JP2017094386A

JP2017094386A - 上ノズル

Info

Publication number: JP2017094386A
Application number: JP2015232127A
Authority: JP
Inventors: 孝司三宅; Koji Miyake
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01

Abstract

【課題】漏鋼及び不活性ガスのリークを抑止する。【解決手段】上ノズル２は、ノズル本体２１と、ノズル本体２１を覆う鉄皮２２と、鉄皮が被覆された部分に螺旋状に配置されたフィン２３,２４,２５,２６,２７とを有している。鉄皮２２の厚さは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。上ノズル２の高さ方向に対するフィン２３,２４,２５,２６,２７の角度は３０°以下である。フィン２３,２４,２５,２６,２７の間隔Ｄは１５ｍｍ以下である。フィンの厚さは３ｍｍ以下である。上ノズル２がタンディッシュ１の底部のマスレンガ１１に形成された未使用の貫通孔１ａに配置されたとき、貫通孔１ａの直径と鉄皮２２の外径との差が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下となる。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、熱間で繰り返し使用されるタンディッシュの底部に配置される上ノズルに関する。

タンディッシュ底部にはマスレンガが設置され、マスレンガに形成された貫通孔に上ノズルが配置されている。上ノズルの下端にはスライディングノズルが取り付けられ、その下方に浸漬ノズルが配置されている。タンディッシュ内の溶鋼は、これらのノズルを介して鋳型に注入される。上ノズルとマスレンガ間の目地にはモルタルが充填されている。

交換のために上ノズルを取り外すと、マスレンガの貫通孔の内周部にはモルタルや溶鋼に含まれる非金属介在物（Ａｌ₂Ｏ₃等）が付着しているため、上ノズルを交換する度に貫通孔の周囲の整備を行う。熱間繰り返し使用のタンディッシュにおいてはマスレンガの交換が出来ないため、貫通孔の整備を繰り返すと貫通孔の径が大きくなり、マスレンガと上ノズルの間隔が大きくなっていく。この状態で上ノズルをマスレンガ貫通孔にモルタルを介して設置すると、スライディングノズルを固定する押し付け力により上ノズルの位置ずれ(タンディッシュ内部側への移動)が発生する場合がある。これにより上ノズルとマスレンガ間の目地開きが発生したり、上ノズルが位置ずれする結果、上ノズルとスライディングノズル間に隙間が生じ、漏鋼する場合がある。

特許文献１〜４では上ノズルの外周面に凸部や凹部を形成することにより、上ノズルの位置ずれやモルタル不充填を抑止し、漏鋼しないようにしている。例えば特許文献１では、上ノズルの外周表面に複数の小さな凸ディンプル（突起）を形成している。また、特許文献２では、上ノズルの下端部外周にフープリングを焼き嵌め、フープリングの外周に３個以上のスペーサーを周方向に配置している。３個以上のスペーサーは水平方向に並んでいる。また、特許文献３及び特許文献４では、上ノズルの外周面に凸部や凹部を周方向に形成している。凸部や凹部はほぼ水平に配置されている。

特許平９−２７６９９７号公報特開２００７−１５２４０３号公報特開２００２−３５９２６号公報実開昭６３−９０５５１号公報

タンディッシュ内の溶鋼を上ノズル、スライディングノズル及び浸漬ノズルを介して鋳型に注入する際、溶鋼に含まれる非金属介在物がスライディングノズルや浸漬ノズルの内壁に付着する。非金属介在物の付着量が多くなるとこれらのノズルが閉塞するため、上ノズルからＡｒガスなどの不活性ガスを溶鋼中に吹き込み、介在物の付着を防止する手段が一般的に採用されている。不活性ガスは、ガス導入管から上ノズルに送られる。

貫通孔内で上ノズルの位置ずれ等が生じると、Ａｒガス導入管も併せて位置ずれを起こそうとするため、ノズルとの導入管の接合部に応力が掛かり当該部位からガスリークが発生したり、タンディッシュ鉄皮やノズルを固定する装置との干渉により導入管が破損しガスリークが発生する。途中でリークが発生すると、上ノズルポーラス部から吐出させる適正なＡｒガス流量が把握できなくなるため、上ノズルの計画外交換が余儀なくされる。

特許文献１〜４では上ノズルの位置ずれやモルタル不充填を抑止して漏鋼しないようにしているが、これは漏鋼しない程度のものであり、リークを抑止できるほど完全に位置ずれやモルタル不充填を解消できるものでなかった。また、特許文献１〜４のノズルは、タンディッシュを冷間整備する場合、つまり鋳造後にマスレンガを交換することによりマスレンガと上ノズルの目地の距離が常に一定下である場合に漏鋼を抑止できるものであり、タンディッシュを熱間で繰り返し使用し、マスレンガと上ノズルの目地の距離が徐々に大きくなる場合に適用できるように形成されたものでない。したがって、特許文献１〜４のノズルを、熱間繰り返しタンディッシュのマスレンガに設置し、不活性ガスを吹き込んだ場合、マスレンガと上ノズルの目地の距離が大きくなると上ノズルの位置ずれが起こることがわかった。

特に特許文献１では上ノズルの外周表面に複数の小さな凸ディンプル（突起）が形成されているが、小さな突起では、マスレンガの使用初期には位置ずれに対して有効に作用するが、タンディッシュ使用ヒート数が増加し、マスレンガ内径が大きくなってくると効果が軽減していく。また、特許文献２〜４では、上ノズルの外表面に水平なスペーサーや凹部又は凸部が形成されているが、スペーサーや凹部又は凸部が水平に形成されていると、上ノズルの外周面に塗布されたモルタルに対して均一な応力が掛からずモルタル不充填となる部分が生じる。この部分では上ノズルが均一に支持されず位置ずれが発生したり、目地の距離によっては、スペーサー等に直接応力が掛かるため、ノズル耐火物と鉄皮間でガスがリークしたり、ノズル耐火物に亀裂が発生してガスがリークしたりする。

また、熱間繰り返しタンディッシュでは、上ノズルの交換頻度の増加に伴い、マスレンガ貫通孔径が拡大していくが、この拡大を見越して、マスレンガと上ノズルの初期の目地寸法を小さくすると、上ノズル装入作業に支障をきたしたり、熱間繰り返し操業に起因するマスレンガと上ノズル耐火物温度差による熱膨張差から上ノズル耐火物に亀裂が発生し、Arガスリークや漏鋼に至る場合がある。

そこで、本発明の目的は、タンディッシュの熱間繰り返し操業において、漏鋼を抑止できるとともに不活性ガスリークを抑止できる上ノズルを提供することである。

本発明は、熱間で繰り返し使用されるタンディッシュの底部に形成された貫通孔に配置される上ノズルであり、前記上ノズルは、ノズル本体と、前記ノズル本体を覆う鉄皮と、前記鉄皮が被覆された部分に螺旋状に形成されたフィンとを有し、前記鉄皮の厚さが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、前記上ノズルの高さ方向に対する前記フィンの角度が３０°以下であり、前記フィンの間隔が１５ｍｍ以下であり、前記上ノズルの径方向について前記フィンの厚さが３ｍｍ以下であり、前記上ノズルが前記マスレンガに形成された未使用の前記貫通孔に配置されたとき、前記貫通孔の直径と前記鉄皮の外径との差が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように形成されている。

本発明では、不活性ガス導入管を固定する鉄皮を所定厚さにするとともに、鉄皮で被覆された部分に上ノズルの高さ方向に３０°以下のフィンを螺旋状に形成し、フィンを所定の高さ及び間隔に規定している。これにより上ノズルの位置ずれ及び上ノズルへの亀裂発生を抑止できるため、上ノズルとマスレンガ間からの漏鋼及び上ノズルとスライディングノズル間からの漏鋼を抑止できるとともに不活性ガスリークを抑止できる。

連続鋳造機の一部の構成を示す模式断面図である。上ノズルの正面図である。上ノズルの平面図（図２ＡのIIB矢視図）である。上ノズルの断面図（図２ＢIIIA-IIIA線に沿った断面図）である。上ノズルが初めて貫通孔にを配置されたときの断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

図１に示すように、タンディッシュ１の底部にはマスレンガ１１が設けられ、マスレンガ１１に形成された貫通孔１ａには上ノズル２が配置されている。上ノズル２の下端部には、スライディングノズル３が取り付けられている。スライディングノズル３の下方には、整流ノズル４及び浸漬ノズル５が順に配置されている。マスレンガ１１と上ノズル２との間には、モルタル６が充填されている。本実施形態では、タンディッシュ１を熱間で繰り返し使用する。

図１に示す状態で一連の連々鋳造を終了後、熱間状態でタンディッシュ１を傾倒させる等してタンディッシュ１内の残綱及び残スラグを排出し、上ノズル２、スライディングノズル３、整流ノズル４及び浸漬ノズル５を交換又は整備（洗浄等）した後、鋳造を再開する。

次に、上ノズル２の構成について、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂを参照しつつ説明する。

上ノズル２は、図２Ａに示すように、耐火物からなるノズル本体２１と、ノズル本体２１の外周面を覆った鋼板性の鉄皮２２と、鉄皮２２に取り付けられた複数のフィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）とを備えている。上ノズル２の中央には、貫通孔２ａが形成されている（図２Ｂ及び図３Ａ参照）。また、ガス導入管３０が鉄皮２２の下端部に設置され、ノズル本体２１と鉄皮２２との間にガス導入管３０に続く間隙（空洞部３０ｔ₁）が形成されている（図３Ａ参照）。ガス導入管３０にはＡｒガス等の不活性ガスが導入される。なお、図１、図３Ａ及び図３Ｂの断面図では、鉄皮２２及びフィンの断面を示すハッチングを省略している。また、図２Ｂでは各フィンの上面だけを図示している。

（ノズル本体）
ノズル本体２１は、図３Ａに示すように、上段本体４１と下段本体４２とを有している。上段本体４１は、上端に近付くにつれて外径がやや小さくなるように形成されている。下段本体４２は、外径がほぼ一定の略円筒状に形成されている。上段本体４１はポーラスな耐火物によって形成され、下段本体４２は非ポーラスな耐火物によって形成されている。なお、ノズル本体２１の構成は図３Ａに示す構成に限られない。

ノズル本体２１と鉄皮２２との間には、ガス導入管３０に続く空洞部３０ｔ₁が上ノズル２の高さ方向に沿って形成されている。空洞部３０ｔ₁の上端部から空洞部３０ｔ₂がノズル本体２１の周方向に沿って形成されている。空洞部３０ｔ₂は上段本体４１と鉄皮２２との間に周状に形成されている。ガス導入管３０を通過した不活性ガスは、空洞部３０ｔ₁及び空洞部３０ｔ₂を介して上段本体４１に導入され、上段本体４１に形成された多数の孔を通って、貫通孔２ａを流れる溶鋼中に吹き込まれる。尚、本例では空洞部３０ｔ₁をノズル本体２１の周方向の一箇所に形成しているが、複数個所、或いは全周に形成しても良い。

（鉄皮）
鉄皮２２はガス導入管の固定部位となり、耐火物（ノズル本体２１）との間に不活性ガスを流す流路の一部であるが、鉄皮自体によりノズル本体２１（耐火物）を保護する役目も有している。例えば、上ノズル２の運搬時やタンディッシュ１へのセット時における損傷から上ノズル２を保護することができる。鉄皮２２は、ノズル本体２１の下端から上段本体４１の少なくとも一部を覆う高さまで配置されていることが好ましい。本実施形態では、鉄皮２２がノズル本体２１の下端から約４／５の高さまで配置されている。上ノズル２の保護強化及び不活性ガスリーク抑止の観点から、鉄皮２２はノズル本体２１の上端から下端まで配置され、ノズル本体２１の全外周面を覆っていてもよい。

<鉄皮厚さ>
鉄皮２２の厚さｔは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である（図２Ｂ参照）。熱間状態のタンディッシュ１(マスレンガ１１)に冷間状態の上ノズル２を設置するため、設置後から鋳造中においては、上ノズル２および周囲のマスレンガ１１の熱膨張により鉄皮２２に応力がかかる。鉄皮２２の厚さが１ｍｍ未満では、応力がノズル本体２１にもかかり、マスレンガ形状や上ノズル２の軸心からのずれ等により応力分布が周方向に均一でないとノズル本体２１に亀裂が発生し、亀裂部分から不活性ガスがリークすることがある。上ノズル２が昇温されると熱膨張するが、耐火物であるノズル本体２１と鉄皮２２は熱膨張量が異なる。鉄皮２２はモルタルを介してマスレンガ１１から応力を受け、弾性変形によりノズル本体２１との距離を保とうとするが、一方で、鉄皮２２の厚さが２ｍｍを超えると、強度が大きくなり十分な変形が出来ず、ノズル本体２１と鉄皮２２との間に隙間が生じ、不活性ガスがリークすることがある。

（フィン）
複数のフィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）は、図２Ａに示すように螺旋状に配置されている。ここで、フィンが螺旋状に配置されているとは、複数のフィンが上ノズル２の高さ方向（貫通方向）に同じ角度θで略平行に且つ略同間隔で配置されていることである。

フィンのくさび効果によりマスレンガ１１への上ノズル２の固定が強固になるため、上ノズル２の位置ずれを抑止できる。フィンは、例えば鋼製の部材や鉄皮と同じ材料によって形成されている。

<フィンの角度>
図２Ａに示すように、フィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）の上ノズル２の高さ方向（貫通方向）に対する角度θは３０°以下である。上ノズル２はモルタル６を塗布した状態でマスレンガ１１に装入されるが、フィンの角度θが３０°を超えると、上ノズル２を装入するときにフィンの下方側面に十分な動圧が掛からないため、フィン下方側面側とマスレンガ１１との間にモルタルを完全に充填出来ず、間隙ができる。これにより上ノズル２とマスレンガ１１の間の目地にモルタル充填にむらが生じ、整備時と鋳造時との温度差に起因して上ノズル２が熱膨張した際に、モルタル充填むらに起因した上ノズルにかかる応力むらが生じるため、ノズル本体２１に亀裂が発生し、不活性ガスがリークする。また、上ノズル２のフィン周囲とマスレンガ１１との間に間隙ができると、上ノズルに対する拘束力が弱まるため、上プレートの押し付け力により上ノズル２がマスレンガ１１に押し込まれることがある。これによりガス導入管接続部等に応力が掛かり、不活性ガスがリークする。なお、フィンは上ノズル２の高さ方向に平行であってもよい（θ＝０°）。

<フィンの間隔>
フィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）の間隔Ｄは、１５ｍｍ以下である（図２Ａ参照）。フィンの間隔とは、例えば、隣り合う２つのフィン２５とフィン２６の場合、フィン２５とフィン２６との最短距離である。フィンの間隔が１５ｍｍを超えると、フィン間で鉄皮２２が膨張し、ノズル本体２１との隙間が空くことでリークを誘発する。

なお、フィンの間隔が狭すぎると、モルタルの充填むらが生じたり、鉄皮厚さが厚い場合と同様に熱膨張時に上ノズルにノズル本体２１と鉄皮２２に隙間が空いて不活性ガスがリークすることがある。そこで、フィンの間隔は５ｍｍ以上であることが好ましい。

（フィンの厚さ）
フィン（フィン２３,２４,２５等）の厚さＴは３ｍｍ以下である（図２Ｂ参照）。フィンの厚さとは、上ノズル２の径方向についてのフィンの高さである。図２Ｂでは、フィン２７の最大厚さをＴと示している。フィン２７の最大厚さ（Ｔ）とは、本実施形態のように上ノズル２の平面視においてフィンが略半円状である場合、上ノズル２の径方向について鉄皮２２の外周面からフィン２７の頂部２７ｐまでの長さである。フィン２７の最大厚さ（Ｔ）が３ｍｍ以下であるため、フィン２７の頂部２７ｐ以外でも厚さが３ｍｍとなっている。フィン２３,２４,２５,２６についても同様である。

フィンの厚さが３ｍｍを超えると、ノズル本体２１のフィンが形成された部分に圧縮応力が集中し、亀裂が発生する。なお、フィンの厚さが薄すぎるとフィンによるくさび効果が得られにくいため、フィンの最大厚さは０．３ｍｍ以上であることが好ましい。

フィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）の断面形状は、半円状に限らず、様々な形状とすることができる。例えば三角形及び四角形等の角形状でもよく、円形、半円形、半楕円形でもよい。フィンの形成のしやすさや周囲のマスレンガ１１への影響を考慮すると、フィンの形状は円形、半円形、楕円形及び半楕円形が好ましい。

また、フィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）の幅Ｗは３ｍｍ以下であることが好ましい（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。フィンの幅とは、フィンの延在方向に対して垂直な方向の長さである。フィンの幅Ｗが３ｍｍを超えると、ノズル本体２１のフィンが形成された部分に圧縮応力が集中し、亀裂が発生する。なお、フィンの幅が狭すぎると上ノズル装入時や熱膨張時に受ける外力によりフィンが変形してしまい、上ノズルの芯ズレの原因となるため、フィンの幅は０．３ｍｍ以上であることが好ましい。

フィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）の長さＬは、５０ｍｍ以上であることが好ましい（図２Ａ参照）。フィンの長さＬとは、フィンの長手方向に関する長さである。フィンの長さＬが５０ｍｍ未満であると、特にタンディッシュの使用末期に上ノズル２とマスレンガ１１の目地が大きくなった際、上ノズル２の上端部及び下端部においてマスレンガ１１までの距離がフィンに対して大きくなることで、上ノズル２の芯が貫通孔２ａの中心に対してずれやすくなる(上ノズル２が貫通孔２ａに斜めに入る)ため、上ノズル２とマスレンガ１１間或いは上ノズル２と上プレート３Ｐの上プレート間の漏鋼の原因となる。なお上ノズル２の高さ（鉛直方向長さ）は例えば約１５０ｍｍ〜３００ｍｍである。

フィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）は、ノズル本体２１の高さ方向についてマスレンガ１１と勘合する最下部から全体の高さの４／５まで形成されていることが好ましい。これは上述したフィンの長さＬと同様の理由による。また、フィンは上記高さの範囲で連続していることが好ましい。フィンが上記高さの範囲で長手方向に複数に途切れている場合、各フィンの下部端でモルタル不充填が生じやすいためである。

フィン（フィン２３,２４,２５,２６,２７等）は、例えば溶接等により鉄皮２２に形成されていてもよく、鉄皮とフィンの合計厚さの鋼板からフィン以外の部分を削ったものによって形成されていてもよい。

上述した上ノズル２の外周面にモルタル６を塗布し、上ノズル２を貫通孔１ａに配置する。上ノズル２がマスレンガ１１に形成された未使用(新品)の貫通孔１ａに配置されたとき、上ノズル２の高さ方向の全ての位置で、貫通孔１ａの直径（マスレンガ１１の内径）Ｒと鉄皮２２の外径ｒとの差ｄが５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である（図３Ｂ参照）。図３Ｂでは、上ノズル２の下端部における貫通孔１ａの直径Ｒと鉄皮２２の外径ｒとを図示している。

差ｄが５ｍｍ未満であると、特にタンディッシュの熱間繰り返し操業の初期に整備時と鋳造時との温度差による熱膨張で発生する応力によって、ノズル本体２１に亀裂が生じ、不活性ガスがリークする。一方、差ｄが１０ｍｍを超えると、特にタンディッシュ熱間繰り返し操業の末期に上ノズル２とマスレンガ１１との間の隙間が大きくなるため、モルタルだけでは上ノズル２を十分に固定できない。これによりマスレンガ１１と上ノズル２の目地開きが起こり漏鋼したり、上ノズル２とスライディングノズル３の上プレート３Ｐの間から吸気や漏鋼が生じる。上ノズル２と上プレート３Ｐ間から吸気や漏鋼が生じるのは以下の理由からである。上ノズル２とその下のスライディングノズル３の上プレート３Ｐとの間は（図１参照）、パッキン（図示省略）で埋められている。スライディングノズル３はカセット（図示省略）によってタンディッシュ１に締結され、カセットによる押し付け力が上プレート３Ｐを介してパッキンに付与される。これによりパッキンが押しつぶされ、上ノズル２と上プレート３Ｐとの間に隙間が生じないようになる。しかし、上ノズル２とマスレンガ１１との隙間が大きくなり、上ノズル２の固定が十分でないと、カセットによる押し付け力でパッキンが十分に押しつぶされず上ノズル２がタンディッシュ１の内側へ入り込んでしまう。鋳造中には上ノズル２〜浸漬ノズル５間は溶鋼の流動により負圧になるため、パッキンによるシールが十分でないと、上ノズル２と上プレート３Ｐ間で吸気が生じ、カーボン含有レンガである上ノズル２下部あるいは上プレート３Ｐ上部と大気中酸素が反応することにより溶損し、漏鋼を引き起こす。上ノズル２がタンディッシュ１の内側へ入り込む状況はカセットを一旦閉じると次回上ノズルを整備するまで確認することができず、鋳造中の大きなトラブルとなる。また、上ノズル２がタンディッシュ１の内側へ入り込むもうとすると、上ノズル２の鉄皮２２に設置されたガス導入管がタンディッシュ１の鉄皮２２やカセットと干渉することにより、ガス導入管３０の接合部やガス導入管３０本体に亀裂、破損が生じ、不活性ガスがリークするおそれがある。

マスレンガ１１からの過度な応力付与や、固定力不足を防止するために、上ノズル２がマスレンガ１１に形成された未使用(新品)の貫通孔１ａに配置されたとき、上ノズル２の高さ方向の全ての位置で、貫通孔１ａの直径Ｒと鉄皮２２の外径ｒとの差ｄが５ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるようにする。

以上のように、本実施形態では、上ノズル２においてノズル本体２１を所定の厚さの鉄皮２２で覆い、ノズル本体２１及び鉄皮２２によってガス導入管３０を保持している。また、鉄皮２２の外周面に複数のフィン（フィン２３,２４,２５等）を螺旋状に配置し、フィンを上ノズルの高さ方向に対して３０°以下として所定の間隔及び所定の厚さとしている。これにより上ノズル２の位置ずれ及び上ノズル２への亀裂発生を抑止できるため、上ノズル２とマスレンガ１１間からの漏鋼、並びに、上ノズル２とスライディングノズル３間からの吸気及び漏鋼を抑止できるとともに不活性ガスのリークを抑止できる。また、上ノズル２への亀裂発生を抑止できるため、上ノズル２の設定寿命を長くすることができる。さらに、従来は、上ノズル２の設定寿命前に不活性ガスリークが生じると、上ノズル２を突発的に交換していたが、これをなくすことができる。これにより上ノズル２の交換頻度を低減できる。また上ノズル２の交換に伴う休止時間を短縮できるため、連続鋳造機の稼働率が向上する。

次に、上記知見を得るために行った実験を説明する。

鉄皮厚さ及びフィンの構成等を変えたときの上ノズルへの影響（入り込み、亀裂）及びＡｒガスリークの有無を評価した。

表１には、実験条件及び実験結果を示している。本実験では、機長が４０．６[ｍ]であり、円弧部の曲げ半径Ｒが１０．７[ｍ]である連続鋳造機を用いて、シリコン−アルミキルド鋼（厚板向け）及びアルミキルド綱を鋳造し、厚さ２３０ｍｍ、幅８００〜１７７０ｍｍの鋳片を得た。

１〜１５ｃａｓｔ（１〜５Ｈｅａｔ/ｃａｓｔ）の連々鋳造を終了後、浸漬ノズルを取り外し、熱間でタンディッシュを傾倒して、排滓孔から残スラグ及び残綱を排出した。そして、上ノズル、スライディングノズル（プレート）及び整流ノズルの整備、点検、或いは必要に応じて交換を実施した。整備はノズル内部に付着した地金、或いはスラグと地金の混合物を酸素洗浄により除去した。
<上ノズルを継続して使用できる場合>
カセットを開け、スライディングノズル（プレート煉瓦）及び整流ノズルが継続して使用できるかを確認した。使用可能である場合はこれらのノズルを継続して使用し、使用不可能である場合はこれらのノズルを交換した。また、上ノズルの位置（入り込み）を確認した。その後カセットを閉じ、タンディッシュを水平にして浸漬ノズルを取り付けた。タンディッシュに十分な予熱が残っているときはそのまま鋳造を再開したが、次の鋳造を開始するまでに時間があり、タンディッシュの余熱不足が想定されるときには、バーナーでタンディッシュを加熱後、鋳造を再開した。
<上ノズルを継続して使用できない場合>
打ち抜き機で上ノズルを取り外し、新しい上ノズルの外表面にモルタルを塗布し、上ノズルをタンディッシュに設置のマスレンガ貫通孔内に押し込んで所定位置に設置した。上ノズルの位置確認を行い、スライディングノズル及び整流ノズルをセットし、上記と同様な方法で鋳造を再開した。

（評価方法）
・上ノズル移動（入り込み）
専用の治具で基準位置からの「入り込み量」を計測した。
・上ノズル耐火物（ノズル本体）亀裂
使用後の上ノズル（ノズル本体）に亀裂が発生しているかを確認した。
・Ａｒガスリーク
ガス導入管に導入したＡｒガス流量と背圧とを比較した。Ａｒガス流量と同一流量で背圧が低下している場合はリーク「有」とし、Ａｒガス流量と同一流量で背圧が低下していない場合はリーク「無」とした。

なお、表１の「マスレンガの内径と鉄皮の外径の差」には代表値を示している。表１で「マスレンガの内径と鉄皮の外径の差」が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である場合は、上ノズル２の高さ方向の全ての位置で「マスレンガの内径と鉄皮の外径の差」が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であった。「マスレンガの内径と鉄皮の外径の差」が５ｍｍ未満であった場合又は１０ｍｍを超えた場合は、その値を表１に示している。

表１から、鉄皮厚さが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、上ノズルの高さ方向（貫通方向）に対するフィンの角度が３０°以下であり、フィン間隔が１５ｍｍ以下であり、フィンの最大厚さが３ｍｍ以下であり、且つ上ノズルをマスレンガに形成された未使用の貫通孔に配置したときの貫通孔の直径と鉄皮の外径との差が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるとき、上ノズルの入り込み、ノズル本体への亀裂及びＡｒリークが生じなかった（Ｎｏ.１−Ｎｏ.１２,Ｎｏ.１４）。上記条件を満たすときは、タンディッシュを熱間で繰り返し使用しすることでマスレンガと上ノズルの目地の距離が徐々に大きくなっても、漏鋼及び吸気を抑止できるとともに不活性ガスのリークを抑止できると考えられる。なお、表１では、

一方、鉄皮厚さが上記より小さい０．８ｍｍでは（Ｎｏ.１７）、Ａｒガスがリークしていると判断され、回収した上ノズル本体に亀裂が生じていた。また、鉄皮厚さが上記より大きい２．５ｍｍでは（Ｎｏ.１８）、Ａｒガスがリークしていた。回収したノズル本体に亀裂が確認されなかったが、ノズル本体と鉄皮間に隙間が生じ、Ａｒガスがリークしたと考えられる。

また、フィン厚さが上記より大きい３．５ｍｍでは（Ｎｏ.１９）、Ａｒガスがリークした。回収したノズル本体にはフィンに沿った亀裂が生じていた。

さらに、フィンの角度が上記より大きい４０°では（Ｎｏ.１５,Ｎｏ.１６）、上ノズルがタンディッシュ内側に入り込んだ。このため上ノズルとスライディングプレートとの間から吸気や漏鋼が生じるおそれがある。またＮｏ.１６では、Ａｒガスがリークしており、回収したノズル本体にはフィン沿った亀裂が生じていた。なお、フィンの角度が０°のとき、言い換えると、フィンが上ノズルの高さ方向（貫通方向）に平行である場合は、上ノズルの入り込み、ノズル本体への亀裂及びＡｒリークが生じなかった。

また、フィンの間隔が上記より大きい２０ｍｍでは（Ｎｏ.２０）、Ａｒガスがリークしており、回収したノズル本体にフィンに沿った亀裂が生じていた。

さらに、マスレンガと鉄皮との差が上記より大きい１１ｍｍでは（Ｎｏ.１３）、上ノズルがタンディッシュ内側に入り込んだ。このため上ノズルとスライディングプレートとの間から吸気や漏鋼が生じるおそれがあると考えられる。またマスレンガと鉄皮との差が上記より小さい４ｍｍでは（Ｎｏ.２１）、Ａｒガスリークが発生し、回収したノズル本体にフィン沿った亀裂が生じていた。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、図１では、スライディングノズル３の下方に整流ノズル４及び浸漬ノズル５が配置されているが、整流ノズル４が配置されていなくてもよい。

１タンディッシュ
１ａ,２ａ貫通孔
２上ノズル
３スライディングノズル
４整流ノズル
５浸漬ノズル
６モルタル
１１マスレンガ
２１ノズル本体
２２鉄皮
２３,２４,２５,２６,２７フィン
３０ガス導入管
３０ｔ₁,３０ｔ₂ 空洞部
４１上段ノズル
４２下段ノズル

Claims

熱間で繰り返し使用されるタンディッシュの底部のマスレンガに形成された貫通孔に配置される上ノズルであり、
前記上ノズルは、ノズル本体と、前記ノズル本体を覆う鉄皮と、前記鉄皮が被覆された部分に螺旋状に形成されたフィンとを有し、
前記鉄皮の厚さが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、
前記上ノズルの高さ方向に対する前記フィンの角度が３０°以下であり、
前記フィンの間隔が１５ｍｍ以下であり、
前記上ノズルの径方向について前記フィンの厚さが３ｍｍ以下であり、
前記上ノズルが前記マスレンガに形成された未使用の前記貫通孔に配置されたとき、前記貫通孔の直径と前記鉄皮の外径との差が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように形成されていることを特徴とする上ノズル。