JP2000237852A - 浸漬ノズル - Google Patents

浸漬ノズル

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JP2000237852A
JP2000237852A JP11041838A JP4183899A JP2000237852A JP 2000237852 A JP2000237852 A JP 2000237852A JP 11041838 A JP11041838 A JP 11041838A JP 4183899 A JP4183899 A JP 4183899A JP 2000237852 A JP2000237852 A JP 2000237852A
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inner diameter
swirling
molten steel
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JP11041838A
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Yujo Marukawa
雄浄 丸川
Kazuo Nonobe
和男 野々部
Mineo Uchida
峯夫 内田
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Kyushu Refractories Co Ltd
Original Assignee
Kyushu Refractories Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶鋼の連続鋳造において、モールド内の溶鋼
流動を好適に制御し、鋳造鋳片の高品質化に寄与する浸
漬ノズルの提供を目的とする。 【解決手段】 ノズル内の溶鋼流を旋回流とするための
ねじりテープ状の旋回羽根を備えた浸漬ノズルであっ
て、該旋回羽根の下部でノズル内径を絞った形状である
ことを特徴とする浸漬ノズルである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶鋼の連続鋳造に使
用する、連続鋳造鋳片の高品質化に有効な耐用性に優れ
る浸漬ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造鋳片の高品質化の要求が強まる
に伴い、鋳片中の欠陥発生防止は一層重要な課題となっ
てきている。鋳片中の欠陥はアルミナやモールドパウダ
ー等に起因する介在物性欠陥とArガスや侵入空気等に
起因する気泡性欠陥に大別されるが、それらの欠陥の発
生には浸漬ノズルから鋳型内に吐出された溶鋼の流動が
深く関与している。即ち、吐出された溶鋼の下方への流
動が強すぎると、介在物や気泡が深く侵入し、鋳片中に
取り込まれやすくなる。また、メニスカスへ向かう流動
や表面付近の流動が強すぎる場合は、湯面変動が大きく
なりモールドパウダーの巻き込みが生じる。
【0003】一方、鋳型内での溶鋼流動は鋳片品質の均
一化、メニスカスへの熱供給によるモールドパウダーの
良好な溶融等に寄与する重要な要素である。モールド内
での溶鋼流動の制御を目的として、ノズルの吐出口を4
口として溶鋼の吐出を分散させるとともに、溶鋼の吐出
の勢いを利用してモールド内に自然な旋回流を発生させ
て溶鋼を撹拌する方法(特開昭58−77754号公
報)や、電磁撹拌装置によりモールド内の溶鋼流を制御
する方法(特開平6−226409号公報)が提案され
ている。
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】溶鋼が浸漬ノズルか
ら吐出する場合、スラブ連鋳に多く使用されている2口
型のノズルでは吐出口の下端部付近からの流出速度が最
も高く、吐出口の上部からの流出速度は低い。吐出口を
4口としても、この傾向は同様であるため溶鋼の吐出形
態は同じであり、湯面変動を防止することはできなかっ
た。また、ビレット連鋳に多く使用される単口型のノズ
ルでは下方への吐出が強く、介在物や気泡が深く侵入す
る問題があった。電磁撹拌装置を利用する方法は、装置
が非常に高価である上、最近の鋳造の高速化に伴い満足
できる効果は得られにくく、さらに装置の設置場所が高
温に曝される過酷な環境であるため、保守、修理の作業
も容易ではなかった。
【0005】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであり、連続鋳造の高速化の条件下においても
鋳片の品質向上に寄与する浸漬ノズルを提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の課題
解決のためには、鋳型内の溶鋼流動の制御が重要である
ことに着目し、水モデルによる実験を含め種々の検討を
行った結果、浸漬ノズル内の溶鋼を旋回流とすることに
より、吐出口全体からほぼ均一な流速で溶鋼が吐出する
ことを見い出した。吐出口全体から均一に吐出するた
め、最高吐出流速は大きく低減し、旋回流としない場合
に比べ約1/5であった。その結果、鋳型内での湯面変
動防止、介在物や気泡、パウダーの巻き込み防止に多大
な効果が得られることを見い出した。そして浸漬ノズル
内の溶鋼流を旋回流とする手法を種々検討した結果、実
機に適用可能な方法としてノズル内にねじりテープ状の
旋回羽根を設置することにより、良好な旋回流を得るこ
とに成功した。さらに旋回羽根の下部でノズル内径を絞
った形状とすることにより、旋回羽根を良好に固定する
とともに得られた旋回流をより均一に安定なものとし減
衰させることなく吐出することに成功し本発明を完成さ
せたものである。
【0007】即ち、本発明はノズル内の溶鋼を旋回流と
するためのねじりテープ状の旋回羽根を備えた浸漬ノズ
ルであって、該旋回羽根の下部でノズル内径を絞った形
状であることを特徴とする浸漬ノズルである。
【0008】本発明の浸漬ノズルを使用した場合、ノズ
ル内の溶鋼が旋回流となっているため、ノズルからの吐
出流速が大幅に低減されることより、鋳型内における湯
面変動が防止され、介在物やモールドパウダーの巻き込
みが抑制される。また、鋳型内で吐出された後下方へ向
かう溶鋼の流速が低いため、介在物や気泡の侵入が浅く
なり鋳片中に取り込まれることが防止される。従って、
鋳造鋳片の高品質化に多大な効果を発揮する。
【0009】本発明においては、浸漬ノズル内の溶鋼を
旋回流とする手法に、ねじりテープ状の旋回羽根を使用
する点に特徴がある。該旋回羽根は十分な旋回流を得る
機能を有することに加え、形状が複雑でなく耐火性材料
による成形、加工が容易である。
【0010】本発明の浸漬ノズルのもう一つの大きな特
徴は旋回羽根の下部でノズル内径を絞った形状にある。
旋回羽根により旋回流となった溶鋼は、その下部で内径
を絞った形状の部位を流下することにより、旋回状態が
より均一で安定したものとなり、その旋回状態が減衰す
ることなく吐出口まで保たれ鋳型内に吐出される。ノズ
ル内径を絞った部位では旋回流の強さが増幅される効果
があり、またノズル孔内で溶鋼の充満度合いが高まるた
め、旋回状態が均一で安定したものになると考えられ
る。そのため、ノズル内の溶鋼を旋回流とすることによ
る効果が極めて好適に得られるものである。
【0011】旋回羽根の下部でノズル内径を絞った構造
となっていることにより、モルタル等で接着することな
く旋回羽根が良好に固定される利点もある。また、ノズ
ル内径を絞る位置により旋回羽根を任意の位置に設置す
ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の特徴である浸漬ノズル内
の溶鋼を旋回流とするためのねじりテープ状の旋回羽根
は図3に示すようなものである。旋回羽根の幅Dは浸漬
ノズルの内径により設定する値であり、旋回羽根の長さ
L及びねじり角度θは本発明の効果を得るに十分な旋回
流が得られる範囲で設定する。ねじり角度θは平面状の
ものからねじった角度である。図4はθ=135度の例
で、(a)は平面図、(b)は側面図を示す。良好な旋
回流を得るにはねじり角度θは100度以上であること
が望ましく、120度以上であることが特に望ましい。
θが180度を越えるようになっても旋回流の発生状態
はほぼ同等であり、旋回羽根の作製の容易さから考える
とθは180度程度かそれ以下が好ましく、それ以上の
角度が必要な場合は1個の旋回羽根で必要角度を得ても
よいが、むしろ2個以上の旋回羽根を設置して必要角度
を得る方がよい。ねじりテープ状の旋回羽根の長さLと
幅Dは、その比L/Dが0.5〜2の範囲が好ましく、
特に好ましくは0.8〜1.5の範囲である。L/Dが
0.5未満ではノズル内の溶鋼の流れを著しく妨げ、ま
たL/Dが2を越えるようになると十分な旋回流が得ら
れない。
【0013】本発明の浸漬ノズルにおいては旋回羽根の
下部でノズル内径を絞った形状とするが、ノズル内径の
絞り方は特に限定されるものではない。図1、図2に本
発明による浸漬ノズルの例を示すが、断面において図1
のように直線状に絞ってもよいし、図2のように曲線状
に絞ってもよい。また、段差を設けて内径を絞る方法も
可能であるし、それらの絞り方を組み合わせても構わな
い。旋回羽根の下部で内径を絞り、吐出口付近では旋回
羽根装着部と同じ内径に広がっているような構造も可能
である。これは内径を絞った部位を通過し均一で安定な
状態となった旋回流は、ノズル内径が広がった部位を流
下してもその状態が保たれるためである。より均一で安
定な状態の旋回流を得るには段差の場合のように急激に
内径を絞るよりも図1、2のように直線状あるいは曲線
状で連続的に絞る方が好ましい。これは、連続的に内径
を絞った方が旋回流の強さを増幅する効果が大きいと推
察される。
【0014】ノズル内径を絞る割合は必要な鋳造速度が
得られる範囲で設定すればよいが、ノズル内径が最小部
において旋回羽根装着部のノズル内径の30〜95%の
範囲であることが好ましく、50〜80%の範囲が特に
好ましい。この値が30%未満では所望のノズルからの
吐出速度が得られなくなり、95%を越えるとノズル内
径を絞る効果が得られない。ノズル内径を絞る部位の長
さについても特に制限されるものではないが、急激に短
い長さで絞るよりもある程度の長さをもって絞る方が好
ましい。例えば、旋回羽根装着部のノズル内径と最小部
の内径の差以上の長さで絞ることが好ましい。ノズル内
径を絞った部位の下側に直管部を設けてもよいし、旋回
羽根の下部から吐出口までの距離で絞る形状としても構
わない。
【0015】ノズル内径を絞る位置によって、旋回羽根
を装着する位置が決まるが、本発明の浸漬ノズルにおい
ては、その位置を任意に設定することが可能である。浸
漬ノズルをタンディッシュ下部に装着したまま、酸素噴
射によりノズル内を洗浄する工程がある場合には、浸漬
ノズル上端から旋回羽根までの距離をある程度確保して
おくことが望ましい。これは酸素噴射による旋回羽根の
破損を防止するためである。
【0016】本発明は単口型ノズル、2口型ノズルのい
ずれにも適用できる。本発明では、ノズルからの溶鋼の
吐出流速を大幅に低減できるため2口型ノズルにおいて
も底面の無い構造とすることが可能である。図2に示す
ような2口型ノズルで底面の無い構造とすることによ
り、底面にアルミナが付着しやすい問題が解消されるこ
とに加え、ノズルの製造も容易になる利点が得られる。
【0017】単口型、二口型いずれの浸漬ノズルにおい
ても、吐出口の形状については、鋳型内で好適な溶鋼流
動を得ることを考慮すると吐出口上部の内壁断面が円弧
状となっていることが望ましい。吐出口内壁がそのよう
な形状をしていると、ノズル内で旋回流となった溶鋼
は、鋳型内で下方に向かう流れに加え、メニスカスに向
かう流れを好適に生じる。この流れはメニスカスにおけ
る溶鋼のよどみを防止し、さらにメニスカスへ熱を供給
しモールドパウダーの適度な溶融状態を保ち、鋳型と凝
固シェルとの潤滑性確保に寄与し、鋳片の表面欠陥の発
生を抑える。吐出口内壁面の円弧の半径が30〜300
mmの範囲にある場合に前述の効果が特に顕著である。
【0018】本発明の浸漬ノズルによれば、鋳型内の溶
鋼流動を良好に制御することができるが、本発明では電
磁撹拌装置の併用を排除するものではない。
【0019】
【実施例】以下に本発明を実施例により説明する。表1
に示した単口型浸漬ノズルを使用し、水平断面が170
×170mmの鋳型によりビレット鋳造を行った。浸漬ノ
ズルはパウダーライン部をZrO−C質、その他の部
位をAl−C質とし、静水圧プレスにより成形
し、必要に応じて吐出口内壁面の加工を行った。浸漬ノ
ズルの全長はいずれも700mmで、ノズル内径の絞り方
は実施例1〜2は図1に示したような直線状の絞り、実
施例3は段差による絞り、実施例4は曲線状の絞りとし
た。ノズルの上部内径及び下部の絞った内径、絞る長さ
は表1に示した。ねじりテープ状の旋回羽根はAl
−C質であらかじめ作製し、ノズル成形後ノズル内に
設置した。旋回羽根の形状は長さL、幅Dともに78mm
でL/D=1、ねじり角度θ=180度、羽根の厚さは
10mmのものである。比較例2はモルタルにより旋回羽
根をノズル内に接着させた。
【0020】鋳造は2.5m/分の鋳造速度で行い、鋳片
の内層欠陥、表層欠陥の発生率を測定した。表1に示し
た比較例の浸漬ノズルを使用した場合も同様に測定し
た。内層欠陥はビレット鋳片の40mm切削後の面におけ
る欠陥個数、表層欠陥は5mm切削後の面における欠陥個
数を測定し、いずれも比較例1の結果を100とした指
数で示した。
【0021】
【表1】
【0022】表1に示すように、本発明の浸漬ノズルの
使用により、ビレット鋳片中の表層及び内層ともに欠陥
発生が大幅に低減される。比較例2の浸漬ノズルでは欠
陥発生の抑制効果が実施例に比べて小さく、使用後の調
査で旋回羽根は落下寸前の状態であった。
【0023】表2に2口型浸漬ノズルによりスラブ鋳片
の鋳造を行った結果を示した。鋳造は水平断面が120
0×250mmの鋳型により行った。使用した浸漬ノズル
はパウダーライン部がZrO−C質、その他がAl
−C質で、表2に示した仕様のものを静水圧プレス
により成形し、必要に応じて吐出口内壁面の加工を行っ
た。ねじりテープ状の旋回羽根はAl−C質であ
らかじめ作製し、ノズル成形後ノズル内に設置した。旋
回羽根の形状は長さL、幅Dともに78mmでL/D=
1、ねじり角度θ=180度、羽根の厚さは10mmのも
のである。比較例4はモルタルにより旋回羽根をノズル
内に接着させた。
【0024】鋳造は2.5m/分の鋳造速度で行い、鋳片
の内層欠陥、表層欠陥の発生率を測定した。表2に示し
た比較例の浸漬ノズルを使用した場合も同様に測定し
た。内層欠陥はスラブ鋳片の40mm切削後の面における
欠陥個数、表層欠陥は5mm切削後の面における欠陥個数
を測定し、いずれも比較例3の結果を100とした指数
で示した。
【0025】
【表2】
【0026】表2に示すように、本発明の浸漬ノズルの
使用により、スラブ鋳片中の表層及び内層ともに欠陥発
生が大幅に低減される。比較例4の浸漬ノズルでは欠陥
発生の抑制効果が実施例に比べて小さく、使用後の調査
で旋回羽根は落下寸前の状態であった。また、比較例3
の浸漬ノズルは底面へのアルミナ付着が顕著に見られ、
実施例1及び比較例4の浸漬ノズルの底面にも若干のア
ルミナ付着が認められた。
【0027】
【発明の効果】本発明の浸漬ノズルによれば、単口型お
よび2口型いずれのノズルにおいてもノズル内で旋回羽
根により得られた溶鋼の旋回流は、浸漬ノズルが旋回羽
根の下部でノズル内径を絞った構造となっているため、
より均一で安定なものとなり旋回状態が減衰することな
く吐出するまで保たれ、鋳造鋳片の品質向上に寄与する
効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の単口型浸漬ノズルの一部断面図であ
る。
【図2】 本発明の底面の無い2口型浸漬ノズルの一部
断面図である。
【図3】 ねじりテープ状旋回羽根の斜視図である。
【図4】 ねじり角度θ=135度のねじりテープ状旋
回羽根を示す図で、(a)は平面図、(b)は側面図で
ある。
【符号の説明】
1 ねじりテープ状旋回羽根 2 直線状の絞り 3 曲線状の絞り L ねじりテープ状旋回羽根の長さ D ねじりテープ状旋回羽根の幅 θ ねじり角度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズル内の溶鋼を旋回流とするためのね
    じりテープ状の旋回羽根を備えた浸漬ノズルであって、
    該旋回羽根の下部でノズル内径を絞った形状であること
    を特徴とする浸漬ノズル。
JP11041838A 1999-02-19 1999-02-19 浸漬ノズル Pending JP2000237852A (ja)

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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050111