JP2011025274A - 溶融金属排出用ノズル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノズル長さをL、計算上のヘッド高さをHc、ノズル上端から下方へ距離zの位置における内孔の半径をr(z)としたとき、内孔の軸に沿って切断した内孔壁面の断面形状が、log(r(z))=(1/n)×log((Hc+L)/(Hc+z))+log(r(L))(6≧n≧1.5)で表される曲線を一部又は全部に含み、前記距離zを横軸(X軸)、その距離z位置における水平方向断面の内孔中心の溶融金属の圧力を縦軸(Y軸)にプロットしたグラフにおいて、当該グラフの線の近似式内に正負逆の定数となる部分を同時に含まず、かつ、その線を直線回帰による近似式とみなした場合に、その相関係数の絶対値が0.95以上である溶融金属排出用ノズル。
【選択図】図1
Description
ノズル長さをL、計算上のヘッド高さをHc、ノズル上端から下方へ距離zの位置における内孔の半径をr(z)としたとき、内孔の軸に沿って切断した内孔壁面の断面形状が、
log(r(z))=(1/n)×log((Hc+L)/(Hc+z))+log(r(L))(6≧n≧1.5)
… 式1
で表される曲線を一部又は全部に含み、
前記計算上のヘッド高さHcは、ノズル上端の内孔の半径をr(0)、ノズル下端の内孔の半径をr(L)としたとき、
Hc=((r(L)/r(0))n×L)/(1−(r(L)/r(0))n)(6≧n≧1.5)
… 式2
であり、
前記距離zを横軸(X軸)、その距離z位置における水平方向断面の内孔中心の溶融金属の圧力を縦軸(Y軸)にプロットしたグラフにおいて、当該グラフの線の近似式内に正負逆の定数となる部分を同時に含まず、かつ、その線を直線回帰による近似式とみなした場合に、その相関係数の絶対値が0.95以上である溶融金属排出用ノズル、である。
v(z)=k(2g(Hm+z))1/2 … 式3
で表される。
Q=v(L)×A(L)=k(2g(Hm+L))1/2×A(L) … 式4
で表される。
A(z)=Q/v(z)=k(2g(Hm+L))1/2×A(L)/k(2g(Hm+z))1/2 …式5
で表され、両辺をA(L)で割ると、
A(z)/A(L)=((Hm+L)/(Hm+z))1/2 … 式6
となる。
A(z)/A(L)=πr(z)2/πr(L)2= ((Hm+L)/(Hm+z))1/2 … 式7
r(z)/r(L)=((Hm+L)/(Hm+z))1/4 … 式8
となる。
log(r(z))=(1/4)×log((Hm+L)/(Hm+z))+log(r(L)) … 式9
で表され、内孔壁面の断面形状を当該式9を満たす形状とすることによって、エネルギー損失を最小とすることができる。
Hc=((r(L)/r(0))4×L)/(1−(r(L)/r(0))4) … 式10
r(0)/r(L)=((Hc+L)/(Hc+0))1/4 … 式11
・計算セル数:約12万(但し、モデルにより変動あり。)
・流体:水(但し、溶鋼の場合も、相対的に同様に評価できることが確認されている。)
密度998.2kg/m3
粘度0.001003kg/m・s
・ヘッド高さ(Hm):600mm
・圧力:入口(溶鋼面)=((700+ノズル長さmmの値)×9.8)Pa(ゲージ圧)
出口(ノズル下端)=0Pa
・ノズル長さ:120、230、800mm(表1参照)
・Viscous Model: K−omega計算
即ち、次数をnと置き換えた場合に式9は、
log(r(z))=(1/n)×log((Hc+L)/(Hc+z))+log(r(L))(6≧n≧1.5)
… 式1
同様に式10は
Hc=((r(L)/r(0))n×L)/(1−(r(L)/r(0))n)(6≧n≧1.5)
… 式2
と表すことができる。
実施例Aは、タンディッシュからその下方の鋳型に溶鋼を排出するノズルのうち、ノズルの流路内に流量制御装置を有さないオープンノズル(図5参照)を例に、シミュレーションを行った結果である。表1に諸条件と結果を示す。
実施例Bは、タンディッシュからその下方の鋳型に溶鋼を排出するノズルのうち、ノズルの流路内に流量制御装置(スライディングノズル(SN)装置)を有する、いわゆるSN上ノズルを例に、シミュレーション及び実操業にて検証を行った結果である。この場合の溶鋼流路は、タンディッシュを基点に下方に上ノズル(図4の1a参照)、スライディングノズル装置(図4の12参照)、下部ノズル(図4はこれを図示していないが、図4の12と13の間に存在)、及び浸漬ノズルである(図4の13参照)。なお、下部ノズル及び浸漬ノズルが一体的な場合(図4の場合)も本実施例の条件と同視できる。
1a オープンノズル
1b 上ノズル
2 ノズル上端
3 ノズル下端
4 内孔
5 内孔大径部
6 内孔小径部、
7 内孔壁面
8 現実の溶鋼容器からノズル内の溶鋼圧力分布曲線(イメージ)
9 溶鋼容器からノズル内の理想的な溶鋼圧力分布曲線(イメージ)
10 n=1.5のときの内孔壁面形状
11 n=6のときの内孔壁面形状
12 流量制御装置(スライディングノズル装置)
13 浸漬ノズル
14 付着物のイメージ
15 溶鋼飛散のイメージ
Claims (1)
- 溶融金属容器の底部に設置され、当該溶融金属容器から溶融金属を排出するために、溶融金属が通過する内孔を有する溶融金属排出用ノズルであって、
ノズル長さをL、計算上のヘッド高さをHc、ノズル上端から下方へ距離zの位置における内孔の半径をr(z)としたとき、内孔の軸に沿って切断した内孔壁面の断面形状が、
log(r(z))=(1/n)×log((Hc+L)/(Hc+z))+log(r(L))(6≧n≧1.5)
… 式1
で表される曲線を一部又は全部に含み、
前記計算上のヘッド高さHcは、ノズル上端の内孔の半径をr(0)、ノズル下端の内孔の半径をr(L)としたとき、
Hc=((r(L)/r(0))n×L)/(1−(r(L)/r(0))n)(6≧n≧1.5)
… 式2
であり、
前記距離zを横軸(X軸)、その距離z位置における水平方向断面の内孔中心の溶融金属の圧力を縦軸(Y軸)にプロットしたグラフにおいて、当該グラフの線の近似式内に正負逆の定数となる部分を同時に含まず、かつ、その線を直線回帰による近似式とみなした場合に、その相関係数の絶対値が0.95以上である溶融金属排出用ノズル。
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