JPH0839208A - 広幅薄スラブ鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 幅1800〜2100mm、厚さ50〜100 mmの広幅薄ス
ラブを地金付けおよび皮張りを生じることなく連続鋳造
できる浸漬ノズルを提供する。 【構成】 互いに平行な長辺側側壁12、12および短辺側
側壁14、14、ならびに底面16から構成される扁平箱体で
あるノズル本体10から成り、両下端コーナ部20に短辺側
側壁14からノズル底面16に広がり、かつノズル底面16で
隔離されたノズル吐出孔22をそれぞれ設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広幅薄スラブを連続鋳
造する場合に使用する浸漬ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、連続鋳造 (以下ＣＣと略すことも
ある) とそれにより得られたスラブの熱間圧延とを直接
連結する、いわゆる直結化によるスラブ加熱工程の省略
および省エネルギーの効果が注目され、それを実現する
ための技術の一環として連続鋳造側での薄スラブ化のた
めの技術開発が行われている。

【０００３】一方、自動車用鋼板の広幅化という要請か
らも、ＣＣスラブのさらに一層の広幅薄肉化が求められ
ている。ここに、以上のような技術状況を考慮して、今
日、広幅薄スラブとしては、幅1800〜2100mm、厚さ50〜
100 mmの広幅薄肉化を目標としている。

【０００４】ところで、このような広幅薄肉化のＣＣス
ラブの製造には、横長扁平な断面の鋳型内へ溶融金属を
いかに安定して供給するかが重要となり、従来にあって
もそのための手段がすでにいくつか提案されている。

【０００５】つまり、広幅薄スラブを鋳造する際、鋳型
を扁平化する必要上、必然的に浸漬ノズルも扁平化する
必要があるが、そのとき、扁平給湯で重要なポイント
は、浸漬ノズルと鋳型との間をブリッジ状に溶融金属が
凝固する地金付または皮張りを防止すること、または、
浸漬ノズルの吐出孔から供給される溶融金属の吐出流に
よる凝固シェルの再溶解を防止することである。

【０００６】従来技術にあっては、鋳型内への浸漬ノズ
ルの浸漬部を広くした鋳型および、扁平化した複数の浸
漬ノズルを設ける方法 (特開平１−293942号公報参照)
などが提案されている。

【０００７】ここに、浸漬ノズルの浸漬部を広くした鋳
型を用いる方法は、ストレートタイプの浸漬ノズルを用
いるか、あるいは２孔タイプの浸漬ノズルを用いる方法
である。

【０００８】しかし、特開平１−293942号公報に記載す
る複数の浸漬ノズルを用いる方法では、複数ノズルを備
えているので鋳型と浸漬ノズルの間隔が小さくなり、溶
鋼表面付近の流速が小さくなって、前述の皮張りが発生
することがある。

【０００９】したがって、従来の広幅薄スラブを製造す
るには、これまで多くの場合、幅1200mm、厚さ100 mm程
度ということで、ストレートタイプの浸漬ノズルを用い
るか、2 孔タイプのそれを用いることで対処してきた。
しかしながら、これにも次のような問題がみられる。

【００１０】確かに、従来の広幅薄スラブの場合には、
溶融金属の供給速度を増大させて凝固シェルの再溶解を
防止する方法として、吐出孔を下向きストレートにし
て、かつ鋳型内での浸漬ノズル深さを浅くする方法は有
効であった。

【００１１】しかし、溶融金属表面付近においては、浸
漬ノズルの周りや鋳型短辺壁近傍の溶融金属の流速が小
さいので地金付の発生を十分には防止できない。しか
も、今日のようにさらなる広幅化によって、鋳型サイド
(短辺側) 溶融金属の熱供給不足による鋳型内溶融金属
の凝固の発生、つまり地金付または皮張りは避けられ
ず、これは上述のような従来技術では解決できない問題
であった。

【００１２】また、水平2 孔タイプの場合、鋳型短辺壁
へ向かう溶融金属の流れや鋳型短辺壁に衝突した後の浸
漬ノズル近傍に向かう溶融金属の流れが存在するので、
地金付が発生しにくいという利点はあるが、生産性を上
げるべく溶融金属の供給速度を大きくするために孔を縦
長にすると、後で述べる吸引現象や凝固シェルの再溶解
が発生する欠点がある。

【００１３】このように、今日求められているような広
幅薄スラブ鋳造の場合、浸漬ノズルと鋳型壁との間隔が
狭いため所定の供給量を吐出しようとすると吐出孔は縦
長の断面形状となってしまうが、一方、縦長の断面形状
にすると吐出流の吸引現象が発生し、鋳片品質上問題が
発生してしまうのである。

【００１４】また、前述のように、吐出断面積を確保す
るためにフラットノズル (吐出孔ストレート) が提案さ
れているが、短辺側の熱供給不足による皮張りの発生と
いうそれでも解決されない問題点があった。

【００１５】なお、鋳型の形状が扁平になるにつれ鋳型
と浸漬ノズル間隔が小さくなる。すると、溶融金属表面
付近の流速が小さくなって、浸漬ノズルの周りや鋳型短
辺壁近傍に溶融金属が凝固する。浸漬ノズルの周りに凝
固したものを地金付、鋳型短辺壁近傍に凝固したものを
皮張りという。いずれも広幅薄鋳片の表面品質にとって
有害なものである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、広幅
薄スラブの連続鋳造において、浸漬ノズルを用い溶融金
属を鋳型内に供給する際、浸漬ノズルと鋳型壁間に発生
する地金付および広幅鋳型短辺近傍に発生する溶融金属
表面の皮張りを防止でき、かつ、溶融金属の吸引現象や
凝固シェルの再溶解を発生させない浸漬ノズルを提供す
ることである。

【００１７】本発明の具体的な目的は、幅1800〜2100m
m、厚さ50〜100 mmの広幅薄スラブを地金付けおよび皮
張り等の問題を生じることなく連続鋳造できる浸漬ノズ
ルを提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すでに述べたように、広
幅薄スラブ鋳造において扁平鋳型は必然的である以上、
それに用いる浸漬ノズルも扁平ノズルとすることが好ま
しい。そして鋳型の扁平化が進むにつれ浸漬ノズルもさ
らに扁平にする必要がある。しかし、浸漬ノズルの断面
積の扁平化には、ノズル詰まり、溶損などから限界があ
り、結果として浸漬ノズルと鋳型壁との間が狭くなって
しまっている。

【００１９】ここに、鋳型壁と浸漬ノズル間の地金付お
よび鋳型短辺近傍の皮張りは鋳型内溶融金属の流動不足
(熱供給不足) によるものであり、扁平浸漬ノズルを用
いる際にいかにノズル近傍および鋳型短辺近傍において
溶融金属に流動を与えるかがポイントとなる。しかし、
生産性向上のために溶湯の供給速度を上げると、今度は
溶湯金属の流動が激しくなりすぎるために、凝固シェル
が再溶解するという問題が発生する。

【００２０】そこで、本発明者らは、上述の課題を解決
すべく種々検討を重ねた結果、本発明の浸漬ノズルをノ
ズル底部を有する構造とし、下向吐出孔と短辺側側壁に
設けた横向吐出孔とを備え、それによって、ノズル底部
に当たった溶融金属は下向き吐出孔および横向吐出孔か
ら吐出して鋳型短辺壁、鋳型長辺壁および浸漬ノズル近
傍に溶湯流れをつくることで、従来広幅薄スラブを鋳造
する際に問題となっていた地金付きおよび皮張りを効果
的に防止できるとともに、溶湯の供給速度を大きくした
場合であっても凝固シェルの再溶解が発生しないことを
知り、本発明を完成した。

【００２１】よって、本発明の要旨とするところは、上
端が開放され、下端に少なくとも中心で分離された２以
上の下向吐出孔を備えた扁平浸漬ノズルであって、両短
辺側側壁の下端領域にそれぞれさらに横向吐出孔を設け
たことを特徴とする広幅薄スラブ鋳造用浸漬ノズルであ
る。

【００２２】本発明の好適態様によれば、前記下向吐出
孔のうち長辺側に沿って両端に設けられた下向吐出孔と
それぞれの短辺側側壁に設けた前記横向吐出孔とを一体
的に形成するようにしてもよい。

【００２３】

【作用】次に、添付図面を参照しながら、本発明にかか
る浸漬ノズルの作用について説明する。図1 は、本発明
にかかる浸漬ノズルの略式斜視図であり、図中、ノズル
本体10は、互いに平行な長辺側側壁12、12および短辺側
側壁14、14、ならびに底面16から構成された中空の扁平
箱体であり、上部は短辺側の側壁14、14が屋根状に収束
されている。つまり、頂部開口18は短辺長さは変わらな
いが、長辺長さが短縮された矩形をなしている。

【００２４】ここに、本発明によれば、下端コーナ部20
にノズル吐出孔22ａ、22ｂを設けるのである。本発明で
いう、下端コーナ部20とは、図１で示すように、短辺側
側壁14からノズル底面16に連続する部分を意味するもの
である。

【００２５】図１では側壁14および底面16にそれぞれノ
ズル吐出孔22ａ、22ｂを設けているが、これらのノズル
吐出孔22ａ、22ｂを合体させてもよい。図２はそのよう
な場合を示し、図示例では側壁14から底面16につながる
ノズル孔22を左右のコーナ部20、20に備え、かつこれら
の左右のノズル孔は互いに連結することがないように底
面16が確保されている。図２の場合もノズル吐出孔22
は、短辺側側壁14に設ける横向吐出孔22ａと底面16に設
ける下向吐出孔22ｂからなるものと云うことができる。

【００２６】このように、横向吐出孔22ａは、下向吐出
孔22ｂと図１に示すように分断されてあってもよく、あ
るいは図２に示すように一体的に形成したものでもよ
い。ここに、従来の水平2 孔タイプの場合には、丁度、
図1 において底面16にノズル孔22ｂが設けられていない
形状に相当するものであり、その場合吐出口、断面積を
確保すべく口径長さが長くなり、後述する図３(a) に示
すように、吐出流の吸引現象が発生する。

【００２７】すなわち、図３(a) は、図３(b) に示す従
来の２孔タイプの浸漬ノズルを使用した場合に、吐出量
を大きくしようとして孔を大きくすると吸引現象が起こ
ってしまうことを示すグラフである。なお、孔の幅は30
mmであった。図中、吐出量は孔全体からのそれを表わ
し、黒丸で示す領域では孔上部から吸引が発生したこと
を表わしている。

【００２８】図３(b) は、このとき用いた従来の水平２
孔タイプの浸漬ノズルの略式側面図であり、図中、斜線
部で示す孔が縦長になるほど、つまり図中Ｌが大きくな
ればなる程、孔の上部と下部の吐出流速の差が大きくな
り、さらに孔が縦長になると孔の下部は大きな流速で溶
融金属を吐出すが、孔の上部は溶融金属を吐出さずに逆
に鋳型内の溶融金属を吸引する現象が起きる。この現象
が起きると溶融金属表面に存在するパウダーが浸漬ノズ
ルに一旦吸引され、その後溶融金属中に排出されるので
溶融金属の清浄性が保てないという問題が生じる。ま
た、水平２孔タイプの浸漬ノズルには、溶融金属の供給
速度を大きくした場合に鋳型短辺への溶湯の流れが激し
くなるために、鋳型短辺の凝固シェルが溶湯の流れによ
って再溶解するという課題もある。

【００２９】この点、本発明にかかる浸漬ノズルにあっ
ては、広幅薄スラブ鋳造用扁平浸漬ノズルのノズル吐出
孔をノズルコーナ部に設け、鋳型内へ溶融金属を供給す
る際の断面積の確保と、断面形状を縦長化しないことに
よって、吐出流の吸引現象を防止するとともに、所定の
溶湯供給速度を確保し、かつ、吐出流を鋳型短辺方向に
向けることによって、鋳型短辺部からの溶融金属反転流
が発生し、広幅薄スラブ鋳型短辺近傍に発生する皮張り
を防止することが可能である。

【００３０】図４(a) 、(b) は幅方向断面図であり、図
４(a) は従来のストレートタイプの浸漬ノズルを使用し
た場合の溶融金属流れの様子を示し、図４(b) は本発明
にかかる浸漬ノズルにみられる溶融金属の流れを示す。

【００３１】図４(a) に示すようにストレートタイプの
場合には流下した溶融金属は鋳片内部に侵入し、反転流
が発生していないことが分かる。一方、図４(b) に示す
ように、本発明にかかる浸漬ノズルはノズル底部を有し
ており、底部に当たった溶融金属はコーナ部から吐出し
て鋳型短辺壁、鋳型長辺壁および浸漬ノズル近傍に溶融
金属の流れを作る。これにより、溶融金属の流動とそれ
に伴う鋳型短辺壁、鋳型長辺壁および浸漬ノズル近傍へ
の熱付与によって従来の浸漬ノズルで問題となっていた
地金付、皮張りが発生しない。

【００３２】すなわち、鋳型と浸漬ノズル間隔は、広幅
薄スラブの連続鋳造の場合、非常に狭くなってしまうた
め溶融金属の流動がなく、鋳型と浸漬ノズル間に地金付
が発生してしまう。鋳型、ノズル間に流動を与えること
と、浸漬ノズル側面に熱付与を行うことが重要である。
この点、本発明によれば、図４(b) に示すように、溶融
金属の流動はノズル吐出孔をストレートタイプのそれか
ら浸漬ノズルコーナ部の吐出孔のそれへと変更され、鋳
型短辺壁からの反転流によってその流れが確保され、熱
付与は浸漬ノズル底部に当たった溶融金属流の反転によ
って行われる。

【００３３】したがって、本発明にかかる広幅薄スラブ
連続鋳造用の浸漬ノズルを用いることにより、鋳型と浸
漬ノズルとの間の地金付防止と鋳型短辺近傍の皮張りを
防止することが可能である。

【００３４】しかし、また、図３に示すように、従来の
水平2 孔タイプの浸漬ノズルにおいては、ノズル吐出孔
を縦長にするほど溶融金属の流れおよび供給速度が上昇
するので望ましいが、溶融金属の鋳型短辺壁への流速が
大きくなり過ぎると鋳型短辺近傍の凝固シェルが溶融金
属によって再溶解してしまい、また、すでに述べたよう
に、孔を縦長にすると吸引現象が発生する恐れがある。
この点、本発明によればノズル吐出孔は下端コーナ部に
設けてあるため、鋳型短辺壁へ向かう溶融金属流れと鋳
型下部へ向かう溶融金属流れが生じる。図４(b) 参照。

【００３５】このように、本発明の浸漬ノズルによって
生じる、鋳型短辺壁へ向かう溶融金属の流れは、鋳型短
辺壁近傍の凝固シェルを再溶解するほどには流速は大き
くないが、鋳型短辺壁近傍や浸漬ノズル近傍に地金付や
皮張りを発生させない程度の流速を有している。また、
鋳型下部に向かう溶融金属流れによって、鋳型への溶融
金属の供給量も確保している。したがって、本発明によ
って初めて今日求められているような広幅薄スラブの連
続鋳造が可能になるのである。なお、鋳型のサイズ、溶
融金属の供給速度などによって、本発明にかかる浸漬ノ
ズルのノズル吐出孔の位置や大きさは適宜変更すればよ
い。

【００３６】

【実施例】本例では、図２に示す形状の浸漬ノズルを用
いて溶鋼の連続鋳造試験を行った。鋳型寸法は、幅1000
mm×長さ900mm ×厚み100mm であった。一方、浸漬ノズ
ルは、幅300mm ×浸漬長さ996mm ×厚み60mmであった。

【００３７】鋳型内メニスカス部は深さ100mm の箇所に
形成されており、浸漬ノズルは深さ450mm にまで浸漬さ
せた。なお、ノズル吐出孔の形状は、短辺側長さがＨ：
100 〜150mm 、底面側長さがＤ：75〜125mm の間で適宜
変更して使用できる。幅Ｗは300 mmであった。

【００３８】本例における扁平浸漬ノズルの縦長口径と
吐出流の吸引発生状況を図５に示す。白丸は吸引が発生
しなかったことを示す。本発明にかかる浸漬ノズルを用
いた場合、吐出流量を増加させても吸引現象が発生しな
いことが分かる。また、図６に鋳型壁と浸漬ノズルとの
間の地金付状況を示す。ノズル間隔は鋳型と浸漬ノズル
の距離を表わす。

【００３９】従来技術では、20mm以下は地金付が発生し
ていたが、本発明にかかる浸漬ノズルを用いることによ
り、15〜20mmとしても地金付発生回数を著しく減少させ
ることができた。

【００４０】

【発明の効果】本発明にかかる広幅薄スラブ用浸漬ノズ
ルを用いることにより、浸漬ノズル〜鋳型壁間の地金付
および、鋳型短辺近傍の皮張りを防止し、安定した鋳造
を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる浸漬ノズルの略式斜視図であ
る。

【図２】本発明にかかる浸漬ノズルの別の変更例の略式
斜視図である。

【図３】図３(a) は従来例である水平２孔タイプにおけ
る吐出量と吸引現象の関係を示すグラフであり、図３
(b) は水平２孔タイプのノズル吐出孔の説明図である。

【図４】図４(a) は、従来例であるストレートタイプの
浸漬ノズルを用いたときの鋳型内流動模擬図、図４(b)
は、本発明にかかる浸漬ノズルを用いたときの鋳型内流
動模擬図である。

【図５】実施例の結果を示すグラフである。

【図６】実施例における浸漬ノズルと鋳型との間の距離
と地金付発生状況との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

10：ノズル本体 12：長辺側側壁 14：短辺側側壁 16：底面 18：頂部開口 20：コーナ部 22ａ：横向吐出孔 22ｂ：下向吐出孔 Ｄ：底面側長さ Ｈ：短辺側長さ Ｗ：幅

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端が開放され、下端に少なくとも中心
   で分離された２以上の下向吐出孔を備えた扁平浸漬ノズ
   ルであって、両短辺側側壁の下端領域にそれぞれさらに
   横向吐出孔を設けたことを特徴とする広幅薄スラブ鋳造
   用浸漬ノズル。
2. 【請求項２】 前記下向吐出孔のうち長辺側に沿って両
   端に設けられた前記下向吐出孔とそれぞれの短辺側側壁
   に設けた前記横向吐出孔とを一体的に形成したことを特
   徴とする請求項１記載の広幅薄スラブ鋳造用浸漬ノズ
   ル。