JP2004344900A - 浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止して高速鋳造を可能にする浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】溶鋼１１が上から下に通過する筒状部１２と、その下部に設けられ、溶鋼１１を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口１３、１４とを有する浸漬ノズル１０において、各吐出口１３、１４の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、各吐出口１３、１４から吐出した溶鋼１１の流れを誘導可能なひさし部１５、１６が設けられ、筒状部１２の下部を除く部分の内径Ｄ１と各吐出口１３、１４間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である。また連続鋳造方法は、この浸漬ノズル１０を介して、鋳型４１内に溶鋼１１を注湯し凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型４１から引き抜く。
【選択図】 図１
【解決手段】溶鋼１１が上から下に通過する筒状部１２と、その下部に設けられ、溶鋼１１を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口１３、１４とを有する浸漬ノズル１０において、各吐出口１３、１４の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、各吐出口１３、１４から吐出した溶鋼１１の流れを誘導可能なひさし部１５、１６が設けられ、筒状部１２の下部を除く部分の内径Ｄ１と各吐出口１３、１４間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である。また連続鋳造方法は、この浸漬ノズル１０を介して、鋳型４１内に溶鋼１１を注湯し凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型４１から引き抜く。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造において溶融金属を鋳型に注入するための浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法に関し、詳しくは浸漬ノズルの吐出口から鋳型内に放出される溶鋼流を緩慢で均一な流れにし、溶鋼流に随伴する気泡や介在物の深部への侵入を抑制して、高速鋳造を可能にすることができる浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続鋳造において、溶融金属を鋳型に注湯する際、鋳型内に吐出する溶鋼の流れを緩慢かつ均一にする浸漬ノズル（連続鋳造用浸漬ノズルとも言う）として、以下のものが開示されている。
例えば、特許文献１に開示された浸漬ノズルは、浸漬ノズルの左右に上下一対の吐出口をそれぞれ設け、しかも上下の吐出口間の距離Ｄを、Ｄ＜Ｌ−Ｚ−６４Ｙ−３７０としたものである。ここで、Ｌはモールド長さ、Ｙはスループット、Ｚはモールド上端からメニスカスに至るまでの距離である。
この式は、パウダーの巻き込みを防止するため、吐出口の上端からメニスカスに至るまでの距離Ｘを設定した式、即ちＸ＞８０（０．８Ｙ−１）と、ブレークアウトの発生を防止するための式、即ちＤ＜Ｌ−（Ｘ＋Ｚ＋４５０）に基づいて求めた式である。
また、特許文献２に開示された浸漬ノズルは、吐出口を側方に長めに突出させて、この突出口にＣａＯを主成分とした格子状、棒状等のＣａＯ含有体を取付け、清浄鋼を鋳造できるものである。
そして、特許文献３に開示された浸漬ノズルは、この浸漬ノズルの下部に、側面に複数の小径の吐出口が形成された拡径したボックスが設けられたもので、各吐出口から溶鋼を吐出させることで、吐出流を分散させて溶鋼の流速を低減するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１８７２４０号公報
【特許文献２】
実開昭６３−８５３５８号公報
【特許文献３】
実開昭６０−７１４６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の浸漬ノズルは、吐出口を、横長かつ高さ方向に２孔に限定しているため、２孔の間隔が近い場合には、吐出口から出た後の流れが合流し、溶鋼を２孔から分散させて吐出させた効果が無くなる。一方、２孔の間隔が広い場合には、溶鋼の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口を通過する流量のバランスが崩れ、即ち下側の吐出口からの流量が大きくなって、吐出流速が大きくなるため、溶鋼を２孔から分散させて吐出させた効果が小さくなる。
このため、溶鋼の流れを、緩慢かつ均一にできず、耐火物との反応生成物や溶鋼中の酸化物である介在物が鋳片の深部に侵入し、鋳片の品質を悪くしていた。
【０００５】
また、特許文献２の浸漬ノズルは、吐出口を側方に延長することで、吐出する溶鋼の流れの方向を定めることができるが、その傾斜角度が下向きであれば、溶鋼の流れによって介在物を鋳型内深くまで持ち込み、浮上させることができなくなるため、清浄鋼を得ることができない。一方、その傾斜角度が上向きであれば、上向き流の流速を低減できず、その流れに伴ってパウダーを巻き込むため、やはり清浄鋼を得ることができない。また、吐出流速を低減して、介在物、パウダーの巻き込みを防止するためには、格子あるいは棒の隙間の流路を適度な大きさに設定する必要があるが、その部分については規定されていない。そして、ＣａＯは、溶鋼中のＡｌ２ Ｏ３ などの酸化物と反応し溶損して次第に失われるため、ＣａＯを主成分としたのみでは、鋳造時間全体にわたって本構造の効果を持続することは困難である。
【０００６】
特許文献３の浸漬ノズルでは、溶鋼の落下力が細孔に直接作用するため、吐出部から吐出する溶鋼の流れを緩慢かつ均一にできない。また、下部に設けられた吐出口によって下向き流が形成されるため、下降流が強くなり、気泡や介在物が鋳片の深部に侵入し、集積して内部表層欠陥の要因になる。
特に、主吐出口の外側に空間部を設け、更に外側に複数の小径の吐出口が配置されているため、構造が複雑になり、製造コストが高くなる。なお、ボックスの周辺部に形成された吐出口から吐出する溶鋼流になる程、その流れを拘束することが困難であるため、吐出した溶鋼流が放射状に拡散する。一方、ボックスの中央部に形成された吐出口から吐出する溶鋼流は、ボックスの周辺部から吐出する溶鋼流によって拘束される。このため、各吐出口からの溶鋼流速が、中央部で強く、外周部で弱くなり、各吐出口から吐出する溶鋼流を適正な均一流速にすることができず、しかも複数の吐出口で均一な流速分布を形成できないなどの問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止して高速鋳造を可能にする浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る浸漬ノズルは、溶鋼が上から下に通過する筒状部と、該筒状部の下部に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口とを有する浸漬ノズルにおいて、
前記各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、前記各吐出口から吐出した前記溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられ、前記筒状部の下部を除く部分の内径Ｄ１と前記各吐出口間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である。
このように、各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、ひさし部が設けられているので、下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制できる。
また、筒状部の下部を除く部分の内径Ｄ１と各吐出部間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１を０．８〜１．２に設定するので、浸漬ノズルの形状を複雑化することなく単純化できる。
【０００８】
ここで、内径Ｄ１と間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８より小さくなる場合、内径Ｄ１に対して間隔Ｄ２が小さくなり過ぎるため、筒状部内に落下した溶鋼の落下力が吐出口に直接作用し、下降流の形成が抑制できず、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入する。一方、内径Ｄ１と間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が１．２より大きくなる場合、内径Ｄ１に対して間隔Ｄ２が大きくなり過ぎるため、浸漬ノズルの形状が複雑になり、強度の低下や耐火物コストの上昇を招く。
以上のことから、浸漬ノズルの形状を単純化でき、しかも気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを防止するため、内径Ｄ１と間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１を、好ましくは０．８５〜１．１５、更には０．９〜１．１にすることが好ましい。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係る浸漬ノズルは、第１の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記ひさし部の突出長さＬ１と前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１が０．５〜２であって、前記ひさし部の幅Ｗと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１が１〜３である。
このように、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１、及びひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１をそれぞれ設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
【００１０】
ここで、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１が大きい程、下降流の形成を抑制する効果が大きくなるが、比Ｌ１／Ｄ１が２を超える場合、ひさし部の先端から例えば鋳型の短辺部材までの距離が小さくなり過ぎ、短辺部材への衝突流速が上昇して下降流速が上昇し、下降流の形成を抑制できない。一方、比Ｌ１／Ｄ１が０．５より小さい場合、ひさし部による下降流の形成を抑制する効果が小さくなる。
以上のことから、ひさし部による下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止するためには、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１を、好ましくは０．８〜１．７、更には１〜１．５に設定することが好ましい。
【００１１】
また、ひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１が大きい程、下降流の形成を抑制する効果が大きくなるが、比Ｗ／Ｄ１が３を超える場合、ひさし部の両側端から例えば鋳型の長辺部材までの距離が小さくなり過ぎ、長辺部材への衝突流速が上昇して下降流速が上昇し、下降流の形成を抑制できない。一方、比Ｗ／Ｄ１が１より小さい場合、ひさし部による下降流の形成を抑制する効果が小さくなる。
以上のことから、ひさし部による下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止するためには、ひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１を、好ましくは１．１〜２．５、更には１．２〜２に設定することが好ましい。
【００１２】
前記目的に沿う第３の発明に係る浸漬ノズルは、第１及び第２の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記吐出口の基端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１が１〜２である。
このように、吐出口の基端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
ここで、流路長さＬ２と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１が大きい程、下降流の形成を抑制する効果が大きくなるが、比Ｌ２／Ｄ１が２を超える場合、ひさし部の先端から例えば鋳型の短辺部材までの距離が小さくなり過ぎ、短辺部材への衝突流速が上昇して下降流速が上昇し、下降流の形成を抑制できない。一方、比Ｌ２／Ｄ１が１より小さい場合、ひさし部による下降流の形成を抑制する効果が小さくなる。
以上のことから、ひさし部による下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止するためには、流路長さＬ２と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１を、好ましくは１．２〜１．８、更には１．３〜１．７に設定することが好ましい。
【００１３】
前記目的に沿う第４の発明に係る浸漬ノズルは、第１及び第２の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記各吐出口には、前記溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられている。
このように、各吐出口には、溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられているので、複数の小孔によって吐出流を広範囲に分散することができ、吐出する溶鋼の低流速化を図ることができる。
【００１４】
前記目的に沿う第５の発明に係る浸漬ノズルは、第４の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の前端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１が１〜２である。
このように、吐出部の前端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
ここで、流路長さＬ３と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１が大きい程、下降流の形成を抑制する効果が大きくなるが、比Ｌ３／Ｄ１が２を超える場合、ひさし部の先端から例えば鋳型の短辺部材までの距離が小さくなり過ぎ、短辺部材への衝突流速が上昇して下降流速が上昇し、下降流の形成を抑制できない。一方、比Ｌ３／Ｄ１が１より小さい場合、ひさし部による下降流の形成を抑制する効果が小さくなる。
以上のことから、ひさし部による下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止するためには、流路長さＬ３と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１を、好ましくは１．２〜１．８、更には１．３〜１．７に設定することが好ましい。
【００１５】
前記目的に沿う第６の発明に係る浸漬ノズルは、第４及び第５の発明に係る浸漬ノズルにおいて、一方側の前記吐出口の内断面積Ｓ１と、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が１〜６．５である。
このように、一方側の吐出口の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を設定するので、各小孔から吐出する溶鋼の流速を均一にでき、しかも吐出した溶鋼が鋳型内壁に衝突して形成される反転流の悪影響を抑制できる。
ここで、内断面積Ｓ１と総断面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２が６．５を超える場合、小孔から吐出する溶鋼の流れが十分拡散せず、一部で吸い込み流を生じるなど、均一な流速を得ることができない。一方、比Ｓ１／Ｓ２が１より小さい場合、小孔からの溶鋼流が合体して吐出流が強くなり過ぎ、反転流の悪影響が発生する。
以上のことから、均一な流速を得ることができ、しかも反転流の悪影響を抑制、更には防止するためには、内断面積Ｓ１と総断面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２を、好ましくは２〜５．５、更には３〜５に設定することが好ましい。
【００１６】
前記目的に沿う第７の発明に係る浸漬ノズルは、第４〜第６の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記小孔の内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜８である。
このように、小孔の内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄを設定するので、小孔による圧損を増加させて溶鋼の流速を低減でき、更に溶鋼の二次メニスカス位置（筒状部内の溶鋼の湯面位置）を上昇できるため、吐出部の上端部と下端部との間の溶鋼の圧力差を小さくでき、溶鋼の流量を吐出部の高さ方向に均一にできる。
【００１７】
ここで、小孔の内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが８を超える場合、筒状部の内径Ｄ１に対して小孔の内径ｄが小さくなり過ぎるため、溶鋼中の介在物の付着により各小孔に閉塞を生じるか、あるいは小孔の内径ｄに対して筒状部の内径Ｄ１が大きくなり、鋳型内でのクリアランスが確保できない。一方、比Ｄ１／ｄが２より小さい場合、小孔による圧損が小さくなり、流速低減効果を得ることができなくなる。
以上のことから、各小孔に閉塞を生じさせることなく、鋳型内でのクリアランスを確保し、しかも吐出部から吐出する溶鋼の流速低減効果を得るためには、小孔の内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄを、好ましくは２〜６、更には２〜５に設定することが好ましい。
【００１８】
前記目的に沿う第８の発明に係る浸漬ノズルは、第４〜第７の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２と、前記筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２が０．５〜１．５である。
このように、複数の小孔の総断面積Ｓ２と、筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２を設定するので、複数の小孔から吐出する溶鋼の平均の吐出流速を低減し、しかもパウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さの増大を抑制、更には防止できる。
ここで、総断面積Ｓ２と内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２が１．５を超える場合、内断面積Ｓ３に対する小孔の総断面積Ｓ２が小さくなり過ぎ、複数の小孔から吐出する溶鋼の平均の吐出流速を低減することができない。一方、比Ｓ３／Ｓ２が０．５より小さい場合、内断面積Ｓ３に対する小孔の総断面積Ｓ２が大きくなり過ぎ、小孔による圧損の付与効果が減少するため、例えば吐出口を浸漬深さの浅い位置あるいは深い位置に設ける必要性が生じ、パウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さの増大の起因となる。
以上のことから、複数の小孔から吐出する溶鋼の平均の吐出流速を低減し、しかもパウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さの増大を抑制、更には防止するためには、総断面積Ｓ２と内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２を、好ましくは０．７〜１．３、更には０．８〜１．２に設定することが好ましい。
【００１９】
前記目的に沿う第９の発明に係る浸漬ノズルは、第４〜第８の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記吐出部はドロマイトを主体とする耐火物で構成されている。ここで、ドロマイトとは、ＣａＯ成分とＭｇＯ成分を含有するものであり、溶鋼中のＡｌが酸化することで生成するＡｌ２ Ｏ３ や、溶鋼中に含まれるＡｌ２ Ｏ３ が、その表面に付着した場合、ＣａＯ成分とＡｌ２ Ｏ３ とが反応して低融点の化合物、即ちＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相を形成できるものである。
これにより、例えば小孔にＡｌ２ Ｏ３ が付着しても、小孔の内側面（溶鋼接触面、稼働面とも言う）にＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相が形成され、これが小孔を流れる溶鋼によって下流側へ流されるので、アルミナ系介在物による小孔の孔詰まりを防止できる。
【００２０】
前記目的に沿う第１０の発明に係る浸漬ノズルは、第４〜第８の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記吐出部は炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量が１質量％以下の耐火物で構成されている。
このように、吐出部の耐火物中の炭素成分及び珪素成分（例えばＳｉＯ２ ）のいずれか一方又は双方の含有量を１質量％以下にするので、炭素成分や珪素成分が反応して溶鋼中のＡｌを酸化させることを防止でき、例えば浸漬ノズルの内面への網目状のＡｌ２ Ｏ３ の析出を抑制できる。
ここで、各成分が１質量％を超える場合、溶鋼中のＡｌと反応して稼働面でＡｌ２ Ｏ３ が生成し、稼働面においてアルミナ系介在物として付着、堆積が生じ易くなる。
【００２１】
前記目的に沿う第１１の発明に係る浸漬ノズルは、第１〜第１０の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の下部を除く部分には、縮径部が設けられている。
このように、筒状部の下部を除く部分に縮径部を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を縮径部で吸収できる。
【００２２】
前記目的に沿う第１２の発明に係る浸漬ノズルは、第１〜第１１の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の下部を除く部分には、前記溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられている。
このように、筒状部の下部を除く部分に複数の貫通孔を備えた整流部材を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を整流部材で吸収でき、しかも整流部材の各貫通孔によって整流部材を通過する溶鋼の落下流を均一化できる。
【００２３】
前記目的に沿う第１３の発明に係る連続鋳造方法は、溶鋼が上から下に通過する筒状部の内径Ｄ１と、該筒状部の下部に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２であり、しかも前記各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方に、前記各吐出口から吐出した前記溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられた浸漬ノズルを介して、鋳型内に前記溶鋼を注湯し、該溶鋼を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で前記鋳型から引き抜く。
このように、上記した構成の浸漬ノズルを使用して、鋳型に溶鋼を注湯することにより、鋳型内に形成される吐出口からの溶鋼の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできるので、筒状部との反応生成物や溶鋼中の酸化物である介在物が鋳片の深部に侵入するのを抑制できる。
ここで、鋳造速度を０．６ｍ／ｍｉｎ以上にすることにより、鋳片の表層や内部欠陥の無い鋳片を製造できるが、生産性をより高め、鋳片を高温度で加熱炉などの後工程に供給して熱エネルギーを有効に活用するには、鋳造速度を０．８ｍ／ｍｉｎ以上にすることが好ましく、更には１．０ｍ／ｍｉｎ以上にすることが好ましい。一方、上限値については規定していないが、溶鋼の凝固を行う例えば連続鋳造設備の冷却能力を考慮すれば、例えば２．３ｍ／ｍｉｎ以下の鋳造速度で鋳造するのが良い。
【００２４】
前記目的に沿う第１４の発明に係る連続鋳造方法は、第１３の発明に係る連続鋳造方法において、前記ひさし部の傾斜角度を水平状態に対して上向き１０度から下向き３５度の範囲に設定し、前記吐出口をメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲で前記鋳型中の前記溶鋼に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎにする。
このように、ひさし部の傾斜角度、及び鋳型内の溶鋼への浸漬ノズルの浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量を規定することで、各吐出口から吐出する溶鋼の上向き流及び下向き流の速度を抑制することができ、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片深部への侵入を抑制することができる。しかも、溶鋼の吐出流の偏流が無いので、例えばひさし部の傾斜角度を従来よりも広い範囲に設定でき、同時に浸漬深さをメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲にして、安定した高速鋳造が可能になる。
【００２５】
ここで、ひさし部の傾斜角度が水平位置に対して上向き１０度を超える場合、上向き流による湯面の変動やパウダーの巻き込みを生じる。一方、ひさし部の傾斜角度が水平位置に対して下向き３５度を超える場合、下向き流が強くなり、この下向き流に随伴する介在物や気泡が鋳片の深部に侵入し、鋳片の内部欠陥の要因になり、高品質の鋳片を製造できない。
以上のことから、高品質の鋳片を製造するためには、ひさし部の傾斜角度を、水平位置に対して上向き５度から下向き２０度の範囲とすることが好ましく、更には水平位置に対して上向き５度から下向き１５度の範囲とすることが好ましい。
【００２６】
また、例えば、浸漬ノズルの吐出口の上端部の浸漬深さが１５０ｍｍより浅くなる場合、各吐出口から吐出する溶鋼の上向き流が湯面に作用し、湯面変動やパウダーの巻き込みの原因になる。一方、浸漬深さが３５０ｍｍを超える場合、溶鋼の下向き流が強くなり、気泡や介在物を鋳片の深部に随伴し、その浮上を阻害して鋳片の内部の品質が低下する。
以上のことから、高品質の鋳片を製造するためには、浸漬ノズルの吐出口の上端部の浸漬深さを２００〜３００ｍｍとすることが好ましく、更には２００〜２５０ｍｍとすることが好ましい。
【００２７】
そして、アルゴンガス（Ａｒガスとも言う）の吹き込み量が０．２ＮＬ／ｍｉｎより少なくなれば、Ａｒガス気泡による浸漬ノズルの閉鎖防止効果が減少し、かつＡｒガス気泡による介在物の浮上促進効果が減少する。一方、吹き込み量が２０ＮＬ／ｍｉｎより多くなると、浸漬ノズルの閉鎖防止効果を良好にできるが、Ａｒガス気泡の増加による湯面の変動やパウダーの巻き込み、凝固殻への気泡の捕捉、鋳片内部への気泡の侵入などの問題が発生し、鋳片の品質低下を招く恐れがある。
以上のことから、Ａｒガスの吹き込み量を、好ましくは０．２〜１０ＮＬ／ｍｉｎ、より好ましくは０．２〜５ＮＬ／ｍｉｎに設定することで、Ａｒガスの気泡の浮上力を活用し、浸漬ノズルの含有成分であるＣａＯ成分と反応して生成した低融点のＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系の生成物の浮上促進を図り、清浄度の高い鋳片を製造する。
【００２８】
前記目的に沿う第１５の発明に係る連続鋳造方法は、第１３及び第１４の発明に係る連続鋳造方法において、前記ひさし部の突出長さＬ１と前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１が０．５〜２であって、前記ひさし部の幅Ｗと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１が１〜３である。
このように、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１、及びひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１をそれぞれ設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
【００２９】
前記目的に沿う第１６の発明に係る連続鋳造方法は、第１３〜第１５の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出口の基端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１が１〜２である。このように、吐出口の基端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
【００３０】
前記目的に沿う第１７の発明に係る連続鋳造方法は、第１３〜第１５の発明に係る連続鋳造方法において、前記各吐出口には、前記溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられている。
このように、各吐出口には、溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられているので、複数の小孔によって吐出流を広範囲に分散することができ、吐出する溶鋼の低流速化を図ることができる。
【００３１】
前記目的に沿う第１８の発明に係る連続鋳造方法は、第１７の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部の前端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１が１〜２である。
このように、吐出部の前端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
【００３２】
前記目的に沿う第１９の発明に係る連続鋳造方法は、第１７及び第１８の発明に係る連続鋳造方法において、一方側の前記吐出口の内断面積Ｓ１と、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が１〜６．５である。
このように、一方側の吐出口の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を設定するので、各小孔から吐出する溶鋼の流速を均一にでき、しかも反転流の悪影響を抑制できる。
【００３３】
前記目的に沿う第２０の発明に係る連続鋳造方法は、第１７〜第１９の発明に係る連続鋳造方法において、前記小孔の内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜８である。
このように、小孔の内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄを設定するので、小孔による圧損を増加させて溶鋼の流速を低減でき、更に溶鋼の二次メニスカス位置を上昇できるため、吐出部の上端部と下端部との間の溶鋼の圧力差を小さくでき、溶鋼の流量を吐出部の高さ方向に均一にできる。
【００３４】
前記目的に沿う第２１の発明に係る連続鋳造方法は、第１７〜第２０の発明に係る連続鋳造方法において、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２と、前記筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２が０．５〜１．５である。
このように、複数の小孔の総断面積Ｓ２と、筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２を設定するので、複数の小孔から吐出する溶鋼の平均の吐出流速を低減し、しかもパウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さの増大を抑制、更には防止できる。
【００３５】
前記目的に沿う第２２の発明に係る連続鋳造方法は、第１７〜第２１の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部はドロマイトを主体とする耐火物で構成されている。
これにより、例えば小孔にＡｌ２ Ｏ３ が付着しても、小孔の内側面にＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相が形成され、これが小孔を流れる溶鋼によって下流側へ流されるので、アルミナ系介在物による小孔の孔詰まりを防止できる。
【００３６】
前記目的に沿う第２３の発明に係る連続鋳造方法は、第１７〜第２１の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部は炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量が１質量％以下の耐火物で構成されている。
このように、吐出部の耐火物中の炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量を１質量％以下にするので、炭素成分や珪素成分が反応して溶鋼中のＡｌを酸化させることを防止でき、例えば浸漬ノズルの内面への網目状のＡｌ２ Ｏ３ の析出を抑制できる。
【００３７】
前記目的に沿う第２４の発明に係る連続鋳造方法は、第１３〜第２３の発明に係る連続鋳造方法において、前記筒状部の下部を除く部分には、縮径部が設けられている。
このように、筒状部の下部を除く部分に縮径部を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を縮径部で吸収できる。
【００３８】
前記目的に沿う第２５の発明に係る連続鋳造方法は、第１３〜第２４の発明に係る連続鋳造方法において、前記筒状部の下部を除く部分には、前記溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられている。
このように、筒状部の下部を除く部分に複数の貫通孔を備えた整流部材を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を整流部材で吸収でき、しかも整流部材の各貫通孔によって整流部材を通過する溶鋼の落下流を均一化できる。
【００３９】
即ち、本発明者らは、従来のように２つの孔を備えた浸漬ノズルにおいて、鋳造速度の増加に伴い、鋳型近傍の下降流の流速が増加し、気泡、介在物の侵入深さが増加することにより鋳片内部に欠陥が増加するという課題に対し、改善に取り組み、吐出流を低流速化し安定化した流れを得るためのノズル構造の検討を行った結果、本発明の浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法により低流速で均一な吐出流が得られることを確認した。
【００４０】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、平面図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第４の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、平面図、図５は同浸漬ノズルの吐出部の正面図、図６は本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図、図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第２の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第１の実施例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、図８は製造した鋳片中の気泡侵入量の説明図、図９は（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第１の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第２の実施例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、図１０は製造した鋳片中の気泡侵入量の説明図、図１１は製造した鋳片の不具合発生指数と鋳造速度との関係を示す説明図である。
【００４１】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズル（連続鋳造用浸漬ノズルとも言う）１０は、溶鋼１１が上から下に通過する筒状部１２と、筒状部１２の下部に設けられ、溶鋼１１を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口１３、１４とを有し、筒状部１２の下部を除く部分の内径Ｄ１（例えば、５０〜９０ｍｍ）と各吐出口１３、１４間の間隔（各吐出口１３、１４の基端間の間隔）Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２となったものである。以下、詳しく説明する。
【００４２】
この各吐出口１３、１４は、正面視して矩形状となったもので、筒状部１２を中心としてその両側部にそれぞれ配置され、しかも各吐出口１３、１４の上部に、筒状部１２から前方に突出した状態のひさし部１５、１６が設けられている。なお、各ひさし部１５、１６は、各吐出口１３、１４から吐出した溶鋼の流れを誘導するものである。
ここで、各ひさし部１５、１６の筒状部１２からの突出長さＬ１と、筒状部１２の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１は０．５〜２に設定され、またひさし部１５、１６の幅Ｗと筒状部１２の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１は１〜３に設定されている。なお、各吐出口１３、１４の基端、即ち筒状部１２の内側面から、ひさし部１５、１６の先端へかけての流路長さＬ２と、筒状部１２の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１は、１〜２の範囲に設定されている。
【００４３】
この各ひさし部１５、１６の傾斜角度θは、水平位置に対して上向き１０度から下向き３５度の範囲に設定されている。このように、ひさし部１５、１６の傾斜角度を変更することで、各吐出口１３、１４から吐出する溶鋼１１の流れの方向を容易に変えることができるので、溶鋼１１の流れを容易に安定化することができ、しかも鋼種や鋳造条件に適応した鋳造を行うことが可能になる。
なお、筒状部１２は、従来から使用されている浸漬ノズル用の耐火物、例えばアルミナ黒鉛質耐火物（ＡＧ）を用いて形成することができる。
【００４４】
また、図２に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る浸漬ノズル２３は、筒状部２０の下部を除く部分、即ち筒状部２０の内部に存在する溶鋼１１の湯面位置（二次メニスカス位置）２１より例えば５０〜３００ｍｍ上方の筒状部２０の内周部に、その内径Ｄ３が筒状部２０の内径Ｄ１よりも小さな縮径部２２（例えば、１／２×Ｄ１≦Ｄ３＜Ｄ１）を設けている。なお、筒状部２０は、縮径部２２を設けたこと以外、筒状部１２と略同様の構成である。
これにより、落下する溶鋼１１を縮径部２２の段差部分に衝突させ、溶鋼１１の落下エネルギーを減衰することができる。
【００４５】
また、図３に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る浸漬ノズル２６は、筒状部２４の内部に存在する溶鋼１１の湯面位置（二次メニスカス位置）２１より例えば５０〜３００ｍｍ上方の筒状部２４の内周部に、整流部材２５を設けている。
ここで、筒状部２４の内部には、内径が僅かに（例えば、５〜１０ｍｍ）縮径して段差を備える係止部２７が設けられ、この係止部２７の上面に、整流部材２５の下面を当接させて配置している。なお、筒状部２４は、係止部２７を設けたこと以外、筒状部１２と略同様の構成である。
【００４６】
この整流部材２５は、外形が円柱状に構成されたものであり、整流部材２５の軸心を中心として略等角度に設けられ、しかも整流部材２１の軸心方向に形成された溶鋼１１が通過可能な複数（例えば、４以上）の貫通孔２８が設けられている。このため、各貫通孔２８の内側面が稼働面（以下、溶鋼接触面とも言う）となる。
これにより、浸漬ノズル２６内に落下してきた溶鋼１１を、浸漬ノズル２６内の溶鋼１１の湯面に直接衝突させることなく、整流部材２５で溶鋼１１の落下エネルギーを一旦減衰した後、各貫通孔２８で分散させて更に下流側へ供給できるので、浸漬ノズル２６内の湯面の変動を抑制できる。
なお、前記した整流部材２５を、ドロマイトを主体とした耐火物で構成することが好ましく、この場合、前記したように、少なくとも筒状部２４と整流部材２５とが接する部分に、ジルコニア系のモルタルを使用する。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る浸漬ノズル（連続鋳造用浸漬ノズルとも言う）３０について説明する。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、浸漬ノズル３０は、溶鋼１１が上から下に通過する筒状部３１と、筒状部３１の下部に設けられ、溶鋼１１を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口３２、３３とを有したものである。
【００４８】
この各吐出口３２、３３は、正面視して矩形状となったもので、筒状部３１を中心としてその両側部にそれぞれ配置され、しかも各吐出口３２、３３の上部、下部、及び両側部には、筒状部３１から両側方向に突出して各吐出口３２、３３を囲んだひさし部３４、３５が設けられている。
ここで、ひさし部３４、３５の筒状部３１からの突出長さＬ１と、筒状部３１の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１は０．５〜２に設定され、またひさし部３４、３５の幅Ｗと筒状部３１の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１は１〜３に設定されている。このように、各吐出口３２、３３は、前記した大きさのひさし部３４、３５に囲まれているので、気泡の巻き込みを低減できると共に、吐出流の乱れも低減できる。
また、各ひさし部３４、３５の傾斜角度θは、水平位置に対して上向き１０度から下向き３５度の範囲に設定されている。このように、ひさし部３４、３５の傾斜角度θを変更することで、各吐出口３２、３３から吐出する溶鋼１１の流れの方向を容易に変えることができるので、溶鋼１１の流れを容易に安定化することができ、しかも鋼種や鋳造条件に適応した鋳造を行うことが可能になる。
【００４９】
図４（Ａ）、（Ｂ）、図５に示すように、各吐出口３２、３３には、実質的に同一の内径ｄを有し、溶鋼１１を吐出可能で、しかも上端部から下端部へかけて分散されて配置された複数（例えば、５〜２０個）の小孔３６が形成された吐出部３７、３８が設けられている。
ここで、筒状部３１の下部を除く部分の内径Ｄ１（例えば、５０〜９０ｍｍ）と各吐出口３２、３３間、即ち吐出部３７、３８間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１は、０．８〜１．２に設定され、また吐出部３７、３８の前端からひさし部３４、３５の先端へかけての流路長さＬ３と、筒状部３１の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１は、１〜２に設定されている。
また、一方側の吐出口３２の内断面積Ｓ１と、複数の小孔３６の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２は、１〜６．５に設定され、小孔３６の内径ｄと筒状部３１の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄは２〜８に設定され、しかも複数の小孔３６の総断面積Ｓ２と、筒状部３１の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２は０．５〜１．５に設定されている。
【００５０】
なお、各吐出部３７、３８は実質的に同一の構成であるため、以下一方側の吐出部３７についてのみ説明する。
吐出部３７は、ドロマイトを主体とした耐火物で構成されている。
この吐出部３７を構成する耐火物は、例えばＣａＯ成分の含有量Ｗ１とＭｇＯ成分の含有量Ｗ２との質量比Ｗ１／Ｗ２が０．４６〜３．０であって、しかもＭｇＯ成分が３０〜７０質量％含まれたものである。なお、この耐火物中には、炭素成分が１〜１０質量％含有されている。また、この耐火物には、ＣａＯ成分及びＭｇＯ成分を除いた残部成分の含有量Ｗ３に対するＣａＯ成分の含有量Ｗ１の質量比Ｗ１／Ｗ３が２〜３０で、特に、残部成分中のＳｉＯ２ 及びＦｅ２ Ｏ３ の各含有率がいずれも３質量％以下となるように調整されている。
【００５１】
この耐火物は、上記した組成を満足するように、ドロマイトクリンカーを骨材の一部に使用し、これに例えば粒径が０．５ｍｍ以下のＭｇＯ粒子を３〜３０質量％添加し、更に結合材として、例えばフェノール樹脂を添加して調整することができる。
そして、上記した耐火物から、複数の小孔を予め形成した吐出部を形成し、フェノール樹脂を硬化処理することにより、吐出部３７を形成することができる。
また、筒状部３１は、従来から使用されている浸漬ノズル用の耐火物、例えばアルミナ黒鉛質耐火物を用いて形成することができる。
なお、アルミナ黒鉛質耐火物とドロマイトとは反応するため、少なくとも筒状部３１と吐出部３７とが接する部分に、ジルコニア系のモルタルを使用する。なお、筒状部自体をジルコニア黒鉛質耐火物で構成することも可能である。
【００５２】
このように、吐出部３７はドロマイトを主体とする耐火物で構成されているので、複数の小孔３６へのＡｌ２ Ｏ３ の付着や堆積を、従来と比較して抑制、更には防止できる。
また、吐出部３７は、アルミナ黒鉛質耐火物又はジルコニア黒鉛質耐火物（ＺＧ）を主体とし、炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量が１質量％以下となった耐火物で構成することも可能である。
これにより、溶鋼１１を各小孔３６から吐出させ、溶鋼１１の流れを広範囲に分散させて低流速とした後、ひさし部３４、３５により各吐出口３２、３３の前方へ誘導できる。
【００５３】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法について説明する。
図６に示すように、溶鋼１１をタンディッシュ４０に入れ、更にタンディッシュ４０の下方に設けた浸漬ノズル１０を介して鋳型４１に注湯した。なお、鋳型４１は、例えば２５０ｍｍ×１０００〜１８００ｍｍの断面矩形状のものである。そして、鋳型４１による冷却と支持セグメント４２に設けた冷却水ノズルからの散水による冷却によって、凝固殻（凝固シェル）４３を生成させ、凝固殻４３の成長を促進しながら、軽圧下セグメント４４の複数の押圧ロール（図示しない）によって圧下を行い、ピンチロール４５により０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型４１から引き抜き、鋳片４６を鋳造する。
【００５４】
なお、浸漬ノズル１０は、浸漬ノズル１０の各吐出口１３、１４の上端部が、例えばメニスカス（湯面）位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲の深さで、鋳型４１中の溶鋼１１に浸漬するように配置し固定されている。また、浸漬ノズル１０中に、アルゴンガスを吹き込む場合は、タンディッシュ４０に設けられた上ノズル及びスライディングノズル（ＳＮ）プレートを介して浸漬ノズル１０に吹き込まれるアルゴンガス量、及びスリットを介して浸漬ノズル１０に吹き込まれるアルゴンガス量の総量で、例えば０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎに調整する。
【００５５】
なお、浸漬ノズル１０の代わりに、浸漬ノズル３０を使用した場合、各吐出部３７、３８の複数の小孔３６から鋳型４１内へ溶鋼１１を吐出させることで、溶鋼１１中のＡｌから生成したＡｌ２ Ｏ３ は、各小孔３６の内側面である稼動面に付着するが、付着したＡｌ２ Ｏ３ がドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応して低融点のＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相が形成され、また過剰なＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相の形成が抑えられ、しかも耐火物の消化も抑えることができる。
また、ドロマイトクリンカーの結晶粒子の粒界にＳｉＯ２ 及びＦｅ２ Ｏ３ が存在することで、ドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応して低融点の化合物を形成し、ＣａＯの移動を活発化させると共に、ＣａＯの反応性を向上させることができる。そして、稼動面側に形成されるＭｇＯリッチな層により、稼動面側の耐食性を向上できる。
これにより、溶鋼１１の吐出流を緩慢にし、かつ均一な流速分布にすることができ、湯面変動の抑制や、パウダー巻き込みの防止ができ、吐出流に随伴して鋳片の深部に侵入する気泡、介在物などに起因した鋳片の品質欠陥を防止することができる。
【００５６】
【実施例】
前記した実施の形態に係る連続鋳造方法を適用し、試験を行った結果について説明する。
図７に、鋳型４１内で形成される溶鋼の流れの状態について示す。
前記した浸漬ノズル１０のひさし部を上向きに傾斜させた第１の実施例に係る浸漬ノズル５０を使用した場合、図７（Ｃ）に示すように、鋳型４１内に形成される各吐出口５１、５２からの溶鋼１１の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼１１の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。また、発生した上向きの吐出流は、各ひさし部５３、５４に衝突し、その流速が低減される。
【００５７】
一方、筒状部５５の下部に、その軸心を下向きに傾斜させ、溶鋼１１を下斜め方向に吐出可能な各吐出口５６、５７をそれぞれ設けた第１の従来例に係る浸漬ノズル５８を使用した場合、図７（Ａ）に示すように、下向き流の流速を低減できない。これにより、強い下向き流に随伴する気泡や介在物が鋳片の深部に侵入するため、鋳片内部の気泡や介在に起因する欠陥を防止できず、鋳片の品質低下を招いたり、鋳片を安定に製造できない問題が発生する。
また、筒状部６０の下部に、その軸心を上向きに傾斜させ、溶鋼１１を上斜め方向に吐出可能な各吐出口６１、６２をそれぞれ設けた第２の従来例に係る浸漬ノズル６３を使用した場合、図７（Ｂ）に示すように、下向き流の流速を低減できるが、上向き流の流速が低減できない。このため、上向き流による湯面の変動やパウダー巻き込みが生じ、鋳片内部の気泡や介在に起因する欠陥を防止できず、鋳片の品質低下を招いたり、鋳片を安定に製造できない問題が発生する。
【００５８】
ここで、第１の従来例に係る浸漬ノズル５８、及び第１の実施例に係る浸漬ノズル５０をそれぞれ使用して製造した鋳片中に含まれる気泡侵入量の比較を、図８に示す。なお、気泡侵入量指数は、第１の従来例の浸漬ノズル５８を使用して、鋳造速度を１．０（ｍ／分）とした場合に製造した鋳片中の気泡量を１００としたものであり、その指数が高くなる程、鋳変中に多くの気泡が存在し、鋳片の品質が低下することを示している。
第１の従来例に係る浸漬ノズル５８を使用して鋳造を行った場合、鋳造速度を１．０（ｍ／分）から１．６（ｍ／分）に上昇させることで、気泡侵入量指数が１．６倍に増加する。一方、第１の実施例に係る浸漬ノズル５０を使用して鋳造を行った場合、鋳造速度が１．０（ｍ／分）のときで気泡侵入量指数は６０となり、浸漬ノズル５８と比較して大幅に低減できたことが分かる。また、鋳造速度を１．６（ｍ／分）に上昇させても、気泡侵入量指数は８０程度であり、浸漬ノズル５８と比較して約半分程度にできたことが分かる。
以上のことから、第１の実施例に係る浸漬ノズル５０を使用することで、各吐出口５１、５２からの溶鋼１１の吐出流の偏流を抑制し、更には防止して、高品質の鋳片を従来よりも高速度で鋳造できる。
【００５９】
続いて、図９（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ、前記した第１の従来例に係る浸漬ノズル５８、及び前記した浸漬ノズル３０と略同様の構成である第２の実施例に係る浸漬ノズル６５を使用した場合における鋳型４１内で形成される溶鋼１１の流れの状態について示す。
第２の実施例に係る浸漬ノズル６５を使用した場合、図９（Ｂ）に示すように、鋳型４１内に形成される各吐出口６６、６７からの溶鋼１１の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼１１の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。
一方、第１の従来例に係る浸漬ノズル５８を使用した場合、図９（Ａ）に示すように、下向き流の流速を低減できない。これにより、強い下向き流に随伴する気泡や介在物が鋳片の深部に侵入するため、鋳片内部の気泡や介在に起因する欠陥を防止できず、鋳片の品質低下を招いたり、鋳片を安定に製造できない問題が発生する。
【００６０】
ここで、第１の従来例に係る浸漬ノズル５８、及び第２の実施例に係る浸漬ノズル６５をそれぞれ使用して製造した鋳片中に含まれる気泡侵入量の比較を、図１０に示す。
第２の実施例に係る浸漬ノズル６５を使用して鋳造を行った場合、鋳造速度が１．０（ｍ／分）のときで気泡侵入量指数は４０となり、浸漬ノズル５８と比較して大幅に低減できることが分かる。また、鋳造速度を１．６（ｍ／分）に上昇させても、気泡侵入量指数は５０程度であり、高速鋳造でも高品質の鋳片を製造できることが分かる。
以上のことから、第２の実施例に係る浸漬ノズル６５を使用することで、各吐出口６６、６７からの溶鋼１１の吐出流の偏流を抑制し、更には防止して、更に高品質の鋳片を従来よりも高速度で鋳造できる。
【００６１】
続いて、図１１に、第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０の比Ｌ１／Ｄ１及び比Ｌ２／Ｄ１のみを、前記した範囲から外した実施例に係る浸漬ノズルと、前記した第１の従来例に係る浸漬ノズル５８とを使用して製造した鋳片の不具合（不良品）発生指数と鋳造速度との関係を示す。なお、鋳片の不具合発生指数とは、所定期間内に製造した鋳片（１０〜２０本の鋳片）に対する不具合の発生割合を示しており、１に近づくほど不具合が多く発生していることを示している。ここで、試験は、表１に示すように、ひさし部の傾斜角度、浸漬ノズルの浸漬深さ、及びアルゴンガス（Ａｒガス）の吹き込み量の各条件をそれぞれ変化させて行った。
【００６２】
【表１】
【００６３】
図１１に示すように、浸漬ノズルは、ひさし部の傾斜角度（上向き１０度から下向き３５度の範囲）、浸漬ノズルの浸漬深さ（１５０〜３５０ｍｍ）、及びアルゴンガス（Ａｒガス）の吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／分）の各条件を変化させても、不具合の発生率が０．３５未満となっており、高品質の鋳片を製造できることを確認できた。なお、不具合の発生率は、鋳片の引き抜き速度が０．５〜１．７（ｍｍ／分）の範囲においても殆ど変わらず、やはり高品質の鋳片を製造できることを確認できた。
【００６４】
一方、第１の従来例に係る浸漬ノズル５８は、図１１に示すように、鋳片の引き抜き速度が低速になる程、即ち０．７（ｍｍ／分）未満の場合、鋳片にヘゲ、スリバ等が発生し、鋳片表層の品質を低下させる。また、鋳片の引き抜き速度が高速になる程、即ち１．５（ｍｍ／分）を超える場合、鋳片に、気泡、介在物等の起因による内部欠陥が発生する。
従って、不具合の発生率が、実施例に係る浸漬ノズルと比較して、大幅に高くなることが分かる。
以上のことから、実施例に係る浸漬ノズルを使用することで、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止して高速鋳造を可能にできる。
【００６５】
なお、前記した第２、第３の実施の形態に係る浸漬ノズル２３、２６の比Ｌ１／Ｄ１のみを、前記した範囲から外した各浸漬ノズルでは、図１１に示した結果よりも不具合の発生率を１０％低減できた。
また、前記した第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０では、図１１に示した結果よりも不具合の発生率を２０％低減できた。
このように、吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼を鋳型内に吐出できるので、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止して高速鋳造を可能にする。
【００６６】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、各吐出口の上部のみにひさし部を設けた場合、また各吐出口の上部、下部、及び両側部に、各吐出口を囲むようにひさし部を設けた場合について説明した。しかし、ひさし部は各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方に設けられればよいため、ひさし部を各吐出口の下部のみ、又は上部及び下部のみに設けることも可能である。
そして、前記実施の形態においては、ひさし部の幅を筒状部の外径と実質的に同じにした場合について説明したが、筒状部の外径よりも側方に突出した状態で設けることも可能である。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１〜１２記載の浸漬ノズル、及び請求項１３〜２５記載の連続鋳造方法においては、鋳型内に形成される吐出口からの溶鋼の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。これにより、下向き流の減衰と均一化によって鋳片深部へ侵入する気泡や介在物を減少させることができ、鋳片の欠陥を防止できる。また、極端な上向きの吐出流の発生を抑制できるので、湯面の変動を回避してパウダーの巻き込みなどの欠陥や湯面近傍への熱供給を適正にして、安定した鋳造が可能になる。そして、鋳片の凝固殻の内側のウォッシング効果を積極的に発現して、凝固殻に捕捉される気泡や介在物を速やかに浮上させて、表層部の欠陥を減少することができる。更に、吐出流を緩慢にできるので、高速鋳造が可能になり、鋳造の生産性を向上できる。なお、ひさし部により吐出口から吐出する溶鋼の拡散を抑制して、均一な流れにすることができる。
従って、気泡や介在物欠陥を防止した高品質の鋳片を効率的、かつ経済的に安定して製造できる。
また、例えばひさし部の傾斜角度を変えることにより、溶鋼の吐出流の吐出方向（吐出角度）を容易に変更することができるので、浸漬ノズルの構造を簡素化でき、しかも従来のような例えばボックス部を設ける必要性が無くなるので、耐火物、製造の両コストを低減でき経済的である。
【００６８】
特に、請求項２記載の浸漬ノズル、及び請求項１５記載の連続鋳造方法においては、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１、及びひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１をそれぞれ設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。これにより、吐出口から吐出する溶鋼の拡散を抑制、更には防止して、更に均一な流れにすることができる。
【００６９】
請求項３記載の浸漬ノズル、及び請求項１６記載の連続鋳造方法においては、吐出口の基端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止でき、高品質の鋳変を製造できる。
【００７０】
請求項４記載の浸漬ノズル、及び請求項１７記載の連続鋳造方法においては、各吐出口に溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられているので、複数の小孔によって吐出流を広範囲に分散することができ、吐出する溶鋼の低流速化を図ることができる。これにより、吐出部から吐出する溶鋼の流れを、緩慢で、かつ偏流の無い流れにすることができる。
【００７１】
請求項５記載の浸漬ノズル、及び請求項１８記載の連続鋳造方法においては、吐出部の前端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止でき、高品質の鋳変を製造できる。
【００７２】
請求項６記載の浸漬ノズル、及び請求項１９記載の連続鋳造方法においては、一方側の吐出口の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を設定するので、各小孔から吐出する溶鋼の流速を均一にでき、しかも反転流の悪影響を抑制できる。
【００７３】
請求項７記載の浸漬ノズル、及び請求項２０記載の連続鋳造方法においては、小孔による圧損を増加させて溶鋼の流速を低減でき、更に溶鋼の二次メニスカス位置を上昇できるため、吐出部の上端部と下端部との間の溶鋼の圧力差を小さくでき、溶鋼の流量を吐出部の高さ方向に均一にできる。これにより、溶鋼の圧損の変動の解消と、吐出口からの溶鋼の吐出流の合体によって吐出流が強くなり、鋳型内壁に衝突して反転する下向き、上向きの溶鋼の流れを抑制して、気泡や介在物の深部への侵入を防止できる。
【００７４】
請求項８記載の浸漬ノズル、及び請求項２１記載の連続鋳造方法においては、複数の小孔から吐出する溶鋼の流速を低減でき、しかも、例えば、パウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さを、従来よりも浅くできるので、気泡欠陥や介在物欠陥を防止した高品質の鋳片を製造できる。
【００７５】
請求項９記載の浸漬ノズル、及び請求項２２記載の連続鋳造方法においては、吐出部の材質がドロマイトを主体としているので、例えば貫通孔にＡｌ２ Ｏ３ が付着しても、貫通孔の内側面にＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相が形成され、これが貫通孔を流れる溶鋼によって下流側へ流されるので、従来のようなアルミナ系介在物による小孔の孔詰まりを防止でき、製造する鋳片の品質を向上できる。
【００７６】
請求項１０記載の浸漬ノズル、及び請求項２３記載の連続鋳造方法においては、吐出部の炭素成分や珪素成分が反応して溶鋼中のＡｌを酸化させることを防止でき、例えば浸漬ノズルの内面への網目状のＡｌ２ Ｏ３ の析出を抑制できるので、鋳型内の溶鋼の流れを更に緩慢、かつ均一な流れにできる。
【００７７】
請求項１１記載の浸漬ノズル、及び請求項２４記載の連続鋳造方法においては、筒状部の下部を除く部分に縮径部を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を縮径部で吸収でき、従来発生していた吐出流の偏流を抑制でき、良好な品質を備えた鋳片を製造できる。
【００７８】
請求項１２記載の浸漬ノズル、及び請求項２５記載の連続鋳造方法においては、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を整流部材で吸収でき、しかも整流部材の各貫通孔によって整流部材を通過する溶鋼の落下流を均一化できるので、従来発生していた吐出流の偏流を更に抑制でき、良好な品質を備えた鋳片を製造できる。
【００７９】
請求項１４記載の連続鋳造方法においては、ひさし部の傾斜角度、及び鋳型内の溶鋼への浸漬ノズルの浸漬深さを規定することで、吐出口から吐出する溶鋼の上向き流及び下向き流の速度を抑制することができるので、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片深部への侵入を抑制することができ、高品質の鋳片を製造できる。しかも、溶鋼の吐出流の偏流が無いので、例えばひさし部の傾斜角度を従来よりも広い範囲に設定でき、同時に浸漬深さをメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲にして、安定した高速鋳造が可能になり、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第４の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、平面図である。
【図５】同浸漬ノズルの吐出部の正面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第２の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第１の実施例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図である。
【図８】製造した鋳片中の気泡侵入量の説明図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第１の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第２の実施例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図である。
【図１０】製造した鋳片中の気泡侵入量の説明図である。
【図１１】製造した鋳片の不具合発生指数と鋳造速度との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：浸漬ノズル、１１：溶鋼、１２：筒状部、１３、１４：吐出口、１５、１６：ひさし部、２０：筒状部、２１：湯面位置、２２：縮径部、２３：浸漬ノズル、２４：筒状部、２５：整流部材、２６：浸漬ノズル、２７：係止部、２８：貫通孔、３０：浸漬ノズル、３１：筒状部、３２、３３：吐出口、３４、３５：ひさし部、３６：小孔、３７、３８：吐出部、４０：タンディッシュ、４１：鋳型、４２：支持セグメント、４３：凝固殻、４４：軽圧下セグメント、４５：ピンチロール、４６：鋳片、５０：浸漬ノズル、５１、５２：吐出口、５３、５４：ひさし部、５５：筒状部、５６、５７：吐出口、５８：浸漬ノズル、６０：筒状部、６１、６２：吐出口、６３、６５：浸漬ノズル、６６、６７：吐出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造において溶融金属を鋳型に注入するための浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法に関し、詳しくは浸漬ノズルの吐出口から鋳型内に放出される溶鋼流を緩慢で均一な流れにし、溶鋼流に随伴する気泡や介在物の深部への侵入を抑制して、高速鋳造を可能にすることができる浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続鋳造において、溶融金属を鋳型に注湯する際、鋳型内に吐出する溶鋼の流れを緩慢かつ均一にする浸漬ノズル（連続鋳造用浸漬ノズルとも言う）として、以下のものが開示されている。
例えば、特許文献１に開示された浸漬ノズルは、浸漬ノズルの左右に上下一対の吐出口をそれぞれ設け、しかも上下の吐出口間の距離Ｄを、Ｄ＜Ｌ−Ｚ−６４Ｙ−３７０としたものである。ここで、Ｌはモールド長さ、Ｙはスループット、Ｚはモールド上端からメニスカスに至るまでの距離である。
この式は、パウダーの巻き込みを防止するため、吐出口の上端からメニスカスに至るまでの距離Ｘを設定した式、即ちＸ＞８０（０．８Ｙ−１）と、ブレークアウトの発生を防止するための式、即ちＤ＜Ｌ−（Ｘ＋Ｚ＋４５０）に基づいて求めた式である。
また、特許文献２に開示された浸漬ノズルは、吐出口を側方に長めに突出させて、この突出口にＣａＯを主成分とした格子状、棒状等のＣａＯ含有体を取付け、清浄鋼を鋳造できるものである。
そして、特許文献３に開示された浸漬ノズルは、この浸漬ノズルの下部に、側面に複数の小径の吐出口が形成された拡径したボックスが設けられたもので、各吐出口から溶鋼を吐出させることで、吐出流を分散させて溶鋼の流速を低減するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１８７２４０号公報
【特許文献２】
実開昭６３−８５３５８号公報
【特許文献３】
実開昭６０−７１４６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の浸漬ノズルは、吐出口を、横長かつ高さ方向に２孔に限定しているため、２孔の間隔が近い場合には、吐出口から出た後の流れが合流し、溶鋼を２孔から分散させて吐出させた効果が無くなる。一方、２孔の間隔が広い場合には、溶鋼の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口を通過する流量のバランスが崩れ、即ち下側の吐出口からの流量が大きくなって、吐出流速が大きくなるため、溶鋼を２孔から分散させて吐出させた効果が小さくなる。
このため、溶鋼の流れを、緩慢かつ均一にできず、耐火物との反応生成物や溶鋼中の酸化物である介在物が鋳片の深部に侵入し、鋳片の品質を悪くしていた。
【０００５】
また、特許文献２の浸漬ノズルは、吐出口を側方に延長することで、吐出する溶鋼の流れの方向を定めることができるが、その傾斜角度が下向きであれば、溶鋼の流れによって介在物を鋳型内深くまで持ち込み、浮上させることができなくなるため、清浄鋼を得ることができない。一方、その傾斜角度が上向きであれば、上向き流の流速を低減できず、その流れに伴ってパウダーを巻き込むため、やはり清浄鋼を得ることができない。また、吐出流速を低減して、介在物、パウダーの巻き込みを防止するためには、格子あるいは棒の隙間の流路を適度な大きさに設定する必要があるが、その部分については規定されていない。そして、ＣａＯは、溶鋼中のＡｌ２ Ｏ３ などの酸化物と反応し溶損して次第に失われるため、ＣａＯを主成分としたのみでは、鋳造時間全体にわたって本構造の効果を持続することは困難である。
【０００６】
特許文献３の浸漬ノズルでは、溶鋼の落下力が細孔に直接作用するため、吐出部から吐出する溶鋼の流れを緩慢かつ均一にできない。また、下部に設けられた吐出口によって下向き流が形成されるため、下降流が強くなり、気泡や介在物が鋳片の深部に侵入し、集積して内部表層欠陥の要因になる。
特に、主吐出口の外側に空間部を設け、更に外側に複数の小径の吐出口が配置されているため、構造が複雑になり、製造コストが高くなる。なお、ボックスの周辺部に形成された吐出口から吐出する溶鋼流になる程、その流れを拘束することが困難であるため、吐出した溶鋼流が放射状に拡散する。一方、ボックスの中央部に形成された吐出口から吐出する溶鋼流は、ボックスの周辺部から吐出する溶鋼流によって拘束される。このため、各吐出口からの溶鋼流速が、中央部で強く、外周部で弱くなり、各吐出口から吐出する溶鋼流を適正な均一流速にすることができず、しかも複数の吐出口で均一な流速分布を形成できないなどの問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止して高速鋳造を可能にする浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る浸漬ノズルは、溶鋼が上から下に通過する筒状部と、該筒状部の下部に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口とを有する浸漬ノズルにおいて、
前記各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、前記各吐出口から吐出した前記溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられ、前記筒状部の下部を除く部分の内径Ｄ１と前記各吐出口間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である。
このように、各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、ひさし部が設けられているので、下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制できる。
また、筒状部の下部を除く部分の内径Ｄ１と各吐出部間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１を０．８〜１．２に設定するので、浸漬ノズルの形状を複雑化することなく単純化できる。
【０００８】
ここで、内径Ｄ１と間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８より小さくなる場合、内径Ｄ１に対して間隔Ｄ２が小さくなり過ぎるため、筒状部内に落下した溶鋼の落下力が吐出口に直接作用し、下降流の形成が抑制できず、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入する。一方、内径Ｄ１と間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が１．２より大きくなる場合、内径Ｄ１に対して間隔Ｄ２が大きくなり過ぎるため、浸漬ノズルの形状が複雑になり、強度の低下や耐火物コストの上昇を招く。
以上のことから、浸漬ノズルの形状を単純化でき、しかも気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを防止するため、内径Ｄ１と間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１を、好ましくは０．８５〜１．１５、更には０．９〜１．１にすることが好ましい。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係る浸漬ノズルは、第１の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記ひさし部の突出長さＬ１と前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１が０．５〜２であって、前記ひさし部の幅Ｗと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１が１〜３である。
このように、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１、及びひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１をそれぞれ設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
【００１０】
ここで、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１が大きい程、下降流の形成を抑制する効果が大きくなるが、比Ｌ１／Ｄ１が２を超える場合、ひさし部の先端から例えば鋳型の短辺部材までの距離が小さくなり過ぎ、短辺部材への衝突流速が上昇して下降流速が上昇し、下降流の形成を抑制できない。一方、比Ｌ１／Ｄ１が０．５より小さい場合、ひさし部による下降流の形成を抑制する効果が小さくなる。
以上のことから、ひさし部による下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止するためには、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１を、好ましくは０．８〜１．７、更には１〜１．５に設定することが好ましい。
【００１１】
また、ひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１が大きい程、下降流の形成を抑制する効果が大きくなるが、比Ｗ／Ｄ１が３を超える場合、ひさし部の両側端から例えば鋳型の長辺部材までの距離が小さくなり過ぎ、長辺部材への衝突流速が上昇して下降流速が上昇し、下降流の形成を抑制できない。一方、比Ｗ／Ｄ１が１より小さい場合、ひさし部による下降流の形成を抑制する効果が小さくなる。
以上のことから、ひさし部による下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止するためには、ひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１を、好ましくは１．１〜２．５、更には１．２〜２に設定することが好ましい。
【００１２】
前記目的に沿う第３の発明に係る浸漬ノズルは、第１及び第２の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記吐出口の基端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１が１〜２である。
このように、吐出口の基端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
ここで、流路長さＬ２と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１が大きい程、下降流の形成を抑制する効果が大きくなるが、比Ｌ２／Ｄ１が２を超える場合、ひさし部の先端から例えば鋳型の短辺部材までの距離が小さくなり過ぎ、短辺部材への衝突流速が上昇して下降流速が上昇し、下降流の形成を抑制できない。一方、比Ｌ２／Ｄ１が１より小さい場合、ひさし部による下降流の形成を抑制する効果が小さくなる。
以上のことから、ひさし部による下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止するためには、流路長さＬ２と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１を、好ましくは１．２〜１．８、更には１．３〜１．７に設定することが好ましい。
【００１３】
前記目的に沿う第４の発明に係る浸漬ノズルは、第１及び第２の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記各吐出口には、前記溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられている。
このように、各吐出口には、溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられているので、複数の小孔によって吐出流を広範囲に分散することができ、吐出する溶鋼の低流速化を図ることができる。
【００１４】
前記目的に沿う第５の発明に係る浸漬ノズルは、第４の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の前端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１が１〜２である。
このように、吐出部の前端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
ここで、流路長さＬ３と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１が大きい程、下降流の形成を抑制する効果が大きくなるが、比Ｌ３／Ｄ１が２を超える場合、ひさし部の先端から例えば鋳型の短辺部材までの距離が小さくなり過ぎ、短辺部材への衝突流速が上昇して下降流速が上昇し、下降流の形成を抑制できない。一方、比Ｌ３／Ｄ１が１より小さい場合、ひさし部による下降流の形成を抑制する効果が小さくなる。
以上のことから、ひさし部による下降流の形成を抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止するためには、流路長さＬ３と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１を、好ましくは１．２〜１．８、更には１．３〜１．７に設定することが好ましい。
【００１５】
前記目的に沿う第６の発明に係る浸漬ノズルは、第４及び第５の発明に係る浸漬ノズルにおいて、一方側の前記吐出口の内断面積Ｓ１と、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が１〜６．５である。
このように、一方側の吐出口の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を設定するので、各小孔から吐出する溶鋼の流速を均一にでき、しかも吐出した溶鋼が鋳型内壁に衝突して形成される反転流の悪影響を抑制できる。
ここで、内断面積Ｓ１と総断面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２が６．５を超える場合、小孔から吐出する溶鋼の流れが十分拡散せず、一部で吸い込み流を生じるなど、均一な流速を得ることができない。一方、比Ｓ１／Ｓ２が１より小さい場合、小孔からの溶鋼流が合体して吐出流が強くなり過ぎ、反転流の悪影響が発生する。
以上のことから、均一な流速を得ることができ、しかも反転流の悪影響を抑制、更には防止するためには、内断面積Ｓ１と総断面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２を、好ましくは２〜５．５、更には３〜５に設定することが好ましい。
【００１６】
前記目的に沿う第７の発明に係る浸漬ノズルは、第４〜第６の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記小孔の内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜８である。
このように、小孔の内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄを設定するので、小孔による圧損を増加させて溶鋼の流速を低減でき、更に溶鋼の二次メニスカス位置（筒状部内の溶鋼の湯面位置）を上昇できるため、吐出部の上端部と下端部との間の溶鋼の圧力差を小さくでき、溶鋼の流量を吐出部の高さ方向に均一にできる。
【００１７】
ここで、小孔の内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが８を超える場合、筒状部の内径Ｄ１に対して小孔の内径ｄが小さくなり過ぎるため、溶鋼中の介在物の付着により各小孔に閉塞を生じるか、あるいは小孔の内径ｄに対して筒状部の内径Ｄ１が大きくなり、鋳型内でのクリアランスが確保できない。一方、比Ｄ１／ｄが２より小さい場合、小孔による圧損が小さくなり、流速低減効果を得ることができなくなる。
以上のことから、各小孔に閉塞を生じさせることなく、鋳型内でのクリアランスを確保し、しかも吐出部から吐出する溶鋼の流速低減効果を得るためには、小孔の内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄを、好ましくは２〜６、更には２〜５に設定することが好ましい。
【００１８】
前記目的に沿う第８の発明に係る浸漬ノズルは、第４〜第７の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２と、前記筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２が０．５〜１．５である。
このように、複数の小孔の総断面積Ｓ２と、筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２を設定するので、複数の小孔から吐出する溶鋼の平均の吐出流速を低減し、しかもパウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さの増大を抑制、更には防止できる。
ここで、総断面積Ｓ２と内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２が１．５を超える場合、内断面積Ｓ３に対する小孔の総断面積Ｓ２が小さくなり過ぎ、複数の小孔から吐出する溶鋼の平均の吐出流速を低減することができない。一方、比Ｓ３／Ｓ２が０．５より小さい場合、内断面積Ｓ３に対する小孔の総断面積Ｓ２が大きくなり過ぎ、小孔による圧損の付与効果が減少するため、例えば吐出口を浸漬深さの浅い位置あるいは深い位置に設ける必要性が生じ、パウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さの増大の起因となる。
以上のことから、複数の小孔から吐出する溶鋼の平均の吐出流速を低減し、しかもパウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さの増大を抑制、更には防止するためには、総断面積Ｓ２と内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２を、好ましくは０．７〜１．３、更には０．８〜１．２に設定することが好ましい。
【００１９】
前記目的に沿う第９の発明に係る浸漬ノズルは、第４〜第８の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記吐出部はドロマイトを主体とする耐火物で構成されている。ここで、ドロマイトとは、ＣａＯ成分とＭｇＯ成分を含有するものであり、溶鋼中のＡｌが酸化することで生成するＡｌ２ Ｏ３ や、溶鋼中に含まれるＡｌ２ Ｏ３ が、その表面に付着した場合、ＣａＯ成分とＡｌ２ Ｏ３ とが反応して低融点の化合物、即ちＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相を形成できるものである。
これにより、例えば小孔にＡｌ２ Ｏ３ が付着しても、小孔の内側面（溶鋼接触面、稼働面とも言う）にＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相が形成され、これが小孔を流れる溶鋼によって下流側へ流されるので、アルミナ系介在物による小孔の孔詰まりを防止できる。
【００２０】
前記目的に沿う第１０の発明に係る浸漬ノズルは、第４〜第８の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記吐出部は炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量が１質量％以下の耐火物で構成されている。
このように、吐出部の耐火物中の炭素成分及び珪素成分（例えばＳｉＯ２ ）のいずれか一方又は双方の含有量を１質量％以下にするので、炭素成分や珪素成分が反応して溶鋼中のＡｌを酸化させることを防止でき、例えば浸漬ノズルの内面への網目状のＡｌ２ Ｏ３ の析出を抑制できる。
ここで、各成分が１質量％を超える場合、溶鋼中のＡｌと反応して稼働面でＡｌ２ Ｏ３ が生成し、稼働面においてアルミナ系介在物として付着、堆積が生じ易くなる。
【００２１】
前記目的に沿う第１１の発明に係る浸漬ノズルは、第１〜第１０の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の下部を除く部分には、縮径部が設けられている。
このように、筒状部の下部を除く部分に縮径部を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を縮径部で吸収できる。
【００２２】
前記目的に沿う第１２の発明に係る浸漬ノズルは、第１〜第１１の発明に係る浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の下部を除く部分には、前記溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられている。
このように、筒状部の下部を除く部分に複数の貫通孔を備えた整流部材を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を整流部材で吸収でき、しかも整流部材の各貫通孔によって整流部材を通過する溶鋼の落下流を均一化できる。
【００２３】
前記目的に沿う第１３の発明に係る連続鋳造方法は、溶鋼が上から下に通過する筒状部の内径Ｄ１と、該筒状部の下部に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２であり、しかも前記各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方に、前記各吐出口から吐出した前記溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられた浸漬ノズルを介して、鋳型内に前記溶鋼を注湯し、該溶鋼を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で前記鋳型から引き抜く。
このように、上記した構成の浸漬ノズルを使用して、鋳型に溶鋼を注湯することにより、鋳型内に形成される吐出口からの溶鋼の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできるので、筒状部との反応生成物や溶鋼中の酸化物である介在物が鋳片の深部に侵入するのを抑制できる。
ここで、鋳造速度を０．６ｍ／ｍｉｎ以上にすることにより、鋳片の表層や内部欠陥の無い鋳片を製造できるが、生産性をより高め、鋳片を高温度で加熱炉などの後工程に供給して熱エネルギーを有効に活用するには、鋳造速度を０．８ｍ／ｍｉｎ以上にすることが好ましく、更には１．０ｍ／ｍｉｎ以上にすることが好ましい。一方、上限値については規定していないが、溶鋼の凝固を行う例えば連続鋳造設備の冷却能力を考慮すれば、例えば２．３ｍ／ｍｉｎ以下の鋳造速度で鋳造するのが良い。
【００２４】
前記目的に沿う第１４の発明に係る連続鋳造方法は、第１３の発明に係る連続鋳造方法において、前記ひさし部の傾斜角度を水平状態に対して上向き１０度から下向き３５度の範囲に設定し、前記吐出口をメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲で前記鋳型中の前記溶鋼に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎにする。
このように、ひさし部の傾斜角度、及び鋳型内の溶鋼への浸漬ノズルの浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量を規定することで、各吐出口から吐出する溶鋼の上向き流及び下向き流の速度を抑制することができ、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片深部への侵入を抑制することができる。しかも、溶鋼の吐出流の偏流が無いので、例えばひさし部の傾斜角度を従来よりも広い範囲に設定でき、同時に浸漬深さをメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲にして、安定した高速鋳造が可能になる。
【００２５】
ここで、ひさし部の傾斜角度が水平位置に対して上向き１０度を超える場合、上向き流による湯面の変動やパウダーの巻き込みを生じる。一方、ひさし部の傾斜角度が水平位置に対して下向き３５度を超える場合、下向き流が強くなり、この下向き流に随伴する介在物や気泡が鋳片の深部に侵入し、鋳片の内部欠陥の要因になり、高品質の鋳片を製造できない。
以上のことから、高品質の鋳片を製造するためには、ひさし部の傾斜角度を、水平位置に対して上向き５度から下向き２０度の範囲とすることが好ましく、更には水平位置に対して上向き５度から下向き１５度の範囲とすることが好ましい。
【００２６】
また、例えば、浸漬ノズルの吐出口の上端部の浸漬深さが１５０ｍｍより浅くなる場合、各吐出口から吐出する溶鋼の上向き流が湯面に作用し、湯面変動やパウダーの巻き込みの原因になる。一方、浸漬深さが３５０ｍｍを超える場合、溶鋼の下向き流が強くなり、気泡や介在物を鋳片の深部に随伴し、その浮上を阻害して鋳片の内部の品質が低下する。
以上のことから、高品質の鋳片を製造するためには、浸漬ノズルの吐出口の上端部の浸漬深さを２００〜３００ｍｍとすることが好ましく、更には２００〜２５０ｍｍとすることが好ましい。
【００２７】
そして、アルゴンガス（Ａｒガスとも言う）の吹き込み量が０．２ＮＬ／ｍｉｎより少なくなれば、Ａｒガス気泡による浸漬ノズルの閉鎖防止効果が減少し、かつＡｒガス気泡による介在物の浮上促進効果が減少する。一方、吹き込み量が２０ＮＬ／ｍｉｎより多くなると、浸漬ノズルの閉鎖防止効果を良好にできるが、Ａｒガス気泡の増加による湯面の変動やパウダーの巻き込み、凝固殻への気泡の捕捉、鋳片内部への気泡の侵入などの問題が発生し、鋳片の品質低下を招く恐れがある。
以上のことから、Ａｒガスの吹き込み量を、好ましくは０．２〜１０ＮＬ／ｍｉｎ、より好ましくは０．２〜５ＮＬ／ｍｉｎに設定することで、Ａｒガスの気泡の浮上力を活用し、浸漬ノズルの含有成分であるＣａＯ成分と反応して生成した低融点のＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系の生成物の浮上促進を図り、清浄度の高い鋳片を製造する。
【００２８】
前記目的に沿う第１５の発明に係る連続鋳造方法は、第１３及び第１４の発明に係る連続鋳造方法において、前記ひさし部の突出長さＬ１と前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１が０．５〜２であって、前記ひさし部の幅Ｗと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１が１〜３である。
このように、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１、及びひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１をそれぞれ設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
【００２９】
前記目的に沿う第１６の発明に係る連続鋳造方法は、第１３〜第１５の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出口の基端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１が１〜２である。このように、吐出口の基端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
【００３０】
前記目的に沿う第１７の発明に係る連続鋳造方法は、第１３〜第１５の発明に係る連続鋳造方法において、前記各吐出口には、前記溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられている。
このように、各吐出口には、溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられているので、複数の小孔によって吐出流を広範囲に分散することができ、吐出する溶鋼の低流速化を図ることができる。
【００３１】
前記目的に沿う第１８の発明に係る連続鋳造方法は、第１７の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部の前端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１が１〜２である。
このように、吐出部の前端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。
【００３２】
前記目的に沿う第１９の発明に係る連続鋳造方法は、第１７及び第１８の発明に係る連続鋳造方法において、一方側の前記吐出口の内断面積Ｓ１と、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が１〜６．５である。
このように、一方側の吐出口の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を設定するので、各小孔から吐出する溶鋼の流速を均一にでき、しかも反転流の悪影響を抑制できる。
【００３３】
前記目的に沿う第２０の発明に係る連続鋳造方法は、第１７〜第１９の発明に係る連続鋳造方法において、前記小孔の内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜８である。
このように、小孔の内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄを設定するので、小孔による圧損を増加させて溶鋼の流速を低減でき、更に溶鋼の二次メニスカス位置を上昇できるため、吐出部の上端部と下端部との間の溶鋼の圧力差を小さくでき、溶鋼の流量を吐出部の高さ方向に均一にできる。
【００３４】
前記目的に沿う第２１の発明に係る連続鋳造方法は、第１７〜第２０の発明に係る連続鋳造方法において、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２と、前記筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２が０．５〜１．５である。
このように、複数の小孔の総断面積Ｓ２と、筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２を設定するので、複数の小孔から吐出する溶鋼の平均の吐出流速を低減し、しかもパウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さの増大を抑制、更には防止できる。
【００３５】
前記目的に沿う第２２の発明に係る連続鋳造方法は、第１７〜第２１の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部はドロマイトを主体とする耐火物で構成されている。
これにより、例えば小孔にＡｌ２ Ｏ３ が付着しても、小孔の内側面にＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相が形成され、これが小孔を流れる溶鋼によって下流側へ流されるので、アルミナ系介在物による小孔の孔詰まりを防止できる。
【００３６】
前記目的に沿う第２３の発明に係る連続鋳造方法は、第１７〜第２１の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部は炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量が１質量％以下の耐火物で構成されている。
このように、吐出部の耐火物中の炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量を１質量％以下にするので、炭素成分や珪素成分が反応して溶鋼中のＡｌを酸化させることを防止でき、例えば浸漬ノズルの内面への網目状のＡｌ２ Ｏ３ の析出を抑制できる。
【００３７】
前記目的に沿う第２４の発明に係る連続鋳造方法は、第１３〜第２３の発明に係る連続鋳造方法において、前記筒状部の下部を除く部分には、縮径部が設けられている。
このように、筒状部の下部を除く部分に縮径部を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を縮径部で吸収できる。
【００３８】
前記目的に沿う第２５の発明に係る連続鋳造方法は、第１３〜第２４の発明に係る連続鋳造方法において、前記筒状部の下部を除く部分には、前記溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられている。
このように、筒状部の下部を除く部分に複数の貫通孔を備えた整流部材を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を整流部材で吸収でき、しかも整流部材の各貫通孔によって整流部材を通過する溶鋼の落下流を均一化できる。
【００３９】
即ち、本発明者らは、従来のように２つの孔を備えた浸漬ノズルにおいて、鋳造速度の増加に伴い、鋳型近傍の下降流の流速が増加し、気泡、介在物の侵入深さが増加することにより鋳片内部に欠陥が増加するという課題に対し、改善に取り組み、吐出流を低流速化し安定化した流れを得るためのノズル構造の検討を行った結果、本発明の浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法により低流速で均一な吐出流が得られることを確認した。
【００４０】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、平面図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第４の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、平面図、図５は同浸漬ノズルの吐出部の正面図、図６は本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図、図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第２の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第１の実施例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、図８は製造した鋳片中の気泡侵入量の説明図、図９は（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第１の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第２の実施例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、図１０は製造した鋳片中の気泡侵入量の説明図、図１１は製造した鋳片の不具合発生指数と鋳造速度との関係を示す説明図である。
【００４１】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズル（連続鋳造用浸漬ノズルとも言う）１０は、溶鋼１１が上から下に通過する筒状部１２と、筒状部１２の下部に設けられ、溶鋼１１を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口１３、１４とを有し、筒状部１２の下部を除く部分の内径Ｄ１（例えば、５０〜９０ｍｍ）と各吐出口１３、１４間の間隔（各吐出口１３、１４の基端間の間隔）Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２となったものである。以下、詳しく説明する。
【００４２】
この各吐出口１３、１４は、正面視して矩形状となったもので、筒状部１２を中心としてその両側部にそれぞれ配置され、しかも各吐出口１３、１４の上部に、筒状部１２から前方に突出した状態のひさし部１５、１６が設けられている。なお、各ひさし部１５、１６は、各吐出口１３、１４から吐出した溶鋼の流れを誘導するものである。
ここで、各ひさし部１５、１６の筒状部１２からの突出長さＬ１と、筒状部１２の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１は０．５〜２に設定され、またひさし部１５、１６の幅Ｗと筒状部１２の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１は１〜３に設定されている。なお、各吐出口１３、１４の基端、即ち筒状部１２の内側面から、ひさし部１５、１６の先端へかけての流路長さＬ２と、筒状部１２の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１は、１〜２の範囲に設定されている。
【００４３】
この各ひさし部１５、１６の傾斜角度θは、水平位置に対して上向き１０度から下向き３５度の範囲に設定されている。このように、ひさし部１５、１６の傾斜角度を変更することで、各吐出口１３、１４から吐出する溶鋼１１の流れの方向を容易に変えることができるので、溶鋼１１の流れを容易に安定化することができ、しかも鋼種や鋳造条件に適応した鋳造を行うことが可能になる。
なお、筒状部１２は、従来から使用されている浸漬ノズル用の耐火物、例えばアルミナ黒鉛質耐火物（ＡＧ）を用いて形成することができる。
【００４４】
また、図２に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る浸漬ノズル２３は、筒状部２０の下部を除く部分、即ち筒状部２０の内部に存在する溶鋼１１の湯面位置（二次メニスカス位置）２１より例えば５０〜３００ｍｍ上方の筒状部２０の内周部に、その内径Ｄ３が筒状部２０の内径Ｄ１よりも小さな縮径部２２（例えば、１／２×Ｄ１≦Ｄ３＜Ｄ１）を設けている。なお、筒状部２０は、縮径部２２を設けたこと以外、筒状部１２と略同様の構成である。
これにより、落下する溶鋼１１を縮径部２２の段差部分に衝突させ、溶鋼１１の落下エネルギーを減衰することができる。
【００４５】
また、図３に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る浸漬ノズル２６は、筒状部２４の内部に存在する溶鋼１１の湯面位置（二次メニスカス位置）２１より例えば５０〜３００ｍｍ上方の筒状部２４の内周部に、整流部材２５を設けている。
ここで、筒状部２４の内部には、内径が僅かに（例えば、５〜１０ｍｍ）縮径して段差を備える係止部２７が設けられ、この係止部２７の上面に、整流部材２５の下面を当接させて配置している。なお、筒状部２４は、係止部２７を設けたこと以外、筒状部１２と略同様の構成である。
【００４６】
この整流部材２５は、外形が円柱状に構成されたものであり、整流部材２５の軸心を中心として略等角度に設けられ、しかも整流部材２１の軸心方向に形成された溶鋼１１が通過可能な複数（例えば、４以上）の貫通孔２８が設けられている。このため、各貫通孔２８の内側面が稼働面（以下、溶鋼接触面とも言う）となる。
これにより、浸漬ノズル２６内に落下してきた溶鋼１１を、浸漬ノズル２６内の溶鋼１１の湯面に直接衝突させることなく、整流部材２５で溶鋼１１の落下エネルギーを一旦減衰した後、各貫通孔２８で分散させて更に下流側へ供給できるので、浸漬ノズル２６内の湯面の変動を抑制できる。
なお、前記した整流部材２５を、ドロマイトを主体とした耐火物で構成することが好ましく、この場合、前記したように、少なくとも筒状部２４と整流部材２５とが接する部分に、ジルコニア系のモルタルを使用する。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る浸漬ノズル（連続鋳造用浸漬ノズルとも言う）３０について説明する。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、浸漬ノズル３０は、溶鋼１１が上から下に通過する筒状部３１と、筒状部３１の下部に設けられ、溶鋼１１を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口３２、３３とを有したものである。
【００４８】
この各吐出口３２、３３は、正面視して矩形状となったもので、筒状部３１を中心としてその両側部にそれぞれ配置され、しかも各吐出口３２、３３の上部、下部、及び両側部には、筒状部３１から両側方向に突出して各吐出口３２、３３を囲んだひさし部３４、３５が設けられている。
ここで、ひさし部３４、３５の筒状部３１からの突出長さＬ１と、筒状部３１の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１は０．５〜２に設定され、またひさし部３４、３５の幅Ｗと筒状部３１の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１は１〜３に設定されている。このように、各吐出口３２、３３は、前記した大きさのひさし部３４、３５に囲まれているので、気泡の巻き込みを低減できると共に、吐出流の乱れも低減できる。
また、各ひさし部３４、３５の傾斜角度θは、水平位置に対して上向き１０度から下向き３５度の範囲に設定されている。このように、ひさし部３４、３５の傾斜角度θを変更することで、各吐出口３２、３３から吐出する溶鋼１１の流れの方向を容易に変えることができるので、溶鋼１１の流れを容易に安定化することができ、しかも鋼種や鋳造条件に適応した鋳造を行うことが可能になる。
【００４９】
図４（Ａ）、（Ｂ）、図５に示すように、各吐出口３２、３３には、実質的に同一の内径ｄを有し、溶鋼１１を吐出可能で、しかも上端部から下端部へかけて分散されて配置された複数（例えば、５〜２０個）の小孔３６が形成された吐出部３７、３８が設けられている。
ここで、筒状部３１の下部を除く部分の内径Ｄ１（例えば、５０〜９０ｍｍ）と各吐出口３２、３３間、即ち吐出部３７、３８間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１は、０．８〜１．２に設定され、また吐出部３７、３８の前端からひさし部３４、３５の先端へかけての流路長さＬ３と、筒状部３１の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１は、１〜２に設定されている。
また、一方側の吐出口３２の内断面積Ｓ１と、複数の小孔３６の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２は、１〜６．５に設定され、小孔３６の内径ｄと筒状部３１の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄは２〜８に設定され、しかも複数の小孔３６の総断面積Ｓ２と、筒状部３１の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２は０．５〜１．５に設定されている。
【００５０】
なお、各吐出部３７、３８は実質的に同一の構成であるため、以下一方側の吐出部３７についてのみ説明する。
吐出部３７は、ドロマイトを主体とした耐火物で構成されている。
この吐出部３７を構成する耐火物は、例えばＣａＯ成分の含有量Ｗ１とＭｇＯ成分の含有量Ｗ２との質量比Ｗ１／Ｗ２が０．４６〜３．０であって、しかもＭｇＯ成分が３０〜７０質量％含まれたものである。なお、この耐火物中には、炭素成分が１〜１０質量％含有されている。また、この耐火物には、ＣａＯ成分及びＭｇＯ成分を除いた残部成分の含有量Ｗ３に対するＣａＯ成分の含有量Ｗ１の質量比Ｗ１／Ｗ３が２〜３０で、特に、残部成分中のＳｉＯ２ 及びＦｅ２ Ｏ３ の各含有率がいずれも３質量％以下となるように調整されている。
【００５１】
この耐火物は、上記した組成を満足するように、ドロマイトクリンカーを骨材の一部に使用し、これに例えば粒径が０．５ｍｍ以下のＭｇＯ粒子を３〜３０質量％添加し、更に結合材として、例えばフェノール樹脂を添加して調整することができる。
そして、上記した耐火物から、複数の小孔を予め形成した吐出部を形成し、フェノール樹脂を硬化処理することにより、吐出部３７を形成することができる。
また、筒状部３１は、従来から使用されている浸漬ノズル用の耐火物、例えばアルミナ黒鉛質耐火物を用いて形成することができる。
なお、アルミナ黒鉛質耐火物とドロマイトとは反応するため、少なくとも筒状部３１と吐出部３７とが接する部分に、ジルコニア系のモルタルを使用する。なお、筒状部自体をジルコニア黒鉛質耐火物で構成することも可能である。
【００５２】
このように、吐出部３７はドロマイトを主体とする耐火物で構成されているので、複数の小孔３６へのＡｌ２ Ｏ３ の付着や堆積を、従来と比較して抑制、更には防止できる。
また、吐出部３７は、アルミナ黒鉛質耐火物又はジルコニア黒鉛質耐火物（ＺＧ）を主体とし、炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量が１質量％以下となった耐火物で構成することも可能である。
これにより、溶鋼１１を各小孔３６から吐出させ、溶鋼１１の流れを広範囲に分散させて低流速とした後、ひさし部３４、３５により各吐出口３２、３３の前方へ誘導できる。
【００５３】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法について説明する。
図６に示すように、溶鋼１１をタンディッシュ４０に入れ、更にタンディッシュ４０の下方に設けた浸漬ノズル１０を介して鋳型４１に注湯した。なお、鋳型４１は、例えば２５０ｍｍ×１０００〜１８００ｍｍの断面矩形状のものである。そして、鋳型４１による冷却と支持セグメント４２に設けた冷却水ノズルからの散水による冷却によって、凝固殻（凝固シェル）４３を生成させ、凝固殻４３の成長を促進しながら、軽圧下セグメント４４の複数の押圧ロール（図示しない）によって圧下を行い、ピンチロール４５により０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型４１から引き抜き、鋳片４６を鋳造する。
【００５４】
なお、浸漬ノズル１０は、浸漬ノズル１０の各吐出口１３、１４の上端部が、例えばメニスカス（湯面）位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲の深さで、鋳型４１中の溶鋼１１に浸漬するように配置し固定されている。また、浸漬ノズル１０中に、アルゴンガスを吹き込む場合は、タンディッシュ４０に設けられた上ノズル及びスライディングノズル（ＳＮ）プレートを介して浸漬ノズル１０に吹き込まれるアルゴンガス量、及びスリットを介して浸漬ノズル１０に吹き込まれるアルゴンガス量の総量で、例えば０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎに調整する。
【００５５】
なお、浸漬ノズル１０の代わりに、浸漬ノズル３０を使用した場合、各吐出部３７、３８の複数の小孔３６から鋳型４１内へ溶鋼１１を吐出させることで、溶鋼１１中のＡｌから生成したＡｌ２ Ｏ３ は、各小孔３６の内側面である稼動面に付着するが、付着したＡｌ２ Ｏ３ がドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応して低融点のＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相が形成され、また過剰なＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相の形成が抑えられ、しかも耐火物の消化も抑えることができる。
また、ドロマイトクリンカーの結晶粒子の粒界にＳｉＯ２ 及びＦｅ２ Ｏ３ が存在することで、ドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応して低融点の化合物を形成し、ＣａＯの移動を活発化させると共に、ＣａＯの反応性を向上させることができる。そして、稼動面側に形成されるＭｇＯリッチな層により、稼動面側の耐食性を向上できる。
これにより、溶鋼１１の吐出流を緩慢にし、かつ均一な流速分布にすることができ、湯面変動の抑制や、パウダー巻き込みの防止ができ、吐出流に随伴して鋳片の深部に侵入する気泡、介在物などに起因した鋳片の品質欠陥を防止することができる。
【００５６】
【実施例】
前記した実施の形態に係る連続鋳造方法を適用し、試験を行った結果について説明する。
図７に、鋳型４１内で形成される溶鋼の流れの状態について示す。
前記した浸漬ノズル１０のひさし部を上向きに傾斜させた第１の実施例に係る浸漬ノズル５０を使用した場合、図７（Ｃ）に示すように、鋳型４１内に形成される各吐出口５１、５２からの溶鋼１１の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼１１の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。また、発生した上向きの吐出流は、各ひさし部５３、５４に衝突し、その流速が低減される。
【００５７】
一方、筒状部５５の下部に、その軸心を下向きに傾斜させ、溶鋼１１を下斜め方向に吐出可能な各吐出口５６、５７をそれぞれ設けた第１の従来例に係る浸漬ノズル５８を使用した場合、図７（Ａ）に示すように、下向き流の流速を低減できない。これにより、強い下向き流に随伴する気泡や介在物が鋳片の深部に侵入するため、鋳片内部の気泡や介在に起因する欠陥を防止できず、鋳片の品質低下を招いたり、鋳片を安定に製造できない問題が発生する。
また、筒状部６０の下部に、その軸心を上向きに傾斜させ、溶鋼１１を上斜め方向に吐出可能な各吐出口６１、６２をそれぞれ設けた第２の従来例に係る浸漬ノズル６３を使用した場合、図７（Ｂ）に示すように、下向き流の流速を低減できるが、上向き流の流速が低減できない。このため、上向き流による湯面の変動やパウダー巻き込みが生じ、鋳片内部の気泡や介在に起因する欠陥を防止できず、鋳片の品質低下を招いたり、鋳片を安定に製造できない問題が発生する。
【００５８】
ここで、第１の従来例に係る浸漬ノズル５８、及び第１の実施例に係る浸漬ノズル５０をそれぞれ使用して製造した鋳片中に含まれる気泡侵入量の比較を、図８に示す。なお、気泡侵入量指数は、第１の従来例の浸漬ノズル５８を使用して、鋳造速度を１．０（ｍ／分）とした場合に製造した鋳片中の気泡量を１００としたものであり、その指数が高くなる程、鋳変中に多くの気泡が存在し、鋳片の品質が低下することを示している。
第１の従来例に係る浸漬ノズル５８を使用して鋳造を行った場合、鋳造速度を１．０（ｍ／分）から１．６（ｍ／分）に上昇させることで、気泡侵入量指数が１．６倍に増加する。一方、第１の実施例に係る浸漬ノズル５０を使用して鋳造を行った場合、鋳造速度が１．０（ｍ／分）のときで気泡侵入量指数は６０となり、浸漬ノズル５８と比較して大幅に低減できたことが分かる。また、鋳造速度を１．６（ｍ／分）に上昇させても、気泡侵入量指数は８０程度であり、浸漬ノズル５８と比較して約半分程度にできたことが分かる。
以上のことから、第１の実施例に係る浸漬ノズル５０を使用することで、各吐出口５１、５２からの溶鋼１１の吐出流の偏流を抑制し、更には防止して、高品質の鋳片を従来よりも高速度で鋳造できる。
【００５９】
続いて、図９（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ、前記した第１の従来例に係る浸漬ノズル５８、及び前記した浸漬ノズル３０と略同様の構成である第２の実施例に係る浸漬ノズル６５を使用した場合における鋳型４１内で形成される溶鋼１１の流れの状態について示す。
第２の実施例に係る浸漬ノズル６５を使用した場合、図９（Ｂ）に示すように、鋳型４１内に形成される各吐出口６６、６７からの溶鋼１１の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼１１の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。
一方、第１の従来例に係る浸漬ノズル５８を使用した場合、図９（Ａ）に示すように、下向き流の流速を低減できない。これにより、強い下向き流に随伴する気泡や介在物が鋳片の深部に侵入するため、鋳片内部の気泡や介在に起因する欠陥を防止できず、鋳片の品質低下を招いたり、鋳片を安定に製造できない問題が発生する。
【００６０】
ここで、第１の従来例に係る浸漬ノズル５８、及び第２の実施例に係る浸漬ノズル６５をそれぞれ使用して製造した鋳片中に含まれる気泡侵入量の比較を、図１０に示す。
第２の実施例に係る浸漬ノズル６５を使用して鋳造を行った場合、鋳造速度が１．０（ｍ／分）のときで気泡侵入量指数は４０となり、浸漬ノズル５８と比較して大幅に低減できることが分かる。また、鋳造速度を１．６（ｍ／分）に上昇させても、気泡侵入量指数は５０程度であり、高速鋳造でも高品質の鋳片を製造できることが分かる。
以上のことから、第２の実施例に係る浸漬ノズル６５を使用することで、各吐出口６６、６７からの溶鋼１１の吐出流の偏流を抑制し、更には防止して、更に高品質の鋳片を従来よりも高速度で鋳造できる。
【００６１】
続いて、図１１に、第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０の比Ｌ１／Ｄ１及び比Ｌ２／Ｄ１のみを、前記した範囲から外した実施例に係る浸漬ノズルと、前記した第１の従来例に係る浸漬ノズル５８とを使用して製造した鋳片の不具合（不良品）発生指数と鋳造速度との関係を示す。なお、鋳片の不具合発生指数とは、所定期間内に製造した鋳片（１０〜２０本の鋳片）に対する不具合の発生割合を示しており、１に近づくほど不具合が多く発生していることを示している。ここで、試験は、表１に示すように、ひさし部の傾斜角度、浸漬ノズルの浸漬深さ、及びアルゴンガス（Ａｒガス）の吹き込み量の各条件をそれぞれ変化させて行った。
【００６２】
【表１】
図１１に示すように、浸漬ノズルは、ひさし部の傾斜角度（上向き１０度から下向き３５度の範囲）、浸漬ノズルの浸漬深さ（１５０〜３５０ｍｍ）、及びアルゴンガス（Ａｒガス）の吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／分）の各条件を変化させても、不具合の発生率が０．３５未満となっており、高品質の鋳片を製造できることを確認できた。なお、不具合の発生率は、鋳片の引き抜き速度が０．５〜１．７（ｍｍ／分）の範囲においても殆ど変わらず、やはり高品質の鋳片を製造できることを確認できた。
【００６４】
一方、第１の従来例に係る浸漬ノズル５８は、図１１に示すように、鋳片の引き抜き速度が低速になる程、即ち０．７（ｍｍ／分）未満の場合、鋳片にヘゲ、スリバ等が発生し、鋳片表層の品質を低下させる。また、鋳片の引き抜き速度が高速になる程、即ち１．５（ｍｍ／分）を超える場合、鋳片に、気泡、介在物等の起因による内部欠陥が発生する。
従って、不具合の発生率が、実施例に係る浸漬ノズルと比較して、大幅に高くなることが分かる。
以上のことから、実施例に係る浸漬ノズルを使用することで、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止して高速鋳造を可能にできる。
【００６５】
なお、前記した第２、第３の実施の形態に係る浸漬ノズル２３、２６の比Ｌ１／Ｄ１のみを、前記した範囲から外した各浸漬ノズルでは、図１１に示した結果よりも不具合の発生率を１０％低減できた。
また、前記した第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０では、図１１に示した結果よりも不具合の発生率を２０％低減できた。
このように、吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼を鋳型内に吐出できるので、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止して高速鋳造を可能にする。
【００６６】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、各吐出口の上部のみにひさし部を設けた場合、また各吐出口の上部、下部、及び両側部に、各吐出口を囲むようにひさし部を設けた場合について説明した。しかし、ひさし部は各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方に設けられればよいため、ひさし部を各吐出口の下部のみ、又は上部及び下部のみに設けることも可能である。
そして、前記実施の形態においては、ひさし部の幅を筒状部の外径と実質的に同じにした場合について説明したが、筒状部の外径よりも側方に突出した状態で設けることも可能である。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１〜１２記載の浸漬ノズル、及び請求項１３〜２５記載の連続鋳造方法においては、鋳型内に形成される吐出口からの溶鋼の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。これにより、下向き流の減衰と均一化によって鋳片深部へ侵入する気泡や介在物を減少させることができ、鋳片の欠陥を防止できる。また、極端な上向きの吐出流の発生を抑制できるので、湯面の変動を回避してパウダーの巻き込みなどの欠陥や湯面近傍への熱供給を適正にして、安定した鋳造が可能になる。そして、鋳片の凝固殻の内側のウォッシング効果を積極的に発現して、凝固殻に捕捉される気泡や介在物を速やかに浮上させて、表層部の欠陥を減少することができる。更に、吐出流を緩慢にできるので、高速鋳造が可能になり、鋳造の生産性を向上できる。なお、ひさし部により吐出口から吐出する溶鋼の拡散を抑制して、均一な流れにすることができる。
従って、気泡や介在物欠陥を防止した高品質の鋳片を効率的、かつ経済的に安定して製造できる。
また、例えばひさし部の傾斜角度を変えることにより、溶鋼の吐出流の吐出方向（吐出角度）を容易に変更することができるので、浸漬ノズルの構造を簡素化でき、しかも従来のような例えばボックス部を設ける必要性が無くなるので、耐火物、製造の両コストを低減でき経済的である。
【００６８】
特に、請求項２記載の浸漬ノズル、及び請求項１５記載の連続鋳造方法においては、ひさし部の突出長さＬ１と筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１、及びひさし部の幅Ｗと筒状部の内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１をそれぞれ設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止できる。これにより、吐出口から吐出する溶鋼の拡散を抑制、更には防止して、更に均一な流れにすることができる。
【００６９】
請求項３記載の浸漬ノズル、及び請求項１６記載の連続鋳造方法においては、吐出口の基端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止でき、高品質の鋳変を製造できる。
【００７０】
請求項４記載の浸漬ノズル、及び請求項１７記載の連続鋳造方法においては、各吐出口に溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられているので、複数の小孔によって吐出流を広範囲に分散することができ、吐出する溶鋼の低流速化を図ることができる。これにより、吐出部から吐出する溶鋼の流れを、緩慢で、かつ偏流の無い流れにすることができる。
【００７１】
請求項５記載の浸漬ノズル、及び請求項１８記載の連続鋳造方法においては、吐出部の前端からひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、筒状部の内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１を設定するので、下降流の形成を更に抑制して、気泡及び介在物が鋳片の深部に侵入することを抑制、更には防止でき、高品質の鋳変を製造できる。
【００７２】
請求項６記載の浸漬ノズル、及び請求項１９記載の連続鋳造方法においては、一方側の吐出口の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を設定するので、各小孔から吐出する溶鋼の流速を均一にでき、しかも反転流の悪影響を抑制できる。
【００７３】
請求項７記載の浸漬ノズル、及び請求項２０記載の連続鋳造方法においては、小孔による圧損を増加させて溶鋼の流速を低減でき、更に溶鋼の二次メニスカス位置を上昇できるため、吐出部の上端部と下端部との間の溶鋼の圧力差を小さくでき、溶鋼の流量を吐出部の高さ方向に均一にできる。これにより、溶鋼の圧損の変動の解消と、吐出口からの溶鋼の吐出流の合体によって吐出流が強くなり、鋳型内壁に衝突して反転する下向き、上向きの溶鋼の流れを抑制して、気泡や介在物の深部への侵入を防止できる。
【００７４】
請求項８記載の浸漬ノズル、及び請求項２１記載の連続鋳造方法においては、複数の小孔から吐出する溶鋼の流速を低減でき、しかも、例えば、パウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さを、従来よりも浅くできるので、気泡欠陥や介在物欠陥を防止した高品質の鋳片を製造できる。
【００７５】
請求項９記載の浸漬ノズル、及び請求項２２記載の連続鋳造方法においては、吐出部の材質がドロマイトを主体としているので、例えば貫通孔にＡｌ２ Ｏ３ が付着しても、貫通孔の内側面にＡｌ２ Ｏ３ −ＣａＯ系液相が形成され、これが貫通孔を流れる溶鋼によって下流側へ流されるので、従来のようなアルミナ系介在物による小孔の孔詰まりを防止でき、製造する鋳片の品質を向上できる。
【００７６】
請求項１０記載の浸漬ノズル、及び請求項２３記載の連続鋳造方法においては、吐出部の炭素成分や珪素成分が反応して溶鋼中のＡｌを酸化させることを防止でき、例えば浸漬ノズルの内面への網目状のＡｌ２ Ｏ３ の析出を抑制できるので、鋳型内の溶鋼の流れを更に緩慢、かつ均一な流れにできる。
【００７７】
請求項１１記載の浸漬ノズル、及び請求項２４記載の連続鋳造方法においては、筒状部の下部を除く部分に縮径部を設けるので、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を縮径部で吸収でき、従来発生していた吐出流の偏流を抑制でき、良好な品質を備えた鋳片を製造できる。
【００７８】
請求項１２記載の浸漬ノズル、及び請求項２５記載の連続鋳造方法においては、筒状部内に落下する溶鋼の落下力を整流部材で吸収でき、しかも整流部材の各貫通孔によって整流部材を通過する溶鋼の落下流を均一化できるので、従来発生していた吐出流の偏流を更に抑制でき、良好な品質を備えた鋳片を製造できる。
【００７９】
請求項１４記載の連続鋳造方法においては、ひさし部の傾斜角度、及び鋳型内の溶鋼への浸漬ノズルの浸漬深さを規定することで、吐出口から吐出する溶鋼の上向き流及び下向き流の速度を抑制することができるので、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片深部への侵入を抑制することができ、高品質の鋳片を製造できる。しかも、溶鋼の吐出流の偏流が無いので、例えばひさし部の傾斜角度を従来よりも広い範囲に設定でき、同時に浸漬深さをメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲にして、安定した高速鋳造が可能になり、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第４の実施の形態に係る浸漬ノズルの側断面図、平面図である。
【図５】同浸漬ノズルの吐出部の正面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第２の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第１の実施例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図である。
【図８】製造した鋳片中の気泡侵入量の説明図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第１の従来例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図、第２の実施例に係る浸漬ノズルの使用状態の説明図である。
【図１０】製造した鋳片中の気泡侵入量の説明図である。
【図１１】製造した鋳片の不具合発生指数と鋳造速度との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：浸漬ノズル、１１：溶鋼、１２：筒状部、１３、１４：吐出口、１５、１６：ひさし部、２０：筒状部、２１：湯面位置、２２：縮径部、２３：浸漬ノズル、２４：筒状部、２５：整流部材、２６：浸漬ノズル、２７：係止部、２８：貫通孔、３０：浸漬ノズル、３１：筒状部、３２、３３：吐出口、３４、３５：ひさし部、３６：小孔、３７、３８：吐出部、４０：タンディッシュ、４１：鋳型、４２：支持セグメント、４３：凝固殻、４４：軽圧下セグメント、４５：ピンチロール、４６：鋳片、５０：浸漬ノズル、５１、５２：吐出口、５３、５４：ひさし部、５５：筒状部、５６、５７：吐出口、５８：浸漬ノズル、６０：筒状部、６１、６２：吐出口、６３、６５：浸漬ノズル、６６、６７：吐出口
Claims (25)
- 溶鋼が上から下に通過する筒状部と、該筒状部の下部に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口とを有する浸漬ノズルにおいて、
前記各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、前記各吐出口から吐出した前記溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられ、前記筒状部の下部を除く部分の内径Ｄ１と前記各吐出口間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２であることを特徴とする浸漬ノズル。 - 請求項１記載の浸漬ノズルにおいて、前記ひさし部の突出長さＬ１と前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１が０．５〜２であって、前記ひさし部の幅Ｗと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１が１〜３であることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項１及び２のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、前記吐出口の基端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１が１〜２であることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項１及び２のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、前記各吐出口には、前記溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられていることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項４記載の浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の前端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１が１〜２であることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項４及び５のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、一方側の前記吐出口の内断面積Ｓ１と、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が１〜６．５であることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項４〜６のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、前記小孔の内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜８であることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項４〜７のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２と、前記筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２が０．５〜１．５であることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項４〜８のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、前記吐出部はドロマイトを主体とする耐火物で構成されていることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項４〜８のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、前記吐出部は炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量が１質量％以下の耐火物で構成されていることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の下部を除く部分には、縮径部が設けられていることを特徴とする浸漬ノズル。
- 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の下部を除く部分には、前記溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられていることを特徴とする浸漬ノズル。
- 溶鋼が上から下に通過する筒状部の内径Ｄ１と、該筒状部の下部に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な左右対となる吐出口間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２であり、しかも前記各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方に、前記各吐出口から吐出した前記溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられた浸漬ノズルを介して、鋳型内に前記溶鋼を注湯し、該溶鋼を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で前記鋳型から引き抜くことを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１３記載の連続鋳造方法において、前記ひさし部の傾斜角度を水平状態に対して上向き１０度から下向き３５度の範囲に設定し、前記吐出口をメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲で前記鋳型中の前記溶鋼に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎにすることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１３及び１４のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記ひさし部の突出長さＬ１と前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１が０．５〜２であって、前記ひさし部の幅Ｗと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｗ／Ｄ１が１〜３であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記吐出口の基端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ２と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ２／Ｄ１が１〜２であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記各吐出口には、前記溶鋼を吐出可能な複数の小孔が形成された吐出部が設けられていることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１７記載の連続鋳造方法において、前記吐出部の前端から前記ひさし部の先端へかけての流路長さＬ３と、前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｌ３／Ｄ１が１〜２であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１７及び１８のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、一方側の前記吐出口の内断面積Ｓ１と、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が１〜６．５であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記小孔の内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜８であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記複数の小孔の総断面積Ｓ２と、前記筒状部の内断面積Ｓ３との比Ｓ３／Ｓ２が０．５〜１．５であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記吐出部はドロマイトを主体とする耐火物で構成されていることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記吐出部は炭素成分及び珪素成分のいずれか一方又は双方の含有量が１質量％以下の耐火物で構成されていることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記筒状部の下部を除く部分には、縮径部が設けられていることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項１３〜２４のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記筒状部の下部を除く部分には、前記溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられていることを特徴とする連続鋳造方法。
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