JP2860884B2 - 溶鋼流量制御用耐火物及びそのシール方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶鋼流量制御用耐火
物及びそのシール方法に関し、特に、隣接する部材の接
合面の間に耐火性のモルタル又はシート状パッキン材を
配置してシールを行う構成の溶鋼流量制御用耐火物及び
そのシール方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼流量制御用耐火物は、例えば製鋼工
程で溶鋼収容容器から流出する溶鋼の流量を制御するた
めに用いられる。流量制御の方式としては、スライディ
ングノズル方式とストッパーヘッド方式が一般に用いら
れている。

【０００３】スライディングノズル方式は、溶鋼流出量
を正確に制御できるが、ストッパーヘッド方式に比べ
て、エアの巻き込みを生じ易い欠点を有している。エア
の巻き込みは、介在物の混入やＮ₂ のピックアップを生
じ、鋼品質の低下の一因となる。

【０００４】図１〜２を参照して従来の溶鋼流量制御用
耐火物を簡単に説明する。図１は、スライディングノズ
ル装置を示す断面図である。このスライディングノズル
装置１０は上ノズル１１、上固定盤１２、スライド盤１
３、下固定盤１４及び浸漬ノズル１５から構成されてい
る。上ノズル１１と上固定盤１２の接合面２１、下固定
盤１４と浸漬ノズル１５の接合面２２は平面（フラッ
ト）になっている。

【０００５】また、図２は、取鍋における下ノズル１６
とロングノズル１７を示している。下ノズル１６の下端
とロングノズル１７の接合面２３は、平坦（フラット）
なＲ面になっている。

【０００６】これらの接合面の間には、一般に耐火質の
モルタル（高アルミナ質やムライト質等から構成された
もの）、シートパッキン材、又はファイバーフラックス
（いずれも図示せず）がシール材として配置される。両
接合部材の間に働く力は、通常下方に位置する部材、す
なわち下ノズル、中間ノズル、ロングノズル、浸漬ノズ
ルを支持する装置（図示せず）の拘束力として与えられ
る。

【０００７】このような構成のスライディングノズル装
置においては、なんらかの原因で接合面間に働く拘束力
が低下した場合、あるいはシール材の熱収縮により亀裂
が生じた場合に、接合部からエアの巻き込みが発生し、
鋼品質の劣化や曳鋼に至るケースが多々あった。特に、
高速鋳造では、内孔側の負圧が大きいため、この傾向が
より顕著となっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなエアの巻き
込みを防止するために、様々な対策が提案されてきた。
例えば、特開昭６２−２５９６６３号公報は、鏡面に凹
凸を設けた耐火性パッキング材を開示している。このパ
ッキング材は、切頭円錐柱形のパッキング材本体の内周
又は外周に溝状の凹凸を形成したものである。この凹凸
は、応力の偏りを吸収してシール性を高める作用を有し
ている。

【０００９】しかしながら、このパッキング材は、テー
パー状の接合面には有効であるが、平面同士の接合面に
は適さないものと推定される。なぜなら、平面同志を接
合する場合には位置決めの安定性が十分でないと考えら
れるからである。また、このパッキング材は、耐久性に
も問題がある。

【００１０】また、特開昭６２−５００７０号公報は、
シール機構を有するスライディングノズル装置を開示し
ている。このスライディングノズル装置では、Ｏリング
や環状のパッキンを用いてシールを行って、エアの巻き
込みを防止している。しかし、Ｏリングや環状のパッキ
ンは、接触部が線状又は細い帯状になり、シール効果が
十分でない。

【００１１】そこで、本発明は、このような従来技術の
問題点に鑑み、耐火性のモルタルやシート状パッキンを
配置する接合面が平面同士であっても、これを良好にシ
ールできる構成の溶鋼流量制御用耐火物を提供すること
を第１の目的としている。

【００１２】さらに、本発明は、溶鋼流量制御用耐火物
を構成する部材の接合面の間に耐火性のモルタル又はシ
ート状パッキン材を配置してシールを行う方法におい
て、接合面が平面同志であっても、これを良好にシール
できるシール方法を提供することを第２の目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの解決手段
は、隣接する部材の接合面の間に耐火性のモルタル又は
シート状パッキン材を配置してシールを行う構成の溶鋼
流量制御用耐火物において、耐火性のモルタル又はシー
ト状パッキン材が可塑性を有し、接合面の少なくとも一
方の面に凹所及び／又は凸部が形成され、それによりモ
ルタル又はシート状パッキン材の可塑性が引き出される
構成にしたことを特徴とする溶鋼流量制御用耐火物であ
る。

【００１４】本発明の他の解決手段は、溶鋼流量制御用
耐火物を構成する部材の接合面の間に耐火性のモルタル
又はシート状パッキン材を配置してシールを行う方法に
おいて、接合面の少なくとも一方の面に凹所及び／又は
凸部が形成されていて、その凹所及び／又は凸部によっ
て、モルタル又はシート状パッキン材の可塑性を引き出
すことを特徴とする溶鋼流量制御用耐火物のシール方法
である。

【００１５】

【作用】本願の物の発明では、接合面の少なくとも一方
の面に形成された凹所及び／又は凸部が、接合面に配置
されたシール材の可塑性を十分に引き出し、これによっ
て接合面の優れた密着性及びエア遮断性が得られる。

【００１６】本願の方法発明でも同様に、接合面の少な
くとも一方の面に形成された凹所及び／又は凸部が、接
合面に配置されたシール材の可塑性を十分に引き出し、
これによって接合面の優れた密着性及びエア遮断性が得
られる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１８】図３は、本発明の溶鋼流量制御耐火物の一
実施例であるスライディングノズル装置２０を示す断面
図である。スライディングノズル装置２０は上ノズル２
４、上固定盤２５、スライド盤２６、下固定盤３１及び
浸漬ノズル２７から構成されている。

【００１９】これらの部材は、例えば、上ノズル２４と
上固定盤２５の接合部、及び、下固定盤３１と浸漬ノズ
ル２７の接合部には、シール材２９，３６が配置されて
いる。シール材２９，３６としては、シートパッキン
材、耐火性モルタル又はファイバーフラックス等が使用
できる。シール材は可塑性を有するため、接合部で押圧
されてある程度変形するが、図面では見易くするため変
形していない状態を示した。また、シール材の厚みは、
実際よりも誇張して示してある。以下の図面も同様であ
る。

【００２０】上固定盤２５の接合面と下固定盤３１の接
合面には、それぞれ凹所２８，３４が形成されている。
凹所２８，３４によって、隣接するシールパッキン材２
９，３６の可塑性を十分に引き出すことが可能となる。
すなわち、凹所２８，３４とシールパッキン材２９，３
６の相互作用によって、接合面の優れた密着性及びエア
遮断性が得られるのである。凹所のかわりに凸部を設け
ても良い。

【００２１】上ノズル２４、スライド盤２６及び浸漬ノ
ズル２７は、従来のものと同じ構造である。しかし、上
ノズル２４の下面及び浸漬ノズル２７の上面にも、凹所
及び／又は凸部を形成することができる。

【００２２】図４は、図３のスライディングノズル装置
における下固定盤３１を示している。図４の（Ａ）は下
固定盤３１の下面図、（Ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図であ
る。図４の下固定盤３１は、図３の使用状態とは上下が
逆になっている。

【００２３】下固定盤３１は、全体的に矩形状のプレー
トである。プレートの中心から少し左寄りの位置に、台
形状に隆起した厚肉部３２が形成されている。厚肉部３
２の中央には、貫通穴が設けてある。厚肉部３２の頂面
は、環状の接合面３３になっている。接合面３３には、
貫通穴を囲んでリング状の凹所が形成されている。

【００２４】凹所３４の断面形状は、矩形状になってい
るが、丸みがついてもよい。

【００２５】凹所３４の深さは、シール材の厚み及びそ
の柔軟性によって適宜定める。しかし、凹所３４の深さ
は最大でもシール材の厚み以下とすることが望ましい。
また、この実施例のように、環状溝の凹所を一本のみ設
ける場合には、凹所３４の幅は深さの０．５〜１．５倍
程度にするのが望ましい。

【００２６】また、凹所３４が接合面３３上で占める面
積は、接合面３３の全表面積の１〜２０％程度にするの
が望ましい。

【００２７】図５は、下固定盤の他の実施例を示してい
る。図５の（Ａ）は下固定盤４１の下面図、（Ｂ）はそ
のＹ−Ｙ断面図である。この下固定盤４１の凹所４４
は、図４の下固定盤３１のそれと形状が違っている。す
なわち、凹所４４は波形に形成されている。他の点は図
４の下固定盤と同様である。

【００２８】環状又は波状の凹所３４，４４を設ける場
合には、図４，５に示した例のように凹所は一本のみで
あっても良く、あるいは、同心状に又は多少偏心させて
多数本形成しても良い。

【００２９】図６は、下固定盤のさらに他の実施例を示
している。図６の（Ａ）は下固定盤５１の下面図、
（Ｂ）はそのＺ−Ｚ断面図である。この下固定盤の凹所
５４は、多数の半球状の凹みである。すなわち、凹所４
４は斑点状に形成されている。このように斑点状に凹所
４４を設ける場合には、凹所４４の表面積が接合面４３
の表面積の１０〜３０％にするのが望ましい。また、斑
点状に設ける凹所４４は、円柱形や円錐形であっても良
い。

【００３０】図４，５，６に示した下固定盤３１，４
１，５１は、いずれも上固定盤として使用可能である。
もちろん、上固定盤と下固定盤とは上下の向きが逆であ
る。

【００３１】図７は、下固定盤６１と浸漬ノズル６４の
接合部を示す断面図である。下固定盤６１の下面の接合
面には、断面矩形の環状凹所６２が形成されている。一
方、浸漬ノズル６４の上面の接合面には、断面半円形の
環状凹所６５が形成されている。両接合面の間には、シ
ール材６３が配置されている。

【００３２】シール材６３としては、モルタル、シート
パッキン材、ファイバーフラックス等を用いることがで
きる。シール材６３の厚みは接合面の半径にもよるが、
例えば接合面の半径が６０〜８０ｍｍの場合には、３〜
６ｍｍ程度のシール材が適当である。凹所の深さは、前
述したように、シール材の厚み以下にすることが望まし
い。

【００３３】浸漬ノズル６４は支持装置（図示せず）に
よって支持され、シール材６３はその拘束力によって両
接合面間で押圧固定される。シール材６３の可塑性を十
分に引出してシール性を高めるため、両部材の環状凹所
６２と６５を互いに重ならないように配置することが望
ましい。この実施例では、浸漬ノズル６４の環状凹所６
５全体が、下固定盤６１の環状凹所６２の半径方向外側
に位置する構成になっている。

【００３４】図８は、下固定盤と浸漬ノズルの別の実施
例の接合部を示す組立図である。下固定盤７１の下面の
接合面には、断面台形状の環状凹所７２が形成されてい
る。一方、浸漬ノズル７４の上面の接合面には、断面台
形状の環状凸部７５が形成されている。両接合面の間に
は、シール材７３が配置される。

【００３５】下固定盤７１の環状凹所７２と浸漬ノズル
７４の環状凸部７５は、互いに重なる位置に配置されて
いる。このように、凹所７２と凸部７５を組合わせるこ
とによってシール性をより高めることができる。ただ
し、凸部７５の断面形状が凹所７２のそれよりも小さく
なるようにし、シール材なしで両部材を接合した場合に
は、凹所７２内に凸部７５が完全に収まる構成にするこ
とが望ましい。

【００３６】凹所７２と凸部７５の関係は図８の例と逆
であっても良いし、２組以上の凹所と凸部を任意に組合
わせる構成にしても良い。

【００３７】また、凹所と凸部の形状は、前述した同心
円状、波状、斑点状の他にジグザク状や破線状等様々な
形状を採用できる。いずれにしても、平面状の接合面の
少なくとも一方に凹凸を設けることによって柔軟なシー
ル材の可塑性を十分に引き出し、シール性を高めるよう
にすることが肝要である。

【００３８】図９と図１０は、キャップを取付けて使用
するタイプの浸漬ノズル８１，９１を示している。図９
の実施例では、キャップ８２の外周と浸漬ノズル８１本
体との間に隙間が形成されていて、隙間内に目地材８３
が配置されている。目地材８３の高さはキャップ８２の
高さより低くなっており、そこに凹所８４が形成されて
いる。

【００３９】図１０の実施例では、キャップ９２の高さ
が、浸漬ノズル９１本体のキャップ設定箇所の深さより
も低くなっていて、そこに凹所９４が形成されている。

【００４０】実施例１ 本発明による下固定盤を用いて、下固定盤と浸漬ノズル
の間からのエア巻込み防止、曳鋼防止テストを行った。

【００４１】下固定盤として、図１１に示す形状のもの
を用いた。接合面１０３に設けた凹所１０４の大きさ
は、深さ２ｍｍ、幅３ｍｍであった。図中ａ，ｂ，ｃの
各寸法は、７０ｍｍ，１１０ｍｍ，１５０ｍｍであっ
た。シート材は、厚み３ｍｍの柔軟性のあるシートパッ
キン材を用いた。浸漬ノズルの接合面は、フラットであ
った。

【００４２】この下固定盤１０１と浸漬ノズルに溶鋼を
流した後で、下固定盤接合面におけるパッキン材の様子
を調べた。その様子を図１３に示した。他方、接合面が
フラットな従来の下固定盤を用い、同様にしてパッキン
材の様子を調べ、図１２に示した。

【００４３】従来例を用いた図１２の場合、Ａ）は片締
め状態で酸化層が大きく広がっていた。Ｂ）はシートパ
ッキン材の熱収縮で径方向に亀裂が進展し、その周囲に
酸化が進行していて、内孔まで酸化層及び亀裂が達して
いる場合もあった。

【００４４】本発明の下固定盤１０１を用いた図１３の
場合は、シートパッキン材は溝部に十分に充填されてお
り、亀裂及び酸化もこの部分で止まっていたことが判
る。

【００４５】以上説明した凹凸を耐火物部材の接合面に
形成する方法としては次の方法がある。１）金型に凹又
は凸を付けておいて成形時に直接形成する方法。２）耐
火物部材を成形した後で、ボーリング機、旋盤、カッタ
ー、パンチ機等を用いて後加工で形成する方法。３）耐
火物部材にキャップを取付けるタイプでは、目地部を利
用して溝部又は段差部を付ける方法。

【００４６】

【発明の効果】本発明の耐火物によれば、溶鋼流量制御
用耐火物を構成する隣接部材における接合面の少なくと
も一方の面に凹所及び／又は凸部を設け、凹所及び／又
は凸部によって接合面に配置されたシール材の可塑性を
十分に引き出す。それにより、凹所及び／又は凸部とシ
ール材の相互作用によって、Ｏリングを用いた場合より
も優れた密着性及びエア遮断性が得られる。

【００４７】従って、本発明の溶鋼流量制御用耐火物を
使用することによって、エアの巻き込みを防止して高品
質の鋼を製造することができる。また、接合部における
曳鋼トラブルも大幅に減らすことが可能である。トラブ
ル率を、従来の溶鋼流量制御用耐火物の十分の一程度に
減少させることができる。

【００４８】本発明のシール方法によれば、溶鋼流量制
御用耐火物を構成する隣接部材における接合面の少なく
とも一方の面に凹所及び／又は凸部を設け、凹所及び／
又は凸部によって接合面に配置されたシール材の可塑性
を十分に引き出す。それにより、凹所及び／又は凸部と
シール材の相互作用によって、優れた密着性及びエア遮
断性を実現することができる。

【００４９】従って、本発明のシール方法を用いること
によって、エアの巻き込みを防止して高品質の鋼を製造
することができる。

【００５０】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えば、本発明の溶鋼流量制御用耐火物及びそのシ
ール方法は、往復移動型のスライディングノズル装置ば
かりでなくロータリ式のノズル装置にも適用可能であ
る。また、凸部の断面形状も、様々な形状を採用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスライディングノズル装置を示す断面
図。

【図２】従来の取鍋における下ノズルとロングノズルを
示す断面図。

【図３】本発明による溶鋼流量制御用耐火物の実施例の
スライディングノズル装置を示す断面図。

【図４】図３のスライディングノズル装置の下固定盤を
示す図で、（Ａ）は下面図、（Ｂ）はそのＸ−Ｘ断面
図。

【図５】下固定盤の他の実施例を示す図で、（Ａ）は下
面図、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ断面図。

【図６】下固定盤のさらに他の実施例を示す図で、
（Ａ）は下面図、（Ｂ）はそのＺ−Ｚ断面図。

【図７】下固定盤と浸漬ノズルの接合部を示す断面図。

【図８】下固定盤と浸漬ノズルの別の実施例の接合部を
示す組立図。

【図９】キャップを取付けて使用するタイプの浸漬ノズ
ルを示す断面図。

【図１０】キャップを取付けて使用するタイプの浸漬ノ
ズルの別の実施例を示す断面図。

【図１１】実施例１で作製した下固定盤を示す断面図。

【図１２】従来例の下固定盤を用いた場合のパッキン材
の様子を示す平面図。

【図１３】図１１に示した本発明の下固定盤を用いた場
合のパッキン材の様子を示す平面図。

【符号の説明】

２０ スラ
イディングノズル装置 ２４ 上ノ
ズル上 ２５ 固定
盤 ２６ スラ
イド盤 ２７，６４，７４，８１，９１ 浸漬
ノズル ２９，３６，６３，７３ シー
ル材 ３１，４１，５１，６１，７１，１０１ 下固
定盤 ３２，４２，５２，１０２ 厚肉
部 ３３，４３，５３，１０３ 接合
面 ３４，４４，５４，６２，６５，７２、８４、９４，１
０４ 凹所 ７５ 凸部 ８２，９２ キャ
ップ １，２，３ 実施
例１のパッキン材 イ 酸化
層 ロ 未酸
化層 ハ 亀裂

フロントページの続き (72)発明者 星 圭三 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝 セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 向山 賢一 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝 セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 長谷部 悦弘 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝 セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 荒井 和弘 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友 金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 引間 弘 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友 金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (56)参考文献 特開 平５−149454（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−31052（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−91164（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 41/28 B22D 11/10 340 B22D 41/50 510

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接する部材の接合面の間に耐火性のモ
   ルタル又はシート状パッキン材を配置してシールを行う
   構成の溶鋼流量制御用耐火物において、耐火性のモルタ
   ル又はシート状パッキン材が可塑性を有し、接合面の少
   なくとも一方の面に凹所及び／又は凸部が形成され、そ
   れによりモルタル又はシート状パッキン材の可塑性が引
   き出される構成にしたことを特徴とする溶鋼流量制御用
   耐火物。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の溶鋼流量制御用耐火物
   において、接合面がタンディッシュの上ノズルと上固定
   盤、下固定盤と中間ノズル、中間ノズルと浸漬ノズル、
   及び下固定盤と浸漬ノズルの接合面の少なくとも１つで
   あることを特徴とする溶鋼流量制御用耐火物。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の溶鋼流量制御用耐火物
   において、接合面が取鍋の上ノズルと上固定盤、下固定
   盤と下ノズル、下ノズルとロングノズル、及び下固定盤
   とロングノズルの接合面の少なくとも１つであることを
   特徴とする溶鋼流量制御用耐火物。
4. 【請求項４】 溶鋼流量制御用耐火物を構成する部材の
   接合面の間に耐火性のモルタル又はシート状パッキン材
   を配置してシールを行う方法において、接合面の少なく
   とも一方の面に凹所及び／又は凸部が形成されていて、
   その凹所及び／又は凸部によって、モルタル又はシート
   状パッキン材の可塑性を引き出すことを特徴とする溶鋼
   流量制御用耐火物のシール方法。