JPS64152B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は取鍋、タンデイツシユ等の溶融金属収
容容器からの溶融金属の排出を制御する溶融金属
排出装置用周壁部の小孔形成方法に係り、より詳
しくは、溶融金属収容容器の底部に取り付けられ
るべく構成されており容器からの溶融金属の排出
を許容する溶融金属通過孔を有する固定盤と、こ
の固定盤の下面に対して摺動変位可能であり固定
盤に対して摺動変位されることにより前記溶融金
属通過孔を開閉すべく構成された摺動盤とを有す
るいわゆる摺動ノズル装置用周壁部の小孔形成方
法に係る。

〔従来の技術〕

摺動ノズル装置では、鋳込中に溶融金属の凝固
又は溶融金属中の金属酸化物の故に溶融金属通過
孔がつまる虞れがある。特に、固定盤の溶融金属
通過孔の少なくとも一部が摺動盤によつて閉じら
れている際にこの虞れが大きい。この溶融金属通
過孔のつまりを防止すべく、固定盤の溶融金属通
過孔の周壁を環状の多孔質耐火物体で形成して、
該多孔質耐火物体の細孔を介して溶融金属通過孔
中に窒素又はアルゴン等の不活性気体を吹き込む
ようにした摺動ノズル装置は知られている（例え
ば特公昭49−21016号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら、前記の如き従来の装置では、固定
盤の溶融金属通過孔の周壁が通常高アルミナ質耐
火物（例えば、Al₂O₃；90重量％、SiO₂：10重量
％）からなるために、前記酸化物が周壁等に付着
し易く、前記気体の吹込によつても固定盤の溶融
金属通過孔のつまりを必ずしも確実に防ぎ得なか
つた。尚、周壁の耐火物として高純度アルミナ
（例えば、Al₂O₃：98重量％、SiO₂：２重量％）
又はアルミナ×カーボン質（例えば、Al₂O₃：80
重量％、Ｃ：15重量％、SiO₂：２〜３重量％）
のものも用いられているがこれらの場合にも同様
な問題がある。

本発明は前記した点に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは、比較的長い使用の
間、溶融金属通過孔のつまりを回避し得溶融金属
の確実な排出制御を行ない得る溶融金属排出装置
用周壁部の小孔形成方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、前記目的は、溶融金属を収容
する容器の底部に取り付けられるべく構成されて
おり、前記容器からの溶融金属の排出を許容する
ほぼ鉛直な柱状の溶融金属通過孔を有する固定盤
と、この固定盤の下面に対して摺動変位可能であ
り、前記固定盤に対して摺動変位されることによ
り前記通過孔を開閉すべく構成された摺動盤とを
有しており、前記固定盤の前記通過孔の周壁部が
主として窒化ケイ素又はジルコニアからなる溶融
金属排出装置における前記周壁部に前記通過孔へ
の気体の導入を許容する多数の小孔をレーザ加工
によつて形成する溶融金属排出装置用周壁部の小
孔形成方法であつて、前記周壁部にタールを真空
含浸する段階と、前記タールが含浸された周壁部
に、前記多数の小孔を形成すべくCO₂レーザビー
ム又はYAGレーザビームを照射する段階とから
なる方法によつて達成される。ここで、窒化ケイ
素には、例えば５重量％程度までのイツトリア
（焼結助剤）等が含まれていてもよく、ジルコニ
アには、例えば５重量％程度までのイツトリア、
カルシア及び／又はカルシア（安定化剤）が含ま
れていてもよい。

〔作用及び効果〕

本発明の溶融金属排出装置用周壁部の小孔形成
方法によれば、CO₂レーザビーム又はYAGレー
ザビームによつて周壁部に多数の小孔が形成され
るが故に、小孔を規定する前記周壁部の面を、レ
ーザ加工時に一度溶融した後固定化し得、その結
果非常に緻密な層とし得、前記小孔を規定する前
記周壁部の溶融金属に対する耐食性を向上し得、
従つて、滞りなく小孔を介して通過孔内の溶融金
属に気体を供給し得、溶融金属通過孔がつまるの
を回避し溶融金属の確実な排出制御を行ない得
る。

特に、周壁が（主として）窒化ケイ素からなる
場合、溶融金属例えば溶鋼により窒化ケイ素壁が
若干ながら溶損されることによつて、また溶鋼と
の接触角が130〜140度（セシル・ドロツプ法）と
大きく濡れにくい故、前記酸化物の付着・堆積を
回避・抑制する。

一方、周壁が（主として）ジルコニアからなる
場合においても、溶融金属例えば溶鋼との接触角
が大きく濡れにくく前記酸化物の付着・堆積を抑
制する。

〔実施例〕

次に、本発明による好ましい実施例を図面に基
づいて説明する。

第１図及び第２図中、１は溶融金属収容容器と
してのタンデイツシユ（図示せず）の底部に固定
された耐火物製の上ノズルであり、上ノズル１の
下側には、上固定盤２、摺動盤３、下固定盤４、
及び浸漬ノズル５からなる溶融金属排出装置とし
ての三枚盤式の摺動ノズル装置６が金属製の取付
手段（図示せず）を介して取り付けられている。

上固定盤２は、緻密な高アルミナ質耐火物（例
えばAl₂O₃：90重量％、SiO₂：10重量％）からな
る本体部７と、上固定盤２の溶融金属通過孔８の
周壁を形成するように本体部７に焼結されて固定
されており、溶融金属中の金属酸化物、例えば溶
鋼中のAl，Ti，Ca，Cr，Mn，Ni又はSiの酸化
物が付着しにくい窒化ケイ素製の緻密なほぼ環状
の部分９とからなる。本体部７の耐火物としては
高アルミナ質耐火物のかわりに高純度アルミナ
（例えばAl₂O₃：98重量％、SiO₂：２重量％）、ア
ルミナ・カーボン質耐火物（例えばAl₂O₃：80重
量％、Ｃ：15重量％、SiO₂：２〜３重量％）、又
はジルコニア質耐火物（例えばCaO又はMgOを
１〜５重量％含むZrO₂）を用いてもよく、また
環状周壁部９の耐火物としては窒化ケイ素のかわ
りに窒化ケイ素と同様に金属酸化物が付着しにく
いジルコニアを用いてもよい。

１０は高アルミナ質耐火物製の上固定盤の本体
部７と窒化ケイ素製の環状周壁部９とのほぼ境界
領域中に形成された環状室であり、１１は環状室
１０と上固定盤２の側面との間で本体部７中に形
成されている気体導入孔である。１２は例えばセ
メントモルタルによつて孔１１に取り付けられた
気体導入管である。

１３は環状室１０と溶融金属通過孔８との間で
緻密質窒化ケイ素製の周壁部９中に形成された断
面円形の多数の小孔であり、気体導入管１２を介
して外部の気体供給源から孔１１中に導入された
窒素ガス又はアルゴンガス等の気体は環状室１０
から多数の小孔１３を通つて溶融金属通過孔８中
に導入される。尚、この例では多数の小孔１３は
上下方向及び通過孔８の周方向に関して一様に分
布しているが、例えば第１図及び第２図中周壁９
の右側の部分において左側の部分より高密度に分
布していてもよく、また通過孔８の周壁９の上部
よりも下部で高密度に分布していてもよい。また
小孔１３は横断面形状が円形のかわりにスリツト
状等細長くても他の形状でもよい。また多数の小
孔１３の横断面の大きさは同一でも異なつていて
もよい。更に、小孔１３は水平に且つ通過孔８の
半径方向に位置するかわりに通過孔８側程下方に
位置するように傾斜していても、全体として右又
は左方向のうず巻を形成する如く半径方向からず
れていてもよい。

上固定盤２は、例えば高アルミナ質耐火物を形
成する耐火物粒子を適当な有機又は無機バインダ
を介して本体部７の形状に成形し焼成し、この通
過孔８の周壁部９に窒化ケイ素粒子を適当な有機
又は無機バインダを介して周壁部９の形状に成
形・焼成したものを装着することによつて形成さ
れる。尚気体供給孔１１及び環状室１０は、前記
予成形の際ビニル等のプラスチツク、紙、乃至有
機繊維製のひも等の可燃物を孔１１及び環状室１
０の形状にして予成形体中に埋め込んでおき、焼
成の際焼きとばすことにより形成される。尚、孔
１０は、焼成により上固定盤２の素体を形成した
後、ドリル等で形成してもよい。小孔１３もこの
焼き抜きによつて同時に形成してもよいが、小孔
１３は好ましくはレーザ加工によつて形成され、
レーザ加工は好ましくは例えば次の手順で行なわ
れる。

まず、焼成等で環状室１０及び気体導入孔１１
が形成された上固定盤２の素体の少なくとも周壁
部９にタールを例えば５重量％程度真空含浸さ
せ、例えば約300℃の温度で加熱処理した後、表
面の付着物を機械的に除く。含浸されたタール
は、レーザ照射の際の小孔１３の形成を効果的に
行なわしめるのみならず、装置６の使用の際溶融
金属の小孔１３への侵入をその比較的低沸点成分
の気化により防止すべく働き、また緻密質耐火物
の気密性を一層向上させる。

次の上固定盤２の摺動面２４となる部分の摺動
性及び摺動盤３の摺接面２６に対する密接性を高
めるべくダイヤモンド・ブレードで表面加工す
る。この表面加工はレーザによる小孔１３の形成
後に行なつてもよい。

次に、タール含浸された上固定盤２の素体の所
定部分にレーザビームを照射して小孔１３を形成
する。照射されるレーザビームとしては、例えば
CO₂レーザ又はYAGレーザ等の平均出力が200W
以上、最高出力が1KW以上、パルス幅が３〜
10msecで繰り返し周波数が50〜150Hz程度のレー
ザ源から放出された例えばシングルモールドのビ
ームをレンズ等の適当な集光手段で例えば加工表
面からの深さ０〜10mm程度の焦点深度で（小孔１
３の深さが15mm程度の場合）集光されたものを用
いる。尚、レーザビームは例えば上固定盤２の通
過孔８の中心軸線に沿つて進行せしめられた後、
通過孔８内に配置したプリズム等の偏向手段によ
つて小孔１３の伸延すべき方向にその進行方向が
変えられて通過孔８の周壁９の小孔１３に対応す
る所定部分に照射される。各小孔１３を順次形成
する際には、例えば通過孔８の軸方向及び／又は
周方向に関する前記偏向手段の相対位置及び／又
は角度（上固定盤２に対する）を変える。

尚、レーザビームの照射により溶融した耐火物
部分を確実に飛散せしめてレーザビームによる小
孔１３の形成を効率的に行なうべく、溶融耐火物
部に窒素又は空気等の気体を吹きつける。

上固定盤２と同様な緻密質耐火物よりなる下固
定盤４はその溶融金属通過孔２１が通過孔８及び
上ノズルの孔２２と一列になるように金属製の支
持体（図示せず）によつて上固定盤２に固定され
ており、下固定盤４と同様な緻密質耐火物よりな
る浸漬ノズル５はノズル孔２３が孔２２，８，２
１と一列になるように適当な支持体（図示せず）
及び場合によつてはセメントモルタルを介して下
固定盤４に固定的に取り付けられている。

摺動盤３は上固定盤２の下面２４と下固定盤４
の上面２５との間でＡ，Ｂ方向に摺動変位自在に
配設されており、油圧シリンダ等の変位装置（図
示せず）によつて上下固定盤２，４間でＡ，Ｂ方
向に摺動変位せしめられる。

摺動盤３の上面２６が孔８を完全に閉塞するよ
うに摺動盤３がＢ方向に変位せしめられている場
合、溶融金属排出装置６は溶融金属の排出を禁止
し、摺動盤３の孔２７が孔２２，８，２１，２３
と一列になる位置に摺動盤３がＡ方向に変位せし
められている場合、装置６は最大流速（流量）で
の溶融金属の排出を許容し、第１図に示す如く摺
動盤３の上面２６が孔８の一部を閉じている場
合、孔８の開領域２８によつて規定される流速
（流量）での溶融金属の絞り注ぎが行なわれる。

以上の如く構成された本発明による好ましい一
実施例の溶融金属排出装置６を第１図に示す如く
溶鋼の連続鋳造に適用した場合の装置６の動作を
より詳細に説明する。

尚、第１図中２９はモールド、３０は溶融領
域、３１は半溶融層、３２は凝固領域、３３はモ
ールドパウダーである。

溶融金属排出装置６において、摺動盤３がＢ方
向に変位せしめられ、上固定盤２の溶融金属通過
孔７の下端開口が摺動盤３の上面２６によつて完
全に閉塞されている場合、タンデイツシユ（図示
せず）中の溶鋼は排出されない。このとき気体導
入孔１１、環状室１０を介して通過孔８の全周に
位置する多数の小孔１３から通過孔８中のほぼ全
域に吹き込まれる気泡によつて通過孔８中での溶
鋼の凝固が妨げられる。

しかも装置６では溶融金属通過孔８の周壁９が
窒化ケイ素からなるために溶鋼中の不純物である
金属酸化物が周壁９の表面に付着する虞れが少な
く、周壁９が若干ながら溶損することによつて周
壁９への金属酸化物の付着・堆積を妨ぎ得、且つ
更なる周壁９の溶損を抑制する。

従つて装置６では溶鋼の排出を停止している
際、通過孔８がつまる虞れが少ないのみならず、
通過孔８の周壁９が比較的溶損され難い。

溶鋼の連続鋳造を行なうべく摺動盤３を適当な
距離だけＡ方向に変位させて上固定盤２の通過孔
８の一部２８を開くと、開領域２８の大きさによ
つて規定される流速（流量）で溶鋼がタンデイツ
シユ（図示せず）から上ノズル１の孔２２、上固
定盤２の通過孔８、通過孔８の開領域２８、摺動
盤３の孔２７、下固定盤４の孔２１、及び浸漬ノ
ズル５の孔２３を通つてモールド２９に送られ
る。このとき通過孔８の右側（図中）の周壁部と
通過孔８の一部を閉じるように通過孔８の下端に
位置する摺動盤３の上面２６とによつて規定され
る隅部３４には溶鋼が滞留し易く、溶鋼中の金属
酸化物等の不純物が堆積し易いが、この装置６で
は隅部３４の近傍の小孔１３から吹き込まれる気
泡によつて不純物の堆積が抑制されるのみなら
ず、周壁９が窒化ケイ素からなるが故に周壁９に
不純物が付着され難く、たとえ堆積物が隅部に生
じても小孔１３から吹き込まれる気泡及び吹込気
泡流に伴う溶鋼の流れによつて堆積物が容易に除
去され得る。

従つて装置６では、絞り注ぎ中においても通過
孔８がつまる虞れが少なく、装置６では、比較的
長い使用の間、溶鋼の確実な排出制御が行なわれ
得る。

以上においては上固定盤２の周壁９のみが窒化
ケイ素からなる例について説明したが、上固定盤
２の耐火物全体を窒化ケイ素またはジルコニアで
形成してもよく、また摺動盤３の耐火物全体又は
上面（通過孔８の閉塞部）を窒化ケイ素またはジ
ルコニアで形成してもよい。

また、前記の例では周壁９が緻密質耐火物から
なるとして説明したが周壁９が多孔質窒化ケイ素
又は多孔質ジルコニアからなつていてもよい。こ
の場合、小孔１３は必ずしもなくてもよい。

更に、第１図及び第２図の装置、並びにその変
形例においては上固定盤２の全体が一体的な耐火
物からなる例について説明したが、窒化ケイ素
（又はジルコニア）からなる周壁部９と上固定盤
本体部７とを別体として形成してもよい。

例えば、第１図及び第２図に示した例の上固定
盤を、第３図及び第４図に示す如く、通過孔８に
一致する孔３５を有すると共に環状室１０の外周
壁を規定する凹部３６を有する緻密な高アルミ質
耐火物製の上固定盤本体３７と、本体３７の凹部
３６にセメントモルタル等を介して嵌着されてお
り、本体３７の凹部３６と協働して環状室１０を
形成する環状凹部３８を外周に有していると共に
内周に通過孔８を規定する孔３９を有しており、
多数の小孔１３を有する緻密な窒化ケイ素製の環
状体４０とによつて形成してもよい。この場合、
例えば環状室１０用の環状凹部を本体３７側に形
成してもよく、環状室１０の下側環状面４１が凹
部３６の底面と一致していてもよい。

第３図及び第４図に示す如く本体３７とは別の
環状体４０に小孔１３を形成する場合、小孔を形
成するためのレーザ加工を環状体の外側から行な
い得る故、レーザ加工の際前記偏向手段を用いな
くてもよい。

以上においては、上固定盤、摺動盤、及び下固
定盤からなる三枚盤式摺動ノズル装置の例につい
て説明したが、本発明装置は固定盤と摺動盤（浸
漬ノズルが固定されている）とからなる二枚盤式
摺動ノズル装置でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による好ましい一実施例の溶融
金属排出装置を適用した連続鋳造設備の断面説明
図、第２図は第１図の溶融金属排出装置の平面説
明図、第３図は上固定盤の変形例の断面説明図、
第４図は第３図の上固定盤の平面説明図である。 ２……上固定盤、３……摺動盤、７，３７……
本体部、８……溶融金属通過孔、９，４０……周
壁（部）、１３……小孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属を収容する容器の底部に取り付けら
   れるべく構成されており、前記容器からの溶融金
   属の排出を許容するほぼ鉛直な柱状の溶融金属通
   過孔を有する固定盤と、この固定盤の下面に対し
   て摺動変位可能であり、前記固定盤に対して摺動
   変位されることにより前記通過孔を開閉すべく構
   成された摺動盤とを有しており、前記固定盤の前
   記通過孔の周壁部が主として窒化ケイ素又はジル
   コニアからなる溶融金属排出装置における前記周
   壁部に前記通過孔への気体の導入を許容する多数
   の小孔をレーザ加工によつて形成する溶融金属排
   出装置用周壁部の小孔形成方法であつて、前記周
   壁部にタールを真空含浸する段階と、前記タール
   が含浸された周壁部に、前記多数の小孔を形成す
   べくCO₂レーザビーム又はYAGレーザビームを
   照射する段階からなる方法。 ２ 前記CO₂レーザビーム又はYAGレーザビー
   ムの焦点深度が前記小孔の深さよりも浅い特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記CO₂レーザビーム又は前記YAGレーザ
   ビームを前記通過孔内を鉛直に通過させ、前記通
   過するCO₂レーザビーム又はYAGレーザビーム
   を前記周壁部に向かつて方向転換させる特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の方法。