JP6997397B2 - 連続鋳造用耐火物 - Google Patents

Description

本発明は、ガス吹き機能を有する連続鋳造用耐火物に関する。

溶融金属の連続鋳造では、溶融金属の流量を制御するため、スライドバルブなどの流量制御手段が設けられたノズル状の耐火物が汎用される。このような流量制御手段が設けられた部分では、単に管状の部分に比べて流路の構造が複雑になるため、流路中の部位によって溶融金属の流速が異なる。このとき、溶融金属の流速が遅い部位において、流路の壁面に溶融金属中のアルミナが付着しやすいという課題がある。

アルミナ付着の対策として、ノズル内において溶鋼のよどみが発生する部位に選択的にガスを吹き込む方法（特許文献１）、および、溶鋼流速が早い側にガスを吹き込み、溶鋼流に歩留まりよくガスをとどめることでタンディッシュにおける介在物の浮上分離を促進する方法（特許文献２）が開示されている。また、ノズルへのガス供給配管の対向側の単位面積あたりの貫通細孔の個数をガス供給配管側よりも多くした構造（特許文献３）、ガスプールの厚さをガス導入パイプ取付部の反対側に向けて幅広とした構造（特許文献４）も開示されている。

特開２００３－３２０４４３号公報 特開２０１８－１６１６６３号公報 実願昭６３－０７５０６０号（実開平１－１７７０５６号）のマイクロフィルム 実願昭６２－１９７２９４号（実開平１－１０５０６６号）のマイクロフィルム

特許文献１に開示されているように、溶鋼流速の遅い部分にアルミナ付着が多く見られることが知られている。しかし、特許文献１および２の技術のように、ノズル流路の特定範囲にのみガスを吹き込む構造によっては、ガスを吹き込まない部位におけるアルミナの付着を十分に防止できなかった。

また特許文献３は、ガス供給配管の対向側の単位面積あたりの貫通細孔の個数をガス供給配管側よりも多くした構造を開示するが、スライディングノズルプレートの摺動方向によってアルミナ付着量が偏る現象を解決するものではなかった。加えて、貫通細孔は直管であるため気泡サイズが大きく、気泡個数が少ないためアルミナ付着防止効果は限定的だった。

さらに、特許文献４の技術では、ガスプールの厚さをガス導入パイプ取付部の反対側に向けて幅広としているが、特許文献３の技術と同様にスライディングノズルプレートの摺動方向によってアルミナ付着量が偏る現象を解決するものではなかった。

したがって本発明が解決しようとする課題は、溶鋼流路の全周にわたってアルミナ付着を効果的に防止できるとともに、耐火物の損傷を抑制できる連続鋳造用耐火物を提供することにある。

本発明者らは、種々実験を繰り返した結果、多孔質耐火物の厚さを変化させることによってガス流量を制御できるとの知見を得た。そして溶鋼流速が遅い部分の多孔質耐火物の厚さを薄くし、これに対向する側の多孔質耐火物の厚さを厚くすることによって、溶鋼流速が遅い部分には比較的多くのガスを供給し、溶鋼流速が速い部分には比較的少ないガスを供給することに成功した。その結果、部位ごとに異なるアルミナ付着性に応じて多孔質耐火物の厚さを調整することにより、溶鋼流路の全周にわたってアルミナ付着を防止できることを発見した。

本発明は上記の知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。本発明によれば、以下の連続鋳造用耐火物が提供される。

本発明に係る第一の連続鋳造用耐火物は、溶鋼を流通可能な連続鋳造用耐火物であって、第一流路部を有する上ノズル、第二流路部を有する固定盤、第三流路部を有する下ノズル、ならびに、開口部および板状部を有する摺動盤、を備え、前記固定盤は、前記第一流路部の下流側端部において前記第一流路部と前記第二流路部とが流体連通するように設けられ、前記摺動盤および前記下ノズルは、前記固定盤に対して一体となって摺動可能に設けられ、ここで、前記摺動盤および前記下ノズルは、前記第二流路部および前記第三流路部、ならびに前記開口部が流体連通する連通姿勢と、前記第二流路部の下流側端部を前記板状部が閉鎖する閉鎖姿勢と、にわたって摺動可能であり、前記第一流路部、前記第二流路部、および前記第三流路部、ならびに前記開口部の少なくとも一つは、当該流路部または当該開口部の全周に面する多孔質部分を具備し、当該多孔質部分の当該流路部または当該開口部に面しない側は、気体供給源と流体連通するガスプールに面し、前記第一流路部、前記第二流路部、および前記第三流路部、ならびに前記開口部は、それぞれ、第一領域と第二領域とに区分され、前記第一流路部および前記第二流路部については、前記溶鋼の流通方向に直交する断面における当該流路部の中心を原点とし、前記閉鎖姿勢から前記連通姿勢に姿勢変更するときの前記摺動の方向を偏角０°とする極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域が前記第一領域であり、偏角が１８０°±６０°の領域が前記第二領域であり、前記開口部および前記第三流路部については、前記溶鋼の流通方向に直交する断面における前記開口部の中心を原点とし、前記連通姿勢から前記閉鎖姿勢に姿勢変更するときの前記摺動の方向を偏角０°とする極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域が前記第一領域であり、偏角が１８０°±６０°の領域が前記第二領域であり、前記多孔質部分を具備する、前記第一流路部、前記第二流路部、および前記第三流路部、ならびに前記開口部の少なくとも一つにおいて、前記多孔質部分の、前記溶鋼の流通方向に直交する方向の厚さは、最大でｄ_０であって、前記第一領域のうち、前記偏角が０°±１５°の領域を内包する所定領域の８０％以上において、ｄ_０と、前記第一領域に面する前記多孔質部分の厚さｄ_１との比ｄ_１／ｄ_０が、０．２以上０．８以下であり、前記第二領域の全域において、ｄ_０と、前記第二領域に面する前記多孔質部分の厚さｄ_２との比ｄ_２／ｄ_０は、０．８より大きいことを特徴とする。

また、本発明に係る第二の連続鋳造用耐火物は、溶鋼を流通可能な連続鋳造用耐火物であって、第一流路部を有する上ノズル、第二流路部を有する固定盤、第三流路部を有する下ノズル、第四流路部を有するシール盤、ならびに、開口部および板状部を有する摺動盤、を備え、前記固定盤は、前記第一流路部の下流側端部において前記第一流路部と前記第二流路部とが流体連通するように設けられ、前記シール盤は、前記第三流路部の上流側端部において前記第三流路部と前記第四流路部とが流体連通するように設けられ、前記摺動盤は、前記第二流路部、前記第四流路部、および前記開口部が流体連通する連通姿勢と、前記第二流路部と前記第四流路部との間に前記板状部が挿入される閉鎖姿勢と、にわたって、前記固定盤および前記シール盤に対して摺動可能であり、前記第一流路部、前記第二流路部、前記第三流路部、および前記第四流路部、ならびに前記開口部の少なくとも一つは、当該流路部または当該開口部の全周に面する多孔質部分を具備し、当該多孔質部分の当該流路部または当該開口部に面しない側は、気体供給源と流体連通するガスプールに面し、前記第一流路部、前記第二流路部、前記第三流路部、および前記第四流路部、ならびに前記開口部は、それぞれ、第一領域と第二領域とに区分され、前記第一流路部、前記第二流路部、前記第三流路部、および前記第四流路部については、前記溶鋼の流通方向に直交する断面における当該流路部の中心を原点とし、前記閉鎖姿勢から前記連通姿勢に姿勢変更するときの前記摺動の方向を偏角０°とする極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域が前記第一領域であり、偏角が１８０°±６０°の領域が前記第二領域であり、前記開口部については、前記溶鋼の流通方向に直交する断面における前記開口部の中心を原点とし、前記連通姿勢から前記閉鎖姿勢に姿勢変更するときの前記摺動の方向を偏角０°とする極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域が前記第一領域であり、偏角が１８０°±６０°の領域が前記第二領域であり、前記多孔質部分を具備する、前記第一流路部、前記第二流路部、前記第三流路部、および前記第四流路部、ならびに前記開口部の少なくとも一つにおいて、前記多孔質部分の、前記溶鋼の流通方向に直交する方向の厚さは、最大でｄ_０であって、前記第一領域のうち、前記偏角が０°±１５°の領域を内包する所定領域の８０％以上において、ｄ_０と、前記第一領域に面する前記多孔質部分の厚さｄ_１との比ｄ_１／ｄ_０が、０．２以上０．８以下であり、前記第二領域の全域において、ｄ_０と、前記第二領域に面する前記多孔質部分の厚さｄ_２との比ｄ_２／ｄ_０は、０．８より大きいことを特徴とする。

これらの構成によれば、溶鋼流路の全周にわたってアルミナ付着を効果的に防止できるとともに、ノズルの損傷を抑制できる。

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

本発明に係る連続鋳造用耐火物は、前記多孔質部分の、水銀圧入法による５０％細孔径は、５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

この構成によれば、十分なガス流量が得られるので、アルミナの付着を一層防止ししやすい。また、適切な耐食性が得られやすい。

本発明に係る連続鋳造用耐火物は、前記多孔質部分の、前記溶鋼の流通方向に沿う長さは、５ｍｍ以上であることが好ましい。

この構成によれば、十分なガス流量が得られるので、アルミナの付着を一層防止ししやすい。

本発明に係る連続鋳造用耐火物は、前記ガスプールの前記流路部から離間する方向の厚さは、０．５ｍｍ以上であり、前記ガスプールの前記溶鋼の流通方向に沿う長さは、５ｍｍ以上であることが好ましい。

この構成によれば、十分なガス流量が得られるので、アルミナの付着を一層防止ししやすい。

本発明に係る連続鋳造用耐火物は、前記摺動盤の、前記溶鋼の流通方向に沿う長さの中間部分からの、前記溶鋼の流通方向に沿う方向の離間距離が、前記開口部の、前記溶鋼の流通方向に直交する方向の最大幅の３倍以下である領域に、前記ガスプールの少なくとも一部が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、アルミナの付着が特に問題になりやすい領域において、十分なガス流量が得られるので、アルミナの付着を一層防止ししやすい。

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

第一の実施形態に係る連続鋳造用ノズルの使用状態を示す正面断面図である。 第一の実施形態に係る連続鋳造用ノズルの、摺動盤が連通姿勢にある状態を示した正面断面図である。 第一の実施形態に係る連続鋳造用ノズルの、摺動盤が閉鎖姿勢にある状態を示す正面断面図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線における上面断面図である。 図１のＶ－Ｖ線における上面断面図である。 第二の実施形態に係る連続鋳造用ノズルの使用状態を示す正面断面図である。 多孔質部分の断面形状の他の実施形態を示す上面断面図である。 多孔質部分の断面形状の他の実施形態を示す上面断面図である。 多孔質部分の断面形状の他の実施形態を示す上面断面図である。 ガスプールの他の実施形態を示す正面断面図である。 ガスプールの他の実施形態を示す正面断面図である。

〔第一の実施形態〕
本発明に係る連続鋳造用耐火物の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る連続鋳造用耐火物を、タンディッシュ（不図示）から出湯した溶鋼をモールド（不図示）に注ぐための連続鋳造用ノズル１００（図１）に適用した例について説明する。

（連続鋳造用ノズルの基本構成）
本実施形態に係る連続鋳造用ノズル１００は、上ノズル１１、固定盤１２、および下ノズル１３、ならびに摺動盤２０を備える（図１）。連続鋳造用ノズル１００は、タンディッシュの下側に設けられている。そのため、タンディッシュから出湯した溶鋼は重力によって下方に移動し、連続鋳造用ノズル１００を経てモールドに注がれる。詳細は後述するが、連続鋳造用ノズル１００では、摺動盤２０を摺動させることによって溶鋼の流通を制御できるスライドゲート装置が形成されている。なお、下ノズルとはスライドゲート装置下部に取り付けられるものだけではなく、下端部がモールド内に挿入される浸漬ノズルを含めた呼称とする。

以下の説明における上下方向は、特記しない限り、図１における上下方向を表す。また、以下の説明における水平方向は、特記しない限り、図１における左右方向を表す。

上ノズル１１は、タンディッシュの下側に接続された筒状体である。上ノズル１１には、溶鋼の流路として、上側から下側に向けて縮径する円錐台形筒状の第一流路部１１ａが設けられている。ここで、「流路部」の用語は、溶鋼の流路として機能する空間部分と、当該空間部分を画定する壁面部分とをあわせた部分を表す。本実施形態では、第一流路部１１ａの内径は、上部において１５０ｍｍであり、下部において７５ｍｍである。

固定盤１２は、上ノズル１１の下側（溶鋼の流通方向の下流側）の端部に固定された略板状体である。固定盤１２には、固定盤１２を貫通する円筒状の第二流路部１２ａが設けられている。ここで、第二流路部１２ａの水平断面の円の直径（７５ｍｍ）は、第一流路部１１ａの下端部における水平断面の円の直径と一致する。また、固定盤１２は、第二流路部１２ａの上端部と第一流路部１１ａの下端部との断面が一致するように位置合わせされている。すなわち、第二流路部１２ａは、第一流路部１１ａと流体連通している。なお、第二流路部１２ａの上端部と第一流路部１１ａの下端部との内径は必ずしも一致する必要はない。設備や操業上の要因により溶鋼流に極端な乱れが生じない範囲で異なる内径を組み合わせることは珍しいことではなく、本発明はこのような場合でも効果を発揮できる。

下ノズル１３は、固定盤１２の下側に設けられた有底筒状体である。下ノズル１３と固定盤１２との間には、後述する摺動盤２０が摺動可能に取り付けられている。下ノズル１３には、溶鋼の流路として第三流路部１３ａが設けられており、下ノズルは摺動盤と一体となって摺動する。本実施形態では、第三流路部１３ａの内径は７５ｍｍである。また、下ノズル１３の下端部には吐出孔部１３ｂが設けられており、タンディッシュから出湯された溶鋼は吐出孔部１３ｂから吐出されてモールドに注がれる。

摺動盤２０は、固定盤１２の下側（固定盤１２の下流側）かつ下ノズル１３の上側（下ノズル１３の上流側）に、固定盤１２に対して摺動可能に取り付けられた板状体である。前述のとおり、摺動盤と下ノズルは一体となって摺動する。摺動盤２０は、板状部２１に、摺動盤２０を貫通する円筒状の開口部２２が設けられた構造を有する。ここで、開口部２２の水平断面の円の直径（７５ｍｍ）は、第二流路部１２ａの水平断面の円の直径と一致する。なお、摺動盤２０の上下方向（溶鋼の流通方向）に沿う長さは４０ｍｍである。

摺動盤２０は、より具体的には、図１の左右方向（水平方向）に摺動可能である。図２には、摺動盤２０が、第二流路部１２ａの下端部と開口部２２の上端部との断面が一致するように位置合わせされた状態を示している。図２に示した摺動盤２０の姿勢を、連通姿勢２０Ａという。また、図３には、摺動盤２０の板状部２１が第二流路部１２ａと第三流路部１３ａとの間に挿入されており、これによって第二流路部１２ａが閉鎖されている状態を示している。図３に示した摺動盤２０の姿勢を、閉鎖姿勢２０Ｂという。このように、摺動盤２０は、連通姿勢２０Ａと閉鎖姿勢２０Ｂとにわたって摺動可能である。

なお、連続鋳造用ノズル１００は、図１に示すように、摺動盤２０が連通姿勢２０Ａと閉鎖姿勢２０Ｂとの間の位置にある状態でも使用される。すなわち、連続鋳造用ノズル１００を使用するとき、摺動盤２０は連通姿勢２０Ａと閉鎖姿勢２０Ｂとの間の任意の位置（連通姿勢２０Ａおよび閉鎖姿勢２０Ｂを含む。）であってよい。このように、摺動盤２０の位置を適宜変更することによって、連続鋳造用ノズル１００を通じて出湯される溶鋼の流量を調節できる。

以下の説明では、水平方向について、連通姿勢２０Ａ側（図１の右側）および閉鎖姿勢２０Ｂ側（図１の左側）の表現を用いる場合がある。

上ノズル１１、固定盤１２、および下ノズル１３、ならびに摺動盤２０は、いずれも耐火物製である。ここで用いられる耐火物としては、後述するガス供給機構３０に係る部分を除いて、連続鋳造用ノズルに従来適用されている緻密質耐火物を使用できる。当該緻密質耐火物としては、当分野において通常用いられる緻密質耐火物を使用でき、その基材としては、アルミナ質、ムライト質、スピネル質、マグネシア質、ジルコニア質等の耐火物として一般に使用される酸化物系材質およびそれら酸化物と炭素等の非酸化物とを組み合わせた材質などの諸材料を例示できる。

（流路部の第一領域および第二領域）
次に、第一流路部１１ａ、第二流路部１２ａ、および第三流路部１３ａ、ならびに開口部２２のそれぞれが有する「第一領域」および「第二領域」について定義する。以下の説明では、まず、第一領域および第二領域の位置づけについて説明し、その後に具体的な位置を特定する。

第一領域は、第一流路部１１ａ、第二流路部１２ａ、および第三流路部１３ａ、ならびに開口部２２のそれぞれにおいて、溶鋼の流速が比較的遅い領域である。たとえば図１に示した使用状態において、第一流路部１１ａおよび第二流路部１２ａの連通姿勢２０Ａ側（図１右側）において、摺動盤２０によって溶鋼の流れが妨げられるため、溶鋼の流速が比較的遅くなる。また、開口部２２および第三流路部１３ａの閉鎖姿勢２０Ｂ側（図１左側）は、溶鋼の主たる流れから外れた部分になるため、溶鋼の流速が遅くなる。したがって、第一領域は、アルミナ付着が比較的生じやすい領域である。

一方、第二領域は、第一流路部１１ａ、第二流路部１２ａ、および第三流路部１３ａ、ならびに開口部２２のそれぞれにおいて、溶鋼の流速が比較的速い領域である。たとえば図１に示した使用状態において、第一流路部１１ａおよび第二流路部１２ａの閉鎖姿勢２０Ｂ側（図１左側）、ならびに開口部２２および第三流路部１３ａの連通姿勢２０Ａ側（図１右側）は、上下方向に障害物がない流路を形成するので、溶鋼の流速が比較的速くなる。したがって第二領域は、アルミナ付着が比較的生じにくい領域である。

上ノズル１１の第一流路部１１ａの当該断面における断面形状は、直径７５ｍｍの円形である。なお、図４の左右方向と図１の左右方向は同一であるので、図４の右側は連通姿勢２０Ａ側であり、図４の左側は閉鎖姿勢２０Ｂ側である。ここで、図４に示した断面（溶鋼の流通方向に直交する断面）における各部の位置について、第一流路部１１ａの中心Ｃ１を原点とし、閉鎖姿勢２０Ｂから連通姿勢２０Ａに向く方向を偏角０°とする極座標系を設定する。そして、上記の極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域を第一領域１１１と定義し、偏角が１８０°±６０°の領域を第二領域１１２と定義する。なお、第二流路部１２ａについても、第一領域および第二領域が同様に定義される。

摺動盤２０のＶ－Ｖ断面（図１、図５）における断面形状は略四角形状であり、開口部２２の当該断面における断面形状は、直径７５ｍｍの円形である。ここで、図５に示した断面（溶鋼の流通方向に直交する断面）における各部の位置について、開口部２２の中心Ｃ２を原点とし、連通姿勢２０Ａから閉鎖姿勢２０Ｂに向く方向を偏角０°とする極座標系を設定する。そして、上記の極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域を第一領域２０１と定義し、偏角が１８０°±６０°の領域を第二領域２０２と定義する。なお、第三流路部１３ａについても、第一領域および第二領域が同様に定義される。

（ガス供給機構）
次に、本実施形態に係る連続鋳造用ノズル１００に設けられるガス供給機構３０について説明する。本実施形態では、上ノズル１１、固定盤１２、および下ノズル１３、ならびに摺動盤２０にガス供給機構３０が設けられた例について説明する。

本実施形態に係るガス供給機構３０は、溶鋼が流れる部分（第一流路部１１ａ、第二流路部１２ａ、および第三流路部１３ａ、ならびに開口部２２）の壁面部分の全周に面して設けられた多孔質部分３１と、多孔質部分３１の流路部に面しない側に面して設けられたガスプール３２と、ガスプール３２と流体連通する気体供給部（不図示）と、を有する（図１、図４）。なお、以下の説明では、第一流路部１１ａに設けられたガス供給機構３０（図４）について特に説明するが、特記しない限り、第二流路部１２ａ、および第三流路部１３ａ、ならびに開口部２２に設けられたガス供給機構３０についても同様の説明が成り立つ。

多孔質部分３１を構成する耐火物としては、従来の連続鋳造用ノズルにおいてガス吹き込み口に用いられている多孔質耐火物を適用できる。ここで、多孔質耐火物とは、ＪＩＳ Ｒ ２２０５：１９９２の方法で測定された見掛気孔率が１０％以上の耐火物をいい、その基材としては、アルミナ質、ムライト質、スピネル質、マグネシア質、ジルコニア質等の耐火物として一般に使用される酸化物系材質およびそれらと炭素等の非酸化物を組み合わせた材質などの諸材料を例示できる。

多孔質部分３１を構成する耐火物の細孔径は、水銀圧入法による５０％細孔径が５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。当該５０％細孔径が５μｍ未満であると、ガス吹き抵抗が大きいためガス流量が大きくなりにくいことから、アルミナの付着を十分に防止できない場合がある。また、当該５０％細孔径が２００μｍを超えると、耐食性が低下する場合がある。

多孔質部分３１は、第一流路部１１ａの壁面部分の全周に面して設けられている。図４に示すように、多孔質部分３１の断面形状は、第一流路部１１ａを包囲する円環状の形状から、連通姿勢２０Ａ側に位置する一部分を直線により切除した態様の形状である。多孔質部分３１の厚さｄ_１は、偏角０°の位置において最小値１２．５ｍｍであり、偏角が０°±３７°の領域（第一領域１１１の一部）では、偏角０°の位置から離間するに従って多孔質部分３１の厚さが漸増する。そして、残余の領域（第一領域１１１の一部および第二領域１１２の全域）では、多孔質部分３１の厚さｄ_２は、最大値２５．０ｍｍとなる。この形状において、第一領域１１１のうちｄ_１／ｄ_０が０．２以上０．８以下となるのは偏角が０±２９.６°の範囲内の全域となる（０±１５°以上の範囲）。ｄ_１／ｄ_０の最小値は０．５０である（０．２以上である）。また、第二領域１１２の全域において、ｄ_２／ｄ_０は１．０となる（０．８より大きい）。

なお、第二流路部１２ａ、および第三流路部１３ａ、ならびに開口部２２に設けられた多孔質部分３１も同様に、各流路部の第一領域に面する部分おいて薄く、第二領域に面する部分において厚く構成されている。ただし、開口部２２および第三流路部１３ａについては、偏角０°が、第一流路部１１ａおよび第二流路部１２ａとは１８０°異なる方向に定義されているので、第一領域２０１と第二領域２０２との水平方向の配置が、他の流路部とは逆転していることに注意されたい（図５）。

多孔質部分３１の、第一流路部１１ａに面しない側に面して、ガスプール３２が設けられている。ガスプール３２は、気体供給部（不図示）から供給される不活性ガスを流通可能な流路である。ガスプール３２の、第一流路部１１ａから離間する方向の厚さは、その全周にわたって一定の４ｍｍである。なお、本実施形態では、ガスプール３２の、多孔質部分３１に面していない側の面は、緻密質耐火物に面している。なお、ノズル耐火物の製造を容易とするためにガスプール３２の外周を円形としてもかまわない。流路部へのガス供給量は多孔質部分の厚みにより決定されるため、ガスプールの流路部から離間する方向の厚さの相違は本発明の実施に影響はない。

上ノズル１１における多孔質部分３１およびガスプール３２は、上ノズル１１の第一流路部１１ａ下端からの上下方向の距離が２０ｍｍから３０ｍｍまでの領域に設けられている。したがって、多孔質部分３１およびガスプール３２の上下方向（溶鋼の流通方向）に沿う長さは、１０ｍｍである。また、図示していないが、通常上ノズルと固定盤との間には、シール性向上のために厚さ０．５～３．０ｍｍ程度の可縮性の耐熱パッキンが装着されており、本実施例では、当該耐熱パッキンの厚さは１．５ｍｍである。なおこの厚さは稼働時に収縮した状態での値である。また、固定盤の上下方向に沿う長さは４０ｍｍ、摺動盤２０に設けられた開口部２２の水平断面の円の直径は７５ｍｍであり、摺動盤２０の上下方向に沿う長さは３５ｍｍであるので、多孔質部分３１およびガスプール３２は、摺動盤２０の上下方向の中間部分からの、上下方向に沿う方向の離間距離が、９５ｍｍから１０５ｍｍ（開口部２２の直径の１．２７倍から１．４０倍）の領域に設けられているといえる。

気体供給部から供給される不活性ガスは、ガスプール３２から、多孔質部分３１の細孔を通じて第一流路部１１ａ内に吹き込まれ、これによって第一流路部１１ａの壁面におけるアルミナの付着が防止される。

上記のガス供給機構３０によれば、第一領域（アルミナ付着が比較的生じやすい領域）では、多孔質部分３１が薄く構成され、第二領域（アルミナ付着が比較的生じにくい領域）では、多孔質部分３１が厚く構成される。これによって、溶鋼が流れる部分（第一流路部１１ａ、第二流路部１２ａ、もしくは第三流路部１３ａ、または開口部２２）の全周にわたって一定以上の不活性ガスを供給可能であり、かつ、アルミナ付着が比較的生じやすい領域により多くの不活性ガスを供給可能であるので、流路部の全周にわたって効果的にアルミナ付着を防止しうる。

〔第二の実施形態〕
本発明に係る連続鋳造用耐火物の第二の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る連続鋳造用耐火物を、タンディッシュから出湯した溶鋼をモールドに注ぐための連続鋳造用ノズル２００（図６）に適用した例について説明する。なお、第一の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る連続鋳造用ノズル２００は、第一の実施形態について説明した上ノズル１１、固定盤１２、および下ノズル１３、ならびに摺動盤２０に加えて、さらにシール盤１４を備える（図６）。第一の実施形態に係る連続鋳造用ノズル１００と比較すると、摺動盤２０と下ノズル１３との間に、シール盤１４が加わった構造だといえる。

シール盤１４は、摺動盤２０の下側（摺動盤２０の下流側）に固定された略板状体である。ここで、シール盤１４は、上ノズル１１および固定盤１２に対する相対位置が固定されている。シール盤１４には、シール盤１４を貫通する円筒状の第四流路部１４ａが設けられている。ここで、第四流路部１４ａの水平断面の円の直径（７５ｍｍ）は、第二流路部１２ａおよび開口部２２の水平断面の円の直径と一致する。また、シール盤１４は、第四流路部１４ａが、第二流路部１２ａの延長線上に一致するように位置合わせされている。なお下ノズル１３は第一の実施形態の場合と異なり、摺動盤と一体となって摺動することはなく、シール盤１４の下側の端部に固定されており、上ノズル１１、固定盤１２およびシール盤１４に対する相対位置が固定されている。

シール盤１４の上記の構成により、摺動盤２０は、固定盤１２およびシール盤１４に対して摺動可能である。また、摺動盤２０が連通姿勢２０Ａにあるとき、開口部２２の下端部と第四流路部１４ａの上端部との断面が一致するように位置合わせされる。

また、第四流路部１４ａには、第一の実施形態について説明したものと同様のガス供給機構３０が設けられている。なお、第二の実施形態において第三流路部１３ａおよび第四流路部１４ａにおける第一領域および第二領域は、第一流路部１１ａおよび第二流路部１２ａと同様に定義される。すなわち、第三流路部１３ａおよび第四流路部１４ａについて、第四流路部１４ａの断面円の中心を原点とし、閉鎖姿勢２０Ｂから連通姿勢２０Ａに向く方向を偏角０°とする極座標系が設定され、当該極座標系において偏角が０°±１２０°の領域を第一領域、偏角が１８０°±６０°の領域を第二領域と、それぞれ定義する。第三流路部１３ａにおける第一領域および第二領域の定義が、第一の実施形態と第二の実施形態とで異なることに注意されたい。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る連続鋳造用耐火物のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

上記の実施形態では、連続鋳造用ノズル１００、２００を構成する全ての部材にガス供給機構３０が設けられた構成を例として説明した。しかし、本発明に係る連続鋳造用耐火物において、多孔質部分およびガスプールは、一部の構成部材にのみ設けられていてもよい。すなわち、上ノズル、固定盤、下ノズル、および摺動盤を備える連続鋳造用耐火物においては、上ノズル、固定盤、下ノズル、および摺動盤の少なくとも一つに多孔質部分およびガスプールが設けられている限りにおいて、多孔質部分およびガスプールが設けられる部材の数は限定されない。同様に、上ノズル、固定盤、下ノズル、シール盤、および摺動盤を備える連続鋳造用耐火物においては、上ノズル、固定盤、下ノズル、シール盤、および摺動盤の少なくとも一つに多孔質部分およびガスプールが設けられている限りにおいて、多孔質部分およびガスプールが設けられる部材の数は限定されない。また、同一の部材に複数の多孔質部分およびガスプールが設けられてもよい。なお、複数の多孔質部分が設けられる場合において、全ての多孔質部分が不均一な厚さで設けられている必要はなく、不均一な厚さで設けられた多孔質部材と、均一または均一に近い厚さで設けられた多孔質部材とを併用してもよい。

上記の実施形態では、第一領域１１１のうちｄ_１／ｄ_０が０．２以上０．８以下となるのが偏角０±２９.６°の範囲内の全域である構成を例として説明した。この例のように、本発明では、第一領域のうち溶鋼の流速が特に遅い領域、すなわち偏角０±１５°の領域を内包する所定領域（上記の例では偏角が０±２９.６°の領域。図４の１１１ａ、図５の２０１ａ。）の８０％以上において、ｄ_１／ｄ_０が好適値（すなわち０．２以上０．８以下）であればよい。なお、ｄ_１／ｄ_０が好適値を取る領域（以下、薄肉領域という。）は所定領域の９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。また、上記のｄ_１／ｄ_０の好適値は、０．２以上０．７以下であることがより好ましく、０．２以上０．６以下であることがさらに好ましい。

反対にいえば、所定領域中に、２０％未満の例外領域、すなわちｄ_１／ｄ_０が好適値を超える領域が存在してもよい。例外領域の数は、所定領域内の全域に対して総計で２０％未満である限りにおいて、一つであっても複数であってもよい。ただし、例外領域は、薄肉領域に挟まれていることが好ましい。例外領域を挟む薄肉領域は、偏角１°の幅にわたって存在することがより好ましく、偏角３°の幅にわたって存在することがさらに好ましい。なお、例外領域であっても、ｄ_１／ｄ_０が好適値を下回る領域は存在しないことが好ましい。このような領域が存在すると、当該領域に過剰のガスが流通し、その他の領域に流通するガスが不足するためである。

上記の実施形態では、第二領域１１２の全域においてｄ_２／ｄ_０が１．０である構成を例として説明した。この例のように、本発明では、第二領域の全域においてｄ_２／ｄ_０が０．８より大きい値であればよい。ここで、第二領域にｄ_２／ｄ_０が０．８以下の領域が存在すると、当該領域に過剰のガスが流通するため、第一領域に流通するガスが不足する。そのため、このような場合は、第一領域におけるアルミナ付着を防止する効果が十分に得られないおそれがある。なお、第二領域の全域において、ｄ_２／ｄ_０が０．９より大きいことがより好ましい。

上記の実施形態では、多孔質部分３１の断面形状が、第一流路部１１ａを包囲する円環状の形状から、連通姿勢２０Ａ側に位置する一部分を直線により切除した態様の形状である例について説明したが、多孔質部分の断面形状は、第一領域のうち、少なくとも偏角が０°±１５°の範囲を内包する所定領域内の少なくとも８０％において、ｄ_１／ｄ_０が０．２以上０．８以下であり、第二領域の全域においてｄ_２／ｄ_０が０．８より大きい限りにおいて限定されない。たとえば、円形の一部を複数の直線により切除する（図７）、円形の直径の一部を短縮する（図８）、円形を開孔中心からオフセットする（図９）、などの形状を採用できる。なお、理解を助けるため、図７～９において、図４と同様の符号を付している。また、図７では、例外領域１１１ｂも示している。

上記の実施形態では、多孔質部分３１を構成する耐火物として、ＪＩＳ Ｒ２２０５：１９９２の方法で測定された気孔率が１０％以上の耐火物を用いる例について説明した。多孔質部分を構成する耐火物としては、ＪＩＳ Ｒ２２０５：１９９２の方法（煮沸法、真空法）またはそれに準ずる方法（ＡＳＴＭ Ｃ２０－００（２０１５）、ＡＳＴＭ Ｃ８３０－００（２０１６）など）で測定された気孔率が１０％以上５０％以下のものであることが好ましく、１０％以上４０％以下であることがより好ましい。

上記の実施形態では、多孔質部分３１を構成する耐火物の細孔径が、水銀圧入法による５０％細孔径が５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましいことについて説明した。当該細孔径は、１００μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましい。

上記の実施形態では、多孔質部分３１およびガスプール３２の上下方向に沿う長さが１０ｍｍである例について説明した。多孔質部分およびガスプールの、溶鋼の流通方向に沿う長さは、５ｍｍ以上であることが好ましい。当該長さが５ｍｍ以上であると、十分なガス透過能が得られやすい。当該長さは、１０ｍｍ以上であることがより好ましく、１５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。なお、当該長さの上限は特に制限されず、たとえば、連続鋳造用ノズルに設けられた溶鋼流路の全長にわたって多孔質部分およびガスプールが設けられていてもよい。また、多孔質部分とガスプールとの長さは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。たとえば、多孔質部分より短いガスプールを用いてもよく、この場合、多孔質部分の溶鋼流路に面しない側の一部は、緻密質耐火物や金属製ケーシング材などに面する。反対に、多孔質部分より長いガスプールを用いてもよい。このとき、ガスプールおよび多孔質部分のいずれかがない部分については「多孔質部分３１およびガスプール３２の上下方向に沿う長さ」に含めない。

上記の実施形態では、ガスプール３２の、第一流路部１１ａから離間する方向の厚さが４ｍｍである例について説明した。ガスプールの流路部から離間する方向の厚さは、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。当該厚さが０．５ｍｍ以上であると、十分なガス供給能が得られやすい。当該厚さは、０．７ｍｍ以上であることがより好ましく、１ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、当該厚さの上限は特に限定されない。

上記の実施形態では、ガスプール３２の、多孔質部分３１に面していない側の面が、緻密質耐火物に面している構成を例として説明した。しかし、本発明において、ガスプールの多孔質部分に面しない側の面が接する材料は、多孔質部分に比べてガス透過性が極めて高い超多孔質材料、例えば見掛気孔率が５０％より高い、５０％細孔径が２００μｍより大きいといったもの（これらはガスリークの原因となり好ましくない。）でない限りは特に限定されず、上記に例示した緻密質耐火物のほか、多孔質耐火物や金属製ケーシング材、あるいはそれらの表面にガス透過防止のシール処理を施したものなどでありうる。図１０には、ガスプール３２の多孔質部分３１に面しない側の面が、緻密質耐火物を介さずに、上ノズル１１の外側に設けられた金属製ケーシング材に面している例を示している。

上記の実施形態では、上ノズル１１における多孔質部分３１が、摺動盤２０の上下方向の中間部分からの上下方向に沿う方向の離間距離が９５ｍｍから１０５ｍｍ（開口部２２の直径の１．２７倍から１．４０倍）の領域に設けられている構成を例として説明した。本発明においては、摺動盤における溶鋼の流通方向に沿う長さの中間部分からの、溶鋼の流通方向に沿う方向の離間距離が、開口部の、溶鋼の流通方向に直交する方向の最大幅の３倍以下である領域に、ガスプールの少なくとも一部が設けられていることが好ましく、溶鋼の流通方向に沿うガスプールの長さの５０％以上が設けられていることがより好ましく、溶鋼の流通方向に沿うガスプールの長さの１００％が設けられていることがさらに好ましい。また、当該領域中においてもガスプールと溶鋼流路部間の厚さが均一または均一に近い多孔質部材を併用してもよいが、併用は、溶鋼の流通方向に沿うガスプールの長さの５０％以下であると好ましく、溶鋼の流通方向に沿うガスプールの長さの２５％以下であるとより好ましい。上記に定義される領域は、摺動盤の近傍であって、第一領域と第二領域との溶鋼の流速の差が特に大きい領域である（以下、摺動盤近傍領域という。）。そのため、摺動盤近傍領域ではアルミナの付着が特に生じやすい。そこで、摺動盤近傍領域にガスプールの少なくとも一部を設けると、摺動盤近傍領域に確実にガスを吹き込むことができ、アルミナの付着が好適に防止されうる。なお、複数の多孔質部分およびガスプールが設けられる場合、少なくとも一組の多孔質部分およびガスプールについて、ガスプールの少なくとも一部が摺動盤近傍領域に設けられていればよい。たとえば図１１に示した例では、上ノズル１１の上下方向の二か所に、多孔質部分３１とガスプール３２との組が設けられているが、このうち下方の組のみが摺動盤近傍領域に設けられている。摺動盤近傍領域外には、必要に応じてガスプールと溶鋼流路部間の厚さが均一または均一に近い多孔質部材を併用してもよい。

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

以下では、実施例を示して本発明をさらに説明する。ただし、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。

〔連続鋳造用ノズルの作成〕
（実施例１～４）
多孔質部分の形状およびガスプールの寸法が異なる種々の上ノズルを有する連続鋳造用ノズルを作成した（表１）。なお、表中において、その他の実施形態の項で定義した「所定領域」、「薄肉領域」、および「例外領域」の用語を用いている。また、特記されていない条件（材料、寸法など）は、上記の第一の実施形態に即したものとしてある。特に、第二領域の全域においてｄ_２／ｄ_０が０．８以上になるようにした。また、いずれの例においても、多孔質部分とガスプールとの長さは同一とした。

（比較例）
多孔質部分およびガスプールの断面形状が真円である他は実施例４と同様にした連続鋳造用ノズルを作成し、比較例とした。

〔評価方法〕
上記のように作成した各連続鋳造用ノズルについて、タンディッシュからモールドに溶鋼を流す部分に連続鋳造用ノズルを設置し、アルミキルド鋼を鋳造した後のアルミナの付着状況を目視で観察した。観察されたアルミナの付着状況について、以下の四段階で評価した。
Ａ：アルミナの付着が認められなかった。
Ｂ：アルミナの付着がわずかに認められた。
Ｃ：アルミナの付着が多く認められた。
Ｄ：アルミナの付着が非常に多く認められた。

〔結果〕
表１に示すように、多孔質部分およびガスプールの断面形状が、図４、図７、図８、および図９のいずれの態様であっても、当該断面形状が真円である比較例にくらべて、アルミナ付着度の改善が見られた。また、所定領域中に例外領域を設けた実施例２についても、例外領域を設けなかった他の比較例と遜色ないアルミナ付着度の改善が見られた。

本発明は、たとえばタンディッシュから出湯した溶鋼をモールドに注ぐための連続鋳造用ノズルに利用することができる。

１００ ：連続鋳造用ノズル
２００ ：連続鋳造用ノズル
１１ ：上ノズル
１１ａ ：第一流路部
１２ ：固定盤
１２ａ ：第二流路部
１３ ：下ノズル
１３ａ ：第三流路部
１３ｂ ：吐出孔部
１４ ：シール盤
１４ａ ：第四流路部
２０ ：摺動盤
２１ ：板状部
２２ ：開口部
３０ ：ガス供給機構
３１ ：多孔質部分
３２ ：ガスプール
１１１ ：第一領域（上ノズル１１）
１１１ａ ：所定領域（上ノズル１１）
１１２ ：第二領域（上ノズル１１）
２０１ ：第一領域（摺動盤２０）
２０１ａ ：所定領域（摺動盤２０）
２０２ ：第二領域（摺動盤２０）
２０Ａ ：連通姿勢
２０Ｂ ：閉鎖姿勢

Claims (6)

1. 溶鋼を流通可能な連続鋳造用耐火物であって、
   第一流路部を有する上ノズル、第二流路部を有する固定盤、第三流路部を有する下ノズル、ならびに、開口部および板状部を有する摺動盤、を備え、
   前記固定盤は、前記第一流路部の下流側端部において前記第一流路部と前記第二流路部とが流体連通するように設けられ、
   前記摺動盤および前記下ノズルは、前記固定盤に対して一体となって摺動可能に設けられ、ここで、前記摺動盤および前記下ノズルは、前記第二流路部および前記第三流路部、ならびに前記開口部が流体連通する連通姿勢と、前記第二流路部の下流側端部を前記板状部が閉鎖する閉鎖姿勢と、にわたって摺動可能であり、
   前記第一流路部、前記第二流路部、および前記第三流路部、ならびに前記開口部の少なくとも一つは、当該流路部または当該開口部の全周に面する多孔質部分を具備し、当該多孔質部分の当該流路部または当該開口部に面しない側は、気体供給源と流体連通するガスプールに面し、
   前記第一流路部、前記第二流路部、および前記第三流路部、ならびに前記開口部は、それぞれ、第一領域と第二領域とに区分され、
   前記第一流路部および前記第二流路部については、前記溶鋼の流通方向に直交する断面における当該流路部の中心を原点とし、前記閉鎖姿勢から前記連通姿勢に姿勢変更するときの前記摺動の方向を偏角０°とする極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域が前記第一領域であり、偏角が１８０°±６０°の領域が前記第二領域であり、
   前記開口部および前記第三流路部については、前記溶鋼の流通方向に直交する断面における前記開口部の中心を原点とし、前記連通姿勢から前記閉鎖姿勢に姿勢変更するときの前記摺動の方向を偏角０°とする極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域が前記第一領域であり、偏角が１８０°±６０°の領域が前記第二領域であり、
   前記多孔質部分を具備する、前記第一流路部、前記第二流路部、および前記第三流路部、ならびに前記開口部の少なくとも一つにおいて、前記多孔質部分の、前記溶鋼の流通方向に直交する方向の厚さは、最大でｄ_０であって、
   前記第一領域のうち、前記偏角が０°±１５°の領域を内包する所定領域の８０％以上において、ｄ_０と、前記第一領域に面する前記多孔質部分の厚さｄ_１との比ｄ_１／ｄ_０が、０．２以上０．８以下であり、
   前記第二領域の全域において、ｄ_０と、前記第二領域に面する前記多孔質部分の厚さｄ_２との比ｄ_２／ｄ_０は、０．８より大きい連続鋳造用耐火物。
2. 溶鋼を流通可能な連続鋳造用耐火物であって、
   第一流路部を有する上ノズル、第二流路部を有する固定盤、第三流路部を有する下ノズル、第四流路部を有するシール盤、ならびに、開口部および板状部を有する摺動盤、を備え、
   前記固定盤は、前記第一流路部の下流側端部において前記第一流路部と前記第二流路部とが流体連通するように設けられ、
   前記シール盤は、前記第三流路部の上流側端部において前記第三流路部と前記第四流路部とが流体連通するように設けられ、
   前記摺動盤は、前記第二流路部、前記第四流路部、および前記開口部が流体連通する連通姿勢と、前記第二流路部と前記第四流路部との間に前記板状部が挿入される閉鎖姿勢と、にわたって、前記固定盤および前記シール盤に対して摺動可能であり、
   前記第一流路部、前記第二流路部、前記第三流路部、および前記第四流路部、ならびに前記開口部の少なくとも一つは、当該流路部または当該開口部の全周に面する多孔質部分を具備し、当該多孔質部分の当該流路部または当該開口部に面しない側は、気体供給源と流体連通するガスプールに面し、
   前記第一流路部、前記第二流路部、前記第三流路部、および前記第四流路部、ならびに前記開口部は、それぞれ、第一領域と第二領域とに区分され、
   前記第一流路部、前記第二流路部、前記第三流路部、および前記第四流路部については、前記溶鋼の流通方向に直交する断面における当該流路部の中心を原点とし、前記閉鎖姿勢から前記連通姿勢に姿勢変更するときの前記摺動の方向を偏角０°とする極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域が前記第一領域であり、偏角が１８０°±６０°の領域が前記第二領域であり、
   前記開口部については、前記溶鋼の流通方向に直交する断面における前記開口部の中心を原点とし、前記連通姿勢から前記閉鎖姿勢に姿勢変更するときの前記摺動の方向を偏角０°とする極座標系において、偏角が０°±１２０°の領域が前記第一領域であり、偏角が１８０°±６０°の領域が前記第二領域であり、
   前記多孔質部分を具備する、前記第一流路部、前記第二流路部、前記第三流路部、および前記第四流路部、ならびに前記開口部の少なくとも一つにおいて、前記多孔質部分の、前記溶鋼の流通方向に直交する方向の厚さは、最大でｄ_０であって、
   前記第一領域のうち、前記偏角が０°±１５°の領域を内包する所定領域の８０％以上において、ｄ_０と、前記第一領域に面する前記多孔質部分の厚さｄ_１との比ｄ_１／ｄ_０が、０．２以上０．８以下であり、
   前記第二領域の全域において、ｄ_０と、前記第二領域に面する前記多孔質部分の厚さｄ_２との比ｄ_２／ｄ_０は、０．８より大きい連続鋳造用耐火物。
3. 前記多孔質部分の、水銀圧入法による５０％細孔径は、５μｍ以上２００μｍ以下である請求項１または２に記載の連続鋳造用耐火物。
4. 前記多孔質部分の、前記溶鋼の流通方向に沿う長さは、５ｍｍ以上である請求項１～３のいずれか一項に記載の連続鋳造用耐火物。
5. 前記ガスプールの前記流路部から離間する方向の厚さは、０．５ｍｍ以上であり、
   前記ガスプールの前記溶鋼の流通方向に沿う長さは、５ｍｍ以上である請求項１～４のいずれか一項に記載の連続鋳造用耐火物。
6. 前記摺動盤の、前記溶鋼の流通方向に沿う長さの中間部分からの、前記溶鋼の流通方向に沿う方向の離間距離が、前記開口部の、前記溶鋼の流通方向に直交する方向の最大幅の３倍以下である領域に、前記ガスプールの少なくとも一部が設けられている請求項１～５のいずれか一項に記載の連続鋳造用耐火物。

Images