JPH0716715A - 溶湯注入ノズル - Google Patents

溶湯注入ノズル

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JPH0716715A
JPH0716715A JP16716993A JP16716993A JPH0716715A JP H0716715 A JPH0716715 A JP H0716715A JP 16716993 A JP16716993 A JP 16716993A JP 16716993 A JP16716993 A JP 16716993A JP H0716715 A JPH0716715 A JP H0716715A
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JP
Japan
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molten metal
nozzle
injection nozzle
section
metal injection
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Withdrawn
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JP16716993A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Yamada
義博 山田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Continuous Casting (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工が容易で安価で壊れにくく、かつ圧力損
失が小さくノズル閉塞を起こしにくい溶湯注入ノズルを
提供する。 【構成】 内壁面が矩形断面の溶湯注入ノズルにおい
て、下端部に向かって矩形断面又は、楕円断面の長辺又
は、長軸長さは一定であるが短辺又は、短軸方向に一定
曲率半径の凹凸2曲面で挟まれ絞られている湾曲部
(8)と、それに続く一定の矩形断面部又は、楕円断面
を持つ平行ノズル部(9)からなることを特徴とする溶
湯注入ノズル。 【効果】 溶湯注入ノズルから吐出した流れは速やかに
拡散するので、偏りなくモールド内溶湯を撹拌するため
凝固殻の再融解を防止でき、製品の品質を向上させるこ
とができるとともに、単純形状のためノズル閉塞が起こ
りにくく熱応力による割れを防止でき、ノズルの寿命を
長くできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タンディッシュ内の溶
湯をモールドに注入する溶湯注入ノズルに関し、特にモ
ールド内における溶湯の流動を調整する溶湯注入ノズル
に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造においてモールド内溶湯の撹拌
・拡散による中心偏析の防止・介在物の浮上・パウダー
の巻き込み防止を目的として、タンディッシュからのモ
ールドへ溶湯を注入するノズルから旋回流を発生させる
技術が種々提案されている。
【0003】例えば、溶湯吐出方向をモールドに対し
て傾けたもの〔特公平1−30583号公報〕、溶湯
注入ノズルを機械的に回転させるもの〔特開昭62−2
70261号公報〕、溶湯注入ノズル内に旋回流発生
のためのガイドを付けたもの〔特開昭63−43755
号公報〕、溶湯注入ノズル外部メニスカス部に旋回流
を発生させる形状を付けたもの〔特開昭63−2350
50号公報〕、溶湯注入ノズル内に螺旋状の溝をほっ
たもの〔特開平2−41747号公報〕、等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の
特公平1−30583号公報では、モールド内に非対称
流れが発生し制御が困難、特開昭62−270261
号公報では設備が複雑になる、特開昭63−4375
5号公報では圧力損失が大きくアルミナ等がノズル内壁
に析出し易くノズル閉塞につながる、特開昭63−2
35050号公報では、形状が複雑になり加工が困難、
またメニスカス部地金が付き易くなる、特開平2−4
1747号公報では加工が困難なうえ、熱応力により割
れ易くなる、等の問題点が考えられる。また以上の技術
は円筒状ノズルにしか適用されていない。
【0005】本発明はモールド内に旋回流を発生させる
機能をもつノズルであって、形状が単純であるために加
工が容易で安価で壊れにくく、かつ圧力損失が小さくノ
ズル閉塞を起こしにくい溶湯注入ノズルを提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために、本発明は湾曲流れによる旋回流発生を利用
することにより製品の品質向上を実現したものであり、
より詳しくは、 (1)本発明は内壁面が矩形断面の溶湯注入ノズルにお
いて、下端部に向かって矩形断面の長辺長さは一定であ
るが短辺方向に一定曲率半径の凹凸2曲面で挟まれ絞ら
れている湾曲部と、それに続く一定の矩形断面部を持つ
平行ノズル部からなることを特徴とする。 (2)本発明は内壁面が楕円状断面の溶湯注入ノズルに
おいて、下端部に向かって断面の長軸長は一定であるが
短軸方向に一定曲率半径の凹凸2曲面で挟まれ絞られて
いる湾曲部と、それに続く一定の楕円状断面部を持つ平
行ノズル部からなることを特徴とする。 本発明の溶湯注入ノズルを用いれば、溶湯注入ノズル出
口で溶湯注入ノズル中心部まで達する溶湯の旋回流を発
生させることができる。
【0007】まず、内壁面が矩形断面の溶湯注入ノズル
における本発明について図面を参照しながら説明する。
図2は溶湯の連続鋳造状況を説明する縦断面図の例であ
る。図1は図2のA−A断面図である。
【0008】タンディッシュ1内には図示しない取鍋か
ら溶湯2が注入され、タンディッシュ1の底部に形成さ
れた溶湯流出量を制御するスライディングノズル3付き
溶湯流出口4から、タンディッシュ1の下方の銅製のモ
ールド5にこの発明に係る溶湯注入ノズル6を通って溶
湯2が注入されて連続鋳造される。このときタンディッ
シュ1、溶湯注入ノズル6、銅製のモールド5の長手方
向は一致するように配置されている。
【0009】本発明の溶湯注入ノズル6は、溶湯注入ノ
ズル6上端部がスライディングノズル3出側端部と接合
され、その接合部から溶湯注入ノズル6下端部に向かっ
て平行ノズル部9の上端部まで、ノズル断面の長辺長さ
は一定であるが短辺方向に湾曲しながら断面形状が絞ら
れている湾曲部8とそれに続く一定断面を持つ平行ノズ
ル部9からなる。湾曲部8は一定曲率半径の凹凸2曲面
で挟まれている。
【0010】図1,図2において、湾曲部8上端部での
矩形断面の短辺長をs〔m〕、長辺長をw〔m〕、湾曲
部8下端部での矩形断面の短辺長をt〔m〕、湾曲部8
の高さをh〔m〕、湾曲部8の上端部と下端部の短辺長
の差をc〔m〕、湾曲部8の上端部と下端部の中心線の
水平方向へのズレをd〔m〕、湾曲部8の凹面部内壁面
の流れ方向に沿った長さをx〔m〕、溶湯通流路7内の
溶湯2の流速をu〔m/s〕とする。
【0011】湾曲部の凸な内壁及び凹な内壁はそれぞれ
中心部をO,O′とする曲率半径q〔m〕,r〔m〕の
円弧を描き、以下の(1)式ないし(4)式を満たす。 c=s−t>0 (1) q=(2・d+c)-1・(h2 +d2 +d・c+c2 /4) (2) r=(2・d−c)-1・(h2 +d2 −d・c+c2 /4) (3) 2・d−c>0 (4)
【0012】図3は本発明者が行った実験結果から得
た、曲率半径r〔m〕と発生する旋回流の渦の大きさと
の関係を示す図である。湾曲部を設けるにあたり上記の
(1)式ないし(3)式に加えて下記の(5)式を満足
すれば、湾曲部8内を溶湯2が通流すると溶湯2が旋回
する。 2・x/π≦r≦5000・(u・x3 0.5 (5)
【0013】図4(a),(b)は図2に示す本発明の
溶湯注入ノズルの湾曲部8での溶湯の渦流発生の原理を
模式的に示した図である。図4(a)は湾曲部8のB−
B断面での溶湯2の流れを示し、図4(b)は湾曲部8
のC−C断面での溶湯2の流れを示す。上記(5)式を
満たせば均等な大きさの渦が発生する。一方、上記
(5)式の範囲外では旋回渦が発達しないか、あるいは
溶湯注入ノズルの湾曲部の加工が困難である。
【0014】次に、内壁面が楕円状断面の溶湯注入ノズ
ルにおける本発明について図面を参照しながら説明す
る。内壁面が楕円状断面の溶湯注入ノズルの場合、縦中
央断面は、内壁面が矩形断面の溶湯注入ノズルの縦中央
断面を示す図1と図2と同様となり、その楕円形状を内
壁面が矩形断面の溶湯注入ノズルにおける本発明の内壁
面形状に内接するようにとることにより同様に説明でき
る。
【0015】図5(a),(b)は図2に示す本発明の
溶湯注入ノズルの湾曲部8での溶湯の渦流発生の原理を
模式的に示した図である。図5(a)は湾曲部8のB−
B断面での溶湯2の流れを示し、図5(b)は湾曲部8
のC−C断面での溶湯2の流れを示す。楕円状断面に外
接する矩形について、上記(5)式を満たせば均等な大
きさの渦が発生する。一方、上記(5)式の範囲外では
旋回渦が発達しないか、あるいは溶湯注入ノズルの湾曲
部の加工が困難である。
【0016】本発明の溶湯注入ノズルを用いて半値幅を
測定した結果を図6に示す。本発明における半値幅と
は、溶湯注入ノズル出口から流れ方向に溶湯注入ノズル
の幅wの距離だけ離れた流れとは垂直な断面で溶湯流速
分布がその面での最大流速の半分となる領域の最大幅で
ある。本発明の溶湯注入ノズルの効果を示すために溶湯
注入ノズルの形状が図1のようで(6)式ないし(7)
式を満たす従来の溶湯注入ノズルとを比較して示す。 q=r=(h2 /c+c/4) (6) d=0 (7)
【0017】(6)式ないし(7)式を満たす従来の溶
湯注入ノズルの半値幅を1.0とすると本発明の溶湯注
入ノズルでは図6に示すとおり半値幅は従来の湾曲部が
ない溶湯注入ノズルと比較して約30%増加している。
このことは本発明の溶湯注入ノズルを使用すると溶湯注
入ノズル下端からの吐出流が速やかに拡散し、偏りなく
モールド内溶湯を撹拌することを示しており、凝固殻の
再融解の防止による製品の品質向上に優れていることを
示している。
【0018】本発明の溶湯注入ノズルは単純形状で旋回
流を発生させることができるため、加工が容易で安価で
壊れにくく、圧力損失が小さく旋回流は減衰せずノズル
閉塞を起こしにくい。また任意断面形状断面溶湯注入ノ
ズルに適用可能である。また設備も単純になる。以上に
より、溶湯旋回流が溶湯注入ノズル下端部から吐出され
た後、安定して拡散し溶湯が撹拌する流れがモールド内
に形成され、シェルの再融解が低減され、品質の優れた
鋳片が得られる。
【0019】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
について具体的に説明する。 〔実施例1〕本発明の溶湯注入ノズルを用いて低炭鋼を
連続鋳造した実施例を示す。溶湯注入ノズルは図4の矩
形断面湾曲部を有する。溶湯注入ノズルの幅wは300
〔mm〕、面間隔sは20〔mm〕、面間隔tは10〔m
m〕、湾曲部の高さhは100〔mm〕、入出口のズレd
は30〔mm〕である。また溶湯注入ノズル壁厚さは、溶
湯注入ノズルの割れ防止のため20〔mm〕とした。
【0020】溶鋼流速uは1〔m/s〕、溶鋼流量は
2.8〔トン/分〕、溶鋼温度は1500〔℃〕、モー
ルドの幅は960〔mm〕×200〔mm〕、鋳造速度は
2.1〔m/分〕である。s,t,h,d,u,xは
(1)ないし(5)式を満たしている。
【0021】本発明の溶湯注入ノズルから吐出された旋
回流はモールド内を速やかに拡散し、モールド内で形成
されつつある凝固殻の再融解を防ぐことができ、品質の
良い鋳片が鋳造された。
【0022】〔実施例2〕本発明の溶湯注入ノズルを用
いて低炭鋼を連続鋳造した実施例を示す。溶湯注入ノズ
ルは図5の楕円筒断面湾曲部を有する。溶湯注入ノズル
の幅wは300〔mm〕、面間隔sは20〔mm〕、面間隔
tは10〔mm〕、湾曲部の高さhは100〔mm〕、入出
口のズレdは30〔mm〕である。また溶湯注入ノズル壁
厚さは、溶湯注入ノズルの割れ防止のため20〔mm〕と
した。
【0023】溶鋼流速uは1〔m/s〕、溶鋼流量は
2.1〔トン/分〕、溶鋼温度は1500〔℃〕、モー
ルドの幅は960〔mm〕×200〔mm〕、鋳造速度は
1.5〔m/分〕である。s,t,h,d,u,xは
(1)ないし(5)式を満たしている。
【0024】本発明の溶湯注入ノズルから吐出された旋
回流はモールド内で速やかに拡散し、モールド内で形成
されつつある凝固殻の再融解を防ぐことができ、品質の
良い鋳片が鋳造された。
【0025】なお、本発明の溶湯注入ノズルの内壁の横
断面形状は、図4,図5に限られず、三角、曲面、多角
形、台形等の形状も、外接する矩形が(1)式ないし
(5)式を満足するような寸法であれば十分な渦流を発
生させることができる。
【0026】本発明の溶湯注入ノズルは例えば以下のよ
うにして容易にかつ安価に製造できる。材料は特に限定
するものではないが、例えばアルミナグラファイト、そ
の他の耐火性素材を用い、外型と中子を用いて形成す
る。外型と中子の間に耐火性素材を充填したあと、中子
を引き抜き焼成する。中子はC−C断面で2つに分け、
上方の中子はノズル上端から、下方の中子はノズル下端
から容易に引き抜き可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、溶湯注入ノズルから吐
出した流れは速やかに拡散するので、偏りなくモールド
内溶湯を撹拌するため凝固殻の再融解を防止でき、製品
の品質を向上させることができる。また本発明の溶湯注
入ノズルの形状は簡単なので、ノズル閉塞が起こりにく
く熱応力による割れを防止でき、ノズルの寿命を長くで
きる。また任意断面形状断面溶湯注入ノズルに適用可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の溶湯注入ノズルを用いた連続鋳造中の
ノズル短辺側から見た縦断面図。
【図2】図1と同様に連続鋳造状況を示し、ノズル長辺
側から見た縦断面図。
【図3】曲率半径と発生する旋回流の渦の大きさの関係
を示す図。
【図4】本発明の溶湯注入ノズルの横断面図の例であ
り、溶湯の旋回流の発生原理の模式図でもある。
【図5】本発明の他の溶湯注入ノズルの横断面図の例で
あり、溶湯の旋回流の発生原理の模式図でもある。
【図6】本発明の溶湯注入ノズルの半値幅を従来ノズル
での値と比較して示した図。
【符号の説明】
1 タンディッシュ 2 溶湯 3 スライディングノズル 4 溶湯流出口 5 銅製のモールド 6 溶湯注入ノズル 7 通流路 8 湾曲部 9 平行ノズル部 10 凝固殻

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内壁面が矩形断面の溶湯注入ノズルにお
    いて、下端部に向かって矩形断面の長辺長さは一定であ
    るが短辺方向に一定曲率半径の凹凸2曲面で挟まれ絞ら
    れている湾曲部(8)と、それに続く一定の矩形断面を
    持つ平行ノズル部(9)からなることを特徴とする溶湯
    注入ノズル。
  2. 【請求項2】 内壁面が楕円状断面の溶湯注入ノズルに
    おいて、下端部に向かって断面の長軸長は一定であるが
    短軸方向に一定曲率半径の凹凸2曲面で挟まれ絞られて
    いる湾曲部(8)と、それに続く一定の楕円状断面を持
    つ平行ノズル部(9)からなることを特徴とする溶湯注
    入ノズル。
JP16716993A 1993-07-06 1993-07-06 溶湯注入ノズル Withdrawn JPH0716715A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100654889B1 (ko) * 2005-06-13 2006-12-06 주식회사 포스코 연속주조용 노즐
DE19736145B4 (de) * 1996-09-25 2007-03-01 National Semiconductor Corp., Santa Clara Verfahren zum Planieren von Halbleiterwafern
EP1941958A1 (en) * 2005-09-05 2008-07-09 Nippon Steel Corporation Method of continuous casting of steel
WO2011033829A1 (ja) * 2009-09-16 2011-03-24 黒崎播磨株式会社 溶融金属排出用ノズル

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