JP2922359B2 - 気液混合装置 - Google Patents
気液混合装置Info
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Description
詳しくは、連続鋳造装置の二次冷却帯における冷却ミス
ト噴射用として用いる二流体スプレーノズルと一体に設
けて、あるいは配管部分に取り付けて、曲がりのある配
管を通って乱れた気液を再撹拌し、流量分布の均一化を
図るものである。
ズルとしては、従来、一流体ノズルが用いられていた
が、一流体ノズルでは局部的な過冷却や未冷却による鋳
片の表面割れやノズルの目詰まりが発生しやすく、か
つ、噴霧範囲が狭い等の問題があった。そのため、一流
体ノズルより流量分布の均一化を図ることが出来、よっ
て、局部的な過冷却、未冷却による鋳片の表面割れを減
少し、歩留まり率の向上が得られると共に、噴霧範囲の
拡大で製造時間の短縮を図ることが出来る二流体ノズル
に切り換えられている。
冷却帯においては、スプレーノズル1は鋳片引き抜きロ
ール2の間に設置されており、よって、スプレーノズル
1に接続される気液供給管3はロール2の間を通してロ
ール背部側まで延在され、該気液供給管3の先端側に上
下スプレーノズル共通の給水管4とエア供給管5が接続
されている。
次冷却帯では、ロール駆動機構が複雑であり、かつ、ロ
ール間にスペースが少ない等の理由により、気液供給管
3を図11(A)(B)に示す真っすぐな直管とできず、曲
げ配管となる場合が多い。また、曲げ配管の場合も、設
置場所により曲げ角度、曲げ位置等が種々相違する。即
ち、図12(A)(B)に示す曲げ気液供給管3ではP1点
で上下方向に曲がり、P2点で上下方向および左右方向
に曲がっている。また、図13(A)(B)に示す曲げ気液
供給管3では、P3点、P4点で上下方向に曲がり、ス
プレーノズル1との接続部直前のP5点で左右横方向に
直角に曲がっている。
給管5より水とエアが十分に混合された状態で供給さ
れ、この混合された二流体が気液供給管3を通って、ス
プレーノズル1に供給されている。よって、気液供給管
3が直管の場合は、十分に混合された状態のままでスプ
レーノズル1に供給され、よって、流量分布が均一な噴
霧を発生させることが出来るために問題はない。
図13に示すように曲げ配管となる場合は、曲げ部分で
配管内面に衝突とすると、混合状態が乱れて、水とエア
が偏在する状態が発生する。よって、この乱れた状態の
ままで、スプレーノズル1に供給されると、スプレーノ
ズル1から噴射される冷却ミストは流量分布が不均一な
状態となる。
並びに、図12および図13に示す曲げ配管となる場合
について、流量分布を測定した。その結果について直管
の場合を図14に示し、曲げ配管の場合を図15に示
す。曲げ配管(イ)が図12に示す配管、(ロ)が図13に
示す配管の場合である。スプレーノズル1の対象物表面
からの高さは150mmに設定し、かつ、噴霧条件が下記
の表1に示す3段階の,,にわけて測定した。
が直管の場合は噴霧流量をかえても、 流量分布の乱れは
少なく、 台形状の噴霧パターンにおいて、両側スソ部X
を除く中央部Yにおける変動率は20%以下となってい
る。一方、図15に示すように、 気液供給管が曲げ配管
となる場合、流量分布の乱れが非常に大きく、中央部に
おける変動率は20%以上となっている。
しやすくなり、鋳片に割れが生じやすくなる。上記流量
の変動は、割れ感受性の小さい材質からなる鋳片に対し
ては、±50%以下の差であれば、割れの発生を許容範
囲内に抑えることができたが、割れ感受性の大きな材質
からなる鋳片に対しては、±20%以下にする必要があ
る。噴霧の対象物である鋼種の中には、低炭素含有材料
(C:0.14〜0.2%、Nb,V,Cd,Ni)のようにオ
シュレーション割れ、コーナー割れ、表面割れ等の割れ
感受性の強い材料も多い。近時、連続鋳造装置では、多
品種少量生産、鋼種の拡大が図られているため、上記し
た流量分布における変動率は±20%以下となるように
要請されている。
0mm、 厚さ200mm〜300mmと従来に比べて対象範囲
が広がっている。それに応じて、 噴霧流量の範囲を鋳片
寸法に応じて広い範囲で制御する必要がある。よって、
流量制御範囲、所謂ターンダウン比を1:20にするこ
とが要請されている。しかしながら、 曲げ配管では、噴
霧流量を増加すると、図15に示すように、流量分布の
ムラがさらに顕著になり、所謂ターンダウン比は1:1
0の範囲以下とされている。しかし、上記ターンダウン
比=1:10以下でも、流量分布が変動し、20%以上
の変動が生じて、鋳片の割れが発生している。
程で補修されているが、製鋼工程で一度降温した鋼を、
圧延工程で再度昇温して圧延するため、エネルギーロス
が生じている。この点に関して、省エネルギーおよび省
力化のため、製鋼から圧延までの温度ロスのない一貫生
産ラインの技術、即ち、HDR方式(ホット・ダイレク
ト・ローリング方式)の採用に対する要求が高まってい
る。
の割れをなくして、製鋼工程での不良率を低減し、HD
R方式の採用を可能とし、しかも、多品種小量生産の要
請に対応するには、曲げ配管の場合も流量分布の均一化
をはかり、流量変動率を20%以下とすることが要望さ
れている。
達成せんとするもので、水供給管とエア供給管とに接続
され気液混合流体が供給される気液供給管の先端に、そ
の中心軸線方向に気液混合流体を噴霧するスプレーノズ
ルが接続され、該気液供給管は曲げ配管されるものにお
いて、略直角方向に流路を変更する第1通路と第2通路
とからなるL字形状の液通路を設け、該液通路の第1通
路側の中心軸線を上記スプレーノズルの中心軸線と略一
致させて、該第1通路側の先端開口をスプレーノズル側
に接続する一方、第2通路を上記曲げ配管された気液供
給管に接続し、上記第1通路の上記第2通路と対向する
部分をその断面積が第2通路の断面積より大きな撹拌室
とし、該撹拌室の内面に第2通路から流入する気液混合
流体が衝突するように構成した再撹拌部を備えているこ
とを特徴とする気液混合装置を提供するものである。
体に形成した再撹拌アダプタとして設け、第1通路側先
端をスプレーノズルのノズル本体に形成した中心軸線を
通る主孔に直接螺着等の方法で直付けしても良い。ある
いは、上記再撹拌アダプタを、気液供給管が曲げ箇所か
らスプレーノズル接続側まではスプレーノズルの主孔と
同一軸線上に配管される直管となる場合には、上記曲げ
箇所に上記再撹拌アダプタを介設しても良い。さらに、
上記再撹拌部をスプレーノズルのノズル本体と一体成形
で設けることも出来る。
2通路の直径dとの関係を、1.25≦D/d≦2とし
ている。尚、撹拌室の断面形状は円形、四角形、六角形
でもよく、特に、限定されない。
端側の第1通路に、小径部、大径部からなる異径部を連
続的にもうけて段差を設けることが好ましい。該段差は
1段でも良く、あるいは、2段でも良い。尚、該段差を
もうけると、上記D/dを小さく設定でき、D/d=
1.25程度にすることが出来、 再撹拌部の小型化を図
ることが出来る。
あるいは、スプレーノズルと一体に再撹拌部を設けるこ
とにより、曲げ箇所で流量分布が乱れた気液混合液が再
撹拌部の撹拌室内に流入すると、対向する内壁に空気及
び水が衝突して拡散し、この拡散により、断面積の大き
な撹拌室内で再度撹拌されることになる。よって、流量
分布を断面積の全体にわって略均等とすることが出来
る。上記撹拌室で流量分布を均等とした後、スプレーノ
ズルの主孔と同一軸線上にある第1通路および気液供給
管を通してスプレーノズルに気液を供給するため、スプ
レーノズルには流量分布が均等な気液を供給することが
出来る。
上記撹拌室内で撹拌された気液が、小径部から大径部へ
流入する時に、外周方向に膨張し、次に、小径部に流入
する時に縮小し、この膨張、縮小を繰り返すことによ
り、さらに、気液の撹拌が為されて、流量分布の均一化
が図られる。
に説明する。図1(A)(B)に示すように、気液供給管1
0の一端側を液供給管11と空気供給管12とに接続
し、他端側に接続するスプレーノズル13との間に、下
向に傾斜させた曲げ箇所P1があり、かつ、スプレーノ
ズル接続端側に左方向への曲げ箇所P2がある場合、図
2に示すように、スプレーノズル13のノズル本体14
に再撹拌アダプタ15を直付けで組み付けている。
させた円筒管からなり、該円筒管の中空部から構成する
L形状の気液通路20を、ノズル本体14と接続する第
1通路21、気液供給管10と接続する第2通路22と
している。
一端を開口端21aとし、他端を閉鎖端21bとしてお
り、該第1通路21の主軸L1をノズル本体14の主孔
40の主軸L1と一致させている。該第1通路21の断
面は真円形状としている。
Dの撹拌室23を設け、撹拌室23に連続して径を一回
り小さくした縮小室24を設けている。さらに、縮小室
24に連続して直径Dの膨張室25を設け、該膨張室2
5に連続して、上記縮小室24と同径としたノズル連通
室26を設け、該ノズル連通室26の先端を上記開口端
21aとしている。上記ノズル連通室26の周壁の外周
面にはノズル本体との螺着用のネジ27を設けている。
3の内側面に開口し、他端開口22bは気液供給管10
に接続するようにし、外周面に螺着用のネジ30を設け
ている。第2通路22の主軸L2は第1通路21の主軸
L1と直交する方向に設定している。
り小さくしており、かつ、1.25≦D/d≦2に設定
している。このD/dの数値は後述する実験結果より求
めている。
を気液供給管10の先端に接続する一方、第1通路21
側の開口端をノズル本体14に接続して、スプレーノズ
ル13に直付けしている。ノズル本体14の形状は図示
のように、主孔40の先端部にオリフィス41を開口
し、該オリフィス41の両端にガイド部42が連続し、
かつ、主孔40の前後両側に軸線に平行に副孔43を設
けた形状としている。尚、再撹拌アダプタ15と接続す
るスプレーノズルは上記構造のスプレーノズルに限定さ
れない。
合、気液供給管10より供給される気液が曲げ部分で流
量分布が乱れて、空気と水とが偏在していると、この乱
れた気液が第2通路22を通って第1通路21の撹拌室
23に流入する。撹拌室23では開口端22aと対向す
る内面23aに流入した水と空気が衝突する。内面23
aは円弧形状であるため、衝突した水と空気は多方向に
向かって反射し拡散する。この拡散により、偏在してい
た水と空気とが撹拌されて、均一な混合状態となる。
路22の底面側に偏在して流れ、撹拌室23の内面23
aに衝突しないものもあるが、空気が内面23aに衝突
して拡散するため、この拡散した空気に水が吸い込まれ
て、空気と水との混合が図られる。一方、高水量の場合
は、水も撹拌室23の内面23aに衝突して拡散し、同
様に、内面23aと衝突して拡散した空気と混合するこ
ととなる。
3より第1通路21の縮小室24→膨張室25→ノズル
連通室26へと流入する。その際、気液は各室の仕切壁
の内面に衝突して、周方向の縮小、膨張、縮小が繰り返
され、この作用によって、さらに、気液の混合を促進出
来る。
り、気液供給管10の曲げ箇所で乱れた流量分布が断面
全体に渡って均一な状態となり、この均一な状態でノズ
ル本体15の主孔40に供給される。よって、主孔40
より噴射される噴霧の流量分布を均一とすることが出来
る。
れず、図3に示すように、第1通路21に膨張室を設け
ず、撹拌室23にノズル連通室25を連続させても良
い。その場合の撹拌室23の直径Dと第2通路22の直
径dとの関係は、図4(A)(B)の実験データに示すよう
に、D/d=2とすることが好ましい。
は前記表1に示す条件と同一とし、ノズル高さも同一の
150mmとしている。図4に示すように、D/dが1.
0,1.5,1.75の場合は、流量分布の変動率が20%
以上となっているが、D/dが2の場合は変動率は噴霧
条件を変えても20%以下となっている。
る段溝を設けた場合は、図5の実験データに示す通すよ
うに、撹拌室23の直径Dと第2通路22の直径dをD
/d=1.25に設定しても、流量部分の変動を20%
以下に抑えることができた。図5の実験データの噴霧条
件も上記表1と同一としている。上記実験結果から、第
1通路に膨張室を設けた場合には、膨張室を設けない場
合より、D/dを小さい値に出来ることが確認できた。
真円形状としているが、図6(A)に示すように断面四角
形としても良く、また、図6(B)に示すように断面六角
形としても良く、撹拌室23の形状は限定されない。
データを図7に示す。噴霧条件は前記表1と同一として
いる。図7より明らかなように、撹拌室23の断面形状
を四角形としても、流量分布の均一性を図ることが出
来、その変動率を20%以下に抑えることができた。
拌アダプタ15(D/d=1.25)を用いて、気液供給
管10の軸線位置からスプレーノズル13の軸線位置ま
での距離W(図1に示す)を50mmとした場合、100mm
とした場合の実験結果を示している。噴霧条件は表1と
同一としている。図8より明らかなように、50mm、1
00mm離れたいずれの場合も、流量分布の均一化を図る
ことが出来、その変動率を20%以下に抑えることが出
来た。
ダプタ15をスプレーノズル13のノズル本体14に直
付けするものであるが、図9(A)に示すように、気液供
給管10のスプレーノズル13への接続部分10'が、
スプレーノズルの軸線と一致する一方、スプレーノズル
13から離れた位置で曲げ部分があり、しかも、スプレ
ーノズル設置位置にはスペースが無い場合には、再撹拌
アダプタ15をスプレーノズル13から離れた位置で気
液供給管10の間に介設しても良い。
レーノズル13と再撹拌部15'を一体成形で形成して
も良い。
に係わる気液混合装置では、再撹拌部を設けているた
め、気液供給管が曲げ配管されても、再撹拌部で再度気
液が撹拌がなされ、気液の分布を均一にすることが出来
る。
ズルに供給することにより、スプレーノズルからの噴霧
の流量分布を均一として、変動率を20%以下に抑えら
れるため、割れ感受性の強い鋳片に対しても使用するこ
とが出来る。さらに、噴霧流量を変えても、上記変動率
を20%以下に抑えることが出来るため、流量制御幅の
ターンダウン比を従来の1:10から1:20まで広げ
ることが出来る。よって、多品種少量生産の要請に対応
することが出来る。
平面図、(B)は側面図である。
る。
合の実験結果を示す流量分布線図である。
結果を示す流量分布線図である。
面図である。
験結果を示す流量分布線図である。
験結果を示す流量分布線図である。
る。
レーノズルの概略配置図である。
平面図および側面図である。
合の平面図および側面図である。
合の平面図および側面図である。
る。
の流量分布線図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 水供給管とエア供給管とに接続され気液
混合流体が供給される気液供給管の先端に、その中心軸
線方向に気液混合流体を噴霧するスプレーノズルが接続
され、該気液供給管は曲げ配管されるものにおいて、 略直角方向に流路を変更する第1通路と第2通路とから
なるL字形状の液通路を設け、該液通路の第1通路側の
中心軸線を上記スプレーノズルの中心軸線と略一致させ
て、該第1通路側の先端開口をスプレーノズル側に接続
する一方、第2通路を上記曲げ配管された気液供給管に
接続し、上記第1通路の上記第2通路と対向する部分を
その断面積が第2通路の断面積より大きな撹拌室とし、
該撹拌室の内面に第2通路から流入する気液混合流体が
衝突するように構成した再撹拌部を備えていることを特
徴とする気液混合装置。 - 【請求項2】 上記再撹拌部をスプレーノズル本体とは
別体に形成した再撹拌アダプタとして設け、第1通路側
先端をスプレーノズルのノズル本体に中心軸線を一致さ
せて連結している請求項1記載の気液混合装置。 - 【請求項3】 上記再撹拌部をスプレーノズル本体とは
別体に形成した再撹拌アダプタとして設け、該再撹拌ア
ダプタを気液供給管の所要箇所に介設する構成としてい
る請求項1記載の気液混合装置。 - 【請求項4】 上記再撹拌部をスプレーノズルのノズル
本体と一体成形している請求項1記載の気液混合装置。 - 【請求項5】 上記第1通路には撹拌室から先端開口ま
での間に異径部を設けて、気液を周方向に拡散および縮
小させて撹拌する構成としている前記請求項のいずれか
1項に記載の気液混合装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13526992A JP2922359B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 気液混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13526992A JP2922359B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 気液混合装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05329601A JPH05329601A (ja) | 1993-12-14 |
JP2922359B2 true JP2922359B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=15147755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13526992A Expired - Fee Related JP2922359B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 気液混合装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2922359B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN112098521A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-18 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种喷嘴堵塞点检测方法、喷嘴维护方法及装置 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP13526992A patent/JP2922359B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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