JP4933430B2 - 溶融金属にガスを供給するストッパロッド - Google Patents

Description

本発明は、金属の注入の間に保持容器の放出ノズルからの溶融金属の流れを制御するために用いられる一体鋳造のストッパロッドに関する。

連続的な鋳造プロセスにおいて、ストッパの下方にガスを吹き込むことが、鋳造される金属の品質に関して非常に有益であることが分かっている。例えば、アルゴンや窒素のような不活性ガスは、アルミナの堆積及び目詰まりによる問題を減らすため、又は放出ノズル付近から凝固した生成物を取り除くのを補助するために吹き込まれる。また、融体組成の変更が必要な場合に反応ガスを用いても良い。従来、一般的に耐火性組成のアルミナカーボンから作られたストッパは、一方の端部でガス供給手段に接続されると共に他方の端部でガス放出ポートに接続された内部チャンバーを備えている。

正確に測定された流量のガスを確実にストッパに供給するために、様々な機構が開発されている。このような機構をシールすることと、ガスが意図された経路の方へ進んで浪費されないように保証することに関して問題がある。これらの要求の多くを満たすことに成功したことを立証するストッパが特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されており、より最近には特許文献４に開示されている。

欧州特許出願公開第３５８，５３５号明細書 国際公開第００／３０７８５号パンフレット 国際公開第００／３０７８６号パンフレット 国際公開第０２／１００５７９号パンフレット 米国特許出願公開第５，６９１，０６１号明細書 米国特許出願公開第５，６８１，４９９号明細書

この分野においてその開発作業を続けている出願人は、現在、ストッパを介して溶融金属内へ吹き込まれたガスが、ストッパを通るときに汚染される恐れがあることに気がついた。

特に、ストッパ本体を構成する組成に存在する炭素が、同様にその組成に存在する金属酸化物をいくらか減少させることが可能であると考えられ、この減少は一酸化炭素の発生を伴う。そして、溶融金属内に吹き込まれた一酸化炭素が、スチールを落ち着かせるために加えられたアルミニウムを酸化し、それによって非常に多量のアルミナを作り出し、そしてそれが、アルミナの堆積及び目詰まりの一因となる。

従って、通過するガスを汚染しないストッパロッドを提供すると有利である。

本発明によると、この問題は、溶融金属を注ぐ間にガスを供給するように構成されたストッパロッドであって、内部チャンバー及びガス放出ポートを備えるストッパ本体と、内部チャンバーをガス放出ポートに接続するボアとを有し、内部チャンバー及びボアがガス通路を形成するストッパロッドによって解決される。本発明によるとガス通路の壁は、使用温度でも一酸化炭素を発生しない物質の層を備えている。

出願人の知る限りでは、耐火性の物体に、溶融金属に決して触れることのないその物体の一部分において前記層を備えることが、本発明によって初めて提案されたということを留意しなければならない。それどころか、例えば特許文献５又は特許文献６によって例示されているような従来技術において、このような層は、溶融金属と常に接触する部分にのみ備わっている。

その層は、ストッパロッドの製造の後で、ガス通路の壁に塗布されるコーティングとして形成される。このようなコーティングは、液体の組成又は湿った組成又は半乾きの組成をスプレーすることによって、或いは、単に適切な組成で内部チャンバーを充填することによって塗布されてもよい。或いは、ストッパの硬化はコーティング工程の前に行うことも可能である。層は、ストッパロッド本体と同時にプレスされるライナであると有利である。この場合において、製造工数を減らすことが実際には可能である。別の改良によると、物質層はガス通路の略壁全体の厚みに亘って形成されている。

使用温度でも一酸化炭素を発生しない層を構成する物質は、ａ）炭素を含まない物質、ｂ）略非還元性の耐火性酸化物からなる物質、又はｃ）発生した一酸化炭素と反応する成分を含む物質、の３つの異なるカテゴリの物質から選択可能である。好ましくは、選択された物質が上記特性の２つ又は３つを備えていることである。

第１のカテゴリの適当な物質の例は、シリカ（例えば石英ガラス）、アルミナ、ムライト、又はマグネシウムベースの物質（スピネル）である。しかし、或る場合において、これらの物質が、ライナ又はコーティングとして適用するのがどういうわけか困難であり（層内の炭素が無いことによっていくらかの熱衝撃問題が生じる）、本発明の好適な実施形態を構成しない。

第２のカテゴリの適当な物質は、例えば純粋なアルミナカーボンの組成である。特に、これらの組成は、非常に少量のシリカ又は通常シリカの中にある通常の不純物（ナトリウム又は酸化カリウム）を含むべきである。特に、シリカ及びその通常の不純物は、重量パーセント濃度が２％以下、好ましくは１％以下に保たれるべきである。

第３のカテゴリの適当な物質は、例えば、酸化金属及び遊離炭素を形成するために一酸化炭素と結合可能な遊離金属を含む。シリコン及びアルミニウムはこの用途に適している。同様に又はその代わりに、これらの物質は、一酸化炭素と反応可能な炭化物又は窒化物（例えば、シリコン又は炭化ホウ素）を含む。

好ましくは、選択された物質は第２又は第３のカテゴリに属し、より好ましくは、第２及び第３のカテゴリに属している。

使用温度でも一酸化炭素を発生しない層を構成する適当な物質は、重量パーセント濃度が６０〜８８％のアルミナと、重量パーセント濃度が１０〜２０％のグラファイトと、重量パーセント濃度が２〜１０％の炭化ケイ素とを含む。このような物質は、基本的に非酸化物の一種又は非還元性の酸化物からなり、一酸化炭素がいくらか作業環境で発生した場合に、その一酸化炭素と反応可能な炭化ケイ素を含む。

以下、本発明によるストッパロッドの断面図を示す添付図面の図１を参照しながら本発明を説明する。参照符号１は、ストッパロッドの内部チャンバー及びガス放出ポートそれぞれを示す。ボア３は、内部チャンバー１をガス放出ポート２に接続する。ボア３及び内部チャンバー１はガス通路を形成する。図１は、層４がライナとしてストッパ本体と共にプレスされた実施形態を示している。ライナ４は、ストッパ本体と全面で共にプレスされる予め形成されたいくつかの管状部分（４１，４２，４３）から構成されると非常に都合の良い。ストッパロッドを索具装置（図示略）に接続する金属ロッド５の一部が作業位置で描かれている。好ましくは、金属ロッド５は層４のもっとも高い頂点を超えて延びている。より好ましくは、シールガスケット６が金属ロッド５の下方端部周囲に挿入されている。

本発明によるストッパロッドの断面図である。

Claims (6)

1. 溶融金属を注ぐ間にガスを供給するように構成されたストッパロッドであって、内部チャンバー（１）及びガス放出ポート（２）を備えるストッパ本体と、前記内部チャンバー（１）を前記ガス放出ポート（２）に接続するボア（３）とを有し、前記内部チャンバー（１）及び前記ボア（３）がガス通路を形成するストッパロッドにおいて、前記ガス通路の壁が、使用温度でも一酸化炭素を発生しない層（４）を備え、前記層（４）が、前記ストッパ本体と共にプレスされるライナ、又は、前記ガス通路の壁に塗布されるコーティングであることを特徴とするストッパロッド。
2. 前記層（４）が、当該ストッパロッドを索具装置に取り付けるために用いられる金属ロッド（５）が到達する最下点を超えて上方へ延びていることを特徴とする請求項１に記載のストッパロッド。
3. 前記層（４）を構成する物質が、ａ）炭素を含まない物質、ｂ）非還元性の耐火性酸化物からなる物質、又は、ｃ）発生した一酸化炭素を反応する成分を含む物質、のグループから選択されるか、又はこれらの混合であることを特徴とする請求項１又は２に記載のストッパロッド。
4. 前記層（４）が、重量パーセント濃度が６０〜８８％のアルミナと、重量パーセント濃度が１０〜２０％のグラファイトと、重量パーセント濃度が２〜１０％の炭化ケイ素とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のストッパロッド。
5. ストッパロッドと、該ストッパロッドを索具装置に取り付けるために用いられる金属ロッド（５）との組立体であって、
   前記ストッパロッドは、請求項１に記載のストッパロッドであり、
   前記金属ロッド（５）は、請求項１に記載のストッパロッドの層（４）の最高点を超えて延びている、組立体。
6. シールガスケット（６）が前記金属ロッド（５）の下方端部周囲に挿入された請求項５に記載の組立体。

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