JP2562276B2 - 溜 堰 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、注湯される溶融金属の流れの衝撃を受止め
るべく装着されるようにした注湯パッドを備えた溜堰
（タンディッシュ）に関する。本発明に係る注湯パッド
は、溜堰内の金属浴内における乱流を抑制するように設
計された形状の少なくとも１つの上向きに突出するリッ
ジを備えている。

背景となる技術 連続鋳造プロセスにおいて、溶融鋼は工場の製鋼施設
にて製造される熱ロットバッチになって鋳造機械に供給
される。各バッチは取鍋内に収容されるが、該取鍋は炉
からの溶融鋼を受取り、次に鋳造機械への搬送される。
取鍋は鋳造機において溜堰上に配置される。溶融鋼は次
に取鍋の底部にあるノズルを経て溜堰内へ注湯される。
１つの取鍋が空にされると、この取鍋は運び去られ、別
の満杯の取鍋が溜堰上の位置へ搬送される。取鍋の移送
中に、溶融鋼は溜堰から鋳造機械内へ引込まれ続ける。
かくして、別の満杯の取鍋が配置されて同取鍋への注湯
が再び開始されるまで、溜堰内の溶融鋼のレベルが低下
する。溜堰の目的は、取鍋移送の間に生ずる溶融鋼供給
の不連続を吸収し、鋼の定常的な流れを連続鋳造機へ供
給することである。

溶融鋼の注湯の再開が取鍋搬送の後に行なわれる間に
おいては、取鍋内の溶融鋼のレベルが正常よりも低い場
合に（例えば正常よりも10％〜25％低い）、新しい取鍋
から溜堰への注湯速度に急激な増加がある。溜堰内の溶
融鋼のレベルが低い場合における注湯流の衝撃は、溜堰
内のスラグと金属の界面における増大した乱流を誘起せ
しめる。この乱流の増大により、溶融鋼が溜堰から鋳造
機内へ引込まれる際に溜堰スラグが溶融鋼に取込まれる
事態が発生する。加えるに、高い界面での乱流状態のた
め、溜堰内の鋼上に保護被覆を維持することが不可能に
なり、特に鋳造アルミキルド鋼クラスを鋳造する際に、
鋼が著しく再酸化されるのを防止することが不可能とな
る。その結果、鋼の清浄度が劣化し、高級用途において
は取鍋交換時に鋳造されるスラブは品質等級を下げる必
要が出てくる。例えば絞り並びにしごき加工される用途
および露出される自動車の用途にとって清浄度の要求は
極めて高い。かくして各ヒートから得られる合計６〜７
スラブ鋳造物の内で取鍋交換時期における２つのスラブ
鋳造物が品質低下するということは、これらのきびしい
用途に対して鋳造したままの材質を歩留りを（以後の損
失分を除いても）約70％へ低下させるものである。これ
らの問題点を克服するために、幾つかの製鋼メーカは前
記の取鍋／溜堰／モールドシステムに代って取鍋／取鍋
／モールド又は取鍋／取鍋／溜堰／モールド又は取鍋／
溜堰／溜堰／モールドシステムを用いている。しかしな
がら、これらのシステムは実施が困難かつ高価である。
何故ならば、それらのシステムは大幅な工場レイアウト
修正を必要とするし、追加設備又は新規な設備を必要と
するからである。従って、取鍋／溜堰／モールド鋳造シ
ステムのわく内で非定常な注湯条件下に鋼の清浄度を改
良することの出来る代替手段に対する大きなニーズが存
在している。

独国公開特許公報第2,643,009号は、鋼の連続鋳造に
おいて用いられる溜堰のための耐火性はね上げ防止グリ
ッドを開示している。このグリッドは、頂部及び底部の
両方が開口している箱形状チャンネルからなるハニカム
材を備えている。グリッドの厚味は10〜200mm（好まし
くは40〜100mm）である。チャンネルを形成するウエブ
は、上向き又は下向きに傾斜している。取鍋からの鋼の
流れがグリッドに衝突し、溜堰内ではね上ったりはね跳
んだりするのが防止される。この文献のグリッドは、溶
融鋼が溜堰内のグリッドと最初に衝突した時のはね上り
を防止するように設計されており、本出願人の発明のよ
うに溜堰内のレベルが比較的高いレベル（例えば1/2〜
全高）において初期衝突した後に乱流を抑制し且つスラ
グの巻込みを減少させるものと異なる。この文献は、リ
ッジの間隔がリッジの高さの少なくとも２倍あるような
ものは開示していない。

エククレストン（Ecclesto）氏の米国特許第4,042,22
9号は、溶融金属の流れを衝突領域に閉込めてはね上が
りを最小に押えるための下側梁20を備えた溜堰を開示し
ている。溶融金属は梁間に集積して、十分な量の金属が
注入されて該梁からあふれ出る迄、貯蔵される。梁はそ
れらが少なくとも部分的に損耗するので、溶融金属が溜
堰から空にされるたびに取換えねばならないという点で
使い捨て品であると言える。上記米国特許ははね上げを
防止するための梁を開示し、乱流を抑制する本出願人の
発明と区別される。梁の間隔及び高さは、上記特許に開
示されていない。

デュシャトウ（Duchateau）氏等の米国特許第4,177,8
55号は、鋼の連続鋳造中に取鍋から溜堰へ鋼流が衝突す
る時の衝撃を吸収するための平坦なパッドを開示してい
る。この特許パッドがリッジを備えていないのに対し、
本出願人のパッドは乱流を抑制するためのリッジを備え
ている。

ノイハウス（Neuhaus）氏の米国特許第3,887,171号は
樋４を備えた溜堰を開示しており、該樋は注湯チューブ
６の外面とともに、高速流の鋼が上向きに流れてスラグ
と軟接触して不純物をスラグ内に駆逐するための湯路を
形成している。Neuhaus氏の特許の樋は、溜堰内のスラ
グと鋼の界面へと延びており、本出願人発明のリッジの
如く実質的により低い高さのものとは異なる。上記特許
はまた、不純物をさらにスラグ内へ駆逐するための乱流
を誘起するバリア７をも開示している。このバリアは注
湯流の領域から実質的な距離だけ変位しており、本出願
人発明のリッジとは異なる。更には、バリアの高さ及び
間隔が開示されていない。

リストフーバー（Listhuber）氏等の米国特許3,865,1
75号は、底近くに横方向開口を備えた鋳造用チューブ28
を持つ溜堰（第４図）を開示している。横方向開口から
ずれた位置にある肩31は、液状鋼を上向きに偏向してそ
の乱流をコントロールされた範囲内に増大させ、スラグ
又は鋳造粉末層内に波動を誘起せしめている。鋼内に含
まれる非常金属粒子は前記層内へ洗い流される。前述の
肩は少なくとも4cmの高さを備えている。前記特許は本
出願人の発明におけるような乱流抑制のためのリッジを
開示している駅でも無いし、乱流を抑制するための臨界
範囲内のリッジ間隔を開示している訳でも無い。

ディーデリッチ（Diederich）氏等の米国特許4,711,4
29号は、取鍋注湯流れの両側に隔置された壁にして、溜
堰内の金属の通常の深さの少なくとも40％の高さ迄上向
きに延びる壁を備えた溜堰を開示している。壁は、粉末
化された合金添加物を該金属と混合するために、金属内
に乱流を誘起せしめる混合箱を形成している。この文献
の混合箱壁は、乱流を抑制するというよりは、むしろ乱
流を誘起するために設計されている。更に、文献の壁は
本出願人の発明のリッジよりは背の高いものである。

関連のある他の文献は、米国特許第4,993,692号、第
4,671,499号、第4,372,542号及び第4,043,543号であ
る。

発明の開示 本発明によれば、耐火性注湯パッドを備えた溜堰が提
供される。注湯パッドは、溶融金属流を受取るパッドの
表面から突出する複数個の主リッジ部分を備えている。
主リッジ部分は、溶融金属流が注湯パッドと衝突する地
点と一致する中心点のまわりに同軸である。主リッジ部
分は長手方向には、前記衝突地点から前記表面に沿っ
て、半径方向外向きに溶融金属の流れと実質的に直角を
なす方向へ延びている。最も内側の主リッジ部分は、取
鍋ノズルが完全開口している時に前記表面に受け止めら
れるべき溶融金属の流れの外側周縁か十分に隔置されて
おり、垂直方向からパッドの表面に平行な方向への流れ
の移送を可能にし、また、金属流が最も内側の主リッジ
部分と接触を行なう前に、前記方向への半径方向の壁ジ
ェットの形成を可能にする。主リッジ部分の少なくとも
１つは、前記中心点のまわりをほぼ360゜にわたって延
びている。主リッジ部分の高さは再循環のポケットを誘
起するための範囲内にあり、溶融金属をその半径方向外
向き流れから偏倚することなしに、乱流を散らすことが
可能である。好ましくは、主リッジ部分の高さは6mmか
ら80mmの範囲内である。更には、各々の半径方向外側主
リッジ部分の高さは次の隣接する内側主リッジ部分の高
さよりも大きいことが好ましい。隣接する主リッジ部分
間の間隔にして、それらの頂部内側エッジ表面上の対応
する半径点間で測定した間隔は、隣接する主リッジ部分
の内側の高さの少なくとも2.0倍である。

本発明に係る注湯パッドは、溜堰内の溶融金属の表面
における乱流を抑制する。パッドは特、順次に行なわれ
る連続鋳造の間に、注湯流れの中断が空の取鍋を溜堰か
ら取去って新しい満杯の取鍋を溜堰上に配置するために
生ずる時に、乱流を抑制するのに効果的である。取去り
の際、溜堰内の溶融金属の高さは約10〜25％低下する。
新しい満杯の取鍋からの注湯が再開されると、本発明に
係る注湯パッドは乱流を抑制し、スラグが溶融された金
属表面に取込まれることを減少する。

図面の簡単な説明 第１図は慣用の溜堰の側方立断面図、 第２図は慣用の溜堰の平面図、 第３図は本発明に係る注湯パッドの平面図、 第４図は第３図のIV−IVに沿った断面図、 第５図は本発明に係る注湯パッドの代替実施例の平面
図、 第６図は第５図のVI−VIに沿った拡大断面図である。

発明の実施態様 第１図及び第２図を参照すると、溜堰10は鋼殻12、耐
火床14、耐火壁16及び溶融金属を連鋳機モールド（図示
せぬ）へ移入するためのノズルを備えている。溜堰の床
内には耐火注湯パッド18が装着され、取鍋22からの注湯
流れ20の衝撃を受け止める。

本発明によると、第３図及び第４図に示すように、注
湯パッド18は複数個のリッジ部分を備えており、これら
には第１の主リッジ部分23とパッドの上側表面から突出
する第２のリッジ部分24とが含まれている。主リッジ部
分は6mmから80mmの範囲内の高さを持つ。半径方向外側
の第２の主リッジ部分24の高さは、第１の主リッジ部分
23の高さよりも大きい。溶融金属の表面における乱流を
効果的に抑制するためには、隣り合う主リッジ部分間の
間隔がそれらの内側エッジ表面と対応する半径方向点間
で測った場合、隣り合う内側の主リッジ部分の高さの少
なくとも2.0倍あることが必要である。最内側の主リッ
ジ部分は、溶融金属流の衝撃中心点から進入溶融金属流
の半径の0.75倍を越えない距離だけ隔置されているのが
好ましい。前記流れの半径は取鍋ノズルの半径によって
定まるか、もしも取鍋注湯チューブが前記流れを閉込め
る場合には前記チューブの半径によって定まる。前述し
た高さ及び間隔の制限内において追加の主リッジ部分を
設けることが出来る。主リッジ部分はそれらの背後に、
溶融金属流が強力に循環するポケットを形成し、かくし
て溶融金属表面へ向う反射又は偏向された高速ジェット
の形成を防止する。前記主リッジ部分はそれらの長手方
向に曲線状の形状を備え、前記パッド表面近傍におい
て、溶融金属流の方向と実質的に垂直をなすように配向
されている。この流れの方向は圧倒的に半径方向であ
り、かくして前記主リッジ部分は同心円状となり、取鍋
流れの衝撃点にその中心を置く。最後に、同心状主リッ
ジの中心点は絞りゲートが完全に開口した時に取鍋注湯
流れの中心と一致するように配置されている。かくすれ
ば、取鍋の開口及び溜堰の再充填の際、注湯流れは最も
内側の主リッジにより取囲まれた領域内において、好ま
しくはその中心点においてパッドに衝突するので、最大
の乱流抑制効果を得ることが出来る。それ以後溜堰内の
鋼浴がその最大高さ迄戻った時には、取鍋流れは再び絞
られ、同流れは最早主リッジの中心にはぶつからない。
しかしながら、定常状態の鋳造作業中の乱流抑制は決定
的重要性がより低いので、リッジに対する流れの衝突の
位置が最適でなくとも顕著な影響はない。

好ましくは、副リッジ部分が第３図及び第４図に26,2
8及び30で示す如く設けられる。副リッジ部分の高さは
主リッジ部分の高さよりも低く、近接する外側の主リッ
ジ部分の高さの25〜75％の範囲にあることが好ましい。
副リッジ部分26,28及び30は、図示例では第４図に明瞭
に示す通りにすべて同一高さであるが、上記の高さ範囲
にある限り、主リッジ部分と同様に、半径方向外側にな
るに従って高さを増し、半径方向外側の副リッジ部分が
内側の副リッジ部分よりも大きい高さとなるように形成
してもよい。副リッジ部分は近接するリッジ部分の間に
おいて、好ましくは等間隔で配置される。追加の副リッ
ジ部分を最内側リッジ部分の内側に、また最外側主リッ
ジ部分の外側にそれぞれ26及び30の如く設けることも出
来る。副リッジ部分は主リッジ部分間に誘起される再循
環流のポケット内の溶融金属を修整し、乱流抑制の効率
を増大せしめる。

また、好ましい形態では、複数個の半径方向リッジ部
分32,34,36及び38が設けられる。半径方向リッジ部分
は、取鍋流れの不整合状態から生ずる、すなわち垂直方
向に関し角度をなして中心点から半径方向に外れること
により生ずる溶融金属の渦流を矯正する。これは、取鍋
流れの不整合によるそのような溶融金属の渦流によって
生ずるであろう乱流を抑制する。

主、副及び半径方向リッジ部分の横断面形状は好まし
くは四角形乃至長方形で、側壁と上側エッジ表面の結合
部に鋭いコーナを有していることが好ましい。製作を容
易にするためには、幾分の曲率が必要である。しかしな
がら、約3.1mmの最大コーナ半径が、殆んどの効率的な
乱流抑制にとって望ましい。横断面形状が丸味を帯びて
いると、パッドの性能が著しく劣化する。更には、製作
上の理由により、側壁にわずかな外向きテーパが必要で
ある。

第５図及び第６図を参照すると、代替実施例が図示さ
れており、同実施例においては注湯パッド50が第１の主
リッジ部分52、第２の主リッジ部分54及び第３の主リッ
ジ部分56を備えている。第１の主リッジ部分は点58から
点60へ延びている。第２の主リッジ部分は点60から点62
へ延びており、第３の主リッジ部分が点62から点64へ延
びている。３つの主リッジ部分は合わせて１つの連続か
つ対数状のらせん形状を成し、同らせん形状は次式によ
って定義される。

ここにｒ＝インチで表わした半径 この公式に従う対数状のらせん形状の主リッジ間の間
隔は、50.8mm〜76.2mm（2.0〜3.0インチ）の範囲内であ
る。３つの主リッジ部分の高さは、弧の長さとともに、
点59における6.2mm（0.25インチ）から点64における63.
5mm（2.5インチ）へと直線状に増大する。リッジの高さ
は製造の容易さを考慮して点59における6.2mm（0.25イ
ンチ）から点58におけるゼロヘと傾斜している。リッジ
はそれらの頂部表面68において38.1mm（1.5インチ）の
厚さであり、それらの底部70（第６図）において44.0mm
（1.15インチ）である。前述の実施例におけるリッジ部
分と同様に複数個の半径方向リッジ部分66も設けられて
いる。

産業上の適用性 本発明に係る溜堰乱流抑制パッドは溶融金属の鋳造に
用いられる溜堰、特に溶融鋼並びに他の金属の連続鋳造
において用いられる溜堰に適用可能である。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溜堰であって、該溜堰内に溶融金属を収容
   するための耐火性床並びに耐火性壁と、前記溜堰から溶
   融金属を排出するため前記耐火性床内に装着されたノズ
   ルと、前記溜堰内の床内に装着された耐火性パッドで、
   溶融金属の流れを受取るための表面を備えるパッドとを
   有し、前記表面は該表面の中心点のまわりに同心状に配
   置された複数個の突出する主リッジ部分を有し、前記主
   リッジ部分は前記中心点に関して略直角をなす方向へ縦
   に延び、前記主リッジ部分の少なくとも１つは前記中心
   点のまわり360゜にわたって長手方向に延びており、前
   記主リッジ部分の高さは6mmから80mmの範囲内にあり、
   隣接する主リッジ部分間の半径方向間隔で、前記主リッ
   ジ部分の内側エッジ表面間において、かつ前記主リッジ
   部分上の対応する半径方向地点間で測定した半径方向間
   隔は隣接する主リッジ部分の内側の高さの少なくとも2.
   0倍あり、前記主リッジ部分は溶融金属内に半径方向壁
   ジェットの形成を許容し、溶融金属内の乱流を放散せし
   める溜堰。
2. 【請求項２】請求項１に記載の溜堰において、各半径方
   向外側主リッジ部分の高さが隣接する内側の主リッジ部
   分の高さよりも大きい溜堰。
3. 【請求項３】請求項１に記載の溜堰において、更に前記
   主リッジ部分の中間に位置する複数個の副リッジ部分が
   設けられ、該副リッジ部分の高さは前記主リッジ部分の
   高さの25から75％の範囲内にある溜堰。
4. 【請求項４】請求項３に記載の溜堰において、最内側主
   リッジ部分の内側にある任意の副リッジ部分の高さが最
   内側主リッジ部分の高さの50％を越えない溜堰。
5. 【請求項５】請求項１に記載の溜堰において、隣接する
   主リッジ部分間を延びる複数個の隔置された半径方向リ
   ッジ部分が設けられている溜堰。
6. 【請求項６】請求項１に記載の溜堰において、前記主リ
   ッジ部分が円形である溜堰。
7. 【請求項７】請求項１に記載の溜堰において、前記主リ
   ッジ部分はらせん形状を形成するように端部同士を結合
   されている溜堰。
8. 【請求項８】請求項３に記載の溜堰において、前記副リ
   ッジ部分が全て同一高さである溜堰。
9. 【請求項９】請求項３に記載の溜堰において、各半径方
   向外側の副リッジ部分の高さが次の内側副リッジ部分よ
   りも大きい溜堰。