JP5755259B2 - 連続鋳造用ロングノズル - Google Patents
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Description
本発明は、溶鋼を取鍋からタンディッシュに注入する際に、取鍋底部に配設される流量制御用スライデングノズルのコレクターノズルから流出する溶鋼を、大気による酸化防止をしながらタンディッシュに注入するために使用される連続鋳造用ロングノズルに関する。
溶融金属、特に鋼の連続鋳造においては、取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入に際して溶鋼流の流量制御を行うため、取鍋の底部に取り付けられるスライディングゲートが使用される。図４に取鍋５０の底部に取り付けられたスライディングゲート６０を示す。
このスライディングゲート６０の下側にはいわゆるコレクターノズル７０が配設されており、このコレクターノズル７０からタンディッシュ（図示しない）への溶鋼注入に際して、ロングノズルは、大気による溶鋼の酸化を防止し、溶鋼のスプラッシュ飛散を防止するなどの目的で用いられる。
そして、取鍋５０からタンディッシュへの溶鋼注入時には、溶鋼がロングノズル内孔を急速に流れ落ちるため、この溶鋼の動圧により、内孔内の圧力が外部の大気圧に対して負圧となる現象が生じる。この圧力差によりロングノズルとコレクターノズルとの嵌合部からロングノズル内孔へ大気が吸引される。吸引された空気によりロングノズル内孔内を流下している溶鋼が酸化され、その結果として鋳造された鋼の清浄度等の品質並びに歩留の著しい低下を招くと共に、ロングノズル内孔面の溶損が大きくなるという問題があった。
上記問題に対して、嵌合部からの大気吸引による溶鋼の酸化を防止する方法として、この嵌合部周辺にアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスを吹き込む方法が行われている。
図５は、本願発明者らが実開平１−１００６５６号公報において開示した従来技術の一例を示した図である。この図に示すように、従来は、頭部がメタルケース４１に被覆されたロングノズル２０の上端開口からコレクターノズル７０が挿入嵌合され装着された状態で、不活性ガス吹込口４２から、ガスプール４０およびロングノズル２０を構成する耐火物の上端に放射状に設けられた溝４３を介して不活性ガスが吹き込まれ、嵌合部３０の上部の大気が不活性ガスに置換されることで、嵌合部３０からの大気の吸い込みを制御しガスシールを形成していた。
しかし、ロングノズル２０を構成する耐火物の上端に放射状に設けられた溝４３からのみでは十分なガスシールが得られないという問題があった。
そこで、本発明の課題は、ロングノズルとコレクターノズルとの嵌合部の上部に十分なガスシールを形成でき、嵌合部からの大気吸引による溶鋼の酸化を防止すると共にロングノズル内孔面の溶損を軽減できる連続鋳造用ロングノズルを提供することにある。
上記課題を解決するものは、取鍋の底部に取り付けられたスライディングゲートのコレクターノズルに嵌合される連続鋳造用ロングノズルであって、前記コレクターノズルからの溶湯を下方に流通させるノズル内孔を有した耐火物製ノズル本体と、該耐火物製ノズル本体の頭部を被覆したメタルケースと、該メタルケースの側壁に設けられたガス導入口から前記コレクターノズルと前記耐火物製ノズル本体との嵌合部の上部環状空間に不活性ガスを吹き出す第１ガス流路および第２ガス流路とを有し、前記第１ガス流路は、前記ガス導入口に連通し前記メタルケースと前記耐火物製ノズル本体の頭部側壁との間に設けられたガスプールと、該ガスプールに連通すると共に前記メタルケースと前記耐火物製ノズル本体の頭部上面との間に放射状に配された複数の溝とから構成され、前記第２ガス流路は、前記耐火物製ノズル本体の頭部内に放射状に複数設けられ前記ガスプールと前記嵌合部の上部環状空間とを連通させる貫通孔から構成され、前記溝または／および前記貫通孔は、平面視でガス導入口が設けられた側とガス導入口が設けられていない側とに二分して視た場合、前記ガス導入口が設けられた側より、前記ガス導入口が設けられていない側の方が多く形成され、さらに、前記溝および前記貫通孔は、平面視で前記ガス導入口が設けられた位置に配置されていないことを特徴とする連続鋳造用ロングノズルである。
前記溝および前記貫通孔の総断面積は、前記ガス導入口の断面積に比して小さいことが好ましい。
請求項１に記載した連続鋳造用ロングノズルによれば、ロングノズルとコレクターノズルとの嵌合部の上部に十分なガスシールを形成することができ、嵌合部からの大気吸引による溶鋼の酸化を防止すると共にロングノズル内孔面の溶損を軽減できる。また、耐火物製ノズル本体の頭部の全周からより均一なガスシールを確保できる。さらに、ガス導入口側からの不活性ガスの偏流を防止することができる。
請求項２に記載した連続鋳造用ロングノズルによれば、上記請求項１の効果に加え、背圧を確保して溝および貫通孔の先端ガス吹き部から不活性ガスを確実に流入させることができる。
請求項２に記載した連続鋳造用ロングノズルによれば、上記請求項１の効果に加え、背圧を確保して溝および貫通孔の先端ガス吹き部から不活性ガスを確実に流入させることができる。
本発明では、ガス導入口６に連通しメタルケース５と耐火物製ノズル本体３の頭部４側壁との間に設けられたガスプール１０と、ガスプール１０に連通すると共にメタルケース５と耐火物製ノズル本体３の頭部４上面との間に設けられた溝１１とから構成された第１ガス流路に加え、耐火物製ノズル本体３の頭部４内に設けられガスプール１０と嵌合部７の上部近傍付近とを連通させる貫通孔１２とから構成された第２ガス流路を設けたことで、ガスシールが最も必要な部位である、ロングノズルとコレクターノズルとの嵌合部の上部に不活性ガスを直にかつ集中的に流入させるため、十分なガスシールを形成することができ、嵌合部からの大気吸引による溶鋼の酸化を防止すると共にロングノズル内孔面の溶損を軽減できる連続鋳造用ロングノズル１を実現した。
本発明の連続鋳造用ロングノズルを図１ないし図３に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の連続鋳造用ロングノズル１は、図１に示すように、取鍋の底部に取り付けられたスライディングゲートのコレクターノズル７０に嵌合される連続鋳造用ロングノズルであって、コレクターノズル７０からの溶湯を下方に流通させるノズル内孔２を有した耐火物製ノズル本体３と、耐火物製ノズル本体３の頭部４を被覆したメタルケース５と、メタルケース５の側壁に設けられたガス導入口６からコレクターノズル７０と耐火物製ノズル本体３との嵌合部７近傍に不活性ガスを吹き出す第１ガス流路および第２ガス流路とを有し、第１ガス流路は、ガス導入口６に連通しメタルケース５と耐火物製ノズル本体３の頭部４側壁との間に設けられたガスプール１０と、ガスプール１０に連通すると共にメタルケース５と耐火物製ノズル本体３の頭部４上面との間に設けられた溝１１とから構成され、第２ガス流路は、耐火物製ノズル本体３の頭部４内に設けられガスプール１０と嵌合部７の上部近傍付近とを連通させる貫通孔１２とから構成されている。以下、各構成について順次詳述する。
この実施例の連続鋳造用ロングノズル１は、図１に示すように、取鍋の底部に取り付けられたスライディングゲートのコレクターノズル７０に嵌合される連続鋳造用ロングノズルであって、コレクターノズル７０からの溶湯を下方に流通させるノズル内孔２を有した耐火物製ノズル本体３と、耐火物製ノズル本体３の頭部４を被覆したメタルケース５と、メタルケース５の側壁に設けられたガス導入口６からコレクターノズル７０と耐火物製ノズル本体３との嵌合部７近傍に不活性ガスを吹き出す第１ガス流路および第２ガス流路とを有し、第１ガス流路は、ガス導入口６に連通しメタルケース５と耐火物製ノズル本体３の頭部４側壁との間に設けられたガスプール１０と、ガスプール１０に連通すると共にメタルケース５と耐火物製ノズル本体３の頭部４上面との間に設けられた溝１１とから構成され、第２ガス流路は、耐火物製ノズル本体３の頭部４内に設けられガスプール１０と嵌合部７の上部近傍付近とを連通させる貫通孔１２とから構成されている。以下、各構成について順次詳述する。
耐火物製ノズル本体３は、黒鉛等や有機樹脂等の炭素含有原料と様々な酸化物を組み合わせて形成した耐火物により構成されており、略円筒体で、その上部には上方に向かって拡径した頭部４が設けられている。耐火物製ノズル本体３の中心部には、溶鋼が流れるノズル内孔２がノズル本体３の上端開口から下端まで貫通して形成されている。
連続鋳造用ロングノズル１は、図３に示すように、取鍋の底部に取り付けられたスライディングゲートのコレクターノズル７０に嵌合される。具体的には、連続鋳造用ロングノズル１は頭部４内のソケット状の嵌合部７でコレクターノズル７０と接合される。
耐火物製ノズル本体３の頭部４付近は、メタルケース（鉄皮）５にて被覆されており、メタルケース５の側壁に設けられたガス導入口６からコレクターノズル７０と耐火物製ノズル本体３との嵌合部７近傍に不活性ガスを吹き出す第１ガス流路および第２ガス流路が耐火物製ノズル本体３の頭部４付近に形成されている。
第１ガス流路は、図１に示すように、ガス導入口６に連通しメタルケース５と耐火物製ノズル本体３の頭部４側壁との間に設けられたガスプール１０と、ガスプール１０に連通すると共にメタルケース５と耐火物製ノズル本体３の頭部４上面との間に設けられた溝１１とから構成されている。
図２は耐火物製ノズル本体３の頭部４の上方に存在するメタルケース（鉄皮）５を省略した平面概略図であるが、ガスプール１０は、耐火物製ノズル本体３の頭部４の外方に環状に設けられており、ガス導入口６から導入される不活性ガスがガスプール１０を介して耐火物製ノズル本体３の頭部４の全周に行き渡るように構成されている。
溝１１は、耐火物製ノズル本体３の頭部４の上面に放射状に配された複数の溝からなる。これにより、耐火物製ノズル本体３の頭部４の全周から不活性ガスを流入させることができる。なお、この実施例の溝１１は、頭部４の上面に等角度離間して配されているが、これに限定されるものではなく、溝は平面視でガス導入口が設けられた側とガス導入口が設けられていない側とに二分して視た場合、ガス導入口が設けられた側より、ガス導入口が設けられていない側の方が多く形成されていることが好ましい。これにより、耐火物製ノズル本体の頭部の全周からより均一なガスシールが確保できる。
また、溝１１は、平面視でガス導入口６が設けられた位置に配置されていない。これにより、ガス導入口６側からの不活性ガスの偏流を防止することができるように構成されている。
そして、不活性ガスをガス導入口６から導入すると、ガスプール１０および溝１１を経由して耐火物製ノズル本体３の頭部４の上方から嵌合部７に流入するように構成されている。なお、不活性ガスとしては窒素ガス、Ａｒガス等が望ましく、鋼の窒素量が問題となる場合にはＡｒガスが望ましい。
さらに、本発明の連続鋳造用ロングノズルは、上記第１ガス流路に加え、耐火物製ノズル本体３の頭部４内に設けられガスプール１０と嵌合部７の上部近傍付近とを連通させる貫通孔１２とから構成された第２ガス流路を設けたことで、ガスシールが最も必要な部位である、ロングノズルとコレクターノズルとの嵌合部の上部に直にかつ集中的に不活性ガスが流入されるため、十分なガスシールを形成することができ、嵌合部からの大気吸引による溶鋼の酸化を防止すると共にロングノズル内孔面の溶損を軽減できるように構成されている。
貫通孔１２は、図３に示すように、基端側開口がガスプール１０と連通し、先端側開口が嵌合部７の上部近傍付近に位置するように略水平方向に沿って設けられている。なお、この実施例では、貫通孔１２は略水平方向同一レベルに設けられているが、若干異なるレベルに（上下に千鳥状に）点在して設けられたものも本発明の範疇に包含される。
貫通孔１２は、図２に示すように、複数の貫通孔から構成されており、耐火物製ノズル本体３の頭部４内において放射状に配されている。これにより、耐火物製ノズル本体３の頭部４の全周から不活性ガスを嵌合部７の上部近傍付近に流入させることができるように構成されている。
貫通孔１２は、平面視でガス導入口６が設けられた側とガス導入口６が設けられていない側とに二分して視た場合、ガス導入口６が設けられた側より、ガス導入口６が設けられていない側の方が多く形成されている。この実施例では、図２に示すように、ガス導入口６が設けられた側には４本の貫通孔１２が設けられており、ガス導入口６が設けられていない側には７本の貫通孔１２が設けられている。これにより、全周からより均一なガスシールが確保できるように構成されている。
また、貫通孔１２は、平面視でガス導入口６が設けられた位置に配置されていない。これにより、ガス導入口６側からの不活性ガスの偏流を防止することができるように構成されている。
さらに、溝１１および貫通孔１２の総断面積は、ガス導入口６の断面積に比して小さくなるように形成されている。これにより、背圧を確保して溝１１および貫通孔１２の先端ガス吹き部から不活性ガスを確実に流入させることができる。
図５に示した従来のロングノズル２０（耐火物の上端に放射状に設けられた溝４３のみを介して不活性ガスが吹き込まれるもの）と本発明のロングノズル１（溝１１に加え貫通孔１２を介して不活性ガスが吹き込まれるもの）との廃却要因を調査し対比したところ、従来のロングノズル２０は内孔面の溶損が要因で廃却されたものが全体の１２％であるのに対して、本発明のロングノズル１は２％と内孔面の溶損が要因で廃却されるものが減少した。
以上のように、本発明の連続鋳造用ロングノズルでは、第１ガス流路に加え、耐火物製ノズル本体３の頭部４内に設けられガスプール１０と嵌合部７の上部近傍付近とを連通させる貫通孔１２とから構成された第２ガス流路を設けたことで、ガスシールが最も必要な部位である、ロングノズルとコレクターノズルとの嵌合部の上部に不活性ガスが直にかつ集中的に流入するため、十分なガスシールを形成することができ、嵌合部からの大気吸引による溶鋼の酸化を防止すると共にロングノズル内孔面の溶損を軽減できる。
１ 連続鋳造用ロングノズル
２ ノズル内孔
３ 耐火物製ノズル本体
４ 耐火物製ノズル本体の頭部
５ メタルケース
６ ガス導入口
７ 嵌合部
１０ ガスプール
１１ 溝
１２ 貫通孔
７０ コレクターノズル
２ ノズル内孔
３ 耐火物製ノズル本体
４ 耐火物製ノズル本体の頭部
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６ ガス導入口
７ 嵌合部
１０ ガスプール
１１ 溝
１２ 貫通孔
７０ コレクターノズル
Claims (2)
- 取鍋の底部に取り付けられたスライディングゲートのコレクターノズルに嵌合される連続鋳造用ロングノズルであって、
前記コレクターノズルからの溶湯を下方に流通させるノズル内孔を有した耐火物製ノズル本体と、
該耐火物製ノズル本体の頭部を被覆したメタルケースと、
該メタルケースの側壁に設けられたガス導入口から前記コレクターノズルと前記耐火物製ノズル本体との嵌合部の上部環状空間に不活性ガスを吹き出す第１ガス流路および第２ガス流路とを有し、
前記第１ガス流路は、前記ガス導入口に連通し前記メタルケースと前記耐火物製ノズル本体の頭部側壁との間に設けられたガスプールと、該ガスプールに連通すると共に前記メタルケースと前記耐火物製ノズル本体の頭部上面との間に放射状に配された複数の溝とから構成され、
前記第２ガス流路は、前記耐火物製ノズル本体の頭部内に放射状に複数設けられ前記ガスプールと前記嵌合部の上部環状空間とを連通させる貫通孔から構成され、
前記溝または／および前記貫通孔は、平面視でガス導入口が設けられた側とガス導入口が設けられていない側とに二分して視た場合、前記ガス導入口が設けられた側より、前記ガス導入口が設けられていない側の方が多く形成され、
さらに、前記溝および前記貫通孔は、平面視で前記ガス導入口が設けられた位置に配置されていないことを特徴とする連続鋳造用ロングノズル。 - 前記溝および前記貫通孔の総断面積は、前記ガス導入口の断面積に比して小さい請求項１に記載の連続鋳造用ロングノズル。
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