JP2805559B2 - ロータリノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、取鍋、タンデイッシュ
のような溶融金属容器の底部に装着され、摺動板煉瓦を
回転させて固定板煉瓦とのノズル穴の開度を調節し、溶
鋼等の注湯量を制御するためのロータリノズルに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ロータリノズルは、転炉から出鋼された
溶鋼を受けて運搬したり、鋳型に注入したりする取鍋
や、取鍋から溶鋼を受けて鋳型に注入するタンデイッシ
ュ等に広く使用されている。特に、摺動板煉瓦を含むロ
ータをヒンジにより回動させて開閉する扉式のロータリ
ノズルは、摺動面を露出させて固定板煉瓦及び摺動板煉
瓦の板面の損傷状態等を肉眼で確認できること、煉瓦の
交換や補修の際に予備セットを準備する必要がなく作業
が容易である等多くの特徴を有するため、最近では数多
く使用されている。

【０００３】このような扉式のロータリノズルは、取鍋
やタンデイッシュ等（以下溶融金属容器という）の底部
に、直接又は部材を介して取付けられた基盤にヒンジに
より回動可能に装着され、モータ等の駆動源からの減速
機出力を中間歯車を介して、扉に設けた摺動板煉瓦を含
むロータの歯車に伝達し、このロータ、したがって摺動
板煉瓦を回動することにより、ノズルの開度を調節して
いる。

【０００４】図９は従来のロータリノズルを装着した溶
融金属容器の一例の底面図、図１０はそのＤ−Ｄ断面図
である。図において、１は溶融金属容器、２はその底
板、３は底板２に取付けられたロータリノズルである。
ロータリノズル３において、４はボルト５により底板２
に固定された基盤で、固定板煉瓦６が装着されている。
８は溶融金属容器１の底板２及び基盤４に貫設した穴に
装入され、固定板煉瓦６と結合した上ノズルである。９
はヒンジ１０により基盤４に回動可能に連結された固定
フレーム（扉）である。

【０００５】１１は固定フレーム９内に収容され、球軸
受１２を介して可動フレーム１６上に回動可能に配設さ
れたロータで、外周には減速機２１を介して電動機２０
に連結された歯車２２と噛合う歯車１３が設けられてお
り、上部には固定板煉瓦６と対向して摺動板煉瓦１４が
収容されている。１７は摺動板煉瓦１４と結合するコレ
クタノズルである。１８は固定フレーム９内に、可動フ
レーム１６と対向しかつロータ１１の外周に沿って設け
られた複数個のばね座で、可動フレーム１６との間には
それぞれコイルばね１９が介装されている。

【０００６】上記のようなロータリノズルを備えた溶融
金属容器においては、コレクタノズル１７が装着された
固定フレーム９はヒンジ１０を軸に閉じられて自由端が
ボルト等により基盤４に固定され、固定板煉瓦６と摺動
板煉瓦１４の摺動面はコイルばね１９の弾発力によって
密着している。このため溶鋼等を注入しても両煉瓦６，
１４の間から漏洩するおそれはない。なお、必要に応じ
て電動機２０を駆動し、減速機２１を介してロータ１１
を回動し、両煉瓦６，１４のノズル穴７，１５の開度を
調整して溶鋼等の注入量を制御する。

【０００７】また、固定板煉瓦６及び摺動板煉瓦１４の
摺動面の損傷状態等を検査したり、これら煉瓦６，１４
の補修や交換を行なう場合は、ヒンジ１０を軸にロータ
１１を収容した状態で固定フレーム９を扉状に回動すれ
ばよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなロータリ
ノズルは種々特長を有するため、国内外において広く実
用されているが、次のような問題がある。 （１）電動機２０とロータリノズル３との間に電動機２
０の回転（約１０００ｒｐｍ）を大幅に減速（例えば３
００分の１）するための大きな減速機２１や中間歯車２
２を介在させているため、装置全体が大形になり、設備
費も高価になる。

【０００９】（２）溶融金属容器１を真空槽内に入れて
脱ガス等の精錬が行なわれているが、このような場合、
溶融金属容器１の底部に電動機２０を装着したまま精錬
を行なうと、高温のため電動機２０が損傷してしまうた
め、真空槽に入れる前に電動機２０を取外している。し
かしながら、電動機２０は溶融金属容器１の底部に取付
けられているため、溶融金属容器１の下にもぐって着脱
作業を行なわなければならず、その重量が大きいためク
レーン等が必要であり、作業がきわめて面倒であるばか
りでなく、安全上も問題がある。

【００１０】このような問題を解決するため、例えば特
開平２−２６３５６２号公報に示すように、吐出ブロッ
クを支持する支持ケーシングにウオームギヤを取付け、
これをウオームで回転するようにして減速機を省略した
ものがある。しかしながら、このようなロータリノズル
においては、ウオームの正逆回転時にウオームギヤにス
ラスト力が働き、吐出ブロックと上部ブロックとの摺動
面が開いて溶鋼等の漏洩事故が発生するおそれがある。

【００１１】本発明は、上記の課題を解決すべくなされ
たもので、構造が簡単で小形軽量であり、その上摺動板
煉瓦の駆動源の着脱が容易なロータリノズルを得ること
を目的としたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロータリノ
ズルは、溶融金属容器の底部に装着され、摺動板煉瓦を
回転させて固定板煉瓦とのノズル穴の開度を調節し、溶
鋼等の注湯量を制限するロータリノズルにおいて、前記
溶融金属容器の底部に固定され、ノズル穴を有する固定
板煉瓦が取付けられた基盤と、該基盤に軸受を介して回
転可能に装着されたウオームギヤと、ノズル穴を有する
摺動板煉瓦が取付けられて前記基盤に対向配置され、前
記ウオームギヤと一体となって回転する支持部材と、該
支持部材の下に配置され、前記ウオームギヤに直接連結
されて前記支持部材を回転させるとともに該支持部材が
上下に変位可能に結合されたフレームと、該フレームと
前記支持部材との間に介装されたばね手段と、前記ウオ
ームギヤと噛合うウオームと、前記溶融金属容器に装着
され前記ウオームを駆動する駆動手段とを備えたもので
ある。

【００１３】また、ウオームの駆動手段に油圧モータを
用い、この油圧モータを溶融金属容器に着脱自在に装着
し、さらに、油圧モータを溶融金属容器の底部に近接し
て側壁の外側に装着したものである。さらに、ウオーム
とウオームギヤの潤滑剤として、粒径が３０μｍ以下の
カーボンパウダを使用したものである。

【００１４】

【作用】固定板煉瓦と摺動板煉瓦のノズル穴が全開のと
きは、上ノズル、固定板煉瓦、摺動板煉瓦及びコレクタ
ノズルの各ノズル穴は同一線上にあり、最大量の溶鋼等
が注湯される。注湯量を制御する場合は、駆動源を駆動
してウオームを回転させ、これと噛合うウオームギヤを
低速回転させる。ウオームギヤの回転はフレームを介し
て支持部材に伝えられ、これに装着された摺動板煉瓦を
回転して固定板煉瓦と摺動板煉瓦のノズル穴の開度を調
整する。

【００１５】また、溶融金属容器を真空槽に装入して精
錬を行なう場合には、油圧モータを溶融金属容器から取
外す。このとき、油圧モータは軽量なのでクレーン等を
必要とせず、手に持って取外すことができる。真空槽か
ら出して注湯する際は、再び油圧モータを装着する。さ
らに、ウオームとウオームギヤの潤滑剤としてカーボン
パウダを使用することにより、比較的低出力の駆動源に
よりウオームギヤを駆動することができ、焼付等を生ず
ることもない。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係るロータリノズルの実施例
の底面図、図２はそのＡ−Ａ断面図、図３はＢ−Ｂ断面
図、図４はＣ−Ｃ断面図である。図において、３１は溶
融金属容器１の底板２に直接又は部材を介して複数本の
ボルト３２により固定された基盤、３３はノズル穴３５
を有する上ノズル３４が装着される貫通穴、３６は貫通
穴３３の下部に設けられた凹部である。３７は凹部３６
の外周に形成された環状溝、３８は環状溝３７内に配設
され、球軸受３９を介して基盤３１に回転可能に支持さ
れたウオームギヤで、環状溝３７の一部を拡大して形成
したウオーム室３７ａ内には、ウオームギヤ３８と噛合
うウオーム４０が配設されている。４１はシール部材４
２を介して環状溝３７及びウオーム室３７ａを閉塞する
カバーである。４３はノズル穴４４を有し、基盤３１の
凹部３６内に配設されてボルト４５により固定された固
定板煉瓦である。

【００１７】４６は凹部４８を有する円筒状の本体４７
と、この本体４７から垂下した脚部４９とからなり、基
盤３１と対向配置された支持部材で、凹部４８から脚部
４９を貫通する貫通穴５０が設けられており、凹部４８
内にはノズル穴５２を有する摺動板煉瓦５１が配設さ
れ、ボルト５３により固定されている。５４はノズル穴
５５を有し、支持部材４６の貫通穴５０内に挿入支持さ
れ、上面が摺動板煉瓦５１の下面に結合されたコレクタ
ノズルである。

【００１８】６０は支持部材４６の下方において支持部
材４６を包囲するように配設された有底円筒状のフレー
ムで、底部には支持部材４６の脚部４９が挿入される貫
通穴６１が設けられている。このフレーム６０の一方の
側には腕６２ａ，６２ｂが突設されており、ウオームギ
ヤ３８から垂下した支持腕６３ａ，６３ｂにピン６４で
連結され、ヒンジ６５を構成している。また、ヒンジ６
５の反対側にはＵ字状の嵌合溝６７を有する腕６６が突
設されており、この嵌合溝６７にはウオームギヤ３８か
ら垂下した支持腕６８に回転自在に軸止されたスイング
ボルト６９が嵌入され、ナット７０により固定される。

【００１９】７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄはフレー
ム６０と支持部材４６との間に介装されたばね機構で、
下端部がフレーム６０の底部に設けた穴に遊嵌され、上
端部が支持部材４６に設けた穴に遊嵌された案内軸７２
に、ばね座を介して複数枚の皿ばね７３を装着したもの
である。なお、図には４が所にばね機構７１ａ〜７１ｄ
を設けた例を示したが、３か所又は５か所以上に設けて
もよく、また皿ばね７３に代えてコイルばねを用いても
よい。

【００２０】７５ａ，７５ｂはフレーム６０の底部に設
けた貫通穴７４に摺動自在に挿通され、支持部材４６に
設けたねじ穴７６に螺入されたクランプボルトで、支持
部材４６とフレーム６０とを一体的に結合すると共に、
ばね機構７１ａ〜７１ｄのばね圧を調整するものであ
り、支持部材４６はフレーム６０と共働して回転する
が、上下方向には独立して変位することができる。

【００２１】図５は本発明に係るロータリノズルを装着
した溶融金属容器の底面図、図６はその要部の実施例の
平面図、図７は図６の左側面図である。１ａは溶融金属
容器１の底板２に、側壁から外方に突出して固定された
支持板で、その外縁部には支持部材８０が立設されてお
り、その外側面にはスイングボルト８１ａ，８１ｂが設
けられている。８３は駆動源で、フレーム８４には油圧
モータ８５が取付けられており、また切欠部８７を有す
る腕８６ａ，８６ｂが設けられていて、腕８６ａ，８６
ｂにスイングボルト８１ａ，８１ｂを結合し、ナット８
２ａ，８２ｂを螺合することにより、フレーム８４は支
持部材８０に着脱自在に装着される。

【００２２】９０は油圧モータ８５の出力をウオーム４
０に伝達する動力伝達機構で、一端が例えばスプライン
とスプラインナットにより油圧モータ８５に連結され、
自在継手を介して他端にスプライン軸９２が設けられた
第１の伝達系９１と、一端にスプラインナットを有し自
在継手を介して他端にウオーム４０の軸４０ａに設けた
歯車９５に噛合う歯車９４が設けられた第２の伝達系９
３とから成っている。

【００２３】次に、上記のように構成した本発明の作用
を説明する。固定板煉瓦４３と摺動板煉瓦５１のノズル
穴４４，５２が全開のときは、上ノズル３４、固定板煉
瓦４３、摺動板煉瓦５１及びコレクタノズル５４のノズ
ル穴３５，４４，５２，５５は同一線上にあり、このた
め最大量の溶鋼等が注湯される。

【００２４】注湯量を制御する場合は、油圧モータ８５
を駆動してウオーム４０を回転する。ウオーム４０の回
転はウオームギヤ３８に伝えられてこれを例えば１／５
０〜１／９０の減速比で回転させる。ウオームギヤ３８
の回転は、ヒンジ６５及びスイングボルト６９を介して
フレーム６０に伝えられ、フレーム６０の回転はクラン
プボルト７５ａ，７５ｂを介して支持部材４６に伝達さ
れ、支持部材４６はこれに装着された摺動板煉瓦５１と
共に回転し、固定板煉瓦４３のノズル穴４４と摺動板煉
瓦５１のノズル穴５２との開度を調整する。

【００２５】固定板煉瓦４３や摺動板煉瓦５１の摺動面
などの保守点検やこれらの交換などを行なう場合は、ク
ランプボルト７５ａ，７５ｂを締め、支持部材４６を下
降させてばね力を拘束し、スイングボルト６９をナット
７０を緩めて回動し、嵌合溝６７から外してヒンジ６５
を中心にフレーム６０を回転させれば、フレーム６０、
支持部材４６、摺動板煉瓦５１及びコレクタノズル５４
からなるユニットが図３に鎖線で示すように扉状に開か
れ、固定板煉瓦４３及び摺動板煉瓦５１の摺動面を露出
するので、これらを容易に点検したり交換したりするこ
とができる。

【００２６】保守点検や交換などが終ったときは、ヒン
ジ６５を軸にフレーム６０を回転させてユニットを閉
じ、スイングボルト６９を嵌合溝６７に嵌入してナット
７０を締める。ついでクランプボルト７５ａ，７５ｂを
緩め、固定板煉瓦４３と摺動板煉瓦５１の摺動面に面圧
がかかるようにする。このとき、支持部材４６及び摺動
板煉瓦５１は、複数個のばね機構７１ａ〜７１ｄにより
均等に押上げられるので、摺動板煉瓦５１を固定板煉瓦
４３の摺動面に均一な圧力で密着させることができる。

【００２７】次に、溶融金属容器１を真空槽内に入れて
脱ガス等の精錬を行なう場合は、真空槽に入れる前にナ
ット８２ａ，８２ｂを緩め、スイングボルト８１ａ，８
１ｂを回転して腕８６ａ，８６ｂから外し、駆動源８３
を手前に引いて動力伝達機構９０から取外せばよい。溶
融金属容器１を真空槽から取出して溶鋼等を注湯すると
きは、前記と逆の順序で駆動源８３を装着する。

【００２８】ところで、本発明においては摺動板煉瓦５
１が取付けられた支持部材４６をウオーム４０によって
回転させるようにしており、前述のように、ウオームは
正転又は逆転時にウオームギヤに対して大きなスラスト
力が作用するが、本発明においてはこのスラスト力を球
軸受３９を介して基盤３１が受ける構造とし、フレーム
６０や支持部材４６に影響を与えないようにしたので、
固定板煉瓦４３と摺動板煉瓦６０の摺動面が開いて溶鋼
等が洩れるようなことはない。

【００２９】また、周知のようにウオームによりウオー
ムギヤを駆動する場合、両者の間に介在させる潤滑剤の
良否がきわめて重要である。一般にこのような潤滑剤と
してグリスが用いられるが、ロータリノズルの場合は高
温下で使用されるため、鉱物油が揮発して残滓分が固化
してしまい、潤滑剤としての機能を喪失してしまうとい
う問題がある。そこで本発明の発明者らは各種の潤滑剤
を用いて種々実験を行なった結果、粒径が０．０１〜３
０μｍ、好ましくは４〜８μｍ程度のカーボンパウダを
ウオーム室３７ａに、その容積の５０〜７０％程度入れ
たところ、きわめて好結果が得られた。図８はカーボン
パウダの粒径とウオーム４０を駆動する油圧モータ８５
の圧力との関係を示す線図で、カーボンパウダの粒径が
３０μｍを超えると、油圧モータ８５の圧力が急激に上
昇するので、粒径３０μｍ以下のカーボンパウダが潤滑
剤として望ましいことがわかる。

【００３０】上記の説明では本発明を主として溶鋼を注
湯するロータリノズルに実施した場合を示したが、その
他の金属を注湯するロータリノズルにも実施することが
できる。また、ウオーム４０を油圧モータ８５で駆動す
る場合について説明したが、油圧モータに代えて電動機
を使用してもよい。ただし、電動機を用いる場合は、油
圧モータに比べて回転数が高いので、途中で１／３〜１
／６程度に減速することが必要である。また、各部の構
造も上記実施例に限定するものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は基盤に設けたウオームギヤをウオームで回転させて摺
動板煉瓦を回転させるように構成し、かつ、ウオームを
溶融金属容器に着脱自在に装着した油圧モータで駆動す
るようにしたので、次にような効果を得ることができ
る。 （１）減速機が不要なので装置全体を小形軽量化するこ
とができる。 （２）ウオームギヤを軸受を介して基盤に保持させるよ
うにしたので、ウオームの正逆転時にウオームギヤに作
用するスラスト力は軸受を介して基盤が受けるため、固
定板煉瓦と摺動板煉瓦の摺動面の押付力に影響を与える
ことがない。

【００３２】（３）ウオームギヤを基盤に設けたので、
支持部材、フレーム等の開閉に関係なくウオームギヤを
常に定位置に保持される。このためウオームとウオーム
ギヤとの噛合部をボックス構造にすることができるの
で、潤滑剤を確実に使用することができる。 （４）ウオームとその駆動源を軸で連結するようにした
ので、駆動源を熱源から離れた場所等、任意の位置に取
付けることができる。 （５）ウオームを溶融金属容器に着脱自在に装着した軽
量の油圧モータで駆動するようにしたので、クレーン等
を必要とせず着脱作業がきわめて容易である。 （６）ウオームを駆動する油圧モータを溶融金属容器の
側壁の外側に装着するようにすれば着脱作業が一層容易
である。 （７）ウオームとウオームギヤの潤滑剤として粒径が３
０μｍ以下のカーボンパウダを使用することにより、比
較的低出力の駆動源でウオームギヤを駆動することがで
き、焼付等を生ずることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の底面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。

【図５】本発明に係るロータリノズルを装着した溶融金
属容器の底面図である。

【図６】ウオームの駆動系の実施例の平面図である。

【図７】図６の側面図である。

【図８】潤滑剤に使用するカーボンパウダの粒径と油圧
モータの圧力との関係を示す線図である。

【図９】従来のロータリノズルが装着された溶融金属容
器の底面図である。

【図１０】図８のＤ−Ｄ断面図である。

【符号の説明】

１ 溶融金属容器 ２ 底板 ３ ロータリノズル ３１ 基盤 ３７ 環状溝 ３７ａ ウオーム室 ３８ ウオームギヤ ３９ 球軸受 ４０ ウオーム ４１ カバー ４３ 固定板煉瓦 ４６ 支持部材 ５１ 摺動板煉瓦 ５４ コレクタノズル ６０ フレーム ６５ ヒンジ ６９ スイングボルト ７１ａ〜７１ｄ ばね機構 ７５ａ，７５ｂ クランプボルト ８０ 支持部材 ８３ 駆動源 ８５ 油圧モータ ９０ 動力伝達機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 犬伏 久雄 神奈川県横浜市鶴見区梶山１−29−３ (72)発明者 天野 元雄 東京都大田区蒲田１−16−８ (72)発明者 松浦 仁 東京都大田区本羽田３−17−15 (72)発明者 早川 勇次 神奈川県横浜市戸塚区名瀬町2135の13 (56)参考文献 特開 昭53−99041（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−263563（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258457（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 41/34 520 B22D 11/10 340 B22D 41/26

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属容器の底部に装着され、摺動板
   煉瓦を回転させて固定板煉瓦とのノズル穴の開度を調節
   し、溶鋼等の注湯量を制限するロータリノズルにおい
   て、 前記溶融金属容器の底部に固定され、ノズル穴を有する
   固定板煉瓦が取付けられた基盤と、 該基盤に軸受を介して回転可能に装着されたウオームギ
   ヤと、 ノズル穴を有する摺動板煉瓦が取付けられて前記基盤に
   対向配置され、前記ウオームギヤと一体となって回転す
   る支持部材と、 該支持部材の下に配置され、前記ウオームギヤに直接連
   結されて前記支持部材を回転させるとともに該支持部材
   が上下に変位可能に結合されたフレームと、 該フレームと前記支持部材との間に介装されたばね手段
   と、 前記ウオームギヤと噛合うウオームと、 前記溶融金属容器に装着され前記ウオームを駆動する駆
   動手段とを備えたことを特徴とするロータリノズル。
2. 【請求項２】 ウオームの駆動手段に油圧モータを用
   い、該油圧モータを溶融金属容器に着脱自在に装着した
   ことを特徴とする請求項１記載のロータリーノズル。
3. 【請求項３】 油圧モータを溶融金属容器の底部に近接
   して側壁の外周に装着したことを特徴とする請求項２記
   載のロータリーノズル。
4. 【請求項４】 ウオームとウオームギヤの潤滑剤として
   粒径が３０μｍ以下のカーボンパウダを使用したことを
   特徴とする請求項１〜２又は３記載のロータリノズル。