JP5366567B2

JP5366567B2 - 溶鋼貯留容器用ノズル

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Publication number: JP5366567B2
Application number: JP2009014169A
Authority: JP
Inventors: 顕二知原; 浩勝八反田
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP2010167477A

Description

本発明は、溶鋼を貯留した容器の底部の出鋼口に設置される溶鋼貯留容器用ノズルに関する。

鉛直方向に貫通し溶鋼などが通過する溶鋼通過孔を区画し、溶鋼などの溶融金属を貯留した容器の底部に設けられる出鋼口が、スライド式ゲートによって溶鋼の出鋼量を調整するものがある（特許文献１）。

ところで、高温の溶鋼が通過する溶鋼通過孔は、損耗抵抗、耐摩耗性、耐熱性、耐熱衝撃性や熱間強度に優れた部材を用いる。更に、溶鋼通過孔にガスを吹き出し、溶鋼通過孔内に滞留する溶鋼を撹拌することによって凝固を防ぐ構成の出鋼口がある。

例えば、図６に示されるように、溶鋼通過孔９１にガスを吹き出すガス吹き部材９２は、出鋼口１３の鉛直方向の一部に設けられる。この出鋼口１３は、溶鋼が貯留されている容器１１の底部１２に差し込まれている上ノズル９４から鉛直方向下方に向かって上プレート９３、スライドゲート１４、及び下ノズル１６によって構成されている。ガス吹き部材９２は、上プレート９３に嵌め込まれており、ガス吹き部材９２の上方外周部分と底面とがモルタルなどで接着されている。そして、接着されていない外周にエア溝（図示略）が形成されており、エア溝にガスが供給され、ガス吹き部材９２からガスが吹き出す。

ところで、出鋼口１３は、スライドゲート１４がスライドし、溶鋼通過孔９１がスライドゲート用耐火物プレート１５に遮られ、連通しない出鋼停止状態では、ガス吹き部材９２からガスが吹き出されることで上ノズル９４と上プレート９３の溶鋼通過孔９１に滞留している溶鋼を撹拌して凝固を防止している。また、下ノズル１６の下部に図示しない浸漬ノズルが取り付けられて溶鋼の連続鋳造が行われる場合には、溶鋼通過孔９１が連通する出鋼状態でガスが少量吹き出されることで浸漬ノズル内孔面へのアルミナの析出と付着とを防止している。

特開平１０−２５８３５３号公報

しかし、出鋼状態において溶鋼通過孔５内を溶鋼が流れる勢いでモルタルなどの接着部分に接触するとモルタルなどが溶損しやすい。モルタルなどが溶損すると、漏鋼したり、またガス吹き部材９２の外周側に溶鋼が到達してエア溝を閉鎖してしまい、ガスが吹き出せなくなるという問題が生じる。出鋼停止状態及び出鋼状態で所定のガスが吹き出されないと、浸漬ノズルへのアルミナ付着、溶鋼通過孔５の閉鎖、アルミナが剥離して鋼の鋳片に入り欠陥になるなどの問題が生じ、最悪操業が停止しまうことになる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ガス吹き部材の底面からの溶鋼の流出を阻止し、ガス吹き機能が安定して保たれる溶鋼貯留容器用ノズルを提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明の構成上の特徴は、鉛直方向に貫通し、溶鋼が通過する溶鋼通過孔を区画し、前記溶鋼を貯留した容器の底部に位置する溶鋼貯留容器用ノズルであって、
前記溶鋼通過孔の一部を形成し、ガスを前記溶鋼通過孔に供給するガス吹き通過孔をもつガス吹き部材と、
前記溶鋼通過孔の一部を形成し、前記ガス吹き部材の底面と密着する密着部をもつガス吹き部材下部と、を有し、
前記底面は、窪んだ底面窪み部又は前記ガス吹き部材下部側に突出する底面突出部を有し、
前記密着部は、前記底面窪み部と係合する密着部突出部又は前記底面突出部と係合する密着部窪み部を有し、
前記溶鋼通過孔から前記底面と前記密着部の間隙に入り込む溶鋼を前記密着部突出部又は、前記底面突出部の壁で遮断することにより、前記ガス吹き部材の外周側への到達を阻止することである。
また、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記底面と前記密着部との間には接着剤が介在することである。

また、請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記底面窪み部及び前記密着部突出部又は前記底面突出部及び前記密着部窪み部は、略円環状に形成されていることである。

また、請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３において、前記底面窪み部及び前記密着部突出部又は前記底面突出部及び前記密着部窪み部は、前記底面及び前記密着部の内周側から外周側に複数配置されることである。

請求項１に係る発明においては、ガス吹き部材の底面又はガス吹き部材下部の密着部に密着部側又は底面側に突出するように突出部が形成されることで、底面及び密着部の間に溶鋼が流れてきても突出部が溶鋼の流れを遮断する壁となり、溶鋼のそれ以上の流出を阻止することができるため、エア溝を溶鋼が塞ぐことがなくガス吹き機能が安定して保たれる。

請求項３に係る発明においては、突出部及び窪み部が溶鋼通過孔より外周側に位置する
ように円環状に連続して形成されることで、溶鋼が底面と密着部との間で溶鋼通過孔のど
こから流れてきても阻止することができるため、エア溝を溶鋼が塞ぐことがなくガス吹き
機能が安定して保たれる。

請求項４に係る発明においては、突出部及び窪み部が溶鋼通過孔より外周側に向かって複数形成されることで、溶鋼の流れを遮断する壁が二重以上形成され、溶鋼の流出をより確実に阻止することができるため、エア溝を溶鋼が塞ぐことがなくガス吹き機能が安定して保たれる。

本実施形態１の溶鋼貯留容器用ノズル１の構成を示す断面図である。（ａ）は本実施形態１の溶鋼貯留容器用ノズル１の上プレート３の構成を示す上面図であり、（ｂ）は本実施形態１の溶鋼貯留容器用ノズル１の上プレート３の構成を示す横断面図である。本実施形態１の溶鋼貯留容器用ノズル１を用いた出鋼口１３の構成を示す説明図である。本実施形態２の溶鋼貯留容器用ノズルの主要部を拡大した断面図である。本実施形態３の溶鋼貯留容器用ノズルの主要部を拡大した断面図である。従来の出鋼口１３の構成を示す説明図である。

本考案の代表的な実施形態を図１〜図５を参照して説明する。本実施形態に係る溶鋼貯留容器用ノズルは、溶融金属の溶鋼が貯留された容器の底部の出鋼口の一部として用いられる。

（実施形態１）
本実施形態１の溶鋼貯留容器用ノズル１は、図１に示されるように、ガス吹き部材２と、上プレート（ガス吹き部材下部）３と、上ノズル４と、を有し、鉛直方向に貫通し、溶鋼が通過する溶鋼通過孔５が形成されている。

ガス吹き部材２は、図１及び図２に示されるように、略円筒形状の部材であり、中央の貫通孔２０が溶鋼貯留容器用ノズル１の溶鋼通過孔５の一部を形成し、セラミック製である。そして、ガス吹き部材２は、外周側から内周側の溶鋼通過孔５にガスが吹き出すことができるガス吹き通過孔（図示略）と、後述する上プレート３の密着部３１１と密着する鉛直方向下方の底面２２と、外周面に鉛直方向の一部が内周側に窪んだ溝状のエア溝２３とを有する。ガス吹き部材２は、連続気泡をもつ多孔質体あるいは放射状に貫通する孔をもつ部材が好ましく、ガス吹き通過孔が連続気泡あるいは放射状に貫通する孔である。ガス吹き通気孔は、ガス吹き部材２のエア溝２３と内周面との間を連通しており、ガスの膜をまんべんなく形成するためにガス吹き部材２の内周面に均等に開口する。底面２２は、溶鋼通過孔５と同心の円環状にガス吹き部材２内部に窪んだ底面窪み部２２１を有する。

上プレート３は、セラミック製（又は耐火物）の本体部３１と、本体部３１の側面を拘束する金属製の帯状の枠体３２とを有し、中央部分に溶鋼貯留容器用ノズル１の溶鋼通過孔５の一部を形成し、ガス吹き部材２が上方から下方に向かって嵌め込まれる貫通孔３０を有している。そして、上プレート３は、貫通孔３０の周りが鉛直方向上方に若干突出した形状をしており、突出していない鉛直方向上方の平面部分に鉄板３３が配置されている。本体部３１は、貫通孔３０に上方から嵌め込まれるガス吹き部材２の底面２２とモルタル６などの接着材で密着する密着部３１１を有する。貫通孔３０は、鉛直方向上方のガス吹き部材２が保持される部分の径より、鉛直方向下方の径が狭く形成されている。密着部３１１は、ガス吹き部材２の底面２２の底面窪み部２２１に挿入し、係合する密着部突出部３１２を有する。密着部突出部３１２は、溶鋼通過孔５と同心の円環状にガス吹き部材２側に突出している。底面窪み部２２１及び密着部突出部３１２は、径方向で外周側と内周側との中間部分に形成される。

上ノズル４は、図１に示されるように、ガス吹き部材２及び上プレート３の上方に位置し、略円筒状の部材である。中央の貫通孔４０が溶鋼貯留容器用ノズル１の溶鋼通過孔５の一部を形成する。上ノズル４は、セラミック（例えば、アルミナ−黒鉛質耐火物）製である。

溶鋼通過孔５は、上ノズル４の貫通孔４０、ガス吹き部材２の貫通孔２０及び上プレート３の貫通孔３０が連通して形成される。

本実施形態１の溶鋼貯留容器用ノズル１は、図３に示されるように、溶融金属の溶鋼が貯留された容器１１の底部１２の出鋼口１３の一部として用いられる。出鋼口１３は、溶鋼貯留容器用ノズル１とスライドゲート１４とスライドゲート用耐火物プレート１５と下ノズル１６とから構成される。スライドゲート用耐火物プレート１５は、中央部分に溶鋼通過孔５の一部を形成する鉛直方向に貫通する孔を有し、スライドゲート１４に保持されている。スライドゲート１４は、上方が開口し、下方は中央部分が下方に円筒状に突出している。突出した内周側に後述する下ノズル１６が嵌め込まれる。下ノズル１６は、溶鋼通過孔５の一部を形成する鉛直方向に貫通する孔を有している。そして、スライドゲート１４は、スライドゲート用耐火物プレート１５及び下ノズル１６と共にスライド用ロッド１７によって水平方向にスライドする。出鋼口１３は、このスライドにより、容器１１内の溶鋼の出鋼量の制御及び出鋼の停止を行う。図３は容器１１の溶鋼が溶鋼通過孔５を通過して出鋼している状態を表しており、スライドゲート１４、スライドゲート用耐火物プレート１５及び下ノズル１６がスライド用ロッド１７によってスライド移動して、容器１１の溶鋼の出鋼が停止する。

本実施形態１の溶鋼貯留容器用ノズル１によれば、底面２２及び密着部３１１の間に溶鋼が流れてきても上プレート３の密着部３１１の密着部突出部３１２が遮断する壁となる。密着部突出部３１２の先端部分は、底面２２の面より底面２２内部に突出しており、底面２２の底面窪み部２２１はそれだけ窪んでいるため、底面２２と密着部３１１との間より高く、溶鋼の流れをしっかりと阻止することができる。よって、エア溝を溶鋼が塞ぐことがなくガス吹き機能が安定して保たれる。

そして、密着部突出部３１２及び底面窪み部２２１が溶鋼通過孔５より径の大きい円形状に連続して形成されているため、溶鋼が底面２２と密着部３１１との間で溶鋼通過孔５のどこから流れてきても阻止することができ、また密着部突出部３１２に沿って流れてきても密着部突出部３１２より外周側への流れを確実に阻止できるため、エア溝を溶鋼が塞ぐことがなくガス吹き機能が安定して保たれる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２について具体的に説明する。本実施形態２は実施形態１と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態２の溶鋼貯留容器用ノズルで用いられるガス吹き部材２の底面２２は、図４に示されるように、溶鋼通過孔５と略同心の略円環状に上プレート３側に突出した底面突出部２２２を有する。そして、上プレート３の密着部３１１は、底面突出部２２２が挿入され、係合する密着部窪み部３１３を有する。密着部窪み部３１３は、溶鋼通過孔５と略同心で略円環状に上プレート３内部に窪んでいる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３について具体的に説明する。本実施形態３は実施形態１と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態３の溶鋼貯留容器用ノズルで用いられるガス吹き部材２の底面２２は、図５に示されるように、溶鋼通過孔５と略同心の略円環状に上プレート３内部に窪んだ底面第１窪み部２２３と底面第２窪み部２２４を有する。底面第１窪み部２２３は、底面第２窪み部２２４より内周側に位置する。そして、上プレート３の密着部３１１は、底面第１窪み部２２３に挿入し、係合する密着部第１突出部３１４と、底面第２窪み部２２４に挿入し、係合する密着部第２突出部３１５とを有する。底面第１窪み部２２３と底面第２窪み部２２４とは溶鋼通過孔５と略同心の略円環形状であり、密着部第１突出部３１４と密着部第２突出部３１５とは溶鋼通過孔５と略同心の略円環形状である。

本実施形態３の溶鋼貯留容器用ノズルによれば、底面２２と密着部３１１との間に、溶鋼通過孔５から外周側に向かって、円形の壁が二重に形成されるため、内周側の密着部第１突出部３１４まで損耗したとしても密着部第２突出部３１５で溶鋼の流れを阻止でき、エア溝を溶鋼が塞ぐことがなくガス吹き機能が安定して保たれる溶鋼貯留容器用ノズルとすることができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４について具体的に説明する。本実施形態４は実施形態３と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態４の溶鋼貯留容器用ノズルで用いられるガス吹き部材２の底面２２は、溶鋼通過孔５と略同心の略円環状に上プレート３側に突出した底面第１突出部と底面第２突出部とを有する。底面第１突出部は、底面第２突出部より内周側に位置する。そして、上プレート３の密着部３１２は、底面第１突出部が挿入され、係合する密着部第１窪み部と、底面第２突出部が挿入され、係合する密着部第２窪み部とを有する。底面第１突出部部と底面第２突出部とは溶鋼通過孔５と略同心の略円環状であり、密着部第１窪み部と密着部第２窪み部とは溶鋼通過孔５と略同心の略円環状である。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ガス吹き部材２の底面２２は、実施形態３の底面第２窪み部２２４の代わりに、密着部３１１側に突出した底面突出部を有する。上プレート３の密着部３１１は、実施形態３の密着部第２突出部３１５の代わりに、鉛直方向下方に窪んだ密着部窪み部を有する。つまり、内周側は密着部３１１が底面２２側に突出し、外周側は底面２２が密着部３１１側に突出することで二重の壁を形成する。あるいは、内周側は底面２２が密着部３１１側に突出し、外周側は密着部３１１が底面２２側に突出する二重の構造とすることもできる。また、二重より多くの突出部と窪み部とを形成することもできる。その他に、突出部及び窪み部は、非連続的に形成したものでも良い。

そして、本実施形態では、上プレート３と上ノズル４とが別部材となっているが、一体構造の部材とすることもできる。また、出鋼口１３は、スライドゲート１４とスライドゲート用耐火物プレート１５と下ノズル１６とがスライド用ロッド１７によって一緒にスライド移動するが、スライドゲート１４とスライドゲート用耐火物プレート１５とがスライド移動し、その下方に移動しない下固定プレートと下ノズルのある構成のものでも良い。

１：溶鋼貯留容器用ノズル、１１：容器、１２：底部、１３：出鋼口、
１４：スライドゲート、１５：スライドゲート用耐火物プレート、１６：下ノズル、
１７：スライド用ロッド、
２：ガス吹き部材、２０，３０，４０：貫通孔、２２：底面、２２１：底面窪み部、
２２２：底面突出部、２２３：底面第１窪み部、２２４：底面第２窪み部、
２３：エア溝、
３：上プレート（ガス吹き部材下部）、３１：本体部、３１１：密着部、
３１２：密着部突出部、３１３：密着部窪み部、３１４：密着部第１突出部、
３１５：密着部第２突出部、３２：枠体、
４：上ノズル、
５：溶鋼通過孔、
６：モルタル。

Claims

鉛直方向に貫通し、溶鋼が通過する溶鋼通過孔を区画し、前記溶鋼を貯留した容器の底部に位置する溶鋼貯留容器用ノズルであって、
前記溶鋼通過孔の一部を形成し、ガスを前記溶鋼通過孔に供給するガス吹き通過孔をもつガス吹き部材と、
前記溶鋼通過孔の一部を形成し、前記ガス吹き部材の底面と密着する密着部をもつガス吹き部材下部と、を有し、
前記底面は、窪んだ底面窪み部又は前記ガス吹き部材下部側に突出する底面突出部を有し、
前記密着部は、前記底面窪み部と係合する密着部突出部又は前記底面突出部と係合する密着部窪み部を有し、
前記溶鋼通過孔から前記底面と前記密着部の間隙に入り込む溶鋼を前記密着部突出部又は、前記底面突出部の壁で遮断することにより、前記ガス吹き部材の外周側への到達を阻止するようにしたことを特徴とする溶鋼貯留容器用ノズル。
前記底面と前記密着部との間には接着剤が介在する請求項１に記載の溶鋼貯留容器用ノズル。
前記底面窪み部及び前記密着部突出部又は前記底面突出部及び前記密着部窪み部は、略円環状に形成されている請求項１又は２に記載の溶鋼貯留容器用ノズル。
前記底面窪み部及び前記密着部突出部又は前記底面突出部及び前記密着部窪み部は、前記底面及び前記密着部の内周側から外周側に複数配置される請求項１乃至３に記載の溶鋼貯留容器用ノズル。