JP2001170761A - 冶金容器のストッパー及び上ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冶金容器のストッパー及び上ノズルにおい
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
ることのできるストッパー及び上ノズルを提供する。 【解決手段】 溶融金属の流通量を調整するための冶金
容器のストッパー３及び上ノズル５において、ストッパ
ー３及び上ノズル５の一方又は双方の通過する溶融金属
２と接する面を部分的に酸素イオン伝導体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ることを特徴とする冶金容器のスト
ッパー及び上ノズル。酸素イオン伝導体９が、ライム、
イットリア、マグネシアのうちの１種以上を３〜１２ｍ
ｏｌ％含有し、残部ジルコニア及び不可避不純物であ
る。

Description

【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
る冶金容器に配し、溶融金属の注入量を調整するための
ストッパー及び上ノズルであり、特に該ノズルの表面へ
の金属酸化物付着堆積を防止するためのストッパー及び
上ノズルに関する。

【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、冶金容器の底部に注入口を配置し、該注
入口の上部に昇降自在のストッパーを配置し、該ストッ
パー先端部と注入口上端部との間の開度を調整すること
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。注入口は耐火物によって構成し、注入口の
上端を構成する耐火物は上ノズルと呼ぶ。

【０００３】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、タンディッシュに
は鋳型の数に等しいストッパー及び注入口が配置され
る。ストッパーの昇降によって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、
ストッパーと注入口上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。

【０００４】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トッパー表面や
上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。

【０００５】注入口を構成する上ノズルの内壁やストッ
パーヘッド先端部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。

【０００６】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２５６８０
７６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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特許第２５６８０
７６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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】本発明は、冶金容器のストッパー及び上ノ
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トッパー及び上ノズルを提
供することを目的とする。

【００１１】

【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）ストッパー３と併用して溶融金属の流通量を調整
するための冶金容器の上ノズル５において、通過する溶
融金属２と接する面を部分的に酸素イオン伝導体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ることを特徴とする冶金容器
の上ノズル。 （２）上ノズル５と併用して溶融金属の流通量を調整す
るための冶金容器のストッパー３において、通過する溶
融金属２と接する面を部分的に酸素イオン伝導体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ることを特徴とする冶金容器
のストッパー。 （３）溶融金属の流通量を調整するための冶金容器のス
トッパー３及び上ノズル５において、ストッパー３及び
上ノズル５双方の通過する溶融金属と接する面を部分的
に酸素イオン伝導体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る
ことを特徴とする冶金容器のストッパー及び上ノズル。 （４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のストッ
パー３及び／又は上ノズル５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９とを接続する接点電極１１と、前記電源１
３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、該対極電極はストッパー３、上ノズル
５、羽口レンガ１６の１又は２以上に埋め込まれている
ことを特徴とする冶金容器のストッパー及び／又は上ノ
ズル。 （５）酸素イオン伝導体９が、ライム、イットリア、マ
グネシアのうちの１種以上を３〜１２ｍｏｌ％含有し、
残部ジルコニア及び不可避不純物であることを特徴とす
る上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の冶金容器の
ストッパー及び／又は上ノズル。 （６）酸素イオン伝導体９が、ストッパー３を遮断した
ときにストッパー３と接する部分を含んで前記部材を周
回させたものであり、該酸素イオン伝導体９の厚みが３
０ｍｍ以下であることを特徴とする上記（１）に記載の
上ノズル。 （７）酸素イオン伝導体９が、ストッパー３を遮断した
ときに前記上ノズル５と接する部分を含んで配置され、
該酸素イオン伝導体９の厚みが３０ｍｍ以下であること
を特徴とする上記（２）に記載のストッパー。 （８）接点電極１１の材質がフェライト系ステンレス鋼
であることを特徴とする上記（４）に記載の冶金容器の
ストッパー及び／又は上ノズル。 （９）ストッパー３、上ノズル５、羽口レンガ１６の１
又は２以上に埋め込まれた対極電極１０は、その一端が
溶融金属２に接する面に露出した筒状材又は複数の棒状
材であり、その材質が実質鉄又はカーボン含有耐火物で
あることを特徴とする上記（４）に記載の冶金容器のス
トッパー及び／又は上ノズル。

【００１２】

【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１を例にとり、タンディッシュ１のストッパー３
及び注入口７の一般的な形状を図２に示す。ストッパー
３を昇降することによりストッパー３と上ノズル５の間
の開度を調整している。通常は、上ノズル５の下方には
浸漬ノズル６を配置し、注入口から鋳型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。

【００１３】ストッパー３のうちの溶融金属２に浸漬す
る部分の長さ、あるいは上ノズル５の長さは、例えば２
０トン容量のタンディッシュ１を用いる連続鋳造設備の
場合、それぞれ約１００ｃｍ、約１０ｃｍ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、ストッパー３及び上ノズル５を構成するすべて
の耐火物を酸素イオン伝導体９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９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
９を製造することはほとんど不可能である。

【００１４】ノズル耐火物の全体を酸素イオン伝導体９
で置き換えるのではなく、ノズルのうちの溶融金属２が
接する表面部分のみの全体を酸素イオン伝導体９とする
ことも考えられる。この場合においても、このストッパ
ー３及び上ノズル５の全長にわたってストッパー３の表
面あるいは上ノズル５の内壁を酸素イオン伝導体９で構
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。

【００１５】本発明者らの研究の結果、冶金容器のスト
ッパー表面及び上ノズル内壁への金属酸化物付着につい
ては、溶融金属２に接するすべての部分にわたって付着
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、ストッパー３先端の
ストッパーヘッド４及び上ノズル５の表面であって、更
に該ストッパーヘッド４と上ノズル５との間隔が最も狭
くなる部位である。即ち、図１に示すように、通過する
溶融金属２と接する面をこの範囲内において部分的に酸
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）〜（３）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。

【００１６】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１０と酸素イオン伝導体９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（４）において
は、対極電極１０は上ノズル５、ストッパー３、羽口レ
ンガ１６の１又は２以上に埋め込まれている。図１にお
いては、羽口レンガ１６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２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。

【００１７】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。

【００１８】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、上記（５）
の発明を完成するに至った。ライム等の含有量を３ｍｏ
ｌ％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。

【００１９】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。本発明に用いる酸素イオン伝導体９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。

【００２０】ストッパー３及び上ノズル５への金属酸化
物の付着は、溶融金属が流通するノズル表面の周方向い
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に示すように、酸
素イオン伝導体９がストッパーヘッド４及び上ノズル５
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
のであることが好ましい。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、注入口に溶融金属
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
未満とすることが好ましい。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以上と
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。

【００２１】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
が上ノズル５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
周設することが好ましい。

【００２２】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１
１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。

【００２３】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３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。

【００２４】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、注入口７周辺を構成する耐火物
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浸漬ノズル６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
が浸漬ノズル６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１に示すように接点電極１
０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。

【００２５】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（４）
のようにストッパー３、上ノズル５、羽口レンガ１６等
に埋め込まれ、更に上記（９）のようにその一端が溶融
金属２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１０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１０として鉄を用いた場合、溶融金属２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。

【００２６】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図３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トッパー３を用いた。注入
口７の上ノズル５の下部には浸漬ノズル６を配置した。
本発明例のすべてと比較例２においては、図１、図３に
示すストッパー及び注入口を用い、比較例１においては
図２に示すストッパー及び注入口を用いた。ストッパー
３及び注入口７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。

【００２７】

【表１】

【００２８】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３ｍｍ以内の極めて良好な結果を得た。
鋳造終了後にストッパー３及び注入口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。

【００２９】本発明例２は本発明例１に対して上ノズル
５へ電流印加を行なわなかった例であり、湯面変動量が
４ｍｍ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。鋳造終了後にストッパー３及び
注入口７を解体調査したところ、上ノズル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。

【００３０】本発明例３は本発明例１に対してストッパ
ー３への電流印加を行なわなかった例であり、湯面変動
量が４ｍｍ以内に若干増大したものの操業に支障なく１
０チャージの鋳造を終えた。鋳造終了後にストッパー及
び注入口７を解体調査したところ、ストッパーヘッド４
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。

【００３１】本発明例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３ｍｍ以内の極めて良好な結果を得た。鋳
造終了後にストッパー３及び注入口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。鋳造終了後にストッ
パー３及び注入口７を解体調査したところ、接点電極１
１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。

【００３３】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、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。鋳造終了後にストッパー
３及び注入口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６チャージと判断できた。

【００３４】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。鋳造終了後にストッパー３及び注入口
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】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。鋳造終了後にストッパー３及び注入口
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。

【００３６】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。
鋳造終了後にストッパー３及び注入口７を解体調査した
ところ、特にストッパーヘッド４及び上ノズル５への付
着堆積現象が著しかった。

【００３７】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
にストッパー及び注入口７を解体調査したところ、スト
ッパーヘッド４及び上ノズル５の溶損が著しかった。

【００３８】

【発明の効果】ストッパー及び上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。

【００３９】対極電極の配置位置としてストッパー、上
ノズル、羽口レンガの１又は２以上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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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】本発明を適用したタンディッシュ底部のストッ
パー及び注入口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ト
ッパー及び注入口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。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ 溶融金属 ３ ストッパー ４ ストッパーヘッド ５ 上ノズル ６ 浸漬ノズル ７ 注入口 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 １５ ストッパースリーブ １６ 羽口レンガ １７ 溶接

フロントページの続き (72)発明者 安斎 栄尚 室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式会社室 蘭製鐵所内 (72)発明者 磯部 浩一 室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式会社室 蘭製鐵所内 (72)発明者 小林 雅人 室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式会社室 蘭製鐵所内 Ｆターム(参考） 4E004 FB01 FB10 4E014 DA01 DA03 DB01 DB03 GA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストッパーと併用して溶融金属の流通量
   を調整するための冶金容器の上ノズルにおいて、通過す
   る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ることを特徴とする冶金容器の上
   ノズル。
2. 【請求項２】 上ノズルと併用して溶融金属の流通量を
   調整するための冶金容器のストッパーにおいて、通過す
   る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ることを特徴とする冶金容器のス
   トッパー。
3. 【請求項３】 溶融金属の流通量を調整するための冶金
   容器のストッパー及び上ノズルにおいて、ストッパー及
   び上ノズル双方の通過する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ることを
   特徴とする冶金容器のストッパー及び上ノズル。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のスト
   ッパー及び／又は上ノズルを備え、直流電流を印加する
   手段が、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
   極はストッパー、上ノズル、羽口レンガの１又は２以上
   に埋め込まれていることを特徴とする冶金容器のストッ
   パー及び／又は上ノズル。
5. 【請求項５】 酸素イオン伝導体が、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
   有し、残部ジルコニア及び不可避不純物であることを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冶金容器の
   ストッパー及び／又は上ノズル。
6. 【請求項６】 酸素イオン伝導体が、ストッパーを遮断
   したときにストッパーと接する部分を含んで前記部材を
   周回させたものであり、該酸素イオン伝導体の厚みが３
   ０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の上
   ノズル。
7. 【請求項７】 酸素イオン伝導体が、ストッパーを遮断
   したときに前記上ノズルと接する部分を含んで配置さ
   れ、該酸素イオン伝導体の厚みが３０ｍｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のストッパー。
8. 【請求項８】 接点電極の材質がフェライト系ステンレ
   ス鋼であることを特徴とする請求項４に記載の冶金容器
   のストッパー及び／又は上ノズル。
9. 【請求項９】 ストッパー、上ノズル、羽口レンガの１
   又は２以上に埋め込まれた対極電極は、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であ
   り、その材質が実質鉄又はカーボン含有耐火物であるこ
   とを特徴とする請求項４に記載の冶金容器のストッパー
   及び／又は上ノズル。