JP2541962B2 - 金属薄帯連続鋳造装置用注湯ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえばツインドラム法のように、冷却ロ
ールの表面で溶湯を急冷凝固させ、金属薄帯を連続的に
製造する連続鋳造装置において使用する注湯ノズルに関
する。

〔従来の技術〕

最近、溶鋼等の溶融金属から最終形状に近い数mm程度
の厚みをもつ薄帯を直接的に製造する方法が注目されて
いる。この連続鋳造方法によるときには、熱延工程を必
要とすることがなく、また最終形状にする圧延も軽度な
もので良いため、工程及び設備の簡略化が図られる。

このような連続鋳造法の一つとして、ツインドラム法
がある（特開昭60-137562号公報参照）。この方式にお
いては、互いに逆方向に回転する一対の冷却ドラムを水
平に配置し、その一対の冷却ドラム及び場合によっては
サイド堰により区画された凹部に湯溜り部を形成する。
この湯溜り部に収容された溶融金属は、冷却ドラムと接
する部分が冷却・凝固して凝固シェルとなる。この凝固
シェルは、冷却ドラムの回転につれて一対の冷却ドラム
が互いに最も接近した位置で向かい合う、いわゆるロー
ルギャップ部に移動する。このロールギャップ部では、
それぞれの冷却ドラム表面で形成された凝固シェルが互
いに圧接・一体化されて、目的とする金属薄帯となる。

また、このツインドラム法の外に、一つの冷却ドラム
を使用し、その冷却ドラムの周面に湯溜り部を形成し
て、同様に冷却凝固によって金属薄帯を製造する単ロー
ル法も知られている（特開昭61-9948号公報参照）。

このように、冷却ドラムの表面で溶融金属を急冷・凝
固して凝固シェルを作る際、たとえばタンディッシュ等
の容器から供給される溶融金属が、冷却ドラムの幅方向
に沿って変動し易い。この供給された溶融金属の流れが
不均一であるとき、その溶融金属が冷却ドラムによって
冷却・凝固されて生じる金属薄帯の板厚が、幅方向にば
らつくことになる。また、その変動が著しい場合、得ら
れた金属薄帯の長手方向に沿って破断が生じ、製品とし
て不適当なものとなる。また、湯溜り部における溶融金
属の熱容量が冷却ドラム幅方向に沿って一様なものでは
なくなるので、局部的に応力が集中し易くなり、得られ
た金属薄帯における形状不良の原因となる。

そこで、湯溜り部に溶融金属を均一な流れとして供給
する注湯ノズルとして、本発明者等は、第４図に示した
ような構造を持つものを開発し、これを別途出願した。

この注湯ノズルは、内ノズル１及び外ノズル２の二重
構造を持っている。そして、内ノズル１の先端部に設け
られた開口部３から、溶融金属を外ノズル２の内部空間
に流出させ、これを一旦外ノズル２に設けられた多孔質
耐火物４の上に蓄えた後、多孔質耐火物４の空隙を経て
流出させるものである。このように、溶融金属を外ノズ
ル２の内部空間に一旦蓄えることによって、内ノズル１
から流出された溶融金属流のノズルの幅方向に沿った変
動を解消し、均一な流量分布を持つ流れとして多孔質耐
火物４から冷却ドラム表面に設けた湯溜り部に溶融金属
を送給することが可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、外ノズル２の内壁に多孔質耐火物４を取り
付ける場合、外ノズル２の材質と多孔質耐火物４の材質
との相違のために、両者の間に熱膨張差が生じる。たと
えば、外ノズル２として使用されるアルミナ−グラファ
イトの熱膨張係数は３×10^-6／℃であり、多孔質耐火物
４として使用されるジルコニアの熱膨張係数は６×10^-6
／℃である。その結果、注湯ノズル内に溶融金属が流入
したとき、その溶融金属が保有する熱で高温になった多
孔質耐火物４が外ノズル２を押し広げる力を及ぼし、外
ノズル２に亀裂や割れが発生する原因となる。他方、こ
の差を吸収するために、予め外ノズル２の内径を多孔質
耐火物４よりも2mm以上大きくしていたのでは、その隙
間を介した溶融金属の漏れが生じる。

そこで、本発明は、この二重構造の注湯ノズルにおい
て、多孔質耐火物の取付けを工夫することにより、冷却
ドラム表面に設けた湯溜り部への溶融金属の供給を安定
して行うことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の金属薄帯連続鋳造装置用の注湯ノズルは、そ
の目的を達成するために、冷却ドラムの表面に設けた湯
溜り部に沿った幅広の開口部を持つ外ノズルの側部内壁
に段部を形成し、該段部に多孔質耐火物を載置し、該多
孔質耐火物の側面と外ノズル先端部の内面との間に１〜
2mmの間隙を設けると共に、且つ前記外ノズルの内部空
間に内ノズルの開口部を臨ませたことを特徴とする。

なお、外ノズルの段部に載置された多孔質耐火物と外
ノズルの内壁との間に、耐熱性繊維等の緩衝材を配置す
ることも可能である。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特
徴を具体的に説明する。

第１図は、本実施例の注湯ノズルを示した断面図であ
り、第４図の注湯ノズルを横方向からみた図に相当す
る。なお、同図において、第４図に示した部材等に相当
するものについては、同一の符番で指示した。

この注湯ノズルは、第４図のものと同様に、内ノズル
１及び外ノズル２の二重構造をもつ。そして、内ノズル
１に設けた開口部３から溶融金属が流出し、これを多孔
質耐火物４の上で一旦貯留した後、多孔質耐火物４の間
隙を介してノズル外部に送り出す。

このような注湯ノズルにおいて、外ノズル２の先端部
2aの内壁を、テーパ状に成形し、その一部に段部５を設
けている。そして、この段部５に多孔質耐火物４を載置
する。この段部５としては、ノズルのサイズにもよる
が、通常は内方に向けて数mm突出させることで良い。多
孔質耐火物４をこのように段部５に載置することによ
り、多孔質耐火物４の側面と外ノズル先端部2aの内面と
の間に１〜2mmの間隙があっても、その隙間を介して溶
融金属が流下することがない。そして、この隙間によっ
て、多孔質耐火物４の膨張を吸収することが可能とな
る。また、この段部５は、内ノズル１の開口部３から流
出する溶融金属の落下エネルギーにより多孔質耐火物４
が押し下げられることをも防止する。

したがって、外ノズル２及び多孔質耐火物４に無理な
力が働くことがなくなり、特に予熱〜注湯時における注
湯ノズルの破損が少なくなる。

なお、第１図に示した例にあっては、外ノズル２及び
外ノズル先端部2aそれぞれの接続端部に段差を設けた嵌
合い継手とし、両者を貫通するピン2bによって外ノズル
２及び外ノズル先端部2aを接続している。このピン2bと
しては、ノズル本体と同様な耐火物で作られたもの或い
はコーティングされたものが使用される。しかし、外ノ
ズル２と外ノズル先端部2aとの接続は、これに拘束され
ることなく、その他の種々の手段が採用できることは勿
論である。

更に、第２図に示すように外ノズル先端部2aの内壁と
多孔質耐火物４の側面との間に、耐熱ウール等の緩衝材
６を配置することもできる。この緩衝材６は、外ノズル
２内に溶融金属が流入するときのエネルギーによって、
多孔質耐火物４が動かされ、外ノズル先端部2aの内壁に
衝突する力を弱める作用をもつ。すなわち、注湯時にお
ける外ノズル先端部2a内壁への多孔質耐火物４の衝突が
緩和されるので、外ノズル先端部2a及び／又は多孔質耐
火物４に亀裂や破損等が生じることが防止される。

第１図に示した注湯ノズルの内ノズル１先端部には円
形の開口部３が設けられている。しかし、開口部３とし
ては、このような形状に拘束されるものではなく、たと
えば内ノズル１の先端まで達するスリットを内ノズル１
の両側に形成したものも使用される。また、第１図及び
第２図の例においては、外ノズル２の本体に先端部2aを
取り付けるようにしているが、一体成形した外ノズル２
を使用することができるのは勿論である。更には、多孔
質耐火物４を載置する段部５を、外ノズル２のテーパ状
内壁ではなく、垂直壁に設けても同様な効果が得られ
る。

第３図は、第１図の注湯ノズルを組み込んだ金属薄帯
連続鋳造装置の全体を概略的に示す。

この連続鋳造装置は、一対の冷却ドラム7a,7bを備え
ている。これら冷却ドラム7a,7bの表面と冷却ドラム7a,
7b側面に配置されたサイズ堰8a,8bによって、湯溜り部
９が区画されている。この湯溜り部９の幅方向に沿っ
て、第１図に示した注湯ノズルを配置する。これによ
り、多孔質耐火物４を通過した溶融金属流10は、湯溜り
部９の全長にわたり均一な流れとなって注湯される。

湯溜り部９に形成された溶湯プールの冷却ドラム7a,7
bに接する部分が、冷却ドラム7a,7bの表面を介して抜熱
により冷却・凝固して、凝固シェルとなる。この凝固シ
ェルは、冷却ドラム7a,7bの回転に伴って、成長しなが
ら移動する。このようにしてそれぞれの冷却ドラム7a,7
b表面に生成した凝固シェルは、冷却ドラム7a,7bの間隙
が最も狭くなっているロールギャップ部で圧接・一体化
されて、金属薄帯11となって排出される。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の注湯ノズルにおいて
は、外ノズルの段部に多孔質耐火物を配置しているの
で、予熱時や溶融金属の保有熱等によって注湯ノズルが
加熱されるような場合にあっても、多孔質耐火物と外ノ
ズルとの間の熱膨張差が吸収され、熱膨張に起因する応
力が各部材に働くことが防止される。そのため、外ノズ
ルや多孔質耐火物に亀裂，破損等を生じることなく、注
湯ノズルを長期間にわたり安定した条件下で使用するこ
とができる。また、溶融金属の落下エネルギーは外ノズ
ルの段部で受け止められるため、多孔質耐火物が抜け落
ちるようなこともない。このようにして、本発明による
とき、冷却ドラム表面への溶融金属の供給が安定したも
のとなるため、得られた金属薄帯の形状，表面形状等が
優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の注湯ノズルを示す断面図であ
り、第２図は他の実施例における外ノズルに対する多孔
質耐火物の配置状態を示し、第３図は該注湯ノズルを組
み込んだ金属薄帯連続鋳造装置の全体を示す。また、第
４図は、本発明者等が別途開発した注湯ノズルを示す図
である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却ドラムの表面に設けた湯溜り部に沿っ
   た幅広の開口部を持つ外ノズルの側部内壁に段部を形成
   し、該段部に多孔質耐火物を載置し、該多孔質耐火物の
   側面と外ノズル先端部の内面との間に１〜2mmの間隙を
   設けると共に、且つ前記外ノズルの内部空間に内ノズル
   の開口部を臨ませたことを特徴とする金属薄帯連続鋳造
   装置用注湯ノズル。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の外ノズルの段
   部に載置された多孔質耐火物が、緩衝材を介して外ノズ
   ルの内壁に接していることを特徴とする金属薄帯連続鋳
   造装置用注湯ノズル。