JP5420422B2

JP5420422B2 - 連続鋳造装置および注湯用ノズル

Info

Publication number: JP5420422B2
Application number: JP2009544709A
Authority: JP
Inventors: 政志福田; 政敏福島
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2028-12-04
Also published as: US20110209846A1; EP2230034A1; US8485244B2; WO2009072558A1; KR101599079B1; JPWO2009072558A1; CN101939120A; CN101939120B; KR20100097671A; EP2230034A4

Description

本発明は、溶湯受部と鋳型との間に、注湯通路を有する注湯用ノズルが介在し、溶湯受部内の合金溶湯を注湯通路から鋳型に供給し金属鋳造棒を製造する連続鋳造装置に関する。

図７は従来の水平連続鋳造装置(2)の構造を示している。

前記水平連続鋳造装置(2)において、次のような過程を経て金属溶湯から棒状の長尺鋳塊が製造される。すなわち、溶湯受部(10)内の溶湯（Ｍ）は、出湯口(11)を通り、耐火物からなる注湯用ノズル(50)の注湯通路(21)を通った後、ほぼ水平に設置された筒状鋳型(40)内に入り、ここで強制冷却されて溶湯の外表面に凝固殻が形成される。さらに鋳型(40)から引き出された鋳塊（Ｓ）に冷却水（Ｃ）が直接放射され、鋳塊内部まで金属の凝固が進行しつつ鋳塊（Ｓ）が連続的に引き出される。このような水平連続鋳造装置(2)では、鋳型(40)の入口側に開口する供給管(43)から内周壁から潤滑油を供給して鋳塊（Ｓ）の鋳型(40)壁への焼き付きを防止している（特許文献１参照）。

前記水平連続鋳造装置(2)において、焼き付きを生じやすい合金、例えばＭｇを０．５質量％以上含有するアルミニウム合金では、前記供給管(43)から供給する潤滑油量を多くして焼き付きを防止する必要がある。
特開平１１−１７０００９号公報

しかしながら、潤滑油を多量に供給すると、過剰に気化したガス状の潤滑油により鋳塊がブレークアウトしたり、過剰の潤滑油と溶湯が接触して反応し、反応生成物（炭化物）が鋳塊中に巻き込まれ、鋳塊表面の切削代が増加し、さらには鋳塊が不良品となる、という問題を有していた。

本発明は、上述した技術背景に鑑み、従来の水平連続鋳造の課題を解決すべく鋭意研究した結果、下記の点に着目してなされたものである。

上記水平連続鋳造装置(2)において、注湯用ノズル(50)を通過した溶湯（Ｍ）は、注湯用ノズル(50)の端面に接触しつつ鋳型(40)の成形孔(41)に流入する。この過程において、溶湯（Ｍ）は注湯用ノズル(50)の端面から僅かながらも冷却を受け、また鋳型(40)と溶湯（Ｍ）の境にはガス溜まり（Ｇ）が形成される。そして、前記注湯用ノズル(50)端面の外側領域、即ち鋳型(40)の成形孔(41)周縁の近傍ではガス溜まり（Ｇ）に接した溶湯面に既に薄い凝固殻が形成されていることがわかった。前記注湯用ノズル(50)を構成する耐火物は概して自己潤滑性が悪く、薄い凝固殻が形成された溶湯を進行させるには潤滑性が不足していたと考えた。前記注湯用ノズル(50)の端面における潤滑性が不足していると、凝固し始めた溶湯が固着して鋳肌品質が低下し、またブレークアウトを起こすことがわかった。

また、鋳塊（Ｓ）の上面と下面にかかる重力の差により潤滑油は押し上げられ、また気化した潤滑油も上昇するので、特に鋳塊（Ｓ）の下部において潤滑性が不足する傾向がわかった。

このような、注湯用ノズル(50)の端面における潤滑不足に対し、潤滑油を増量することなく注湯用ノズル端面に潤滑性を付与し、焼き付きを防止するとともに潤滑油に起因する炭化物を減少させ、鋳肌品質の良い鋳塊を長時間連続鋳造できる連続鋳造装置および注湯用ノズルの提供を目的とする。

即ち、本発明は下記［１］〜［９］に記載の構成を有する。

［１］溶湯受部と鋳型との間に注湯用ノズルが配設された連続鋳造装置であって、
前記注湯用ノズルは、注湯通路を有し耐火物からなる筒形の本体部を備え、この本体部の鋳型側端面に自己潤滑性を有する環状部材が前記注湯通路を囲んで配置されていることを特徴とする連続鋳造装置。

［２］前記環状部材は、ガス溜まりの形成開始点を含む領域に配置される前項１に記載の連続鋳造装置。

［３］前記環状部材は、前記鋳型の成形孔に臨む部分の、少なくとも成形孔周縁側の外側領域に配置される前項１または２に記載の連続鋳造装置。

［４］前記環状部材の外直径が前記鋳型の成形孔の直径よりも小さく、前記鋳型の成形孔に臨む部分において、成形孔周縁に続く最外領域に本体部が露出している前項１〜３のいずれかに記載の連続鋳造装置。

［５］前記環状部材の内直径が前記注湯通路の直径よりも大きく、前記鋳型の成形孔に臨む部分において、前記注湯通路に続く内側領域に本体部が露出している前項１〜４のいずれかに記載の連続鋳造装置。

［６］前記環状部材の前記鋳型の成形孔周縁からの張出量が、成形孔の直径の２〜１０％である前項５に記載の連続鋳造装置。

［７］前記連続鋳造装置は、前記鋳型の成形孔の中心軸がほぼ水平となるように配置される水平連続鋳造装置である前項１〜６のいずれかに記載の連続鋳造装置。

［８］前記環状部材はグラファイトからなる前項１〜７のいずれかに記載の連続鋳造装置。

［９］連続鋳造装置の溶湯受部と鋳型との間に配設される注湯用ノズルであって、
注湯通路を有し耐火物からなる筒形の本体部を備え、この本体部の鋳型側端面に自己潤滑性を有する環状部材が前記注湯通路を囲んで配置されていることを特徴とする注湯用ノズル。

上記［１］に記載の連続鋳造装置は、注湯用ノズルの鋳型側端面に自己潤滑性を有する環状部材を配置することで該端面に潤滑性が付与されている。このため、注湯用ノズルの鋳型側端面の鋳型の成形孔の周縁近傍において薄い凝固殻が形成されている場合でも溶湯が滑っていき、注湯用ノズルへの固着が防がれて焼き付きおよびブレークアウトを防止し、かつ鋳肌品質の良い鋳塊を長時間安定して鋳造できる。しかも、注湯用ノズルの潤滑性を高めたことで潤滑油の使用量を抑制でき、潤滑油に起因する炭化物の生成量も少なくなり、炭化物の巻き込み量も少なくなる。

上記［２］［３］［４］に記載の連続鋳造装置によれば、必要最小限の部分に自己潤滑性を有する環状部材が配置され、上記効果を奏することができる。

上記［５］［６］に記載の連続鋳造装置によれば、前記環状部材を熱伝導性の高い材料を構成した場合にも、溶湯の冷却が進みすぎることなく溶湯の固着を防ぐことができる。

上記［７］に記載の連続鋳造装置が水平連続鋳造装置である場合、重力により溶湯および鋳塊は下面側に押し付けられるので下面側の凝固開始が速くなる傾向がある。このため、水平連続鋳造装置においては、凝固殻を生成しつつある状態で引き抜かれる可能性が高くなるので、本発明を水平連続鋳造に適用して注湯用ノズルの鋳型側端面の潤滑性を高めて溶湯の固着を防止する意義は大きい。

上記［８］に記載の連続鋳造装置によれば、環状部材として自己潤滑性の優れたグラファイトを用いることで上記効果を奏することができる。

上記［９］に記載の注湯用ノズルは、鋳型側端面に自己潤滑性を有する環状部材が配置されているので、溶湯受部と鋳型との間に配置することにより、注湯用ノズルの鋳型側端面において薄い凝固殻が形成されている場合でも溶湯が滑っていき、固着が防がれて鋳肌品質の良い鋳塊を長時間安定して鋳造できる。

本発明にかかる連続鋳造装置の一実施形態の水平連続鋳造装置を示す模式断面図である。注湯用ノズルの鋳型側端面の鋳型の成形孔から見た図である。注湯用ノズルの鋳型側端面と鋳型の成形孔の入隅近傍を示す断面図である。環状部材の他の配置例を示す断面図である。潤滑油の他の供給路を有する水平連続鋳造装置の模式断面図である。本発明の連続鋳造装置の他の実施形態を示す模式断面図である。本発明の連続鋳造装置のさらに他の実施形態を示す模式断面図である。従来の水平連続鋳造装置を示す模式断面図である。

符号の説明

１…水平連続鋳造装置（連続鋳造装置）
10…溶湯受部
20…注湯用ノズル
21…注湯通路
22…本体部
23…鋳型側端面
30,31…環状部材
40…鋳型
41…成形孔
Ａ…張出量
Ｌ１…内側領域
Ｌ２…外側領域
Ｌ３…最外領域

図１〜図２Ｂは本発明にかかる連続鋳造装置の一例である水平連続鋳造装置(1)を示している。

前記水平連続鋳造装置(1)において、(10)は側壁に出湯口(11)を有する溶湯受部、(20)は断面円形の注湯通路(21)を有する注湯用ノズル、(40)は断面円形の成形孔(41)を有する筒状の鋳型である。これら(10)(20)(40)は、出湯口(11)、注湯通路(21)、成形孔(41)が連通し、かつ連通した孔の中心軸がほぼ水平になるように配置されている。そして、溶湯受部(10)内の溶湯（Ｍ）は、注湯用ノズル(20)の注湯通路(21)を通って鋳型(40)の成形孔(41)に導入され、冷却を受けて凝固する。凝固した鋳塊（Ｓ）は図外の引出装置によって連続的に鋳型(40)から引き抜かれる。引き抜きの速度が鋳造速度となり、例えば３００〜１５００ｍｍ／ｍｉｎとできる。

前記鋳型(40)は、内部にキャビティ(42)を有し、このキャビティ(42)に図外の供給管から導入される冷却水（Ｃ）を流通させることにより、鋳型(40)を冷却して成形孔(41)内の鋳塊（Ｓ）を一次冷却するとともに、出口側に設けられた開口部から冷却水（Ｃ）を噴出させて出口から鋳出されてくる鋳塊（Ｓ）に放射し、鋳塊（Ｓ）を二次冷却するものとなされている。また、前記成形孔(41)の入口側にはこの成形孔(41)に開口する潤滑油供給管(43)が設けられている。

前記注湯用ノズル(20)は、中心に注湯通路(21)が穿設され、多孔質の耐火物からなる筒状の本体部(22)を備え、この本体部(22)の前記鋳型端面(23)に前記耐火物よりも自己潤滑性の高いグラファイトからなる環状部材(30)を配置したものである。

前記本体部(22)の鋳型側端面(23)において、注湯通路(21)と同心の環状段差部(24)が形成され、この環状段差部(24)に段差の深さと同じ厚さの環状部材(30)が嵌合されている。これにより、注湯用ノズル(20)の鋳型側端面(23)は２つの部材によって連続する一つの平面を形成し、注湯通路(21)に連続する内側領域（Ｌ１）に本体部(22)の材料である耐火材が露出し、残りの領域が環状部材(30)の材料であるグラファイトで覆われている。

図２Ａは鋳型(40)の成形孔(41)側から見た注湯用ノズル(20)の端面(23)を示し、図２Ｂは注湯用ノズル(20)と鋳型(40)の成形孔(41)の入隅周辺における断面を示している。

前記鋳型(40)の成形孔(41)の直径（Ｄ１）は注湯用ノズル(20)の注湯通路(21)の直径および環状部材(30)の内直径（Ｄ２）よりも大きく、鋳型(40)の成形孔(41)から注湯用ノズル(20)の鋳型側端面(23)を覗くと、本体部(22)が露出する内側領域（Ｌ１）の全体と、その外側に環状部材(30)の一部が見える。即ち、前記鋳型側端面(23)の鋳型(40)の成形孔(41)に臨む部分において、注湯通路(21)に続く円形の内側領域（Ｌ１）には本体部(22)が存在し、成形孔(41)の周縁側の外側領域（Ｌ２）には環状部材(30)が存在している。

前記環状部材(30)が存在する外側領域（Ｌ２）はガス溜まり（Ｇ）が形成される領域に対応し、溶湯（Ｍ）が環状部材(30)上で注湯用ノズル(20)から離れ、ガス溜まり（Ｇ）の形成開始点（Ｇ１）が環状部材(30)上に存在するように、環状部材(30)の成形孔(41)周縁からの張出量（Ａ）が設定されている。

なお、前記ガス溜まり（Ｇ）は、潤滑油の気化またはエアー、あるいはこれらの混合によって鋳型(40)と溶湯（Ｍ）との境に形成されるものであり、ガス溜まり（Ｇ）の形状や大きさは気化した潤滑油やエアーの量に対応して変動する。

前記環状部材(30)を構成するグラファイトはそれ自体が高い潤滑性を有しているが、前記鋳型(40)の成形孔(41)の入口側に注入された潤滑油が直接付着し、あるいは気化して付着することによってさらに潤滑性が高められている。

上述した構造の水平連続鋳造装置(1)において、注湯用ノズル(20)の注湯通路(21)を出た溶湯（Ｍ）は鋳型側端面(23)に接触しながら進み、環状部材(30)上で注湯用ノズル(20)から離れる。この時点で溶湯の（Ｍ）表面に薄い凝固殻が形成されている場合でも、自己潤滑性の高い環状部材(30)上を滑っていき注湯用ノズル(20)への固着が防がれる。前記環状部材(30)は注湯通路(21)を囲んで全周に存在するから、水平連続鋳造装置の構造上固着が発生しやすい溶湯（鋳塊）の下面側においても確実に固着を防止することができる。しかも、前記環状部材(30)はそれ自体が高い潤滑性を有しているため、少量の潤滑油でも高い潤滑性が得られる。

また、溶湯（Ｍ）は注湯用ノズル(20)の注湯通路(21)から出た直後から僅かに冷却が始まっているが、凝固殻の形成が早すぎると注湯用ノズル(20)の端面(23)で固着し易くなる。環状部材(30)を構成するグラファイトは高い自己潤滑性とともに熱伝導性が良く高い抜熱性を合わせ持つ材料であるから、注湯通路(21)に続く内側領域（Ｌ１）にまで配置すると早期に凝固殻が形成されて固着の危険性を高めることになる。固着の危険を未然に防ぐために、注湯通路(21)に続く内側領域（Ｌ１）は本体部(22)の材料である耐火物で形成し、成形孔(41)の周縁側の外側領域（Ｌ２）にのみ環状部材(30)を配置することが好ましい。

かかる観点から、図２Ａおよび図２Ｂに参照されるように、前記環状部材(30)の成形孔(41)の周縁からの張出量（Ａ）は、成形孔(41)の直径（Ｄ１）の２〜１０％に設定することが好ましい。２％未満ではガス溜まり（Ｇ）の形成開始点（Ｇ１）に届かない可能性があり、１０％を超えて大きく張り出させると溶湯（Ｍ）の冷却が進みすぎるおそれがある。特に好ましい張出量（Ａ）は成形孔(41)の直径（Ｄ１）の５〜８％である。但し、前記環状部材(30)が熱伝導性の低い材料で構成されていて冷却が遅い場合は、張出量（Ａ）が上記範囲を超えて大きくなっても良く、鋳型側端面の全域が環状部材で覆われていても良い。

また、前記環状部材(30)の厚さ（Ｔ）は１〜１０ｍｍの範囲が好ましい。厚さが１ｍｍ以上になると環状部材(30)を容易かつ安価に作製でき、１０ｍｍを超えると環状部材(30)からの抜熱量が多く、凝固殻が早期に形成してしまい、十分なガス溜まり（Ｇ）が形成されないおそれがある。特に好ましい厚さは２〜６ｍｍである。

また、溶湯（Ｍ）が進んで注湯用ノズル(20)の端面(23)から離れた後、即ちガス溜まり（Ｇ）の形成開始点（Ｇ１）よりも外側には潤滑性を必要としないので、成形孔(41)の周縁に続く最外領域では本体部(22)の耐火物が端面(23)に露出していても良い。図３に示すように、本発明は、環状部材(31)の外直径が成形孔(41)の直径よりも小さく、成形孔(41)の周縁に続く最外領域（Ｌ３）に本体部(22)が露出する場合も含んでいる。前記最外領域（Ｌ３）は、ガス溜まり（Ｇ）の体積変動に対応できるように、成形孔(41)の周縁からの張出量（Ｂ）として、成形孔(41)の直径（Ｄ１）の２％以下にとどめることが好ましい。

なお、自己潤滑性を有する部材が成形孔(41)の周縁まで存在していても、あるいはさらに図１のように環状部材(30)が鋳型(30)の肉部と重なる部分まで存在していても鋳造上の不都合はない。環状部材は、少なくともガス溜まりの形成開始点を含む領域に配置されていれば良いので、環状部材の寸法および配置領域は、本体部の加工の手間や本体部と自己潤滑性部材との組み立ての手間等により適宜決定すれば良い。図１の注湯用ノズル(20)は段差部(24)の加工や環状部材(30)との組み立てが簡単である。

本発明において環状部材の材料はグラファイトに限定されず、自己潤滑性を有するものであれば良い。他の材料として、Ｃ（柔軟性黒鉛シート）、ＢＮ（ボロンナイトライド）等を挙示できる。前記柔軟性黒鉛シートとしてはＧｒａｆｏｉｌ社製のものを例示できる。これらはグラファイトと同様に熱伝導性の高い材料であるので、注湯通路(21)に続く内側領域（Ｌ１）には配置しないことが好ましい。

自己潤滑性を有する材料として例示したグラファイト（柔軟性黒鉛シートを含む）およびＢＮは、グラファイト構造を有し、アルミニウム等の溶湯と反応しない。また、自己潤滑性を有する材料は、溶湯との接触角が１１０〜１８０°であることが好ましく、熱伝導率は０．１５ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ・℃）〔６３Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕以上が好ましく、特に０．１５〜０．８ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ・℃）〔６３〜３３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕が好ましい。表１に、ＢＮおよびグラファイトの物性値の例を示す。表１に記載した接触角は、表面の粗さ（Ｒａ）が１μｍの試験材に８００℃のアルミニウム合金溶湯を接触させて測定したものである。また、反応性は、接触角測定後、試験材に付着したアルミニウム合金溶湯を拭き取り、拭き取れたものを反応性なしと評価した。

前記環状部材(30)への潤滑油の供給路は任意に設定することができ、図１に示すように鋳型(40)に供給する潤滑油を利用することもできる。また、環状部材(30)と鋳型(40)との間にスリットを設け、そのスリットを介して潤滑油を供給しても環状部材(30)と鋳型の両方に潤滑油を供給できる。また、図４に示すように、環状部材(30)に潤滑油の供給管(44)を接続してグラファイトから潤滑油を浸出させるようにしてもよい。図１のように鋳型(40)への供給管(43)と兼用した場合は供給装置を簡素化できる。環状部材(30)と鋳型(40)との間にスリットを介して潤滑油を供給するようにすれば、鋳型と注湯用ノズルの両方に潤滑油を供給できる上に、供給管が不要となるので供給装置をさらに簡素化できる。一方、図４のように、環状部材(30)に供給するようにすれば、鋳型(40)から独立した潤滑油の供給制御が可能であるので微量制御に有利である。

さらに、図５に示すように、注湯用ノズル(20)の注湯通路(21)に耐火材よりも緻密な組織を有するスリーブ(25)を装着することも好ましい。本体部(22)を構成する耐火物は、ケイ酸カルシウム、シリカとアルミナの混合物等の多孔質材が用いられることが多い。本体部(22)が多孔質耐火物で構成されていると、気化した潤滑油が鋳型側端面(23)から入り込み、内部を通って注湯通路(21)に浸み出すことがある。注湯通路(21)で溶湯（Ｍ）が潤滑油に接触すると炭化物が生成し、溶湯（Ｍ）の流動に伴って表層部に巻き込まれてそのまま凝固し、鋳塊品質を低下させる原因となる。注湯通路(21)に前記スリーブ(25)を装着することにより潤滑油の浸出を防ぎ、炭化物の生成量を抑制することができる。前記スリーブ(25)の材料は、耐火性で本体部(22)よりも緻密な組織を有することが必要であることから、窒化ケイ素等のセラミックを推奨できる。

前記スリーブ(25)の厚さは限定されないが、０．５〜３ｍｍの範囲が好ましい。０．５ｍｍ未満では十分な効果を得られず、また強度も弱く破損の危険性が高くなる。一方、３ｍｍを越えると鋳造開始時に抜熱され、流路での溶湯の流動性が低下するおそれがある。前記スリーブ(25)の好ましい厚さは１〜２ｍｍである。

さらに、本発明の連続鋳造装置においては、鋳型における潤滑性を高めるための手段を追加することも任意である。例えば、図６に示すように、鋳型(40)の成形孔(41)の周壁に自己潤滑性の高い材料、例えばグラファイトで形成したスリーブ(45)を装着することにより鋳塊の滑りを向上させたものである。

上述したように、注湯用ノズルの鋳型側端面に自己潤滑性を有する環状部材を配置して潤滑性を高めることで、注湯用ノズル端面上で薄い凝固殻が形成されていても固着を防止することができる。しかも、環状部材が自己潤滑性を有しているから潤滑油量も少なくすることができる。潤滑油の使用量を抑制することで、潤滑油に起因する炭化物の生成量も少なくなり、炭化物の巻き込み量も少なくなる。炭化物の生成量が増えると巻き込み深さも深くなって鋳塊品質が低下し、巻き込んだ炭化物を除去する場合には鋳塊表面から深くまで除去しなければならないので、炭化物の巻き込み量を減らすことで材料歩留まりを向上させることができる。従って、注湯用ノズル(20)の鋳型側端面(23)における潤滑性を高めることで、凝固し始めた溶湯の固着を防ぎ、ひいては品質の良い鋳塊を長時間安定して鋳造できる。

本発明の連続鋳造装置は、鋳型の成形孔の中心軸がほぼ水平となるように配置されて鋳塊がほぼ水平に進行する図示例の水平連続鋳造装置に限定されるものではなく、竪型連続鋳造装置等の他の鋳造装置に適用することもできる。但し、以下の理由により、本発明による効果は水平連続鋳造装置において顕著である。

水平連続鋳造においては、溶湯および鋳塊は重力により鋳型の下面側に押し付けられ、鋳型の注湯用ノズル付近では凝固殻が生成し、一部凝固が始まっていると考えられる。鋳塊が下面側に押し付けられることで冷却が早くなり、それに伴い下面側の凝固開始が速くなると考えられる。部分的に凝固開始が速くなると、注湯用ノズルの鋳型側端面に接触している部分で凝固殻が生成される可能性が高くなり、凝固殻を生成しつつある状態で引き抜かれると注湯用ノズルに固着する可能性も高くなる。このように、水平連続鋳造では、竪型連続鋳造よりも注湯用ノズルの鋳型側端面で凝固殻が生成される可能性が高く、固着のおそれも大きいため、注湯用ノズルの鋳型側端面における潤滑性を高めた本発明の連続鋳造装置を適用する意義が大きい。

本発明の連続鋳造装置は、任意の金属の鋳造に用いることができる。例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の連続鋳造に適用できる。特に固着しやすい金属の連続鋳造に用いる場合に顕著な効果を奏することができる。かかる固着しやすい金属として、Ｍｇ含有Ａｌ合金を例示できる。

水平連続装置において、溶湯受部と鋳型との間に配置する注湯用ノズルの条件を変えてアルミニウム合金の連続鋳造試験を行った。

各例の試験用合金として、Ｓｉ：０．６質量％、Ｆｅ：０．３質量％、Ｃｕ：０．３質量％、Ｍｎ：０．０５質量％、Ｍｇ：１．０質量％、Ｃｒ：０．２質量％およびＴｉ：０．０２質量％を含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金を用いた。また、鋳型(40)の成形孔(41)の直径（Ｄ１）は４２ｍｍ、注湯用ノズルの注湯通路(21)の直径（Ｄ２）は２０ｍｍである。また注湯用ノズル(20)の本体部(22)は多孔質のケイ酸カルシウムからなる。また、鋳造温度は７２０℃、鋳造速度は６００ｍｍ／ｍｉｎは共通である。

〔実施例１、２〕
図１、図２Ａ、図２Ｂに参照されるように、注湯用ノズル(20)の本体部(22)の鋳型側端面(23)に厚さ（Ｔ）３ｍｍのグラファイト製の環状部材(30)を、鋳型(40)の成形孔(41)の周縁からの張出量（Ａ）が３ｍｍまたは２．２ｍｍとなるように配置した。また、潤滑油給管(43)を鋳型(40)の成形孔(41)内に開口させ、鋳型(40)に供給する潤滑油を利用した。潤滑油は表２に示す量を供給した。

〔実施例３、４〕
図５に参照されるように、注湯用ノズル(20)の注湯通路(21)に厚さ１ｍｍの窒化ケイ素製スリーブ(25)を装着して気化した潤滑油が注湯通路(21)から漏出しないようにした。その他の構成は実施例１、２と同じである。

〔実施例５、６〕
図６に参照されるように、鋳型(40)の成形孔(41)の周壁にグラファイト製スリーブ(45)を焼嵌めし、鋳型(40)内における鋳塊（Ｓ）の滑りを促進した。その他の構成は実施例１、２と同じである。

〔比較例１〕
図７に示す水平連続鋳造装置(2)において、耐火物のみからなる注湯用ノズル(50)を用い、潤滑油供給管(43)を鋳型(40)の成形孔(41)内に開口させ、鋳型(40)に供給する潤滑油を利用した。

〔比較例２〕
比較例１の水平連続鋳造装置(2)に、鋳型(40)の成形孔(41)の周壁にグラファイト製スリーブ(45)を焼嵌めし（図６参照）、鋳型内における鋳塊の滑りを促進した。その他の構成は比較例１と同じである。

各例において、表２に示す量の潤滑油を供給しながら、鋳塊（Ｓ）にブレークアウトが発生するまで連続運転を行った。

製造した鋳塊（Ｓ）について、鋳肌品質について目視観察して評価するとともに、表層部における炭化物の巻込み深さを測定した。これらの評価結果を表２に示す。

表２より、各実施例は潤滑油の供給量を減量しても長時間の連続鋳造が可能であり、鋳肌に引きつりのないものであった。また、潤滑油の供給量を減量したことで炭化物の生成量が減少し、鋳塊の表層部への巻き込み深さも浅くなった。

本願は、２００７年１２月５日に出願された日本国特許出願の特願２００７−３１４５０４号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容はそのまま本願の一部を構成するものである。

ここに用いられた用語および表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではなく、ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、この発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。

本発明の連続鋳造装置によれば、注湯用ノズルの鋳型側端面の潤滑性が高められて溶湯の固着が防がれるため、特に長時間の安定した鋳造に利用できる。

Claims

溶湯受部と鋳型との間に挟まれて注湯用ノズルが配設された連続鋳造装置であって、
前記注湯用ノズルは、前記溶湯受部の出湯口と鋳型の成形孔に連通し、前記成形孔よりも直径の小さい注湯通路を有し耐火物からなる筒形の本体部を備え、この本体部の鋳型側端面において前記注湯通路を囲んで形成された環状段差部にグラファイトまたはＢＮからなり自己潤滑性を有する環状部材が嵌合され、前記鋳型側端面は本体部および環状部材によって連続する１つの平面を形成し、
かつ前記環状部材は、鋳型の成形孔と注湯用ノズルの鋳型側端面との隅部に形成され、潤滑油の気化またはエアー、あるいはこれらの混合物であるガス溜まりの形成開始点を含む領域に配置されることを特徴とする連続鋳造装置。
前記環状部材は、前記鋳型の成形孔に臨む部分の、少なくとも成形孔周縁側の外側領域に配置される請求項１に記載の連続鋳造装置。
前記環状部材の外直径が前記鋳型の成形孔の直径よりも小さく、前記鋳型の成形孔に臨む部分において、成形孔周縁に続く最外領域に本体部が露出している請求項１に記載の連続鋳造装置。
前記環状部材の内直径が前記注湯通路の直径よりも大きく、前記鋳型の成形孔に臨む部分において、前記注湯通路に続く内側領域に本体部が露出している請求項１に記載の連続鋳造装置。
前記環状部材の前記鋳型の成形孔周縁からの張出量が、成形孔の直径の２〜１０％である請求項４に記載の連続鋳造装置。
前記連続鋳造装置は、前記鋳型の成形孔の中心軸がほぼ水平となるように配置される水平連続鋳造装置である請求項１に記載の連続鋳造装置。
連続鋳造装置の溶湯受部と鋳型との間に挟まれて配設される注湯用ノズルであって、
前記溶湯受部の出湯口と鋳型の成形孔に連通し、前記成形孔よりも直径の小さい注湯通路を有し耐火物からなる筒形の本体部を備え、この本体部の鋳型側端面において前記注湯通路を囲んで形成された環状段差部にグラファイトまたはＢＮからなり自己潤滑性を有する環状部材が嵌合され、前記鋳型側端面は本体部および環状部材によって連続する１つの平面を形成し、
かつ前記環状部材は、鋳型の成形孔と注湯用ノズルの鋳型側端面との隅部に形成され、潤滑油の気化またはエアー、あるいはこれらの混合物であるガス溜まりの形成開始点を含む領域に配置されることを特徴とする注湯用ノズル。