(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンデイッシュ内で溶融スチールとの接触に耐えることのできる耐火材製の一体物からなるタンディッシュ緩衝パッド（１０）であって、上記一体物は衝突面（１３）を持った底（１２）と、衝突面（１３）から上方に延びる外部側壁（１４）と、上記衝突面に実質的に平行な上面（１６）を構成するとともに上記側壁（１４）に接続され、また上記パッド（１０）の開口（１１）を形成する環状部分（１５）とから成り、環状部分（１５）の下面（１７）と、側壁（１４）の内面（１８）と、側壁（１４）に近い底（１２）の上面（１９）とが、一緒になって連続した１つの曲面を形成しており、その連続した曲面はその下端近くで底（１２）上の衝突面（１３）の外周をめぐるトラフ（２０）を形成していることを特徴とする、タンディッシュ緩衝パッド。
【請求項２】
側壁（１４）が衝突面（１３）の周りに連続して延びていることを特徴とする、請求項１に記載のタンディッシュ緩衝パッド。
【請求項３】
環状部分（１５）によって形成されている開口（１１）が、一方向に長く、これと垂直な方向に短くされているという点で、異方性のものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のタンディッシュ緩衝パッド。
【請求項４】
緩衝パッドが、約５５−８５重量％の範囲内のアルミナを含んでいる成形可能な耐火材組成物で作られていることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のタンディッシュ緩衝パッド。
【請求項５】
緩衝パッドが、約５８−９３重量％の範囲内のマグネシアを含んでいる成形可能な耐火材組成物で作られていることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のタンディッシュ緩衝パッド。
【請求項６】
衝突面（１３）を持ったパッドの底（１２）と、底（１２）を包囲する側壁（１４）と、衝突面（１３）に平行なパッド（１０）の上面（１６）形成用環状部分（１５）とを成形するための成形型（３０）を用意するタンディッシュ緩衝パッドの製造方法であって、成形型（３０）内に膨らますことのできる環状の袋（４１）を付設し、袋を膨らませて袋（４１）上にパッドの底部（１２）が当たり、袋（４１）の外面と成形型（３０）の側壁（３２）との間にパッドの側壁部（１４）が当たる成形型の空洞を形成し、その成形型の空洞内に成形可能な耐火材組成物を入れて充満させ、組成物を固化させたあとで、袋（４１）をすぼめて取り除くことを特徴とする、タンディッシュ緩衝パッドの製造方法。
【請求項７】
袋（４１）を成形用中子（４０）の周りに置き、中子（４０）の上面によって衝突面（１３）を限定して中子（４０）上に緩衝パッド（１０）の底（１２）を成形することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
成形用中子がその上面に窪みを持った中子下部（４０）を持っていて、その窪みが板（４５）を収容しており、中子下部（４０）と板（４５）との間に袋（４１）に付設された材料の一部（４６）を係止させることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
成形型（３０）の底（３１）の中心に配置されたパッド（３３）上に成形用中子を置き、袋（４１）が膨らんだときに袋（４１）がパッド（３３）の周囲へ突出し、パッド（１０）の環状上部（１５）成形用空洞が、成形型（３０）の側壁（３２）と底（３１）との間、及び袋（４１）の表面の一部とパッド（３３）の側部との間に、形成されることを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
袋（４１）が１個又は２個以上の接続具（４４）により中子（４０）に付設され、膨張用ガスが中子（４０）を貫通する通路（４３）を通り、また接続具（４４）を経由して袋（４１）を膨らませることを特徴とする、請求項７、８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
袋（４１）が平面視で矩形に作られていることを特徴とする、請求項６−１０の何れか１つに記載の方法。
【請求項１２】
中子（４０）が凹面状の端（４２）を備えており、袋（４１）の外周面の一部を抱き込むことを特徴とする、請求項７−１１の何れか１つに記載の方法。
【請求項１３】
袋（４１）に付設されている材料の一部（４７）を、中子（４０）の下面とパッド（３３）の上面との間に係止することを特徴とする、請求項９−１２の何れか１つに記載の方法。
【請求項１４】
タンディッシュの緩衝パッド（１０）が、衝突面（１３）を持った底（１２）と、底（１２）を包囲する側壁（１４）と、衝突面（１３）に平行なパッド（１０）の上面（１６）形成用の環状部分（１５）とを持ったものであり、この緩衝パッドを製造するために底（３１）と起立側壁（３２）とを持った成形型（３０）から成り、成形型（３０）内に付設することができるとともに膨らますことができる成形型の空洞形成用の環状の袋（４１）を用い、空洞内ではパッドの底（１２）が袋（４１）の上方に位置し、パッドの側壁（１４）が袋（４１）の外面と成形型（３０）の側壁（３２）との間に位置することを特徴とする、タンディッシュ緩衝パッドの製造装置。
【請求項１５】
成形型の空洞内に成形可能な耐火材組成物を入れる手段を付設したことを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
袋の中心位置に成形用中子（４０）を設置し、衝突面（１３）を中子（４０）の上面で規制して、緩衝パッド（１０）の底（１２）を中子（４０）上で成形可能としたことを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
成形用中子（４０）が凹面状の縁（４２）を備えていて、袋（４１）の外周面の一部を抱き込むことを特徴とする、請求項１４、１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
中子（４０）の上面が窪みを備えていて板（４５）を収容することを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の装置。
【請求項１９】
中子（４０）が１個又は２個以上の通路（４３）を内臓しており、その通路（４３）は、一端で接続具（４４）により袋（４１）に接続でき、他端で袋（４１）を膨らませるためのガス源へ接続できることを特徴とする、請求項１６、１７又は１８の何れか１つに記載の装置。
【請求項２０】
膨らますことのできる材料で構成された環状の袋からなり、中子の周りに付設されて緩衝パッド成形用型内に設置され、膨らまされた袋の表面が緩衝パッドの底部と側壁内面と上面とを形成するものとなり、平面視の構造が一方向に長くこれに垂直な方向に短くされていることを特徴とする、請求項６−１３の何れか１つの項に記載の方法で使用されるか、又は請求項１４−１９の何れか１つの項に記載の装置に使用される緩衝パッド成形用袋。
【請求項２１】
平面視の構造が矩形又は楕円形であることを特徴とする、請求項２０に記載の緩衝パッド成形用袋。
【請求項２２】
袋がその内側の縁の周りにその内側の縁から延びる２個の互いに離れた材料の一部（４６）と（４７）を持ち、それによって成形型内の所望の位置に固定可能であることを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の膨らませることのできる袋。
【請求項２３】
袋が環状で、平面視では一方向に長く、これと垂直な方向に短くされているという点で、異方性の構造を持ったものであることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
この発明は、タンディッシュ緩衝パッド、すなわち溶融金属が取鍋からタンディッシュ内へ注入される際に、流入する溶融金属の流れを受け止めるために、タンディッシュの底上に設置される耐侵蝕性材料製のパッドに関するものである。
米国特許第５１６９５９１号明細書は、従来技術よりも著しく進歩したスチールの連続鋳造タンディッシュ用の緩衝パッドを記載している。この特許において例示され説明されている緩衝パッドは、連続鋳造タンディッシュにおける表面の乱流を実質的に無くすることができることは勿論、タンディッシュ内で溶融スチール中へのスラグの巻き込みを減少させ、タンディッシュ内でのフラックスカバーの崩壊と溶融スチールの再酸化とを防止し、タンディッシュ内のスチールを確実に適正な流れにするなどの、他の利点を与えるものである。
上記特許第５１６９５９１号の図面に実際に例示されている緩衝パッドの具体的な構造は、タンディッシュの構造と鋳造条件との或る組み合わせには申し分なく適しているが、タンディッシュの構造と鋳造条件との違った組み合わせに対しては、さらに緩衝パッドを変更することが望ましい。従って、この出願人の米国特許第５５１８１５３号明細書によると、等級変更に際し、介在物浮遊の増加又は混合スチール化学の容積減少の利益がさらに求められている場合に、タンディッシュの構造と鋳造条件との組み合わせに対して、環状（閉じた）構造を持った緩衝パッドを提供するのが好ましいことが判った。しかし、その発明によると、その環状構造は異方性のものでなければならないことが判った。即ち、溶融スチールが流入する緩衝パッドの入口は、タンディッシュの長軸方向に沿う長さが、短軸方向に沿う長さよりも大きいものでなければならない。緩衝パッドの構造はそれが異方性（例えば、円形でない又は正方形でない）ものである限り、卵形又はその他の多角形であってもよいが、好ましい構造は矩形である。
こうして、米国特許第５５１８１５３号明細書には、溶融金属との連続接触に耐えることのできる耐火材組成物で作られた緩衝パッドが記載されており、その緩衝パッドは衝突面を持った底と、底から上方へ延びて内部の空間を完全に包囲する無端の外部側壁とから成り、その空間は溶融金属の流れを入れるための上部開口を持っており、上記外部側壁は上記開口へ向かって上方ほど内方へ延びる少なくとも第１部分を持った環状の内面を含んでおり、そのために上記緩衝パッドの上方の或る場所から下方へ向かう溶融金属の流れが、上記の衝突面に突き当たる時には、上記の金属の流れは上記環状の内面に向かって外方へ向けられ、その後流入してくる金属の流れに向かって上方へ行くに従って内方へ向け直される。
さらに詳しく説明すると、その特許で１つの実施例に記載されている緩衝パッドは、環状内面を持っており、その環状内面はさらに上記衝突面から環状内面の上記第１部分へ向かって外側上方へ延びる第２部分を含んでいる。上記第１部分と第２部分のうちの一方又は両方は、窪んだ環状になっており、その第１部分と第２部分とは連続していてもよい。従って、環状内面は、衝突面に実質的に平行な軸の周りに半円形であってもよく、それによって側壁に衝突面の周囲全体をめぐる半円形の内面を与えていてもよい。従って、このパッドは内部にかどを持たないことになり、そのため溶融スチールが内部のかどに集まり緩衝パッドを構成している耐火材を侵蝕する可能性を少なくしている。
米国特許第５３５８５５１号明細書にはタンディッシュ用の緩衝パッドが記載されているが、そのパッドは平坦な衝突面を取り巻く一連の直立側壁を持っており、その側壁は傾斜した又は湾曲した内面を持っていて環状部分を構成し、上方ほど内側へ延びてパッド内に通じる開口に達している。
ドイツ特許公開第２２２４４８２号公報にはタンディッシュが記載されているが、そのタンディッシュの底は流出口の下に上ほど尖った断面円錐状の起立部分を持っており、円錐状部分の基部の両側で且つその近くの底にトラフを持っている。この構造はアルミニウムキルド鋼からアルミナ介在物を除くためのものである。
この発明の目的は、上記緩衝パッドの構造をさらに改良し、改良された緩衝パッドを製造する方法を提供することにある。
従って、この発明は、一面では、タンディッシュ内で溶融スチールとの接触に耐えることのできる耐火材製の一体物から成るタンディッシュ緩衝パッドであって、上記一体物は衝突面を持った底と、その衝突面から上方に延びる外部側壁と、上記衝突面に実質的に平行な上面を構成するとともに上記側壁に接続され、また上記パッドの開口を形成する環状部分とから成り、環状部分の下面と、側壁の内面と、側壁に近い底の上面とが一緒になって連続した１つの曲面を形成しており、その連続した曲面はその下端近くで上記底上の衝突面の外周をめぐるトラフを形成している、緩衝パッドを提供するものである。
タンディッシュに入る溶融スチールは、衝突面に接触し、外方へ流れて連続した曲面に接触し、そこで内側上方へ進路を変えて開口から流出する。
側壁は衝突面の周りに連続して延びていることが好ましい。しかし、このことは絶対必要なことではなくて、側壁は２個又はそれ以上の別個の部分で作られていて、その部分間にそれぞれ１個又は２個以上の隙間があってもよい。
環状部分によって形成される開口、及び溶融スチールが衝突面に到達するために注入される開口は、等方性の寸法を持っていてもよいが、好ましいのは異方性の寸法を持つものであり、即ち一方向に長く、これと垂直な方向に短い形状を持ったものである。従って、開口は矩形又は楕円形であるのが好ましい。
この発明は、別の面では、上述したようなこの発明に係るタンディッシュ緩衝パッドの製造方法を提供するものであり、その製造方法では、衝突面を持ったパッドの底と、その底を包囲する側壁と、その衝突面に平行なパッドの上面形成用環状部分とを形成するための成形型を用意し、成形型内に膨らますことのできる環状の袋を付設し、袋を膨らませて、袋上に底部分を持ち、袋の外面と成形型の側壁との間に側壁部分を持った空洞を形成し、空洞内に固化可能な耐火材組成物を入れて充満させ、組成物を固化させたあとで袋をすぼめて、取り除くことが行われる。
この発明は、第３の面では、タンディッシュ緩衝パッドの製造装置を提供するものであり、緩衝パッドは衝突面を持った底と、底を包囲する側壁と、衝突面に平行なパッド上面形成用の環状部分とを持ったものであり、上記装置は、底と起立側壁とを持った成形型と成形型内に設置することができるとともに膨らますことができる空洞形成用の環状の袋とからなるものであって、上記成形型の空洞内ではパッドの底部分が袋の上方に位置し、パッドの側壁部分が袋の外面と成形型の側壁との間に位置することを特徴とするものである。
この発明は、第４の面では、上述の方法又は装置に用いられる膨張可能な袋を提供するものであり、その袋は、環状のものであって、平面視では、一方向に長く、これと垂直な方向に短いという点で、異方性の構造を持つものである。
袋は成形用中子の周りに付設し、緩衝パッドの衝突面を中子の上面で成形して緩衝パッドの底を中子の上で作ることが好ましい。
袋は接続具により中子に付設されてガスを通すものであることが好ましく、膨張用ガス普通は空気が中子を貫通する適当な通路から通され、接続具を経由して袋を膨らませる。複数の接続具を用いることもでき、例えば袋と最終緩衝パッドとが平面視で矩形である場合には、矩形中子の各辺に１個の接続具を設けることができる。
中子は袋が嵌まり込む外周を持ち、その端は凹面となって袋の外周の一部を抱き込むことが好ましい。膨らまされていない袋が上述の接続具によって中子に付設されるときには、中子を貫通する通路から真空で吸引して、袋を中子の極近くに位置させておくのが好都合である。
矩形の緩衝パッドが必要とされる場合には、袋は矩形の平面形のものを用いることができ、又は例えば卵形の平面形のものであってもよい。
緩衝パッドの環状部分の下面、その内側の側壁面及びその側壁近くの底の上面によって形成される連続した曲面の湾曲は、何処でもすべて同じ半径を持つことが必ずしも必要とされない。
膨らまされた袋がパッドの周囲に突き出て、緩衝パッドの環状上部成形用空洞が、成形型の側壁と底との間、及び袋表面の一部とパッド側面との間に形成されるように、成形用中子は成形型の底上の中央に位置するパッド上にこれを付設することが好ましい。
この発明に係る緩衝パッドは、溶融金属とくに連続鋳造作業で用いられるような溶融スチールとの連続接触に耐えることのできる成形可能な耐火材組成物で作られる。普通はアルミナ含有量が約５５から８５％の範囲内の標準的な中又は高アルミナ耐火材が望ましい。スチールについての化学的理由により塩基性耐火材が望ましい場合には、マグネシアを基剤とする耐火材組成物、とくにＭｇＯが約５８−９３％の範囲内にある耐火材組成物を用いることが好ましい。
この発明は、溶融スチールの注入にあたり滞留時間分布パラメーターを改良するのにとくに役立つものである。
添付図面を参照しながら、ほんの一例を示すものとして、この発明を以下に説明する。その場合、第１図は、この発明に係るタンディッシュ緩衝パッドの平面図であり、第２図は第１図におけるII−II線断面図であり、第３図は第１図のIII−III線断面図であり、第４図は、成形用中子と袋とを挿入する前のこの発明方法で用いられる成形型の断面図であり、第５図は第４図と同様な断面図であるが、成形型内に付設した成形用中子と、膨らまされた袋、並びに型の空洞内で成形された緩衝パッドを示しており、第６図は成形用中子とこれを包囲する袋の底面図である。
第１、２及び３図において、緩衝パッド１０は平面視でほぼ矩形を呈し、望ましい異方性の開口１１を備えている。パッドの底１２は、溶融スチールを受け止めるための衝突面１３を備えている。無端の側壁１４が底の周りに延びていて、底から上方へ延びている。環状部分１５が側壁から延びて、衝突面１３に平行な上面１６を構成している。環状部分１５の下面１７、側壁１４の内面１８、及び側壁に近い底１２の上面１９は、連続した曲面を構成し、その曲面はその下端近くで、底１２の衝突面１３の周縁を取り巻くトラフ２０を形成している。パッドの成形中に、対向する側壁１４内に複数の対をなした持ち上げフック２１が埋設されて、持ち上げ具が付設される。
第４図は、緩衝パッドが成形される成形型３０を示している。成形型３０は底３１と起立する側壁３２とから成る。矩形のパッド３３が底３１上にあって、底３１よりも小さい寸法を持っており、そのためにチャンネル３４が底の周囲を取り巻いて延びている。
第５図では、アルミニウム中子４０がパッド３３上に付設されており、膨らむことのできる袋４１が膨らんだ状態で図示されており、アルミニウム中子の凹面状の縁４２を取り巻いて付設されている。アルミニウム中子４０とパッド３３とを貫通する通路４３が、接続具４４を通って袋の内部へ通じており、それによって袋は型内に付設されたあとで膨らまされる。
アルミニウム板４５が中子４０の上面内にある対応する窪み内に入り込み、袋材料の一部４６をアルミニウム板と中子との間に挟んで袋を所望の位置に保持する。同様に、袋材料の一部４７を中子の下端とパッド３３の上面との間に挟む。
図示したように、袋が成形型のチャンネル３４上に突出し、中子及び膨らんだ袋と、成形型の壁、底及びパッドとの間に形成された成形型の空洞内に、固化可能な耐火材組成物を詰め込んで、緩衝パッド１０を形成する。
アルミニウム中子４０とそれを包囲している袋４１の下面図が第６図に示されている。
耐火材組成物が固化したあとで袋を収縮させ、中子と袋とを成形型から取り除き、その後固化した緩衝パッドを取り出すことができる。
この発明に係る緩衝パッドをテストしたところ、米国特許第５５１８１５３号明細書の改良されたパッドよりも、滞留時間の改良されていることが判明した。このことは添付の第１表から第７表に示されており、そこではターボストップ（登録商標）標準方式が米国特許第５５１８１５３号明細書の緩衝パッドに関するものであり、ターボストップ（登録商標）袋方式がこの発明に係る緩衝パッドに関するものである。
２０３ｍｍ（８インチ）の段上に緩衝パッドを置き、そのほかには流れを制御するものの無い０．３スケールのタンディッシュ模型を使って、テストを実施した。２つの流速２７．５リットル／分（７．２５G.P.M.）（４トン／分）と、５５リットル／分（１４．５G.P.M.）（８トン／分）とを用いた。
これらの結果は、２７．５リットル／分（７．２５G.P.M.）のときこの発明の場合に最小滞留時間が１０．７％の増加を示し、５５リットル／分（１４．５G.P.M.）のとき４８．８％の増加を示している。また、この発明に係るパッドは、混合等級時間を２０．５％減少させた。
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【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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