(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル孔周りの摺動面にガス吐出口を有するスライディングノズルプレートのガスシール方法において、
ガス吐出口よりも外周側の摺動面に設けられた圧力測定孔内の圧力を測定し、この圧力が大気圧以上になるようにガス吐出口からガスを導入することを特徴とするスライディングノズルプレートのガスシール方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガスシール方法に使用するスライディングノズルプレートであって、
ノズル孔周りの摺動面に設けられたガス吐出口と、このガス吐出口に通じるガス導入孔と、ガス吐出口外周側の摺動面に設けられた圧力測定孔とを有することを特徴とするスライディングノズルプレート。
【請求項３】
圧力測定孔が摺動面から非摺動面または側面に貫通し、ガス導入孔が非摺動面または側面に開口部を有することを特徴とする請求項２に記載のスライディングノズルプレート。
【請求項４】
圧力測定孔及びガス導入孔が、スライディングノズルプレートを収納する収納金枠に設けた貫通孔に連通するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載のスライディングノズルプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライディングノズル装置に使用されるスライディングノズルプレートのガスシール方法とそれに使用するスライディングノズルプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
スライディングノズル装置は、通常、取鍋やタンディッシュ等で排出される溶鋼の流量を制御するため使用されている。このスライディングノズル装置には、耐火物製のノズル孔を有する板状のスライディングノズルプレート（以下「ＳＮプレート」という。）が複数枚使用されている。スライディングノズル装置は、このＳＮプレートを重ねて高圧で挟み、このうちの１枚または２枚のＳＮプレートを摺動することで互いのノズル孔の開度を調整し溶鋼の流量を制御する。
【０００３】
このＳＮプレートにおいては、使用中、ＳＮプレートどうしの面間に隙間が生じるとノズル孔内に空気が吸い込まれやすくなる。ＳＮプレートのノズル孔付近は使用時に高温になるために垂直方向に膨張し、隙間が発生しやすくなるとも言われている。ノズル孔から空気が侵入すると、鋼製品の品質が低下する。また、ノズル孔への空気の侵入によってノズル孔の溶損が進行するため、溶損が急激に進行した場合には、ＳＮプレートから溶鋼が漏れるおそれもある。
【０００４】
そこで、ノズル孔への空気の侵入を防止するためのシール方法が過去多く提案されている。例えば、特許文献１には、スライディングノズル装置のＳＮプレートを収納する空間全体を密閉構造にして、この空間を減圧状態にする方法が開示されている。この方法によれば、確かにノズル孔へ空気の侵入防止効果はあるが、既にスライディングノズル装置が取り付けられている取鍋やタンディッシュにおいては、新たなスライディングノズル装置に交換する必要があり、高コストになるという問題がある。
【０００５】
さらに簡便な方法として、ＳＮプレートの摺動面のノズル孔周りにガス吐出口を設け、このガス吐出口から不活性ガスを吐出する方法も良く知られている。
【０００６】
例えば、特許文献２には、ＳＮプレートの摺動面にノズル孔を囲むようにＵ字型の溝を設け、この溝から不活性ガスを吐出する方法が開示されている。また、特許文献３には、ノズル孔を完全に囲む溝を設けた例が開示されている。さらに、特許文献４には、ノズル孔の周りに複数のガス噴射孔を設けた例が開示されている。
【０００７】
これらの特許文献２から４の方法は、ＳＮプレートの摺動面にガスを吐出することにより、ＳＮプレート面間の気体の圧力を高く保ち、ノズル孔への外気の侵入を防止する、いわゆるガスシール機能を利用したものである。
【０００８】
これらの方法では、吹き込むガスの流量や背圧を管理することができる。そして、例えばＳＮプレートの面間に隙間が発生し外部からノズル孔へ空気を吸い込み始めた場合には、背圧が低下するので所定の背圧まで流量を増やすことになる。しかしながら、背圧のみの管理では、ノズル孔へ空気の吸い込みを精度良く検知することができない。つまり、通常、ガス吐出口の面積はガスをガス吐出口へ供給する配管などのガス供給通路の断面積よりも大きな場合が多い。このため、ガス流量が多い場合にはガス供給通路の圧力損失が背圧を支配することになり、ＳＮプレートの面間に隙間が発生しても背圧が低下しなかったり、あるいはその低下量が非常に小さくなり、ノズル孔への空気の吸い込みによる背圧低下が精度よく検知できない。
【０００９】
また、ガスの流量が少ない場合でも、背圧の低下がノズル孔への空気の吸い込みかどうか正確に判断しにくい。例えば、ガス配管あるいは耐火物中の亀裂等によりガスがリークしている場合にも背圧は低下してしまう。さらにノズル孔内への空気の侵入が無く良好に使用されている場合でも、面間から外側へガスが必要以上に漏れている場合にも同様に背圧が低下する。このような場合に、流量を増やしすぎると鋼にピンホール等の欠陥が発生する要因になったり、あるいは高価な不活性ガスを無駄に使用してしまうことになる。
【特許文献１】特開平３−２８１０４５号公報
【特許文献２】特開平２−２３５５６５号公報
【特許文献３】特開昭４９−８４９２４号公報
【特許文献４】実開昭５５−９２４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、ガスシール機能を有するＳＮプレートの使用時に、ノズル孔への空気の侵入を確実に防止することができしかも過剰なガスを吹き込むことのないＳＮプレートのガスシール方法とそれに使用するＳＮプレートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ノズル孔周りの摺動面にガス吐出口を有するスライディングノズルプレートのガスシール方法において、ガス吐出口よりも外周側の摺動面に設けられた圧力測定孔内の圧力を測定し、この圧力が大気圧以上になるようにガス吐出口からガスを導入することを特徴とする。
【００１２】
この方法に使用する本発明のＳＮプレートは、摺動面のノズル孔周りに設けたガス吐出口と、このガス吐出口に通じるガス導入孔と、摺動面のガス吐出口の外周側で開口する圧力測定孔とを有するものである。
【００１３】
このＳＮプレートにおいて、圧力測定孔は摺動面から非摺動面または側面に貫通させ、ガス導入孔は非摺動面または側面に開口部を有するように形成することが好ましい。さらに好ましくは、圧力測定孔及びガス導入孔は、ＳＮプレートを収納する収納金枠に設けた貫通孔に連通するように設ける。
【００１４】
ガスシール機能を有するＳＮプレートにおいて、使用時にＳＮプレートどうしの間に問題となる程度の隙間が発生した場合には、たとえガスを吐出していてもノズル孔へ空気を吸い込むことになり、ガスシールの効果が低下してしまう。このとき、ガス吐出口よりも外周側には内側（ノズル孔）に向う空気の流れが発生するため、圧力測定孔の表面に摺動面と平行な空気の流れが生じる。そうすると、圧力測定孔内の圧力が大気圧よりも低下する。すなわち、ノズル孔への空気の侵入が発生すると圧力測定孔内の圧力が大気圧よりも低下する。逆に言えば、圧力測定孔内の圧力が常に大気圧以上になるように管理すれば、ノズル孔への空気の侵入を防止できるということになる。
【００１５】
本発明では、ＳＮプレートの面間の圧力を摺動面で開口する圧力測定孔から直接測定するため、従来のガス配管の背圧を測定する方法のように測定圧力がガス流量の影響を受けることがなく、非常に精度良くノズル孔への空気の侵入を検知することができる。
【００１６】
また、もしガス配管の接続部の隙間あるいは耐火物中の亀裂等でガスがリークしてもノズル孔内への空気の侵入がなければ、本発明では圧力測定孔内の圧力が大気圧よりも低下することはない。さらに、ガスリークの結果、ＳＮプレート表面へのガス吐出量が不足して圧力測定孔内の圧力が大気圧よりも低くなった場合には、最小限の不活性ガスを導入することで圧力測定孔内の圧力を大気圧以上に保つことができる。さらに、ガス吐出口やガス導入経路に異物が入って背圧が上がって従来の背圧管理では異常を検知できない場合でも、本発明では確実に異常を検知することができる。
【００１７】
本発明は、このような発想に基づきなされたもので、鋳造中は、圧力測定孔内の圧力が常に大気圧以上になるように、ガス吐出口に導入するガスの流量を管理することで、ノズル孔への空気の侵入を確実に防止することができ、しかも過剰な不活性ガスを導入することもない。
【００１８】
本発明においてガス吐出口は、ＳＮプレートの摺動面のノズル孔周りに設けるが、特にその形状に制限はなく公知の形状を利用することができる。例えば、ノズル孔の一部分あるいは外周全部を囲むように設けることができる。より好ましくは、摺動面において、面合する相手のＳＮプレートのノズル孔が摺動する方向を除く３方を囲むように、コの字型あるいはＵ字型になるように設ける。このときガス吐出口は、連続していても不連続でも良く、さらには小さな孔を複数並べて形成しても良い。
【００１９】
圧力測定孔は、その開口部をガス吐出口よりも外周側に設ける。ここで外周側とは、言い換えればＳＮプレートの側面側である。つまり、圧力測定孔の開口部はガス吐出口と側面との間に位置することになる。圧力測定孔の開口部の形状は特に限定されるものではなく、円形、長円形、長方形、溝状等の任意の形状にすることができる。例えば、圧力測定孔の断面積が途中で変化しても構わない。また圧力測定孔は１箇所でも十分であるが、複数箇所に設けることもできる。この圧力測定孔はその開口部の総面積が１０〜１０００ｍｍ２であることがより好ましい。１０ｍｍ２未満では面積が少なすぎてノズル孔への空気の侵入を正確に検知しにくく、１０００ｍｍ２を越えると、開口面積が大きくなりれんがの強度が低下しすぎる。
【００２０】
ノズル孔内へのガスの吸い込みが無いか十分少ない場合には、ＳＮノズルの面間においてガス吐出口よりも外周側ではＳＮプレートの外周側に向かってガスが流れる。このとき、ＳＮプレートの面間は大気圧よりも気圧が高くなっている。しかし、どこかに隙間が発生してガスをノズル孔内へ吸い込み始めると、前述のようにガス吐出口よりも外周側に気体の流れが発生する、この気体の流れはかなり広範囲にわたって発生するので、隙間の発生位置から離れていても、ガスシール機能の低下を検出することができる。このため、圧力測定孔の開口部は最低１箇所で十分である。ただし、スライディング装置の面圧負荷精度やＳＮプレートの面精度によっては、複数箇所に圧力測定孔を設けることができる。
【００２１】
このＳＮプレートに設ける圧力測定孔には、外部の圧力計と接続するために、摺動面以外の面にもう一つの開口を設け、そこに圧力計と連結するためのパイプを設けることができる。また、摺動面以外の面に設けた開口を、ＳＮプレートを収納する摺動金枠に設けた貫通孔に接続し、収納金枠の貫通孔に圧力計と連結するためのパイプを設けることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
ガスシール機能を有するＳＮプレートにおいて、溶鋼中への空気の侵入を防止することができるため、鋼の品質が向上し、しかも耐火物の寿命も延びる。また、不活性ガスを過剰に吹き込むことがないので、鋼の品質に悪影響を及ぼすことがなくしかも低コストになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明のＳＮプレートの第１の実施例を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
図１及び図２に示すＳＮプレート１は、２枚セットで使用するタイプのうち下部プレートであり、ノズル孔１１を有し、また非摺動面１３には突出部１４を有している。
【００２６】
このＳＮプレート１の摺動面１２には、Ｕ字型をしたガス吐出口１５がノズル孔１１を囲むように配置されている。このＵ字型のガス吐出口１５の中心部にはガス導入孔１６が接続されている。また、Ｕ字型のガス吐出口１５よりも外周側には圧力測定孔１７が摺動面１２に開口するように配置されている。この実施例においてＵ字型のガス吐出口１５は、その幅が７ｍｍ、深さが５ｍｍの溝状としている。圧力測定孔１７の直径は７ｍｍである。
【００２７】
ガス導入孔１６は、ＳＮプレート１の摺動面１２から非摺動面１３に貫通しており、非摺動面１３の開口部の周囲にはシール性を高めるためガスケット１８を設けている。また、圧力測定孔１７もＳＮプレート１の摺動面１２から非摺動面１３に貫通しており、非摺動面１３の開口部の周囲には同様にガスケット１８を設けている。このガスケット１８はシール材として使用するもので、例えば黒鉛シート、セラミックファイバー、モルタル、定形目地材、あるいは耐熱性接着材等を使用することができる。なお、ここで言うＳＮプレートにおける非摺動面とは側面は含まないこととする。
【００２８】
次にこのＳＮプレート１を収納する収納金枠として摺動金枠の例を図３及び図４で説明する。図３は摺動金枠の平面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００２９】
摺動金枠２には、ガス吹き込みのため貫通孔として金枠内を貫通するガス吹き込み通路２２と、圧力測定のための貫通孔として圧力測定用通路２３を設けている。ガス吹き込み通路２２と圧力測定用通路２３は、それぞれＳＮプレート１を収納するための凹部２１の底で開口し、それぞれの開口はＳＮプレート１の非摺動面１３のガス導入孔１６と圧力測定孔１７に対面する位置に設けている。
【００３０】
また、ガス吹き込み通路２２と圧力測定用通路２３には、摺動金枠２の短辺側側面２４側の開口にそれぞれパイプ３を着脱可能に設けている。この摺動金枠２は、公知のスライディングノズル装置の摺動金枠を改造したり交換することで、この摺動金枠以外の部分は従来のスライディングノズル装置をそのまま使用することができる。
【００３１】
次にＳＮプレートの使用方法について説明する。
【００３２】
鋳造にあたって、図１及び図２に示すＳＮプレート１を図３及び図４に示す摺動金枠２に収納する。
【００３３】
鋳造中は、ガス吐出口１５からアルゴン等のガスを吹き込みながら、圧力測定孔１７内の圧力を、パイプ３に接続した圧力計（図示せず）で測定する。そして、圧力計で測定した圧力が大気圧以上になるように、ガスの流量を調整する。ＳＮプレート間に隙間が発生し、ガスを吸い込み始めると、ガス吐出口１５の外側から空気を吸い込み始めるため、ガス測定孔１７内の圧力が低下してくる。この場合、ガス測定孔１７内の圧力が大気圧以上になるまでガスの吹き込み量を増量する。また、ガスの吹き込み量を増やしても、圧力が上がらない場合には大きな亀裂等の発生も考えられるので、場合によっては鋳造を中止する。
【実施例２】
【００３４】
図５は、本発明のＳＮプレートの第２の実施例を示す断面図である。
【００３５】
図５に示すＳＮプレート１０は、３枚セットで使用するタイプのうち中間プレートであり、両面が摺動面１２になっている。
【００３６】
このＳＮプレート１０の上側の摺動面１２には、先の第１の実施例と同様にＵ字型をしたガス吐出口１５がノズル孔１１を囲むように配置されている。このＵ字型ガス吐出口１５の中心部にはガス導入孔１６が接続されている。また、Ｕ字型のガス吐出口１５よりも外周側には圧力測定孔１７が摺動面１２に開口するように配置されている。
【００３７】
ガス導入孔１６は、ＳＮプレート１０の摺動面１２から短辺側側面１９に貫通している。また、圧力測定孔１７もＳＮプレート１０の摺動面１２から短辺側側面１９に貫通している。
【００３８】
このようなＳＮプレート１０を中間プレートとして使用することで、上部プレートとのガスシール性は、ＳＮプレート１０に設けた圧力測定孔１７内の圧力を測定することにより、第１の実施例と同様に確実に確保できる。また、下部プレートとのガスシール性は、下部プレートとして図１及び図２に示したＳＮプレート１を使用することにより確実に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のＳＮプレートの第１の実施例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＳＮプレートを収納する摺動金枠の平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明のＳＮプレートの第２の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１０  ＳＮプレート
１１  ノズル孔
１２  摺動面
１３  非摺動面
１４  突出部
１５  ガス吐出口
１６  ガス導入孔
１７  圧力測定孔
１８  ガスケット
１９  短辺側側面
２  摺動金枠（収納金枠）
２１  凹部
２２  ガス吹き込み通路（貫通孔）
２３  圧力測定用通路（貫通孔）
２４  短辺側側面
３  パイプ
【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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