JP6666908B2 - 高質量流量を分布させるための薄スラブ用ノズル - Google Patents
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Description
以下が主に要求される。
a)モールドに極めて大きい質量流量で金属溶湯を供給することの実現性。
b)アウトレットポートでの流速の適切な分布。
c)流れパターンが安定しかつ制御されている状態での、モールド内での流れの再循環(同じタイプの流れの再循環)。
d)溶湯の優れた安定性の必要性、および「メニスカス」と呼ばれる溶融モールド粉末界面の必要性。
本発明は、薄スラブ用モールド内への金属溶湯の流れの優れた制御を提供し、薄スラブを、所望の寸法(たとえば<10mm)の薄いストリップを製造する熱間圧延ステージに直接送ることができる薄スラブ用ノズルを提案する。この利点および他の利点を以下に説明する。
薄スラブ用ノズルの上流側端部に位置しており、長手方向軸線X1に平行に向いているインレットオリフィスを備えるインレット部から、
薄スラブ用ノズルの下流側端部に位置しており、第1および第2のアウトレットポートオリフィスを備えるアウトレット拡散部まで、長手方向軸線X1に沿って延びており、
アウトレット拡散部は、第2の横方向軸線X3に沿って測定した幅を有し、その幅は、第1の横方向軸線X2に沿って測定したアウトレット拡散部の厚さよりも少なくとも3倍大きい。
接続部が、インレット部とアウトレット拡散部とを接続しており、薄スラブ用ノズルは、 ボア壁によって画定され、インレットオリフィスで開き、デバイダの上流側端部で閉じるまで長手方向軸線X1に沿ってインレットオリフィスから延びる中央ボアをさらに備えており、中央ボアは、
インレットオリフィスを備えており、高さHaにわたって延びている上流ボア部と、
収斂ボア部であって、上流ボア部に隣接して上流側境界を形成しており、収斂ボア部は、高さHeであり、薄スラブ用ノズルの接続部に位置している、収斂ボア部と、
収斂ボア部に隣接しており、薄スラブ用ノズルの拡散部に位置しており、デバイダの上流側端部の高さで終端している高さHfの薄ボア部と、
デバイダによって分離され、第2の対称平面Π2に平行に延在する第1および第2のフロントポートであって、第1および第2のフロントポートは、収斂ボア部の2つの対向する壁上で少なくとも部分的に開いている第1および第2のポートインレットから、第1および第2のアウトレットポートオリフィスまで延在しており、第1および第2のフロントポートは、第1の横方向軸線X2に沿って測定される幅W51を有し、幅W51は、第1の横方向軸線X2に沿って測定される上流ボア部の幅D2(X1)よりも常に小さい、第1および第2のフロントポートと
を備える。
薄スラブ用ノズルは、第1の対称平面Π1に沿う薄スラブ用ノズルの断面において、中央ボアの壁の形状が、
上流ボア部の高さHaの少なくとも90%にわたるボア壁の任意の点での曲率半径ρa1が、無限大に近く、
収斂ボア部のボア壁の任意の点での曲率半径が有限であり、
収斂部の高さHeに対する薄ボア部の高さHfの比が1以下である(Hf/He≦1)ことを特徴とする。
好ましくは、収斂ボア部のボア壁の任意の点での曲率半径は、収斂ボア部の高さHeを通じて一定でない(したがって、半球形収斂ボア部は除かれる)。
高さHcの端ボア部と、高さHbの遷移ボア部との2つのボア部にさらに分割され、
遷移ボア部は、上流ボア部および端ボア部に隣接して、上流ボア部と端ボア部との間に設けられ、一端に端ボア部との遷移境界を形成し、他端に上流ボア部との上流側境界を形成し、
第1の対称平面Π1に沿う薄スラブ用ノズルの断面において、収斂ボア部の壁の形状は、
端ボア部のボア壁の任意の点での曲率半径ρc1が、1/2×D2a以下(ρc1≦1/2×D2a)であり、ここで、D2aは、上流側境界における中央ボアの幅であり、
遷移ボア部のボア壁の任意の点での曲率半径ρb1が、1/2×D2aよりも大きく、かつ5×ρc1と50×D2aとの間にあり、
端ボア部(50c)に対する遷移ボア部の高さ比Hb/Hcが3〜12であることで特徴づけられる。
インレット部。薄スラブ用ノズルの上流側端部に位置しており、長手方向軸線X1に直交して向いている入口オリフィス50uを備え、タンディッシュの底床部への結合に適している。
アウトレット拡散部。薄スラブ用ノズルの下流側端部に位置しており、第1および第2のアウトレットポートオリフィス51dを備え、第2の横方向軸線X3に沿って測定した幅は、第1の横方向軸線X2に沿って測定した厚さよりも少なくとも3倍大きく、薄スラブ用モールドへの挿入に適している。
接続部。インレット部とアウトレット拡散部との間の遷移部を形成する。
収斂ボア部50eは、高さHeで、薄スラブ用ノズルの接続部に位置する。
薄ボア部50fが、収斂ボア部50eに隣接しており、高さHfであり、薄スラブ用ノズルの拡散部に位置しており、デバイダ10の上流側端部10uの高さで終端する。
第1および第2のフロントポート51は、デバイダ10によって分離されており、第2の対称面Π2に平行に広がっている。第1および第2のフロントポートは、収斂ボア部50eの2つの対向する壁上で少なくとも部分的に開いている第1および第2のポートインレット51uから、第1および第2のアウトレットポートオリフィス51dまで延在する。第1および第2のフロントポート51は、第1の横方向軸線X2に沿って測定される幅W51を有し、幅W51は、第1の横方向軸線X2に沿って測定される上流ボア部50aの幅D2(X1)よりも常に小さい。
収斂ボア部50eのボア壁の任意の点での曲率半径は、有限である。
収斂部50eの高さHeに対する薄ボア部50fの高さHfの比は1以下である(Hf/He≦1)。
高さHcの端ボア部50c。
上流ボア部50aおよび端ボア部50cに隣接して、上流ボア部50aと端ボア部50cとの間に設けられた遷移ボア。すなわち、一端に端ボア部との遷移境界5bを形成し、他端に上流ボア部との上流側境界5aを形成する高さHbの遷移ボア部50b。
第1の対称平面Π1に沿う薄スラブ用ノズルの断面において、収斂ボア部50eの壁の形状は以下のように特徴づけられる。
端ボア部50cのボア壁の任意の点での曲率半径ρc1は、1/2×D2a以下であり、ここで、D2aは、上流側境界5aにおける中央ボア50の幅である(ρc1≦1/2×D2a)。
遷移ボア部50bのボア壁の任意の点での曲率半径ρb1は、1/2×D2aよりも大きく、かつ5×ρc1から50×D2aまでである。
黒い丸は、図5および図6に図示されているような本発明に係る薄スラブ用ノズルを示す。
白い丸は、半球形形状を有する収斂ボア部を示す。
灰色の丸は、円錐形形状を有する収斂ボア部を示す。
白い三角形は、2つの収斂する平坦な壁が収斂部の端に突き当たる「マイナスドライバ」形状を有する収斂ボア部を示す。
Claims (13)
- 金属の薄スラブを鋳造するための薄スラブ用ノズル(1)であって、前記薄スラブ用ノズルは、
長手方向軸線(X1)と該長手方向軸線(X1)に垂直な第1の横方向軸線(X2)とによって規定される第1の対称平面(Π1)に対して対称であり、かつ
前記長手方向軸線(X1)と、前記長手方向軸線(X1)および前記第1の横方向軸線(X2)に垂直な第2の横方向軸線(X3)とによって規定される第2の対称平面(Π2)に対して対称である
形状を有し、前記薄スラブ用ノズル(1)は、インレット部からアウトレット拡散部まで前記長手方向軸線(X1)に沿って延在しており、
前記インレット部は、前記薄スラブ用ノズルの上流側端部に位置しており、前記長手方向軸線(X1)に対して垂直方向のインレットオリフィス(50u)を備え、
前記アウトレット拡散部は、前記薄スラブ用ノズルの下流側端部に位置しており、第1および第2のアウトレットポートオリフィス(51d)を備え、前記アウトレット拡散部は、前記第2の横方向軸線(X3)に沿って測定した幅および前記第1の横方向軸線(X2)に沿って測定した厚さを有し、前記幅は前記厚さよりも少なくとも3倍大きく、 前記薄スラブ用ノズル(1)は、前記インレット部と前記アウトレット拡散部との間の遷移部を形成する接続部を備えており、
前記薄スラブ用ノズルは中央ボア(50)をさらに備えており、該中央ボア(50)は、ボア壁によって画定され、前記インレットオリフィス(50u)で開き、デバイダ(10)の上流側端部(10u)で閉じるまで前記長手方向軸線(X1)に沿って前記インレットオリフィスから延在し、
前記中央ボアは、
前記インレットオリフィス(50u)を備えており、高さHaにわたって延在する上流ボア部(50a)と、
収斂ボア部(50e)であって、該収斂ボア部(50e)は、前記上流ボア部(50a)に隣接して、上流側境界(5a)を形成しており、前記収斂ボア部(50e)は、高さHeであり、前記薄スラブ用ノズルの前記接続部に位置している前記収斂ボア部(50e)と、
前記収斂ボア部(50e)に隣接しており、前記薄スラブ用ノズルの前記アウトレット拡散部に位置し、前記デバイダ(10)の前記上流側端部(10u)の高さで終端している、高さHfの薄ボア部(50f)と、
前記デバイダ(10)によって分離され、前記第2の対称平面Π2に平行に延在する第1および第2のフロントポート(51)であって、該第1および第2のフロントポートは、前記収斂ボア部(50e)の2つの対向する壁上で少なくとも部分的に開いている第1および第2のポートインレット(51u)から、前記第1および第2のアウトレットポートオリフィス(51d)まで延在しており、前記第1および第2のフロントポート(51)は、前記第1の横方向軸線(X2)に沿って測定される幅(W51)を有し、該幅(W51)は、前記第1の横方向軸線(X2)に沿って測定される前記上流ボア部(50a)の幅(D2(X1))よりも常に小さい、前記第1および第2のフロントポート(51)と
を備え、
前記中央ボア(50)は、前記上流ボア部(50a)の高さHaの少なくとも90%にわたる前記ボア壁の任意の点での曲率半径(ρa1)が無限大に近く、前記上流ボア部(50a)の前記ボア壁が略直線状であり、前記薄ボア部(50f)の高さHfが、前記収斂ボア部(50e)の下端と前記ポートインレット(51u)の下端との間の距離を規定する、薄スラブ用ノズル(1)において、
(a)前記第1の対称平面Π1に沿う前記薄スラブ用ノズルの断面において、前記中央ボア(50)の前記壁の形状が、
前記収斂ボア部(50e)の前記ボア壁の任意の点での曲率半径が有限であり、
前記収斂部(50e)の高さHeに対する前記薄ボア部(50f)の高さHfの比が1以下であり(Hf/He≦1)、
(b)前記収斂ボア部(50e)は、高さHcの端ボア部(50c)と高さHbの遷移ボア部(50b)との2つのボア部にさらに分割され、
前記遷移ボア部(50b)は、前記上流ボア部(50a)および前記端ボア部(50c)に隣接して、前記上流ボア部(50a)と前記端ボア部(50c)との間に設けられ、一端に前記端ボア部との遷移境界(5b)を形成し、他端に前記上流ボア部との前記上流側境界(5a)を形成し、
前記第1の対称平面Π1に沿う前記薄スラブ用ノズルの断面において、前記収斂ボア部(50e)の壁の形状は、
前記端ボア部(50c)のボア壁の任意の点での曲率半径(ρc1)が、前記上流側境界(5a)における前記中央ボア(50)の幅(D2a)の2分の1以下(ρc1≦1/2×D2a)であり、
前記遷移ボア部(50b)のボア壁の任意の点での曲率半径ρb1が、前記幅(D2a)の2分の1よりも大きく、かつ5×ρc1と50×D2aとの間にあり、
前記端ボア部(50c)に対する前記遷移ボア部(50b)の高さの比(Hb/Hc)が、3〜12であり、
(c)前記第1の対称平面Π1に沿う前記薄スラブ用ノズルの断面上で測定される曲率半径ρb1は、前記遷移ボア部(50b)のボア壁の任意の点で一定であり、及び/又は、
前記第1の対称平面Π1に沿う前記薄スラブ用ノズルの切断面上で測定される曲率半径ρc1は、前記端ボア部(50c)のボア壁の任意の点で一定である
ことを特徴とする薄スラブ用ノズル。 - 前記中央ボア(50)並びに前記第1および第2のフロントポート(51)の前記長手方向軸線X1に垂直な平面Π3で測定される全断面積A(X1)は、前記上流側境界(5a)での全断面積Aaに対する前記全断面積A(X1)の相対変化ΔA(X1)/Aa=|Aa−A(X1)|/Aaが、前記上流側境界(5a)から前記収斂ボア部(50e)の前記高さHeの70%まで下方の、前記長手方向軸線(X1)と交差する任意の平面Π3について、15%以下であることを特徴とする請求項1に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記第1および第2のポートインレット(51u)を除いて、前記第1の対称平面Π1に沿う前記薄スラブ用ノズルの断面に関する請求項1、請求項3および請求項4において規定される前記収斂ボア部(50e)、前記遷移ボア部(50b)および前記端ボア部(50c)のボア壁の曲率半径および高さ比は、前記第2の対称平面Π2および前記第1の長手方向軸線(X1)を含む任意の平面Πiに沿う前記薄スラブ用ノズルの断面に適用される、請求項1または請求項2に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記中央ボア(50)の前記収斂ボア部(50e)は、前記第1および第2のポートインレット(51u)を除いて、前記長手方向軸線(X1)に垂直な平面Π3に沿う楕円形または円形の断面を有し、該断面は、前記第1の横方向軸線(X2)および前記第2の横方向軸線(X3)に沿って、主直径D2(X1)、D3(X1)をそれぞれ有し、該断面の寸法は、比D2(X1)/D3(X1)が、D2(X1)≦D3(X1)の条件で一定の値を維持するように、前記長手方向軸線(X1)に沿って変化する、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記収斂ボア部(50e)は、前記第1および第2のポートインレット(51u)を除いて、前記長手方向軸線(X1)について回転対称の形状を有する、請求項3に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記薄スラブ用ノズルの前記上流側端部から前記第1および第2のポートインレットの前記上流側端部(51u)までの距離は、前記上流ボア部(50a)の高さHa±7%の範囲にあり、及び/又は、前記高さHa+30mmの範囲にあり、
前記第2の対称平面Π2上において、前記第1および第2のフロントポート(51)は、5°〜45°の前記長手方向軸線(X1)に対する角度αで前記中央ボア(50)に合流する、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズル。 - 前記第1および第2のフロントポート(51)と接する前記デバイダ(10)の壁の、前記第2の対称平面Π2に沿う断面における形状は、まず前記デバイダが最大幅に達するまで広がり、次に、前記薄スラブ用ノズルの前記下流側端部に達するまで収斂することによって、前記長手方向軸線(X1)に沿って前記デバイダの前記上流側端部(10u)から前記薄スラブ用ノズルの前記下流側端部まで延びる両方の壁によって特徴づけられる請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記デバイダ(10)の高さHdは、前記収斂ボア部(50e)の高さの少なくとも2倍大きい(Hd≧2He)、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記上流側境界(5a)での前記中央ボア(50)の前記第1の横方向軸線(X2)に沿う前記幅D2aに対する、前記第1の横方向軸線(X2)に沿う前記第1および第2のフロントポートの幅W51の比W51/D2aは、15%〜40%である、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記上流側境界(5a)での前記中央ボア(50)の前記第1の横方向軸線(X2)に沿う幅D2aに対する、前記遷移境界線(5b)での前記中央ボア(50)の前記第1の横方向軸線(X2)に沿う幅D2bの比D2b/D2aは、65%〜85%である、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記収斂ボア部(50e)における前記長手方向軸線(X1)に垂直な任意の平面(Π3)上の全断面積Aの、前記長手方向軸線(X1)上の前記平面(Π3)の位置に対する導関数dA/dX1は、必ず0以下になっている(dA/dX1≦0)、請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズル。
- 前記収斂ボア部(50e)の高さHeに対する前記薄ボア部(50f)の高さHfの比は50%以下であり、及び/又は、
前記中央ボア(50)の全高さに対する前記薄ボア部(50f)の高さHfの比は15%以下である、請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズル。 - 薄スラブを鋳造する金属鋳造装置において、請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載された薄スラブ用ノズルに流体連通するアウトレットが少なくとも設けられているタンディッシュを備え、前記薄スラブノズルのアウトレット拡散部が、薄スラブ用モールドに挿入されている、金属鋳造装置。
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