JPS5829181B2 - 溶融金属注出通路を有する耐火部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ビレット、スラブ訃よび分塊類のような鋼製品を連続鋳
造法によって生産する場合、溶鋼は鋳型上部で操作でき
るように設置されているとりべまたはタンプツシのよう
な注入容器の底部から鋳型へと注入される。

製品の品質管理を実施するためには、この鋳型内の溶融
金属の水準がほぼ一定に維持されることが必要である。

この理由で、注入容器と鋳型との間の通路内に流量計量
ノズルを介装することが慣習となっている。

このような計量ノズルは注入容器の底部に通常は取り換
えができるように設置されてｉ−リ、かつ鋳型への溶融
金属の流量を希望通りにする直径を有する流量制限オリ
フィスに終わる円錐形状または球面形状の内壁面を有す
る上部部分を包含している貫通孔からできている。

アルミニウム、マグネシウム、チタン寸たは稀土類元素
の化合物による脱酸鋼すなわちここでは「アルミニウム
キルド」の名で一括して呼ばれる脱酸鋼の連続鋳造法に
釦いて、微量のアルミナ−４たは他の非溶解性酸化含有
物が計量ノズル内の溶融金属注出通路内にたする傾向が
ある。

これらの酸化含有物は流量制御オリフィス内に蓄積して
該ノズル内の孔を縮小させ、それによって最初は鋳型内
の溶融金属を所定のレベルに維持するため鋳造装置の作
動速度を減速することを必要とし、最終的にはノズル孔
の縮小が過大となった時オリフィスの交換を必要とする
ことで鋳造装置の作動に不利な影響を与える。

また、計量ノズルを注入容器に固定しである場合には、
ノズル交換のために鋳造作業は中断されねばならない。

更に、計量ノズルが摺動ゲート弁の一部を構成していれ
ば、１回の連続鋳造の時間内に何回ものノズル交換が必
要とされる卦それがある。

この問題は小量生産設備すなわち直径２５．４ｍｍ以下
のノズル孔を有する計量ノズルを使用せざるを得ないよ
うな小型設備ではさらにきわめて明白である。

すなわち、かかる小型設備に卦いては、小直径のノズル
孔が短時間で閉塞してし１つ結果としてノズルの交換を
頻繁に行わなければならず、従って、連続鋳造を商業ベ
ースでかとなうことは実際上不可能である。

注入用容器の溶融金属注出孔の底部に流量制御用オリフ
ィスを有する薄肉の円板をセメントで接合することによ
って前記問題を軽減することが提案された。

「ウェハース・ノズル」として周知のこのようなノズル
は特開昭４８−９２２２６号として昭和４８年１１月１
１日付で公開された特願昭４７−２４２０８号に開示さ
れている。

しかし、本願出願人は「ウェハース・ノズル」は以下に
述べるいくつかの理由から上述の問題を完全に解決する
ものではないことを知った。

第１に、「ウェハース・ノズル」は注入容器の裏張り材
料である周囲の耐火材料よりはるかに高密度の耐火材料
から形成されているのが普通であるのでこのようなノズ
ルは大きな熱応力を受けることによって急激に劣化しが
ちである。

第２に、これらの計量ノズルを通る溶融金属の流れは主
として注入容器内の溶融金属浴中の乱流性の揺動の結果
か〈乱されることがよくあり、それによってノズルのオ
リフィスを通る溶融金属の流れに不安定を生じかつノズ
ルオリフィスを出る流れにフレイが生じる。

不安定な溶融金属の流れは先行技術の他の装置と比較し
て減少されているとは云え、このノズル上に多少の酸化
含有物の蓄積を生じる。

更に、これらの特性はいずれも溶融金属を空気に長く露
出することのために溶融金属の酸化の原因となる危険を
有する。

本発明は上述の問題を解決することを目的とするもので
ある。

この目的を解するために、本発明は、溶融金属注入容器
の注出用開孔部に装着される本体と、該本体を貫通して
溶融金属注出通路を形成する円筒状の貫通孔と、該貫通
孔の軸線に対し実質上垂直な平坦なディスクと、前記貫
通孔の内周面から半径方向内方に隔り且つ該内周面と同
心的に前記ディスクを貫通して形成されて溶融金属の流
れに縮流を生じさせる貫通開口とを有し、該貫通開口の
内周面の軸方向長さすなわち前記ディスクの厚さが該貫
通開口の直径の２倍より大きくない寸法に作られている
溶融金属注出通路を有する耐火部材に釦いて、前記ディ
スクの上面は前記円筒状の貫通孔の上端から軸方向下方
に隔って配置されて該ディスクの上流側に該貫通孔の上
部部分を形成して、％−リ、該上部部分は、前記容器か
ら受ける乱流動揺を鎮静させて前記貫通開口を通る溶融
金属の流ｆ１．を安定させるように作用する直径／深さ
比を有していることを特徴とする耐火部材を提供する。

次に、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明を説明する目的で、添付図面の第１図には溶融金
属を保持するための一般に広く周知の構成をなす注入用
容器１０の下部が示されている。

本容器１０は耐火物裏張り１４を有する金属殻１２を含
み、容器と裏引張りの各々には注入用容器から溶融金属
を注出するための手段を受は入れるに適した整列した開
孔部１６．１８がその底部に設けられている。

はぼ円筒状のウェル・ブロック（ノズル挿入用スリーブ
）２０が裏張り１４の開孔部１８内に設置され、かつ上
部終縁では上方へと広がる円錐形の凹み２４で終る貫通
孔２２を有してしる。

この貫通孔２２は注入容器の内部と連絡してｚ−ｂかつ
本容器からの溶融金属注出通路の一部を形成してめる。

図示実施例に釦しては、通常の構造のストッパー（棒）
２６が注出通路を開閉するように配置されている。

本発明によって構成された耐火性いノズル挿入物２８は
ウェル・ブロック２０の貫通孔２２内に自体を装着する
手段を備えている。

すなわち、第２図１よび第３図で最も明かに図示される
ごとく、ノズル挿入物２８は一般に中空円筒形の輪廓を
有する本体を有している。

この本体は小径の下方部分３０と大径の上方部分３２と
から戒り、これらの２つの部分３０．３２間には環状の
段部すなわち肩部３４が形成され、この肩部がウェル・
ブロック２０内の段部に係合するようになってしる。

しかし、図示されている段差をもつ肩部３４とは別の手
段を容器内にノズル挿入物２８を装着するため代替手段
として用いてもよいことを理解すべきである。

ウェル・ブロック２０内にノズル挿入物２８を固定する
にはなるべくはセメント使用か類似のもの（図示されず
）によって実施される。

ノズル挿入物２８の本体は容器からの溶融金属の注出通
路を形成するように相互連通している下部部分３６と上
部部分３８とを有する同軸の貫通孔を有している。

以下に釦いて「環状フランジ」またば「フランジ部分」
と呼ぶ比較的薄肉のディスク４０が注出通路の内周面か
ら半径方向内方にかつ軸線に対し横向に張り出すように
、ノズル挿入物２８の注出通路内に一体物として形成さ
れる。

図示のととく、フランジ部分４０は貫通孔の下部部分３
６と上部部分３８とい間の仕切部分を構成するように貫
通孔の上下両端の中間に配置されている。

貫通開口４２がフランジ部分４０を貫通して設けられて
流量制限オリフィスを形成している。

フランジ部分４０は実用上可能なかぎり薄肉に形成され
るが、いかなる場合にも流量制限オリフィス４２の直径
の２倍以上の肉厚を有するべきでない。

フランジ部分４０の上面４４はオリフィス４２の人口縁
４８が鋭いふちであるように形成されている。

好適な実施態様にあ・いては上面４４はオリフィス４２
の軸線に対し実質的に直角にかつ該オリフィスの内壁面
に対しても直角に形成されている。

オリフィス４２の内壁面は必要に応じて下方に向って末
広がりすることも可能だが、このような形状が採用され
れば人口縁４８は急激な浸食を受けがちであり、従って
、このような形状は多くの場合好ましいように思われな
い。

溶融金属、特にアルミニウムキルド鋼、を前記のごとく
容器から注出する注出通路を形成する場合に以下のよう
な利点が得られる。

第１に、流量制限オリフィス４２は前述のように薄肉の
環状フランジ部分内に設けられているから、流出通路が
含有酸化物によって閉塞される危険が実用上の目的では
排除される。

この利点は、薄肉環状フランジ部分４０にあ・いてはオ
リフィス４２の長さ／直径比が２以下であるので、オリ
フィス４２の人口を画定する鋭い縁が第１図の流れ線で
示されるように流出溶融金属の流れを通常「縮流」と呼
ばれティる現象を発生させることによって収縮させると
いう事実から導き出される。

この流れ線の収縮はフランジ部分４０の上面４４がオリ
フィス４２の軸線に直角なのでオリフィスに向って流れ
る溶融金属流にはオリフィスの軸心に向う大きな速度が
与えられるという事実によって強められる。

オリフィス４２の内周面の長さく軸方向寸法）は収縮さ
れた溶融金属流が元の直径に戻る１での距離より小さい
から、オリフィス４２の内周面に対する流出溶融金属の
接触がなく、従って、含有酸化物の付着可能の壁面に隣
接していかなる境界層も形成されない。

「縮流」の生成を確実にするため、オリフィス４２の軸
線に直角な上面４４の外径はオリフィス４２の直径の約
１．４倍を下部わらず、しかも、５倍を越えず、好１し
くは、オリフィス直径の約２倍の寸法に選定されるべき
である。

その上に、流量制限オリフィス４２を有するフランジ部
分４０の肉厚が薄いので熱容量が小さいから容易に加熱
され、溶融金属の過大な熱損失が防止されるからフラン
ジ部分４０に対する溶融ｆＪ（ｒ）凝固付着が発生しな
い。

貫通孔の上部部分３８がフランジ部分４０上に重ね合わ
せられた直円筒として形成されている事実から導き出さ
れるモラ一つの利点は、オリフィス４２の直上流に井戸
状の深い鎮静空間が形成されるということである。

この深い空間は２重の目的を提供している。

第１に、例えば追加の溶融金属を供給用とりべないし類
似のものから注入用容器へと注湯する結果として注入用
容器内の溶融金属浴中に発生する乱流性動揺を前記深い
鎮静空間が鎮静させる作用をする。

この深い鎮静空間は、ノズル挿入物２８内の貫通孔の上
部部分３８の直径がその深さの３倍を越えない値に保た
れる限りに訃いては、悪影響をもたらす乱流動揺を鎮静
させてオリフィス４２を通る溶融金属の流れを安定させ
る。

この直径／深さ比は約２であることが好ましい。

第２に、ノズル挿入物２８内の貫通孔の上部部分３８の
下部とフランジ部分４０の上面４４とにより狭１れた空
間（この空間はオリフィス４２を取り囲んでいるがこの
オｌ］フイス４２から適当ニ離れている）に卦いては溶
融金属の流れは比較的停滞しているので、この空間に酸
化含有物が沈澱し易し。

溶融金属の流出通路のこの区域の寸法関係を上記のよう
に選定することによって、該空間の容積を酸化含有物を
収容するに十分な大きさとすることが出来るσ）で、酸
化含有物がオリフィス４２へ流入しないように出来る。

図示のごとく、前記貫通孔の下部部分３６は上部部分３
８の直径と比較して幾分小さい直径に形成されている。

貫通孔の下部部分３６の直径をこのようにしたことによ
って、フランジ部分４０がその底面から支持されること
になる。

しかし、この貫通孔の下部部分３６の内壁面はオリフィ
ス４２の出る溶融金属の流れと接触する表面を形成する
ほどオリフィス４２の下部縁４９に近接して配置される
べきでない。

第４図は連続鋳造設備と結合して利用されているタンデ
ィラン５０用の摺動ゲート弁装置に適用されている本発
明のノズル挿入物２８の好適な応用例を図示している。

底部部分が図示されてしるタンテイツシ５０は耐火性裏
張り５４を有する金続殻５２を有してしる。

タンデイツシからの溶融金属注出通路はウェル・ブロッ
ク５８内の貫通孔５６によって形成されてしる。

６０で全体を示されている摺動ゲート弁装置は取り付は
板６２によっテタンディツシの底部に取り付けられてい
る。

この型式の摺動ケート弁装置はアメリカ合衆国特許第３
７７９４２４号に詳述されている。

この弁ｇＭはウェル・ブロック５８の貫通孔５６と整合
する開口６６を有する固定上板６４とこの上板６４の下
方に設置されて金属ケース入り耐火板すなわちゲー）７
０．７０ａを摺動案内する１対の平行なレールとを有す
る。

ゲート７０と７０ａとは流体モータ７４、ラム７６と作
動棒７７から成る液正機械を使用して固定上板の開口６
６の下の位置へ進退操作される。

７０として示されるゲートは開口を有して卦らず、従っ
て所定の位置につくと溶融金属がタンデイツシ５０から
流出できないように働らく。

７０ａとして示される他のゲートはタンデイツ７からの
溶融金属の注出通路を形成する軸方向の貫通孔７８を有
している。

第４図に示されるごとく、すべりゲート７０ａの貫通孔
７８は前記第１図、第２図１よび第３図と関連して記述
されたのと類似の構成のノズル挿入物２８を内部に装着
するための肩部を形成する段部を有している。

０．０３ないし０．０５重量係のアルミニウムを含有す
る２００）ン規模の鋼浴が直径３４．９ｍｍの流量制限
オリフィスを有する前記のようなノズル挿入物２８を有
する摺動ゲート弁を装着したタンプツシから連続鋳造機
をつかって鋳造された。

鋳造作業は全鋳造時間が特に６０分間あるいはそれ以上
の継続時間全体を通して実質的に一定の鋳造速度で行わ
れた。

対照的に、上述と同様の摺動ゲート弁装置で従来の注出
ノズルを使用した場合には鋳造速度が途中から急激に低
下する（僅か１０分間の鋳造時間内に鋳造速度で３０．
５ｃｍ／分から３８．１ｃｍ／分１で速度低下した）。

前者の場合の改良された性能は酸化含有物の付着蓄積が
上述のノズル挿入物２８の使用によって得られるもので
あることが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって構成されている耐火部材を装着
した下注ぎ容器の１部分の垂直断面図であり、第２図は
本発明−の耐火部材の拡大縦断面図であり、第３図は第
２図の耐火部材の平佃図であり、第４図は本発明の耐火
部材を装着された摺動ゲート弁装置を有するタンデイツ
シの１部分の垂直断面図である。 ２０・・・ウェル・ブロック、２８・・・ノズル挿入物
、３６・・・貫通孔の下部部分、３８・・・貫通孔の上
部部分、４０・・・薄肉環状フランジ（ディスク）、４
２・・・オリフィス（貫通開口）、４４・・・４０の上
面、４８・・・４２の入口縁、５８・・・ウェル・ブロ
ック、６０・・・摺動ゲート弁装置、５６・・・貫通孔
、７０・・・ゲート、７０ａ・・・ゲート、７８・・・
貫通孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属注入容器の注出用開孔部に装着される本体
   ２８と、該本体を貫通して溶融金属注出通路を形状する
   円筒状の貫通孔と、該貫通孔の軸線に対し実質上垂直な
   平坦なディスク４０と、前記貫通孔の内周面から半径方
   向内方に隔り且つ該内周面と同心的に前記ディスク４０
   を貫通して形成されて溶融金属の流れに縮流を生じさせ
   る貫通開口４２とを有し、該貫通開口の内周面の軸方向
   長さすなわち前記ディスク４０の厚さが該貫通開口（Ｄ
   ｉ径の２倍より大きくない寸法に作られている溶融金属
   注出通路を有する耐火部材に釦いて、前記ディスク４０
   の上面４４は前記円筒状の貫通孔の上端から軸方向下方
   に隔って配置されて該ディスクの上流側に該貫通孔の上
   部部分を形成して釦り、該上部部分は、前記容器から受
   ける乱流動揺を鎮静させて前記貫通開口を通る溶融金属
   の流れを安定させるように作用する直径／深さ比を有し
   ていることを特徴とする耐火部材。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の耐火部材に釦いて、
   前記貫通孔の上部部分が前記貫通開口４２の直径の１．
   ４倍を下廻わらない直径を有することを特徴とする耐火
   部材。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の耐火部材に釦いて、
   前記貫通孔の上部部分の直径／深さ比が３より大きくな
   いことを特徴とする耐火部材。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の耐火部材に釦いて、
   前記貫通孔の上部部分の直径が前記貫通開口４２の直径
   の５倍を越えないことを特徴とする耐火部材。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の耐火部材に公いて、
   前記貫通孔の上部部分の直径が前記貫通開口４２の直径
   の約２倍であることを特徴とする耐火部材。