JP6117579B2 - 浸漬ノズル - Google Patents
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Description
本発明は、鋼の連続鋳造においてタンデッシュから鋳型に溶鋼を注入するために使用される浸漬ノズルに関する。
鋼の連続鋳造操業においては、鋳片の品質を確保すると共に安全かつ円滑な操業を維持するため、鋳型内の溶鋼流動の適正化し、偏流を防止すると共に鋳型内における溶鋼面流動を確保することが重要である。特に、鋳型短辺近くでの上昇流及び鋳型全体の溶鋼表面付近に必要な溶鋼流（反転流）を安定的に形成させることが重要である。
従来、鋳型内の溶鋼流動の適正化を図るための浸漬ノズルとして、特許文献１の浸漬ノズルが知られている。この特許文献１の浸漬ノズルは、長辺が２０００ｍｍ以上かつ短辺が１５０ｍｍ以下の鋳型に、通鋼量が１．８〜４．５
ｔ／ｍｉｎ以下の溶鋼を注入するために使用されるもので、その吐出孔の内壁面によって形成される導出部の長さを４５ｍｍ以上とすることで、吐出孔から流出する時点の溶鋼流をできるだけ拡散させず直線的に形成させ、これによって鋳型短辺近くでの上昇流及び鋳型全体の溶鋼表面付近に必要な溶鋼流を安定的に形成させようとするものである。
ｔ／ｍｉｎ以下の溶鋼を注入するために使用されるもので、その吐出孔の内壁面によって形成される導出部の長さを４５ｍｍ以上とすることで、吐出孔から流出する時点の溶鋼流をできるだけ拡散させず直線的に形成させ、これによって鋳型短辺近くでの上昇流及び鋳型全体の溶鋼表面付近に必要な溶鋼流を安定的に形成させようとするものである。
しかしながら、本発明者らが特許文献１の浸漬ノズルを使用して、不活性ガスが吹き込まれている溶鋼を通鋼量が０．５〜０．８ｔ／ｍｉｎという低鋳造速度にて、長辺が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの鋳型に注入する試験を行ったところ、特許文献１の教えに反し、鋳型短辺近くでの上昇流及び鋳型全体の溶鋼表面付近に必要な溶鋼流を安定的に形成させることができないことが判明した。
本発明が解決しようとする課題は、不活性ガスが吹き込まれている溶鋼を低鋳造速度で注入する際に、鋳型短辺近くでの上昇流及び鋳型全体の溶鋼表面付近に必要な溶鋼流を安定的に形成させることができる浸漬ノズルを提供することにある。ひいては、鋳片品質を改善することを目的とする。
本発明の一観点によれば、溶鋼の吐出孔を鋳型長辺に平行な方向の左右対称に２ヶ所有し、溶鋼吐出方向に直角な吐出孔断面の単位面積当たりの溶鋼吐出速度が１２．７ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）〜２０．４ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）、通鋼量が０．５〜０．８ｔ／ｍｉｎであり、１〜３ＮＬ／ｍｉｎの流量で不活性ガスが吹き込まれている溶鋼を、長辺が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍ、短辺が１８０〜２２０ｍｍの鋳型へ注入する鋼の連続鋳造用の浸漬ノズルであって、前記吐出孔の内壁面が溶鋼吐出方向に平行であり、かつこの内壁面によって形成される導出部の長さが２５ｍｍ〜４５ｍｍであり、溶鋼吐出角度が下向きに０°〜１５°である浸漬ノズルが提供される。
本発明によれば、浸漬ノズルの吐出孔を上記のように構成したことで、不活性ガスが吹き込まれている溶鋼を低鋳造速度で注入する際に、鋳型短辺近くでの上昇流及び鋳型全体の溶鋼表面付近に必要な溶鋼流を安定的に形成させることができる。
図１は、本発明の一実施形態による浸漬ノズルの使用状態を示す断面図である。浸漬ノズル１０は上端に設けられた溶鋼の導入部１１から溶鋼が下方に通過する上下縦方向にパイプ状の直胴部１２と、この直胴部１２の下部に設けられ、溶鋼を直胴部１２の側面から横方向に吐出する左右対称となる一対の吐出孔１３とを有する。溶鋼は吐出孔１３から鋳型短辺２１に向けて鋳型長辺に平行な方向に吐出される。すなわち、吐出孔１３は鋳型長辺に平行な方向の左右対称に２ヶ所設けられている。
吐出孔１３の内壁面の形状は溶鋼吐出方向Ｓ（吐出孔１３の中心軸の長手方向）に平行な直線状であり、この内壁面によって導出部が形成されている。本発明では、この導出部の長さＬを２５ｍｍ〜４５ｍｍとする。この導出部の長さはいずれの位置でも２５ｍｍ〜４５ｍｍであることが必要である。
また本発明では、溶鋼吐出角度θは下向きに０°〜１５°とする。すなわち、吐出孔１３の中心軸が水平となす角度θが、下向きで０°〜１５°である。
浸漬ノズル１０の上方には不活性ガスを吹き込む上ノズル３０が配置されており、この上ノズル３０から不活性ガスが１〜３ＮＬ／ｍｉｎの流量で溶鋼内に吹き込まれる。本発明の浸漬ノズル１０は、この不活性ガスが吹き込まれている溶鋼を長辺が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの鋳型２０へ注入し、このとき溶鋼吐出方向Ｓに直角な吐出孔断面の単位面積当たりの溶鋼吐出速度は１２．７ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）〜２０．４ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）とする。なお、鋳型短辺の長さは技術常識の範囲内で決定され、例えば１８０ｍｍ〜２２０ｍｍの範囲内である。
以下、本発明の浸漬ノズルの効果を検証するために行った水モデル実験の結果を示す。
水モデル実験において想定した実操業の諸条件は次のとおりである。
鋳型サイズ；１５００ｍｍ×２００ｍｍ
スループット；０．５、０．８ ｔｏｎ／ｍｉｎ
鋳型サイズ；１５００ｍｍ×２００ｍｍ
スループット；０．５、０．８ ｔｏｎ／ｍｉｎ
上記実操業の諸条件に対応して設定した水モデル実験の諸条件は次のとおりである。
鋳型サイズ；１５００ｍｍ×２００ｍｍ
スループット；６９、１１１ Ｌ／ｍｉｎ
鋳型サイズ；１５００ｍｍ×２００ｍｍ
スループット；６９、１１１ Ｌ／ｍｉｎ
なお、以下の各実験例における溶鋼吐出速度１２．７ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）及び２０．４ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）は通鋼量に換算するとそれぞれ０．５ｔ／ｍｉｎ及び０．８ｔ／ｍｉｎに相当する。また、不活性ガスの吹き込み量は２ＮＬ／ｍｉｎとし、鋳型短辺の長さは２００ｍｍとした。本発明者らは、不活性ガスの吹き込み量及び鋳型短辺の長さについては、それぞれ１〜３ＮＬ／ｍｉｎ及び１８０ｍｍ〜２２０ｍｍの範囲内では溶鋼流動に差がないことを確認している。
［実験例１］
実験例１は吐出孔の導出部の長さＬを変化させた実験例である。その結果を表１に示す。なお、表１において溶鋼吐出角度θは、水平に対して下向きをマイナス、上向きをプラスとして表示している。後述する各表においても同様である。
実験例１は吐出孔の導出部の長さＬを変化させた実験例である。その結果を表１に示す。なお、表１において溶鋼吐出角度θは、水平に対して下向きをマイナス、上向きをプラスとして表示している。後述する各表においても同様である。
合否判定は、反転流速が５（ｍ／ｓ）以上であるか否かにより行った。この反転流速とは、図２に示すように鋳型内の溶鋼表面付近に生じる反転流の流速のことで、本発明者らはこの反転流速が５（ｍ／ｓ）以上であると実操業において適正な溶鋼流動が得られることを確認している。この図２は鋳型内の溶鋼流動の適正例を示すイメージ図である。一方、図３は鋳型内の溶鋼流動の不適正例を示すイメージ図である。図３では反転流が得られていない。なお、表１において反転流速は図２に示す方向をプラスとし、その反対方向をマイナスとして表示している。後述する各表においても同様である。
表１より、吐出孔の導出部の長さＬが２５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲で適正な溶鋼流動が得られることがわかる。この導出部の長さＬの適正範囲は、上記特許文献１の教えに反するもので当業者の予想に反する結果である。
［実験例２］
実験例２は表１の各実施例について本発明の範囲内で溶鋼吐出速度及び鋳型長辺の長さを変化させた実験例である。その結果を表２に示す。
実験例２は表１の各実施例について本発明の範囲内で溶鋼吐出速度及び鋳型長辺の長さを変化させた実験例である。その結果を表２に示す。
表２に示すように、いずれの実施例でも適正な溶鋼流動が得られることがわかる。
［実験例３］
実験例３は溶鋼吐出角度θを変化させた実験例である。その結果を表３に示す。
実験例３は溶鋼吐出角度θを変化させた実験例である。その結果を表３に示す。
表３より、溶鋼吐出角度θが下向きに０°〜１５°の範囲で適正な溶鋼流動が得られることがわかる。
［実験例４］
実験例４は本発明の範囲内で、吐出孔の導出部の長さＬ、溶鋼吐出角度θ、溶鋼吐出速度及び鋳型長辺の長さを変化させた実験例である。その結果を表４及び表５に示す。
実験例４は本発明の範囲内で、吐出孔の導出部の長さＬ、溶鋼吐出角度θ、溶鋼吐出速度及び鋳型長辺の長さを変化させた実験例である。その結果を表４及び表５に示す。
表４及び表５に示すように、いずれの実施例でも適正な溶鋼流動が得られることがわかる。
以上より、溶鋼吐出速度が１２．７ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）〜２０．４ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であり、１〜３ＮＬ／ｍｉｎの流量で不活性ガスが吹き込まれている溶鋼を、長辺が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの鋳型へ注入する場合、浸漬ノズルの吐出孔の導出部の長さＬを２５ｍｍ〜４５ｍｍ、かつ溶鋼吐出角度を下向きに０°〜１５°とすることで、適正な溶鋼流動が得られることがわかる。
実施例として上記表１の実施例３の形状による浸漬ノズル、及び比較例として上記表１の比較例１の形状において溶鋼吐出角度θを上向き５°に変更した浸漬ノズルをそれぞれ実操業に供した。この実操業における鋳型サイズは長辺１５００ｍｍ、短辺２００ｍｍであり、不活性ガスの吹き込み量は２ＮＬ／ｍｉｎとし、溶鋼吐出速度は１２．７ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）及び２０．４ｋｇ１２．７ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）の２パターンとした。
実操業の結果、実施例では比較例に比べ、鋳型内の溶鋼流動形態を要因とする鋳片の品質不良発生率が約５０％減少し、本発明により適正な溶鋼流動が顕著に得られること、及び、この鋳型内溶鋼流動の改善により顕著に鋳片品質を改善することができることが確認された。
１０ 浸漬ノズル
１１ 導入部
１２ 直胴部
１３ 吐出孔
２０ 鋳型
２１ 鋳型短辺
３０ 上ノズル
１１ 導入部
１２ 直胴部
１３ 吐出孔
２０ 鋳型
２１ 鋳型短辺
３０ 上ノズル
Claims (1)
- 溶鋼の吐出孔を鋳型長辺に平行な方向の左右対称に２ヶ所有し、溶鋼吐出方向に直角な吐出孔断面の単位面積当たりの溶鋼吐出速度が１２．７ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）〜２０．４ｋｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）、通鋼量が０．５〜０．８ｔ／ｍｉｎであり、１〜３ＮＬ／ｍｉｎの流量で不活性ガスが吹き込まれている溶鋼を、長辺が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍ、短辺が１８０〜２２０ｍｍの鋳型へ注入する鋼の連続鋳造用の浸漬ノズルであって、
前記吐出孔の内壁面が溶鋼吐出方向に平行であり、かつこの内壁面によって形成される導出部の長さが２５ｍｍ〜４５ｍｍであり、
溶鋼吐出角度が下向きに０°〜１５°である浸漬ノズル。
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| JP2013056898A JP6117579B2 (ja) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | 浸漬ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013056898A JP6117579B2 (ja) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | 浸漬ノズル |
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| JP2014180688A JP2014180688A (ja) | 2014-09-29 |
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