JP2001071101A - 連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

連続鋳造用浸漬ノズル

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JP2001071101A
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immersion nozzle
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cylinder part
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Masahito Tsuda
将人 津田
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不活性ガス吹込み用の環状空隙部13を多孔
質内筒部12と中実外筒部11との間に設けた浸漬ノズ
ル10に発生しがちな亀裂17を抑制し、浸漬ノズル1
0の耐久性を向上させる。 【構成】 多孔質内筒部12を中実外筒部11で取り囲
み、不活性ガスをノズル内部に送り込む環状空隙部13
を多孔質内筒部12と中実外筒部11との間に形成す
る。中実外筒部11の内周面から傾斜して立ち上がった
複数の繋ぎ部18が多孔質内筒部12の内周面に当接す
ることにより、中実外筒部11で多孔質内筒部12を固
定保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス吹込み機構を備
え、耐久性に優れた連続鋳造用浸漬ノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造では、タンディッシュと連鋳鋳
型との間を浸漬ノズルで連絡させ、取鍋からタンディッ
シュに注湯された溶鋼を浸漬ノズルを経て連鋳鋳型に注
入している。連鋳鋳型に注入される溶鋼は、タンディッ
シュまでの段階でAl23等の脱酸生成物を浮上分離さ
せることによって清浄化されている。しかし、依然とし
て溶鋼中に浮遊している脱酸生成物もある。脱酸生成物
が浮遊している溶鋼をタンディッシュから浸漬ノズルを
経て連鋳鋳型に注入すると、脱酸生成物が浸漬ノズルの
内壁に付着堆積する虞れがある。なかでも、Alキルド
鋼を連続鋳造する際、脱酸生成物が付着堆積する傾向が
強くなる。脱酸生成物の付着堆積が進行すると、浸漬ノ
ズル内部の流路断面積が変動し、連鋳鋳型に流れ込む溶
鋼の流動状態が変わり、連鋳条件が不安定になる。極端
な場合、脱酸生成物の付着堆積によって浸漬ノズルが閉
塞し、連鋳鋳型への溶鋼の安定注入ができなくなる。ノ
ズル内壁への付着物としては、脱酸生成物の外に凝固金
属粒や非金属又は金属間化合物等があり、本件明細書で
はこれらを介在物で総称する。
【0003】ノズル内壁への介在物の付着は、浸漬ノズ
ルの内壁面からAr等の不活性ガスを吹き出すことによ
り防止される。たとえば、特開昭62−130754号
公報では、図1に示すように中実外筒部11と多孔質内
筒部12の二重構造とした浸漬ノズル10が紹介されて
いる。中実外筒部11と多孔質内筒部12との間に形成
される環状空隙部13に吹込み口14からAr等の不活
性ガスを送り込み、多孔質内筒部12を透過した不活性
ガスをノズル内部に吹き出している。溶鋼中に浮遊して
いる介在物は、ノズル内部に吹き込まれた不活性ガスの
気泡に集められ、ノズル内面に付着することがない。溶
鋼は、浸漬ノズル10の下部近傍に設けられている吐出
口15から連鋳鋳型に注入される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】多孔質内筒部12から
ノズル内部に向けて不活性ガスを吹き込むことにより、
浸漬ノズル10内壁への介在物付着が防止される。しか
し、浸漬ノズル10を長時間使用すると、中実外筒部1
1に亀裂発生が散見される。発生した亀裂が成長する
と、ガス漏れ,ノズル折損や鋳片品質の低下等を招き易
い。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、多孔質内筒部が当接する中実外筒部の繋ぎ
部の形状を改良することにより、亀裂の発生を抑制し、
長期間にわたって安定使用可能な浸漬ノズルを提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の連続鋳造用浸漬
ノズルは、その目的を達成するため、タンディッシュか
ら連鋳鋳型に溶鋼を注入する浸漬ノズルであって、多孔
質内筒部と、該多孔質内筒部を取り囲む中実外筒部とを
備え、不活性ガスをノズル内部に送り込む環状空隙部が
前記多孔質内筒部と前記中実外筒部との間に形成される
ように、前記中実外筒部との内周面に設けた複数の繋ぎ
部が前記多孔質内筒部の外周面に当接し、前記繋ぎ部は
前記中実外筒部の内周面から傾斜して立ち上がっている
ことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明者等は、ガス漏れ,ノズル折損,鋳片品
質の低下等の原因となる亀裂の発生を調査・研究したと
ころ、大半の亀裂が中実外筒部11と多孔質内筒部12
との繋ぎ部付け根に発生していることを見出した。すな
わち、従来の浸漬ノズル10では、多孔質内筒部12の
脱落を防止するため、中実外筒部11の内周面に占める
面積比率で40%程度の割合で複数の繋ぎ部16(図2
a,b)を内周面からノズル内側に突出させ、繋ぎ部1
6を介して多孔質内筒部12を中実外筒部11に当接し
ているが、繋ぎ部16の付け根を起点として亀裂17
(図2c)が発生し易い。繋ぎ部16の付け根に亀裂1
7が集中し易いことは、連鋳時に高温の溶鋼で浸漬ノズ
ル10が加熱されるとき、中実外筒部11の内周面から
垂直に立ち上がった繋ぎ部16の付け根に熱応力が集中
することに原因があるものと推察される。亀裂17の発
生原因が熱応力の集中にあるとの前提で、熱応力が集中
しにくい繋ぎ部16の形状を工夫した。
【0007】その結果、図3(a)に示すように中実外
筒部11の内周面から繋ぎ部18を傾斜して立ち上がら
せ、この繋ぎ部18を介して多孔質内筒部12を中実外
筒部11に当接させるとき、熱応力の緩和・分散が図ら
れ、亀裂17の発生が大幅に低減されることを見出し
た。中実外筒部11の内周面から傾斜して立ち上がる繋
ぎ部18としては、所定のアールRで立ち上がる繋ぎ部
18(図3b)や中実外筒部11の内周面に対し所定の
傾斜角度θで立ち上がる繋ぎ部18(図3c)等があ
る。傾斜角度θは、繋ぎ部18の付け根への応力集中を
抑制する上で45度以下に設定することが好ましい。
【0008】このような形状の繋ぎ部18を介して多孔
質内筒部12を中実外筒部11に当接させた浸漬ノズル
10は、たとえば次のように製造される。フリーカーボ
ンを配合したAl23−SiO2系等の発泡性耐火物粉
末を圧粉成形し、所定形状の多孔質内筒部12を作製す
る。多孔質内筒部12の外周面に熱分解性又は熱消失性
のワックス又は樹脂を塗布し、環状空隙部13のギャッ
プに相当する膜厚のコーティング層20を形成する。次
いで、図4に示すように窪み21の目標形状に対応する
突起31を複数形成した型板30に多孔質内筒部12を
押し当てながら回転させ、突起31が当たった部分のコ
ーティング層20を除去する。窪み21は突起31で形
状が規制されるため、繋ぎ部18の形状及び分布に対応
した複数の窪み21がコーティング層20に付けられ
る。
【0009】窪み21がコーティング層20に付けられ
た多孔質内筒部12に芯棒22を挿し込み、静水圧プレ
スの下部ライナ23に立設する。多孔質内筒部12をラ
バーモールド24で取り囲み、多孔質内筒部12とラバ
ーモールド24との空隙を中実外筒部用耐火物粉末25
で充填する。中実外筒部用耐火物粉末25としては、フ
リーカーボンを含むAl23−SiO2系耐火物等が使
用される。中実外筒部用耐火物粉末25充填後に上蓋2
6を嵌め、常温の静水圧プレスにかける。静水圧プレス
で高圧が加えられると、多孔質内筒部12とラバーモー
ルド24との間に充填されている中実外筒部用耐火物粉
末25がコーティング層20の窪み21に押し込めら
れ、中実外筒部用耐火物粉末25が所定形状に圧粉成形
される。
【0010】次いで、静水圧プレスから圧粉成形体を取
り出し、還元焼成によって多孔質内筒部12と中実外筒
部11が一体化された浸漬ノズル10を得る。多孔質内
筒部12のコーティング層20は、還元焼成時の高温で
分解又は消失し、その跡に環状空隙部13が形成され
る。窪み21に押し込められた中実外筒部用耐火物粉末
25は、窪み21で区画された形状を維持して焼き固め
られ、所定形状の繋ぎ部18となる。
【0011】
【実施例】内径85mm,外径95mmの多孔質内筒部
12を内径95mm,外径160mmの中実外筒部11
に一体化した長さ710mmの浸漬ノズル10を連続鋳
造に使用し、耐久性を調査した。なお、多孔質内筒部1
2としてAl23:61重量%,SiO2:11重量
%,フリーカーボン:21重量%の多孔質耐火物を使用
し、ギャップ1mmの環状空隙部13を開けてAl
23:42重量%,SiO 2:18重量%,フリーカー
ボン:29重量%の耐火物でできた中実外筒部11で取
り囲んだ。多孔質内筒部12の脱落防止を図るため、中
実外筒部11の内周面に径40mm,高さ1mmの繋ぎ
部18を内周面に占める面積率40%の割合で設けた。
本発明に従った浸漬ノズル10では、中実外筒部11の
内周面から繋ぎ部18が立ちあがる傾斜角度θを45度
(図3c)に設定した。比較のため、中実外筒部11の
内周面から垂直に繋ぎ部16が立ち上がった従来型の浸
漬ノズル10も使用した。
【0012】浸漬ノズル10をタンディッシュ底部のノ
ズル孔に取り付け、温度1550℃の普通鋼溶湯を流量
3トン/分で連鋳鋳型に注入した。注入開始から300
時間経過した後、浸漬ノズル10をタンディッシュから
取り外し、ノズル軸に直交する方向に沿って切断し、切
断面を観察して損傷度合いを調査した。その結果、本発
明に従った浸漬ノズル10では、中実外筒部11,多孔
質内筒部12共に亀裂が検出されなかった。他方、中実
外筒部11の内周面から繋ぎ部16が垂直に立ちあがっ
た比較例の浸漬ノズル10では、繋ぎ部16の付け根に
深さ0.5mmに達する亀裂17が繋ぎ部16の個数当
り1〜2本の割合で検出された。同じ条件下で連続鋳造
を継続したところ、従来の浸漬ノズル10では、亀裂の
成長によるものと推察されるガス漏れが中実外筒部11
の外周面で検出され、360時間以上の連続使用ができ
なかった。これに対し、本発明に従った浸漬ノズル10
では、380時間連続使用した後でも何らの異常も生じ
なかった。
【0013】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の連続鋳
造用浸漬ノズルは、中実外筒部と多孔質内筒部との間に
不活性ガス吹込み用の環状空隙部を設けた二重構造と
し、多孔質内筒部を固定保持するための繋ぎ部を中実外
筒部の内周面から傾斜させて立ち上がらせ、繋ぎ部の付
け根に応力が集中することを抑制している。そのため、
高温雰囲気に曝された場合にあっても、亀裂の発生が抑
えられ、長期間にわたって安定使用できる浸漬ノズルと
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 不活性ガス吹込み機構を備えた浸漬ノズルの
断面図
【図2】 中実外筒部の内周面から垂直に立ちあがった
繋ぎ部で多孔質内筒部を固定保持する従来の浸漬ノズル
を示す一部断面斜視図(a),一部分解断面図(b)及
び要部断面図(c)
【図3】 本発明に従った浸漬ノズルの要部断面図
(a),中実外筒部の内周面からアールRをもって立ち
上がった繋ぎ部の部分断面図(b)及び傾斜角度θで立
ち上がった繋ぎ部の部分断面図(c)
【図4】 本発明に従った浸漬ノズルの製造工程の一例
を説明するための図
【符号の説明】
10:浸漬ノズル 11:中実外筒部 12:多孔
質内筒部 13:環状空隙部 18:中実外筒部の
内周面から傾斜をもって立ち上がった繋ぎ部 R:繋ぎ部に付けたアール θ:繋ぎ部が立ち上がる
傾斜角度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンディッシュから連鋳鋳型に溶鋼を注
    入する浸漬ノズルであって、多孔質内筒部と、該多孔質
    内筒部を取り囲む中実外筒部とを備え、不活性ガスをノ
    ズル内部に送り込む環状空隙部が前記多孔質内筒部と前
    記中実外筒部との間に形成されるように、前記中実外筒
    部との内周面に設けた複数の繋ぎ部が前記多孔質内筒部
    の外周面に当接し、前記繋ぎ部は前記中実外筒部の内周
    面から傾斜して立ち上がっていることを特徴とする連続
    鋳造用浸漬ノズル。
JP24992499A 1999-09-03 1999-09-03 連続鋳造用浸漬ノズル Withdrawn JP2001071101A (ja)

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