JPH0442050Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、連続鋳造用給湯ノズルの改良に関す
るものである。

（従来の技術） 連続鋳造に使用されている給湯ノズルの内周面
におけるAl₂O₃の付着の要因の一つは、タンデイ
ツシユと給湯ノズルの間で空気の巻込みが起こ
り、溶鋼中のAlが二次酸化されてAl₂O₃が生成
し、給湯ノズル内の溶鋼の流れが緩いとこのAl₂
O₃が給湯ノズルの内周面に付着するためである
と考えられている。そして、給湯ノズルの内周面
にこのAl₂O₃が付着するとノズルが閉塞して片流
れが起こり、鋳片に対して良好な結果が得られな
い。

そこで、給湯ノズルの内周面に付着したAl₂O₃
や地金が溶鋼の給湯を阻害しないようにするため
の手段として、 溶鋼介在物の形態制御、 給湯ノズル耐火物中のSiO₂，Al₂O₃を減少さ
せる、 給湯ノズルの内断面積を大きくして付着から
閉塞までの時間を長くする、 給湯ノズルの外周面に断熱材を巻付けて給湯
ノズルからの抜熱を緩和する、 等が採られていた。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら上記した〜の方法では以下に
述べるような問題がある。

溶鋼介在物の形態制御 この方法は、溶鋼中のAl₂O₃クラスターにCaイ
ンジエクシヨンを行うことによつて、低融点化合
物と成すと共に、介在物形状を球状にするもので
ある。そして、かかる如くすることにより、給湯
ノズルの内周面に付着する介在物を付着しにくく
するものである。

この方法は介在物を無害化することに対しては
有効であるが、処理コストが高いため、高級鋼へ
の適用に対しては問題はないが、通常の40^K，50^K
低合金鋼への適用に対しては品質上オーバーグレ
ードになつて採算が合わない。

給湯ノズル耐火物中のSiO₂，Al₂O₃を減少さ
せる 耐火物中のAl₂O₃やSiO₂は、下記式に示す如く
溶鋼に接することによつて鋼中又は耐火物中のＣ
と反応して〔Ｏ〕の供給源となる。この事により
再び溶鋼中のAlと反応してAl₂O₃の生成を促進
し、溶鋼中の介在物を捕捉する。

SiO₂＋Ｃ→SiO＋CO↑SiO→Si＋Ｏ 30＋2Al→Al₂O₃ Al₂O₃＋2C→Al₂Ｏ＋2CO↑Al₂Ｏ→2Al＋Ｏ 30＋2Al→Al₂O₃ よつて、耐火物中のSiO₂又はAl₂O₃を減少させ
ることにより前記反応を行わないようにする手段
が有効である。

しかしながら、耐火物中のSiO₂又はAl₂O₃を皆
無にすることは現在のノズル製造技術では困難で
あり、又Al₂O₃を減少させることは耐スポール性
等のハード的な問題が残つているために難しい。

給湯ノズルの内断面積を大きくする これは給湯ノズルの内断面積を大きくすること
によつて、Al₂O₃が内周面に付着しても溶鋼が通
過する時間、すなわち付着したAl₂O₃が給湯ノズ
ル内周面を閉塞するまでの時間を稼ぐ方法であ
る。しかし、この方法は根本的な付着防止手段で
はなく、更にAl₂O₃が付着することによつて発生
する片流れ等は全く防止できない。

給湯ノズルの外周面に断熱材を巻付ける この方法では良好な効果が得られない。すなわ
ち、以上述べたように従来の方法ではAl₂O₃−Ｃ
材において給湯ノズル内周面へのAl₂O₃や地金の
付着防止は困難であり、限界がある 本考案は、かかる従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、Al₂O₃のノズル内周面への付着を
可及的に防止できる給湯ノズルを提供せんとする
ものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上端に設けた内断面が円形の流入口
と、下端部側壁に設けた複数個の吐出孔をノズル
孔で連通した連続鋳造用給湯ノズルであつて、前
記ノズル孔における流入口側には、0.17〜0.25の
テーパが設けられ、該テーパ部より吐出孔側のノ
ズル孔の内断面は前記流入口内断面積に対して50
〜60％となる長円形部と成されていると共に、前
記吐出孔の総面積は前記長円形部の内断面積より
大きく、かつ該吐出孔は水平方向より下向きに傾
斜して形成され、さらにノズル本体の内周部は
ZrO₂−Ｃ材で成されると共に、ノズル本体と内
周部との間にスリツトが設けられていることを要
旨とする連続鋳造用給湯ノズルである。

本考案において、ノズル孔の流入口側に設ける
テーパを0.17〜0.25の範囲としたのは、次の理由
による。すなわち、前記テーパは連続鋳造機の形
状によつて異なるものの、本考案者らの研究・実
験によればテーパが0.25より大きくなると給湯ノ
ズル内に乱流が生じ、一方0.17より小さくなると
給湯ノズル本体の長さが長くなりすぎてメニスカ
ス上部が長くなり、抜熱によるAl₂O₃の析出を引
き起こすからである。また、タンデイツシユと鋳
型間の距離が予め決まつている場合にはテーパが
小さいと当初期待している整流化及び給湯ノズル
内の高流速化が得られないからでもある。

また本考案において、長円形部の断面積を流入
口面積の50〜60％としたのは、操業条件よりスラ
イデイングノズルプレートの開度を見た場合に
は、流入口面積の20〜25％程度で操業が行われて
いるのが常である為、前記長円形部の断面積はそ
の２〜３倍で十分だからである。

更に本考案において複数個の吐出孔の総面積を
前記長円形部の面積より大きくしたのは吐出孔か
らの出口流速を給湯ノズル本体内を流れる流速よ
りも遅くしてメニスカスを安定させるためであ
る。

また更に、本考案においてノズル本体の内周部
をZrO₂−Ｃ材と成すのは、濡れ性を悪くして析
出したAl₂O₃を付着しにくくするためである。

また更に、本考案においてノズル本体と内周部
の間にスリツトを設けるのは、メニスカス上部及
び下部からの抜熱を小さくして、給湯ノズル内の
温度を高温に保ち、地金の付着を防止せんとする
ためである。

（作用） 本考案に係る給湯ノズルは、上端に設けた内断
面が円形の流入口と、下端部側壁に設けた複数個
の吐出孔をノズル孔で連通した連続鋳造用給湯ノ
ズルであつて、前記ノズル孔における流入口側に
は、0.17〜0.25のテーパが設けられ、該テーパ部
より吐出孔側のノズル孔の内断面は前記流入口内
断面積に対して50〜60％となる長円形部と成され
ていると共に、前記吐出孔の総面積は前記長円形
部の内断面積より大きく、かつ該吐出孔は水平方
向より下向きに傾斜して形成され、さらにノズル
本体の内周部はZrO₂−Ｃ材で成されると共に、
ノズル本体と内周部との間にスリツトが設けられ
ている構成である為、給湯ノズル内を流れる溶湯
の流速が速くなり、一方吐出孔からの出側流速は
遅くなる。また、給湯ノズル内の温度を高温に保
てる。

（実施例） 以下、本考案を添付図面に示す一実施例に基づ
いて説明する。

第１図は本考案に係る連続鋳造用給湯ノズルの
一実施例を示す図面であり、イは正面図中央縦断
面図、ロは側面図中央縦断面図面、ハはイのハ−
ハ断面図である。

第１図において、１はノズル本体であり、上端
に内断面が円形の流入口２を、下端部側壁に吐出
孔３を設けその間をノズル孔で連通していると共
に、その内周部には例えばZrO₂−Ｃ材４が貼設
されている。また、本考案では、このノズル本体
１と内周部との間に所要のスリツト５を設けてい
る。更に本考案にあつては、第１図ハに示すよう
にノズル本体１の内断面を従来の給湯ノズルより
小面積の長円形となしているのである。そして、
この長円形部の面積は前記流入口２の面積の50〜
60％の範囲内となるように形成され、この長円形
部と流入口２間は0.17〜0.25の範囲内のテーパで
連続するように成されている。加えて本考案は、
前記吐出孔３の面積を前記長円形部の面積より大
面積と成し、かつこれを例えば水平方向より10〜
30°の範囲下向きに傾斜して形成している。

すなわち、本考案に係る給湯ノズルは内断面積
を従来の給湯ノズルの内断面積より小さくするこ
とにより、ノズル内面に乱流が生じることなく淀
みもなくなつて溶湯差圧がそのまま作用し、管内
流速が速くなつて析出したAl₂O₃をノズル内面に
付着させることなく流下させてノズル閉塞を防止
せんとしているのである。

しかし、内断面積を単に小さくするだけでは析
出したAl₂O₃の付着に起因するノズル閉塞は防止
できても溶湯流量が少なすぎる為、高速鋳造は無
理である。

そこで本考案では内断面を長円形とすることに
よつて220mm以下の厚さの鋳片を高速で連続鋳造
するのに十分な給湯量が得られるようにしている
のである。

一方、ノズル内の流速は可及的速い方がよいの
であるが、吐出孔３からの出口流速は遅い方がメ
ニスカスが安定するために好ましい。そこで本発
明では吐出孔３全体の面積を前記長円形部の面積
よりも大きくしかつ吐出孔３を下向きに形成して
いるのである。

加えて本考案に係る給湯ノズルはその内周部を
従来のAl₂O₃−Ｃ材に代えてZrO₂−Ｃ材４とする
ことによつて濡れ性を悪くして析出してAl₂O₃を
付着しにくくし、更にノズル本体と内周部との間
にスリツト５を設けて内面温度を高温に保つて地
金の付着を防止せんとしているのである。

次に本考案に係る給湯ノズルの一例を下記の条
件で製作して実験した結果について説明する。

ノズルの構造：第１図に示す通り ノズル本体上部のテーパ：0.21 流入口断面積に対する下部の長円形部の開口
面積比：60％ スリツト：幅１mmのものを円周方向全域に設
けた。

長さは、 (イ) ノズル長辺側では首部から吐出孔下端迄 (ロ) ノズル短辺側では首部から吐出孔上端迄 ノズルの材質組成 ノズル内周部及びノズル底部：ZrO₂−Ｃ材
（ZrO₂：72重量％、Ｃ：24重量％、CaO：３
重量％） ノズル本体：Al₂O₃−Ｃ材（Al₂O₃：45重量％、
Ｃ：37重量％、SiO₂：18重量％） 上記した本考案の給湯ノズルと、従来の給湯ノ
ズルを使用した場合のAl₂O₃の付着状況を示した
のが第２図である。また、第３図は本考案ノズル
の温度分布を、第４図は従来ノズルの温度分布を
示したものである。なお、この第３図及び第４図
の内面温度は、給湯ノズルの外面温度を測定し、
これを基に有限要素法による伝熱計算を実施して
算出した。

第２図より明らかな如く、本考案品においては
10チヤージ／タンデイツシユにおいて15mm以下の
付着量であり、従来品の３倍以上の操業量を確保
できた。また地金とAl₂O₃の比率は、地金は従来
の1/5以下、Al₂O₃は1/3以下に減少した。

また第３図及び第４図より明らかな如く、本考
案品においては内面温度は従来品より約100℃高
くなつており、鋳込中の温度降下はほとんどな
く、良好な結果が得られた。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案に係る給湯ノズル
は、上端に設けた内断面が円形の流入口と、下端
部側壁に設けた複数個の吐出孔をノズル孔で連通
した連続鋳造用給湯ノズルであつて、前記ノズル
孔における流入口側には、0.17〜0.25のテーパが
設けられ、該テーパ部より吐出孔側のノズル孔の
内断面は前記流入口内断面積に対して50〜60％と
なる長円形部と成されていると共に、前記吐出孔
の総面積は前記長円形部の内断面積より大きく、
かつ該吐出孔は水平方向より下向きに傾斜して形
成され、さらにノズル本体の内周部はZrO₂−Ｃ
材で成されると共に、ノズル本体と内周部との間
にスリツトを施した構成である為、給湯ノズル内
を流れる溶湯の流速が速くなり、又濡れ性が悪い
ので析出したAl₂O₃の付着が可及的に防止でき
る。又、スリツトの作用によりノズル内が高温に
保たれるので地金の付着を防止できる。更に、本
考案によれば吐出孔からの出側流速が遅くなつ
て、メニスカスが安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図イ〜ハは本考案の一実施例を示す図面、
第２図〜第４図は本考案と従来の実験結果を示す
図面である。 １はノズル本体、２は流入口、３は吐出孔、４
はZrO₂−Ｃ材、５はスリツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上端に設けた内断面が円形の流入口と、下端部
   側壁に設けた複数個の吐出孔をノズル孔で連通し
   た連続鋳造用給湯ノズルであつて、前記ノズル孔
   における流入口側には、0.17〜0.25のテーパが設
   けられ、該テーパ部より吐出孔側のノズル孔の内
   断面は前記流入口内断面積に対して50〜60％とな
   る長円形部と成されていると共に、前記吐出孔の
   総面積は前記長円形部の内断面積より大きく、か
   つ該吐出孔は水平方向より下向きに傾斜して形成
   され、さらにノズル本体の内周部はZrO₂−Ｃ材
   で成されると共に、ノズル本体と内周部との間に
   スリツトが設けられていることを特徴とする連続
   鋳造用給湯ノズル。