JPH09506299A - 熔融金属流し込み用渦流防止ノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 装置及び計量組立体の双方が開示され、双方とも鋳造作業中に保持溜めから鋳型へ溶融金属を流出際に生じる渦流の低減に関する。斯かる装置は第１の所定の寸法にされた第１の溶融金属保持流し込み箱と、前記第１の所定の寸法より小さい第２の所定の寸法にされ且つ前記第１の溶融金属保持流し込み箱から溶融金属流を受容するように該第１の溶融金属保持流し込み箱に対して位置決めされた第２の溶融金属保持流し込み箱と、前記第１の溶融金属保持流し込み箱の底部領域に配置された溶融金属の流出を制御する第１の流れ制御装置と、前記溶融金属の流出を制御する第１の流れ制御装置の流入部に配置され且つ前記溶融金属保持流し込み箱内の溶融金属と直接接触する渦流防止インサートとを含んでいる。該渦流防止インサートは少なくとも１つの開口部と、溶融金属が前記第１の流れ制御装置の流入部内に進入すると該溶融金属と相互作用をして渦流を低減する少なくとも１枚の羽根をと有する。最も広範な様態では本発明は溶融金属が流通する中央開口部を有する流出オリフィスを含んだ金属流し込み容器用渦流防止インサートに関する。該渦流防止インサートは前記中央開口部を横断して伸長して該開口部を流通する溶融金属と相互作用する少なくとも１枚の羽根を備える。渦流防止インサートは前記中央開口部の流入領域に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 熔融金属流し込み用渦流防止ノズル装置 発明の分野 本発明は溶融金属の流し込みに使用される装置に関し、より詳細にはスライド ゲートバルブまたはストッパロッドを使用して流れを制御するタンディッシュま たは取鍋から溶融金属を流出する際に生じるスラグの渦流を低減する装置に関す る。スラグ渦流を低減することで実質的にスラグのない高純度の金属を製造でき ると言った効果が生まれる。 発明の背景 溶融金属は時にタンディッシュまたは簡単に箱と呼ばれる底部の排出を実施及 び保持するための溜めから鋳型内へしばしば流しこまれる。通常タンディッシュ には取鍋から溶融金属が供給され続ける。タンディッシュから排出されている金 属の純度は不純物の入っていない金属を成功裏に鋳型に鋳込む上で重要となる。 より詳細には、流し込まれた金属は溶融金属表面に形成されるスラグや流し込み 工程中に発生して金属中に混入する気泡を含んでいてはならない。取鍋から流出 する溶融金属にスラグが混入していたりまたはその他の好ましくない混入物が入 っていると鋳造金属の品質を低下させることになる。かかる品質の低下は流れ出 る金属に生じるコリオリ（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ）力により流し込み工程中に生じる 渦巻きの形態をした渦流が生じることによるものである。 渦流によりスラグがタンディッシュまたは流し込み箱内へ流し込まれつつある 溶融金属流内へ引き込まれるとそれが容易に最終製品内に残存することになる。 更に、鋳型内へ流し混まれつつある溶融金属流が溜めの底部ノズルを出るときに 渦巻き状になると斯かる流れは中空となり且つ拡大されてその横方向表面の大部 分が大気に露出されることになる。かかる露出がなされると金属が再酸化されて 鋳造製品の品質を著しく損なうことに繋がる。再酸化の産物は時々凝固した鋳造 金属内に取り込まれ、一般にゴミと呼ばれる。 金属が溶融されるとその表面にスラグが形成されることからスラグ汚染の危険 性はほとんど常時存在している。しかしながら、スラグが上部表面に残存してい る限りは問題は生じることがなく、鋳造を成功裏に行うことができる。不幸にも 、 １バッチの鋼を流し込むとスラグの渦流が始まり取鍋からタンディッシュ内へ流 出される溶融金属に混入して鋳型内へ鋳込まれると言った好ましくない結果にな るのが典型的である。タンディッシュ内に斯かるスラグが存在することまたはタ ンディッシュ内にスラグが存在する危険性があると言うことで流し込み工程を終 結しなければならなくなるのが一般的である。このような状況下では当該溶融金 属の２乃至４パーセントが依然として取鍋内に残存している場合があり、この量 の溶融金属はスクラップとして取り扱われ再溶融して再利用される。この溶融金 属を再溶融することで好ましくないコストが追加発生することとなる。従って、 スラグが渦巻き状になって取鍋からタンディッシュへ流し込まれるのを低減する こと、特に、大量の溶融金属の再溶融の必要性を低減してコストを低減すること が望まれる。 渦流のもたらす欠点は連続鋳造及びインゴット流し込み操作の双方に存在する 。連続鋳造では、溶融金属は連続してノズルのオリフィスから流出して鋳型に流 入してビレット、ブルーム、スラブまたはストリップ鋼等の連続した形状を形成 する。非連続鋳造では溶融金属の流れはインゴット鋳型が一杯になると停止され 、新たなインゴット鋳型が所定位置に置かれると流し込みが再開される。 連続鋳造では、望ましくない渦流（ｖｏｒｔｅｘｉｎｇ）および螺旋流（ｓｐ ｉｒａｌｉｎｇ）は溶融金属を鋳型に供給するタンディッシュの底部に配置され たノズル（計量ノズル）のオリフィス内へフルートを配置することで低減できる ことが知られている。渦流防止装置はタンディッシュまたはインゴット鋳型に供 給する取鍋の流出口またはコレクタノズルに使用される。コレクタノズルの渦流 防止装置は該ノズルから流出する金属流が渦巻き状になるのを防止するのに役立 つが取鍋内での渦流の防止にはほとんど効果がない。従って、コレクタノズルの 上流に別の渦流防止装置を設けて取鍋内の渦流により生じる欠点を更に低減する ことが望まれている。 インゴット鋳造では、中央開口部を有するノズルを使用して、該開口部にフル ートを配置して該ノズルから流出する流れの品質を改善して前記した渦流及び螺 旋流効果を排除することが知られている。ノズルからの流出量及び流出速度はス トッパロッドまたはスライドゲート等の計量装置により制御される。 内部フルートはまた円形、三角形または方形をした中央孔を有するノズルと一 緒に使用されてきた。１回のヒート、即ち、１回の熱処理操作で生成される溶融 金属を流し込んだ後でノズルを酸素で洗浄して好ましくない残存物を排除するの が典型的である。不運なことに、鋳造及び洗浄はフルートを劣化することになり 、ノズルと関係したフルートの稼働寿命を約３乃至４ヒートに限定することにな る。通常、フルートが配置されていないノズルは８乃至１２ヒートの処理を行っ た後で交換される。フルートの付いた内部ノズルを３乃至４ヒート毎に計量組立 体から取り外すことは実際的ではないし非常に時間のかかる作業であり、特に８ 乃至１２ヒートの処理を終えるまで交換に必要のないフルートの付いていないノ ズルと比較した場合にはそうである。従って、交換が容易で同時に望ましくない 渦流を低減するフルートの付いたノズルを計量組立体内に設けることが望ましい 。 既存の流し込み装置に既に使用されている鋳造装置は渦流及び螺旋流による欠 点を抱えている。既存の装置を交換して望ましくない渦流及び螺旋流を低減する ことは莫大なコストがかかり、且つ、それに費やされる時間も相当なものとなる 。 従って、本発明の目的は既存の流し込み装置内に容易に配置されて渦流及び螺 旋流による欠点を低減して効果的かつ都合よく高品質の鋳造金属を製造すること の可能な手段を提供することである。 本発明の別の目的はタンディッシュの上流にタンディッシュに供給するフルー ト付きのノズルを有する連続鋳造用の流し込み取鍋を提供して該ノズルがなけれ ば不純物または気泡を溶融金属内に加えることとなるまたは流し込んだ金属の再 酸化を必要とするすべて鋳造されている最終製品の品質を低下させることとなる 渦流または螺旋流を抑制することである。 本発明の更に別の目的はタンディッシュに適した渦流防止装置を提供して溶融 金属鋳型内へ不純物または気泡を混入するまたは流し込まれた金属の再酸化を必 要とする渦流または螺旋流を抑制することである。 本発明の別の目的は渦流及び螺旋流状態を低減するばかりでなく交換時の利便 性を提供できるフルートの付いた部分を有するノズル組立体を提供することであ る。 本発明のその他の目的及び効果は添付図面及び以下に続く本発明の説明を参照 すれば当業者には明白となるものである。 発明の概要 最も広範な様態では、本発明は溶融金属の貫通する中央開口部を有した流出オ リフィスを含んだ金属流し込み容器用の渦流防止手段に関する。該渦流防止手段 は前記中央開口部を横断伸長して該開口部を貫通して流れる溶融金属と相互作用 する少なくとも１枚の羽根を備えている。渦流防止手段は中央開口部の流入領域 に配置される。 別の様態では、本発明はスライドゲートバルブと渦流防止手段との組み合わせ に関する。該スライドゲートバルブは流入口と、流出口と、該流入口及び流出口 間に伸長して溶融金属流が貫通する通路を画定する開口部と、該開口部の少なく とも一部を選択して閉鎖するスライド機構とを有する。該渦流防止手段は前記開 口部内で前記流入口に隣接して配置され且つ該開口部を横断伸長して該開口部を 貫通して流れる溶融金属と相互作用する少なくとも１枚の羽根を備えている。 更に別の様態では、本発明は溶融金属が貫通する少なくとも１つの開口部を有 する流出オリフィスを含んだ金属流し込み容器用の渦流防止装置と組み合わされ たフルートを含んだストッパロッドに関する。該ストッパロッドは流出オリフィ スの開口部を選択して閉鎖するように構成されている。 別の実施例では、本発明は溶融金属流し込み装置に関し、該装置は （１）第１の所定の寸法にされた第１の溶融金属保持流し込み箱と、 （２）前記第１の所定の寸法より小さく且つ前記第１の溶融金属保持流し込み 箱に対して該箱からの溶融金属流を受容するように配置された第２の溶融金属保 持流し込み箱と、 （３）前記第１の溶融金属保持流し込み箱の底部領域に配置された第１の溶融 金属流出制御手段と、 （４）前記第１の溶融金属流出制御手段の流入部に配置され且つ前記保持流し 込み箱内の溶融金属と直接接触する渦流防止手段であって、中央開口部と、前記 溶融金属が該中央開口部内へ流入すると該溶融金属と相互作用して渦流を低減す る少なくとも１枚の羽根を備えた渦流防止手段と、 （５）前記第２の溶融金属保持流し込み箱の底部に配置されて溶融金属の鋳造 鋳型への流出を制御する第２の溶融金属流出制御手段とを備えたことを特徴とす る。 図面の簡単な説明 本発明を例示するために現在好適とされる形態を添付図面に図示してあるが、 本発明は図示された正確な配置及び手段に限定されるものではない。 図１は本発明の溶融金属流し込み装置の主要要素の相互関係を示す。 図２は本発明の計量ノズル組立体の図である。 図３、図４及び図４ａは前記計量組立体から流出する溶融金属の渦流を低減す るインサートの１実施例を示す。 図５、図６、図７、図７ａ、図８、図９及び図１０は前記計量組立体から流出 する溶融金属の渦流を低減するインサートの別の実施例を示す。 図１１はその基部近傍にフルートを含む修正されたストッパロッドを示す。 図１２はストッパロッドと組み合わされて使用されて前記計量組立体から流出 する溶融金属の渦流を低減するフルートを備えた渦流抑制インサートを示す。 図１３はストッパロッドと係合して流出オリフィスの少なくとも一部を選択し て閉鎖するようにされた修正されたサブエントリシュラウドを示す。 発明の詳細な説明 同一の要素に同一の符号を付してある図面を参照すると、図１には連続鋳造に 使用する装置１０が示してあり、図２には計量組立体１２が示してある。装置１ ０と組立体１２の双方は溶融金属の連続鋳造に関係したものであり、また、該装 置１０及び組立体１２の双方とも溶融金属を鋳型及びタンディッシュに流し込む 際に通常発生し且つ時々流し込み中の溶融金属中にスラグを混入させ、または、 鋳造された金属内に気泡または空隙を生じさせる渦流及び螺旋流を低減する。本 書に記載する渦流防止インサートは取鍋内でと同様にタンディッシュ内でも効果 を発揮するが、明確にするために下記においては主に取鍋内に取り付けた場合に ついて説明をする。渦流防止インサートのタンディッシュ及び取鍋内での使用方 法は同一である。 装置１０は主に各計量組立体１２からの溶融金属１４の流出を制御して非乱流 である層流１２Ａをもたらすものである。該装置１０は流し込み用取鍋１６の形 態を取った第１の溶融金属保持流し込み箱及びタンディッシュ１８の形態を取っ た第２の保持流し込み箱を備えており、双方の箱には溶融金属１４が含まれてい る。典型的なことではあるが、溶融金属１４はその上部表面にスラグ２０の層を 有している。第１及び第２の保持流し込み箱１６及び１８の各々は高温鋼で形成 されるのが好適である殻２２及び耐火材料から形成されるのが好適である内張り ２４を備えている。箱１６及び１８の各々は所定の寸法を有しており、箱１６の 容量は箱１８の容量より実質的に大きくされている。 溶融金属流し込み装置では、上記の如く大きいほうの箱１６は一般的に取鍋と 呼ばれ、小さいほうの箱１８が一般的にタンディッシュと呼ばれる。（本書にお いては取鍋と第１の溶融金属保持流し込み箱を、また、タンディッシュと第２の 溶融金属保持流し込み箱を相互交換可能な語としている。）タンディッシュ１８ は取鍋１６の下流に位置決めされて取鍋１６から流出される溶融金属を収容する 。取鍋１６及びタンディッシュ１８はビレット、ブルーム、スラブまたはストリ ップ２６を鋳造するのに使用される溶融金属１４を提供するものである。 溶融金属保持流し込み箱１６または１８から注がれる溶融金属１４の流速（Ｑ ）はそれぞれの箱内での溶融金属の高さ（フェロスタティックヘッド（ｆｅｒｒ ｏｓｔａｔｉｃ ｈｅａｄ））と、溶融金属が流出するノズルの孔またはオリフ ィスのサイズと、スライドゲートバルブ１２またはストッパロッド組立体２８等 の流れ制御機構の作動との関数である。更に、流れはノズル開口部寸法の関数で あるから、流出はスライドゲートバルブまたはストッパロッドのいずれによって も制御されないが、代わりに計量ノズル３０によって制御される場合がある。ス トッパロッド２８はタンディッシュ１８とのみ使用されるて取鍋１６とは使用さ れないのが典型的であることに言及しておく必要がある。 タンディッシュ１８は鋳込まれる鋳型または複数の鋳型の真上に位置決めされ 、それぞれがタンディッシュ１８の底部領域に配置され且つそれぞれの鋳型に溶 融金属を供給する複数のノズルを含んで、鋼ビレット、ブルーム、スラブまたは ストリップ等の複数の形状の鋳込みができるようにされている。ストッパロッド 機構２８を使用してタンディッシュ１８から流出する溶融金属流の量を制御する ようにしても良く、斯かる機構は当技術分野では公知である。 図１に更に示されている如く、第２の溶融金属保持流し込み箱１８は鋳型２６ の上に位置決めされている。該第２の箱１８から流出する溶融金属は鋳型２６の サブエントリシュラウドまたはサブエントリノズル３２内へ指向される。これに より溶融金属の流れが重力により鋳型２６内へ指向されるのが可能となる。鋳型 ２６の鋳込みは例えばストッパロッド機構２８、スライドゲートバルブまたは計 量ノズルにより公知の方法で流出流を制御しながら達成される。 計量組立体については図２を参照して更に説明する。計量組立体１２は箱１６ からの溶融金属の流出を制御する。該計量組立体１２はインサート３６と、ウェ ルブロック５２とを備えている。該ウェルブロック５２は２つのノズル要素と、 上部ウェルノズル４２と、下部ウェルノズル４４とを備えている。計量組立体１ ２は更に固定プレート保持具５０（またベースプレートまたは取付プレートとし て公知である）により所定位置に保持された固定プレート４８と、可動プレート ５６と、コレクタノズル４６とを備えている。インサート３６、ノズル要素４２ 、４４、４６及び固定プレート４８は各々耐火材料から構成されるのが好ましい 。インサート３６は少なくとも１つの開口部３６Ａを画成している。ノズル要素 ４２、４４、４６及び固定プレート４８はそれぞれ中央開口部４２Ａ、４４Ａ、 ４６Ａ、４８Ａを有している。インサート３６と、上部ウェルノズル４２及び下 部ウェルノズル４４は少なくとも部分的に好適にはポケットブロックまたは耐火 材料を備えたウェルブロック５２により支持された箱１６の底部壁の底部耐火内 張り内に位置する。ウェルブロック５２にはレベリングプレート５４が隣接して いる。 固定プレート４８は下部ウェルノズル４４とコレクタノズル４６との間に位置 決めされる。可動スライドプレート５６はコレクタノズル４６の上部領域を支持 するとともに該コレクタノズルに取り付けられている。スライドプレート５６は 固定プレート４８と協働して典型的なスライドゲート制御装置を形成する。該ス ライドゲート制御装置は更に取付プレート６０により関係する箱１６に取り付け られたスライドゲート機構５８を備えている。 スライドゲート機構５８はスライドプレート５６を固定プレート４８に密接さ せておく一助となるバネ取付機構６４を含んだキャリッジ６２を有している。該 キャリッジ６２はアーム６６に取り付けられた外部装置（図示なし）により横方 向に移動される。キャリッジ６２は図２に示した量または距離６８を移動する。 距離６８に関する移動の両端は当業者には十分に分かる如く図２において閉及び 開位置として表されている。通常ゲートが開位置にあって、本発明の利点を享受 しないかまたはある種のインサートがない場合には計量組立体１２から流出する 溶融金属中に渦流及び螺旋流が生じる可能性がある。 代替の計量組立体はストッパロッド組立体２８と、インサート３６と、修正さ れたサブエントリシュラウド３２とを備える。図１１に示す如く、ストッパロッ ド２８は更に上方部分２８Ａ及び下方ベースまたは先端部分２８Ｂを備える。ベ ース２８は更にその円周に配置されたフルートまたは羽根９２を備える。インサ ート３６は少なくとも１つの開口部３６Ａを画成する。前記修正されたストッパ ロッド２８は当業者には公知の従来の材料で構成される。該ストッパロッド２８ は溶融金属環境で使用されても構造上の一体性を損なってはならない。ストッパ ロッド２８はそれ自体を垂直に持ち上げて溶融金属が開口部３６Ａを通過してサ ブエントリシュラウド３２内へ流入するのを可能にする動力源に取り付けられる 。 本発明の利点を有しない計量組立体は図２の計量組立体からインサート３６を 取り除き且つ解放スペース（ｆｒｅｅｄ−ｕｐ ｓｐａｃｅ）をウェルブロック ５２ののど部と見なせば想像できる。インサート部分３６を取り除いてしまうと 計量組立体は欠点である渦流及び螺旋流に見舞われることになる。螺旋流はその 中央孔の円周の回りに配置した半円形の６面対称配列等の如く該中央孔内に配列 されたフルートを含むコレクタノズル４６を使用することにより低減することが 可能である。斯かる解決方法は螺旋流を低減する手段として成功裏に使用されて はいるが、渦流を低減するには至っていない。以前に上部及び下部ウェルノズル にフルートを使用する試みがなされたことがあったが実際的ではない。不幸にも 、「発明の背景」の部分で触れたことだが、ウェルノズルまたは内部ノズルに使 用されたフルートの寿命は幾分限定されたものとなり、且つ、その交換も比較的 コストのかかるものであり、更により重要なことであるが、先ず最初にウェルブ ロック５２の領域内からフルートを取り出さなければならないことから斯かる交 換は比較的困難のものとなる。本発明はインサート３６をウェルブロック５２の 喉部 の所定位置に簡単に落ちるようにし、且つ、フルートを含まない中央孔を有する 標準のコレクタノズル（図２に示したノズル４６等の）を使用することにより上 記の難点を排除するようにしている。インサート３６（従来のフルート付きのコ レクタノズルの寿命と同様の寿命を有すると考えられる）の交換が必要な場合に は、使い古しのインサート３６を単にウェルブロック５２の喉部から持ち上げて 、それと交換するインサートを該喉部の所定位置に落とし込めば良い。従来の装 置とは異なり、上記のインサート３６ではほんの少しの遅れだけで計量ノズル組 立体を初期の作動準備態勢に戻すことが可能となる。 インサート３６については更に図３、図４、図４ａ、図７及び図７ａを参照し て説明をする。図３の示したインサート３６はベース８２及び上部縁８４を有し た外壁を備えたハウジングと組み合わされて図示されている。図４及び図７に示 したインサート３６はウェルブロック５２の喉部に簡単に落とされ、作動可能な 状態に配置されてウェルブロック５２の水平面上方にある溶融金属に直接接触す る。図４及び図７に示したインサート３６は該インサート３６を貫通する中央開 口部３６Ａを含んでいる。該開口部３６Ａは円形に図示されているが方形でも、 三角形でもまたはその他の任意の断面形状を有していても良い。インサート３６ は前記開口部３６Ａ内へ伸長して溶融金属が中央開口部３６Ａに到達する以前に 溶融金属流と相互作用する１以上の羽根またはフルート９２を有している。フル ートと溶融金属流との相互作用で渦巻き運動が破壊されて渦流が低減される。イ ンサート３６がハウジングに組み合わされた場合にはインサート３６はその外壁 がベース８２から上部縁８４に向けて伸長するにつれて外側に向かってテーパー を付けられるのが好適である。インサート３６の内壁はインサート３６の上部縁 ８４近傍の位置８８で開始され下方に中央開口部３６Ａ内までテーパーの付いた 下方に弯曲した傾斜部８６を有している。インサート３６はまた平面９０を備え て該インサート３６がウェルブロック５２と同一面に載置されるようにされてい る。しかしながら、所望であるなら羽根９２の頂部は縁８４の頂部より上方へ伸 長していても良い。インサート３６は更にインサート３６の第１部分を垂直に貫 通するフルート９２を備えている。 図４ａに示した如く、インサート３６はハウジングなしであっても良い。ハウ ジングなしのインサート３６はウェルブロック５２の内壁と係合するように構成 された下方部分９４を含んでいる。該インサート３６の下方部分９４は底部縁９ ６から中間部分９８まで外側に向かってテーパーを付けられているのが好適であ る。インサート３６の中間部分９８はウェルブロック５２と同一面にあるように されている。図４ａに図示したインサート３６は２枚または４枚の羽根を備える ように構成するのが好適であるかも知れない。４枚以上の羽根９２を使用しても 良いが羽根をそれ以上追加しても羽根１枚当たりの螺旋流または渦流に関しての 改善は低減してくる。 図４に示した如く、フルート９２は溶融金属が開口部３６Ａに到達する前に溶 融金属の螺旋流と干渉する。フルート９２は渦流即ち溶融金属の渦巻きまたは円 形運動を低減且つ効果的に排除する渦流防止手段として作用し、該装置がない場 合には溶融金属表面に位置したスラグを溶融金属流に向けて且つ該金属流内へ引 き込み混入する力が生じてしまう。 フルート９２は乱流の発生を防止して溶融金属の非乱流の層状流をもたらす。 本発明によりもたらされる層流（図１に１２Ａで示してある）はフルートの付い た構成を有していなく且つ望ましくないスラグまたはその他の異物を鋳型または タンディッシュ内へ伴入して最終鋳造製品に瑕疵を生じてしまう従来技術のノズ ルに関係した渦流及び螺旋流を実質的に低減する。 本発明の渦流防止手段は取鍋１６内の溶融金属１４と直接接触し且つ計量組立 体の流入口に配置されるが、従来の渦流防止装置は計量組立体のコレクタノズル 内の流出口または上部及び下部ウェルノズル流入口内に配置されていた。 代替の計量組立体は図１１に図示した修正ストッパロッド２８を使用してタン ディッシュからの渦流を更に低減するようにしても良い。修正ストッパロッド２ ８は前記のストッパロッド２８の先端またはベース近傍に羽根９２を含んでいる 。修正ストッパロッド２８はストッパロッド２８のベース２８Ｂの円周の回りに 均等に隔置された２枚、４枚またはそれ以上の羽根を含んでいても良い。好適な 構造ではストッパロッド２８のベース２８Ｂの円周の回りに４枚の羽根９２を備 えている。 本発明の別の実施例は渦流抑制インサート１７と組み合わされたストッパロッ ド２８を備えている。渦流抑制インサート１７は開口部３６Ａに向かって伸長し て溶融金属が該開口部３６Ａに到達する以前に溶融金属と相互作用する１枚以上 の羽根９２を有していることを特徴とする。羽根９２が溶融金属流と相互作用を することにより渦巻き作用を破壊して渦流を低減する。 本発明の更に別の実施例は修正サブエントリシュラウド３２と組み合わされた ストッパロッド２８を備えている。修正サブエントリシュラウド３２を図１３に 図示してある。サブエントリシュラウド３２を溶融金属と係合するように構成さ れた羽根を備えるように修正してある。溶融金属がタンディッシュから鋳型内へ 流入するためにストッパロッド２８はサブエントリシュラウド３２との着座係合 状態から垂直に持ち上げられなければならない。 当業者には羽根９２なしのストッパロッド２８が金属流し込み容器内の渦流効 果を抑制するものと伝統的に信じられていた。しかしながら、かなりの量の表面 物質（空気）が従来のストッパロッド装置を用いた流出ノズル内へ依然として渦 となって吸い込まれて行くのが判明した。図１１に示すようにストッパロッド２ ８の先端またはベース近傍において該ストッパロッド２８に羽根９２を追加した 結果、修正ストッパロッド２８を用いた溶融金属流し込み箱内に残存する渦流の １００パーセントが抑制される。新たな羽根の形態を取ったストッパロッドシー トの回り及び／またはサブエントリシュラウド３２の頂部においてタンディッシ ュ底部１７に羽根１９を追加することでも渦流が抑制される。 インサートの形態を取る装置の使用が本発明の渦流防止手段として作用すると 説明してきたが、上記に説明したフルートと異なる形式を有するその他の装置を 本発明を実施するうえで使用して良いことを認識しておく必要がある。例えば、 三角形、矩形、波状またはその他の形状にされた延長部が溶融金属の流れの一部 を阻止して渦流防止効果が達成されるならば斯かる形状の延長部を使用すること も可能である。本発明のその他の実施例は溶融金属を層流として鋳型へ流出する が、図５乃至図１０を参照して斯かる実施例について更に説明する。 図６及び図７にハウジングを組み合わせた修正インサート３６を示す。該イン サート３６は互いに直角に配置され且つ半円形に構成された上方部を有した一対 の羽根９２を備えている。該羽根９２の上方部の半円形の構成により該羽根９２ と溶融金属との間の相互作用が図３及び図４に示した構成より大きくなる。修正 インサート３６は更に外壁がベース８２から上部縁８４まで伸長する流出口８０ （図示なし）を備えている。修正インサート３６の内壁は上部縁８４近傍の位置 ８８において開始する下方傾斜部８６（図７では見えないが図４の類似の構造で は見ることが可能な）を有している。図７ａはハウジングのない修正インサート ３６を例示する。該ハウジングなしインサート３６は半円形に構成された上方部 を有する２枚、４枚またはそれ以上の羽根を備えるように構成されるのが好適で ある。 修正インサート３６は更に該修正インサート３６がウェルブロック５２に同一 面に載置されるのを可能とする平面９０を備えている。図７ａに示したインサー ト３６に関して言えば、中間部９８はウェルブロック５２と同一面上にある。図 ６及び図７では羽根９２は外側縁８４を超えて伸長するように図示されているが 、修正インサート３６は更に図８に示す如く１枚以上の羽根９２を外側縁で終結 させるが依然として許容レベルの渦流低減を達成できるように修正することが可 能である。同様に、図３及び図４に示したインサート３６を同様な方法で図９に 示した如く修正することが可能である。 更に別の実施例を図１０に示す。図１０に示したインサート３６は中央開口部 ３６Ａ内へ伸長する複数の羽根９２を含んだノズルインサートと、中央開口部３ ６Ａを完全に横断して伸長して該開口部を貫通して流れる溶融金属の一部を阻止 する１枚の羽根９２との組み合わせを備えている。前記羽根９２は溶融金属の流 れを阻止して所望の渦流防止効果が達成できるのであれば矩形、三角形、波形ま たは半円形のいずれの形状にすることが可能な上方部を備えている。 既に説明した如く、図１は従来技術の溶融金属流し込み装置に類似した装置１ ０を示している。しかしながら、従来技術の溶融金属鋳造装置とは異なり、該装 置１０はまた取鍋１６から流出する溶融金属路内にフルートの付いたノズルを有 している。取鍋１６内にフルート付きのノズルを配置することで該ノズルがない 場合にはスクラップとして取り扱われる溶融金属の量を減らすことができ、これ によりスクラップ金属の再処理に関係する付随コストを低減することが可能とな る。 より詳細には、取鍋１６及びタンディッシュ１８の双方にフルート付きのノズ ルを有したまたはタンディッシュ１８のみにフルート付きのノズルを有した構成 に利用できる典型的な流し込み工程では約２５０乃至４００トンの鋼が処理され る。典型的には、２５０乃至４００トンの鋼をタンディッシュ１８のみにフルー ト付きノズルを備えた装置に流し込む場合には、取鍋１６の溶融金属２０の表面 に存在するスラグが渦流を開始して取鍋１６からタンディッシュ１８へ流出する 溶融金属内へ混入する。これが発生すると、取鍋１６からの溶融金属の流出が停 止される。溶融金属の２乃至４パーセントまたは約４，５３６乃至１４，５１５ キロ（１０，０００乃至３２，０００ポンド）の溶融金属が取鍋１６内に残存す るのが典型的である。この量の金属が取り除かれて再溶融される。スクラップ金 属の再溶融コストはトン当たり約１００米国ドルであるから、約４，５３６乃至 １４，５１５キロ（１０，０００乃至３２，０００ポンド）の金属の戻し加熱コ ストはそれぞれ５００米国ドルから１，６００米国ドルの再溶融コストを必要と することとなる。本発明は、本発明による利点がない場合に取鍋１６内に生じる かも知れない渦流状態を低減する手段を提供することによりスクラップ金属の量 を約４，５３６乃至１４，５１５キロ（１０，０００乃至３２，０００ポンド） の範囲から約４５３キロ（１０００ポンド）の量へ低減する。 スクラップ金属の量を１ヒートに付き約４，５３６キロから約４５３キロへ低 減することで１ヒートに付き約４５０米国ドルの節約が可能となり、これは約４ ，０８２キロ（９０００（１０，０００−１，０００）ポンド）のスクラップ金 属を再加熱するためのコストに相当し、これが不必要にされる。この値は１ヒー トに付き約１，５５０米国ドルまで上昇し、この時には約１４，０６１キロ（３ １，０００（３２，０００−１，０００）ポンド）のスクラップ金属の再加熱が 不要となる。 溶融金属流し込み装置の取鍋内にフルート付きノズルを設けることにより本発 明を実施すれば、かなりのコスト面での利益を生むことができるにもかかわらず 、実質的に瑕疵のない鋳造製品が得られるという点に留意する必要がある。 更に、本発明は金属鋳造作業に障害を与えて来た問題点を解決するものである 。この解決方法は何ら問題なく実施できるものであり、その効果はかなりのもの で ある。 更に、本発明は容易に既存の計量組立体に組付けられる単一片、より詳細には インサートを提供して、既存の取鍋に問題なく後付けできるようにして本発明の 利点を有した溶融金属流し込み装置を提供する。 これまでに説明して来た溶融金属流し込み装置は取鍋１６及びタンディッシュ １８の各々にフルート付きのノズル備えているが、該装置１０では本発明の利点 を享受するには取鍋１６にのみフルート付きノズル装置を設ければ良い点に留意 する必要がある。更に、斯かる構成ではタンディッシュ１８は溶融金属の流出を 制御するまたは流出する溶融金属の流れを指向するノズルのみを有していれば良 く、図２のスライドゲート組立体５８等のＯＮ−ＯＦＦ制御装置は必要ない。 更に、図２の計量組立体１２をインサート３６及びノズル部分４２、４４、４ ６及び４８を備えていると説明してきたが、ノズル部分４２及び４４を１つのノ ズル部分に統合することが可能であることを理解する必要がある。 本発明はビレット、ブルーム、スラブ及びストリップ等の金属製品の連続鋳造 に最も良く適している。しかしながら、本発明はまたインゴットのアップヒルテ ィーミング（ｕｐｈｉｌｌ ｔｅｅｍｉｎｇ）または上つぎ鋳造にも有益である 。更に、本発明をその他の金属鋳造作業に使用することが可能である。 本発明はその趣旨を逸脱することなくその他の特定の態様で実施して本質的な 特性を得ることが可能であり、従って、本発明の範囲に示している如く、前記の 明細書よりは寧ろ添付の特許請求の範囲を参照すべきものである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 流防止インサートは前記中央開口部を横断して伸長して 該開口部を流通する溶融金属と相互作用する少なくとも １枚の羽根を備える。渦流防止インサートは前記中央開 口部の流入領域に配置される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．溶融金属が通過する中央開口部を有した流出オリフィスを含んだ金属流し込 み容器用の渦流防止手段において、前記中央開口部を横断して伸長して該開口部 を流通する溶融金属と相互作用する少なくとも１枚の羽根を備えており、且つ、 前記中央開口部の流入領域に配置されることを特徴とする金属流し込み容器用の 渦流防止手段。 ２．スライドゲートバルブ及び渦流防止手段の組み合わせにおいて、該スライド ゲートバルブが流入口と、流出口と、該流入口と流出口との間に伸長して溶融金 属が流通する通路を画成する開口部と、該開口部の少なくとも一部を選択して閉 鎖するスライド機構を有しており、前記渦流防止手段が前記流入口に隣接した前 記開口部内に配置され且つ該開口部を横断して伸長して該開口部を流通する溶融 金属と相互作用する少なくとも１枚の羽根を備えていることを特徴とするスライ ドゲートバルブと渦流防止手段との組み合わせ。 ３．前記渦流防止手段が前記スライドゲートバルブから分離自在のインサートを 備えていることを特徴とする請求項２に記載の組み合わせ。 ４．（ａ）第１の所定の寸法にされた第１の溶融金属保持流し込み箱と、 （ｂ）前記第１の所定の寸法より小さい第２の所定の寸法にされ且つ前記第１の 溶融金属保持流し込み箱から溶融金属流を受容するように該第１の溶融金属保持 流し込み箱に対して位置決めされた第２の溶融金属保持流し込み箱と、 （ｃ）前記第１の溶融金属保持流し込み箱の底部領域に配置された第１の溶融金 属流出制御手段と、 （ｄ）前記第１の溶融金属流出制御手段の流入部に配置され且つ前記溶融金属保 持流し込み箱内の溶融金属と直接接触し、中央開口部と、溶融金属が該中央開口 部を流通する時に該溶融金属と相互作用して渦流を低減する少なくとも１枚の羽 根と、を有した渦流防止手段と、 （ｅ）前記第２の溶融金属保持流し込み箱の底部領域に配置されて溶融金属の鋳 造鋳型への流出を制御する第２の溶融金属流出制御手段と、 を備えたことを特徴とする溶融金属流し込み装置。 ５．前記第１及び第２の溶融金属流出制御手段の各々がそれぞれ第１及び第２の 溶融金属保持流し込み箱から流出する溶融金属の流速決定する作用するように結 合されたスライドゲート機構を備えていることを特徴とする請求項４に記載の溶 融金属鋳造装置。 ６．保持流し込み箱からの溶融金属の流出を制御する計量組立体において、 （ａ）該計量組立体の流入口に作用するように配置され且つ前記流し込み保持箱 内の溶融金属と直接接触をするインサートを含み、前記インサートが流入部及び 流出部を備え、且つ中央開口部と、該中央開口部を横断して伸長して溶融金属が 該中央開口部内に流入するとき該溶融金属と相互作用をして渦流を低減する少な くとも１枚の羽根とを備えた前記第１の部分と、 （ｂ）前記インサートの前記流出段に整合して配置され且つ前記第１の中央開口 部を補間する寸法を有した第２の中央開口部を有した第２の部分とを備えている ことを特徴とする計量組立体。 ７．前記第２の部分が更に該第２の部分に作用するように結合され且つ前記計量 組立体から流出する溶融金属の流速を制御するスライドゲート組立体を備えてい ることを特徴とする請求項６に記載の計量組立体。 ８．前記第２の部分が （ｉ）前記第１の部分に対して位置決めされた固定ノズルと、 （ii）前記第１の中央孔を補間する寸法を有し且つ該中央孔と整合した孔を備え たノズル部を有する固定プレートと、 （iii）前記第１の中央孔を補間する寸法を有し且つ該中央孔と整合した孔を備 えたノズル部を有する可動プレートと、 （iv）前記可動プレートに結合され且つ外部源に応答して前記可動プレートの前 記ノズルを前記第１の中央孔と整合した位置及び整合の外れた位置に位置決めす る可動手段とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の計量組立体。 ９．（ａ）第１の所定の寸法にされた第１の溶融金属保持流し込み箱と、 （ｂ）前記第１の所定の寸法より小さい第２の所定の寸法にされ且つ前記第１の 溶融金属保持流し込み箱から溶融金属流を受容するように該第１の溶融金属保持 流し込み箱に対して位置決めされた第２の溶融金属保持流し込み箱と、 （ｃ）前記第１の溶融金属保持流し込み箱の底部領域に配置された第１の溶融金 属流出制御手段と、 （ｄ）前記第２の溶融金属保持流し込み箱の底部領域に配置されて溶融金属の鋳 造鋳型への流出を制御する第２の溶融金属流出制御手段と、 （ｅ）前記第２の溶融金属流出制御手段の流入部に配置され且つ前記第２の溶融 金属保持流し込み箱内の溶融金属と直接接触し、中央開口部と、溶融金属が該中 央開口部を流通する時に該溶融金属と相互作用して渦流を低減する少なくとも１ 枚の羽根を有した渦流防止手段とを備えたことを特徴とする溶融金属流し込み装 置。 １０．溶融金属が流通する中央開口部を有する流出オリフィスを含んだ金属流し 込み容器用の渦流防止手段において、ハウジングと、前記中央開口部を横断して 伸長して該開口部を流通する溶融金属と相互作用する少なくとも１枚の羽根とを 備えており、且つ、前記中央開口部の流入領域に配置されることを特徴とする金 属流し込み容器用の渦流防止手段。 １１．溶融金属が流通する中央開口部を有した流出口を有するタンディッシュ用 の渦流防止手段において、該中央開口部を横断して伸長して該開口部を流通する 溶融金属と相互作用する少なくとも１枚の羽根を備え前記中央開口部の流入領域 内に配置されることを特徴とするタンディッシュ用の渦流防止手段。 １２．前記中央開口部が外周により画成され且つ少なくとも１枚の羽根が前記中 央開口部の前記外周を超えて伸長することを特徴とする請求項１１に記載の渦流 防止手段。 １３．少なくとも１枚の羽根が半円形の上方部を有することを特徴とする請求項 １２に記載の渦流防止手段。 １４．一対の羽根が前記中央開口部を横断して伸長して該中央開口部を流通する 溶融金属と相互作用することを特徴とする請求項１２に記載の渦流防止手段。 １５．前記一対の羽根が半円形の上方部を有することを特徴とする請求項１４に 記載の渦流防止装置。 １６．（ｆ）第１の所定の寸法にされた第１の溶融金属保持流し込み箱と、 （ｇ）前記第１の所定の寸法より小さい第２の所定の寸法にされ且つ前記第１の 溶融金属保持流し込み箱から溶融金属流を受容するように該第１の溶融金属保持 流し込み箱に対して位置決めされた第２の溶融金属保持流し込み箱と、 （ｈ）前記第１の溶融金属保持流し込み箱の底部領域に配置された第１の溶融金 属流出制御手段と、 （ｉ）前記第２の溶融金属保持流し込み箱の底部領域に配置されて溶融金属の鋳 造鋳型への流出を制御する第２の溶融金属流出制御手段と、 （ｊ）前記第１の溶融金属流出制御手段及び前記第２の溶融金属流出制御手段の 双方の流入部に配置され且つ前記第１及び第２の溶融金属保持流し込み箱内の溶 融金属と直接接触し、中央開口部と、溶融金属が該中央開口部を流通する時に該 溶融金属と相互作用して渦流を低減する少なくとも１枚の羽根を有した渦流防止 手段とを備えたことを特徴とする溶融金属流し込み装置。 １７．金属流し込み容器と、ストッパロッド組立体と、渦流防止手段との組み合 わせにおいて、前記流し込み容器が流入部と、流出部と、該流入部と流出部との 間に伸長し且つ溶融金属が流通する通路を画成する開口部と、該開口部を流通す る溶融金属の流れを選択して制御するストッパロッド組立体とを備えた流し込み オリフィスを有し、前記渦流防止手段が前記流入部に隣接した前記開口部内に配 置され且つ該開口部内へ伸長して該開口部を流通する溶融金属と相互作用する少 なくとも１枚の羽根を備えていることを特徴とする金属流し込み容器と、ストッ パロッド組立体と、渦流防止手段との組み合わせ。 １８．金属流し込み容器と、ストッパロッド組立体との組み合わせにおいて、前 記流し込み容器が流入部と、流出部と、該流入部と流出部との間に伸長し且つ溶 融金属が流通する通路を画成する開口部と、該開口部を流通する溶融金属の流れ を選択して制御するストッパロッド組立体とを備えた流し込みオリフィスを有し 、前記ストッパロッドが前記流入部へ進入する溶融金属と相互作用をして流し込 み中の溶融金属の渦流を抑制する少なくとも１枚の羽根を有していることを特徴 とする金属流し込み容器と、ストッパロッド組立体と、渦流防止手段との組み合 わせ。 １９．金属流し込み容器と、ストッパロッド組立体との組み合わせにおいて、前 記流し込み容器が流入部と、流出部と、該流入部と流出部との間に伸長し且つ溶 融金属が流通する通路を画成する開口部と、該開口部を流通する溶融金属の流れ を選択して制御するストッパロッド組立体とを備えた流し込みオリフィスを有し て前記流入部へ進入する溶融金属と相互作用をして流し込み中の溶融金属の渦流 を抑制し、前記流入部が該流入部を流通する溶融金属の渦流を低減する少なくと も１枚の羽根を有していることを特徴とする金属流し込み容器と、ストッパロッ ド組立体との組み合わせ。 ２０．金属流し込み容器と、ストッパロッド組立体と、渦流防止手段との組み合 わせにおいて、前記流し込み容器が流入部と、流出部と、該流入部と流出部との 間に伸長し且つ溶融金属が流通する通路を画成する開口部と、該開口部を流通す る溶融金属の流れを選択して制御するストッパロッド組立体とを備えた流し込み オリフィスを有し、前記渦流防止手段が前記流入部に隣接した前記開口部内に配 置され且つ該開口部内へ伸長して該開口部を流通する溶融金属と相互作用する少 なくとも１枚の羽根を備え、前記流入部が該流入部を流通する溶融金属の渦流を 低減する少なくとも１枚の羽根を有していることを特徴とする金属流し込み容器 と、ストッパロッド組立体と、渦流防止手段との組み合わせ。