(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金容器に収容された溶融金属を排出する開口部を備えたスライディングノズルであって、該スライディングノズルを構成する上ノズル、各ＳＮプレート、下ノズルのうち、各SNプレートの前記開口部全長の内壁において厚みが３０ｍｍ以下の周回層を酸素イオン伝導体で構成し、該酸素イオン伝導体と溶融金属との間に直流電流を印加する手段を備え、該直流電流を印加する手段は、直流電源と、該電源の正極端子と酸素イオン伝導体とを接続する接点電極と、前記電源の負極端子と溶融金属とを導通するための対極電極よりなり、該対極電極は、スライディングノズルの上ノズルと下ノズルの何れか又は両方に、その一端が溶融金属に接する面に露出して埋め込まれた筒状材又は複数の棒状材であり、前記接点電極は、前記酸素イオン伝導体を包囲するように周設されており、前記酸素イオン伝導体の成分組成が、ライム、イットリウム、マグネシアのうちの１種以上を３〜１２mol%含有し、残部ジルコニア及び不可避的不純物からなり、前記対極電極の材質が、実質鉄又はカーボン含有耐火物であり、前記接点電極の材質が、フェライト系ステンレスであることを特徴とする治金容器のスライディングノズル。
【請求項２】
冶金容器に収容された溶融金属を排出する開口部を備えたスライディングノズルであって、該スライディングノズルを構成する上ノズル、各ＳＮプレート、下ノズルのうち、各SNプレートの前記開口部全長の内壁において厚みが３０ｍｍ以下の周回層と、上ノズルの下端からノズル内径の１．５倍以下の長さ範囲の内壁において厚みが３０ｍｍ以下の周回層および／または下ノズルの上端からノズル内径の１．５倍以下の長さ範囲の内壁において厚みが３０ｍｍ以下の周回層とを酸素イオン伝導体で構成し、該酸素イオン伝導体と溶融金属との間に直流電流を印加する手段を備え、該直流電流を印加する手段は、直流電源と、該電源の正極端子と酸素イオン伝導体とを接続する接点電極と、前記電源の負極端子と溶融金属とを導通するための対極電極よりなり、該対極電極はスライディングノズルの上ノズルと下ノズルの何れか又は両方に、その一端が溶融金属に接する面に露出して埋め込まれた筒状材又は複数の棒状材であり、前記接点電極は、前記酸素イオン伝導体を包囲するように周設されており、前記酸素イオン伝導体の成分組成が、ライム、イットリウム、マグネシアのうちの１種以上を３〜１２mol%含有し、残部ジルコニア及び不可避的不純物からなり、前記対極電極の材質が、実質鉄又はカーボン含有耐火物であり、前記接点電極の材質が、フェライト系ステンレスであることを特徴とする治金容器のスライディングノズル。
【請求項３】
前記接点電極の外周を絶縁耐火物で被覆したことを特徴とする請求項２に記載の冶金容器のスライディングノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属を収容する冶金容器の底部に配し、溶融金属の注入量を調整するためのスライディングノズルであり、特に該ノズルの内壁への金属酸化物付着堆積を防止するためのスライディングノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属を収容する冶金容器、例えば取鍋やタンディッシュの底部から鋳型などへ溶融金属を注入するに際し、冶金容器の底部にスライディングノズルを配置し、該スライディングノズルの開閉によって溶融金属の注入量を調整し、また注入のオンオフを行なう。
【０００３】
スライディングノズル７は、上ノズル３、２枚ないし３枚のＳＮプレート４、及び下ノズル５から構成される。２枚のＳＮプレート（上プレートと下プレート）で構成される場合、スライディングノズルの開度調整に際しては下プレートと下ノズルとが摺動する。３枚のＳＮプレート（上プレート４ａ、摺動プレート４ｂ、下プレート４ｃ）で構成される場合、スライディングノズルの開度調整に際しては摺動プレート４ｂのみが摺動し、下プレート４ｃ及び下ノズル５は固定されている。図２に示すものは、３枚のＳＮプレート４を有するスライディングノズル７を連続鋳造用タンディッシュ１に使用した例である。
【０００４】
冶金容器として鋼の連続鋳造に用いるタンディッシュを例にとって説明する。鋼の連続鋳造においては、精錬を行なった溶鋼を取鍋に収容し、該取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入し、更にタンディッシュから鋳型内に溶鋼を注入して鋼の連続鋳造を行なう。通常の連続鋳造装置は複数の鋳型を有し、タンディッシュ底部には鋳型の数に等しいスライディングノズルが配置される。スライディングノズルは、溶鋼注入のオンオフのための開閉を行なうとともに、鋳型から引き抜かれる鋳片の鋳造スピードに応じて溶鋼を鋳型内に供給するため、スライディングノズルの開度を調整することによって溶鋼注入量の調整を行なう。
【０００５】
溶鋼は精錬終了時に溶鋼中に酸素を含有している。精錬終了後、溶鋼中に脱酸材を添加して含有酸素を金属酸化物とし、その大部分は溶鋼から浮上分離する。一部の金属酸化物は溶鋼中に残存するため、タンディッシュから注入する溶鋼は微量の金属酸化物を含有しており、溶鋼注入中に該金属酸化物がスライディングノズルの壁面に付着堆積することが知られている。特に、脱酸材としてアルミニウムを使用するアルミキルド鋼においては、注入中にノズル内壁にアルミナを中心とする金属酸化物が付着堆積しやすいことがよく知られている。アルミナの付着堆積が進行するとノズルが閉塞して溶鋼の注入ができなくなるため、種々の付着防止対策が考えられている。
【０００６】
スライディングノズルを構成するノズル、例えば上ノズルの内壁に多孔質耐火材料を設け、該多孔質耐火材料を通してノズルを通過する溶鋼にアルゴンなどの不活性ガスを噴出し、これによって金属酸化物がノズル内壁に付着するのを防止する対策が図られている。しかしながら溶鋼流に巻き込まれた不活性ガスが鋳型内に混入するため、鋳型内の溶鋼表面近傍において該不活性ガス気泡が凝固鋳片の表層近傍に捕獲され、その結果、鋳片表面にあばた状の欠陥が発生するなどの品質上の問題を有している。
【０００７】
冶金容器のノズル壁に金属酸化物からなる付着物の形成を防止するための方法として、該冶金容器のノズル壁を酸素イオン伝導体で構成し、該酸素イオン伝導体と溶融金属浴との間に電圧を適用することにより、電気化学的作用により金属酸化物からなる付着物の形成を防止する方法が知られている。特許第２５６８０７６号公報においては、冶金容器のノズルのうち、溶融金属浴が通過するノズル壁の部分を酸素イオン伝導体で構成し、酸素イオン伝導体と溶融金属浴との間に適当な電圧を適用することにより、ノズル壁への金属酸化物の付着を防止し、あるいは既に形成された付着物を浴中に再溶解させる方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許第２５６８０７６号公報に記載のものは、ノズルのうち溶融金属浴が通過するノズル壁の部分全体を酸素イオン伝導体で構成している。これによりノズル壁への金属酸化物の付着を防止できるものの、酸素イオン伝導体は高価であるため、ノズルの単価が高くなるという問題を有する。また、溶融金属浴と接触する広い面積に電流が流れるため、消費電力が大きく、ランニングコストが高価であるという問題もあった。更に、溶融金属浴中を流れる電流によって消費される電力も大きく、これによってもランニングコストが高くなる。
【０００９】
酸素イオン伝導体をノズルの内壁に用いると、酸素イオン伝導体自身が溶融金属との接触によって溶損し、ノズルの寿命が十分に確保できないという問題があった。
【００１０】
酸素イオン伝導体そのものの電気伝導性が十分に確保できず、また、電源の正極を接続するための接点電極と酸素イオン伝導体との間の接触が不良となり、必要な電流を流すことができない場合があった。
【００１１】
本発明は、冶金容器のスライディングノズルにおいて、酸素イオン伝導体を用いてノズル内壁への金属酸化物付着を防止するに際し、経済性を格段に向上し、酸素イオン伝導体の寿命を延長し、常に必要な電流を確保することのできるスライディングノズルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）冶金容器に収容された溶融金属２を排出する開口部を備えたスライディングノズル７であって、該スライディングノズルを構成する上ノズル３、各ＳＮプレート４、下ノズル５のうち、各SNプレート４の前記開口部全長の内壁において厚みが３０ｍｍ以下の周回層を酸素イオン伝導体９で構成し、該酸素イオン伝導体９と溶融金属２との間に直流電流を印加する手段を備え、直流電流を印加する手段は、直流電源１３と、該電源の正極端子と酸素イオン伝導体９とを接続する接点電極１１と、前記電源１３の負極端子と溶融金属２とを導通するための対極電極１０よりなり、該対極電極１０は、スライディングノズルの上ノズル３と下ノズル５の何れか又は両方に、その一端が溶融金属２に接する面に露出して埋め込まれた筒状材又は複数の棒状材であり、接点電極１１は、酸素イオン伝導体９を包囲するように周設されており、酸素イオン伝導体９の成分組成が、ライム、イットリウム、マグネシアのうちの１種以上を３〜１２mol%含有し、残部ジルコニア及び不可避的不純物からなり、対極電極１０の材質が、実質鉄又はカーボン含有耐火物であり、接点電極１１の材質が、フェライト系ステンレスであることを特徴とする治金容器のスライディングノズル。
（２）冶金容器に収容された溶融金属２を排出する開口部を備えたスライディングノズル７であって、該スライディングノズルを構成する上ノズル３、各ＳＮプレート４、下ノズル５のうち、各SNプレートの開口部全長の内壁において厚みが３０ｍｍ以下の周回層と、上ノズルの下端からノズル内径の１．５倍以下の長さ範囲の内壁において厚みが３０ｍｍ以下の周回層および／または下ノズルの上端からノズル内径の１．５倍以下の長さ範囲のない経期において厚みが３０ｍｍ以下の周回層とを酸素イオン伝導体９で構成し、該酸素イオン伝導体９と溶融金属２との間に直流電流を印加する手段を備え、直流電流を印加する手段が、直流電源１３と、該電源の正極端子と酸素イオン伝導体とを接続する接点電極１１と、前記電源１３の負極端子と溶融金属２とを導通するための対極電極１０よりなり、該対極電極１０はスライディングノズルの上ノズル３と下ノズル５の何れか又は両方に、その一端が溶融金属２に接する面に露出して埋め込まれた筒状又は複数の棒状材であり、接点電極１１は、酸素イオン伝導体９を包囲するように周設されており、酸素イオン伝導体９の成分組成が、ライム、イットリウム、マグネシアのうちの１種以上を３〜１２mol%含有し、残部ジルコニア及び不可避的不純物からなり、対極電極１０の材質が、実質鉄又はカーボン含有耐火物であり、接点電極１１の材質が、フェライト系ステンレスであることを特徴とする治金容器のスライディングノズル。
（３）接点電極１１の外周を絶縁耐火物１４で被覆したことを特徴とする上記（２）に記載の冶金容器のスライディングノズル。
【００１３】
【発明の実施の形態】
冶金容器として連続鋳造タンディッシュを例にとり、タンディッシュのスライディングノズルの一般的な形状を図２に示す。図２のスライディングノズルは３枚のＳＮプレート（上プレート４ａ、摺動プレート４ｂ、下プレート４ｃ）を有しており、ＳＮプレートの上下には上ノズル３、下ノズル５が配置され、その全体をスライディングノズルと称している。摺動プレート４ｂを摺動することによりノズルの開度を調整している。２枚のＳＮプレートを有するスライディングノズルの場合、図２における摺動プレート４ｂが存在せず、そのかわりに下プレート４ｃと下ノズル５とが一体となって摺動し、これによってノズルの開度を調整している。通常は、下ノズル５の下方には浸漬ノズル６を配置し、スライディングノズルから鋳型８内に注入する溶融金属を周囲の雰囲気から遮断することができる。
【００１４】
上ノズル３の上端から下ノズル５の下端までの距離、即ちスライディングノズルの全長は、例えば２０トン容量のタンディッシュを用いる連続鋳造設備の場合、約６０ｃｍの長さを有する。前記特許第２５６８０７６号公報に記載されているように、ノズルを構成するすべての耐火物を酸素イオン伝導体で形成しようとすると、非常に大きなブロックの酸素イオン伝導体を製造することが必要となり、このような大きな酸素イオン伝導体を製造することはほとんど不可能である。また、ＳＮプレートのように高い強度と耐熱衝撃性を要求される耐火物の全体を酸素イオン伝導体で置換することも不可能である。
【００１５】
ノズル耐火物の全体を酸素イオン伝導体で置き換えるのではなく、ノズルのうちの溶融金属が接する内壁部分のみの全長を酸素イオン伝導体とすることも考えられる。この場合においても、このスライディングノズルの全長にわたってノズルの内壁を酸素イオン伝導体で構成しようとすると、特に上ノズル３は前記２０トンタンディッシュの場合で３０ｃｍの長さを有し、これだけの長さの耐火物を酸素イオン伝導体によって形成しようとすると、やはり製造コストが非常に高いものとなる。
【００１６】
本発明者らの研究の結果、冶金容器のスライディングノズル内壁への金属酸化物付着については、ノズルの内壁全長にわたって付着するのではなく、特定の部位に集中して付着することが判明した。最も付着が激しいのはＳＮプレートのうち摺動プレート４ｂであり、次いで上下プレート（４ａ、４ｃ）である。上ノズル３については、金属酸化物が付着するのは上ノズル３下部であって下端からノズル内径の１．５培の長さ範囲に集中している。下ノズル５については、金属酸化物が付着するのは下ノズル５上部であって上端からノズル内径の１．５培の長さ範囲に集中している。即ち、図１に示すように、各SNプレートについて、開口部全長の内壁の周回層を酸素イオン伝導体９で構成することを必須とし、さらに必要に応じて、上ノズルおよび／または下ノズルについて、上記の長さ範囲内の内壁の周回層を酸素イオン伝導体９で構成すれば、金属酸化物の付着を十分に防止し、また付着した金属酸化物を溶融除去できることが判明し、上記（１）および（２）の発明を完成するに到った。この結果、酸素イオン伝導体９の大きさを小さくすることができるためノズルの製造コストが減少し、酸素イオン伝導体９と溶融金属２との接触面積が小さいために流す電流を低下することができた。
【００１７】
金属酸化物の付着が最も激しいＳＮプレートについても、各プレートを構成する耐火物の全体を酸素イオン伝導体で置き換えるのではなく、図１に示すように溶融金属が流通する開口部全長の内壁の周回層のみを酸素イオン伝導体９とし、その他の部分については通常のＳＮプレートと同様の材質を採用することにより、必要な強度と耐熱衝撃性を確保することができる。２枚プレート方式のＳＮプレートの場合においても、図１の３枚プレートの場合同様に酸素イオン伝導体を用いることができる。
【００１８】
上ノズル、および下ノズルについても、各SNプレートと同様に、内壁の周回層のみを酸素イオン伝導体９とし、その他は通常のノズルと同様の材質を採用できる。
【００１９】
対極電極１０の配置位置として、上記特許第２５６８０７６号公報に記載のものは、同公報の図面にあるように、冶金容器内に電極（１１）を設けている。この場合、対極電極と酸素イオン伝導体との間の溶融金属内を電流が流れ、該溶融金属の有する電気抵抗によって電力が消費される。本発明においては、対極電極１０はスライディングノズルの上ノズル３と下ノズル５の何れか又は両方に埋め込まれている。図１、図３、図６においては、上ノズル３と下ノズル５の両方に対極電極１０が埋め込まれている。この結果、対極電極１０の溶融金属に露出している部分と酸素イオン伝導体９との距離が極めて短くなり、溶融金属内を流れる電流によって消費される電力を減少させることができる。
【００２０】
ノズルに使用する酸素イオン伝導体９として、従来はライム（ＣａＯ）含有量１５％の理論組成を有するライム安定化ジルコニアが用いられていた。該理論組成において酸素イオン伝導体のイオン輸率が最大となるためである。ところが、該使用する酸素イオン伝導体は、流動する高温の溶融金属と接する部分に配置すると溶損の進行が激しく、ノズル寿命が短いために経済性が著しく損なわれるという問題を有していた。
【００２１】
本発明者らの研究の結果、酸素イオン伝導体としてライム、イットリア、マグネシアのうちの１種以上（以下「ライム等」という。）を３〜１２ｍｏｌ％含有するジルコニアを用いることにより、ノズルを構成する耐火物として使用した際の耐溶損性が著しく向上し、ノズル寿命が改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。ライム等の含有量を３ｍｏｌ％以上とすれば酸素イオン伝導体のイオン伝導性を必要なだけ確保することができ、またライム等の含有量が１２ｍｏｌ％以下であればノズルに使用したときの溶損速度を低下させることができるので、ライム等の含有量を３〜１２ｍｏｌ％と規定した。ライム等のうち、ライム、イットリア、マグネシアのいずれを用いてもよい。また、２種以上を混合して用いてもよい。この中でも製造コストが安く、耐溶損性が優れている点でライムが最も好ましい。
【００２２】
酸素イオン伝導体の見かけ気孔率は、従来は電極としての用途から５％以下のものが用いられていた。本発明のノズルに用いる酸素イオン伝導体の見かけ気孔率としては、溶融金属が通過する際の温度変動によるサーマルクラックを防止する観点から、５％以上とすることが好ましい。
【００２３】
スライディングノズルへの金属酸化物の付着は、溶融金属が流通するノズル内壁の周方向いずれにおいても付着が発生する。そのため、酸素イオン伝導体を配置するにあたっては、図１、図３に示すように、酸素イオン伝導体９がスライディングノズルを構成する部材の溶融金属２と接する面を周回させたものであることが必要である。更に、酸素イオン伝導体９が十分な酸素イオン伝導性を有するのは温度が約７００℃以上の高温においてである。従って、スライディングノズルに溶融金属を流通させている全期間にわたって付着物堆積防止機能を維持するためには、酸素イオン伝導体９の厚み（溶融金属と接する面から反対側の面までの厚み）を３０ｍｍ以下とする必要がある。これにより、高温の溶融金属からの熱供給で常に７００℃以上の温度を確保することができる。酸素イオン伝導体の厚みを３０ｍｍ超とする場合には、ヒーター等の加熱装置を付加することによって酸素イオン伝導性を確保することもできるが、設備費が高額になり経済的に好ましくない。
【００２４】
直流電源１３の正極端子と酸素イオン伝導体９とを接続するために接点電極１１が設けられる。接点電極１１は、酸素イオン伝導体９の溶融金属と接する面と反対の面に接して設けられる。酸素イオン伝導体９がスライディングノズルを構成する部材の溶融金属と接する面を周回させたものとする場合においては、接点電極１１も図４に示すのように酸素イオン伝導体９を包囲するように周設することが必要である。
【００２５】
接点電極１１から溶融金属に接する部分までの酸素イオン伝導体９の温度を上記のように７００℃以上に確保するため、当然接点電極１１の温度も７００℃以上の高温となる。そのため、接点電極１１が高温耐久性を要求されるのは当然である。更に、酸素イオン伝導体９からは常に酸素が供給されるため、接点電極１１は酸素雰囲気に暴露される。従って、接点電極１１は耐酸化性をも要求される。安価で高温耐久性を有する材料としては鉄を用いることが考えられるが、鉄の場合は高温における耐酸化性が十分ではない。また、オーステナイト系ステンレス鋼は耐食性が良好であるが、融点が低いという問題がある。本発明においては、経済性、高温耐久性と耐酸化性を兼ね備えた材料として、接点電極１１としてはＪＩＳ工業規格のフェライト系ステンレス鋼が好ましいことを見出した。
【００２６】
なお、接点電極１１としてフェライト系ステンレス鋼を用いた場合、接点電極１１と酸素イオン伝導体９との間を接触させて電気伝導を確保する必要がある。フェライト系ステンレス鋼の熱膨張率はジルコニア系の酸素イオン伝導体の熱膨張率よりも大きい。従って、溶融金属流通中の高温においても両者が接触して十分な電気伝導を確保するためには、酸素イオン伝導体９の周囲に接点電極１１を設置するに際し、図４に示すように焼き嵌めとすることが好ましい。常温において接点電極１１の内径を酸素イオン伝導体９の外径よりも小さく製造し、接点電極１１のみを高温に熱して熱膨張させ、両者を焼き嵌めする。
【００２７】
直流電源１３からの電流は、電源１３の正極端子からリード線１２を経由し接点電極１１を通して酸素イオン伝導体９に流れ、更に溶融金属２を通して対極電極１０に流れ、リード線１２を経由して電源１３の負極端子に戻る。一方、スライディングノズルを構成する耐火物の中には電気伝導性を有するものがある。例えばアルミナグラファイトで構成されたＳＮプレート４は電気伝導性を有する。このような場合、接点電極から漏洩した電流がＳＮプレートを経由して流れ、電力ロスを生じることとなる。従って、このような漏洩電流の発生を防止するため、本発明においては、図５に示すように接点電極１０の外周を絶縁耐火物１４で被覆することが好ましい。絶縁耐火物１４としてはアルミナ等を用いることができる。尚、図５では、摺動プレート４ｂ、下プレート４ｃの酸素イオン伝導体９等を省略してある。
【００２８】
対極電極１０は、高温の溶融金属２に接して電流を流す必要があるため、電気伝導性と溶融金属に対する耐溶損性の両方の性質を具備する必要がある。軟鋼等のあらゆる鉄鋼材質を含む鉄は、その全体が溶融金属と同じ温度となると溶融してしまうが、本発明のように上ノズルや下ノズルに埋め込まれ、更にその一端が溶融金属に接する面に露出した筒状又は複数の棒状の形状とした場合は、溶融金属と接して溶融が進行するのはごく一部である。従って、対極電極として鉄を用いても十分な寿命を確保することができる。一方では対極電極として鉄を用いた場合、溶融金属と接する面は常に溶解が進行するため、溶鋼と一体化して常に対極電極としての特性が発揮されるという効果を有するために好ましい。また、対極電極１０の材質として、アルミナグラファイト材質等のカーボン含有耐火物も電気伝導性を有しかつ溶損速度が極めて小さく、有効である。
【００２９】
【実施例】
本発明の実施例を図１〜図６をもとに説明する。
２８０トン転炉より出鋼した溶鋼２７５トンを取鍋に受けると同時にアルミニウムを添加して脱酸し、ＲＨ還流真空脱ガス処理を行なった後、タンディッシュ１を介して鋳片サイズ３５０ｍｍ×５６０ｍｍとする連続鋳造を行なった。タンディッシュ１から鋳型８へ注入する溶鋼流量を調整するためにスライディングノズルを用いた。ＳＮプレートとして３枚プレートを採用した。スライディングノズルの下ノズル５の下部には浸漬ノズル６を配置した。本発明例及び比較例２においては、図１、図３〜図６に示すスライディングノズルを用い、比較例１においては図２に示すスライディングノズルを用いた。スライディングノズルの詳細については表１に示すとおりである。酸素イオン伝導体９の気孔率は、すべて１０％とした。この条件において、同一のタンディッシュ１を用いて５チャージ以上の連々鋳を目標として鋳造を行なった。鋳造結果も表１に示す。
【００３０】
【表１】
0004150142.tif 000002
【００３１】
本発明例１は最も好ましい条件であり、同一のタンディッシュで連続１０チャージの鋳造を何ら支障なく行なうことができ、かつ最終鋳造チャージまで鋳型湯面変動量は２ｍｍ以内の極めて良好な結果を得た。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、付着物の堆積は認められなかった。
【００３２】
本発明例２は本発明例１に対して下部ノズル５へ電流印加を行なわなかった例であり、湯面変動量が３ｍｍ以内に若干増大したものの操業に支障なく１０チャージの鋳造を終えた。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、ＳＮプレート４近傍の下ノズル５に軽微な付着堆積現象が認められたが操業には支障のないレベルであった。
【００３３】
本発明例３は本発明例１に対して上ノズル３及び下ノズル５への電流印加を行なわなかった例であり、湯面変動量が３ｍｍ以内に若干増大したものの操業に支障なく１０チャージの鋳造を終えた。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、ＳＮプレート４近傍の上ノズル３および下ノズル５に軽微な付着堆積現象が認められたが操業には支障のないレベルであった。
【００３４】
参考例４は本発明例１に対して酸素イオン伝導体９の厚みを４０ｍｍに増加した例であり、最初の１チャージ目は付着堆積現象により鋳型湯面変動が若干乱れたものの、その後は回復して１０チャージを何ら支障なく鋳造でき、なおかつ最終鋳造チャージまでも鋳型湯面変動は２ｍｍ以内の極めて良好な結果を得た。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、付着物の堆積は認められなかった。
【００３５】
参考例５は本発明例１に対して接点電極１１の材質にオーステナイト系ステンレス鋼を適用した例であり、６チャージの鋳造が達成できたが最終チャージはやや鋳型湯面変動が増大した。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、接点電極１１に高温による溶融現象が認められたため寿命は６チャージと判断できた。
【００３６】
本発明例６は本発明例１に対して酸素イオン伝導体９と接点電極１１との接合に溶接を用いた例であり、７チャージの鋳造が達成できたが最終チャージはやや鋳型湯面変動が増大した。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、接点電極１１の熱膨張により酸素イオン伝導体９との間に空隙が生じていたため寿命は７チャージと判断できた。
【００３７】
本発明例７は本発明例１に対して対極電極１０の材質にアルミナグラファイト耐火物を用いた例であり、１０チャージを何ら支障なく鋳造でき、なおかつ最終チャージまで鋳型湯面変動は２ｍｍ以内の極めて良好な結果を得た。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、付着物の堆積は認められなかった。
【００３８】
本発明例８は本発明例１に対して対極電極１０の材質にカーボンロッドを用いた例であり、７チャージの鋳造が達成できたが最終チャージはやや鋳型湯面変動が増大した。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、対極電極１０のカーボンロッドが溶損によりほとんどなくなっていたため寿命は７チャージと判断できた。
【００３９】
比較例１は本発明例１に対して酸素イオン伝導体９を全く配置しなかった例であり、１チャージ目開始直後から鋳型湯面変動が２０ｍｍ以上と大きく操業に支障が生じたため同チャージ途中で操業を断念した。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、特にＳＮプレート４への付着堆積現象が著しかった。
【００４０】
比較例２は本発明例１に対して酸素イオン伝導体のライム含有率を１５ｍｏｌ％に高めた例であり、１チャージ目開始直後から徐々に鋳型湯面変動が大きくなり、同チャージ中盤には２０ｍｍ以上と大きくなり操業に支障が生じたため操業を断念した。鋳造終了後にスライディングノズル７を解体調査したところ、特にＳＮプレート４の溶損が著しかった。
【００４１】
【発明の効果】
スライディングノズルの溶融金属と接する面を部分的に酸素イオン伝導体で構成することにより、酸素イオン伝導体の大きさを小さくすることができるためノズルの製造コストが減少し、酸素イオン伝導体と溶融金属との接触面積が小さいために流す電流を低下することができた。
【００４２】
対極電極の配置位置としてスライディングノズルの上ノズルと下ノズルの何れか又は両方に埋め込むことにより、対極電極の溶融金属に露出している部分と酸素イオン伝導体との距離が極めて短くなり、溶融金属内を流れる電流によって消費される電力を減少させることができた。
【００４３】
酸素イオン伝導体としてライム、イットリア、マグネシアのうちの１種以上を３〜１２ｍｏｌ％含有するジルコニアを用いることにより、ノズルを構成する耐火物として使用した際の耐溶損性が著しく向上し、ノズル寿命が改善された。
【００４４】
酸素イオン伝導体を溶融金属を周回するように配置し、酸素イオン伝導体の厚みを３０ｍｍ以下とすることにより、酸素イオン伝導体の酸素イオン伝導性を常に確保することができた。接点電極にフェライト系ステンレス鋼を用い、酸素イオン伝導体に焼き嵌めすることにより、良好な接触を確保することができた。
【００４５】
対極電極は、その一端が溶融金属に接する面に露出した筒状材又は複数の棒状材とし、その材質を実質鉄又はカーボン含有耐火物とすることにより、良好な寿命を確保することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するタンディッシュ底部のスライディングノズルの縦断面を模式的に示した図である。
【図２】本発明を適用しないタンディッシュ底部のスライディングノズルの縦断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明を適用する上ノズルの縦断面を模式的に示した図である。
【図４】本発明を適用する酸素イオン伝導体、周回する接点電極、リード線の構成状況を模式的に示した図である。
【図５】本発明を適用するＳＮプレートの縦断面を模式的に示した図である。
【図６】本発明を適用する下ノズルの縦断面を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１  タンディッシュ
２  溶融金属
３  上ノズル
４  ＳＮプレート
５  下ノズル
６  浸漬ノズル
７  スライディングノズル
８  鋳型
９  酸素イオン伝導体
１０  対極電極
１１  接点電極
１２  リード線
１３  直流電源
１４  絶縁耐火物
１７  溶接
【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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