JP7239727B2 - ストッパーロッド、並びに、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを設けるための方法 - Google Patents

Description

本発明は、ストッパーロッド、並びに、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを設けるための方法に関する。

溶融金属の連続鋳造、詳細には連続鋳造工場における溶融鋼の連続鋳造では、溶融金属は、容器、詳細にはとりべまたはタンディッシュの形態の容器の中に提供される。

出口は、溶融金属が提供される容器の底に設けられており、この出口を介して、容器の中の溶融金属を容器の下方に集合配置されている下流側に注ぐことができる。

タンディッシュの底には、タンディッシュノズルの形態のこのような出口が設けられている。このようなタンディッシュノズルは、水没入力ノズル（submerged entry nozzle、SEN）または水没入力シュラウド（submerged entry shroud、SES）の形態で提供することができる。タンディッシュからの溶融金属は、タンディッシュノズルを介して型の中に注ぐことができる。ストッパーロッドは、出口、詳細にはタンディッシュノズルを通って流れる溶融金属の量を制御するために設けられている。

これらのストッパーロッドは、棒状のストッパーボディーを有しており、このストッパーボディーは、出口の上方、例えばタンディッシュノズルの上方に、垂直方向に整列されている。ストッパーロッドの上端では、金属ロッドがストッパーロッドに取り付けられており、それにより金属ロッドは、今度は持上げデバイスに接続されており、この持上げデバイスを介してストッパーロッドを垂直方向に上げ下げすることができる。ストッパーロッドの下端では、ストッパーロッドは、「ストッパーノーズ」として同じく知られているノーズを有している。ストッパーロッドを下げることにより、ノーズによって出口を完全に閉じることができ、したがって溶融金属が出口を通って流れることができない方法でノーズを出口に対して案内することができる。

さらに、ストッパーロッドは、出口を開放して溶融金属が出口を通って流れることができるよう、垂直方向に持ち上げることができる。したがって出口、例えばタンディッシュノズルを通る溶融金属の流量は、ストッパーロッドによって制御することができる。

鋳造している間、溶融金属中に存在している粒子が、耐火材料の上、詳細にはストッパーロッド、出口、またはタンディッシュノズルの下流側の浸入ノズルの上に堆積することがある。これらの粒子は、とりわけ、溶融金属中に存在するアルミナ粒子であり得る。この堆積は、「詰まり」として同じく知られている。詰まりを抑制するために、不活性ガス、とりわけアルゴンまたは窒素がストッパーロッドのノーズの領域の溶融金属中に導入され、それにより詰まりを抑制することができることが知られている。

例えばノーズ領域にガス出口を有する一般的なストッパーロッドが欧州特許出願公開第２０６７５４９号明細書（特許文献１）、欧州特許出願公開第２１８９２３１号明細書（特許文献２）または欧州特許出願公開第２２３３２２７号明細書（特許文献３）に記載されている。

しかしながらストッパーロッドのノーズの領域における溶融金属中にガスを導入することは、鋳造している間、方向が交互に変化する、ストッパーロッドの混沌とした非一様な偏向をもたらすことになり得る（以下、「偏向」と呼ばれる）。鋳造中におけるこの偏向は、鋳造金属の品質に対する負の影響を有し得る。

欧州特許出願公開第２０６７５４９号明細書 欧州特許出願公開第２１８９２３１号明細書 欧州特許出願公開第２２３３２２７号明細書

本発明は、溶融金属の流れを制御し、かつ、溶融金属を鋳造している間、供給ガスを供給するためのストッパーロッドを提供する目的に基づいており、最新技術によるストッパーロッドの偏向と比較すると、鋳造プロセスの間、およびストッパーロッドを介してガスを溶融金属中に同時に導入している間、ストッパーロッドの偏向が低減される。

本発明のさらなる目的は、このようなストッパーロッドを使用するための方法を提供することである。

上記の問題を解決するために、本発明は、溶融金属の流れを制御し、かつ、溶融金属を鋳造している間、ガスを供給するためのストッパーロッドを提供し、前記ストッパーロッドは、
棒状のストッパーボディーであって、縦方向の中心軸に沿って第１の端部から第２の端部まで延びており、前記第２の端部に隣接するノーズを画定し、前記ノーズが外部表面を提供する、棒状のストッパーボディーと、
チャンバーであって、前記縦方向の中心軸に沿って、前記第１の端部から前記第２の端部へ向かって前記ストッパーボディーの中へ延びて、前記第２の端部から一定の距離を置いた手前で終端している、チャンバーと、
通路であって、前記ノーズの前記外部表面に設けられ、前記縦方向の軸の周りを延在している、通路と、
ガス供給手段であって、前記チャンバーから前記棒状のストッパーボディーを通って前記通路に通じている、ガス供給手段と
を備えている。

本発明は、鋳造プロセスの間、およびストッパーロッドを介してガスを溶融金属中に同時に供給している間のストッパーロッドの偏向は、ガスがストッパーロッドのノーズから溶融金属中に一様に解放されないことによるものであることの基本的な発見に基づいている。と言うよりも、本発明によれば、最新技術によるストッパーロッドの場合、ストッパーノーズから溶融金属中に導入されるガスは、溶融金属中のストッパーロッドの周りで上に向かって非一様に立ち上がり、したがってストッパーロッドの前記偏向をトリガすることが分かった。

驚くべきことには、本発明によれば、ストッパーロッドのこの偏向は、ガスをストッパーロッドから溶融金属中に一様に導入することによって著しく小さくすることができることが分かった。詳細には、本発明は、ストッパーロッドの偏向は、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンが形成される方法でガスをストッパーロッドから溶融金属中に導入することによって著しく小さくすることができることを示した。したがって本発明によれば、ガスをストッパーロッドから溶融金属中に一様に導入することができる手段が本発明によるストッパーロッドの上に提供される。詳細には、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを形成することができる手段が設けられる。

したがって本発明によるストッパーロッドの特徴は、ガスを本発明によるストッパーロッドを介して溶融金属中に一様に導入することができる方法で設計されており、詳細には、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを設けることができる方法で設計されている。

ガスをストッパーロッドから溶融金属中に一様に導入するためのこれらの手段の本質的な要素は、ノーズの外部表面に提供され、ストッパーボディーの縦方向の軸の周りを走っている、ストッパーロッドの通路である。ガス供給手段を使用して、ガスがストッパーロッドの前記チャンバーから前記通路中に導入される。通路はガス分配チャンバーとしても作用し、ガス供給手段によって通路に導入されたガスをこの中に集めて分配することができる。通路はストッパーノーズの外部表面に配置され、縦方向の軸の周りを完全に走っているため、通路中に集められ、かつ、分配されたガスを、ストッパーノーズの円周表面全体に沿って溶融金属中に一様に導入することができる。この点に関して、通路は、ガスをガス供給から受け取り、かつ、通路全体に一様に分配するように設計されている。

したがって通路から解放されたガスは、それを溶融金属中に一様に導入することができるだけでなく、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを形成することができる。

通路の外側に向かう方向、すなわち通路の、ストッパーボディーから見て外側に向いている側では、通路は完全に開いていることが好ましい。これには、ガスを通路の長さ全体にわたって溶融金属中に導入することができ、したがってガスを溶融金属中に極めて一様に導入することができる利点がある。

通路は、壁によって境界が定められる（通路の、ストッパーボディーから見て外側に向いている側を除く）。これには、ガス供給手段から通路に導入されたガスを通路に集めることができる利点がある。

基本的には通路の断面積、すなわち通路の長手方向の進路に対して直角の方向における通路の断面積は、例えば概ね円形の断面積（すなわちＣ字形断面積）、半円形の通路底部および真っ直ぐな側壁を有する断面積（すなわちＵ字形断面積）、または平らな通路底部および真っ直ぐな側壁を有する断面積（すなわち正方形、例えば長方形または正方形の断面積）である任意の形を有することができる。

通路はＶ字形断面積を有していることがとりわけ好ましい。したがって通路は、通路の側壁が共通領域（通路底部を構築している）からノーズの外部表面に向かって（したがって縦方向の軸から離れる１つの方向に）発散し、最終的に側壁がノーズの外部表面中に没入している形を有している。本発明によれば、通路がこのようなＶ字形断面積を有している場合、ガスを通路からとりわけ一様に溶融金属中に導入することができることが分かった。

好ましい実施形態によれば、通路は一様な断面積を有している。したがって通路の断面積は、通路の進路全体にわたって変化しない。これは、ガスを通路の中に極めて一様に集めることができ、したがって通路のこのような一様な断面積には、延いてはガスを通路から極めて一様に解放することができ、また、溶融金属中に導入することができる利点があることを意味している。

とりわけ好ましい実施形態によれば、通路は連続的に設計されており、すなわち縦方向の軸の周りを連続的に走っている。言い換えると通路は、開始および終わりを有することなく、縦方向の軸の周りを継目なしに、すなわち「無限に」延在している。さらに、通路は、通路に沿ったガスの流れを妨害し得る障害物または中断を有していない。このような連続通路には多くの利点がある。このような連続通路の１つの利点は、通路に沿ったガス圧を平衡させることができ、したがって通路に沿ったガス圧が等しくなり、また、ガスを通路から溶融金属中に同じ圧力で解放することができ、したがって通路の長さ全体にわたって同じ量のガスを解放することができることである。さらに、このような連続通路には、例えばガス供給手段の一部が阻止されることによってガス供給手段の一部を介して通路にガスを供給することができない場合であっても、そのガス供給手段を介して通路にガスを供給することができる利点がある。すべてのこれらの利点は、延いては通路にガスを一様に、かつ、完全に満たすことができ、したがってガスを通路から溶融金属中に一様に導入することができることを意味している。

基本的には、通路は、縦方向の軸の周りに例えばジグザグの形または波のような形の任意の進路を有することができる。好ましい実施形態によれば、通路は、リングの形であるか、または円形のリングの形を有するリングを形成している。本発明によれば、このようなリングの形の通路により、ガスを通路から溶融金属中にとりわけ一様に導入することができることが分かった。

とりわけ好ましい実施形態によれば、通路は、とりわけそれがリングの形である場合、縦方向の軸に対して回転対称である。

本発明によれば、驚くべきことには、通路をストッパーボディーの第１の端部に向かって制限している通路の壁がストッパーノーズの外部表面中に没入している領域によって画定される縁（すなわちストッパーの機能位置における通路の「上側の」縁）の形は、ガスが通路から溶融金属中に解放される方法に対して高い影響力を有していることが分かった。この点に関して、本発明によれば、驚くべきことには、とりわけこの縁が可能な限り鋭い場合、ガスを通路から溶融金属中にとりわけ一様な方法で導入することができることが分かった。したがって好ましい実施形態によれば、通路は、前記第１の端部に向かう方向に通路を制限する第１の通路壁を備え、前記第１の通路壁および前記ノーズの前記外部表面は第１の縁を形成し、また、前記第１の縁は鋭い縁の形を有していることが実現される。

本発明による着想の特殊な実施形態によれば、この第１の縁は１ｍｍ以下の半径を有している。第１の縁は０.５ｍｍ以下の半径を有していることがより一層好ましい。

本発明によれば、ガスが通路から溶融金属中に解放される方法は、通路口の幅、すなわち通路がノーズの外部表面中に没入する領域における通路の幅に同じく依存することが同じく分かった。通路口は、通路（すなわち通路の壁）がノーズの外部表面中に没入する領域では、２ｍｍから３０ｍｍまでの範囲の幅を有していることが好ましい。

この特徴のとりわけ好ましい実施形態によれば、通路は、通路を前記第２の端部に向かう方向に制限している第２の通路壁を備えており、前記第２の通路壁および前記ノーズの前記外部表面は第２の縁を形成しており、また、前記第１の縁と前記第２の縁の間の距離は、２ｍｍから３０ｍｍまでの範囲にある。

通路は、その口の領域、すなわち通路がノーズの外部表面中に没入する領域では、一定の幅を有していることが好ましい。この点に関して、この実施形態によれば、第１の縁および第２の縁は、場合によっては互いに平行に走っていることが好ましい。

本発明によれば、通路の深さも、ガスを通路から溶融金属中に導入することができる方法に対する影響力を同じく有していることが分かった。通路は、４ｍｍから１５ｍｍまでの範囲の深さを有していることが好ましい。

本発明によれば、通路が４ｍｍから１５ｍｍまでの範囲の深さを有している場合、通路からのガスを溶融金属中にとりわけ一様に導入することができることが分かった。通路から溶融金属中へのガス吐出の一様性は、６ｍｍから１２ｍｍまでの範囲の深さを有する通路によってさらに増すことができる。通路の「深さ」は、その上端における通路の２つの縁の間（すなわち通路の壁がノーズの外部表面中に没入する通路の２つの縁の間）を延びている仮想平面の最も短い距離、および通路の最も低い点、すなわち通路の底として定義される。

さらに、本発明によれば、通路の断面積の広さも、ガスを通路から溶融金属中に導入することができる方法に対する影響力を同じく有していることが分かった。通路は、２ｍｍ^２から２２５ｍｍ^２までの範囲の断面積を有していることが好ましい。本発明によれば、通路がこのような断面積を有している場合、ガスを通路から溶融金属中にとりわけ一様に導入することができることが分かった。通路から溶融金属中へのガスの解放の一様性は、８ｍｍ^２から７０ｍｍ^２までの範囲の断面積を有する通路によってさらに改善することができる。

棒状のストッパーボディー、および縦方向の中心軸に沿ってストッパーボディーの中へ延びているチャンバーは、最新技術に従って設計することができる。この点に関して、棒状のストッパーボディーは、場合によっては耐火材料、とりわけセラミック耐火材料でできていることが好ましい。詳細には、棒状のストッパーボディーは、アルミナ（Al_２O_３）および炭素をベースとする耐火材料、すなわちいわゆるアルミナ-炭素材料で構築することができる。

棒状のストッパーボディーは、場合によっては、縦方向の中心軸に対して回転対称である外部円周表面を有していることが好ましい。これは、通路から解放されるガスの、ストッパーボディーに沿った一様な流れを促進し、延いてはストッパーロッドの周りの一様なガスカーテンの形成を促進する。

ストッパーロッドの機能位置、すなわち縦方向の中心軸が垂直方向に整列する機能位置におけるストッパーボディーの上端を形成する第１の端部の領域では、ストッパーロッドを垂直方向に上げ下げするためのデバイスにストッパーボディーを取り付けることができる手段をストッパーボディーの上に提供することができる。これらの手段は、最新技術に従って設計することができる。例えば雄ねじを有する金属ロッドをねじ込むことができる雌ねじを有するファスナーを提供することができる。この金属ロッド自体は、その金属ロッドを介してストッパーロッドを上げ下げすることができる方法で持上げデバイスと相互作用することができる。

第１の端部の反対側であり、また、ストッパーロッドの機能位置におけるストッパーボディーの下端であるその第２の端部の領域では、ストッパーボディーの外部表面（すなわち外部輪郭）は、最新技術で知られているノーズすなわちストッパーノーズの形を有している。ノーズの外部表面は、縦方向の軸に対して回転対称であることが好ましい。

ノーズの外部表面は、第２の端部から第１の端部に向かって広がっていることが好ましい。好ましい実施形態によれば、ノーズの外部表面は、第２の端部から第１の端部に向かう方向に円錐状に広がっているか、あるいは円錐として形成されている。とりわけ好ましい設計によれば、ノーズの外部表面は半球形である。

通路はノーズの外部表面に設けられる。

最新技術で知られているように、ストッパーロッドは、縦方向の中心軸に沿って、第１の端部から前記第２の端部に向かって前記ストッパーボディー中へ延びて、第２の端部から一定の距離をおいた手前のストッパーボディーの中で終わっているチャンバーを有している。このチャンバーは、場合によっては縦方向の中心軸に対して回転対称であることが好ましく、例えば円形-円筒状の形を有している。本発明によるストッパーロッドは、前記チャンバーから前記棒状のストッパーボディーを通って前記通路に通じているガス供給手段を備えている。したがってチャンバーの中に導入されたガス、詳細にはアルゴンまたは窒素などの不活性ガスは、ガス供給手段を介して通路中に引き渡すことができる。

チャンバーにガスを供給するために、チャンバーをガス供給に接続することができる。このガス供給は、最新技術で知られているように、とりわけストッパーボディーの第１の端部の領域に設けることができる。

ガス供給手段は、ガスをチャンバーからストッパーボディーを介して通路中に引き渡すことができる方法で設計される。

一実施形態によれば、ガス供給手段は少なくとも１つの多孔性要素であってもよい。この少なくとも１つの多孔性要素は、ガスを少なくとも１つの多孔性要素を介してチャンバーから通路へ引き渡すことができる多孔性を有している。少なくとも１つの多孔性要素は、例えばとりべの中の溶融金属をガス浄化するための多孔性浄化プラグで知られている多孔性を有することができる。

とりわけ好ましい実施形態によれば、ガス供給手段は複数のガス供給ラインである。これらのガス供給ラインは自由な断面積を有しており、この断面積を介してガスをチャンバーから通路の中へ導くことができる。

好ましい実施形態によれば、前記ガス供給手段は複数のガス供給ラインであり、前記ガス供給ラインの各々は、ある領域で前記通路に通じており、前記領域は互いに間隔を隔てていることが実現されている。

本発明によれば、ガス供給ラインが互いに間隔を隔てた領域でダクトに通じている場合、ガス供給ラインを介したチャンバーからのガスは、とりわけ一様に通路中に導くことができ、また、通路から溶融金属中に解放することができることが分かった。２本から１０本の数のガス供給ラインが好ましく、３本から６本のガス供給ラインがより一層好ましい。したがってこれらのガス供給ラインは、互いに間隔を隔てた２個から１０個、または３個から６個の領域で通路に通じている。本発明によれば、ガスがこのような数のガス供給ラインを介して通路中に導かれ、これらのガス供給ラインが互いに間隔を隔てた対応する数の領域を有するダクトに通じている場合、ガスはとりわけ一様に通路中に導かれ、また、一様に通路から溶融金属中に導かれることが分かった。

ガス供給ラインがダクトに通じている領域は、底すなわち通路の最も低い点に配置されることが好ましい。本発明によれば、この設計により、通路中に供給されたガスを、通路に均等に分配される長い時間にわたって通路に留めることができ、次に通路から溶融金属中に一様に導入することができることが分かった。

好ましい実施形態によれば、ガス供給ラインが通路に通じている領域は均等に間隔を隔てている。領域は互いに対称的に間隔を隔てていることがとりわけ好ましい。領域は、縦方向の軸に対して対称的に提供されることがより一層好ましい。これには、ガス供給ラインを介してとりわけ一様な方法でガスを通路中に導くことができ、また、通路から溶融金属中に一様に導入することができる利点がある。

一実施形態によれば、ガス供給手段は、ガス供給ラインと少なくとも１つの多孔性要素の組合せとして設けられる。

本発明によれば、チャンバーの断面積に対するガス供給ラインの断面積の比率は、ガスがガス供給ラインを介してチャンバーから通路中に導かれる一様性に対する影響力を有している。

好ましい実施形態によれば、チャンバーは断面積を有しており、ガス供給ラインの各々は断面積を有しており、前記チャンバーの前記断面積は前記ガス供給ラインの前記断面積のすべての総面積より広いことが実現される。チャンバーの断面積は縦方向の中心軸に対して直角に測定され、また、ガス供給ラインの各々の断面積は、それぞれのガス供給ラインの長手方向の軸に対して直角に測定される。チャンバーが可変断面積を有している限り、チャンバーの断面積は有効断面積、すなわち最も狭い断面積であり、ガスをチャンバーを介してガス供給ラインに案内することができる。ガス供給ラインが可変断面積を有している限り、ガス供給ラインの断面積は有効断面積、すなわち最も狭い断面積であり、ガスをガス供給ラインを介して通路に案内することができる。

本発明による着想の好ましい特殊な実施形態によれば、チャンバーの断面積は、前記ガス供給ラインの前記領域の断面積のすべての総面積より１０倍から４００倍の範囲で広く、３０倍から２００倍の範囲で広いことがより一層好ましい。

ガス供給ラインは任意の形を有することができる。ガス供給ラインは、真っ直ぐ、すなわち直線であることが好ましい。本発明による着想の特殊な実施形態によれば、ガス供給ラインは、断面積が円形の真っ直ぐな進路を有している。これには、例えばストッパーボディー中にガス供給ラインを穿孔することによって容易にガス供給ラインを製造することができる明確な利点がある。

好ましい実施形態によれば、ガス供給ラインは、縦方向の中心軸に対して対称に配置される。上で示したように、ストッパーボディーのノーズは、溶融金属のための容器中の出口、詳細にはタンディッシュ中のタンディッシュノズルの形態の出口を閉じることができる方法で設計される。閉じた位置では、すなわちストッパーボディーのノーズによってタンディッシュノズルが閉じられる方法で、ストッパーロッドのノーズがタンディッシュノズルに対して案内されると、ノーズの外部表面のノーズの周りを走っている連続線に沿って、タンディッシュノズルの表面がストッパーボディーのノーズの外部表面に接触する。この仮想線は、「スロットル点」として同じく知られている。本発明によるストッパーロッドの場合、通路が、このスロットル点の下方を完全に走っているノーズの外部表面のこのような領域に提供されることが実現されることが好ましい。言い換えると、通路が提供されるノーズの外部表面の領域は、ストッパーロッドの機能位置におけるスロットル点の下方、すなわちストッパーボディーの第１の端部が頂部に配置され、また、ストッパーボディーの第２の端部（したがって同じくノーズ）が底に配置される、縦方向の中心軸の垂直方向の位置に配置される。閉じた位置におけるスロットル点の下方のノーズは、溶融金属によって囲まれていないため、閉じた位置における通路も溶融金属によって囲まれていない。

本発明によるストッパーロッドは、ストッパーロッド生産のための最先端技術を使用して製造することができる。この点に関して、ストッパーロッドは、一体鋳造ストッパーの形態で製造することができる。ストッパーボディーは、最新技術で知られている均衡加圧によって製造されることが好ましい。均衡加圧に加えて、ガス供給ラインは、例えば穿孔によって製造することができる。通路は、例えばノーズの表面から粉砕することができる。

本発明の１つの目的は、溶融金属を保持するための容器の準備であり、容器は底を備え、溶融金属を前記容器から吐出するための出口が前記底に設けられており、また、本発明によるストッパーロッドにより、前記出口を通って流れる溶融金属の量が制御される。溶融金属を保持するための容器はタンディッシュであることが好ましく、溶融金属を受け取るためのタンディッシュであることが好ましく、とりわけ連続鋳造工場における溶融鋼を受け取るためのタンディッシュであることがより一層好ましい。出口はタンディッシュノズルであることが好ましい。

本発明のさらなる目的は、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを設ける方法であり、方法は、
本明細書において開示されるストッパーロッドを提供するステップと、
ガスを前記チャンバーの中に導入するステップと
を含む。

チャンバーの中に導入されたガスは、ガス供給手段を介して通路へ導かれる。本発明による特徴のため、通路は、ガス供給手段を介して通路の中に導かれたガスが通路から一様に解放されて、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを形成する方法で設計される。

したがって方法は、ガスを前記チャンバーの中に導入するステップの後に、以下のさらなるステップを含むことができる。
前記チャンバーの中に導入されている前記ガスを前記ガス供給手段によって前記通路に導くステップ。
前記ガスを前記通路から解放するステップであって、それによりストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを形成する、ステップ。

溶融金属を鋳造している間、ストッパーロッドの偏向を著しく小さくすることができ、それにより鋳造鋼の品質を改善することができる。

上で言及したように、ガスは、好ましくは最新技術による手段によって、例えば第１の端部でチャンバーの中に導入することができる。

不活性ガス、とりわけアルゴンまたは窒素がチャンバーの中に導入されることが好ましい。

上で言及したように、ストッパーロッドは、垂直方向に整列されているその縦方向の軸を備え、第１の端部がストッパーボディーの上端であり、また、第２の端部がストッパーボディーの下端である。

本発明のさらなる目的は、溶融金属の流れを制御するため、および溶融金属を鋳造している間、ガスを供給するための方法であり、前記方法は、
溶融金属を保持するための容器を提供するステップであって、前記容器は底を備え、溶融金属を前記容器から吐出するための出口が前記底に設けられる、ステップと、
本明細書において開示されるストッパーロッドを提供するステップであって、縦方向の軸が垂直方向に整列され、第１の端部がストッパーボディーの上端であり、また、第２の端部がストッパーボディーの下端である、ステップと、
第１の位置および第２の位置において、前記ストッパーロッドを前記縦方向の軸に沿って垂直方向に移動させるステップであって、
前記第１の位置では、前記ストッパーロッドによって前記出口が閉じられ、また、前記第２の位置では、前記ストッパーロッドによって前記出口が閉じられない、
ステップと、
ガスを前記チャンバーの中に導入するステップと
を含む。

方法は、前記第１の端部でガスを前記チャンバーの中に導入するステップの後に、以下のさらなるステップを含むことができる。
前記チャンバーの中に導入されている前記ガスを前記ガス供給手段によって前記通路に導くステップ。
ガスを通路から前記溶融金属中に解放するステップであって、それによりストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを形成する、ステップ。

この方法は、上で説明したように、ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを設けるための方法のさらなるステップを含むことができる。

上で説明したように、前記容器はタンディッシュであることが好ましく、前記出口はタンディッシュノズルであることが好ましい。前記タンディッシュは、好ましくは鋼を鋳造するための連続鋳造ラインの一部であることが好ましい。

ストッパーロッドは出口の上方に設けられることが好ましく、縦方向の軸は出口を通って走っていることが好ましい。

前記第１の位置および第２の位置において前記ストッパーロッドを移動させ、したがって前記出口を閉じ、かつ、開くことにより、前記出口を通る、前記容器からの溶融金属の流れを制御することができる。上で説明したように、第１の位置では、ストッパーロッドのノーズは、出口を閉じる方法で出口に対して案内される。

上で説明したように、ストッパーロッドを垂直方向に移動させるステップは、持上げデバイスによって実施されることが好ましい。したがって前記第１の位置におけるストッパーロッドの移動は、前記持上げデバイスによって、前記縦方向の軸に沿ってストッパーロッドを下げることによって実施され、また、前記第２の位置におけるストッパーロッドの移動は、前記持上げデバイスによって、前記縦方向の軸に沿ってストッパーロッドを持ち上げることによって実施される。

さらに、上で説明したように、好ましくはストッパーボディーの第１の端部においてガスを前記チャンバーの中に導入するステップにより、このガスは、チャンバーからガス供給手段を介して通路へ導かれ、集められて、通路内に一様に分配され、最後に前記通路から溶融した金属中に導入され、それによりストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを形成する。前記ガスカーテンの一様性により、鋳造中のストッパーロッドの偏向を小さくすることができる。

本発明のさらなる特徴は、特許請求の範囲、図ならびに以下の図説明によって明らかになる。

本発明のすべての特徴は、個別に結合することができ、あるいは組合せて結合することも可能である。

それぞれ極端に図式化されている図は、本発明の例示的実施形態を示したものである。

本発明によるストッパーロッドを備えたタンディッシュの断面図であり、タンディッシュの底には、水没入力ノズルの形態の出口が設けられている。 本発明によるストッパーロッドを備えたタンディッシュの代替実施形態の断面図であり、タンディッシュの底には、水没入力シュラウドの形態の出口が設けられている。 図１ａおよび図１ｂによるストッパーロッドの斜視図である。 図１ａおよび図１ｂに示されているストッパーロッドの縦方向の軸に沿った縦断面の斜視図である。 ノーズ領域における図１ａおよび図１ｂに示されているストッパーロッドの縦方向の軸に沿った縦断面図である。 図４に示されている断面平面Ａ－Ａに沿った、図１ａおよび図１ｂに示されているストッパーロッドの縦方向の軸に対して直角の断面図である。 通路の領域における図４による詳細図である。 代替設計の通路を有する図４による図である。 さらなる代替設計の通路を有する図４による図である。 図１～図６に示されている設計によるストッパーロッド、およびガスがストッパーロッドを通過する技術によるストッパーロッドの偏向を示す図である。

図面に示されている実施形態の特徴をより良好に示すために、図面は、実際の実施形態に基づく比率を反映していない。

図１ａは、参照符号１によってその全体が識別されているタンディッシュを示したものであり、このタンディッシュは、鋼を鋳造するための連続鋳造工場の一部である。タンディッシュ１は、最新技術で知られているように金属容器３を備えており、その内側は耐火材料５で裏打ちされている。溶融金属は、耐火材料５によって取り囲まれた空間に提供することができる。タンディッシュ１の底７には、水没入力ノズル（SEN）の形態のタンディッシュノズル９が提供されており、このタンディッシュノズル９を介してタンディッシュ１内の溶融金属を型（図示せず）の中に注ぐことができる。垂直方向に整列した縦方向の軸Ｌは、タンディッシュノズル９を通って走っている。

ストッパーロッド１００は、縦方向の軸Ｌに沿ってその機能位置に配置されている。ストッパーロッド１００は最新技術の持上げデバイス（図示せず）に接続されており、この持上げデバイスによってストッパーロッド１００を縦方向の軸Ｌに沿って上げ下げすることができる。ストッパーロッド１００は、その下端にストッパーノーズ１０３を画定しているストッパーボディー１０１を備えている。持上げデバイスにより、図１ａに示されている第２の位置の中へストッパーロッド１００を持ち上げることができ、この位置ではタンディッシュノズル９が開き、したがってタンディッシュ１内に提供された溶融金属をタンディッシュノズル９を介して水没入力ノズルの中に注ぐことができる。さらにストッパーロッド１００は、持上げデバイスによって第１の位置（図１ａには示されていない）の中へ下げることができ、この位置ではストッパーノーズ１０３は、ストッパーロッド１００によってストッパーノーズ１０３が閉じられる方法でタンディッシュノズル９にもたれかかる。したがってタンディッシュノズル９は、ストッパーロッド１００によって閉じ、かつ、開くことができ、それによりタンディッシュノズル９を通って流れる溶融金属の量を制御することができる。

図１ｂに示されているタンディッシュ１は、図１ａに示されているタンディッシュと概ね全く同じであり、図１ａによるタンディッシュ１が図１ｂによるタンディッシュ１と全く同じである限り、同じ参照符号を使用して示される。図１ａによるタンディッシュ１と図１ｂによるタンディッシュ１の間の唯一の相違は、図１ｂによるタンディッシュ１の底７には、水没入力シュラウド（SES）の形態のタンディッシュノズル１０が提供されていることにある。当技術分野で知られているように、水没入力シュラウド１０は、タンディッシュ１の底７に配置された上部部分１０.１、および上部部分１０.１の下方に取り付けられた下部部分１０.２からなっており、下部部分１０.２は、上部部分１０.１および下部部分１０.２が水没入力シュラウド１０の縦方向の中心軸に沿った連続チャンバーを形成するように取り付けられている。

図２は、図１に示されているストッパーロッド１００を上方からの斜視図で示したものである。ストッパーロッド１００は、棒状のストッパーボディー１０１を備えており、ストッパーボディー１０１の外部円周表面は、ストッパーロッド１００の縦方向の中心軸Ｌに対して回転対称である。図１に示されている例では、縦方向の軸Ｌおよびストッパーロッド１００の縦方向の中心軸Ｌは、互いに同軸で走っているか、あるいはそれらはそれぞれ全く同じである。ストッパーボディー１０１は、縦方向の中心軸Ｌに沿って、図１による機能位置におけるその第１の上端１０５から、図１による機能位置におけるその第２の下端１０７まで延びている。ストッパーボディー１０１は、第２の端部１０７から始まるノーズ１０３を画定しており、第２の端部１０７から始まるノーズ１０３は半球の形を有している。ノーズ１０３の外部表面は、縦方向の軸Ｌに対して回転対称である。

第１の端部１０５から延びているストッパーボディー１０１の外部表面は、縦方向の中心軸Ｌに対して回転対称である円形円筒状外部輪郭を有している。

ストッパーボディー１０１はチャンバー１０９を有しており、このチャンバー１０９は、図３に示されているように縦方向の中心軸Ｌに沿って、第１の端部１０５から第２の端部１０７に向かう方向にストッパーボディー１０１の中へ延びて、第２の端部１０７から一定の距離をおいた手前のストッパーボディーの中で終端している。

ストッパーボディー１０１は、アルミナ炭素材料（Al_２O_３-C材料）の形態の耐火材料でできている。

ガス供給（図示せず）は第１の端部１０５の領域に提供され、このガス供給を介して、アルゴンまたは窒素などの不活性ガスをチャンバー１０９の中に供給することができる。

通路１１１は、ノーズ１０３の外部表面に配置されている。通路１１１は、縦方向の軸Ｌの周りを連続的に走っており、また、縦方向の軸Ｌに対して回転対称であり、したがって通路１１１は、全体として円形リングの形を有している。とりわけ図４および図６に示されているように、通路１１１は、一様である、すなわち通路１１１の進路に沿って変化しないＶ字形断面積を有している。通路１１１は、外側、すなわち通路１１１の、ストッパーボディー１０１から見て外側に向いている側に対して完全に開いており、また、そのＶ字形断面積に従って、通路１１１の通路底を形成している共通の線形領域１１７から始まる第１の壁１１３および第２の壁１１５によって制限されている。第１の壁および第２の壁１１３、１１５は、ノーズ１０３の外部表面に向かって発散し、最終的にノーズ１０３の外部表面中に没入している。第１の通路壁１１３は、通路１１１を第１の端部１０５に向かう方向に制限し、また、ノーズ１０３の外部表面と共に第１の縁１１９を形成している。第２の通路壁１１５は、通路１１１を第２の端部１０７に向かう方向に制限し、また、ノーズ１０３の外部表面と共に第２の縁１２１を形成している。第１の縁１１９および第２の縁１２１は、それぞれ半径が優に０.５ｍｍ未満の鋭い縁を形成している。

第１の縁および第２の縁１１９および１２１は、互いに等間隔で走っており、また、通路１１１の均一な進路に対応する縦方向の軸Ｌの周りに回転対称である。第１の縁と第２の縁１１９、１２１の間の距離は、通路口の幅、すなわち通路１１１がノーズ１０３の外部表面中に没入する領域における通路１１１の幅を画定しており、実施形態では１０ｍｍである。第１の縁と第２の縁１１９、１２１の間を延びている仮想平面と、通路１１１の深さを画定している通路底１１７の間の最も短い距離は、実施形態では８ｍｍである。これは、通路１１１の４０ｍｍ^２の断面積をもたらす。

４本のガス供給ライン１２３の形態のガス供給手段は、チャンバー１０９から、ストッパーボディー１０１の耐火材料を貫通して通路１１１に通じている。４本のガス供給ライン１２３は、それぞれ断面積が円形である真っ直ぐな進路を有しており、また、縦方向の軸Ｌに対して対称に配置され、かつ、互いに一様に間隔を隔てている。したがって４本のガス供給ライン１２３は、縦方向の軸Ｌに対して９０°の回転角だけ互いに間隔を隔てている。縦方向の軸Ｌに対するそれらの対称性に従って、ガス供給ライン１２３は、とりわけ図５から明確に分かるように、縦方向の軸Ｌに対して９０°の回転角で同じく間隔を隔てている４つの一様に間隔を隔てた領域で通路１１１に通じている。

ガス供給ライン１２３は、それぞれ長手方向の軸に沿って延びており、ガス供給ライン１２３の４つの長手方向の軸は、縦方向の軸Ｌ上の共通点で交わっている。ガス供給ライン１２３の４つの長手方向の軸は、それぞれストッパーボディー１０１の縦方向の中心軸Ｌに対してほぼ４５°の角度で配置されており、この角度は、ガス供給ライン１２３を通っている、ガス供給ライン１２３の長手方向の軸の断面と、ストッパーボディー１０１の第２の端部１０７を通っているストッパーボディー１０１の縦方向の中心軸Ｌの断面の間に含まれている。

チャンバー１０９は１,３００ｍｍ^２の断面積を有しており、また、ガス供給ラインの各々は３ｍｍ^２の断面積を有している。したがってチャンバー１０９の断面積は、ガス供給ライン１２３の断面積の総面積より１０８倍広い。

第１の端部１０５の領域では、ストッパーボディー１０１は、ストッパーロッド１００を上げ下げするための持上げデバイスにストッパーボディー１０９を固着するための最新技術のファスナーを有している。

ストッパーロッド１００を製造するために、最初に、耐火材料の均衡加圧によってストッパーボディー１０１が形成され、それによりストッパーボディー１０１を持上げデバイスに固着するためのファスナーが耐火材料中に形成された（図には示されていない）。次に４本のガス供給ライン１２３が均衡加圧された耐火材料中に穿孔された。

ストッパーロッド１００は、ストッパーロッド１００の周りに一様なガスカーテンを形成するように設計されている。この目的のために、図１に示されているタンディッシュ１の中でストッパーロッド１００を使用している間、不活性ガスがガス供給を介してチャンバー１０９の中に導入され、ストッパーボディー１０１を通って通路１１１の中へ、４本のガス供給ライン１２３を通過する。通路１１１の中では、ガスを集めて分配し、次に通路１１１から吐出して、ストッパーロッド１００の周りに一様なガスカーテンを形成することができる。これは、タンディッシュ１からの溶融金属を鋳造している間、ストッパーロッド１００の偏向を著しく小さくすることができ、したがって鋳造金属の品質を改善することができる。

本発明によるストッパーロッドの通路の設計に依存する偏向低減を決定するために、図１～図６によるストッパーロッド１００の偏向、および図１～図６によるストッパーロッドに基づいているが、通路の断面の形がそれぞれ若干異なる２つの代替ストッパーロッドの偏向が、水モデリングによって測定された。通路の２つの代替断面形状は、図７および図８に示されている。

図７に示されている通路２１１の断面形状は、第１の端部１０５に面している通路の第１の側壁が、鋭い縁の形態ではあるが、約５ｍｍの半径を有する丸い縁の形態であるノーズ１０３の表面中に没入していない点を除き、通路１１１の断面形状に対応している。

図８による通路３１１は、本質的に通路１１１の形に対応しているが、通路の深さはより浅く、３ｍｍにすぎない。

偏向の程度を決定するために、記録された画像シーケンスの光学評価によってストッパーロッドの偏向が決定された。ストッパーロッドが水平方向に移動するとピクセルの色が変化し、この変化から、色が変化したピクセルの数が時間の関数として決定された。当技術分野によるストッパーロッドに対して得られた値に対して１００％に正規化された、変化したピクセルの標準偏差値として偏向指数が計算された。この偏向指数に基づいて、図１～図６によるストッパーロッドに対する偏向の程度が測定され、かつ、計算された。

当技術分野によるストッパーロッドは、図１～図６によるストッパーロッドと概ね全く同じであるが、当技術分野によるストッパーロッドには、通路１１１およびガス供給ライン１２３を備える代わりに、欧州特許出願公開第２０６７５４９号明細書、欧州特許出願公開第２１８９２３１号明細書または欧州特許出願公開第２２３３２２７号明細書に記載されているように、縦方向の中心軸に沿ったガス出口をノーズ領域に備えているという相違がある。

図９は、対応する測定の結果を示したものである。図９では、参照番号１は、当技術分野によるストッパーロッドに対する測定の結果を示しており、偏向指数は、１００％に正規化された、変化したピクセルの標準偏差値として計算されている。さらに、参照番号２は、図１～図６によるストッパーロッドに対する測定の結果を示している。

図９から分かるように、図１～図６によるストッパーロッドの偏向は、約４５％の偏向指数にすぎず、したがって図１～図６によるストッパーロッドの偏向は、当技術分野によるストッパーロッドの偏向より著しく小さい。

１ タンディッシュ
３ 金属容器
５ 耐火材料
７ タンディッシュ１の底
９ タンディッシュノズル
１０ タンディッシュノズル（水没入力シュラウド）
L 縦方向の軸（縦方向の中心軸）
１００ ストッパーロッド
１０１ ストッパーボディー
１０３ ストッパーノーズ
１０５ ストッパーボディーの第１の上端（第１の端部）
１０７ ストッパーボディーの第２の下端（第２の端部）
１０９ チャンバー
１１１ 通路
１１３ 第１の壁
１１５ 第２の壁
１１７ 共通の線形領域（通路底）
１１９ 第１の縁
１２１ 第２の縁
１２３ ガス供給ライン
２１１ 通路
３１１ 通路

Claims (15)

1. 溶融金属の流れを制御し、かつ、溶融金属を鋳造している間、ガスを供給するためのストッパーロッド（１００）において、
   １.１ 棒状のストッパーボディー（１０１）であって、
   １.１.１ 縦方向の中心軸（Ｌ）に沿って第１の端部（１０５）から第２の端部（１０７）まで延びており、
   １.１.２ 該棒状のストッパーボディー（１０１）が前記第２の端部（１０７）に隣接するノーズ（１０３）を画定し、
   １.１.３ 前記ノーズ（１０３）が外部表面を提供する、
   棒状のストッパーボディー（１０１）と、
   １.２ チャンバー（１０９）であって、
   １.２.１ 前記縦方向の中心軸（Ｌ）に沿って、前記第１の端部（１０５）から前記第２の端部（１０７）へ向かって前記ストッパーボディー（１０１）の中へ延びて、前記第２の端部（１０７）から一定の距離を置いた手前で終端している、
   チャンバー（１０９）と、
   １.３ 通路（１１１）であって、
   １.３.１ 前記ノーズ（１０３）の前記外部表面に設けられ、
   １.３.２ 前記縦方向の軸（Ｌ）の周りを延在している、
   通路（１１１）と、
   １.４ ガス供給手段（１２３）であって、
   １.４.１ 前記チャンバー（１０９）から前記棒状のストッパーボディー（１０１）を通って前記通路（１１１）に通じている、
   ガス供給手段（１２３）と
   を含んでなることを特徴とする、ストッパーロッド（１００）。
2. 前記通路（１１１）がリングを形成していることを特徴とする、請求項１に記載のストッパーロッド（１００）。
3. 前記ノーズ（１０３）の前記外部表面が前記縦方向の軸（Ｌ）に対して回転対称であることを特徴とする、請求項１に記載のストッパーロッド（１００）。
4. 前記通路（１１１）が、前記第１の端部（１０５）に向かう方向に前記通路（１１１）を制限する第１の通路壁（１１３）を備え、前記第１の通路壁（１１３）および前記ノーズ（１０３）の前記外部表面が第１の縁（１１９）を形成し、前記第１の縁（１１９）が鋭い縁の形を有していることを特徴とする、請求項１に記載のストッパーロッド（１００）。
5. 前記第１の縁（１１９）が１ｍｍ以下の半径を有していることを特徴とする、請求項４に記載のストッパーロッド（１００）。
6. 前記通路（１１１）が、前記第２の端部（１０７）に向かう方向に前記通路（１１１）を制限する第２の通路壁（１１５）を備え、前記第２の通路壁（１１５）および前記ノーズ（１０３）の前記外部表面が第２の縁（１２１）を形成し、前記第１の縁（１１９）と前記第２の縁（１２１）の間の距離が２ｍｍから３０ｍｍまでの範囲であることを特徴とする、請求項４または５に記載のストッパーロッド（１００）。
7. 前記通路（１１１）が４ｍｍから１５ｍｍまでの範囲である深さを有していることを特徴とする、請求項１に記載のストッパーロッド（１００）。
8. 前記通路（１１１）が６ｍｍから１２ｍｍまでの範囲である深さを有していることを特徴とする、請求項１に記載のストッパーロッド（１００）。
9. 前記通路（１１１）が２ｍｍ^２から２２５ｍｍ^２までの範囲である断面積を有しており、前記通路（１１１）の断面積は、前記通路（１１１）の長手方向の進路に対して直角の方向にあることを特徴とする、請求項１に記載のストッパーロッド（１００）。
10. 前記ガス供給手段（１２３）が複数のガス供給ライン（１２３）であり、前記ガス供給ライン（１２３）の各々がある領域で前記通路（１１１）に通じており、前記領域が互いに間隔を隔てていることを特徴とする、請求項１に記載のストッパーロッド（１００）。
11. 前記領域が対称的に互いに間隔を隔てていることを特徴とする、請求項１０に記載のストッパーロッド（１００）。
12. 前記ガス供給ライン（１２３）の総数が２本から１０本までの範囲であることを特徴とする、請求項１０に記載のストッパーロッド（１００）。
13. 前記チャンバー（１０９）が断面積を有し、前記ガス供給ライン（１２３）の各々が断面積を有し、前記チャンバー（１０９）の断面積が前記ガス供給ライン（１２３）の断面積のすべての総面積より広く、前記チャンバー（１０９）の断面積は、前記縦方向の中心軸に対して直角に測定されることを特徴とする、請求項１０に記載のストッパーロッド（１００）。
14. 前記ストッパーボディー（１０１）が耐火セラミック材料でできていることを特徴とする、請求項１に記載のストッパーロッド（１００）。
15. ストッパーロッドの周りに一様なガスカーテンを設けるための方法であって、
    Ａ．請求項１に記載のストッパーロッド（１００）を提供するステップと、
    Ｂ．ガスを前記チャンバー（１０９）の中に導入するステップと
    を含んでなることを特徴とする、方法。

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