JP2004344935A - 連続鋳造用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連続鋳造用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、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部１３、１４とを有する連続鋳造用浸漬ノズル１０において、各吐出部１３、１４には複数の小孔１５が設けられ、筒状部１２の下部を除く部分の内径Ｄ１と各吐出部１３、１４間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である。連続鋳造方法は、この連続鋳造用浸漬ノズル１０を介して、鋳型３１内に溶鋼１１を注湯し、溶鋼１１を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型３１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、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部１３、１４とを有する連続鋳造用浸漬ノズル１０において、各吐出部１３、１４には複数の小孔１５が設けられ、筒状部１２の下部を除く部分の内径Ｄ１と各吐出部１３、１４間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である。連続鋳造方法は、この連続鋳造用浸漬ノズル１０を介して、鋳型３１内に溶鋼１１を注湯し、溶鋼１１を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型３１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連続鋳造用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連続鋳造用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連続鋳造用浸漬ノズル（以下、単に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には、連続鋳造用浸漬ノズルの筒状部の下部に拡径したボックスを設け、このボックスの両側に複数の細孔を配置した浸漬ノズルが開示されている。
そして、特許文献３には、連続鋳造用浸漬ノズルの拡径したボックスとその側面に複数の吐出口を配置し、拡径したボックスの下方に下向きの吐出口を設けた浸漬ノズルが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１８７２４０号公報
【特許文献２】
実開昭５０−１４５４０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。また、各吐出口には、溶鋼中に添加されたＡｌが耐火物と反応して生成したＡｌ２ Ｏ３ や、溶鋼中のＡｌ２ Ｏ３ が付着したり、また堆積したりするので、溶鋼を各吐出口から均一に吐出できない問題もあった。
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及び特許文献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、吐出口から吐出する溶鋼の流れを緩慢かつ均一にできない。そして、通常の浸漬ノズルの耐火物の厚みは２５〜３０ｍｍ程度であり、この厚み程度の長さを有する細孔では、ボックス内の溶鋼圧の変動を緩和するまでの圧損（圧力損失）を溶鋼に対して付与できず、吐出流に流速の変動が生じていた。
このため、やはり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。
なお、筒状部の下部に拡径したボックスを設けることで、浸漬ノズルの形状が複雑になり、浸漬ノズルの強度の低下や耐火物コストが高くなるなどの問題もあった。
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連続鋳造用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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、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部とを有する連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、
前記各吐出部には複数の小孔がそれぞれ設けられ、前記筒状部の下部を除く部分の内径Ｄ１と前記各吐出部間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である。
これにより、小孔による圧損を溶鋼に付与でき、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。
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、連続鋳造用浸漬ノズルの形状を複雑化することなく単純化できる。
特に、筒状部の材質より介在物の付着が少ない材質からなる吐出部に、複数の小孔を設けることにより、各小孔に孔詰まりを生じさせることなく、小孔からの吐出流の安定した緩慢化を図ることができ、より優れた効果が得られる。
【０００７】
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部に直接作用し、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。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、連続鋳造用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、連続鋳造用浸漬ノズルの形状を単純化でき、しかも吐出部から吐出する溶鋼の流れを緩慢かつ均一にするため、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。
【０００８】
前記目的に沿う第２の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の材質はドロマイトを主体としている。
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。
【０００９】
前記目的に沿う第３の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１及び第２の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の材質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が１質量％以下である。
このように、吐出部の材質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、例えば連続鋳造用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。
【００１０】
前記目的に沿う第４の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１〜第３の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の内断面積Ｓ１と、一方側の前記吐出部に設けられた前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５〜１．２である。
このように、筒状部の内断面積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、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。
【００１１】
ここで、筒状部の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が１．２より大きい場合、筒状部の内断面積Ｓ１に対して小孔の総断面積Ｓ２が小さくなるため、平均の吐出流速を低減することができない。一方、比Ｓ１／Ｓ２が０．５より小さい場合、筒状部の内断面積Ｓ１に対して小孔の総断面積Ｓ２が大きくなるため、吐出部を浸漬深さの浅い位置あるいは深い位置に配置することになり、例えば、パウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さが深くなる要因となる。
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浅くするためには、筒状部の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を、好ましくは０．７〜１．１５、更には０．８〜１．１に設定することが好ましい。
【００１２】
前記目的に沿う第５の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１〜第４の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部に設けられた前記小孔の各内径ｄと該小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄが１〜６であり、しかも前記小孔の各内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜５である。
このように、小孔の各内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄ、及び小孔の各内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄをそれぞれ設定するので、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。
【００１３】
ここで、小孔の各内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄが大きい程、圧損による溶鋼の流速低減効果を得ることができるが、比Ｌ／ｄが６を超える場合、吐出部から例えば鋳型の短辺部材までの距離が小さくなるため、溶鋼の鋳型への衝突流速が上昇し、溶鋼の下降流速の上昇を招く。一方、比Ｌ／ｄが１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、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、小孔の各内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄを、好ましくは２〜５、更には３〜４に設定することが好ましい。
【００１４】
また、小孔の各内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが５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、小孔の各内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄを、好ましくは２．２〜４．５、更には２．５〜４に設定することが好ましい。
【００１５】
前記目的に沿う第６の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１〜第５の発明に係る連続鋳造用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。
【００１６】
前記目的に沿う第７の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１〜第６の発明に係る連続鋳造用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。
【００１７】
前記目的に沿う第８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、該筒状部の下方に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な複数の小孔を備えた左右対となる吐出部間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である連続鋳造用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、上記した構成の連続鋳造用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部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。
【００１８】
前記目的に沿う第９の発明に係る連続鋳造方法は、第８の発明に係る連続鋳造方法において、前記各小孔の軸心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、前記吐出部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０．２〜１０ＮＬ／ｍｉｎにする。
このように、浸漬ノズルの複数の小孔の傾斜角度、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、小孔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、広い範囲の吐出部角度での鋳造が可能になり、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。
【００１９】
ここで、浸漬ノズルの吐出部の小孔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、浸漬ノズルの吐出部の小孔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、浸漬ノズルの吐出部の小孔の傾斜角度を、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。
【００２０】
また、例えば、連続鋳造用浸漬ノズルの吐出部の上端部の浸漬深さが１５０ｍｍより浅くなる場合、複数の小孔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、浸漬ノズルの吐出部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。
【００２１】
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。
【００２２】
前記目的に沿う第１０の発明に係る連続鋳造方法は、第８及び第９の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部の材質はドロマイトを主体としている。
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。
【００２３】
前記目的に沿う第１１の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１０の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部の材質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が１質量％以下である。
このように、吐出部の材質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、例えば連続鋳造用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。これにより、例えば、連続鋳造用浸漬ノズルに供給するアルゴンガス量を、従来（例えば２０ＮＬ／ｍｉｎ）より少ない０．２〜１０ＮＬ／ｍｉｎ、更には０．２〜５ＮＬ／ｍｉｎに設定し、使用するアルゴンガス量を極力少なくした鋳造を行うことができる。従って、連続鋳造用浸漬ノズルの各小孔の孔詰まりを抑制しながら、アルゴンガスに起因する気泡の悪影響を回避し、しかもアルゴンガスの特性を活用して溶鋼中の介在物を捕捉、浮上促進して良品質の鋳片を製造できる。
【００２４】
前記目的に沿う第１２の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１１の発明に係る連続鋳造方法において、前記筒状部の内断面積Ｓ１と、一方側の前記吐出部に設けられた前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５〜１．２である。
このように、筒状部の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を設定した連続鋳造用浸漬ノズルを使用して鋳造を行うので、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。
【００２５】
前記目的に沿う第１３の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１２の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部に設けられた複数の小孔の各内径ｄと該小孔の軸心方向の長さＬとの比Ｌ／ｄが１〜６であり、しかも前記小孔の各内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜５である。
このように、小孔の各内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄ、及び小孔の各内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄをそれぞれ設定した連続鋳造用浸漬ノズルを使用して鋳造を行うので、溶鋼に対す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、吐出部の高さ方向に溶鋼の均一な流量が得られる。
【００２６】
前記目的に沿う第１４の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１３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た連続鋳造用浸漬ノズルを使用して鋳造を行うので、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。
【００２７】
前記目的に沿う第１５の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１４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た連続鋳造用浸漬ノズルを使用して鋳造を行うので、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。
【００２８】
前記目的に沿う第１６の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１５の発明に係る連続鋳造方法において、前記溶鋼中にカルシウムが添加されている。
このように、溶鋼にカルシウム（Ｃａ）を添加しているので、溶鋼中に存在するＡｌ２ Ｏ３ あるいは脱酸生成物であるＡｌ２ Ｏ３ を低融点化合物に改質でき、小孔の詰まりを防止して安定鋳造を行うことができる。
【００２９】
即ち、本発明者らは、従来のように２つの孔を備えた連続鋳造用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、吐出流を分散し低流速化するためのノズル構造の検討を行った結果、本発明の連続鋳造用浸漬ノズルで効率的に吐出流を分散させることができ、低流速で均一な吐出流が得られることを確認した。
【００３０】
【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連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図、平面図、図２は同連続鋳造用浸漬ノズルの吐出部の正面図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図、図４は本発明の第３の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図、図５は本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図、図６は同連続鋳造用浸漬ノズルの使用状態の説明図、図７は従来例に係る連続鋳造用浸漬ノズルの使用状態の説明図、図８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、図９は製造した鋳片の不具合発生指数とＬ／ｄとの関係を示す説明図、図１０は製造した鋳片の不具合発生指数とＳ１／Ｓ２との関係を示す説明図である。
【００３１】
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズル（以下単に、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部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）と各吐出部１３、１４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。
【００３２】
この各吐出部１３、１４は、正面視して矩形状となっており、筒状部１２を中心としてその両側部にそれぞれ配置され、この各吐出部１３、１４に、実質的に同一の内径ｄを有する複数（例えば、５〜１５個）の小孔１５がそれぞれ設けられている。この各小孔１５の軸心の傾斜角度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。なお、各吐出部１３、１４は実質的に同一の構成であるため、以下一方側の吐出部１３についてのみ説明する。
吐出部１３には、複数の小孔１５が吐出部１３の上端部から下端部へかけて、分散されて配置されているので、例え各小孔１５から吐出する溶鋼１１の流れが合体した場合でも、既に広範囲に分散されているため、低流速の流れが得られる。これにより、溶鋼１１の高さ方向の流量バランスを大きく改善できるが、不可避的に発生する高さ方向の圧力分布によって、各小孔１５から吐出する溶鋼１１の流れを全く均一にすることは難しい。そこで、高さ方向の各小孔１５の内径ｄを、吐出部１３の上端部から下端部へかけて徐々に小さくすることで、均一な流量を得ることもできる。
【００３３】
ここで、小孔１５の内径ｄと筒状部１２の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄは２〜５に設定されている。
また、小孔１５の内径ｄと、小孔１５の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄが１〜６に設定されている。なお、この実施の形態では、小孔１５の軸心の傾斜角度θが極めて小さいため、小孔１５の軸心方向の長さＬを、吐出部１３の厚みで近似している。
そして、筒状部１２の内径Ｄ１から求められる筒状部１２の内断面積Ｓ１と、吐出部１３に設けられた複数の小孔１５の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２は０．５〜１．２に設定されている。
【００３４】
吐出部１３は、筒状部１２の材質より介在物の付着が少ない材質、即ちドロマイトを主体とした材質からなる耐火物で構成されている。
この吐出部１３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質量％以下含有されている。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、それぞれ３質量％以下、更には１質量％以下になるように調整されている。
【００３５】
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１３を形成することができる。
また、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１２と吐出部１３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。
【００３６】
なお、図３に示す本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズル１９のように、筒状部１６の下部を除く部分、即ち筒状部１６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）１７より例えば５０〜３００ｍｍ上方の筒状部１６の内周部に、その内径Ｄ３が筒状部１６の内径Ｄ１よりも小さな縮径部１８（例えば、１／２×Ｄ１≦Ｄ３＜Ｄ１）を設けることもできる。なお、筒状部１６は、縮径部１８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１８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。
また、図４に示す本発明の第３の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズル２２のように、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）１７より例えば５０〜３００ｍｍ上方の筒状部２０の内周部に、整流部材２１を設けることもできる。
【００３７】
筒状部２０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２３が設けられ、この係止部２３の上面に、整流部材２１の下面を当接させて配置している。なお、筒状部２０は、係止部２３を設けたこと以外、筒状部１２と略同様の構成である。
この整流部材２１は、外形が円柱状で構成されたものであり、溶鋼１１が通過可能で、整流部材２１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複数（例えば、４以上）の貫通孔２４が設けられている。このため、各貫通孔２４の内側面が稼働面（以下、溶鋼接触面とも言う）２５となる。従って、整流部材２１を、前記したドロマイトを主体とした材質からなる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２０と整流部材２１とが接する部分に、ジルコニア系のモルタルを使用する。
【００３８】
これにより、浸漬ノズル２２内に落下してきた溶鋼１１を、浸漬ノズル２２内の溶鋼１１の湯面に直接衝突させることなく、整流部材２１で溶鋼１１の落下エネルギーを一旦減衰した後、各貫通孔２４で分散させて更に下流側へ供給できるので、浸漬ノズル２２内の湯面の変動を抑制できる。
【００３９】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法について説明する。
図５に示すように、溶鋼１１をタンディッシュ３０に入れ、更にタンディッシュ３０の下方に設けた浸漬ノズル１０を介して鋳型３１に注湯した。なお、鋳型３１は、例えば２５０ｍｍ×１０００〜１８００ｍｍの断面矩形状のものである。そして、鋳型３１による冷却と支持セグメント３２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）３３を生成させ、凝固殻３３の成長を促進しながら、軽圧下セグメント３４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３５により０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型３１から引き抜き、鋳片３６を鋳造する。
【００４０】
なお、浸漬ノズル１０は、浸漬ノズル１０の各吐出部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３１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３０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。
【００４１】
ここで、各吐出部１３、１４の複数の小孔１５から鋳型３１内へ溶鋼１１を吐出させた場合、溶鋼１１中のＡｌから生成したＡｌ２ Ｏ３ は、各小孔１５の内側面である稼動面２５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。
【００４２】
これにより、図６に示すように、鋳型３１内に形成される各吐出部１３、１４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、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。
一方、浸漬ノズル１０の各吐出部１３、１４の構成のみが異なり、筒状部４０の下部に溶鋼１１を横方向に吐出可能な各吐出口４１、４２をそれぞれ設けた従来の連続鋳造用浸漬ノズル４３を使用して、鋳型３１に溶鋼１１を供給する際、図７に示すように、各吐出口４１、４２から吐出する溶鋼１１の流れが凝固殻の内面に衝突し、反転する上向き流及び下向き流が発生する。これにより、上向き流による湯面の変動やパウダー巻き込みが生じ、また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。
以上のことから、第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０を使用することで、アルミナ系介在物による各小孔１５の孔詰まりを防止し、各小孔１５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３６を製造できる。また、溶鋼中にカルシウム（Ｃａ）を添加して、カルシウム濃度を５〜５０ｐｐｍにすることにより、前記した効果をより顕著に発現することができる。
【００４３】
【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８に、第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０の比Ｌ／ｄ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、前記した従来例に係る浸漬ノズル４３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、吐出部（小孔の軸心）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。
【００４４】
【表１】
【００４５】
図８に示すように、浸漬ノズルは、各吐出部の傾斜角度（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、不具合の発生率は０．２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。
【００４６】
一方、従来例に係る浸漬ノズル４３は、図８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。
【００４７】
なお、前記した第２、第３の実施の形態に係る浸漬ノズル１９、２２の比Ｌ／ｄのみを、前記した範囲から外した各浸漬ノズルでは、図８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、浸漬ノズルの小孔の内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄを変化させ、各吐出部の傾斜角度を上向き５度、浸漬ノズルの浸漬深さを２２０ｍｍ、及びアルゴンガスの吹き込み量を２ＮＬ／分に設定して鋳片を製造した場合、図９に示すように、Ｌ／ｄが１〜６の範囲で、高品質の鋳片を製造できることを確認できた。
そして、浸漬ノズルの筒状部の内断面積Ｓ１と、一方側の吐出部に設けられた複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を変化させ、各吐出部の傾斜角度を上向き５度、浸漬ノズルの浸漬深さを２２０ｍｍ、及びアルゴンガスの吹き込み量を２ＮＬ／分に設定して鋳片を製造した場合、図１０に示すように、Ｓ１／Ｓ２が０．５〜１．２の範囲で、高品質の鋳片を製造できることを確認できた。
このことから、第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０では、図８に示した結果よりも不具合の発生率を２０％低減できた。
【００４８】
このように、各小孔に孔詰まりを生じさせることなく、しかも小孔による圧損を溶鋼に付与でき、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。
また、前記条件の他に、カルシウム濃度を５〜５０ｐｐｍにした溶鋼を使用して鋳片を製造したが、各小孔に孔詰まりを生じさせることなく、吐出流の緩慢化及び均一化を更に良好にし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より緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止することを確認できた。
【００４９】
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連続鋳造用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。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１〜７記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項８〜１６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部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。
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、かつ経済的に製造できる。
なお、連続鋳造用浸漬ノズルの構造を簡素化できるので、耐火物、製造の両コストを低減でき経済的である。
【００５１】
特に、請求項２記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１０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、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。
【００５２】
請求項３記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１１記載の連続鋳造方法においては、吐出部の材質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、例えば連続鋳造用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。これにより、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。
【００５３】
請求項４記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１２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。
【００５４】
請求項５記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１３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、吐出部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。
【００５５】
請求項６記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１４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。
【００５６】
請求項７記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１５記載の連続鋳造方法においては、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。従って、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。
【００５７】
請求項９記載の連続鋳造方法においては、浸漬ノズルの吐出部の小孔の傾斜角度、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、吐出部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、広い範囲の吐出部角度での鋳造が可能になり、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。
【００５８】
請求項１６記載の連続鋳造方法においては、予め溶鋼にカルシウムを添加して改質するので、生成するＡｌ２ Ｏ３ 介在物を低融点化することができ、小孔の詰まりを抑制して、安定した鋳造を行うことができる。
【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連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図、平面図である。
【図２】同連続鋳造用浸漬ノズルの吐出部の正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図である。
【図６】同連続鋳造用浸漬ノズルの使用状態の説明図である。
【図７】従来例に係る連続鋳造用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。
【図９】製造した鋳片の不具合発生指数とＬ／ｄとの関係を示す説明図である。
【図１０】製造した鋳片の不具合発生指数とＳ１／Ｓ２との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：連続鋳造用浸漬ノズル、１１：溶鋼、１２：筒状部、１３、１４：吐出部、１５：小孔、１６：筒状部、１７：湯面位置、１８：縮径部、１９：連続鋳造用浸漬ノズル、２０：筒状部、２１：整流部材、２２：連続鋳造用浸漬ノズル、２３：係止部、２４：貫通孔、２５：稼働面、３０：タンディッシュ、３１：鋳型、３２：支持セグメント、３３：凝固殻、３４：軽圧下セグメント、３５：ピンチロール、３６：鋳片、４０：筒状部、４１、４２：吐出口、４３：連続鋳造用浸漬ノズル
【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連続鋳造用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連続鋳造用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連続鋳造用浸漬ノズル（以下、単に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には、連続鋳造用浸漬ノズルの筒状部の下部に拡径したボックスを設け、このボックスの両側に複数の細孔を配置した浸漬ノズルが開示されている。
そして、特許文献３には、連続鋳造用浸漬ノズルの拡径したボックスとその側面に複数の吐出口を配置し、拡径したボックスの下方に下向きの吐出口を設けた浸漬ノズルが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１８７２４０号公報
【特許文献２】
実開昭５０−１４５４０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。また、各吐出口には、溶鋼中に添加されたＡｌが耐火物と反応して生成したＡｌ２ Ｏ３ や、溶鋼中のＡｌ２ Ｏ３ が付着したり、また堆積したりするので、溶鋼を各吐出口から均一に吐出できない問題もあった。
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及び特許文献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、吐出口から吐出する溶鋼の流れを緩慢かつ均一にできない。そして、通常の浸漬ノズルの耐火物の厚みは２５〜３０ｍｍ程度であり、この厚み程度の長さを有する細孔では、ボックス内の溶鋼圧の変動を緩和するまでの圧損（圧力損失）を溶鋼に対して付与できず、吐出流に流速の変動が生じていた。
このため、やはり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。
なお、筒状部の下部に拡径したボックスを設けることで、浸漬ノズルの形状が複雑になり、浸漬ノズルの強度の低下や耐火物コストが高くなるなどの問題もあった。
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連続鋳造用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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、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部とを有する連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、
前記各吐出部には複数の小孔がそれぞれ設けられ、前記筒状部の下部を除く部分の内径Ｄ１と前記各吐出部間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である。
これにより、小孔による圧損を溶鋼に付与でき、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。
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、連続鋳造用浸漬ノズルの形状を複雑化することなく単純化できる。
特に、筒状部の材質より介在物の付着が少ない材質からなる吐出部に、複数の小孔を設けることにより、各小孔に孔詰まりを生じさせることなく、小孔からの吐出流の安定した緩慢化を図ることができ、より優れた効果が得られる。
【０００７】
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部に直接作用し、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。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、連続鋳造用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、連続鋳造用浸漬ノズルの形状を単純化でき、しかも吐出部から吐出する溶鋼の流れを緩慢かつ均一にするため、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。
【０００８】
前記目的に沿う第２の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の材質はドロマイトを主体としている。
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。
【０００９】
前記目的に沿う第３の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１及び第２の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の材質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が１質量％以下である。
このように、吐出部の材質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、例えば連続鋳造用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。
【００１０】
前記目的に沿う第４の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１〜第３の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の内断面積Ｓ１と、一方側の前記吐出部に設けられた前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５〜１．２である。
このように、筒状部の内断面積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、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。
【００１１】
ここで、筒状部の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が１．２より大きい場合、筒状部の内断面積Ｓ１に対して小孔の総断面積Ｓ２が小さくなるため、平均の吐出流速を低減することができない。一方、比Ｓ１／Ｓ２が０．５より小さい場合、筒状部の内断面積Ｓ１に対して小孔の総断面積Ｓ２が大きくなるため、吐出部を浸漬深さの浅い位置あるいは深い位置に配置することになり、例えば、パウダーの巻き込み、気泡、介在物の侵入深さが深くなる要因となる。
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浅くするためには、筒状部の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を、好ましくは０．７〜１．１５、更には０．８〜１．１に設定することが好ましい。
【００１２】
前記目的に沿う第５の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１〜第４の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部に設けられた前記小孔の各内径ｄと該小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄが１〜６であり、しかも前記小孔の各内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜５である。
このように、小孔の各内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄ、及び小孔の各内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄをそれぞれ設定するので、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。
【００１３】
ここで、小孔の各内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄが大きい程、圧損による溶鋼の流速低減効果を得ることができるが、比Ｌ／ｄが６を超える場合、吐出部から例えば鋳型の短辺部材までの距離が小さくなるため、溶鋼の鋳型への衝突流速が上昇し、溶鋼の下降流速の上昇を招く。一方、比Ｌ／ｄが１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、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、小孔の各内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄを、好ましくは２〜５、更には３〜４に設定することが好ましい。
【００１４】
また、小孔の各内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが５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、小孔の各内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄを、好ましくは２．２〜４．５、更には２．５〜４に設定することが好ましい。
【００１５】
前記目的に沿う第６の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１〜第５の発明に係る連続鋳造用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。
【００１６】
前記目的に沿う第７の発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、第１〜第６の発明に係る連続鋳造用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。
【００１７】
前記目的に沿う第８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、該筒状部の下方に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な複数の小孔を備えた左右対となる吐出部間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である連続鋳造用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、上記した構成の連続鋳造用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部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。
【００１８】
前記目的に沿う第９の発明に係る連続鋳造方法は、第８の発明に係る連続鋳造方法において、前記各小孔の軸心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、前記吐出部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０．２〜１０ＮＬ／ｍｉｎにする。
このように、浸漬ノズルの複数の小孔の傾斜角度、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、小孔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、広い範囲の吐出部角度での鋳造が可能になり、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。
【００１９】
ここで、浸漬ノズルの吐出部の小孔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、浸漬ノズルの吐出部の小孔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、浸漬ノズルの吐出部の小孔の傾斜角度を、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。
【００２０】
また、例えば、連続鋳造用浸漬ノズルの吐出部の上端部の浸漬深さが１５０ｍｍより浅くなる場合、複数の小孔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、浸漬ノズルの吐出部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。
【００２１】
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。
【００２２】
前記目的に沿う第１０の発明に係る連続鋳造方法は、第８及び第９の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部の材質はドロマイトを主体としている。
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。
【００２３】
前記目的に沿う第１１の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１０の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部の材質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が１質量％以下である。
このように、吐出部の材質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、例えば連続鋳造用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。これにより、例えば、連続鋳造用浸漬ノズルに供給するアルゴンガス量を、従来（例えば２０ＮＬ／ｍｉｎ）より少ない０．２〜１０ＮＬ／ｍｉｎ、更には０．２〜５ＮＬ／ｍｉｎに設定し、使用するアルゴンガス量を極力少なくした鋳造を行うことができる。従って、連続鋳造用浸漬ノズルの各小孔の孔詰まりを抑制しながら、アルゴンガスに起因する気泡の悪影響を回避し、しかもアルゴンガスの特性を活用して溶鋼中の介在物を捕捉、浮上促進して良品質の鋳片を製造できる。
【００２４】
前記目的に沿う第１２の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１１の発明に係る連続鋳造方法において、前記筒状部の内断面積Ｓ１と、一方側の前記吐出部に設けられた前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５〜１．２である。
このように、筒状部の内断面積Ｓ１と、複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を設定した連続鋳造用浸漬ノズルを使用して鋳造を行うので、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。
【００２５】
前記目的に沿う第１３の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１２の発明に係る連続鋳造方法において、前記吐出部に設けられた複数の小孔の各内径ｄと該小孔の軸心方向の長さＬとの比Ｌ／ｄが１〜６であり、しかも前記小孔の各内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜５である。
このように、小孔の各内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄ、及び小孔の各内径ｄと筒状部の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄをそれぞれ設定した連続鋳造用浸漬ノズルを使用して鋳造を行うので、溶鋼に対す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、吐出部の高さ方向に溶鋼の均一な流量が得られる。
【００２６】
前記目的に沿う第１４の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１３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た連続鋳造用浸漬ノズルを使用して鋳造を行うので、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。
【００２７】
前記目的に沿う第１５の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１４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た連続鋳造用浸漬ノズルを使用して鋳造を行うので、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。
【００２８】
前記目的に沿う第１６の発明に係る連続鋳造方法は、第８〜第１５の発明に係る連続鋳造方法において、前記溶鋼中にカルシウムが添加されている。
このように、溶鋼にカルシウム（Ｃａ）を添加しているので、溶鋼中に存在するＡｌ２ Ｏ３ あるいは脱酸生成物であるＡｌ２ Ｏ３ を低融点化合物に改質でき、小孔の詰まりを防止して安定鋳造を行うことができる。
【００２９】
即ち、本発明者らは、従来のように２つの孔を備えた連続鋳造用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、吐出流を分散し低流速化するためのノズル構造の検討を行った結果、本発明の連続鋳造用浸漬ノズルで効率的に吐出流を分散させることができ、低流速で均一な吐出流が得られることを確認した。
【００３０】
【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連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図、平面図、図２は同連続鋳造用浸漬ノズルの吐出部の正面図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図、図４は本発明の第３の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図、図５は本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図、図６は同連続鋳造用浸漬ノズルの使用状態の説明図、図７は従来例に係る連続鋳造用浸漬ノズルの使用状態の説明図、図８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、図９は製造した鋳片の不具合発生指数とＬ／ｄとの関係を示す説明図、図１０は製造した鋳片の不具合発生指数とＳ１／Ｓ２との関係を示す説明図である。
【００３１】
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズル（以下単に、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部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）と各吐出部１３、１４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。
【００３２】
この各吐出部１３、１４は、正面視して矩形状となっており、筒状部１２を中心としてその両側部にそれぞれ配置され、この各吐出部１３、１４に、実質的に同一の内径ｄを有する複数（例えば、５〜１５個）の小孔１５がそれぞれ設けられている。この各小孔１５の軸心の傾斜角度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。なお、各吐出部１３、１４は実質的に同一の構成であるため、以下一方側の吐出部１３についてのみ説明する。
吐出部１３には、複数の小孔１５が吐出部１３の上端部から下端部へかけて、分散されて配置されているので、例え各小孔１５から吐出する溶鋼１１の流れが合体した場合でも、既に広範囲に分散されているため、低流速の流れが得られる。これにより、溶鋼１１の高さ方向の流量バランスを大きく改善できるが、不可避的に発生する高さ方向の圧力分布によって、各小孔１５から吐出する溶鋼１１の流れを全く均一にすることは難しい。そこで、高さ方向の各小孔１５の内径ｄを、吐出部１３の上端部から下端部へかけて徐々に小さくすることで、均一な流量を得ることもできる。
【００３３】
ここで、小孔１５の内径ｄと筒状部１２の内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄは２〜５に設定されている。
また、小孔１５の内径ｄと、小孔１５の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄが１〜６に設定されている。なお、この実施の形態では、小孔１５の軸心の傾斜角度θが極めて小さいため、小孔１５の軸心方向の長さＬを、吐出部１３の厚みで近似している。
そして、筒状部１２の内径Ｄ１から求められる筒状部１２の内断面積Ｓ１と、吐出部１３に設けられた複数の小孔１５の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２は０．５〜１．２に設定されている。
【００３４】
吐出部１３は、筒状部１２の材質より介在物の付着が少ない材質、即ちドロマイトを主体とした材質からなる耐火物で構成されている。
この吐出部１３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質量％以下含有されている。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、それぞれ３質量％以下、更には１質量％以下になるように調整されている。
【００３５】
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１３を形成することができる。
また、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１２と吐出部１３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。
【００３６】
なお、図３に示す本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズル１９のように、筒状部１６の下部を除く部分、即ち筒状部１６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）１７より例えば５０〜３００ｍｍ上方の筒状部１６の内周部に、その内径Ｄ３が筒状部１６の内径Ｄ１よりも小さな縮径部１８（例えば、１／２×Ｄ１≦Ｄ３＜Ｄ１）を設けることもできる。なお、筒状部１６は、縮径部１８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１８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。
また、図４に示す本発明の第３の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズル２２のように、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）１７より例えば５０〜３００ｍｍ上方の筒状部２０の内周部に、整流部材２１を設けることもできる。
【００３７】
筒状部２０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２３が設けられ、この係止部２３の上面に、整流部材２１の下面を当接させて配置している。なお、筒状部２０は、係止部２３を設けたこと以外、筒状部１２と略同様の構成である。
この整流部材２１は、外形が円柱状で構成されたものであり、溶鋼１１が通過可能で、整流部材２１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複数（例えば、４以上）の貫通孔２４が設けられている。このため、各貫通孔２４の内側面が稼働面（以下、溶鋼接触面とも言う）２５となる。従って、整流部材２１を、前記したドロマイトを主体とした材質からなる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２０と整流部材２１とが接する部分に、ジルコニア系のモルタルを使用する。
【００３８】
これにより、浸漬ノズル２２内に落下してきた溶鋼１１を、浸漬ノズル２２内の溶鋼１１の湯面に直接衝突させることなく、整流部材２１で溶鋼１１の落下エネルギーを一旦減衰した後、各貫通孔２４で分散させて更に下流側へ供給できるので、浸漬ノズル２２内の湯面の変動を抑制できる。
【００３９】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法について説明する。
図５に示すように、溶鋼１１をタンディッシュ３０に入れ、更にタンディッシュ３０の下方に設けた浸漬ノズル１０を介して鋳型３１に注湯した。なお、鋳型３１は、例えば２５０ｍｍ×１０００〜１８００ｍｍの断面矩形状のものである。そして、鋳型３１による冷却と支持セグメント３２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）３３を生成させ、凝固殻３３の成長を促進しながら、軽圧下セグメント３４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３５により０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型３１から引き抜き、鋳片３６を鋳造する。
【００４０】
なお、浸漬ノズル１０は、浸漬ノズル１０の各吐出部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３１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３０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。
【００４１】
ここで、各吐出部１３、１４の複数の小孔１５から鋳型３１内へ溶鋼１１を吐出させた場合、溶鋼１１中のＡｌから生成したＡｌ２ Ｏ３ は、各小孔１５の内側面である稼動面２５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。
【００４２】
これにより、図６に示すように、鋳型３１内に形成される各吐出部１３、１４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、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。
一方、浸漬ノズル１０の各吐出部１３、１４の構成のみが異なり、筒状部４０の下部に溶鋼１１を横方向に吐出可能な各吐出口４１、４２をそれぞれ設けた従来の連続鋳造用浸漬ノズル４３を使用して、鋳型３１に溶鋼１１を供給する際、図７に示すように、各吐出口４１、４２から吐出する溶鋼１１の流れが凝固殻の内面に衝突し、反転する上向き流及び下向き流が発生する。これにより、上向き流による湯面の変動やパウダー巻き込みが生じ、また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。
以上のことから、第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０を使用することで、アルミナ系介在物による各小孔１５の孔詰まりを防止し、各小孔１５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３６を製造できる。また、溶鋼中にカルシウム（Ｃａ）を添加して、カルシウム濃度を５〜５０ｐｐｍにすることにより、前記した効果をより顕著に発現することができる。
【００４３】
【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８に、第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０の比Ｌ／ｄ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、前記した従来例に係る浸漬ノズル４３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、吐出部（小孔の軸心）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。
【００４４】
【表１】
図８に示すように、浸漬ノズルは、各吐出部の傾斜角度（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、不具合の発生率は０．２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。
【００４６】
一方、従来例に係る浸漬ノズル４３は、図８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。
【００４７】
なお、前記した第２、第３の実施の形態に係る浸漬ノズル１９、２２の比Ｌ／ｄのみを、前記した範囲から外した各浸漬ノズルでは、図８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、浸漬ノズルの小孔の内径ｄと小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄを変化させ、各吐出部の傾斜角度を上向き５度、浸漬ノズルの浸漬深さを２２０ｍｍ、及びアルゴンガスの吹き込み量を２ＮＬ／分に設定して鋳片を製造した場合、図９に示すように、Ｌ／ｄが１〜６の範囲で、高品質の鋳片を製造できることを確認できた。
そして、浸漬ノズルの筒状部の内断面積Ｓ１と、一方側の吐出部に設けられた複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を変化させ、各吐出部の傾斜角度を上向き５度、浸漬ノズルの浸漬深さを２２０ｍｍ、及びアルゴンガスの吹き込み量を２ＮＬ／分に設定して鋳片を製造した場合、図１０に示すように、Ｓ１／Ｓ２が０．５〜１．２の範囲で、高品質の鋳片を製造できることを確認できた。
このことから、第１の実施の形態に係る浸漬ノズル１０では、図８に示した結果よりも不具合の発生率を２０％低減できた。
【００４８】
このように、各小孔に孔詰まりを生じさせることなく、しかも小孔による圧損を溶鋼に付与でき、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。
また、前記条件の他に、カルシウム濃度を５〜５０ｐｐｍにした溶鋼を使用して鋳片を製造したが、各小孔に孔詰まりを生じさせることなく、吐出流の緩慢化及び均一化を更に良好にし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より緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物欠陥を防止することを確認できた。
【００４９】
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連続鋳造用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。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１〜７記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項８〜１６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部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。
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、かつ経済的に製造できる。
なお、連続鋳造用浸漬ノズルの構造を簡素化できるので、耐火物、製造の両コストを低減でき経済的である。
【００５１】
特に、請求項２記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１０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、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。
【００５２】
請求項３記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１１記載の連続鋳造方法においては、吐出部の材質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、例えば連続鋳造用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。これにより、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。
【００５３】
請求項４記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１２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。
【００５４】
請求項５記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１３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、吐出部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。
【００５５】
請求項６記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１４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。
【００５６】
請求項７記載の連続鋳造用浸漬ノズル、及び請求項１５記載の連続鋳造方法においては、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。従って、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。
【００５７】
請求項９記載の連続鋳造方法においては、浸漬ノズルの吐出部の小孔の傾斜角度、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、吐出部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、広い範囲の吐出部角度での鋳造が可能になり、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。
【００５８】
請求項１６記載の連続鋳造方法においては、予め溶鋼にカルシウムを添加して改質するので、生成するＡｌ２ Ｏ３ 介在物を低融点化することができ、小孔の詰まりを抑制して、安定した鋳造を行うことができる。
【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連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図、平面図である。
【図２】同連続鋳造用浸漬ノズルの吐出部の正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの側断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図である。
【図６】同連続鋳造用浸漬ノズルの使用状態の説明図である。
【図７】従来例に係る連続鋳造用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。
【図９】製造した鋳片の不具合発生指数とＬ／ｄとの関係を示す説明図である。
【図１０】製造した鋳片の不具合発生指数とＳ１／Ｓ２との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：連続鋳造用浸漬ノズル、１１：溶鋼、１２：筒状部、１３、１４：吐出部、１５：小孔、１６：筒状部、１７：湯面位置、１８：縮径部、１９：連続鋳造用浸漬ノズル、２０：筒状部、２１：整流部材、２２：連続鋳造用浸漬ノズル、２３：係止部、２４：貫通孔、２５：稼働面、３０：タンディッシュ、３１：鋳型、３２：支持セグメント、３３：凝固殻、３４：軽圧下セグメント、３５：ピンチロール、３６：鋳片、４０：筒状部、４１、４２：吐出口、４３：連続鋳造用浸漬ノズル
Claims (16)
- 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部とを有する連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、
前記各吐出部には複数の小孔がそれぞれ設けられ、前記筒状部の下部を除く部分の内径Ｄ１と前記各吐出部間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２であることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。 - 請求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の材質はドロマイトを主体としていることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
- 請求項１及び２のいずれか１項に記載の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の材質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が１質量％以下であることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記筒状部の内断面積Ｓ１と、一方側の前記吐出部に設けられた前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５〜１．２であることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記吐出部に設けられた前記小孔の各内径ｄと該小孔の軸心方向の各長さＬとの比Ｌ／ｄが１〜６であり、しかも前記小孔の各内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜５であることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続鋳造用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連続鋳造用浸漬ノズル。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載の連続鋳造用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連続鋳造用浸漬ノズル。
- 溶鋼が上から下に通過する筒状部の内径Ｄ１と、該筒状部の下方に設けられ、前記溶鋼を横方向に吐出可能な複数の小孔を備えた左右対となる吐出部間の間隔Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１が０．８〜１．２である連続鋳造用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８記載の連続鋳造方法において、前記各小孔の軸心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、前記吐出部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８及び９のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記吐出部の材質はドロマイトを主体としていることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項８〜１０のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記吐出部の材質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が１質量％以下であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項８〜１１のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記筒状部の内断面積Ｓ１と、一方側の前記吐出部に設けられた前記複数の小孔の総断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５〜１．２であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項８〜１２のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記吐出部に設けられた複数の小孔の各内径ｄと該小孔の軸心方向の長さＬとの比Ｌ／ｄが１〜６であり、しかも前記小孔の各内径ｄと前記筒状部の前記内径Ｄ１との比Ｄ１／ｄが２〜５であることを特徴とする連続鋳造方法。
- 請求項８〜１３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８〜１４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。
- 請求項８〜１５のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記溶鋼中にカルシウムが添加されていることを特徴とする連続鋳造方法。
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