CN108025352A - 浸渍喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浸渍喷嘴，可在扁平状的浸渍喷嘴上，使钢液吐出流稳定化，进而使铸型内液面稳定化即减小其变化。具体而言，在本发明中，在内孔宽度Wn比内孔厚度Tn更大的扁平状的浸渍喷嘴上，在扁平部分的宽度方向的壁面中央部上设置有中央突出部1。该中央突出部1的宽度方向的长度Wp的相对于Wn的比Wp/Wn为0.2以上0.7以下。对称地配置有一对中央突出部1，一对中央突出部的厚度方向的合计长度Tp为Tn的0.15以上0.75以下。

Description

浸渍喷嘴

技术领域

本发明涉及从浇口盘向铸型内浇注钢液的连续铸造用的浸渍喷嘴，尤其涉及下述浸渍喷嘴，即，如被用作薄板、中厚板等用的，浸渍喷嘴的吐出孔附近的横向(垂直于铅垂方向的方向)截面为扁平状(是指正圆、正方形以外的，一个边与其他边的长度不同的形状)的浸渍喷嘴。

背景技术

在使钢液连续冷却凝固来形成规定形状的铸片的连续铸造工序中，介由设置于浇口盘底部的连续铸造用浸渍喷嘴(以下仅称为“浸渍喷嘴”)向铸型内浇注钢液。

通常，浸渍喷嘴由管体构成，所述管体其上端部为钢液的导入口，在内部形成有从该钢液导入口向下方延伸的钢液流路(内孔)，且具有底部，在管体的下部侧面上，相对地形成有与钢液流路(内孔)连通的一对吐出孔。在使浸渍喷嘴的下部浸渍到铸型内的钢液中的状态下使用浸渍喷嘴。由此，可在防止浇注的钢液的飞散的同时，隔断钢液与空气的接触以便防止氧化。此外，通过使用浸渍喷嘴，可使铸型内的钢液整流化，从而使悬浮在液面上的矿渣、非金属夹杂物等杂质不会卷入到钢液中。

近年，在连续铸造时，制造薄板、中厚板等厚度薄的铸片的情况在增加。因而需要使浸渍喷嘴成为扁平状，所述浸渍喷嘴用于对应于这样的连续铸造用的薄铸型。例如在专利文献1中表示有在短边侧侧壁上设置了吐出孔的扁平状浸渍喷嘴，而在专利文献2中则表示有进一步在下端面上也设置了吐出孔的扁平状浸渍喷嘴。在这些的扁平状的浸渍喷嘴上，通常使其内孔宽度在从钢液导入口到铸型的吐出孔之间扩大。

可是，在这样的内孔宽度扩大的形状且扁平形状情况下，浸渍喷嘴内的钢液流容易变得紊乱，向其铸型的吐出流也发生紊乱。该钢液流的紊乱还成为引起下述问题的原因，即，铸型内的液面(钢液表面)的变化增大、作为杂质·夹杂物的氧化物的粉末向铸片卷入、温度不均匀化等、铸片质量不佳或作业的危险性增大等。因而，需要使浸渍喷嘴内及吐出的钢液流稳定化。

为了使这些钢液流稳定化，例如在专利文献3中公开有浸渍喷嘴，所述浸渍喷嘴至少形成有2个从内孔的下方的平面上的点(中心)朝向吐出孔的下缘的弯曲面。并且在该专利文献3中，公开有具备使钢液流分流成2股液流的分流器的浸渍喷嘴。与像专利文献1、专利文献2那样的在内部空间中不具备使流动方向·形态改变的单元的浸渍喷嘴相比，在该专利文献3所示的扁平状的浸渍喷嘴上，浸渍喷嘴内的钢液流的稳定性升高。

可是，在这样的分流成左右方向的钢液流的单元的情况下，依然存在有左右吐出孔间的钢液吐出流的变化变大，由此铸型内液面的变化变大的情况。

专利文献1：日本特开平11-5145号公报

专利文献2：日本特开平11-47897号公报

专利文献3：日本特表2001-501132号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种浸渍喷嘴，可在扁平状的浸渍喷嘴上，使钢液吐出流稳定化，进而使铸型内液面稳定化即减小其变化。进而以提高铸片质量为目的。

本发明为下面的1至7的扁平状的浸渍喷嘴。

1.一种浸渍喷嘴，其特征在于，在内孔宽度Wn比内孔厚度Tn更大的扁平状的浸渍喷嘴上，在扁平部分的宽度方向的壁面中央部上具备突出的部分(以下称为“中央突出部”)，所述中央突出部的所述宽度方向的长度Wp的相对于所述Wn的比Wp/Wn为0.2以上0.7以下，对称地配置有一对所述中央突出部，所述一对中央突出部的所述厚度方向的合计长度Tp为所述Tn的0.15以上0.75以下。(技术方案1)

2.根据所述1所记述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述中央突出部以所述宽度方向的中央为顶点向吐出孔方向下方倾斜。(技术方案2)

3.根据所述1或所述2所记述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述中央突出部的上面以边界部为顶点向所述厚度方向且下方倾斜，所述边界部为所述中央突出部的上面与所述宽度方向的浸渍喷嘴壁面的边界部。(技术方案3)

4.根据所述1至所述3任一所述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述中央突出部的上面的突出长度为，所述Wp的中央部最大，且从该中央部朝向两端部递减。(技术方案4)

5.根据所述1至所述4任一所述的浸渍喷嘴，其特征在于，在所述中央突出部的上方具备1或多个突出部(以下称为“上方突出部”)。(技术方案5)

6.根据所述5所记述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述上方突出部向吐出孔方向倾斜。(技术方案6)

7.根据所述1至所述6任一所述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述宽度与所述厚度的比Wn/Tn为5以上。(技术方案7)

另外，在本发明中所述的内孔宽度Wn、厚度Tn是指，在浸渍喷嘴的短边侧侧壁部上设置的一对吐出孔的上端位置上的内孔宽度(长边方向的长度)、厚度(短边方向的长度)。

通过本发明的扁平状的浸渍喷嘴，能够在连续的状态下控制钢液流的方向，而不会将钢液流固定或完全地分离，从而能够确保喷嘴内的钢液流的适当的平衡。由此，能够使钢液吐出流稳定化，减小铸型内液面的变化，进而使铸型内钢液流稳定化。进而能够使铸片质量提高。

附图说明

图1是表示设置有中央突出部的本发明的浸渍喷嘴的例子的示意图，(a)是通过短边侧中心的剖视图，(b)是通过长边侧中心的剖视图(A-A向)。

图2是表示在中央突出部的基础上还设置有上方突出部的本发明的浸渍喷嘴的例子的示意图，(a)是通过短边侧中心的剖视图，(b)是通过长边侧中心的剖视图(A-A向)。

图3是从图1的中央突出部上部B-B截面对下方进行观察的示意图。

图4表示图1的C部(浸渍喷嘴下部)，且为表示中央突出部向吐出孔方向倾斜的例子的截面的示意图。

图5是图4相同的截面的其他例子，为表示Wp更大且在底部上也设置有吐出孔的例子的示意图。

图6是浸渍喷嘴宽度方向中心(图3等的A-A位置)的剖视图，为表示中央突出部的上面向内孔中央方向倾斜的例子的示意图。

图7是从上方对图4的A-A位置的截面进行观察的图，为表示中央突出部的内孔中央方向的突出长度从中央起在内孔宽度方向上递减的例子的示意图。

图8是表示在中央突出部的基础上还设置有上方突出部的本发明的浸渍喷嘴(图2)的下部的示意图。

图9是表示在现有技术的浸渍喷嘴上，没有突出部的例子(其他与图1相同)的示意图。

符号说明

10-浸渍喷嘴；1-突出部；1a-中央突出部；1b-上方突出部；2-钢液导入口；3-内孔(钢液流路)；4-吐出孔(短边侧的壁部分)；5-底部；6-吐出孔(底部)。

具体实施方式

从浸渍喷嘴的上端中央部的狭窄的孔即钢液流入口落下的钢液流存在有向中央集中的趋势。尤其在内孔中没有障碍物的情况下，在浸渍喷嘴的扁平部分宽度方向的中心附近和端部附近的钢液流速存在有较大不同的趋势。

本发明者得到下述见解，即，对于从这样的扁平状的浸渍喷嘴的钢液吐出流的紊乱，向该内孔中心部的钢液流的集中是影响度较大的主要原因。因此，本发明使向该内孔中心部的钢液流量减少，以便具备向该内孔中心部的流量与向吐出孔方向的流量之间的适当的平衡。

即使通过设置像前述引用文献3那样的分流单元，也能够一定程度形成向宽度方向端部侧的钢液流。可是，在进行这样的固定或完全的分流的情况下，产生有向内孔中的一部分即每个单一的狭窄的范围分离的钢液流，因而容易在内孔的每个部位上产生流动方向及流速不同的部分。尤其在存在有因钢液流量控制等而导致的流量、方向的变化的情况下，存在有钢液流向向任意一方偏移，导致在喷嘴内或吐出流中产生明显紊乱的情况。

本发明未进行内孔中的钢液流的固定·完全的分流，而设置了用于平缓地控制钢液流所经过的部分的流动方向·流速的单元即下述状态的突出部，即，在从内孔壁向内孔空间侧突出的同时，在其突出部分上维持了内孔空间的开放部分的状态。通过该突出部，此外通过对其设置部位、长度、方向等进行调整，可在避免向中心附近集中的同时，使钢液流向宽度方向端部侧即吐出孔侧分散，从而能够具备适当的平衡。而且，不仅是进行分散，由于在设置有突出部的区域中空间也连通，因此可平缓地进行混合，进而一边均匀化一边形成分散的液流，而不是将钢液流完全分割的状态。其结果，能够有助于得到均匀的吐出流，而不会将吐出区域分割成狭窄的区域而导致产生不同的方向·流速的部分。首先将具备这样的功能的突出部设置在浸渍喷嘴的扁平部分的宽度方向(长边侧)的壁面中央部上(中央突出部)。

还可以使所述的中央突出部的上面以突出部长边侧的中央部为顶点向浸渍喷嘴宽度方向且下方即吐出孔方向倾斜。通过这样的倾斜，还能够使钢液的流速、流动形态进一步改变，进而进行最佳化。

此外，还可以使前述的中央突出部的上面以中央突出部的上面与浸渍喷嘴宽度方向(长边侧)壁面的边界部为顶点向浸渍喷嘴厚度方向的中心方向即空间侧且下方倾斜。通过这样的倾斜，还能够使钢液的流速、流动形态进一步改变，进而进行最佳化。

并且，还可以使前述的中央突出部的上面的突出长度以下述方式倾斜，即，浸渍喷嘴宽度方向(长边侧)的中央部作为最大的顶点，朝向浸渍喷嘴宽度方向两端部递减。通过这样的倾斜，还能够使钢液的流速、流动形态进一步改变，进而进行最佳化。

由于在扁平状的浸渍喷嘴上，短边侧侧壁部的吐出孔形成在纵向上较长地开放的形态，因此在该吐出孔上，存在有越为上方侧则吐出流速变得越小的趋势，尤其在上端部附近，还常常观察到向浸渍喷嘴内吸入的逆流现象。因此，在本发明中，在前述的中央突出部的基础上，可以在中央突出部的上方设置1或多个突出部(上方突出部)。既可以使该上方突出部成为与前述的中央突出部相同的结构，此外也可以在从浸渍喷嘴的中心纵轴隔着任意距离的左右对称的位置上以一对来进行设置。

该上方突出部尤其抑制了在吐出孔上方的流速的降低或在上端部附近的逆流，且增补了使吐出孔的纵向的每个位置的流速分布均匀化的功能。与下方的中央突出部相同，该上方突出部也不会分割内孔空间，且根据个别的浸渍喷嘴结构、作业条件等，可对其突出长度、角度、宽度等进行最佳化。而且，前述下方的中央突出部的上面的向宽度方向且下方的倾斜、向浸渍喷嘴厚度方向且下方的倾斜等也可以应用在该上方突出部上。通过在上方突出部上实施这样的倾斜，同样能够使钢液的流速、流动形态进一步改变，进而进行最佳化。

只要将这些突出部(中央突出部及上方突出部)如前所述设置到钢液流的变化变大的扁平部分，即可得到该效果。虽然突出部的浸渍喷嘴内的高度方向的位置不需要与吐出孔的高度方向位置一致，但只要根据与作业条件、浸渍喷嘴内孔的结构、吐出孔的结构等相对的关系而设置在最佳的位置上即可。

另外，浸渍喷嘴内部的底部既可以像图1、图2、图4那样在中央附近不形成吐出孔，而形成仅具有分流功能的壁面，也可以像图5那样设置吐出孔。在因相对于个别作业条件的与浸渍喷嘴的结构、铸型的关系，而仅靠侧壁部的吐出孔，向铸型的总吐出量(速度)不足的情况下，或想要相对减少在铸型内的横向或者上方向的钢液流速的情况下等，优选在底部设置吐出孔。

在扁平状的浸渍喷嘴上，根据其内孔空间的扁平的程度(即，长边侧长度与短边侧长度的比的大小)，钢液的流动形态、每部分的流速，或吐出流的形态·流速也发生变化。因而，优选根据该扁平的程度·结构、与个别作业条件的关系来进行最佳化。另外，根据经验，在内孔宽度与厚度的比Wn/Tn为大致5以上的浸渍喷嘴上，存在有浸渍喷嘴的中央附近与宽度方向两端部的流速的差变得明显，自吐出孔的流动形态的差异、流速分布的变化等变明显的趋势。因而本发明尤其优选Wn/Tn为大致5以上的浸渍喷嘴。

下面，和实施例一起对本发明进行说明。

实施例1

实施例1是针对图1所示的本发明的第1形态，即仅设置了中央突出部来作为突出部的形态(以下也仅称为“第1形态”)的浸渍喷嘴，表示中央突出部的宽度Wp的相对于浸渍喷嘴内孔宽度(长边方向的长度)Wn的比Wp/Wn与铸型内液面变化程度，以及向中央突出部的空间方向的突出长度(一对合计的长度)Tp的相对于浸渍喷嘴内孔厚度(短边方向的长度)Tn的比Tp/Tn与铸型内液面变化程度的水模型实验结果。

比较例为图9所示的结构即从图1形态的浸渍喷嘴去除突出部后的结构的浸渍喷嘴。

浸渍喷嘴的规格如下。

·总长 ：1165mm

·钢液导入口 ：

·吐出孔上端位置的内孔宽度(Wn) ：255mm

·吐出孔上端位置的内孔厚度(Tn) ：34mm

·吐出孔上端位置距喷嘴下端面的高度 ：146.5mm

·中央突出部的高度(距喷嘴下端面的高度)：155mm

·中央突出部的长度(距中央的左右长度) ：80mm

·浸渍喷嘴的壁厚 ：约25mm

·浸渍喷嘴的底部的厚度(顶点) ：高度100mm

铸型、流体的条件如下。

·铸型的宽度 ：1650mm

·铸型的厚度 ：65mm(中央上端部185mm)

·浸渍深度(从吐出孔上端至水面) ：180mm

·流体的供给速度 ：3.5t/分钟

※换算成钢液的值

铸型内液面变化程度为，将水面视作连续铸造中的铸型内的液面(钢液表面)，从其上方向使用超声波传感器来测定至水面的距离，并算出其变化高度。测定是以浸渍喷嘴为中心在距左右宽度方向两侧的宽度端部50mm位置和1/4宽度的合计4处进行的，并得到算出的其变化高度的最大与最小的差的值。

另外，对于实施例2以下的全部的实施例，前述的浸渍喷嘴的规格、铸型、流体的条件相同。

采用了下述结构，即，中央突出部的向任意方向的倾斜角度都为0度(无倾斜)、中央突出部的宽度方向的突出厚度一定(上面观察矩形)、向内孔中央方向无倾斜的结构。

表1示出以指数(以下也仅称为“变化指数”)表示的铸型内液面变化程度的结果，所述指数以比较例(图9的结构)的值为100。

当以本变化指数为基准时则可知，在连续铸造的实际作业中，当超过约40时，则铸片的质量降低超过容许程度。因此，在本发明中能够解决本发明的课题，即，使目标的变化指数为40以下。

其结果可知，相对于图9的比较例，在设置有中央突出部的结构上，在Wp/Wn比为0.2以上0.7以下且Tp/Tn比为0.15以上0.75以下的实施例的情况下能够得到目标的40以下。此外，可知在Tp/Tn比为0.5且Wp/Wn比为0.5时可得到最好的效果，因而优选。

表1

实施例2

实施例2是表示下述内容的水模型实验结果，即，在图1所示的本发明的第1形态的浸渍喷嘴上，在从中央突出部的中央向吐出孔侧且下方倾斜的结构下的铸型内液面变化程度。

在Wp/Wn比为0.1、0.5、0.8且Tp/Tn比为0.1、0.5、0.9的中央突出部结构上，对中央突出部相对于浸渍喷嘴的横向(水平)的倾斜角度为30度、45度的情况进行了实验。另外，为了进行比较，而对下述情况也进行了实验，即，使上述各要素都为相同条件，但未发生倾斜(倾斜角度0度)的情况。

结果示于表2。其结果可知，在任意情况下，倾斜角度变得越大，则铸型内液面变化程度都变得越小。另外，在该条件中可知，在Wp/Wn比0.5且Tp/Tn比0.5的情况下，在任意的角度下都能够得到目标的40以下。

表2

实施例3

实施例3是表示下述内容的水模型实验结果，即，在图1所示的本发明的第1形态的浸渍喷嘴上，在中央突出部的上面以边界部为顶点向浸渍喷嘴的厚度方向的中心方向且下方倾斜的中央突出部结构(参照图6)下的倾斜的影响，所述边界部为该中央突出部其上面与浸渍喷嘴宽度方向的壁面(长边)的边界部。

对下述情况进行了实验，即，Wp/Wn比为0.1、0.5、0.8，Tp/Tn比为0.5，向吐出孔侧的倾斜角度为45度，向前述厚度中央方向的倾斜角度为30度、45度的情况。

另外，为了进行比较，对下述情况也进行了实验，即，使上述各要素为相同条件，但未发生倾斜(倾斜角度0度)的情况。

结果示于表3。其结果可知，在任意情况下，倾斜角度变得越大，则铸型内液面变化程度都变得越小。另外，在Wp/Wn比为0.5且Tp/Tn比为0.5的情况下，在任意的角度下都能够得到目标的40以下。

表3

实施例4

实施例3是表示下述内容的水模型实验结果，即，在图1所示的本发明的第1形态的浸渍喷嘴上，在突出长度从中央突出部的中央向浸渍喷嘴的宽度(端部)方向逐渐缩短，且以中央突出部的上面观察而设置了角度且形成五边形结构(参照图7)时的铸型内液面变化程度。

对下述情况进行了实验，即，Wp/Wn比为0.1、0.5、0.8，Tp/Tn比为0.5，向宽度方向吐出孔侧的倾斜角度为45度，向前述厚度中央方向的倾斜角度为0度(无倾斜)，中央突出部中央的顶点的长度为8mm的情况。另外，为了进行比较，对下述情况也进行了实验，即，使上述各要素为相同条件，但未设置角度(上面长方形)。

结果示于表4。其结果可知，在任意Wp/Wn比的情况下，在端部的长度为4mm时，铸型内液面变化程度都变小。另外可知，在Wp/Wn比为0.5、Tp/Tn比为0.5、中央突出部相对于浸渍喷嘴的横向(水平)的倾斜角度为45度的情况下，在具有角度的任意上面形状的情况下，都能够得到目标的40以下。

表4

实施例5

实施例5是表示下述内容的水模型实验结果，即，在图8所示的本发明的第2的形态，即在下方的中央突出部的基础上在其上方还设置有上方突出部的形态(以下仅称为“第2形态”)下，浸渍喷嘴上的铸型内液面变化程度，所述浸渍喷嘴在从浸渍喷嘴的纵向中心轴隔着任意距离的左右对称的位置上设置有一对上方突出部。

对下述情况进行了实验，即，下方的中央突出部为，以距浸渍喷嘴下端面(外面)150mm的位置的中央为顶点，吐出孔方向的长度为左右各80mm，Wp/Wn比为0.1、0.5、0.8，Tp/Tn比为0.5，向宽度方向吐出孔侧的倾斜角度为45度，向前述厚度中央方向的倾斜角度为0度(无倾斜)，上面形状为矩形(无角度)，上方突出部为，在前述下方的中央突出部的上方，以距浸渍喷嘴宽度方向中心左右分别为50mm的位置为起点，向吐出孔侧的倾斜角度为45度，向该吐出孔方向的长度为60mm，40mm的情况。另外，为了进行比较，对下述情况也进行了实验，即，使上述各要素为相同条件，但未设置上方突出部。

结果示于表5。其结果可知，在任意情况下，当设置有上方突出部时，则铸型内液面变化程度都变得越小。另外可知，在Wp/Wn比为0.5且Tp/Tn比为0.5的情况下，以任意的上方突出部长度，都能够得到目标的40以下。

表5

以上，虽然和本发明的实施例一起对实施方式进行了说明，但本发明不局限于任意上述的形态，在专利技术方案的范围所记述的事项的范围内还包含其他实施方式、变形例。

Claims (7)

1.一种浸渍喷嘴，其特征在于，

在内孔宽度Wn比内孔厚度Tn更大的扁平状的浸渍喷嘴上，在扁平部分的宽度方向的壁面中央部上具备突出的部分，以下称为中央突出部，所述中央突出部的所述宽度方向的长度Wp的相对于所述Wn的比Wp/Wn为0.2以上0.7以下，对称地配置有一对所述中央突出部，所述一对中央突出部的所述厚度方向的合计长度Tp为所述Tn的0.15以上0.75以下。

2.根据权利要求1所述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述中央突出部以所述宽度方向的中央为顶点向吐出孔方向下方倾斜。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述中央突出部的上面以边界部为顶点向所述厚度方向且下方倾斜，所述边界部为所述中央突出部的上面与所述宽度方向的浸渍喷嘴壁面的边界部。

4.根据权利要求1至权利要求3任一所述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述中央突出部的上面的突出长度为，所述Wp的中央部最大，且从该中央部朝向两端部递减。

5.根据权利要求1至权利要求4任一所述的浸渍喷嘴，其特征在于，在所述中央突出部的上方具备1或多个突出部，以下称为上方突出部。

6.根据权利要求5所述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述上方突出部向吐出孔方向倾斜。

7.根据权利要求1至权利要求6任一所述的浸渍喷嘴，其特征在于，所述宽度与所述厚度的比Wn/Tn为5以上。