(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-21
(45)【発行日】2023-08-29
(54)【発明の名称】スライディングノズル用のバブリングプレート
(51)【国際特許分類】
B22D 41/42 20060101AFI20230822BHJP
B22D 11/10 20060101ALI20230822BHJP
【ＦＩ】
B22D41/42
B22D11/10 360E
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020001645
(22)【出願日】2020-01-08
(65)【公開番号】P2021109187
(43)【公開日】2021-08-02
【審査請求日】2022-11-04
(73)【特許権者】
【識別番号】000170716
【氏名又は名称】黒崎播磨株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001601
【氏名又は名称】弁理士法人英和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大木 憲一
(72)【発明者】
【氏名】立川 孝一
【審査官】清水 研吾
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１４０９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２６８１０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０６－０４１９６２（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｆ１／００－１２／９０；Ｃ２２Ｃ１／０４－１／０５９；３３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼の連続鋳造に使用するスライディングノズル用のバブリングプレートにおいて，プレート本体の内孔にガス透過機能を有するリング状部品（以下「リング」という。）を装着しており，
前記リングの下端面には段差部又は凸部若しくは凹部を備えており，
前記リングの下端面に接する前記プレート本体の上面には，前記段差部又は凸部若しくは凹部に対向して嵌合することのできる段差部又は凹部若しくは凸部を備えており，
前記リング側の段差部又は凸部若しくは凹部と前記プレート本体側の段差部又は凹部若しくは凸部とが嵌合している部分（以下「嵌合部」という。）の，前記内孔の中心軸方向（以下「縦方向」という。）の長さは２ｍｍ以上であり，
前記嵌合部の少なくとも縦方向目地部にモルタルが介在しており，
前記リング側の段差部は，前記リングの外周側が前記リングの前記内孔側よりも下方に突出すると共に，前記プレート本体側の段差部は，前記プレート本体の前記内孔側が前記プレート本体の外周側よりも上方に突出し，かつ前記の各段差部の縦方向の一部又は全部の面は，前記内孔の中心軸に平行であり，
更に，前記リング側の凸部と前記プレート本体側の凹部とによる前記嵌合部において，前記内孔側に位置する嵌合面の縦方向の一部又は全部は，前記内孔の中心軸に平行であり，
また更に，前記リング側の凹部と前記プレート本体側の凸部とによる前記嵌合部において，外周側に位置する嵌合面の縦方向の一部又は全部は，前記内孔の中心軸に平行である，
バブリングプレート。
【請求項2】
前記リングのガス透過部分は，多孔性の耐火物からなる，請求項１に記載のバブリングプレート。
【請求項3】
前記リングのガス透過部分は，一又は複数個の貫通孔を備える耐火物部品である，請求項１に記載のバブリングプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は，鋼の連続鋳造に使用するスライディングノズル用の，ガス吹き込み機能を有する，いわゆるバブリングプレートの構造に関する。
【背景技術】
【0002】
スライディングノズル装置の上プレートには，溶融金属中にガスを吹き込むために内孔に通気性耐火物を配置した，いわゆるバブリングプレートが多用されている。このバブリングプレートは，溶鋼排出経路である諸ノズルの内孔（ノズル孔）にアルミナ等の介在物が付着することを防止する目的で，内孔内にアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込む機能を有する。
【0003】
このようなバブリングプレートとして，特許文献１には，ボトムプレート（プレート本体）の内孔にガス吹き用リング（筒状の通気性耐火物）を配置したガス吹込み装置が開示されている。このガス吹込み装置においては，外周面に鉄製の筒体が設置されているガス吹き用リングが，ボトムプレート（プレート本体）の内孔の下方が縮径された部分に，当該ガス吹き用リングの底面が接して係止するように設置されている。
【0004】
特許文献２には，上プレート耐火物（プレート本体）に環状のダボ部を形成し，このダボ部の内側にガス導入小孔を有するガスチャンネル（筒状の通気性耐火物）を配置したガス吹込み用上プレートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】実開平６－４１９６２号公報
【文献】特開２００４－２６８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前記特許文献はいずれも，筒状の通気性耐火物，すなわちガス透過機能を有するリング状の部品（以下「リング」ともいう。）をプレート本体の内孔に装着する構造であり，リングの下端面とプレート本体の上面とが接して（モルタルを介する場合を含む）当該リングを固定している。
しかし，このような従来技術のリング設置構造では，リング外周のプレート本体との間に設けられたガスプール（以下単に「ガスプール」という。）に溶鋼が侵入して凝固し，リングへのガス供給が停止するトラブルが多発することがある。
しかし，このような従来技術のリング設置構造では，リング外周のプレート本体との間に設けられたガスプール（以下単に「ガスプール」という。）に溶鋼が侵入して凝固し，リングへのガス供給が停止するトラブルが多発することがある。
【0007】
本発明が解決しようとする課題は，プレート本体の内孔にリングを配置する構造のバブリングプレートにおいて，ガスプールへの溶鋼の侵入を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は，次の１から３に記載のバブリングプレートである。
１．
鋼の連続鋳造に使用するスライディングノズル用のバブリングプレートにおいて，
プレート本体の内孔にガス透過機能を有するリング状部品（以下「リング」という。）を装着しており，
前記リングの下端面には段差部又は凸部若しくは凹部を備えており，
前記リングの下端面に接する前記プレート本体の上面には，前記段差部又は凸部若しくは凹部に対向して嵌合することのできる段差部又は凹部若しくは凸部を備えており，
前記リング側の段差部又は凸部若しくは凹部と前記プレート本体側の段差部又は凹部若しくは凸部とが嵌合している部分（以下「嵌合部」という。）の，前記内孔の中心軸方向（以下「縦方向」という。）の長さは２ｍｍ以上であり，
前記嵌合部の少なくとも縦方向目地部にモルタルが介在しており，
前記リング側の段差部は，前記リングの外周側が前記リングの前記内孔側よりも下方に突出すると共に，前記プレート本体側の段差部は，前記プレート本体の前記内孔側が前記プレート本体の外周側よりも上方に突出し，かつ前記の各段差部の縦方向の一部又は全部の面は，前記内孔の中心軸に平行であり，
更に，前記リング側の凸部と前記プレート本体側の凹部とによる前記嵌合部において，前記内孔側に位置する嵌合面の縦方向の一部又は全部は，前記内孔の中心軸に平行であり，
また更に，前記リング側の凹部と前記プレート本体側の凸部とによる前記嵌合部において，外周側に位置する嵌合面の縦方向の一部又は全部は，前記内孔の中心軸に平行である，
バブリングプレート。
２．
前記リングのガス透過部分は，多孔性の耐火物からなる，前記１に記載のバブリングプレート。
３．
前記リングのガス透過部分は，一又は複数個の貫通孔を備える耐火物部品である，前記１に記載のバブリングプレート。
１．
鋼の連続鋳造に使用するスライディングノズル用のバブリングプレートにおいて，
プレート本体の内孔にガス透過機能を有するリング状部品（以下「リング」という。）を装着しており，
前記リングの下端面には段差部又は凸部若しくは凹部を備えており，
前記リングの下端面に接する前記プレート本体の上面には，前記段差部又は凸部若しくは凹部に対向して嵌合することのできる段差部又は凹部若しくは凸部を備えており，
前記リング側の段差部又は凸部若しくは凹部と前記プレート本体側の段差部又は凹部若しくは凸部とが嵌合している部分（以下「嵌合部」という。）の，前記内孔の中心軸方向（以下「縦方向」という。）の長さは２ｍｍ以上であり，
前記嵌合部の少なくとも縦方向目地部にモルタルが介在しており，
前記リング側の段差部は，前記リングの外周側が前記リングの前記内孔側よりも下方に突出すると共に，前記プレート本体側の段差部は，前記プレート本体の前記内孔側が前記プレート本体の外周側よりも上方に突出し，かつ前記の各段差部の縦方向の一部又は全部の面は，前記内孔の中心軸に平行であり，
更に，前記リング側の凸部と前記プレート本体側の凹部とによる前記嵌合部において，前記内孔側に位置する嵌合面の縦方向の一部又は全部は，前記内孔の中心軸に平行であり，
また更に，前記リング側の凹部と前記プレート本体側の凸部とによる前記嵌合部において，外周側に位置する嵌合面の縦方向の一部又は全部は，前記内孔の中心軸に平行である，
バブリングプレート。
２．
前記リングのガス透過部分は，多孔性の耐火物からなる，前記１に記載のバブリングプレート。
３．
前記リングのガス透過部分は，一又は複数個の貫通孔を備える耐火物部品である，前記１に記載のバブリングプレート。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば，プレート本体の内孔にリングを配置する構造のバブリングプレートにおいて，ガスプールへの溶鋼の侵入を防止することができる。これにより，ガス吹き機能の停止に起因する鋼品質の低下や，溶鋼通過経路（内孔）の閉塞等による操業上の悪影響の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態であるバブリングプレートの要部の断面図。
【図2】本発明の他の実施形態であるバブリングプレートの要部の断面図。
【図3】本発明のさらに他の実施形態であるバブリングプレートの要部の断面図。
【図5】従来一般的なバブリングプレートの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図５に示すように，従来一般的なバブリングプレート１では，プレート本体２の内孔２ｄに装着されるリング３の下端面とプレート本体２の上面とが接する面（以下，「接合面」という。）は，実質的に凹凸のない平面である。
本発明者らは，地金侵入品の観察結果から，地金のガスプール４への侵入は，主としてこの接合面を経由して生じていることを知見した。
その主たる原因として，リング３の設置時の傾きや目地厚さのバラツキ等やリング３とプレート本体２の精度等に起因するものが挙げられる。特にリング３とプレート本体３との間が直線的に接している構造の場合は，これら両者の相対的な動きやズレにより，これら両者間の目地部に隙間が生じ易くなり，又は目地部のモルタルが部分的に破壊する等により消失することがある。しかもリング３とプレート本体２との間が直線的に接していることにより，生じた隙間が外周側のガスプール４にまで連通し易くなる。
本発明者らは，地金侵入品の観察結果から，地金のガスプール４への侵入は，主としてこの接合面を経由して生じていることを知見した。
その主たる原因として，リング３の設置時の傾きや目地厚さのバラツキ等やリング３とプレート本体２の精度等に起因するものが挙げられる。特にリング３とプレート本体３との間が直線的に接している構造の場合は，これら両者の相対的な動きやズレにより，これら両者間の目地部に隙間が生じ易くなり，又は目地部のモルタルが部分的に破壊する等により消失することがある。しかもリング３とプレート本体２との間が直線的に接していることにより，生じた隙間が外周側のガスプール４にまで連通し易くなる。
【0012】
この主たる原因に対し本発明では図１～３に例示しているように，リング３とプレート本体２との間が直線的に接しない構造，すなわち，リング３の下端面には段差部３ａ又は凸部３ｂ若しくは凹部３ｃを備えており，リング３の下端面に接するプレート本体２の上面には，リング３側の段差部３ａ又は凸部３ｂ若しくは凹部３ｃに対向して嵌合することのできる段差部２ａ又は凹部２ｂ若しくは凸部２ｃを備えていて，これら段差部又は凹凸部でリング３の下端面とプレート本体２の上面とが目地を介して嵌合する構造とする。
【0013】
具体的には図１に示すバブリングプレート１では，リング３側の段差部３ａとプレート本体２側の段差部２ａとが嵌合して嵌合部Ａを構成している。
図２に示すバブリングプレート１では，リング３側の凸部３ｂとプレート本体２側の凹部２ｂとが嵌合して嵌合部Ａを構成している。
図３に示すバブリングプレート１では，リング３側の凹部３ｃとプレート本体２側の凸部２ｃとが嵌合して嵌合部Ａを構成している。
なお、図１～３及び図５において符号７は，ガスプール４へガスを導入するためのガス導入路である。
図２に示すバブリングプレート１では，リング３側の凸部３ｂとプレート本体２側の凹部２ｂとが嵌合して嵌合部Ａを構成している。
図３に示すバブリングプレート１では，リング３側の凹部３ｃとプレート本体２側の凸部２ｃとが嵌合して嵌合部Ａを構成している。
なお、図１～３及び図５において符号７は，ガスプール４へガスを導入するためのガス導入路である。
【0014】
さらに本発明において嵌合部Ａの縦方向の長さ（以下「嵌合長さ」という。）は，２ｍｍ以上とする。すなわち本発明者らは，リング３とプレート本体２との嵌合部Ａにおいて，これら２者相互が機械的な固定を維持する，すなわち相互を固定するように突き当てる構造を維持するためには，２ｍｍ以上の嵌合長さが必要であることを知見した。
ここで嵌合長さとは，例えば図４に示すようにリング３の下端面とプレート本体２の上面との間の水平方向目地部５の厚さを除いた嵌合部Ａの縦方向の長さＬである。なお，図２及び図３のように嵌合部Ａが凹凸部で構成されている場合、嵌合長さは内孔側と外周側の２箇所に存在するが，本発明ではいずれかの嵌合長さが２ｍｍ以上であればよい。
この嵌合長さの上限値は特に限定されないが，実用上は，リング外周のプレート本体との接合部（例えばリング及びプレート本体の上端から５～１０ｍｍ程度の長さ）とガスプールの縦方向長さを確保した上で，プレート本体内孔の縦方向長さから前記接合部とガスプールの縦方向長さを差し引いた残寸（例えば４０ｍｍ程度）以下とすることができる。
ここで嵌合長さとは，例えば図４に示すようにリング３の下端面とプレート本体２の上面との間の水平方向目地部５の厚さを除いた嵌合部Ａの縦方向の長さＬである。なお，図２及び図３のように嵌合部Ａが凹凸部で構成されている場合、嵌合長さは内孔側と外周側の２箇所に存在するが，本発明ではいずれかの嵌合長さが２ｍｍ以上であればよい。
この嵌合長さの上限値は特に限定されないが，実用上は，リング外周のプレート本体との接合部（例えばリング及びプレート本体の上端から５～１０ｍｍ程度の長さ）とガスプールの縦方向長さを確保した上で，プレート本体内孔の縦方向長さから前記接合部とガスプールの縦方向長さを差し引いた残寸（例えば４０ｍｍ程度）以下とすることができる。
【0015】
さらに本発明では，嵌合部Ａの少なくとも縦方向目地部６（図４参照）にモルタルが介在している。すなわち，図１に示すバブリングプレート１では，リング３側の段差部３ａとプレート本体２側の段差部２ａとによる嵌合部Ａの縦方向目地部にモルタルが介在している。なお，図２及び図３のように嵌合部Ａが凹凸部で構成されている場合、嵌合部Ａの縦方向目地部は内孔側と外周側の２箇所に存在するが，本発明ではいずれかの縦方向目地部にモルタルが介在していればよい。
このように嵌合部Ａの縦方向目地部にモルタルが介在していることで，リング３がプレート本体２に対し幾分傾斜して設置されても，少なくとも縦方向目地部に隙間が生じ難くなる。
ちなみに，図１～３のバブリングプレート１では，嵌合部の全ての目地部にモルタルが介在している。
このように嵌合部Ａの縦方向目地部にモルタルが介在していることで，リング３がプレート本体２に対し幾分傾斜して設置されても，少なくとも縦方向目地部に隙間が生じ難くなる。
ちなみに，図１～３のバブリングプレート１では，嵌合部の全ての目地部にモルタルが介在している。
【0016】
本発明によればこれらの構造により，リング３とプレート本体２との間が非直線的となり，しかも前述のリング３の設置時のズレ等に影響され難い接触面を備えることができ，外周側のガスプール４への溶鋼の侵入を防止することができる。
【0017】
本発明者らは，前記の主たる原因以外に，鋳造（使用）中の熱的条件による原因があることを知見した。
すなわち，プレート本体２はリング３よりも緻密で，多くは熱伝導率の高い成分から成る耐火物で構成されており，鋳造中には溶鋼と接する面が多いこともあって比較的大きい熱膨張を生じる。これに対し，ガスにより冷却され続けるリング３は，プレート本体２よりも低温度になり，同様な熱膨張特性を有していたとしても，リング３はプレート本体２よりも熱膨張は小さい。
これにより，目地部に隙間を生じることがあり，溶鋼がガスプール４まで侵入することがある。
すなわち，プレート本体２はリング３よりも緻密で，多くは熱伝導率の高い成分から成る耐火物で構成されており，鋳造中には溶鋼と接する面が多いこともあって比較的大きい熱膨張を生じる。これに対し，ガスにより冷却され続けるリング３は，プレート本体２よりも低温度になり，同様な熱膨張特性を有していたとしても，リング３はプレート本体２よりも熱膨張は小さい。
これにより，目地部に隙間を生じることがあり，溶鋼がガスプール４まで侵入することがある。
【0018】
この原因に対し本発明では，熱膨張がリング３よりも相対的に大きいプレート本体２を内孔側に，熱膨張がプレート本体２よりも相対的に小さいリング３を外周側に配置する構造とすることが好ましい。これにより，プレート本体２がその膨張によりリング３を圧迫することになって，これら２者間の縦方向目地部を圧縮し，隙間がよりいっそう生じ難くなる。
具体的には，図１に示すように段差部どうしの嵌合の場合，リング３側の段差部３ａは，当該リング３の外周側がリング３の内孔２ｄ側よりも下方に突出し，プレート本体２側の段差部２ａは，当該プレート本体２の内孔２ｄ側がプレート本体２の外周側よりも上方に突出して嵌合している部分を含む構造とする。
なお，図２に示すようにリング３側の凸部３ｂとプレート本体２側の凹部２ｂとが嵌合する場合，又は図３に示すようにリング３側の凹部３ｃとプレート本体２側の凸部２ｃとが嵌合する場合は，内孔２ｄの半径方向に必ずプレート本体２がリング３よりも内孔２ｄ側に存在する面が形成されるから，プレート本体３がその膨張によりリング３を圧迫することになって，これら２者間の縦方向目地部を圧縮し，隙間がよりいっそう生じ難くなる。
具体的には，図１に示すように段差部どうしの嵌合の場合，リング３側の段差部３ａは，当該リング３の外周側がリング３の内孔２ｄ側よりも下方に突出し，プレート本体２側の段差部２ａは，当該プレート本体２の内孔２ｄ側がプレート本体２の外周側よりも上方に突出して嵌合している部分を含む構造とする。
なお，図２に示すようにリング３側の凸部３ｂとプレート本体２側の凹部２ｂとが嵌合する場合，又は図３に示すようにリング３側の凹部３ｃとプレート本体２側の凸部２ｃとが嵌合する場合は，内孔２ｄの半径方向に必ずプレート本体２がリング３よりも内孔２ｄ側に存在する面が形成されるから，プレート本体３がその膨張によりリング３を圧迫することになって，これら２者間の縦方向目地部を圧縮し，隙間がよりいっそう生じ難くなる。
【0019】
さらに，各段差部３ａ，２ａの縦方向の一部又は全部の面は，内孔２ｄの中心軸Ｂに平行であることが好ましい。また，リング３側の凸部３ｂとプレート本体２側の凹部２ｂとによる嵌合部Ａ（図２参照）において，内孔２ｄ側に位置する嵌合面の縦方向の一部又は全部は，内孔２ｄの中心軸Ｂに平行であることが好ましい。さらに，リング３側の凹部３ｃとプレート本体２側の凸部２ｃとによる嵌合部Ａ（図３参照）において，外周側に位置する嵌合面の縦方向の一部又は全部は，内孔２ｄの中心軸Ｂに平行であることが好ましい。
このような嵌合部の構造とすることで，プレート本体２によるリング３の半径方向への押しつけ作用をより高めることができ，それら部分の目地の圧縮作用もより高めることができ，それら目地でのシール性をより強固にすることができる。
このような嵌合部の構造とすることで，プレート本体２によるリング３の半径方向への押しつけ作用をより高めることができ，それら部分の目地の圧縮作用もより高めることができ，それら目地でのシール性をより強固にすることができる。
【0020】
本発明においてリング３のガス透過部分は，耐火物組織自体にガスを通過ないし吐出する機能を備える，いわゆる多孔性の耐火物，又は耐火物組織自体にガスが通過なし吐出しする機能を備えない，いわゆる緻密質の耐火物から構成し，その耐火物組織中をその外周側のガスプール４から内孔２ｄ面まで貫通する一又は複数個の貫通孔を備える耐火物部品とすることができる。
【符号の説明】
【0021】
１ バブリングプレート
２ プレート本体
２ａ 段差部
２ｂ 凹部
２ｃ 凸部
２ｄ 内孔
３ リング
３ａ 段差部
３ｂ 凸部
３ｃ 凹部
４ ガスプール
５ リングの下端面とプレート本体の上面との間の水平方向目地部
６ 嵌合部の縦方向目地部
７ ガス導入路
Ａ 嵌合部
Ｂ 内孔の中心軸（縦方向）
２ プレート本体
２ａ 段差部
２ｂ 凹部
２ｃ 凸部
２ｄ 内孔
３ リング
３ａ 段差部
３ｂ 凸部
３ｃ 凹部
４ ガスプール
５ リングの下端面とプレート本体の上面との間の水平方向目地部
６ 嵌合部の縦方向目地部
７ ガス導入路
Ａ 嵌合部
Ｂ 内孔の中心軸（縦方向）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】