JP2015226921A - 溶融金属への旋回流付与方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐火物製構造体の内部に流入する流れ同士が干渉しないようにする。
【解決手段】円筒状耐火物製構造体５をタンディッシュ１内の浸漬ノズル４上方に配置して溶融金属８に旋回流を付与する方法である。側孔５ａの内壁側開口位置における耐火物製構造体５の横断面の中心Ｃから半径方向と側孔５ａの中心軸５ｂがなす角度をθ1 、溶融金属８の側孔５ａ通過時の流量速度をＱ、側孔５ａの総開口面積をＳ、側孔５ａの開口位置における円形断面の平均内半径をＲとした場合に、Ｐ＝Ｒ×（Ｑ／Ｓ）×sin θ1で表される指標Ｐを０．００５〜０．１００m²／s の範囲とする。側孔５ａの上側内壁５ａａと下側内壁５ａｂが水平断面６，７に対してなす角度θ2 とθ3 が、側孔５ａの中心軸Ｙ１〜Ｙ８の延長線と耐火物製構造体５の側壁内面との交点を結んだ距離をＣとした場合に、それぞれｈ／２≦Ｃtanθ2及びｈ／２≦Ｃtanθ3を満たすようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶鋼などの溶融金属の連続鋳造において、浸漬ノズル及び鋳型の内部における溶融金属の流動の安定化を図るために、浸漬ノズルの内部を通過する溶融金属に旋回流を付与する方法に関するものである。

スラブの連続鋳造のように幅の広い鋳型に溶鋼を供給する場合は、通常、対向する位置に吐出孔を有する一本の浸漬ノズルが使用される。この場合、鋳型内の流動に自励振動が生じて流速の変動や湯面の波立ちを引き起こすので、鋳片表層部の品質欠陥を防止するために、鋳造速度を低下することが要求される。

鋳造速度を低下する等の鋳型内の流動制御を目的とするものとして、浸漬ノズルの内部を通過する溶融金属に旋回流を付与する方法がある。この浸漬ノズルの内部を通過する溶融金属に旋回流を付与する方法としては、テープを捩った形状とした部品を浸漬ノズルの内部に設置する方法（例えば特許文献１，２）や、円形断面をもつ側壁に孔を設けた中空状の耐火物製構造体をタンディッシュ内に設置する方法（例えば特許文献３，４）が公知である。

特許文献１や特許文献２に開示された方法の場合、旋回流の形成によりスラブ鋳片の表層及び内層ともに欠陥の発生が大幅に低減される効果が確認されている。しかしながら、溶融金属中に含まれる非金属介在物が浸漬ノズルの内部に設置する前記部品に付着しやすく、浸漬ノズルの閉塞を誘発するために、多量の溶融金属を連続して鋳造することが難しいという問題がある。

一方、特許文献３や特許文献４に開示された方法では、旋回流発生機構をタンディッシュ内に設置することで、特許文献１や特許文献２に開示された方法で問題となった非金属介在物の付着による浸漬ノズルの閉塞を誘発することなく、溶融金属に旋回流を付与することができる。

しかしながら、発明者らは、特許文献３や特許文献４に開示された技術では、鋳型内における溶融金属の流動を安定化させる効果が必ずしも十分でないことを見出し、特許文献５で、浸漬ノズルの内部に形成される溶融金属の旋回流の角運動量の適正な範囲を規定して、適正な強さの旋回流が得られるように改善した連続鋳造方法を開示した。

この特許文献５では、溶融金属が側孔を通過する速度と旋回流発生機構をもつ耐火物製構造体の内径、側孔の中心軸と前記耐火物製構造体の水平方向の中心とがなす角度によって角運動量を規定している。しかしながら、側孔から耐火物製構造体の内部に流入する流れ同士の干渉については言及していない。

特開２０００−２３７８５２号公報 特許第３５１５７６２号公報 特許第４４１９９３４号公報 特許第４６７０７６２号公報 国際公開２０１１／０５５４８４号パンフレット

本発明が解決しようとする問題点は、特許文献５で開示した方法では、側孔から耐火物製構造体の内部に流入する流れ同士の干渉については言及していないという点である。

発明者らは、特許文献５で開示した方法についてさらなる研究開発を進めた。その結果、側孔から耐火物製構造体の内部に流入する流れ同士が干渉しないように側孔の上側と下側の内壁面に傾斜をつければ、傾斜をつけない場合に比べてより強く安定な旋回流を形成することが可能であることを見出した。さらに、前記傾斜をつけることで、特許文献５において規定した浸漬ノズル内に形成される溶融金属の旋回流の角運動量の下限よりも小さい範囲であっても、鋳型内の溶融金属の流動を安定化させるのに十分な強さの旋回流を発生させることが可能であることも見出した。

本発明は、上述の改善により、特許文献５で開示した溶融金属に旋回流を付与する方法において、側孔から耐火物製構造体の内部に流入する流れ同士の干渉を抑制することで、特許文献５で開示した旋回流付与の適用範囲を大幅に広げるものである。

本発明は、
側壁に１つ以上の側孔が設けられた中空の円筒状、円錐状または円錐台状の耐火物製構造体を、該耐火物製構造体の中心軸を鉛直にしてタンディッシュ内の浸漬ノズル上方に配置し、前記タンディッシュから浸漬ノズル内に流入する溶融金属に旋回流を付与する方法において、
前記側孔の内壁側の開口位置における前記耐火物製構造体の横断面の平均内径２Ｒが０．２５m 〜１．２m 、前記側孔の内壁側の開口部の高さｈが０．０３m 〜０．５m であって、
前記横断面の中心から半径方向と前記側孔の中心軸がなす角度をθ1 （°）、前記タンディッシュ内の溶融金属が側孔を通過するときの流量速度をＱ（m³／s ）、前記側孔の総開口面積をＳ（m²）、前記側孔の開口位置における前記横断面の平均内半径をＲ（m ）とした場合に、旋回流を付与するエネルギー効率を示す下記(1) 式で表される指標Ｐが、０．００５m²／s 以上、０．１００m²／s 未満の範囲において、
側孔の上側と下側の内壁が水平断面に対してなす角度θ2 （°）とθ3 （°）が、それぞれ下記(2)式及び下記(3) 式を満たすことを最も主要な特徴としている。
Ｐ＝Ｒ×（Ｑ／Ｓ）×sinθ1 …(1)
ｈ／２≦Ｃtanθ2（但し、０°＜θ2 ≦６０°）…(2)
ｈ／２≦Ｃtanθ3（但し、０°＜θ3 ≦６０°）…(3)
ここで、Ｃは側孔の中心軸の延長線と耐火物製構造体の側壁内面との２つの交点を結んだ距離（m）である。

前記旋回流を付与するエネルギー効率とは、旋回流を形成するための耐火物製構造体で与えられた角運動量Ｐと浸漬ノズルの内部で旋回している溶鋼がもつ角運動量の比を意味する。また、前記側孔の総開口面積Ｓは全ての側孔の流路断面積の総和を意味し、前記(1) 式中のＱ／Ｓは溶融金属が側孔を通過するときの平均流速を意味する。
前記耐火物製構造体における前記のｈ、Ｃ、θ2 、θ3 、Ｃtanθ2、Ｃtanθ3を図１に示す。

本発明では、側孔の上側と下側の内壁が水平断面に対してなす角度θ2 及びθ3 を、それぞれ上記(2) 式及び(3) 式を満たすように規定することで、側孔から耐火物製構造体の内部に流入する流れ同士の干渉を効果的に抑制することができる。

上記(1) 式で定義した指標Ｐを、０．００５m²／s 以上、０．０１５m²／s 未満とした場合には、本発明の効果がより顕著になる。

すなわち、本発明は、上記(1) 式で定義した指標Ｐの下限値を、特許文献５で規定されている下限値よりも小さい０．００５m²／s まで延長することが可能となる。

本発明において、上記(2) 式及び(3) 式を導入したのは、図１（ａ）の紙面右側の側孔５ａから内壁に沿って入った流れが直進した場合に、その延長線上にある紙面左側の側孔５ａとの干渉を避けるためには、側孔の内壁側の開口部分の高さｈだけ下に向けて流入させる必要があるからである。

すなわち、図１（ａ）の紙面右側の側孔５ａから内壁に沿って入った流れの、Ｃtanθ2、Ｃtanθ3で表される下向きの程度を規定することを想到したからである。

また、上記(2) 式及び(3) 式において、高さをｈ／２にしているのは、側孔の上側と下側の内壁に沿って流入する流れがおよそ１／２ずつ程度の割合とみなしたためである。

本発明は、タンディッシュから浸漬ノズルに溶融金属を流入する際、タンディッシュ内の浸漬ノズル上方に、中心軸を鉛直にして配置した耐火物製構造体によって旋回流を付与する際に、耐火物製構造体の側孔を通って内部に流入する流れ同士の干渉を抑制して、旋回流を付与する適用範囲を大幅に広げることが可能となる。

本発明で規定する側孔の内壁側の開口部の高さｈ、側孔の中心軸の延長線と側壁内面との２つの交点を結んだ距離Ｃ、側孔の上側内壁が水平断面に対してなす角度θ2 、側孔の下側内壁が水平断面に対してなす角度θ3 、Ｃtanθ2、Ｃtanθ3を示した図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。 請求項１の本発明を実施するための旋回流付与機構の実施例を模式的に示した図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面を拡大して示した図である。 請求項１，２の本発明を実施するための旋回流付与機構の実施例を模式的に示した図２と同様の図である。 請求項１，２の本発明を実施するための旋回流付与機構の他の実施例を模式的に示した図２と同様の図である。 図２に示した実施例の第１の比較例を模式的に示した図２と同様の図である。 図２に示した実施例の第２の比較例を模式的に示した図２と同様の図である。 図３に示した実施例の比較例を模式的に示した図２と同様の図である。 図４に示した実施例の比較例を模式的に示した図２と同様の図である。

本発明では、側孔を通して耐火物製構造体の内部に流入する流れ同士の干渉を抑制して、特許文献５で開示した旋回流付与の適用範囲を大幅に広げることを目的とするものである。

そして、前記目的を、側孔の内壁側の開口部分の高さをｈ（m ）、側孔の中心軸の延長線と側壁内面との２つの交点を結んだ距離をＣ（m ）とした場合に、側孔の上側内壁と下側内壁が水平断面に対してなす角度θ2 及びθ3 がそれぞれ下記(2) 式及び(3) 式を満たすように規定することにより実現した。
ｈ／２≦Ｃtanθ2 …(2)
ｈ／２≦Ｃtanθ3 …(3)

図２は本発明を実施するための旋回流付与機構を模式的に示した図であり、この図２を用いて本発明をより具体的に説明する。

１は、その底部に上ノズル２を設置したタンディッシュであり、スライディングゲート３を介して前記上ノズル２に浸漬ノズル４を接続している。そして、前記タンディッシュ１の内部には、側壁を横断面方向から見た場合に、例えば８つの側孔５ａを等角度位置に設けた、例えば筒状の耐火物製構造体５を、耐火物製構造体５の中心軸５ｂが鉛直となるように配置している。この耐火物製構造体５はタンディッシュ１内の溶融金属８の表面よりも上端が突出するような長さを有している。

前記側孔５ａは、水平方向の円形断面の中心Ｏから放射状に伸びる仮想線Ｘ１〜Ｘ８の上に内壁側の中心を有し、仮想線Ｘ１〜Ｘ８に対して側孔５ａの中心軸Ｙ１〜Ｙ８が傾斜するように開口させている。これら側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂは、水平断面６，７に対してそれぞれθ2 及びθ3 の角度で傾斜させている。

前記耐火物製構造体５を内部に配置したタンディッシュ１内の溶融金属８は、側孔５ａを通過して耐火物製構造体５の内部に流入する際、円周方向の速度成分を付与されて旋回流を形成し、タンディッシュ１から浸漬ノズル４を経て鋳型９に供給される。この時、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂに設けた傾斜θ2 及びθ3 により、隣接する側孔５ａから流入する流れ同士の干渉が抑制される。

本発明において、浸漬ノズル４の内部に形成される溶融金属８の旋回流の角運動量の指標として、下記(1) 式で定義した指標Ｐを０．００５m²／s 以上、０．１００m²／s 未満としている。
Ｐ＝Ｒ×（Ｑ／Ｓ）×sinθ1 …(1)

なお、Ｒ（m ）は側孔５ａが開口している部分における内壁側の水平方向の円形断面の平均内半径を、Ｑ（m³／s ）はタンディッシュ１内の溶融金属８が側孔５ａを通過するときの流量速度を、Ｓ（m²）は全ての側孔５ａの流路断面積の総和である側孔５ａの総開口面積を、θ1 （°）は横断面の中心Ｏから半径方向と前記側孔５ａの中心軸Ｙ１〜Ｙ８がなす角度を示す。

本発明では、隣接する側孔５ａから流入する流れ同士の干渉を抑制し、旋回流を形成する効率が下がらないようにしても、前記指標Ｐの値が０．００５m²／s を下回ると、浸漬ノズル４の内部で形成される旋回流が弱く、十分な鋳型内流動安定化作用を発揮できないため、前記指標Ｐの下限を０．００５m²／s とした。

一方、前記指標Ｐの値が０．１００m²／s を超えると、耐火物製構造体５による旋回流の顕著な減衰が生じ、その圧力損失によって旋回流を付与するエネルギー効率が低下するので、前記指標Ｐの上限を０．１００m²／s とした。

また、本発明では、側孔５ａの上側内壁５ａａと下側内壁５ａｂが水平断面に対してなす角度θ2 及びθ3 をそれぞれｈ／２≦Ｃtanθ2及びｈ／２≦Ｃtanθ3のように規定した。

その理由は、Ｃtanθ2およびＣtanθ3がｈ／２よりも小さい範囲では、側孔５ａから流入する流れが耐火物製構造体５の内壁の円周方向に沿って旋回流を形成する前に隣接する側孔５ａから流入する流れと衝突して旋回流付与のエネルギー効率が低下するからである。

前記θ2 及びθ3 は６０°よりも大きくしても側孔５ａから流入する流れが上側内壁５ａａ或いは下側内壁５ａｂに沿わなくなり、旋回流形成の効率が低下する。従って、本発明ではθ2 及びθ3 の上限値を６０°とした。なお、θ2 及びθ3 は正の値、すなわち０°より大きい値とする。

また、耐火物製構造体の横断面の平均内径２Ｒを０．２５m 〜１．２m 、側孔の内壁側の開口部の高さｈを０．０３m 〜０．５m と規定したのは、特許文献５と同じ理由である。

すなわち、前記平均内径２Ｒが０．２５m 未満では旋回流を付与する機構としては小さすぎて十分な角運動量を得ることが難しくなる等のためである。反対に、前記平均内径２Ｒが１．２m を超えると旋回流を付与する機構としては大きすぎて専用のタンディッシュが必要になる等のためである。また、側孔の内壁側の開口部の高さｈが０．０３m 未満では溶融金属の流路が小さすぎて閉塞しやすくなるからである。反対に０．５m を超えると側孔の断面積が大きくなりすぎて側孔を通過する溶融金属の流速を確保して十分な角運動量を得ることが難しくなるためである。

なお、図２中の１０は、上ノズル２を通って浸漬ノズル４に供給される溶融金属８に不活性ガスを供給する配管を示す。

以下、本発明の溶融金属への旋回流付与方法の効果を、水モデル実験を行った結果に基づいて詳細に説明する。

試験装置はアクリルで作成したタンディッシュを想定した水槽と、その水槽の中に設置した本発明の旋回流付与機構をもつ耐火物製構造体と、アクリル製浸漬ノズルを介してモールドを想定した水槽から成る構成である。

実験は、タンディッシュを想定した水槽に一定の水を供給しつつ、同じ量の水を鋳型を想定した水槽から排出し、常に水面のレベルが一定になるようにして行った。そして、その際の旋回流の強さを調査するため、浸漬ノズル内の吐出孔より５０mm上方位置の周方向流速及び下降流速をプロペラ流速計により測定した。

下記表１に請求項１に規定する要件を満たす実施例１、請求項１，２で規定する要件を満たす実施例２，３、及び実施例１の比較例１，２、実施例２の比較例３、実施例３の比較例４の一覧を示す。

下記表１中の旋回流の強さは、浸漬ノズルの吐出孔の上方５０mm位置での評価で、一般的に使われている下記式で示される無次元数（スワール数）Swで評価した。そして、０≦Sw＜０．０５の範囲を、遠心力の作用により浸漬ノズルの２つの吐出孔からの吐出流を均等にして、鋳型内において安定した流動を形成するには弱い強さとした。一方、０．０５≦Swを、遠心力の作用により浸漬ノズルの２つの吐出孔からの吐出流を均等にして、鋳型内において安定した流動を形成するのに十分な強さの範囲である強さとした。
Sw=（２×（周方向流速の断面平均値））/（３×（下降流速の断面平均値））

（実施例１）
図２は、前述した通り、本発明を実施するための旋回流付与機構を模式的に示した図であり、同図に示す実施例１は、請求項１で規定する条件を満たす実施例である。

図２に示す実施例１は、側孔５ａが開口している位置における、耐火物製構造体５の側壁内面側における水平方向の円形断面の平均内半径Ｒは０．５６０m 、溶融金属８が側孔５ａを通過するときの平均流速Ｑ／Ｓは０．１２０m ／s 、前記指標Ｐは０．０４８m²／s であり、請求項１で規定する指標Ｐの範囲を満たしている。また、側孔５ａの中心軸５ｂの延長線と側壁内面との２つの交点を結んだ距離Ｃは０．３３０m 、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂの傾斜角θ2 及びθ3 はそれぞれ２５°及び２０°であり、上記(2) 式及び(3) 式で規定する範囲を満たしている。

実施例１では、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂに、耐火物製構造体５の内部に流入する流れの干渉を抑制するのに十分な傾斜が設けられており、側孔５ａから流入する流れ同士が干渉しない。従って、遠心力の作用により浸漬ノズル４の２つの吐出孔からの吐出流を均等にして、鋳型９の内部において安定した流動を形成するのに十分な強さであるスワール数Swが０．２９の旋回流が形成された。

（比較例１）
図５は、図２に示した実施例１の第１の比較例（比較例１）を模式的に示した図２と同様の図であり、同図に示す比較例１は、請求項１で規定する条件を満たさない例である。

すなわち、図５に示した比較例１は、前記平均内半径Ｒは０．５６０m 、前記平均流速Ｑ／Ｓは０．１２０m ／s 、前記指標Ｐは０．０４８m²／s と実施例１と同じであり、請求項１で規定する指標Ｐの範囲を満たしている。

しかしながら、前記傾斜角θ2 及びθ3 はともに０°であり、上記(2) 式及び(3) 式を満たすかどうかを判定するために使用する傾斜角θ2 及びθ3 の範囲ではない。

このような比較例１では、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂに傾斜を設けていないため、側孔５ａから流入する流れ同士が干渉する。従って、形成される旋回流の強さを示すスワール数Swは０．１１であり、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂに傾斜を設けて側孔５ａから流入する流れ同士が干渉を抑制した実施例１に比べて弱い。

（比較例２）
図６は、図２に示した実施例１の第２の比較例（比較例２）を模式的に示した図２と同様の図であり、同図に示す比較例２も、請求項１で規定する条件を満たさない例である。

図６に示した比較例２は、前記平均内半径Ｒは０．５６０m 、前記平均流速Ｑ／Ｓは０．１２０m ／s 、前記指標Ｐは０．０４８m²／s と実施例１と同じであり、請求項１で規定する指標Ｐの範囲を満たしている。

しかしながら、前記傾斜角θ2 及びθ3 はともに７０°であり、上記(2) 式及び(3) 式を満たすかどうかを判定するために使用する傾斜角θ2 及びθ3 の範囲を超えている。

このような比較例２では、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂに設けられた傾斜の角度が大きすぎるため、側孔５ａから流入する流れが内壁面に沿わない。従って、形成される旋回流の強さを表すスワール数Swは、浸漬ノズル４の２つの吐出孔からの吐出流を均等にして鋳型内において安定した流動を形成するには弱い０．０４になる。

（実施例２）
図３は、本発明を実施するための旋回流付与機構の実施例を模式的に示した図２と同様の図であり、同図に示す実施例２は、請求項１及び２で規定する条件を満たす実施例である。

図３に示した実施例２は、前記平均内半径Ｒは０．４２５m 、前記平均流速Ｑ／Ｓは０．０４３m ／s 、前記指標Ｐは０．００８m²／s であり、請求項１及び２で規定する指標Ｐの範囲を満たしている。また、前記距離Ｃは０．３１５m 、前記傾斜角θ2 及びθ3 はそれぞれ２０°及び１５°であり、上記(2) 式及び(3) 式で規定する範囲を満たしている。

この実施例２では、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂに、干渉を抑制するのに十分な傾斜が設けられており、側孔５ａから流入する流れ同士が干渉しない。従って、遠心力の作用により浸漬ノズル４の２つの吐出孔からの吐出流を均等にして、鋳型内において安定した流動を形成するのに十分な強さ（スワール数Swは０．０８）の旋回流が形成される。

（比較例３）
図７は、図３に示した実施例２の比較例（比較例３）を模式的に示した図２と同様の図であり、同図に示す比較例３は、請求項１及び２で規定する条件を満たさない例である。

図７に示した比較例３は、前記平均内半径Ｒは０．４２５m 、前記平均流速Ｑ／Ｓは０．０４３m ／s 、前記指標Ｐは０．００８m²／s と実施例２と同じであり、請求項１及び２で規定する指標Ｐの範囲を満たしている。

しかしながら、前記傾斜角θ2 及びθ3 はともに０°であり、上記(2) 式及び(3) 式を満たすかどうかを判定するために使用する傾斜角θ2 及びθ3 の範囲ではない。

このような比較例３では、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂに傾斜が設けられていないため、側孔５ａから流入する流れ同士が干渉する。従って、形成される旋回流の強さは浸漬ノズル４の２つの吐出孔からの吐出流を均等にして鋳型内において安定した流動を形成するには弱くなる（スワール数Swは０．０１）。

（実施例３）
図４は、本発明を実施するための旋回流付与機構の実施例を模式的に示した図２と同様の図であり、同図に示す実施例３は、請求項１及び２で規定する条件を満たす実施例である。この実施例３の場合、耐火物製構造体５に設ける側孔５ａを６個とするとともに、耐火物製構造体５の上端を閉じて、溶融金属８に水没するような長さとした。

図４に示した実施例３は、前記平均内半径Ｒは０．３００m 、前記平均流速Ｑ／Ｓは０．０８８m ／s 、前記指標Ｐは０．０１４m²／s であり、請求項１及び２で規定する指標Ｐの範囲を満たしている。また、前記距離Ｃは０．１２０m 、前記傾斜角θ2 及びθ3 は共に６０°であり、上記(2) 式及び(3) 式で規定する範囲を満たしている。

この実施例３では、側孔５ａの上側内壁５ａａ及び下側内壁５ａｂに干渉を抑制するのに十分な傾斜が設けられており、側孔５ａから流入する流れ同士が干渉しない。従って、遠心力の作用により浸漬ノズル４の２つの吐出孔からの吐出流を均等にして、鋳型内において安定した流動を形成するのに十分な強さの旋回流が形成される（スワール数Swは０．１２）。

（比較例４）
図８は、図４に示した実施例３の比較例（比較例４）を模式的に示した図２と同様の図であり、同図に示す比較例４は、請求項１及び２で規定する条件を満たさない例である。

図８に示した比較例４は、前記平均内半径Ｒは０．３００m 、前記平均流速Ｑ／Ｓは０．０８８m ／s 、前記指標Ｐは０．０１４m²／s と、実施例３と同じであり、請求項１及び２で規定する指標Ｐの範囲を満たしている。

しかしながら、前記傾斜角θ2 及びθ3 はそれぞれ１０°及び５°であるものの、前記距離Ｃは０．１２０m であるため、上記(2) 式及び(3) 式を満たしていない。

このような比較例４では、側孔５ａの中心軸５ｂの延長線と側壁内面との２つの交点を結んだ距離Ｃが短すぎるため、側孔５ａから流入する流れ同士が干渉する。従って、形成される旋回流の強さは浸漬ノズル４の２つの吐出孔からの吐出流を均等にして鋳型内において安定した流動を形成するには弱くなる（スワール数Swは０．０２）。

以上、本発明を水モデルで検証し、実用規模の連続鋳造方法の鋼での適用例について記載したが、本発明は、鋼以外の溶融金属の連続鋳造方法にも適用できることは言うまでもない。

本発明の方法は、テープを捩った形状とした部品を内部に有する旋回流付与浸漬ノズルの欠点であるノズル閉塞を起こすことなく、浸漬ノズル内の溶融金属に旋回流を形成し、スライディングゲートの絞りによる旋回流の減衰や偏流を抑制し、旋回流付与浸漬ノズルが有する、鋳型内溶融金属の優れた流動安定性や、非金属介在物の除去などの効果を発揮して、安定した連続鋳造操業および鋳片の品質向上を達成することができる。従って、本発明の方法は、安価な設備と簡便な方法により連続鋳造の安定化および金属鋳片の高清浄度化を目指す鋳造分野において広範に適用できる技術である。

１ タンディッシュ
４ 浸漬ノズル
５ 耐火物製構造体
５ａ 側孔
５ａａ 上側内壁
５ａｂ 下側内壁
５ｂ 中心軸
６，７ 水平断面
８ 溶融金属
Ｃ 耐火物製構造体の横断面の中心
ｈ 側孔の内壁側開口部の高さ
Ｙ１〜Ｙ８ 側孔の中心軸
θ1 耐火物製構造体の横断面中心から半径方向と側孔の中心軸がなす角度
θ2 上側内壁が水平断面に対してなす角度
θ3 下側内壁が水平断面に対してなす角度

Claims (2)

1. 側壁に１つ以上の側孔が設けられた中空の円筒状、円錐状または円錐台状の耐火物製構造体を、該耐火物製構造体の中心軸を鉛直にしてタンディッシュ内の浸漬ノズル上方に配置し、前記タンディッシュから浸漬ノズル内に流入する溶融金属に旋回流を付与する方法において、
   前記側孔の内壁側の開口位置における前記耐火物製構造体の横断面の平均内径２Ｒが０．２５m 〜１．２m 、前記側孔の内壁側の開口部の高さｈが０．０３m 〜０．５m であって、
   前記横断面の中心から半径方向と前記側孔の中心軸がなす角度をθ1 （°）、前記タンディッシュ内の溶融金属が側孔を通過するときの流量速度をＱ（m³／s ）、前記側孔の総開口面積をＳ（m²）、前記側孔の開口位置における前記横断面の平均内半径をＲ（m ）とした場合に、旋回流を付与するエネルギー効率を示す下記(1) 式で表される指標Ｐが、０．００５m²／s 以上、０．１００m²／s 未満の範囲において、
   側孔の上側と下側の内壁が水平断面に対してなす角度θ2 （°）とθ3 （°）が、それぞれ下記(2)式及び下記(3) 式を満たすことを特徴とする溶融金属への旋回流付与方法。
   Ｐ＝Ｒ×（Ｑ／Ｓ）×sinθ1 …(1)
   ｈ／２≦Ｃtanθ2（但し、０°＜θ2 ≦６０°）…(2)
   ｈ／２≦Ｃtanθ3（但し、０°＜θ3 ≦６０°）…(3)
   ここで、Ｃは側孔の中心軸の延長線と耐火物製構造体の側壁内面との２つの交点を結んだ距離（m）である。
2. 前記指標Ｐが、０．００５m²／s 以上、０．０１５m²／s 未満の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属への旋回流付与方法。

Images