JP2003033846A - 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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賢二 高瀬
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(57)【要約】 【課題】 旋廻羽根にアルミナ等の付着を防止して寿命
の延長を図ることができる連続鋳造用浸漬ノズルを提供
すること。 【解決手段】 ノズル本体１の内部に、溶湯に旋回流を
付与するための螺旋状旋廻羽根４を設けた連続鋳造用浸
漬ノズルにおいて、前記旋回羽根の設置位置が、次式を
満たすものとした。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノズル内部に溶湯
に旋回を付与するための螺旋状旋廻羽根を設けた連続鋳
造用浸漬ノズルにおいて、前記旋廻羽根にアルミナ等の
付着を防止して寿命の延長を図ることができる連続鋳造
用浸漬ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、鋼を連続鋳造するに当り、溶
湯をタンディッシュから鋳型へ注入するのに用いる連続
鋳造用浸漬ノズルとして、ノズル本体の内部に、溶湯に
旋回流を付与するための螺旋状旋廻羽根を設けたものが
知られている（例えば、特開平9-275032号公報や特開20
00-237852号公報参照）。このような旋廻羽根を設けた
ノズルは、スライディングノズル周辺からの空気の侵入
を防止することができ、またモールド内溶鋼流動を適正
に制御することができる等の優れた効果を奏するもので
ある。
【０００３】しかしながら、このような旋廻羽根付きの
連続鋳造用浸漬ノズルにおいては、この旋回羽根の表面
部に溶湯中のアルミナを主体とする非金属介在物が付着
して流路を閉塞する現象を生じ、ノズルの寿命を大きく
低下させるという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、ノズル内部を流下する溶湯に
旋回流を付与することができるとともに、ノズル内部に
設けた旋廻羽根に溶湯中の非金属介在物が付着するのを
防止して、羽根のない浸漬ノズルと同等の寿命を確保す
ることができ、またノズルからの溶湯の吐出流も偏流に
なることを防止することができる連続鋳造用浸漬ノズル
を提供することを目的として完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の連続鋳造用浸漬ノズルは、ノズル
本体の内部に、溶湯に旋回流を付与するための螺旋状旋
廻羽根を設けた連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記旋
回羽根の設置位置が、次式を満たすものとしたことを特
徴とするものである。
【数２】 Do：ノズル本体の内径[mm] Lo：浸漬ノズル上端もしくはノズル本体上部にあるスラ
イディングノズル下端から、旋回羽根上端までの距離[m
m] L1：旋回羽根の長さ[mm] L2：ノズル本体上端から吐出孔上端までの距離[mm] θ1：旋回羽根を通過した溶湯の流れがノズル本体の鉛
直線となす角度[°]
【０００６】また、注入方向に対する旋回羽根の断面積
Anを、ノズル内断面積Aoに対し１５％以下（An／Ao≦0.
15）としたものを請求項２に係る発明とし、また、溶湯
注入量の制御が浸漬ノズル上部のスライディングノズル
により行われ、かつノズル内の溶湯流路が旋廻羽根によ
り２分割される場合において、旋廻羽根の上端部が示す
方向とスライディングノズルの摺動方向とが作る角度θ
2を３０°以下としたものを請求項３に係る発明とす
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
の好ましい実施の形態を示す。図１において、１は円筒
状のノズル本体、２は該ノズル本体１の下方部に設けら
れた吐出孔、３はスライディングノズルであり、上部に
あるタンディッシュからスライディングノズル３および
ノズル本体１を通じて溶湯を下部にある鋳型へ注入する
点は従来と同様である。また、前記ノズル本体１の内部
には溶湯に旋回流を付与するための螺旋状旋廻羽根４が
設けらており、該旋廻羽根４によってノズル本体を流下
する溶湯に自然に旋回流を付与して、周辺からの空気の
侵入を防止し、またモールド内溶鋼流動を適正に制御し
ている。
【０００８】そして本発明では、溶湯の注入流が旋回羽
根４に衝突もしくは通過する時の動圧が高い場合には、
羽根部での流動の乱流度が増加し、旋回羽根４の表面部
に溶湯中のアルミナを主体とする非金属介在物が付着し
やすい状況になるとの知見に基づき、以下のとおり形状
等を規制することで非金属介在物の付着発生を防止する
ものである。
【０００９】前記旋回羽根の設置位置が、次式を満たす
ものとする。
【数３】 Do：ノズル本体の内径[mm] Lo：浸漬ノズル上端もしくはノズル本体上部にあるスラ
イディングノズル下端から、旋回羽根上端までの距離[m
m] L1：旋回羽根の長さ[mm] L2：ノズル本体上端から吐出孔上端までの距離[mm] θ1：旋回羽根を通過した溶湯の流れがノズル本体の鉛
直線となす角度[°] Ｌ0が小さいほどスライディングノズルやストッパーに
より流路断面が絞られた乱流度の大きい溶湯が羽根部に
衝突するため、この動圧は大きくなる傾向にあるとの知
見のもと、本発明者はLo/Doが１．５以上の範囲では動
圧が良好であることを確認した（図５参照）。また、旋
回羽根４によって形成した溶湯の旋回流れが吐出孔２に
直接流入する条件であると、吐出孔２からの溶湯流れが
偏流と呼ばれる不均一な状態（２孔の場合には、２つの
孔からの流量がことなる現象）となってしまう。そし
て、本発明者は種々実験した結果、この偏流を防止する
には、図６に示されるよう、Lo≦L2−Do／（２・tan
θ1）−L1の条件を満たせば回避できることを見出し
た。なお、θ1[°]は図３に示されるように、旋回羽根
を通過した溶湯の流れの向きと鉛直方向が作る角度であ
る。
【００１０】また、注入方向に対する旋回羽根の断面積
Anを、ノズル内断面積Aoに対し１５％以下（An／Ao≦0.
15）とする。これは、An/Aoを小さくしていけば羽部部
の動圧が小さくなるとの知見に基づき実験した結果、図
７に示されるように、Ao/An≦０．１５とすることで、
羽根部における動圧の増加は問題ないことを見出した。
なお、Ao／Anは旋廻羽根４の強度が問題なく確保できる
範囲であればいくら小さくても構わない。
【００１１】また、溶湯注入量の制御がノズル本体１の
上部にあるスライディングノズル３により行われ、かつ
ノズル内の溶湯流路が旋廻羽根４により２分割される場
合において、旋廻羽根４の上端部が示す方向とスライデ
ィングノズル３の摺動方向とが作る角度θ2を３０°以
下とする。図４に示されるように、スライディングノズ
ル（SN）３により溶湯の注入量を制御する場合には、SN
の摺動方向と旋廻羽根上端の背（注入流を２分する境界
線）の角度θ2が０°、即ち平行であれば旋廻羽根４に
よって２分される溶湯の量が等しくなり理想的である。
一方、θ2が大きくなるにしたがって、２分される溶湯
の片側の量が大きくなり、大きい側の動圧が高くなるこ
ととなる。このため、溶湯の量が大きい側には非金属介
在物の付着現象を発生させるという問題が生じる。そこ
で本発明者は種々実験した結果、図８に示されるよう
に、θ2が３０°を超えるとこの影響が急激に増加する
ことを確認し、θ2の許容できる範囲を最大30°までと
した。
【００１２】なお、旋廻羽根４を鋳型内の溶湯の湯面よ
りも低い位置に設置した場合は、旋廻羽根４の部位にお
ける溶湯流の乱流度合いが大きくなり、非金属介在物の
付着が発生しやすくなるので、前記旋廻羽根４は鋳型内
の溶湯の湯面よりも上部に位置させることが好ましい。
【００１３】
【実施例】低炭素アルミキルド鋼を鋳造し、ノズル本体
の内部に溶湯に旋回流を付与するための螺旋状旋廻羽根
を設けた連続鋳造用浸漬ノズルを用いて、溶湯をタンデ
ィッシュから鋳型へ注入した。溶湯を３００ｔｏｎ注入
した後における旋廻羽根表面部への介在物付着による閉
塞状況を確認し、最も付着の大きかった位置の付着面積
率を流路断面積に対して算出・評価した結果を表１に示
す。表１からも明らかなように、本発明においては旋廻
羽根への介在物付着が十分に抑制できていることが確認
できた。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明はノズル内部を流下する溶湯に旋回流を付与すること
ができるとともに、ノズル内部に設けた旋廻羽根に溶湯
中の非金属介在物が付着するのを防止して、羽根のない
浸漬ノズルと同等の寿命を確保することができ、またノ
ズルからの溶湯の吐出流も偏流になることを防止するこ
とができるものである。よって、本発明は従来の問題点
を一掃した連続鋳造用浸漬ノズルとして、産業の発展に
寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】旋廻羽根を示す正面図である。
【図３】旋回羽根を通過した溶湯の流れの向きと鉛直方
向が作る角度θ1[°]を示す説明図である。
【図４】旋廻羽根の上端部が示す方向とスライディング
ノズル（SN）の摺動方向とが作る角度θ2[°]を示す説
明図である。
【図５】旋回羽根部の動圧とLo／Ｄo[−]の関係を示す
グラフである。
【図６】偏流発生率と２・tanθ1・（L2−L1−Lo）／Do
[−]の関係を示すグラフである。
【図７】旋回羽根部の動圧とＡn／Ａo[−]の関係を示す
グラフである。
【図８】旋回羽根部の動圧とθ2の関係を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
１ ノズル本体 ２ 吐出孔 ３ スライディングノズル ４ 旋回羽根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 修 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 坂本 康裕 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ノズル本体の内部に、溶湯に旋回流を付与
    するための螺旋状旋廻羽根を設けた連続鋳造用浸漬ノズ
    ルにおいて、前記旋回羽根の設置位置が、次式を満たす
    ものとしたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。 【数１】 Do：ノズル本体の内径[mm] Lo：浸漬ノズル上端もしくはノズル本体上部にあるスラ
    イディングノズル下端から、旋回羽根上端までの距離[m
    m] L1：旋回羽根の長さ[mm] L2：ノズル本体上端から吐出孔上端までの距離[mm] θ1：旋回羽根を通過した溶湯の流れがノズル本体の鉛
    直線となす角度[°]
  2. 【請求項２】 注入方向に対する旋回羽根の断面積A
    nを、ノズル内断面積Aoに対し１５％以下（An／Ao≦
    ０．１５）とした請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズ
    ル。
  3. 【請求項３】 溶湯注入量の制御が浸漬ノズル本体の上
    部にあるスライディングノズルにより行われ、かつノズ
    ル内の溶湯流路が旋廻羽根により２分割される場合にお
    いて、旋廻羽根の上端部が示す方向とスライディングノ
    ズルの摺動方向とが作る角度θ2を３０°以下とした請
    求項１または２に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
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