(57)【要約】【課題】本発明では、機械的応力、熱的応力に強く、下部ノズル本体のずれ発生を防止することが可能なメタルケース及び当該メタルケースで下部ノズル本体を被覆した下部ノズルを提供する。【解決手段】メタルケース１０には、ずれ防止突起部１２と、段差部１３とが設けられている。このメタルケース１０で下部ノズル本体２１を被覆した下部ノズル２０は、バイオネットの円筒状のスリーブの先端面が顎部の下面と接触することでプレートれんがに押し付けられた状態で使用される。この状態において、ずれ防止突起部１２の当接部１６は下部ノズル本体２１のテーパ部２３に接し、これによって下部ノズル本体２１のずれ発生が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライディングノズル装置に使用され、大径部から小径部に続くテーパ部を有する下部ノズル本体の外周面を被覆するメタルケースにおいて、前記テーパ部に当接可能な当接部を有する突起を４個所以上有し、前記当接部の周方向の長さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする下部ノズル用メタルケース。
【請求項２】
前記突起は、プレス成形によって内側に突設されていることを特徴とする請求項１記載の下部ノズル用メタルケース。
【請求項３】
大径部から小径部に続くテーパ部を有する下部ノズル本体の外周面に、突起が４個所以上形成されたメタルケースを、前記突起と前記テーパ部とが周方向に長さ１０ｍｍ以上で当接もしくは当接可能なように、充填材を介して配置したことを特徴とする下部ノズル。
【請求項４】
前記テーパ部は、長手軸方向に２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３記載の下部ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属の流量を制御するためのスライディングノズル装置に使用される下部ノズル本体を被覆するメタルケース及び当該メタルケースで下部ノズル本体を被覆した下部ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に下部ノズルは、使用中の亀裂による割れや亀裂からの空気の巻き込みを防止するために、外周面はメタルケースで覆われている。また、メタルケースと下部ノズル本体との間にはメタルケースと下部ノズル本体とを接着するためのモルタル等の充填材が充填されている。そして、下部ノズルはスライディングノズル装置において、バイオネットの締め付け力によってプレートに圧接されている。この締め付け力は、メタルケースの顎部で受けている。
【０００３】
この締め付けは人手によって行っており、過剰に締めすぎるとメタルケース内で下部ノズル本体が下方にずれる場合がある。また、使用中には、下部ノズルやプレートれんがは１５００℃以上の高温になるため膨張しメタルケースよりも膨張が大きくなる。この膨張によって、メタルケース内で下部ノズルが下方にずれる場合がある。そしてこのようなずれが発生した場合には、下部ノズルが冷却され再使用される際にこの下部ノズルとプレートれんが間に隙間が発生し、溶鋼が侵入し漏鋼の危険性が高まる問題がある。
【０００４】
この下部ノズル本体とメタルケースとのずれを防止するため、例えば、特許文献１には、耐火材により形成されたノズル本体の上部大径部の下端の顎部を下向きのテーパー面とするとともに、このノズル本体の外周に嵌着されるメタルケースの前記顎部に対応する部位に懸吊部を形成し、ノズル本体の顎部のテーパー面とメタルケースの懸吊部との間の断面三角形状の間隙内に金属製リングを介在させたものが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−６１６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１で開示されたものは、下部ノズルをスライディングノズル装置にバイオネットで取り付けた時に、応力が下部ノズル本体の顎部に集中しないように設けられた空間、つまり、下部ノズル本体の顎部とメタルケースとの間の空間を金属製のリングで埋めており、締め付け時の機械的応力や通湯時の熱的応力によって、下部ノズル本体の顎部に亀裂を発生させる恐れがある。また、テーパ部の軸心方向の距離が長い(例えば、２０ｍｍ以上)下部ノズル本体や、懸吊部から上方にテーパ状に広がるメタルケースなどに適用することは困難である。
【０００６】
そこで、本発明では、機械的応力、熱的応力に強く、下部ノズル本体のずれ発生を防止することが可能なメタルケース及び当該メタルケースで下部ノズル本体を被覆した下部ノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、スライディングノズル装置に使用され、大径部から小径部に続くテーパ部を有する下部ノズル本体の外周面を被覆するメタルケースにおいて、前記テーパ部に当接可能な当接部を有する突起を４個所以上有し、前記当接部の周方向の長さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする。この突起は、プレス成形によって内側に突設されても良い。
【０００８】
また、本発明は、下部ノズルにおいて、大径部から小径部に続くテーパ部を有する下部ノズル本体の外周面に、突起が４個所以上形成されたメタルケースを、前記突起と前記テーパ部とが周方向に長さ１０ｍｍ以上で当接もしくは当接可能なように、充填材を介して配置したことを特徴とする。このテーパ部は、長手軸方向に２０ｍｍ以上とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の下部ノズル用メタルケースは、メタルケースの内側に形成された突起の当接部が下部ノズル本体のテーパ部と接するため、下部ノズル本体のずれを防止することができる。
【００１０】
また、過剰な応力が発生した場合には、下部ノズル本体への応力の集中を抑制し、亀裂の発生を抑制することができる。
【００１１】
さらに、メタルケースの突起をプレス成形で設けることができるため、メタルケースが低コストで製造され、しかも下部ノズル本体へ装着する手間は従来と変わらない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る下部ノズル用メタルケース及び当該メタルケースで下部ノズル本体を被覆した下部ノズルの実施形態を、添付図に基づいて説明する。なお、以下に示す本発明を実施するための形態は、本発明の具体的態様の一例であり、当該形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１の（ａ）は本発明に係るメタルケースを下部ノズル本体の内孔の軸方向に沿って切断した断面図であり、同図（ｂ）は本発明に係る下部ノズル２０の縦断面図であり、また、同図（ｃ）は、ずれ防止突起部周辺を拡大した図である。
【００１４】
図１（ａ）において、メタルケース１０は、略円筒形をしており、大径直胴部１４と小径直胴部１５とを有し、大径直胴部１４と小径直胴部１５との間には段差部１３を有する。大径直胴部１４の内面には、円周上にずれ防止突起部１２を４つ設けている。このずれ防止突起部１２は下部ノズル本体２１のテーパ部２３の表面に当接するための当接部１６を有している。ここで言う当接部１６は面でも線でも良いものとする。
【００１５】
また、図１（ｂ）はメタルケース１０で被覆された下部ノズル２０であり、下部ノズル本体２１には、上部の大径部２２と下部の小径部２４と、大径部から小径部に続くテーパ部２３が形成されている。このテーパ部２３は、下部ノズルの長手方向中心軸とのなす角度が１７°となっている。また下端部には下端テーパ部２５が形成されている。
【００１６】
メタルケースに設けたずれ防止突起部１２は、下部ノズル本体２１のテーパ部２３の外表面に当接している。この実施例においては、それぞれのずれ防止突起部１２には、周方向の長さＬが２０ｍｍの当接部１６があり、この当接部１６が下部ノズル本体２１のテーパ部２３に当接している。メタルケース１０のずれ防止突起部１２の当接部１６以外は下部ノズル本体２１との間に充填材としてモルタル３０が充填されている。
【００１７】
なお、ずれ防止突起部１２と下部ノズル本体２１とはかならずしも接触する必要は無いが、使用時には接触してずれを防止するために、その隙間は０〜０．５ｍｍになっていることがより好ましい。またこの隙間の範囲であればモルタル等の充填材が充填されても特に問題にはならない。モルタルの厚さは、メタルケースの小径直胴部で平均２ｍｍ、メタルケースの大径直胴部で最大５ｍｍ最小１ｍｍである。
【００１８】
なお、ズレ防止突起部をリング状に形成することも可能であるが、下部ノズル本体とメタルケースとの間の空間が上下に分断され、モルタルなどの充填材を充填する作業が煩雑となることから、複数の突起によって形成されることが望ましく、隣接する突起の間には、１０ｍｍ以上の空間が形成されていることが望ましい。
【００１９】
ずれ防止突起部１２は、その当接部１６が下部ノズル本体２１のテーパ部２３に当接し、その当接する周方向の長さは１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上が好ましい。１０ｍｍ未満の場合には、下部ノズル本体２１が膨張した時に応力が集中しこの当接部１６を起点として亀裂が発生することがある。
【００２０】
また、ずれ防止突起部１２は、下部ノズル本体２１のテーパ部２３のいずれかの位置で接すればよいが、メタルケース１０の内壁面から下部ノズル本体２１のテーパ部２３までの距離に応じて高さが決まることから、突起を低くすることができる上端部近傍のテーパ面と接することが望ましい。また、各突起は、金属を溶接するなどの方法で形成してもよいが、製造コストの観点から、プレス成形で形成することが望ましい。プレス成形では、図１（ｃ）に示すように、メタルケースの一部を内側に突設することでずれ防止突起部１２を形成することができる。この図１（ｃ）ではずれ防止突起部１２の先端の当接部１６は周方向の長さＬが２０ｍｍ、幅Ｗが７ｍｍの平面となっている。そして下部ノズル本体２１のテーパ部２３の表面とその当接部１６の陵線が当接している。
【００２１】
下部ノズル本体２１のテーバ部２３は、下部ノズルの長手方向中心軸とのなす角度が１０°以上５０°以下であることがより好ましい。１０°未満ではずれ防止効果が不十分となり、５０°を超えるとずれ防止突起部１２との接触部に過剰な応力が発生した場合の応力の分散が不十分となる。
【００２２】
なお、メタルケース１０のサイズは、下部ノズル本体２１のサイズに応じて決まるが、高さ約２００〜３００ｍｍ、直径約１００〜２００ｍｍ、厚さ約１．５ｍｍが通常である。
【００２３】
本発明の下部ノズルは、バイオネットの円筒状のスリーブの先端面が顎部の下面と接触することでプレートれんがに押し付けられた状態で使用される。使用時の熱によって下部ノズル本体が長手軸方向に膨張してもメタルケースのずれ防止突起部が下部ノズル本体のテーパ部に接触しているため、下部ノズル本体がメタルケース内で下方へずれることを防止することができる。
【００２４】
＜実施例１乃至４＞
図１（ｂ）に示す下部ノズルにおいて、表１に示すようにズレ防止突起部１２の当接部１６の周方向の長さ（Ｌ）がそれぞれ５ｍｍ（比較例１）、１０ｍｍ（実施例１）、１５ｍｍ（実施例２）、２０ｍｍm（実施例３）、及び３０ｍｍ（実施例４）のものを準備した。メタルケース１０は大径直胴部の外径が１６０ｍｍ、小径直胴部の外径が１５０ｍｍである。そしてこれらの下部ノズルを、プレートをセットしたスライディングノズル装置にバイオネットによって取り付けた。下部ノズルとプレート間にはシール材を厚み２ｍｍで充填した。下部ノズルの内孔からガスバーナーで加熱し、３００℃／ｈの昇温速度で１５００℃まで加熱した後、１５００℃に一時間維持し、自然冷却後、目視で下部ノズル本体のずれ及び亀裂の有無を確認することで加熱評価を行った。また、ずれ防止突起部を備えない従来のメタルケースを用いて、同様の方法で加熱評価を行った（比較例２）。その評価結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
同表の加熱評価において、○は亀裂を生じなかった場合を、また、×は亀裂を生じた場合を示す。
【００２７】
当接部の長さ（Ｌ）を１０ｍｍ以上とした実施例１〜４の何れの場合も亀裂は確認されなかった。これに対し、当接部の長さが５ｍｍである比較例２では、受熱によって応力が集中し亀裂を生じた。なお、当接部の長さが０ｍｍ、すなわちずれ防止突起部を設けていない比較例１では、突起がないため亀裂は生じないものの、下部ノズルのずれが発生した。
【００２８】
この評価結果から、ずれ防止突起部１２の当接部の長さを１０ｍｍ以上とすることによって、亀裂が発生しないことが確認された。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示す下部ノズルにおいて、ずれ防止突起部１２の当接部１６の周方向の長さ（Ｌ）がそれぞれ１０ｍｍの突起を４個所（実施例５）、または２０ｍｍの突起を２個所（比較例３）、３個所（比較例４）、４個所（実施例６）、６個所（実施例７）、８個所（実施例８）設けたものを準備した。メタルケース１０は大径直胴部の外径が１６０ｍｍ、小径直胴部の外径が１５０ｍｍである。下部ノズルの上端面を下にして、メタルケース１０の段差部１３をアムスラーで加圧して、加圧評価を行った。また、ずれ防止突起部を備えない従来のメタルケースを用いて、同様の方法で加熱評価を行った（比較例５）。その評価結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
同表において、全圧３０ｋＮでケースずれが発生しなかった場合を○とし、全圧２０ｋＮでケースずれが発生した場合を×によって示す。
【００３２】
突起を４個所以上形成した実施例５〜７ではケースずれは発生しなかった。これに対し、突起が３個所以下の比較例３〜５においてはケースずれが発生した。  
【００３３】
この結果から４個所以上の突起を形成することによって、ケースずれを防止できることが確認された。
【００３４】
このように本発明では、メタルケースの突起が下部ノズル本体のテーパ部と接するため、機械的、熱的応力が下部ノズル本体のテーパ部に集中することを防止しながら、ケースずれを防止することができる。
【００３５】
また、下部ノズル本体のテーパ部と接する突起がメタルケースに形成されているため、２０ｍｍ以上の長いテーパ部であっても、突起を接しさせてケースずれを防止することが可能であり、下部ノズル本体をメタルケースに設置する際の作業性低下を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のメタルケースを用いた鋳造用ノズルの縦断面図の一例である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  メタルケース、１２  ずれ防止突起部、１３  段差部、１４  大径直胴部、１５  小径直胴部、１６  当接部、２０  下部ノズル、２１  下部ノズル本体、２２  大径部、２３  テーパ部、２４  小径部、２５  下端テーパ部、３０  モルタル。
【図１】
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