JP2020530813A - ノズル - Google Patents

Abstract

本発明に係るノズルは、溶鋼が通過可能な通路、及び下端に、前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口が設けられた胴体部と、前記胴体部を中心として前記胴体部の外側の幅方向に延設されるように、前記胴体部に取り付けられた流れ制御部と、を備える。したがって、本発明の実施の形態に係るノズルによれば、従来に比べて、ノズルの周りの湯面の流速を低減することができる。これにより、実施の形態に係る流れ制御部を備えるノズルを適用して溶鋼を供給するとき、ノズルの周りの湯面における裸湯が従来に比べて低減される。これにより、裸湯によりスラグが溶鋼に混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、ノズルに係り、より詳しくは、介在物を低減することのできるノズルに関する。

通常の連続鋳造機は、取鍋に連結された注入ノズルを介して溶鋼を供給され一時的に溶鋼を貯留した後、各ストランド（ｓｔｒａｎｄ）に振り分けるタンディッシュ（ｔｕｎｄｉｓｈ）と、取鍋の溶鋼をタンディッシュに供給するノズルと、タンディッシュから伝達された溶鋼を所定の形状に初期凝固させる鋳型（ｍｏｌｄ）、及び未凝固の鋳片から熱を奪って凝固を完了させながら鋳片を曲げたり伸ばしたりする一連の作業を行う多数本のロール（ｒｏｌｌ）と冷却ノズル（図示せず）とを有する冷却帯を備える。

一方、取鍋とタンディッシュとをつなぐノズルに溶鋼を注入すれば、前記ノズルの下端に設けられた吐出し口を介して溶鋼がタンディッシュ内に吐き出される。ノズルから吐き出された溶鋼は、溶鋼の上部の表面に向かって流れる上昇流を形成し、特に、ノズルの周りに強い上昇流が形成される。そして、溶鋼の上昇流により湯面に強い乱流が生じるが、この上昇流又は乱流がノズルの周りのスラグ（鉱滓）を押し出すことになる。すなわち、溶鋼の上昇流又は乱流がノズルを中心としてスラグを押し出す。したがって、ノズルとスラグとが離間する裸湯（Ｎｕｄｅ ｓｔｅｅｌ）が生じる。このような裸湯は、介在物を生じさせる要因となり、タンディッシュの湯面を不安定にして、スラグが溶鋼に混入される原因となる。

この理由から、タンディッシュに溶鋼を供給するとき、湯面における裸湯の発生を低減若しくは抑制可能なノズルへの取り組みが必要である。

大韓民国登録実用新案公報第０２２３８４６号

本発明は、介在物を低減することのできるノズルを提供する。

本発明は、湯面における裸湯の発生を抑制、若しくは防止することのできるノズルを提供する。

本発明に係るノズルは、溶鋼が通過可能な通路、及び下端に前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口が設けられた胴体部と、前記胴体部を中心として前記胴体部の外側の幅方向に延設されるように、前記胴体部に取り付けられた流れ制御部と、を備える。

前記流れ制御部は、前記胴体部の下部における前記吐出し口の外側に位置するように配設されてもよい。

前記流れ制御部は、前記胴体部の外側面から外側に向かって延び、前記流れ制御部が前記胴体部の外側面から延びた長さは、前記胴体部の壁体の厚さに比べて大きいことが好ましい。

前記流れ制御部は、前記吐出し口に対応する領域が開口された中空状を呈し、前記開口の周壁である前記流れ制御部の内側面が前記胴体部の外周面と接触されるように配設されることが好ましい。

前記胴体部の通路の幅（Ｄ）に対する前記胴体部の壁体の厚さ（Ｆ）と前記流れ制御部の幅（Ａ）の合計の比率（（Ａ＋Ｆ）／Ｄ×１００）が、７４％以上、且つ、１２５％以下であることが好ましい。

前記胴体部の壁体の厚さ（Ｆ）に対する前記流れ制御部の幅（Ａ）の比率（Ａ／Ｆ）が、２．１以上、且つ、４．２以下であることが好ましい。

前記流れ制御部は、開口及びその外周の形状が、円形状、楕円形状、多角形状のうちのいずれか１つであってもよい。

前記流れ制御部は、前記胴体部の周方向に沿って連続して延設される。

前記胴体部の下端部の底面と前記流れ制御部の底面の位置が、互いに同じである。

本発明の実施の形態に係るノズルによれば、従来に比べて、ノズルの周りの湯面の流速を低減することができる。これにより、実施の形態に係る流れ制御部を備えるノズルを適用して溶鋼を供給するとき、ノズルの周りの湯面における裸湯が従来に比べて低減される。これにより、裸湯によりスラグが溶鋼に混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。

本発明の実施の形態に係るノズルを備える連続鋳造設備の一部を示す図である。 従来のノズルを適用したときの裸湯の発生を説明する図である。 本発明の実施の形態に係るノズルにおいて、胴体部の下部に連結された流れ制御部を説明する図である。 通路の幅に対する胴体部の本体又は壁体の厚さと流れ制御部の幅の合計の比率に伴う湯面流速インデックスを示す実験グラフである。 本発明の実施の形態に係る流れ制御部の横断面図である。 第１の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。 第２の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。 第３の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。 第４の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。 第５の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。 第６の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。 第７の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。 第８の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。 本発明の実施の形態に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態についてより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示する実施の形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、実施の形態は単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

本発明は、ノズルを用いて溶鋼を搬送又は吐き出すとき、介在物の発生を低減するノズルに関する。より具体的に、本発明は、取鍋内の溶鋼をノズルを用いてタンディッシュに供給又は搬送するにあたって、裸湯の発生を低減して、これによる介在物の発生を低減若しくは防止することのできるノズルを提供する。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係るノズルについて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るノズルを備える連続鋳造設備の一部を示す図である。図２は、従来のノズルを適用したときの裸湯の発生を説明する図である。図３は、本発明の実施の形態に係るノズルにおいて、胴体部の下部に連結された流れ制御部を説明する図である。図４は、通路の幅に対する胴体部の本体又は壁体の厚さと流れ制御部の幅の合計の比率に伴う湯面流速インデックスを示す実験グラフである。図５は、本発明の実施の形態に係る流れ制御部の横断面図である。図６から図１４は、第１乃至第８の比較例及び本発明の実施の形態に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。

図１を参照すると、連続鋳造設備は、溶鋼（ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ；Ｍ）が貯留される取鍋（ラドル）Ｌと、取鍋Ｌから溶鋼Ｍを供給されるタンディッシュ２００と、取鍋Ｌ内の溶鋼Ｍをタンディッシュ２００に供給するノズル１００と、取鍋Ｌとノズル１００との間の連通を制御するゲート又はスライディングゲートＧと、を備える。また、図示しないが、タンディッシュ２００の下部に配置されて、前記タンディッシュ２００から溶鋼Ｍを与えられて溶鋼Ｍを１次冷却させる鋳型（図示せず）と、タンディッシュ２００と鋳型とをつなぐように配設されて、タンディッシュ２００の溶鋼Ｍを鋳型に供給する浸漬ノズル（図示せず）と、を備える。

取鍋Ｌは、溶鋼Ｍを受鋼し、これをタンディッシュ２００に与えるための手段であって、取鍋Ｌの底面には溶鋼Ｍが吐出し可能な出鋼口が設けられ、この出鋼口にノズル１００が連結される。

以下では、説明の容易さのために、取鍋Ｌに取り付けられたノズルをトップノズル（Ｔｏｐ ｎｏｚｚｌｅ）と称し、取鍋Ｌのトップノズルを通過した溶鋼Ｍをタンディッシュ２００に供給するノズルをシュラウドノズルというが、本願においては、単に「ノズル」と称する。

ゲートＧが開かれれば、取鍋Ｌ内の溶鋼ＭがトップノズルＴＮ及びゲートＧを経てノズル１００に搬送され、ノズル１００の下部に設けられた開口、すなわち、吐出し口１１３を介して吐き出されてタンディッシュ２００内に供給される。ノズル１００の吐出し口１１３から吐き出された溶鋼Ｍは、溶鋼Ｍの上部の表面に向かって流れる上昇流を形成し、特に、ノズル１００の周りに強い上昇流が形成される。

そして、図２を参照すると、溶鋼Ｍの上昇流により湯面に強い乱流が生じるが、この上昇流又は乱流がノズルの胴体部１０の周りのスラグＳを押し出すことになる。すなわち、溶鋼Ｍの上昇流又は乱流がノズルの胴体部１０を中心としてスラグＳを押し出す。このため、図２に示す拡大図のように、ノズルの胴体部１０とスラグＳとが離間する裸湯（Ｎｕｄｅ ｓｔｅｅｌ）が生じる。

このような裸湯は、介在物を生じさせる要因となり、タンディッシュ２００の湯面を不安定にして、スラグＳが溶鋼Ｍに混入される原因となる。

したがって、本発明の実施の形態においては、取鍋Ｌ内の溶鋼Ｍをタンディッシュ２００に供給するにあたって、裸湯の発生を低減するノズル１００を提供する。

図１及び図３を参照すると、本発明の実施の形態に係るノズル１００は、溶鋼Ｍが通過可能な内部空間又は通路と、下端に前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口１１３が設けられた胴体部１１０、及び胴体部１１０を中心として胴体部１１０の外側の幅方向に延設されるように胴体部１１０に取り付けられた流れ制御部１２０を備える。

胴体部１１０は、内部に上下方向に延設された空間、すなわち、通路１１２が設けられ、溶鋼Ｍが吐き出される下側の開口である吐出し口１１３が設けられた本体１１１を備える。すなわち、胴体部１１０は、上下方向に延設された本体１１１、本体１１１の内部に設けられた空き空間であって、本体１１１の延長方向に対応して延設された通路１１２、通路１１２と連通された本体１１１の上側の開口である入り口、及び通路１１２と連通された本体１１１の下側の開口である吐出し口１１３を備える。ここで、本体１１１は、入り口、通路１１２及び吐出し口１１３の周りを取り囲む壁体と称されることがある。

そして、吐出し口１１３の周りに相当する本体１１１又は壁体の下端の幅、厚さ又は外径は、その上部の領域に比べて大きくてもよい。このため、胴体部１１０又は本体１１１の下端部をフランジと称することができる。

実施の形態に係る胴体部１１０の構成について再び説明すれば、胴体部１１０は、ゲートＧの下部に位置する第１のノズル１１０ａ、第１のノズル１１０ａの下部に連結された第２のノズル１１０ｂ、第２のノズル１１０ｂの下部に連結された第３のノズル１１０ｃを備えていてもよい。

第１のノズル１１０ａは、通常、中間ノズル（ｍｉｄｄｌｅ ｎｏｚｚｌｅ）と称するものであって、ゲートＧと第２のノズル１１０ｂとの間に位置する。

第２のノズル１１０ｂは、通常、コレクターノズル（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｎｏｚｚｌｅ）と称するものであって、第１のノズル１１０ａと第３のノズル１１０ｃとをつなぐノズルである。

第３のノズル１１０ｃは、通常、シュラウドノズル（ｓｈｒｏｕｄ ｎｏｚｚｌｅ）と称するものであって、下部がタンディッシュ２００の内部に位置するように配設されて、タンディッシュに溶鋼を供給するノズルである。第３のノズル（すなわち、シュラウドノズル）１１０ｃの少なくとも下部には、その外径が可変となる、もしくは、異なる区間がある。すなわち、図１又は図３に示すように、第３のノズル１１０ｃの下部は、下側に向かって進むにつれて外径が次第に拡大するように形成された第１の区間１１１ａ、第１の区間１１１ａの下部から下側に向かって延びた区間であって、第１の区間１１１ａの最下端の外径と同じ外径を有するように形成された第２の区間１１１ｂを備える。ここで、第２の区間１１１ｂの外径は、第１の区間１１１ａの上側領域の外径に比べて大きく、前記第２の区間１１１ｂは、フランジと称することができる。

上述した第１乃至第３のノズル１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、いずれも個別的に取り外し及び係合可能である。

そして、本発明の実施の形態に係る胴体部１１０の下端は、第３のノズル１１０ｃ、すなわち、シュラウドノズルの下端であってもよい。

流れ制御部１２０は、胴体部１１０の吐出し口１１３から吐き出された溶鋼の流れを制御又は変更して、湯面の流速又は湯面の速度を従来に比べて低減することにより、裸湯を抑制、若しくは防止する機能を有する。このような流れ制御部１２０は、胴体部１１０の下端から前記胴体部１１０の外側に向かって延設され、その延長方向は、胴体部１１０の幅方向と対応する。換言すれば、流れ制御部１２０は、胴体部１１０の吐出し口１１３に対応する領域が開口された中空状の板（ｐｌａｔｅ）状、例えば、円形状の中空状である。すなわち、流れ制御部１２０は、胴体部１１０の外側から周方向に沿って連続して延設される。そして、流れ制御部１２０は、開口を中心として、胴体部１１０の幅方向の外側に延設され、中央の開口を仕切る内側面は、胴体部１１０と連結される。このため、流れ制御部１２０は、その開口が胴体部１１０の吐出し口１１３に対応するように位置し、且つ、胴体部１１０の下部から外側に向かって延びる構造に配設される。

また、胴体部１１０の下端部の底面と流れ制御部１２０の底面の位置は互いに同じである。

上述したように、流れ制御部１２０が配設されていない従来のノズルを用いてタンディッシュ２００に溶鋼を供給するとき、湯面において、ノズルの周りからスラグが押し出されて裸湯が生じる（図２の拡大図を参照）。このため、裸湯の発生を低減するためには、従来のノズルを用いたときよりも、ノズルの周りにおける湯面の流速を低くする必要がある。別の言い方をすれば、流れ制御部１２０が配備されていない従来のノズルを用いるとき、或いはノズルの周りの湯面の流速に対する改善されたノズルを用いるとき、湯面の流速が１未満になるようにする必要がある（［数１］を参照）。すなわち、流れ制御部１２０が配設されていない従来のノズルの周りの湯面の流速を基準とした改善されたノズルを用いるとき、湯面の流速の値が１未満になるようにすることが好ましい（［数１］を参照）。

ここで、従来のノズルの周りの湯面の流速に対する改善されたノズルを用いるとき、ノズルの周りの湯面流速の比率（Ｉ）は、湯面流速インデックス（Ｉ）と称することができ、湯面流速インデックスが１未満であるとき、従来に比べて流速が低くなり、これにより、裸湯が低減される。

［数１］
（湯面流速インデックス）＝（改善されたノズルを用いたときの湯面の流速）／（従来のノズルを用いたときの湯面の流速）

そして、このように、湯面流速インデックス（Ｉ）が１未満になるようにするために、胴体部１１０から幅方向の外側に向かって延びた流れ制御部１２０の幅（Ａ）が、胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）に比べて大きくなるようにする（Ａ＞Ｆ）。換言すれば、通路１１２又は吐出し口１１３を仕切る本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）に比べて、胴体部１１０から外側に向かって延びた流れ制御部１２０の長さ（Ａ）の方が長くなるように形成する（Ａ＞Ｆ）。

ここで、流れ制御部の幅（Ａ）とは、胴体部１１０と連結される流れ制御部１２０の内側面と、外側面との離間距離を意味する。別の言い方をすれば、胴体部１１０の外側面と流れ制御部１２０の外側面との離間距離である。

これを反映して、流れ制御部の幅（Ａ）について再び説明すれば、流れ制御部１２０の内側面から外側面までの長さ（Ａ）が、吐出し口１１３の周りを取り囲む胴体部１１０の本体１１１の厚さ（Ｆ）に比べて大きくなるようにする。

一方、流れ制御部１２０の内側面から外側面までの長さ、すなわち、流れ制御部１２０の幅（Ａ）が、吐出し口の周りを取り囲む胴体部１１０の壁体の厚さ（Ｆ）に比べて小さい場合（Ｆ＞Ａ）、湯面流速インデックス（Ｉ）が１以上であり、流れ制御部１２０がない従来に比べて、裸湯の低減効果が小さいか、あるいは、従来と略同じ裸湯が生じる虞がある。

通常、取鍋Ｌの溶鋼Ｍをタンディッシュ２００に供給し始める初期にトップノズルＴＮとノズル１００との間の開放率を１００％とし、溶鋼Ｍ供給の初期又は開始後に開放率を５０％に調節する。開放率は、ゲートＧの動作により制御可能である。

そして、開放率が大きいほど、１時間当たりの吐出し量が多く、吐出し量が相対的に少ないときに比べて多いときに、湯面における流速が相対的に高い。そして、従来のように、流れ制御部１２０が配備されていないノズルを用いるとき、５０％を開放しても、ノズルの周りにおいて裸湯が生じる。このため、湯面流速インデックス（Ｉ）を求める基準として、５０％の開放時を採用することが好ましい。

さらに、有効に胴体部１１０の周りの湯面の流速を低くするために、あるいは、湯面流速インデックスが１未満になるようにするために、本発明の実施の形態においては、吐出し口１１３の幅（Ｄ）又は通路１１２の幅（Ｄ）又は胴体部１１０の内径（Ｄ）（以下、通路の幅（Ｄ））に対する胴体部１１０の本体１１１の厚さ（Ｆ）と流れ制御部１２０の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率を調節する（［数２］を参照）。

図４を参照すると、通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率が７４％以上、且つ、１２５％以下であるとき、湯面流速インデックスが１未満である。したがって、実施の形態においては、通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部１２０の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ）が７４％以上、且つ、１２５％以下になるようにノズル１００を構成する。なお、湯面流速インデックス（Ｉ）が１未満の値を有するが、中でも、さらに低い値を有するように、好ましくは、比率（Ｘ）が８５％以上、且つ、１１０％以下になるようにする（図４を参照）。

上述したように、通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部１２０の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ）の調節のためには、通路１１２の幅（Ｄ）、胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）及び流れ制御部の幅（Ａ）のうちの少なくとも１つを調節してもよい。

このとき、既存の胴体部１１０又はシュラウドノズルに流れ制御部１２０を付設した方が、その作製コストの側面からみて有利である。この場合、既存の胴体部１１０の通路１１２の幅（Ｄ）及び壁体の厚さ（Ｆ）に応じて流れ制御部１２０の幅（Ａ）を調節して、通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ＝（Ｔ／Ｄ）×１００％）が７４％以上、且つ、１２５％以下、好ましくは、８５％以上、且つ、１１０％以下になるようにする。すなわち、操業を行う胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）に応じて、流れ制御部１２０の幅（Ａ）を調節した上で作製して、通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部１２０の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ＝（Ｔ／Ｄ）×１００％）が７４％以上、且つ、１２５％以下、好ましくは、８５％以上、且つ、１１０％以下になるようにする。

いうまでもなく、既存の胴体部１１０又はシュラウドノズルを用いることなく、鋳造設備の仕様に応じて、胴体部１１０及び流れ制御部１２０をそれぞれ別々に作製してもよい。この場合にも同様に、胴体部１１０の通路１１２の幅（Ｄ）及び壁体の厚さ（Ｆ）に応じて流れ制御部１２０の幅（Ａ）を調節して、通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ＝（Ｔ／Ｄ）×１００％）が７４％以上、且つ、１２５％以下になるようにする。

このために、胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）に対する流れ制御部１２０の幅（Ａ）の比率（Ａ／Ｆ）が２．１以上、且つ、４．２以下になるように調節する。すなわち、胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）に対する流れ制御部１２０の幅（Ａ）の比率（Ａ／Ｆ）が２．１以上、且つ、４．２以下であるとき、胴体部１１０の通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部１２０の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ＝（Ｔ／Ｄ）×１００％）が７４％以上、且つ、１２５％以下にする。

これにより、本発明の実施の形態においては、胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）に対する流れ制御部１２０の幅（Ａ）の比率（Ａ／Ｆ）が２．１以上、且つ、４．２以下になるようにして、通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ＝（Ｔ／Ｄ）×１００％）が７４％以上、且つ、１２５％以下になるようにする。したがって、実施の形態に係るノズル１００を用いた溶鋼Ｍの供給に際して、湯面流速インデックス（Ｉ）が１未満になり、これにより、胴体部１１０の周りの湯面において、裸湯が従来に比べて低減若しくは抑制される。

本発明の第１の実施の形態に係る流れ制御部は、開口及び外周の形状が、図５（ａ）に示すように、円形状である。しかしながら、流れ制御部の形状はこれに何ら限定されるわけではなく、種々の形状に変形可能である。なお、胴体部の外周の形状は、円形状に何ら限定されるわけではなく、様々な多角形状、例えば、矩形状であってもよく、流れ制御部の開口は、胴体部の外周の形状に応じて、様々な形状、例えば、円形状に加えて、矩形状などの様々な多角形状に変形可能である。

より具体的に、流れ制御部１２０は、円形状の開口を有し、且つ、外周が楕円形状であってもよく（図５（ｂ）を参照）、円形状の開口を有し、且つ、外周が正方形であってもよく（図５（ｃ）を参照）、円形状の開口を有し、且つ、外周が長方形であってもよい（図５（ｄ）を参照）。なお、矩形状の開口を有し、且つ、外周が円形状であってもよく（図５（ｅ）を参照）、矩形状の開口を有し、且つ、外周が楕円形状であってもよく（図５（ｆ）を参照）、正方形の開口を有し、且つ、外周が正方形であってもよく（図５（ｇ）を参照）、正方形の開口を有し、且つ、外周が長方形であってもよい（図５（ｈ）を参照）。

図５（ａ）に示す流れ制御部のように、開口及び外周の形状が両方とも楕円形状ではなく、円形状であるとき、流れ制御部１２０の内側面と外側面との離間距離は、その位置によらずに等しい。

しかしながら、図５（ｂ）から図５（ｈ）の実施の形態に係る流れ制御部１２０の形状の場合、一方の面と他方の面との離間距離が測定点に応じて異なることがある。

このため、図５（ｂ）から図５（ｈ）の実施の形態に係る流れ制御部１２０を適用する場合、通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部１２０の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ）を調節するにあたって、いずれの箇所を流れ制御部１２０の幅（Ａ）にするかを指定する必要がある。

本発明の実施の形態においては、流れ制御部１２０の内側面を通る接線と外側面を通る接線との離間距離のうち、最大の距離を流れ制御部１２０の幅（Ａ）とする。このとき、開口又は外周のうち、頂点は除く。

以下、図５（ｂ）〜図５（ｈ）に示す実施の形態に係る流れ制御部１２０の幅（Ａ）について説明する。

本発明においては、図５（ｂ）の第２の実施の形態に係る流れ制御部１２０において、流れ制御部１２０の内側面と外側面との離間距離のうち、最大の距離を流れ制御部１２０の幅（Ａ）とする。すなわち、円形状である内側面の１地点を通る第１の接線と、前記第１の接線と向かい合いながら、楕円形状である外側面を通る第２の接線との離間距離のうち、最大の距離を流れ制御部１２０の幅（Ａ）とする。

そして、図５（ｃ）〜図５（ｈ）に示すように、開口及び外周の形状のうちの少なくともどちらか一方が多角形状である場合、内側面と外側面の頂点との離間距離は、流れ制御部１２０の幅（Ａ）としない。換言すれば、開口が円形状であり、且つ、外周が多角形状であるとき（図５（ｃ）及び図５（ｄ））、流れ制御部１２０の内側面を通る第１の接線と、外側面のうち頂点を通る接線との距離を流れ制御部１２０の幅（Ａ）としない。この場合、流れ制御部１２０の内側面を通る第１の接線と、第１の接線と向かい合うように外側面の辺を通る第２の接線との離間距離のうち、最大の離間距離を流れ制御部の幅（Ａ）とする。

さらに、開口が多角形状であり、且つ、外周が円形状であるとき（図５（ｅ）及び５（ｆ）を参照）、内側面の頂点と外側面との離間距離を流れ制御部１２０の幅（Ａ）としない。この場合、流れ制御部１２０の内側面の頂点を除く辺を通る第１の接線と、前記第１の接線と向かい合いながら外側面を通る第２の接線との離間距離のうち、最大の離間距離を流れ制御部１２０の幅（Ａ）とする。

別の例によれば、開口及び外周が両方とも多角形状であるとき（図５（ｇ）及び図５（ｈ））、流れ制御部１２０の内側面の頂点と外側面の頂点との離間距離を流れ制御部１２０の幅（Ａ）としない。この場合、流れ制御部１２０の頂点を除く辺を通る第１の接線と、前記第１の接線と向かい合いながら外側面の頂点を除く辺を通る第２の接線との離間距離のうち、最大の離間距離を流れ制御部１２０の幅（Ａ）とする。

以下、図６から図１４に基づいて、本発明の実施の形態に係るノズル及び従来のノズルによる湯面の流速及び裸湯の発生有無について説明する。

実施の形態に係るノズルは、図１４に示すように、タンディッシュ２００に溶鋼Ｍを注入する胴体部１１０と、胴体部１１０の下端の外側から胴体部１１０の幅方向に向かって延びるように形成された流れ制御部１２０と、を備える。ここで、流れ制御部１２０は、中央が開口された中空状であり、その中央の開口に胴体部１１０の下端又は吐出し口１１３が対応して位置するように、胴体部１１０と連設される。すなわち、流れ制御部１２０の内側面は、胴体部１１０の外側面につながっている。そして、胴体部１１０の通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１１０の本体１１１又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部１２０の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ）が７４％以上、且つ、１２５％になるように構成した。

一方、図６及び図７に示す第１及び第２の比較例は、本願発明の流れ制御部１２０に対応する構成要素がないノズルである。ここで、ゲートを介して第１のノズル（トップノズル）と第２及び第３のノズル（中間ノズル及びシュラウドノズル）とを連通させるにあたって、第１の比較例は、第１のノズルトップノズルと第２及び第３のノズル（中間ノズル及びシュラウドノズル）とが５０％連通された場合（５０％開放）であり、第２の比較例は、１００％（１００％開放）連通された場合である。

図８から図１１に示す第３から第６の比較例に係るノズルは、タンディッシュ２００に溶鋼Ｍを注入する胴体部１０を備え、タンディッシュ内において、胴体部１０の吐出し口の下側に流れ制御部１２が別設される。すなわち、第３から第６の比較例に係るノズルは、本願の実施の形態のように流れ制御部１２０を備える構成ではなく、第３から第６の比較例に係る流れ制御部１２は、胴体部１０と分離されるように別設される。そして、第３から第６の比較例に係る流れ制御部１２は、胴体部１０の吐出し口に対応する領域が開口された中空状であってもよく、流れ制御部１２の開口は、胴体部１０の吐出し口の大きさに比べて大きい。なお、胴体部１０の下端と流れ制御部１２とが離間するように配設される。

ここで、第３の比較例に係る流れ制御部１２は、幅方向又は左右方向に延びた形状である。

そして、第４及び第５の比較例に係る流れ制御部１２は、第３の比較例のように左右方向に延設された流れ制御部（以下、第１の流れ制御部）の下部に、上下方向に延びた流れ制御部（第２の流れ制御部）が連結された形状であってもよい。このとき、第４の比較例に係る流れ制御部１２は、第１の流れ制御部の下部面のうち、外側面の裏側に相当する箇所に第２の流れ制御部が配設された形状である。そして、第５の比較例に係る流れ制御部１２は、第１の流れ制御部の最外郭の外側面に第２の流れ制御部が連結された形状であり、第２の流れ制御部に溶鋼Ｍが通過可能な孔が設けられる。ここで、孔は、流れ制御部１２の外側に向かって上向きに傾く形状であってもよい。

第６の比較例に係る流れ制御部１２は、胴体部１０から外側に向かって下向きに傾くが、上側に向かって凸になる曲げ率を有する形状であってもよい。

図１２及び図１３に示す第７及び第８の比較例に係るノズルは、タンディッシュ２００に溶鋼Ｍを注入する胴体部１０を備え、タンディッシュ２００内において、胴体部１０の吐出し口の下側に流れ制御部１２が別設される。このとき、第７及び第８の比較例に係る流れ制御部１２は、タンディッシュの底面に取り付けられた状態であり、吐出し口に向かって凸になる形状である。そして、第７の比較例に係る流れ制御部１２は、吐出し口に向かって凸になるが、曲げ率を有する、例えば、半円形状であり、第８の比較例に係る流れ制御部１２は、吐出し口に向かって進むにつれてその直径が縮小し、最上端が尖った形状、例えば、三角形状である。

上述した第３から第８の比較例に係る流れ制御部１２の場合、上述したように、胴体部１０と連結されずに分離又は離間するように配設されている。そして、第３から第８の比較例に係る流れ制御部１２は、実施の形態のように、胴体部１０の通路１１２の幅（Ｄ）に対する胴体部１０の本体又は壁体の厚さ（Ｆ）と流れ制御部１２の幅（Ａ）の合計（Ｆ＋Ａ）の比率（Ｘ）が７４％以上、且つ、１２５％以下になるように構成しなかった。

第１から第８の比較例及び実施の形態に係るノズルをそれぞれ用いるときの湯面の流速を測定した。実験のために、上述したように、第１から第８の比較例及び実施の形態に係るノズルのそれぞれを適用してタンディッシュ２００に溶鋼Ｍを供給するときのノズルの周りの湯面の流速を検出した。第１の比較例のように、５０％を開放するとき、ノズルからの吐出し量を４８ｋｇ／ｓにし、第２から第８の比較例と実施の形態のように、１００％を開放するとき、ノズルからの吐出し量を１００ｋｇ／ｓにした。なお、開放率が５０％である第１の比較例における流速を基準として、第２から第６の比較例及び実施の形態に係るノズルを適用するときの湯面の流速の比率を計算して、表１に示すように、湯面流速インデックス（Ｉ）を算出した。

また、図６から図１４のそれぞれに示す熱画像データのように、ノズルから吐き出される溶鋼Ｍの流れの傾向を検出した。

第３から第８の比較例の場合、いずれも湯面流速インデックス（Ｉ）が１以上である。すなわち、たとえ第３から第８の比較例のように流れ制御部を配設したとしても、その湯面の流速が流れ制御部１２を配設しなかった第１の比較例に比べて高い。このため、第３から第８の比較例に係るノズル及び流れ制御部１２を適用するとき、流れ制御部がない第１の比較例に比べて、裸湯がさらに多量に生じる虞がある。

しかしながら、本願発明の実施の形態のような流れ制御部１２０を胴体部１１０に連結した場合、湯面流速インデックス（Ｉ）が０．６２と１未満であって、第１の比較例に比べて、湯面の流速が大幅に低くなったことが分かる。これにより、本願発明の実施の形態に係る流れ制御部１２０を備えるノズルを適用してタンディッシュ２００に溶鋼Ｍを供給するとき、ノズルの周りの湯面における裸湯が従来のノズルである第１の比較例に比べて低減される効果を奏した。これにより、裸湯によりスラグＳが溶鋼Ｍに混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。

本発明の実施の形態に係るノズルによれば、従来に比べて、ノズルの周りの湯面の流速を低減することができる。これにより、実施の形態に係る流れ制御部を備えるノズルを適用して溶鋼を供給するとき、ノズルの周りの湯面における裸湯が従来に比べて低減される。これにより、裸湯によりスラグが溶鋼に混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。

１０、１１０ 胴体部
１２、１２０ 流れ制御部
１００ ノズル
１１０ａ 第１のノズル
１１０ｂ 第２のノズル
１１０ｃ 第３のノズル
１１１ 本体
１１１ａ 第１の区間
１１１ｂ 第２の区間
１１２ 通路
１１３ 吐出し口
２００ タンディッシュ

Claims (9)

1. 溶鋼が通過可能な通路、及び下端に前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口が設けられた胴体部と、
   前記胴体部を中心として前記胴体部の外側の幅方向に延設されるように、前記胴体部に取り付けられた流れ制御部と、
   を備えることを特徴とするノズル。
2. 前記流れ制御部は、前記胴体部の下部における前記吐出し口の外側に位置するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
3. 前記流れ制御部は、前記胴体部の外側面から外側に向かって延び、前記流れ制御部が前記胴体部の外側面から延びた長さは、前記胴体部の壁体の厚さに比べて大きいことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
4. 前記流れ制御部は、前記吐出し口に対応する領域が開口された中空状を呈し、前記開口の周壁である前記流れ制御部の内側面が前記胴体部の外周面と接触されるように配設されたことを特徴とする請求項２に記載のノズル。
5. 前記胴体部の通路の幅（Ｄ）に対する前記胴体部の壁体の厚さ（Ｆ）と前記流れ制御部の幅（Ａ）の合計の比率（（Ａ＋Ｆ）／Ｄ×１００）が、７４％以上、且つ、１２５％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のノズル。
6. 前記胴体部の壁体の厚さ（Ｆ）に対する前記流れ制御部の幅（Ａ）の比率（Ａ／Ｆ）が、２．１以上、且つ、４．２以下であることを特徴とする請求項５に記載のノズル。
7. 前記流れ制御部は、前記開口及びその外周の形状が、円形状、楕円形状、多角形状のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載のノズル。
8. 前記流れ制御部は、前記胴体部の周方向に沿って連続して延設されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のノズル。
9. 前記胴体部の下端部の底面と前記流れ制御部の底面の位置が、互いに同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のノズル。

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