(57)【要約】溶融金属の鋳込みの間にガスを供給するようにされた一体成形ストッパーであって、内部チャンバ（１）とガス放出ポート（２）とを有するストッパー本体、及び内部チャンバ（１）をガス放出ポート（２）に接続する孔（３）、及び制限された流路を提供するために孔（３）の中に備えられた較正手段（４）を具備する一体成形ストッパーに本発明は関係している。このストッパーは、較正手段がロッド（４）を具備していて、ロッド（４）がその軸方向に沿って延在する少なくとも一つのガス流路を有していて、少なくとも一つのガス流路が所定の流れ抵抗を提供するような断面を有することを特徴としている。本発明のストッパーは、はるかに信頼性があり、また多様な作動パラメータに簡単に適合させることができる。
2004529777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属の鋳込みの間にガスを供給するようにされた一体成形ストッパーであって、内部チャンバ（１）とガス放出ポート（２）とを有するストッパー本体、及び内部チャンバ（１）をガス放出ポート（２）に接続する孔（３）、及び制限された流路を提供するために孔（３）の中に備えられた較正手段（４）を具備する一体成形ストッパーにおいて、較正手段が、ロッド（４）を具備していて、ロッド（４）が、ロッド（４）の軸方向に沿って延在する少なくとも一つのガス流路を有していて、少なくとも一つのガス流路が、所定の流れ抵抗を提供するような断面を有することを特徴とする一体成形ストッパー。
【請求項２】
ロッド（４）が耐火性材料から作られることを特徴とする、請求項１に記載のストッパー。
【請求項３】
ロッド（４）が、再結晶化アルミナの好ましくは押出し成形されたものから作られることを特徴とする、請求項２に記載のストッパー。
【請求項４】
ガス流路が、毛細管状の穴又は溝穴の形体を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項５】
ロッド（４）が内部チャンバ（１）の底の上に延びることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項６】
シール（５）、好ましくは耐火性シール、なおさら好ましくはグラファイトシールが、ロッド（４）の周囲に配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項７】
多孔性プラグ（６）が、ロッド（４）の下端とガス放出ポート（２）との間に在ることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項８】
多孔性プラグ（６）が、孔（３）の一部に挿入されて、ロッド（４）の下端とガス放出ポート（２）との間に配置されることを特徴とする、請求項７に記載のストッパー。
【請求項９】
一つ以上のガス流路が、内部チャンバ（１）及びガス放出ポート（２）と連通することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項１０】
ロッド（４）が、ガス供給手段まで延びて、ガス供給手段に接続されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項１１】
ａ）耐火性材料を適切な型の中に導入する段階と、
ｂ）耐火性材料を型に押し込む段階と、
ｃ）圧縮成形されたストッパーを型から取り出す段階と、
ｄ）圧縮成形されたストッパーを焼成する段階と、
ｄ）ロッドを孔の中に導入する段階と、
を含んで成る、請求項１〜１０いずれか一項に記載されたストッパーの、製造方法。
【請求項１２】
ロッドを挿入する前に、穴をあけるか又は孔を拡大する段階をさらに含んで成ることを特徴とする、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
ロッドをガス供給手段に接続する段階をさらに含んで成る、請求項１１又は１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
ａ）耐火性材料とロッドとを適切な型の中に導入する段階と、
ｂ）耐火性材料とロッドとを共に型に押し込む段階と、
ｃ）共に圧縮成形されたストッパーを型から取り出す段階と、
ｄ）圧縮成形されたストッパーを焼成する段階と、
を含んで成る、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のストッパーの、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持容器の中の吐出しノズルからの溶融金属の流量を金属注湯の間に制御するために使用される一体成形ストッパーロッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造工程において、ストッパーの下に吹き込まれるガスの使用は、鋳造される金属の品質に大きな利益をもたらすことが示されている。アルミナの形成及び詰まりに起因する問題を軽減するか、又は吐出しノズルの近傍から凝固生成物を除去することに役立つために、例えばアルゴン又は窒素のような不活性ガスが吹き込まれることが可能である。反応性ガスも、溶融物の組成が修正を必要とするときに採用されることがある。従来から、ストッパーは、一方の端がガス供給手段に接続されていてもう一方の端がガス吐出しポートに接続されている内部チャンバを備えている。
【０００３】
正確に計量されたガスの流れがストッパーに供給されることを保証するために、様々なシステムが作り出されてきた。そのようなシステムを密封してガスがその意図された経路に沿って流れて浪費されないことを保証することが、問題に遭遇してきた。これらの問題の多くを満足させることに成功したことを示したストッパーが、欧州特許出願公開第３５８５３５号明細書及び国際公開第００/３０７８５号パンフレット及び国際公開第００/３０７８６号パンフレットで開示されている。
【０００４】
しかしながら、そのような貴重な改良が与えられたとしても、他の問題に対処する必要がある。そのような問題の一つは、ストッパーのノーズを通り過ぎて吐出しノズルをとおって流れる金属溶融物の大容量の鋳込みの間の作用に起因することが明らかである。負圧がストッパーの先端で生成されることがあり、前記負圧は、ガス放出ポートを通って本体の中へ伝えられ、さらに供給配管へ戻り、そこで負圧は、不適当な接続部を利用して鋳造される金属の品質に極めて有害な、ガスの流れの中への空気の吸い込みを引き起こすことがある。
【０００５】
このリスクを取り除く様々な解決策が提案されてきており、前記解決策は、ガスの流れをストッパーの中で絞ることを含んで、それによってストッパーの中に正の圧力を作り出そうとする。例えば、制御を提供するための、内部チャンバとガス放出ポートとの間の単純な絞りが知られている。所望の圧力において、内部チャンバのオリフィスの大きさは、直径が０．２〜０．５ｍｍの間にあるように計算され、また例えばガスの流れの中で運ばれる破片又は塵埃による閉塞に対して極めて不安定あり、そのことにより流量不足が引き起こされる。所望の絞りを流れに提供してストッパーを加圧するために、ガス浸透性プラグをストッパーの中に挿入することも知られている。しかしながら、これらのシステムは、ストッパーの運用年数の間の耐火性材料の透過特性の変化の問題と、鋳込み中の急激な温度上昇に弱いことを欠点としてもち、そしてそれらの信頼性不足に起因して、前記システムは限定された用途で見出される。
【０００６】
例えば英国特許出願公開第２２５４２７４号明細書において開示されている別の公知のシステムによると、溶融金属の鋳込みの間にガスを供給するようにされた一体成形ストッパーが提供されており、前記ストッパーは、内部チャンバとガス放出ポートとを有するストッパー本体、及び内部チャンバをガス放出ポートに接続している孔、及び制限された流路を提供するために孔の中に設けられている較正手段を具備している。較正手段は、犠牲的空隙形成体を用いることにより形作られて、内部チャンバをガス放出ポートに接続する孔の一部を形作り、そのことにより、所定の抵抗を流れに提供して、ストッパー内に正の圧力を維持することに役立つといわれている制限されたスリット形状流路を提供する。しかしながら、犠牲的空隙形成体を用いて作られたスリット状流路の形成は、非常に信頼できないものであって、正確な所定の流れ抵抗をもつ絞りの形成を可能にしない。さらに、この形成方法は、非常に狭い流路の形成を可能にしない。ストッパー内の正の圧力は、その圧力がストッパーの外の圧力に少なくとも等しいことを意味していることが理解されるべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術のストッパー、特にそれらの信頼性不足に結びついている前述の問題を克服又は少なくとも緩和することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの態様によると、本発明はこのように、溶融金属の鋳込み中にガスを供給するようにされた一体成形ストッパーに関係しており、内部チャンバとガス放出ポートとを有するストッパー本体、及び内部チャンバをガス放出ポートに接続する孔、及び制限された流路を提供するために孔の中に設けられた較正手段を具備している。このストッパーは、較正手段がロッドを具備していて、前記ロッドが、それに沿って軸方向に延びる少なくとも一つのガス流路を有していて、ガス流路が、所定の流れ抵抗を提供するような断面を有していることを特徴としている。
【０００９】
ロッドに沿って延びるガス流路の所定の流れ抵抗は、ガス流量と内部圧力との関係の正確で信頼性のある制御を可能にするため及び/又はストッパー内に正の圧力を維持するために計算される。
【００１０】
ストッパーの製造工程の最後の最後にストッパー本体の中に挿入することができるそのようなロッドの使用は、“所定の”流れ抵抗の設定における最大の自由度を許容し、その結果本発明のストッパーは、ロッドを変更することだけで広い範囲の作動パラメータに適合することができる。さらに、別々に製造されたロッドは、ストッパーと共に作られた場合より多くの注意を受けることができ、それ故信頼性がより高い。そのようなロッドは熱伝対のシースの用途として市販されている。
【００１１】
ロッドのレベルにおけるガス漏れが回避されるように、ロッドがガス不透過性耐火材料から作られることが好ましく、そのことにより較正の信頼性が高められる。所定の流れ抵抗がロッドの全耐用年数の間に一定に維持されるように、材料が耐磨耗性であることも有利である。適している材料は、ムライト、焼成アルミノ珪酸塩、アルミナ、再結晶化アルミナ、ジルコニア・アルミナ、及び所望の特性を有する他の高耐火性材料を含む。
【００１２】
ロッドに沿って軸方向に延在している流路（又は複数の流路）は、圧力損失を増やすように、毛細管状の一つの穴若しくは一つの溝穴又は複数の穴若しくは複数の溝穴の形体を有している。しかしながら、２又は３ｍｍまでのより大きなガス流路もうまく使用されることが特筆される。特に、ストッパーが音速状態で動作するように流路を設定することが有利である（ガスは、少なくとも音速に等しい速度で流路を流れる）。この音速状態においては、ガスの放出流れはガス放出先端における外の圧力とは無関係であってストッパー内又はガス供給手段内の圧力にのみ依存するので、より高い信頼度のガス流れが得られることが確かにわかる。
【００１３】
任意選択的に、複数の流路がロッド内に設けられる。
【００１４】
較正の微妙な調整が、ガス流路の全断面又はロッドの長さを変化させることによりなされ得ることが特筆される。
【００１５】
本発明の特に好適な変形形態によると、ロッドが、内部チャンバの底を超えて孔から突出している。この構成はロッドの突出部の周囲に実に“トラップ”を提供し、前記トラップは、塵埃及び微粒子が一つ以上のガス流路を詰まらせることができないように、ストッパー内に存在する塵埃及び微粒子を保持する。この場合、ロッドは、微粒子がガス流路の入り口に到達することを防止するために、内部チャンバの底を十分に超えて突出すべきである。内部チャンバの底を超える、少なくとも１センチメートル、好ましくは少なくとも２センチメートルの高さがこの目的を達成可能にする。
【００１６】
本発明の他の実施例によると、圧縮可能な耐火性材料から好ましく作られたシールが、少なくとも、ロッドの一部と孔壁の一部との間にある。低密度グラファイトシールがこの用途に適している。シールは、製造の間か、又はより後の段階で所定の場所にセットすることが可能である。
【００１７】
放出ポートまで延びるロッドを有することが可能であり、ガス流路が毛細管状の穴又は溝穴としてロッド内に形作られたとき、この実施態様は特別な関心がもたれるものである。このことは、ガスを大きな泡ではなく細かいガスの噴流として溶融金属の中に吹き込むことを可能にする。変形形態では、多孔性材料を孔の一部に備えることも可能であり、前記多孔性材料は、ロッドの下端とガス放出ポートとの間に配置される。このような配置構成において、ガスの噴流は壊されて小さな泡の分散に変換される。好適な実施例によると、多孔性プラグが、ガス放出ポートを通して孔の中に挿入される。
【００１８】
一般的に、ロッドは、ロッドに沿って延びる一つ以上のガス流路が内部チャンバ及びガス放出ポートと連通するように、内部チャンバの底の上に数センチメートルだけ延びる。しかしながら、特定の変形形態では、ロッドは、ガス供給手段まで延びてそこに接続される。これらの状況では、ストッパーに供給されたガスは、内部チャンバに放出されることさえなく、ロッドの一つ以上のガス流路を通ってガス放出ポートで直接的に放出される。そのような配置構成は、ストッパー材料の透過性に起因してありうる全てのガス損失を回避する。
【００１９】
本発明によるストッパーは、異なる製造方法によって製造されることが可能である。第一の方法では、軸方向に延びる少なくとも一つのガス流路を有するロッドが、ストッパー本体と共に圧縮成形される。この方法の好適な変形形態では、耐火性シールがロッドとストッパー本体を構成する材料との間で圧縮されるように、耐火性シールが、共に圧縮成形する段階の前にロッドの周囲に配置される。
【００２０】
別の製造方法によると、ロッドは、より後の段階で孔の中に挿入される。ロッドは、ガス放出ポートを通して又は内部チャンバを通して孔の中に挿入することができる。ロッドを孔の内側に固定するために、モルタル又はセメントをロッドの周囲に付け加えることが可能である。異なる材料の熱膨張のありうる差を補償するように、ロッドの挿入の前にロッドの周囲に一つ又は数個のシールを配置できることが有利である。シールを孔の中に押し入れることが必要であろう。シール材料がモルタル又はセメントによる酸化から保護されることが好ましい。シールが、その挿入の間に圧縮状態を維持されて、ロッドの耐用年数の間ずっと圧縮状態を続けるように、シールを受容することが意図された孔の領域は、円錐に形を決められることが可能である。
【００２１】
第二の製造方法が、いくつかの理由のために好適である。第二の製造方法は、標準的なストッパー構造を有することを可能にし、前記標準的なストッパー構造は、製造工程の終わりの終わりで特定の作動パラメータに適するようにされるだけであり、前記第二の製造方法は、圧縮及びその後の焼成工程の間での、較正されたロッドの起こり得る破損に起因する不良品も回避する。
【００２２】
第二の製造方法の特定の変形形態では、孔の最低部が雌ねじを付けられていて雄ねじを付けられた多孔性インサートを受容するように作られている。このインサートは、ガスを溶融金属の中に拡散する機能と、ロッドの下方部分を（溶融金属の進入から）、及びシールを（酸化から）保護する機能とを果たす。この場合には、多孔性プラグがシールを圧縮状態に維持することにも貢献するように、多孔性プラグがシールの下方部分にも接触することが可能である。
【００２３】
ロッドがガス供給手段まで延びていてそこに接続される場合に該当する別の製造の変形形態では、製造方法が、ロッドをガス供給手段に接続する段階をさらに含んでいる。
【００２４】
ここで本発明のいくつかの実施例が例示として、添付図面を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
これらの図において、参照符号１は、ストッパー本体の内側に形作られた内部チャンバを示している。内部チャンバ１はガス供給手段（非図示）と連通している。ストッパーは、ストッパーの最下端に配置されているガス放出ポート２も有している。孔３が、内部チャンバ１をガス放出ポート２に接続している。ロッド４が、孔３の中に配置されている。ロッド４は、それに沿って軸方向に延びる一つ又はいくつかのガス流路を有する。ガス流路の全断面は、ストッパー内で正の圧力を維持するために、所定の流れ抵抗を提供するように計算されている。低密度グラファイトから作られていてロッド４の周囲に配置されているシール５が、ガス漏れを防ぎ、そのことによってシステムの信頼性を高める。
【００２６】
図１のストッパーのロッド４は、内部チャンバ１の底と平らになっている。同様のストッパーが図２〜４に示されているが、内部チャンバ１に存在する（例えばガスの流れによって運ばれたか又はストッパーの内側の磨耗によって生み出された）塵埃及び微粒子がガス流路入り口に到達できないように、ロッド４は内部チャンバ１の底を超えて突出している。
【００２７】
図３は、ロッド４及び低密度グラファイトシール５がストッパーと共に圧縮成形された特定の実施例を示している。
【００２８】
図４は、多孔性プラグ６が、ガス放出ポート２のレベルにおいて孔３の周囲にあけられた穴の中に差し込まれている別の実施例を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施例によるストッパーの下方部分の概略図である。
【図２】図２は、本発明の異なる実施例によるストッパーの下方部分の概略図である。
【図３】図３は、本発明の異なる実施例によるストッパーの下方部分の概略図である。
【図４】図４は、本発明の異なる実施例によるストッパーの下方部分の概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
参照符号
１…内部チャンバ
２…ガス放出ポート
３…孔
４…ロッド
５…シール
６…多孔性プラグ
【国際公開パンフレット】
2004529777.tif 000003
2004529777.tif 000004
2004529777.tif 000005
2004529777.tif 000006
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2004529777.tif 000008
2004529777.tif 000009
2004529777.tif 000010
2004529777.tif 000011
2004529777.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月19日(2003.3.19)
【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】
溶融金属の鋳込みの間にガスを供給するようにされた一体成形ストッパーであって、内部チャンバ（１）とガス放出ポート（２）とを有するストッパー本体、及び内部チャンバ（１）をガス放出ポート（２）に接続する孔（３）、及び制限された流路を提供するために孔（３）の中に備えられた較正手段（４）を具備する一体成形ストッパーにおいて、較正手段が、内部チャンバ（１）の底の上に突出するロッド（４）を具備していて、ロッド（４）が、ロッド（４）の軸方向に沿って延在する少なくとも一つのガス流路を有していて、少なくとも一つのガス流路が、所定の流れ抵抗を提供するような断面を有することを特徴とする一体成形ストッパー。
【請求項２】
ロッド（４）が耐火性材料から作られることを特徴とする、請求項１に記載のストッパー。
【請求項３】
ロッド（４）が、再結晶化アルミナの好ましくは押出し成形されたものから作られることを特徴とする、請求項２に記載のストッパー。
【請求項４】
ガス流路が、毛細管状の穴又は溝穴の形体を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項５】
シール（５）、好ましくは耐火性シール、なおさら好ましくはグラファイトシールが、ロッド（４）の周囲に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項６】
多孔性プラグ（６）が、ロッド（４）の下端とガス放出ポート（２）との間に在ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項７】
多孔性プラグ（６）が、孔（３）の一部に挿入されて、ロッド（４）の下端とガス放出ポート（２）との間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のストッパー。
【請求項８】
一つ以上のガス流路が、内部チャンバ（１）及びガス放出ポート（２）と連通することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項９】
ロッド（４）が、ガス供給手段まで延びて、ガス供給手段に接続されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のストッパー。
【請求項１０】
ａ）耐火性材料を適切な型の中に導入する段階と、
ｂ）耐火性材料を型に押し込む段階と、
ｃ）圧縮成形されたストッパーを型から取り出す段階と、
ｄ）圧縮成形されたストッパーを焼成する段階と、
ｄ）ロッドを孔の中に導入する段階と、
を含んで成る、請求項１〜９のいずれか一項に記載されたストッパーの、製造方法。
【請求項１１】
ロッドを挿入する前に、穴をあけるか又は孔を拡大する段階をさらに含んで成ることを特徴とする、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
ロッドをガス供給手段に接続する段階をさらに含んで成る、請求項１０又は１１に記載の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
例えば英国特許出願公開第２２５４２７４号明細書において開示されている別の公知のシステムによると、溶融金属の鋳込みの間にガスを供給するようにされた一体成形ストッパーが提供されており、前記ストッパーは、内部チャンバとガス放出ポートとを有するストッパー本体、及び内部チャンバをガス放出ポートに接続している孔、及び制限された流路を提供するために孔の中に設けられている較正手段を具備している。較正手段は、犠牲的空隙形成体を用いることにより形作られて、内部チャンバをガス放出ポートに接続する孔の一部を形作り、そのことにより、所定の抵抗を流れに提供して、ストッパー内に正の圧力を維持することに役立つといわれている制限されたスリット形状流路を提供する。しかしながら、犠牲的空隙形成体を用いて作られたスリット状流路の形成は、非常に信頼できないものであって、正確な所定の流れ抵抗をもつ絞りの形成を可能にしない。さらに、この形成方法は、非常に狭い流路の形成を可能にしない。ストッパー内の正の圧力は、その圧力がストッパーの外の圧力に少なくとも等しいことを意味していることが理解されるべきである。
例えば、仏国特許出願公開第２７８７０４５号明細書における別の公知のシステムによると、溶融金属の鋳込みの間にガスを供給するようにされた一体成形ストッパーが提供されており、前記ストッパーは、内部チャンバとガス放出ポートとを有するストッパー本体、及び内部チャンバをガス放出ポートに接続する孔を具備している。較正手段が、内部チャンバに挿入されているベンチュリ羽口の形で提供されている。較正手段のそのような構造は、製造工程における自由度を許容しない。さらに、例えば塵埃についてのベンチュリ羽口の詰まりの問題を回避するために特別の予防措置をとる必要がある。




【国際調査報告】
2004529777.tif 000013
2004529777.tif 000014