JPWO2007136034A1 - 上部ノズル一体型プレートとその分離方法 - Google Patents

Abstract

上部ノズルと上部プレート間の接合部厚みを適正に保つことができ、しかも使用後は上部ノズルと上部プレートとを簡単に外すことができる上部ノズルと上プレートを一体化した上部ノズル一体型プレートを提供する。上部ノズル１の下端部においては、メタルケース４は上部ノズル１のアルミナカーボン質耐火物に沿って内側に曲げられて金属部を形成し、このメタルケース４の内側に曲げられた金属部を形成した部分の長さは１５ｍｍである。このメタルケースと耐火物との間には約０．５ｍｍの厚みでモルタル５が充填されている。上部プレート２の突出部２１に対して、上部ノズル１の下部の凹部１１がモルタル５を介して嵌合され、お互いのメタルケース４同士は接触している。そして、その周囲の複数ヶ所が溶接６により固定されている。

Description

本発明は、タンディッシュや取鍋の底に取り付けられて溶鋼の流量を制御するために使用されるスライディングノズル装置の上部ノズル一体型プレートに関する。

スライディングノズル装置は、それぞれがノズル孔を有する複数の耐火物が高圧で挟まれた状態で装着され、これらの耐火物のうち１つ以上を摺動させることによって、耐火物相互を連通するノズル孔の開度を調整することで溶鋼の流量制御を行うものである。

このスライディングノズル装置は、タンディッシュに取り付けられる場合には、中間プレートを使用しないタイプもあるが、通常、上から順に、上部ノズル、上部プレート、中間プレート、下部プレート、そして下部ノズルの５つの耐火物が配置されている。

これらの耐火物のスライディングノズル装置への取付けには、オンライン作業とオフライン作業とがある。オンライン作業とは、タンディッシュの底に設けたスライディングノズル装置をその場（オンライン）で金枠を開いて耐火物を取り付ける作業方法である。オフライン作業とは、タンディッシュに対して着脱可能に取り付けられたスライディングノズル装置（着脱式スライディングノズル装置）ごと交換する作業方法であって、耐火物はタンディッシュとは離れた場所（オフライン）で交換される。

オンラインで耐火物をスライディングノズル装置へ取り付ける作業手順は、下記手順で行われる。まず、タンディッシュ内のノズル受けれんがの内孔内に、外周にモルタルを塗布した上部ノズルを挿入する。そして、上部プレートを上部ノズルの下端部に目地材を介して押し付けてスライディングノズル装置の金枠へ固定する。その後、中間プレートと、下部プレートとをスライディングノズル装置の金枠へ固定し、最後に、下部ノズルを目地材を介して下部プレートに押し付けてバイヨネット等で固定する。

そして上部ノズルと上部プレートとの間および下部プレートと下部ノズルとの間に定形目地材やモルタル等の目地材を配置するが、この目地材の厚みを、好ましくは±１ｍｍの管理幅内に精度良く管理しておく必要がある。

しかしながら、ノズル受けれんがの位置や内孔寸法、上部ノズルの外径寸法、上部ノズルの外周へのモルタル塗布量、モルタルの固さ等の変動要因があって、とくに、上部ノズルと上部プレートとの間の目地厚がバラツキやすい問題がある。目地厚みが小さくなりすぎると使用時に隙間が発生しやすくなり、目地厚みが大きすぎると目地部の損耗が大きくなり漏鋼の危険性が高まる。

他方において、耐火物の種々の交換方法が従来から提案されている。例えば、プレートをオフラインで交換する方法としては、特許文献１には、取鍋外殻に設けた固定盤に対して、固定プレートと摺動プレート支持板に固定された摺動プレートとをプレートハンドリングロッドによって保持しながら交換する方法が記載されている。

また、特許文献２には、スライドバルブ交換設備によって、タンディッシュの底に設けたスライドバルブケースごと交換する着脱式スライディングノズル装置も提案されている。この特許文献では、上部ノズルを除く耐火物すなわちスライドバルブ（プレート）及び下部ノズルがスライドバルブケースと同時に交換される。このスライドバルブケースは、交換台車に取り付けられたクランプアームで把持され引き抜かれ、新しい耐火物を装着したスライドバブルケースに交換される。

この耐火物の交換の場合、オンラインでの交換は勿論、オフラインで耐火物を交換する際にも、上部ノズルと上部プレートとの目地厚みを精度良く管理することが難しい。

このため、特許文献３には、上部ノズルと上部プレート間に目地を有さない両者を一体化した上部ノズル一体型プレートが提案されている。この上部ノズル一体型プレートは、タンディッシュのように上部ノズルと上部プレートとを同時に交換する場合には好適であるが、使用を繰り返すうちに上部ノズルが溶融金属容器内に強固に固着してしまう問題がある。このため、この上部ノズル一体型プレートを特許文献２に記載の交換方式に適用した場合にはスライディングノズル装置をタンディッシュから外すことが困難になってしまう問題がある。またこの上部ノズル一体型プレートを特許文献１の固定金枠が離れないタイプへ適用した場合には、この構造全体を外そうとしても、プレート部が邪魔になり引き抜くことが困難となってしまう。
特開平５−３１８０６１号 特開平６−０００６０２号 特表平５−５０７０２９号

本発明は、スライディングノズル装置において、使用中、上部ノズルと上部プレート間の接合部厚みを適正に保つことができ、しかも使用後は上部ノズルと上部プレートとを簡単に外すことができる上部ノズルと上部プレートを一体化した上部ノズル一体型プレートを提供する。

スライディングノズル装置において、上部ノズルと上部プレートとの間を完全に固定するのではなく、耐火物の装着時には外れず使用後に容易に外れる程度の接着力で固着することによって、使用後は上部ノズルと上部プレートとを簡単に外すことができることに着目した。

すなわち、本発明の上部ノズル一体型プレートは、使用後に上部ノズルと下部プレートとを分離して溶融金属容器から取り外すことができる上部ノズル一体型プレートであって、下端部に金属部を有する上部ノズルと上面に金属板を有する上部プレートとをそれぞれのノズル孔が合致するように、目地材を介して上部ノズルの下面と上部ノズルの上面を当接し、上部ノズルの下端部の金属部と上部プレート上面の金属板とを２ヶ所以上で溶接により接合し、この溶接脚長を２ｍｍ以上５ｍｍ以下、溶接長の合計を５ｍｍ以上６０ｍｍ以下としたことを特徴とする。

本発明の上部ノズル一体型プレートは、上部ノズルの下端部の金属部と上部プレート上面の金属板とが２ヶ所以上で点溶接に近い形で接合されているに過ぎず、接合部分が容易に外れる程度での接着力でしか接合されていないので、耐火物の交換時には上部ノズルと上部プレートを容易に分離することができる。

上部ノズルの下端部の金属部として具体的には、上部ノズルの側面から下端部を覆うメタルケース、あるいはノズルの側面の下端に金属製のバンドを配置したものが装着時に上部ノズル本体が外れにくい点からより好ましい。

また、上部プレート上面の金属板としては、上部プレートの上面と側面とを覆うメタルケースを利用することが装着時に上部ノズル本体が外れにくい点からより好ましいが、またドーナツ円盤状の金属板を上部プレート上面に取り付けたものであっても良い。要は、本発明にいう上部プレートの金属板は、上部ノズルの下端部の金属部と溶接固着するために設けるもので、少なくともプレート上面の溶接される部位のみに配置していれば良く、複数の金属板を貼り付けたり金属板の一部を埋設したものであっても良い。なお、上部プレートの上面から側面を覆うメタルケースとしては、上部プレートの側面の周囲に金属バンドあるいは金属フープを設け、この金属バンドあるいは金属フープに上部プレートの上面を覆う金属板を溶接したものでも良い。

上部ノズルと上部プレートとの溶接に際しては、溶接脚長が２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ溶接長の合計が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下となるようにする。溶接脚長が２ｍｍ未満では溶接技術的に難しくなり接着力が不足しがちになり、５ｍｍを超えると使用する金属の厚みと比較して大きくなりすぎ現実的ではない。また、溶接長の合計が５ｍｍ未満ではハンドリング中に上部ノズルと上部プレートとが分離しやすく、６０ｍｍを超えると使用後に分離しにくくなる。ここで溶接脚長と溶接長は、図１に示す上部ノズル１と上部プレート２との溶接部６において、溶接ビードの巾Ｓを溶接脚長とし、溶接ビードの長さＬを溶接長と定義するものである。

本発明において、上部ノズルと上部プレートとを分離する方法としては、溶融金属容器の外側から上部プレートあるいはスライディングノズル装置を引っ張る方法と、溶融金属容器の内側から上部ノズルを引っ張る方法あるいは内側に押し出す方法がある。上部プレートを引っ張るには、人手によってプレートをバール等で抉る方法、油圧シリンダー等の動力源を利用してプレートあるいはスライディングノズル装置を引っ張る方法がある。ただし、溶接の接着力が強すぎると溶接部を分離するために多大な力を必要とし、外れにくくなったり、スライディングノズル装置に歪が発生する問題がある。

また、上部ノズルの形状や施工条件によっては上部ノズルを溶融金属容器側に引っ張るか押し出すことで溶接部から外すこともできる。さらに、溶融金属容器の底に凝固した金属を引き離すことで一緒に上部ノズルを外すこともできる。

運搬時や現場でのハンドリング時に上部ノズルと上部プレートが分離しにくく、しかも使用後に溶接部から分離し易くするためには、溶接脚長Ｓ[ｍｍ]と溶接長の合計Ｌ２[ｍｍ]との積Ｗが２５以上３００以下の範囲であることがより好ましい。Ｗ＝２５は、溶接による接着力の計算値が約０．５ｔ（トン）に相当し、Ｗ＝３００は溶接による接着力の計算値が約７ｔに相当する。つまり、Ｗが２５未満であれば接着力が不足し、運搬中やハンドリング中に外れる可能性があり、Ｗが３００を超えると接着力が強すぎて溶接部が外れ難く、スライディングノズル装置に歪が発生する場合がある。

本発明においては、上部ノズルと上部プレート間の隙間があらかじめ確保された状態で上部ノズルと上部プレートとが溶接されるので、上部ノズルと上部プレート間のモルタルによる目地厚みを一定に形成することができ、目地厚みは製造メーカー等で精度良く管理することができる。そのため、目地が厚くなりすぎることによる目地部の損耗あるいは薄すぎることによる隙間の発生等に起因する耐火物の異常溶損あるいは漏鋼の危険性がなくなり操業が安定する。

そして、この上部ノズル一体型プレートは、着脱式スライディングノズル装置に使用することが好適である。着脱式スライディングノズル装置は、使用後は例えば引用文献２のように交換台車によって引き抜かれるため、この引き抜き力を利用して上部ノズルと上部プレートの溶接部を分離することができるからである。もし、この着脱式スライディングノズル装置の引き抜き力が不足していれば、動力源であるモーターやシリンダー等の力を増強すれば良い。さらに、上部ノズルをスライディングノズル装置と同時に溶融金属容器へ装着できるため作業能率が高まるメリットもある。

また、着脱式スライディングノズル装置において、固定金枠と溶融金属容器との間に油圧ラムシリンダーを配置することで、その油圧力によって上部プレートと上部ノズルの溶接が外れる。その結果、引き抜き力が不足している着脱式スライディングノズル装置においてもスライディングノズル装置を溶融金属容器から外すことができる。

さらには、固定金枠の凹部にバール挿入用溝を設け、このバール挿入用溝にバールを挿入しバールで抉って上ノズル一体型プレートを簡便な方法で分離することも可能となる。バールを使用することでてこの原理により上部ノズル一体型プレートを簡便な方法で分離することができるが、人間が一人の力でしかも適切な長さのバールを使用して作業するためには、このときに使用する上部ノズル一体型プレートの溶接脚長は２ｍｍ以上４ｍｍ以下、かつ溶接長の合計が１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましい。

さらに、より、バールで分離しやすくするためには、溶接脚長Ｓ[ｍｍ]と溶接長の合計Ｌ２[ｍｍ]との積Ｗが２５以上１００以下の範囲であることがより好ましい。Ｗ＝２５は、溶接による接着力の計算値が約０．５ｔ（トン）に相当し、Ｗ＝１００は溶接による接着力の計算値が約２ｔに相当する。この範囲であれば、１人から２人の人間によってバールの力でプレートを分離することが可能である。

上部ノズルと上部プレート間の目地厚みを一定に管理することができるので漏鋼の危険性や耐火物の異常溶損がなくなり、操業が安定する。また、上部ノズルと上部プレートを容易に分離することができるため、上部プレートを溶融金属容器から取り外すための手間が少なくなる。さらに、上部ノズルと着脱式スライディングノズル装置を同時に装着することができるので作業能率が向上する。

本発明の実施の形態を実施例によって説明する。

この実施例は、上部ノズルの下端部の金属部として、上部ノズルの側面を覆うメタルケースを利用し、上部プレートの上面の金属板として上部プレートの上面に金属板を設けた例を示す。

図２に本発明の上部ノズル一体型プレートの第一の実施例の正面断面図を示す。 図３は平面図を示す。

これらの図において、１０は本発明の上部ノズル一体型プレートであって、上部ノズル１と、この上部ノズル１の下部に嵌合する上部プレート２からなり、３はノズル孔を示す。

上部ノズル１は、略円筒状の耐火物の上部を除く外周と下端部までが０．８ｍｍ厚のメタルケース４で覆われている。

図２の円形で囲った部分の拡大図に示すように、上部ノズル１とメタルケース４との間にはモルタル５が充填されている。

図３に示すように、上部プレート２はノズル孔３を有するコーナ部をカットした矩形の板状をしたアルミナカーボン質からなる耐火物で、側面には厚さ３ｍｍの金属製のバンド７が設けられ、上面には厚さ３ｍｍの金属板８がこのバンド７に溶接固定されている。金属板８には突出部２１と同心の円形の切り欠き部があり、この切り欠き部において金属板が円筒部９を形成している。円筒部の厚みは３ｍｍとした。

上部プレート２の突出部２１に対して、上部ノズル１の下部の凹部１１が目地材としてモルタル５を介して嵌合され、そして、その周囲の４ヶ所を溶接部６により固定されている。この突出部２１と凹部１１との嵌合部のモルタル５の厚みは３ｍｍである。溶接固定後は、ノズル孔３側の目地厚を計測器にて測定することでこの目地厚を確実に管理することができる。それぞれの溶接部６は溶接脚長が３ｍｍで溶接長が４ｍｍと同じである。そして、溶接長の合計は１６ｍｍとなる。

また、図３と溶接長のみが異なる上部ノズル一体型プレートについて溶接部の分離破断試験を行った。その結果、溶接脚長が３ｍｍで溶接長が８ｍｍ、溶接長の合計が３２ｍｍの場合（溶接脚長Ｓと溶接長の合計Ｌ２との積Ｗが９６）、３．４ｔで分離し、溶接脚長が３ｍｍで溶接長が１５ｍｍ溶接長の合計が６０ｍｍの場合（溶接脚長Ｓと溶接長の合計Ｌ２との積Ｗが１８０）、４．７ｔで分離した。

図４は本発明の上部ノズル一体型プレートの第二の実施例の斜視図を示す。

この実施例は、上部ノズルの下端部の金属部として、上部ノズルの下端側面に装着した鉄製のバンドを利用し、上部プレートの上面の金属板として、上部プレートのメタルケースを利用した例を示す。

上部ノズル１の下端部には、金属部として幅３０ｍｍ、厚み１ｍｍの金属製のバンド７が装着されている。

このバンド７は内側に凸部を有し、上部ノズル１に設けた凹部（図示せず）に嵌合することで抜けを防止し、さらには、隙間には接着性の高いモルタルが使用されて接合されている。

上部プレート２には、厚み１．６ｍｍのメタルケース４が突出部を除く上面と側面とを覆っている。

そして上部ノズル１の下端部に装着されたバンド７の下端部とメタルケース４とは４ヶ所の溶接部６で固定されている。それぞれの溶接部６は、溶接脚長が２ｍｍで、溶接長が４ｍｍである。そして合計の溶接長は１６ｍｍである。

上記実施例に示す本発明の上部ノズル一体型プレートを装着した着脱式スライディングノズル装置をタンディッシュに取り付けた例において、使い終わったスライディングノズル装置をタンディッシュから取り外し、新しい耐火物を装着した着脱式スライディングノズル装置に交換する際の態様を示す。

図５において、１００として示す着脱式スライディングノズル装置は、図示してはいないが、金属製の金枠内に図２と同じ上部ノズル一体型プレート、中間プレート、下部プレート、それに下部ノズルを有するもので、金枠ごとタンディッシュの底に着脱するものである。

図５に示すスライディングノズル装置のタンディッシュへの固定は、図示していない鉄皮に設けたボルトに対して装置の側面に設けた固定用ブラケットを介してナットで締め付けて固定されている。

このスライディングノズル装置１００の長手方向の側面には分離用ブラケット２０が２ヶ所に設けられ、この分離用ブラケット２０のそれぞれには、出力５ｔの油圧ラムシリンダー３０が着脱可能に取り付けられている。

この構造のスライディングノズル装置１００の取り外しに際しては、スライディングノズル装置の上部にクレーンのフックを取り付け、タンディッシュの鉄皮に取り付けているボルトのナットを緩めて外し、タンディッシュとスライディングノズル装置の固定を外す。クレーンで吊った状態で、二つのブラケットにそれぞれ油圧ラムシリンダー３０を装着し、それぞれの油圧ラムシリンダー３０をタンディッシュとの間に配置する。

そして油圧を上昇することで、油圧力によって上部ノズルと上部プレートとの溶接を外すことができる。この実施例の場合には油圧ラムシリンダーの出力が１〜２ｔの間で上部ノズルと上部プレートとの溶接を外すことができる。その後、タンディッシュに残った上部ノズルは、タンディッシュの外側から引き抜くかあるいはタンディッシュの内側から押し出すことで外すことができる。

この実施例においては、スライディングノズル装置をタンディッシュから外さないオンライン状態で耐火物を交換するに際して、本発明の上部ノズル一体型プレートを分離する方式を示す。

図６はその概略を示す図である。この場合、上部プレート２を収納する固定金枠１２には溝１３を設けている。

使用後にタンディッシュから上部プレートを外す際にこの溝１３に、バール１４を差し込んで抉ることで、てこの原理により溶接を外し、上部ノズル１との上部プレート２とを分離することができる。その後、上部ノズルは、油圧装置等を利用して引き抜くことができる。

この実施例の場合には、溶接部は３箇所に設け、その溶接脚長は３ｍｍ、溶接長の合計は９ｍｍである。長さが１ｍのバールを使用することで大人一人の力で上部ノズルと上部プレートとを分離することができる。

溶接脚長と溶接長との説明図である。 本発明の上部ノズル一体型プレートの第一の実施例の正面断面図を示す。 図２の平面図を示す。 本発明の上部ノズル一体型プレートの第二の実施例の斜視図を示す。 本発明の上部ノズル一体型プレートを有する着脱式スライディングノズル装置をタンディッシュから外す要領を示す。 本発明の上部ノズル一体型プレートを分離する方法の一例を示す。

符号の説明

１ 上部ノズル １１ 上部ノズルの凹部
２ 上部プレート ２１ 上部プレートの突出部
３ ノズル孔
４ メタルケース
５ モルタル
６ 溶接部
７ バンド
８ 金属板
９ 円筒部
１０ 上部ノズル一体型プレート
１２ 固定金枠
１３ 固定金枠に設けられた溝
１４ バール
２０ 分離用ブラケット
３０ 油圧ラムシリンダー
１００ 着脱式スライディングノズル装置

Claims (5)

1. 使用後に上部ノズルと上部プレートとを分離して溶融金属容器から取り外すことができる上部ノズル一体型プレートであって、
   下端部に金属部を有する上部ノズルと上面に金属板を有する上部プレートとをそれぞれのノズル孔が合致するように目地材を介して当接し、
   上部ノズルの下端部の金属部と上部プレート上面の金属板とを２ヶ所以上で溶接によって接合し、
   その溶接脚長を２ｍｍ以上５ｍｍ以下、溶接長の合計を５ｍｍ以上６０ｍｍ以下とした上部ノズル一体型プレート。
2. 溶接脚長Ｓ[ｍｍ]と溶接長の合計Ｌ２[ｍｍ]との積Ｗが２５以上３００以下である請求項１に記載の上部ノズル一体型プレート。
3. 着脱式スライディングノズル装置に使用される請求項１または請求項２に記載の上部ノズル一体型プレート。
4. 請求項３に記載の上部ノズル一体型プレートを保持する着脱式スライディングノズル装置において、
   スライディングノズル装置と溶融金属容器との間に油圧ラムシリンダーを配置し、
   その油圧ラムシリンダーの作動によってスライディングノズル装置を溶融金属容器から外すことで、上部ノズル一体型プレートを上部ノズルと上部プレートとに分離する上部ノズル一体型プレートの分離方法。
5. 請求項１または請求項２に記載の上部ノズル一体型プレートを保持するスライディングノズル装置において、
   固定金枠の凹部にバール挿入用溝を設け、このバール挿入用溝にバールを挿入しバールで抉って上部ノズル一体型プレートを上部ノズルと上部プレートとに分離する上部ノズル一体型プレートの分離方法。

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