JPH0292443A - 連続鋳造用イマージョンノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は連続鋳造におけるイマージョンノズルの上部に
設けられたスライディングノズルによる＊ｉ＋ｉｉの絞
り注入において、イマージョンノズル内を流下する溶鋼
の偏流を低減することができるようにした連続鋳造用イ
マージョンノズルに関するものである。

〈従来の技術〉 従来、連続鋳造におけるタンデイツシュから鋳型への溶
鋼注入は例えば第７図に示すようにタンデイ７シエｌの
底部に設けられたスライディングゲート２の開度（溶鋼
流量の断面）を制御しつつスライディングゲート２の下
部に位置するイマージョンノズル３の先端部を鋳型４内
の溶鋼５中に浸漬させた状態で行っている。

タンデイツシュ１の下部には上ノズル８が設けられてお
り、上ノズル８の下部にはそれぞれ同一寸法の円形開花
を有する固定プレート２ａ、スライディングプレート２
ｂおよび下プレート２Ｃの３層のプレートで構成された
スライディングゲート２が取付けられており（イマージ
ョンノズル３がその下部に連結されている。なお、固定
プレー）２ａとスライディングプレート２ｂの２層で構
成されるスライディングゲート２の下部にイマージリン
ノズル３を連設するタイプのものもある。

イマージョンノズル３には溶鋼が流下する断面円形の内
孔６が設けてあり、この内孔６は下端部に設けられたほ
ぼ水平方向に開口する複数個の吐出孔７に連通している
。

上記のようにスライディングゲート２による溶鋼５の鋳
込み速度の＠ｉｎにおいては、スライディングゲート２
を全開として溶鋼５を注入することはなくほとんどの場
合、第７図に示すようスライディングブレー）２ｂを絞
った状態すなわち絞り注入により溶鋼５の鋳込み速度を
制御している。

スライディングゲート２を全開にして注入すれば内孔６
内を流下する溶鋼流は均一になるが、絞り注入を行うと
構造上どうしてもスライディングゲート２を開き始める
位置側に注入される溶鋼流速が小さく反対側が大きくな
り偏流することになる。このためイマージョンノズル３
の内孔６内を流下する溶鋼５の流速はＤＩき始める位置
側が大きく、その反対側が小さ（なって偏流しつつ吐出
孔７から鋳型４中に鋳込まれるので吐出流速に大小のア
ンバランスが生じる。

第８図は鋳型４内への吐出流が偏流により大小アンバラ
ンスが生じた状況を模式的に示したものであり、第８図
（ａ）はプルーム連鋳において鋳型４に注入されたｔ＠
鋼流速が４孔型イマージツンノズル３の吐出孔７のうち
２孔から大きく残りの２孔から小さい吐出流が生じた場
合を、また第８図（ロ）はスラブ連鋳において２型イマ
ージヨンノズル３の吐出孔７のうち一方から大きく、他
方から小さい吐出流速が生じた場合をそれぞれ示してい
る。

上記のように内孔６内の溶鋼偏流により吐出孔７から注
入される溶鋼吐出流速が大きい側では鋳型４の内壁面に
激しく衝突した後、溶鋼５は上方および下方に勢いよ（
分流することになる。

かくして流動の強い上昇流は第７図に示すように場面の
盛上がりを生起して湯面上のパウダ９が鋳型４の内壁面
へ供給されるのを阻害して供給不足をもたらしシェルｌ
Ｏの形成が不均一となり、鋳造される鋳片の湯じわや割
れ発生の原因になる。

また流動の強い下降流は、溶鋼５の深くまで達するので
非金属介在物の浮上を妨げ鋳片の非金属介在物性欠陥を
もたらす原因となる。

一方、吐出孔７からのｔ８１１吐出流速が小さい側では
鋳型４の内壁面への衝突が弱いため上記のような問題点
は起こらないが、吐出孔７内の溶鋼流速が小さいため吐
出孔７へのアルミナ等の脱酸生成物が付着し易く、ノズ
ル閉塞を起こして多連々鋳造の実施を困難とし生産性を
害すると共に耐火物コストの増加を伴うという問題点が
ある。

上記のようにイマージョンノズル３に生じた内孔６内の
偏流により複数個の吐出孔７からの溶鋼吐出流速に大小
の差が生じると連続鋳造の操業に支障があるばかりでな
（鋳片の品質悪化を招き好ましくない。

そこで、連続鋳造におけるスライディングゲートによる
溶鋼の絞り注入において、イマージョンノズル内の溶鋼
偏流を防止すべく実開昭５６−９５４６５号公報にはイ
マージョンノズルの外周に電Ｍ１撹拌装置を付設して溶
鋼流の偏流に対して逆方向の攪拌力を付与して偏流を相
殺する技術が開示されている。

しかるに上記公報に開示されている従来技術はイマージ
ョンノズルの耐火物を通して流下する溶鋼を電磁攪拌す
るため装置が大掛かりとなり設備費が掛かる。また鋳型
内溶鋼のメニスカスからの熱輻射に対処する防護手段が
必要であり、工程的な連続使用は非常に困難であると共
に電力消費量の増加にもつながるという問題点がある。

またイマージョンノズルの内孔にテーパを付与するもの
として例えば実開昭５５−２１１６７号および実開昭４
８−１２０３３７号公報が開示されているが、いずれも
下方になるに従って均等に広がって行くテーパを有する
ものであり、絞り注入による偏流防止を目的としたもの
ではなく、その趣旨を異にしたものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は上記従来技術の問題点を解消し、連続鋳造にお
けるイマージョンノズルの上部に設けられたスライディ
ングゲートによる溶鋼の絞り注入において、イマージョ
ンノズルの内孔内を流下する溶鋼の偏流を防止し、複数
個の吐出孔より吐出される溶鋼流をバランスさせること
ができる連続鋳造用イマージョンノズルを提供すること
を目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本発明の要旨は、連続鋳造に
おけるイマージョンノズルの上部に設けられたスライデ
ィングゲートによる溶鋼の絞り注入において、上記のス
ライディングゲートが開き始める位置側に相当するイマ
ージョンノズルの内孔に上端部から下端部または中途部
から下端部にかけて下記式で定まる内孔面絞り込み量り
が４５％≦Ｄ≦９０％範囲になるように下狭まりの直線
状もしくは曲線状テーパを付与したことを特徴とする連
続鋳造用イマージョンノズル。

Ｄ　−（Ｓａ　　Ｓｌ／ＳＡ）　ＸＩＧＯＤ：注入孔内
孔の絞り込み量。

ＳＡ：イマージョンノズルの絞り込み開始部における絞
り込み開始側内孔の（半円開口）断面積。

Ｓｌ：イマージョンノズルの絞り込み終了部における絞
り込みにより面積が減少した内孔の（半円側開口）断面
積。

以下、本発明の構成を図面に基づいて説明する。

なお、図中上記第７図のものと同じものは図面の同一箇
所に同一符号を付して説明の簡略を図ることとする。

先ず第１図は固定プレート２ａ、スライディングブレー
）２ｂおよび下プレート２ｃの３層からなるスライディ
ングゲート２を使用する場合であり、スライディングプ
レート２ｂを下ノズル２Ｃに固定されているイマージツ
ンノズル３に対してスライディングゲート２が開き始め
る側に相当する左方の内孔６に上端部から下端部にかけ
て角度θΦ下狭まりの直線状テーパを付与したものを示
している。

第２図（ａ）はイマージョンノズル３の内孔６に絞り込
みを開始する上端部断面（第１図のＡ−Ａ矢視断面）を
示しており、この部分では内孔面は従来と同じく円形で
ある。

また第２図（ロ）は内孔６への絞り込みが終了する上端
部断面（第１−図のＢ−Ｂ矢視断面）を示しており、内
孔６は角度θの下狭まりの直線状テーパにより断面が中
心部寄りに絞り込まれている。なお、この絞り込みは角
度θの直線状テーパにする代わりに曲線状にして絞り込
んでもよい。

ここでイマージョンノズル３の内孔面絞り込み量りとは
、絞り込み開始部における内孔６を基本円として、その
絞り込み開始部の半円開口断面積をＳＡ　　［第２図（
萄の平行斜線部］とし、また絞り込み終了部における内
孔６の絞り込みにより面積が減少した内孔の半円側開口
断面積をＳ、　　（第２図（ロ）の平行斜線部〕とした
ときの断面積の変化量割合であり、Ｄ＝　（ＳＡ−Ｓｓ
　／　Ｓａ　）　ｘｔｏｏとして定められている。

本発明では、この絞り込み量りを４５％≦Ｄ≦９０％範
囲とするものである。最も重要なのは絞り込み終了部す
なわち吐出孔７の配置位置における内孔面絞り込みｉｌ
Ｄである。この絞り込み量がＤ〈４５％では偏流矯正効
果が顕著でなく、鋳片品質上の効果がなく、逆にＤ〉９
０％では逆偏流を生じる。

この絞り込み終了部の内孔面は第２図建）に実線で示す
ように偏平とするか、点線で示すように曲面にすること
も可能である。

次に、第３図は固定プレート２ａおよびスライディング
プレート２ｂの２ＪＩからなるスライディングゲート２
を使用する場合であり、スライディングプレート２ｂに
固定されているイマージコンノズル３に対してスライデ
ィングゲート２を開き始める側すなわち右方の内孔６の
中途から下端部にかけて角度θを有する下狭まりの直線
状テーパを付与したものを示している。なお曲線状テー
パにすることも可能なのは前述の通りである。

第３図においてはイマージョンノズル３の中途からテー
パを付与しているが絞り込み１Ｄは同様にして４５≦Ｄ
≦９０％範囲とする。

イマージジンノズル３の内孔６への絞り込みは、スライ
ディングゲート２が開き始める側に絞り込み量りを４５
≦Ｄ≦９０％範囲で内孔６にテーパを付与すればよいの
であるが、絞り込み部に局部的に集中し過ぎると内孔６
の面から突出した隆起となり逆偏流を生じるのでなだら
かなテーパとするのが望ましい。

すなわち直線状テーパの角度θで言えば、１０１以下と
するのが好ましく、より好ましくは５＠以下程度とする
のがよい、しかし余りなだらかになり過ぎるとテーパ付
与の効果がなくなるので０．３゜以上程度は必要である
。

く作　用〉 次に本発明の作用を第１図および第２図に従って説明す
るが、第３図に示すものもその作用は同じである。

第１図に示すようにスライディングゲート２の開き始め
る側に相当するイマージョンノズル３の内孔６に角度θ
の下狭まりの直線状テーバを付与しである。そのためス
ライディングゲート２が開き始める位置側に溶鋼流速が
遅く、反対側が速くなり偏流する。

しかしイマージ目ンノズル３に対してスライディングゲ
ート２が開き始める側に相当する内孔６に角度θの直線
状（または曲線状）テーパを付与してあり、上端部から
下端部にかけて第２図（ａ）および（ｂ）に示すように
半円開口断面積Ｓ＾からＳ。

まで絞り込んである。

従って面積がＳＡからＳ、まで減少する側の内孔６内を
流下する溶鋼が絞り込みにより増速されて反対側の流速
の速い溶鋼流と次第にバランスされ左右２個の吐出孔７
からほぼ均等な溶鋼流となって吐出される。

このため左右の吐出孔７から吐出して鋳型４の内壁面へ
向かう溶鋼５の衝突力は等しくなるので上方および下方
への分流も左右均等となり、従来技術で起こっていた諸
問題点は全て解決されることになる。

〈実施例〉 第１図に示す３層のプレートを有するスライディングゲ
ート２の下部に、上端部における内径６０■φの内孔６
に上端部から下端部にかけてスライディングノズル２を
開き始める側相当部に角度２．１°の直線状テーバを付
与し、絞り込み量を６２％とした本発明のイマージョン
ノズル３を設置し、絞り注入により連続鋳造を行った。

比較の対象は内径６０ｍφのテーパなしの内孔を有する
従来型イマージョンノズルを用いて絞り鋳造したものを
示している。

第４図は上記の本発明のイマージョンノズルおよび従来
のイマージョンノズルをそれぞれ使用し、注入ｔ８鋼流
中にスライディングゲート２のプレート部から不活性ガ
スを吹込みつつ絞り注入により連続鋳造したときの不活
性ガス流量と得られた鋳片の熱間探傷疵指数との関係を
本発明と従来とについて比較して示したものである。

第４図に示すように本発明によれば従来に比較して表面
欠陥の減少により熱間探傷疵指数の低減が達成できるこ
とを示している。また吐出孔７へのアルミナ等の非金属
介在物の付着が防止されるので閉塞防止用の不活性ガス
流量を減少することができ、これによって鋳片のブロー
ホール等の欠陥も減少することができた。

第５図は鋳造ヒート数とイマージジンノズル閉塞率−（
付着物形成のある吐出口の開口部面積Ｂ／付着物形成の
ない吐出口面積）　Ｘ１００　、との関係を、本発明と
従来について比較して示したものである。第５図から従
来ではイマージ四ンノズルの内孔の偏流量小側のノズル
閉塞率が高いため鋳造し一ト数５程度で閉塞してしまい
使用不能になるのに対し、本発明では８ヒートでも殆ど
閉塞がな（多連鋳化が達成されることがわかる。

なお、第６図はイマージョンノズルの内孔絞り込みｆｆ
ｉ　（Ｄ）と熱間探傷疵指数との関係を示したものであ
り、前述のように絞り込みＩｔ　（Ｄ）を本発明の要件
である４５〜９０％範囲にすれば熱間探傷疵指数が低減
される好適範囲になることを裏付けている。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によればイマージ四ンノズル
の内孔を流下する偏流が絞り込みにより矯正され複数個
の吐出孔から均等な流速で溶鋼が吐出されるので、下記
の効果が達成される。

（１）　　ノズルの閉塞防止による多連化。

伐）　不活性ガス使用量の低減。

（３）　　鋳型の内壁面へのパウダ供給均一化。

（４）　　鋳片品質の向上。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイマージョンノズルを示す垂直断面図
、第２図は第１図の水平断面図、第３図は本発明の他の
イマージョンノズルを示す垂直断面図、第４図はプレー
トガス流量と熱間探傷疵指数との関係を本発明と従来と
について比較して示すグラフ、第５図は鋳造ヒート数と
ノズル閉塞率との関係を本発明と従来とについて比較し
て示すグラフ、第６図は内孔の絞り込み量と熱間探傷疵
指数との関係を示すグラフ、第７図は従来のイマージョ
ンノズルを示す垂直断面図、第８図は吐出孔からの偏流
状況を示す説明図である。 ！・・・タンディッ ２・・・スライディ ３・・・イマージロ ４・・・鋳　型、 ６・・・内　孔、 ８・・・上ノズル、 １０・・・シェル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 連続鋳造におけるイマージョンノズルの上部に設けられ
   たスライディングゲートによる溶鋼の絞り注入において
   、上記のスライディングゲートが開き始める位置側に相
   当するイマージョンノズルの内孔に上端部から下端部ま
   たは中途部から下端部にかけて下記式で定まる内孔面絞
   り込み量Ｄが４５％≦Ｄ≦９０％範囲になるように下狭
   まりの直線状もしくは曲線状テーパを付与したことを特
   徴とする連続鋳造用イマージョンノズル。 Ｄ＝（Ｓ＿Ａ−Ｓ＿Ｂ／Ｓ＿Ａ）×１００ Ｄ：内孔面絞り込み量、 Ｓ＿Ａ：イマージョンノズルの絞り込み開始部における
   絞り込み開始側内孔の半円開口断面積、 Ｓ＿Ｂ：イマージョンノズルの絞り込み終了部における
   絞り込みにより面積が減少した内孔の半円側開口断面積
   。