JP5697193B2 - Nozzle for gas injection - Google Patents
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本発明は、溶融金属が通過するノズル内孔の表面からガスをノズル内孔内に吹き込む機能を備えたガス吹き込み用ノズルに関する。 The present invention relates to a gas blowing nozzle having a function of blowing gas into a nozzle inner hole from the surface of the nozzle inner hole through which molten metal passes.
取鍋やタンディッシュなどの溶鋼容器から溶鋼を次工程に移送するためのノズルは溶鋼が通過するノズル内孔を有するが、ノズル内孔の表面には溶鋼中から析出するアルミナ等が付着し、ノズル詰まりを生じるという問題がある。このノズル詰まりの防止策として、従来より、ノズル本体を通気性耐火物とし、そのノズル内孔の表面から窒素やアルゴンなどの不活性ガスをノズル内孔内に吹き込む機能を備えたガス吹き込み用ノズルが使用されている(例えば特許文献1)。 The nozzle for transferring the molten steel to the next process from the molten steel container such as a ladle or tundish has a nozzle inner hole through which the molten steel passes, but the surface of the nozzle inner hole adheres with alumina or the like precipitated from the molten steel, There is a problem that nozzle clogging occurs. As a measure to prevent this nozzle clogging, a gas blowing nozzle has been conventionally used which has a nozzle body made of a breathable refractory and has a function of blowing an inert gas such as nitrogen or argon from the surface of the nozzle inner hole into the nozzle inner hole. Is used (for example, Patent Document 1).
図3は、従来のガス吹き込み用ノズルを適用したタンディッシュの底部を示す断面図である。タンディッシュ1の底部に設けた羽口1aにガス吹き込み用ノズルとして上ノズル2が嵌め込まれ、上ノズル2の下面側に溶鋼の流量を制御するスライディングノズル装置3が設置されている。
FIG. 3 is a sectional view showing the bottom of a tundish to which a conventional gas blowing nozzle is applied. An
上ノズル2のノズル本体2aは通気性耐火物からなり、その中心に溶鋼が通過するノズル内孔2bを有する。ノズル本体2aの外周面は間隔を開けてメタルケース2cで囲まれており、ノズル本体2aの外周面とメタルケース2cの内周面、及びモルタルなどのシール材2eとの間の空間がガスプール2dになっている。ガスプール2bにはメタルケース2cを介してガス供給管4が接続されている。ガス供給管4から供給されたガスはガスプール2bに充満し、ノズル本体2aを通過してノズル内孔2bの表面からノズル内孔2b内に吹き込まれる。
The
このような上ノズル2(ガス吹き込み用ノズル)において、ガスプール2dには通常0.1〜0.2MPa程度の吹き込み背圧がかかっている。一方で、鋳造中、メタルケース2cは800℃以上の高温になり、その高温域で背圧を受けた場合、メタルケース2は容易に変形し、ガスがリークする。このガスリークによる背圧低下は、ガス吹き込み機能の低下あるいはガス吹き込みの均一性の低下を引き起こし、ガス吹き込み用ノズルが抱える課題の一つである。
In such an upper nozzle 2 (gas blowing nozzle), a blowing back pressure of about 0.1 to 0.2 MPa is normally applied to the
ガス吹き込み用ノズルにおいて、上述のメタルケースの変形に起因するガスリークを防止するには、ガスプールをメタルケースとノズル本体との間ではなく、ノズル本体の内部にスリット状に形成することが考えられる。 In order to prevent gas leakage due to the above-described deformation of the metal case in the gas blowing nozzle, it is conceivable that the gas pool is formed in a slit shape inside the nozzle body, not between the metal case and the nozzle body. .
しかし、ガス吹き込み用ノズルの製造方法として一般的な一軸成形法により、ガスプールとなるスリットを形成する場合、その高さ方向の長さの確保には限界がある。すなわち、一軸成形法ではガス吹き込み用ノズルの高さ方向に成形圧を作用させるので、高さ方向に長いスリットを形成することは困難である。スリットの高さ方向の長さが制限されると、ノズル内孔の高さ方向において全体から均一にガスを吹き込むという要求に対応できない。 However, when forming a slit to be a gas pool by a common uniaxial molding method as a method for manufacturing a gas blowing nozzle, there is a limit to securing the length in the height direction. That is, in the uniaxial molding method, a molding pressure is applied in the height direction of the gas blowing nozzle, so that it is difficult to form a long slit in the height direction. When the length in the height direction of the slit is limited, it is impossible to meet the requirement of blowing gas uniformly from the whole in the height direction of the nozzle inner hole.
なお、上記特許文献1の図1には、ノズル本体の内部に高さ方向に比較的長いスリット状のガスプールを形成した例が示されているが、これは特殊な製造方法を採用したものであり、また、この例によってもガスプールをノズル内孔の高さ方向全体にわたって形成することはできないので、ノズル内孔の高さ方向において全体から均一にガスを吹き込むという要求には十分に対応できない。また、特殊な製造方法を採用するため、コスト高になる。
Note that FIG. 1 of
本発明が解決しようとする課題は、ガスリークが生じにくく、しかもノズル内孔の高さ方向において全体から均一にガスを吹き込むことを可能とするガス吹き込み用ノズルを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a gas blowing nozzle that is less likely to cause gas leakage and that can blow gas uniformly from the whole in the height direction of the nozzle inner hole.
本発明は、溶融金属が通過するノズル内孔を有し、ノズル内孔の表面からガスを吹き込むガス吹き込み用ノズルにおいて、ノズル内孔を有する第1の通気性耐火物の外周側に第2の通気性耐火物を配置し、前記第1の通気性耐火物と前記第2の通気性耐火物とは直接接触しており、前記第2の通気性耐火物の外周側面にはメタルケースを配置し、前記第2の通気性耐火物の外周側面と前記メタルケースの間にはシール材が充填されており、前記第2の通気性耐火物にガス供給管を接続しており、前記第2の通気性耐火物の平均気孔径が第1の通気性耐火物の平均気孔径より大きいことを特徴とする。 The present invention has a nozzle inner hole through which molten metal passes, and in a gas blowing nozzle for blowing gas from the surface of the nozzle inner hole, a second is provided on the outer peripheral side of the first breathable refractory having the nozzle inner hole. A breathable refractory is disposed, the first breathable refractory and the second breathable refractory are in direct contact, and a metal case is disposed on the outer peripheral side surface of the second breathable refractory and, wherein between the second outer circumferential side surface and the metal case of the gas-permeable fireproof material and sealing material filled, connects the gas supply pipe to the second gas-permeable fireproof material, said second The average pore diameter of the breathable refractory is larger than the average pore diameter of the first breathable refractory.
ここで、「平均気孔径」とは、水銀ポロシメーターで測定した平均気孔径(平均細孔径)のことをいう。 Here, the “average pore diameter” means an average pore diameter (average pore diameter) measured with a mercury porosimeter.
本発明のガス吹き込み用ノズルでは、第1の通気性耐火物の外周側に配置された第2の通気性耐火物の平均気孔径が第1の通気性耐火物よりも大きく通気抵抗が小さいので、第2の通気性耐火物が第1の通気性耐火物にガスを供給するガスプールの作用を奏する。これにより、メタルケースと耐火物間にはモルタルを全体に充填することが可能となり(ガスプールを設ける必要がなくなる)、そうすることでメタルケースを変形させるガス吹き込み圧力がメタルケースに掛らなくなり、ガスリークは抑制される。 In the gas blowing nozzle according to the present invention, the average pore diameter of the second breathable refractory disposed on the outer peripheral side of the first breathable refractory is larger than that of the first breathable refractory, and the airflow resistance is small. The second breathable refractory works as a gas pool for supplying gas to the first breathable refractory. This makes it possible to fill the entire mortar between the metal case and the refractory (no need to provide a gas pool), so that the gas blowing pressure that deforms the metal case is not applied to the metal case. Gas leakage is suppressed.
また、ガスプールとなる第2の通気性耐火物を第1の通気性耐火物の外周側のほぼ全体に配置することで、第1の通気性耐火物に形成されたノズル内孔の高さ方向において全体から均一にガスを吹き込むことができるようになる。 In addition, by disposing the second breathable refractory serving as a gas pool almost entirely on the outer peripheral side of the first breathable refractory, the height of the nozzle bore formed in the first breathable refractory is increased. It becomes possible to blow gas uniformly from the whole in the direction.
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on examples shown in the drawings.
図1は、本発明のガス吹き込み用ノズルの一例を示す断面図である。図1に示すガス吹き込み用ノズル2は、図3に示した従来のガス吹き込み用ノズルと同様に、上ノズルとして、タンディッシュの底部に設けた羽口に嵌め込まれて使用される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a gas blowing nozzle according to the present invention. A
図1に示すガス吹き込み用ノズル2のノズル本体2aは、中心に溶鋼が通過するノズル内孔2bを有する第1の通気性耐火物2a−1と、第1の通気性耐火物2a−1の外周側に間隔を開けずに配置された第2の通気性耐火物2a−2とからなる。
The
第2の通気性耐火物2a−2の外周は、シール材2eを介してメタルケース2cで覆われている。すなわち、第2の通気性耐火物2a−2の外周面とメタルケース2cの内周面との間にはシール材2eが充填されており、ここにはガスプールは存在しない。一方、ガス供給管4は、メタルケース2d及びシール材2eを貫通し、第2の通気性耐火物2a−2に接続されており、後述するとおり、第2の通気性耐火物2a−2がガスプールの作用を奏する。
The outer periphery of the second breathable refractory 2a-2 is covered with a
本発明においては、第2の通気性耐火物2a−2にガスプールの作用をもたせるため、第2の通気性耐火物2a−2の平均気孔径は、第1の通気性耐火物2a−1の平均気孔径より大きくなるようにする。好ましくは、第1の通気性耐火物2a−1の平均気孔径は50μm未満、第2の通気性耐火物2a−2の平均気孔径は70μm以上である。第1の通気性耐火物2a−1の平均気孔径が50μm以上では、溶鋼中に吹き込まれるガスの気泡径が大きくなるため、ノズル全体からガスを吐出させようとした場合、ガス流量が多く必要となる。吹き込みガス流量が多くなると、鋳型内の湯面が沸き、操業が不安定になることがある。さらに、吹き込みガス流量に対する表面積が小さくなり、溶鋼中に懸濁する微細なアルミナ粒子をガス気泡で捕捉する機会が少なくなる。一方、第2の通気性耐火物2a−2の平均気孔径が70μm未満では、第1の通気性耐火物2a−1との通気抵抗の差が小さくなり、第2の通気性耐火物2a−2が、ガスを供給位置から全体に拡散させるガスプールとしての機能を十分に果たし得なくなる場合がある。さらに好ましくは、第1の通気性耐火物2a−1の平均気孔径は10μm以上50μm未満、第2の通気性耐火物2a−2の平均気孔径は70μm以上200μm以下である。 In the present invention, since the second breathable refractory 2a-2 has a gas pool action, the average pore diameter of the second breathable refractory 2a-2 is the first breathable refractory 2a-1. Larger than the average pore diameter. Preferably, the average pore diameter of the first breathable refractory 2a-1 is less than 50 μm, and the average pore diameter of the second breathable refractory 2a-2 is 70 μm or more. When the average pore diameter of the first breathable refractory 2a-1 is 50 μm or more, the bubble diameter of the gas blown into the molten steel becomes large, so a large gas flow rate is required when trying to discharge the gas from the entire nozzle. It becomes. When the flow rate of the blown gas increases, the molten metal surface in the mold may boil and the operation may become unstable. Furthermore, the surface area with respect to the flow rate of the blown gas is reduced, and the chance of capturing fine alumina particles suspended in the molten steel with gas bubbles is reduced. On the other hand, if the average pore diameter of the second breathable refractory 2a-2 is less than 70 μm, the difference in breathing resistance with the first breathable refractory 2a-1 becomes small, and the second breathable refractory 2a- 2 may not sufficiently function as a gas pool for diffusing the gas from the supply position to the whole. More preferably, the average pore diameter of the first breathable refractory 2a-1 is 10 μm or more and less than 50 μm, and the average pore diameter of the second breathable refractory 2a-2 is 70 μm or more and 200 μm or less.
上述のとおり、第2の通気性耐火物2a−2は第1の通気性耐火物2a−1よりも通気抵抗が小さいので、この第2の通気性耐火物2a−2にガス供給管4から直接ガスを供給することで、第2の通気性耐火物2a−2が従来のガスプールと同等の作用を奏する。すなわち、ガス供給管4から供給されたガスは、一旦、第2の通気性耐火物2a−2に充満し、その後第1の通気性耐火物2a−1に供給され、ノズル内孔2bの表面からノズル内孔2a内に吹き出す。
As described above, since the second breathable refractory 2a-2 has a smaller airflow resistance than the first breathable refractory 2a-1, the second breathable refractory 2a-2 is connected to the second breathable refractory 2a-2 from the
なお、本実施例では、図1に示すように第1の通気性耐火物2a−1の外周側に間隔を開けずに第2の通気性耐火物2a−2を配置することでノズル本体2aを形成するが、このようなノズル本体2aは、成形金型に円筒形の仕切り治具を装着し、粒度構成を調整した(出来上がりの平均気孔径を調整した)2種類の配合(混練物)を仕切り治具の内外に投入し仕切り治具を除去した後加圧することによって製造することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
第1及び第2の通気性耐火物の平均気孔径は、配合(混練物)の粒度構成を変更することにより調整することができる。すなわち、配合の粒度構成を粗くすれば出来上がりの平均気孔径は大きく、粒度構成を細かくすれば出来上がりの平均気孔径は小さくなる。第1及び第2の通気性耐火物の材質は、アルミナ、シリカ、ムライト、マグネシア、スピネルなどのうち一つ又は複数を主成分として、ジルコニア含有原料、クロミアなどを含む一般的に通気性耐火物として使用される材質であればよい。 The average pore diameter of the first and second breathable refractories can be adjusted by changing the particle size constitution of the blend (kneaded product). That is, if the particle size composition of the blend is coarsened, the average pore diameter is large, and if the particle size composition is fine, the average pore diameter is small. The first and second breathable refractories are generally breathable refractories containing one or more of alumina, silica, mullite, magnesia, spinel, etc. as a main component and containing zirconia-containing raw materials, chromia, etc. Any material can be used.
また、本実施例では、使用時に溶鋼と接触するためメタルケース2cで覆うことなく露出させているノズル本体2aの上端部は、第1の通気性耐火物2a−1で形成している。この部分を第2の通気性耐火物2a−2で形成すると、ガスがノズル本体2aの上端部から抜けてしまうからである。ただし、このノズル本体2aの上端部を除いて、第1の通気性耐火物2a−1の外周側全体にガスプールとなる第2の通気性耐火物2a−2が配置されているので、ノズル内孔2bの高さ方向において全体から均一にガスを吹き込むことができる。
Further, in this embodiment, the upper end portion of the
図2は、本発明のガス吹き込み用ノズルの他の例を示す断面図である。この実施例では第2の通気性耐火物2a−2がノズル本体2aの上端部に露出しないように、第1の通気性耐火物2a−1を厚くしている。これにより、ガスがノズル本体2aの上端部から抜けることを防止しつつ、ノズル内孔2bの高さ方向において全体から均一にガスを吹き込むことができる。
FIG. 2 is a sectional view showing another example of the gas blowing nozzle of the present invention. In this embodiment, the first breathable refractory 2a-1 is thickened so that the second breathable refractory 2a-2 is not exposed at the upper end of the
本発明のガス吹き込み用ノズルは、タンディッシュの底部に使用される上ノズルのほか、取鍋の底部に使用される上ノズル等としても利用可能である。 The gas blowing nozzle of the present invention can be used not only as an upper nozzle used at the bottom of a tundish but also as an upper nozzle used at the bottom of a ladle.
1 タンディッシュ
1a 羽口
2 ガス吹き込み用ノズル(上ノズル)
2a ノズル本体
2a−1 第1の通気性耐火物
2a−2 第2の通気性耐火物
2b ノズル内孔
2c メタルケース
2d ガスプール
2e シール材
3 スライディングノズル装置
4 ガス供給管
1
Claims (2)
ノズル内孔を有する第1の通気性耐火物の外周側に第2の通気性耐火物を配置し、
前記第1の通気性耐火物と前記第2の通気性耐火物とは直接接触しており、
前記第2の通気性耐火物の外周側面にはメタルケースを配置し、前記第2の通気性耐火物の外周側面と前記メタルケースの間にはシール材が充填されており、
前記第2の通気性耐火物にガス供給管を接続しており、
前記第2の通気性耐火物の平均気孔径が第1の通気性耐火物の平均気孔径より大きいことを特徴とするガス吹き込み用ノズル。 In the nozzle for gas blowing, which has a nozzle inner hole through which the molten metal passes, and blows gas from the surface of the nozzle inner hole,
Disposing a second breathable refractory on the outer peripheral side of the first breathable refractory having a nozzle inner hole;
The first breathable refractory and the second breathable refractory are in direct contact;
A metal case is disposed on the outer peripheral side surface of the second breathable refractory, and a sealant is filled between the outer peripheral side surface of the second breathable refractory and the metal case,
A gas supply pipe is connected to the second breathable refractory;
A gas blowing nozzle, wherein an average pore diameter of the second breathable refractory is larger than an average pore diameter of the first breathable refractory.
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