより長い滞留時間；不純物と粒子の浮揚の促進；およびもっと一様な容器温度。
【００３９】
図８と図９は、他の典型的な実施形態に係る衝撃パッドを示す。簡略にするために、以下の記述は図８と図９の典型的な実施形態と上述した他の典型的な実施形態の間の差に焦点を合わせる。同様な符号は、異なる典型的な実施形態における同様または対応する部分を示す。
【００４０】
図８と図９の典型的な実施形態では、突起部８０が縁下面６６ａの回りに３６０度分布している。突起部８０は、マトリックスパターンで、または不規則に分布して、または他の形で一様に分布することができる。図示された実施形態では、突起部８０の外面は半球状である。けれども、突起部８０は他の形状であってもよい。更に、突起部８０はお互いに対して同一または異なる形状であってもよい。突起部８０、特に半球状の突起部は、更に溶鋼の流れが開口６４を通って衝撃パッド２０を出るとき、流出する溶鋼の流れの速度を落とす。更にまたは代わりに、突起部８０は衝撃パッドの内面上で他の所に配置されてもよい。
【００４１】
上述のある典型的な実施形態の詳細な記載は、本発明とその実際の応用の原理を説明する目的のために与えられる。従って、その記載は当業者が様々な実施形態のために、および熟考された特定の使用に適合するような様々な修正を持って本発明を理解できるようにする。この記載は、必ずしも、網羅的であること、または本発明を開示された詳細な実施形態に制限することを意図しない。その説明は他の方法で達成されることができるもっと一般的なゴールを達成するための具体的な例を記述する。
【００４２】
”〜のための手段”という用語を使う請求項は、米国特許法第１１２条第６項の下で解釈される。更に、これらの制限が請求項の中に明示的に含まれないならば、どの請求項でもその説明から制限は読まれない。
【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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