(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動面にノズル孔を設けたスライディングノズル装置に使用されるプレートれんがにおいて、ノズル孔内孔面から２ｍｍ以上７０ｍｍ以内で、かつ、プレートれんがの端面から１０ｍｍまでの部分を除いたノズル孔の周囲の領域内に、外周が平面から見て円形で、断面から見て凹面である円形凹面を形成したプレートれんが。
【請求項２】
凹面の深さがプレートれんがの厚みの０．１％〜２％である請求項１に記載のプレートれんが。
【請求項３】
凹面が、ノズル孔の中心を通る垂直断面から見てノズル孔の向きに深さを浅くする傾斜面を形成した請求項１または請求項２に記載のプレートれんが。
【請求項４】
凹面の傾斜面が、曲面状をなす請求項３に記載のプレートれんが。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶鋼の流量を制御するスライディングノズル装置に使用されるプレートれんがに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼の流量を制御するために一般に取鍋やタンディッシュ等の溶融金属容器の底にスライディングノズル装置が取り付けられている。
【０００３】
このスライディングノズル装置は、それぞれノズル孔を有する２枚または３枚のプレートれんがを重ねて摺動することで、それぞれのノズル孔の摺り合わせによって開閉して溶鋼の流量を制御している。そして、これらのプレートれんがは、それぞれの面間からの漏鋼を防止するために、上下からの通常約２〜１０トンにも及ぶ圧力で挟圧されている。
【０００４】
このプレートれんがは、高温における挟圧下の稼働によって損傷し易く、通常は３〜７回で新品と交換される。
ユーザーにとっては、交換作業の煩雑さ、耐火物のコスト低減あるいは安全性向上等の面からプレートれんがの耐用性を向上することは重要な課題である。
【０００５】
プレートれんがの損傷の状態として、孔径拡大、ストローク部位の面摩耗、亀裂、ノズル孔エッジ部の欠け等を挙げることができる。
【０００６】
従来、この様なプレートれんがの損傷対策として、材質面からの改良の他に、特にストローク部位の面摩耗とノズル孔エッジ部の欠けの対策としては、実開昭５０−８３３１３号公報に、プレートれんがのノズル孔部あるいはその近傍に耐摩耗性れんがを装着することが開示されているが、作業コストと材料コストのアップに見合うほどの効果が得られていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明における課題は、スライディングノズル装置に使用するプレートれんがにおけるストローク部位の面摩耗とノズル孔エッジ部の欠けの発生を効果的に防止することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
使用中、プレートれんがは、ノズル孔中での溶鋼の通過によって、内孔面からの加熱により内孔周囲が高温になっているが、内孔面以外からは熱を受けないために、内孔面から離れるにつれて温度は低くなっている。この使用中のプレートれんがの温度分布についてＦＥＭ解析により計算した結果を図５に示す。この図５によると内孔周囲は最も温度が高く、等温線は内孔周囲で同心円状になっており、内孔に近いほど等温線の幅が狭く、温度差が大きいことがわかる。
【０００９】
一方、使用時にはプレートれんがａは、図６のように金枠ｃに装着されて、ある圧力で挟まれた状態で摺動している。
【００１０】
従って、使用時はノズル孔周囲が熱膨張によってプレートれんがが厚み方向に膨張し、この膨張が端の部分より大きいため図７のようにプレートれんがｂは反って、ノズル孔Ｄ周囲のみで接触することになる。
【００１１】
プレートれんがが使用中に反る状態は、実際に使用されている状況を良く観察すると確認することができる。この反った状態で摺動すると、圧力がこのノズル孔周囲に集中するため、ストローク部位の面摩耗を助長したりあるいはノズル孔エッジ部の欠けが発生すると推定した。
【００１２】
本発明は、このストローク部位の面摩耗とノズル孔エッジ部における欠け発生のメカニズムの解明に基づいて完成したもので、ノズル孔内孔面から２ｍｍ以上７０ｍｍ以内で、かつ、プレートれんがの端面から１０ｍｍまでの部分を除いたノズル孔の周囲の領域に、外周が平面から見て円形で、断面から見て凹面である円形凹面を形成したことを特徴とするもので、これによって、熱膨張によって発生するプレートれんがの反りによる圧縮応力が緩和される。
【００１３】
設ける凹面の深さは凹面の面積と係わっており、凹面の面積が小さい場合には深くすることができるが凹面の面積が広い場合には深くしすぎると使用中に溶鋼が凹面に多く浸入するために、溶鋼が凝固して摺動しにくくなったり、摺動面が荒れたりあるいは漏鋼等の問題がある。
【００１４】
凹面が浅すぎると、使用時の熱膨張による圧縮応力の緩和が不十分となり、ストローク部位の面摩耗やノズル孔エッジ部の欠けを抑制する効果が少なくなる。
【００１５】
凹面の深さは、使用時にプレートの内孔周囲が厚み方向に膨張しても、ノズル孔周囲に発生する応力を緩和し、しかも面間の隙間が無いか小さい状態になる深さが好ましい。
【００１６】
この状態は、プレートれんがに使用する材料の熱膨張率と使用温度によって決められるものであるが、一般的に使用されている材質である、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカあるいはカーボン等の膨張率から凹面の深さはプレートれんがの厚みの０．１％〜２％が好ましい。ここで言うプレー卜れんがの厚みとは上部ノズルや下部ノズル等と接合するための突出部を除いた厚みのことである。
【００１７】
この凹面は、傾斜面、平面、段差面あるいは曲面でも良い。比較的凹面が小さい時は平面で、凹面が大きい場合には温度分布に応じて傾斜や段差をつけた方が隙間を最小限としてしかもシール性を保つことができる。凹面の大ささについては、あまり大きすぎるとシール性が低下してしまうので、凹面がノズル孔内面から２ｍｍ以上７０ｍｍ以内でかつプレートれんがの端から１０ｍｍの部分を除いた領域に形成する。
【００１８】
ノズル孔に近い程温度が高く温度差が大きいため、凹面がかなり小さくても効果があるが、摺動面において最低、ノズル孔内面から２ｍｍ以上が必要である。また大きい場合でも温度分布に応じて深さを変えて行けばよいが、あまり大きくなりすぎると面間のシール性が低下してくるためノズル孔内孔面から７０ｍｍ以内でかつプレートれんがの端面から１０ｍｍの部分を除いた領域に凹面を形成することが好ましい。
【００１９】
この凹面は、互いに摺動接触するプレートのうち片側のみ設けるときは、相手のプレートれんがの膨張を考慮した深さの凹面を形成することで、片側のプレートに形成するだけでも十分な効果が得られる。
【００２０】
また、使用前の常温状態であらかじめ凹面に摺動添付材を添付して使用すると、通鋼時の凹部への溶鋼侵入を抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の具体的な実施の形態を以下の実施例によって示す。
【００２２】
実施例１
図１は、本発明の第１の実施例に係るプレートれんが１０を示すもので、図２は、図１のＡ−Ａ線から見た断面を示す。このプレートれんが１０は、全長４００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚み４０ｍｍの摺動面１に、直径が６０ｍｍのノズル孔２を設け、このノズル孔２の周囲に直径１２０ｍｍの凹面３を設けたものである。凹面３の深さは、０．３ｍｍとした。このプレートれんがの材質はアルミナ・カーボン質の焼成タイプであり、熱膨張率は１５００℃で１．２％である。
【００２３】
このプレートれんが１０を、２枚セットで３０組を実際の２５０ｔの溶鋼鍋で使用したところ、その使用回数は平均６．２回の成果を得た。これに対して、上記本発明の凹面３を形成していない従来の同じプレートれんがは、摺動面の面荒れを主原因として平均４．５回しか使用できなかった。これにより、本発明のプレートれんがの耐用性は大幅に向上したことがわかる。
【００２４】
実施例２
図３は本発明の第２の実施例に係るプレートれんが２０の断面を示すもので、凹面３を傾斜状に形成した例である。
【００２５】
使用したプレートれんが２０は実施例１と同材質で、凹面３を除く寸法も同じプレートれんがである。凹面３は、直径１２０ｍｍでノズル孔部２の深さが０．５ｍｍで傾斜している。この凹面３を温度分布に近い形で傾斜させることで、より広い面に凹面３を形成することができ、プレートれんがの反りをより効果的に抑制することができる。
【００２６】
実施例３
図４は本発明の第３の実施例に係るプレートれんが３０の断面を示すもので、凹面３を曲面状に形成した例である。使用したプレートれんが３０の材質は実施例１と同材質で、凹面３を除く寸法も同じである。
【００２７】
凹面３は、直径１２０ｍｍでノズル孔２部の深さが０．３ｍｍで、さらに温度分布に応じたプレートの厚み方向の膨張寸法に近づけて曲面を形成している。このように凹面３をプレートれんがの膨張に近づけて形成させることで、プレートれんがの反りをより効果的に抑制することができる。
【００２８】
【発明の効果】
（１）プレートれんがの摺動面にノズル孔を囲むように凹面を設けたことにより、使用時のプレートれんがの反りがなくなり、ストローク部位の面摩耗とノズル孔エッジ部の欠けを軽減することができ、プレートれんがの耐用性が向上する。
【００２９】
（２）凹面の深さがプレートれんがの厚みの０．１％〜２％とすることで、ストローク部位の面摩耗とノズル孔エッジ部の欠けの防止に加えて、凹面への溶融金属浸透を原因とするトラブルを防止することができる。
【００３０】
（３）凹面がノズル孔内面から２ｍｍ以上７０ｍｍ以内でかつプレートれんがの端面から１０ｍｍの部分を除いた領域にノズル孔を囲んで形成することで、ストローク部位の面摩耗とノズル孔エッジ部の欠けの軽減に加えて、面間のシール性を確保し面間からの空気の吸い込みを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示す平面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線による断面を示す。
【図３】  本発明の第２の実施例の断面を示す。
【図４】  本発明の第３の実施例の断面を示す。
【図５】  本発明の背景を説明する図で、使用中のプレートれんがの温度分布を示す。
【図６】  プレートれんがの摺動状態を示す。
【図７】  プレートれんがの反りの状態を示す。
【符号の説明】
１０，２０，３０  プレートれんが
１  摺動面
２  ノズル孔
３  凹面
【図１】
0003751421.tif 000002
【図２】
0003751421.tif 000003
【図３】
0003751421.tif 000004
【図４】
0003751421.tif 000005
【図５】
0003751421.tif 000006
【図６】
0003751421.tif 000007
【図７】
0003751421.tif 000008