JP2013063369A - Spray nozzle, spray nozzle device and spray method - Google Patents

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Go Chimoto
剛 千本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spray nozzle which can stably and uniformly cool a sheet steel even if the amount of spray greatly changes, and can control cooling speed of a slab or a sheet steel in a wide range.SOLUTION: A cylindrical spray nozzle 1 includes: a liquid flow path 2, enabling circulation of a liquid; a gas flow path 7, enabling circulation of a gas; a mixing room 9 for mixing the liquid with the gas, both of which have joined after passing through these paths; and a spray port 12 for spraying mist generated in the mixing room; wherein the direction of the circulation in the liquid flow path and the direction of the circulation in the gas flow path are opposite. In the spray nozzle, the cylindrical liquid flow path 2 is provided along the central axial line of the nozzle. In this cylindrical liquid flow path 2, a liquid circulation member 5 is disposed, while at the outer periphery of the liquid flow path, the gas flow path 7 separated by a partition wall 8 is disposed. At the gas flow path 7, a gas inlet port 7a which enables the gas circulation may be formed.

Description

本発明は、液体と気体との二流体を混合してミストを噴射又は噴霧するのに有用な噴射ノズル、並びにこのノズルを備えた噴射ノズル装置及びこのノズルによるミストの噴霧又は噴射方法に関する。   The present invention relates to an injection nozzle useful for injecting or spraying mist by mixing two fluids of liquid and gas, an injection nozzle device having the nozzle, and a method of spraying or injecting mist by the nozzle.

空気と水とをそれぞれノズルに導入し、連続鋳造される鋳片に対してミストを霧状に噴射又は噴霧することにより鋳片を冷却する方法が知られている。   A method is known in which air and water are respectively introduced into nozzles and the slab is cooled by spraying or spraying mist on the continuously cast slab.

例えば、特開平9−220495号公報(特許文献1)には、液体と気体との混合流体を、噴射角を持った状態で噴出させる噴出孔がノズル先端部に形成されている流体噴出ノズルであって、所望の噴出パターンを保持しながら、その流体を一層効果的に分散させた状態で噴出させる流体噴出ノズルが開示されている。また、特開2008−168167号公報(特許文献2)には、ノズル本体と、このノズル本体の先端部に形成された複数のスリット状吐出口とを有するノズルであって、スリット状吐出口の厚み方向での噴霧分布の均一性を向上できる二流体ノズルが開示されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-220495 (Patent Document 1) discloses a fluid ejection nozzle in which an ejection hole for ejecting a fluid mixture of liquid and gas in a state having an ejection angle is formed at the nozzle tip. A fluid ejection nozzle that ejects the fluid in a more effectively dispersed state while maintaining a desired ejection pattern is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-168167 (Patent Document 2) discloses a nozzle having a nozzle body and a plurality of slit-shaped discharge ports formed at the tip of the nozzle body. A two-fluid nozzle that can improve the uniformity of spray distribution in the thickness direction is disclosed.

しかし、これらのノズルでは、スプレー内の水量分布や鋳片に対する衝突力分布の均一性と、噴霧の状態の安定性とが十分ではない。また、噴霧パターンが噴霧幅の広いフラットパターン(矩形又は長円パターン)であるため、複数個のノズルを一定間隔あけて配置したとき、スプレーの幅が広いため、隣り合うスプレーのラップ部の割合が非ラップ部の割合に対して少なくなる。そのため、非ラップ部とラップ部とでは、冷却形態が異なり、鋳片の幅方向の均一な冷却が困難である。さらに、複数個のノズルが、ヘッダーの気体配管及び液体配管に独立して取付けられるため、配管系統が複雑化する。   However, in these nozzles, the uniformity of the water amount distribution in the spray and the collision force distribution against the slab and the stability of the spray state are not sufficient. Also, since the spray pattern is a flat pattern (rectangular or oval pattern) with a wide spray width, when a plurality of nozzles are arranged at regular intervals, the spray width is wide, so the ratio of the adjacent spray wraps Decreases with respect to the ratio of the non-wrapped portion. Therefore, the cooling mode differs between the non-wrapped portion and the wrapped portion, and uniform cooling in the width direction of the slab is difficult. Furthermore, since a plurality of nozzles are independently attached to the gas piping and liquid piping of the header, the piping system becomes complicated.

これに対して、構造を簡素化したノズルとして、特開2005−230715号公報(特許文献3)には、複数個のノズルを並べて、ラップ幅の割合を増加できる洗浄用ノズルが開示されており、この洗浄用ノズルを、冷却に用いると、鋳片の幅方向の均一性は、従来のノズルよりも向上する。   On the other hand, as a nozzle having a simplified structure, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-230715 (Patent Document 3) discloses a cleaning nozzle that can increase the ratio of the wrap width by arranging a plurality of nozzles. When this cleaning nozzle is used for cooling, the uniformity in the width direction of the slab is improved as compared with the conventional nozzle.

しかし、このノズルでも鋳片の幅方向の均一性は十分でない上に、スプレー厚みが薄いため、冷却能が低い。   However, even with this nozzle, the uniformity in the width direction of the slab is not sufficient, and the spraying thickness is thin, so the cooling ability is low.

また、熱間圧延された高温の鋼板をミストにより均一に冷却するためのノズルとして、特開2006−110611号公報(特許文献4)には、ミスト冷却を行うためのミストスプレーノズルの下流側にスロート部を有する筒状下部本体と、ミストとするために上流側に空気供給口と円周部に水供給口を設けた筒状上部本体と、前記下部本体と上部本体との間にミストスプレーの形状を安定させるための螺旋状の貫通溝を設けた旋回羽根を設けた熱間圧延鋼板のミスト冷却装置が開示されている。この文献には、スプレーの広がり角度が5°未満では棒状の水流となり、15°を超えるとホロコーン状となることが記載されている。さらに、空気又は水の複数の供給口を、旋回羽根と同一の回転方向となるように、ノズル中心軸に対して一方向に偏芯させることにより、旋回羽根の効果を相乗的に倍加させることが記載されている。   In addition, as a nozzle for uniformly cooling a hot-rolled high-temperature steel sheet with mist, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-110611 (Patent Document 4) discloses a mist spray nozzle for performing mist cooling downstream of the mist spray nozzle. A cylindrical lower main body having a throat portion, a cylindrical upper main body provided with an air supply port on the upstream side and a water supply port on the circumferential portion to form a mist, and a mist spray between the lower main body and the upper main body Discloses a hot-rolled steel plate mist cooling device provided with swirl vanes provided with spiral through grooves for stabilizing the shape of the steel plate. This document describes that when the spread angle of the spray is less than 5 °, it becomes a rod-like water flow, and when it exceeds 15 °, it becomes a holocone shape. Furthermore, the effect of the swirl vane can be synergistically doubled by decentering one or more supply ports of air or water in one direction with respect to the nozzle central axis so as to be in the same rotational direction as the swirl vane. Is described.

しかし、このノズルでは、気液混合後に、旋回して噴霧すると、外周の粒子が粗くなる傾向があり、スプレー内のミストの安定性が低い。さらに、噴霧角度が狭いため、並列するノズルの個数が多くなる。   However, in this nozzle, when swirling and spraying after gas-liquid mixing, the particles on the outer periphery tend to become coarse, and the stability of the mist in the spray is low. Furthermore, since the spray angle is narrow, the number of nozzles arranged in parallel increases.

一方、オイルバーナーなどに用いるノズルとして、特開2002−126585号公報(特許文献5)には、液体供給路から圧送されてくる液体を旋回流動させながら液体噴出口から噴出させる液体噴出部を設け、気体供給路から圧送されてくる気体を前記液体噴出口から噴出する液体に、その液体が微粒化するように噴出供給する気体噴出部を設けてある気液混合噴霧用ノズルであって、前記気体噴出部は、前記気体を旋回流動させながら噴出させるよう構成してある気液混合噴霧用ノズルが開示されている。このノズルでは、旋回流動させた液体に対して同一の方向に旋回流動した気体を噴出するため、噴出する液体の粒子の径をより小さくできる。   On the other hand, as a nozzle used for an oil burner or the like, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-126585 (Patent Document 5) is provided with a liquid ejecting section that ejects a liquid pumped from a liquid supply passage while swirling the liquid pumped from the liquid supply passage A gas-liquid mixed spray nozzle provided with a gas jetting section for jetting and feeding the gas pumped from the gas supply path to the liquid jetted from the liquid jet port so that the liquid is atomized, There is disclosed a gas-liquid mixed spray nozzle in which the gas ejection part is configured to eject the gas while swirling the gas. In this nozzle, since the gas swirled in the same direction is ejected to the swirled fluid, the diameter of the ejected liquid particles can be further reduced.

しかし、このノズルは、パターン安定性が低く、特に、実ラインでは、工程により噴霧量を変化させる必要があるが、噴霧量が変化しても、安定かつ均一に噴霧することは困難である。また、ノズルの構造が複雑である上に、バーナーノズルの性質上、オリフィス径が0.5mm以下程度と小さいためか、冷却ノズルとして利用すると詰まり易く、用途が制限される。   However, this nozzle has low pattern stability. In particular, in the actual line, it is necessary to change the spray amount depending on the process, but even if the spray amount changes, it is difficult to spray stably and uniformly. In addition, the structure of the nozzle is complicated, and the orifice diameter is as small as about 0.5 mm or less due to the nature of the burner nozzle.

特開平9−220495号公報(請求項1、段落[0006])JP-A-9-220495 (Claim 1, paragraph [0006]) 特開2008−168167号公報(請求項1、段落[0007])JP 2008-168167 A (Claim 1, paragraph [0007]) 特開2005−230715号公報(請求項1、図3)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-230715 (Claim 1, FIG. 3) 特開2006−110611号公報(請求項1、段落[0015][0016])JP 2006-110611 A (Claim 1, paragraphs [0015] [0016]) 特開2002−126585号公報(請求項1、段落[0008][0009]、図面)JP 2002-126585 A (Claim 1, paragraphs [0008] and [0009], drawings)

従って、本発明の目的は、噴霧量が大きく変化しても鋳片や鋼板などを安定して均一に冷却でき、かつ鋳片や鋼板などの冷却速度を広い範囲で制御できる噴射ノズル並びにこのノズルを用いた噴射ノズル装置及び噴霧方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a jet nozzle capable of stably and uniformly cooling a slab or steel plate even when the spray amount changes greatly, and controlling the cooling rate of the slab or steel plate in a wide range, and the nozzle. It is an object to provide an injection nozzle device and a spraying method using the above.

本発明の他の目的は、噴霧量が大きく変化してもミストを連続的に安定して噴霧できる噴射ノズル並びにこのノズルを用いた噴射ノズル装置及び噴霧方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an injection nozzle capable of continuously and stably spraying mist even when the spray amount changes greatly, and an injection nozzle device and a spray method using the nozzle.

本発明のさらに他の目的は、複数の噴射ノズルを等間隔で並列させて噴霧しても、水量分布及び衝突力分布が均一なミストを噴霧できる噴射ノズル並びにこのノズルを用いた噴射ノズル装置及び噴霧方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a spray nozzle capable of spraying mist having a uniform water amount distribution and collision force distribution even when a plurality of spray nozzles are sprayed in parallel at equal intervals, and a spray nozzle device using the nozzle, and It is to provide a spraying method.

本発明の別の目的は、複数の噴射ノズルを等間隔で並列させて噴霧しても、ラップ部による噴霧の均一性の低下を抑制できる噴射ノズル並びにこのノズルを用いた噴射ノズル装置及び噴霧方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a spray nozzle capable of suppressing a decrease in spray uniformity due to a wrap portion even if a plurality of spray nozzles are sprayed in parallel at equal intervals, and a spray nozzle device and a spray method using the nozzle. Is to provide.

本発明のさらに別の目的は、複数の噴射ノズルを組み合わせても、構造を簡素化できる噴射ノズル装置を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide an injection nozzle device capable of simplifying the structure even when a plurality of injection nozzles are combined.

本発明者は、特許文献5のノズルにおいて、安定した噴霧が困難な理由について、鋭意検討した結果、液体の旋回方向と気体の旋回方向と同一であることが原因の一つであることが判明した。さらに、本発明者は検討を続けた結果、液体流路及び気体流路を通過して合流した液体と気体とを混合したミストを多重ラップ(複数のパターンをオーバーラップさせて並列に噴射させる態様)の形態で、フルコーンパターンで噴射するための筒状の噴射ノズルにおいて、前記気体流路の旋回方向(又は回旋方向)と前記液体流路の旋回方向とを逆方向に調整することにより、噴霧量が大きく変化しても鋳片や鋼板などを安定して均一に冷却でき、しかも、高い噴霧量では、大きな冷却性能を有するために、広い範囲で鋳片や鋼板等の冷却速度を制御できることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies on the reason why stable spraying is difficult in the nozzle of Patent Document 5, the present inventor has found that the liquid swirling direction and the gas swirling direction are the same. did. Furthermore, as a result of continuous investigations, the present inventor has conducted a multiplex wrap (a plurality of patterns are overlapped and jetted in parallel with each other) by mixing the liquid and gas that have passed through the liquid flow path and the gas flow path and joined together. In a cylindrical injection nozzle for jetting in a full cone pattern, the swirling direction (or the rotating direction) of the gas flow path and the swirling direction of the liquid flow path are adjusted in opposite directions, Stable and uniform cooling of slabs and steel sheets, etc., even if the spray amount changes greatly. In addition, the cooling rate of slabs and steel sheets, etc. is controlled over a wide range in order to have a large cooling performance at a high spray amount. The present invention has been completed by finding out what can be done.

すなわち、本発明の噴射ノズルは、液体を旋回可能な液体流路と、気体を旋回可能な気体流路と、前記各流路を通過して合流した液体と気体とを混合するための混合室と、前記混合室で生成したミストを噴射するための噴射口とを備えた筒状の噴射ノズルであって、前記気体流路の旋回方向と前記液体流路の旋回方向とが逆方向である。本発明では、気体流路の旋回方向と液体流路の旋回方向とを逆方向とすることにより、液体と気体とが十分に混合されるためか、安定した噴霧量でミストを連続的に噴霧できる。   That is, the jet nozzle of the present invention includes a liquid flow path capable of swirling liquid, a gas flow path capable of swirling gas, and a mixing chamber for mixing the liquid and the gas that have merged after passing through the flow paths. And a cylindrical injection nozzle having an injection port for injecting the mist generated in the mixing chamber, wherein the swirling direction of the gas flow path and the swirling direction of the liquid flow path are opposite to each other . In the present invention, the mist is continuously sprayed with a stable spray amount because the swirl direction of the gas flow path and the swirl direction of the liquid flow path are reversed so that the liquid and the gas are sufficiently mixed. it can.

本発明の噴射ノズルは、ノズル中心軸線に沿って円筒状の液体流路を設け、この液体流路に液体旋回部材が配設されているとともに、前記液体流路の外周に隔壁を隔てて気体流路を設け、この気体流路に気体を旋回可能な気体流入口が形成されていてもよい。液体流路と気体流路とをこのように二重管状の形態に配置することにより、混合室で、旋回した液体に対して効率良く逆方向に旋回した気体を作用させることができる。   The spray nozzle of the present invention is provided with a cylindrical liquid flow path along the nozzle center axis, and a liquid swirling member is disposed in the liquid flow path, and a gas is provided around the liquid flow path with a partition wall therebetween. A flow path may be provided, and a gas inlet capable of turning the gas may be formed in the gas flow path. By disposing the liquid flow path and the gas flow path in a double tubular shape in this manner, the swirled gas can be efficiently applied to the swirled liquid in the mixing chamber.

前記液体旋回部材は、円柱状部材と、この円柱状部材の周方向に等間隔に形成され、かつ前記円柱状部材の軸方向に対して所定の角度で螺旋状に傾斜した複数の螺旋状流路とで形成されていてもよい。また、ノズル軸方向において、液体旋回部材の長さが、混合室の長さに対して1.5〜8倍程度であってもよい。液体旋回部材を、このような構造とすることにより、簡便な構造で安定して液体を旋回できる。   The liquid swirling member includes a columnar member and a plurality of spiral flows formed at equal intervals in the circumferential direction of the columnar member and spirally inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the columnar member. It may be formed with a road. Further, in the nozzle axis direction, the length of the liquid swirl member may be about 1.5 to 8 times the length of the mixing chamber. By setting the liquid swirling member to such a structure, the liquid can be swirled stably with a simple structure.

気体を旋回可能な気体流路において、気体流路の側面に複数の気体流入口が形成され、かつ各気体流入口の流路は、ノズル軸方向に垂直な断面において、ノズルの中心軸に向かう方向に対して、液体旋回部材における螺旋状流路の螺旋方向と同一の方向に所定の角度傾斜していてもよい。このような気体流入口を形成することにより、簡便な構造で安定して気体を旋回できる。   In the gas flow path capable of swirling gas, a plurality of gas inlets are formed on the side surfaces of the gas flow path, and the flow paths of the respective gas inlets are directed to the central axis of the nozzle in a cross section perpendicular to the nozzle axis direction. The direction may be inclined by a predetermined angle in the same direction as the spiral direction of the spiral flow path in the liquid swirling member. By forming such a gas inlet, the gas can be swirled stably with a simple structure.

本発明の噴射ノズルにおいて、混合室の下流側に、下流方向に向かって同心円状に径が拡がる円錐状流路が形成され、かつこの円錐状流路の先端に位置する噴射口の形状が略円形状であってもよい。このような噴射口の形状と円錐状流路を有することにより、フルコーンパターンのミストを噴射できる。   In the injection nozzle of the present invention, a conical channel having a concentrically increasing diameter in the downstream direction is formed on the downstream side of the mixing chamber, and the shape of the injection port located at the tip of the conical channel is substantially the same. It may be circular. By having such an injection port shape and a conical channel, a full cone pattern mist can be injected.

本発明の噴射ノズルは、混合室と円錐状流路との間にスロート部が介在していてもよい。スロート部が介在することにより、混合室で生成したミストを絞り込むことにより、均一なミストを噴射できる。   In the spray nozzle of the present invention, a throat portion may be interposed between the mixing chamber and the conical channel. By interposing the throat portion, uniform mist can be injected by narrowing down the mist generated in the mixing chamber.

本発明の噴射ノズルは、液体旋回部材の上流側に、液体流路よりも狭い径のオリフィス部が形成されていてもよい。オリフィス部が形成されることにより、液体の供給量を安定化できる。オリフィス部の流路径が1mm以上であってもよく、オリフィス部がこのような流路径を有することにより、円滑にミストを噴射できる。   In the spray nozzle of the present invention, an orifice portion having a diameter narrower than that of the liquid channel may be formed on the upstream side of the liquid swirl member. By forming the orifice portion, the supply amount of the liquid can be stabilized. The flow path diameter of the orifice part may be 1 mm or more, and since the orifice part has such a flow path diameter, mist can be smoothly injected.

本発明の噴射ノズルにおいて、通常、気体は空気であり、液体は水である。   In the spray nozzle of the present invention, the gas is usually air and the liquid is water.

本発明には、前記噴射ノズルを用いてミストを噴射する方法も含まれる。本発明の噴射ノズルを用いると、水量分布の均一なミストを噴霧できる。本発明の方法は、フルコーンパターンのミストを噴射する方法であってもよい。フルコーンパターンのミストは、小ピッチ多重ラップで(隣接するフルコーンパターンのピッチ間隔を小さくしてオーバーラップ部分を大きくして)並列させると、安定してミストを連続的に噴霧でき、ラップ部による噴霧の均一性の低下を抑制できる。   The present invention also includes a method of injecting mist using the injection nozzle. When the spray nozzle of the present invention is used, it is possible to spray mist having a uniform water amount distribution. The method of the present invention may be a method of injecting a full cone pattern mist. Mist of full cone pattern can be sprayed mist stably and continuously when it is juxtaposed with small pitch multiple laps (with the pitch interval between adjacent full cone patterns being reduced and the overlap part being enlarged). It is possible to suppress a decrease in the uniformity of spraying.

本発明には、液体を供給するための長尺筒状の第1のヘッダと、気体を供給するための長尺筒状の第2のヘッダと、これらのヘッダの長手方向に間隔をおいて、これらのヘッダを貫通して取り付けられた複数の噴射ノズルとを備えた噴射ノズル装置であって、複数の噴射ノズルが前記噴射ノズルであり、この噴射ノズルの液体流路が第1のヘッダ内に通じ、かつ気体流路が第2のヘッダ内に通じている噴射ノズル装置も含まれる。この噴射ノズル装置は、複数のノズルを組み合わせているにも拘わらず、構造が簡素である。本発明のノズル装置は、40〜120mmのピッチで噴射ノズルが等間隔でヘッダに取り付けられていてもよい。さらに、本発明には、前記噴射ノズル装置の各噴射ノズルから15〜90°の角度で拡がるフルコーンパターンのミストを噴射して鋳片や鋼板を冷却する方法も含まれる。前記ピッチで噴射ノズルを取り付け、前記フルコーンパターンミストを噴霧することにより、複数の噴射ノズルを等間隔で並列させて噴霧しても、水量分布及び衝突力分布が均一なミストを噴霧でき、ラップ部による噴霧の均一性の低下を抑制できる。本発明では、ノズル数とノズルの噴霧パターンとを適切に制御することにより、ラップ部による噴霧の均一性の低下を抑制でき、安定して均一なミストを噴射できる。   In the present invention, a long cylindrical first header for supplying liquid, a long cylindrical second header for supplying gas, and an interval in the longitudinal direction of these headers are provided. A plurality of spray nozzles attached through the headers, wherein the plurality of spray nozzles are the spray nozzles, and the liquid flow path of the spray nozzles is in the first header. And an injection nozzle device having a gas flow path leading into the second header. This spray nozzle device has a simple structure despite a combination of a plurality of nozzles. In the nozzle device of the present invention, the injection nozzles may be attached to the header at regular intervals with a pitch of 40 to 120 mm. Further, the present invention includes a method of cooling a slab or a steel plate by injecting a full cone pattern mist that spreads at an angle of 15 to 90 ° from each injection nozzle of the injection nozzle device. By attaching the spray nozzles at the pitch and spraying the full cone pattern mist, even if a plurality of spray nozzles are sprayed in parallel at equal intervals, a mist with a uniform water volume distribution and collision force distribution can be sprayed. Decrease in spray uniformity due to the portion can be suppressed. In the present invention, by appropriately controlling the number of nozzles and the spray pattern of the nozzles, it is possible to suppress a decrease in spray uniformity due to the wrap portion, and to stably eject uniform mist.

なお、本明細書において、「テーパ角」(又は「角度」)とは、テーパ部の断面(流路の中心軸を通る断面)において、傾斜壁(又は傾斜側壁)の延長線で形成される角度を意味し、水平方向を基準とする角度を意味するものではない。   In the present specification, the “taper angle” (or “angle”) is formed by an extended line of an inclined wall (or an inclined side wall) in a cross section of the taper portion (a cross section passing through the central axis of the flow path). It means an angle, not an angle with respect to the horizontal direction.

本発明では、液体流路と気体流路とを通過して合流した液体と気体とを混合したミストを噴射するための筒状の噴射ノズルにおいて、前記気体流路の旋回方向と前記液体流路の旋回方向とが逆方向であるため、噴霧量が大きく変化しても(広いターンダウンで)鋳片や鋼板などを安定して均一に冷却でき、かつ鋼板などの冷却速度を広い範囲で制御できる。特に、使用する噴霧量に対して1/20倍程度の噴霧量(1/20のタウンダウン)でも鋳片や鋼板などを均一に冷却できる。すなわち、本発明の噴射ノズルは、安定して連続的に噴霧できる。そのため、複数の噴射ノズルを等間隔で並列させて噴霧しても、水量分布及び衝突力分布が均一なミストを噴霧できる。また、複数の噴射ノズルを等間隔で並列させて噴霧しても、ラップ部による噴霧の均一性の低下を抑制できる。さらに、複数の噴射ノズルを組み合わせているにも拘わらず、構造が簡素である。このような特性を有する本発明の噴射ノズルは、均一な冷却が可能であるため、鋼板や鋳片などの冷却に適している。   In the present invention, in a cylindrical injection nozzle for injecting a mist that is a mixture of a liquid and a gas that have passed through a liquid channel and a gas channel, the swirling direction of the gas channel and the liquid channel Since the swirl direction is opposite, the slab and steel plate can be cooled stably and uniformly even when the spray amount changes greatly (with wide turndown), and the cooling rate of the steel plate can be controlled over a wide range. it can. In particular, slabs and steel sheets can be uniformly cooled even with a spray amount of about 1/20 times the spray amount used (town down of 1/20). That is, the spray nozzle of the present invention can be sprayed stably and continuously. Therefore, even if a plurality of spray nozzles are sprayed in parallel at equal intervals, mist having a uniform water amount distribution and collision force distribution can be sprayed. Moreover, even if a plurality of spray nozzles are sprayed in parallel at equal intervals, it is possible to suppress a decrease in spray uniformity due to the wrap portion. Furthermore, the structure is simple despite the combination of a plurality of injection nozzles. The spray nozzle of the present invention having such characteristics is suitable for cooling steel plates and cast slabs because uniform cooling is possible.

図1は、本発明の噴射ノズルの一例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the injection nozzle of the present invention. 図2は、図1の噴射ノズルのA−A線概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of the injection nozzle of FIG. 図3は、図1の噴射ノズルを構成する液体旋回部材の概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of a liquid swirl member constituting the injection nozzle of FIG. 図4は、本発明の噴射ノズル装置の一例を用いて、ミストを噴射している状態を示す概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a state where mist is jetted using an example of the jet nozzle apparatus of the present invention. 図5は、実施例1と比較例1〜2とのスプレーパターンを比較した概略模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram comparing the spray patterns of Example 1 and Comparative Examples 1-2.

以下、必要に応じて添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as necessary.

[噴射ノズル]
本発明の噴射ノズルは、液体を旋回可能な液体流路と、気体を旋回可能な気体流路と、前記各流路を通過して合流した液体と気体とを混合するための混合室と、前記混合室で生成したミストを噴射するための噴射口とを備えた筒状の噴射ノズルであって、前記気体流路の旋回方向と前記液体流路の旋回方向とが逆方向である。本発明では、液体流路との旋回方向と気体流路の旋回方向とを逆方向に調整することにより、混合室で液体と気体とが十分に混合されるためか、安定した噴霧量でミストを連続的に噴霧でき、気体流路及び液体流路の構造は特に限定されない。噴射ノズルは、通常、内部の流路が円筒状であり、簡便な構造で、安定したミストを噴霧できる点から、ノズル中心軸線に沿って円筒状の液体流路を設け、この液体流路に液体旋回部材を配設するとともに、前記液体流路の外周に隔壁を隔てて気体流路を設け、気体を旋回可能な方向に気体流入口が形成された構造が好ましい。
[Injection nozzle]
The jet nozzle of the present invention includes a liquid flow path capable of swirling liquid, a gas flow path capable of swirling gas, a mixing chamber for mixing the liquid and the gas that have passed through each of the flow paths, A cylindrical injection nozzle having an injection port for injecting mist generated in the mixing chamber, wherein the swirl direction of the gas flow path and the swirl direction of the liquid flow path are opposite to each other. In the present invention, the liquid and gas are sufficiently mixed in the mixing chamber by adjusting the swirl direction with the liquid flow path and the swirl direction with the gas flow path in the opposite direction, or the mist with a stable spray amount. The structure of the gas channel and the liquid channel is not particularly limited. In general, an injection nozzle has a cylindrical inner flow path, and has a simple structure and can spray a stable mist. Therefore, a cylindrical liquid flow path is provided along the nozzle central axis, and the liquid flow path is provided. A structure in which a liquid swirling member is provided, a gas flow path is provided on the outer periphery of the liquid flow path with a partition wall therebetween, and a gas inlet is formed in a direction in which the gas can swirl is preferable.

図1は本発明の噴射ノズルの一例を示す概略断面図であり、図2は図1の噴射ノズルのA−A線概略断面図であり、図3は図1の噴射ノズルを構成する液体旋回部材の概略斜視図である。   1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the injection nozzle of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of the injection nozzle of FIG. 1, and FIG. 3 is a liquid swirl constituting the injection nozzle of FIG. It is a schematic perspective view of a member.

この噴射ノズル1は、主要な構造として、第1の円筒状流路2から第3の円筒状流路6に至り、かつ液体を供給するための液体流路と、液体流路の下流部の外周に隔壁8を隔てて、液体流路と独立して形成された気体を供給するための気体流路7(環状流路)と、前記液体流路及び前記気体流路7から、それぞれ逆方向に旋回されて供給される液体及び気体を合流させて混合するための混合室9と、この混合室9で生成したミストを噴射するための噴射口12とを備えている。   This injection nozzle 1 has, as a main structure, a liquid channel for supplying liquid from the first cylindrical channel 2 to the third cylindrical channel 6, and a downstream portion of the liquid channel. A gas flow path 7 (annular flow path) for supplying gas formed independently of the liquid flow path with a partition wall 8 on the outer periphery, and the liquid flow path and the gas flow path 7 in opposite directions, respectively. Are provided with a mixing chamber 9 for mixing and mixing the liquid and gas that are swirled and supplied, and an injection port 12 for injecting the mist generated in the mixing chamber 9.

詳しくは、液体流路において、第1の円筒状流路2の上流部には、第1の円筒状流路2の側面で、対向する2個の円筒状の液体流入口2aが形成されており、この液体流入口2aから、ノズルの軸芯に対して垂直な方向に液体を流入可能である。液体流入口2aの口径は、第1の円筒状流路2の流路径よりも狭い幅で形成されている。液体流入口2aの口径は、第1の円筒状流路2の流路径に対して0.4〜0.9倍程度である。   Specifically, in the liquid flow path, two cylindrical liquid inlets 2a facing each other are formed on the side of the first cylindrical flow path 2 at the upstream portion of the first cylindrical flow path 2. Thus, liquid can flow in from the liquid inlet 2a in a direction perpendicular to the axis of the nozzle. The diameter of the liquid inlet 2 a is formed with a narrower width than the diameter of the first cylindrical channel 2. The diameter of the liquid inlet 2 a is about 0.4 to 0.9 times the channel diameter of the first cylindrical channel 2.

液体流路には、液体流入口2aよりも下流側に、前記第1の円筒状流路(径大の円筒状流路)2よりも流路幅が狭まった円筒状のオリフィス部3が形成されている。このオリフィス部3を液体が通過することにより、前記液体流入口2aより液体流路2に供給された液体の流量を一定化できる。オリフィス部3の流路径は、液体流路2の流路径に対して0.1〜0.3倍程度である。   In the liquid channel, a cylindrical orifice portion 3 having a channel width narrower than that of the first cylindrical channel (large-diameter cylindrical channel) 2 is formed on the downstream side of the liquid inlet 2a. Has been. By passing the liquid through the orifice portion 3, the flow rate of the liquid supplied from the liquid inlet 2a to the liquid flow path 2 can be made constant. The flow path diameter of the orifice portion 3 is about 0.1 to 0.3 times the flow path diameter of the liquid flow path 2.

このオリフィス部3を介して、第1の円筒状流路2と、この流路と同径の第2の円筒状流路(径大の円筒状流路)4とが連通している。第2の円筒状流路の4の下流側には、さらに液体を旋回させるための液体旋回部材5が配設されている。液体旋回部材5は、円柱状部材5aと、この円柱状部材5aの周方向に等間隔に形成され、かつ前記円柱状部材5aの軸方向に対して30〜60°程度の角度で螺旋状に傾斜し、かつ断面が略コ字状である4個の螺旋状流路5bとを備えている。すなわち、液体旋回部材5では、4個の流路5bが同方向に螺旋状に形成されているため、この螺旋状流路を通過した液体は一定の方向(図2における時計回りの方向)に旋回する。前記螺旋状流路5bの流路径(長辺と短辺との平均)は、第2の円筒状流路4の流路径に対して0.1〜0.3倍程度である。   The first cylindrical flow channel 2 and a second cylindrical flow channel (large-diameter cylindrical flow channel) 4 having the same diameter as the flow channel communicate with each other through the orifice portion 3. A liquid swirling member 5 for further swirling the liquid is disposed downstream of the second cylindrical flow path 4. The liquid revolving member 5 is formed in a spiral shape at an angle of about 30 to 60 degrees with respect to the columnar member 5a and the circumferential direction of the columnar member 5a and at an equal interval with respect to the axial direction of the columnar member 5a. And four spiral channels 5b that are inclined and have a substantially U-shaped cross section. That is, in the liquid turning member 5, since the four flow paths 5b are formed in a spiral shape in the same direction, the liquid that has passed through the spiral flow path is in a certain direction (clockwise direction in FIG. 2). Turn. The spiral channel 5b has a channel diameter (average of the long side and the short side) of about 0.1 to 0.3 times the channel diameter of the second cylindrical channel 4.

噴射ノズル1では、ノズル軸方向において、液体旋回部材5の長さは、混合室9の長さ(図1中のL)に対して1.5〜8倍程度であり、液体旋回部材の長さを混合室の長さに対して大きく形成しているため、液体を十分に旋回させて混合室に供給できる。   In the injection nozzle 1, the length of the liquid swirling member 5 in the nozzle axial direction is about 1.5 to 8 times the length of the mixing chamber 9 (L in FIG. 1). Therefore, the liquid can be sufficiently swirled and supplied to the mixing chamber.

この液体旋回部材5を介して、第2の円筒状流路4と、この流路と同径の第3の円筒状流路(経大の円筒状流路)6とが連通し、第3の円筒状流路6は混合室9に通じている。   Via the liquid swirl member 5, the second cylindrical flow path 4 and a third cylindrical flow path (long cylindrical flow path) 6 having the same diameter as the flow path communicate with each other. The cylindrical flow path 6 communicates with the mixing chamber 9.

一方、気体流路7は、液体旋回部材5及び第3の円筒状流路6の外周に隔壁8を隔てて、液体流路と独立して形成されている。さらに、気体流路7は、その上流部の対向する内壁において、2個の気体流入口7aを備えており、各気体流入口7aは、いずれも、中心軸から偏芯させて環状気体流路7の外壁に沿うように略接線方向から気体を流入可能であり、詳しくは、いずれも、ノズル軸方向に垂直な断面において、ノズルの中心軸に向かう方向に対して、液体旋回部材5における螺旋状流路5bの螺旋方向と同一の方向に50〜70°の角度(図2中のθ)傾斜している。そのため、各気体流入口7aからは、気体流路7の内壁に沿って周方向に気体が流入可能であり、この気体流路を通過した気体は一定の方向(図2における反時計回りの方向)に旋回する。本発明では、この気体流路7での気体の旋回方向を前記液体流路での液体の旋回方向に対して逆方向に調整するため、後続の混合室9において、合流した気体と液体とが十分に混合され、安定した噴霧が可能となる。環状気体流路7の厚みは、液体流路の第1〜3の円筒状流路の流路径に対して、0.05〜0.2倍程度である。さらに、気体流入口7aの流路径は、環状気体流路7の厚みと略同じである。   On the other hand, the gas flow path 7 is formed independently of the liquid flow path with a partition wall 8 around the outer periphery of the liquid turning member 5 and the third cylindrical flow path 6. Furthermore, the gas flow path 7 is provided with two gas inlets 7a in the inner wall which opposes the upstream part, and each gas inlet 7a is eccentric from the central axis, and is an annular gas flow path. The gas can flow in from a substantially tangential direction so as to follow the outer wall of the nozzle 7, and more specifically, in each of the cross sections perpendicular to the nozzle axis direction, the spiral in the liquid swiveling member 5 with respect to the direction toward the central axis of the nozzle It is inclined at an angle of 50 to 70 ° (θ in FIG. 2) in the same direction as the spiral direction of the channel 5b. Therefore, gas can flow in the circumferential direction along the inner wall of the gas flow path 7 from each gas inlet 7a, and the gas that has passed through the gas flow path is in a certain direction (counterclockwise direction in FIG. 2). ). In the present invention, in order to adjust the swirling direction of the gas in the gas flow path 7 in the direction opposite to the swirling direction of the liquid in the liquid flow path, the combined gas and liquid are mixed in the subsequent mixing chamber 9. Thoroughly mixed and stable spraying is possible. The thickness of the annular gas channel 7 is about 0.05 to 0.2 times the channel diameter of the first to third cylindrical channels of the liquid channel. Furthermore, the flow path diameter of the gas inlet 7 a is substantially the same as the thickness of the annular gas flow path 7.

第3の円筒状流路6及び気体流路7は、いずれも混合室9に通じており、混合室9において、互いに独立して逆方向に旋回した気体と液体とが合流する。混合室9は、下流方向に向かって同心円状に径が狭まる円錐状に形成されている。そのため、円錐の壁面に沿って、液体流路及び気体流路から供給される液体及び気体は、それぞれ円滑に旋回しながら供給されるとともに、互いに逆方向に旋回することにより液体と気体とが十分に混ざり合って、安定したミストが調製される。混合室9の円錐状流路を形成する傾斜壁(テーパ部)のテーパ角は、90〜120°程度に形成されている。   The third cylindrical channel 6 and the gas channel 7 both communicate with the mixing chamber 9, and the gas and liquid swirling in the opposite directions independently from each other merge in the mixing chamber 9. The mixing chamber 9 is formed in a conical shape whose diameter decreases concentrically in the downstream direction. Therefore, along the conical wall surface, the liquid and the gas supplied from the liquid channel and the gas channel are supplied while smoothly turning, and the liquid and the gas are sufficiently turned by turning in the opposite directions. And a stable mist is prepared. The taper angle of the inclined wall (tapered portion) forming the conical channel of the mixing chamber 9 is formed to be about 90 to 120 °.

混合室9の下流側には、円筒状のスロート部10が形成されている。混合室9で生成したミストは、スロート部10を通過することにより絞られ、一定の噴霧量でミストを噴射できる。スロート部10の流路径は、液体流路の第1〜3の円筒状流路径に対して0.1〜0.3倍程度である。スロート部10の流路長は、ノズル軸方向における混合室9の長さに対して0.1〜1.5倍程度である。   A cylindrical throat portion 10 is formed on the downstream side of the mixing chamber 9. The mist generated in the mixing chamber 9 is squeezed by passing through the throat portion 10 and can be injected with a constant spray amount. The channel diameter of the throat portion 10 is about 0.1 to 0.3 times the first to third cylindrical channel diameters of the liquid channel. The flow path length of the throat portion 10 is about 0.1 to 1.5 times the length of the mixing chamber 9 in the nozzle axis direction.

スロート部10の下流側には、下流方向に向かって同心円状に径が拡がる円錐状の流路(スプレーパターン形成部)11が形成されており、ノズル先端において、略円形状の噴射口12が開口している。スロート部10を通過したミストは、スプレーパターン形成部11を通過することにより解放され円錐状に拡がる。ノズル軸方向におけるスプレーパターン形成部11の長さは、スロート部10の流路長に対して、3〜10倍程度である。スプレーパターン部11の円錐状流路を形成する傾斜壁(テーパ部)のテーパ角は、15〜90°程度に形成されている。スプレーパターン形成部の長さ及びテーパ角がこの範囲にあるため、円錐状に拡がったミストは、水量分布は均一に保持されたままで、フルコーンパターンのミストを安定して噴霧できる。   A conical channel (spray pattern forming portion) 11 whose diameter increases concentrically in the downstream direction is formed on the downstream side of the throat portion 10, and a substantially circular injection port 12 is formed at the nozzle tip. It is open. The mist that has passed through the throat portion 10 is released by passing through the spray pattern forming portion 11 and expands in a conical shape. The length of the spray pattern forming portion 11 in the nozzle axis direction is about 3 to 10 times the flow path length of the throat portion 10. The taper angle of the inclined wall (taper portion) forming the conical flow path of the spray pattern portion 11 is formed to be about 15 to 90 °. Since the length and the taper angle of the spray pattern forming portion are within this range, the mist expanded in a conical shape can stably spray the mist of the full cone pattern while the water amount distribution is kept uniformly.

なお、前述のように、本発明の噴射ノズルは、液体と気体との旋回方向を逆方向に調整することにより、前記効果を発現すればよく、旋回方向を調整するためのノズル構造は前記図面の構造に限定されない。   Note that, as described above, the injection nozzle of the present invention only needs to exhibit the above effect by adjusting the swirling direction of the liquid and the gas in the reverse direction, and the nozzle structure for adjusting the swirling direction is the above drawing. It is not limited to the structure.

このような構造を有する噴射ノズルにおいて、液体流路の形状は、円筒状に限定されず、楕円柱状、角柱状、下流方向に向かって流路が狭まる円錐状又は角錐状などであってもよい。   In the injection nozzle having such a structure, the shape of the liquid channel is not limited to a cylindrical shape, and may be an elliptical column shape, a prism shape, a conical shape or a pyramid shape in which the flow channel narrows in the downstream direction. .

液体流入口の数は、2個に限定されず、1〜6個程度から選択できるが、液体流路に安定して液体を供給できる点から、2〜4個(特に2個)が好ましい。複数個の液体流入口を形成する場合、液体流路に安定して液体を供給できる点から、液体流路の横断面において対称となる位置に形成するのが好ましい。液体流入口の形状は、円筒状に限定されず、例えば、楕円柱状、角柱状などであってもよい。液体流入口の口径は、径大の円筒状流路の流路径よりも狭い幅に限定されず、広い幅であってもよいが、液体流路での流速を制御し易い点から、円筒状流路の流路径よりも狭い幅が好ましく、例えば、0.1〜1倍、好ましくは0.2〜0.9倍、さらに好ましくは0.4〜0.9倍程度である。   The number of liquid inlets is not limited to two and can be selected from about 1 to 6, but 2 to 4 (especially 2) is preferable from the viewpoint that liquid can be stably supplied to the liquid flow path. In the case of forming a plurality of liquid inlets, it is preferable to form the liquid inlets at symmetrical positions in the cross section of the liquid channel from the viewpoint that the liquid can be stably supplied to the liquid channel. The shape of the liquid inlet is not limited to a cylindrical shape, and may be, for example, an elliptical column shape or a prismatic shape. The diameter of the liquid inflow port is not limited to a width narrower than the diameter of the large cylindrical flow path, and may be a wide width. A width narrower than the channel diameter of the channel is preferable, for example, 0.1 to 1 times, preferably 0.2 to 0.9 times, and more preferably about 0.4 to 0.9 times.

オリフィス部の形状も円筒状に限定されず、楕円柱状、角柱状などであってもよいが、安定して液体旋回部材に液体を供給し、フルコーンパターンのミストを噴霧し易い点から、円筒状が好ましい。オリフィス部の流路径は、径大の円筒状流路の流路径(異なる流路径を有する場合、最小流路径)よりも狭ければよいが、例えば、0.05〜0.8倍、好ましくは0.08〜0.5倍、さらに好ましくは0.1〜0.3倍程度である。ノズルの大きさにもよるが、オリフィス部の流路径は、例えば、0.5〜6mm、好ましくは1〜5mm、さらに好ましくは2〜4mm程度であってもよい。特に、オリフィス部の流路径は、詰まることなく、円滑にミストを噴射できる点から、1mm以上(例えば、1〜4mm)であるのが特に好ましい。   The shape of the orifice portion is not limited to a cylindrical shape, and may be an elliptical column shape, a rectangular column shape, or the like, but it is a cylinder from the viewpoint of stably supplying liquid to the liquid swirling member and easily spraying full cone pattern mist. The shape is preferred. The flow path diameter of the orifice part may be narrower than the flow path diameter of the large cylindrical flow path (minimum flow path diameter when having different flow path diameters), for example, 0.05 to 0.8 times, preferably It is about 0.08 to 0.5 times, more preferably about 0.1 to 0.3 times. Although depending on the size of the nozzle, the flow path diameter of the orifice part may be, for example, about 0.5 to 6 mm, preferably about 1 to 5 mm, and more preferably about 2 to 4 mm. In particular, the flow path diameter of the orifice portion is particularly preferably 1 mm or more (for example, 1 to 4 mm) from the viewpoint that mist can be smoothly injected without clogging.

液体旋回部材は、オリフィス部の下流側に形成され、かつ液体を旋回できればよいが、簡便に液体を旋回できる点から、螺旋状の流路を有する円柱状部材が好ましい。   The liquid swirl member may be formed on the downstream side of the orifice portion and can swirl the liquid. However, a cylindrical member having a spiral flow path is preferable from the viewpoint that the liquid can be swirled easily.

この液体旋回部材において、ノズルの略軸芯方向に貫通する螺旋状流路の数は、特に限定されず、1〜10個程度の範囲から選択できるが、安定して混合室に旋回した液体を供給できる点から、複数個、例えば、2〜8個、好ましくは3〜6個、さらに好ましくは3〜4個程度が好ましい。螺旋状流路の断面形状は、特に限定されず、略コ字状(又は略長方形状)の他、例えば、略正方形状、略半円形状、略U字状などであってもよい。螺旋状流路は、液体を旋回させるために、円柱状部材の軸方向に傾斜させて螺旋状に形成されていればよく、軸方向に対する傾斜角度は、ノズルの配置に応じて選択でき、噴射距離が短いと広角に調整してもよく、一方、長いと狭角に調整してもよい。具体的な傾斜角度は、安定して液体を旋回できる点から、例えば、10〜80°、好ましくは20〜70°、さらに好ましくは30〜60°(特に40〜60°)程度であってもよい。螺旋状流路の流路径(異方形状の場合、長辺と短辺との平均)は、螺旋状流路の個数にもよるが、例えば、液体流路の流路径に対して、例えば、0.1〜0.5倍、好ましくは0.1〜0.4倍、さらに好ましくは0.1〜0.3倍程度である。   In this liquid swirling member, the number of spiral flow paths penetrating in the substantially axial direction of the nozzle is not particularly limited, and can be selected from a range of about 1 to 10, but the liquid swirled stably into the mixing chamber can be selected. From the point which can supply, multiple, for example, 2-8 pieces, Preferably 3-6 pieces, More preferably, about 3-4 pieces are preferable. The cross-sectional shape of the spiral channel is not particularly limited, and may be, for example, a substantially square shape, a substantially semicircular shape, a substantially U shape, or the like, in addition to a substantially U shape (or a substantially rectangular shape). The spiral flow path only needs to be formed in a spiral shape by tilting in the axial direction of the cylindrical member in order to swirl the liquid, and the tilt angle with respect to the axial direction can be selected according to the arrangement of the nozzles, If the distance is short, it may be adjusted to a wide angle, while if it is long, it may be adjusted to a narrow angle. The specific inclination angle may be, for example, about 10 to 80 °, preferably 20 to 70 °, more preferably about 30 to 60 ° (particularly 40 to 60 °) from the viewpoint that the liquid can be swirled stably. Good. The channel diameter of the spiral channel (in the case of an anisotropic shape, the average of the long side and the short side) depends on the number of spiral channels, but for example, with respect to the channel diameter of the liquid channel, for example, It is 0.1 to 0.5 times, preferably 0.1 to 0.4 times, and more preferably about 0.1 to 0.3 times.

液体旋回部材のノズル軸方向における長さは、混合室のノズル軸方向における長さよりも短くてもよいが、液体を十分に旋回させて混合室に供給できる点から、混合室の長さよりも長い方が好ましく、例えば、混合室の長さに対して1.1〜12倍、好ましくは1.2〜10倍、さらに好ましくは1.5〜8倍(特に2〜6倍)程度であってもよい。   The length in the nozzle axis direction of the liquid swirl member may be shorter than the length in the nozzle axis direction of the mixing chamber, but is longer than the length of the mixing chamber in that the liquid can be sufficiently swirled and supplied to the mixing chamber. For example, 1.1 to 12 times, preferably 1.2 to 10 times, more preferably 1.5 to 8 times (particularly 2 to 6 times) the length of the mixing chamber. Also good.

環状気体流路の厚みは、前記液体旋回部材の流路径にもよるが、混合室で効果的に液体と混合できる点から、液体流路の流路径に対して、例えば、0.01〜0.5倍、好ましくは0.03〜0.3倍、さらに好ましくは0.05〜0.2倍(特に0.06〜0.15倍)程度である。   Although the thickness of the annular gas channel depends on the channel diameter of the liquid swirl member, the thickness of the annular gas channel is, for example, 0.01 to 0 with respect to the channel diameter of the liquid channel because it can be effectively mixed with the liquid in the mixing chamber. 0.5 times, preferably 0.03 to 0.3 times, more preferably 0.05 to 0.2 times (particularly 0.06 to 0.15 times).

気体流入口の数は、2個に限定されず、1〜6個程度から選択できるが、気体流路に安定して気体を供給できる点から、2〜4個程度が好ましい。複数個の気体流入口を形成する場合、気体流路に安定して気体を供給できる点から、ノズル軸方向に対して垂直な断面において対称位置に形成する(円周方向に均等な位置に配置する)のが好ましい。   The number of gas inlets is not limited to two, and can be selected from about 1 to 6, but is preferably about 2 to 4 because gas can be stably supplied to the gas flow path. When a plurality of gas inlets are formed, they are formed at symmetrical positions in a cross section perpendicular to the nozzle axis direction from the point that gas can be stably supplied to the gas flow path (disposed at equal positions in the circumferential direction). Are preferred).

気体流入口は、気体を気体流路中で旋回させるために、気体流路の外壁に沿って流入するように中心軸から偏芯していればよく、詳しくは、ノズル軸方向に垂直な断面において、ノズルの中心軸に向かう方向に対して、液体旋回部材における螺旋状流路の螺旋方向と同一の方向に傾斜させて形成する必要がある。すなわち、気体流入口は、ノズルの軸芯に向かう方向に対して、例えば、10〜90°、好ましくは30〜90°、さらに好ましくは40〜90°(特に50〜90°)の角度(図2のθ)で傾斜させて形成してもよい。気体流入口を90°傾斜させることは、環状気体流の内周壁の接線方向に気体流入口を形成することを意味し、傾斜角度が大きいほど、気体を旋回させ易い傾向は見られるが、気体の圧力などに応じて適宜選択できる。なお、気体流入口を複数形成する場合は、各気体流入口は、螺旋状流路の螺旋方向と同一の方向に傾斜していればよく、傾斜角度は異なっていてもよいが、通常、同一である。   The gas inlet only needs to be eccentric from the central axis so as to flow along the outer wall of the gas flow path in order to swirl the gas in the gas flow path. Therefore, it is necessary to incline in the same direction as the spiral direction of the spiral flow path in the liquid swirling member with respect to the direction toward the central axis of the nozzle. That is, the gas inlet is, for example, an angle of 10 to 90 °, preferably 30 to 90 °, more preferably 40 to 90 ° (particularly 50 to 90 °) with respect to the direction toward the axis of the nozzle (see FIG. 2 may be formed at an inclination of θ. Inclining the gas inlet by 90 ° means that the gas inlet is formed in the tangential direction of the inner peripheral wall of the annular gas flow. The larger the inclination angle, the easier the gas is swirled. The pressure can be appropriately selected according to the pressure of the liquid. When a plurality of gas inlets are formed, each gas inlet only needs to be inclined in the same direction as the spiral direction of the spiral flow path, and the inclination angle may be different, but usually the same It is.

気体流入口の形状は、円筒状に限定されず、例えば、楕円柱状、角柱状などであってもよい。気体流入口の口径は、環状気体流路の厚みと略同じ厚みに限定されず、気体流路の厚みと異なっていてもよいが、気体流路の断面積が気体流入口の断面積よりも大きい必要があるため、環状気体流路中で効果的に気体を旋回できる点から、例えば、0.3〜3倍、好ましくは0.5〜2倍、さらに好ましくは0.8〜1.5倍(特に、略同程度の厚み)が好ましい。ノズルの大きさにもよるが、気体流入口の口径は、例えば、0.3〜3mm、好ましくは0.5〜2mm、さらに好ましくは0.8〜1.5mm程度であってもよい。   The shape of the gas inlet is not limited to a cylindrical shape, and may be, for example, an elliptical column shape or a prismatic shape. The diameter of the gas inlet is not limited to the same thickness as the annular gas channel, and may be different from the thickness of the gas channel, but the cross-sectional area of the gas channel is larger than the cross-sectional area of the gas inlet. For example, 0.3 to 3 times, preferably 0.5 to 2 times, and more preferably 0.8 to 1.5 from the point that gas can be effectively swirled in the annular gas flow path because it needs to be large. Double (especially approximately the same thickness) is preferred. Although depending on the size of the nozzle, the diameter of the gas inlet may be, for example, 0.3 to 3 mm, preferably 0.5 to 2 mm, and more preferably about 0.8 to 1.5 mm.

混合室の形状は、下流方向に向かって径が狭まる円錐状に限定されず、下流方向に向かって径が狭まる角錐状、砲弾状又は椀状(円錐状の傾斜壁が外方向に拡がる曲面状又はR状である形状)、円筒状、楕円柱状、角柱状などであってもよいが、旋回した液体及び気体を円滑に混合室に導入できる点から、円錐状、砲弾状又は椀状、円筒状が好ましい。混合室が円錐状流路を形成する場合、傾斜壁のテーパ角は、例えば、30〜150°、好ましくは50〜140°、さらに好ましくは60〜130°程度である。   The shape of the mixing chamber is not limited to a conical shape whose diameter decreases toward the downstream direction, but is a pyramid shape, a cannonball shape, or a bowl shape whose diameter decreases toward the downstream direction (a curved surface shape in which a conical inclined wall extends outward). Or a shape that is R-shaped), a cylindrical shape, an elliptical columnar shape, a prismatic shape, or the like. The shape is preferred. When the mixing chamber forms a conical channel, the taper angle of the inclined wall is, for example, about 30 to 150 °, preferably about 50 to 140 °, and more preferably about 60 to 130 °.

スロート部は、混合室で生成されたミストを安定して噴霧するために形成され、スロート部の流路径は、液体流路の流路径に対して0.05〜0.5倍、好ましくは0.08〜0.4倍、さらに好ましくは0.1〜0.3倍程度である。ノズルの大きさにもよるが、スロート部の流路径は、例えば、0.5〜6mm、好ましくは1〜5mm、さらに好ましくは1.5〜4mm程度であってもよい。スロート部の流路長は、ノズル軸方向における混合室の長さに対して、例えば、0.1〜3倍、好ましくは0.1〜2倍、さらに好ましくは0.1〜1.5倍程度である。   The throat part is formed in order to stably spray the mist generated in the mixing chamber, and the channel diameter of the throat part is 0.05 to 0.5 times the channel diameter of the liquid channel, preferably 0. 0.08 to 0.4 times, more preferably about 0.1 to 0.3 times. Although depending on the size of the nozzle, the flow path diameter of the throat portion may be, for example, 0.5 to 6 mm, preferably 1 to 5 mm, and more preferably about 1.5 to 4 mm. The flow path length of the throat portion is, for example, 0.1 to 3 times, preferably 0.1 to 2 times, more preferably 0.1 to 1.5 times the length of the mixing chamber in the nozzle axis direction. Degree.

スプレーパターン形成部(円錐状流路)の形状は、スプレーパターンの形状に応じて選択でき、フルコーンパターンのミストを噴霧する場合、下流方向に向かって同心円状に径が拡がる円錐状である。ノズル軸方向におけるスプレーパターン形成部の長さは、スロート部の流路長に対して、0.1〜50倍程度の範囲から選択できるが、水量分布の均一なミストを噴霧できる点から、例えば、1〜30倍、好ましくは2〜20倍、さらに好ましくは3〜10倍程度である。スプレーパターン形成部が円錐状の場合、傾斜壁のテーパ角は5〜40°程度の範囲から選択できるが、水量分布を均一に保持したままで、フルコーンパターンのミストを安定して噴霧できる点から、例えば、5〜120°、好ましくは10〜105°、さらに好ましくは15〜90°程度である。   The shape of the spray pattern forming portion (conical channel) can be selected according to the shape of the spray pattern, and when spraying a full cone pattern mist, it is a conical shape whose diameter concentrically expands in the downstream direction. The length of the spray pattern forming part in the nozzle axis direction can be selected from a range of about 0.1 to 50 times the flow path length of the throat part, but from the point that mist with a uniform water amount distribution can be sprayed, for example 1 to 30 times, preferably 2 to 20 times, more preferably about 3 to 10 times. When the spray pattern forming part is conical, the taper angle of the inclined wall can be selected from the range of about 5 to 40 °, but the mist of the full cone pattern can be stably sprayed while keeping the water amount distribution uniform. Therefore, it is, for example, about 5 to 120 °, preferably about 10 to 105 °, and more preferably about 15 to 90 °.

本発明の噴射ノズルは、水量分布及び衝突部分布の均一なミストを、安定した噴霧量で連続的に噴霧でき、気体及び液体の種類は特に限定されないが、通常、液体として水(高圧水などの加圧水)を用い、気体として空気(加圧空気)を用いる。   The spray nozzle of the present invention can continuously spray a mist having a uniform water amount distribution and a collision portion distribution with a stable spray amount, and the type of gas and liquid is not particularly limited. And pressurized air is used as the gas.

本発明の噴射ノズルにおいて、液体流路に供給する液体の流量は、例えば、1〜300リットル/分・m、好ましくは1.5〜200リットル/分・m、さらに好ましくは2〜100リットル/分・m(特に3〜60リットル/分・m)程度である。液体の流量が低すぎると、冷却ノズルとして用いたとき、冷却能力が低く、流量が高すぎると、水量分布及び衝突力分布の均一性が低下する。   In the jet nozzle of the present invention, the flow rate of the liquid supplied to the liquid channel is, for example, 1 to 300 liters / minute · m, preferably 1.5 to 200 liters / minute · m, and more preferably 2 to 100 liters / minute. Min.m (particularly 3-60 liters / min.m). If the flow rate of the liquid is too low, the cooling capacity is low when used as a cooling nozzle, and if the flow rate is too high, the uniformity of the water amount distribution and the collision force distribution decreases.

気体流路に供給するための気体量は、ノズルの構造に応じて選択できるが、例えば、1〜300m/h・m(N)、好ましくは3〜200m/h・m、さらに好ましくは5〜100m/h・m(特に10〜50m/h・m)程度である。 The amount of gas to be supplied to the gas flow path can be selected according to the structure of the nozzle. For example, 1 to 300 m 3 / h · m (N), preferably 3 to 200 m 3 / h · m, more preferably It is about 5-100 m < 3 > / h * m (especially 10-50 m < 3 > / h * m).

気体と液体との体積比は、例えば、気体/液体=1/1〜500/1、好ましくは2/1〜400/1、さらに好ましくは3/1〜300/1(特に4/1〜250/1)程度である。   The volume ratio of gas to liquid is, for example, gas / liquid = 1/1 to 500/1, preferably 2/1 to 400/1, more preferably 3/1 to 300/1 (particularly 4/1 to 250). / 1) grade.

液体流路に供給する液体の圧力は、例えば、0.01〜2MPa、好ましくは0.02〜1.5MPa、さらに好ましくは0.03〜1MPa程度である。   The pressure of the liquid supplied to the liquid channel is, for example, about 0.01 to 2 MPa, preferably about 0.02 to 1.5 MPa, and more preferably about 0.03 to 1 MPa.

気体流路に供給する気体の圧力は、例えば、0.01〜1.5MPa、好ましくは0.02〜1MPa、さらに好ましくは0.03〜0.7MPa程度である。   The pressure of the gas supplied to the gas channel is, for example, about 0.01 to 1.5 MPa, preferably about 0.02 to 1 MPa, and more preferably about 0.03 to 0.7 MPa.

[噴射ノズル装置]
本発明の噴射ノズル装置は、液体を供給するための長尺筒状の第1のヘッダと、気体を供給するための長尺筒状の第2のヘッダと、これらのヘッダの長手方向に間隔をおいて、これらのヘッダを貫通して取り付けられた複数の噴射ノズルとを備えた噴射ノズル装置であって、複数の噴射ノズルが前記噴射ノズルであり、この噴射ノズルの液体流路が第1のヘッダ内に通じ、かつ気体流路が第2のヘッダ内に通じている。
[Injection nozzle device]
The injection nozzle device of the present invention includes a long cylindrical first header for supplying liquid, a long cylindrical second header for supplying gas, and a distance in the longitudinal direction of these headers. And a plurality of injection nozzles attached through these headers, wherein the plurality of injection nozzles are the injection nozzles, and the liquid flow path of the injection nozzles is the first. And the gas flow path communicates with the second header.

図4は、本発明の噴射ノズル装置の一例を用いて、ミストを噴射した状態を示す概略斜視図である。   FIG. 4 is a schematic perspective view showing a state in which mist is jetted using an example of the jet nozzle apparatus of the present invention.

この噴射ノズル装置は、長尺で断面四角形状の中空筒体で構成され、かつ液体を供給するための第1のヘッダ(又は液体ヘッダ)21と、この第1のヘッダに対してほぼ平行に配設され、長尺で断面四角形状の中空筒体で構成され、かつ気体を供給するための第2のヘッダ(気体ヘッダ)22と、これらのヘッダ21,22の長手方向にほぼ等間隔ごとに、第1及び第2のヘッダ21,22の長手方向に対して直交する方向に形成された装着口(又は貫通口、図示せず)と、各装着口に対して貫通して装着可能な中空筒状の噴射ノズル23とで構成されている。また、液体流路の液体流入口は、第1のヘッダ21内に位置して、液体流路は第1のヘッダ21内に通じており、気体流路の気体流入口は、第2のヘッダ22内に位置して、液体流路は第2のヘッダ22内に通じている。さらに、液体流入口及び気体流入口の流路は、ヘッダの長手方向に対して垂直な方向に形成されている(図示せず)。なお、第1のヘッダ21及び第2のヘッダ22の長手方向の両側面には、それぞれ液体又は気体を供給するための手段として、液体供給パイプ及び気体供給パイプが接続されており(図示せず)、液体及び気体の供給方向は特に限定されず、ミストの噴射方向と平行に液体及び気体を供給してもよく、ヘッダの長手方向の両側面からヘッダの長手方向に沿って液体及び気体を供給してもよい。また、各ヘッダ21,22の装着口(貫通口)は、断面四角形状の各ヘッダ21,22の対向面を貫通して形成されている。さらに、各噴射ノズル23は、噴射口がヘッダの下部に位置するようにヘッダに貫通させて取り付けられ、ヘッダの上部で突出したノズル端部はナット24で固定されている。この噴射ノズル装置は、複数の噴射ノズルがヘッダを貫通して一体化しているため、複数のノズルを組み合わせているにも拘わらず、構造が簡素である。   This injection nozzle device is composed of a long hollow cylinder having a rectangular cross section, and is substantially parallel to the first header (or liquid header) 21 for supplying a liquid and the first header. A second header (gas header) 22 that is disposed and is formed of a long and rectangular hollow cylinder and supplies gas, and at almost equal intervals in the longitudinal direction of these headers 21 and 22. In addition, a mounting port (or a through-hole, not shown) formed in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first and second headers 21 and 22 can be inserted through each mounting port. It is comprised with the injection nozzle 23 of the hollow cylinder shape. The liquid inlet of the liquid channel is located in the first header 21, the liquid channel is in communication with the first header 21, and the gas inlet of the gas channel is the second header Located within 22, the liquid flow path leads into the second header 22. Furthermore, the flow path of the liquid inlet and the gas inlet is formed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the header (not shown). In addition, a liquid supply pipe and a gas supply pipe are connected to both side surfaces of the first header 21 and the second header 22 in the longitudinal direction as means for supplying a liquid or a gas, respectively (not shown). ), The supply direction of the liquid and gas is not particularly limited, and the liquid and gas may be supplied in parallel with the mist injection direction, and the liquid and gas are supplied along the longitudinal direction of the header from both side surfaces of the header in the longitudinal direction. You may supply. In addition, the mounting ports (through ports) of the headers 21 and 22 are formed so as to penetrate the opposing surfaces of the headers 21 and 22 having a square cross section. Further, each injection nozzle 23 is attached so as to penetrate the header so that the injection port is located at the lower part of the header, and the nozzle end protruding from the upper part of the header is fixed by a nut 24. Since this injection nozzle device has a plurality of injection nozzles integrated through the header, the structure is simple despite the combination of a plurality of nozzles.

このような噴射ノズル装置は、鋳片や鋼板の冷却ノズルとして適している。すなわち、図4に示されるように、連続鋳造される鋳片や熱間圧延される鋼板を冷却する場合、工業生産される鋳片や鋼板は幅広であるため、1枚の鋳片や鋼板に対して、ヘッダに所定の間隔をおいて並設された複数の噴射ノズルを用いて鋳片や鋼板の冷却が行われる。詳しくは、各噴射ノズルからフルコーンパターンのミスト15が鋳片や鋼板(図示せず)の表面に対して略垂直となるように鋳片や鋼板に向けて噴射されて、鋳片や鋼板が冷却される。   Such an injection nozzle device is suitable as a cooling nozzle for slabs or steel plates. That is, as shown in FIG. 4, when cooling continuously cast slabs or hot-rolled steel plates, industrially produced slabs or steel plates are wide, so one slab or steel plate On the other hand, the slab and the steel plate are cooled by using a plurality of injection nozzles arranged in parallel at a predetermined interval on the header. Specifically, the full cone pattern mist 15 is sprayed from each spray nozzle toward the slab or steel plate so as to be substantially perpendicular to the surface of the slab or steel plate (not shown). To be cooled.

なお、本発明の噴射ノズル装置において、ヘッダの構造や、ヘッダに対する噴射ノズルの装着方法は、慣用のヘッダ及び装着方法を利用でき、例えば、特開2005−230715号公報に記載のヘッダ及び装着方法などを利用できる。   In the spray nozzle device of the present invention, the header structure and the mounting method of the spray nozzle to the header can use a conventional header and mounting method. For example, the header and mounting method described in JP-A-2005-230715 Etc. can be used.

本発明の噴射ノズル装置では、等間隔で並列してヘッダに取り付けられる噴射ノズルのピッチが重要である。すなわち、各ノズル装置から噴射されるミストは、鋳片などを均一に冷却するために、オーバーラップするように噴射されるが、水量分布及び衝突力分布の均一なミストを噴射し、かつラップ部による噴霧の均一性の低下を抑制できる点から、各ノズルのピッチは、例えば、20〜150mm、好ましくは30〜140mm、さらに好ましくは40〜120mm(特に50〜100mm)程度である。各ノズルのピッチは、噴射距離に対して0.1〜2倍(特に0.2〜1倍)程度であってもよい。   In the spray nozzle device of the present invention, the pitch of the spray nozzles attached to the header in parallel at equal intervals is important. That is, the mist sprayed from each nozzle device is sprayed so as to overlap in order to cool the slab and the like uniformly, but sprays a mist with a uniform water amount distribution and collision force distribution, and a lap portion. The pitch of each nozzle is, for example, about 20 to 150 mm, preferably about 30 to 140 mm, and more preferably about 40 to 120 mm (particularly 50 to 100 mm) from the viewpoint of suppressing a reduction in spray uniformity due to. The pitch of each nozzle may be about 0.1 to 2 times (particularly 0.2 to 1 time) with respect to the ejection distance.

さらに、本発明では、前記ピッチでヘッダに取り付けた噴射ノズルから、フルコーンパターンのミストを噴射する場合、フルコーンパターンの噴射角度は、例えば、5〜120°、好ましくは10〜105°、さらに好ましくは15〜90°程度に調整してもよい。前記ピッチで噴射ノズルを取り付けたノズル装置から、このような噴射角度でフルコーンパターンのミストを噴射すると、小さなピッチでフルコーンパターンが並列し、かつ隣接するフルコーンパターンの重複が大きくなる。そのため、幅方向において、水量分布及び衝突力分布の均一なミストを連続的に安定して噴射でき、均一で高い冷却が可能である。   Furthermore, in the present invention, when the full cone pattern mist is sprayed from the spray nozzles attached to the header at the pitch, the spray angle of the full cone pattern is, for example, 5 to 120 °, preferably 10 to 105 °, Preferably, you may adjust to about 15-90 degrees. When a full cone pattern mist is ejected at such an ejection angle from a nozzle device having injection nozzles attached at the pitch, the full cone patterns are arranged in parallel at a small pitch, and the overlap between adjacent full cone patterns becomes large. Therefore, in the width direction, mist having a uniform water amount distribution and a collision force distribution can be continuously and stably injected, and uniform and high cooling is possible.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における各評価項目の評価方法は以下の通りである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the evaluation method of each evaluation item in an Example and a comparative example is as follows.

[熱伝達係数及び幅方向の冷却均等率]
1050℃に加熱したステンレス鋼板(SUS304板、縦300mm×横450mm×厚み30mm)の冷却過程において、鋼板の温度が約1000℃になった時点で冷却を開始し、950℃における冷却能力とその均等率を、K熱電対を用いて求めた。なお、K熱電対は鋼板の非冷却面(混合ミストを噴霧する面の反対側の面)側から鋼板の厚み方向に挿入し、K熱電対の位置が、冷却面から深さ2mmの位置となるように埋め込み、固定した。さらに、各ノズルの厚み方向における熱伝達係数(HTC)の平均値を、幅方向に一定間隔で算出し、その最大値を100%としたときの最小値を均等率とした。
[Heat transfer coefficient and cooling uniformity ratio in the width direction]
In the cooling process of a stainless steel plate (SUS304 plate, length 300 mm × width 450 mm × thickness 30 mm) heated to 1050 ° C., cooling is started when the temperature of the steel plate reaches about 1000 ° C., and the cooling capacity at 950 ° C. and its equivalent The rate was determined using a K thermocouple. The K thermocouple is inserted in the thickness direction of the steel plate from the non-cooled surface of the steel plate (the surface opposite to the surface on which the mixed mist is sprayed), and the position of the K thermocouple is 2 mm deep from the cooling surface. It was embedded and fixed as is. Furthermore, the average value of the heat transfer coefficient (HTC) in the thickness direction of each nozzle was calculated at regular intervals in the width direction, and the minimum value when the maximum value was 100% was defined as the uniformity ratio.

比較例1
特開2008−168167号公報の実施例1に記載の噴射ノズルを用いて、表1に記載の条件で、ステンレス鋼板にミストを噴霧し、熱伝達係数及び幅方向の均等率を測定した。
Comparative Example 1
Using the injection nozzle described in Example 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-168167, mist was sprayed on the stainless steel plate under the conditions described in Table 1, and the heat transfer coefficient and the width-direction uniformity ratio were measured.

比較例2
特開2005−230715号公報の実施例1に記載の噴射ノズルを用いて、表1に記載の条件で、ステンレス鋼板にミストを噴霧し、熱伝達係数及び幅方向の均等率を測定した。
Comparative Example 2
Using a spray nozzle described in Example 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 2005-230715, mist was sprayed on a stainless steel plate under the conditions described in Table 1, and the heat transfer coefficient and the uniformity in the width direction were measured.

実施例1
図1に示す噴射ノズル(オリフィス部の径2mm、気体流入口の径1mm、スロート部の径2.5mm、スプレーパターン形成部のテーパ角40°)を用いて、表1に記載の条件で、ステンレス鋼板にミストを噴霧し、熱伝達係数及び幅方向の均等率を測定した。
Example 1
Using the injection nozzle shown in FIG. 1 (orifice portion diameter 2 mm, gas inlet diameter 1 mm, throat portion diameter 2.5 mm, spray pattern forming portion taper angle 40 °) under the conditions described in Table 1, Mist was sprayed on the stainless steel plate, and the heat transfer coefficient and the uniformity in the width direction were measured.

結果を表1に示す。なお、比較例1〜2及び実施例1のスプレーパターンを比較した概略模式図を図5に示す。図5から明らかなように、鋼板30に対して、比較例1は、大ピッチ小ラップのフラットパターン32であり、比較例2は、小ピッチ多重ラップのフラットパターン32であるのに対して、実施例1は、小ピッチ多重ラップのフルコーンパターン33である。また、比較例1のフラットパターン31では、ラップ部の割合が非ラップ部に対して少なく、冷却の均等率が低い。比較例2のフラットパターン32では、ラップ部の割合が大きいため、冷却の均等率は改善されるが、十分とは言えず、しかも、スプレー厚みが薄く、冷却能が低下する。一方、実施例1のフルコーンパターン33では、ラップ部の割合が大きく、加えて、スプレーパターンが均一で安定しており、スプレー厚みも大であるため、冷却の均等率が高く、しかも、大流量時の冷却能が高い。   The results are shown in Table 1. In addition, the schematic schematic diagram which compared the spray pattern of Comparative Examples 1-2 and Example 1 is shown in FIG. As is clear from FIG. 5, with respect to the steel plate 30, the comparative example 1 is a flat pattern 32 with a large pitch and a small lap, and the comparative example 2 is a flat pattern 32 with a small pitch multiple lap, The first embodiment is a full cone pattern 33 of a small pitch multiple lap. Moreover, in the flat pattern 31 of the comparative example 1, the ratio of a lap | wrap part is few with respect to a non-wrap part, and the cooling uniform rate is low. In the flat pattern 32 of the comparative example 2, since the ratio of the wrap portion is large, the cooling uniformity ratio is improved, but it cannot be said that it is sufficient, and the spray thickness is thin, and the cooling ability is lowered. On the other hand, in the full cone pattern 33 of Example 1, since the ratio of the lap portion is large, the spray pattern is uniform and stable, and the spray thickness is large, the cooling uniformity rate is high, and the large High cooling capacity at flow rate.

Figure 2013063369
Figure 2013063369

表1の結果から明らかなように、比較例の噴射ノズルに比べて、実施例の噴射ノズルは、幅方向の冷却均等率が高い。さらに、最大水量では、冷却性能が高いため、鋼板の冷却速度を幅広い範囲で制御が可能である。   As is clear from the results in Table 1, the injection nozzles of the examples have a higher cooling uniformity ratio in the width direction than the injection nozzles of the comparative example. Furthermore, since the cooling performance is high at the maximum water amount, the cooling rate of the steel sheet can be controlled in a wide range.

比較例3
気体の旋回方向と液体の旋回方向とが同一方向であることを除いて、図1と同一の構造の噴射ノズルを用いて、実施例1と同様に、ステンレス鋼板にミストを噴霧したが、噴霧パターンが揺れ動き、安定した噴霧パターンを形成できなかった。
Comparative Example 3
The mist was sprayed on the stainless steel plate in the same manner as in Example 1 except that the gas swirl direction and the liquid swirl direction were the same direction, using the spray nozzle having the same structure as that in FIG. The pattern shook and a stable spray pattern could not be formed.

本発明は、均一な水量分布及び衝突力分布で安定してミストを噴射できるため、連続鋳造される鋳片や熱間圧延される鋼板の冷却に好適である。   Since the present invention can stably spray mist with a uniform water amount distribution and collision force distribution, it is suitable for cooling continuously cast slabs and hot rolled steel plates.

1,23…噴射ノズル
2,4,6…円筒状流路
2a…液体流入口
3…オリフィス部
5…液体旋回部材
5a…円柱状部材
5b…螺旋状流路
7…気体流路
7a…気体流入口
8…隔壁
9…混合室
10…スロート部
11…スプレーパターン形成部
12…噴出口
21,22…ヘッダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,23 ... Injection nozzle 2,4,6 ... Cylindrical flow path 2a ... Liquid inflow port 3 ... Orifice part 5 ... Liquid turning member 5a ... Cylindrical member 5b ... Spiral flow path 7 ... Gas flow path 7a ... Gas flow Inlet 8 ... Partition 9 ... Mixing chamber 10 ... Throat part 11 ... Spray pattern forming part 12 ... Outlet 21, 22 ... Header

Claims (15)

液体を旋回可能な液体流路と、気体を旋回可能な気体流路と、前記各流路を通過して合流した液体と気体とを混合するための混合室と、前記混合室で生成したミストを噴射するための噴射口とを備えた筒状の噴射ノズルであって、前記気体流路の旋回方向と前記液体流路の旋回方向とが逆方向である噴射ノズル。   A liquid flow path capable of swirling liquid, a gas flow path capable of swirling gas, a mixing chamber for mixing the liquid and the gas that have merged after passing through each flow path, and a mist generated in the mixing chamber An injection nozzle provided with an injection port for injecting gas, wherein the swirl direction of the gas flow path and the swirl direction of the liquid flow path are opposite to each other. ノズル中心軸線に沿って円筒状の液体流路を設け、この液体流路に液体旋回部材が配設されているとともに、前記液体流路の外周に隔壁を隔てて気体流路を設け、この気体流路に気体を旋回可能な気体流入口が形成されている請求項1記載の噴射ノズル。   A cylindrical liquid flow path is provided along the central axis of the nozzle, a liquid swirling member is provided in the liquid flow path, and a gas flow path is provided on the outer periphery of the liquid flow path with a partition wall therebetween. The injection nozzle according to claim 1, wherein a gas inlet capable of swirling gas is formed in the flow path. 液体旋回部材が、円柱状部材と、この円柱状部材の周方向に等間隔に形成され、かつ前記円柱状部材の軸方向に対して所定の角度で螺旋状に傾斜した複数の螺旋状流路とで形成されている請求項1又は2記載の噴射ノズル。   The liquid swirl member is formed with a cylindrical member and a plurality of spiral flow paths formed at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical member and spirally inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the cylindrical member. The injection nozzle according to claim 1 or 2, wherein 気体流路の側面に複数の気体流入口が形成され、かつ各気体流入口の流路が、ノズル軸方向に垂直な断面において、ノズルの中心軸に向かう方向に対して、液体旋回部材における螺旋状流路の螺旋方向と同一の方向に所定の角度傾斜している請求項1〜3のいずれかに記載の噴射ノズル。   A plurality of gas inlets are formed on a side surface of the gas flow path, and the flow path of each gas inlet is spiral in the liquid swirl member with respect to the direction toward the central axis of the nozzle in a cross section perpendicular to the nozzle axis direction. The injection nozzle according to claim 1, wherein the injection nozzle is inclined at a predetermined angle in the same direction as the spiral direction of the channel. ノズル軸方向において、液体旋回部材の長さが、混合室の長さに対して1.5〜8倍である請求項1〜4のいずれかに記載の噴射ノズル。   The injection nozzle according to any one of claims 1 to 4, wherein in the nozzle axis direction, the length of the liquid swirling member is 1.5 to 8 times the length of the mixing chamber. 混合室の下流側に、下流方向に向かって同心円状に径が拡がる円錐状流路が形成され、かつこの円錐状流路の先端に位置する噴射口の形状が略円形状である請求項1〜5のいずれかに記載の噴射ノズル。   2. A conical channel whose diameter concentrically expands in the downstream direction is formed on the downstream side of the mixing chamber, and the shape of the injection port located at the tip of the conical channel is substantially circular. The injection nozzle in any one of -5. 混合室とスプレーパターン形成部との間にスロート部が介在する請求項1〜6のいずれかに記載の噴射ノズル。   The injection nozzle according to any one of claims 1 to 6, wherein a throat portion is interposed between the mixing chamber and the spray pattern forming portion. 液体旋回部材の上流側に、液体流路よりも狭い径のオリフィス部が形成されている請求項2〜7のいずれかに記載の噴射ノズル。   The injection nozzle according to any one of claims 2 to 7, wherein an orifice portion having a narrower diameter than the liquid flow path is formed on the upstream side of the liquid swirl member. オリフィス部の流路径が1mm以上である請求項8記載の噴射ノズル。   The injection nozzle according to claim 8, wherein a flow path diameter of the orifice portion is 1 mm or more. 気体が空気であり、液体が水である請求項1〜9のいずれかに記載の噴射ノズル。   The jet nozzle according to claim 1, wherein the gas is air and the liquid is water. 請求項1〜10のいずれかに記載の噴射ノズルを用いてミストを噴射する方法。   The method to inject mist using the injection nozzle in any one of Claims 1-10. フルコーンパターンのミストを噴射する請求項11記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein a full cone pattern mist is sprayed. 液体を供給するための長尺筒状の第1のヘッダと、気体を供給するための長尺筒状の第2のヘッダと、これらのヘッダの長手方向に間隔をおいて、これらのヘッダを貫通して取り付けられた複数の噴射ノズルとを備えた噴射ノズル装置であって、前記複数の噴射ノズルが、請求項1〜10のいずれかに記載の噴射ノズルであり、この噴射ノズルの液体流路が第1のヘッダ内に通じ、かつ気体流路が第2のヘッダ内に通じている噴射ノズル装置。   A long cylindrical first header for supplying liquid, a long cylindrical second header for supplying gas, and a distance in the longitudinal direction of these headers. An injection nozzle device comprising a plurality of injection nozzles attached through, wherein the plurality of injection nozzles are the injection nozzles according to any one of claims 1 to 10, and the liquid flow of the injection nozzles An injection nozzle device in which a path leads into a first header and a gas flow path leads into a second header. 40〜120mmのピッチで噴射ノズルが等間隔でヘッダに取り付けられている請求項13記載の噴射ノズル装置。   The injection nozzle device according to claim 13, wherein the injection nozzles are attached to the header at equal intervals with a pitch of 40 to 120 mm. 請求項13又は14記載の噴射ノズル装置の各噴射ノズルから15〜90°の角度で拡がるフルコーンパターンのミストを噴射して鋼板を冷却する方法。   15. A method for cooling a steel sheet by spraying a full cone pattern mist that spreads at an angle of 15 to 90 [deg.] From each spray nozzle of the spray nozzle device according to claim 13 or 14.
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