WO2015151600A1 - スライディングノズル装置とノズルプレートの固定構造体及び固定方法 - Google Patents

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inner hole
metal frame
nozzle
sliding
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Inventor
幸司 瓦田
英俊 神尾
Original Assignee
黒崎播磨株式会社
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/22—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/24—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings characterised by a rectilinearly movable plate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/22—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/28—Plates therefor
    • B22D41/34—Supporting, fixing or centering means therefor

Definitions

  • the present invention provides a sliding nozzle plate (hereinafter simply referred to as “nozzle plate”) used in a sliding nozzle device (hereinafter simply referred to as “sliding nozzle device”) for controlling the flow rate when discharging molten metal from a molten metal container.
  • nozzle plate used in a sliding nozzle device
  • sliding nozzle device for controlling the flow rate when discharging molten metal from a molten metal container.
  • the present invention relates to a structure for fixing a sliding nozzle device to a metal frame and a method thereof.
  • the nozzle plate is a plate-like structure having an inner hole for discharging molten metal.
  • the sliding nozzle device also changes the flow rate of the molten metal by sliding the two or three independent nozzle plates relative to each other and changing the area of the opening portion where the inner holes of the nozzle plates overlap. Control.
  • the nozzle plate is exposed to high temperatures above the melting point of the molten metal, and the nozzle plate is repeatedly used, so it undergoes a large temperature change between the high temperature range and the atmospheric temperature range. Used under various conditions. Further, the nozzle plate is fixed inside the sliding nozzle device, and a high pressure is applied between the surfaces so that molten metal leakage does not occur between the surfaces of the nozzle plate.
  • the direction perpendicular to the vertical direction (hereinafter also referred to as “lateral direction”) A strong pressure is applied to fix the lateral position.
  • Such lateral fixation is achieved by the direction of the end surface in the direction parallel to the sliding direction of the nozzle plate, or the end surface in the direction parallel to the sliding direction of the nozzle plate and the direction perpendicular to the sliding direction.
  • the vicinity of the intersection with the surface of the end portion is formed into an inclined shape, and the inclined portion is pressed and fixed.
  • a cushioning material is generally installed between the inner surface of the sliding nozzle device at the fixed portion and the plate in order to disperse the stress.
  • Such nozzle plates still have problems such as deterioration of nozzle plate durability due to the occurrence of various cracks during use and after use and the opening between nozzle plate surfaces.
  • a plate brick is stored in a metal frame, a first inclined surface is formed on at least one end surface of the plate brick, and the first frame is formed in the metal frame.
  • a sliding member provided with a pressing member having a second inclined surface that is in surface contact with the inclined surface of the metal plate and pressing the pressing member in the longitudinal direction by a pressing means to fix the plate brick in the metal frame.
  • the length of the second inclined surface of the pressing member is set to be shorter than the length of the first inclined surface, and the longitudinal center of the second inclined surface is the first center.
  • a plate brick fixing mechanism for a sliding nozzle device which is positioned closer to the center side of the plate brick than the center in the longitudinal direction of the inclined surface, is proposed. By adopting such a fixing mechanism, a certain crack suppression effect can be obtained.
  • nozzle plate used in the sliding nozzle device including “plate brick” is simply referred to as “nozzle plate”.
  • the problem to be solved by the present invention is to suppress the occurrence of cracks in the direction and form that reduce the durability of the nozzle plate.
  • the present invention is the sliding nozzle device and nozzle plate fixing structure and fixing method described in 1 to 7 below.
  • the inclined and continuous surface has a vertical distance from the center axis when the center axis in the sliding direction of the nozzle plate is a reference, and the inner hole side of the nozzle plate is opposite to the inner hole side.
  • the nozzle plate is in contact with a metal frame that surrounds the nozzle plate at a part or all of the above-mentioned four inclined and continuous surfaces (hereinafter, this region is referred to as a “fixed region”).
  • a fixed region Pressed and fixed from an integral structure continuous or connected to the metal frame, A sliding nozzle characterized in that the fixed region is a part on the inner hole side of the surface on the long side with respect to the inner hole of the nozzle plate with respect to a position that is 1/2 the length thereof. Fixing structure for the metal frame and nozzle plate of the device.
  • Part of each of the four inclined and continuous surfaces is formed between an integral structure continuously or connected to the metal frame and the nozzle plate via an iron metal plate.
  • the inclined and continuous surface has a vertical distance from the center axis when the center axis in the sliding direction of the nozzle plate is a reference, and the inner hole side of the nozzle plate is opposite to the inner hole side.
  • the nozzle plate is in contact with a metal frame that surrounds the nozzle plate at a part or all of the above-mentioned four inclined and continuous surfaces (hereinafter, this region is referred to as a “fixed region”).
  • the fixed region is a part on the inner hole side from the position of 1 ⁇ 2 of the length of the surface on the long side with respect to the inner hole of the nozzle plate,
  • An iron-based metal plate having a thickness equal to or larger than the gap between the nozzle plate and the metal frame is attached to the gap, and the nozzle plate is fixed to the metal frame of the sliding nozzle device.
  • Cracks that occur in the nozzle plate stored in the metal frame include cracks in the direction and form that have a small effect on the durability of the nozzle plate, and cracks in the direction and form that have a large effect on the durability (see Fig. 2). .
  • the present invention reduces the occurrence of target cracks by specifying the nozzle plate fixing method (form).
  • the nozzle plate is in contact with the fixing part on the metal frame side on the entire surface of each of the four inclined and continuous surfaces on the side surface of the nozzle plate, and presses the entire surface evenly to press the nozzle plate. Designed to be fixed (see FIG. 1).
  • the nozzle plate is not evenly pressed and fixed at the contact surface in this way in actual operation, that is, it is in a uniform pressure state as in the general design as described above.
  • the present inventors have found that they are in contact with each other and are pressurized (hereinafter also referred to as “biased fixed state”).
  • the pressurizing position on each of the two inclined and continuous surfaces on the long side across the inner hole of the nozzle plate is located on the side opposite to the inner hole, that is, farther than the inner hole. discovered.
  • the metal frame is fixed to the bottom iron plate of a molten metal container such as a ladle. May be deformed at the same time, or the metal frame alone or its fixed part may be deformed.
  • the metal frame of the nozzle plate depends on the accuracy of the nozzle plate itself or the fixing parts of the metal frame, the frictional resistance between them, or the work form and work variation. In some cases, the relative positional relationship and the fixed state may vary. These can be controlled to some extent by pre-managing the bottom iron plate, metal frame and its fixed parts, the nozzle plate itself, etc., but they must be radically or completely controlled to become a biased fixed state. It is difficult to prevent.
  • the present inventors have found that when the target crack occurs, the portion where the fixing part of the metal frame is in contact with the nozzle plate and pressurizing is half the length of the inclined surface on the side surface of the nozzle plate. I found that it was a part farther from the inner hole.
  • the position of the portion to be pressurized is the entire slant surface on the short side with respect to the inner hole of the nozzle plate, or the length thereof is 1
  • the maximum stress is reduced in any part of the inner hole side or the part opposite to the inner hole side from the position of / 2.
  • the occurrence of the target crack can be reduced or suppressed by the above (1) to (3).
  • the part of the nozzle plate that is fixed, that is, pressed, may be configured to directly contact a part of the metal frame for fixing the nozzle plate.
  • the contact portion set on the nozzle plate side has a thickness greater than the gap thickness.
  • a thick iron-based metal plate can be installed, and the nozzle plate can be fixed and pressurized with this plate.
  • an iron-based metal plate with an optimal arrangement and optimal thickness according to individual conditions is placed on the side of the nozzle plate. It is preferable to affix the nozzle plate to the metal frame so that the nozzle plate is pressed evenly between the contact portions even during heat during operation.
  • This iron-based metal plate is placed near the nozzle plate in contact with the metal frame, but because of the high temperature due to heat transfer from the molten steel passing through the inner hole, copper, aluminum, tin, etc. It is necessary to select an iron-based metal that can maintain a solid state in such a high temperature range, not a metal having a low melting point.
  • This iron-based metal plate may be inserted or attached to the contact portion of the nozzle plate with the metal frame each time the nozzle plate is mounted. It may be affixed.
  • cracks that reduce the durability of the nozzle plate i.e., cracks or fractures that occur in the sliding direction from the vicinity of the inner hole on the long side across the inner hole of the nozzle plate, or Can be suppressed.
  • the durability of the nozzle plate can be improved.
  • Embodiments of the present invention will be described based on the simulation results.
  • the simulation conditions are as follows.
  • a transfer rate of 1160 W / (m 2 K) was given, and the outer periphery of the steel band with heat removal to the surroundings was set to a contact temperature of 25 ° C. and a heat transfer rate of 11.6 W / (m 2 K).
  • the properties of the nozzle plate are: elastic modulus 32.5 GPa, Poisson's ratio 0.2, thermal expansion coefficient 7.35 ⁇ 10 ⁇ 6 (1 / K), thermal conductivity 8 W / mK, specific heat 840 J / (kgK), bulk specific gravity It was set to 3.43 (g / cm 3 ).
  • the characteristics of the steel band are elastic modulus 205.8 GPa, Poisson's ratio 0.3, thermal expansion coefficient 1.2 ⁇ 10 ⁇ 5 (1 / K), thermal conductivity 75.3 W / mK, specific heat 502 J / (kgK), bulk
  • the specific gravity was 7.86 (g / cm 3 ).
  • the maximum principal stress value of the node on each time step was extracted from the analysis result, and the maximum value was used for evaluation.
  • the fixed / pressurized part of the nozzle plate is divided into four areas of four inclined and continuous surfaces installed on the side of the nozzle plate with an equal width, and one of the divided areas is pressed down. -Defined as the contact between steel bands (see Figures 3-5).
  • each inclined and continuous surface on the long side from the inner hole on the side where the target crack exists (hereinafter simply referred to as the “long side surface”)
  • the pressure position is also changed, and the two surfaces facing the two locations across the inner hole, that is, the two surfaces on the short side that are inclined and continuous (hereinafter simply referred to as the “short side surface”). 36 models were set by changing the pressure position.
  • FIG. 7 shows the result of Example 1 as the best pattern of the present invention
  • FIG. 8 shows the result of Comparative Example 18, which is a representative example as one form of reproduction of actual operation.
  • the fixing position of the metal frame surrounding the nozzle plate and the nozzle plate is plane symmetric with the center in the sliding direction of the nozzle plate as an axis.
  • the effect of the present invention is not immediately lost even if it is asymmetric.
  • the fixing and pressurizing positions on the left and right (upper half and lower half in the nozzle plate of FIG. 6) about the center in the sliding direction of the nozzle plate are asymmetrical. It is an example.
  • a to F are each about 20 mm in the length direction of the inclined portion.
  • the right long side is the position of C farthest from the inner hole
  • the right short side is the position of F farthest from the inner hole
  • the left long side is the closest A position.
  • the short side was the farthest position F (Example 19) and the position A closest to the inner hole (Example 20).
  • the long side on the right side is the position of B located in the middle from the inner hole
  • the short side on the right side is the position of F farthest from the inner hole (Example 21) and the longest side from the inner hole.
  • the maximum generated stress is the embodiment when the long side fixing / pressing position is symmetric with respect to A. It becomes a value between Example 18 in the case of 1 and C symmetry, and it can be seen that there is a stress reduction effect.
  • the maximum generated stress is as shown in FIG. It becomes a value between Example 1 and Example 12 in the case of symmetry in Examples 1 and B, and it can be seen that there is a stress reduction effect.
  • the nozzle plate has a total length of 502 mm in the sliding direction, a total length of 202 mm perpendicular to the sliding direction, an inner hole diameter of 75 mm, an inner hole center to the long side of 298 mm, an inner hole center to the short side of 205 mm, and a side surface that is inclined and continuous.
  • the four surfaces are all straight and have a length of 160 mm.
  • the surface in the case of two continuous surfaces on the long side, the surface is 1 ⁇ 2 length (80 mm) close to the inner hole side, and in the two continuous surfaces on the short side, , In the region of 1 ⁇ 2 length (80 mm) far from the outer side, that is, from the inner hole side, an iron plate (SS400) of 0.1 mm or more that is more than the gap generated in those portions is provided with a nozzle plate and a metal frame The nozzle plate is fixed to the metal frame surrounding the nozzle plate only with this iron plate.
  • SS400 iron plate
  • the nozzle plate is fixed to the metal frame in the region of about 1/3 of the outer surface (in the direction far from the inner hole) due to deformation of the bottom of the metal frame or molten steel ladle. It was in a state to be.

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Abstract

本発明は、ノズルプレートの耐用性を低下させる方向・形態の亀裂の発生を抑制することを目的とする。本発明のノズルプレートは，当該ノズルプレートを囲繞する金枠と，４箇所の傾斜して連続する各面の一部又は全部の固定領域で接して，当該金枠に連続又は連結した一体的な構造体から加圧されて固定される。前記の固定領域は，当該ノズルプレートの内孔を基準にして長尺側の前記面では，その長さの１／２の位置より内孔側の一部である。

Description

スライディングノズル装置とノズルプレートの固定構造体及び固定方法
　本発明は，溶融金属容器から溶融金属を排出する際の流量を制御するスライディングノズル装置（以下単に「スライディングノズル装置」という。）に使用されるスライディングノズルプレート（以下単に「ノズルプレート」という。）のスライディングノズル装置金枠への固定構造，及びその方法に関する。
　ノズルプレートは，溶融金属を排出するための内孔を有する板状の構造体である。また，スライディングノズル装置は，２枚又は３枚の独立したノズルプレートを相対的に摺動させて，各ノズルプレートの内孔が重なって生じる開孔部分の面積を変えることにより溶融金属の流量を制御する。
　ノズルプレートは，その内孔付近が溶融金属の融点以上の高温に曝され，また，繰り返して使用されるので前記高温域と大気温度域の間で，大きな温度変化を受ける等，耐火材料にとって苛酷な条件で使用される。また，ノズルプレートはスライディングノズル装置内部で固定され，ノズルプレートの面間から溶融金属漏れが生じないように，面間には高い圧力が負荷される。
　このようにノズルプレートには面間でプレート相互を圧着する方向（以下「縦方向」ともいう）の圧力に加え，前記縦方向に対し垂直の方向（以下「横方向」ともいう）からも，その横方向位置を固定するため強い圧力が負荷される。
　このような横方向の固定は，ノズルプレートの摺動方向に平行な方向の端部の面，又はノズルプレートの摺動方向に平行な方向の端部の面とその摺動方向に垂直な方向の端部の面との交点付近を傾斜状の形状として，その傾斜部を加圧して固定する，等が一般的である。
　また，その固定部分のスライディングノズル装置の内面とプレート間には，応力を分散させるためにクッション材を設置することが一般的である。
　ノズルプレート内部には，このような固定に伴う面間（縦方向）及び周囲（横方向）等の様々な機械応力や，その内孔を溶鋼が通過することに伴う熱応力が発生する。
　このようなノズルプレートには，使用中ないし使用後のさまざまな亀裂の発生やノズルプレート面間の開き等が生じて，ノズルプレートの耐用性の低下等の問題が依然生じている。
　このような亀裂の対策として，例えば特許文献１には，金枠内にプレートれんがが収納され，該プレートれんがの少なくとも一端面に第１の傾斜面が形成され，前記金枠内に該第１の傾斜面と面接触する第２の傾斜面を有する押圧部材が配設され，該押圧部材を押圧手段によって長手方向に押圧することによって前記プレートれんがを前記金枠内に固定するようにしたスライディングノズル装置用プレートれんが固定機構において，前記押圧部材の第２の傾斜面の長さが第１の傾斜面の長さより短く設定されると共に，前記第２の傾斜面の長手方向中心が前記第１の傾斜面の長手方向中心より前記プレートれんがの中心側に位置するようにした，スライディングノズル装置用プレートれんが固定機構が提案されている。このような固定機構を採用することで，一定の亀裂抑制の効果は得られる。
　しかしながら，このようなスライディングノズル装置用プレートれんが固定機構を採用しても依然不規則な亀裂の発生等が生じて，耐用性を低下させることがある。
　なお，本発明では，「プレートれんが」を含むスライディングノズル装置に使用されるスライディングノズルプレートを単に「ノズルプレート」と総称する。
特開平１０－３１４９２７号公報
　本発明が解決しようとする課題は，ノズルプレートの耐用性を低下させる方向・形態の亀裂の発生を抑制することにある。
　本発明は，次の１から７に記載のスライディングノズル装置とノズルプレートの固定構造体及び固定方法である。
１．スライディングノズル装置に装着するノズルプレートを，当該ノズルプレートの側面側を囲繞して固定するためのスライディングノズル装置の金枠と前記ノズルプレートの固定構造体であって，
　前記ノズルプレートの側面の一部には，摺動方向に対して傾斜して連続する面が４箇所形成されており，
　前記の傾斜して連続する面は，当該ノズルプレートの摺動方向の中心軸を基準とするときに，前記中心軸から垂直方向の距離が，当該ノズルプレートの内孔側が内孔側とは反対方向である反内孔側よりも長くなるように，当該ノズルプレートの内孔を囲むように形成されており，
　当該ノズルプレートは，当該ノズルプレートを囲繞する金枠と，前記の４箇所の傾斜して連続する各面の一部又は全部の領域（以下，この領域を「固定領域」という。）で接して，当該金枠に連続又は連結した一体的な構造体から加圧されて固定されており，
　前記の固定領域は，当該ノズルプレートの内孔を基準にして長尺側の前記面では，その長さの１／２の位置より内孔側の一部であることを特徴とする，スライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
２．前記の４箇所の傾斜して連続する各面の一部の領域は，前記金枠に連続又は連結した一体的な構造体と直接接触している，１に記載のスライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
３．前記の４箇所の傾斜して連続する各面の一部の領域は，前記金枠に連続又は連結した一体的な構造体と前記ノズルプレートとの間に，鉄系金属製の板を介している，１に記載のスライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
４．前記の鉄系金属製の板は，前記ノズルプレートに貼付されたものである，３に記載のスライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
５．前記の鉄系金属製の板の厚みは，前記ノズルプレートと前記金枠との間の間隙に相当する厚さ以上である，３又は４に記載のスライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
６．スライディングノズル装置に装着するノズルプレートを，当該ノズルプレートの側面側を囲繞して固定するためのスライディングノズル装置の金枠に前記ノズルプレートを固定する方法であって，
　前記ノズルプレートの側面の一部には，摺動方向に対して傾斜して連続する面が４箇所形成されており，
　前記の傾斜して連続する面は，当該ノズルプレートの摺動方向の中心軸を基準とするときに，前記中心軸から垂直方向の距離が，当該ノズルプレートの内孔側が内孔側とは反対方向である反内孔側よりも長くなるように，当該ノズルプレートの内孔を囲むように形成されており，
　当該ノズルプレートは，当該ノズルプレートを囲繞する金枠と，前記の４箇所の傾斜して連続する各面の一部又は全部の領域（以下，この領域を「固定領域」という。）で接して，当該金枠に連続又は連結した一体的な構造体から加圧されて固定されており，
　前記の固定領域は，当該ノズルプレートの内孔を基準にして長尺側の前記面では，その長さの１／２の位置より内孔側の一部であって，
　前記ノズルプレートと前記金枠との間の間隙に相当する厚さ以上の厚さの鉄系金属製の板を，前記間隙に装着して，当該ノズルプレートをスライディングノズル装置の金枠に固定する方法。
７．前記の装着は，前記間隙に外挿する方法又はノズルプレートの前記間隙に相当する部分に予め貼付する方法により行う，６に記載の方法。
　以下，詳細に説明する。
　金枠内に収納されるノズルプレートに発生する亀裂には，ノズルプレートの耐用性に影響の小さい方向・形態の亀裂と，耐用性に影響の大きい方向・形態の亀裂がある（図２参照）。
　主にノズルプレートの長手方向の中心軸付近で摺動方向に平行な，又は前記の中心軸との間でなす角度が小さい（経験的に０度～約３０度以下程度）方向に発生する亀裂は耐用性に影響が大きい。また，この方向で内孔にまで亀裂が伸長している形態の場合は外部からの空気の引き込みによる酸化やエッジ欠け等により，さらに耐用性を低下させやすい。本明細書では，このような方向・形態の亀裂を単に「対象亀裂」とも称する。
　この対象亀裂発生に対して，従来は耐火物からなるノズルプレートの材質，すなわちその熱衝撃抵抗性の程度等を中心に検討され，解決が試みられている。しかし，対象亀裂はノズルプレートの材質面の改善だけでは解決できない。
　本発明は，ノズルプレートの固定方法（形態）を特定することで，対象亀裂の発生を軽減するものである。
　一般的にノズルプレートは，ノズルプレート側面の４箇所の傾斜して連続する各面の，全面で金枠側の固定用部分と接触して，これらの全面を均等に加圧することでノズルプレートを固定するように設計されている（図１参照）。
　しかし対象亀裂が発生する場合は，その実操業ではノズルプレートはこのように接触面で均等に加圧されて固定されておらず，すなわち前記のような一般的な設計の通りに均等な加圧状態にはなっておらず，一部でのみ接触し加圧されていること（以下「偏った固定状態」ともいう。）を本発明者らは見いだした。
　特にノズルプレートの内孔を挟んで長尺側の２箇所の傾斜して連続する各面での加圧位置が，反内孔側すなわち内孔より遠い位置になっていることが極めて多いことを発見した。
　この原因は，ノズルプレート固定用金枠の熱間での変形又はノズルプレートを金枠に設置する際のずれ等にあると推測される。
　ノズルプレート固定用金枠の変形に関しては，当該金枠は取鍋等の溶融金属容器の底鉄板に固定されていることで，前記容器の底鉄板自体の熱間での変形がこの金枠をも同時に変形させること，又は金枠単体若しくはその固定部分の部品が変形する等の場合もある。
　ノズルプレートを金枠に設置する際のずれ等に関しては，ノズルプレート自体又は金枠の固定用部品の精度，両者の間の摩擦抵抗等，又は作業形態や作業のバラツキ等によってノズルプレートの金枠との相対的な位置関係や固定状態が変動する等の場合がある。これらは底鉄板，金枠及びその固定部分の部品，ノズルプレート自体等を事前に管理することで或る程度は制御可能であるものの，抜本的又は完全に制御して偏った固定状態になることを防止することは困難である。
　さらに本発明者らは，対象亀裂が発生する場合の，金枠の固定用部品がノズルプレートと接触して加圧している部分が，前記のノズルプレート側面の傾斜面の長さの１／２より内孔から遠い側の部分になっていることを発見した。
　これを基にシミュレーションによりノズルプレート側面の４箇所の傾斜して連続する各面の中で，固定すなわち加圧される部分の位置が対象亀裂の発生に及ぼす影響，すなわち対象亀裂が発生する部位（以下，この部位を単に「対象亀裂部位」ともいう。）の最大発生応力の変化を調査した。この結果，前記の加圧される部分の位置が，傾斜して連続する各面の長さの１／２の位置より外側（摺動方向の内孔側と反対の方向）にあるときに，前記の対象亀裂部位の最大発生応力が高くなること，及び実操業における対象亀裂の発生と対象亀裂部位の最大発生応力との相関性が確認された。
　そして，対象亀裂部位での最大発生応力に関して，次の（１）～（３）を確認した。
（１）前記の加圧される部分の位置が，当該ノズルプレートの内孔を基準にして長尺側の傾斜して連続する面では，その面の長さの１／２の位置より内孔側の一部にすることで最大発生応力が低減すること，
（２）前記（１）の，当該ノズルプレートの内孔を基準にして長尺側の傾斜して連続する面では，その面の長さの１／２の位置より内孔側の一部にあることを前提として，前記の加圧される部分の位置が，当該ノズルプレートの内孔を基準にして短尺側の傾斜面では，その長さの全部であっても，又はその長さの１／２の位置より内孔側若しくは反内孔側の一部のいずれの部分であっても最大発生応力が低減すること，
（３）前記（２）の短尺側の傾斜面での加圧される部分が傾斜面の一部である場合に，より内孔側にあるほどよい最大発生応力の低減効果が大きいこと。
　すなわち，前記（１）～（３）により，対象亀裂の発生を軽減し又は抑制することができる。
　前記のノズルプレートの固定すなわち加圧される部分は，ノズルプレート固定用の金枠の一部を直接接触させる構造でもよい。
　しかし，前記溶融金属容器の底鉄板又はノズルプレート固定用の金枠の変形の影響をも大きく受ける。このような場合，ノズルプレート固定用の金枠の一部を直接接触させる構造であると，目的とする位置での固定及び加圧状態を確実に維持することは困難であり，金枠のノズルプレート固定部分とノズルプレートとの間に間隙を生じることもある。そうするとこのような部分ではほとんど固定・拘束されない。
　そこで，ノズルプレート固定用の金枠のノズルプレート接触部分がノズルプレート側面の傾斜部全体に亘るか一部であるかにかかわらず，ノズルプレート側の設定した接触部分に，前記間隙厚さ以上の厚さの鉄系金属製の板を設置して，この板にてノズルプレートを固定・加圧することもできる。
　このような溶鋼容器底部の変形，それに基づく金枠の変形，又は金枠自体の変形はその性質上不規則で個々に異なる。さらに，冷間（予熱，鋳造等の操業以外の間）では間隙はなく，熱間（前記の操業の間）でのみ間隙を生じる場合もある。
　このような不規則で個々に異なる金枠の変形や溶鋼容器底部の変形に応じて，言い換えると個々の条件に応じた最適な配置と最適な厚さの鉄系金属製の板をノズルプレート側面の傾斜部に貼付して，ノズルプレートを各接触部間が操業中の熱間でも均一な押圧になるように金枠に固定することが好ましい。
　この鉄系金属製の板は，ノズルプレートの金枠との接触部付近に配置されるが，内孔を通過する溶鋼からの伝熱で高い温度となるため，銅、アルミニウム、すずといった比較的融点の低い金属ではなく，そのような高い温度域でも固体状態を維持することができる鉄系金属を選択する必要がある。
　この鉄系金属製の板は，ノズルプレートの金枠との接触部に，ノズルプレートを装着する都度装入又は貼付してもよいが，ノズルプレートの製造工程において予め金枠との接触部に貼付しておいてもよい。
　なお，ノズルプレートの側面については，その金枠と接触する耐火物面にクッションシートを貼付する，又はスチールバンドで囲繞する等の，金枠のプレート固定部分とプレートの耐火物との間に第三物が介在することがある。しかし，いずれの場合もその介在物が金枠のプレート固定部分からノズルプレートの耐火物への固定力の伝播をほぼ完全に遮断することがないので，これら介在物がある場合も，本発明の効果は得られる。したがって，前記間隙に鉄系金属製の板を設置する場合も，ノズルプレートの最外面に設置すればよい。
　本発明により，ノズルプレートの耐用性を低下させる亀裂，すなわちノズルプレートの内孔を挟んで長尺側の，内孔付近から摺動方向に発生する形態の亀裂ないしは破壊の発生を軽減し，又は抑制することができる。ひいては，ノズルプレートの耐用性を向上させることができる。
実操業においてノズルプレートに対象亀裂が発生する場合の固定・加圧位置を示すイメージ図である。 実操業における対象亀裂及び他の亀裂を示すノズルプレートのイメージ図である。 ノズルプレートの形状を示すイメージ図である。 シミュレーションにおける，ノズルプレートの長尺側の傾斜する面の分割方法を示すイメージ図である。 シミュレーションにおける，ノズルプレートの短尺側の傾斜する面の分割方法を示すイメージ図である。 シミュレーションにおける，ノズルプレートの加圧位置と応力評価位置を示すイメージ図である。 シミュレーションにおける，実施例１の受鋼時点を基準にした時間経過に伴う最大発生応力値の変化を示す図である。 シミュレーションにおける，比較例１８の受鋼時点を基準にした時間経過に伴う最大発生応力値の変化を示す図である。 シミュレーションにおける，位置Ｐ２における各モデルの最大発生応力値を示す図である。 シミュレーションにおける，同位置の長尺側で，短尺側の加圧位置が位置Ｐ２での最大発生応力値に及ぼす影響を示す図である。 シミュレーションにおける，同位置の短尺側で，長尺側の加圧位置が位置Ｐ２での最大発生応力値に及ぼす影響を示す図である。 シミュレーションにおける，非対称の例の最大発生応力値を示す図である。 シミュレーションにおける，非対称の例の最大発生応力値を示す図である。 実操業における実施例の結果を示す写真である。 実操業における比較例の結果を示す写真である。
　本発明の実施の形態を，前記のシミュレーション結果により説明する。シミュレーションの条件は次の通りである。
　ノズルプレートのコーナー部を押さえ金物（前記の「金枠に連続又は連結した一体的な構造体」に相当する。）で押さえられた状態で，内孔を溶鋼加熱される条件を想定して解析を実施した。ノズルプレート及びスチールバンドは有限要素，押さえ金物－スチールバンド間の接触部は剛体でモデル化した。ノズルプレート，スチールバンド，押さえ金物－スチールバンド間の接触部を接触体として定義し，それぞれの接触状態を解析中で考慮した。まず，ノズルプレートを固定する過程であるが，長尺側について押さえ金物－スチールバンド間の接触部を模擬した剛体を固定し，短尺側の押さえ金物－スチールバンド間の接触部を模擬した剛体を摺動方向に押し付けることによって解析した。押し付け力は押さえ金物固定ボルトの軸力を想定して８ｋＮとした。次に，プレートれんがの内孔部が溶鋼加熱される過程であるが，荷重条件を与えた押さえ金物の変位量を固定した状態で，溶鋼により加熱される内孔表面に接触温度１６００℃，熱伝達率１１６０Ｗ／（ｍ２Ｋ）を与え，周囲への抜熱があるスチールバンド外周部は接触温度２５℃，熱伝達率１１．６Ｗ／（ｍ２Ｋ）とした。ノズルプレートの物性は，弾性率３２．５ＧＰａ，ポアソン比０．２，熱膨張係数７．３５×１０－６（１／Ｋ），熱伝導率８Ｗ／ｍＫ，比熱８４０Ｊ／（ｋｇＫ），かさ比重３．４３（ｇ／ｃｍ３）とした。スチールバンドの特性は弾性率２０５．８ＧＰａ，ポアソン比０．３，熱膨張係数１．２×１０－５（１／Ｋ），熱伝導率７５．３Ｗ／ｍＫ，比熱５０２Ｊ／（ｋｇＫ），かさ比重７．８６（ｇ／ｃｍ３）とした。解析結果から各時間ステップにおける（図６のＰ２点）上の節点の最大主応力値を取り出し，その最大値を評価に用いた。
　ノズルプレートの固定・加圧部分は，その側面に設置した４箇所の傾斜して連続する各面を６つの領域に均等な幅で分割して，分割された領域のうちの１つを押さえ金物－スチールバンド間の接触部として定義した（図３～図５参照）。
　ノズルプレートの固定はこの４箇所での加圧によるので，対象亀裂が存在する側である内孔から長尺側２箇所の傾斜して連続する各面（以下，単に「長尺側の面」ともいう。）の加圧位置を変化させると共に，内孔を挟んで前記２箇所に対向する，すなわち短尺側の２箇所の傾斜して連続する各面（以下，単に「短尺側の面」ともいう。）の加圧位置も変化させて，３６のモデルを設定した。
　この各モデルを表１に示す
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　まず，ノズルプレート内の通常亀裂が生じる部位４点（図６，Ｐ１～Ｐ４）について受鋼即ち内孔に溶鋼が供給された時点を基準にした時間経過に伴う最大発生応力値を調査した。このうちＰ１とＰ４は，どのモデルでもその応力値にかかわらず対象亀裂の発生位置での応力分布にはほとんど影響しないこと，したがって対象亀裂の発生や拡大に影響しないことが確認できた。そこでＰ２とＰ３に関して検討した。
　本発明の最良のパターンとしての実施例１の結果を図７に，実操業の再現の一形態としての代表例である比較例１８の結果を，図８に示す。
　いずれのモデルでも，Ｐ２とＰ３のうちＰ２の最大発生応力が受鋼後まもなく正の値となって最も高くなっていることがわかる。すなわち受鋼後まもなく引張り応力の最大値を生じており，しかも比較例１８の最大発生応力が実施例１の最大発生応力よりも大幅に大きくなっている。これに対しＰ３では受鋼直後は負すなわち引張り応力が発生しているが極めて低位であり，まもなく正の値すなわち圧縮応力に転換し，その状態を長時間維持している。しかも実施例１と比較例１８との間でそのパターンも絶対値もほとんど差がない。これらのことから，Ｐ２が対象亀裂発生の主たる原因となっていることがわかる。
　他のモデル全てもこれと同様な傾向を示した。したがって，対象亀裂軽減又は抑制のための本発明の効果は，このＰ２の最大発生応力にて評価した。
　図９～図１１に各モデルのＰ２における最大発生応力を示す。
　図９～図１１から，長尺側の面での加圧位置がその面の長さの１／２より内孔側にある場合，すなわち実施例１～実施例１８全てで，短尺側の面の加圧位置如何にかかわらず，最大発生応力が小さくなることがわかる。
　しかも，長尺側の面での加圧位置が内孔側に近いほど，また，短尺側の面での加圧位置が内孔側に近いほど，最大発生応力が小さくなる，すなわち最大発生応力を低減する効果が大きくなることがわかる。
　したがって，長尺側の面での加圧位置がその面の長さの最も内孔側にあって，しかも短尺側の加圧位置もその面の長さの最も内孔側にある形態が，最大発生応力を低減する効果が最大であって，対象亀裂発生を軽減又は抑制する効果が最大になることがわかる。
　これに対し，長尺側の面での加圧位置がその面の長さの１／２より反内孔側，すなわち内孔から遠い位置にある場合，すなわち比較例１～比較例１８全てで，短尺側の面の加圧位置如何にかかわらず，最大発生応力が大きくなっていることがわかる。
　これら比較例の中では，長尺側の面での加圧位置が内孔側に近いほど，最大発生応力が若干ではあるが小さくなっている。しかしこれら比較例の中では，短尺側の面での加圧位置が内孔側に近いほど，実施例の場合とは対照的に，最大発生応力が大きくなる傾向があり，すなわち最大発生応力を低減する効果が漸次小さくなることがわかる。
　これら比較例は，長尺側での加圧位置につき実操業で対象亀裂が発生する場合を再現した形態である。実操業においては，長尺側での加圧位置も短尺側の加圧位置も最も外側である形態の比較例１８が最も多いものの，長尺側での加圧位置がその長さの１／２より外側にある限り，短尺側の加圧位置にかかわらず対象亀裂が発生し得ることがわかる。
　なお，本発明の固定構造体では，ノズルプレートを囲繞する金枠と当該ノズルプレートとの固定位置が，当該ノズルプレートの摺動方向の中心を軸とする面対称であることが好ましい。ただし、非対称であっても本発明の効果は直ちに喪失されることはない。
　このような当該ノズルプレートの摺動方向の中心を軸とする面に対し，非対称の固定構造の場合のシミュレーションの例を次に示す。
　実施例１９～実施例２２は，当該ノズルプレートの摺動方向の中心を軸とする左右（図６のノズルプレートにおいて上半分と下半分）での，固定・加圧位置を非対称にした場合の例である。
　なお，Ａ～Ｆは傾斜部分の長さ方向にそれぞれ約２０ｍｍの長さとした。
　実施例１９と実施例２０は，右側の長尺側を内孔から最も遠いＣの位置，右側の短尺側を内孔から最も遠いＦの位置とし，左側の長尺側を最も近いＡの位置とし，短尺側を最も遠いＦの位置（実施例１９）と内孔から最も近いＡの位置（実施例２０）とした。
　実施例２１と実施例２２は，右側の長尺側を内孔から中間に位置するＢの位置とし，右側の短尺側を内孔から最も遠いＦの位置（実施例２１）と内孔から最も近いＡの位置（実施例２２）とし，左側の長尺側を内孔から最も近いＡの位置とし，左側の短尺側を内孔から最も遠いＦの位置（実施例２１）と内孔から最も近いＡの位置（実施例２２）とした。
　これらの固定・加圧の位置関係を表２に示し，これらの結果を対称の場合と対比して図１２及び図１３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　長尺側の固定・加圧位置がＣとＡを含んで非対称の場合は，図１２に示すように最大発生応力は，長尺側の固定・加圧位置がＡで対称の場合の実施例１，Ｃで対称の場合の実施例１８との間の値となり，応力低減効果があることがわかる。また，長尺側の固定・加圧位置がＣとＡを含んで非対称の場合は，図１３に示すように最大発生応力は，長尺側の固定・加圧位置がＡで対称の場合の実施例１，Ｂで対称の場合の実施例１２との間の値となり，応力低減効果があることがわかる
　本発明の固定構造体を，溶鋼取鍋の実操業に適用した例を示す。
　ノズルプレートの形状は，摺動方向全長５０２ｍｍ，摺動方向に直角の方向の全長２０２ｍｍ，内孔径７５ｍｍ，内孔中心から長尺側２９８ｍｍ，内孔中心から短尺側２０５ｍｍ，側面の傾斜して連続する４箇所の面はいずれも直線状で，その長さは１６０ｍｍである。
　実施例は，長尺側の２箇所の傾斜して連続する面では，内孔側に近い１／２の長さ（８０ｍｍ）の領域に，短尺側の２箇所の傾斜して連続する面では，外側すなわち内孔側から遠い１／２の長さ（８０ｍｍ）の領域に，それらの部分で生じていた空隙以上の厚さである０．１ｍｍ以上の鉄板（ＳＳ４００）をノズルプレートと金枠との間に設置して，この鉄板でのみノズルプレートがその周囲を囲繞する金枠に固定される状態とした。
　比較例は，金枠や溶鋼取鍋の底部の変形等により，４箇所の傾斜して連続する面いずれも外側（内孔から遠い方向）約１／３の領域でノズルプレートが金枠と固定される状態であった。
　これらのノズルプレートと金枠の構造体を，約８０分間の溶鋼通過条件の操業に供した。
その結果，実施例では対象亀裂が発生せず，ノズルプレートの致命的な損傷は観られなかった（図１４）。
　これに対し，比較例では対象亀裂が発生し，ノズルプレートの内孔からその対象亀裂に連続する致命的な大きな損傷が発生した（図１５）。

Claims (7)

  1. 　スライディングノズル装置に装着するノズルプレートを，当該ノズルプレートの側面側を囲繞して固定するためのスライディングノズル装置の金枠と前記ノズルプレートの固定構造体であって，
    　前記ノズルプレートの側面の一部には，摺動方向に対して傾斜して連続する面が４箇所形成されており，
    　前記の傾斜して連続する面は，当該ノズルプレートの摺動方向の中心軸を基準とするときに，前記中心軸から垂直方向の距離が，当該ノズルプレートの内孔側が内孔側とは反対方向である反内孔側よりも長くなるように，当該ノズルプレートの内孔を囲むように形成されており，
    　当該ノズルプレートは，当該ノズルプレートを囲繞する金枠と，前記の４箇所の傾斜して連続する各面の一部又は全部の領域（以下，この領域を「固定領域」という。）で接して，当該金枠に連続又は連結した一体的な構造体から加圧されて固定されており，
    　前記の固定領域は，当該ノズルプレートの内孔を基準にして長尺側の前記面では，その長さの１／２の位置より内孔側の一部であることを特徴とする，スライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
  2. 　前記の４箇所の傾斜して連続する各面の一部の領域は，前記金枠に連続又は連結した一体的な構造体と直接接触している，請求項１に記載のスライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
  3. 　前記の４箇所の傾斜して連続する各面の一部の領域は，前記金枠に連続又は連結した一体的な構造体と前記ノズルプレートとの間に，鉄系金属製の板を介している，請求項１に記載のスライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
  4. 　前記の鉄系金属製の板は，前記ノズルプレートに貼付されたものである，請求項３に記載のスライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
  5. 　前記の鉄系金属製の板の厚みは，前記ノズルプレートと前記金枠との間の間隙に相当する厚さ以上である，請求項３又は請求項４に記載のスライディングノズル装置の金枠とノズルプレートの固定構造体。
  6. 　スライディングノズル装置に装着するノズルプレートを，当該ノズルプレートの側面側を囲繞して固定するためのスライディングノズル装置の金枠に前記ノズルプレートを固定する方法であって，
    　前記ノズルプレートの側面の一部には，摺動方向に対して傾斜して連続する面が４箇所形成されており，
    　前記の傾斜して連続する面は，当該ノズルプレートの摺動方向の中心軸を基準とするときに，前記中心軸から垂直方向の距離が，当該ノズルプレートの内孔側が内孔側とは反対方向である反内孔側よりも長くなるように，当該ノズルプレートの内孔を囲むように形成されており，
    　当該ノズルプレートは，当該ノズルプレートを囲繞する金枠と，前記の４箇所の傾斜して連続する各面の一部又は全部の領域（以下，この領域を「固定領域」という。）で接して，当該金枠に連続又は連結した一体的な構造体から加圧されて固定されており，
    　前記の固定領域は，当該ノズルプレートの内孔を基準にして長尺側の前記面では，その長さの１／２の位置より内孔側の一部であって，
    　前記ノズルプレートと前記金枠との間の間隙に相当する厚さ以上の厚さの鉄系金属製の板を，前記間隙に装着して，当該ノズルプレートをスライディングノズル装置の金枠に固定する方法。
  7. 　前記の装着は，前記間隙に外挿する方法又はノズルプレートの前記間隙に相当する部分に予め貼付する方法により行う，請求項６に記載の方法。
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