JP2007216272A - 浸漬ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造開始時におけるスプラッシュ現象を抑制すると共に、溶鋼吐出流の鋳型厚み方向の偏流を軽減可能な連続鋳造用の浸漬ノズルを提供する。
【解決手段】ノズル内側底面１の近傍に一対の対向する吐出孔２・２を穿孔し、前記ノズル内側底面１にはノズル径方向に延在する凹部４を凹設する。前記凹部４の長手方向の垂直断面は長方形を含む台形とし、その側辺４ａを０度以上５０度以下外側へ傾斜させ、その深さｈと前記浸漬ノズル１００の内径Ｄとの比は０．１≦ｈ／Ｄ≦１．０の範囲内とする。当該垂直断面の下辺の幅ｙと前記吐出孔２・２の内周側開口端２ａ・２ａの開口幅Ｙとの比は０．４≦ｙ／Ｙ≦１．０の範囲内とし、前記吐出孔２・２の穿孔方向と前記凹部４の長手方向との角度θ２と、当該穿孔方向と当該内周側開口端２ａ・２ａの側辺と前記浸漬ノズル１００の軸心とを結ぶ面との角度θ３と、の比は０≦θ２／θ３≦１．０の範囲内とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、連続鋳造に用いられる浸漬ノズルに係り、詳しくは溶鋼吐出流の偏流及び鋳造開始時におけるスプラッシュ現象に関する。

従来の浸漬ノズルでは、鋳造開始時において当該浸漬ノズルに注湯された溶鋼がその底面に勢いよく当たることで跳ね上がるように吐出される所謂スプラッシュ現象を抑制することを目的として、当該浸漬ノズルの下部に穿孔される吐出孔は前記底面より若干上方へ設けられ、略円柱形状の所謂湯溜り部が形成されている。
しかし、鋳型厚み方向の速度勾配を有する溶鋼がこの浸漬ノズルに注湯されると、又は、この浸漬ノズルに注湯された溶鋼に鋳型厚み方向の速度勾配が生じると、前記湯溜り部内における溶鋼の圧力差に起因して、当該湯溜り部を鋳型厚み方向へ横切る溶鋼流れが生じてしまう（図７（ａ）参照）。この横切る溶鋼流れは、鋳型幅方向と平行な軸を有する回転流を誘起し（図７（ｂ）参照）、その結果、前記浸漬ノズルの吐出孔からの溶鋼吐出流に鋳型厚み方向の偏流が生じてしまう。
そして、この溶鋼吐出流の偏流により、既に凝固／形成された鋳型コーナ部近傍のシェルが再融解してしまい、その結果、シェル成長の不均一さである所謂凝固遅れを発生させてしまう。
この凝固遅れが著しい場合には、シェルが破れて溶鋼が当該シェルの外部へ流れ出る所謂ブレークアウトが懸念される。
なお、上記の溶鋼吐出流の偏流は、浸漬ノズルに注湯される溶鋼の流量を調節するためのスライドプレートの開閉方向には依存しないことが既に明らかとなっている（非特許文献１及び非特許文献２）。

上記の溶鋼吐出流の鋳型厚み方向の偏流を防止することを目的として、例えば、浸漬ノズルの内壁をモーグル状（凹凸状）に形成し、当該浸漬ノズル内の溶鋼流を強乱流場とする技術が提案されている。しかし、本技術によれば、浸漬ノズルの製造コストが大幅に増大してしまうし、また、溶鋼流を強乱流場とせしめる効果も、内壁への付着物により比較的短期間で失われてしまうとされる。

また、この種の技術として、例えば特許文献１に記載されているものがある。
この特許文献１に記載されている構成は、以下の如くである。即ち、浸漬ノズルの底部に半球面状の窪みが形成されている。これによれば、前記浸漬ノズルを流下してくる溶鋼が、当該半球面状の底部によって再び浸漬ノズル内を反転して上昇するので、更に流下してくる溶鋼と反転した溶鋼とが衝突して、その結果、溶鋼の流動が鎮静化されるようになっている。
上記構成によれば、前記浸漬ノズルから吐出される溶鋼の流速が均一化され、左右の吐出口から流出量も等しくなって渦や過度の上昇流が生じない、とされる。

特開平２−１６５８５１号公報 市川健治、外２名、「浸漬ノズル管内の流れについて[タンディッシュＳＮに関する水モデル実験結果；第３報]」、耐火物、耐火物技術協会、１９９０年１月、第42巻、第1号、p.43-46 Ａ．Ｒ．マンデラス（A.R.Manderas）、「浸漬ノズル内の２相流に関する動力学と、当該流動が鋳型内２相流に及ぼす影響（Dynamics of two-phase downwards flow in submerged entry nozzle and its influence on the two-phase flow in the mold）」、Int.J.混相流（International Journal of Multiphase Flow）、オランダ、ELSEVIER、２００５年、第３１巻、p.643-665

従来、一般的には、鋳型内における溶鋼流を多面的に改善することが課題とされていた。
上記特許文献１の構成は、この課題を解決する上でかなり有用であったが、さらに有用な浸漬ノズルの開発が望まれていた。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、鋳造開始時におけるスプラッシュ現象を抑制すると共に、溶鋼吐出流の鋳型厚み方向の偏流を軽減可能な連続鋳造用の浸漬ノズルを提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下のように構成される、浸漬ノズルが提供される。
ノズル内側底面の近傍に一対の対向する吐出孔が穿孔されるとともに、前記ノズル内側底面にはノズル径方向に延在する凹部が凹設される。
前記凹部の長手方向の垂直断面は、長方形を含む台形である。
前記凹部の長手方向の垂直断面の側辺は、前記浸漬ノズルの長手方向を基準として０度以上５０度以下外側へ傾斜する。
前記凹部の長手方向の垂直断面の深さｈと、前記浸漬ノズルの内径Ｄと、の比であるｈ／Ｄは、０．１≦ｈ／Ｄ≦１．０の範囲内である。
前記凹部の長手方向の垂直断面の下辺の幅ｙと、前記吐出孔の内周側開口端の開口幅Ｙと、の比であるｙ／Ｙは、０．４≦ｙ／Ｙ≦１．０の範囲内である。
前記吐出孔の穿孔方向と、前記凹部の長手方向と、が成す角度θ２と、前記吐出孔の穿孔方向と、前記吐出孔の内周側開口端の側辺と前記浸漬ノズルの軸心とを結ぶ面と、が成す角度θ３と、の比であるθ２／θ３は、０≦θ２／θ３≦１．０の範囲内である。
ただし、上記『長方形を含む台形』は、その角部に円弧が形成されているものも含むものとする。

これにより、鋳造開始時におけるスプラッシュ現象を抑制できると共に、溶鋼吐出流の鋳型厚み方向の偏流を大幅に軽減できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る浸漬ノズルの縦断面図であり、図２は図１における２−２線矢視断面図である。また、図３は図１におけるＡ部拡大図であり、図４は図１における４−４線矢視断面図である。また、図５及び図６は夫々図２に類似する図である。

本実施形態において連続鋳造用浸漬ノズル（以下、単に浸漬ノズルと称する。）１００は、図１及び図２に示すように、有底の略円筒状に形成されており、ノズル内側底面１の近傍に一対の対向する吐出孔２・２が穿孔されている（図４も併せて参照）。

前記吐出孔２・２は、図１に示す如くその穿孔方向の垂直断面が略矩形であって、図２に示す如く前記浸漬ノズル１００の軸心から離れるにつれて扇状に広がるように、また、図４に示す如く若干斜め下向きに形成されている。
また本実施形態において前記浸漬ノズル１００は、図１に示す如く前記吐出孔２・２の内周側開口端２ａ・２ａの下辺と、前記ノズル内側底面１と、が前記浸漬ノズル１００の軸心方向において一致するように構成されている。

前記ノズル内側底面１には、図１及び図２、図４に示す如く、前記浸漬ノズル１００の直径方向に延在し、且つその長手方向長さが前記浸漬ノズル１００の内径Ｄと略一致する凹部４が凹設されている。

前記凹部４の長手方向の垂直断面は、図１及び図３に示す如く、長方形を含む台形に形成されている。なお、この「長方形を含む台形」は、図１及び図３に示す如く、その角部に円弧が形成されているものも含むものとする。

前記凹部４の長手方向の垂直断面の側辺４ａは、図３に示す如く、前記浸漬ノズル１００の長手方向（即ち鉛直方向）を基準として０度以上５０度以下外側へ傾斜して形成されている。換言すれば、前記側辺４ａの外側傾斜角θ１は０度以上５０度以下であって、当該外側傾斜角θ１が０度の場合は、前記凹部４の長手方向の垂直断面は長方形であるともいえる。さらに換言すれば、前記凹部４は、その長手方向の垂直断面の内角であって前記ノズル内側底面１に対して遠い側のものが９０度以上１４０度以下となるように形成されている。

また本図に示す如く、前記凹部４の長手方向の垂直断面の深さｈと、前記浸漬ノズル１００の内径Ｄと、の比であるｈ／Ｄは、０．１≦ｈ／Ｄ≦１．０の範囲内となるように構成されている。

また本図に示す如く、前記凹部４の長手方向の垂直断面の下辺の幅ｙと、前記吐出孔２・２の内周側開口端２ａ・２ａの開口幅Ｙと、の比であるｙ／Ｙは、０．４≦ｙ／Ｙ≦１．０の範囲内となるように構成されている。なお、本図において前記比ｙ／Ｙは、約０．３である。

なお、本図に示す如く本実施形態において、前記凹部４の長手方向の垂直断面の角部には、０≦Ｒ１≦ｙ／２の範囲内である半径Ｒ１の円弧が形成されていてもよい。例えば前記凹部４の長手方向の垂直断面の下辺は、平坦状な部分のない完全な円弧状であってもよい（このとき、Ｒ１は約ｙ／２）。なお、本実施形態において前記半径Ｒ１は図３に示す如く約ｙ／３である。
なお前述の如く符号ｙは前記凹部４の長手方向の垂直断面の下辺の幅であるとしたが、本図に示す如く当該垂直断面の角部が円弧状に形成されている場合は、前記幅ｙを、当該下辺と一の前記側辺４ａとの第１仮想交点と、同じく当該下辺と他の前記側辺４ａとの第２仮想交点と、の間の距離として定義するものとする。

また例えば図５に示す如く、前記吐出孔２・２の穿孔方向と、前記凹部４の長手方向と、が成す角度θ２と、前記吐出孔２・２の穿孔方向と、前記吐出孔２・２の内周側開口端２ａ・２ａの側辺と前記浸漬ノズル１００の軸心とを結ぶ面と、が成す角度θ３と、の比であるθ２／θ３は、０≦θ２／θ３≦１．０の範囲内となるように構成されている。本実施形態において前記比θ２／θ３は図２に示す如く略ゼロである。

また例えば図６に示す如く、前記浸漬ノズル１００の軸心と前記凹部４の長手方向及び短手方向の中心との間の距離ｘは、０≦ｘ≦Ｘ−ｙ／２の範囲内であれば、適宜に設定することができる。なお、本図において符号Ｘは、前記浸漬ノズル１００の軸心と当該浸漬ノズル１００の内周面との間の距離を示すものである。

次に、本実施形態の作動を説明する。

本実施形態に係る浸漬ノズル１００は、例えば連続鋳造機において、図示しないタンディッシュに一時的に貯められた溶鋼を、鋳片のシェルを形成するための鋳型へ注湯するためのガイドとして用いられるものである。

前記浸漬ノズル１００は、鋳造開始前に予め前記タンディッシュの槽底に着脱可能に、且つ、その吐出孔２・２が前記鋳型の狭面と略対面するように取り付けられる。
次に、前記浸漬ノズル１００が取り付けられた前記タンディッシュが所定位置まで降下されることで、当該浸漬ノズル１００が前記鋳型内へ適宜の深さまで挿入される。
次いで、前記連続鋳造機内に、鋳片を引き抜くためのダミーバ（不図示）が挿入される。
そして、前記タンディッシュの槽底に設けられるスライドバルブ（不図示）が適宜に開口される。これにより、前記タンディッシュ内に保持されている溶鋼が前記浸漬ノズル１００を介して前記鋳型へ注湯され始める。
次いで、鋳型内で冷却されて形成される鋳片は、適宜の鋳造速度で、前記ダミーバに引き抜かれていく。これにより、連続的な鋳造が開始されるようになっている。

以下、本実施形態に係る前記浸漬ノズル１００内の溶鋼流を、比較例と対比させながら説明する。図７は従来の浸漬ノズルの縦断面図であって、そのノズル内の溶鋼流が模式的に表されているものであり、図８は図１に類似する図であって、同様に、そのノズル内の溶鋼流が模式的に表されているものである。なお、これら図７及び図８においては、説明の便宜上、図中の内周側開口端の内側に現れる、吐出孔の外周側開口端は図略されている。

図７（ａ）に示す如く従来の浸漬ノズルでは、鋳型厚み方向の速度勾配を有する溶鋼が注湯されると、または何らかの原因により注湯された溶鋼に鋳型厚み方向の速度勾配が生じると、湯溜り部内に生じる溶鋼の圧力差に起因して、当該湯溜り部を鋳型厚み方向へ横切る溶鋼流れが生じてしまう。そして、図７（ｂ）に示す如く、この横切る溶鋼流れは、鋳型幅方向と平行な軸を有する回転流を誘起し、その結果、前記浸漬ノズルの吐出孔からの溶鋼吐出流に鋳型厚み方向の偏流が生じてしまう。
一方、図８に示す如く本実施形態に係る浸漬ノズル１００には、上記比較例のようには湯溜り部は形成されておらず、その代わりに、前述した如く前記ノズル内側底面１に径方向に延在する凹部４であって、その幅（ｙ）が少なくとも前記吐出孔２・２の内周側開口端２ａ・２ａの開口幅Ｙよりも小さいものが凹設されている（図３も併せて参照）。従って、例え、鋳型厚み方向の速度勾配を有する溶鋼が注湯されたとしても、または何らかの原因により注湯された溶鋼に鋳型厚み方向の速度勾配が生じたとしても、前記の回転流を誘起する前記の横切る溶鋼流れが極めて発生し難くなっており、溶鋼吐出流が前記吐出孔２・２の穿孔方向に沿ったかたちで吐出されるようになっている。これにより、上記従来の浸漬ノズルと比較して、本実施形態に係る浸漬ノズル１００は、溶鋼吐出流の鋳型厚み方向の偏流を大幅に軽減できるのである。併せて、前記凹部４が前記ノズル内側底面１に適宜に凹設されることにより、前述した鋳造開始時におけるスプラッシュ現象も抑制できるようになっている。

以下、本実施形態に係る浸漬ノズル１００の技術的効果を確認するための試験、即ち、溶鋼吐出流の鋳型厚み方向の偏流やスプラッシュ現象を評価対象とする第１確認試験と、前述した凝固遅れを評価対象とする第２確認試験と、に関して説明する。上述した各数値範囲などは、相互に密接に関連する下記の第１及び第２の確認試験により合理的に裏付けられている。

＜第１確認試験＞
本試験では、下記表１に示す如く、形状や大きさの異なる様々な凹部を浸漬ノズルのノズル内側底面に凹設し、溶鋼の代わりに水を用いた吐出実験を行い、水吐出流の鋳型厚み方向の偏流やスプラッシュ現象を評価し、これらの評価に基づいて前記凹部の形状や大きさを総合的に評価した。

（偏流の評価）
上記表１における『偏流』の評価は、具体的に、以下のように行われたものである。図９は浸漬ノズルの正面図である。
即ち、図９に示す如く浸漬ノズルの吐出孔から吐出される水吐出流の流速を適宜の流速検出装置（例えば、電磁流速計など）を用いて碁盤状に９点、計測した。その計測結果の一例を図１０及び図１１に示す。
そして、上記計測結果のうち、下行右列と下行左列との速度差を算出し（図９太線丸印参照）、その絶対値が０．２ｍ／ｓ未満であるときを「○（偏流無し）」とし、同じく０．２ｍ／ｓ以上であるときを「×（偏流有り）」と評価した。

（スプラッシュ現象の評価）
ここで、上記の「スプラッシュ現象」とは、前述の如く、鋳造開始時において浸漬ノズルに注湯された溶鋼がその底面に勢いよく当たることで跳ね上がるように吐出される現象のことをいうが、それに限らず、浸漬ノズルの吐出孔から下方へ向かって溶鋼が勢いよく吐出されて鋳型内に予め挿入されているダミーバの上端面と鋳型の狭面とを介して跳ね上がってしまう現象をも含むものである。
上記表１における「飛散高さ」とは前者の現象に係るものであり、同じく表１における「気泡潜り深さ」とは後者の現象に係るものである。なお、後者の現象は、吐出孔から下向きに吐出される水流の強さ（気泡潜り深さ）を評価することにより間接的に評価した。なお、これらスプラッシュ現象は、生産性が低下するなどの理由から好ましくないとされる。

上記表１の「飛散高さ」の評価は、具体的に、以下のように行われたものである。図１２は浸漬ノズルの側面図である。
即ち、図１２に示す如く浸漬ノズルの吐出孔から上方に向かって吐出されて飛散する水滴の到達高さを、当該吐出孔の外周側開口端の上辺を基準として、目視により計測した。
そして、この到達高さが１５ｃｍ未満であるときを「○（飛散高さ小）」とし、同じく１５ｃｍ以上であるときを「×（飛散高さ大）」と評価した。

一方、上記表１の「気泡潜り深さ」の評価は、具体的に、以下のように行われたものである。
即ち、図１２に示す如く浸漬ノズルの下方に、当該浸漬ノズルの下端に対する鉛直方向距離が５ｃｍとなるように水面高さが調整された水槽を設置し、浸漬ノズルの吐出孔から下方へ向かって勢いよく吐出された水吐出流が巻き込む気泡の到達深さを、当該水面を基準として、目視により測定した。
そして、この到達深さが３５ｃｍ未満であるときを「○（気泡潜り深さ小）」とし、同じく３５ｃｍ以上であるときを「×（気泡潜り深さ大）」と評価した。
なお、この到達深さを記録する観測対象は、水吐出流により巻き込まれた気泡のうち、その径が５ｍｍ以上のものに限定した。

そして、上記表１の「総合評価」とは、上記の「偏流」及び「飛散高さ」、「気泡潜り深さ」に関する評価がすべて良好（即ち、「○」）となったか否かに基づいて判断されるものである。

＜第１確認試験（Ａ）：比ｈ／Ｄ＞
上記実施形態に係る前記浸漬ノズル１００の前記凹部４が溶鋼吐出流の鋳型厚み方向の偏流と前述のスプラッシュ現象を軽減／抑制する効果の原理に関しては図７及び図８に基づいて前述した如くである。
本試験は、前記比ｈ／Ｄが前記のスプラッシュ現象に及ぼす影響を確認するための試験である（図３も併せて参照）。本試験の試験結果を図１３に示す。
なお、本試験において前記比ｙ／Ｙは０．５に、前記外側傾斜角θ１は０度に、前記比θ２／θ３は０に、前記比ｘ／Ｘは０に、前記半径Ｒ１は０ｍｍに、水流量は５５０Ｌ／ｍｉｎに、夫々設定した。
本図によれば、前記比ｈ／Ｄが特に０．１以上である場合において前記のスプラッシュ現象が良好に抑制されていることが判る。
一方、前記比ｈ／Ｄが大きくなるにつれて、前記浸漬ノズルの折損に対する強度を確保し難くなるので、当該比ｈ／Ｄは実操業上、１．０以下であることが好ましいと言える。

＜第１確認試験（Ｂ）：比ｙ／Ｙ（１）＞
本試験は、前記比ｙ／Ｙが前記の偏流を軽減する効果に及ぼす影響を確認するための試験である（図３も併せて参照）。本試験の試験結果を図１４に示す。
なお、本試験において前記比ｈ／Ｄは０．３に、前記外側傾斜角θ１は０度に、前記比θ２／θ３は０に、前記比ｘ／Ｘは０に、前記半径Ｒ１は０ｍｍに、水流量は５５０Ｌ／ｍｉｎに、夫々設定した。
本図によれば、前記比ｙ／Ｙが特に０≦ｙ／Ｙ≦１．０の範囲内において、前記の偏流を軽減する効果が良好に奏されていることが判る（図７や図８も併せて参照）。

＜第１確認試験（Ｃ）：比ｙ／Ｙ（２）＞
本試験は、前記比ｙ／Ｙが前記のスプラッシュ現象を抑制する効果に及ぼす影響を確認するための試験である（図３も併せて参照）。本試験の試験結果を図１５に示す。
なお、上記の第１確認試験（Ｂ）と同様に、本試験において前記比ｈ／Ｄは０．３に、前記外側傾斜角θ１は０度に、前記比θ２／θ３は０に、前記比ｘ／Ｘは０に、前記半径Ｒ１は０ｍｍに、水流量は５５０Ｌ／ｍｉｎに、夫々設定した。
本図によれば、前記比ｙ／Ｙが特に０．４≦ｙ／Ｙ≦１．０の範囲内において、前記のスプラッシュ現象を抑制する効果が良好に奏されていることが判る。

次に、前記比ｙ／Ｙが上記の範囲内でなければ前述のスプラッシュ現象を良好に抑制できない理由を、図１６及び図１７に基づいて説明する。図１６及び図１７は夫々図７及び図８に類似する図である。
即ち、図１６（ａ）に示す如く前記比ｙ／Ｙが１．０よりも大きい場合（より具体的には、浸漬ノズルの底部に略円柱状の前述した湯溜り部が形成されている場合）は、図７（ａ）と同様に鋳型幅方向と平行な軸を有する回転流が発生してしまい、本図（図１６（ａ））において白抜き矢印で示す方向（対角方向）へ溶鋼が勢いよく吐出されてしまうからである。それ故、図１５に示す如く前記比ｙ／Ｙが１．０以上のとき、飛散高さも気泡潜り深さも何れも著しく大きな値となっているのである。
一方、図１６（ｂ）に示す如く前記比ｙ／Ｙが０．４よりも小さい場合は、前記凹部が十分には確保されないので、溶鋼が、確保されるべき凹部によってその勢いが減ぜられることなく、直接的に吐出孔から下方へ向かって吐出されてしまうからである。それ故、図１５に示す如く前記比ｙ／Ｙが０．４未満のとき、気泡潜り深さが著しく大きな値となっているのである。
これに対し、図１７に示す如く前記比ｙ／Ｙが０．４≦ｙ／Ｙ≦１．０の場合は、図１６（ａ）に示すような回転流は発生し難くなっているし、適度に凹部が確保されることで溶鋼が吐出孔から吐出される前に適宜に分岐／分散されて浸漬ノズルの内周面に衝突したりしてその勢いが減ぜられるから、前記の飛散高さと気泡潜り深さとが同時に抑制されるのである。

上記の第１確認試験（Ｂ）及び（Ｃ）の試験結果を踏まえると、前記比ｙ／Ｙが特に０．４≦ｙ／Ｙ≦１．０の範囲内において、前記の偏流を軽減する効果が十分に奏されると共に前記のスプラッシュ現象が良好に抑制されることが判る。

＜第１確認試験（Ｄ）：外側傾斜角θ１＞
本試験は、前記外側傾斜角θ１が前記の偏流を軽減する効果に及ぼす影響を確認するための試験である（図３も併せて参照）。本試験の試験結果を図１８に示す。
なお、本試験において前記比ｈ／Ｄは０．３に、前記比ｙ／Ｙは０．５に、前記比θ２／θ３は０に、前記比ｘ／Ｘは０に、前記半径Ｒ１は０ｍｍに、水流量は５５０Ｌ／ｍｉｎに、夫々設定した。
本図によれば、前記外側傾斜角θ１が特に０≦θ１[度]≦５０の範囲内において、上記の偏流を軽減する効果が良好に奏されていることが判る。

次に、前記外側傾斜角θ１が上記の範囲内であることが前記の偏流を軽減する効果を奏する上で好ましいとされる理由を図１９に基づいて説明する。図１９は、図７に類似する図である。
即ち、図１９（ａ）に示す如く前記外側傾斜角θ１が５０度より大きい場合は、前記凹部４の側辺４ａが左右に大きく開くこととなるので、鋳型厚み方向の速度勾配を有する溶鋼が注湯されると、または何らかの原因により注湯された溶鋼に鋳型厚み方向の速度勾配が生じると、凹部内に生じる溶鋼の圧力差に起因して、当該凹部を鋳型厚み方向へ横切る溶鋼流れが生じてしまうからである（図７（ａ）及び（ｂ）も併せて参照）。
また、図示しないが、前記外側傾斜角θ１が０度よりも小さい場合（負の場合）は、前記凹部が奥に向かって広がる形状となるので、加工が極めて難しく、浸漬ノズルの生産性が著しく低下するから好ましくない。
一方、図１９（ｂ）に示す如く前記外側傾斜角θ１が０≦θ１[度]≦５０の範囲内（図では略０度）である場合は、前記凹部の側辺（側面）が前述した「鋳型厚み方向へ横切る溶鋼流（図７（ａ）参照）」を遮るように形成されることとなるので、前記の偏流を軽減する効果が効果的に奏されるからである。なお、その結果として、前記凹部の内部は溶鋼が澱んだ状態となると考えられる。

＜第１確認試験（Ｅ）：比θ２／θ３＞
本試験は、前記比θ２／θ３が前記の偏流を軽減する効果に及ぼす影響を確認するための試験である（図３も併せて参照）。本試験の試験結果を図２０に示す。
なお、本試験において前記比ｈ／Ｄは０．３に、前記比ｙ／Ｙは０．５に、前記外側傾斜角θ１は０度に、前記比ｘ／Ｘは０に、前記半径Ｒ１は０ｍｍに、水流量は５５０Ｌ／ｍｉｎに、夫々設定した。
本図によれば、前記比θ２／θ３が特に０≦θ２／θ３≦１．０の範囲内において、上記の偏流を軽減する効果が良好に奏されていることが判る。

次に、前記比θ２／θ３が上記の範囲内であることが前記の偏流を軽減する効果を奏する上で好ましいとされる理由を図２１及び図２２に基づいて説明する。図２１及び図２２は何れも図５に類似する図である。
即ち、図２１に示す如く前記比θ２／θ３が０≦θ２／θ３≦１．０の範囲内である場合（図では約０．５）は、前記凹部の側辺（側面）が前述した「鋳型厚み方向へ横切る溶鋼流（図７（ａ）参照）」を遮るように（換言すれば、鋳型厚み方向に横切ろうとする溶鋼流れの方向と、前記凹部の長手方向と、が互いに大きな角度を持って交差するように）形成されることとなるので、前記の偏流を軽減する効果が効果的に奏されるからである。なお、その結果として、前記凹部の内部は溶鋼が澱んだ状態となると考えられる。
一方、図２２に示す如く前記比θ２／θ３が１．０よりも大きい場合（図では約２．０）は、鋳型厚み方向に横切ろうとする溶鋼流れの方向と、前記凹部の長手方向（延在方向）と、が交差して成す角度が小さくなるので、前記の横切ろうとする溶鋼流れを十分には遮られ難くなるからである。なお、その結果、前記の偏流が発生してしまうのは前述した通りである。

以上の如く、第１確認試験（Ａ）乃至（Ｅ）を通じて、上記実施形態に係る浸漬ノズル１００の技術的効果が確認されたが、上記各試験の他にも、本発明の発明者が下記の試験を行ったことを併せて報告する。

＜試験１：距離ｘ＞
本試験は、前記距離ｘが前記の偏流を軽減する効果に及ぼす影響を調査するための試験である（図３も併せて参照）。本試験の試験結果を図２３に示す。
なお、本試験において前記比ｈ／Ｄは０．３に、前記比ｙ／Ｙは０．５に、前記外側傾斜角θ１は０度に、前記比θ２／θ３は０に、前記半径Ｒ１は０ｍｍに、水流量は５５０Ｌ／ｍｉｎに、夫々設定した。
本図によれば、前記距離ｘは少なくとも０≦ｘ≦Ｘ−ｙ／２の範囲内であれば何れに設定しても、上記の偏流を軽減する効果が良好に奏されることが判る。

＜試験２：半径Ｒ１＞
本試験は、前記半径Ｒ１が前記の偏流を軽減する効果に及ぼす影響を調査するための試験である（図３も併せて参照）。本試験の試験結果を図２４に示す。
なお、本試験において前記比ｈ／Ｄは０．３に、前記比ｙ／Ｙは０．５に、前記外側傾斜角θ１は０度に、前記比θ２／θ３は０に、前記比ｘ／Ｘは０に、水流量は５５０Ｌ／ｍｉｎに、夫々設定した。
本図によれば、前記半径Ｒ１は少なくとも０≦Ｒ１≦ｙ／２の範囲内であれば何れに設定しても、上記の偏流を軽減する効果が良好に奏されることが判る。

＜第２確認試験＞
本試験は、従来の浸漬ノズル（比較例）及び本発明に係る浸漬ノズル（実施例）とを用いて実際に中炭素鋼を鋳造してみたものである。その際、鋳型は鋳片幅が１２４０ｍｍであって鋳片厚さが２４０ｍｍの型式のものを用い、鋳造速度は１．４ｍ／ｍｉｎ又は１．６ｍ／ｍｉｎとした。
そして、鋳造された鋳片の長手方向の垂直断面を観察し、凝固遅れの程度に基づいて本発明に係る浸漬ノズルを評価した。図２５は凝固遅れ度に関する説明図であり、図２６は本試験の試験結果を示す図である。

上記の『凝固遅れ度』とは、以下のように測定し求めるものである。即ち、図２５に示す如く、第１に、鋳造された鋳片を長手方向に垂直な方向に切断する。そして第２に、この垂直断面に現れている湯模様（ホワイトバンド）と鋳片広面との距離を測定する。より具体的には、鋳片狭面から鋳片広面に沿って５ｃｍ離れた箇所と、当該湯模様が当該鋳片広面に最も接近して現れている箇所と、の２箇所において前記距離を測定する。本図において、前者箇所において測定された上記距離が符号Ａに相当し、後者箇所において測定された上記距離が符号Ｂに相当する。そして第３に、距離Ａから距離Ｂを引いて求められる距離を距離Ｂで除し、上記『凝固遅れ度』は求められる。
なお、上記の『凝固遅れ度』は、上述の如く湯模様と鋳片広面との間の距離を測定して得られた結果に基づいて求められるものと、湯模様と鋳片狭面との間の距離を測定して得られた結果に基づいて求められるものと、が考えられる。図２６に示されているグラフには、これら何れの凝固遅れ度もプロットされている。

図２６によれば、本発明に係る浸漬ノズルを用いると、凝固遅れ度（特にそのうち最大なもの）が、従来の浸漬ノズルと比較すると、何れの鋳造速度においても大幅に改善されていることが判る。

以上説明したように上記実施形態において、連続鋳造用の浸漬ノズル１００は、以下のように構成される。
即ち、ノズル内側底面１の近傍に一対の対向する吐出孔２・２が穿孔されるとともに、前記ノズル内側底面１にはノズル径方向に延在する凹部４が凹設される。
前記凹部４の長手方向の垂直断面は、長方形を含む台形である。
前記凹部４の長手方向の垂直断面の側辺４ａは、前記浸漬ノズル１００の長手方向を基準として０度以上５０度以下外側へ傾斜する。
前記凹部４の長手方向の垂直断面の深さｈと、前記浸漬ノズル１００の内径Ｄと、の比であるｈ／Ｄは、０．１≦ｈ／Ｄ≦１．０の範囲内である。
前記凹部４の長手方向の垂直断面の下辺の幅ｙと、前記吐出孔２・２の内周側開口端２ａ・２ａの開口幅Ｙと、の比であるｙ／Ｙは、０．４≦ｙ／Ｙ≦１．０の範囲内である。
前記吐出孔２の穿孔方向と、前記凹部４の長手方向と、が成す角度θ２と、前記吐出孔２の穿孔方向と、前記吐出孔２の内周側開口端２ａの側辺と前記浸漬ノズル１００の軸心とを結ぶ面と、が成す角度θ３と、の比であるθ２／θ３は、０≦θ２／θ３≦１．０の範囲内である。
なお、前述の如く、上記『長方形を含む台形』とは、その角部に円弧が形成されているものも含む。

これにより、鋳造開始時におけるスプラッシュ現象を抑制できると共に、溶鋼吐出流の鋳型厚み方向の偏流を大幅に軽減できる（表１参照）。
また、この効果は、溶鋼流量を調節するための前記スライドプレートの開閉方向に影響されることなく奏される。

以上の如く、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明に係る浸漬ノズルは、以下の如く適宜に変更することもできる。

即ち、上記実施形態において前記浸漬ノズル１００は、前記ノズル内側底面１と、前記吐出孔２・２の内周側開口端２ａ・２ａの下辺と、が当該浸漬ノズル１００の軸心方向において略一致するように構成されているが、これに限らず、両者が当該軸心方向において相違していても良い。

本発明の一実施形態に係る浸漬ノズルの縦断面図。 図１における２−２線矢視断面図。 図１におけるＡ部拡大図。 図１における４−４線矢視断面図。 図２に類似する図。 図２に類似する図。 従来の浸漬ノズルの縦断面図。 図１に類似する図。 浸漬ノズルの正面図。 水吐出流の流速の測定結果の一例を示す図。 水吐出流の流速の測定結果の一例を示す図。 浸漬ノズルの側面図。 第１確認試験（Ａ）の試験結果を示す図。 第１確認試験（Ｂ）の試験結果を示す図。 第１確認試験（Ｃ）の試験結果を示す図。 図７に類似する図。 図８に類似する図。 第１確認試験（Ｄ）の試験結果を示す図。 図７に類似する図。 第１確認試験（Ｅ）の試験結果を示す図。 図５に類似する図。 図５に類似する図。 参考試験結果を示す図。 参考試験結果を示す図。 凝固遅れ度の説明図。 第２確認試験の試験結果を示す図。

符号の説明

１ ノズル内側底面
２ 吐出孔
２ａ 吐出孔の内周側開口端
４ 凹部
４ａ 凹部の長手方向の垂直断面の側辺
θ１ 外側傾斜角
θ２・θ３ 角度
１００ 浸漬ノズル

Claims (1)

1. ノズル内側底面の近傍に一対の対向する吐出孔が穿孔されるとともに、前記ノズル内側底面にはノズル径方向に延在する凹部が凹設され、
   前記凹部の長手方向の垂直断面は、長方形を含む台形であり、
   前記凹部の長手方向の垂直断面の側辺は、前記浸漬ノズルの長手方向を基準として０度以上５０度以下外側へ傾斜しており、
   前記凹部の長手方向の垂直断面の深さｈと、前記浸漬ノズルの内径Ｄと、の比であるｈ／Ｄは、０．１≦ｈ／Ｄ≦１．０の範囲内であり、
   前記凹部の長手方向の垂直断面の下辺の幅ｙと、前記吐出孔の内周側開口端の開口幅Ｙと、の比であるｙ／Ｙは、０．４≦ｙ／Ｙ≦１．０の範囲内であり、
   前記吐出孔の穿孔方向と、前記凹部の長手方向と、が成す角度θ２と、前記吐出孔の穿孔方向と、前記吐出孔の内周側開口端の側辺と前記浸漬ノズルの軸心とを結ぶ面と、が成す角度θ３と、の比であるθ２／θ３は、０≦θ２／θ３≦１．０の範囲内である、ことを特徴とする浸漬ノズル。

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