JPH04319057A - 連続鋳造鋳片の２次冷却方法および冷却ノズル - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造鋳片の冷却方
法および冷却ノズルに関し、特に連続鋳造機の２次冷却
帯での鋳片の冷却方法およびこの方法の実施に用いるス
プレー式２次冷却ノズルの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、連続鋳造機における鋳片の冷却
は、図１に示すように、水冷鋳型１による１次冷却と、
鋳型１下方のガイドロール２間に配設された２次冷却用
スプレー式ノズル３の冷却水による２次冷却により行な
われる。特に、この２次冷却帯での冷却方法は、鋳片の
表面欠陥、内部欠陥および鋳片中心部の偏析に影響を及
ぼすことから極めて重要である。

【０００３】ところで、従来のスプレー式ノズルによる
２次冷却方法は、水スプレーあるいは水・空気ミスト型
スプレーのいずれの場合も、図２に示すような単一のス
リット状吐出口を有する冷却ノズルが用いられていた。 その結果、図３に示すように、各ガイドロール間の鋳片
冷却領域を、ロール冷却領域■、放熱領域■およびスプ
レー冷却領域■に区分した場合、領域■の鋳片引抜き方
向の幅ΔＬが狭いため、図４に示すようにロール間の鋳
片表面温度の差ΔＴは、極めて大きい値になってしまう
。

【０００４】従って、従来の２次冷却方法では、鋳片表
面は、ガイドロール間において、上述したような冷却温
度の不均一によって生じる冷却，復熱を繰り返し受ける
ために、熱応力による表面割れを発生しやすくなる。

【０００５】さらに、一定機長での連鋳ストランドで鋳
造速度の増大を図る場合には、冷却水流量を増加させて
抜熱量を向上させなければならない。しかしながら、従
来の２次冷却方法では領域■の鋳片引抜き方向の幅ΔＬ
が狭いため、単に局所的に冷却水流量密度が増加するの
みで、効果的に抜熱量を向上させることができず、かつ
表面温度の差ΔＴの改善が図れない。

【０００６】これに対して、従来、２条スプレー（第８
２回熱経済技術部会，新日鉄八幡資料「ＣＣ２次冷却帯
におけるスラブ伝熱挙動」参照）や傾斜スプレー（特開
昭６３−２４８５５０号公報参照）等の冷却ノズルが提
案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この改良し
た冷却ノズルによってもまた、領域■の鋳片引抜き方向
の幅ΔＬを十分に改善するまでには到らず、しかも、ロ
ールに冷却水が当たらないようにノズル先端部を、単一
のスリットを有するノズルに比べて鋳片に近づける必要
があり、却って冷却スプレーの鋳片幅方向の拡がりを狭
くして、幅方向に均一な水量分布を得るためにはスプレ
ーの本数を増加させなければならないという不具合が生
じた。

【０００８】本発明の目的は、従来技術のかかる問題を
有利に解決することにあり、各冷却ノズルによる鋳片の
引抜き方向および幅方向へのスプレー（冷却水量）をそ
れぞれ広範囲に分布させることにより、鋳片の均一冷却
を可能ならしめる冷却方法を開発すると同時に、この方
法の実施に有効な冷却ノズルを開発することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上掲の目的実現のために
鋭意研究した結果、本発明者らは、以下のような構成を
要旨とする冷却方法およびこの方法の実施に用いる冷却
ノズルに想到した。

【００１０】すなわち、本発明は、連続鋳造鋳型下のガ
イドロール間に配設された冷却ノズルによる連続鋳造鋳
片の２次冷却に当たり、スプレー水の拡がりが鋳片引抜
き方向に４０度以上，鋳片幅方向に１２０　度以上とな
るように配設された複数個の吐出口を有する冷却ノズル
を設けて冷却することを特徴とする連続鋳造鋳片の２次
冷却方法であり、この冷却方法の実施に際しては、連続
鋳造鋳型下のガイドロール間に配設される鋳片冷却用の
冷却ノズルにおいて、ノズル先端部を曲面体もしくは多
面体構造とし、この先端部の面に、鋳片引抜き方向に３
列以上，鋳片幅方向に２列以上の吐出口を設けることに
より、スプレー水の拡がり角度が鋳片引抜き方向に４０
度以上，鋳片幅方向に１２０　度以上となるように形成
したことを特徴とする冷却ノズルを用いる。

【００１１】

【作用】本発明にかかる２次冷却方法に用いる冷却ノズ
ルの構成例を図５および図６に示す。図５の冷却ノズル
は、ノズルの先端部を曲面体とし、その曲面体に複数個
の円形状の冷却水吐出口４を設けた例であり、図６の冷
却ノズルは、ノズルの先端部をテーパーを設けた多面体
とし、この各テーパー面に複数個のスリット状の冷却水
吐出口４を設けたものである。

【００１２】ここで、ノズルの先端部の形状を曲面体あ
るいはテーパーを設けた多面体の構造とした理由は、こ
れらの面に吐出口４を設けることにより、冷却スプレー
の鋳片引抜き方向への拡がり角度θおよび鋳片幅方向の
拡がり角度φを、いずれも大きくすることができ、それ
故に、１本の冷却ノズルにて広範囲に亘って冷却するこ
とができると共に、隣接するノズル同士でスプレー分布
の範囲が重なり合うことによる冷却の均一化が図れるか
らである。

【００１３】また、この冷却ノズルの先端部面内に開口
させる吐出口４を、鋳片引抜き方向に３列以上，鋳片幅
方向に２列以上設ける理由は、冷却スプレーの拡がり角
度を鋳片引抜き方向に４０度以上，鋳片幅方向に１２０
　度以上とするためであるとともに、冷却水量分布を広
い範囲に亘って安定化させるためである。このようなノ
ズル形状とすることにより、ガイドロール間の鋳片表面
温度の差ΔＴを極めて小さくすることができ、それ故に
鋳片を広範囲に均一冷却することができるようになる。

【００１４】なお、本発明の２次冷却に当り、冷却ノズ
ルのスプレー水の拡がり角度は鋳片の引抜き方向に４０
度以上（θ），鋳片幅方向に１２０　度以上（φ）とす
る。この鋳片引抜き方向のスプレーの拡がり角度θは、
均一冷却のため４０度以上必要であるが、その最大値は
、スプレーノズル先端とロールとの接線により決められ
る。すなわち、このスプレーの拡がり角度θの最大値は
、鋳片からの受熱によるノズルの損傷を考慮してその最
短距離が定められるノズル先端と鋳片間の距離Ｌと、ロ
ール径およびロール間距離から定められる。また、鋳片
幅方向のスプレーの拡がり角度φは、幅方向のスプレー
本数を従来法のスプレー本数並に節減する観点からこの
ように定められる。

【００１５】さて、前記冷却ノズル３を用いた本発明２
次冷却方法によれば、図７に示すように、鋳片引抜き方
向の幅ΔＬを大きくすることができると同時に、ガイド
ロール２間のスプレー冷却領域での均一冷却が達成でき
るため、図８に示すようにロール２間の鋳片表面温度の
変動ΔＴは、従来スプレーのΔＴの１／５程度の量に低
減させることができるとともに、鋳片の熱応力による表
面割れの阻止に有効に作用させることができる。

【００１６】また、このような２次冷却方法では、スプ
レー水の分布を局部的ではなく、噴流冷却水を鋳片引抜
き方向および鋳片幅方向の広範囲に均一に分散させるこ
とができるため、流量を増加することなく安定して凝固
速度定数を向上させることができる。

【００１７】

【実施例】以下にこの発明を実施例に基づいて説明する
。垂直型連鋳機（機長：メニスカス下１６．９ｍ，モー
ルド長：　０．７ｍ）を用いて、成分組成がＣ：０．１
２ｗｔ％，　Ｓｉ：０．２５ｗｔ％，Ｍｎ：１．４０ｗ
ｔ％，Ａｌ：０．０５ｗｔ％，Ｎｂ：０．０５ｗｔ％，
Ｐ：０．００５　ｗｔ％，Ｓ：０．０１０　ｗｔ％であ
る鋼を、鋳造速度０．９ｍ／ｍｉｎの条件下で連続鋳造
する試験を行った。 この試験では、従来の単一スリット式ミストスプレーノ
ズルとの比較を行った。なお、水比は、メニスカス下１
．０　〜５．５ｍまでは１０３　ｌ／ｍ２・ｍｉｎ　、
メニスカス下５．５　〜１６．９ｍ　までは　８３　ｌ
／ｍ２・ｍｉｎ　とし、ガイドロール２の間隔は、メニ
スカス下方にいくに従い２３０　〜３３０ｍｍ　と変化
させ、ガイドロール２の径は、メニスカス下方にいくに
従い１９０　〜２９０ｍｍ　と変化させた。

【００１８】（本発明例）φ３．０ｍｍ　の吐出口を１
７個有し、θ＝６８度，φ＝１４２　度，鋳片とノズル
先端部間の距離ｌ＝１１８ｍｍ　である図５に示す形状
の本発明の冷却ノズルを用い、上記条件下で連続鋳造を
行い、鋳片冷却後の鋳片の表面割れを目視にて観察した
。さらに、メニスカス下１１ｍの地点で鋳片内に鋲打ち
を行って鋳片の凝固速度定数ｋ値を求め評価した。

【００１９】（比較例）ｔ３．５ｍｍ×ｗ３０ｍｍ　の
吐出口を有し、θ＝１１度，φ＝９０度，ｌ＝２４０ｍ
ｍ　である図２に示す形状の従来冷却ノズルを用いて、
上記と同じ条件下で連続鋳造を行い、鋳片冷却後の鋳片
の表面割れを目視にて観察した。さらに、メニスカス下
１１ｍの地点で鋳片内に鋲打ちを行って鋳片の凝固速度
定数ｋ値を求め評価した。

【００２０】その結果、従来の冷却スプレーノズルを用
いた場合の鋳片表面割れの個数（鋳片長さ１０ｍ当りの
５ｍｍ以上の割れの個数）を１とすると、本発明の冷却
スプレーノズルを用いた場合は０．１２となり大幅に改
善できることが確かめられた。

【００２１】また、鋳片の凝固速度定数ｋ値の評価結果
によると、本発明の冷却ノズルを用いた場合ではｋ＝３
１ｍｍ・ｍｉｎ　−１／２となり、従来の冷却スプレー
ノズルを用いた場合のｋ＝２４ｍｍ・ｍｉｎ　−１／２
と比較して、１．３　倍程度向上させることができるこ
とを確認した。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
プレー水による２次冷却方法において鋳片の引抜き方向
および幅方向への冷却水量分布を広範囲に安定化させ、
鋳片の均一冷却を広範囲に実現することができ、そのた
めに鋳片の表面欠陥を大幅に防止することができる。し
かも、一定機長，一定水比での鋳片の連続鋳造において
、凝固速度定数を従来に比べて大幅に改善することがで
き、連鋳機１ストランド当たりの生産能力を大幅に向上
させることができる。

【００２３】なお、本発明は、水・空気ミストスプレー
に限るものではなく、水スプレーの場合にも有効に適用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続鋳造における鋳片の冷却方法を示す説明図
である。

【図２】従来の冷却ノズルの構造を示す図である。

【図３】従来の冷却ノズルによるスプレー水の拡がり状
態およびガイドロール間の抜熱量分布を示す図である。

【図４】従来の冷却ノズル使用時の鋳片表面温度分布を
示す図である。

【図５】本発明の冷却ノズルの構造を示す図である。

【図６】本発明の冷却ノズルの構造を示す図である。

【図７】本発明の冷却ノズルによるスプレーの拡がり状
態およびガイドロール間の抜熱量分布を示す図である。

【図８】本発明の冷却ノズル使用時の鋳片表面温度分布
を示す図である。

【符号の説明】

１　　水冷鋳型 ２　　ガイドロール ３　　２次冷却用スプレー式ノズル ４　　吐出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続鋳造鋳型下のガイドロール間に配
   設された冷却ノズルによる連続鋳造鋳片の２次冷却に当
   たり、スプレー水の拡がりが鋳片引抜き方向に４０度以
   上，鋳片幅方向に１２０　度以上となるように配設され
   た複数個の吐出口を有する冷却ノズルを設けて冷却する
   ことを特徴とする連続鋳造鋳片の２次冷却方法。
2. 【請求項２】　　連続鋳造鋳型下のガイドロール間に配
   設される鋳片冷却用の冷却ノズルにおいて、ノズル先端
   部を曲面体もしくは多面体構造とし、この先端部の面に
   、鋳片引抜き方向に３列以上，鋳片幅方向に２列以上の
   吐出口を設けることにより、スプレー水の拡がり角度が
   鋳片引抜き方向に４０度以上，鋳片幅方向に１２０　度
   以上となるように形成したことを特徴とする冷却ノズル
   。