JP2001347348A

JP2001347348A - 連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JP2001347348A
Application number: JP2000170152A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Sato; 貴洋佐藤; Hiroaki Iiboshi; 弘昭飯星; Takayuki Shiragami; 孝之白神
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、鋼を連続鋳造するに際して鋳型内
の溶鋼流動を適正化することによって、表面および内部
品質の優れた鋳片を得るための連続鋳造用浸漬ノズルを
提供する。【解決手段】溶鋼を鋳型内へ注入する浸漬ノズルにお
いて、ノズル下端近傍の側面に設けた２っの左右吐出孔
部と、前記吐出孔部間を底部でスリット状に開孔して繋
いだ構造となし、ノズル内壁の両吐出孔間または前記ス
リット間に吐出と直角方向で、かつ水平方向にリブを設
けた連続鋳造用浸漬ノズル。【効果】ノズル吐出孔への付着物の生成を少なくする
ことができ、安定したプラグフローを鋳型内に形成する
ことにより、鋳片内部介在物減少および表面欠陥減少が
図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼を連続鋳造する
に際して鋳型内の溶鋼流動を適正化することによって、
表面および内部品質の優れた鋳片を得るための連続鋳造
用浸漬ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属の連続鋳造、特に溶鋼の連続鋳
造においては、鋳型内における凝固過程の安定性と、製
品の欠陥の原因となる鋳片内非金属介在物（以下介在物
と略称する）の低減が求められており、溶鋼の連続鋳造
においては、鋳型内に溶鋼を注入する手段として耐火物
製の浸漬ノズルが一般的に用いられいる。

【０００３】これを図示すると、図１に示すように鋳型
短辺方向に向いた２個の吐出孔３を側面に有する浸漬ノ
ズル２を、鋳型１中央部に配置して溶鋼を鋳型１内へ注
入しており、この吐出流６は、鋳型短辺面に衝突して上
部方向に反転し上昇流１３となり、他方は下部方向に向
かう下降流１４に分岐する。これら吐出流６によって鋳
型溶鋼内に持たらされた介在物は、一部は溶鋼表面に浮
上して除去されるが、残りは下降流１４によって溶鋼の
深部まで運ばれ、浮上過程で凝固シェル９に捕捉され、
鋳片内部に残留する。そして表層の凝固シェル内に捕捉
された介在物は、製品においてスリバーと呼ばれる欠陥
となり、内部の凝固シェル内に捕捉された介在物は、加
工時に割れなどの起点となる。

【０００４】一方、上昇流１３は、メニスカス８の近傍
では鋳型両側の短辺側から浸漬ノズル側へ向かう反転流
１５が生成される。このようなメニスカス８近傍の流れ
があることによって、流れによる介在物の洗浄効果が得
られており、表層での介在物の捕捉による鋳片における
表面疵の発生を抑制している。他方、このメニスカス８
の流れが強すぎると、連鋳パウダーを巻き込んで鋳片で
の表面欠陥を増加する。また幅中央部では、メニスカス
８近傍の反転流の流速が遅くなり、洗浄効果が得られず
介在物の捕捉が起こり、鋳片に表面疵が発生する。

【０００５】このように従来のノズル側面に設けた２っ
の吐出孔を有するノズルにおいては、この吐出孔による
溶鋼吐出流の角度（水平面に対する吐出流の吐出角度
θ）を如何にするかについて工夫するだけであったの
で、表面品質の改善には十分寄与していなかった。

【０００６】例えば、このような浸漬ノズルを使って長
く鋳造を続けると、この吐出孔周りおよびノズル内底部
にアルミナ等が付着し、それが次第に成長するために、
吐出流の向きが意図する方向に向かず、しかも不規則に
変化して鋳型内溶鋼流動を乱すという問題もあった。し
たがって、たとえ鋳造初期に最適な吐出角度に設定して
いたとしても、鋳造末期になると、アルミナ等の付着物
の影響により吐出角度が変化し、このことによって鋳片
の内部品質や表面品質を劣化させるという問題が残って
いた。

【０００７】この問題の解決を意図した発明として、特
開平５−１８５１９２号公報が提案されており、その概
要によれば「少なくとも１ケ以上の吐出孔を下部の周側
面に設けてなる連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐
出孔下に、その延在下部を下端面まで貫通するように切
り欠いてなる切欠口を設けたことを特徴とする連続鋳造
用浸漬ノズルであり、この浸漬ノズルは、上記吐出孔に
臨むノズル内底面を下向き傾斜とするとともに、このノ
ズル内底面と水平面とのなす角度θが６０°以下である
傾斜面にし、また、上記吐出口下に設けた切欠口下端面
の切欠きの大きさを、ノズル半径方向への切欠き長さ
が、ノズル吐出口部壁面厚さの５０〜１５０％の範囲内
となる大きさとする」ことが述べられている。

【０００８】この本発明によればノズル吐出孔の下部側
に切り欠口を設けた形状としたことから、吐出孔まわり
の堆積物の影響を受けることなく、常に大きな下向きの
吐出流を得ることができる一方で、メニスカス表面流の
弊害を低減できるようになり、その結果として、圧延板
におけるモールドパウダー起因の表面欠陥を大幅に減少
させることができる。また、連々鋳の後半に鋳造した圧
延材の場合でも、パウダー起因欠陥の発生を抑制できる
ことに効果があるというものである。

【０００９】しかして、近年鋳造速度のアップに伴い鋳
型内に注入される溶鋼量が増加すると共に、溶鋼流も増
大してきており、そのため鋳片の表面欠陥および内部欠
陥も増加してきている。そこで、浸漬ノズルにおいて
は、鋳型内に注入される溶鋼を鋳型内溶鋼プールの下方
に向かい均一に分散し、上昇流の低減と下降流の均一化
ならびに低減が図れることが望まれている。

【００１０】上記の問題を解決するために、浸漬ノズル
の吐出孔形状やその個数に関し種々の検討がなされてお
り多数の発明が開示されている。これらの浸漬ノズルを
使用することにより、溶鋼は複数設けられた吐出孔から
鋳型内下方向に注入されるので、鋳型内溶鋼面の表面流
速が低減され、溶鋼表面の鋳型パウダー巻き込みを防止
し、また、鋳型下方に対しても溶鋼流が鋳型の幅方向に
広がり注入されるため溶鋼の侵入深さが低減され、介在
物の侵入を抑えることができることを狙いとしたもので
ある。

【００１１】鋳型内下方流の均一分散性向上の取り組み
として、前記のように浸漬ノズルの吐出孔形状やその個
数に関し様々な検討が成されているが、中でも特にスリ
ット形状が注目されており、例えば特開昭６１−１４０
５１号公報にその技術が開示されている。この浸漬ノズ
ルを用いることにより、鋳型内における溶鋼侵入深さが
従来の２孔ノズルと比較して浅くなるため、介在物は捕
捉され難く、且つ、溶鋼は浸漬ノズルから均一に流出す
るので浸漬ノズルの閉塞防止が図られ、さらに溶鋼流は
溶鋼上面にも及ぶのでパウダーの円滑な溶融が図られ
る。

【００１２】したがって、内部欠陥が少なく、表面性状
の優れた鋳片を得ることができると述べられており、溶
鋼流を鋳型長辺方向に均一に広げ、かつ下方にも注入さ
れるため溶鋼表面における溶鋼流の速度は確かに低減で
きるが、鋳型長辺方向への注入流の広がりは依然として
小さく、介在物の鋳片内部への侵入を完全に防止するま
でには至っていなかった。また、吐出孔をスリット形状
としても注入された溶鋼流は鋳型短辺方向中心部に分布
しており、鋳型全域に均一に広がっている状態にはなっ
ていなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−１８５
１９２号での浸漬ノズルでは、ノズル吐出部のアルミナ
等の付着物に対して効果はあるものの、ノズル底部の凸
型部分の横断面積が大きいため、図２に示すようにノズ
ル底面切欠部分から出る溶鋼流を阻害し、ノズル側面の
吐出孔から出る溶鋼流量が多くなる。そのため、ノズル
側面吐出孔の溶鋼流が強くなり、鋳型内短辺側に衝突し
て上昇流１３と下降流１４が発生する。そのため、鋳型
内の溶鋼流動は均一なプラグフローとはならず、鋳型内
の介在物は１４の流れに乗って鋳型深部へ侵入し、その
結果、鋳片内部介在物欠陥は増加する。また、上昇流１
３がメニスカスで反転しメニスカスの湯面変動量が大き
くなるため、パウダー巻き込みを誘発し、パウダー起因
の表面欠陥が増加する。

【００１４】また、特開昭６１−１４０５１公報記載の
技術では、図３に示すようにノズルから出る溶鋼の吐出
流速は低減できるもののスリット部分からの溶鋼流が強
くなるため、鋳型内介在物は溶鋼中央下降流１６に乗っ
て鋳型深部へ侵入するため、鋳片内部介在物欠陥が増加
する。また、ノズルスリット部分の溶鋼流速が強い分、
ノズル側面に設けた吐出孔から出る溶鋼流は減少し、吐
出孔上部に流れの淀みが発生する。そのためこの淀みに
アルミナ等が付着し吐出孔が閉塞するため、偏流が発生
しパウダー巻き込みによる表面欠陥が増加する。

【００１５】従来技術では、連続鋳造を続行しているた
め、溶鋼中に浮遊している介在物は、鋳造の進行と共に
下部方向に引き込まれているので、介在物は溶鋼中を浮
上することが難しく、介在物は完全には除去されずに鋳
片中に残存することになり、このような状態は避けるこ
とができない実状下にあった。このため、介在物が溶鋼
内部深く侵入するのを防止すると共に、介在物の浮上を
促進させるための方策が必要となっていた。

【００１６】本発明はこのような従来の溶鋼注入方法の
問題点を解決し、鋳片表面欠陥ならびに内部欠陥共に極
めて少ない、高品質な鋳片を得ることができる鋼の連続
鋳造用浸漬ノズルを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来方
法における問題点を解決するためになされたものであっ
て、その要旨とするところは、下記手段にある。（１）溶鋼を鋳型内へ注入する浸漬ノズルにおいて、
ノズル下端近傍の側面に設けた２っの左右吐出孔部と、
前記吐出孔部間を底部でスリット状に開孔して繋いだ構
造となし、ノズル内壁の両吐出孔間または前記スリット
間に吐出孔と直角方向で、かつ水平方向にリブを設けた
連続鋳造用浸漬ノズル。（２）前記ノズル内に設けたリブはノズル内壁の吐出
孔断面上端よりも低い位置に設けた（１）記載の連続鋳
造用浸漬ノズル。

【００１８】（３）前記ノズル内に設けたリブの横断
面は横方向の長さがノズル内径に対して１５〜３０％の
範囲とした（１）または（２）に記載の連続鋳造用浸漬
ノズル。（４）前記ノズル内に設けたリブの縦断面は縦方向と
横方向の長さの比が１以上とした（１）ないし（３）の
いずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズル。（５）前記ノズル内に設けたリブの縦断面において上
端部形状を鋭角を有する三角形とした（１）ないし
（４）のいずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズル。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記問題点の解決
を図るべく上述の発明に該当する浸漬ノズルにつき、吐
出孔から吐出する溶鋼の流動状況について調査・検討を
行った。図２は、前記において説明したように、浸漬ノ
ズルの周側面に２っの吐出孔を備え、その吐出孔下にそ
の延在下部を下端面まで貫通するように切り欠いてなる
切欠口を設けたノズルの溶鋼流動状況を示したものであ
る。同様、図３は側面に２孔の吐出孔を持ち、かつ、該
２孔の吐出孔を底部において、スリット開口により繋が
った形状を有する構造を持った浸漬ノズルについての溶
鋼流動状況を示したものである。

【００２０】図４は基本的には図３に示した浸漬ノズル
と同様の構造を持つものであるが、ノズル内孔部にリブ
を設置した点で大きく異なっている。すなわち、側面に
２孔の吐出孔を持ち、かつ、該２孔の吐出孔を底部にお
いて、スリット開口により繋がった形状を有する構造を
持った浸漬ノズルであって、ノズル内壁の両吐出孔間に
吐出孔と直角方向で、かつ水平方向にリブを設けたもの
についての溶鋼流動状況を示したものである。

【００２１】図２〜４の溶鋼の流動状況の比較から判る
ように、リブを設けた図４に示される浸漬ノズルによる
溶鋼の流れは鋳型内において、ほぼ均一に分布されてお
り、溶鋼の流動面に対して良好であることが判る。ここ
で図４に示されような溶鋼流動を得るための浸漬ノズル
について、図５を参照しながらその詳細を説明する。図
５（ｂ）は浸漬ノズルの縦断面を示した正面図であり、
（ｃ）は同図を横からみた側断面図、（ａ）は同図を上
からみた平面図である。同図において、浸漬ノズル２の
下端近傍の側面に設けた左右の吐出孔部３と、浸漬ノズ
ル底部をスリット状１０に開孔して、前記側面に設けた
左右の吐出孔部３とを連結し、ノズル内壁の両吐出孔間
に吐出孔と直角方向で、かつ水平方向にリブ５を設けた
ものである。

【００２２】ここで各種ノズルによる鋳型内溶鋼浸透深
さを図６に比較して示した。同図よりリブ設置による溶
鋼流が鋳型中心部において、その流量が抑制されている
ことが判る。しかして、前記ノズル内に設けたリブ５上
端部はノズル内壁の吐出孔３の断面上端よりも低い位置
に設けることが望ましい。これは図７においてノズル内
に設けたリブ５上端部位置（ノズル底面からの距離）と
鋳型上面の溶鋼湯面変動量の関係を示したが、この結果
からも明らかである（同図において吐出孔の断面上端位
置はノズル底面から１６０ｍｍである）。

【００２３】また、ノズル内に設けたリブの横断面は横
方向の長さがノズル内径に対して１５〜３０％の範囲と
することが好ましい。これは図８においてノズル内に設
けたリブ５の横断面長さとノズル内径に対するリブ横断
面の横方向長さ率（％）による溶鋼湯面変動量の関係か
ら、この範囲であれば溶鋼湯面変動が少なくて済むこと
が図面から読み取ることができたからである。

【００２４】さらに、ノズル内に設けたリブ５の縦断面
は縦方向と横方向の長さの比が１以上とすることによ
り、リブ５の設置した効果を得ることができる。これは
１未満であるとリブ５を設置しで溶鋼を分流しても、リ
ブ５下部において溶鋼が直ぐ合流し、溶鋼の浸透深さが
深くなるためである。なお、この比が３を超えると鋳型
内にて偏流の発生する傾向が強くなるなるので、３以下
が好ましい。

【００２５】さらにまた、ノズル内に設けたリブ５の縦
断面において上端部形状を鋭角を有する三角形としたの
は、溶鋼の分流をスムーズに行わせるのにこの形状が適
しているからである。リブ５の上端部形状については、
その最端部が溶鋼の流れに沿った形状を有するものが最
良であるが、製造に当たって容易で、且つ、溶鋼の分流
の効果においてそれほど差がないので鋭角を有する三角
形とした。しかし必ずしもこの形状に限られるものでは
なく、上端部が円弧形でもそれなりの効果を発揮するこ
とができるので、溶鋼の分流に差し障りのない形状であ
ればよい。また、上端部に続く下端部分の形状について
は特にその形状の如何には拘らない。

【００２６】本発明者らは、上記したような構造を有す
る各種ノズルについて、鋳片の鋳造を行い多くの実験を
繰り返し行い、介在物の挙動を調べその効果の確認を行
ったもので、その結果ノズル内にリブを設置することに
より、溶鋼の下向きの流量を抑制することができ、鋳片
の表層，内部介在物共に減少せしめることに効果のある
ことを確認し得た。

【００２７】

【実施例】各種浸漬ノズルを使用して実機の連続鋳造機
で鋳片を鋳造した。その結果を圧延板の欠陥発生率につ
いて図９に示した。このときの鋳造条件は、鋳片幅１６
００ｍｍ、鋳片厚み２８０ｍｍ、スループット４．５ｔ
／ｍｉｎ、鋳型内への浸漬ノズル深さ（メニスカス〜吐
出孔上端）２４０ｍｍであり、浸漬ノズルはノズル外径
１７０ｍｍ、内径９０ｍｍ、２孔内径φ８０ｍｍ、２吐
出孔下向き角度３５°、ノズル底面における左右吐出孔
間スリット幅５０ｍｍであった。

【００２８】ノズル内に設けたリブの大きさは、リブ縦
断面のリブ縦軸長さが４０ｍｍ、リブ横軸長さが２０ｍ
ｍ、設置位置はノズル内部吐出孔断面上端をリブの上端
と合わせた位置とした。また、切り欠きノズルについて
は上記同様の２孔タイプのノズルを壁面厚みの１５０％
まで切り欠いたものを用いた。図９から明らかなように
本発明ノズルの使用により、鋳片内部欠陥の削減とパウ
ダー起因による表面欠陥が低減することが確認できた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のノズル内
部にリブを設けた浸漬ノズルによれば、ノズル吐出孔へ
の付着物の生成を少なくすることができ、吐出孔の閉塞
防止に大きな効果を有する。また、鋳型内における溶鋼
流の分布が均一化されるので、介在物は鋳片の凝固シェ
ルに捕捉されにくく、かつ、安定したプラグフローを鋳
型内に形成することにより、鋳片内部介在物減少および
表面欠陥減少が図られ、内部欠陥が少なく、表面性状が
優れた鋳片を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の連続鋳造鋳型内における溶鋼の流動状況
を示す概略側面図

【図２】側面２吐出孔を有し吐出孔下部を切り欠いた浸
漬ノズルでの鋳型内溶鋼吐出流の流動状況を示した図

【図３】側面２吐出孔を有し吐出孔間の下部をスリット
で繋いだ浸漬ノズルでの鋳型内溶鋼吐出流の流動状況を
示した図

【図４】側面２吐出孔を有し吐出孔間の下部をスリット
で繋ぎノズル内部にリブを設けた浸漬ノズルでの鋳型内
溶鋼吐出流の流動状況を示した図

【図５】本発明浸漬ノズルを各方向からみた概要図

【図６】各種ノズル使用による鋳型内溶鋼浸透深さを比
較して示した図

【図７】リブ設置高さ位置の差による連々鋳回数と湯面
変動量との関係を示す図

【図８】リブ横断面長さと湯面変動量との関係を示す図

【図９】各種ノズル使用による鋳片での欠陥発生状況を
示す図

【符号の説明】

１鋳型２浸漬ノズル３吐出口５リブ６吐出流７攪拌流８メニスカス９凝固シェル１０スリット１３上昇流１４下降流１５反転流１６中央下降流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白神孝之大分県大分市大字西ノ洲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 4E014 DB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶鋼を鋳型内へ注入する浸漬ノズルにお
いて、ノズル下端近傍の側面に設けた２っの左右吐出孔
部と、前記吐出孔部間を底部でスリット状に開孔して繋
いだ構造となし、ノズル内壁の両吐出孔間または前記ス
リット間に吐出孔と直角方向で、かつ水平方向にリブを
設けたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項２】前記ノズル内に設けたリブはノズル内壁
の吐出孔断面上端よりも低い位置に設けたことを特徴と
する請求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項３】前記ノズル内に設けたリブの横断面は横
方向の長さがノズル内径に対して１５〜３０％の範囲と
したことを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳
造用浸漬ノズル。
【請求項４】前記ノズル内に設けたリブの縦断面は縦
方向と横方向の長さの比が１以上としたことを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載の連続鋳造用浸漬
ノズル。
【請求項５】前記ノズル内に設けたリブの縦断面にお
いて上端部形状を鋭角を有する三角形としたことを特徴
とする請求項１ないし４のいずれかに記載の連続鋳造用
浸漬ノズル。