JP2000343188A - 連続鋳造用浸漬ノズルおよび鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造設備での鋳型内に鋳込むための浸
漬ノズルで、一本のスリットが配された連続鋳造用浸漬
ノズルにおいて、鋳造中にスリットが閉塞することを防
止ができ、偏流現象も同時に防止できる浸漬ノズルを提
供する。 【解決手段】 側壁の下部には左吐出孔と右吐出孔が対
称の位置に配され、底には一端が右吐出孔に、他端は左
吐出孔に達する一本のスリットが配された連続鋳造用浸
漬ノズルにおいて、かつ、スリット長辺長さＷ［ｍｍ］
とスリット短辺長さＳ［ｍｍ］が ３≦Ｗ／Ｓ≦１０ なる関係を満たすことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズ
ルもしくは、前記の特徴を備え、かつ、スリット短辺長
さＳ［ｍｍ］と吐出孔径ｄ［ｍｍ］が ０．１≦Ｓ／ｄ≦０．５ なる関係を満たすことを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノ
ズルを用いて鋳造する。さらに不活性ガス吹き込みを行
いつつ鋳造するとなお好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造用浸漬ノ
ズルおよび鋼の連続鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の浸漬ノズルおよび流出する
溶鋼の流れを示す模式図である。この浸漬ノズル２は上
端をタンディッシュ（図示せず）に取り付けられ、下部
は連続鋳造の鋳型内の溶鋼１の中に浸漬して使用され
る。この浸漬ノズル２は有底円筒状で、円筒形の側壁の
下部に右吐出孔３と左吐出孔４が対称の位置に配されて
おり、タンディッシュから浸漬ノズル２内に供給された
溶鋼７は右吐出孔３および左吐出孔４から溶鋼流６とし
て流出する。この溶鋼流６は鋳型の側壁に衝突して上昇
流８と下降流９に分かれる。鋳造速度が大きくなると右
吐出孔３および左吐出孔４から流出する溶鋼流６の流速
が大きくなるが、その場合には上昇流の流速が過大にな
って鋳型内の溶鋼メニスカス１０を強く揺動させるため
に、鋳片の鋳肌が損なわれ、同時に鋳型内の溶鋼上のパ
ウダー１１を巻き込み、鋳片の介在物欠陥の原因にな
る。また、溶鋼流６の流速が大きい場合には下降流の流
速も過大となって、下降流は鋳型内の溶鋼中に深く侵入
するが、下降流は介在物や後に詳述する不活性ガス気泡
などを含有するため、介在物や不活性ガス気泡も溶鋼中
に深く侵入し、侵入する間あるいは浮上の間に凝固シェ
ルに捕らえられ、鋳片の介在物欠陥や気泡欠陥の原因に
なる。

【０００３】このような問題を解決するために、特開昭
６２−２９６９４４号公報には、図８に示す浸漬ノズル
が開示されている。浸漬ノズルの一端が右吐出孔３に他
端が左吐出孔４に達する一本のスリット５が配されてい
るというものである。この浸漬ノズルを使用すると、右
吐出孔３と左吐出孔４だけでなく、スリット５からも溶
鋼が流出するために、右吐出孔３と左吐出孔４からの溶
鋼流６の流速が低下し、このため鋳型内の溶鋼メニスカ
ス１０の揺動を緩和し、また介在物や不活性ガス気泡が
鋳型内の溶鋼中に深く侵入することを防止する。このた
め図８の浸漬ノズルは鋳肌が良好でかつ介在物欠陥や気
泡欠陥の少ない鋳片を製造するのに適している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの知見によると、図８に示す浸漬ノズルにおいて、
スリット５の短辺長さＳが狭い場合には、鋳造の間にス
リット５が細くなりあるいは閉塞しやすいという問題点
がある。逆にスリット５の短辺長さＳが広い場合には、
スリットから出る下降流が溶鋼中に深く侵入するように
なる。その結果、介在物や不活性ガス気泡も溶鋼中に深
く侵入し、鋳片の介在物欠陥や気泡欠陥の原因になると
いう問題点がある。

【０００５】また、右吐出孔３と左吐出孔４が存在する
浸漬ノズルにおいては、ノズルの形状によっては左右の
吐出孔から流出する溶鋼量のバランスがくずれる、いわ
ゆる偏流現象が発生し、多く流出した側では鋳型内の溶
鋼メニスカス１０の揺動が大きくなって、鋳片の鋳肌が
損なわれると同時に、介在物や不活性ガスの気泡も溶鋼
中に深く侵入し、鋳片の介在物欠陥や気泡欠陥の原因に
なるという問題点がある。

【０００６】本発明は、鋳造中にスリット５が閉塞する
ことを十分に防止することができ、かつ、鋳片の介在物
欠陥や気泡欠陥を防止し、かつ、偏流現象も同時に防止
できる浸漬ノズルの提供を課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）溶湯を
鋳型内に鋳込むための浸漬ノズルであって、該浸漬ノズ
ル側壁の下部には左吐出孔と右吐出孔がノズル断面の中
心に対して対称の位置に配され、底には一端が右吐出孔
に、他端は左吐出孔に達する一本のスリットが配された
連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、スリット長辺長さＷ
［ｍｍ］とスリット短辺長さＳ［ｍｍ］が ３≦Ｗ／Ｓ≦１０ なる関係を満たすことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズ
ルであり、（２）溶湯を鋳型内に鋳込むための浸漬ノズ
ルであって、該浸漬ノズル側壁の下部には左吐出孔と右
吐出孔がノズル断面の中心に対して対称の位置に配さ
れ、底には一端が右吐出孔に、他端は左吐出孔に達する
一本のスリットが配された連続鋳造用浸漬ノズルにおい
て、スリット短辺長さＳ［ｍｍ］と吐出孔径ｄ［ｍｍ］
とが ０．１≦Ｓ／ｄ≦０．５ なる関係を満たすことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズ
ルであり、（３）溶湯を鋳型内に鋳込むための浸漬ノズ
ルであって、該浸漬ノズル側壁の下部には左吐出孔と右
吐出孔がノズル断面の中心に対して対称の位置に配さ
れ、底には一端が右吐出孔に、他端は左吐出孔に達する
一本のスリットが配された連続鋳造用浸漬ノズルにおい
て、スリット短辺長さＳ［ｍｍ］と吐出孔径ｄ［ｍｍ］
とが ０．１≦Ｓ／ｄ≦０．５ なる関係を満たすことを特徴とする（１）記載の連続鋳
造用浸漬ノズルであり、（４）浸漬ノズル内にガス吹き
込み孔を設けたことを特徴とする（１）から（３）のい
ずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズルであり、（５）
（１）から（４）のいずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノ
ズルを用いて鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方
法であり、（６）（４）に記載の連続鋳造用浸漬ノズル
を用いて、浸漬ノズル内に不活性ガスを吹き込み鋳造す
ることを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。

【０００８】なお、吐出孔の形状は円形以外に楕円形等
であっても良く、吐出孔の等価径は吐出孔の面積に対し
て同じ面積となる円の径である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の浸漬ノズルの説明
図で、図１（ａ）は浸漬ノズル下部の横断面を示す図で
ある。図１（ｂ）はスリット５に平行な垂直面イ−イに
よる縦断面の説明図である。図１（ｃ）はスリット５に
垂直な垂直面ロ−ロによる縦断面の説明図である。図中
ｄは吐出孔径［ｍｍ］であり、Ｗはスリット長辺長さ
［ｍｍ］、Ｓはスリット短辺長さ［ｍｍ］である。

【００１０】本発明者らは、図８に示す従来タイプの浸
漬ノズルを使用して連続鋳造を行い、鋳造終了後に底部
を観察した。その結果、スリット５は完全に閉塞してい
た。このとき使用した浸漬ノズルにおいて、スリット長
辺長さＷは１１０［ｍｍ］、スリット短辺長さＳは１０
［ｍｍ］であり、Ｗ／Ｓ＝１１．０であった。

【００１１】本発明者らは、この知見に基づいて、図８
と同じ形状の試験ノズルを透明なプラスチックで作成
し、これを水槽中に浸漬し、上部から不活性ガスを導入
し、その不活性ガスの気泡の挙動を調査した。この水モ
デル試験によると、不活性ガスの気泡は主に右吐出孔３
および左吐出孔４から流出し、スリット５から流出する
不活性ガス気泡はほとんど存在しなかった。

【００１２】これらの結果から、例えば浸漬ノズルの形
状を変えてスリット５から排出される不活性ガスの気泡
量を増大すると、スリット５の閉塞も解消するものと思
考し、そこで、本発明者らは、図１に示す試験ノズルを
製作し、上述したと同様の水モデル試験を実施した。こ
のとき、スリット長辺長さＷ［ｍｍ］とスリット短辺長
さＳ［ｍｍ］を様々に変化させ試験を行った。図２に、
スリット長辺長さＷ［ｍｍ］とスリット短辺長さＳ［ｍ
ｍ］の比（Ｗ／Ｓ）に対するスリット５から排出される
気泡個数の関係を示す。Ｗ／Ｓが１０以下でスリット５
から排出される気泡個数が多くなっており、Ｗ／Ｓをこ
の範囲にすることでスリット５の閉塞を防止できると考
えられる。

【００１３】本発明者らは、この水モデル試験の結果に
基づき、図１に示す形状の浸漬ノズルで、スリット長辺
長さＷが１３０〜２５０［ｍｍ］で、スリット短辺長さ
Ｓが５〜６５［ｍｍ］で、Ｗ／Ｓを２から２０まで変化
させたものをそれぞれ１０本製作し、通常の溶鋼の連続
鋳造において浸漬ノズル内に不活性ガスとしてアルゴン
ガスを５［Ｌ／ｍｉｎ］の割合で吹き込みつつ使用し、
炭素濃度３０ｐｐｍの極低炭素鋼１２５０ｔを鋳造し
た。鋳造終了後、浸漬ノズルのスリット５の閉塞状況を
観察した。図３に、浸漬ノズルにおけるスリット長辺長
さＷ［ｍｍ］とスリット短辺長さＳ［ｍｍ］の比（Ｗ／
Ｓ）と閉塞した本数の関係を示す。その結果、Ｗ／Ｓが
１０より大きい浸漬ノズルでは、スリット５の閉塞率が
５０％以上であり、残りについてもスリット５が部分的
に閉塞していた。それに対して、Ｗ／Ｓが１０以下の浸
漬ノズルでは、スリット５の閉塞率が５０％未満であ
り、Ｗ／Ｓが７以下の浸漬ノズルでは、閉塞したノズル
は皆無であった。

【００１４】次に、鋳造して得られた鋳片を８５００ｍ
ｍ長さに切断して１コイル単位のスラブとした。このス
ラブを常法に従って熱間圧延、冷間圧延し、冷延鋼板の
表面欠陥数を測定した。図４にスリット長辺長さＷとス
リット短辺長さＳの比（Ｗ／Ｓ）と表面欠陥数の関係を
示す。その結果、Ｗ／Ｓが４より小さい浸漬ノズルで
は、スリットから出る下降流が溶鋼中に深く侵入したこ
とが原因と考えられる欠陥が増大する傾向にあり、Ｗ／
Ｓが３より小さい浸漬ノズルでは、急激に欠陥が増大し
ていた。また、Ｗ／Ｓが１０より大きい浸漬ノズルで
は、スリットが閉塞したことが原因と考えられる欠陥が
増大していた。

【００１５】これらのことから、スリット長辺長さＷと
スリット短辺長さＳの比（Ｗ／Ｓ）が３≦Ｗ／Ｓ≦１０
の関係を満たすことが必要であり、好ましくは、４≦Ｗ
／Ｓ≦７の関係を満たす必要がある。

【００１６】次に、本発明者らは図１に示した形状の浸
漬ノズルを透明なプラスチックで作成し、これを水槽中
に浸漬し、内部に水を供給し、吐出孔径ｄ［ｍｍ］とス
リット短辺長さＳ［ｍｍ］を変化させてそのときの右吐
出孔３と左吐出孔４から流出する水の流速を測定し、偏
流現象の評価を行った。偏流現象は、右吐出孔３から流
出する水の流速と左吐出孔４から流出する水の流速の差
の絶対値を右吐出孔３から流出する水の流速と左吐出孔
４から流出する水の流速の和で除した値（偏流指標）に
より評価した。図５にスリット短辺長さＳと吐出孔径ｄ
の比（Ｓ／ｄ）と、偏流指標の関係を示す。Ｓ／ｄを
０．１以上、０．５以下にすることにより、偏流現象を
抑制できることが分かる。

【００１７】本発明者らは、この水モデル試験の結果に
基づき、図１で示される形状の浸漬ノズルで、スリット
短辺長さＳが１５〜３０［ｍｍ］で、Ｗ／Ｓが５であ
り、Ｓ／ｄを０．０５から０．８まで変化させたものを
それぞれ製作し、通常の溶鋼の連続鋳造において浸漬ノ
ズル内に不活性ガスとしてアルゴンガスを５［Ｌ／ｍｉ
ｎ］の割合で吹き込みつつ使用し、炭素濃度３０ｐｐｍ
の極低炭素鋼１２５０ｔを鋳造した。得られた鋳片を常
法により熱間圧延、冷間圧延し、冷延鋼板の表面欠陥数
を測定した。図６にスリット短辺長さＳと吐出孔径ｄの
比（Ｓ／ｄ）と、表面欠陥数の関係を示す。その結果、
偏流現象により発生したと考えられる欠陥数は、Ｓ／ｄ
が０．１以上、０．５以下で減少するが、Ｓ／ｄが０．
２以上、０．４以下ではさらに低減していた。従って、
スリット短辺長さＳ［ｍｍ］と吐出孔径ｄ［ｍｍ］が
０．１≦Ｓ／ｄ≦０．５なる関係を満たすことが必要で
あり、好ましくは、０．２≦Ｓ／ｄ≦０．４なる関係を
満たす必要がある。

【００１８】

【発明の効果】本発明の浸漬ノズルは、吐出孔径、スリ
ット長辺長さ、スリット短辺長さを適正な水準に決定す
ることにより、鋳造中にスリットが閉塞することを十分
に防止することができ、かつ、偏流現象による表面欠陥
についても低減しつつ連続鋳造を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浸漬ノズルの例の説明図であり、
（ａ）は浸漬ノズル下部の横断面の説明図、（ｂ）はス
リット５に平行な垂直面イ−イによる縦断面の説明図、
（ｃ）はスリット５に垂直な垂直面ロ−ロによる縦断面
の説明図である。

【図２】スリット長辺長さＷとスリット短辺長さＳの比
（Ｗ／Ｓ）とスリット５から排出される気泡数の関係を
示す図。

【図３】浸漬ノズルの種類と、スリット５が閉塞した本
数の関係を示す図。

【図４】スリット長辺長さＷとスリット短辺長さＳの比
（Ｗ／Ｓ）と、表面欠陥数の関係を示す図。

【図５】スリット短辺長さＳと吐出孔径ｄの比（Ｓ／
ｄ）と、偏流指標の関係を示す図。

【図６】スリット短辺長さＳと吐出孔径ｄの比（Ｓ／
ｄ）と、表面欠陥数の関係を示す図。

【図７】従来の浸漬ノズルおよび流出する溶鋼の流れを
示す模式図。

【図８】下部に左右の吐出孔を有し、底にスリットを有
する従来の浸漬ノズルの例を示す図。

【符号の説明】

１：溶鋼、２：浸漬ノズル、３：右吐出孔、４：左吐出
孔、５：スリット、６：吐出孔からの溶鋼流、７：浸漬
ノズル内の溶鋼、８：側壁付近の上昇流、９：側壁付近
の下降流、１０：鋳型内の溶鋼メニスカス、１１：鋳造
パウダー、１２：浸漬ノズル底部

フロントページの続き (72)発明者 藤 健彦 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 井本 健夫 大分市大字西ノ州１番地 新日本製鐵株式 会社大分製鐵所内 (72)発明者 淵上 勝弘 大分市大字西ノ州１番地 新日本製鐵株式 会社大分製鐵所内 Ｆターム(参考） 4E004 FB06 HA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶湯を鋳型内に鋳込むための浸漬ノズル
   であって、該浸漬ノズル側壁の下部には左吐出孔と右吐
   出孔がノズル断面の中心に対して対称の位置に配され、
   底には一端が右吐出孔に、他端は左吐出孔に達する一本
   のスリットが配された連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、
   スリット長辺長さＷ［ｍｍ］とスリット短辺長さＳ［ｍ
   ｍ］が ３≦Ｗ／Ｓ≦１０ なる関係を満たすことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズ
   ル。
2. 【請求項２】 溶湯を鋳型内に鋳込むための浸漬ノズル
   であって、該浸漬ノズル側壁の下部には左吐出孔と右吐
   出孔がノズル断面の中心に対して対称の位置に配され、
   底には一端が右吐出孔に、他端は左吐出孔に達する一本
   のスリットが配された連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、
   スリット短辺長さＳ［ｍｍ］と吐出孔径ｄ［ｍｍ］とが ０．１≦Ｓ／ｄ≦０．５ なる関係を満たすことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズ
   ル。
3. 【請求項３】 溶湯を鋳型内に鋳込むための浸漬ノズル
   であって、該浸漬ノズル側壁の下部には左吐出孔と右吐
   出孔がノズル断面の中心に対して対称の位置に配され、
   底には一端が右吐出孔に、他端は左吐出孔に達する一本
   のスリットが配された連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、
   スリット短辺長さＳ［ｍｍ］と吐出孔径ｄ［ｍｍ］とが ０．１≦Ｓ／ｄ≦０．５ なる関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の連続
   鋳造用浸漬ノズル。
4. 【請求項４】 浸漬ノズル内にガス吹き込み孔を設けた
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載
   の連続鋳造用浸漬ノズル。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
   連続鋳造用浸漬ノズルを用いて鋳造することを特徴とす
   る鋼の連続鋳造方法。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の連続鋳造用浸漬ノズル
   を用いて、浸漬ノズル内に不活性ガスを吹き込み鋳造す
   ることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。