JP3016596B2 - 溶融金属注入浸漬管 - Google Patents

溶融金属注入浸漬管

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JP3016596B2 JP8527966A JP52796696A JP3016596B2 JP 3016596 B2 JP3016596 B2 JP 3016596B2 JP 8527966 A JP8527966 A JP 8527966A JP 52796696 A JP52796696 A JP 52796696A JP 3016596 B2 JP3016596 B2 JP 3016596B2
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マンネスマン・アクチエンゲゼルシャフト
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50Pouring-nozzles

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、円形横断面を有し注入容器に固定されてい
る注入部分と、矩形永久型の中に収容されている溶融金
属の中に浸漬し矩形横断面の出口を有する注出部分とを
具備する例えば薄肉スラブ連続鋳造機の中に溶鋼を注入
する等のための溶融金属注入浸漬管に関する。
ヨーロッパ特許出願第EP0630712号明細書から公知の
例えば薄肉スラブ連続鋳造のための浸漬管は2つの部分
区間に細分され、浸漬管の下部成形煉瓦は、その幅より
大幅に長い長さを有する。個々の部分区間は別個の成形
煉瓦により形成され、成形煉瓦の互いに面する端部は互
いの中に係合し、成形煉瓦の互いの中に係合している端
部の間には密封部材が設けられている。
個々の成形煉瓦は、壁厚が顕著に異なる複雑な成形構
造を有する。
ドイツ特許出願公開第DE3709188A1号公報から公知の
冶金容器用浸漬管の上部長さ部分区間は横断面が丸形で
あり、下部長さ部分区間は横断面は矩形である。出口領
域内の寸法は長さ:幅の比が20:1〜80:1である。浸漬管
の出口は2つの出口開口により形成され、これらの出口
開口は共働して1つの流れ横断面を有し、この流れ横断
面は、プラグ閉鎖部材における流れ横断面程には大きく
ない。
湯口管の中の流れ横断面と浸漬管の出口における流れ
横断面との間の1:1より小さい比は、流れ方向変換と、
2つの出口開口を狭めることにより達成される。
本発明の目的は、容易に製造でき、長い寿命を有し、
製造に関して及び作動中に熱応力が僅かである構造を有
し、溶融金属の均一な流出を可能にする浸漬管を提供す
ることにある。
本発明のこの目的は請求項1の特徴部分に記載の特徴
により達成される。
浸漬管は2つの基本構造部分から成る、すなわち管状
の注入部分と平面状の注出部分とから成る。形状が完全
に異なるこれら2つの基本構造部分の間には短い構造長
の移行部分が設けられている。
予想外なことにこの移行部分は、注出部分が平な平面
の壁部材から成りこの注出部分が注入部分の横断面の1/
2より小さい横断面を有する場合には浸漬管を貫流する
溶鋼の流れ特性に殆ど影響しないことが分かった。
管状の注入部分から矩形の注出部分への移行部分の形
状とは無関係に溶鋼の流れは、平らな平面の壁部材がそ
れぞれ互いにほぼ平行に配置されている場合には完全に
層流となって案内される。
丸形か又は平面状の簡単な成形部材により浸漬管の個
々の構造部分は、予測される大きい熱応力に適応して設
計できる。この場合、簡単な幾何学的形状に加えて同一
の壁厚の壁部材が使用される。注入部分と注出部分との
間の移行部分は流れ特性に関して2次的な役割しか果た
さないので、この構造的自由性は、応力の僅かな移行部
分に関する最適化に利用できる。なかんずく移行領域内
の流れ特性に対して、注入部分の脚部に設けられている
平行部材により良好な影響を与えることが可能である。
注出部分の簡単な形状により溶融金属の流れ特性を完
全に層流にすることにより出口面積を最小化すると、薄
肉スラブの鋳造の際に所望の要求される貫流量を得るこ
とができる。
小さい底面面積しか必要でないので、薄肉スラブ永久
型のための浸漬管を互いに平行な側壁と60mmまでの幅と
を有するものにすることができる。浸漬管の出口と永久
型の入口との成形構造が同一なので、永久型の中の溶融
金属のレベルの表面の寸法を一定にできる。浸漬管の注
出部分の中の乱流のない均一の溶融金属案内により、更
に、注出部分と永久型とは形状が類似でありそれらの横
断面は僅かしか異ならないので、永久型の中の溶融金属
の案内は僅かな攪乱しか発生させない。溶融金属量の調
整は、注入容器(グースネック)の中の調整機構を介し
て規則的にプラグ閉鎖部材を介して行われる。
本発明の1つの実施の形態が添付図面に示されてい
る。
図1は浸漬管及び注入容器の概略図、図2は浸漬注ぎ
部分の頭部側広がりを有する浸漬管の略図、図3は屋根
状に形成されている注出部分を有する浸漬管の略図、図
4は注入部分と注出部分との間の移行部分を示す詳細
図、図5は注入容器における注入部分と注出部分との構
造の一部を切取って示す略図である。
図1は鋳込み注入容器41の一部を切取って示し、該注
入容器(グースネック)41は出口開口43を有し、出口開
口43はプラグ42により遮断可能又は狭くすることが可能
である。
注入容器41の底部の外面に注入部分11が固定され、注
入部分11は管の形状を有し、出口側に平らな端面を有す
る。
管状の注入部分11は、ほぼ矩形の注出部分21に結合さ
れている。注出部分21は出口側で溶融金属Sの中に浸漬
し、溶融金属Sは永久型すなわち永久鋳型(permanent
mold;例えば金型、黒鉛型等)51の中に収容されてい
る。
注出部分21は、図面の左側部分の中に示されている広
幅側面22と、図の右側部分の中に示されている狭幅側面
23と、更に注入部分/注出部分の接続個所に終端壁27を
有する。なお図1の下部の左側は広幅側面22を通る断面
を示し、右側は狭幅側面23を通る断面を示している。
少なくとも注出部分が、外部から供給可能なエネルギ
ーにより加熱可能である材料から成る。この材料は、耐
火材であることもあり、耐火材の中に金属体が内蔵さ
れ、金属体は電気エネルギーにより加熱可能である。
概略的に加熱装置31が示され、加熱装置31は広幅側面
22にほぼ平行に案内されている。
広幅側面22と狭幅側面23とは浸漬管の出口領域内で互
いにほぼ平行に案内されて間隔aを有し、間隔aと、浸
漬管の出口領域内での狭幅側面23の間の間隔bとはa<
(1/31)×bである。図の右側部分の中に注出部分の形
状が示され、この形状においては狭幅側面23が角度α<
7゜で流れ方向に向かって広がっている。
図2は斜視図で注出部分を示し、注出部分の広幅側面
は頭部側で流れ方向と反対の方向に向かって錐体状に内
側幅Kまで開いている。この内側幅Kは丸形注入部分11
の外径Rに対してK/R=0.9〜1.2である。
概略的に示されているように中央にエッジ長Kの正方
形が位置し、この正方形の上には管状の注入部分11の端
面12を載置できるか、又は正方形の中の相応する大きさ
の開口を貫通して注入部分11が差込まれる。エッジKか
ら出発して終端壁27は狭幅側面26の端縁まで錐体状に先
細りして形成されている。
図2の開いた断面図には注出部分21の横断面AEが示さ
れ、横断面の面積は広幅側面の間の間隔aと狭幅側面の
間の間隔bとの乗算から計算される。注入部分11の横断
面ARは、注出部分21の横断面AEに対してAR/AE≧1.7であ
る。
更に図には移行部分長lが示され、移行部分長lは広
幅側面間の間隔に対してl/A<1/4である。
注入部分11と注出部分21とから成る浸漬管の全長はL
により示されている。
図3に概略的に示されている浸漬管では注出部分21は
頭部側で屋根の形状に形成され、屋根の領域24が、中央
領域内で頭部側で注入部分11のスリット14の中にはめ込
まれている。この場合に注出部分21の頭部25は終端壁27
を有し、終端壁27は注入部分から送出方向に向かって広
幅側面の端縁まで屋根状に開いている。
注入部分11のスリット14又は注出部分21のスリット14
に相応する部分である屋根の領域24はlの長さを有す
る。
図4は詳細図で注入部分11の出口領域13を示す。図4
には上面図で、屋根の領域24がはめ込まれている注入部
分の中のスリット14が示されている。
屋根の領域24には舌片29が設けられ、舌片29は注入部
分11の溝19の中にはめ込まれている。溝19及び舌片29を
設けることにより、注入部分11と注出部分21とを水平に
スライドさせて組合せることが可能となり、更に、作動
中は注出部分21が注入部分11のスリット14から外れて落
下することが阻止される。
この場合に管状の注入部分11の出口領域13は平行部材
16により終端され、終端部材溶融金属の流れ方向に垂直
に配置されているか又は図の右側部分の中に示されてい
るように面取り面15を有する。
図5は注出部分21を有する浸漬管を示し、注出部分21
は注入部分11とは完全に無関係に注入容器41に固定され
ている。
注入容器41の出口開口43の直接下に配置されている注
入部分11は、注出部分21の注ぎ空間GEの中で詰物28によ
り包囲されている。詰物28は、管状注入部分11から流出
する溶融金属流を僅かな攪乱で適切に案内する形状を有
する。
図の右側部分の中には狭幅側面23が示されている。注
入部分11は出口領域13の中に平行部材16を有し、平行部
材16は図の右側部分の中で例えば詰物28により流れ方向
に向かって錐体状に先細りして形成され、平行部材16は
注入部分の突出部分を終端する。この形状により最短距
離で、出口開口43からの流出後に丸い横断面の溶融金属
を最短距離で、大きい狭幅側面/広幅側面比を有する矩
形横断面の溶融金属流の中に強制的に流入させることが
可能となる。
参照リスト 〈浸漬管〉 11 注入部分 12 平らな端面 13 出口領域 14 スリット 15 面取り面 16 平行部材 18 詰物 19 溝 21 注出部分 22 広幅側面 23 狭幅側面 24 屋根の領域 25 頭部 26 広幅側面の端縁 27 終端壁 28 詰物 29 舌片 〈加熱装置〉 31 加熱装置 〈溶融金属供給装置〉 41 注入容器 42 プラグ 43 出口開口 〈連続鋳造機〉 51 永久鋳型(例えば金型、黒鉛型等) S 溶融金属 AR 注入部分の横断面 AE 注入部分の横断面 a 広幅側面間の間隔 b 狭幅側面間の間隔 R 注入部分の外径 l 移行部分の長さ lS スリットの長さ L 浸漬管の全長 α 狭幅側面の円錐角 GR 注入部分の注ぎ空間 GE 注出部分の注ぎ空間 K 頭部幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライヒェルト,ヴォルフガンク ドイツ連邦共和国、デー 47447 メル ス、アム・ベント マンスフェルト 52 (72)発明者 シェーマイト,ユルゲン ドイツ連邦共和国、デー 40764 ラン ゲンフェルト、ケーニスヒスベルガー・ シュトラーセ 13 (56)参考文献 特開 昭62−197252(JP,A) 実開 昭58−107254(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/10 330 B22D 41/50 520

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円形横断面を有し注入容器に固定されてい
    る注入部分と、矩形永久型の中に収容されている溶融金
    属の中に浸漬し矩形横断面の出口を有する注出部分とを
    具備する溶融金属注入浸漬管において、 a)前記注入部分(11)が、平面状の端面出口(12)を
    有する管であり、 b)前記注出部分(21)が平らな面の壁部材(22,23)
    から形成され、 c)前記注入部分(11)が直接的に前記注出部分(21)
    に接続され、 d)前記注入部分(11)と前記注出部分(21)との壁厚
    が一定であり、 前記注入部分の横断面(AR)が前記注出部分(21)の横
    断面(AE)に対してAR/AE≧1.7であることを特徴とする
    溶融金属注入浸漬管。
  2. 【請求項2】注出部分(21)の広幅側面(22)が浸漬管
    の出口領域内で互いに平行に案内され、前記出口領域内
    で前記広幅側面(22)の間の間隔aと狭幅側面(23)の
    間の間隔bとはa<(1/35)×bの関係を有することを
    特徴とする請求項1に記載の溶融金属注入浸漬管。
  3. 【請求項3】狭幅側面(23)が流れ方向に向かって角度
    α<7゜で広がることを特徴とする請求項2に記載の溶
    融金属注入浸漬管。
  4. 【請求項4】管状の注入部分(11)から平面状の注出部
    分(21)への移行部分が長さ1を有し、長さ1は注出部
    分(21)の幅aに対して1/a=1/4であることを特徴とす
    る請求項1から請求項3のうちのいずれか1つの請求項
    に記載の溶融金属注入浸漬管。
  5. 【請求項5】注入部分(11)から注出部分(21)への移
    行部分は、管状の前記注入部分(11)が出口領域(13)
    の中にスリット(14)を有し、前記スリット(14)の中
    に平面状の注出部分(21)の相応する部分(24)がはめ
    込まれるように形成されていることを特徴とする請求項
    4に記載の溶融金属注入浸漬管。
  6. 【請求項6】注出部分(21)の頭部(25)が屋根状に形
    成され、前記注出部分(21)の狭幅側面は移行部分の中
    で前記注出部分(11)のスリット(14)から開始して錐
    体状に互いから遠ざかって広幅側面(22)の端縁(26)
    まで案内されていることを特徴とする請求項5に記載の
    溶融金属注入浸漬管。
  7. 【請求項7】注入部分(11)が出口領域(13)の中でス
    リット(14)の長さ(ls)まで面取り面を有し、前記面
    取り面は流れ方向に向かって錐体状に平面状注出部分
    (21)の広幅側面(22)まで案内されていることを特徴
    とする請求項5に記載の溶融金属注入浸漬管。
  8. 【請求項8】注入部分(11)から注出部分(21)への移
    行部分が、前記注出部分(21)の広幅側面(22)が頭部
    側(25)で流れ方向と反対の方向に向かって錐体状に内
    側幅Kまで開き、内側幅Kが丸形の前記注入部分(11)
    の外径Rに対してK/R=0.9〜1.2であるように形成され
    ていることを特徴とする請求項4に記載の溶融金属注入
    浸漬管。
  9. 【請求項9】注出部分(21)の終端壁(27)が、前記終
    端壁(27)が注入部分(11)の領域内で頭部幅Kを有
    し、狭幅側面(23)の端縁(26)で狭幅側面(23)の間
    の間隔bをを有するように、斜めに配置されていること
    を特徴とする請求項8に記載の溶融金属注入浸漬管。
  10. 【請求項10】注入部分(11)が溝(19)を有し、注出
    部分(21)が舌片(29)を有し、これにより前記注入部
    分(11)と前記注出部分(21)との形状がぴったり合う
    ことによる結合が実現されることを特徴とする請求項8
    又は請求項4に記載の溶融金属注入浸漬管。
  11. 【請求項11】注出部分(21)が浸漬管全長Lを有し、
    注入部分(11)と前記注出部分(21)とが軽度に接触し
    て互いに接続され、注ぎ空間(GR,GE)の境界を定める
    詰物(18,28)が設けられていることを特徴とする請求
    項5に記載の溶融金属注入浸漬管。
  12. 【請求項12】注入部分(11)の脚部が平行部材(16)
    として形成されていることを特徴とする請求項1に記載
    の溶融金属注入浸漬管。
  13. 【請求項13】少なくとも注出部分(21)が、外部から
    供給可能なエネルギーにより加熱可能である材料から成
    ることを特徴とする請求項1から請求項12のうちのいず
    れか1つの請求項に記載の溶融金属注入浸漬管。
  14. 【請求項14】材料が耐火材であり、前記耐火材の中に
    金属体が内蔵され、金属体は電気エネルギーにより加熱
    可能であることを特徴とする請求項13に記載の溶融金属
    注入浸漬管。
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