JP2006508804A - スライデイングプレート式流れ制御装置を組み込んだ鋳造設備のノズル挿入及び／または除去装置用の耐火性プレート - Google Patents

Abstract

本発明は、スライデイングプレート式流れ制御装置を組み込んだ鋳造設備のノズル挿入及び／または除去装置用の耐火性プレートに関し、ａ）上記プレートを貫通する鋳造路（３）の入口を規定する孔（２）有し、かつ、少なくとも孔（２）の周りで、流れ制御装置の可動プレート面に合わさる面とシール面を形成する第１表面（１）と、ｂ）上記装置のハウジングに収まるようになされていると共に、鋳造路（３）を囲み、かつ、ハウジングの底壁を貫通して伸びる平らな***部（５）を備えた第２表面（４）と、ｃ）孔（７）と鋳造位置における耐火性管との合わせ面とを有する***部（５）の平坦な表面で規定され、上記耐火性管を導入位置から鋳造位置まで案内する面として作用すると共に、第３表面（６）の上記耐火性管の合わせ面と接触する部分が、上記管が導入位置から鋳造位置に進むにつれて増加するように形作られた第３表面（６）を備えている。
このプレートによって、管を導入位置から鋳造位置まで案内するのに利用できる下部表面を最大にしつつ、せいぜいプレートの下部を支持する必要性を、最適に調和させることができる。

Description

本発明は、スライデイングプレート式流れ制御装置を組み込んだ鋳造設備のノズル挿入及び／または除去装置用の耐火性プレートに関する。

溶湯の鋳造は、通常、二つの連続する冶金容器の間に鋳造路（casting channel）を形成する数個の耐火性部材を備えた設備で行われる。これらの部材は、溶湯の移動、周辺雰囲気からの冷却や化学的な攻撃に対する溶湯の保護、また、必要により、鋳造金属の流れの制御など、多様な機能を果たしている。
このように、連続鋳造では、鋳造鍋に収容された溶湯は、鍋の底壁に設けられた排出孔を通って注がれ、底壁を貫通して伸びるノズルによって延長される。
底壁の下には、通常、液体金属流の流れ制御をする装置があり、この装置は、それぞれ鋳造孔を備えた耐火性プレートを備えており、これらのプレートの相対的な変位によって、一方が他方に対して一列に揃えられるかあるいは偏位され、これらの注入孔の重ね合わせで規定される流れ断面積を変更する。
溶湯は、流れ制御装置から、通常、長さが短いコレクターノズルと呼ばれるノズルに流れ出る。最も多くの場合、コレクターノズルから排出された流れを、タンデイッシュまでの間において覆うための鋳造管が設けられる。
従来、この覆い（shroud）は、コレクターノズルの下流端に取り付けられる。
米国特許第５，６９５，６７４号では、コレクターノズルと覆いノズル（shrouding nozzle）が、一体に組み立てられ、ガイドレールに摺動させて鋳造位置に導入される鋳造設備も知られている。
国際特許出願ＷＯ−Ａ１−９９２０４２０号は、そのような覆い管を開示している。

覆い管を通ってタンデイッシュに注入された金属は、次に、タンデイッシュの底壁に設けられた1つ以上の注入孔の方に導かれる。
この孔は、鋼塊鋳型(ingot-mold)の中に直接入るノズルに延長されている。この場合、タンデイッシュから注入された溶湯の流れ制御は、底壁に設けられた注入孔を閉じることのできるストッパーシステムによってなされる。
その一変形として、ノズルをいくつかの隣り合う部材、特に、上流側は底壁に設けられた注入孔で終わり下流側は平面に形成された端部を有する内部ノズル（inner nozzle）と、上流側が内部ノズルの平面と合う平面を備えた子ノズル（subentry nozzle）、により形成することができる。
そのような設備は、（例えば、特許ＥＰ−Ａ１-１９２０１９号に記載のような）適切な子ノズル装置に鋳造を妨げることなく置き換えることを可能にする。
この場合も、底壁に設けられた注入孔を閉じることのできるストッパーシステムによって、タンデイッシュから注入される溶湯の流れ制御がなされる。
鋳造鍋の関連において、上述の流れ制御装置と同じ原理により作動するプレートを備えた流れ制御装置が、内部ノズルと子ノズルとの間に挿入される他の変形例も知られている。特許ＥＰ−Ｂ１−４４１，９２７号はそのような種類の設備を開示している。

本発明は、特に、スライデイングプレート式流れ制御装置を組み込んだ鋳造設備のノズルの挿入及び／または除去装置を備えた設備に関する。

鋳造中、鋳造を妨げることなくノズルの挿入及び／または交換が可能であることは上述のとおりである。溶湯を冶金容器から他の冶金容器に導くための注入ノズルは、実に磨耗する部品であり、機械的、化学的および熱的に強く応力がかかり、供用寿命が鋳造時間を制限するほどである。この関連で、本発明のプレートによって多くの問題の解決を提案できる。

スライデイングプレート式流れ制御装置の下部プレートは、スライデイングプレート式流れ制御装置を組み込んだ鋳造設備のノズルの挿入および／または除去装置の静止プレートでもあり、これに対して、挿入及び／または除去装置によってノズルが挿入位置から鋳造位置に導かれる。
これら二つの機能は、スライデイング流れ制御装置の下部プレートは、多くとも、その上面と流れ制御装置の可動プレートの合わせ面（matching surface）との間が完全にシールされるように、これを支持するハウジングの中に、静止していなければならない、しかし同時に、その下面は、ノズルが導入位置から鋳造位置に置き換わる間、ノズルを案内するようにしなければならない、というほとんど両立しがたい要求を負わせる。

もし、このプレートがハウジングの中に十分に支持されなかったら、プレートは、均一に支持されない。
特に、プレートの注入孔の周りに圧力が均等に分布しなかったら、静止プレートと可動プレートとの間に凝固した金属の薄い板が形成される“フィンニング”（finning）と呼ばれる事態が起こる。
もし、この事態が繰り返し起きると、凝固した金属板が楔として作用し、二つのプレートを押し離す。溶融金属が浸透する結果となり、鋳造作業を直ちに停止しなければならない。

もし、案内面がノズルを導入位置から鋳造位置に正確に案内するのに十分でなければ、鋳造ノズルを間違った位置に置く危険性は、想定されうる限りの不利な結果もたらすほど重大である。

さらに、経済的な理由で、耐火性プレートの寸法は、特にその厚さは、できるだけ小さいことが重要である。
しかしながら、スライデイングプレート式流れ制御装置の下部プレートを貫通して伸びる鋳造路は、これを通過する乱れ、かつ非対称な溶融金属流により極めて強い浸食を受ける。
特に、金属流が偏って（不均一となって）、鋳造路の出口孔の近傍の鋳造路壁を浸食しないようにすることが重要であり、そうしないと、鋳造路の孔の周りに隣接する耐火性部材を接触させて形成したシールが破壊されるおそれが大きくなる。

発明者らは、これらの問題点を解決すべく検討し、このプレートに***部を設けることを着想した。しかしながら、上述の問題を解決するためには、その形状を最適なものにする必要がある。

本発明をより良く理解できるように、図に基づいて説明するが、本発明は、いずれもこれに限定されるものではない。
これらの図のうち、図１及び図１ａは、本発明の異なる２種類の耐火性プレートの上面図を示している。図２及び図２ａは、それぞれ図１及び図１ａのＡ−Ａ線断面図を示す。
図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図を示す。図４及び図４ａは、それぞれ図１及び図１ａのプレートの下面からの斜視図を示す。

本発明のスライデイングプレート式流れ制御装置を組み込んだ鋳造設備のノズルの挿入及び／または除去装置用の耐火性プレートは、以下の要素；
ａ）上記プレートを貫通する鋳造路の入口を規定する孔（２）を備え、かつ、少なくとも孔（２）の周辺で、上記流れ制御装置の可動プレート面に合わさる面（matching face）とシール面を形成することができる第１表面（１）と、
ｂ）上記装置のハウジングの中に収まるようになされており、鋳造路（３）を囲み、かつ、ハウジングの底壁を貫通して伸びる平坦な***部(protuberance)（５）を備えた第２表面（４）と、
ｃ）上記プレートを貫通する鋳造路（３）の出口を規定する孔（７）を備える***部（５）の平面で規定された第３表面（６）、を備えており、
上記表面（６）は、鋳造位置において、耐火性ノズルの合わせ面(matching surface)と、少なくとも孔（７）の周辺で、シール面を形成し、かつ、耐火性管を導入位置から鋳造位置まで案内する面として作用し、さらに、上記プレートの第３表面（６）が耐火性管の合わせ面と接触する部分は、上記管が導入位置から鋳造位置まで進むにつれて、増加するような形状になされていることが重要である。

上記管を導入位置から鋳造位置まで案内するのに利用できる下部表面を最大にしつつ、せいぜい（at most）プレートの下部を支持する必要性を、このプレートにより、最適に調和させることができる。

上記***部の形状は、その先細り部（tip）（８）が上記耐火性管の導入位置の方向に向いた先細り形状（tip-shape）であることが好ましい。
従って、上記管を導入位置から移動させるのに要する力は、最初は非常に小さく、管が鋳造位置に近づくにつれて徐々に増える。
ノズル挿入及び／または除去装置に管が完全に揃えられていない場合には、この特殊な形状により、上記管が装置を進行する間に調製される。

特に好適な形状は、楕円形、三角形、卵形である。卵形状（図１、１ａ、４、４ａ参照）は、鋭角がなく、かつ上述の効果が最大となるので特に好ましい。

先細り部（８）の端部に面取り(chamfer）を設けるとさらに有利である。

また、先細り部（８）の反対側の端部に面取りを設けることも可能である。
これは、上記管の導入位置とは反対側の方向から、別の管や他の耐火性部材を鋳造位置或いは他の適切な位置に導く必要がある場合に、特に有利である。
例えば、装置の他の側の待機位置に停めているコレクターノズルなどの場合である。

本発明の上記プレートには、金属製の覆いを設けることもできる。

上記表面（１）とスライデイングプレート式流れ制御装置の下面との間の入口孔（２）の周り、或いは、上記表面（６）の出口孔（７）および管の上面の周り、のいずれかにシールを通すことにより、溶融金属流を汚染しそうな周辺の雰囲気から金属流を保護することが望ましい場合は、保護すべき孔を囲む不活性ガス被覆路（shrouding channel）を形成する手段を設けることもできる。
例えば、図１〜図４に示されているように、第３表面（６）の出口孔（７）を囲む環状の溝（１０）に供給する不活性ガスライン（９）を設けることができる。
同様の或いは他の種類の溝を、孔（２）の周辺に設けてもよい。

さらに、本発明の他の有利な変形例では、第３表面（６）の孔（１１）から第１表面（１）の孔（１３）に向かってプレートを貫通して伸びる第２通路（１２）を設ける。
好ましくは、上記第２通路（１２）は、鋳造路（３）よりも小さい寸法とし、鋳造路（３）から離して、例えば先細り部（８）の端部近傍に配置する。
この実施形態は、図１ａ、図２ａ及び図４ａに示されている。

流れ制御装置を単に開放するだけでは鋳造作業を自然に開始できない場合、この第２通路を可動プレートの鋳造路に重ね、通路（１２）及び下流側の耐火性部材の孔を貫通してランス装置を導入することができ、例えば、酸素ランスによって、鋳造路の各種の障害を除くことができる。
この場合、コレクターノズル（１１）を孔（１１）の下に置くか、或いは、耐火物に耐火性プレート貫通して鋳造路へ接近できる手段を設けるのが有効である。

本発明の耐火性プレートの上面図である。 本発明の他の耐火性プレートの上面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１ａのＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のプレートの下面からの斜視図である。 図１ａのプレートの下面からの斜視図である。

Claims (10)

1. スライデイングプレート式流れ制御装置を組み込んだ鋳造設備のノズル挿入及び／または除去装置用の耐火性プレートであって、
   ａ）上記プレートを貫通する鋳造路（３）の入口を規定する孔（２）有し、かつ、少なくとも孔（２）の周りで、上記流れ制御装置の可動プレートの面に合わさる面とシール面を形成する第１表面（１）、
   ｂ）上記装置のハウジングの中に収まるようになされていると共に、鋳造路（３）を囲み、かつ、ハウジングの底壁を貫通して伸びる平坦な***部（５）を備える第２表面（４）、および
   ｃ）上記プレートを貫通する鋳造路（３）の出口を規定する孔（７）有する***部（５）の平坦な表面を形成する第３表面（６）、を備えており、
   上記第３表面（６）は、少なくとも孔（７）の周りで、鋳造位置にある耐火性管の合わせ面とシール面を形成するとともに、上記耐火性管を導入位置から鋳造位置まで案内する面として作用するようになされ、かつ、
   上記プレートの第３表面（６）が耐火性管の合わせ面と接触する部分が、上記管が導入位置から鋳造位置に進むにつれて増加するように形作られていることを特徴とするスライデイングプレート式流れ制御装置を組み込んだ鋳造設備のノズル挿入及び／または除去装置用の耐火性プレート。
2. 前記第３表面（６）は、先細り形状であり、先細り部（８）が前記耐火性管の導入位置の方向に向けられていることを特徴とする請求項１に記載の耐火性プレート。
3. 前記第３表面（６）には、先細り部（８）の端部に、面取りが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の耐火性プレート。
4. 前記第３表面（６）には、先細り部（８）の端部の反対側に、面取りが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の耐火性プレート。
5. 前記第３表面（６）が、楕円形状に形づくられていることを特徴とする請求項１に記載の耐火性プレート。
6. 前記第３表面（６）が、三角形状に形づくられていることを特徴とする請求項１に記載の耐火性プレート。
7. 前記第３表面（６）が、卵形状に形づくられていることを特徴とする請求項１に記載の耐火性プレート。
8. 不活性ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の耐火性プレート。
9. 前記不活性ガス供給手段が、ガス供給ライン（９）と、前記第３表面（６）の鋳造路の出口孔（７）を囲む環状溝（１０）を備えることを特徴とする請求項８に記載の耐火性プレート。
10. 前記第３表面（６）が、先細り部（８）の端部近傍に、第２孔（１１）を備えることを特徴とする請求項２に記載の耐火性プレート。

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