JP5537189B2 - スライディングノズル装置の使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、スライディングノズル装置（以下「ＳＮ装置」という。）の使用方法に関する。

ＳＮ装置は、溶融金属の流量制御を正確に行うことができるという利点を有することから、溶鋼鍋やタンディッシュなどで広く利用されている。このＳＮ装置は、２枚又は３枚のプレートを備え、これらのプレート間に面圧を負荷して使用される。

このようにＳＮ装置はプレート間に面圧を負荷して使用されるものの、複数のプレートの接合部が存在することから、その接合部からの空気の進入が懸念され、従来一般的には、高級鋼の流量制御にはＳＮ装置ではなく、耐火物の接合部がないストッパー装置が使用されていた。

ＳＮ装置を高級鋼の流量制御に使用するには、プレートの接合部からの空気の進入を低減する必要があり、その方策として、面圧を上昇させることが検討されている。

しかし、面圧を上昇させると、プレートに掛かる曲げ応力が増大するので、その曲げ応力に耐えるためにプレートの厚みを増大させる必要がある。実際、本発明者の実験によると、タンディッシュに用いられるＳＮ装置の場合、プレートの厚みは３０ｍｍ程度、面圧は４０ｋＮ程度が一般的であるところ、面圧を６０ｋＮに増加させると、厚み３０ｍｍのプレートでは反りや横亀裂が激しくなり、シール性の劣化や操業安定性の低下が懸念される状態となった。一方で、プレートの厚みを３５ｍｍにすると、シール性の劣化や操業安定性の低下は見られず、高級鋼の流量制御に適用可能であることがわかった。

このように高級鋼の流量制御を行う場合、面圧を増大させる必要があり、これに伴ってプレートの厚みを増大させる必要がある。しかし、プレートの厚みを増大させると耐火物コストの増大につながる。すなわち、高級鋼以外の流量制御を行う場合は、従来レベルの面圧で問題なく、プレートの厚みも従来レベルのままで良いが、従来、ＳＮ装置においてはプレートの厚みが一定であることを前提として一定の面圧を負荷するようにしていたので（例えば特許文献１）、高級鋼に対応できるようにするには、プレートの厚みを増大させる必要があり、その分、耐火物コストが増大することになる。

国際公開０２／０９００１７号パンフレット

本発明が解決しようとする課題は、高級鋼に対応でき、しかも耐火物コストの増大を必要最小限に抑えることができるＳＮ装置の使用方法を提供することにある。

本発明は、比較的容易にプレート間の面圧を可変可能な面圧可変機構を備え、この面圧可変機構によってプレート間に面圧を負荷するスライディングノズル装置の使用方法であって、相対的に高い面圧を負荷するときは、相対的に厚いプレートを使用し、相対的に低い面圧を負荷するときは、相対的に薄いプレートを使用すると共に、プレートを薄くした分に相当する厚みのスペーサを当該プレートの非摺動面側に配置することを特徴とするものである。

なお、本発明において、プレートの非摺動面側とは、ＳＮ装置において摺動するプレートに面する摺動側と反対側のことをいう。

本発明において面圧可変機構としては、固定金枠に連結されたフックと、プレート間に面圧を負荷する弾性力を発生させる弾性体と、この弾性体を押圧する押圧ブロックとを備え、前記フックの先端を前記押圧ブロックに引っ掛けて、プレート間に面圧を負荷するものを使用することができる。この場合、相対的に高い面圧を負荷するときは、相対的に短いフックと、相対的に厚いプレートを使用し、相対的に低い面圧を負荷するときは、相対的に長いフックと、相対的に薄いプレートを使用すると共に、プレートを薄くした分に相当する厚みのスペーサを当該プレートの非摺動面側に配置する。

また、面圧可変機構としては、面圧ボルトと、プレート間に面圧を負荷する弾性力を発生させる弾性体と、この弾性体を押圧する押圧ブロックとを備え、前記面圧ボルトの先端で前記押圧ブロックを押し込むことによって前記弾性体を圧縮してプレート間に面圧を負荷するものを使用することもできる。この場合、相対的に高い面圧を負荷するときは、相対的に長い面圧ボルトと、相対的に厚いプレートを使用し、相対的に低い面圧を負荷するときは、相対的に短い面圧ボルトと、相対的に薄いプレートを使用すると共に、プレートを薄くした分に相当する厚みのスペーサを当該プレートの非摺動面側に配置する。

面圧可変機構としては、上述の２つの機構に限定はされないが、比較的容易にプレート間の面圧を可変可能である必要がある。ここで、本発明において「比較的容易に」とは、ＳＮ装置のプレートを交換するためのプレート交換架台が供えられたプレート交換場におけるプレート交換作業時に面圧の変更を行えるほど容易なことをいう。

ＳＮ装置の面圧を変更する方法としては、従来、面圧を発生させるコイルスプリングを交換する方法が一般的である。しかし、コイルスプリングの交換は、ＳＮ装置を一旦分解し、コイルスプリング交換後、再度組み立てるといったオーバーホールに匹敵するような大掛かりな作業であり、プレート交換作業とは別にＳＮ装置を、鋳造→プレート交換→鋳造の一連の作業の流れより切り離すことが必要で、製鉄所から運び出し外部の鉄工所などで行うこともある。

これに対して本発明における面圧可変機構は、上述のとおり、プレート交換場におけるプレート交換作業時に面圧の変更を行えるほど容易に、すなわち「比較的容易に」プレート間の面圧を可変可能であることを前提としている。例えば、上述の２つの機構ではフック及び面圧ボルトは、ＳＮ装置を分解することなく外部から容易に取り替えることができるので、「比較的容易に」面圧を可変可能であり、コイルスプリングを交換する従来の面圧変更作業と比べて圧倒的に容易である。

本発明では、面圧可変機構によって比較的容易に面圧を高くすることができるので、例えば、自動車用鋼板、飲料用ブリキ、深絞り用鋼板など、加工の条件が厳しい高級鋼にも対応可能となる。例えば、面圧を変更するためのフックや面圧ボルトは、ＳＮ装置を分解することなく外部から容易に取り替えることができるので、面圧の変更を比較的容易に行うことができる。

また本発明では、高級鋼に対応するために相対的に高い面圧を負荷するときは、その面圧に耐えることができよう相対的に厚いプレートを使用するが、従来レベルの相対的に低い面圧を負荷するときには、従来レベルの相対的に薄いプレートを使用するので、耐火物コストの増大を必要最小限に抑えることができる。

さらに、相対的に薄いプレートを使用するときは、相対的に厚いプレートとの厚みの差に相当する厚みのスペーサを当該プレートの非摺動面側に配置するので、ＳＮ装置の仕様は変更することなく、例えばフックあるいは面圧ボルトを取り替えるだけで、面圧の変更が可能となる。

本発明の一実施例を示す断面図で、（ａ）は相対的に高い面圧を負荷した状態、（ｂ）は相対的に低い面圧を負荷した状態を示す。 本発明のＳＮ装置の使用方法による鋳片及び成品品位の評価結果を示す。 本発明のＳＮ装置の使用方法による溶鋼の流量制御性（湯面レベル制御性）の評価結果を示す。 本発明で使用可能なフックの他の例を示す。 本発明の他の実施例を示す断面図で、（ａ）は相対的に高い面圧を負荷した状態、（ｂ）は相対的に低い面圧を負荷した状態を示す。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施例の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施例を示す断面図で、（ａ）は相対的に高い面圧を負荷した状態、（ｂ）は相対的に低い面圧を負荷した状態を示す。

図１に示すＳＮ装置は、タンディッシュから排出される溶鋼の流量制御に使用されるもので、タンディッシュ１の底部に固定された固定金枠２と、固定金枠２に開閉可能に連結された開閉金枠３と、開閉金枠３に摺動可能に配置された摺動金枠４とを備える。

また、固定金枠２には、フック１３ａ，１３ｂが揺動可能に取り付けられている。フック１３ａ，１３ｂは、面圧負荷時に先端部分を押圧ブロック１２に引っ掛け、固定金枠２と開閉金枠３との距離を規定する。

開閉金枠３は、プレート間に面圧を負荷するための押し付け力を発生させるコイルスプリング１１と、このコイルスプリング１１を押圧する押圧ブロック１２を備える。

そして、固定金枠２には固定プレートとして上プレート５ａ，５ｂが、摺動金枠４には摺動プレートとして中プレート６が、開閉金枠３には固定プレートとして下プレート７ａ，７ｂが、それぞれ配置されている。また、上プレート５ａ，５ｂには上ノズル８が接続され、下プレート７ａ，７ｂには下ノズル９を介して浸漬ノズル１０が接続され、上ノズル８がタンディッシュの羽口１ａに嵌め込まれている。

このような構成において、使用時には各プレート間に面圧を負荷した状態で、中プレート６（摺動金枠４）を摺動させることにより、溶鋼の流量制御を行う。なお、中プレート６の摺動方向は、図１において紙面に垂直な方向である。

ここで、図１を用いて、本実施例におけるＳＮ装置の面圧負荷方法について説明する。まず、フック１３ａ，１３ｂの先端を引っ掛けることができる位置まで、図示しない押圧手段で押圧ブロック１２を固定金枠２側に押し付ける。このとき、コイルスプリング１１は、押圧ブロック１２で摺動時以上に圧縮（過圧縮）される。

次に、固定金枠２に揺動可能に取り付けられたフック１３ａ，１３ｂの先端部分を押圧ブロック１２に引っ掛け、押圧手段による押圧ブロック１２の押し付けを解除する。これにより、コイルスプリング１１の過圧縮が解かれ、フック１３ａ，１３ｂの長さとコイルスプリング１１の性能に応じた押し付け力でプレート間に面圧が負荷される。

したがって、本実施例では、フック１３ａ，１３ｂの長さを変えることで、面圧の大きさを変えることができる。具体的には、短いフックを使用するほど、面圧を高くすることができる。

そこで、本実施例では、長さの異なるフック１３ａとフック１３ｂを準備し、これを使い分けることにより、面圧を変更できるようにしている。すなわち、高級鋼に対応すべく、相対的に高い面圧（実施例では６０ｋＮ）を負荷するときは、相対的に短いフック１３ａを使用し、従来レベルの相対的に低い面圧（実施例では４０ｋＮ）を負荷するときには、相対的に長いフック１３ｂを使用する。

また、相対的に高い面圧を負荷するときには、その面圧に耐えることができように、従来レベルの面圧負荷の際に使用する上プレート５ｂ及び下プレート７ｂの厚さ（実施例では３０ｍｍ）よりも相対的に厚い（実施例では３５ｍｍ）上プレート５ａ及び下プレート７ａを使用する。

さらに、従来レベルの相対的に低い面圧を負荷するときは、相対的に薄い上プレート５ｂ及び下プレート７ｂを使用する共に、相対的に厚い上プレート５ａ及び下プレート７ａとの厚みの差（実施例では５ｍｍ）に相当する厚みのスペーサ１４を、それぞれ上プレート５ｂ及び下プレート７ｂの非摺動面側、すなわち摺動プレートである中プレート６に面する摺動側と反対側に配置し、プレートの厚みの差を補う。

以上の使用方法により、ＳＮ装置の仕様を変更することなく、比較的容易に面圧を変更することができる。すなわち、図１（ａ）のように相対的に短いフックを使用すれば、高級鋼に対応可能な相対的に高い面圧（６０ｋＮ）を負荷できる。また、高級鋼以外では図１（ｂ）のように相対的に長いフックを使用して従来レベルの相対的に低い面圧（４０ｋＮ）を負荷し、プレートとしては従来レベルの相対的に薄いプレートを使用するので、耐火物コストの増大を必要最小限に抑えることができる。

次に、本発明の有用性を確認するために、相対的に高い面圧（６０ｋＮ）を負荷した図１（ａ）のＳＮ装置によって高級鋼の流量制御を行った例を説明する。この例では、高級鋼として、飲料缶等に使用される深絞り用ブリキ材を使用し、鋳片及び成品での品位を評価した。比較のため、従来のストッパー装置によって流量制御を行った場合の鋳片及び成品での品位も評価した。鋳造品位の評価は、鋳片からサンプルを切り出し、顕微鏡観察による介在物個数評価（単位面積換算）を行った。また、成品評価は、最終コイルの表面疵不合発生率（あるロット中で表面疵で不合格になった重量／ロットの総重量×１００）で評価した。

その結果を図２に示す。なお、図３の縦軸の鋳片介在物指数及び成品表面疵不合発生指数とは、ストッパー制御時の鋳片介在物個数を１．０とした場合、また、成品表面疵不合発生率を１．０とした場合における各条件での比率を示す。図２に示すように、ＳＮ装置の面圧を６０ｋＮとすることにより、ストッパー装置を使用した場合と同等の鋳片及び成品品位が得られた。

また、溶鋼の流量制御性（湯面レベル制御性）は、図３に示すように、面圧を６０ｋＮとしても、従来レベルの面圧（４０ｋＮ）の場合と同等の良好な結果であった。なお、図３の縦軸の鋳型内湯面変動量指数とは、ストッパー制御時の鋳型内湯面変動量（最大値）の平均値を１．０とした場合における各条件での比率を示す。

以上説明した図１の例では、長さの異なるフック１３ａとフック１３ｂを準備し、これを使い分けることにより、フックの長さを変更して面圧を変更するようにしたが、図４に示すようなフック１６を使用すれば、フックを交換することなく、フックの長さを変更して面圧を変更することができる。図４に示すフック１６は、固定金枠に設けた支持軸２ａに揺動可能に装着するための支持孔を２箇所に有する。そして、図４（ａ）に示すように一方の支持孔１６ａを支持軸２ａに装着した場合のフックの長さＬ１（支持孔１６ａ（支持軸２ａ）・押圧ブロック１２間の距離）と、図４（ｂ）に示すように他方の支持孔１６ｂを支持軸２ａに装着した場合のフックの長さＬ２（支持孔１６ｂ（支持軸２ａ）・押圧ブロック１２間の距離）とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係となるようにしている。このように、支持孔を２箇所に設けて、これを選択的に使用することにより、フックの長さを変更して面圧を変更することができる。すなわち、相対的に低い面圧とするときには図４（ａ）の状態とし、相対的に高い面圧とするときには図４（ｂ）の状態とする。

ここで、図４の例では、支持孔１６ａ，１６ｂを連通させてひょうたん状とし、図４（ｃ）に示すようにフック１６を水平にした場合にのみ、支持軸２ａが支持孔１６ａから支持孔１６ｂ、あるいはその逆に移動できるようにしている。これによって、フック１６を支持軸２ａから取り外すことなく、フックの長さを変えることができ、また、面圧負荷時に、支持軸２ａが支持孔１６ａから支持孔１６ｂ、あるいはその逆に移動することを防止できる。

なお、本発明において「相対的に長いフックを使用する」、「相対的に短いフックを使用する」とは、図１の例のように長さの異なるフックを使い分けるだけでなく、例えば、図４の例や、フックにワンタッチで出入りする突起を設けて突起を切り替えるといったように、フックを交換することなく、フックの長さを変更することも含む概念であり、例えば、フック自体にアダプターをかませる方法や、フックが引っ掛かる所にアダプターをかませる方法など、実質的にフックの長さを変更することも含む概念である。

図５は、本発明の他の実施例を示す断面図で、（ａ）は相対的に高い面圧を負荷した状態、（ｂ）は相対的に低い面圧を負荷した状態を示す。

図５に示すＳＮ装置は、面圧を負荷する機構が図１のＳＮ装置と異なるのみで、その他の構成は図１のＳＮ装置と同一である。したがって、図５において図１のＳＮ装置と同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施例では、開閉金枠３にコイルスプリング１１と、このコイルスプリング１１を押圧する押圧ブロック１２ａを配置し、開閉金枠３に面圧ボルト１５ａ，１５ｂを装着しその先端で押圧ブロック１２ａを押し込むことによってコイルスプリング１１を圧縮してプレート間に面圧を負荷するようにしている。したがって、本実施例では、面圧ボルト１５ａ，１５ｂの長さを変えることで、面圧の大きさを変えることができる。具体的には、長い面圧ボルトを使用するほど、面圧を高くすることができる。

そこで、本実施例では、長さの異なる面圧ボルト１５ａと面圧ボルト１５ｂを準備し、これを使い分けることにより、面圧を変更できるにしている。すなわち、高級鋼に対応すべく、相対的に高い面圧（実施例では６０ｋＮ）を負荷するときは、相対的に長い面圧ボルト１５ａを使用し、従来レベルの相対的に低い面圧（実施例では４０ｋＮ）を負荷するときには、相対的に短い面圧ボルト１５ｂを使用する。

また図１のＳＮ装置の場合と同様に、相対的に高い面圧を負荷するときには、その面圧に耐えることができように、従来レベルの面圧負荷の際に使用する上プレート５ｂ及び下プレート７ｂの厚さ（実施例では３０ｍｍ）よりも相対的に厚い（実施例では３５ｍｍ）上プレート５ａ及び下プレート７ａを使用する。

さらに、従来レベルの相対的に低い面圧を負荷するときは、相対的に薄い上プレート５ｂ及び下プレート７ｂを使用する共に、相対的に厚い上プレート５ａ及び下プレート７ａとの厚みの差（実施例では５ｍｍ）に相当する厚みのスペーサ１４を、それぞれ上プレート５ｂ及び下プレート７ｂの非摺動面側に配置し、プレートの厚みの差を補う。

以上の使用方法により、ＳＮ装置の使用を変更することなく、比較的容易に面圧を変更することができる。すなわち、図５（ａ）のように相対的に長い面圧ボルトを使用すれば、高級鋼に対応可能な相対的に高い面圧（６０ｋＮ）を負荷できる。また、高級鋼以外では図５（ｂ）のように相対的に短い面圧ボルトを使用して従来レベルの相対的に低い面圧（４０ｋＮ）を負荷し、プレートとしては従来レベルの相対的に薄いプレートを使用するので、耐火物コストの増大を必要最小限に抑えることができる。

また、相対的に高い面圧（６０ｋＮ）を負荷した図５（ａ）のＳＮ装置によって、先の実施例と同様に高級鋼の流量制御を行った結果、ＳＮ装置の面圧を６０ｋＮとすることにより、ストッパー装置を使用した場合と同等の鋳片及び成品品位が得られた。また、溶鋼の流量制御性（湯面レベル制御性）は、面圧を６０ｋＮとしても、従来レベルの面圧（４０ｋＮ）の場合と同等の良好な結果であった。

なお、以上の実施例では、２枚の固定プレート（上プレート及び下プレート）の間に摺動プレート（中プレート）を設置する３枚式のＳＮ装置を用いて説明したが、例えば、固定プレート（上プレート)と摺動プレート（中プレート）を用いて構成される２枚式のＳＮ装置に本発明を適用できることは言うまでもない。また、面圧の負荷は、コイルスプリングに限られるものではなく、例えば、板バネなど、押し付け圧力を生じさせることが可能な弾性体を用いることができる。

１ タンディッシュ
１ａ 羽口
２ 固定金枠
３ 開閉金枠
４ 摺動金枠
５ａ，５ｂ 上プレート
６ 中プレート
７ａ，７ｂ 下プレート
８ 上ノズル
９ 下ノズル
１０ 浸漬ノズル
１１ コイルスプリング
１２，１２ａ 押圧ブロック
１３ａ，１３ｂ フック
１４ スペーサ
１５ａ，１５ｂ 面圧ボルト

Claims (3)

1. 比較的容易にプレート間の面圧を可変可能な面圧可変機構を備え、この面圧可変機構によってプレート間に面圧を負荷するスライディングノズル装置の使用方法であって、
   相対的に高い面圧を負荷するときは、相対的に厚いプレートを使用し、
   相対的に低い面圧を負荷するときは、相対的に薄いプレートを使用すると共に、プレートを薄くした分に相当する厚みのスペーサを当該プレートの非摺動面側に配置する
   ことを特徴とするスライディングノズル装置の使用方法。
2. 前記面圧可変機構が、固定金枠に連結されたフックと、プレート間に面圧を負荷する弾性力を発生させる弾性体と、この弾性体を押圧する押圧ブロックとを備え、前記フックの先端を前記押圧ブロックに引っ掛けて、プレート間に面圧を負荷するものであり、
   相対的に高い面圧を負荷するときは、相対的に短いフックと、相対的に厚いプレートを使用し、
   相対的に低い面圧を負荷するときは、相対的に長いフックと、相対的に薄いプレートを使用すると共に、プレートを薄くした分に相当する厚みのスペーサを当該プレートの非摺動面側に配置する請求項１に記載のスライディングノズル装置の使用方法。
3. 前記面圧可変機構が、面圧ボルトと、プレート間に面圧を負荷する弾性力を発生させる弾性体と、この弾性体を押圧する押圧ブロックとを備え、前記面圧ボルトの先端で前記押圧ブロックを押し込むことによって前記弾性体を圧縮してプレート間に面圧を負荷するものであり、
   相対的に高い面圧を負荷するときは、相対的に長い面圧ボルトと、相対的に厚いプレートを使用し、
   相対的に低い面圧を負荷するときは、相対的に短い面圧ボルトと、相対的に薄いプレートを使用すると共に、プレートを薄くした分に相当する厚みのスペーサを当該プレートの非摺動面側に配置する請求項１に記載のスライディングノズル装置の使用方法。

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