JP2016140906A - バブリングプレート - Google Patents

Abstract

【課題】プレート本体の内孔に連通して環状に設けられた凹部に、ガス吹き込み機能を備えた円筒状の内挿体を、モルタルを介して嵌め込んだ構造を有するバブリングプレートにおいて、凹部内面と内挿体外面との間の目地部の、モルタルの充填不良又は組織不良を抑制することができる構造を提供すること。
【解決手段】内挿体１３が嵌め込まれる凹部１２の側壁部に凹部側壁テーパー面１２ａを設け、内挿体１３の外面に凹部側壁テーパー面１２ａとモルタルを介して対向して当接する内挿体側壁テーパー面１３ａを設け、かつ凹部底面１２ｂと内挿体底面１３ｂとの間の内孔縦軸方向の最短長さＧｂが、各テーパー面１２ａ、１３ａ間の内孔縦軸方向の最短長さＧｔより小さくなるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に溶鋼の流量制御を行うためのスライディングノズル装置の上プレートとして使用され、溶鋼通過経路としての内孔を通過する溶鋼中にガスを吹き込む機能を有するバブリングプレートに関する。

スライディングノズル装置の上プレートには、溶鋼中にガスを吹き込むために内孔側にガス吹き込み機能を備えた環状の内挿体を配置したバブリングプレートが多用されている（例えば特許文献１）。このバブリングプレートは鋳造中に、各プレート、下部ノズル、浸漬ノズル等の内孔（ノズル孔）にアルミナ等の介在物が付着することを防止するために、アルゴンガス等の不活性ガスを吹き込む。

このバブリングプレートは、一般的には図８に示すように、プレート本体１０の内孔１１の周縁に沿って内孔１１に連通して環状に設けられた凹部１２に、ガス吹き込み機能を備えた円筒状の内挿体１３をモルタル１４を介して嵌め込んだ構造を有する。そして、凹部１２の内面と内挿体１３の外面との間にモルタルを充填しない空隙をガスプール１５として設け、ガスプール１５に外部から金属パイプ１６を通じて不活性ガスを供給する。所定容量のガスプール１５を形成するため、内挿体１３は、その上下端部に比べて中央部の外径が小さく形成されている。また、内挿体１３の外面には、モルタルがガスプール１５にはみ出さないように環状の突起を設けることもある。

内挿体の形状は、一般的には図８の内挿体１３のようにほぼ単純な円筒型であったり、図９の内挿体１３のようにきのこ型（Ｔ字型）であったりするが、いずれの場合もプレート本体１０の凹部１２へのセットの際は、内挿体１３の外面上部と外面下部（底面）とにモルタルを塗布し、その内挿体１３を上方から凹部１２内に押し込み圧着させることで、内挿体１３を凹部１２に嵌め込み固定する。

しかし、図８のように円筒型の内挿体１３の場合、その底面に塗布されたモルタルは凹部１２の底面に圧着するため十分に充填されるが（図８のａ部）、外面上部に塗布されたモルタルは、内挿体１３が凹部１２の内面（縦壁面）と平行に動くだけで、十分に圧着されることはない（図８のｂ部）。その結果、図８のｂ部には圧着が不十分なモルタル目地が生じる。

また、図９のようにきのこ型（Ｔ字型）の内挿体１３の場合、その底面から上部水平面までの高さ寸法ｈ１と、凹部１２の深さ寸法ｈ２が精密に一致していないと、底面（図９のａ部）又は上部水平面（図９のｂ’部）のいずれかが先に圧着され、他方の圧着が不十分となってしまう。上記の高さ寸法ｈ１と深さ寸法ｈ２とを精密に一致させることは困難で、結果として圧着が不十分なモルタル目地が生じる。圧着が不十分なモルタル目地があると、そこからガス漏れが発生したり、その目地部に溶鋼が進入することとなる。

特開２００４−２６８１０６号公報

本発明が解決しようとする課題は、プレート本体の内孔に連通して環状に設けられた凹部に、ガス吹き込み機能を備えた円筒状の内挿体を、モルタルを介して嵌め込んだ構造を有するバブリングプレートにおいて、凹部内面と内挿体外面との間の目地部の、モルタルの充填不良又は組織不良を抑制することができる構造を提供することにある。

本発明は、次の１〜６のバブリングプレートである。

１．プレート本体の溶鋼通過経路としての内孔に連通して環状に設けられた凹部に、環状の内挿体を嵌め込んだ構造を有し、前記内挿体は前記プレート本体の内孔に連通する内孔を備え、前記内挿体の内孔面からガスを吹き込む機能を備えているバブリングプレートにおいて、
前記凹部の内面の側壁部の内孔縦方向の一部の領域にテーパー面（以下「凹部側壁テーパー面」という。）を備え、前記内挿体の外面は、前記凹部側壁テーパー面と前記凹部の底面（以下「凹部底面」という。）のそれぞれにモルタルを介して対向して当接しており、
かつ、前記凹部底面とこれにモルタルを介して対向して当接する前記内挿体の底面（以下「内挿体底面」という。）との間の内孔縦軸方向の最短長さＧｂと、前記凹部側壁テーパー面とこれにモルタルを介して対向して当接する前記内挿体の側壁部のテーパー面（以下「内挿体側壁テーパー面」という。）との間の内孔縦軸方向の最短長さＧｔが式１を満たしており、
前記凹部側壁テーパー面の、内孔縦方向中心軸に対する半径方向の角度（以下「θｏ」という。）（度）と、前記凹部底面の半径方向の一部又は全部の内孔縦方向中心軸に対する角度（以下「θｂ」という。）（度）が式２を満たしており、
前記凹部側壁テーパー面と前記内挿体側壁テーパー面とがモルタルを介して対向して当接する部分（以下「テーパー当接部」という。）と、前記凹部底面と前記内挿体底面とがモルタルを介して対向して当接する部分（以下「底面当接部」という。）との間に位置する側壁部分に、モルタルが充填されていない空隙からなるガスプールが形成されていることを特徴とするバブリングプレート。
Ｇｂ ＜ Ｇｔ ・・・・・・式１
０ ＜ （θｂ−θｏ） ＜ ９０ ・・・・・・式２

２．前記θｏが式３を満たす形状である、１に記載のバブリングプレート。
８０ ≧ θｏ ≧ １０ ・・・・・・式３

３．前記凹部側壁テーパー面の上方に、内孔縦方向中心軸に平行な面を備えている、１又は２に記載のバブリングプレート。

４．前記凹部側壁テーパー面の下方に、内孔側に張り出す段差部（以下「凹部側壁段差部」という。）を備え、前記内挿体側壁テーパー面の下方には、前記凹部側壁段差部の内径より小さく、前記凹部側壁段差部に嵌合して、かつ前記凹部側壁段差部より下方に延びる円筒形の外形の段差部（以下「内挿体側壁段差部」という。）を備えている、１から３のいずれかに記載のバブリングプレート。

５．前記凹部側壁段差部と前記内挿体側壁段差部との間の空隙の厚さＳｏは、前記テーパー当接部のモルタル層の最大厚さより小さく、前記内挿体側壁段差部の前記凹部側壁段差部より上方の長さＬｄは、前記底面当接部のモルタル層の最大厚さより長く、前記内挿体側壁段差部の前記凹部側壁段差部より下方の長さＬｏは、０（ゼロ）より大きい長さである、４に記載のバブリングプレート。

６．前記凹部底面の半径方向の最も外側の端部と前記凹部の側壁の下端部との間の屈曲部は、内孔縦方向中心軸を通過する縦方向断面において曲線又は直線のテーパーで連続した形状である、１から５のいずれかに記載のバブリングプレート。

本発明によれば、前記凹部の内面及び前記内挿体の外面が、それぞれモルタルを介して対向して当接するテーパー面を備えることから、内挿体を凹部内に押し込むときに、これらのテーパー面間（テーパー当接部）では従来の垂直面間に比べ内挿体の摺動距離が長くなるので、モルタルが十分に移動しつつ圧着される。また、底面当接部では、前記式１及び式２を満たすことからモルタルが十分に圧着される。これにより、本発明ではモルタルが十分に圧着されて目地を確実に充填することができ、モルタル目地からのガス漏れを抑えることができる。

これらにより本発明によれば、前記凹部の内面及び前記内挿体の外面、特に底面のモルタル目地（底面当接部）からのガス漏れ（底面のモルタル目地からの集中的なガスの吐出を含む）や、特に底面のモルタル目地からの溶鋼の進入による、ガスプールの閉塞ないしはガスの吐出不良又は吐出停止、さらにはこれらによるアルミナ等の鋼中介在物の内孔壁面への付着や内孔閉塞等を抑制又は防止することができる

さらに、凹部側壁段差部を設置する場合は、前記凹部側壁段差部と前記内挿体側壁段差部との間の空隙の厚さＳｏ（図５）に応じて、ガスプールにモルタルが進入する可能性を低減してガスの流通不全を防止することができ、また、内挿体の挿入作業時に内挿体を凹部中央に正確に設置しやすくすると共に、凹部と内挿体の縦方向中央軸が相対的に傾斜するようにずれることを抑制することができる。

本発明の一実施例によるバブリングプレートの全体を示す縦断面図である。 図１Ａのバブリングプレートを構成するプレート本体と内挿体を分解して示す縦断面図である。 図１ＡのＡ部の詳細を示す縦断面図である。 本発明の他の実施例によるバブリングプレートの要部（図１のＡ部に相当する部位）を示す縦断面図であって、テーパー当接部が上端部まであり、また底面当接部がほぼ水平の場合を示す縦断面図である。 本発明の他の実施例によるバブリングプレートの要部（図１のＡ部に相当する部位）を示す縦断面図であって、テーパー当接部の上方にほぼ垂直部分があり、また底面当接部がテーパーの場合を示す縦断面図である。 本発明の他の実施例によるバブリングプレートの要部（図１のＡ部に相当する部位）を示す縦断面図であって、底面当接部が外側半径方向に緩やかな曲線である曲面で構成される例を示す縦断面図である。 本発明の他の実施例によるバブリングプレートの要部（図１のＡ部に相当する部位）を示す縦断面図であって、底面当接部が外側半径方向に上方及び下方に傾斜する複数の曲線で構成された面が混在する例を示す縦断面図である。 本発明の他の実施例によるバブリングプレートの要部（図１のＡ部に相当する部位）を示す縦断面図である。 図４のバブリングプレートの要部を示す縦断面図であって、図４のｄ部（段差部）の詳細を示す図である。 （ａ）は、本発明のバブリングプレートにおいて、内挿体をプレート本体に装着する際の内挿体の装着方向等を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のｆ部における内挿体装着時のモルタルの挙動を支配するベクトルを示す図である。 図６（ａ）のｆ部におけるθｏと移動方向要素の分力との関係、θｏと圧着方向要素の分力との関係を示す図である。 従来のバブリングプレートの要部を示す縦断面図であって、図１のＡ部に相当する部位の詳細を示す図である（内挿体が円筒型の場合）。 従来のバブリングプレートの要部を示す縦断面図であって、図１のＡ部に相当する部位の詳細を示す図である（内挿体がきのこ型（Ｔ字型）の場合）。

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１Ａは、本発明の一実施例によるバブリングプレートの全体を示す縦断面図、図１Ｂは、図１Ａのバブリングプレートを構成するプレート本体と内挿体を分解して示す縦断面図である。このバブリングプレートは、スライディングノズル装置の上プレートに適用する例である。なお、上プレートにとどまらず、下プレートや他のノズルに適用することも可能である。

溶鋼通過経路である内孔１１は、プレート本体１０の凹部１２の下方から、凹部１２に嵌め込まれた内挿体１３を上下方向に連続して貫通する。凹部１２と内挿体１３とは、その横方向の断面における外形状は、その上下間のいずれの断面も、径は異なるものの基本的に内孔縦方向中心軸Ｚを中心とする円形である。

図２は、図１ＡのＡ部の詳細を示す縦断面図である。

プレート本体１０に、溶鋼を通過させるための内孔１１の上方、すなわち嵌め込んだ内挿体１３の内孔１１の周縁に沿って、上方及び内孔１１側が開放するように凹部１２が環状に設けられている。そして、この凹部１２に環状の内挿体１３が、側壁部の一部と底部にモルタル１４を介して当接する状態で嵌め込まれている。また、凹部１２の内面と内挿体１３の外面との間の一部にはモルタルを充填しない空隙がガスプール１５として設けられ、ガスプール１５に外部からの金属パイプ１６が通じ、金属パイプ１６により不活性ガスが供給される。内挿体１３はその内孔面からガスを吹き込む機能を備えており、金属パイプ１６により供給された不活性ガスがガスプール１５を経由して内挿体１３から内孔１１を通過する溶鋼中に吹き込まれる。内挿体１３はガス吹き込み機能を持たせるために、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ程度の径の一個又は複数個の貫通した細孔を有する緻密質の耐火物、又は少なくともガスプール部分に多孔質（見掛け気孔率が約２５％〜約３０％程度）の耐火物を含む耐火物構造体で構成する。

凹部１２の内面は、その側壁部１２ｃ（図１Ｂ参照）の内孔縦方向の一部の領域に、下方に向けて縮径するテーパー面（凹部側壁テーパー面）１２ａを有する。凹部側壁テーパー面１２ａは上方端部まで連続してもよく、また上方端部付近に内孔縦方向中心軸Ｚに平行すなわち縦方向断面上垂直な面（以下「上方端部の垂直面」ともいう。）を備えてもよい。この上方端部の垂直面を備えることで、内挿体１３を凹部１２に設置するにあたり、中央に設置しやすくなり、また水平度を高めやすくなる。

凹部側壁テーパー面１２ａの下方は垂直又は垂直に近い面となっており、この下方の垂直面はガスプール１５の内面を形成している。また、内挿体１３の外面も、その側壁部の一部に下方に向けて縮径するテーパー面（内挿体側壁テーパー面）１３ａを有する。内挿体側壁テーパー面１３ａの外形状は、基本的に凹部１２の内面（凹部側壁テーパー面１２ａ）に追随する、すなわちそれぞれ対応する上下位置において、凹部１２の内面よりも小さい径で、凹部１２にほぼ合致する形状となっている。そして、ガスプール１５付近を除いて、テーパー部、垂直部がある場合はその垂直部の一部又は全部、及び底部がモルタル１４を介して対向して当接している。

このように、本発明のバブリングプレートは、凹部１２と内挿体１３の嵌め合せにより各々が対向する、側壁部の下方に向けて縮径するテーパーを含む面（以下単に「側壁テーパー面」ともいう。）（１２ａと１３ａ）と、底部の水平方向（内孔縦方向中心軸Ｚに直角の方向、以下単に「水平方向」ともいう。）の面又はテーパー若しくは曲面を含む横方向の面（以下単に「底面」ともいう。）（１２ｂと１３ｂ）を有している。そして、前記側壁テーパー面の目地（テーパー当接部（図２のｃ部））と、前記底面の目地（底面当接部（図２のａ部））との間の側壁部にガスプール１５を有している。

本発明のバブリングプレートにおいては、凹部底面１２ｂとこれにモルタルを介して対向して当接する内挿体底面１３ｂとの間の内孔縦軸方向の最短長さＧｂ（図６参照）と、凹部側壁テーパー面１２ａとこれにモルタルを介して対向して当接する内挿体側壁テーパー面１３ａとの間の内孔縦軸方向の最短長さＧｔ（図６参照）が前記式１を満たす形状である。

この式１を満たす目的は、溶鋼に直接接触する面を有する底面当接部での目地モルタルを、溶鋼に直接接触する面を有さないテーパー当接部よりも優先して、欠陥無くかつ充分に圧着した状態で設置することにある。すなわち、前記Ｇｔが前記Ｇｂよりも大きいと、底部のモルタルを介した目地が側壁部でのモルタルを介した目地よりも強く圧着される（内挿体の挿入方向の力をそのまま受ける）ことになり、相対的に緻密化される傾向となって確定される。

ただし、このように底部を側壁部よりも優先して当接させると、側壁部の目地が底部の面での最短目地厚部分が有する内孔縦軸に対する角度と同じ（共に水平の場合を含む）である場合は、側壁部の目地モルタルには充填（モルタル中の組織を含む）不良部分や接着不良部分が生じる可能性がある。なお、側壁目地部が内孔縦軸方向と同じ（鉛直）方向である場合も側壁目地部のモルタルには、凹部内側面と内挿体外側面との間で圧着力（両面に直角方向の力、図６及び図７参照）が作用しないので、空隙等の組織の不良部分が生じる可能性がある。

そこで本発明では、底部を側壁部よりも優先して当接させることで、充填状態及び組織が良好で充分に圧着して両面への接着性を向上させた底部のモルタル目地を形成すると共に、側壁部の目地モルタルも充填不良部分がない良好な組織、前記底部よりは相対的に小さくても、凹部に内挿体を装着させるに充分な程度の接着性を得るために、凹部側壁テーパー面の内孔縦方向中心軸に対する半径方向の角度θｏと、凹部底面の内孔縦方向中心軸に対する半径方向の角度θｂとが前記式２を満たす形状とする（図３Ｂ参照）。

この式２は、凹部底面の角度θｂが凹部側壁テーパー面の角度θｏよりも大きく、かつ、凹部底面の角度θｂから凹部側壁テーパー面の角度θｏを差し引いた角度が９０度未満であることを示している。これを内孔縦軸に垂直な方向を基準にして言い換えると、少なくともＧｔ、Ｇｂ（各々最短長さ）部分において、凹部側壁テーパー面のテーパー角度（すなわち９０−θｏ）が、凹部底面のテーパー角度の絶対値（すなわち９０−θｂの絶対値）よりも大きい（急な傾斜の）関係にあること、同時に、凹部側壁テーパー面は必ず角度を有するテーパー形状であって、凹部底面はその凹部側壁テーパー面よりも小さい傾斜のテーパー又は水平形状であるということである。なお、前述の「凹部底面のテーパー角度の絶対値」とは、凹部底面のテーパー角度は水平方向を基準にしてそれよりも上方又は下方のどちらの方向に向いていてもよい、ということである。

以上の構造において、凹部１２内に内挿体１３を嵌め込む際は、内挿体１３の側壁テーパー面１３ａと底面１３ｂとにモルタルを塗布して内挿体１３を凹部１２内に、内孔縦軸方向下方に押し込む。この際、前記式１及び式２により、前記の側壁テーパー面の目地部（側壁テーパー面１２ａ、１３ａ間）では、前記底部の目地に比べて、内挿体１３の下方への移動に伴う圧縮力が目地の垂直方向成分と、それに直角の方向成分とに分散される（図６、図７参照）。

このような構造においては、そのモルタルの圧着時に、前記側壁テーパー面目地のモルタル変形能が前記底面目地のモルタル変形能よりも高くなる。すなわち、前記底面目地ではモルタルが十分に圧着されて充填不良部分等がない、密な組織の目地を形成することができ、前記側壁テーパー面での目地のモルタルは、ベクトル成分の分散にしたがって移動しやすくなっていて、前記側壁テーパー面に沿って拡散することがき、テーパー当接部の目地が底面当接部の目地の厚さを制限することはない。

なお、内挿体１３とプレート本体１０とで、（ア）前記θｏ部分（テーパー当接部）の角度が異なる場合はその小さい値の方、（イ）前記θｂ部分（底面当接部）の角度が異なる場合は、その大きい値の方を基準に前述の要件（式２）を満たせばよい。

θｏについてはさらに、式３の関係を満たすこと、すなわち、θｏの角度は１０度以上８０度以下であることが好ましい。

内挿体１３はプレート本体１０に対し、内孔の縦方向中心軸に沿って下方（前記軸方向に平行な方向、以下これを単に「縦軸方向」ともいう。）に押し付けられながら装着される。その際、θｏ度の角度を有する側壁テーパー面では、その目地のモルタルは、内挿体１３とプレート本体１０との当該目地を挟む直角の方向に圧着される（以下、この方向を単に「圧着方向」という。）。同時にそのテーパーの方向にも移動する（以下、この方向を単に「移動方向」という。）。この場合、テーパーの角度によって、モルタルの「圧着方向」と「移動方向」のバランスは変わる。

これら各方向への分散程度は、縦軸方向の移動長さをベクトル（図６のＦｓ）とみなして、圧着方向のベクトル（図６のＦｐ）と移動方向（図６のＦｍ）のベクトルとに分解した分力として表すことができる。これらの分力とθｏとの関係を図７に示す。図７の横軸はθｏの角度（度）を、縦軸はＦｓを１としたときの分力（指数）を表す。

図７に示すように、移動方向の要素Ｆｍはθｏが９０度未満の範囲で発生し、θｏが大きくなるにしたがって小さくなり、圧着方向の要素Ｆｐはθｏが０度を超える範囲で発生し、θｏが大きくなるにしたがって大きくなる。移動方向の要素Ｆｍは発生しさえすれば（存在しさえすれば）モルタルの移動はしやすくなるが、θｏが約８０度を超えると分力の指数が約０．１７以下になり、モルタルの移動性は低下傾向となる。一方、θｏが約１０度を下回ると移動方向の要素Ｆｍの分力の指数は１に近づき、モルタルは極めて移動しやすくなるが、圧着方向の要素Ｆｐの分力の指数が約０．１７以下になり、モルタルの密着性が低下傾向となる。ただし、圧着方向の要素Ｆｐの分力の指数だけに着目すると、従来技術ではθｏが０度の場合すなわち縦軸方向の目地で実施されている事実からも、圧着方向の要素Ｆｐの分力の指数が０でも、ガス漏れの危険性自体は低くはないと考えられるものの、内挿体の装着時の方法、モルタルの性状の調整等により、採用することは可能である。

本発明者らはθｏが約１０度以上約８０度以下について、その上下限値付近について各々数度の実験を行った。θｏが約５度ではモルタルがやや堅い、すなわちやや変形能が小さいと密着せずに空隙が発生することがあり、その空隙を排除するためにはモルタルをやや軟らかめに調整する必要があり、θｏが約１０度程度からは通常のモルタル軟度でも移動できると共に空隙の発生もほとんど無くなることを知見した。また、θｏが約８５度ではモルタルがやや堅い、すなわち、やや変形能が小さいと密着状態は良好であるが、内挿体を装着する際のモルタルの移動性が低下、すなわち内挿体装着に強い力を必要とし、しかも隅々まで十分に充填するために労力を要し、これら作業性を改善して容易に充分に充填をするためにはモルタルをやや軟らかめに調整する必要があり、θｏが約８０度程度から小さい角度では通常のモルタル軟度でも良好な作業性と充分な充填範囲を得られることを知見した。

これらの知見から、移動方向の要素Ｆｍと圧着方向の要素Ｆｐが、内挿体の装着時の作業の容易性（主として移動方向の要素Ｆｍに依存）、充填不良部分発生の抑制（主として圧着方向の要素Ｆｐに依存）等の観点から、相互に好ましい程度に存在するときのθｏが約１０度以上約８０度以下であることがわかる。

一方、凹部１２内での内挿体１３の高さ方向の位置は、底面のモルタル目地（凹部底面、内挿体底面間）の圧着後の位置により確実に規定される。これにより、底面のモルタル目地からのガス漏れ（底面のモルタル目地からの集中的なガスの吐出を含む）や、底面のモルタル目地の損耗による又は底面のモルタル目地内の空間等粗な組織部を経由して進入する、溶鋼によるガスプールの閉塞ないしはガスの吐出不良又は吐出停止、さらにはこれらによるアルミナ等の鋼中介在物の内孔壁面への付着や内孔閉塞等を抑制又は防止することができる。

この底面のモルタル目地は内挿体の高さ方向の位置を事実上規定することになるので、圧着時の寸法変化ができるだけ小さくなるように、底面（凹部底面及び内挿体底面）は、内孔縦方向中心軸に対して外側半径方向に約９０度、すなわちほぼ水平であることが好ましい。

ただし、この底面は水平以外の面であってもよく、外側半径方向の上方又は下方に向かうテーパー形状（図３Ｂ参照）又は緩やかな曲線形状（図３Ｃ参照）であってもよい。さらには、内孔縦方向中心軸から半径方向（外側方向）の面内にこれらが混在していてもよい（図３Ｄ参照）。このような複数の方向又は角度が混在する場合は、これらの混在面の中の｜θｂ−９０｜が最も大きい部分について前記式１及び前記式２を適用すればよい。なお、緩やかな曲線形状の場合はその曲線の始点と終点を結ぶ仮想の直線をテーパーとみなしてもよい。

この底面（凹部底面１２ｂ及び内挿体底面１３ｂ）の半径方向の最も外側の端部と前記凹部及び内挿体の側壁の下端部との間の屈曲部は、内孔縦方向の中心軸を通過する縦方向断面において曲線又は直線のテーパーで連続した形状であってもよい。このような形状である方が、約９０度で屈曲する場合よりも応力分散効果が高くなり、この屈曲部分での破壊等を抑制する効果が大きくなる。

また、例えば図３Ａを参照すると、凹部側壁テーパー面１２ａの角度θｏと、これにモルタルを介して対向して当接する内挿体側壁テーパー面１３ａの角度θｉとの相対的な関係は限定する必要はなく、どちらが大きくてもかまわない。しかし、凹部側壁テーパー面１２ａと内挿体側壁テーパー面１３ａが対向するために、またこれらの対向により形成されるモルタル目地の均一性を高めるためには、θｏとθｉとはできる限り同じ程度であることが好ましい。なお、この両者の角度が異なって、モルタル厚さに違いが生じる場合は、そのモルタル厚さがより小さい領域の方がモルタルの充填密度は高くなり、前記両者の角度の関係は、充填密度の高い部分がテーパー面の上方か下方かの違いとして現れる。ただし、θｉ＞θｏで、テーパー部の下端が拡大する構造の場合は、内挿体挿入時にモルタルがガスプールにまで進入する可能性がある。

さらに本発明では、例えば図４及び図５に示すように、凹部側壁テーパー面１２ａの下方に、内孔側に張り出す段差部（凹部側壁段差部）を備え、内挿体側壁テーパー面１３ａの下方には、前記凹部側壁段差部の内径より小さく、前記凹部側壁段差部に嵌合して、かつ前記凹部側壁段差部より下方に延びる円筒形の外形の段差部（内挿体側壁段差部）を備えることができる、

この段差構造においては、前記凹部側壁段差部と前記内挿体側壁段差部との間の空隙の厚さＳｏ（図５）は、ガスプールにモルタルが進入する可能性を低減する点から、凹部側壁テーパー面１２ａと内挿体側壁テーパー面１３ａとの間（テーパー当接部）のモルタル層の水平方向の最大厚さより小さいことが好ましい。また、前記内挿体側壁段差部の前記凹部側壁段差部より上方の長さＬｄ（図５）は、前記凹部底面と前記内挿体底面との間（底面当接部）におけるモルタルの圧着性を確保する点から、前記底面当接部のモルタル層の垂直方向の最大厚さより長いことが好ましい。なお、前記内挿体側壁段差部の前記凹部側壁段差部より下方の長さＬｏ（図５）は、０（ゼロ）より大きい長さであればよい。

このような段差構造は、前述のようにテーパー部分（１２ａ、１３ａ）からガスプールにモルタルが進入する可能性を低減するため、また、内挿体の挿入作業時に内挿体を凹部中央に正確に設置しやすくすると共に、凹部と内挿体の縦方向中央軸が相対的に傾斜するようにずれることを抑制することに寄与する。

以下に、実施例を示す。

［実施例Ａ］
実施例Ａは本発明のバブリングプレートを実際の鋼の連続鋳造の操業に供した一例である。この実施例Ａでの本発明の実施例１は、図１Ａ及び図２の構造を基本に、図４のｅ部のテーパー部を有する構造とした。θｉは３０度、θｏは２９度、θｂは９０度、テーパー当接部の目地厚さ（垂直方向）は１ｍｍ、底面当接部の目地厚さ（垂直方向）は０．５ｍｍとした。プレート本体は、スライディングノズル用として一般的に用いられるアルミナ−炭素質耐火物とし、内挿体は、直径が約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ程度の６０個の貫通した細孔を有する緻密質のアルミナ−炭素質耐火物としてガス通過機能を付与した。

比較例は、図８の構造とし、プレート本体と内挿体の耐火物の材質は実施例１と同じとした。

これら供試料を、タンディッシュの上プレートとして、約０．３ＭＰａの背圧、流量２５〜３０ＮＬ／ｍｉｎ．のＡｒガス開孔で鋳込みを開始し、開孔直後は約０．１ＭＰａの背圧、流量１〜２ＮＬ／ｍｉｎ．に設定したＡｒガスを供給しながら約８００分間（２０チャージ）の連続鋳造に供した。

この結果、比較例は鋳造末期には約０．１ＭＰａの背圧、流量８〜１０ＮＬ／ｍｉｎ．と流量が大幅に増加した、すなわちガス漏れが生じたのに対し、実施例１は鋳造末期には約０．１ＭＰａの背圧、流量２〜３ＮＬ／ｍｉｎ．と流量の増加は僅少となり、ガス漏れの抑制効果が確認できた。

これをＰ／Ｑ特性（背圧／流量比率）で表現すると、スタート時は比較例、実施例１共に０．１／２＝０．０５、鋳込み末期は、比較例が０．１／１０＝０．０１で８０％減、実施例１が０．１／３＝０．０３で４０％減となり、実施例１の減少率が顕著に小さく、実施例１のガス漏れが顕著に少ないことがわかる。

［実施例Ｂ］
実施例Ｂは本発明のバブリングプレートの構造の違いによる効果を調査した一例である。この実施例Ｂでの本発明の実施例は、前記実施例１、実施例１を基本に図３Ａのテーパー当接部が上端まで存在する実施例２、実施例１を基本に図４のｄ部の段差部を有する実施例３の、各構造とした。この段差部においては、図５のＤｏに相当する直径は１００ｍｍ、Ｄｉに相当する直径は１０１ｍｍ、Ｓｏに相当する間隙の長さは０．５ｍｍ、Ｌｏに相当する長さは２ｍｍ、Ｌｄに相当する長さは２ｍｍとした。耐火物は、実施例１と同じ材質の耐火物を使用した。

これら供試料について、凹部に内挿体を装着して、その装着時の作業性を比較調査し、装着後の凹部と内挿体との相対的な設置精度、モルタル部分及びガスプール部分の状態を調査した。設置精度は凹部上端面から内挿体上端面に定規を当てて、その最大間隙で評価し、モルタル部分及びガスプール部分の状態は解体後対象部分を目視で評価した。

この結果、装着時の作業性は、実施例３≧実施例１≧実施例２の順で容易であった。設置精度＝最大間隙は、実施例３≧実施例１≧実施例２の順で小さかった。モルタル部分の違いは目視では同等で、いずれも充填不良部分は確認されなかったが、実施例３においてはガスプールへのモルタル進入は皆無であることに加え、側壁テーパー面間の下方まで均一に充填されていた。

１０ プレート本体
１１ 内孔
１２ 凹部
１２ａ 凹部側壁内面テーパー面（１２ｃのうちテーパー部）
１２ｂ 凹部内面の底面（横方向）の面（凹部底面）
１２ｃ 凹部内面の側壁部
１３ 内挿体
１３ａ 内挿体側壁テーパー面
１３ｂ 内挿体の底部（横方向）の面（内挿体底面）
１４ モルタル
１５ ガスプール
１６ 金属パイプ（ガス導入用経路）
ａ部 凹部底部と内挿体底面との当接部（底面当接部）
ｂ部 凹部側壁部の面と内挿体側壁部の面との当接部であって、内孔の縦軸方向の部分
ｃ部 凹部側壁内面テーパー面と内挿体側壁内面テーパー面との当接部
（テーパー当接部）
Ｇｂ 底面当接部における凹部底面と内挿体底面との間の内孔縦軸方向の最短長さ
（最短の目地厚さに相当）
Ｇｔ テーパー当接部における凹部側壁テーパー面と内挿体側壁テーパー面との間の内孔縦軸方向の最短長さ（最短の目地厚さに相当）

Claims (6)

1. プレート本体の溶鋼通過経路としての内孔に連通して環状に設けられた凹部に、環状の内挿体を嵌め込んだ構造を有し、前記内挿体は前記プレート本体の内孔に連通する内孔を備え、前記内挿体の内孔面からガスを吹き込む機能を備えているバブリングプレートにおいて、
   前記凹部の内面の側壁部の内孔縦方向の一部の領域にテーパー面（以下「凹部側壁テーパー面」という。）を備え、前記内挿体の外面は、前記凹部側壁テーパー面と前記凹部の底面（以下「凹部底面」という。）のそれぞれにモルタルを介して対向して当接しており、
   かつ、前記凹部底面とこれにモルタルを介して対向して当接する前記内挿体の底面（以下「内挿体底面」という。）との間の内孔縦軸方向の最短長さＧｂと、前記凹部側壁テーパー面とこれにモルタルを介して対向して当接する前記内挿体の側壁部のテーパー面（以下「内挿体側壁テーパー面」という。）との間の内孔縦軸方向の最短長さＧｔが式１を満たしており、
   前記凹部側壁テーパー面の、内孔縦方向中心軸に対する半径方向の角度（以下「θｏ」という。）（度）と、前記凹部底面の半径方向の一部又は全部の内孔縦方向中心軸に対する角度（以下「θｂ」という。）（度）が式２を満たしており、
   前記凹部側壁テーパー面と前記内挿体側壁テーパー面とがモルタルを介して対向して当接する部分（以下「テーパー当接部」という。）と、前記凹部底面と前記内挿体底面とがモルタルを介して対向して当接する部分（以下「底面当接部」という。）との間に位置する側壁部分に、モルタルが充填されていない空隙からなるガスプールが形成されていることを特徴とするバブリングプレート。
   Ｇｂ ＜ Ｇｔ ・・・・・・式１
   ０ ＜ （θｂ−θｏ） ＜ ９０ ・・・・・・式２
2. 前記θｏが式３を満たす形状である、請求項１に記載のバブリングプレート。
   ８０ ≧ θｏ ≧ １０ ・・・・・・式３
3. 前記凹部側壁テーパー面の上方に、内孔縦方向中心軸に平行な面を備えている、請求項１又は請求項２に記載のバブリングプレート。
4. 前記凹部側壁テーパー面の下方に、内孔側に張り出す段差部（以下「凹部側壁段差部」という。）を備え、前記内挿体側壁テーパー面の下方には、前記凹部側壁段差部の内径より小さく、前記凹部側壁段差部に嵌合して、かつ前記凹部側壁段差部より下方に延びる円筒形の外形の段差部（以下「内挿体側壁段差部」という。）を備えている、請求項１から３のいずれかに記載のバブリングプレート。
5. 前記凹部側壁段差部と前記内挿体側壁段差部との間の空隙の厚さＳｏは、前記テーパー当接部のモルタル層の最大厚さより小さく、前記内挿体側壁段差部の前記凹部側壁段差部より上方の長さＬｄは、前記底面当接部のモルタル層の最大厚さより長く、前記内挿体側壁段差部の前記凹部側壁段差部より下方の長さＬｏは、０（ゼロ）より大きい長さである、請求項４に記載のバブリングプレート。
6. 前記凹部底面の半径方向の最も外側の端部と前記凹部の側壁の下端部との間の屈曲部は、内孔縦方向中心軸を通過する縦方向断面において曲線又は直線のテーパーで連続した形状である、請求項１から５のいずれかに記載のバブリングプレート。