JP2001239351A

JP2001239351A - 連続鋳造用浸漬ノズル及び鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2001239351A
Application number: JP2000051790A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Takai; 政道高井; Yukio Okawa; 幸男大川; Toshio Horiuchi; 俊男堀内
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2001-09-04

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出孔内部へのアルミナ付着を防止し、溶鋼
偏流を抑制することができる、連続鋳造用浸漬ノズルお
よび鋼の連続鋳造方法を提供する。【解決手段】ノズル内孔部に１段あるいは複数の段差
構造を有する連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、溶鋼通過
量Ｍ(トン／分)に対する「ノズル内孔部の段差構造でな
い部位の最少内径Ｄ」および／または「ノズル内孔部の
段差構造でない部位の最少横断面積Ｓ1」の範囲を適正
化し、更に「吐出孔上端部から下部段差構造の下端部ま
での長さＬ1」を２００ｍｍ以下とした浸漬ノズル。ま
た、鋼の連続鋳造方法において、上記浸漬ノズルを使用
し、かつ、鋳造時における不活性ガスの供給量を１〜４
０リットル／分で操業する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造用浸漬ノ
ズル及び鋼の連続鋳造方法に関し、特に、吐出孔内部へ
のアルミナ付着を防止し、溶鋼偏流を抑制することがで
きる、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。

【０００２】

【従来の技術】浸漬ノズルは、タンディッシュからモー
ルドに連結されて使用される耐火物製のノズルであっ
て、溶鋼の酸化防止，モールド内への安定した溶鋼の供
給，スラグ巻き込み防止などの作用を生じさせるための
ものである。

【０００３】そして、従来から、浸漬ノズルの材質とし
ては、“アルミナ−黒鉛質”あるいは“アルミナ−溶融
石英−黒鉛質”の耐火材料が使用され、更に、スラグラ
インには、“ジルコニア−黒鉛質”の耐火材料が使用さ
れてきた。しかしながら、このように黒鉛質原料を含む
耐火材料よりなる浸漬ノズルを使用してアルミキルド鋼
を鋳造した場合、溶鋼中の酸化物系介在物が浸漬ノズル
内面に付着，堆積して、しばしば閉塞する現象がみら
れ、連続鋳造操業の大きな支障となっている。

【０００４】一方、取鍋からモールドへ溶鋼を注入する
場合の流量制御には、スライドゲートを用いる場合とス
トッパーノズルを用いる場合とがあるが、スラブ鋳片を
鋳込む場合には、一般的にスライドゲートを用いて行う
ことが多い。このスライドゲートは、常時全開で使用さ
れるわけではなく、通常は、絞った状態で使用される。
こうした場合、スライドゲートの制御面下部では、溶鋼
の偏流が生じ、浸漬ノズル内においてもその溶鋼偏流は
解消されない。

【０００５】上記のような溶鋼偏流が発生すると、ノズ
ル吐出孔からの溶鋼流に“片流れ現象”が生じて鋳型内
流動に悪影響を及ぼし、鋳片欠陥やブレークアウト等の
操業阻害をもたらす。特に、アルミナ付着が生じた場
合、吐出孔近傍での溶鋼偏流は更に大きくなり、鋳型内
流動に大きな影響を及ぼす。このようなアルミナ付着に
は、ノズル内孔部への付着と吐出孔内部への付着があ
り、特に吐出孔内部の付着が多くなると、溶鋼偏流が著
しく生じ易くなる。

【０００６】上記のような浸漬ノズルの閉塞や溶鋼偏流
防止のために、これまで様々な対策が採られてきてい
る。例えば、アルミナ付着防止に対して最も効果的な手
段としては、浸漬ノズルや上ノズル等からの“Ａｒガス
吹き”であり、広く普及している。しかし、この手段で
は、ガス気泡によるピンホール欠陥が生じやすいという
欠点があり、また、浸漬ノズルの内孔を多孔体とするた
め、損傷され易い、という欠点がある。

【０００７】材質面でのアルミナ付着防止対策として
は、特公平２−２３４９４号公報に記載されているよう
に、浸漬ノズル内孔部に“ＣａＯ−ＺｒＯ₂−Ｃ系の材
料”を配材する手法が一般的であった。最近では、内孔
部にカーボン原料を配設しない耐火材料が開発されてい
る（例えば、特開平３−２４３２５８号公報，特開平５
−１５４６２８号公報，特開平８−５７６０１号公報参
照）。これらの公報に開示されている浸漬ノズルは、浸
漬ノズルを構成する耐火材料からカーボン原料を除去す
る、あるいは、極力少なくすることにより、カーボンと
耐火材料の反応による酸化性ガスの発生を抑え、溶鋼中
のＡｌの酸化を防止して、アルミナの付着を抑制するも
のである。しかし、これらの浸漬ノズルを用いても、溶
鋼中の介在物が非常に多い場合や、多連鋳が進むと、ア
ルミナの付着が生じるという欠点がある。

【０００８】浸漬ノズルの構造面でみると、内孔部段差
付き浸漬ノズルの使用によるアルミナ付着防止手法が知
られている。例えば、実公昭５９−２２９１３号公報に
は、「上方ノズル内径より下方ノズル内径が大きく、そ
の境界に３〜３０ｍｍの段差面を有し、且つ、ノズル内
壁部および／または溶融金属浸漬部全体にわたり、ボロ
ンナイトライドを含有する材質を配設した連続鋳造用浸
漬ノズル」が開示されている。また、実公平７−２３０
９１号公報には、「連続鋳造用浸漬ノズルの溶鋼流通孔
に複数の段差部を設け、本管内径dに対して、前記溶鋼
流通孔が“ｄ1＞ｄ2＞ｄ3＞ｄ”であり、該段差部ｄ1〜
ｄ3それぞれの間に本管内径ｄを配設してなる連続鋳造
用複段差付き浸漬ノズル」が開示されている。

【０００９】上記実公昭５９−２２９１３号公報や実公
平７−２３０９１号公報に開示されている、いずれの浸
漬ノズルにおいても、アルミナ付着防止に対して効果的
であるが、溶鋼種類や鋳造条件によっては、効果がない
場合がある。

【００１０】浸漬ノズルの構造面で見ると、更に特開平
２−１２７９５０号公報，特開平６−９９２５６号公
報，特開平１０−２９６４０７号公報に開示されてい
る。これらの公報にも、浸漬ノズル内孔部に1段あるい
は複数の段差構造を有する“段差付き浸漬ノズル”が開
示されており、アルミナ付着防止に対して効果的なもの
である。しかし、これらの浸漬ノズルにおいても、溶鋼
種類や鋳造条件によっては効果がない場合がある。

【００１１】また、特開平１１−１２３５０９号公報，
特開平１１−７７２５７号公報には、「内孔部に1段あ
るいは複数の段差構造を有し、更に溶鋼通過量(スルー
プット)に合わせてノズルの内径を適正化した浸漬ノズ
ル」が開示されている。しかし、このような手段によっ
ても、前記と同様、溶鋼種類や鋳造条件によっては効果
がない場合がある。

【００１２】以上のとおり、段差型浸漬ノズルに関して
は、前記した公報に開示されているが、いずれの手段に
おいても、溶鋼の種類や鋳造条件によっては、アルミナ
付着が生じるという欠点を有している。特に、浸漬ノズ
ルの吐出孔内部へのアルミナ付着の問題については、解
決出来ておらず、依然として連鋳操業を阻害する大きな
要因の一つとなっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の欠点，問題点に鑑み成されたものであり、その目的
（技術的課題）は、前記で示すような従来技術では解決
することができない、アルミナ付着による“浸漬ノズル
の閉塞”を防止することであり、特に、吐出孔内部への
アルミナ付着を防止することである。そして、このよう
なアルミナ付着を防止し、溶鋼偏流を抑制することがで
きる連続鋳造用浸漬ノズルおよび鋼の連続鋳造方法を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記技術
的課題について鋭意検討を行った結果、ノズル内孔部に
1段あるいは複数の段差構造を有する連続鋳造用浸漬ノ
ズルにおいて、溶鋼通過量Ｍ(トン／分)に対する・ノズル内孔部の段差構造でない部位の最少内径Ｄ(ｍ
ｍ)、・ノズル内孔部の段差構造でない部位の最少横断面積Ｓ
1(ｃｍ²)、の範囲を適正化し、更に、・ノズル内孔の下側に位置する段差構造の下端側の位置
が、吐出孔上端部からの長さで２００ｍｍ以下とするこ
と、により、上記技術的課題を解決できることを見い出
した。

【００１５】すなわち、本発明の段差付き連続鋳造用浸
漬ノズルは、ノズル内孔部に1段あるいは複数の段差構
造を有する連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、下記の条件
(１)および／または条件(２)を満足することを特徴とす
る（請求項１）。条件(１)：溶鋼通過量Ｍ(トン／分)に対してノズル内孔
部の段差構造でない部位の最少内径Ｄ(ｍｍ)が、以下の
式(A)〜式(C)で示す関係にあり、式(A) …… ３０≦Ｄ≦１００式(B) …… １≦Ｍ≦７．５式(C) …… ６．２５Ｍ≦Ｄ≦６．２５Ｍ＋６５かつ、下側段差構造の下端側の位置が、吐出孔上端部か
らの長さで、２００ｍｍ以下の範囲であること。条件(２)：溶鋼通過量Ｍ(トン／分)に対してノズル内孔
部の段差構造でない部位の最少横断面積Ｓ1(ｃｍ²)が、
以下の式(D)〜式(F)で示す関係にあり、式(D) …… ２．６６≦(Ｓ1)^1/2≦８．８６式(E) …… １≦Ｍ≦７．５式(F) …… 0.55Ｍ＋1.11≦(Ｓ1)^1/2≦0.55Ｍ＋5.76 かつ、下側段差構造の下端側の位置が、吐出孔上端部か
らの長さで、２００ｍｍ以下の範囲内であること。

【００１６】また、本発明の段差付き連続鋳造用浸漬ノ
ズルは、上記請求項１の段差付き連続鋳造用浸漬ノズル
であって、下側の段差構造の高さが、３ｍｍ以上で１５
ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする（請求項２）。

【００１７】さらに、本発明の段差付き連続鋳造用浸漬
ノズルは、上記請求項１または請求項２の連続鋳造用浸
漬ノズルであって、下側の段差構造の長さＬ2(ｍｍ)
が、次の式(G)の範囲であることを特徴とする（請求項
３）。式(G) …… ０．０２≦Ｌ2／Ｌ≦０．３０［式(G)中のＬ(ｍｍ)は、浸漬ノズルの内孔部の全長を
表す。］

【００１８】一方、本発明の鋼の連続鋳造方法は、上記
請求項１〜請求項３のいずれかの連続鋳造用浸漬ノズル
を使用し、鋳造時に、浸漬ノズルおよび／または浸漬ノ
ズルより上部の溶鋼流通路から不活性ガスを供給し、該
供給量として、合計で１リットル／分〜４０リットル／
分の範囲で行うことを特徴とする（請求項４）。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、本発明の段差付き浸漬ノズルの実施
態様について、図1を参照して説明する。なお、図１
は、本発明の段差付き浸漬ノズルの実施形態を説明する
図であって、そのうち、(ａ)は、１段の段差構造を有す
る浸漬ノズルの断面図であり、(ｂ)は、２段の段差構造
を有する浸漬ノズルの断面図である。図中の(1)は、パ
ウダーライン部であり、(2)は、ノズル本体である。ま
た、Ｄは、段差構造でない部位の最小内径、Ｌは、浸漬
ノズルの内孔部の全長、Ｄ1は、下部段差構造の内径、
Ｄ2は、上部段差構造の内径を、それぞれ示す。

【００２０】本発明の段差付き浸漬ノズルは、パウダー
ライン部(1)及びノズル本体(2)から構成されている。そ
して、図１(ａ)，(ｂ)に示すように、浸漬ノズルの内孔
部に段差構造を設けると、段差の効果により、浸漬ノズ
ル内孔部での偏流を防止して管内流速を均一化すること
ができ、著しく流速の遅い部分が解消される。さらに吐
出流の偏流も防止でき、モールド内の流れが均一化す
る。なお、ストレート形状の浸漬ノズル(後記する図５
の(Ｃ)参照)では、一般的に側面側の流速が遅く、その
部分でアルミナの付着が進行しやすい。更に、ノズル内
の溶鋼偏流が吐出流にも影響し、モールド内での流れが
不均一となる。

【００２１】本発明の段差付き浸漬ノズルとして、図１
(ａ)及び(ｂ)に、段差構造が１段及び２段の浸漬ノズル
を示したが、段差構造の数は、本発明で特に限定される
ものではなく、３段以上の複数段で構成することも可能
であり、これも本発明に包含されるものである。

【００２２】ところで、従来、浸漬ノズルのノズル本体
(1)を構成する耐火材料（例えばアルミナ−黒鉛質耐火
物）で段差構造を形成した場合、特に、溶鋼通過量が少
ない場合や溶鋼の流速が遅い場合には、段差構造の効果
が少なく、段差付き浸漬ノズルを使用しても、アルミナ
付着が生じることがある。

【００２３】そこで、本発明者等は、この点を解決する
ために、ノズル内孔部に1段あるいは複数の段差を有す
る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、溶鋼通過量Ｍ(トン
／分)に対する「ノズル内孔部の段差構造でない部位の
最少内径Ｄ」および／または「ノズル内孔部の段差構造
でない部位の最少横断面積Ｓ1」の範囲を適正化した。
すなわち、前記式(A)〜式(C)および／または前記式(D)
〜式(f)の範囲内になるように設定した。しかしなが
ら、この最小内径Ｄや最小横断面積Ｓ1を適正化した浸
漬ノズルを使用しても、特に吐出孔内部へはアルミナ付
着が生じる場合がある。図２に、吐出孔部及び内孔部へ
のアルミナ付着の様子を模式的に示す。図２(ａ)，(ｂ)
の“アルミナ付着(5)”に見られるように、一般的に、
アルミナは、吐出孔内部へ最も厚く付着することが多
い。［なお、図２の(ｂ)は、図２(ａ)のＡ方向断面での
付着の状態を示し、(ｂ)中の点線部は、吐出孔を示
す。］

【００２４】この点を解決するために、本発明者等は、
更に鋭意検討を行った結果、内孔部位に配置する段差構
造の“下側の段差の位置”を適正化することによって、
吐出孔内部への付着が著しく軽減できることを見い出し
た。すなわち、浸漬ノズル内孔の下側の段差構造が、こ
の段差構造の“下端側の位置”を基準として、吐出孔上
端部からの長さが２００ｍｍ以下の範囲にある場合に、
吐出孔内部への付着が著しく軽減できることを見い出し
た。

【００２５】図３に、浸漬ノズルの吐出孔近傍の断面図
を示す。なお、図３の(ａ)は、吐出孔近傍の断面形状の
１実施形態を示し、(ｂ)は、他の実施形態を示す。図３
(ａ)，(ｂ)中のＬ1は、浸漬ノズル内孔の下側の段差構
造における“下端側の位置Ｂ”と“吐出孔上端部Ａ”と
の間の長さを示し、また、Ｌ2は、下部段差構造の長さ
を、ｈは下部段差構造の高さを、それぞれ示す。

【００２６】図３(ａ)，(ｂ)に示す上記“下端側の位置
Ｂ”と“吐出孔上端部Ａ”との間の長さＬ1が、２００
ｍｍ以下の場合、吐出孔内部へのアルミナ付着抑制効果
が高いことが判明した。吐出孔近傍の断面形状として
は、図３の(ａ)および(ｂ)などがあるが、本発明では、
図３(ａ)，(ｂ)の“吐出孔上端部Ａ”点の位置からの長
さＬ1が重要であることがわかった。

【００２７】吐出孔内部へのアルミナ付着防止効果が高
まる理由については、次のように推定できる。図４に、
段差付き浸漬ノズルの吐出孔近傍における流れ(不活性
ガス，溶鋼の流れ)を模式的に示すが、段差構造の下部
では、図４で示すように、渦流が発生しており、この渦
流は、段差構造が存在することによって発生していると
考えられる。この渦流が発生することによって、段差構
造より下方の内管及び吐出孔内部での渦流による撹伴効
果によって、付着防止効果が得られていると推定され
る。

【００２８】しかしながら、段差構造の下部で発生する
渦流は、段差構造の下方にいくほど弱まる傾向にあり、
下部段差構造の下端側の位置Ｂが、吐出孔上端部Ａ点よ
り離れすぎると、付着防止効果が大きく減少する。検討
の結果、下部段差構造の下端側の位置Ｂは、吐出孔上端
部Ａ点からの長さＬ1(前掲の図３参照)で、２００ｍｍ
以下が適していることが明らかになった。吐出孔上端部
Ａ点から２００ｍｍを超えて離れると、渦流による撹伴
効果が減少し、吐出孔内部へのアルミナ付着量が増大す
る。Ｌ1の長さについては、２００ｍｍ以下が適してい
るが、より好適には１５０ｍｍ以下である。また、Ｌ1
の長さが０ｍｍの場合でも、本発明の効果が損なわれる
ものではないので、これも本発明に包含される。

【００２９】また、下部段差構造の高さｈについては、
３ｍｍ以上で１５ｍｍ以下の範囲が適している(この高
さｈについては前掲の図３参照)。下部段差構造の高さ
ｈが３ｍｍ未満の場合、段差構造の下方で発生する渦流
が弱く、アルミナ付着防止効果が得られにくい。一方、
この高さｈが１５ｍｍを超えると、段差構造部を通過す
る溶鋼流の流速が著しく早くなり、その結果、吐出流速
も早くなり、鋳型内溶鋼流動に悪影響を及ぼすため不適
当である。また、この高さｈが１５ｍｍを超えると、段
差構造の特に端部が溶鋼流によって損傷され易くなり、
不適当である。なお、上部段差構造の高さについては、
本発明では、特に限定するものではなく、任意の高さに
設定することができる。

【００３０】下部段差構造の長さＬ2(ｍｍ)(→前掲の図
３参照)については、本発明では、次の範囲が好適であ
る。０．０２≦Ｌ2／Ｌ≦０．３０［ここで、Ｌ(ｍｍ)は、浸漬ノズルの内孔部の全長を示
す(前掲の図1参照)。］

【００３１】“Ｌ2／Ｌ”が０．０２未満の場合、アル
ミナ付着防止効果が損なわれることはないが、ノズル内
における溶鋼偏流防止効果が少なく、吐出流が不均一と
なるので好ましくない。一方、“Ｌ2／Ｌ”が０．３を
超える場合、段差構造部の長さが長くなりすぎるため、
吐出流速が早くなり、鋳型内溶鋼流動に悪影響を及ぼす
という欠点がある。なお、上部段差構造の長さについて
は、本発明では、特に限定するものではなく、任意の長
さに設定することができる。

【００３２】浸漬ノズルの底部形状としては、通常、プ
ール型が一般的に使用されているが、本発明において
は、プール型を含め、山型，湾曲型あるいはフラット形
状も好適に用いることができる。更に、吐出孔の断面形
状に関しても、角型，丸型等あるが、本発明において、
特に限定するものではない。また、本発明では、内孔部
に複数の段差構造を設けることも可能である。溶鋼偏流
防止の観点からは、内孔へ複数の段差がある方が好まし
く、その場合も、下部段差構造の位置や形状を本発明の
範囲内にすることが重要である。

【００３３】ところで、通常、浸漬ノズルへのアルミナ
付着を防止するために、浸漬ノズルや上ノズルなどか
ら、Ａｒガスを流すのが一般的である。しかしながら、
Ａｒガスを一定量以上流しても、吐出孔内部への付着や
ノズル内孔部下部への付着に対する問題は、これまで解
決できていないのが実情である。本発明者等は、浸漬ノ
ズルの内径や断面積を溶鋼通過量Ｍ(トン／分)に対して
適正化し、さらに、吐出孔上端から下部段差構造までの
長さを適正化した浸漬ノズルを用い、そして、不活性ガ
ス(例えばＡｒガス)の適性量を、浸漬ノズルおよび／ま
たは浸漬ノズルより上部の溶鋼流通部から供給した場
合、吐出孔内部やノズル内孔部下部へのアルミナ付着が
抑制され、非常に軽微となることを見い出した。

【００３４】不活性ガス(例えばＡｒガス)を流した場合
に、アルミナ付着が軽微となる理由は、下部段差構造の
下方で不活性ガスの気泡を伴った渦流が発生し、その渦
流によって、ノズル内孔部や吐出孔内部が強く撹拌され
るためと推定される。本発明において、不活性ガスの流
量としては、１リットル／分〜４０リットル／分が好適
である。１リットル／分未満であると、ガス気泡を伴っ
た渦流によるノズル内孔や、吐出孔内の撹拌効果が弱く
なり、不適当である。一方、４０リットル／分を超えて
流すと、モールド内の湯面変動量が著しく大きくなり、
安定した操業が困難となる。不活性ガスの流量として
は、好適には、２リットル／分〜３０リットル／分であ
り、より好適には、５リットル／分〜３０リットル／分
である。

【００３５】なお、不活性ガスは、浸漬ノズルや上ノズ
ルから導入することができるが、本発明では、その導入
部位を特に限定するものではない。また、本発明におい
て、不活性ガスとしては、従来から用いられているＡｒ
ガスが好ましいが、このガスのみに限定するものではな
い。

【００３６】本発明の段差付き浸漬ノズルを構成する耐
火材料としては、従来用いられている黒鉛−アルミナ
質，黒鉛−溶融石英−アルミナ質材料などを好適に使用
することができる。さらに、黒鉛の含有量を極力減少さ
せたカーボンレス材料も好適である。もちろん、黒鉛以
外の材料としては、アルミナ，溶融石英だけでなく、ム
ライト，ジルコニア，スピネル，マグネシア，コーデイ
ライトなどの酸化物、シャモットやばん土頁岩などの天
然原料を使用することも可能である。さらに、少量の添
加物として、金属Ｓｉ，炭化珪素，炭化硼素，Ｂ₂ _Ｏ ₃な
ども適宜加えることもできる。カーボンレス材料として
は、酸化物を好適に使用することができるが、窒化物や
炭化物，ガラス相生成成分などを含有させてもよい。

【００３７】本発明の段差付き浸漬ノズルの製造方法と
しては、特に限定されるものではないが、例えば、次の
ようにして製造することができる。まず、酸化物，黒鉛
などから構成される耐火材料にバインダーを添加し、ウ
ェットパン等のミキサーを用いて、混練して成形用混練
物を得る。次に、これらの混練物を成型用枠の中に充填
し、その後、ＣＩＰ成形，機械プレス等により成形を行
う。得られた成形体を乾燥し、続いて非酸化性雰囲気中
で焼成する。焼成後、必要に応じて加工して最終形状と
する。段差構造部をカーボンレス材料で形成する場合
は、予めカーボンレス材料形成用の混練物を調製し、成
形時に、周囲の混練物と混ざり合わないように、成型用
枠の中に充填し、ＣＩＰ成形，機械プレス等により成形
を行う。

【００３８】

【実施例】次に、本発明の実施例及び比較例を挙げて本
発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に
限定されるものではなく、請求項１〜請求項４の記載を
逸脱しない範囲内で種々の変更，変形が可能である。

【００３９】（実施例１）以下の表1に記載する本発明
品１〜３および比較品１〜３の浸漬ノズルを製作し、実
炉での鋳造テストを行った。製作した浸漬ノズルの形状
を図５に示す。図５の(ａ)は、本発明品１(１段の段差
構造を有する浸漬ノズル)の形状を表し、図５の(ｂ)
は、本発明品２，３および比較品２，３(２段の段差構
造を有する浸漬ノズル)の形状を表す。図５の(ｃ)は、
比較品１(段差構造を有しないストレート形状の浸漬ノ
ズル)の形状を表す。なお、図５中、(1)はパウダーライ
ン部であり、(2)はノズル本体である。また、Ｄは、段
差構造でない部位の最小内径、Ｌ1は、吐出孔上端部か
ら下部段差構造の下端部までの長さを示し、Ｄ2及びＬ3
は、上部段差構造の内径及び長さ、Ｄ1及びＬ2は、下部
段差構造の内径及び長さを、それぞれ示す。

【００４０】本発明品１〜３および比較品１〜３の浸漬
ノズルにおいて、ノズル本体(2)の耐火材料には、黒鉛
２５重量％，アルミナ５５重量％，溶融石英２０重量％
の組成を有するものを使用し、パウダーライン部(1)に
は、黒鉛１３重量％，ＣａＯ安定化ジルコニア８７重量
％の組成を有する耐火材料を使用した。

【００４１】

【表１】

【００４２】本発明品１〜３及び比較品１〜３の浸漬ノ
ズルを用いて鋳造テストを行った後、浸漬ノズルを回収
してアルミナの付着状況を確認した。鋳造テストに用い
た連鋳機は、単ストランドタイプであり、鋳造した鋼
は、Ｃ量約０．０１重量％のアルミキルド鋼であった。
鋳造テストを行った連鋳機において、溶鋼通過量Ｍは、
平均的に４．５ｔ／分であり、この溶鋼通過量Ｍにおい
て、アルミナ付着を防止できるように、本発明品１〜３
として、次のように設定した浸漬ノズルを製作した。

【００４３】本発明品１〜３の浸漬ノズルの“段差構造
でない部位の最少内径Ｄ(ｍｍ)”を、表１に示すよう
に、本発明の範囲(前記式(A)，式(C)参照)内に設定し
た。また、下部段差構造の内径Ｄ1及び同高さｈを本発
明の範囲内に設定し、更に、吐出孔上端部から下部段差
構造の下端部までの長さＬ1および下部段差構造の長さ
Ｌ2を、同じく本発明範囲内に設定した(表１参照）。本
発明品２，３については、さらに、表１に示すように、
上部段差構造の内径Ｄ2及び長さＬ3を設定した。

【００４４】一方、比較品１〜３の浸漬ノズルにおいて
は、比較品１では、段差構造のない構成とし、比較品２
では、溶鋼通過量Ｍに対する最少内径Ｄの関係が本発明
範囲外であり、比較品３では、吐出孔上端部から下部段
差構造の下端部までの長さＬ1が本発明範囲外である(表
１参照）。

【００４５】本実施例１において、本発明品１〜３，比
較品１〜３とも、鋳造時に、上ノズルからＡｒガスを１
０リットル／分の量で供給した。

【００４６】回収した浸漬ノズルは、縦方向に切断し、
アルミナの付着厚さを測定した。前記した図２に示すよ
うに、回収した浸漬ノズルのアルミナ付着(5)は、吐出
孔内で最も厚い付着を示しており、その部位(図２中に
示すＣ1，Ｃ2の部位)の付着厚さを測定した。表２に、
その付着厚さの測定結果及び鋳造条件(チャージ数，鋳
造時間)を示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】鋳造テストの結果、表２から明らかなよう
に、本発明品１〜３の浸漬ノズルは、吐出孔部へのアル
ミナ付着が少なく、効果の大きいことが確認された。ま
た、比較品１〜３は、いずれの浸漬ノズルとも、吐出孔
部へのアルミナ付着が大きい結果となった。

【００４９】（実施例２）以下の表３に記載する本発明
品４，５及び比較品４，５の浸漬ノズルを製作し、実炉
での鋳造テストを行った。製作した浸漬ノズルの形状を
図6に示す。浸漬ノズルを形成する耐火材料は、前記実
施例1と同じものを用いた。

【００５０】本発明品4及び比較品４は、図６(ａ)に示
す２段の段差構造を有し、図６(ｄ)に示すように、内孔
部の下部が非円形の断面形状の段差付き浸漬ノズルであ
る。［図６(ｃ)は、図６(ａ)のＡ−Ａ'断面であり、図
６(ｄ)は、図６(ａ)のＢ−Ｂ'断面である］。本発明品
５及び比較品５は、図６(ｂ)に示す1段の段差構造を有
し、図６(ｆ)に示すように、内孔部の下部が楕円形状の
浸漬ノズルである。［図６(ｅ)は、図６(ｂ)のＡ−Ａ'
断面であり、図６(ｆ)は、図６(ｂ)のＢ−Ｂ'断面であ
る］。（なお、図６(ａ)〜(ｆ)中の各符号は、前記図５
と同じであるので、その説明を省略する。）

【００５１】

【表３】

【００５２】本発明品４，５及び比較品４，５の浸漬ノ
ズルを用いて鋳造テストを行った後、浸漬ノズルを回収
してアルミナの付着状況を確認した。鋳造テストに用い
た連鋳機は、２ストランドタイプであり、鋳造した鋼種
はＣ量約０．０１５％のアルミキルド鋼であった。鋳造
を行った連鋳機の平均的な溶鋼通過量Ｍは、４．０ｔ／
分であり、この溶鋼通過量において、アルミナ付着を防
止できるように、本発明品４，５として、次のように設
定した浸漬ノズルを製作した。

【００５３】本発明品４，５の浸漬ノズルの“ノズル内
孔部の段差構造でない部位の最少横断面積Ｓ1”を、表
３に示すように、本発明の範囲(前記式(D)，式(F)参照)
内に設定した。また、下部段差構造の内径Ｄ1，同長さ
Ｌ2及び同高さｈを、本発明の範囲内に設定し、更に、
吐出孔上端部から下部段差構造の下端部までの長さＬ1
を、同じく本発明範囲内に設定した。

【００５４】一方、比較品４は、本発明品４と同一形状
を有しているが、溶鋼通過量Ｍに対する浸漬ノズルの
“ノズル内孔部の段差構造でない部位の最少横断面積Ｓ
1”の関係は、表３に示すように、本発明の範囲外のも
のである。比較品５は、本発明品５と同一形状を有して
おり、上記最小横断面積Ｓ1との関係は本発明の範囲内
であるけれども、吐出孔上端部から下部段差構造の下端
部までの長さＬ1が、本発明の範囲外のものである(表３
参照)。

【００５５】本実施例２において、本発明品４，５およ
び比較品４，５とも、上ノズルからＡｒガスを２０リッ
トル／分の量で供給しながら鋳造を行った。

【００５６】回収した浸漬ノズルは、縦方向に切断し、
アルミナの付着厚さを測定した。アルミナは、吐出孔内
で最も厚い付着が生じており、付着厚さは、前記実施例
1と同一場所について測定した。表４に、付着厚さの測
定結果及び鋳造条件(チャージ数，鋳造時間)を示す。

【００５７】

【表４】

【００５８】鋳造テストの結果、表４から明らかなよう
に、本発明品４，５の浸漬ノズルは、アルミナ付着が少
なく、付着防止効果が大きいことが確認できた。比較品
４，５については、吐出孔部に厚くアルミナ付着が生じ
ていた。

【００５９】（実施例３）以下の表５に記載する本発明
品６，７及び比較品６〜９の浸漬ノズルを製作し、実炉
で鋳造テストを行った。製作した浸漬ノズルの形状を図
7に示す。図７の(ａ)は、本発明品６及び比較品６の形
状を表し、図７の(ｂ)は、本発明品７及び比較品７〜９
の形状を表す。（なお、図７(ａ)，(ｂ)中の各符号は、
前記図５と同じであるので、その説明を省略する。）

【００６０】本発明品６，７および比較品６〜９の浸漬
ノズルにおいて、ノズル本体(2)の耐火材料には、黒鉛
２０重量％，アルミナ６０重量％，溶融石英２０重量％
の組成を有するものを使用し、パウダーライン部(1)に
は、黒鉛１０重量％，ＣａＯ安定化ジルコニア９０重量
％の組成を有する耐火材料を使用した。また、ノズル内
孔下部及び吐出孔部(図７(ａ)の(3)の部位)，ノズル内
孔全体及び吐出孔部(図７(ｂ)の(4)の部位)を、カーボ
ン量１．５％，残部がスピネルからなる極低カーボン材
質で制作した。

【００６１】

【表５】

【００６２】鋳造テストに用いた連続鋳造機は、２スト
ランドタイプであり、鋳造した鋼種は、Ｃ量が約０．０
２％のアルミキルド鋼であった。そして、１ストランド
側には本発明の浸漬ノズルを取り付け、鋳造時に、上ノ
ズルからＡｒガスを１０リットル／分(１回目テスト)，
２０リットル／分(２回目テスト)の量で供給した。一
方、２ストランド側にも本発明の浸漬ノズルを取り付け
たが、鋳造時には、Ａｒガスを０．５リットル／分(１
回目テスト)，４５リットル／分(２回目テスト)の量で
供給した。また、3回目のテスト時には、１ストランド
に本発明品６を、２ストランドに比較品８を取り付け、
Ａｒガスを上ノズルから１５リットル／分の量で供給し
て鋳造を行った。そして、４回目のテスト時には、1ス
トランドに本発明品７を、2ストランドに比較品９を取
り付けて、Ａｒガスを上ノズルから１０リットル／分の
量で供給して鋳造を行った。

【００６３】鋳造テストを行った連鋳機において、溶鋼
通過量Ｍは、平均的に４．３ｔ／分であり、この溶鋼通
過量Ｍにおいて、アルミナ付着が防止できるように、本
発明品６，７として、次のように設定した浸漬ノズルを
制作した。本発明品６，７の浸漬ノズルの“段差構造で
ない部位の最少内径Ｄ”を、表５に示すように、本発明
の範囲内に設定した。更に、下部段差構造の長さＬ2，
同高さｈ、及び、吐出孔上端部から下部段差構造の下端
部までの長さＬ1を、本発明の範囲内に設定した(表５参
照)。

【００６４】一方、比較品の浸漬ノズルに関しては、比
較品６，７では、鋳造時に、Ａｒガスを本発明の範囲外
となる量を流し(表５参照)、比較品８では、下部段差構
造の高さｈを、比較品９では、下部段差構造の長さＬ2
を、同じく本発明範囲外とした(表５参照)。

【００６５】回収した浸漬ノズルは、縦方向に切断し、
アルミナの付着厚さを測定した。アルミナの付着厚さ
は、前記実施例1と同一場所で測定を行った。表6に、付
着厚さの測定結果及び鋳造条件(チャージ数，鋳造時間)
を示す。

【００６６】

【表６】

【００６７】鋳造テストの結果、表６から明らかなよう
に、Ａｒガス量が本発明範囲内の場合、アルミナ付着が
非常に軽微であることが確認できた。一方、Ａｒガス量
が本発明範囲外で少ない場合には、比較品６に見られる
ように、アルミナ付着量が非常に多い。また、Ａｒガス
量が多すぎる場合には、比較品７に見られるように、湯
面変動量が大きくなり、安定した鋳造が困難となり、１
ｃｈ目の鋳造途中で2ストランド側は鋳造停止となっ
た。更に、比較品８，９においても、鋳造時の湯面変動
量が大きく、３ｃｈで鋳造を停止した。

【００６８】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、ノズル
内孔部に1段あるいは複数の段差構造を有する連続鋳造
用浸漬ノズルにおいて、溶鋼通過量Ｍ(トン／分)に対す
る「ノズル内孔部の段差構造でない部位の最少内径Ｄ」
および／または「ノズル内孔部の段差構造でない部位の
最少横断面積Ｓ1」の範囲を適正化し、更に、「吐出孔
上端部から下部段差構造の下端部までの長さＬ1」を適
正化することを特徴とし、これにより、アルミナ付着に
よる“浸漬ノズルの閉塞”を防止することができ、特
に、吐出孔内部へのアルミナ付着を防止することがで
き、溶鋼偏流を抑制することができる効果が生じる。

【００６９】また、鋼の連続鋳造方法において、上記本
発明の浸漬ノズルを使用し、かつ、鋳造時における不活
性ガスの供給量を特定範囲内とすることにより、上記と
同様、特に、吐出孔内部へのアルミナ付着を防止するこ
とができ、溶鋼偏流を抑制することができる効果が生じ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の段差付き浸漬ノズルの実施形態を説明
する図であって、そのうち、(ａ)は、１段の段差構造を
有する浸漬ノズルの断面図であり、(ｂ)は、２段の段差
構造を有する浸漬ノズルの断面図である。

【図２】段差付き浸漬ノズルにおいて、吐出孔部及び内
孔部へのアルミナ付着の様子を模式的に示す図であり、
(ａ)は、段差付き浸漬ノズルの断面図であり、(ｂ)は、
(ａ)のＡ方向断面での付着の状態を示した図である。

【図３】段差付き浸漬ノズルの吐出孔近傍の断面図であ
り、そのうち、(ａ)は該断面形状の１実施形態を示し、
(ｂ)は他の実施形態を示す図である。

【図４】段差付き浸漬ノズルの吐出孔近傍における流れ
を模式的に示す図である。

【図５】実施例１で使用する浸漬ノズルを説明する図で
あって、そのうち、(ａ)は、本発明品１の浸漬ノズルの
形状を、(ｂ)は、本発明品２，３および比較品２，３の
浸漬ノズルの形状を、(ｃ)は、比較品１の浸漬ノズルの
形状を、それぞれ示す図(断面図)である。

【図６】実施例２で使用する浸漬ノズルを説明する図で
あって、そのうち、(ａ)は、本発明品4および比較品４
の浸漬ノズルの断面図、(ｂ)は、本発明品５および比較
品５の浸漬ノズルの断面図であり、(ｃ)および(ｄ)は、
(ａ)のＡ−Ａ'およびＢ−Ｂ'断面図、(ｅ)および(ｆ)
は、(ｂ)のＡ−Ａ'およびＢ−Ｂ'断面図である。

【図７】実施例３で使用する浸漬ノズルを説明する図で
あって、そのうち、(ａ)は、本発明品６及び比較品６の
浸漬ノズル形状を、(ｂ)は、本発明品７及び比較品７〜
９の浸漬ノズルの形状を、それぞれ示す図(断面図)であ
る。

【符号の説明】

(1) パウダーライン部 (2) ノズル本体 (3) ノズル内孔下部及び吐出孔部の部位 (4) ノズル内孔全体及び吐出孔部の部位 (5) アルミナ付着Ｄ段差構造でない部位の最小内径Ｄ1 下部段差構造の内径Ｄ2 上部段差構造の内径Ｌ浸漬ノズルの内孔部の全長Ｌ1 吐出孔上端部から下部段差構造の下端部までの長
さＬ2 下部段差構造の長さＬ3 上部段差構造の長さｈ下部段差構造の高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｄ 41/58 Ｂ２２Ｄ 41/58 (72)発明者堀内俊男東京都千代田区九段北四丁目１番７号品川白煉瓦株式会社内Ｆターム(参考） 4E004 FB04 HA01 HA02 4E014 DB04 MA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル内孔部に1段あるいは複数の段差
構造を有し、下記の条件(１)および／または条件(２)を
満足することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。条件(１)：溶鋼通過量Ｍ(トン／分)に対してノズル内孔
部の段差構造でない部位の最少内径Ｄ(ｍｍ)が、以下の
式(A)〜式(C)で示す関係にあり、式(A) …… ３０≦Ｄ≦１００式(B) …… １≦Ｍ≦７．５式(C) …… ６．２５Ｍ≦Ｄ≦６．２５Ｍ＋６５かつ、下側段差構造の下端側の位置が、吐出孔上端部か
らの長さで、２００ｍｍ以下の範囲であること。条件(２)：溶鋼通過量Ｍ(トン／分)に対してノズル内孔
部の段差構造でない部位の最少横断面積Ｓ1(ｃｍ²)が、
以下の式(D)〜式(F)で示す関係にあり、式(D) …… ２．６６≦(Ｓ1)^1/2≦８．８６式(E) …… １≦Ｍ≦７．５式(F) …… 0.55Ｍ＋1.11≦(Ｓ1)^1/2≦0.55Ｍ＋5.76 かつ、下側段差構造の下端側の位置が、吐出孔上端部か
らの長さで、２００ｍｍ以下の範囲内であること。
【請求項２】下側の段差構造の高さが、３ｍｍ以上で
１５ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１に
記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項３】下側の段差構造の長さＬ2(ｍｍ)が、次
の式(G)の範囲であることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。式(G) …… ０．０２≦Ｌ2／Ｌ≦０．３０［式(G)中のＬ(ｍｍ)は、浸漬ノズルの内孔部の全長を
表す。］
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
連続鋳造用浸漬ノズルを使用し、鋳造時に、浸漬ノズル
および／または浸漬ノズルより上部の溶鋼流通路から不
活性ガスを供給し、該供給量として、合計で１リットル
／分以上で４０リットル／分以下の範囲で行うことを特
徴とする鋼の連続鋳造方法。