JP2008296233A - 下部ノズル保持装置とそれに使用される下部ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】スライディングノズル装置の下プレートと下部ノズルとの間の接合面間（目地部）に隙間が発生することを確実に防止できる下部ノズル保持装置を提供すること。
【解決手段】下プレート収納金枠３に取り付けられ、下プレート６とは反対側の端部に３個以上のボルト受け部１３を有する円筒形の下部ノズルスリーブ１０と、下部ノズルスリーブ１０内に挿入可能であり、内面に下部ノズル４を保持するための突起を有し、下端部の外面にボルト受け部１３に対応して３個以上のガイド２３を有する円筒形の下部ノズルホルダー２０と、ガイド２３に挿通されてボルト受け部１３に螺着する３本以上のボルト５とを備え、ガイド２３がＵ字型溝を有し、下部ノズルホルダー２０を長手軸周りに回転させることにより、ボルト受け部１３に螺着したボルト５をＵ字型溝の開口部からガイド２３に挿通させることができるようにした下部ノズル保持装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、溶融金属の流量制御を行うためのスライディングノズル装置を構成する下プレートに下部ノズルを接合して保持する下部ノズル保持装置とそれに使用される下部ノズルに関する。

スライディングノズル装置は、溶融金属の流量制御を正確に行うことができるため、各種の溶融金属容器に広く利用されている。このスライディングノズル装置には、一般的に２〜３枚のプレートを使用し、一番下の下プレートの下面に下部ノズルが接合される。

一般的には図６及び図７に示すように、下部ノズル８０は、スライディングノズル装置７２の下プレート収納金枠７３に設けられた下部ノズルスリーブ７４と、これにバイオネット機構で螺着する下部ノズルホルダー７１とからなる下部ノズル保持装置により締め付け固定されている。具体的には、下部ノズルスリーブ７４の内面に螺旋溝７５が形成され、下部ノズルホルダー７１には螺旋溝７５に螺合する３個のコッター７６が形成されている。そして、下部ノズル８０を装着する際には、下部ノズルホルダー７１に下部ノズル８０を収納した状態で、下部ノズルホルダー７１の３個のコッター７６を下部ノズルスリーブ７４の３条の螺旋溝７５に嵌入させて所定方向に回転させることで下部ノズルホルダー７１を下部ノズルスリーブ７４へ螺着する。この際、ハンマーで取手７７をかなり強く叩いて締め付ける。これにより、下部ノズルホルダー７１の上端面が下部ノズル８０の顎部を押し付けるため、下部ノズル８０を下プレートに強く押し付けて接合することができる。

また、一般的に下プレートと下部ノズルの間の接合面間（目地部）にはモルタルやシール材等の目地材が充填され、隙間からのエアー吸い込みや溶融金属の漏れを防止している。しかしながら、繰り返し使用されると、接合面間の目地材が収縮したり、周囲の耐火物や金物の膨張収縮により、接合面間に隙間が発生することがある。すると、隙間からエアーを吸い込んだり、あるいは溶融金属が漏れる場合があり非常に危険である。さらに、隙間の発生により下部ノズルスリーブと下部ノズルホルダーとの接触部の拘束力がなくなるので、下部ノズルホルダーが緩んで下部ノズルとともに落下することもある。この接合面の隙間の発生を防止するために、一般的には、１回あるいは数回の使用毎にハンマーで叩いて下部ノズルホルダーの増し締めを行っている。

前記隙間の発生を防止するために、本願出願人は、先に特許文献１において、下部ノズルの顎部と下部ノズルホルダーの先端面との間に弾性リングを装着した接合面間の隙間防止構造を開示した。これにより、接合面間の目地材が収縮したり、周囲の耐火物や金物の膨張収縮による隙間が発生しても、弾性リングの付勢力により隙間の発生を防止することができる。

しかしながら、この構造のものでは、下部ノズルからの力を弾性リングで直接受けるため、ロングノズル着脱時などに下部ノズルに外力がかかった際に、弾性リングにその反発力以上の力がかかれば、接合面間に隙間が発生する恐れがある。また、弾性リングの径が大きいため熱による歪を受けやすく、下部ノズルへの押し付け力が不均一になるので接合面間が開きやすくなるという問題もある。

また、下部ノズルを装着した下部ノズルホルダーを下部ノズルスリーブに螺着するために設けられているコッターの幅は平均して３０ｍｍ程度であり、下部ノズルホルダーの外面（外径：１５０〜２５０ｍｍ程度）に対して下部ノズルスリーブへの螺着面積が非常に小さいため、締め付け時のバランスに劣り下部ノズルの上面を水平にしにくいという問題もある。

さらに、下部ノズルホルダーは、これをハンマーで強く叩いて締め付けるため、大きな力を受けて各部が歪みやすい。とくに下部ノズルと接触している上端部、あるいは下部ノズルスリーブに螺着しているコッターはより大きな力を受けるため大きく変形しやすい。変形した下部ノズルホルダーをそのまま使用し続けると下部ノズルと下プレートとの接合部の密着性が悪くなってその接合面間に隙間が発生し、その隙間から溶鋼中へ空気が侵入したり、あるいは隙間から溶鋼が漏れる危険性もある。
特開平１０−５８１２４号公報

本発明が解決しようとする課題は、スライディングノズル装置の下プレートと下部ノズルとの間の接合面間（目地部）に隙間が発生することを確実に防止できる下部ノズル保持装置とこれに使用される下部ノズルを提供することである。

本発明の下部ノズル保持装置は、スライディングノズル装置の下プレートに下部ノズルを接合して保持する下部ノズル保持装置であって、下プレートを保持する下プレート収納金枠に取り付けられ、下プレートとは反対側の端部に３個以上のボルト受け部を有する円筒形の下部ノズルスリーブと、この下部ノズルスリーブ内に挿入可能であり、内面に下部ノズルを保持するための保持部を有し、下端部の外面に前記ボルト受け部に対応して３個以上のガイドを有する円筒形の下部ノズルホルダーと、ガイドに挿通されてボルト受け部に螺着する３本以上のボルトとを備え、ガイドがＵ字型溝を有し、下部ノズルホルダーを長手軸周りに回転させることにより、ボルト受け部に螺着したボルトをＵ字型溝の開口部からガイドに挿通させることができるようにしたことを特徴とするものである。

この本発明の下部ノズル保持装置では、下部ノズルを保持した下部ノズルホルダーを、下部ノズルスリーブに装着した状態において、下部ノズルホルダーと下部ノズルスリーブとの間に長手軸方向で３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の隙間があるようにすることが好ましい。

また、本発明の下部ノズルは、上記本発明の下部ノズル保持装置に使用される下部ノズルであって、上端部側に大径外周部を有し、この大径外周部の下端の受け部に下部ノズルホルダーの保持部が係合することにより下部ノズルホルダーに保持され、大径外周部の長さＬ１とノズルの全長Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２が０．５５以上０．８５以下であることを特徴とするものである。

本発明の下部ノズル保持装置は、下部ノズルホルダーを下部ノズルスリーブにボルトで固定する構造であるため、下部ノズルホルダーを下部ノズルスリーブに固定する際に従来のように下部ノズルホルダーをハンマーで強く叩く必要がなく、下部ノズルホルダーに衝撃を与えることがない。したがって、下部ノズルホルダーの歪の発生を抑制することができ、下部ノズルの接合面を下プレートの接合面と常にほぼ平行に近い状態にすることができるので、その接合面間（目地部）の厚みのバラツキが無くなる。

また、３本以上のボルトを使用しているため、バイオネット機構による螺合構造と比較すると、ネジ溝が連続して密に存在するため、下部ノズルと下プレートとの接合面の平行度の精度が高くなり、シール性が向上する。

これらによって、本発明の下部ノズル保持装置は、下プレートと下部ノズルとの間の接合面間（目地部）に隙間が発生することを確実に防止でき、隙間の発生に起因する空気の巻き込みなどのトラブル発生を抑制することができる。

また、本発明の下部ノズル保持装置は、上述のとおり、下部ノズルホルダーを下部ノズルスリーブにボルトで固定する構造であるため、例えば下部ノズルホルダーを直接下プレート収納金枠へ着脱する場合と比べると下部ノズルホルダー着脱作業時の熱の影響が少なく安全性が高い。さらに、下部ノズルスリーブはスライディングノズル装置から下側に飛び出しているため、下部ノズルホルダーの着脱作業及びボルトの締め付け作業も簡単に行うことができ作業性も良好である。

さらに、ガイドがＵ字型溝を有し、下部ノズルホルダーを長手軸周りに回転させることにより、ボルト受け部に螺着したボルトをＵ字型溝の開口部からガイドに挿通させることができるようにしたので、ボルトをガイドに挿通させる作業も、下部ノズルホルダーを回転させるだけで簡単に行うことができ、下部ノズルホルダーの仮押さえや位置決め等の煩雑な作業の負担を軽減することができる。

また、下部ノズルを保持した下部ノズルホルダーを、下部ノズルスリーブに装着した状態において、下部ノズルホルダーと下部ノズルスリーブとの間に長手軸方向で３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の隙間があるようにすることで、下部ノズルの長さ寸法のバラツキに対応できるとともに、増し締め代を確保することができる。

本発明の下部ノズルは、大径外周部の長さＬ１とノズルの全長Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２を０．５５以上０．８５以下とすることで、下部ノズルホルダーの突起による下部ノズルの保持位置を適正な高さに設定しているので、ロングノズルとの接合等に起因する水平方向の揺れを抑制することができ、下部ノズルと下プレート間の密着性を高めることができる。また、下部ノズルにおける水平方向の亀裂発生、あるいはこの亀裂を原因とする割れを抑制することができる。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の下部ノズル保持装置の縦断面図、図２はその底面図、図３は図２におけるＡ-Ａ矢視図である。図４は図１の下部ノズル保持装置に使用している下部ノズルホルダーの縦断面図、図５はその平面図である。

図１及び図２において、下部ノズル保持装置１はスライディングノズル装置２の下プレート収納金枠３に取り付けられている。すなわち、下部ノズル保持装置１は、下プレート収納金枠３に取り付けられた下部ノズルスリーブ１０と、この下部ノズルスリーブ１０に挿入され下部ノズル４を保持している下部ノズルホルダー２０と、下部ノズルホルダー２０を下部ノズルスリーブ１０に固定するためのボルト５とからなる。

下部ノズルスリーブ１０は、円筒形で下プレート６側にフランジ部１１を有している。このフランジ部１１は下プレート収納金枠３に図示しないネジで固定されている。下プレート収納金枠３には下プレート６が保持されている。下部ノズルスリーブ１０内面の上方（下プレート６側）は、下部ノズル４の芯ずれを防止するために内径を小さくした内径縮小部１２としている。この内径縮小部１２の内径は、使用する下部ノズル４の外径よりやや大きい寸法になっている。具体的には内径縮小部１２の内径は、下部ノズル４の外径に対して２ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲で大きくしている。２ｍｍ未満の場合には、下部ノズル４の製造時の寸法のバラツキに対応できず、８ｍｍを超えると下部ノズル４の芯ずれが発生しやすくなる。

図３に示すように、下部ノズルスリーブ１０の下プレート６とは反対側の端部、すなわち下部ノズルスリーブ１０の下端部の外面には、ボルト受け部としてのナット１３が下部ノズルスリーブ１０の中心軸を中心とした同心円状に均等な間隔で４個溶接されている。なお、下部ノズルスリーブ１０のスリーブ本体の下端部に雌ネジ溝を設けて下端面に開口させ、ボルト受け部とすることもできる。

下部ノズルホルダー２０は、内部に下部ノズル４を保持した状態で約上半分が下部ノズルスリーブ１０の内側へ入っている。このとき、下部ノズルホルダー２０と下部ノズルスリーブ１０との隙間は芯ずれ防止のため片側で１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲としている。下部ノズルホルダー２０は、下部ノズル４を保持するための保持部として、内面にリング状に突出した突起２１を有している（図１参照）。

また図４及び図５に示すように、下部ノズルホルダー２０は、下プレート６とは反対側の端部の外面の４箇所にＵ字型溝２２を持つガイド２３を有している。この４個のガイド２３は、均等な間隔で同一円周上に配置され、しかも４個のＵ字型溝２２のそれぞれの中心が下部ノズルスリーブ１０の４個のナット１３のネジ孔のそれぞれの中心軸と一致できるように配置されている。ここでＵ字型溝２２の中心とは溝の水平断面において、溝の内接円の中心とする。そしてこのＵ字型溝２２にボルト５が通り、下部ノズルスリーブ１０に設けたナット１３に螺合している。このＵ字型溝２２は、その開口部の方向が右回転方向になるように、しかもこの溝の幅はボルト５の外径よりもやや大きくなっている。

図３に示すように、下部ノズル４を保持した下部ノズルホルダー２０を、下部ノズルスリーブ１０に装着した状態では、下部ノズルホルダー２０の上端面と下部ノズルスリーブ１０の内径縮小部１２の下端面との間には隙間が存在する。この隙間がない、すなわち下部ノズルスリーブ１０の上端面が下部ノズルホルダー２０に当接すると、下部ノズル４の製造時の長さ寸法のバラツキや増し締め代の確保の点から問題がある。同様な理由からガイド２３の上端面と下部ノズルスリーブ１０の下端面との間にも隙間を確保している。これらの隙間の長さは３ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましい。３ｍｍ未満の場合には下部ノズルの長さ寸法のバラツキに対応することができない。５０ｍｍを超えると下部ノズルスリーブ１０の内面と下部ノズルホルダー２０の外面との接触可能部の長さが不十分となる。

ボルト５は先端に雄ネジ溝５１を有し、反対側には外径の大きな六角形の頭５２を持つ一般的なボルトである。

図１に示すように下部ノズル４は、上端部側に大径外周部４２を有し、この大径外周部４２の下端の受け部４１に下部ノズルホルダー２０の突起２１が下方から係合することにより下部ノズルホルダーに保持され、上端面が下プレート６に接合している。この下部ノズル４は、その大径外周部４２の長さがＬ１＝２４０ｍｍ、ノズルの全長がＬ２＝３５０ｍｍで、Ｌ１／Ｌ２は０．６９である。下部ノズル４はその下側にロングノズルあるいは浸漬ノズルなどと接続されて使用される。これらのノズルは大きいものは長さが１ｍ以上にもなり使用中には溶鋼流等の力を受けるため振動している。このため、下部ノズルは使用中、常にロングノズルや浸漬ノズルからの力を受けている。この力のなかでも水平方向の力は、下部ノズル４と下プレート６との間の目地部に隙間を発生させやすい。そして、下部ノズル４の保持位置が上方に行く程、てこの支点が目地部に近くなり隙間を発生させる力が大きくなる。そこで、とくに下部ノズル４の全長が長い場合には、下部ノズル４においてできるだけ保持位置を下げることで、ロングノズル等から受ける水平方向の力の影響を少なくし、目地部の隙間の発生を抑制することができる。また、下部ノズル４の水平方向の亀裂や、これに起因する割れも防止することができる。以上の観点から、Ｌ１／Ｌ２は０．５５以上０．８５以下であることが好ましい。０．５５未満では、前記振動による影響が大きくなり、０．８５を超えるとロングノズルや浸漬ノズルとの接合代が不足する。この関係は、下部ノズルの全長が２５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下のタイプに適用するとより好ましい。

次に、下部ノズル４の取り付け方法について説明する。一般的に、耐火物の交換時には取鍋を９０度倒して作業するため、スライディングノズル装置はノズル孔の軸心がほぼ水平になった状態で行う。

まず、あらかじめ、下部ノズルスリーブ１０のボルト受け部（ナット１３）に４本のボルト５を螺合しておく。次に、下部ノズル４の上端面にモルタル等を塗布して下プレート６に押し付ける。このとき、下部ノズル４を下部ノズルスリーブ１０の内面に接触させることでその荷重を下部ノズルスリーブ１０で受けることができる。また、下部ノズルスリーブ１０内面の下プレート側は内径縮小部１２となっており、下部ノズル４との隙間は小さくなっている。すなわち、内径縮小部１２は下部ノズル４の取り付け時にノズル孔の軸心のずれを防止するためのガイドになっている。

下部ノズル４を押し込んだ後、下部ノズルホルダー２０を、下部ノズル４と下部ノズルスリーブ１０との間の隙間に挿入する。そして、下部ノズルホルダー２０を手で押えながら長手軸周りに右回転させる。これによって各ボルト５が対応する各ガイド２３のＵ字型溝２２の開口部から各ガイド２３内に入り込み、各ボルト５が各ガイド２３に挿通された状態となる。その後、各ボルト５を締めることで下部ノズル４が下プレート６に接合し保持固定される。下部ノズル４の締め付け位置については、ガイド２３とボルト受け部（ナット１３）との間の隙間を計測することである程度把握することができる。また、下部ノズル４の傾きはこの隙間により目視で知ることができる。

本発明の下部ノズル保持装置の縦断面図である。 図１の下部ノズル保持装置の底面図である。 図２におけるＡ-Ａ矢視図である。 図１の下部ノズル保持装置に使用している下部ノズルホルダーの縦断面図である。 図４の下部ノズルホルダーの平面図である。 従来のスライディングノズル装置における下部ノズルの取り付け状態を示す縦断面図である。 従来のスライディングノズル装置における下部ノズルの取り付け要領を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 下部ノズル保持装置
２ スライディングノズル装置
３ 下プレート収納金枠
４ 下部ノズル
４１ 受け部
４２ 大径外周部
５ ボルト
５１ 雄ネジ溝
５２ 頭
６ 下プレート
１０ 下部ノズルスリーブ
１１ フランジ部
１２ 内径縮小部
１３ ナット
２０ 下部ノズルホルダー
２１ 突起
２２ Ｕ字型溝
２３ ガイド

Claims (3)

1. スライディングノズル装置の下プレートに下部ノズルを接合して保持する下部ノズル保持装置であって、
   下プレートを保持する下プレート収納金枠に取り付けられ、下プレートとは反対側の端部に３個以上のボルト受け部を有する円筒形の下部ノズルスリーブと、
   この下部ノズルスリーブ内に挿入可能であり、内面に下部ノズルを保持するための保持部を有し、下端部の外面に前記ボルト受け部に対応して３個以上のガイドを有する円筒形の下部ノズルホルダーと、
   ガイドに挿通されてボルト受け部に螺着する３本以上のボルトとを備え、
   ガイドがＵ字型溝を有し、下部ノズルホルダーを長手軸周りに回転させることにより、ボルト受け部に螺着したボルトをＵ字型溝の開口部からガイドに挿通させることができるようにした下部ノズル保持装置。
2. 下部ノズルを保持した下部ノズルホルダーを、下部ノズルスリーブに装着した状態において、下部ノズルホルダーと下部ノズルスリーブとの間に長手軸方向で３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の隙間がある請求項１に記載の下部ノズル保持装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の下部ノズル保持装置に使用される下部ノズルであって、
   上端部側に大径外周部を有し、この大径外周部の下端の受け部に下部ノズルホルダーの保持部が係合することにより下部ノズルホルダーに保持され、
   大径外周部の長さＬ１とノズルの全長Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２が０．５５以上０．８５以下である下部ノズル。

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