JP4344107B2 - タンディッシュ緩衝パッド - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、溶融金属、とくに溶融スチールの取扱いに関するものである。詳述すれば、この発明はタンディッシュの緩衝パッド、即ち、取鍋からタンディッシュへ流入する溶融金属の流れを受け止めるためにタンディッシュの床上に設置される耐火材製品に関するものである。この発明はスチールの連続鋳造においてとくに有用性を持っている。
【０００２】
国際特許出願ＷＯ９６／１４９５１（フォセコ）は、タンディッシュ内で溶融スチールとの接触に耐えることのできる耐火材製の一体物からなる、タンディッシュの緩衝パッドを開示している。その緩衝パッドは衝突面を持った底と、この衝突面から上方へ延びる側壁と、この側壁に接続していて開口を形成する上端面とから成るものである。この上端面は上記衝突面に実質的に平行な内側環状部分を持ち、側壁と衝突面との間には実質的に直角なコーナが存在し、また、側壁と上端面の内側環状部分との間にも実質的に直角なコーナがある。この緩衝パッドは、タンディッシュ内の溶融スチールに滞留時間を増大させるが、滞留時間の増大は、好ましくない介在物をスチールの表面へ浮上させ除去するために、充分な時間が確実に存在することとするのに重要である。
【０００３】
国際特許出願ＷＯ９７／３７７９９（フォセコ）は、タンディッシュ内の溶融スチールと接触するのに耐えることのできる耐火材製の一体物からなるタンディッシュの緩衝パッドを開示している。この緩衝パッドは、溶融スチールの衝突面を持った底と、衝突面から上方へ延びるとともに底の周りに延びて底を完全に包囲する側壁とから成るものである。この側壁に接続されている環状の本体部分は、衝突面に実質的に平行な上端面を与え、溶融スチールを注入することのできる開口を形成し、環状の本体部分の下面と側壁の内面とは衝突面の周りを上方とに連続して延びるアンダーカット部分を持った窪みを形成している。上端面の一部は、上端面の残部よりも低い高さになっていて、上記一部の下方にある窪みは、窪みの残余部分よりも小さな断面を持っている。この緩衝パッドは、溶融スチールがタンディッシュの一端でタンディッシュ内に注入され、スチールの出口がタンディッシュの反対側の端にある長いタンディッシュを用いた場合に、流動特性を改良するのにとくに役立つものである。この緩衝パッドは、端壁の低い部分が流入する溶融金属の流れに近い端壁の近くにあるように配向されており、その結果パッドから跳ね返ってくる溶融スチールが優先的にこの端に向かって流れる。このことは、タンディッシュ内で発生する表面乱流を著しく減少させる効果をもたらし、一般に流路を改良し、その結果清浄なスチールを製造できることとなる。
【０００４】
緩衝パッドのデザインの一面を変更することは、一般にタンディッシュ系すべての流れの動力学に予想できない結果を及ぼすので、とくに予め決定された範疇に適合する新しいタンディッシュ緩衝パッドを設計する過程が極めて複雑であることは云うまでもない。この発明者は衝突面から跳ね返る溶融金属をタンディッシュの長軸の周りにほぼ対称的に流すような新しい緩衝パッドが必要であることを確認した。これは、例えば出口がタンディッシュの長軸上に設置されているタンディッシュ又は２個以上の出口が長軸の周りに対称的に配置されているタンディッシュにおいてとくに重要である。さらに、流入する溶融金属の流れは、「中心から外れている」、即ちタンディッシュの長軸上に位置していないのが普通である。これは起こるのが普通である。なぜならば、取鍋のシュラウド（取鍋からタンディッシュへ流入する金属流が通るパイプ）は、取鍋からの金属の流れを制御するスライドゲートバルブとともに一般に動くからであり、またバルブは流速を制限するためにほんの部分的に開いていることが多いので、取鍋のシュラウドはタンディッシュに対して中心から外れていることが多いからである。
【０００５】
この発明は、第１面では、耐火材で作られたタンディッシュの緩衝パッドを提供するが、その緩衝パッドは底と側壁とからなり、底は衝突面を持ち、衝突面は使用時に上方に向いて緩衝パッド上に注がれる溶融金属を受けるためのものであり、側壁は衝突面の周縁の少なくとも一部を取り巻いて底から上方へ延びており、側壁は衝突面の周縁領域の上方で突出する張出し部を含み、張出し部は複数個の突出部を含み、突出部は突出部を除いた張出し部の残部よりも衝突面の上方でさらに突出していることを特徴とするものである。
【０００６】
側壁は、衝突面の周縁すべてを取り巻いて延びていて、衝突面を完全に包囲していることが好ましい。
【０００７】
この発明の第２面によると、この発明は、この発明の第１面による緩衝パッドを含んだタンディッシュを提供するものである。そのタンディッシュは（平面視で）長い形をしていることが好ましく、タンディッシュは長手方向の各端近くに出口を持っていることが好ましく、使用時に流入する溶融金属の流れ、従って緩衝パッドは、実質的にタンディッシュの長手方向の中心に位置していることが好ましい。タンディッシュは衝突面と出口との間に幅を横切って延びる少なくとも１個のダムを含んでいることが好ましい。ダムの上端面は、タンディッシュの各辺上にある周縁部分よりも低い中央部分（すなわちタンディッシュの長軸に対して中央にある）を持っていることが好ましい。これは一般に溶融金属の流れをタンディッシュの長手方向の軸に向けるのに役立つ。
【０００８】
この発明者は、周縁側壁の張出し部に衝突面の上方でさらに突出する突出部を複数個付設すると、一般に、衝突面から跳ね返ってくる溶融金属を実質的に緩衝パッドの中心方向に向けることができることを見出した。これは、かりに緩衝パッドの衝突面上に流れる金属が「中心から外れ」ていても、即ちパッドの中心から或る距離離れていても、一般に衝突面からの溶融金属に実質的に対称な流れを起こさせるという効果を持っている。緩衝パッドからのそのような実質的に対称な流れは、一般にタンディッシュ全体の中に対称な流れを起こし、溶融金属の流速が比較的に低い（新しい金属の補充が乏しくて金属が凝固する可能性がある）、いわゆる「停滞領域」（デッドゾーン）を減少させることになり、一般にタンディッシュ内で溶融金属が経験する滞留時間の一貫性を改良することになる。
【０００９】
パッドの衝突面は少なくとも２個のコーナ（例えば４個のコーナ）を持ち、各コーナの上方にそれぞれ１個の突出部を突出させていることが好ましい。少なくとも１個（好ましくはすべての）コーナが、衝突面の実質的に真直ぐな辺の会合点に形成されていることが有利である。衝突面は、実質的に多角形であることがさらに好ましく、実質的に四角形、とくに実質的に長方形又は正方形であるのが最も好ましい。突出部は多角形の衝突面の各コーナの上方で突出していることが好ましい。それに加えて又はそれに代わって、少なくとも１個の突出部（好ましくは２個以上の突出部）が、衝突面のそれぞれの辺の長さの少なくとも大部分に沿って延びていてもよく、また衝突面のそれぞれの辺の実質的に全長に沿って延びていてもよい。
【００１０】
或る好ましい具体例では、上記２個の突出部間に延びている張出し部が衝突面の上方で突出する距離は、その長さの少なくとも大部分に沿って実質的に一様である。２個の突出部間に延びている張出し部は、その長さの少なくとも大部分に沿って実質的に真直ぐであるのが有利である。しかし、それに加えて又はそれに代わって、２個の突出部間に延びている１個又は２個以上の張出し部では、張出し部が衝突面の上方で突出する距離は、その長さの少なくとも大部分に沿って実質的に一様でなくてもよく、例えば２個の突出部間に延びている１個又は２個以上の張出し部は、平面視で湾曲しており、例えば張出し部が各端で突出するよりもその長さの中央部で衝突面の上方で一層突出していてもよく、又はその代わりに中央部で突出するよりも各端で一層突出していてもよい。突出部間の各張出し部の形と大きさ、及び／又は各突出部の形と大きさは、特定の事情に従って変えることができ、例えばタンディッシュの形及び／又は大きさ、及び／又は流入する溶融金属の中心から外れる量、又は使用者の何か他の特定の要求に従って変えてもよいことは云うまでもない。
【００１１】
緩衝パッドの各突出部が衝突面の上方で突出する最大距離は、張出し部の残余部が衝突面の上方で突出する最大距離の少なくとも１１０％であることが好ましく、少なくとも１２０％であることがさらに好ましく、少なくとも１４０％であることがさらに好ましく、とくに少なくとも１５０％であることが好ましい。緩衝パッドの各突出部は、張出し部の残余部が衝突面の上方で突出する最大距離の６００％以下、さらに好ましくは５００％以下、とくに４５０％以下の最大距離だけ、衝突面の上方で突出している。
【００１２】
衝突面の上方の張出し部の高さは、その長さに沿って一様ではない。少なくとも３個の突出部を持ったこの発明の具体例では、２個の突出部間に延びている張出し部の高さは、２個の突起のうちの１つと別の突起との間、又は２個の他の突出部間に延びている張出し部の高さと異なっていることが好ましい。張出し部の別の部分よりも低い張出し部の少なくとも一部分が、張出し部の他の高い部分よりも衝突面の上方で大きな距離だけ突出していることが有利である。これは、衝突面から跳ね返ってそのような低い張出し部に衝突する溶融金属を反転させて、より高い張出し部に衝突する金属よりも一般により力強く緩衝パッドの中央部に向かわせることが判明した。このことは、引き続いて金属を緩衝パッドから離れて対称的に流すのに貢献するように見える。（しかし、色々な面の作用についてここで述べた仮定的な説明から、この発明の記載について制限を考えるべきではない。）
【００１３】
或る好ましい実施態様では、衝突面の周縁領域は、衝突面の中心領域の少なくとも一部を取り巻いて延びる谷を含んでいる。衝突面がコーナを持っている具体例では、谷はその他の部分よりもコーナでより広いことが好ましい。例えば、谷の形は（平面視で）側壁の張出し部の形と実質的に鏡像形であってもよい。
【００１４】
この発明を実施例によって図面を参照して以下に説明する。図面中で、
【００１５】
図１は、この発明に係るタンディッシュ緩衝パッドを等角投影法で示している。
【００１６】
図２は、図１に示したタンディッシュ緩衝パッドの長手方向断面を等角投影法で示している。
【００１７】
図３は、中心から外れた取鍋シュラウドから長いタンディッシュへ流れる溶融金属の非対称の流れを模型的に表現したものである。
【００１８】
図４は、この発明に係る緩衝パッドと新規なダムを用いて、中心から外れた取鍋シュラウドから長いタンディッシュの流れる溶融金属の対称的な流れを模型的に表現したものである。
【００１９】
図５は、図４に模型的に示したダムを示している。
【００２０】
図１は、この発明に係るタンディッシュ緩衝パッド１を示しており、緩衝パッド１は底３と側壁７とからなり、底３は衝突面５を持ち、衝突面５は使用時に上方に向かい、緩衝パッドに注がれる溶融金属を受け止めるためのものであり、側壁７は緩衝パッドの周縁を取り巻いて底から上方へ延びており、側壁７は衝突面の周縁領域１１の上方で突出する張出し部９を含んでおり、張出し部９は複数個の突出部１３を含んでいて、突出部１３は張出し部の残余部分よりも衝突面の上方でさらに突出している。
【００２１】
緩衝パッド１は平面視で方形であり、底３も衝突面５も方形である。各突出部１３はパッドの４個のコーナの１つに位置している。張出し部９ａは、パッドの各長辺に沿い、突出部１３の間にあって比較的小さく、実質的に真直ぐで一様である。張出し部９ｂは、パッドの各短辺に沿い、突出部１３の間にあって、比較的大きく、平面視で湾曲している。さらに、張出し部９ｂは張出し部９ａよりも衝突面の上方で低い高さのところにある。
【００２２】
衝突面の周縁領域１１は谷を含んでいて、谷の形は張出し部（９ａ、９ｂ、１３）全体の形と実質的に同じである。
【００２３】
図２は、図１の緩衝パッドの長手方向に沿った断面を示している。張出し部９ｂの広がりは、谷１１の奥行きと同様に、はっきりと見ることができる。また短い側壁７ｂが衝突面５に垂直であり、張出し部９ｂが側壁７ｂに垂直であることも明らかである。しかし、長い側壁７ａは垂直から傾いていて、即ち衝突面から張出し部９ａまで外側へ傾斜している。
【００２４】
図３は、中心から外れた取鍋シュラウドから長いタンディッシュ内へ流れる溶融金属の非対称な流れを模型的に表現したものである。（ａ）−（ｃ）の各図ではタンディッシュが平面図で示され、同時にタンディッシュの長手方向では中心にあるが、横方向では中心から外れている１つの円によって、即ち１つの長手方向の側壁よりも他の長手方向の側壁に近いところにある１つの円によって、取鍋から流入する溶融金属の流れが示されている。このタンディッシュは、またタンディッシュの長手方向の両側にある１対のダム１５（溶融金属を流出させる孔を含んでいる）と、タンディッシュの両端にある円によって示されている出口とを持っている。
【００２５】
矢印は溶融金属の流路を示しており、図（ａ）ではタンディッシュへ入る溶融金属の初期の流路を示している。（通常の作業慣習によれば、タンディッシュはそこを流れる溶融金属で既に充たされているので、そこに示されている流路は、単にタンディッシュから色々な距離のところにある有力な流路を示しているに過ぎない。）この早い段階において、取鍋の流れは中心から外れているので、タンディッシュの長手方向の軸に関して流れは非対称となっている。図（ｂ）では溶融金属がダムへ流れ始めているので、非対称の流路がさらに一層明瞭になっている。図（ｃ）では、溶融金属が出口に到達している。所謂「停滞領域」（デッドゾーン）は数字１７で示されており、そこでは安定した状態条件の間は、溶融金属の流れは殆どないか全くない。タンディッシュ内に「停滞領域」が存在することは、この区域で金属が冷却され凝固し始める可能性があり、またその区域はタンディッシュから流れ出る金属の組成にバラツキを生じるので、大きな問題である。
【００２６】
図４は、この発明に係る緩衝パッド１を使用すると、溶融金属の流路がどのように変化するかを示している。また、図４のタンディッシュには、図３のダムより出口に一層接近して付設されたダム１９が存在している。これらのダムは中央部２１を持っており、中央部２１の上端面は両側にある周縁部２３よりも低くなっている。
【００２７】
図３と同様に、図４の取鍋から流入する流れもまた中心から外れているが、今回はこの発明に係る緩衝パッドが存在しているので、緩衝パッドから出た溶融金属の流路は、より対称的になっている。溶融金属が出口に到達した時までに流路は実質的に対称になって、停滞領域は存在しなくなっている。
【００２８】
図５は、ダム１９（図４では単に模型的に示しただけである）の正面図と断面図とを示している。ダムは底面２５と側面２７を持ち、側面２７はタンディッシュの幅を横切ってタンディッシュ内にぴったり嵌まる形と大きさにされている。その上端面は、中央部２１を持ち、中央部２１はその両側にある周縁部２３よりも低くなっている。これはタンディッシュ内でほぼ軸方向の流路に沿ってダムの上を流れる溶融金属に流路を与える効果を持っている。従って、これはタンディッシュ内の溶融金属に対称的及び／又は軸方向の流れを起こさせるという点で、緩衝パッドに補充的なものである。また、ダムはそれを貫通する複数個の孔２９を持っており、ダムの上を流れる溶融金属のほかにさらに溶融金属がダムを通って流れるようにしている。孔２９は、孔を通って流れる金属に上向きの流路を与えるために、溶融金属の流れる方向に沿って上方に傾斜している。孔の傾斜角度は下方の孔ほど大きいことが好ましく、またダムを上がる程小さくなることが好ましい。図面に示したように、最下方の孔は傾斜角度４０°を持ち、高い方の孔はそれぞれ３０°及びその後２０°と小さくなることが好ましい。その大きさは、ミリメートルで示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係るタンディッシュ緩衝パッドを等角投影法で示している。
【図２】 図１に示したタンディッシュ緩衝パッドの長手方向断面を等角投影法で示している。
【図３】 中心から外れた取鍋シュラウドから長いタンディッシュへ流れる溶融金属の非対称の流れを模型的に表現したものである。
【図４】 この発明に係る緩衝パッドと新規なダムを用いて、中心から外れた取鍋シュラウドから長いタンディッシュの流れる溶融金属の対称的な流れを模型的に表現したものである。
【図５】 図４に模型的に示したダムを示している。
【符号の説明】
１ 緩衝パッド
３ 底
５ 衝突面
７ 側壁
９ 張出し部
１１ 周縁領域（谷）
１３ 突出部
１７ 停滞領域（デッドゾーン）
１５、１９ ダム
２１ 中央部
２３ 周縁部
２５ 底面
２７ 側面
２９ 孔

Claims (15)

1. 耐火材で作られたタンディッシュの緩衝パッドであって、この緩衝パッドは底と側壁とからなり、底は衝突面を持ち、衝突面は使用時に上方に向き緩衝パッド上に注がれる溶融金属を受けるためのものであり、側壁は衝突面の周縁の少なくとも一部を取り巻いて底から上へ延びており、側壁は衝突面の周縁領域の上方で突出する張出し部を含み、張出し部は複数個の突出部を含み、突出部は突出部を除いた張出し部の残部よりも衝突面の上方でさらに突出していることを特徴とする、タンディッシュの緩衝パッド。
2. 衝突面が少なくとも２個のコーナを持っており、そのコーナの上方でそれぞれ突出部が突出している、請求項１に記載の緩衝パッド。
3. 上記コーナのうち少なくとも１つが、衝突面の実質的に真直ぐな辺の会合点に形成されている、請求項２に記載の緩衝パッド。
4. 衝突面が実質的に多角形とされている、請求項２又は３に記載の緩衝パッド。
5. 衝突面が実質的に四辺形とされている、請求項４に記載の緩衝パッド。
6. 衝突面が実質的に長方形又は正方形とされている、請求項５に記載の緩衝パッド。
7. 突出部が多角形の衝突面の各コーナの上方で突出している、請求項４−６の何れか１つの項に記載の緩衝パッド。
8. 上記突出部のうちの２個の突出部間に延びている張出し部が衝突面の上方で突出している距離が、張出し部の実質的全長に沿って実質的に一様とされている、請求項１−７の何れか１つの項に記載の緩衝パッド。
9. 上記突出部のうちの２個の突出部間に延びている上記張出し部が、張出し部の実質的全長に沿って実質的に真直ぐにされている、請求項１−８の何れか１つの項に記載の緩衝パッド。
10. 衝突面より上方での上記張出し部の高さが、その長さに沿って一様でないものとされている、請求項１−９の何れか１つの項に記載の緩衝パッド。
11. 少なくとも３個の上記突出部を含み、そのうちの２個の突出部間に延びる上記張出し部の高さが、上記２個の突出部のうちの１個の突出部と他の１個の突出部との間、又は他の２個の突出部の間に延びる上記張出し部の高さと異なっている、請求項１０に記載の緩衝パッド。
12. 上記張出し部の少なくとも一部が上記張出し部の他の部分よりも低くなっており、低い部分が他の高い部分よりも、衝突面の上方でより大きい距離だけ突出している、請求項１０又は１１に記載の緩衝パッド。
13. 上記衝突面の周縁領域が谷を含んでおり、その谷が上記衝突面の中央領域の少なくとも一部の周りに延びている、請求項１−１２の何れか１つの項に記載の緩衝パッド。
14. 請求項１−１３に記載する緩衝パッドを含んでいるタンディッシュ。
15. タンディッシュの幅を横切って延びる１個又は２個以上のダムを含み、各ダムは長手方向の中央部から両端に向かって、中央部が周縁部よりも高さの低い上端面を持っている、請求項１４に記載のタンディッシュ。

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