JP3031541B2 - 連続鋳造機のタンディッシュノズル交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、連続鋳造機にお
けるタンディッシュノズルの交換装置、特にタンディッ
シュの稼働中にタンディッシュ底部のオープンノズルを
簡単かつ安全に交換し得るようにしたタンディッシュノ
ズル交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造機において、タンディッシュか
らモールドへ注入する溶鋼量を制御する最もシンプルな
方法として、タンディッシュ底部に設けた面積一定の開
口から、浸漬ノズルなどの導管を用いずに溶鋼をモール
ドへ向けて大気中（或いは雰囲気ガス中）を落下させ
る、いわゆるオープンノズル方式がビレット連鋳機、ビ
ームブランク連鋳機などに広く採用されている。オープ
ンノズルにおいては、単位時間当りの溶鋼流出量は、ノ
ズル開口面積とタンディッシュ内溶鋼深さの平方根の積
に比例するので、開口面積一定とするときタンディッシ
ュ内の溶鋼量を一定に保てば流出量も一定となり、流量
計測も容易な流量制御ができる。従来のオープンノズル
は、一定開口を有する耐火物で構成され、タンディッシ
ュの底部耐火物にモルタルで固定されており、鋳込中に
簡単に交換することはできない。このため、溶湯供給側
の電気炉、転炉などの操業に合せて、いわゆる連−連鋳
操業を行う場合は、タンディッシュの溶鋼深さを加減す
るなどして鋳込速度のコントロールを行っているが、溶
鋼深さが浅くなり過ぎると鋳片品質を悪化させるので、
多ストランド鋳込においては、特定ストランドのノズル
にタンディッシュ下部より危険を冒して栓をし、溶鋼流
出を止めて溶湯供給と同調させている。

【０００３】オープンノズルは、ジルコニアなど高強度
耐火物を使用しているが、溶鋼から化学的、機械的なア
タックを受け、通常１０数時間から２０数時間程度で口
径が拡大し、使用に耐えなくなる。一方、タンディッシ
ュの内張り耐火物は、数１０時間の耐用性はあるが、オ
ープンノズルの寿命のため鋳込を止めて冷却し、オープ
ンノズルと共に補修または張り替えを行っている。

【０００４】もしここでオープンノズルを鋳込中に交換
できれば、タンディッシュは連続、かつ長時間の使用が
可能となり、鋳造作業の連続化による準備作業の低減、
タンディッシュ内張り耐火物の原単位削減、冷却および
再加熱のエネルギ損失の削減など便益が大きい。従来、
タンディッシュのオープンノズルを交換する手段とし
て、例えば特公昭４９−３１４１１号あるいは特公昭５
１−４１８７号公報に示される如く、タンディッシュ外
部に設けたレール上にオープンノズルを滑り抜け可能に
取り付て交換可能としたものが知られている。前述の特
公昭５１−４１８７号において、盲ゲートをオープンノ
ズルに相当するオリフィスゲートと同様な開口付きプレ
ートとすれば、溶損ノズルを新品ノズルと交換すること
が可能であり、盲プレートとすれば鋳込停止を行うこと
ができ、栓で止めるような危険な作業は不要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法に
おいて、流量を制御するオリフィスプレートは、通常耐
火物と、該耐火物の割れ防止機能を目的とする金属製ケ
ーシングとで構成されており、２枚のオリフィスプレー
トまたはオリフィスプレートと盲プレートを鋳込中に入
れ替えるときには、前記金属製ケーシングも上側ノズル
の開口部を通過するので、金属製ケーシングが溶鋼にさ
らされることになる。前記金属製ケーシングが前記オリ
フィスプレートの上部摺動面と同一面になるように構成
し、かつ後続プレートの金属製ケーシングと充分に密着
しておれば、オリフィスプレートの入替時も溶鋼の漏洩
は起らないが、例えばプレス加工した経済的な金属ケー
スを用いるオリフィスプレート製作手段では必ずしも充
分な平坦度と密着性は得られない。

【０００６】また前記金属製ケーシング同志が密着して
いる部分に溶鋼が当り、前記金属製ケーシングが溶着し
て旧いオリフィスプレートが取り外せなくなることがあ
る。前記ケーシングの肉厚を増し、該ケーシングの熱容
量を大きくし、溶着を防止することも考えられるが、オ
リフィスプレートのコストアップにつながる。また前記
ケーシングを恒久設備とすることも考えられるが、繰り
返しケーシングを使用することにより、該ケーシングの
エッジ部が溶損し、漏鋼の危険が生ずる。

【０００７】さらに前記ケーシングとオリフィス耐火物
が組立不良で、前記ケーシングが耐火物面より突出して
いると、前記ケーシングが上プレートに当り、シール不
良になる。かかるオリフィスプレートは使用不能であ
る。逆に、前記ケーシングが耐火物面より下っている場
合は、前記ケーシングと上プレートで構成される溝を溶
鋼が伝って流れ、装置自身が溶損したり、流出した溶鋼
がモールドおよび周辺の機器を損傷させる危険がある。

【０００８】本発明は、上述した従来の不具合をなく
し、オープンノズルをタンディッシュ底に外付けして、
安全かつ簡単に、鋳込み操業中にも交換可能とし、タン
ディッシュ耐火物とのバランスのとれた操業、柔軟性の
ある操業を可能とする連続鋳造機のタンディッシュノズ
ル交換装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、タンデ
ィッシュ下部の上ノズルに接して横方向に順送り式に２
個のタンディッシュノズルを押し出して送り方向先方の
タンディッシュノズルを後方のものと交換するタンディ
ッシュノズル交換装置において、前記タンディッシュノ
ズルを収容して搬送するスライダの隅部の送り方向長手
寸法を、上ノズル下面と接触するタンディッシュノズル
上面の長手寸法より長くし、該スライダの中央部の長手
寸法を前記タンディッシュノズルの長手寸法より短くし
た連続鋳造機のタンディッシュノズル交換装置が提供さ
れる。

【００１０】また本発明によれば、前記スライダを前記
上ノズルに向って押し上げる可動レールを球面座により
支持するとともに、該スライダの送り方向中央部に逃げ
を設け、これによって前記タンディッシュノズルを前記
上ノズルに密着させる際に該タンディッシュノズルの寸
法誤差を吸収するようにした連続鋳造機のタンディッシ
ュノズル交換装置が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明を好適な実施形態に
ついて図面を参照して説明する。まず、連続鋳造におい
てオープンノズルを使用した場合の溶鋼流量制御につい
て図５を参照して説明する。図５はタンディッシュにオ
ープンノズルを用いた場合の連続鋳造機における鋳込作
業を説明するための概略図である。取鍋２０からタンデ
ィッシュ２０に供給される溶鋼流を該取鍋の底部に設け
られたスライドゲート２２によりオン、オフし、タンデ
ィッシュ２１内の溶鋼深さＨを一定範囲に制御すれば、
タンディッシュ２１の底部のオープンノズル２３からモ
ールド２４へ流入する単位時間当りの溶鋼量Ｑは、オー
プンノズル２３の開口面積をＡとして、Ｑ∝Ａ√（Ｈ）
で表される。前記開口面積Ａが一定であれば、溶鋼深さ
Ｈが１０％程度で変動しても溶鋼量Ｑは５％程度の変動
に抑えられ充分な実用性が確保され、ビレット連鋳機や
ビームブランク連鋳機で広く利用される。

【００１２】オープンノズル２３は所定の開口面積をも
った高強な耐火物部材であるが、高温高流速の溶鋼にさ
らされるため徐々に溶損して開口面積Ａが増大し、溶鋼
深さが連続鋳造の鋳片品質の確保できる限度以内では、
所定のＱに制御することが不能になる。オープンノズル
２３の機能が溶損などにより損われると、鋳込みを停止
し、タンディッシュ２１を冷却し、内張り耐火物２１ａ
と共に交換する。鋳込停止作業は、タンディッシュ２１
内に若干の残鋼や残滓があり、依然流出が継続している
状態で円錐状の栓をノズル下部に差し込んで行う方法が
一般的であり、火傷の危険が高い。同様の鋳込停止作業
はブレークアウトなどの緊急時にも行われ、溶鋼深さが
深いだけ溶鋼飛散などのさらに大きな危険を伴う。

【００１３】図１は本発明の実施形態に係る連続鋳造機
のタンディッシュ用オープンノズル交換装置の側面断面
図であり、図２は図１の矢視Ａからみたオープンノズル
交換装置の底面図である。なお図１は図２のＤ−Ｄ線に
沿った断面を示している。オープンノズル交換装置１の
全体は、タンディッシュの鉄皮２に一体化されたベース
プレート３に４本のボルト４にて取り付けられている。
オープンノズル交換装置１のフレーム５は、全体として
平面形状が大略角形の金属部材であり、そのほぼ中央部
に上ノズル６の取付用の開口５ａと、一端に油圧シリン
ダ７を取り付けるためのフック５ｂと、このフック５ｂ
のほぼ延長線上に、スライダ８を水平方向にガイドし、
かつガイドレール９，９´を取り付るための突起５ｃ，
５ｄとを有している。フレーム５には、図３に示される
ように、前述の上ノズル取付用の開口５ａを挟んで可動
レール１０取付用のスタッド１１が取り付けられてい
る。

【００１４】可動レール１０は、球面状凹部１０ａを介
して、スタッド１１に組み付けた球面座１２に揺動自在
に支えられ、一端に圧縮コイルばね１３が取り付けら
れ、これによってスライダ８を上ノズル６に向って押し
上げている。スライダ８，８´は、内部に流量制御用の
所定の開口１４ａをもつタンディッシュノズル１４，１
４´を装着した上部が角形、かつ下部が円筒状の金属部
材であり、ガイドレール９，９´および可動レール１０
上を角形の肩部８ｃで支えられて油圧シリンダ７のロッ
ド７ａの先端に取り付けた押し金具１５により図１の右
から左へ送り駆動される。

【００１５】スライダ８，８´およびタンディッシュノ
ズル１４，１４´の上側から見た平面形状は、図４に示
すように、スライダ８，８´の送り方向即ち油圧シリン
ダ７により駆動されて移動する方向の長さ（長手方向長
さ）は、該スライダ８，８´の隅部８ａ，８ａ´が最も
長く、タンディッシュノズル１４，１４´の上部フラン
ジ部１４ｂ，１４ｂ´はスライダ８，８´の前記隅部長
さより若干短く、さらにスライダ８，８´の中央部８
ｂ，８ｂ´はタンディッシュノズルの上部フランジ部１
４ｂ，１４ｂ´より若干短くなっている。

【００１６】上ノズル６は、タンディッシュの耐火性内
張り２ａの溶鋼排出部２ｂの開口にモルタル２ｃで固定
されたほぼ裁頭円錐状の耐火物ノズルであって、中央軸
線上にタンディッシュノズルの開口１４ａを若干上回る
口径の開口６ａを有し、下面は水平な平坦面６ｂを有し
ている。

【００１７】油圧シリンダ７は、ロッド側の長方形フラ
ンジ部７ｂの先端部を角形に削り込んだ形状のトラニオ
ン７ｃを有し、フレーム５のフック５ｂに設けられた角
溝５ｅにトラニオン７ｃを嵌入することにより位置決め
され、上方に持ち上げるとタンディッシュ鉄皮２とフッ
ク５ｂの上端部との隙間より取り外すことができるよう
になっている。

【００１８】ガイドレール９，９´の上面はタンディッ
シュノズル１４をセットしたときの可動レール１０の上
面より若干、例えば２〜３ｍｍ低くされ、これによって
タンディッシュノズル１４およびスライダ８の寸法公差
あるいは組立誤差があっても、上ノズル６の隅部に突き
かかることがないように配慮され、入側ガイドレール９
´はスライダ８´の装着が容易なようにシリンダ７寄り
に斜面が形成されている。可動レール１０には、入側ガ
イドレール９´からスライダ８が確実に乗り移り、か
つ、タンディッシュノズル１４の先行側の上部隅部が確
実に上ノズル下部に案内されるように、入側には大きな
斜面１０ｂが形成されている。また可動レール１０の中
央部には、逃げ１０ｃが設けられ、スライダ８とタンデ
ィッシュノズル１４の組立寸法差があっても、球面座１
２を中心とする前後、左右の揺動により、タンディッシ
ュノズル１４が上ノズル下面６ｂに密着するようになっ
ている。

【００１９】出側のガイドレール９は、油圧シリンダ７
により押し出されたタンディッシュノズルとスライダ８
の組立体を一時的に保持し、モールド内に落下するのを
防止している。タンディッシュノズル１４は、上面が平
坦となっており、上ノズル下端に密着するように加工さ
れている。タンディッシュノズル１４は、その内筒１４
ｃと一体に形成されてもよいが、溶鋼にほとんど接触し
ない外部と、常時接触する内部とを別材質として構成す
る方がコスト的に有利である。図１の実施例では、盲ノ
ズル１４ｃ´を鋳込閉止用ノズルとして示してあるが、
タンディッシュノズル１４と同一径あるいは異径の開口
をもつ内筒ノズルとしてもよい。

【００２０】次に上記実施例の装置の組み付け作業およ
び稼働中におけるタンディッシュノズルの交換操作につ
いて説明する。図１において、図示しない治具などを用
いて上ノズル６をモルタル２ｃでタンディッシュ鉄皮２
の底部に所定の高さに固定する。スライダ８，８´とタ
ンディッシュノズル１４，１４´（および別体とした場
合はノズル内筒１４ｃ，１４ｃ´も共に）を同様にモル
タルなどを用いて図示の如く組み立てる。タンディッシ
ュノズル１４，１４´をタンディッシュに装着するに当
っては、先ず油圧シリンダ７を取り外した状態でスライ
ダ８，８´をガイドレール９´に乗せかけ、次いで油圧
シリンダ７を角形トラニオン７ｃにフック５ｂの角溝５
ｅに落し込むようにして取り付ける。このとき油圧シリ
ンダ７のトラニオン７ｃは角形を成しているため、その
重心がオーバーハングしているにもかかわらず、傾いた
り落下したりすることはない。

【００２１】次に、シリンダ７のストロークエンドがタ
ンディッシュノズルの位置を正確に決めるようにスライ
ダ８，８´、フレーム５、油圧シリンダ７および押し金
具１５の寸法が決定されており、油圧シリンダ７のヘッ
ド側に図示しない油圧源より圧油を送ると、シリンダロ
ッド７ａが図１，図２の左側へ突き出し、その先端の押
し金具１５により押されてタンディッシュノズル１４は
上ノズル６の直下に移動する。

【００２２】その後、タンディッシュの予熱を行い、予
熱終了後は例えばタンディッシュノズル１４の開口部１
４ａから上ノズル６の開口部６ａをほぼ充満するよう
に、紐状の耐火材を充填することにより、鋳込みの準備
は完了する。

【００２３】鋳込みは、モールド上にタンディッシュを
誘導し、タンディッシュ内に溶鋼を注ぎ、次にノズル内
の前記紐状の充填材を抜き取ることにより、溶鋼が上ノ
ズル開口６ａおよびタンディッシュノズル開口１４ａを
流下し鋳込開始状態となる。この鋳込開始前にシリンダ
７を取り外し、盲ノズル１４ｃ´を組み込んだスライダ
を入側ガイドレール９´上に置き、再びシリンダ７を図
１の状態にセットしておくと、不時のブレークアウト時
などに非常停止することができる。即ち、図１の状態よ
り油圧シリンダ７のロッド７ａを押し出せば、スライダ
８´が上ノズル６の直下へ移動し、スライダ８はスライ
ダ８´に押されて出側レール９上へ移動する。このスラ
イダ８´に組み込まれた耐火物のタンディッシュノズル
１４´、タンディッシュノズル内筒１４ｃ´は開口を有
しないので、上ノズル６の下面とタンディッシュノズル
１４´の上面により溶鋼は閉止される。タンディッシュ
ノズル内筒１４ｃ´に開口付き耐火物を用いれば、タン
ディッシュノズル１４は新しいものと交換できる。

【００２４】この交換動作中に、相前後する２組のスラ
イダ８，８´と耐火物のタンディッシュノズル１４，１
４´およびその上部フランジ１４ｂ，１４ｂ´の組立高
さ寸法に若干の誤差があっても、可動レール１０は上下
左右に揺動可能であり、かつ中央部には逃げ１０ｃがあ
るので、この逃げ１０ｃの前後で別々に高さの異なる組
立体を加圧することができ、耐火物上面は上ノズル６に
密着する。押し出されたスライダ８およびタンディッシ
ュノズル１４はガイドレール９から鋏み金具などによ
り、系外へ搬出され、分解されて新しいタンディッシュ
ノズルに組み替えられる。

【００２５】ここで、スライダ８，８´とタンディッシ
ュノズル１４，１４´の耐火物の組立体を順送り式に上
ノズル６の下を通過させるとき、前記耐火物の上面が完
全に前記上ノズルに密着していると、溶鋼の充満したタ
ンディッシュであっても、溶鋼流は完全に遮断されたま
ま先行耐火物（タンディッシュノズル１４）から後続の
耐火物（タンディッシュノズル１４´）へ移動するが、
これでは耐火物同志の接触となってしまい、タンディッ
シュノズル１４，１４´を繰り返し使用し、内筒１４ｂ
あるいは盲ノズル１４ｃ´のみを取り替え使用しようと
すれば、接触面の維持は容易でない。例えば、上部フラ
ンジ部１４ｂ，１４ｂ´の隅部が面取り加工を施したよ
うな欠損を起したとき、フランジ部の当り面が上ノズル
の開口部６ａの下を通過するとき溶鋼は噴流となってス
ライダ送り方向に対して直角方向（図１の図面に対して
垂直な方向）に吹き出し、周辺機器を損傷したり、作業
者を火傷の危険にさらすことになる。

【００２６】しかし本発明においては、図４に示すよう
に、順送り操作時は強度の強いスライダ金物同志が接触
し、タンディッシュノズル１４，１４´の耐火物同志は
接触しないので損傷することもなく、繰り返し使用でき
る。また、前記耐火物同志は隙間を有するので、このス
リット状の隙間から溶鋼が噴出するが、スライダの中央
部８ｂ，８ｂ´は前記耐火物のスリット以上の大きな隙
間を有するので、溶鋼により損傷を受けることもなく、
溶鋼はスリット巾で規制されて、下部のモールドへ導か
れる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、オープン
ノズルの交換が鋳込中に油圧操作でワンタッチで行うこ
とができ、タンディッシュの内張り耐火物の寿命一杯ま
で連−連鋳操業が可能となり、設備費の低減がもたらさ
れる。タンディッシュノズルの取り替えは予熱開始時な
いし鋳込中でも良いので、ノズル径の選択、変更が自由
で、鋳片サイズの変更、鋳込速度の変更に柔軟に対応で
きる。また、緊急時などの鋳込停止が安全、確実に行い
得、さらに消耗品であるタンディッシュノズルを流量調
整用のスリーブと外周部とに分けて構成し、前記外周部
を繰り返し使用するようにし得るので経済的であり、前
記スリーブは薄肉状にすることもでき、極めて経済的な
タンディッシュノズル交換装置が得られる。タンディッ
シュノズルの取り外し、取り付けが迅速、容易に行い得
ることから、鋳造条件の変更にも柔軟に対応できるなど
多くの効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る連続鋳造機のタンディ
ッシュ用オープンノズル交換装置の側面断面図である。

【図２】図１の矢視Ａからみたオープンノズルの底面図
である。

【図３】図２のＣ−Ｃ線断面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線視面におけるスライダの上面図
である。

【図５】タンディッシュノズルを用いた連続鋳造設備に
おける鋳込作業を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１ オープンノズル交換装置 ２ タンディッシュの鉄皮 ３ ベースプレート ５ フレーム ６ 上ノズル ７ 油圧シリンダ ８ スライダ ８ａ スライダの隅部 ８ｂ スライダの中央部 ９ ガイドレール １０ 可動レール １１ スタッド １２ 球面座 １４ タンディッシュノズル １５ 押し金具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−37362（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−85913（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−292955（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−237609（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−508348（ＪＰ，Ａ) 国際公開95／30501（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/10 320 B22D 41/56

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンディッシュ下部の上ノズルの下面に接
   して横方向に順送り式に２個のタンディッシュノズルを
   押し出して送り方向先方のタンディッシュノズルを後方
   のものと交換するタンディッシュノズル交換装置におい
   て、前記タンディッシュノズルを収容して搬送するスラ
   イダの隅部の送り方向長手寸法を、上ノズル下面と接触
   するタンディッシュノズル上面の長手寸法より長くし、
   該スライダの中央部の長手寸法を前記タンディッシュノ
   ズルの長手寸法より短くしたことを特徴とする連続鋳造
   機のタンディッシュノズル交換装置。
2. 【請求項２】前記スライダを前記上ノズルに向って押し
   上げる可動レールを球面座により支持するとともに、該
   スライダの送り方向中央部に逃げを設け、これによって
   前記タンディッシュノズルを前記上ノズルに密着させる
   際に該タンディッシュノズルの寸法誤差を吸収するよう
   にしたことを特徴とする請求項第１項に記載した連続鋳
   造機のタンディッシュノズル交換装置。