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技術 羽口の設置構造

出願人 黒崎播磨株式会社
発明者 瓦田幸司立川孝一
出願日 2018年3月6日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2018-039894
公開日 2019年9月12日 (7ヶ月経過) 公開番号 2019-150862
状態 未査定
技術分野 連続鋳造 炉の装入、排出(炉一般2) 鋳造用とりべ
主要キーワード 下方ノズル 当接構造 装着方式 独立部品 中空円錐 螺合構造 被覆部品 スライド装着
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月12日)のものです。
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図面 (18)

課題

溶融金属容器の底部に設置されるノズル又はプラグとこのノズル又はプラグの下方に位置するプレート等との間,及びノズル又はプラグの上方ないしは外周側に位置する羽口との間に空隙を発生させない,羽口の設置構造を提供する。

解決手段

溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するように設置される羽口2を,接合部品3により溶融金属容器の底部の鉄皮4に固定する。

概要

背景

溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するために当該溶融金属容器の底部に設置されるノズルには,溶融金属の流量制御を行うための板状のスライディングノズル装置や浸漬ノズル,上ノズル等がある。

例えばスライディングノズル装置用の上プレートは,溶融金属容器底部の鉄皮に固定されており,その上部に設置される上ノズルは前記上プレートと溶融金属容器底部の鉄皮内側の耐火物層の一部であって上ノズルと直接接触する羽口との間に目地を介して設置される。
このような設置構造の上ノズルの下端と上プレートとの境界は,一定の厚さで密着した構造とされるが,使用中にこの目地部が離れてその間隔が拡大し.空隙を生じることがある。
また上ノズルと羽口との境界でも,この境界部分の目地部が離れてその間隔が拡大し,空隙を生じることがある。
このような空隙が生じると,その空隙に溶融金属が侵入し,ひいては溶融金属の漏出事故を発生させることがある。

このような上ノズルと上プレート又は羽口との境界部分における空隙形成を抑制するため,主として上ノズルに対策を講じることが試みられている。
例えば特許文献1には,「中空円錐台形上ノズルの外周面テーパー角を7°未満とし、スライディングゲート直上に位置する該上ノズルの下端外周に、タンディッシュあるいは取鍋などの溶融金属保持容器の下部外壁または耐火物掛止する位置決め用突起部を設けたスライディングゲート用上ノズル」が開示されている(特許文献1の要約書参照)。
特許文献2には,「上部形状が截頭円錐形で下部が円筒形をなし、軸方向中心に溶融金属を通すノズル孔を有する上ノズル20と,溶融金属容器の底部に設けられ前記上ノズル20が下方から挿着されるノズル受け煉瓦とを有し、前記上ノズルの下部に摺動式流量制御装置スライドバルブ)4が配設される鋳造用ノズル構造において,前記上ノズル20の下端を除く外周面に凹部21および/または凸部24を形成した鋳造用ノズル構造」が開示されている(特許文献2の要約書参照)。

溶融金属容器内にガスを吹き込む,通電する等の目的で羽口内側に設置されるプラグにおいても前述の上ノズルと同様に羽口と鉄皮間に空隙を生じることがあり,溶融金属の漏出事故を惹き起こす危険性が高い。

概要

溶融金属容器の底部に設置されるノズル又はプラグとこのノズル又はプラグの下方に位置するプレート等との間,及びノズル又はプラグの上方ないしは外周側に位置する羽口との間に空隙を発生させない,羽口の設置構造を提供する。溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するように設置される羽口2を,接合部品3により溶融金属容器の底部の鉄皮4に固定する。

目的

本発明が解決しようとする課題は,溶融金属容器の底部に設置されるノズル又はプラグとこのノズル又はプラグの下方に位置するプレート等との間,及びノズル又はプラグの上方ないしは外周側に位置する羽口との間に空隙を発生させない,羽口の設置構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するように設置される羽口設置構造であって,前記羽口が接合部品により前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されている,羽口の設置構造。

請求項2

前記接合部品の前記鉄皮との接合部分は,溶接構造ネジ螺合構造,又は,前記鉄皮を貫通する孔の当該鉄皮外側孔周囲への当接構造のいずれか一種以上である,請求項1に記載の羽口の設置構造。

請求項3

前記接合部品が前記羽口に接触する部分の少なくとも一部は,金属板若しくは金属ケース,又は無機材料若しくは炭素を主成分とするシートを介している,請求項1又は請求項2に記載の羽口の設置構造。

請求項4

前記接合部品は複数の独立部品からなり,前記複数の独立部品相互はネジの螺合構造,引っかけ構造,嵌合構造スライド構造又はバイオネット構造のいずれか一種以上により,一体化及び再分離が可能なように前記羽口と前記鉄皮間を接合している,請求項1から請求項3のいずれかに記載の羽口の設置構造。

請求項5

前記接合部品による接合部分は,当該羽口外周を均一に分割するように少なくとも2ヶ所以上に分散して存在する,請求項1から請求項4のいずれかに記載の羽口の設置構造。

請求項6

前記接合部品の少なくとも一部は外部に露出しないように覆われている,請求項1から請求項5のいずれかに記載の羽口の設置構造。

請求項7

前記接合部品の上方又は周囲の少なくとも一部には,不定形耐火物が設置されている,請求項1から請求項6のいずれかに記載の羽口の設置構造。

技術分野

0001

本発明は,溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するよう設置される羽口設置構造に関する。

背景技術

0002

溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するために当該溶融金属容器の底部に設置されるノズルには,溶融金属の流量制御を行うための板状のスライディングノズル装置や浸漬ノズル,上ノズル等がある。

0003

例えばスライディングノズル装置用の上プレートは,溶融金属容器底部の鉄皮に固定されており,その上部に設置される上ノズルは前記上プレートと溶融金属容器底部の鉄皮内側の耐火物層の一部であって上ノズルと直接接触する羽口との間に目地を介して設置される。
このような設置構造の上ノズルの下端と上プレートとの境界は,一定の厚さで密着した構造とされるが,使用中にこの目地部が離れてその間隔が拡大し.空隙を生じることがある。
また上ノズルと羽口との境界でも,この境界部分の目地部が離れてその間隔が拡大し,空隙を生じることがある。
このような空隙が生じると,その空隙に溶融金属が侵入し,ひいては溶融金属の漏出事故を発生させることがある。

0004

このような上ノズルと上プレート又は羽口との境界部分における空隙形成を抑制するため,主として上ノズルに対策を講じることが試みられている。
例えば特許文献1には,「中空円錐台形上ノズルの外周面テーパー角を7°未満とし、スライディングゲート直上に位置する該上ノズルの下端外周に、タンディッシュあるいは取鍋などの溶融金属保持容器の下部外壁または耐火物掛止する位置決め用突起部を設けたスライディングゲート用上ノズル」が開示されている(特許文献1の要約書参照)。
特許文献2には,「上部形状が截頭円錐形で下部が円筒形をなし、軸方向中心に溶融金属を通すノズル孔を有する上ノズル20と,溶融金属容器の底部に設けられ前記上ノズル20が下方から挿着されるノズル受け煉瓦とを有し、前記上ノズルの下部に摺動式流量制御装置スライドバルブ)4が配設される鋳造用ノズル構造において,前記上ノズル20の下端を除く外周面に凹部21および/または凸部24を形成した鋳造用ノズル構造」が開示されている(特許文献2の要約書参照)。

0005

溶融金属容器内にガスを吹き込む,通電する等の目的で羽口内側に設置されるプラグにおいても前述の上ノズルと同様に羽口と鉄皮間に空隙を生じることがあり,溶融金属の漏出事故を惹き起こす危険性が高い。

先行技術

0006

特開平11−207457号公報
特開2002−35926号公報

発明が解決しようとする課題

0007

特許文献1では,「溶融金属保持容器の下部外壁または耐火物に掛止する位置決め用突起部」により,上ノズル自体が溶融金属容器の鉄皮等に対して上方向に移動することを抑制することができる。しかし,上ノズルは羽口との間では固定されておらず,また羽口を固定する機能もないので,羽口が上方向に移動する場合は上ノズルが羽口に対して相対的に移動可能となり,その間での空隙形成は避けられない。

0008

この空隙形成のメカニズムを,図17を参照しつつ説明する。
同図に示しているように,従来の羽口の設置構造において羽口2は溶融金属容器底部の鉄皮4には直接固定されていない。羽口2を含む溶融金属容器底部の耐火物ライニング層が熱その他の原因で溶融金属容器底部の鉄皮4から溶融金属容器内側方向すなわち上方向に移動する等により,羽口2もそれに連動して容易に溶融金属容器内側方向(上方向)に移動し,溶融金属容器底部の鉄皮4との間に空隙9が生じる。
一方,上ノズル1はその下方の構成物7(ここでは上プレートを例にしている)との間で移動可能となる。すなわち上ノズル1は,下方の構成物7との接触面積(目地部の面積)よりも羽口2との接触面積の方が大きく,また上ノズル1の上部にはスラグスケールが羽口2に浸潤又は反応して強固に一体化した部分を生じることが多い。これらのため,上ノズル1は下方の構成物7から離れて羽口2と連動するように,上方向に移動し,下方の構成物7との間に空隙6を生じる。
なお,本発明者らは他の方法として,上ノズルを鉄皮外に位置する下方のスライディングノズル装置に金属部品係止する構造を適用した。しかしこの場合,羽口と共に上ノズルが上昇して,前記金属部品が変形し,又は上ノズルの前記金属部品付近破壊して,上ノズルと上プレートとの間の空隙の発生を防止することはできなかった。

0009

特許文献2では,上ノズルの下端を除く外周面に設置された凹部又は凸部によって,モルタルとの間では上ノズルは相対的に移動しないし,凸部を備え且つその凸部が羽口の内面に食い込む形態であれば,上ノズルが羽口に対し上方に移動することを抑制することができる。しかし,前述の特許文献1,図5で述べたと同様に,特許文献2においても羽口を固定する機能はないので,羽口自体が上方向に移動する場合は上ノズルが羽口と連動して移動することとなり,上ノズルの下方に位置するプレート等との間での空隙形成は避けられない。

0010

前述のような現象は,ノズルに限らずガス吹き込み用又は通電等の目的で,前述のノズルと同様に羽口内側に設置されるプラグにも発生することがある。

0011

本発明が解決しようとする課題は,溶融金属容器の底部に設置されるノズル又はプラグとこのノズル又はプラグの下方に位置するプレート等との間,及びノズル又はプラグの上方ないしは外周側に位置する羽口との間に空隙を発生させない,羽口の設置構造を提供することにある。
ひいてはそれにより,空隙からの空気の巻き込みや溶融金属の漏出事故等の発生を防止することにある。

課題を解決するための手段

0012

本発明は,次の1から7に記載の羽口の設置構造である。
1.溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するように設置される羽口の設置構造であって,前記羽口が接合部品により前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されている,羽口の設置構造。
2.前記接合部品の前記鉄皮との接合部分は,溶接構造ネジ螺合構造,又は,前記鉄皮を貫通する孔の当該鉄皮外側孔周囲への当接構造のいずれか一種以上である,前記1に記載の羽口の設置構造。
3.前記接合部品が前記羽口に接触する部分の少なくとも一部は,金属板若しくは金属ケース,又は無機材料若しくは炭素を主成分とするシートを介している,前記1又は前記2に記載の羽口の設置構造。
4.前記接合部品は複数の独立部品からなり,前記複数の独立部品相互はネジの螺合構造,引っかけ構造,嵌合構造スライド構造又はバイオネット構造のいずれか一種以上により,一体化及び再分離が可能なように前記羽口と前記鉄皮間を接合している,前記1から前記3のいずれかに記載の羽口の設置構造。
5.前記接合部品による接合部分は,当該羽口外周を均一に分割するように少なくとも2ヶ所以上に分散して存在する,前記1から前記4のいずれかに記載の羽口の設置構造。
6.前記接合部品の少なくとも一部は外部に露出しないように覆われている,前記1から前記5のいずれかに記載の羽口の設置構造。
7.前記接合部品の上方又は周囲の少なくとも一部には,不定形耐火物が設置されている,前記1から前記6のいずれかに記載の羽口の設置構造。

発明の効果

0013

特に,羽口の溶融金属容器内側(上方向)への移動及び鉄皮等との間への空隙発生の多くの原因となっている一般的な従来技術としての羽口周囲に設置されている耐火物層で羽口を挟み込む構造での固定方法に対し,本発明はこのような羽口周囲に設置されている耐火物層で羽口を挟み込む構造ではなく,羽口が接合部品により溶融金属容器底部の鉄皮に固定されるので,羽口が前記の羽口周囲に設置されている耐火物層の挙動に連動して溶融金属容器内側に移動することがない。
したがって,羽口の内孔側に設置された上ノズル等のノズル,又はプラグが,その下方に設置した上プレートや前記鉄皮外部との固定手段等から上方に移動することがなく,これら相互の間に空隙が生じることを防止することができ,ないしはノズル内孔への空気の巻き込みや溶融金属漏出事故等を防止することができる。

0014

また,本発明によると,溶融金属容器の鉄皮に対し鉄製の接合部品を溶接する必要がなく,又は溶接する場合にも溶接を繰り返す必要がなく,その回数を最少化することができ,鉄皮の劣化等を大幅に抑制又は防止して鉄皮の損傷/破壊の危険を回避することができると共に,溶接と解体に要するメンテナンス時間や工程の短縮,コスト低減にも寄与することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の実施形態1を示す縦方向断面のイメージ図。
本発明の実施形態2を示す縦方向断面のイメージ図。
本発明の実施形態3を示す縦方向断面のイメージ図。
図3に示す本発明の実施形態3の変形例を示す縦方向断面のイメージ図。
本発明の実施形態4を示し,(a)は縦方向断面のイメージ図,(b)は(a)のA部の変形例を示す縦方向断面のイメージ図。
本発明の実施形態5を示し,(a)は平面図(イメージ),(b)は縦方向断面のイメージ図。
同上。
同上。
同上。
本発明の実施形態5を示す縦方向断面のイメージ図。
本発明の実施形態5を示す要部の平面図(イメージ)。
本発明の実施形態5を示す要部の縦方向断面のイメージ図。
接合部品を設置する部分の配置の例を示す平面図(イメージ)。
同上。
同上。
同上。
従来技術の問題が生じた際の構造を,上ノズルを例に示す縦方向断面図(イメージ)。

実施例

0016

以下,本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

0017

実施形態1を図1により説明する。
この実施形態1は,羽口2の一部に貫通孔を備えた横方向の凸状部を備え,溶融金属容器底部の鉄皮4には前記貫通孔に対応する位置にネジを切った穴(以下「ネジ穴」という。)を備え,羽口2は前記貫通孔と前記鉄皮4のネジ穴とに合致するネジ構造の接合部品(ボルト)3で鉄皮4に固定されている。

0018

実施形態2を図2により説明する。
この実施形態2は,羽口2の少なくとも一部に下方向に拡大する部分を備え,貫通孔を備えた金属製の接合部品3(金属板又は金属ケース12)を前記羽口2の拡大部を下方に拘束する(引っかける)ように設置し,溶融金属容器底部の鉄皮4にはネジ穴を備え,羽口2は前記接合部品3(金属板又は金属ケース12)の貫通孔と前記鉄皮4のネジ穴とに合致する接合部品(ボルト)3で鉄皮4に固定されている。
またこの実施形態2では,接合部品3の上方又は周囲には,羽口設置及び固定後施工される不定形耐火物11が設置されている。

0019

実施形態3を図3により説明する。
この実施形態3は前述の実施形態1を基礎に,接合部品3と羽口2の間,又は接合部品3と羽口2の間及び接合部品3と鉄皮4の間に,金属板若しくは金属ケース12,又は無機材料若しくは炭素を主成分とするシート13を設置しており,これらを介して接合部品3により羽口2と鉄皮4が固定されている。

0020

金属板若しくは金属ケース12,又は無機材料若しくは炭素を主成分とするシート13は,羽口2の接合部品3又は鉄皮4との接触部分を,これら介在物により局部的な応力集中等を緩和して破壊すること防止する。
金属板若しくは金属ケース12の材質等は,操業時の当該部分の温度に応じて適宜選択すればよい。溶鋼又は溶銑容器では一般的な鉄又はステンレス製とすることができる。
無機材料若しくは炭素を主成分とするシート13の材質等も,操業時の当該部分の温度に応じて適宜選択すればよい。溶鋼又は溶銑容器では一般的な生体溶解性又はいわゆるRCFと呼ばれる無機材質から成るシート等,若しくは例えば黒鉛炭素系繊維等の炭素を主成分とする材料等とすることができる。

0021

金属板若しくは金属ケース12又は無機材料若しくは炭素を主成分とするシート13は,羽口の一部を囲繞する形態でも,ワッシャーのように途中に挟んで介在させてもよい。また,図4に示すように羽口2の接合部品3と接触する部分を含む広い範囲を金属ケース12で覆い,この金属ケース12の一部を接合部品3に接合させてもよい。

0022

実施形態4を図5により説明する。
この実施形態4は前述の実施形態1を基礎に,接合部品3のネジ頭部に相当する部分に,このネジ頭部の少なくとも一部が外部に露出しないように被覆部品14が設置されている。
この実施形態4においても図2の実施形態2と同様に,羽口2の接合部分の上方又は周囲に,羽口設置及び固定後に不定形耐火物を現場施工により設置することができる。これには,溶融金属容器底部の羽口上方又は周囲の耐火物層を隙間無く形成し得る等の利点がある。
前述の被覆部品14のような覆いは,前述のような不定形耐火物を施工する場合は特に,ネジ頭部等の接合部品3を担持及び操作する部分周辺が,施工される耐火物に隙間無く直接充填されて固定されてしまって解体等が困難になることを防止するために設置される。このとき図5(b)に示すように,羽口2や鉄皮4等の,接合部品3を設置する貫通孔部分上端に凹部を形成して接合部品頭部全体を囲繞することもできる。

0023

実施形態5を図6図12により説明する。
この実施形態5は,羽口2の少なくとも一部に下方向に拡大する部分を備え,鉄皮4には前記羽口2の拡大部の外形と合致するように形成された接合部品3が,少なくとも羽口2がその間に密着してかつ装着されるように,羽口2の外周に相当する領域の少なくとも一方向が開放された間隙を有して一体的に又は分割して複数ヶ所に設置されている。そしてこの実施形態5では,この接合部品3の間隙に前記羽口2の拡大部をスライドさせて嵌合し,羽口2を固定する。

0024

この接合部品3は鉄皮4に対し,溶接構造(図6),ネジの螺合構造(図7図8図9),又は,前記鉄皮を貫通する孔の当該鉄皮外側孔周囲への当接構造(すなわち鉄皮の溶融金属容器外面側から内面側を貫通する孔に設置するいわゆるリベット又はボルト・ナット等による当接構造,図10)等のいずれか一種以上を適宜選択することができる。
なお,この貫通形式によるリベット又はボルト・ナット等による構造はこの実施形態5に限定されることなく,前述の各実施形態等にも適用することができる。

0025

羽口2には金属板や金属ケース,又は前記のシート等を備えていてもよい。この場合,図7に示すように接合部品3と羽口の拡大部との間に,3Wを装着して固定を強化してもよい。

0026

この実施形態5では,羽口2を円筒形とし,その少なくとも下方の一部に前記同様の拡大する部分を備え,その拡大部を接合部品3の間に配置した後羽口2を回転させて接合部品3に嵌装して羽口を固定することも可能である(いわゆるバイオネット構造,図8)。

0027

羽口2には,これらスライド装着方式又は回転装着方式等では,羽口2と接合部品3との間に独立部品としてのホルダー3Hを装着することもできる(図9)。このホルダー3Hには少なくとも接合部品3と接合する部分に凸状部3HCを備え,この凸状部3HCをスライド又は回転により接合部品3に装着して,固定する(図11図12)。特に,装着方向に向かって接合部品3と凸状部3HCの間を縮小する,又は凸状部3HCの厚さを縮小することで,漸次固定の強さを高めることができる。さらに解体時にはこの逆方向にスライド又は回転させることにより,容易に羽口2を取り外すことができる。
なお,このようなホルダー3H等を利用する形態は,スライド方式バイオネット方式に限らず適用することができる。

0028

図13図16に,接合部品3を設置する部分の配置の例を示している。このように接合部品3(接合部品3による接合部分)は,羽口2外周を均一に分割するように少なくとも2ヶ所以上に分散して存在することが好ましい。

0029

なお,溶融金属容器の鉄皮は基本的に長期間繰り返し使用されるものであり,その劣化は避ける必要がある。溶接を繰り返すことは,鉄皮の劣化,亀裂発生ないしは破断等の重大な損傷の原因ともなることから好ましくない。また,その解体及び溶接の繰り返し作業に多くの手間,時間,費用等がかかるので,生産性コストの面からも好ましくない。
したがって,鉄皮への溶接構造を含む場合は,溶接と解体を繰り返さないように,前述のようにネジ構造,引っかけ構造,スライド構造,バイオネット構造等の,羽口との間に脱着可能な部品による固定を組み合わせることが好ましい。

0030

1 上ノズル
2羽口
3接合部品
3F 接合部品の鉄皮との接合部
3H 接合部品の内の一部品(中間に配置されるホルダー等の例)
3HC 前記ホルダーの例における,ホルダーの凸状部
3W 接合部品の内の一部品(中間に配置される楔等の例)
4溶融金属容器底部の鉄皮
5 上ノズルと羽口間の目地部
6 上ノズルと下方ノズル(この場合はプレート)間の目地部
6S 前記6に空隙が生じた際のその厚さ
7 下方のノズル
8内孔
9 羽口と溶融金属容器底部の鉄皮との間に生じた空隙
9S 前記9の厚さ
10耐火物層(羽口の周囲(周辺部))
11不定形耐火物層(羽口の周囲(周辺部))
12金属板又は金属ケース
13シート材
14 接合部品の被覆部品

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