JP2003531728A - 耐火部品および不活性ガスを導入するための改良されたシーリングを有する組立品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガスを導入または運搬する手段（５，１６）と耐火部品の外壁から該ガス導入の手段（５，１６）へ前記ガスを配送する手段とを備えた耐火部品（１，１４）、および上記の耐火部品とガス配送ライン（９，１９）を含む組立品であって、ガス配送ラインの一端末が拡大断面の部分に取り付けてあり、前記一端末がシール（１２，２２）を拡大断面の部分の側壁に押し付けて保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、溶融状態の金属、例えば鋼の処理に用い、ガス供給に適合し、改良
されたシーリングを提供する耐火部品に関する。殊に、本発明は溶融状態の金属
の連続鋳造に使用される部品に関する。

【０００２】 液体金属の鋳造は、一般に、二つの連続した冶金容器の間に流路を形成する種
々の耐火部品を含む設備により行われるということは知られている。これらの耐
火部品は色々な機能を果たす、すなわち、液体金属の運搬、液体金属の冷却およ
び周囲雰囲気からの化学的攻撃からの保護、および適切な場合は液体金属を注入
する速度の制御の機能を果たす。これらの部品は、例えば、上部冶金容器の底部
と一体となるウエルブロック上に支持されるインナーノズル、浸漬導入ノズルま
たは注入シラウド、コレクターノズル、またはスライドバルブの固定あるいは可
動のプレートである。

【０００３】 注入流路を形成するこれらの色々な部品の間の継手表面は、周囲空気の潜在的
進入点を形成する。実際に、注入流路を経由する液体金属の流れのため、これら
の継手表面を経由する空気の進入を起こし実質的な負の圧力が生じる。この様な
空気（窒素と酸素）進入による鋳造金属の品質に及ぼす有害な影響は知られてお
り、この影響を防ぐために長期にわたり努力がなされて来た。

【０００４】 この技術の現状における既知の解決法の一つは、アルゴン等の不活性ガスを、
注入流路における二つの隣接する耐火部品の間の継手表面に導入することを含む
。この導入は、例えば、少なくとも部品の一つの表面にこの目的のために形成さ
れた溝により行われる。効果を挙げるために、可能な限りこの溝は注入オリフィ
スを囲み、正圧下の不活性ガスが注入流路への空気の進入を防ぐようにしなけれ
ばならない。最近、国際特許出願第９８/１７４２１号がこのシステムの改良を
提案し、この改良は、キャリアー流体（不活性ガスで有り得る）に懸濁させたシ
ーリング剤の付加的な導入を含み、その結果、鋳造中の二つの隣り合った表面の
間に現れ易いシーリング欠陥は直ちに除かれる。

【０００５】 技術の現状における別の既知の解決方法は不活性ガスを直接注入流路に導入し
、注入流路の全長に亘り周囲の空気による汚染に対する保護バリアーを形成する
ようにする操作を含む。この場合、液体金属中への不活性ガスの導入は、一般に
、注入流路の部分を形成する部品の多孔性壁を通した拡散により行われる。また
は別の既知の改変した方法においては、注入流路の周囲に配置された孔またはス
ロットの形状の一つあるいは二つ以上のオリフィスを経由した拡散により行われ
る。

【０００６】 さらに、不活性ガスが液体金属と機械的に作用し合うように不活性ガスを直接
注入流路に導入する方法は既知である。この型の不活性ガス導入の目的は、導入
点の下流に位置し、殊に液体金属流の侵食作用を受け易い、例えば、液体金属の
流速を制御するように設計されたスライドバルブの可動プレートの注入オリフィ
ス端部の様なある種の耐火部品の侵食を防止することである。不活性ガスを注入
流路に導入するもう一つの既知の効果は、この導入が注入流路の閉塞の問題を軽
減することである。実際に、アルミナ析出物が注入流路の壁に形成されることに
よる問題は、殊にアルミキルド鋼の鋳造の場合について長い間既知である。機械
的または熱的にこの型の閉塞が起こり得る点の下流に導入された不活性ガスは液
体金属を注入流路から分離し、その結果、この様な析出の形成を防ぐか減少させ
る。

【０００７】 最後に、問題の耐火部品を冷却するためにガスを導入することも可能である。
本発明は、また、溶融状態の金属塊を含む冶金容器の底部にガスを導入するのに
使用される多孔性プラグ等の部品とも関連することにも留意すべきである。

【０００８】 本発明の出願目的のために、“ガスの導入”なる表現は、従って、不活性ガス
を注入流路または冶金容器の底部へ直接導入させることおよび不活性ガス（また
は国際特許出願第９８/１７４２１号に記載されているようにキャリアー流体中
に懸濁させたシーリング剤）を液体金属の注入オリフィスを少なくとも部分的に
囲む溝を経由させて注入流路の二つの隣接した耐火部品の間の継手表面へ導入さ
せることの両方を指すか、または冷却ガスを導入させることを指す。

【０００９】 不活性ガスの導入のために設計した耐火部品は、一般にガスを導入（溝または
注入流路を経由した）の手段まで配送する手段を含む。しかしながら、ガス配送
の手段とガス導入の手段が隣接する相互に連通する部品（複数）（おそらく、こ
れらは介在する耐火部品により分離さえ出来る、本質的な特徴はガスが配送の手
段から導入の手段へ移送出来るということである）により提供されている耐火部
品の組立品は既知である。ガス配送手段とガス導入手段を備えた部品について言
及する本特許出願の目的のために、本出願は、ガス配送の手段とガス導入の手段
の両方を含む部品、または、ガス配送の手段および、ガス移送および/または別
の耐火部品により備えることができるガス導入の手段への連通の手段に適合する
部品に等しく言及する。

【００１０】 ガス配送手段は一般に耐火部品の外壁上の取入開口部を含み、ガス配送ライン
に接続されている。この配送ラインは、多分、熱輻射に対して保護された可撓性
パイプを経由して、鋳造設備の固定ガス供給回路に接続されている。通常は、該
耐火部品の製作中に、金属コネクターを取入開口部に装着する。耐火部品の構成
要素である耐火物質を焼結する際は、コネクターと耐火物質は一体の組立品を形
成する。ついで、コネクターをガス配送ラインにねじ込みにより（コネクターは
、耐火部品の外に突出した雄ねじ部分が取り付けてあり、この雄ねじ部分にライ
ンの雌ねじ端がねじ込まれるか、または、コネクターが雌ねじを持っており、こ
れにラインの雄ねじ端がねじ込まれる）、溶接により、または、機械的結合の色
々な手段により接続される。ガス配送のこれらの手段は以下の点で完全には満足
できない。第一に、ねじ山を付けた継手を気密に出来るか、特に、鋳造操作中に
設備が曝される非常な高温に気密のままで残れるかどうか明らかでない。第二に
、コネクターが作られた金属の膨張係数と耐火材の膨張係数の間に差があるため
に、コネクターと耐火材の間のシーリングの気密性が次第に劣化するのは避けら
れない。このシーリングの気密性のマイナス効果は３倍である。第一に、導入す
べきガスの量が大量になる（アルゴン等の不活性ガスが高価であることは既知で
ある）。第二に、上に示した様に、注入流路全体が周囲に対し負圧下にあるとす
るならば、これらの欠陥のある継手を経由して空気が引込まれる危険がある。第
三に、シーリングの気密性が失われる場合、システムに実際に導入されるガスの
量の正確な制御が失われ、完全に再現性のあるシステムを確立するのが不可能に
なる。

【００１１】 この状況を改善するために、例えば、コネクターのところに開口部を設けた金
属ケーシング中に耐火部品を“詰込む”こと、コネクターの機械的保持力を確保
し且つガス機密性を改良するための溶接こと等の色々な試みがなされて来た。こ
の“改良”に関連しては多くの欠点がすでに報告されている。例えば、コネクタ
ーが金属ケーシングと一体であるために、コネクターが耐火材から弛み、座中で
動く傾向がある。その結果、不活性ガスの損失を生じ、上に示した様に、空気が
液体金属に進入する。

【００１２】 より最近において、内部ノズルへの不活性ガスの配送についてのヨーロッパ特
許出願第７０３，０２８号により、非常に簡単な装置が提案された。この装置に
おいては、送ガスを受ける耐火部品の外表面には、不活性ガス配送ラインに接続
された接続部品が圧し付けて保持されるガス入り口開口部を設けている。適切な
場合は、部品と入り口開口部の間にシールを備えることも可能である。

【００１３】 この装置は状況を大いに改善するが、部品の表面における接続部品とガス入り
口開口部の間のシーリング気密性が完全には確保されない（たとえシールが部品
と開口部の間に取り付けて有っても）点において、この装置は完全には満足出来
ないということを出願者は観察した。

【００１４】 フランス特許第Ａ−２，７６３，０１２号から、下記の耐火部品は既知である
。ガスを導入または運搬する手段および耐火部品の外壁から該ガス導入の手段へ
このガスを配送する手段を備えた耐火部品であって、ガスを配送する手段が部品
の外壁から伸びる拡大断面の部分と、一端が拡大断面の部分の内部端末と連通し
，他端がガスを導入または運搬する手段と連通する減少断面の部分を含み、該部
品は、また、拡大断面の部分の内部端末に適合するシールを含み、該シールは拡
大断面の部分と減少断面の部分の間の連通オリフィスとに見合って、少なくとも
部分的にオリフィスを含む。

【００１５】 耐火部品のこの特別な配置のために、ガス配送ラインは該部品中により深く取
り付けられ、適切なシールをそこにはめ込んだ場合、二つのガス配送手段の間の
連通ばかりでなく、拡大断面の部分の壁においてもシーリングの気密性が確保さ
れる。ヨーロッパ特許出願第７０３，０２８号において開示された装置と比較し
てシーリング気密性の非常に実質的な改良（不活性ガスの消費の減少、空気進入
の減少および導入ガスの量の正確な制御）が観察された。然しながら、シーリン
グ気密性をなお改良することが望ましい。

【００１６】 本発明によると、シールは拡大部分の断面と実質的に類似な断面を示す。従っ
て、シールを適切な方法で押し付けて置くと、シールは拡大断面の部分の端末を
圧迫するだけでなく、後者の側壁をも圧迫し、その結果、より気密なシールを提
供する。

【００１７】 シールの厚さが拡大断面の部分の深さを越えないのが有利である。さもなけれ
ば、ガス配送ラインによる圧迫効果の下に、プラスチックシールは変形するに従
って配送手段の外側オリフィスの縁を圧迫し、シーリングの気密性は拡大断面の
部分の内部端末において、もはや確保されなくなる。

【００１８】 本発明の個別の実施態様によれば、拡大断面の部分の内部端末がオリフィスを
示す表面を形成し、このオリフィスを通じて拡大断面の部分と減少断面の部分が
連通している。この様にして、本質的に管状のガス配送ラインを使用することが
可能である。

【００１９】 有利なことには、拡大断面の部分は、作り易い実質的に円形の断面の穴から成
る。

【００２０】 拡大断面の部分の内部端末を形成する表面は平坦であり、穴の軸線に対して本
質的に直交するように提供することも可能である。この配置を達成するのは容易
であるばかりでなく、平行な要素を圧迫することにより配置が成される場合に、
そのシーリング気密性が改良される。

【００２１】 本発明の個別の態様によれば、シールの厚さが拡大断面の部分の深さを越えな
い。シールを耐火部品と一体に出来る点に留意すべきである。

【００２２】 有利なことであるが、シールは拡大部分の断面と実質的に類似な断面を示す。
従って、シールを適切に圧しつけて置くと、拡大断面の部分の端末を圧迫するだ
けでなく、後者の側壁をも圧迫し、その結果、より気密なシールを提供する。シ
ールの厚さが拡大断面の部分の深さを越えない事は必要欠くことが出来ない点で
ある。さもなければ、ガス配送ラインによる圧迫効果の下に、プラスチックシー
ルは変形するに従って配送手段の外側オリフィスの縁を圧迫し、シーリングの気
密性は拡大断面の部分の内部端末において、もはや確保されない。

【００２３】 好ましくは、シールは座金の形態をとる。然しながら、シールの要求される厚
みに依存するこの様な座金の積重ねを提供することが出来る。当業者は、シール
の最適な厚さを容易に決められる。

【００２４】 有利なことであるが、シールはプラスチック材料で作られており、操作温度で
圧力が加えられると、十分に変形出来、拡大断面の部分の端末の底部壁と側壁と
で気密なシールを形成する。粘土とグラファイトはこの様な使用には潜在的に適
当な材料であり、グラファイトは好ましい選択である。

【００２５】 本発明の別の態様によれば、本発明は上記の様な耐火部品とガス配送ラインを
含む組立部品に関連し、ガス配送ラインの一端は拡大断面の部分に取り付けられ
ており、拡大断面の部分が内部端末においてシールをその側壁に押し付けて保持
する。この様な組立品の利点はすでに上に述べた。

【００２６】 本発明の一つの実施態様によれば、耐火部品は、ガス配送手段の領域において
少なくとも部分的に耐火部品を覆う金属ケーシング（例えば、内部ノズルの場合
）またはバンド（例えば、スライドバルブプレートの場合）に適合させている。
この結果、配送ラインとケーシングまたはバンドの間に安定した連結部を形成す
る（溶接またはねじ込みにより）ことが可能であり、これにより、例えば、振動
がある場合、シーリングの気密性が偶発的に失われるのを避ける。

【００２７】 有利なことには、拡大断面の部分に取り付けてあるラインの端末はシールと気
密な継手を形成するように配置されている。例えば、端末は円錐または円錐台に
成形され、継手に“調和する”様に出来る。一つの変形としては、ラインの端末
にねじを切り、ラインを継手に“ねじ込む”様に出来る。セルフタッピング端末
の準備をしておき、シールにその場で完全に適合するねじ山が形成され、ライン
/シール継手が全く気密である様にすることも出来る。この変形によれば、ライ
ンの端末をシールにねじ込む動作はシールを拡大断面の部分の側壁に押し付ける
ことになり有利である。

【００２８】 最後に、本発明の最も特別な実施態様によれば、拡大断面の部分は十分に深く
、その結果、拡大断面の部分に取り付けられているラインの端末の熱膨張の影響
下に、シールへの圧迫が増加する。実際に、ラインを一度ケーシングまたはバン
ドに固定すると、ラインが膨張出来るのは、シールが存在する拡大断面の部分の
端末への方向のみである。

【００２９】 本発明を一層良く説明するために、これに限定するものでないが二つの実施例
を添付した図面を参照して以下に記載する。

【００３０】 図１は、注入流路３とプレート４を形成する耐火体２から成る内部ノズル１を
示す。内部ノズル１はまた、例えば、アルゴン等の不活性ガスを注入流路３に導
入する手段を含む。ガスを導入するこれらの手段は、例えば、耐火体２に形成さ
れる溝６に装着した多孔性材料のスリーブ５により形成される。この溝６はガス
配送の手段（７，８）と連結される。図１に示されるように、これらのガス配送
の手段はプレート４の上表面に出すことが出来る。ガス配送ラインの部分９もま
た、内部ノズルのプレート４を囲む金属ケーシング１０と共に示す。

【００３１】 図２は、内部ノズルのプレート４における、ガス入り口とガス配送手段の接続
の詳細を示す。これらのガス配送の手段は、オリフィス１１を経由して連通する
拡大断面の部分７と減少断面の部分８を含む。拡大断面の部分の内部端末には、
例えば、グラファイトのシール１２がはめ込まれている。拡大断面の部分７に取
付けられているガス配送ライン９の一端をも示す。環状溶接１３により、ライン
９がケーシング１０に固定されていることが判る。

【００３２】 図３は、金属注入用のオリフィス１５を示すスライドバルブの耐火プレート１
４を示す。このプレートは、注入オリフィス１５に外接する環状の溝２６を備え
、且つプレート１４に隣接する耐火部（図示しない）の表面と共に、これらの隣
接部分の間をガスを導入するための流路を形成する。この溝１６は、オリフィス
２１を経由して連通する拡大断面の部分１７と減少断面の部分１８を含むガス配
送手段に接続される。拡大断面の部分に取り付けられ且つスポット溶接２３によ
ってプレート１４の金属バンド２０に固定されたガス配送ライン１９をも示す。
組立品の加熱温度の影響下で、プレートを使用すると、スポット溶接２３とライ
ン１９の内部端末との間のライン１９の部分は、拡大部分１７の内部端末に向か
って膨張し、シール２２を押し付ける。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は内部ノズルの軸方向断面図である。

【図２】 図２は図１の円Ｉの拡大図である。

【図３】 図３はスライド弁プレートの軸方向断面図である。

【符号の説明】

１…内部ノズル ２…耐火体 ３…注入流路 ４…プレート ５…多孔性スリーブ ６…溝 ７…拡大断面の部分 ８…減少断面の部分 ９…ガス配送ライン １０…メタルケーシング １１…連通オリフィス １２…シール １３…溶接部 １４…プレート １５…プレートの注入オリフィス １６…ガス循環溝 １７…拡大断面の部分 １８…減少断面の部分 １９…ガス配送ライン ２０…金属バンド ２１…連通オリフィス ２２…シール ２３…溶接部

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年７月２日（２００２．７．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスを導入または運搬する手段（５，１６）および耐火部品
   の外壁から該ガス導入の手段（５，１６）へこのガスを配送する手段を備えた耐
   火部品（１，１４）であって、 ガスを配送する手段が、部品の外壁から伸びる拡大断面の部分（７，１７）と
   、一端が拡大断面の部分（７，１７）の内部端末と連通し，他端がガスを導入ま
   たは運搬する手段（５，１６）と連通する減少断面の部分（８，１８）を含み、
   該部品は、また、拡大断面の部分の内部端末に適合するシール（１２，２２）を
   含み、該シール（１２，２２）は拡大断面の部分と減少断面の部分の間の連通オ
   リフィス（１１，２１）とに見合って少なくとも部分的にオリフィスを含んでい
   る耐火部品において、 該耐火部品はシール（１２，２２）が拡大部分（７，１７）の断面と類似の断
   面を示すことを特徴とする、 ガスを導入または運搬する手段および耐火部品の外壁から該ガス導入の手段へ前
   記ガスを配送する手段を備えた耐火部品。
2. 【請求項２】 拡大断面の部分（７，１７）の内部端末がオリフィス（１１
   ，２１）を示す表面を形成し、このオリフィス（１１，２１）を通じて拡大断面
   の部分（７，１７）と減少断面の部分（８，１８）とが連通していることを特徴
   とする請求項１に記載の耐火部品。
3. 【請求項３】 拡大断面の部分（７，１７）が、実質的に円断面の穴からな
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火部品。
4. 【請求項４】 拡大断面の部分（７，１７）の内部端末を形成する表面は、
   平坦であり、且つ穴の軸線に対して本質的に直交することを特徴とする請求項３
   に記載の耐火部品。
5. 【請求項５】 シール（１２，２２）の厚さが、拡大断面（７，１７）の部
   分の深さを越えないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐火
   部品。
6. 【請求項６】 シール（１２，２２）が、プラスチック材料の一つまたは二
   つ以上の座金で構成されることを特徴とする請求項５に記載の耐火部品。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の耐火部品（１，１４）とガス配送
   ライン（９，１９）を含む組立品であって、 ガス配送ラインの一端末が、シール（１２，２２）を拡大断面の部分（７，１
   ７）の側壁に押し付けて保持することを特徴とする組立品。
8. 【請求項８】 耐火部品が金属ケーシング（１０）または金属バンド（２０
   ）を備え、ガス配送ライン（９，１９）が該ケーシングまたはバンドを貫通する
   か、あるいは該ケーシングまたはバンドと連続し、ラインとケーシングまたはバ
   ンドが固体連結されることを特徴とする請求項７の組立品。
9. 【請求項９】 耐火部品に取り付けたガス配送ライン（９、１９）の端末が
   、シール（１２，２２）と堅固な継手を形成するように配置されていることを特
   徴とする請求項７または８に記載の組立品。
10. 【請求項１０】 耐火部品に取り付けたガス配送ライン（９、１９）の端末
    が、シールと噛み合うねじ山を含むことを特徴とする請求項９に記載の組立品。
11. 【請求項１１】 耐火部品に取り付けたガス配送ライン（９、１９）の端末
    が、シール（１２，２２）となじむ円錐または円錐台に成形されていることを特
    徴とする請求項９に記載の組立品。
12. 【請求項１２】 拡大断面（７，１７）の部分が十分に深いために、該拡大
    断面の部分に取り付けたガス配送ライン（９，１９）の部分の膨張の影響下にシ
    ール（１２，２２）が、拡大断面の部分（７，１７）の内部端末および側壁に押
    し付けられることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の組立品。