JP5164893B2 - ロングノズルおよびその製造方法 - Google Patents

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本発明は、取鍋内の金属溶湯をタンディッシュに注入するロングノズルおよびその製造方法に関するものである。
鋼等の連続鋳造において、取鍋底部に配設されたスライディングノズルの開度等により、下ノズルからロングノズルに流出する金属溶湯は乱れ不均一な流れとなる。特に溶鋼注入初期にこのような不均一な流れが生じるため、ロングノズルの内孔面の上部は溶鋼の不均一な接触を受け、部分的に浸食（孔明き）され、シール不良や耐火物の溶損からくるカーボンピックアップの原因となっている。
この問題を解決するために、ロングノズルの内孔面の上部に耐食性の高い耐火物リング（特開２００８−１９４７４５号公報における図１のキャップ８）をモルタルを介して装着することが行われている。
しかし、この耐食性の高い耐火物リングは、一般的に、外周に存在するノズル本体の材質の２倍以上の熱膨張率を有するため、耐火物リングをモルタルを用いてノズル本体に装着した場合、モルタル代だけでは耐火物リングの熱膨張代を吸収できず、外周に存在するノズル本体に亀裂を発生させてしまうことがあった。また、ノズル本体の上部付近には補強のため鉄皮を被覆するが、この鉄皮がノズル本体を高温化させ、耐火物リングの熱膨張を促進させノズル本体の亀裂を誘発させてしまうことがあった。
特開２００８−１９４７４５号公報
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明の課題は、内孔面の上部に装着された耐火物リングの熱膨張によるノズル本体の亀裂発生を防止することができるロングノズルおよびその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するものは、軸方向にノズル内孔を貫通したノズル本体を備え、外周が鉄皮にて被覆され取鍋内の金属溶湯をタンディシュに注入するロングノズルであって、前記ノズル本体のノズル内孔には流下する金属溶湯と接触する内側に耐火物層を内張りした内孔体が形成され、
前記ノズル本体の上端には上端開孔が形成された上端開孔部を構成する耐火物を配置し、
該上端開孔部には前記上端開孔に連続し、かつ前記内孔体の上端面に耐火物リングを嵌装するための嵌装部が形成され、
前記耐火物リングは外周にファイバー性断熱材が張設されると共に、耐火物リングの下面はモルタルを介して前記内孔体の上端面に接合することで、前記嵌装部に嵌着し、
更に前記耐火物リングの外側面は下方に向かって径が小さくなるテーパー面に形成され、前記ファイバー性断熱材の下方の外側面と嵌装部との間に間隙を設けていることを特徴とするロングノズルである。
また、上記課題を解決するものは、軸方向にノズル内孔を貫通したノズル本体を備え、外周が鉄皮にて被覆され取鍋内の金属溶湯をタンディシュに注入するロングノズルであって、前記ノズル本体のノズル内孔には流下する金属溶湯と接触する内側に耐火物層を内張りした内孔体が形成され、
前記ノズル本体の上端には上端開孔が形成された上端開孔部を構成する耐火物を配置し、
該上端開孔部には前記上端開孔に連続し、かつ前記内孔体の上端面に耐火物リングを嵌装するための嵌装部が形成されたロングノズルの製造方法であって、
前記耐火物リングの外周にファイバー性断熱材を張設した後、耐火物リングの下面をモルタルを介して前記内孔体の上端面に接合することで、耐火物リングを前記嵌装部に嵌着する工程を有し、
更に前記耐火物リングの外側面は下方に向かって径が小さくなるテーパー面に形成され、前記ファイバー性断熱材の下方の外側面と嵌装部との間に間隙を設けていることを特徴とするロングノズルの製造方法である。
請求項１または２に記載したロングノズルによれば、内孔面の上部に装着された耐火物リングの熱膨張によるノズル本体の亀裂発生を防止することができると共に、ファイバー性断熱材の外側面と嵌装部との間に間隙が形成され、この間隙にモルタルが侵入することでシール性をより高めることができる。
本発明の一実施例のロングノズルの上部付近の縦断面図である。 本発明のロングノズルの製造方法を説明するための説明図である。
本発明は、耐食性の高い耐火物リングの径方向への熱膨張代を、耐火物リングの外周に張設されたファイバー性断熱材で吸収させることができると共に、モルタル１１による固定で耐火物リングの熱膨張を抑制し、ノズル本体６の亀裂発生を防止することができるロングノズルを実現した。
本発明のロングノズルを図１に示した一実施例を用いて説明する。
ロングノズル１は外周が鉄皮１２にて被覆され取鍋内の金属溶湯をタンディシュに注入するロングノズルであって、ノズル内孔２の上部３には耐火物リング４を嵌装するための嵌装部１０が形成され、耐火物リング４は外周にファイバー性断熱材５が張設されると共に、ノズル内孔２の上部３に配されたモルタル１１を介して嵌装部１０に嵌装されている。以下、各構成について順次詳述する。
ロングノズル１は、上部付近を取鍋の溶鋼排出口に設けられた下ノズルに気密に接続し、下部付近（図示しない）をタンディッシュ内に挿入して使用するものである。ノズル本体６内には軸方向にノズル内孔２が貫通しており、ノズル本体６の上部は耐酸化性耐火材質からなる上端開孔部７が一体成形され構成されている。上端開孔８はノズル内孔２の孔径より大きく形成されており、ノズル内孔２には、流下する金属溶湯と接触する内側に耐火物層を内張りした内孔体９が形成されている。
上端開孔部７には、嵌装部１０が上端開孔８に連続して形成されており、この嵌装部１０には着脱可能な耐火物リング（平面視円筒形）４が嵌装されている。耐火物リング４の下面はモルタル１１を介して内孔体９の上端面に接合され当接している。耐火物リング４は下面がこのモルタル１１に固定されることにより膨張が抑制されている。なお、図面においてはモルタル１１によるシール部位を明確にするために、モルタル１１を現実より厚く描いている。さらに、ロングノズル１の外周は鉄皮１２にて被覆されている。
耐火物リング４は、内孔体９と同一材質により形成されており、耐火物リング４の外周（外周側面または外側面）にはファイバー性断熱材５が張設されている。耐火物リング４の外側面は、下方に向かって径が小さくなるテーパー面となっており、耐火物リング４は嵌装部１０内に嵌着されている。耐火物リング４の外側面を下方に向かって径が小さくなるテーパー面とすることにより、耐火物リング４が嵌装部１０内に嵌着し易くなり、かつ緊密に嵌着することができる。さらに、ファイバー性断熱材５の外側面と嵌装部１０との間に間隙が形成されるため、モルタル１１がこの間隙に侵入してシール性をより高めることができる。
このように、本発明のロングノズル１は、耐火物リング４の外周にファイバー性断熱材５が巻回され張設されているため、耐火物リング４の径方向への熱膨張代を耐火物リングの外周に張設されたファイバー性断熱材５にて吸収させることができる。より具体的には、耐火物リング４が半径方向に熱膨張すると、ファイバー性断熱材５が厚み方向に収縮するため、ノズル本体６（この実施例では上端開孔部７）を内側から押圧することがなく、耐火物リングの熱膨張によるノズル本体の亀裂発生を防止することができる。
ファイバー性断熱材としては、必要な耐熱性を有する繊維材料であればどのようなものでもよいが、例えばアルミナ・シリカセラミックスシートなどが好適に使用できる。
ファイバー性断熱材の収縮率としては、モルタル代１ｍｍで耐火物リングを装着した場合、５０〜９０％程度であることが好ましい。５０％未満であると、耐火物リングの径方向への膨張代を吸収できない可能性があり、９０％を越えると、ファイバー性断熱材の取り扱い上難点が生じるからである。また、ファイバー性断熱材の厚みとしては、モルタル代１ｍｍで耐火物リングを装着した場合、０．５〜２ｍｍ程度が好ましい。すなわち、モルタル代とファイバー性断熱材の厚みの比（モルタル代／ファイバー性断熱材の厚み）は、０．５〜２程度が好ましい。
つぎに、本発明のロングノズルの製造方法について図２を用いて説明する。
本発明のロングノズル１の製造方法は、ノズル内孔２の上部３に嵌装される耐火物リング４の外周にファイバー性断熱材５を張設した後、耐火物リング４をノズル内孔２の上部３にモルタル１１を介して嵌装する工程を有したものであり、耐火物リング４の嵌着工程に特徴を有するものである。なお、ロングノズル１の各構成については前述した通りであり説明を省略する。
具体的には、本発明のロングノズルの製造方法において、図２の（ａ）に示した耐火物リング４をノズル内孔２の上部３に嵌装させる場合、まず、図２の（ｂ）に示したように耐火物リング４の外周にファイバー性断熱材５を張設する。そして、図２の（ｃ）に示したように、ノズル内孔２の上端面にモルタル１１を塗布した後、図２の（ｂ）に示した、外周にファイバー性断熱材５を張設した耐火物リング４を、ノズル内孔２の上部３に嵌着させる（図１の状態）。耐火物リング４の外側面は下方に向かって径が小さくなるテーパー面に形成されているため、ファイバー性断熱材５の外側面と嵌装部１０との間には間隙が形成され、この間隙にモルタル１１が侵入することでシール性がより高くなる。なお、この実施例では、ノズル内孔２の上端面にモルタル１１を塗布したが、耐火物リング４の下端面にモルタル１１を塗布したものも本発明の範疇に包含される。
このように、本発明の製造方法にて製作されたロングノズルは、耐火物リングの径方向への熱膨張代を耐火物リングの外周に張設されたファイバー性断熱材で吸収させることができると共に、モルタル１１による固定で耐火物リング４の熱膨張が抑制されるため、耐火物リングの熱膨張によるノズル本体の亀裂発生を防止することができる。また、モルタルにより耐火物リングの下端面とノズル内孔上端面とのシール性が保持されているため、安定して高品質の鋼を長時間鋳造できる。
１ ロングノズル
２ ノズル内孔
３ ノズル内孔の上部
４ 耐火物リング
５ ファイバー性断熱材
６ ノズル本体
７ 上端開孔部
８ 上端開孔
９ 内孔体
１０ 嵌装部
１１ モルタル
１２ 鉄皮

Claims (2)

  1. 軸方向にノズル内孔を貫通したノズル本体を備え、外周が鉄皮にて被覆され取鍋内の金属溶湯をタンディシュに注入するロングノズルであって、前記ノズル本体のノズル内孔には流下する金属溶湯と接触する内側に耐火物層を内張りした内孔体が形成され、
    前記ノズル本体の上端には上端開孔が形成された上端開孔部を構成する耐火物を配置し、
    該上端開孔部には前記上端開孔に連続し、かつ前記内孔体の上端面に耐火物リングを嵌装するための嵌装部が形成され、
    前記耐火物リングは外周にファイバー性断熱材が張設されると共に、耐火物リングの下面はモルタルを介して前記内孔体の上端面に接合することで、前記嵌装部に嵌着し、
    更に前記耐火物リングの外側面は下方に向かって径が小さくなるテーパー面に形成され、前記ファイバー性断熱材の下方の外側面と嵌装部との間に間隙を設けていることを特徴とするロングノズル。
  2. 軸方向にノズル内孔を貫通したノズル本体を備え、外周が鉄皮にて被覆され取鍋内の金属溶湯をタンディシュに注入するロングノズルであって、前記ノズル本体のノズル内孔には流下する金属溶湯と接触する内側に耐火物層を内張りした内孔体が形成され、
    前記ノズル本体の上端には上端開孔が形成された上端開孔部を構成する耐火物を配置し、
    該上端開孔部には前記上端開孔に連続し、かつ前記内孔体の上端面に耐火物リングを嵌装するための嵌装部が形成されたロングノズルの製造方法であって、
    前記耐火物リングの外周にファイバー性断熱材を張設した後、耐火物リングの下面をモルタルを介して前記内孔体の上端面に接合することで、耐火物リングを前記嵌装部に嵌着する工程を有し、
    更に前記耐火物リングの外側面は下方に向かって径が小さくなるテーパー面に形成され、前記ファイバー性断熱材の下方の外側面と嵌装部との間に間隙を設けていることを特徴とするロングノズルの製造方法。
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