JPH09155535A

JPH09155535A - 溶融金属流出孔の強制開孔方法および強制開孔装置

Info

Publication number: JPH09155535A
Application number: JP31180395A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Tada; 光宏多田; Kentaro Mori; 健太郎森; Shinichi Nishioka; 信一西岡; Takashi Itakura; 孝板倉; Hironori Yamamoto; 裕則山本
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融金属収納容器の底部に設けられている溶
融金属流出孔の閉止状態を開孔状態にして溶融金属を流
出させる際に、溶融金属流出孔の開孔が容易になされる
強制開孔方法および強制開孔装置を提供すること。【解決手段】溶融金属収納容器の底部に設けた溶融金
属流出孔の下部を塞ぐ前記溶融金属収納容器の底部外側
に配設した摺動式開閉装置に備えた上下動可能な下部閉
鎖栓と、前記溶融金属流出孔の上部を塞ぐ上部閉鎖栓
と、前記下部閉鎖栓と上部閉鎖栓とで塞ぐ溶融金属流出
孔の内部に挿入する押し上げ棒と、摺動式開閉装置に備
えた下部閉鎖栓を上下動させる駆動機構とを有すること
を特徴とする溶融金属流出孔の強制開孔装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融金属収納容
器として取鍋等の底部に設けられている溶融金属流出孔
の閉止状態を開孔状態にして溶融金属を流出させる際
に、溶融金属流出孔の開孔が容易な強制開孔方法および
強制開孔装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属収納容器は収納した溶融金属を
所定の位置に運搬、または所定量処理する工程では溶融
金属を収納容器内で必要な時間保持した後、次工程で溶
融金属を底部の溶融金属流出孔から流出させる。溶融金
属は次工程が鋳造であれば、鋳造設備に注がれることに
なる。この溶融金属流出孔は図７に示すように、上ノズ
ル９、上ノズル９の下部に嵌合する固定プレート１０、
固定プレート１０の下部を摺動する摺動プレート１１、
および摺動プレート１１の下部に密着させたコレクター
ノズル１２からなっている。この溶融金属流出孔は、溶
融金属が固化して封止されてしまうのを防止するべく、
一般には詰め物として詰砂４が使用されており、所定時
間容器内に溶融金属を保持した後、開孔時には摺動プレ
ート１１を回転または摺動させて詰砂４を溶融金属流出
孔から落下排出して後、溶融金属を容器から流出させて
いる（これを「自然開孔」という）。この詰砂４として
は、硅砂が一般的に使用されているが、珪砂の種類、溶
融金属温度、溶融金属の保持時間および溶融金属容器の
予熱時間等の諸条件により、詰砂４が焼結したり溶融金
属表面上に浮上して、また、詰砂４に溶融金属が浸透し
たりして、その効果を充分に発揮できないことがある。
この場合は、溶融金属流出孔に容器底部の下側より酸素
ランスを挿入して、酸素で詰砂４および凝固した金属を
酸化溶融して、容器内の溶融金属を強制的に流出させて
いる（これを「酸素洗浄」という）。

【０００３】従来から、この詰砂を改良して自然開孔率
を高めることが課題となっており、種々の提案がなされ
ている。特開昭６２−２４４５７０号公報（以下、「先
行技術１」という）では、詰砂の硅砂の純度、不純物の
アルミナの含有量、サイズ構成を規定して、過焼結を防
止しつつ、溶鋼などの溶融金属の詰砂への浸透を防止し
て高い自然開孔率を得ていることを開示している。特開
平６−７１４２４号公報（以下、「先行技術２」とい
う）では、詰砂としてクロム鉱石と硅砂または硅石と黒
鉛との混合物を用い、各混合物の配合比、サイズ構成を
規定して、溶融温度の高いクロム鉱石の間隙に硅砂また
は硅石のガラス状の接着層を介在させ、溶融金属（溶
鋼）の詰砂への浸透を防止して、高い自然開孔率を得て
いることを開示している。

【０００４】また、詰砂を使わない技術として、特開昭
６０−２５５２５９号公報（以下、「先行技術３」とい
う）に耐火物栓を用いることが提案されている。この技
術は、図６（１）に示すように、溶融金属収納容器の底
部に設けた固定プレート１０と摺動プレート１１を有す
るスライディングノズルに整合するように設置されたノ
ズル受け煉瓦１３に装入された上ノズル９の上部に嵌合
する閉鎖栓２０を設けたものである。開孔時には図５
（２）に示すように、シリンダー２２内に詰めたガス発
生物質のガス発生圧力でピストン２１を押し上げて開孔
させている。また、ガス発生物質のガス発生圧力の代わ
りに、油圧または電動力を適用することもできるとして
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来より行われている
詰砂を用いる先行技術１、２では、その実施例に記載さ
れているように、開孔率は１００％とならず、従って、
不開孔時には酸素ランスによる酸素洗浄を実施する必要
があった。そのため、酸素洗浄時に酸化鉄が生成し、溶
融金属の注入される側の容器内に流出した酸化鉄を含む
スラグが酸素源となり、溶融金属を酸化し、品質の劣
化、歩留まりの低下に繋がっていた。また先行技術３で
は、例えばＮａ₃ＮおよびＮａ₂ＣＯ₃のようなガス発
生物質を溶鋼を保持する容器で使用することは、溶融金
属容器からの熱により起こるガス発生物質の自然に発生
する反応を制御できず、安全性で問題が残る上、ガス発
生時のスライディングノズルを構成する耐火物への衝撃
などの点で、安全性および信頼性の問題が残っている。
ちなみに、ガス発生物質としてのＮａ₃ＮおよびＮａ₂
ＣＯ₃については、Ｎａ₃Ｎの耐熱性が４００℃以下、
Ｎａ₂ＣＯ₃の耐熱性は８００℃以下の低温域である。
また、油圧または電動機を用いた場合、これらは１回だ
けの開孔作業で消費してしまう消耗品であり、コスト的
に無駄が大きいといった問題がある。

【０００６】この発明は、溶融金属収納容器として取鍋
等の底部に設けられた溶融金属流出孔の開孔が確実にな
される低コスト且つ高能率な強制開孔方法および強制開
孔装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の溶融金属流出
孔の強制開孔方法は、溶融金属収納容器の底部に設けた
溶融金属流出孔の下部が前記溶融金属収納容器の底部外
側に配設した摺動式開閉装置に備えた上下動可能な下部
閉鎖栓で閉止され、且つ前記下部閉鎖栓の上部に押し上
げ棒を装入し、さらに前記溶融金属流出孔の上部が上部
閉鎖栓で塞がれた溶融金属収納容器内に収納した溶融金
属を前記溶融金属流出孔から流出させる際に、少なくと
も前記摺動式開閉装置の摺動面まで上昇させる前記摺動
式開閉装置に設けた下部閉鎖栓によって上昇させられる
押し上げ棒で上部閉鎖栓を溶融金属流出孔から離脱さ
せ、その後前記摺動式開閉装置を開孔することを特徴と
するものである。

【０００８】また、この発明の溶融金属流出孔の強制開
孔装置は、溶融金属収納容器の底部に設けた溶融金属流
出孔の下部を塞ぐ前記溶融金属収納容器の底部外側に配
設した摺動式開閉装置に備えた上下動可能な下部閉鎖栓
と、前記溶融金属流出孔の上部を塞ぐ上部閉鎖栓と、前
記下部閉鎖栓と上部閉鎖栓とで塞ぐ溶融金属流出孔の内
部に挿入する押し上げ棒と、摺動式開閉装置に備えた下
部閉鎖栓を上下動させる駆動機構とを有することを特徴
とするものである。この発明によれば、詰砂を使用する
ことなく、閉鎖栓を強制的に開孔するので、常に溶融金
属流出孔の確実な開孔が可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の１実施形態を示す
断面図で、回転型の摺動式開閉装置であるロータリーノ
ズルに適用したものであり、溶融金属としては溶鋼を適
用した例を示す。図１において、９は上ノズルで溶融金
属流出孔を形成する。１０は固定プレートで、上ノズル
９の下部に嵌合している。１１は摺動プレートで、前記
固定プレート１０の下側に摺動可能に配置されている。
１２はコレクターノズルで、前記摺動プレート１１の流
出孔に符合するように密着されている。１３はノズル受
け煉瓦で溶融金属収納容器である例えば取鍋内の底部に
設置され、上ノズル９が装入されている。１４は溶融金
属収納容器底部の鉄皮である。ここで２はロータリノズ
ルで、従来通り軸芯Ａを中心に摺動プレート１１が回転
する。

【００１０】溶融金属収納容器内の溶鋼は、摺動プレー
ト１１を回転させて、上ノズル９で形成される開孔状態
の溶融金属流出孔と、これに符合する固定プレート１０
の流出孔と、摺動プレート１１の流出孔とを位置合わせ
ることで、上ノズル９→固定プレート１０の流出孔→摺
動プレート１１の流出孔→コレクターノズル１２の順に
通って外部に流出する。なお、摺動プレート１１は２つ
以上の流出孔を有している。前記摺動プレート１１の一
つの流出孔の下側に強制開孔装置１を設ける。前記強制
開孔装置１は溶融金属流出孔の軸芯方向に伸縮自在なロ
ッド８を駆動する駆動機構として油圧シリンダー７を有
している。更にロッド８の先端には、溶鋼を流出させな
いための、摺動プレート１１の流出孔と密着して閉鎖す
る下部閉鎖栓４が直結されている。下部閉鎖栓４はロッ
ド８の伸縮に従って摺動プレート１１の流出孔内をスラ
イドし、駆動機構としてストロークの長い構造のものを
用いれば上ノズル９内にまでスライドすることができ
る。

【００１１】次ぎに以上の構成からなる強制開孔装置の
組立手順を説明する。ロータリノズル２の溶融金属流出
孔が略水平になるように溶融金属収納容器たる例えば取
鍋を傾転し、固定プレート１０の流出孔とコレクターノ
ズル１２を配置した摺動プレート１１の流出孔とを合わ
せ、上ノズル９内に押し上げ棒６を挿入し、セットす
る。その後、摺動プレート１１を回転軸Ａを中心として
図示せぬ回転機構により回転させ、固定プレート１０の
流出孔と摺動プレート１１の強制開孔装置１を予めセッ
トしてある流出孔とを合わせる。強制開孔装置１は、図
示しない取付治具にて、取鍋底部に設置されている。そ
の後、取鍋を復転し、上部閉鎖栓３を上ノズル９の上部
に接して配置する。上部閉鎖栓３による上ノズル９の閉
鎖を確実なものとするために、上部閉鎖栓３と上ノズル
９との接触面をキャスタブル５で固定することが望まし
い。この時、押し上げ棒６は垂直である必要はなく、上
ノズル９内にセットされていればよく、また押し上げ棒
６と上部閉鎖栓３とは接している必要はない。この状態
で転炉もしくは電気炉から受け入れた溶鋼は、二次精錬
設備による二次精錬等が必要に応じて行われる。二次精
錬等の処理が終了した後、連続鋳造機等の鋳込み位置に
取鍋を搬送して、鋳造するための所定位置に取鍋を設置
する。

【００１２】次に溶融金属収納容器内から溶鋼を流出さ
せるときの強制開孔装置１による開孔方法について図１
〜図５により説明する。溶融金属収納容器内に溶鋼が収
納された図１に示す状態から、摺動プレート１１を回転
軸Ａを中心にして摺動させ、固定プレート１０の流出孔
と摺動プレート１１の流出孔とを合わせ溶鋼を流出させ
るには、先ず、油圧シリンダー７を駆動させ、ロッド８
を少なくとも固定プレート１０と摺動プレート１１とが
接する摺動面まで上昇させる。すると図２に示すよう
に、押し上げ棒６がロッド８の端部に固定された下部閉
鎖栓４よって押し上げられる。そして、上方に押し上げ
られた押し上げ棒６は、上部閉鎖栓３に接する。押し上
げ棒６はさらに上昇して図３に示すように上部閉鎖栓３
を上ノズル９から離脱させ、溶鋼中に浮上させる。上ノ
ズル９の上部開孔と同時に溶鋼は上ノズル９内に流入し
てくる。上部閉鎖栓３を上ノズル９から離脱させた後、
油圧シリンダー７は図４に示すように下部閉鎖栓４の上
端面と摺動プレート１１の上側面とが同一でなければ、
同一面になるように下部閉鎖栓４を下げるなどのため
に、ロッド８を移動させる作動を行わせる。その際、下
部閉鎖栓４は上ノズル９、固定プレート１０および摺動
プレート１１の流出孔と密着しているので、上ノズル
９、さらには固定プレート１０内に溶鋼が流入してきて
も、下部閉鎖栓４と流出孔間には溶鋼が差し込まないの
で、下部閉鎖栓４を容易に下降することができる。

【００１３】その後、図５に示すように、摺動プレート
１１を軸芯Ａを中心として回転摺動させ、固定プレート
１０の流出孔とコレクターノズルを配設した摺動プレー
ト１１の流出孔とを合わせることで、押し上げ棒６を受
鋼容器内に落下させると共に、溶融金属収納容器内の溶
鋼が上部ノズル９、固定プレート１０の流出孔、摺動プ
レート１１の流出孔およびコレクターノズル１２を通り
注入される。その際に下部閉鎖栓４が摺動プレート１１
の回転に妨げとならないように、下部閉鎖栓４の上面は
固定プレート１０と摺動プレート１１の摺動面より下方
である必要があり、同様に押し上げ棒６が摺動プレート
１１の回転に妨げとならないようにするために下部閉鎖
栓４の上面は固定プレート１０と摺動プレート１１の摺
動面と同一面とすること、すなわち、図１〜図４におけ
る各段階において、下部閉鎖栓４の上側端面は摺動プレ
ート１１の上面と同一面までの上昇で上部閉鎖栓３を上
ノズル９から離脱させるようにすることが望ましい。な
お、上部閉鎖栓４を離脱した後は流出孔内に溶鋼が流入
し、この流入した溶鋼は凝固し始めるので、早急に溶鋼
を流出させることが必要である。また、上記実施形態に
おいて摺動プレート１１が回転する方式（ロータリーノ
ズル）について説明したが、摺動プレート１１が直線移
動する方式（スライディングノズル）の場合は摺動プレ
ート１１が横行移動することが相違するだけであり、上
記実施形態と同様に本発明を適用できる。

【００１４】

【実施例】この発明の強制開孔装置において、押し上げ
棒は鋼製とし、駆動機構として油圧シリンダーを用い、
２５０ｔｏｎ容量の取鍋底部のロータリーノズル式の流
出孔に適用した。なお、部材の各部の寸法は以下の通り
であった。上ノズルの底部の内径８０ｍｍφで長さ３６
０ｍｍ、押し上げ棒の径３０ｍｍφで長さ５００ｍｍで
ある。油圧シリンダーのストロークは８０ｍｍである。
詰砂は珪砂を使用した。そして、１０００チャージの鋳
造結果を表１に示す。表１には同時期の従来の方法によ
る結果も合わせて示す。受鋼時の溶鋼温度は平均１６３
０℃、取鍋内の溶鋼滞留時間は４０〜７０分である。本
発明によれば酸素洗浄もなく開孔率が１００％であっ
た。これに対して、従来法では２４チャージが自然開孔
せず、酸素洗浄を実施した。表２は取鍋内の溶鋼および
流出孔から採取した成分分析試料、および連続鋳造機に
よる鋳造後の鋳片の両者から採取した成分分析試料の分
析結果を示す。本発明によれば、取鍋内溶鋼と鋳造後の
鋳片とで成分差はほとんどなかった。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、溶融金属流出孔に詰砂を使用せず、開孔時は機械的
に開孔でき、溶融金属の流出には開孔時とは別の流出孔
を用いるため、開孔装置を繰り返し使用することができ
る。設置が安価にでき且つ詰砂を使用しなくて済むた
め、詰砂による溶融金属の汚染を懸念する必要がなく、
また、溶融金属が流出する下側のコレクターノズル、ロ
ングノズル等に詰砂が落下する心配がないので。コレク
ターノズル、ロングノズル等の下側ノズル形状を特に考
慮する必要がなく、単純な形状とすることができるの
で、耐火物コストを低廉化することができ、かくして工
業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明をロータリーノズルに適用した１実施
形態を示す断面図である。

【図２】この発明の溶融金属流出孔の強制開孔方法の進
行状態を示す断面図である。

【図３】この発明の溶融金属流出孔の強制開孔方法の進
行状態を示す断面図である。

【図４】この発明の溶融金属流出孔の強制開孔方法の進
行状態を示す断面図である。

【図５】この発明の溶融金属流出孔の強制開孔方法の進
行状態を示す断面図である。

【図６】従来技術の１実施形態のノズル閉止状態および
ノズル開孔状態を示す断面図である。

【図７】従来技術の他の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１強制開孔装置２ロータリーノズル３上部閉鎖栓４下部閉鎖栓５キャスタブル６押し上げ棒７油圧シリンダー８ロッド９上ノズル１０固定プレート１１摺動プレート１２コレクターノズル１３ノズル受け煉瓦１４鉄皮

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者板倉孝東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者山本裕則東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属収納容器の底部に設けた溶融金
属流出孔の下部が前記溶融金属収納容器の底部外側に配
設した摺動式開閉装置に備えた上下動可能な下部閉鎖栓
で閉止され、且つ前記下部閉鎖栓の上部に押し上げ棒を
装入し、さらに前記溶融金属流出孔の上部が上部閉鎖栓
で塞がれた溶融金属収納容器内に収納した溶融金属を前
記溶融金属流出孔から流出させる際に、少なくとも前記
摺動式開閉装置の摺動面まで上昇させる前記摺動式開閉
装置に設けた下部閉鎖栓によって上昇させられる押し上
げ棒で上部閉鎖栓を溶融金属流出孔から離脱させ、その
後前記摺動式開閉装置を開孔することを特徴とする溶融
金属流出孔の強制開孔方法。
【請求項２】溶融金属収納容器の底部に設けた溶融金
属流出孔の下部を塞ぐ前記溶融金属収納容器の底部外側
に配設した摺動式開閉装置に備えた上下動可能な下部閉
鎖栓と、前記溶融金属流出孔の上部を塞ぐ上部閉鎖栓
と、前記下部閉鎖栓と上部閉鎖栓とで塞ぐ溶融金属流出
孔の内部に挿入する押し上げ棒と、摺動式開閉装置に備
えた下部閉鎖栓を上下動させる駆動機構とを有すること
を特徴とする溶融金属流出孔の強制開孔装置。