JP2003334639A - 連続鋳造用浸漬ノズルとそれを用いた連続鋳造方法 - Google Patents
連続鋳造用浸漬ノズルとそれを用いた連続鋳造方法Info
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- JP2003334639A JP2003334639A JP2002142005A JP2002142005A JP2003334639A JP 2003334639 A JP2003334639 A JP 2003334639A JP 2002142005 A JP2002142005 A JP 2002142005A JP 2002142005 A JP2002142005 A JP 2002142005A JP 2003334639 A JP2003334639 A JP 2003334639A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶鋼の連続鋳造において、表面及び内部品質
に優れた鋳片を得るために鋳型内溶鋼流動を適正に制御
する連続鋳造用浸漬ノズルとそれを用いた連続鋳造方法
を提供する。 【解決手段】 本発明において、溶鋼を鋳型内へ注入す
る浸漬ノズルは、螺旋状旋回羽根が条件式を満足する形
状を成し、好ましくは、浸漬ノズル内側流路内で条件式
を満たす位置に設置され、また好ましくは、該旋回羽根
は多孔質耐火物で形成される。この浸漬ノズルを用いて
溶鋼を鋳型内に供給し、連続鋳造するに際して、該耐火
物表面より流路内を通過する溶鋼中に不活性ガスを吹き
込むと共に、タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込
まれる不活性ガスの合計量は条件式を満足する範囲と
し、好ましくは、鋳型内制御目標メニスカス近傍に電磁
攪拌力を作用させながら、鋳型内へ溶鋼の供給を行う。
に優れた鋳片を得るために鋳型内溶鋼流動を適正に制御
する連続鋳造用浸漬ノズルとそれを用いた連続鋳造方法
を提供する。 【解決手段】 本発明において、溶鋼を鋳型内へ注入す
る浸漬ノズルは、螺旋状旋回羽根が条件式を満足する形
状を成し、好ましくは、浸漬ノズル内側流路内で条件式
を満たす位置に設置され、また好ましくは、該旋回羽根
は多孔質耐火物で形成される。この浸漬ノズルを用いて
溶鋼を鋳型内に供給し、連続鋳造するに際して、該耐火
物表面より流路内を通過する溶鋼中に不活性ガスを吹き
込むと共に、タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込
まれる不活性ガスの合計量は条件式を満足する範囲と
し、好ましくは、鋳型内制御目標メニスカス近傍に電磁
攪拌力を作用させながら、鋳型内へ溶鋼の供給を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶鋼の連続鋳造にお
いて、表面及び内部品質に優れた鋳片を得るために鋳型
内溶鋼流動を適正に制御する連続鋳造用浸漬ノズルとそ
れを用いた連続鋳造方法に関する。
いて、表面及び内部品質に優れた鋳片を得るために鋳型
内溶鋼流動を適正に制御する連続鋳造用浸漬ノズルとそ
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ている。
【０００３】スラブ連鋳の場合、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４は、鋳型短
辺面に衝突して上部方向に反転し上昇流７となり、他方
は下部方向に向かう下降流８に分岐する。これら吐出流
４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８
によって溶鋼の深部まで運ばれ、浮上過程で凝固シェル
６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。
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４は、鋳型短
辺面に衝突して上部方向に反転し上昇流７となり、他方
は下部方向に向かう下降流８に分岐する。これら吐出流
４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８
によって溶鋼の深部まで運ばれ、浮上過程で凝固シェル
６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７によって、メニスカス５の
近傍では、鋳型の両短辺側から浸漬ノズル側へ向かう反
転流９が形成される。このようなメニスカス５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の表面
疵発生を抑制している。他方、このメニスカス５の流れ
が強すぎると、湯面変動が大きくなり、鋳型パウダーを
巻き込んで鋳片での表面欠陥を増加させる。
近傍では、鋳型の両短辺側から浸漬ノズル側へ向かう反
転流９が形成される。このようなメニスカス５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の表面
疵発生を抑制している。他方、このメニスカス５の流れ
が強すぎると、湯面変動が大きくなり、鋳型パウダーを
巻き込んで鋳片での表面欠陥を増加させる。
【０００５】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ともに、浸漬ノズルより吐
出する溶鋼流速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の吐出流
速低減と吐出流の均一化を図ることが望まれている。
入される溶鋼量が増加するとともに、浸漬ノズルより吐
出する溶鋼流速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の吐出流
速低減と吐出流の均一化を図ることが望まれている。
【０００６】特開２０００―２３７８５２号公報には、
浸漬ノズルから鋳型内へ吐出される溶鋼吐出流速を低減
するための手段が開示されている。該公報によると、浸
漬ノズル内側流路内を通過する溶鋼に旋回運動を付与す
るための螺旋状旋回羽根（以下、旋回羽根と略称する）
を設置することで、浸漬ノズルから鋳型内へ吐出される
溶鋼流速は設置しない場合の約１／５に低減すると述べ
られている。
浸漬ノズルから鋳型内へ吐出される溶鋼吐出流速を低減
するための手段が開示されている。該公報によると、浸
漬ノズル内側流路内を通過する溶鋼に旋回運動を付与す
るための螺旋状旋回羽根（以下、旋回羽根と略称する）
を設置することで、浸漬ノズルから鋳型内へ吐出される
溶鋼流速は設置しない場合の約１／５に低減すると述べ
られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
実験によると、旋回羽根の形状（ねじり角度、長さ）お
よび該羽根の浸漬ノズル内側流路内での設置位置によっ
ては、期待される効果が得られないばかりか、かえって
鋳型内流動を不安定化させ、パウダー巻き込みを発生さ
せてしまうことが判かった。
実験によると、旋回羽根の形状（ねじり角度、長さ）お
よび該羽根の浸漬ノズル内側流路内での設置位置によっ
ては、期待される効果が得られないばかりか、かえって
鋳型内流動を不安定化させ、パウダー巻き込みを発生さ
せてしまうことが判かった。
【０００８】また、鋳造初期において浸漬ノズル内側流
路内を通過する溶鋼流に旋回運動を付与することで該ノ
ズルから鋳型内への吐出される溶鋼流速を低減させるこ
とは可能であったが、鋳造時間の経過と共に該羽根表面
に溶鋼中のアルミナ等が付着し、最終的には付着物で溶
鋼通過面が閉塞され、鋳造を続行することが不可能とな
った。そこで、該羽根表面へのアルミナ付着を防止する
ため、羽根の材質を難アルミナ付着材質へ変更したり、
羽根の厚みを薄くして、効果の持続性を向上させる方策
を検討したが、いずれの方法でも飛躍的な効果は得られ
なかった。
路内を通過する溶鋼流に旋回運動を付与することで該ノ
ズルから鋳型内への吐出される溶鋼流速を低減させるこ
とは可能であったが、鋳造時間の経過と共に該羽根表面
に溶鋼中のアルミナ等が付着し、最終的には付着物で溶
鋼通過面が閉塞され、鋳造を続行することが不可能とな
った。そこで、該羽根表面へのアルミナ付着を防止する
ため、羽根の材質を難アルミナ付着材質へ変更したり、
羽根の厚みを薄くして、効果の持続性を向上させる方策
を検討したが、いずれの方法でも飛躍的な効果は得られ
なかった。
【０００９】一方、通常、連続鋳造工程では、溶鋼を供
給する浸漬ノズル内側流路内にアルミナなどが付着して
ノズルが閉塞することを防止しなければならず、このノ
ズル閉塞の問題に対処するため、該ノズル内側流路内の
溶鋼通過面からアルゴンなどの不活性ガスを吹き込ん
で、ノズル内壁に異物が付着するのを防止することが一
般的に行われている。
給する浸漬ノズル内側流路内にアルミナなどが付着して
ノズルが閉塞することを防止しなければならず、このノ
ズル閉塞の問題に対処するため、該ノズル内側流路内の
溶鋼通過面からアルゴンなどの不活性ガスを吹き込ん
で、ノズル内壁に異物が付着するのを防止することが一
般的に行われている。
【００１０】しかし、浸漬ノズル内側流路内から溶鋼中
に吹き込まれた不活性ガスの気泡同士は、浸漬ノズル内
で合体して大径化し、鋳型内に流入するため、鋳型メニ
スカスでの湯沸きの原因になっていた。また、浸漬ノズ
ル内側流路内にアルミナ等の付着物がない場合でも、浸
漬ノズルの２つの吐出孔から鋳型内に吐出される溶鋼吐
出流に偏り（以下、偏流と略称する）がある。そのた
め、該流路内に吹き込んだ不活性ガスは、溶鋼と均一に
混合されないまま鋳型内に流入して、鋳型内での湯沸き
を益々助長し、パウダー巻き込みを発生させていた。
に吹き込まれた不活性ガスの気泡同士は、浸漬ノズル内
で合体して大径化し、鋳型内に流入するため、鋳型メニ
スカスでの湯沸きの原因になっていた。また、浸漬ノズ
ル内側流路内にアルミナ等の付着物がない場合でも、浸
漬ノズルの２つの吐出孔から鋳型内に吐出される溶鋼吐
出流に偏り（以下、偏流と略称する）がある。そのた
め、該流路内に吹き込んだ不活性ガスは、溶鋼と均一に
混合されないまま鋳型内に流入して、鋳型内での湯沸き
を益々助長し、パウダー巻き込みを発生させていた。
【００１１】更に、鋳型内制御目標メニスカス近傍で
は、浸漬ノズルより鋳型内に流入された気泡が浮上する
課程で、その一部がシェルにトラップされ、気泡性欠陥
の原因となっていた。
は、浸漬ノズルより鋳型内に流入された気泡が浮上する
課程で、その一部がシェルにトラップされ、気泡性欠陥
の原因となっていた。
【００１２】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、鋳片内部欠陥ならびに表面欠陥共に
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
鋳造用浸漬ノズルと、それを用いた連続鋳造方法を提供
することを目的とする。
の問題点を解決し、鋳片内部欠陥ならびに表面欠陥共に
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
鋳造用浸漬ノズルと、それを用いた連続鋳造方法を提供
することを目的とする。
【００１３】
【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
り、その要旨とするところは、下記の手段にある。
（１）連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、浸漬ノズル内側
流路内に下記条件式を満足する螺旋状旋回羽根を設置す
ることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。 ６０ ≦ φ ≦ １２０ １００ ≦ Ｌ ≦ ２００ 但し、 φ：旋回羽根のねじり角度（ｄｅｇ） Ｌ：旋回羽根の長さ（ｍｍ） （２）前記螺旋状旋回羽根が、浸漬ノズル内側流路内の
下記条件式を満足する位置に設置されていることを特徴
とする（１）記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 Ｈ ≦ ５００ 但し、Ｈ：浸漬ノズル内側の吐出孔上端から螺旋状旋回
羽根下端までの距離（ｍｍ） （３）前記螺旋状旋回羽根が、不活性ガス吹き込み可能
な多孔質耐火物で形成されていることを特徴とする
（１）または（２）記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 （４）前記（３）記載の浸漬ノズルを用いて鋳型内へ溶
鋼を供給する連続鋳造方法において、該ノズル内を通過
する溶鋼中に下記条件式を満足する不活性ガス量を浸漬
ノズル内部に吹き込みながら鋳型内へ溶鋼の供給を行う
ことを特徴とする連続鋳造方法。 ２．０ ≦ Ｑ／Ｔ ≦ ３．５、且つ、１ ≦ Ｑ1 但し、Ｔ：浸漬ノズル内を通過する単位時間あたりの溶
鋼量（ｔｏｎ／ｍｉｎ） Ｑ：タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込まれる不
活性ガスの合計量（ＮＬ／ｍｉｎ） Ｑ1：浸漬ノズル内に設置された螺旋状旋回羽根表面か
ら浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に吹き込まれる不活性
ガス流量（ＮＬ／ｍｉｎ） （５）（１）〜（３）のいずれか１つに記載の浸漬ノズ
ルを用いて鋳型内へ溶鋼を供給する連続鋳造方法におい
て、鋳型内制御目標メニスカス近傍の溶鋼に電磁撹拌装
置によって電磁攪拌力を作用させることを特徴とする連
続鋳造方法。 （６）前記鋳型内制御目標メニスカス近傍の溶鋼に、電
磁攪拌装置によって電磁攪拌力を作用させることを特徴
とする（４）記載の連続鋳造方法。
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
り、その要旨とするところは、下記の手段にある。
（１）連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、浸漬ノズル内側
流路内に下記条件式を満足する螺旋状旋回羽根を設置す
ることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。 ６０ ≦ φ ≦ １２０ １００ ≦ Ｌ ≦ ２００ 但し、 φ：旋回羽根のねじり角度（ｄｅｇ） Ｌ：旋回羽根の長さ（ｍｍ） （２）前記螺旋状旋回羽根が、浸漬ノズル内側流路内の
下記条件式を満足する位置に設置されていることを特徴
とする（１）記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 Ｈ ≦ ５００ 但し、Ｈ：浸漬ノズル内側の吐出孔上端から螺旋状旋回
羽根下端までの距離（ｍｍ） （３）前記螺旋状旋回羽根が、不活性ガス吹き込み可能
な多孔質耐火物で形成されていることを特徴とする
（１）または（２）記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 （４）前記（３）記載の浸漬ノズルを用いて鋳型内へ溶
鋼を供給する連続鋳造方法において、該ノズル内を通過
する溶鋼中に下記条件式を満足する不活性ガス量を浸漬
ノズル内部に吹き込みながら鋳型内へ溶鋼の供給を行う
ことを特徴とする連続鋳造方法。 ２．０ ≦ Ｑ／Ｔ ≦ ３．５、且つ、１ ≦ Ｑ1 但し、Ｔ：浸漬ノズル内を通過する単位時間あたりの溶
鋼量（ｔｏｎ／ｍｉｎ） Ｑ：タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込まれる不
活性ガスの合計量（ＮＬ／ｍｉｎ） Ｑ1：浸漬ノズル内に設置された螺旋状旋回羽根表面か
ら浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に吹き込まれる不活性
ガス流量（ＮＬ／ｍｉｎ） （５）（１）〜（３）のいずれか１つに記載の浸漬ノズ
ルを用いて鋳型内へ溶鋼を供給する連続鋳造方法におい
て、鋳型内制御目標メニスカス近傍の溶鋼に電磁撹拌装
置によって電磁攪拌力を作用させることを特徴とする連
続鋳造方法。 （６）前記鋳型内制御目標メニスカス近傍の溶鋼に、電
磁攪拌装置によって電磁攪拌力を作用させることを特徴
とする（４）記載の連続鋳造方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明者らは鋳型内流動を適正に
制御するための旋回羽根形状および浸漬ノズル内側流路
内の設置位置について数多くの検討を行った。図２に旋
回羽根の模式図を示す。旋回羽根の形状を決定するの
は、羽根のねじり角度φと羽根の長さＬである。図３に
水モデル試験における旋回羽根のねじり角度φ及び羽根
長さＬと偏流度の関係を示す。このときの浸漬ノズル内
側流路内の旋回羽根設置位置は、Ｈ＝４００ｍｍ、鋳造
条件Ｑ／Ｔ＝３．０であった。但し、Ｑ：タンデッシュ
−鋳型間で溶鋼中に吹込まれる不活性ガスの合計量（Ｎ
Ｌ／ｍｉｎ）Ｔ：浸漬ノズル内を通過する単位時間あた
りの溶鋼量（ｔｏｎ／ｍｉｎ）図４に鋳型内で偏流が発
生した場合の流動模式図を示す。図３中に示す偏流度と
は、図４における鋳型の左右短辺の盛り上がり高さの差
を指標化した値である。浸漬ノズル左右の吐出孔から鋳
型内に吐出される溶鋼吐出流は、左右の吐出流に流速差
が存在すると、図４に示すように短辺の湯面盛り上がり
高さに差が生じるため、その高低差を測定することで、
鋳型内の偏流度合いを定量的に指標化できる。この偏流
度を用いると、図３に示すように旋回羽根のねじり角度
φと長さＬには適正範囲の存在することが分かる。ねじ
り角度が大きい場合、浸漬ノズル内側流路内を通過する
溶鋼流に過度の旋回運動を与えてしまうため、該流路内
の流れがノズルの中心に集まって縮流し、縮流した流れ
は浸漬ノズルの左右吐出孔のどちらかから選択的に吐出
する傾向があるため、鋳型内での偏流を助長してしま
う。逆にねじり角度が小さい場合は、浸漬ノズル内側流
路内を通過する溶鋼に十分な旋回運動を与えることがで
きないため、ノズル吐出孔断面の流速分布が不均一とな
る。その結果、ノズル吐出孔上部に負圧領域が発生し
て、当該部にアルミナ等が付着するため、左右の吐出流
速差が発生し、鋳型内で偏流を引き起こしてしまう。
制御するための旋回羽根形状および浸漬ノズル内側流路
内の設置位置について数多くの検討を行った。図２に旋
回羽根の模式図を示す。旋回羽根の形状を決定するの
は、羽根のねじり角度φと羽根の長さＬである。図３に
水モデル試験における旋回羽根のねじり角度φ及び羽根
長さＬと偏流度の関係を示す。このときの浸漬ノズル内
側流路内の旋回羽根設置位置は、Ｈ＝４００ｍｍ、鋳造
条件Ｑ／Ｔ＝３．０であった。但し、Ｑ：タンデッシュ
−鋳型間で溶鋼中に吹込まれる不活性ガスの合計量（Ｎ
Ｌ／ｍｉｎ）Ｔ：浸漬ノズル内を通過する単位時間あた
りの溶鋼量（ｔｏｎ／ｍｉｎ）図４に鋳型内で偏流が発
生した場合の流動模式図を示す。図３中に示す偏流度と
は、図４における鋳型の左右短辺の盛り上がり高さの差
を指標化した値である。浸漬ノズル左右の吐出孔から鋳
型内に吐出される溶鋼吐出流は、左右の吐出流に流速差
が存在すると、図４に示すように短辺の湯面盛り上がり
高さに差が生じるため、その高低差を測定することで、
鋳型内の偏流度合いを定量的に指標化できる。この偏流
度を用いると、図３に示すように旋回羽根のねじり角度
φと長さＬには適正範囲の存在することが分かる。ねじ
り角度が大きい場合、浸漬ノズル内側流路内を通過する
溶鋼流に過度の旋回運動を与えてしまうため、該流路内
の流れがノズルの中心に集まって縮流し、縮流した流れ
は浸漬ノズルの左右吐出孔のどちらかから選択的に吐出
する傾向があるため、鋳型内での偏流を助長してしま
う。逆にねじり角度が小さい場合は、浸漬ノズル内側流
路内を通過する溶鋼に十分な旋回運動を与えることがで
きないため、ノズル吐出孔断面の流速分布が不均一とな
る。その結果、ノズル吐出孔上部に負圧領域が発生し
て、当該部にアルミナ等が付着するため、左右の吐出流
速差が発生し、鋳型内で偏流を引き起こしてしまう。
【００１５】また、旋回羽根のねじり角度が一定の場合
でも、該羽根の長さによって偏流度は異なってくる。こ
れはねじり角度の場合と同じように、羽根が短すぎる
と、浸漬ノズル内側流路内を通過する溶鋼流に過度の旋
回運動を付与してしまい、長すぎると、十分な旋回運動
が付与できない結果、鋳型内で偏流を引き起こしてしま
うためである。本発明者らは、図３に示すように水モデ
ル試験の結果から鋳型内での偏流現象を抑制するための
最適な旋回羽根の形状（羽根のねじり角度φ、長さＬ）
は、φ≦１２０°、且つ１００≦Ｌ≦２００の範囲であ
ることを突き止めた。なお、図３に示す偏流度の許容範
囲は、長期間の製品成績と偏流度の関係をまとめた結
果、得られた独自の評価基準であり、偏流度が１以下で
あれば、パウダー巻き込みによる製品品質への影響がな
くなり、高品位な鋳片が得られる。
でも、該羽根の長さによって偏流度は異なってくる。こ
れはねじり角度の場合と同じように、羽根が短すぎる
と、浸漬ノズル内側流路内を通過する溶鋼流に過度の旋
回運動を付与してしまい、長すぎると、十分な旋回運動
が付与できない結果、鋳型内で偏流を引き起こしてしま
うためである。本発明者らは、図３に示すように水モデ
ル試験の結果から鋳型内での偏流現象を抑制するための
最適な旋回羽根の形状（羽根のねじり角度φ、長さＬ）
は、φ≦１２０°、且つ１００≦Ｌ≦２００の範囲であ
ることを突き止めた。なお、図３に示す偏流度の許容範
囲は、長期間の製品成績と偏流度の関係をまとめた結
果、得られた独自の評価基準であり、偏流度が１以下で
あれば、パウダー巻き込みによる製品品質への影響がな
くなり、高品位な鋳片が得られる。
【００１６】図５に浸漬ノズル内側流路内に設置された
旋回羽根の模式図を示す。また、図６に水モデル試験に
より求めた浸漬ノズル内側流路内の旋回羽根設置位置と
偏流度との関係を示す。このときの旋回羽根の形状はφ
＝９０°、Ｌ＝１５０ｍｍで、鋳造条件Ｑ／Ｔ＝３．０
であった。図６より、浸漬ノズル内径の吐出上端から旋
回羽根下端までの距離を４００ｍｍ以内となるように該
旋回羽根を設置することで鋳型内の偏流度を抑制できる
ことが分かった。これは、旋回羽根を出た溶鋼流が吐出
孔を出るまでの距離が長い場合、付与された旋回運動が
持続できないためである。以上により、旋回羽根の形状
と浸漬ノズル内の設置位置を前記範囲内とすることで偏
流を抑制し、旋回羽根の効果を最大限に引き出せること
が可能となる。
旋回羽根の模式図を示す。また、図６に水モデル試験に
より求めた浸漬ノズル内側流路内の旋回羽根設置位置と
偏流度との関係を示す。このときの旋回羽根の形状はφ
＝９０°、Ｌ＝１５０ｍｍで、鋳造条件Ｑ／Ｔ＝３．０
であった。図６より、浸漬ノズル内径の吐出上端から旋
回羽根下端までの距離を４００ｍｍ以内となるように該
旋回羽根を設置することで鋳型内の偏流度を抑制できる
ことが分かった。これは、旋回羽根を出た溶鋼流が吐出
孔を出るまでの距離が長い場合、付与された旋回運動が
持続できないためである。以上により、旋回羽根の形状
と浸漬ノズル内の設置位置を前記範囲内とすることで偏
流を抑制し、旋回羽根の効果を最大限に引き出せること
が可能となる。
【００１７】次に、本発明者らは旋回羽根へのアルミナ
付着を防止するための様々な検討を行った。旋回羽根へ
のアルミナ付着を防止するため、アルミナの付着し難い
レスカーボン系やジルコニア−ライム系の材質で旋回羽
根を形成し、鋳造試験において検証したが、確実な効果
はなく、連々鋳回数を高位とするまでには至らなかっ
た。また、旋回羽根を形成する耐火物厚みの薄肉化も検
討した。しかし、厚みが薄くなってもアルミナは付着す
るため、薄肉化の効果で閉塞までの時間が長くなった
分、鋳造続行可能時間は延長できたが、依然として満足
できるものではなかった。
付着を防止するための様々な検討を行った。旋回羽根へ
のアルミナ付着を防止するため、アルミナの付着し難い
レスカーボン系やジルコニア−ライム系の材質で旋回羽
根を形成し、鋳造試験において検証したが、確実な効果
はなく、連々鋳回数を高位とするまでには至らなかっ
た。また、旋回羽根を形成する耐火物厚みの薄肉化も検
討した。しかし、厚みが薄くなってもアルミナは付着す
るため、薄肉化の効果で閉塞までの時間が長くなった
分、鋳造続行可能時間は延長できたが、依然として満足
できるものではなかった。
【００１８】そこで旋回羽根の材質を多孔質耐火物体と
し、旋回羽根の側面より配管をつなぎ、鋳造中に該羽根
表面から不活性ガスを吹き込むことを試みた。図７に不
活性ガス吹き込みの有無と連々鋳回数の関係を示す。こ
のときの旋回羽根の条件は、φ＝９０°、Ｌ＝１５０ｍ
ｍ、Ｈ＝２００ｍｍ、鋳造条件Ｑ／Ｔ＝３．０であっ
た。図より明かなように不活性ガスを吹き込むことで、
該羽根表面への異物付着を防止することが可能となり、
旋回羽根の効果を持続させて高位の連々鋳回数実現が可
能となった。
し、旋回羽根の側面より配管をつなぎ、鋳造中に該羽根
表面から不活性ガスを吹き込むことを試みた。図７に不
活性ガス吹き込みの有無と連々鋳回数の関係を示す。こ
のときの旋回羽根の条件は、φ＝９０°、Ｌ＝１５０ｍ
ｍ、Ｈ＝２００ｍｍ、鋳造条件Ｑ／Ｔ＝３．０であっ
た。図より明かなように不活性ガスを吹き込むことで、
該羽根表面への異物付着を防止することが可能となり、
旋回羽根の効果を持続させて高位の連々鋳回数実現が可
能となった。
【００１９】浸漬ノズルから鋳型内へ流入する不活性ガ
ス流量は、ノズル内側流路内のアルミナ付着防止と鋳型
メニスカスの安定及びパウダー巻き込み防止するため、
タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込む不活性ガス
流量を適正化する必要がある。図８に単位体積あたりの
溶鋼中に吹き込むガス量と偏流度の関係を示す。このと
きの旋回羽根の条件は、φ＝９０°、Ｌ＝１５０ｍｍ、
Ｈ＝２００ｍｍであった。吹き込みガス流量が多いとメ
ニスカス面での湯沸きや偏流を助長するため、偏流度は
悪化し、その結果、パウダー巻き込みの原因となってし
まう。また、吹き込みガス量が少ないと、浸漬ノズル内
壁にアルミナが付着し、鋳造の続行が不可能となる。そ
のため、パウダー巻き込み及びノズル内部へのアルミナ
付着を防止するための最適な吹き込みガス流量範囲は以
下となる。 ２．０＜Ｑ／Ｔ＜３．５、且つ、１＜Ｑ1 但し、Ｔ：浸漬ノズル内を通過する単位時間あたりの溶
鋼量（ｔｏｎ／ｍｉｎ） Ｑ：タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込まれる不
活性ガスの合計量（ＮＬ／ｍｉｎ） Ｑ1：浸漬ノズル内に設置された螺旋状旋回羽根表面か
ら浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に吹き込まれる不活性
ガス流量（ＮＬ／ｍｉｎ） Ｑ1を１以上とするのは旋回羽根表面へのアルミナ付着
を防止するための必要吹き込み流量が１ＮＬ／ｍｉｎ以
上となるためである。以上により、鋳型内に流入するガ
ス流量は適正化され、且つ、タンディッシュ−鋳型間で
溶鋼中に吹き込まれる不活性ガスの気泡は、旋回羽根に
より付与された旋回運動により微細に分断され、溶鋼と
均一に混合されて鋳型内へ流入することが可能となっ
た。
ス流量は、ノズル内側流路内のアルミナ付着防止と鋳型
メニスカスの安定及びパウダー巻き込み防止するため、
タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込む不活性ガス
流量を適正化する必要がある。図８に単位体積あたりの
溶鋼中に吹き込むガス量と偏流度の関係を示す。このと
きの旋回羽根の条件は、φ＝９０°、Ｌ＝１５０ｍｍ、
Ｈ＝２００ｍｍであった。吹き込みガス流量が多いとメ
ニスカス面での湯沸きや偏流を助長するため、偏流度は
悪化し、その結果、パウダー巻き込みの原因となってし
まう。また、吹き込みガス量が少ないと、浸漬ノズル内
壁にアルミナが付着し、鋳造の続行が不可能となる。そ
のため、パウダー巻き込み及びノズル内部へのアルミナ
付着を防止するための最適な吹き込みガス流量範囲は以
下となる。 ２．０＜Ｑ／Ｔ＜３．５、且つ、１＜Ｑ1 但し、Ｔ：浸漬ノズル内を通過する単位時間あたりの溶
鋼量（ｔｏｎ／ｍｉｎ） Ｑ：タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込まれる不
活性ガスの合計量（ＮＬ／ｍｉｎ） Ｑ1：浸漬ノズル内に設置された螺旋状旋回羽根表面か
ら浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に吹き込まれる不活性
ガス流量（ＮＬ／ｍｉｎ） Ｑ1を１以上とするのは旋回羽根表面へのアルミナ付着
を防止するための必要吹き込み流量が１ＮＬ／ｍｉｎ以
上となるためである。以上により、鋳型内に流入するガ
ス流量は適正化され、且つ、タンディッシュ−鋳型間で
溶鋼中に吹き込まれる不活性ガスの気泡は、旋回羽根に
より付与された旋回運動により微細に分断され、溶鋼と
均一に混合されて鋳型内へ流入することが可能となっ
た。
【００２０】鋳型制御目標メニスカス近傍では浸漬ノズ
ルより鋳型内に流入された気泡が浮上する課程で、その
一部がシェルにトラップされ、気泡性欠陥の原因となる
ため、それを防止する必要がある。そこで、鉄心の中心
部が少なくとも鋳型制御目標メニスカスと浸漬ノズル吐
出孔間にかかる電磁攪拌装置を用いて、メニスカス近傍
の溶鋼に電磁攪拌力を作用させる。これにより、浮上課
程で気泡がシェルにトラップされることが防止され、鋳
片の欠陥を減少させることが可能である。
ルより鋳型内に流入された気泡が浮上する課程で、その
一部がシェルにトラップされ、気泡性欠陥の原因となる
ため、それを防止する必要がある。そこで、鉄心の中心
部が少なくとも鋳型制御目標メニスカスと浸漬ノズル吐
出孔間にかかる電磁攪拌装置を用いて、メニスカス近傍
の溶鋼に電磁攪拌力を作用させる。これにより、浮上課
程で気泡がシェルにトラップされることが防止され、鋳
片の欠陥を減少させることが可能である。
【００２１】
【実施例】本発明を適用して実機鋳造を行った。このと
きの鋳造条件は鋳片幅１６００ｍｍ、鋳片厚み２５０ｍ
ｍ、スループット４．１ｔ／ｍｉｎで鋳造を行った。鋳
造時の羽根の条件とその品質結果を表１に試験結果を示
す。表１中の「介在物欠陥発生指数」とは過去数年間に
亘って、本発明者らが解析して経験的に求めた値であ
り、介在物指数が１以下であれば、欠陥の発生がなく高
品位であることを示す。
きの鋳造条件は鋳片幅１６００ｍｍ、鋳片厚み２５０ｍ
ｍ、スループット４．１ｔ／ｍｉｎで鋳造を行った。鋳
造時の羽根の条件とその品質結果を表１に試験結果を示
す。表１中の「介在物欠陥発生指数」とは過去数年間に
亘って、本発明者らが解析して経験的に求めた値であ
り、介在物指数が１以下であれば、欠陥の発生がなく高
品位であることを示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】従来例１では、旋回羽根のねじり角度が大
きく、羽根の長さが短かったため、浸漬ノズル内側流路
内を通過する溶鋼流に過度の旋回運動を付与してしま
い、その結果、鋳型内で偏流を発生させたため、パウダ
ーを巻き込んで介在物欠陥発生指数が悪化した。従来例
２では、旋回羽根のねじり角度が小さく、従来例１と同
様の理由で介在物欠陥発生指数が悪化した。
きく、羽根の長さが短かったため、浸漬ノズル内側流路
内を通過する溶鋼流に過度の旋回運動を付与してしま
い、その結果、鋳型内で偏流を発生させたため、パウダ
ーを巻き込んで介在物欠陥発生指数が悪化した。従来例
２では、旋回羽根のねじり角度が小さく、従来例１と同
様の理由で介在物欠陥発生指数が悪化した。
【００２４】比較例１〜４では、旋回羽根の形状（羽根
のねじり角度、羽根長さ）が最適ではなかったため、鋳
型内で偏流を発生させてパウダーを巻き込み、介在物欠
陥発生指数が悪化した。これに対して本発明の適用によ
るものは介在物欠陥の少ない高品位な鋳片を得ることが
できた。
のねじり角度、羽根長さ）が最適ではなかったため、鋳
型内で偏流を発生させてパウダーを巻き込み、介在物欠
陥発生指数が悪化した。これに対して本発明の適用によ
るものは介在物欠陥の少ない高品位な鋳片を得ることが
できた。
【００２５】
【発明の効果】本発明により、浸漬ノズル内側流路内に
螺旋状旋回羽根を適用することで鋳型内流動およびメニ
スカスの安定化を実現し、また、その寿命を飛躍的に向
上させることが可能となった結果、鋳造を中断すること
なく、高位の連々鋳回数と高品質な鋳片を得ることがで
きる。
螺旋状旋回羽根を適用することで鋳型内流動およびメニ
スカスの安定化を実現し、また、その寿命を飛躍的に向
上させることが可能となった結果、鋳造を中断すること
なく、高位の連々鋳回数と高品質な鋳片を得ることがで
きる。
【図１】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。
概略側面図。
【図２】旋回羽根の形状を示す概要図であり、（ａ）は
上面図、（ｂ）は側面図。
上面図、（ｂ）は側面図。
【図３】各種旋回羽根の形状と偏流度の関係を示す図。
【図４】連続鋳造鋳型内における溶鋼の流動が偏流した
場合の状況を示す概略側面図。
場合の状況を示す概略側面図。
【図５】旋回羽根の設置位置を示す概要図。
【図６】旋回羽根の浸漬ノズル内側流路内の設置位置と
偏流度の関係を示す図。
偏流度の関係を示す図。
【図７】旋回羽根からの不活性ガス吹き込み有無と連々
鋳回数との関係を示す図。
鋳回数との関係を示す図。
【図８】タンディッシュ−鋳型間を通過する単位体積あ
たりの溶鋼中に吹き込む不活性ガス流量と偏流度との関
係を示す図。
たりの溶鋼中に吹き込む不活性ガス流量と偏流度との関
係を示す図。
１…鋳型
２…浸漬ノズル
３…吐出孔
４…吐出流
５…メニスカス
６…凝固シェル
７…上昇流
８…下降流
９…反転流
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 浅田 哲弘
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
(72)発明者 小宮 敏明
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 FB10 HA01 MB08 MB12 NB01
NC01 SA01
4E014 DB04 NA03
Claims (6)
- 【請求項１】 連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、浸漬ノ
ズル内側流路内に下記条件式を満足する螺旋状旋回羽根
を設置することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。 ６０ ≦ φ ≦ １２０ １００ ≦ Ｌ ≦ ２００ 但し、 φ：旋回羽根のねじり角度（ｄｅｇ） Ｌ：旋回羽根の長さ（ｍｍ） - 【請求項２】 前記螺旋状旋回羽根が、浸漬ノズル内側
流路内の下記条件式を満足する位置に設置されているこ
とを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。 Ｈ ≦ ５００ 但し、Ｈ：浸漬ノズル内側の吐出孔上端から螺旋状旋回
羽根下端までの距離（ｍｍ） - 【請求項３】 前記螺旋状旋回羽根が、不活性ガス吹き
込み可能な多孔質耐火物で形成されていることを特徴と
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】 請求項３記載の浸漬ノズルを用いて鋳型
内へ溶鋼を供給する連続鋳造方法において、該ノズル内
を通過する溶鋼中に下記条件式を満足する不活性ガス量
を浸漬ノズル内部に吹き込みながら鋳型内へ溶鋼の供給
を行うことを特徴とする連続鋳造方法。 ２．０≦ Ｑ／Ｔ ≦ ３．５、且つ、１ ≦ Ｑ1 但し、Ｔ：浸漬ノズル内を通過する単位時間あたりの溶
鋼量（ｔｏｎ／ｍｉｎ） Ｑ：タンディッシュ−鋳型間で溶鋼中に吹き込まれる不
活性ガスの合計量（ＮＬ／ｍｉｎ） Ｑ1：浸漬ノズル内に設置された螺旋状旋回羽根表面か
ら浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に吹き込まれる不活性
ガス流量（ＮＬ／ｍｉｎ） - 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の浸
漬ノズルを用いて鋳型内へ溶鋼を供給する連続鋳造方法
において、鋳型内制御目標メニスカス近傍の溶鋼に電磁
撹拌装置によって電磁攪拌力を作用させることを特徴と
する連続鋳造方法。 - 【請求項６】 前記鋳型内制御目標メニスカス近傍の溶
鋼に、電磁攪拌装置によって電磁攪拌力を作用させるこ
とを特徴とする請求項４記載の連続鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002142005A JP2003334639A (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 連続鋳造用浸漬ノズルとそれを用いた連続鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002142005A JP2003334639A (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 連続鋳造用浸漬ノズルとそれを用いた連続鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003334639A true JP2003334639A (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=29702438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002142005A Withdrawn JP2003334639A (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 連続鋳造用浸漬ノズルとそれを用いた連続鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003334639A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117961013A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-05-03 | 常熟中佳新材料有限公司 | 一种保温炉自除氢式铜管水平连铸石墨结晶器装置 |
-
2002
- 2002-05-16 JP JP2002142005A patent/JP2003334639A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117961013A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-05-03 | 常熟中佳新材料有限公司 | 一种保温炉自除氢式铜管水平连铸石墨结晶器装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |