JP2003334638A - 連続鋳造用浸漬ノズル及びそれを用いた連続鋳造方法 - Google Patents
連続鋳造用浸漬ノズル及びそれを用いた連続鋳造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の浸漬ノズルでは、鋳型上部に浮上して
いる潤滑剤であるパウダー巻込み防止に必要な溶鋼流動
制御と吹込まれるアルゴンガス気泡制御の両立が出来
ず、パウダー巻込みを防止することができなかった。 【解決手段】 溶融金属の連続鋳造用浸漬ノズルにおい
て、浸漬ノズル流路内に螺旋状羽根を設け、且つ該浸漬
ノズル下端近傍の側面に設けた円筒状の断面を有する左
右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット孔
にして前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめ
た連続鋳造用浸漬ノズルを使用し、該浸漬ノズル仕様と
鋳造条件を適正な条件内にすることでパウダー巻込みの
無い良鋳片を製造することが可能とした。
いる潤滑剤であるパウダー巻込み防止に必要な溶鋼流動
制御と吹込まれるアルゴンガス気泡制御の両立が出来
ず、パウダー巻込みを防止することができなかった。 【解決手段】 溶融金属の連続鋳造用浸漬ノズルにおい
て、浸漬ノズル流路内に螺旋状羽根を設け、且つ該浸漬
ノズル下端近傍の側面に設けた円筒状の断面を有する左
右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット孔
にして前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめ
た連続鋳造用浸漬ノズルを使用し、該浸漬ノズル仕様と
鋳造条件を適正な条件内にすることでパウダー巻込みの
無い良鋳片を製造することが可能とした。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】鋼の連続鋳造プロセスにおい
て、タンディシュから鋳型内に注入する際に用いる浸漬
ノズル及びそれを用いた連続鋳造方法に関する。
て、タンディシュから鋳型内に注入する際に用いる浸漬
ノズル及びそれを用いた連続鋳造方法に関する。
【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
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いる。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ている。
造においては、鋳型内における凝固過程の安定性と製品
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いる。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ている。
【０００３】例えば、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５は短辺面に衝突して上部方面に反転し
上昇流７となり、他方は下部方向に向かう下降流６に分
岐する。これら吐出流５によって鋳型内溶鋼内へもたら
された介在物の一部は溶鋼表面に浮上して除去される
が、残りは下降流６によって溶鋼の深部まで運ばれ、浮
上過程で凝固シェル４に捕捉され、鋳片内部に残留す
る。そして凝固シェル表層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
ルに捕捉された介在物は、加工時に割れ等の起点にな
る。
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５は短辺面に衝突して上部方面に反転し
上昇流７となり、他方は下部方向に向かう下降流６に分
岐する。これら吐出流５によって鋳型内溶鋼内へもたら
された介在物の一部は溶鋼表面に浮上して除去される
が、残りは下降流６によって溶鋼の深部まで運ばれ、浮
上過程で凝固シェル４に捕捉され、鋳片内部に残留す
る。そして凝固シェル表層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
ルに捕捉された介在物は、加工時に割れ等の起点にな
る。
【０００４】一方、鋳型内溶鋼上には鋳型と鋳片間を潤
滑させるために、パウダーと呼ばれる潤滑材が浮上して
いる。この浮上しているパウダーは吐出流５から分岐し
た上昇流７から水平方向の流速に変化した溶鋼流８によ
って削り込みや、同じく溶鋼流８が縦渦を誘起すること
が原因となって溶鋼内部に巻き込まれ、上記、吐出流５
によって溶鋼内へもたらされた介在物同様、内部の凝固
シェルに捕捉されて加工時に割れ等の起点になる。
滑させるために、パウダーと呼ばれる潤滑材が浮上して
いる。この浮上しているパウダーは吐出流５から分岐し
た上昇流７から水平方向の流速に変化した溶鋼流８によ
って削り込みや、同じく溶鋼流８が縦渦を誘起すること
が原因となって溶鋼内部に巻き込まれ、上記、吐出流５
によって溶鋼内へもたらされた介在物同様、内部の凝固
シェルに捕捉されて加工時に割れ等の起点になる。
【０００５】このパウダー巻込みに対しては吐出流５を
低減させることにより、上昇流７、溶鋼流８の流速を減
速させ、削り込みや縦渦起因で溶鋼表面に浮上している
パウダー巻込みを防止する方法として、図２に示すよう
な浸漬ノズル下端付近近傍の側面に設けた円筒状の断面
を有する左右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部を
スリット状に開孔して前記側面に設けた左右の吐出孔部
とを連結せしめることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズ
ル（特開平９−２８５８５４号公報）がある。
低減させることにより、上昇流７、溶鋼流８の流速を減
速させ、削り込みや縦渦起因で溶鋼表面に浮上している
パウダー巻込みを防止する方法として、図２に示すよう
な浸漬ノズル下端付近近傍の側面に設けた円筒状の断面
を有する左右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部を
スリット状に開孔して前記側面に設けた左右の吐出孔部
とを連結せしめることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズ
ル（特開平９−２８５８５４号公報）がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
平面底部をスリット状に開孔した連続鋳造用浸漬ノズル
では、確かに溶鋼流は鋳型内を浸漬ノズル下方から均一
に分散流出されるため問題ないが、浸漬ノズル内部へ注
入されるアルゴンガス等の不活性ガスは、溶鋼より比重
が小さいため、浸漬ノズルの吐出口付近でその多くは浮
上してしまい、浸漬ノズル周辺のメニスカス付近でアル
ゴンガスの破泡によるパウダー巻込みが発生する問題が
あった。
平面底部をスリット状に開孔した連続鋳造用浸漬ノズル
では、確かに溶鋼流は鋳型内を浸漬ノズル下方から均一
に分散流出されるため問題ないが、浸漬ノズル内部へ注
入されるアルゴンガス等の不活性ガスは、溶鋼より比重
が小さいため、浸漬ノズルの吐出口付近でその多くは浮
上してしまい、浸漬ノズル周辺のメニスカス付近でアル
ゴンガスの破泡によるパウダー巻込みが発生する問題が
あった。
【０００７】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
られる溶鋼の流動制御と、吹込まれるアルゴンガスを鋳
造幅方向に分散させるガス気泡制御が適正に行われるこ
とが望まれていた。
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
られる溶鋼の流動制御と、吹込まれるアルゴンガスを鋳
造幅方向に分散させるガス気泡制御が適正に行われるこ
とが望まれていた。
【０００８】
【発明が解決するための手段】そこで本発明は、従来の
課題を解決するためになされたものであり、その要旨と
するところは以下の通りである。 １．溶融金属の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、浸漬ノ
ズル流路内に図３に示す螺旋状羽根を設け、且つ該浸漬
ノズル下端近傍の側面に設けた円筒状の断面を有する左
右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット孔
にして前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめ
た連続鋳造用浸漬ノズル。 ２．浸漬ノズル流路内の螺旋状羽根の下端から浸漬ノズ
ル内吐出孔上端までの距離ｌが下記（１）式を満足する
前記１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 ｄ≦ｌ≦５ｄ ・・・・・（１） ここで、ｄ：吐出孔径（ｍ）
課題を解決するためになされたものであり、その要旨と
するところは以下の通りである。 １．溶融金属の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、浸漬ノ
ズル流路内に図３に示す螺旋状羽根を設け、且つ該浸漬
ノズル下端近傍の側面に設けた円筒状の断面を有する左
右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット孔
にして前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめ
た連続鋳造用浸漬ノズル。 ２．浸漬ノズル流路内の螺旋状羽根の下端から浸漬ノズ
ル内吐出孔上端までの距離ｌが下記（１）式を満足する
前記１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 ｄ≦ｌ≦５ｄ ・・・・・（１） ここで、ｄ：吐出孔径（ｍ）
【０００９】３．浸漬ノズル内に設置する螺旋状羽根は
不活性ガス吹き込み用多孔質耐火物である前記１または
２記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 ４．前記１ないし３のいずれかに記載の連続鋳造用浸漬
ノズルを用いて連続鋳造する際に、下記（３）式を満足
するように、浸漬ノズル形状の条件（浸漬ノズル吐出孔
径ｄ、浸漬ノズル内径Ｄ、浸漬ノズル平面底部のスリッ
ト孔幅ｗ）の選定および／または鋳造条件（単位時間当
り浸漬ノズル内を通過する溶鋼量Ｖ、浸漬ノズル外壁か
ら鋳型短辺までの距離Ｗ）を選定して鋳造する連続鋳造
方法。
不活性ガス吹き込み用多孔質耐火物である前記１または
２記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 ４．前記１ないし３のいずれかに記載の連続鋳造用浸漬
ノズルを用いて連続鋳造する際に、下記（３）式を満足
するように、浸漬ノズル形状の条件（浸漬ノズル吐出孔
径ｄ、浸漬ノズル内径Ｄ、浸漬ノズル平面底部のスリッ
ト孔幅ｗ）の選定および／または鋳造条件（単位時間当
り浸漬ノズル内を通過する溶鋼量Ｖ、浸漬ノズル外壁か
ら鋳型短辺までの距離Ｗ）を選定して鋳造する連続鋳造
方法。
【００１０】
【数２】
【００１１】ここで、
Ｖ：単位時間当り浸漬ノズル内を通過する溶鋼量（ｍ3
／ｓｅｃ） Ｗ：浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距離（ｍ） Ｄ：浸漬ノズル内径（ｍ） ｄ：吐出口径（ｍ） ｗ：浸漬ノズル平面底部のスリット孔幅（ｍ）
／ｓｅｃ） Ｗ：浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距離（ｍ） Ｄ：浸漬ノズル内径（ｍ） ｄ：吐出口径（ｍ） ｗ：浸漬ノズル平面底部のスリット孔幅（ｍ）
【００１２】
【発明の実施の形態】前記のように従来より鋳型に浮上
しているパウダーの巻込みを防止する目的で、浸漬ノズ
ル下端付近の側面に設けた円筒状断面を有する左右の吐
出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット状に開口
して前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめた
連続鋳造用浸漬ノズル（以降「スリットノズル」と称
す）が提案されている。しかし、パウダー巻込みを防止
するためには上記のように上昇流の低減ならびにメニス
カス部での溶鋼流の低減が図れる溶鋼流動制御だけでな
く、吹込まれるアルゴンガスを浸漬ノズル近傍ではな
く、鋳造幅方向に分散させるガス気泡制御も必要であ
る。
しているパウダーの巻込みを防止する目的で、浸漬ノズ
ル下端付近の側面に設けた円筒状断面を有する左右の吐
出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット状に開口
して前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめた
連続鋳造用浸漬ノズル（以降「スリットノズル」と称
す）が提案されている。しかし、パウダー巻込みを防止
するためには上記のように上昇流の低減ならびにメニス
カス部での溶鋼流の低減が図れる溶鋼流動制御だけでな
く、吹込まれるアルゴンガスを浸漬ノズル近傍ではな
く、鋳造幅方向に分散させるガス気泡制御も必要であ
る。
【００１３】このため例えば浸漬ノズル吐出孔径を小さ
くして溶鋼流速を増加されば、アルゴン気泡も幅方向に
分散する可能性もあるが、逆にノズルから吐出する溶鋼
流速が速くなり過ぎてメニスカスでの流速も速くなり、
かえってパウダーの巻込みを助長する恐れがあることか
ら、本発明者らは鋭意検討した結果、吹込まれたアルゴ
ンガス気泡を浸漬ノズル吐出孔から吐出させる前に、浸
漬ノズル管内で予め強制的に旋回力を与えてノズル吐出
孔から吐出さることができたなら、鋳造幅方向に分散さ
せることができるのではないかと考えた。
くして溶鋼流速を増加されば、アルゴン気泡も幅方向に
分散する可能性もあるが、逆にノズルから吐出する溶鋼
流速が速くなり過ぎてメニスカスでの流速も速くなり、
かえってパウダーの巻込みを助長する恐れがあることか
ら、本発明者らは鋭意検討した結果、吹込まれたアルゴ
ンガス気泡を浸漬ノズル吐出孔から吐出させる前に、浸
漬ノズル管内で予め強制的に旋回力を与えてノズル吐出
孔から吐出さることができたなら、鋳造幅方向に分散さ
せることができるのではないかと考えた。
【００１４】そこで具体的には前記スリットノズルの内
部に、図３に示しような「螺旋状羽根」を設置し、浸漬
ノズル流路内を溶鋼と共にアルゴンガスも通過中に旋回
させることに着目したのである。この効果を水モデル試
験によって検証を行った。使用した浸漬ノズルとしては
通常の吐出孔を２つ有する「２孔ノズル」、従来の「ス
リットノズル」及びスリットノズル内部に螺旋状羽根を
設けた「螺旋状羽根付きスリットノズル」の３種類を用
いた。
部に、図３に示しような「螺旋状羽根」を設置し、浸漬
ノズル流路内を溶鋼と共にアルゴンガスも通過中に旋回
させることに着目したのである。この効果を水モデル試
験によって検証を行った。使用した浸漬ノズルとしては
通常の吐出孔を２つ有する「２孔ノズル」、従来の「ス
リットノズル」及びスリットノズル内部に螺旋状羽根を
設けた「螺旋状羽根付きスリットノズル」の３種類を用
いた。
【００１５】ここで水モデルにおいては浮上しているパ
ウダー巻込みの評価としては、パウダーの代わりに比重
０．９ｇ／ｃｍ3 の粒子を擬似パウダーとして浮遊させ
ておき、一定時間（１５分間）、それぞれの浸漬ノズル
から水と共に内部にアルゴンガスを流し、鋳型から流出
した粒子の量と予め浮上させておいた量との割合で評価
した。
ウダー巻込みの評価としては、パウダーの代わりに比重
０．９ｇ／ｃｍ3 の粒子を擬似パウダーとして浮遊させ
ておき、一定時間（１５分間）、それぞれの浸漬ノズル
から水と共に内部にアルゴンガスを流し、鋳型から流出
した粒子の量と予め浮上させておいた量との割合で評価
した。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１に示した条件で試験を行った結果を図
４に示したが、同一流量において、「螺旋状羽根付きス
リットノズル」の場合に最もパウダー巻込みが少ないこ
とが判った。更に目視にてメニスカスの浸漬ノズル周辺
の状況を観察したところ、２孔浸漬ノズルや従来のスリ
ットノズルでは浸漬ノズル周辺で大きな気泡の破泡が見
られ粒子（擬似パウダー）が巻込まれる状況が観察でき
たが、一方「螺旋状羽根付きスリットノズル」の場合に
は前記のような現象の発生は見られなかった。
４に示したが、同一流量において、「螺旋状羽根付きス
リットノズル」の場合に最もパウダー巻込みが少ないこ
とが判った。更に目視にてメニスカスの浸漬ノズル周辺
の状況を観察したところ、２孔浸漬ノズルや従来のスリ
ットノズルでは浸漬ノズル周辺で大きな気泡の破泡が見
られ粒子（擬似パウダー）が巻込まれる状況が観察でき
たが、一方「螺旋状羽根付きスリットノズル」の場合に
は前記のような現象の発生は見られなかった。
【００１８】即ち、図５に示すように従来の２孔ノズル
やスリットノズルでは、吐出孔から吐出したアルゴンガ
スはノズル周辺で浮上するのに対し、「螺旋状羽根付き
スリットノズル」の場合には、吐出の際のアルゴンガス
に加わる旋回力によって鋳型幅方向にガスが分散して浮
上するため、パウダー巻込み抑制に効果があることが確
認できた。
やスリットノズルでは、吐出孔から吐出したアルゴンガ
スはノズル周辺で浮上するのに対し、「螺旋状羽根付き
スリットノズル」の場合には、吐出の際のアルゴンガス
に加わる旋回力によって鋳型幅方向にガスが分散して浮
上するため、パウダー巻込み抑制に効果があることが確
認できた。
【００１９】次に螺旋状羽根を設置する位置について検
討を行った。即ち吐出する際に効果的にアルゴンガスに
旋回力を与えるための条件の検討を行った。図６に本発
明の浸漬ノズルの位置関係を表した図を示した。図６に
示したように浸漬ノズル側面の吐出孔上端を基準に螺旋
状羽根位置を上方に変更させて、前記同様に水モデルに
おいて浮上しているパウダー巻込みの評価として、比重
０．９ｇ／ｃｍ3 の粒子を擬似パウダーとして浮遊させ
ておき、一定時間（１５分間）、それぞれの浸漬ノズル
から水と共に内部にアルゴンガスを流し、鋳型から流出
した粒子の量を、あらかじめ浮上させておいた量との割
合で評価した。
討を行った。即ち吐出する際に効果的にアルゴンガスに
旋回力を与えるための条件の検討を行った。図６に本発
明の浸漬ノズルの位置関係を表した図を示した。図６に
示したように浸漬ノズル側面の吐出孔上端を基準に螺旋
状羽根位置を上方に変更させて、前記同様に水モデルに
おいて浮上しているパウダー巻込みの評価として、比重
０．９ｇ／ｃｍ3 の粒子を擬似パウダーとして浮遊させ
ておき、一定時間（１５分間）、それぞれの浸漬ノズル
から水と共に内部にアルゴンガスを流し、鋳型から流出
した粒子の量を、あらかじめ浮上させておいた量との割
合で評価した。
【００２０】
【表２】
【００２１】試験条件としては表２に示したように螺旋
状羽根設定位置ｌとして、ノズル吐出径ｄを８水準変化
させて行ったが、図７に示したように螺旋状羽根設定位
置ｌは何れの位置においても、従来の２孔ノズルやスリ
ットノズルよりも優れたパウダー巻込み抑制効果がある
ことが判った。更に螺旋状羽根設定位置ｌが下記（１）
式を満足する場合には特に著しい効果があることも判っ
た。 ｄ≦ｌ≦５ｄ ・・・・・（１） 即ち、品質厳格材であるブリキ材では従来要求品質を満
足させるために、鋳造速度を低速に制限してパウダー巻
込みを抑制せざるを得なかったが、前記（１）式を満足
する場合には、汎用材並の高速鋳造速度でもブリキ材の
品質基準（図７の一点破線）を満足させることが可能に
なることが判った。
状羽根設定位置ｌとして、ノズル吐出径ｄを８水準変化
させて行ったが、図７に示したように螺旋状羽根設定位
置ｌは何れの位置においても、従来の２孔ノズルやスリ
ットノズルよりも優れたパウダー巻込み抑制効果がある
ことが判った。更に螺旋状羽根設定位置ｌが下記（１）
式を満足する場合には特に著しい効果があることも判っ
た。 ｄ≦ｌ≦５ｄ ・・・・・（１） 即ち、品質厳格材であるブリキ材では従来要求品質を満
足させるために、鋳造速度を低速に制限してパウダー巻
込みを抑制せざるを得なかったが、前記（１）式を満足
する場合には、汎用材並の高速鋳造速度でもブリキ材の
品質基準（図７の一点破線）を満足させることが可能に
なることが判った。
【００２２】この原因は定かではないが以下のように推
察できる。即ち、距離ｌが吐出孔径ｄよりも小さいとき
には螺旋状通路を通過することで整流化されるべき溶鋼
中のアルゴンガスの流れが、整流化される前に側面に設
けた左右吐出孔に到達してしまい、不安定になる傾向が
あると考えられる。一方距離ｌが５ｄ超の場合には、螺
旋状通路を通過することによるアルゴンガス旋回流の形
成が側面吐出孔に到達する前に減衰してしまい、螺旋状
通路による旋回効果が減衰する傾向が大きくなるものと
考えられる。つまり浸漬ノズル内で螺旋状羽根によるア
ルゴンガスの旋回効果を十分に発揮させるためには、螺
旋状羽根位置を前記（１）式を満足する位置に設置する
ことが好ましいものと考えられる。
察できる。即ち、距離ｌが吐出孔径ｄよりも小さいとき
には螺旋状通路を通過することで整流化されるべき溶鋼
中のアルゴンガスの流れが、整流化される前に側面に設
けた左右吐出孔に到達してしまい、不安定になる傾向が
あると考えられる。一方距離ｌが５ｄ超の場合には、螺
旋状通路を通過することによるアルゴンガス旋回流の形
成が側面吐出孔に到達する前に減衰してしまい、螺旋状
通路による旋回効果が減衰する傾向が大きくなるものと
考えられる。つまり浸漬ノズル内で螺旋状羽根によるア
ルゴンガスの旋回効果を十分に発揮させるためには、螺
旋状羽根位置を前記（１）式を満足する位置に設置する
ことが好ましいものと考えられる。
【００２３】また、実際に浸漬ノズル管内に螺旋状羽根
を設置したものに溶鋼を通過させると溶鋼内に存在する
アルミナが螺旋状羽根に付着し、従来ノズル以上に当該
部分で浸漬ノズルの閉塞が進行する場合がある。このよ
うな浸漬ノズル閉塞状態が発生すると鋳造続行が不可能
になり、操業上重大な支障が発生する恐れがある。これ
に対し、浸漬ノズル内壁からの不活性ガス（アルゴン）
量を増加させることはノズル閉塞には有利であるが、増
加させ過ぎると逆にノズル吐出孔からの不活性ガス量が
増えて螺旋状羽根のガス分散効果が無くなる恐れがある
ことから、螺旋状羽根自体を不活性ガス吹込み用の多孔
質耐火物とすることにより、当該部に進行するアルミナ
や地金付着を軽減でき、浸漬ノズルの耐久性の点で好ま
しい形態となる。
を設置したものに溶鋼を通過させると溶鋼内に存在する
アルミナが螺旋状羽根に付着し、従来ノズル以上に当該
部分で浸漬ノズルの閉塞が進行する場合がある。このよ
うな浸漬ノズル閉塞状態が発生すると鋳造続行が不可能
になり、操業上重大な支障が発生する恐れがある。これ
に対し、浸漬ノズル内壁からの不活性ガス（アルゴン）
量を増加させることはノズル閉塞には有利であるが、増
加させ過ぎると逆にノズル吐出孔からの不活性ガス量が
増えて螺旋状羽根のガス分散効果が無くなる恐れがある
ことから、螺旋状羽根自体を不活性ガス吹込み用の多孔
質耐火物とすることにより、当該部に進行するアルミナ
や地金付着を軽減でき、浸漬ノズルの耐久性の点で好ま
しい形態となる。
【００２４】次に、前記螺旋状羽根付きスリットノズル
を用いて鋳造を行うための鋳造条件（溶鋼供給量、鋳造
幅）について検討を行った。ここで、浸漬ノズルから吐
出された溶鋼が鋳型短辺壁までの到達時間Ｔを適正範囲
にすれば、浸漬ノズル内の旋回流によりノズル内に吹込
まれたアルゴンガスをより効果的に鋳型幅方向への分散
可能になると考えた。即ち、Ｔが適正範囲であれば吹込
まれたアルゴンガス気泡が鋳型幅方向に均一に分散さ
れ、浸漬ノズル近傍のアルゴンガス気泡の破泡を防止で
きるが、Ｔが短ければアルゴンガス気泡の多くがメニス
カスまで浮上する前に鋳型短辺壁付近まで達して上昇す
る傾向が大きくなり、一方Ｔが長ければ鋳型短辺壁付近
まで達しする前に浸漬ノズル近傍で上昇する傾向が大き
くなり鋳型幅方向で分散が低減する傾向が大きくなる。
を用いて鋳造を行うための鋳造条件（溶鋼供給量、鋳造
幅）について検討を行った。ここで、浸漬ノズルから吐
出された溶鋼が鋳型短辺壁までの到達時間Ｔを適正範囲
にすれば、浸漬ノズル内の旋回流によりノズル内に吹込
まれたアルゴンガスをより効果的に鋳型幅方向への分散
可能になると考えた。即ち、Ｔが適正範囲であれば吹込
まれたアルゴンガス気泡が鋳型幅方向に均一に分散さ
れ、浸漬ノズル近傍のアルゴンガス気泡の破泡を防止で
きるが、Ｔが短ければアルゴンガス気泡の多くがメニス
カスまで浮上する前に鋳型短辺壁付近まで達して上昇す
る傾向が大きくなり、一方Ｔが長ければ鋳型短辺壁付近
まで達しする前に浸漬ノズル近傍で上昇する傾向が大き
くなり鋳型幅方向で分散が低減する傾向が大きくなる。
【００２５】図６に示した配置の螺旋状羽根付きスリッ
トノズル内を通過し、鋳型内に吐出される単位時間当り
の溶鋼量Ｖに対し、螺旋状羽根付きスリットノズルの吐
出孔断面積（１／２πｄ2 ＋Ｄｗ）から、ノズル吐出流
の溶鋼平均流速Ａ＝Ｖ／（１／２πｄ2 ＋Ｄｗ）とな
る。更にノズル吐出孔から鋳型短辺まで距離Ｗより、浸
漬ノズルから吐出された溶鋼が鋳型短辺壁までの到達時
間ＴはＷを前記溶鋼平均流速Ａで除すれば得られ、下記
（２）式となる。
トノズル内を通過し、鋳型内に吐出される単位時間当り
の溶鋼量Ｖに対し、螺旋状羽根付きスリットノズルの吐
出孔断面積（１／２πｄ2 ＋Ｄｗ）から、ノズル吐出流
の溶鋼平均流速Ａ＝Ｖ／（１／２πｄ2 ＋Ｄｗ）とな
る。更にノズル吐出孔から鋳型短辺まで距離Ｗより、浸
漬ノズルから吐出された溶鋼が鋳型短辺壁までの到達時
間ＴはＷを前記溶鋼平均流速Ａで除すれば得られ、下記
（２）式となる。
【００２６】
【数３】
【００２７】このＴの値によるアルゴン気泡の鋳型幅方
向の分散効果を検証するために、前記同様に水モデル試
験を行った。試験条件を表３にその結果を図８に示し
た。
向の分散効果を検証するために、前記同様に水モデル試
験を行った。試験条件を表３にその結果を図８に示し
た。
【００２８】
【表３】
【００２９】図８に示したように、Ｔ＝１〜３の場合に
特にパウダー巻き込み抑制効果があることが判った。即
ち、前記に推察したように、Ｔ＝１〜３の場合には適正
にノズル吐出孔からのアルゴンガスが幅方向に分散しや
すくなることが確認された。なお、前記（２）式を用い
て実操業を行う場合には、鋳造条件（鋳造サイズ：厚と
幅、鋳造速度）が予め決められている場合には、該鋳造
条件より一義的に求まる単位時間当り浸漬ノズル内を通
過する溶鋼量Ｖ、浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距
離Ｗを基にＴ＝１〜３の範囲になるように、浸漬ノズル
形状の条件（浸漬ノズル吐出孔径ｄ、浸漬ノズル内径
Ｄ、浸漬ノズル平面底部のスリット孔幅ｗ）を決定すれ
ば良い。
特にパウダー巻き込み抑制効果があることが判った。即
ち、前記に推察したように、Ｔ＝１〜３の場合には適正
にノズル吐出孔からのアルゴンガスが幅方向に分散しや
すくなることが確認された。なお、前記（２）式を用い
て実操業を行う場合には、鋳造条件（鋳造サイズ：厚と
幅、鋳造速度）が予め決められている場合には、該鋳造
条件より一義的に求まる単位時間当り浸漬ノズル内を通
過する溶鋼量Ｖ、浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距
離Ｗを基にＴ＝１〜３の範囲になるように、浸漬ノズル
形状の条件（浸漬ノズル吐出孔径ｄ、浸漬ノズル内径
Ｄ、浸漬ノズル平面底部のスリット孔幅ｗ）を決定すれ
ば良い。
【００３０】一方、前記鋳造条件が必ずしも決められて
いない場合には、浸漬ノズル形状の条件（浸漬ノズル吐
出孔径ｄ、浸漬ノズル内径Ｄ、浸漬ノズル平面底部のス
リット孔幅ｗ）を適宜決定した後で、Ｔ＝１〜３の範囲
になるように鋳造条件（単位時間当り浸漬ノズル内を通
過する溶鋼量Ｖ、浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距
離Ｗ）を決めても構わない。
いない場合には、浸漬ノズル形状の条件（浸漬ノズル吐
出孔径ｄ、浸漬ノズル内径Ｄ、浸漬ノズル平面底部のス
リット孔幅ｗ）を適宜決定した後で、Ｔ＝１〜３の範囲
になるように鋳造条件（単位時間当り浸漬ノズル内を通
過する溶鋼量Ｖ、浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距
離Ｗ）を決めても構わない。
【００３１】
【実施例】本発明の効果を実機鋳造に行い検証した。鋳
造条件として、鋳型幅１．８ｍ、鋳造厚０．２８ｍ、浸
漬ノズル流路経由で鋳型内の吹込んだアルゴンガス流
量：１０リットル／分、浸漬ノズル側面の吐出孔から浸
漬ノズル上端までの距離Ｌ：０．６ｍ一定のものを使用
し、その他の条件は表４に示した。なお、品質評価方法
は各条件での鋳造中に鋳型から溶鋼サンプルを吸引し、
凝固後のサンプルを溶解してパウダー巻込みが発生して
いるかどうかを評価する目的で化学分析調査を行った。
造条件として、鋳型幅１．８ｍ、鋳造厚０．２８ｍ、浸
漬ノズル流路経由で鋳型内の吹込んだアルゴンガス流
量：１０リットル／分、浸漬ノズル側面の吐出孔から浸
漬ノズル上端までの距離Ｌ：０．６ｍ一定のものを使用
し、その他の条件は表４に示した。なお、品質評価方法
は各条件での鋳造中に鋳型から溶鋼サンプルを吸引し、
凝固後のサンプルを溶解してパウダー巻込みが発生して
いるかどうかを評価する目的で化学分析調査を行った。
【００３２】実施例の鋳造において使用したパウダーに
はストロンチウムが含まれており、得られたサンプルで
従来の２孔ノズルのストロンチウムの含有値（０．５
％）を基準として、この値よりストロンチウム値が高い
場合、巻込まれたパウダーがある確率で鋳片の凝固面に
トラップされると判断し、一方ストロンチウムが低い場
合、パウダー巻込みが少なく、鋳片の凝固面にトラップ
される確率が小さいと判断した。その分析結果も合わせ
て表４に示した。
はストロンチウムが含まれており、得られたサンプルで
従来の２孔ノズルのストロンチウムの含有値（０．５
％）を基準として、この値よりストロンチウム値が高い
場合、巻込まれたパウダーがある確率で鋳片の凝固面に
トラップされると判断し、一方ストロンチウムが低い場
合、パウダー巻込みが少なく、鋳片の凝固面にトラップ
される確率が小さいと判断した。その分析結果も合わせ
て表４に示した。
【００３３】
【表４】
【００３４】本発明例であるＮｏ．１〜６の場合におい
ては、いずれも従来の２孔ノズルの場合（Ｎｏ．９）に
得られたサンプルのストロンチウムの含有値よりも低
く、特に前記（１）式及び（２）式を満足する場合に
は、特にストロンチウムの含有値が０．０５〜０．０６
％と著しく低かった。一方、従来例であるスリットノズ
ルＮｏ．７〜８においては、基準となる２孔ノズル（Ｎ
ｏ．９）のストロンチウム検出量０．２％よりも若干低
いものの、本発明Ｎｏ．１〜６よりもストロンチウム検
出量は高く、いずれもパウダー巻込みが発生しているこ
とが確認された。
ては、いずれも従来の２孔ノズルの場合（Ｎｏ．９）に
得られたサンプルのストロンチウムの含有値よりも低
く、特に前記（１）式及び（２）式を満足する場合に
は、特にストロンチウムの含有値が０．０５〜０．０６
％と著しく低かった。一方、従来例であるスリットノズ
ルＮｏ．７〜８においては、基準となる２孔ノズル（Ｎ
ｏ．９）のストロンチウム検出量０．２％よりも若干低
いものの、本発明Ｎｏ．１〜６よりもストロンチウム検
出量は高く、いずれもパウダー巻込みが発生しているこ
とが確認された。
【００３５】
【発明の効果】溶融金属の連続鋳造用浸漬ノズルにおい
て、浸漬ノズル流路内に螺旋状羽根を設け、且つ該浸漬
ノズル下端近傍の側面に設けた円筒状の断面を有する左
右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット孔
として前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめ
た連続鋳造用浸漬ノズルを使用し、該浸漬ノズルの鋳造
条件を規定の条件下とすることで、パウダー巻込みの無
い品質の良好な鋳片を製造することが可能になった
て、浸漬ノズル流路内に螺旋状羽根を設け、且つ該浸漬
ノズル下端近傍の側面に設けた円筒状の断面を有する左
右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット孔
として前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめ
た連続鋳造用浸漬ノズルを使用し、該浸漬ノズルの鋳造
条件を規定の条件下とすることで、パウダー巻込みの無
い品質の良好な鋳片を製造することが可能になった
【図１】鋳型内の溶鋼の流動状態を示した図
【図２】スリット型ノズルを示した図
【図３】螺旋状羽根の構造を示した図
【図４】水モデルパウダー巻込み確認試験結果を示した
図
図
【図５】螺旋状羽根付スリットノズルとスリットノズル
での流れ（水モデル）を示した図
での流れ（水モデル）を示した図
【図６】本発明のノズル（螺旋状羽根付スリットノズ
ル）の寸法を示した図
ル）の寸法を示した図
【図７】螺旋状羽根設置位置とノズル種類による擬似パ
ウダー巻込み量との関係を示した図
ウダー巻込み量との関係を示した図
【図８】到達時間（Ｔ）と擬似パウダー巻込み量との関
係を示した図
係を示した図
１ 鋳型
２ 浸漬ノズル
３ 吐出孔
４ 凝固シェル
５ 吐出流
６ 下降流
７ 上昇流
８ 表層速
ｌ：浸漬ノズル流路内の螺旋状羽根の下端から浸漬ノズ
ル内吐出孔上端までの距離（ｍ） Ｌ：浸漬ノズルの長さ（ｍ） ｄ：吐出孔径（ｍ） Ｖ：単位時間当り浸漬ノズル内に通過する溶鋼量（ｍ3
／ｓｅｃ） Ｗ：浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距離（ｍ） Ｄ：浸漬ノズル内径（ｍ） ｄ：吐出口径（ｍ） ｗ：浸漬ノズル平面底部のスリット孔幅（ｍ）
ル内吐出孔上端までの距離（ｍ） Ｌ：浸漬ノズルの長さ（ｍ） ｄ：吐出孔径（ｍ） Ｖ：単位時間当り浸漬ノズル内に通過する溶鋼量（ｍ3
／ｓｅｃ） Ｗ：浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距離（ｍ） Ｄ：浸漬ノズル内径（ｍ） ｄ：吐出口径（ｍ） ｗ：浸漬ノズル平面底部のスリット孔幅（ｍ）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 金子 克志
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 FB10 HA01
Claims (4)
- 【請求項１】 溶融金属の連続鋳造用浸漬ノズルにおい
て、浸漬ノズル流路内に螺旋状羽根を設け、且つ該浸漬
ノズル下端近傍の側面に設けた円筒状の断面を有する左
右の吐出孔部と、該浸漬ノズルの平面底部をスリット孔
にして前記側面に設けた左右の吐出孔部とを連結せしめ
たことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。 - 【請求項２】 浸漬ノズル流路内の螺旋状羽根の下端か
ら浸漬ノズル内吐出孔上端までの距離ｌが下記（１）式
を満足する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。 ｄ≦ｌ≦５ｄ ・・・・・（１） ここで、ｄ：吐出孔径（ｍ） - 【請求項３】 浸漬ノズル内に設置する螺旋状羽根は不
活性ガス吹き込み用多孔質耐火物であることを特徴とす
る請求項１または２記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 - 【請求項４】 前記請求項１ないし３のいずれかに記載
の連続鋳造用浸漬ノズルを用いて連続鋳造する際に、下
記（３）式を満足するように、浸漬ノズル形状の条件
（浸漬ノズル吐出孔径ｄ、浸漬ノズル内径Ｄ、浸漬ノズ
ル平面底部のスリット孔幅ｗ）の選定および／または鋳
造条件（単位時間当り浸漬ノズル内を通過する溶鋼量
Ｖ、浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距離Ｗ）を選定
して鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。 【数１】 ここで、 Ｖ：単位時間当り浸漬ノズル内を通過する溶鋼量（ｍ3
／ｓｅｃ） Ｗ：浸漬ノズル外壁から鋳型短辺までの距離（ｍ） Ｄ：浸漬ノズル内径（ｍ） ｄ：吐出口径（ｍ） ｗ：浸漬ノズル平面底部のスリット孔幅（ｍ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002144095A JP2003334638A (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 連続鋳造用浸漬ノズル及びそれを用いた連続鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002144095A JP2003334638A (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 連続鋳造用浸漬ノズル及びそれを用いた連続鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003334638A true JP2003334638A (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=29703853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002144095A Withdrawn JP2003334638A (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 連続鋳造用浸漬ノズル及びそれを用いた連続鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003334638A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109047695A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-21 | 东北大学 | 一种连铸结晶器浸入式水口吹氩控制方法 |
-
2002
- 2002-05-20 JP JP2002144095A patent/JP2003334638A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109047695A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-21 | 东北大学 | 一种连铸结晶器浸入式水口吹氩控制方法 |
| CN109047695B (zh) * | 2018-08-01 | 2019-06-18 | 东北大学 | 一种连铸结晶器浸入式水口吹氩控制方法 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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