JPH1177287A - 金属製プレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スライディングノズル装置に使用する金属
製プレートの注油や冷却が不要にして、しかも十分な耐
用性を持たせてその実用化を実現すること。 【解決手段】金属製のプレート基体にノズル孔耐火物を
配設したスライディングノズル装置に使用する金属製プ
レートであって、この金属製のプレート基体の表面硬度
を１として、摺動時に接する相手のプレートの金属部分
の表面硬度を１．６〜１０としたことを特徴とする。摺
動面側では不定形耐火物を充填配置した充填部の幅が１
〜５ｍｍの部分がノズル孔耐火物の周長の５０％以上の
長さにわたって形成され、非摺動面側では１０〜３０ｍ
ｍ幅になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種溶融金属容器
の底部に取り付け使用されるスライディングノズル装置
のためのプレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】スライディングノズル装置に用いられる
プレートは、溶融金属に直接触れ、相互摺動を繰り返す
ので、その動きに耐え得る構造強度と、溶融金属に対す
る耐溶損性と、さらには、滑らかな摺動のために高精度
の摺動面を有することが要求される。

【０００３】従来から、このプレートには、構造強度、
耐溶損性の面からＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火物が一般的に使用
され、ダイヤモンド工具による研磨加工を行って摺動面
の高精度化を行っている。さらに、耐火物そのものの不
足気味の構造強度を補うための方策として、耐火物製の
プレートの外周面にメタルバンドを焼き嵌めたり、メタ
ルケースへのモルタルセットなどが行われている。

【０００４】このような方策によっても、溶融金属との
接触による急激な加熱によって耐火物におけるクラック
の発生は避けることはできず、構造上の劣化だけではな
く、空気の巻き込みによる耐火材の異常溶損を招くこと
にもなる。

【０００５】さらに、この方策として、靭性に優れた金
属製のプレートに耐火性のリングを嵌め込む方式のもの
が、実開昭５２−６３１２０号公報に提案されている。
この方式では、プレートの構成部分として主に金属を使
用するので、割れ難さ、加工のし易さ、取り付けに磁石
の利用が可能になることから、スライディングノズル装
置の用途が拡げることができ、その上、コストも節減で
きるという利点がある。しかしながら、この提案された
構造のものでは、鋳造中にプレートの冷却と注油が必要
となり、操業上極めて繁雑で実用的でない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、スライディングノズル装置に使用する金属
製プレートの注油や冷却を不要とし、しかも、十分な耐
用性を付与して金属製プレートの利点を充分に発揮でき
るようにしてその実用化を実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属製のプレ
ート基体にノズル孔耐火物を配設したスライディングノ
ズル装置に使用する金属製プレートであって、この金属
製プレートの金属部分の表面硬度を１として、摺動時に
接する相手のプレートの金属部分の表面硬度を１．６〜
１０としたことを特徴とする。

【０００８】この上下の金属製のプレート基体の硬さの
比は、硬さをブリネル硬さまたはビッカース硬さで表し
たとき、硬度比は、大きい方の硬さの値／小さい方の硬
さの値の比とすれば、この硬度比が１．６未満の場合に
は、最初は摺動できるが何度も摺動を行うと途中で摺動
不能となり耐用性が劣る。１０を越えると、硬度が低い
方の金属の摩耗が大きく耐用性が低下する。

【０００９】金属製のプレート基体の材質については、
硬度比の組み合わせを満足し、かつ３００℃以上の耐熱
性を有するものであれば良く、例えば、鉄、ニッケル、
アルミニウムあるいは銅等やその合金が経済性の面から
使用しやすい。これらの中で、例えば構造用炭素鋼はＪ
ＩＳ規格で、化学成分が決まっており、この内ＣやＭｎ
の含有量により硬度が変わってくる。つまりこれらの成
分の異なる炭素鋼で硬度比が１．６〜１０の範囲になる
よう選択して使用することが実用上便利である。

【００１０】プレート基体を形成する金属の構造強度が
高く、且つ、衝撃に強い長所を生かすためには、金属は
プレート全体の５０〜９０％の容積割合で使用すること
が好ましい。５０％未満では金属の長所を生かせず、９
０を越えると耐熱性に問題がでてくる。

【００１１】また、この金属製プレートは、金属製のプ
レート基体に形成した貫通孔に、不定形耐火物の充填層
を介してノズル孔耐火物を装着し、その摺動面側におい
ては充填配置した不定形耐火物の充填部の幅が１〜５ｍ
ｍの部分がノズル孔耐火物の周長の５０％以上の長さに
わたって形成され、非摺動面側では前記不定形耐火物の
充填部の幅がノズル孔耐火物の全周にわたって１０〜３
０ｍｍの幅になるようにすることによってより安定した
金属製プレートとすることができる。

【００１２】ノズル孔耐火物は溶鋼が通過する貫通孔を
有する耐火物であって、その材質は連続鋳造用ノズル等
に一般的に使用されている材質であれば特に問題なく使
用することができる。さらにこのノズル孔耐火物が小形
状であることを生かして、通常のプレート形状では熱衝
撃の面から使用できないような緻密で高耐食性の材質も
使用できる利点がある。このノズル孔耐火物の形状は、
損傷状況に応じて決められるものであり、特に制約はな
い。

【００１３】また、ノズル孔耐火物は、モルタル等の耐
火性の接着材を介して金属製のプレート基体の貫通孔に
嵌入し装着する。

【００１４】さらに、耐火材で構成する部分を小さく
し、プレートの閉止する位置で金属部分を接触させる構
造も採り得る。この構造によって、プレート基体を形成
する金属部分の熱容量で溶鋼の接触部分を凝固せしめ閉
止させることができる。この構造は、ノズル孔の閉塞が
鋳造の完了の時だけ行われる溶鋼タンディシュ用のスラ
イディングノズル装置のような場合に、より有効にその
機能が利用できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。

【００１６】実施例１ 図１は、本発明の金属製プレートを使用したスライディ
ングノズル装置の断面図である。同図において、スライ
ディングノズル装置Ａは、タンディシュの底の羽口れん
がａに装着された上部ノズルｂの下端に、互いに摺動面
で接するように本発明に係る上部プレート１０と下部プ
レート２０が取り付けられている。

【００１７】図２は図１に示す上部プレート１０の拡大
断面図を示し、図３は図２のＩ-Ｉ線からの摺動面Ｓか
ら見た平面図を示す。これらの図に示すように、この上
部プレート１０は、ノズル孔１が位置する箇所に突出部
２を設けた金属製のプレート基体３を有し、その突出部
２には貫通孔４が設けられており、その貫通孔４内にノ
ズル孔耐火物５を配置した構造を有する。このノズル孔
耐火物５を配置した貫通孔４の内面に段差６を有し、そ
の反対側は、図３に示すように、摺動面側で、その長さ
方向に伸びた形状となっている。この段差６に対応する
段差を有するノズル孔耐火物５を装着することで摺動面
で相手のプレートから受ける圧力により、ノズル孔耐火
物が非摺動面方向にずれることを防止することができ
る。

【００１８】さらに貫通孔４とノズル孔耐火物５との間
には、不定形耐火物の充填部７が形成され、ノズル孔耐
火物５はこの充填部７を介して金属製のプレート基体３
と一体化されている。このため、充填部は、非摺動面側
ではノズル孔耐火物の周囲に１５ｍｍ幅で均一巾に設け
られているが、摺動面側では３ｍｍ幅の部分がノズル孔
耐火物の周長の約７０％の長さに渡って設け、残りの部
分では相手プレートのノズル孔周囲と摺動接触する面を
含むように幅が広がっている。

【００１９】一方、プレート摺動面において摺動時に互
いのノズル孔１と接する部分は、損傷が激しいため不定
形耐火物の充填部７の使用範囲を広げても問題ない。さ
らに、幅の狭い充填部の不定形耐火物は、他の部分の充
填部を形成する不定形耐火物の粒度、材質等を変えて使
用することも可能である。

【００２０】不定形耐火物の充填部７の幅は、摺動面側
が小さい方が、摺動中の内孔体であるノズル孔耐火物５
のずれが防止できるので好ましい。このずれ防止のため
には、摺動面において不定形耐火物を充填した充填部７
の幅が１〜５ｍｍの部分がノズル孔耐火物５の周長の５
０％以上の長さにわたって形成されている必要がある。
充填部７の幅が１ｍｍ未満では不定形耐火物の充填不良
が生じるため耐食性が低下し目地溶損の問題がある。幅
が５ｍｍを越えると摺動時にノズル孔耐火物５がずれる
可能性がある。この５ｍｍ幅の部分がノズル孔耐火物の
周長の５０％以下の場合には、幅が５ｍｍを越える部分
が多くなるため、ノズル孔耐火物がずれやすくなる。も
し、使用中に非摺動方向にずれると、面間に隙間が発生
し溶鋼が浸入してくるため、漏鋼の可能性があり非常に
危険である。この段差は、部分的に直接接触させたり、
あるいはテーパとしたりすることも可能である。また、
段差とは別にノズル孔耐火物の外周にメタルバンド等の
突起を形成してもずれ防止に効果がある。また、プレー
トの非摺動面側では、不定形耐火物の充填部は１０〜３
０ｍｍ幅になっていることが好ましい。つまり、ノズル
孔耐火物のセット作業では、定盤の上に金属板の摺動面
を下にして置いて、例えばキャスタブルの場合には上か
ら流し込み成形するため、キャスタブルを流し込む作業
性及びキャスタブルの自重による押し湯効果から幅は広
い方が良い。

【００２１】このような構造のノズル孔耐火物５の装着
は、ノズル孔耐火物５を金属製のプレート基体３の摺動
面側からセットしたのち、その間にキャスタブルを流し
込むことによって行うことができる。具体的には、セッ
ト作業の際に定盤の上にあらかじめ研磨した金属製のプ
レート基体３とノズル孔耐火物５を研磨面が定盤に接す
るように置いてこの間をキャスタブル等の不定形耐火物
で充填することで、セット後には摺動面を研磨すること
なく面精度の高いプレートが得られる。さらに研磨処理
した金属製のプレート基体３の摺動面Ｓには、例えば黒
鉛系、二硫化モリブデン系等の潤滑剤を塗布しておくこ
とが好ましい。潤滑材がない場合にはスムーズに摺動し
にくく、耐用性も低下する。潤滑材は使用状況に応じて
途中で塗布してもよい。

【００２２】図１に示す下部プレート２０も上部プレー
ト１０と同様な構造を有するものであるが、それを構成
する金属製のプレート基体３の少なくともその摺動面の
硬度が上部プレート１０の金属製のプレート基体３とは
異なった硬度のものを使用するのがよい。具体的には、
下部プレート２０の金属製のプレートのブリネル硬度が
１３５であるのに対して、上部プレート１０の金属板の
ブリネル硬度は２３０とし、下部プレート２０の金属製
のプレート基体の硬さを１として、上部プレート１０の
硬さは１．９のものを使用した。

【００２３】

【表１】 表１に図２に示す形状で硬度と摺動特性に関してテスト
した結果を示す。

【００２４】テストは、図２の形状をし、摺動面の面積
が４５０ｃｍ²で異なる硬度を持つ２組の基体を有する
プレートを実際のスライディングノズル装置に使用し、
３０００ｋｇの圧力でプレートを挟んだ状態で、ノズル
孔中をバーナーで加熱し、内孔表面温度を１２００℃に
保持して、５０回の摺動を行った。その後、プレートを
取り出して摺動面の状態を観察した。

【００２５】ノズル孔耐火物５としてはアルミナ−カー
ボン質を、不定形耐火物としてはアルミナ系キャスタブ
ルを使用した。

【００２６】表１に示す適用例１は、ブリネル硬度２３
０の機械構造用炭素鋼鋼材Ｓ５０Ｃを金属製のプレート
板に使用した上プレートと、ブリネル硬度１３５の機械
構造用炭素鋼鋼材Ｓ２５Ｃを金属基材として使用した下
プレートとを組み合わせ、硬度比１．７の場合にテスト
したものである。５０回の摺動は問題なく行われ、使用
後の摺動面の傷もほとんどなく良好であった。

【００２７】適用例２〜５についても、硬度比が本発明
の範囲内であり、５０回の摺動でも問題なく、使用後の
摺動面の傷もほとんどなく良好であった。

【００２８】これに対して、比較例１は、摺動１０回目
位から摺動抵抗が大きくなりスムーズに摺動することが
できず、テスト後の摺動面には大きな傷が観察された。

【００２９】また比較例２では、下プレート側の大きな
摩耗が進みそれによる二次的な傷も進行していた。

【００３０】適用例２の金属製のプレートを装着したス
ライディングノズル装置をタンディシュに取付け、１５
０分間の鋼の連続鋳造を実施したが、使用にさしつかえ
るような摺動キズは発生しなかった。

【００３１】実施例２ 本発明を３枚プレート式のスライディングノズルの中間
プレートに適用した例を示す。図４はその断面構成図を
示す。同図において、スライディングノズル装置Ｂは、
タンディシュの底の羽口れんがａに装着された上部ノズ
ルｂの下端に、互いに摺動面で接するように本発明に係
る上部プレート１０と下部プレート２０と、その中間に
中間プレート３０が取り付けられている。図５は図４に
示す中間プレート３０の平面図である。

【００３２】上部プレート１０および下部プレート２０
は、第１実施例と同じ形式で、それらの金属製のプレー
ト基体３と同じ硬度を持つ鉄鋼材料である。中間プレー
ト３０を構成する金属製のプレート基体３の硬度はビッ
カース硬度で１２０と、上部および下部プレートの金属
板７の硬度（ビッカース硬度で７６０）との比率を６．
３としている。

【００３３】この実施例の場合、中間プレート３０も、
その基体３は金属によって形成されているので、それに
直接機械加工を施すことができ、駆動部８との直結のた
めの加工を簡単に行なうことができる。

【００３４】中間プレート３０におけるノズル孔耐火物
５としては、リング状をしたジルコニア−カーボン質の
ものを用い、金属製のプレート基体７は厚みの中央で袂
れた形状としている。この両者で形成された空間には、
不定形耐火材の充填部７による目地を形成している。摺
動面での目地幅は３．５ｍｍで、定型耐火材の全周に及
んでいる。その狭い目地部に連続して２５ｍｍ幅の目地
は、定型耐火材の高さ３０ｍｍの３分の１以上の１５ｍ
ｍの高さがある。ここでは、第１実施例の押し湯効果と
同じ効果を得るように、圧入可能な不定形耐火材を用
い、上下に定盤（図示せず）を置き圧入することで上下
の摺動用の上下の平面が形成可能となる。なお、ノズル
孔耐火物５の厚さと金属板７の厚さを揃えるために、加
工の簡単な金属板９の加工を、圧入する前に実施してい
る。

【００３５】

【発明の効果】

（１）金属製のプレート基体と摺動時に接する相手側の
金属製のプレート基体との硬度比を特定することによ
り、注油や冷却が不要で、しかも十分な耐用性が得られ
る。

【００３６】（２）ノズル孔耐火物の金属製のプレート
基体への装着が簡単で、ノズル孔耐火物が強く固定さ
れ、使用中のノズル孔耐火物のずれが無くなり安全に使
用することができる。

【００３７】（３）プレートに金属製の基体を使用する
ことで靭性が向上し、衝撃に対する抵抗が向上しプレー
トの寿命が延びる。

【００３８】（４）プレートの機械加工による精度が高
く、また磁石が利用できるので、プレートの自動交換装
置も簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の金属製プレートを適用したスライデ
ィングノズル装置の断面構造を示す。

【図２】 図１に示す上部プレートの拡大断面図を示
す。

【図３】 図２のＩ-Ｉ線からの摺動面から見た上部プ
レートの平面図を示す。

【図４】 本発明を３枚プレート式のスライディングノ
ズルの中間プレートに適用した例を示す断面構成図であ
る。

【図５】 図４に示す中間プレートの平面図である。

【符号の説明】

Ａ, Ｂ スライディングノズル装置 ａ タンディシュの底の羽口れんが ｂ 上部ノズル Ｓ 摺動面 １０ 上部プレート ２０ 下部プレー
ト ３０ 中間プレート １ ノズル孔 ２ 突出部 ３ 金属製のプレート基体 ４ 貫通孔 ５ ノズル孔耐火物 ６ 段差 ７ 不定形耐火物の充填部 ８ 駆動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製のプレート基体にノズル孔耐火物
   を配設したスライディングノズル装置に使用する金属製
   プレートであって、 この金属製のプレート基体の表面硬度を１として、摺動
   時に接する相手のプレートの金属部分の表面硬度を１．
   ６〜１０としたことを特徴とする金属製プレート。
2. 【請求項２】 金属製のプレート基体に形成した貫通孔
   に、不定形耐火物の充填層を介してノズル孔耐火物を装
   着した請求項１に記載の金属製プレートであって、 不定形耐火物を充填配置した充填部が、摺動面側では、
   幅１〜５ｍｍの部分がノズル孔耐火物の周長の５０％以
   上の長さにわたって形成され、非摺動面側ではその全周
   にわたって１０〜３０ｍｍ幅としたことを特徴とする金
   属製プレート。