JP2012200746A - Upper nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融金属の流量制御を行うスライディングノズル装置の上プレートの上面に接合される上ノズルに関する。 The present invention relates to an upper nozzle joined to the upper surface of an upper plate of a sliding nozzle device that controls the flow rate of molten metal.
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。スライディングノズル装置は、一般的に2〜3枚のプレートを備え、一番上の上プレートの上面に上ノズルが接合される。 Since the sliding nozzle device can accurately control the flow rate of the molten metal, it is widely used in various molten metal containers. The sliding nozzle device generally includes two to three plates, and the upper nozzle is joined to the upper surface of the uppermost upper plate.
上ノズルとしては、そのノズル孔を通過する溶融金属流にガスを吹き込むためにガス吹き込み用耐火物を備えたものが知られている(例えば特許文献1)。ガス吹き込み用耐火物からノズル孔に向けてガスを吹き込むことで、上ノズルのノズル孔の壁面、及びスライディングノズル装置の下面側に接合される下ノズルや浸漬ノズルのノズル孔の壁面にアルミナ等の介在物が付着することを防止する。 As the upper nozzle, one having a refractory for gas blowing in order to blow gas into a molten metal flow passing through the nozzle hole is known (for example, Patent Document 1). By blowing the gas from the gas blowing refractory toward the nozzle hole, alumina or the like is applied to the wall surface of the nozzle hole of the upper nozzle and the wall surface of the nozzle hole of the lower nozzle or immersion nozzle joined to the lower surface side of the sliding nozzle device. Prevent inclusions from adhering.
このようなガス吹き込み用耐火物を備えた上ノズルの従来例を図4に示す。上ノズル10Dのノズル本体11は耐火れんがからなり、そのノズル本体11のノズル孔12側の下部にガス吹き込み用耐火物13が組み込まれている。ガス吹き込み用耐火物13は、その外側面全体と上面及び下面の一部が金属板14で包囲されている。金属板14とガス吹き込み用耐火物13との接合部分にはモルタル15が施工される。また、金属板14とガス吹き込み用耐火物13との間にはガスプール16が設けられ、このガスプール16にガス導管17を接続してガスを供給する。ガスプール16にガス吹き込み用耐火物13のスリット13aが連通しており、スリット13aからノズル孔12に向けてガスが吹き込まれる。
FIG. 4 shows a conventional example of an upper nozzle provided with such a refractory for blowing gas. The
ガス吹き込み用耐火物13は、ノズル本体11への組み込みを容易に行うことができるように、ノズル本体11の下方の開口部から装着するようにしている。このため、ガス吹き込み用耐火物13の下面は上ノズル10Dの下面側に露出する。したがって、上ノズル10Dをスライディングノズル装置の上プレート20に接合する際には、ガス吹き込み用耐火物13の下面が上プレート20の上面にモルタル21を介して接合される。なお、金属板14とノズル本体11との間にもモルタル15が施工される。
The gas blowing refractory 13 is mounted from the opening below the
しかし、上ノズル10Dでは、ガス吹き込み用耐火物13を金属板14で包囲することで、ガスリークを抑えるようにしているものの、実操業においては、依然としてガスリークが原因と見られる吹き込みガスの背圧の経時的な低下が発生しているのが現状である。
However, in the
本発明が解決しようとする課題は、ガス吹き込み用耐火物を備えた上ノズルにおいて、吹き込みガスの背圧の低下を抑制することにある、 The problem to be solved by the present invention is to suppress a decrease in the back pressure of the blown gas in the upper nozzle provided with the refractory for blowing gas,
本発明者が実際に図4に示す上ノズル10Dを実操業に供し、使用後の上ノズル10Dを観察したところ、金属板14の側面がガスプール16側に大きく変形していることから、ガスリークのおもな原因は金属板14の熱膨張であると考えられた。すなわち、金属板14は耐火物よりも熱膨張率が大きいため、金属板14が使用中に大きく熱膨張し、モルタルシールを壊して隙間が生じ、その隙間を経路としてガスリークが発生すると考えられた。
When the present inventor actually used the
本発明者は、この金属板14の熱膨張による隙間の発生現象に着目して検討を重ねた。その結果、金属板14の上面及び側面は、耐火れんがからなるノズル本体11で押さえ込まれているので、その部分にガスリークの原因となる隙間が発生する可能性は低く、ガスリークの原因となる隙間は、金属板14の下面側で発生しやすいと考えられた。すなわち、金属板14の下面側には、モルタル21が介在しており、このモルタル21としては、従来、上ノズル10Dの交換作業を容易にするため、低強度及び低接着性で作業性に優れたモルタルが使用されている。作業性を得るためには、水分が多くなるため、気孔率が高く、つぶれやすくなることから、金属板14が下方に膨張したときに押しつぶされ、その結果、金属板14の下面と上プレート20の上面との間に隙間が発生し、その隙間を経路としてガスリークが発生すると考えられた。
The present inventor has repeatedly studied paying attention to the generation phenomenon of the gap due to the thermal expansion of the
そこで、本発明者は、金属板14が下方に膨張したときに押しつぶされないモルタルを使用することで、ガスリークを抑制しようと考え、本発明を完成させるに至った。
Then, this inventor thought that it was going to suppress gas leak by using the mortar which is not crushed when the
すなわち、本発明は、少なくとも外側面を金属板で包囲したガス吹き込み用耐火物を備え、このガス吹き込み用耐火物の下面がスライディングノズル装置の上プレートの上面にモルタルを介して接合される上ノズルにおいて、少なくとも前記金属板の下面に面する部分に、金属Al及びCを含有する高強度モルタルを配置したことを特徴とする。 That is, the present invention includes a gas blowing refractory having at least an outer surface surrounded by a metal plate, and an upper nozzle in which a lower surface of the gas blowing refractory is joined to an upper surface of an upper plate of a sliding nozzle device via a mortar. The high strength mortar containing metal Al and C is arranged at least on the part facing the lower surface of the metal plate.
金属Al及びCを含有するモルタルは、操業時に溶融金属から受ける熱によって、金属AlとCとが反応し、Al−C系のボンドを形成する。このため、粘土系や水ガラス系など、耐火物で一般的に使用されるモルタルに比べて高強度となる。そこで本発明では、金属Al及びCを含有するモルタルを「高強度モルタル」という。 The mortar containing metals Al and C reacts with the metal Al and C by heat received from the molten metal during operation to form an Al—C bond. For this reason, it becomes high intensity | strength compared with the mortar generally used with refractories, such as a clay type | system | group and a water glass type | system | group. Therefore, in the present invention, the mortar containing metal Al and C is referred to as “high strength mortar”.
本発明において高強度モルタルは、金属板の下面とガス吹き込み用耐火物の下面とを跨ぐように設けた段差部に配置することが好ましい。また、この場合、高強度モルタルの施工厚みは3mm以上とすることが好ましい。 In the present invention, the high-strength mortar is preferably disposed in a stepped portion provided so as to straddle the lower surface of the metal plate and the lower surface of the gas blowing refractory. In this case, the construction thickness of the high-strength mortar is preferably 3 mm or more.
本発明において使用する高強度モルタルは金属Al及びCを含有するから、使用時に金属AlとCとが反応してAl−C系のセラミックボンドを形成し、高強度を発現する。これにより、使用時に金属板が下方に膨張することを抑え込むことができ、金属板の下面側においてガスリークの原因となる隙間が発生することを抑制できる。したがって、吹き込みガスの背圧の低下を抑制でき、操業の安定化を図ることができる。 Since the high-strength mortar used in the present invention contains metals Al and C, the metals Al and C react with each other to form an Al—C-based ceramic bond and develop high strength. Thereby, it can suppress that a metal plate expand | swells below at the time of use, and can suppress that the clearance gap which causes a gas leak in the lower surface side of a metal plate generate | occur | produces. Therefore, the fall of the back pressure of blowing gas can be suppressed and the operation can be stabilized.
図1は、本発明の上ノズルの一実施形態を示す。図1に示す上ノズル10Aのノズル本体11は耐火れんがからなり、そのノズル本体11のノズル孔12側の下部にガス吹き込み用耐火物13が組み込まれている。ガス吹き込み用耐火物13は、その外側面全体と上面及び下面の一部が金属板14で包囲されている。金属板14とガス吹き込み用耐火物13との接合部分にはモルタル15が施工される。また、金属板14とガス吹き込み用耐火物13との間にはガスプール16が設けられ、このガスプール16にガス導管17を接続してガスを供給する。ガスプール16にガス吹き込み用耐火物13のスリット13aが連通しており、スリット13aからノズル孔12に向けてガスが吹き込まれる。なお、金属板14とノズル本体11との間にもモルタル15が施工される。
FIG. 1 shows an embodiment of the upper nozzle of the present invention. The
ガス吹き込み用耐火物13は、ノズル本体11への組み込みを容易に行うことができるように、ノズル本体11の下方の開口部から装着するようにしている。このため、ガス吹き込み用耐火物13の下面は上ノズル10Aの下面側に露出する。したがって、上ノズル10Aをスライディングノズル装置の上プレート20に接合する際には、ガス吹き込み用耐火物13の下面が上プレート20の上面にモルタルを介して接合される。
The
本実施形態では、このモルタルとして、金属Al及びCを含有する高強度モルタル18を施工する。高強度モルタル18の金属Al及びCの含有量は、使用時の受熱によりAl−C系のセラミックボンドが形成される量であればよいが、十分な量のセラミックボンドを形成するには、金属Al含有量は5〜15質量%、C含有量は5〜10質量%であることが好ましい。また、高強度モルタル18の施工厚みは2〜3mm程度である。
In this embodiment,
ノズル本体11としては、アルミナ−カーボン質、高アルミナ質などの一般的に上ノズルとして使用されている耐火れんがを使用することができる。また、モルタル15としては、一般的に耐火物接合に使用される粘土を配合したモルタル等の低強度及び低接着性で作業性に優れたモルタルが使用される。
As the
図2は、本発明の上ノズルの他の実施形態を示す。図1に示した先の実施形態では、スライディングノズル装置の上プレート20の上面との界面全体に高強度モルタル18を配置したが、この場合、高強度モルタル18が高強度(高接着強度)を有するがゆえに、上ノズルをスライディングノズル装置の上プレート20から取り外すことが困難となる場合があり、例えば、上プレート20のみを交換し、上ノズルを再使用するといったことが困難になる場合がある。
FIG. 2 shows another embodiment of the upper nozzle of the present invention. In the previous embodiment shown in FIG. 1, the high-
そこで本実施形態では、金属板14の下面とガス吹き込み用耐火物13の下面とを跨ぐように段差部を設け、この段差部にのみ高強度モルタル18を配置し、これを、上プレートの上面にモルタル21を介して接合するようにしている。モルタル21としては、上述のモルタル15と同様に、一般的に耐火物接合に使用される粘土を配合したモルタル等の低強度及び低接着性で作業性に優れたモルタルを使用する。
Therefore, in the present embodiment, a stepped portion is provided so as to straddle the lower surface of the
本実施形態によれば、金属板14の下面とガス吹き込み用耐火物13の下面とを跨ぐように設けた段差部に配置された高強度モルタル18により、使用時に金属板14が下方に膨張することを抑え込むことができ、金属板14の下面側においてガスリークの原因となる隙間が発生することを抑制できる。また、上プレート20との接合部には通常のモルタル21が配置されているので、上ノズル10Bは、必要に応じて上プレート20から容易に取り外すことができる。
According to this embodiment, the
本実施形態において高強度モルタル18の施工厚みは、金属板14の膨張を確実に抑え込むようにするためには3mm以上とすることが好ましい。高強度モルタル18の施工厚みの上限はとくに限定されないが、現実的には10mm程度が上限である。
In the present embodiment, the construction thickness of the high-
図3は、本発明の上ノズルの他の実施形態を示す。図3に示す上ノズル10Cは、ノズル本体全体をホーラスれんがからなるガス吹き込み用耐火物13とし、その外側面全体と下面の一部を金属板14で包囲したものである。なお、金属板14とガス吹き込み用耐火物13との接合部分には、図示していないが、図1に示した実施形態で使用したモルタル15が施工される。
FIG. 3 shows another embodiment of the upper nozzle of the present invention. The upper nozzle 10 </ b> C shown in FIG. 3 is a gas blowing refractory 13 made of horus brick as a whole nozzle body, and the entire outer surface and a part of the lower surface are surrounded by a
金属板14とガス吹き込み用耐火物13との間にはガスプール16が設けられ、このガスプール16にガス導管17を接続してガスを供給する。ガスは、ポーラスれんがからなるガス吹き込み用耐火物13を通過し、ノズル孔12に向けて吹き込まれる。
A
この上ノズル10Cをスライディングノズル装置の上プレート20に接合する際には、ガス吹き込み用耐火物13の下面が上プレート20の上面にモルタル21を介して接合される。このとき、図2の実施形態と同様に、金属板14の下面とガス吹き込み用耐火物13の下面とを跨ぐように段差部を設け、この段差部にのみ高強度モルタル18を配置する。なお、段差部を設けずに、モルタル21の代わりに高強度モルタル18を使用して、上ノズル10Cを上プレート20に接合してもよい。
When the
(実施例1)
図1に示した上ノズルの構造において、高強度モルタル18として、金属Alを10質量%、Cを5質量%、アルミナを80質量%含有するモルタルAを上プレートと2mm目地でタンディッシュへ施工し、実操業に供した。100本すべての上ノズルとも、吹き込みガスの背圧の低下は発生しなかった。
Example 1
In the structure of the upper nozzle shown in FIG. 1, as a high-
(実施例2)
図2に示した上ノズルの構造において、高強度モルタル18として、上記モルタルAを上プレートと5mm目地でタンディッシュへ施工し、実操業に供した。100本すべての上ノズルとも、吹き込みガスの背圧の低下は発生しなかった。
(Example 2)
In the structure of the upper nozzle shown in FIG. 2, as the high-
(実施例3)
図2に示した上ノズルの構造において、高強度モルタル18として、金属Alを5質量%、Cを5質量%、アルミナを85質量%含有するモルタルBを上プレートと3mm目地でタンディッシュへ施工し、実操業に供した。100本すべての上ノズルとも、吹き込みガスの背圧の低下は発生しなかった。
(Example 3)
In the structure of the upper nozzle shown in FIG. 2, as a high-
(比較例1)
図4に示した従来の上ノズルの構造において、モルタル21として、金属Alを含有せず、Cを10質量%、アルミナを70質量%、シリカを15質量%含有するモルタルCを上プレートと2mm目地でタンディッシュへ施工し、実操業に供した。100本中、10本の上ノズルについて、吹き込みガスの背圧の低下が発生した。
(Comparative Example 1)
In the structure of the conventional upper nozzle shown in FIG. 4, the
なお、以上の実施例及び比較例において吹き込みガスの背圧が低下したか否かは、操業中に吹き込みガスの背圧が0.05MPa未満に低下したか否かで判定した。
In the above examples and comparative examples, whether or not the back pressure of the blown gas was lowered was determined by whether or not the back pressure of the blown gas was lowered to less than 0.05 MPa during the operation.
10A,10B,10C,10D 上ノズル
11 ノズル本体
12 ノズル孔
13 ガス吹き込み用耐火物
14 金属板
15 モルタル
16 ガスプール
17 ガス導管
18 高強度モルタル
20 上プレート
21 モルタル
10A, 10B, 10C,
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JP2000061595A (en) * | 1998-08-21 | 2000-02-29 | Nippon Steel Corp | Refractory formed body for blowing gas |
JP2005193281A (en) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Kurosaki Harima Corp | Upper nozzle with interior ring |
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