JP6014129B2 - インパクトパッド - Google Patents

Description

本発明は、特に鋼鉄である溶融金属を取り扱うときに用いられ、本技術分野において「インパクトパッド」として知られている耐熱物に関する。特に、本発明は、タンディッシュに配置するためのインパクトパッドに関し、このインパクトパッドは、タンディッシュに流入する溶鋼の流れにおける乱流を低減するためのものである。本発明は、鋼鉄の連続鋳造にて特に用いられる。

タンディッシュは、鋼鉄の連続鋳造用の商用プロセスにおいて、上述の溶融金属（特に、溶鋼）のための保持タンクとして機能する。鋼鉄の連続鋳造においては、タンディッシュに供給された溶鋼は、一般的には高グレードの鋼鉄である。このような鋼鉄は、特定の鋳造アプリケーションに適した状態とするために、種々の工程に供される。このような工程は、通常、鋼鉄の内に存在する種々の要素のレベル（例えば、カーボンまたは他の合金化要素のレベル、および、スラグのような混入物のレベル）を制御するための、１以上の工程を含む。タンディッシュ内に鋼鉄が滞留することによって、同伴する如何なるスラグおよび他の不純物を分離し、表面に浮かび上がらせるための、さらなる機会がもたらされる。この表面において、スラグや不純物は、例えば、溶融鉄の表面に設けられた特別な保護層内に、吸収され得る。このように、タンディッシュは、鋼鉄を鋳型に供給する前に、該鋼鉄をさらに「浄化」するために用いられ得る。

鋳型に清浄鋼を連続的に供給するためのタンディッシュの能力を最適化するために、タンディッシュを通過する鋼鉄の流れを制御して、流れの無駄を無くすことが、特に望ましい。溶鋼は、通常、取鍋からシュラウドを介して供給される。シュラウドは、周囲の雰囲気から溶鋼流を保護する。取鍋からの溶鋼流は、一般的に、大きな力の下、タンディッシュに流入する。これにより、タンディッシュ内にて大きな乱流を発生させることになる。溶鋼流における過度の乱流は、いずれも、多くの望ましくない影響をもたらす。この影響とは、例えば、スラグおよび他の望ましくない含有物を凝集して表面に浮かび上がらせるのを妨げること、溶鋼の表面上に形成する（または、特に設けられる）保護硬皮の一部を溶鋼内に取り込んでしまうこと、溶鋼内にガスを取り込んでしまうこと、タンディッシュ内における炉材の過度な浸食を引き起こしてしまうこと、および、鋳型へ流れる溶鋼の不均一な流れを生じさせてしまうことを含む。

これら課題を解決するための試みにおいて、流入する溶鋼流から発生する、タンディッシュ内の乱流を低減し、溶鋼がタンディッシュを通過するときの、理想的な溶鋼の「栓流」特性に可能な限り近づけるべく、タンディッシュ内の流れを最適化するために、産業界は、インパクトパッドの様々なデザインに対して広範な研究を行ってきた。一般的に言えば、タンディッシュを通過する溶鋼流は、しばしば、以下のようなインパクトパッドを用いることによって、改善され得ることが、明らかとなってきている。すなわち、このインパクトパッドは、溶鋼流の流れの向きを変えて、流れの無駄を無くすことができる、特別に設計された表面を備えるものである。

栓流挙動（すなわち、顕著に混流することなくタンディッシュを通る鋼鉄の連続部分の通過）は、溶鋼がインパクトパッドから後退した後の、タンディッシュ出口から離れる流れの方向を要する。タンディッシュに最小限の滞留時間だけ留まってインパクトパッドからタンディッシュ出口へ向かう流れの部分が比較的に多く存在することは、「短絡（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔｉｎｇ）」として知られている。従来技術において開示されているインパクトパッドは、一般的に、結果的に生じる流れの、上方へ向かうコンポーネントに特に留意して設計されてきた。タンディッシュにおける滞留時間の増加および滞留時間の均一性の向上は、混流の最小化に相当し、鋼鉄のそれぞれの組成を維持しつつ、タンディッシュを通って鋼鉄を連続的に形成するのを可能とする。

従来技術において開示されているインパクトパッドは、一般的に、ベースと、垂直な側壁（または、側壁要素）とを備える。ベースに対して、下方へ流れるように導かれた溶融鋼鉄の流れが、衝突する。側壁は、この流れを変える。これらの部材は、可使時間の間に溶融鋼鉄流の腐食および浸食効果に耐えることのできる耐熱材料から作製される。これら部材は、例えば正方形、矩形、台形、または円形のベースを有する、底の浅いボックスの形態として、しばしば成形される。

予め定められた特定の基準に合致するタンディッシュインパクトパッドを設計するプロセスは、大変複雑であることが理解されよう。何故ならば、インパクトパッドの構成の一態様を変更することは、タンディッシュシステム全体の流動力学に対して、予測できない影響をもたらすからである。

本発明の目的は、改善されたインパクトパッドを提供することであって、このインパクトパッドは、導入された溶融金属の流れの滞留時間を増加させ、滞留時間の均一性をもたらし、且つ、流れの短絡を最小化するために、タンディッシュに設置するのに適したものである。

本発明は、以下の構成を備えるタンディッシュインパクトパッドを提供する。このタンディッシュインパクトパッドは、耐熱材料から作製され、インパクト表面を有するベースと、インパクト表面の周縁の少なくとも一部に亘って、ベースから上方に延びる壁とを備える。インパクト表面は、使用時において、タンディッシュに流入する溶融金属の流れに対するように上方に面している。一実施形態において、壁は、横壁部と、縦壁部と、該壁の横壁部から突出する、内側へ延びる構造とを有する。本発明の一実施形態において、該内側へ延びる構造は、突部の形態であってもよい。この突部は、壁の横壁部の範囲よりも小さな幅を有してもよい。突部が壁の横壁部の範囲よりも小さな幅を有し、且つ、壁の縦壁部が設けられている実施形態においては、壁の縦壁部と、隣接する突部の表面部分との間に、フローチャネルが形成される。

また、本発明は、以下の構成を備えるタンディッシュインパクトパッドとしても、説明され得る。このタンディッシュインパクトパッドは、耐熱材料から作製され、インパクト表面を有するベースと、インパクト表面の周縁の少なくとも一部に亘って、ベースから上方に延びる壁とを備える。インパクト表面は、使用時において、タンディッシュに流入する溶融金属の流れに対するように上方に面している。ベースおよび壁は、内側部を画定する。パッドは、中央縦方向最小範囲を有する。壁は、内側部、内側範囲、および内側長さを有する縦壁部と、内側部、内側範囲、および内側長さを有する横壁部とを有する。壁の縦壁部の内側範囲は、パッドの中央縦方向最小範囲よりも大きい。壁の横壁部の内側長さは、壁の横壁部の内側範囲よりも大きい。壁の内側範囲は、壁の内側部の一端から他端までの直尺である。壁の内側長さは、壁の一端から他端までの、壁の内面に沿った距離である。

また、本発明は、ベースと、該ベースから上方に延びる横壁部とを備えるタンディッシュインパクトパッドとして説明され得る。インパクトパッドは、使用時において、横壁部の上端を通過する、以下のような流体の流速を生じさせることによって、区別され得る。すなわち、この流速は、高さが一定である壁の横壁部の中央部において、最小値を示す。

壁は、ベースの周縁の一部から延びてもよいし、または、ベースの周縁全体から延びてもよい。壁がベースの周縁全体から延びている実施形態において、壁は、均一な高さを有する。壁は、垂直であってもよいし、または、垂直方向から１°以上、３０°以下の範囲の角度を有してもよい。

壁の上部の１以上の部分は、１以上の張出部を有してもよく、この張出部は、ベースの周縁を越えて、内側へ突出する。

突部は、肩部の形態を有してもよい。この場合、突部は、壁の縦壁部と、壁の横壁部の双方から突出する。

突部は、種々の方法で構成および配置され得る。突部は、横壁部の中央に配置されてもよいし、横壁部の中央からずれた位置に配置されてもよい。一実施形態において、突部の内面は、壁の横壁部の内側部と、９０°よりも大きな角度で交差する。突部の内面は、全体的に平面から構成されてもよいし、少なくとも１つの四角形面を有してもよいし、１以上の矩形面を有してもよいし、全体的に矩形面から構成されてもよいし、円筒面の形態を有してもよいし、または、放物線状の水平断面を有してもよい。突部の高さに対する、該突部の幅の比率は、１以上であってもよいし、０．８以上、１．５以下の範囲であってもよいし、または、０．８以上、２以下の範囲であってもよい。インパクトパッドの横壁部の内側範囲に対する、突部の幅の比率は、０．１以上、１以下の範囲であってもよい。突部の幅に対する、該突部の範囲の比率は、０．３以上、３．０以下の範囲内であってもよい。突部の内面は、垂直であってもよいし、または、垂直方向から１°以上、３０°以下の範囲の角度を有してもよい。突部の高さは、該突部が接触する、壁の横壁部の部分の高さと同じであってもよいし、または、横壁部に対して０．３以上、１以下の範囲の高さ比率を有してもよい。

突部の内面、および壁の縦壁部の内面は、フローチャネルを形成するように、収束してもよい。このフローチャネルは、床部と、インパクトパッドの中心に対して遠位となる端部とを有する。フローチャネルの、該遠位となる端部は、部分的に閉じていてもよい。水平方向における流れは、部分的または全体的に妨げられ、張出部は、垂直方向における流れを部分的に妨げる。突部の内面、および壁の縦壁部の内面は、互いに交わってもよい（または、交わらなくてもよい）。突部の内面と、壁の縦壁部の内面とによって形成される角度は、フローチャネルの、上記遠位となる端部に向かって減少してもよい。角度の減少は、連続的であってもよいし、またはインクリメンタルであってもよい。フローチャネルの床部は、フローチャネルの、上記遠位となる端部に向かって延びるにつれて、高さが高くなってもよい。フローチャネルの床部は、インパクトパッドのインパクト表面と、１８０°よりも小さい角度を形成してもよい。この角度は、１１０°以上、１６０°以下の範囲、１１５°以上、１５５°以下の範囲、もしくは１２０°以上、１５０°以下の範囲であってもよいし、または、１１５°、１２０°、１２５°、１２７°、１３０°、１３５°、１４０°、１４５°、１５０°、もしくは１５５°の角度であってもよい。

インパクトパッドのベースは、如何なる適当な形状であってもよく、例えば、正方形、矩形、台形、菱形、六角形、八角形、円形、または楕円形の多面体形状であってもよい。

ベースのインパクト表面は、タンディッシュに流入する金属の流れの主な力を受けるように構成される。例えば、インパクト表面は、平面状、凹状、または凸状であってもよい。所望により、ベース自体は、例えば耐熱セメントのような如何なる適当な手段を用いて、または、インパクトパッドの下側部において、タンディッシュの炉材の表面に形成された相当の要素を用いてベースを設置することによって、タンディッシュのベースに固定され得る。インパクトパッドは、タンディッシュの耐熱ベース内に組み込まれてもよい。この構成は、以下の手順によって達成される。例えば、インパクトパッドをモノリシック炉材上に設置し、ベース、および選択的にインパクトパッドの外壁の部分を取り囲むように、冷硬化剤（ｃｏｌｄ ｃｕｒｅ）または熱硬化剤（ｈｏｔ ｃｕｒｅ）の耐熱組成の層を設置し、次いで、耐熱材を硬化させ、タンディッシュの適切な位置にインパクトパッドを結合させる。

インパクト表面の周縁の少なくとも一部に亘って、ベースから上方に延びる壁は、ベースと同じ材料から作製されてもよく、ベースと一体に設けられてもよい。インパクト表面の周縁の少なくとも一部に亘って、ベースから上方に延びる壁の少なくとも１つは、ベースの、互いに対向する周縁部分から上方に延びる、ミラー像としての対向壁を有してもよい。

インパクトパッドが、いわゆる「２ストランド」作業用に構成されている場合においては、壁は、ベースの周縁全体から延びている。壁は、ベースに対して実質直交して延びてもよい。このように、ベースの直線状の周縁部分は、垂直な平面状の壁部を支持する一方で、ベースの湾曲部分は、対応して湾曲した水平断面を有する、垂直な壁部を支持してもよい。

インパクトパッドが、矩形状または台形状のベースを備えており、いわゆる「シングルストランド」作業用に構成されている場合においては、壁は、ベースの３つの側部に亘って延在し得る。このとき、第４の側部は、壁を有さないか、または比較的に低い壁を有する。インパクトパッドは、１つの内側へ延びる構造を備えるように、構成されてもよい。使用時において、インパクトパッドは、該内側へ延びる構造がタンディッシュの出口に隣接して方向付けられるように、タンディッシュに設置されてもよい。

壁の上部の１以上の部分は、１以上の張出部を有してもよい。この張出部は、ベースの周縁を越えて、内側へ突出する。張出部は、壁から内側へ突出する内周縁ストリップの形態であってもよい。周縁ストリップは、壁の上端部から突出してもよい。

インパクトパッドが、主にダブルストランド作業用に構成されている場合、張出部（例えば周縁ストリップ）は、省略されてもよいし、または、壁の長さの少なくとも５０％、少なくとも７５％、もしくは１００％に沿って、延在してもよい。インパクトパッドが、主にシングルストランド作業用に構成されている場合、張出部（例えば周縁ストリップ）は、省略されてもよいし、または、壁の長さの５０％〜１００％、もしくは６０％〜８０％に沿って、延在してもよい。

シングルストランド作業用のインパクトパッドは、１つの突部を備えてもよい。この突部は、タンディッシュの１つの出口に隣接して配置される。この構成は、タンディッシュの１つの出口に隣接して配置された、１つまたは２つのフローチャネルを備えてもよい。２ストランド作業用には、インパクトパッドは、タンディッシュの出口の各々（すなわち、互いに対向する横壁部上）に隣接して配置された、１以上のフローチャネルを備えてもよい。

張出部の上面は、滑らかな面であってもよい。所望により、この上面は、例えば、少なくとも湾曲部分（または、スロープ部分）によって占有された部分において、張出部が実質均一な厚みを有するように、下面の形状に適合する形状を有してもよい。

壁とインパクト表面との間の接合部（すなわち、ベースの上面）は、尖った角（例えば直角）、鋭角、もしくは鈍角の形態を有してもよいし、または、丸みがある、もしくは湾曲してもよい。

本発明に係るインパクトパッドは、耐熱性の成形物を形成するための、本技術分野において公知である標準的な金型技術を用いて、作製されてもよい。所望により、インパクトパッドは、最終物を形成するために互いに接合され得る、２以上の別々の部材に作製されてもよいし、または、モノリシック構造として作製されてもよい（すなわち、１つの一体的な物品として１つの部材に形成される）。

インパクトパッドが作製される耐熱材料は、可使時間を通して溶融金属流の腐食および浸食効果に耐えることのできる、如何なる適当な耐熱材料であってもよい。適当な材料の例としては、耐熱コンクリート、例えば、１以上の微粒子耐熱物、および１以上の適当なバインダに基づいたコンクリートが挙げられる。インパクトパッドを製造するのに適した耐熱物は、本技術分野において公知であり、例えば、アルミナ、マグネシア、および、これらの化合物または合成物である。同様に、適当なバインダも本技術分野にて公知であり、例えば、高アルミナセメントである。

本発明に係るインパクトパッドは、シングルストランド、２ストランド、またはマルチストランドのモードで動作するタンディッシュとともに用いるために作製され得る。本技術分野にて広く知られているように、シングルストランドおよびマルチストランド（デルタタンディッシュ）のモードで動作する、鋼鉄の連続鋳造プロセスは、一般的に、正方形、矩形、または台形の（水平面における）断面を有するインパクトパッドを用いる。このインパクトパッドにおいては、一対の互いに対向する側部は、均一な高さを有する壁を有し、第３の側部も壁を有し、第４の側部は、より低い壁を有するか、または壁を有さない。ダブル（または、４重もしくは６重）ストランド技術においては、インパクトパッドは、一般的に、正方形または矩形の断面を有する。このインパクトパッドにおいては、互いに対向する第１の側部対は、同じ高さを有する壁を有し、互いに対向する第２の側部対も、同じ高さ（第１の側部対と同じ、または異なる）となる。シングルストランドおよびマルチストランド作業においては、インパクトパッドは、一般的に、タンディッシュの一端の近傍、溶融鋼鉄用の出口が配置されている領域の一方の側部に、位置決めされている。その一方で、ダブルストランド作業においては、インパクトパッドは、一般的に、インパクトパッドの互いに対向する側部上に配置された２つの出口（または、４重ストランド作業においては、互いに対向する側部上に配置された二対の出口、または、６重ストランド作業においては、互いに対向する側部上に配置された三対の出口）を備える矩形タンディッシュの中心に、位置決めされる。

本発明に係るインパクトパッドは、例えば、溶融鋼鉄を保持するためのタンディッシュの死容積の低減、栓流の改善、および／または、乱流の低減をもたらすために、用いられ得る。

本発明に係るインパクトパッドの斜視図である。 本発明に係るインパクトパッドの平面図である。 本発明に係るインパクトパッドの斜視図である。 本発明に係るインパクトパッドの平面図である。 本発明に係るインパクトパッドの断面図である。 本発明に係るインパクトパッドの壁の内側部の平面図である。 本発明に係るインパクトパッドの壁の内側部の平面図である。 本発明に係るインパクトパッドの壁の内側部の平面図である。 本発明に係るインパクトパッドの横壁を越えて流れる溶鋼の流速のグラフであって、横壁に沿う距離の関数としてプロットされている。 従来技術に係るインパクトパッドの斜視図である。 インパクトパッドを備えたマルチストランドタンディッシュの平面図である。 従来技術に係るインパクトパッドを備えたタンディッシュから流出する流量のグラフであって、タンディッシュにおける時間の関数としてプロットされている。 本発明に係るインパクトパッドを備えたタンディッシュから流出する流量のグラフであって、タンディッシュにおける時間の関数としてプロットされている。

図１は、インパクトパッド１０を示しており、このインパクトパッド１０は、ベース２０および壁２２を備える。ベース２０は、インパクト表面２１を有しており、インパクト表面２１は、内側部に向かうように上方側に面している。壁２２は、ベース２０から上方に延びている。壁２２は、縦壁部２４および横壁部２６を有する。突部３０は、横壁部２６から、インパクトパッドの中心へ向かって、内側へ延びている。突部高さ３２は、インパクト表面２１と突部３０の上端との間の距離である。張出部３４は、壁２２の上端部から、内側へ水平に延びている。

図２は、本発明に係るインパクトパッド１０の平面図を示す。ベース２０は、インパクト表面２１と、インパクト表面２１から延びる壁２２を有する。壁２２は、縦壁部２４および横壁部２６を有する。一対の突部３０は、それぞれの横壁部２６から、インパクトパッドの中心へ向かって、内側に延びている。張出部３４は、壁２２の上端部から、内側へ水平に延びている。横壁部２６の内側部は、範囲４０を有する。範囲４０は、横壁部の端点間の直線距離を示す。突部幅４４は、突部３０と横壁部２６との交点間の直線距離を示す。突部範囲４６は、突部３０および横壁部２６の交点と、横壁部２６から最も離れた突部３０上の点との間の縦方向距離を示す。なお、この突部３０上の点は、突部２６と直接接触する張出部３４の如何なる部分をも含む。フローチャネル５０は、角度５２内で形成されている。角度５２は、縦壁部２４および突部３０の内側部の収束によって、形成される。本発明のこの実施形態においては、縦壁部２４と突部３０が収束するにつれて、突部３０の連続的なセグメントが、縦壁部２４の内側部とともに、連続的に、より小さな角度を形成する。本発明のこの実施形態においては、縦壁部２４と突部３０は、互いに交わらずに、代わりに、縦壁部２４と突部３０の各々は、インパクトパッドの壁２２の横壁部２６の内面と交わっている。角度５３は、突部の内面と、壁２２の横壁部２６の内側部との交差部の角度である。図示されている実施形態においては、この角度は、９０°よりも大きい。

図３は、インパクトパッド１０を示しており、このインパクトパッド１０は、ベース２０および壁２２を備える。ベース２０は、インパクト表面２１を有しており、インパクト表面２１は、内側部へ向かって上方側に面している。壁２２は、ベース２０から上方に延びている。壁２２は、縦壁部２４および横壁部２６を有する。突部３０は、横壁部２６から、インパクトパッドの中心へ向かって、内側へ延びている。突部高さ３２は、インパクト表面２１と突部３０の上端との間の距離である。張出部３４は、壁２２の上端部から、内側へ水平に延びている。フローチャネル５０は、所定の角度内で形成されており、インパクトパッドの内側部の中心に対して遠位となる端部で、部分的に閉じている。この所定の角度は、縦壁部２４と突部３０の内側部の収束によって形成されている。フローライザー５４は、フローチャネル５０内に配置されており、フローチャネル５０の床部の一部である。フローチャネル５０の床部は、フローチャネル５０の部分的に閉じられた端部に向かうにつれて、高さが高くなる。

図４は、フローライザーを備えた、本発明の実施形態の平面図を示す。ベース２０は、インパクト表面２１と、インパクト表面２１から上方に延びる壁２２とを有する。壁２２は、縦壁部２４および横壁部２６から構成される。一対の突部３０は、それぞれの横壁部２６から、インパクトパッドの中心へ向かって、内側へ延びている。張出部３４は、壁２２の上端部から、内側へ水平に延びている。フローチャネル５０は、所定の角度内で形成されている。この所定の角度は、縦壁部２４と突部３０の内側部の収束によって、形成される。本発明のこの実施形態においては、縦壁部２４と突部３０が収束するにつれて、突部３０の連続的なセグメントが、縦壁部２４の内側部とともに、連続的に、より小さな角度を形成する。本発明のこの実施形態においては、縦壁部２４と突部３０は、互いに交わらずに、代わりに、縦壁部２４と突部３０の各々は、インパクトパッドの壁２２の横壁部２６の内面と交わっている。フローチャネル５０は、インパクトパッドの内側部の中心に対して遠位となる端部で、部分的に閉じている。フローライザー５４は、フローチャネル５０内に配置されており、フローチャネル５０の床部の一部である。フローチャネル５０の床部は、フローチャネル５０の部分的に閉じられた端部に向かうにつれて、高さが高くなる。

図５は、本発明に係るインパクトパッド１０を、図４中の線Ａ−Ａに沿って見た断面図を示す。インパクトパッド１０は、ベース２０を備え、該ベース２０上に、インパクト表面２１が配置されている。横壁部２６は、ベース２０から上方に延びる壁の一部である。フローチャネル５０は、インパクトパッド１０の内側部に接続している。フローチャネル５０の床部の一部は、インパクト表面２１に対して所定の角度を示す。この角度５６は、９０°〜１８０°の範囲内であり、１１０°〜１６０°、または１２０°〜１５０°の範囲内であってもよく、例えば、１１５°、１２０°、１２５°、１２７°、１３０°、１３５°、１４０°、１４５°、１５０°、または１５５°の角度であってもよい。

図６は、本発明に係るインパクトパッドの壁の内側部６０の平面図を示す。本発明の一実施形態は、中央縦方向最小寸法６２を有することによって区別される。この中央縦方向最小寸法６２は、互いに対向する突部３０の間、または、突部３０と、突部が設けられていない横壁部２６との間で計測される寸法であって、中央縦方向最小寸法６２は、インパクトパッドの壁２２の内側縦方向範囲４２よりも小さくなる。また、本発明の一実施形態は、中央横方向寸法６４と突部３０を有することによって区別される。この中央横方向寸法６４は、互いに対向する縦壁部２４の間で計測される寸法である。また、この突部３０は、突部表面長さ６６を有しており、該突部表面長さ６６は、該突部と横壁部２６との２つの交差点から、該突部の表面に沿って計測される寸法である。ここで、中央横方向寸法６４は、突部表面長さ６６よりも小さい。図示されている実施形態においては、内側に面する突部３０の表面は、互いに接続する一連の矩形平面から構成されている。

図７は、本発明に係るインパクトパッドの壁の内側部６０の平面図を示す。本発明の一実施形態は、中央縦方向最小寸法６２を有することによって区別される。この中央縦方向最小寸法６２は、互いに対向する突部３０の間、または、突部３０と、突部が設けられていない横壁部２６との間で計測される寸法であって、インパクトパッドの壁２２の内側縦方向範囲４２よりも小さい。また、本発明の一実施形態は、中央横方向寸法６４と突部３０を有することによって区別される。この中央横方向寸法６４は、互いに対向する縦壁部２４の間で計測される寸法である。また、突部３０は、突部表面長さ６６を有しており、該突部表面長さ６６は、該突部と横壁部２６との２つの交差点から、該突部の表面に沿って計測される寸法である。ここで、中央横方向寸法６４は、突部表面長さ６６よりも小さい。図示されている実施形態においては、内側に面する突部３０の表面は、円筒面の一部の形状である。図示されている実施形態においては、縦壁部２４および突部３０の内側部の収束によって、縦壁部２４と横壁部２６との交差点、および、突部３０と横壁部２６との交差点が形成されている。これらの交差点において、縦壁部２４および突部３０の内面は、互いに平行となる。

図８は、本発明に係るインパクトパッドの壁の内側部６０の平面図を示す。図示されている実施形態においては、壁の縦壁部２４および横壁部２６の双方が、突部を有している。壁の内側縦方向範囲４２は、中央縦方向最小寸法６２よりも大きい。

図９は、図１および図２に示すインパクトパッドの壁の横壁部に亘って、横方向距離８４に対してプロットされた流速８０のグラフを示す。フローチャネルの上方において、流速が増大している。一方、突部の上方において、流速が減少している。すなわち、このフローのパターンは、フローチャネルの上方にて最大値８６を示し、突部の上方にて局所的な最小値８８を示している。

図１０は、従来技術に係るインパクトパッド１１０の斜視図である。このパッド１１０は、インパクト表面１１４を有するベース１１２を備えており、該インパクト表面１１４は、インパクトパッドの内側部へ向かって上側に面している。壁は、ベースの周縁から上方へ延びている。従来技術に係るインパクトパッドは、本発明を説明するために用いられた用語の定義に一致する、横壁部から延びる突部およびフローチャネルを備えていない。

図１１は、鋳造タンディッシュ１２０の平面図である。インパクトパッド１３０は、タンディッシュに配置されており、タンディッシュに流入する溶融金属の流れは、該溶融金属がインパクトパッド１３０に流入するように、配置される。溶融金属は、タンディッシュから、複数の鋳造ストランド対の内へ流れる。鋳造ストランドの出口１３２は、インパクトパッド１３０に最も近い。鋳造ストランドの出口１３４は、インパクトパッド１３０から中距離の位置に配置される。鋳造ストランドの出口１３６は、インパクトパッド１３０から最も離れた位置に配置される。

図１２は、従来技術に係るインパクトパッド１１０の性能を示す。図１１に係るマルチストランド式タンディッシュのモデルが、追跡用色素を含む水流を、流動パターンを研究するために使用することができるように、構成された。図１２に示される実験において、図１０に係る従来技術のインパクトパッドのモデルが導入され、タンディッシュのモデルは、色素を含まない水で満たされた。時間０において、追跡用色素のパルスが、流入水の中に導入された。この流れは、パッドと衝突し、タンディッシュ全体に分散した。水／色素の混合体が６つの異なる出口を通ってタンディッシュから同時に流出するときに、３箇所で透過率値が記録された。なお、該箇所の各々は、図１１に示す一対の出口のうちの１つに対応している。プロット１５０は、水と追跡用色素の混合体を透過する光の値を示す。プロット１５０上において、透過率値が０である場合、水が色素を含んでいない状態を示す。透過率値がより高い場合、混合体における色素の量が多いことを示す。プロット１５０における縦軸（または垂直軸）は、観測された透過率値を示している。プロット１５０における横軸（または水平軸）は、システム内に色素を導入してからの秒単位での時間を示している。

分析結果は、グラフ１５０に示されている。位置１３２におけるセンサは、プロット１５２によって示される結果をもたらした。位置１３２は、インパクトパッドの横壁部の外側部から５４．８６ｍｍ（２．１６インチ）の位置に配置されていた。位置１３４におけるセンサは、プロット１５４によって示される結果をもたらした。位置１３４は、インパクトパッドの横壁部の外側部から４１０．４６ｍｍ（１６．１６インチ）の位置に配置されていた。位置１３６におけるセンサは、プロット１５６によって示される結果をもたらした。位置１３６は、インパクトパッドの横壁部の外側部から７６６．０６ｍｍ（３０．１６インチ）の位置に配置されていた。

従来技術に係るインパクトパッド１１０では、所与の時間における３つのプロットの間で、値に広範な偏差が存在している。また、最小滞留時間（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ：ＭＲＴ）は、プロットが上昇し始める時間によって示されるように、位置３２においては極短く、位置１３６においては長い。

図１３は、本発明に係るインパクトパッド１０の性能を示す。このインパクトパッド１０は、２つの突部と、４つのフローチャネルと、フローチャネルの各々のフローライザーとを備える。図１１に係るマルチストランド式タンディッシュのモデルが、追跡用色素を含む水流を、流動パターンを研究するために使用することができるように、構成された。図１３に示される実験において、図１に係るインパクトパッド１０のモデルが導入され、タンディッシュのモデルは、色素を含まない水で満たされた。時間０において、追跡用色素のパルスが、流入する水の流れの中に導入された。この流れは、パッドと衝突し、タンディッシュ全体に分散した。水／色素の混合体が、６つの異なる出口を通ってタンディッシュから同時に流出するときに、３箇所で透過率値が記録された。なお、該箇所の各々は、図１１に示す一対の出口のうちの１つに対応している。プロット１６０は、水と追跡用色素の混合体を透過する光の値を示す。プロット１６０上において、透過率値が０である場合、水が色素を含んでいない状態を示す。透過率値がより高い場合、混合体における色素の量が多いことを示す。プロット１６０における縦軸（または垂直軸）は、観測された透過率値を示している。プロット１６０における横軸（または水平軸）は、システム内に色素を導入してからの秒単位での時間を示している。

分析結果は、グラフ１６０に示されている。位置１３２におけるセンサは、プロット１６２によって示される結果をもたらした。位置１３２は、インパクトパッドの横壁部の外側部から５４．８６ｍｍ（２．１６インチ）の位置に配置されていた。位置１３４におけるセンサは、プロット１６４によって示される結果をもたらした。位置１３４は、インパクトパッドの横壁部の外側部から４１０．４６ｍｍ（１６．１６インチ）の位置に配置されていた。位置１３６におけるセンサは、プロット１６６によって示される結果をもたらした。位置１３６は、インパクトパッドの横壁部の外側部から７６６．０６ｍｍ（３０．１６インチ）の位置に配置されていた。

グラフ１６０に示される結果をもたらすべく用いられたインパクトパッドは、以下のように流れを導くことができる。すなわち、３つのプロット間の値の偏差が、従来技術に係るインパクトパッドで観測されたものよりも、所与の時間において大幅に小さくなっていた。本発明において、位置１３２におけるＭＲＴが実質増加している一方で、同時に、位置１３６におけるＭＲＴが減少している。この効果は、タンディッシュモデル全体において、水／色素の集中の均一性の大幅な改善もたらしたことになる。産業アプリケーションに関して、ＭＲＴの均一性は、マルチストランド式タンディッシュにおいて、鋼鉄の１つのグレードから他のグレードに高速で改変させるのを可能とする。

本発明の多くの修正およびバリエーションが可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内で、本発明は、特に上記に説明したもの以外の態様で実施されてもよい。

Claims (20)

1. 耐熱材料から作製される、タンディッシュインパクトパッドであって、
   使用時において前記タンディッシュに流入する溶融金属の流れに対するように上方に面するインパクト表面を有するベースと、
   互いに対向して前記ベースから上方に延びる第１の横壁部および第２の横壁部と、
   互いに対向して前記ベースから上方に延び、前記第１の横壁部と前記第２の横壁部との間で各々延在する第１の縦壁部および第２の縦壁部と、
   前記ベースから上方へ延び、前記第１の横壁部から前記第２の横壁部へ向かって突出する突部と、を備え、
   前記突部は、
   前記第１の縦壁部に隣接する、横方向の第１端部と、
   前記第２の縦壁部に隣接する、横方向の第２端部と、
   前記第１端部と前記第２端部との間に配置され、前記突部と前記第２の横壁部との間の縦方向寸法が最小となる縦方向最小寸法部と、を有し、
   前記突部と前記第２の横壁部との間の前記縦方向寸法は、
   前記縦方向最小寸法部から前記第１端部へ向かうにつれて大きくなり、且つ
   前記縦方向最小寸法部から前記第２端部へ向かうにつれて大きくなる、タンディッシュインパクトパッド。
2. 前記突部に対向して前記ベースから上方へ延び、前記第２の横壁部から前記第１の横壁部へ向かって突出する第２の突部をさらに備える、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
3. 前記第１の縦壁部および前記第２の縦壁部は、内側部、内側範囲、および内側長さを有し、
   前記第１の横壁部および前記第２の横壁部は、内側部、内側範囲、および内側長さを有し、
   前記第１の縦壁部および前記第２の縦壁部の前記内側範囲は、前記縦方向最小寸法よりも大きく、
   前記第１の横壁部および前記第２の横壁部の前記内側長さは、該第１の横壁部および該第２の横壁部の前記内側範囲よりもそれぞれ大きい、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
4. 前記第１の縦壁部、前記第２の縦壁部、前記第１の横壁部、および前記第２の横壁部は、均一な高さである、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
5. 前記ベースは、正方形、矩形、または台形である、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
6. 前記タンディッシュは、前記インパクトパッドから流出する溶融金属に流速を生じさせ、
   前記縦方向最小寸法部は、前記第１の横壁部の横方向の中央部に配置され、
   前記第１の横壁部の長さの上端に沿って計測された流速は、該第１の横壁部の前記中央部で最小となる、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
7. 前記突部の内面は、前記第１の横壁部の内側部と、９０°よりも大きな角度で交差する、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
8. 前記突部の内面は、少なくとも１つの四角形面を含む、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
9. 前記突部の内面は、円筒面の一部としての形態を有する部分を含む、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
10. 前記突部の高さに対する、該突部の幅の比率は、１以上である、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
11. 前記突部の幅に対する、該突部の範囲の比率は、０．３以上、３．０以下の範囲内である、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
12. 前記突部の高さに対する、該突部の幅の比率は、０．８以上、１．５以下の範囲である、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
13. 前記第１の横壁部の内側範囲に対する、前記突部の幅の比率は、０．１以上、１以下の範囲である、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
14. 前記突部の内面と、前記第１の縦壁部または前記第２の縦壁部の内面は、フローチャネルを形成するように収束し、
    前記フローチャネルは、床部と、前記インパクトパッドの中心に対して遠位となる端部と、を有する、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。
15. 前記突部の内面と、前記第１の縦壁部または前記第２の縦壁部の内面と、によって形成される角度は、前記フローチャネルの前記遠位となる端部に向かって減少する、請求項１４に記載のタンディッシュインパクトパッド。
16. 前記フローチャネルは、前記インパクトパッドの中心に対して遠位となる端部に向かって延びるにつれて、高さが高くなる、請求項１４に記載のタンディッシュインパクトパッド。
17. 前記フローチャネルの床部は、前記インパクトパッドのインパクト表面と、１８０°よりも小さい角度を形成する、請求項１６に記載のタンディッシュインパクトパッド。
18. 前記フローチャネルの床部は、前記インパクトパッドのインパクト表面と、１１５°以上、１５５°以下の範囲の角度を形成する、請求項１７に記載のタンディッシュインパクトパッド。
19. 前記フローチャネルの床部は、前記インパクトパッドのインパクト表面と、１２７°の角度を形成する、請求項１８に記載のタンディッシュインパクトパッド。
20. 前記第１の横壁部の高さに対する、該突部の高さの比率は、０．３以上、１以下の範囲である、請求項１に記載のタンディッシュインパクトパッド。

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