JPH0375260B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は取鍋、タンデイツシユ等の溶融金属収
容容器からの溶融金属の排出を制御する溶融金属
排出装置に係り、より詳しくは、溶融金属収容容
器の底部に取り付けられるべく構成されており容
器からの溶融金属の排出を許容するほぼ鉛直な柱
状の溶融金属通過孔を有する固定盤と、この固定
盤の下面に対して摺動変位可能であり固定盤に対
して摺動変位されることにより前記溶融金属通過
孔を開閉すべく構成された摺動盤とを有するいわ
ゆる摺動ノズル装置に係る。

〔従来の技術〕

摺動ノズル装置では溶融金属の凝固又は溶融金
属中の金属酸化物の故に溶融金属通過孔がつまる
虞れがある。特に、固定盤の溶融金属通過孔の少
なくとも一部が摺動盤によつて閉じられている際
にこの虞れが大きい。この溶融金属通過孔のつま
りを防止すべく、溶融金属通過孔よりも大きい孔
を有しており緻密質耐火物よりなる固定盤本体部
の該孔に溶融金属通過孔を有する環状の多孔質耐
火物体を嵌着して固定盤を形成し、環状の多孔質
耐火物体中の多数の細孔を介して前記溶融金属通
過孔中に気体を吹き込むようにした摺動ノズル装
置は知られている（例えば特公昭49−21016号公
報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら、前記の従来の装置では、溶融金属
通過孔中への気体の導入を許容する環状体の多孔
質耐火物中の細孔はランダムな向きを向いている
ために該細孔から吹き込まれる気泡によつては溶
融金属通過孔中の溶融金属が十分には撹拌され難
い。その結果、特に、例えば固定盤の溶融金属通
過孔の一部を摺動盤によつて閉じて溶融金属の絞
り注ぎを行なう際、溶融金属通過孔の周壁の下部
と摺動盤の上面とによつて規定される隅部では溶
融金属の十分な撹拌が行なわれず、該隅部に金属
酸化物等の不純物の付着・堆積が生じ易く、溶融
金属通過孔がつまり易い。

本発明は前記した点に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは、固定盤の溶融金属
通過孔がつまる虞れの少ない溶融金属排出装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、前記目的は、溶融金属を収容
する容器の底部に取り付けられるべく構成されて
おり、前期容器からの溶融金属の排出を許容する
ほぼ鉛直な柱状の溶融金属通過孔を有していると
共に前記通過孔の周壁部に前記通過孔中への気体
の導入を許容する多数の小孔を有している固定盤
と、この固定盤の下面に対して摺動変位可能であ
り、前記固定盤に対して摺動変位されることによ
り前記通過孔を開閉すべく構成された摺動盤とを
有しており、前記小孔の夫々が、前記気体の導入
によつて、前記摺動盤の上面と前記通過孔の周壁
部とで形成される前記通過孔の隅部において前記
溶融金属を撹拌すべく、水平面内において前記通
気孔の径方向に対して傾斜した方向に伸延してい
る溶融金属排出装置によつて達成される。

ここで、溶融金属通過孔の径方向とは、鉛直な
柱状の該通過孔が例えば円柱状である場合、円柱
の円形水平断面内での半径方向を指し、楕円柱状
又は角柱状である場合、楕円形の又は（多）角形
の水平断面内での重心を通る方向をいう。

〔作用及び効果〕

本発明の溶融金属排出装置では、通過孔の周壁
の多数の小孔が、該小孔を介する気体の導入によ
つて、摺動盤の上面と溶融金属通過孔の周壁部と
で形成される該通過孔の隅部において溶融金属を
撹拌すべく、水平面内において前記通過孔の径方
向に対して傾斜した方向に伸延している故に、小
孔から溶融金属通過孔中に吹き込まれる気体によ
り生ぜしめられる該隅部での溶融金属の流れに旋
回流を生ぜしめ、該隅部への不純物の付着・堆積
を抑制し得、溶融金属通過孔がつまる虞れを低減
し得、加えて溶融金属の排出を容易に行ない得
る。

〔実施例〕

本発明の好ましい一実施例の溶融金属排出装置
では、前記小孔が、前記通過孔に近い側程下方に
位置するように鉛直面内において径方向に傾斜し
ているために、小孔から吹き込まれる気泡流及び
これに伴なつて生ずる溶融金属の流れが直接前記
隅部に向けられ、該隅部の不純物が確実に除かれ
得る。

本発明による好ましい別の実施例の溶融金属排
出装置では、前記多数の小孔が全体としてうず巻
形になるように前記小孔が水平面内において径方
向に対して傾斜している故、多数の小孔から通過
孔内の溶融金属中に吹き込まれる気泡によつて通
過孔内の溶融金属に旋回運動が与えられ、該旋回
流によつて前記隅部の不純物が確実に除かれ得
る。

次に、本発明による好ましい実施例のいくつか
を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図及び第２図中、１は溶融金属収容容器と
してのタンデイツシユ（図示せず）の底部に固定
された耐火物製の上ノズルであり、上ノズル１の
下側には上固定盤２、摺動盤３、下固定盤４、及
び浸漬ノズル５からなる溶融金属排出装置として
の三枚盤式の摺動ノズル装置６が金属製の取付手
段（図示せず）を介して取り付けられている。

上固定盤２は一体成形された緻密質耐火物から
なり、この上固定盤２の鉛直な円柱状の溶融金属
通過孔７の周壁部８には環状室９が形成されてい
る。１０は環状室９と上固定盤２の一側面との間
で上固定盤２中に半径方向に形成されている気体
導入孔であり、１１は例えばセメントモルタルに
よつて孔１０の開口端側に取り付けられた気体導
入管である。

１２は環状室９と溶融金属通過孔７との間にお
いて周壁部８中に形成された多数の小孔である。
各小孔１２は、夫々円柱状の溶融金属通過孔７の
中心軸線１３を含む鉛直面内において溶融金属通
過孔７に近づく程下方に位置するように通過孔７
の半径方向１４に対して傾斜している。

気体導入管１１を介して外部の気体供給源から
孔１０中に導入された窒素ガス又はアルゴンガス
等の気体は環状室９から多数の小孔１２を通つて
溶融金属通過孔７中に斜め下向に導入される。

各小孔１２は例えば横断面が円形の孔からな
り、その直径は、溶融金属通過孔７がつまるのを
防止するに十分な大きさの気泡を導入し得るよう
に好ましくは0.1mm以上で且つ溶融金属が小孔１
２中に侵入して小孔１２がつまる虞れがないよう
に好ましくは１mm以下であるが、例えば横断面が
楕円形乃至スリツト状等細長い形状であつてもよ
い。横断面がスリツト状の場合、その幅は好まし
くは0.1〜0.5mm、長さ（スリツトの）は好ましく
は１〜５mm程度である。各小孔１２の横断面の大
きさ及び形状は異なつていてもよい。また第１図
に示した例では、多数の小孔１２の夫々は半径方
向１４に対して同じ角度だけ傾斜しているが、周
壁８の上部に位置する小孔１２が、半径方向１４
に対して、下部に位置する小孔１２よりも大き
く、又は小さく鉛直面内で傾斜していてもよく、
また、周壁８の右側の部分１５（第１図及び第２
図中）に位置する小孔１２が半径方向１４に対し
て周壁８の左側の部分１６に位置する小孔１２よ
りも大きく又は小さく傾斜していてもよい。

上固定盤２の環状室９及び気体導入孔１０は、
例えばビニル等のプラスチツク、紙、乃至有機繊
維製のひも等の可燃物を環状室９及び孔１０の形
状に形成して上固定盤２用の坏土中に埋め込み、
これを一体的に成形し焼成する際可燃物を焼きと
ばすことにより形成される。尚、孔１０は、焼成
により上固定盤２の素体を形成した後、ドリル等
で形成してもよい。

小孔１２も前記焼き抜きによつて同時に形成し
てもよいが、小孔１２は好ましくはレーザ加工に
よつて形成され、レーザ加工は好ましくは例えば
次の手順で行なわれる。

まず、焼成等で環状室９及び気体導入孔１０が
形成された上固定盤２の素体の少なくとも周壁部
８にタールを例えば５重量％程度真空含浸させ、
例えば約300℃の温度で加熱処理した後、表面の
付着物を機械的に除く。含浸されたタールは、レ
ーザ照射の際小孔１２の形成を効果的に行なわし
めるのみならず、装置６の使用の際溶融金属の小
孔１２への侵入をその比較的低沸点成分の気化に
より防止すべく働き、また緻密質耐火物の気密性
を一層向上させる。

次に上固定盤２の摺動面２４となる部分の摺動
性及び摺動盤３の摺接面２６に対する密接性を高
めるべくダイヤモンド・ブレードで表面加工す
る。この表面加工はレーザによる小孔１２の形成
後に行なつてもよい。

次に、タール含浸された上固定盤２の素体の周
壁８の所定部分に形成すべき小孔１２の傾斜方向
にレーザビームを照射して小孔１２を形成する。
照射されるレーザビームとしては、例えばCO₂レ
ーザ又はYAGレーザ等の平均出力が200W以上、
最高出力が1KW以上、パルス幅が３〜10mmsecで
繰返し周波数が50〜150Hz程度のレーザ源から放
出された例えばシングルモードのビームをレンズ
等の適当な集光手段で例えば被照射表面から０〜
10mm程度の深さの集点深度で（小孔１２の深さが
15mm程度の場合）集光されたものを用いる。尚、
レーザビームは例えば上固定盤２の通過孔８の中
心軸線１３に沿つて進行せしめられた後、通過孔
７内に配置したプリズム又は反射鏡等の偏向手段
によつて小孔１２の伸延すべき方向にその進行方
向が変えられて通過孔７の周壁８の小孔１２に対
応する所定部分に照射される。各小孔１２を順次
形成する際には、例えば通過孔７の軸方向及び／
又は周方向に関する前記偏向手段の相対位置及
び／又は角度（上固定盤２に対する）を変える。

尚、レーザビームの照射により溶融した耐火物
部分を確実に飛散せしめてレーザビームによる小
孔１２の形成を効率的に行なうべく、溶融耐火物
部に窒素又は空気等の気体を吹きつける。

上固定盤２と同様な緻密質耐火物よりなる下固
定盤４はその溶融金属通過孔２１が通過孔７及び
上ノズル１の孔２２と一列になるように金属製の
支持体（図示せず）によつて上固定盤２に固定さ
れており、下固定盤４と同様な緻密質耐火物より
なる浸漬ノズル５はノズル孔２３が孔２２，７，
２１の一列になるように適当な支持体（図示せ
ず）及び場合によつてはセメントモルタルを介し
て下固定盤４に固定的に取り付けられている。

摺動盤３は上固定盤２の下面２４と下固定盤４
の上面２５との間でＡ、Ｂ方向に摺動変位自在に
配設されており、油圧シリンダ等の変位装置（図
示せず）によつて上下固定盤２，４間でＡ、Ｂ方
向に摺動変位せしめられる。

摺動盤３の上面２６が通過孔７を完全に閉塞す
るように摺動盤３がＢ方向に変位せしめられてい
る場合、溶融金属排出装置６は溶融金属の排出を
禁止し、摺動盤３の孔２７が孔２２，７，２１，
２３と一列になる位置に摺動盤３がＡ方向に変位
せしめられている場合、装置６は最大流速（流
量）での溶融金属の排出を許容し、第１図に示す
如く摺動盤３の上面２６が通過孔７の一部を閉じ
ている場合、孔７の開領域２８によつて規定され
る流速（流量）での溶融金属の絞り注ぎが行なわ
れる。

以上の如く構成された本発明による好ましい一
実施例の溶融金属排出装置６を第１図に示す如く
溶鋼の連続鋳造に適用した場合の装置６の動作を
より詳細に説明する。

尚、第１図中、２９はモールド、３０は溶融領
域、３１は半溶融層、３２は凝固領域、３３はモ
ールドパウダーである。

溶融金属排出装置６において、第１図中想像線
Ｃで示す位置に摺動盤３の通過孔２７が位置する
ように摺動盤３がＢ方向に変位せしめられ、上固
定盤２の溶融金属通過孔７の下端開口が摺動盤３
の上面２６によつて完全に閉塞されている場合、
タンデイツシユ（図示せず）中の溶鋼は排出され
ない。このとき孔１０、環状室９を介して孔７の
全周に位置する多数の小孔１２から溶融金属通過
孔７中のほぼ全域に吹き込まれる気泡が通過孔７
中の溶融金属を撹拌することにより、通過孔７中
での溶融金属の凝固を防ぐが、この装置６では、
特に、小孔１２が通過孔７側程下に位置するよう
に傾斜している故、小孔１２からの気泡が通過孔
７中に斜め下向に吹き込まれる。その結果、周壁
８の下部と通過孔７の下端開口を閉じている摺動
盤３の上面２６とによつて規定される通過孔７の
円形乃至環状隅部においても気泡流の導入に伴な
う溶融金属の十分な撹拌が生じ、該隅部において
も溶融金属の凝固及び不純物の付着・堆積が妨げ
られる。

溶鋼の連続鋳造を行なうべく摺動盤３をＡ方向
に適当な距離だけ変位させて上固定盤２の通過孔
７の一部２８を開くと、開領域２８の大きさによ
つて規定される流速（流量）でタンデイツシユ
（図示せず）から、上ノズル１の孔２２、上固定
盤２の通過孔７、通過孔７の開領域２８、摺動盤
３の孔２７、下固定盤４の孔２１、及び浸漬ノズ
ル５の孔２３を通つて溶鋼がモールド２９に送ら
れる。このとき、通過孔７の右側の周壁部１５と
通過孔７の一部を閉じるように通過孔７の下端の
右側に位置する摺動盤３の上面２６とによつて規
定される隅部３４には溶鋼が滞留し易く、溶鋼中
の金属酸化物等の不純物が付着・堆積し易いが、
この装置６では、小孔１２が斜め下方に気体を吹
き込むように形成されている故、隅部３４が形成
される側の周壁１５の小孔１２から斜め下方に吹
き込まれる気泡流乃至該気泡流に伴なう溶鋼の撹
拌が隅部３４への不純物の付着・堆積を効果的に
妨げる。

従つてこの装置６では、比較的長い使用の間、
通過孔がつまる虞れが少なく、溶融金属の確実な
排出制御が行なわれ得る。

以上においては、小孔が、上固定盤２の通過孔
７に近い側程下方に位置するように鉛直面内にお
いて通過孔７の径方向に対して傾斜している例に
ついて説明したが、多数の小孔が全体としてうず
巻形になるように小孔が水平面内において通過孔
７の径方向に対して傾斜していてもよい。

すなわち、例えば第３図及び第４図に示す如
く、特に第４図から明らかなように、多数の小孔
３５が全体として左まわりのうず巻形になるよう
に、小孔３５が水平面内において通過孔７の半径
方向１４に対して傾斜していてもよい。

この第３図及び第４図に示す装置６ａの場合
（第３図及び第４図中、第１図及び第２図に示し
た要素と同様な要素には同一の符号が付されてい
る）、全体として左巻きのうず巻状の小孔３５か
ら通過孔７中にほゞ接線方向に導入される気体に
よつて、第５図に示す如く通過孔７中周壁８の近
傍において、気泡及び溶融金属の左まわりの旋回
流３６が生ぜしめられ、この旋回流３６が通過孔
７中での溶融金属の凝固及び通過孔７中の環状隅
部又は隅部３４への不純物の付着・堆積を防止す
る。

第４図に示した例では多数の小孔３５は水平面
内において半径方向に対して同じ角度だけ傾斜し
ているが、周壁３の上部に位置する小孔３５が、
水平面内において半径方向１４に対して、下部に
位置する小孔３５よりも大きく、又は小さく傾斜
していてもよく、また、周壁８の右側の部分１５
に位置する小孔３５が水平面内において半径方向
１４に対して周壁３の左側の部分１６に位置する
小孔３５よりも大きく又は小さく傾斜していても
よい。

尚、第４図の例では、多数の小孔３５が全体と
して左まわりのうず巻形に配置されているが、多
数の小孔３５は第６図に示す如く全体として右ま
わりのうず巻形になるように配置されていてもよ
い。

更に、第７図及び第８図に示す如く、周壁部８
の多数の小孔３７が通過孔７に近い側程下方に位
置するように鉛直面内において半径方向１４に対
して傾斜し、且つ多数の小孔３７が全体としてう
ず巻形（例えば左まわりの）になるように小孔３
７が水平面内において径方向に対して傾斜してい
てもよい。

このような小孔３７を有する装置６ｂ（第７図
及び第８図中、第１図乃至第６図に示した要素と
同様な要素には同一の符号が付されている）で
は、全体として左巻きのうず巻状で且つ下向きの
小孔３７から通過孔７中に導入される気体によつ
て、第９図に示す如く、通過孔７中周壁８の近傍
において、気泡及び溶融金属の左まわりの螺旋状
下向旋回流３８が生ぜしめられ、この旋回流３８
が通過孔７中での溶融金属の凝固及び通過孔７中
の環状隅部又は隅部３４への不純物の付着・堆積
を防止する。

尚、第１図乃至第９図の例では、孔１２，３５
又は３７が各周壁部において丁度鉛直方向に４段
あるが、孔の段数は３段以下でも、５段以上でも
よく、また上下方向に数段乃至数十段ある孔が鉛
直方向に一列に配置されていなくてもよく、例え
ばほゞ上下方向の右まわり又は左まわりの螺旋に
沿うように配置されていてもよい。更に周方向の
小孔の数、分布密度も異なつていてもよい。

加えて、以上においては上固定盤２の全体が一
体的な緻密質耐火物からなる例について説明した
が、第１図乃至第９図の例の夫々において溶融金
属通過孔７の周壁部８を別体として形成してもよ
い。

例えば、第１図及び第２図に示した例の上固定
盤２を、第１０図及び第１１図に示す如く、通過
孔７に一致する孔３９を有すると共に環状室９の
外周壁を規定する凹部４０を有する緻密質耐火物
製の上固定盤本体４１と、本体４１の凹部にセメ
ントモルタル等を介して嵌着されており、凹部４
０と協働して環状室９を形成する環状凹部４２を
外周に有していると共に内周に通過孔７を規定す
る孔４３を有しており、多数の小孔１２を有する
緻密質耐火物製の環状体４４とによつて形成して
もよい。この場合、例えば環状室９用の環状凹部
を本体４１側に形成してもよく、環状室９の下側
環状面４５が凹部４０の底面と一致していてもよ
い。

第１０図及び第１１図に示す如く本体４１とは
別の環状体に小孔を形成する場合、小孔を形成す
るためのレーザ加工を環状体の外側から行ない得
る故、レーザ加工の際前記偏向手段を用いなくて
もよい。

また、以上においては、上固定盤、摺動盤及び
下固定盤からなる三板盤式摺動ノズル装置の例に
ついて説明したが、本発明装置は固定盤と摺動盤
（浸漬ノズルが固定されている）とからなる二枚
盤式摺動ノズル装置からなつていてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶融金属排出装置の参考例を
適用した連続鋳造設備の断面説明図、第２図は第
１図の溶融金属排出装置の平面説明図、第３図は
本発明による好ましい一実施例の溶融金属排出装
置の断面説明図、第４図は第３図の装置の平面説
明図、第５図は第３図及び第４図の装置の上固定
盤の溶融金属通過孔中での溶融金属の流動の説明
図、第６図は別の変形例の溶融金属排出装置の平
面説明図、第７図は更に別の変形例の溶融金属排
出装置の断面説明図、第８図は第７図の装置の平
面説明図、第９図は第７図及び第８図の装置の上
固定盤の溶融金属通過孔中での溶融金属の流動の
説明図、第１０図は上固定盤の参考例の断面説明
図、第１１図は第１０図の上固定盤の平面説明図
である。 ２……上固定盤、３……摺動盤、７……溶融金
属通過孔、８……周壁、１２，３５，３７……小
孔、１４……半径方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融金属を収容する容器の底部に取り付けら
   れるべく構成されており、前記容器からの溶融金
   属の排出を許容するほぼ鉛直な柱状の溶融金属通
   過孔を有していると共に前記通過孔の周壁部に前
   記通過孔中への気体の導入を許容する多数の小孔
   を有している固定盤と、この固定盤の下面に対し
   て摺動変位可能であり、前記固定盤に対して摺動
   変位されることにより前記通過孔を開閉すべく構
   成された摺動盤とを有しており、前記小孔の夫々
   がレーザ加工によつて形成され、前記気体の導入
   によつて、前記摺動盤の上面と前記通過孔の周壁
   部とで形成される前記通過孔の隅部において前記
   溶融金属を撹拌すべく、水平面内において前記通
   過孔の径方向に対して傾斜した方向に伸延してい
   ると共に、前記通過孔に近い側程下方に位置する
   ように鉛直面内において前記径方向に対して傾斜
   していることを特徴とする溶融金属排出装置。