JPH0871721A - 連続鋳造機の鋳造ノズル - Google Patents

連続鋳造機の鋳造ノズル

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JPH0871721A
JPH0871721A JP21159094A JP21159094A JPH0871721A JP H0871721 A JPH0871721 A JP H0871721A JP 21159094 A JP21159094 A JP 21159094A JP 21159094 A JP21159094 A JP 21159094A JP H0871721 A JPH0871721 A JP H0871721A
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molten metal
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nozzle cover
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JP21159094A
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Inventor
Takashi Nogami
敬司 野上
Kazuyuki Sugawara
和幸 菅原
Kenji Wakiguchi
健二 脇口
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 モールド装置内の湯面にスートを被覆した場
合でも、簡単な構成で精度の高い画像処理方式を用いて
湯面レベルを検出できる鋳造ノズルを提供する。 【構成】 モールド装置3に溶湯を注入する鋳造ノズル
2は、ノズル本体23と、ノズル本体23のほぼ下半分
を覆うノズルカバー24とから構成され、ノズル本体2
3は下端にノズル孔6を有し、ノズル本体23の略中途
部には突出係止部27が突設されている。ノズルカバー
24の上端は上底遊嵌部25になっており、上底遊嵌部
25は、ノズル本体23に遊嵌しかつ突出係止部27に
係止可能である。ノズルカバー24は、溶湯上に浮き、
湯面レベルの変動に伴って、上底遊嵌部25がノズル本
体23にガイドされて上下移動する。ノズル本体23と
ノズルカバー24との輝度の差により、ノズル本体23
の「白色」とノズルカバー24の「黒色」とに二値化で
き、その境界線の位置を湯面レベルとして採る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造機のタンディ
ッシュに設けられる鋳造ノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、無酸素銅系の鋳塊の製造におい
て、連続鋳造設機が採用されている。この連続鋳造機
は、溶解炉、保持炉、鋳造機、引き出し装置および切断
装置から構成され、溶解工程から鋳造工程まで連続して
操業が行われるようになっている。
【0003】このような連続鋳造機の例を図6に示す。
図6に示すように、図示しない溶解炉から供給された溶
湯は、耐熱容器であるタンディッシュ1aに流し込まれ
る。タンディッシュ1aの底部には鋳造ノズル2aが設
けられており、前記溶湯は、この鋳造ノズル2aを介し
てモールド装置3aへ連続的に注入される。サーボモー
タ7aの駆動によって弁体(ニードルバルブ弁体)6a
が上下方向(矢印U方向および反矢印U方向)へ移動す
ることにより、鋳造ノズル2aの開度が制御され、これ
により、連続的にモールド装置3aに入る溶湯量が制御
される。そして、溶湯はモールド装置3aにおいて冷却
され、順次凝固しながら、モールド装置3aの下方に設
けられた回転ローラであるピンチロール5aにより、鋳
片として連続的に引き抜かれる。引き抜かれた鋳片は、
所定長さに裁断されて、ビレットもしくはケーク等の製
品となる。なお、符号4aは、溶湯のスプラッシュによ
る飛散を防止するためのカバーを示している。
【0004】このような連続鋳造設備において、モール
ド装置3aへの溶湯の注入量と、ピンチロール5aによ
るモールド装置3aからの鋳片の引き抜き量とは、常に
一定でなければならない。そして、そのためには、モー
ルド装置3a内の溶湯の湯面レベルが、常に一定でなけ
ればならない。なぜならば、溶湯の注入量の変化、もし
くはピンチロール5aの速度の変動等により、このバラ
ンスが崩れると、モールド装置3aの上方から溶湯が溢
れたり、凝固不十分な鋳片が損傷することにより溶湯が
漏れたりするからである。また、モールド装置3a内の
溶湯の湯面レベルが変動することは、すなわち、鋳片製
造時の冷却効果が変化することであり、製品の品質に悪
影響を及ぼすこととなるからである。
【0005】このように、溶湯の湯面レベルを一定に保
つためには、モールド装置3aへの溶湯の注入量、もし
くは、ピンチロール5aの速度を調節する必要がある。
そのために、CCDカメラ9aにより湯面の映像を捉え
て、レベルを自動的に検知するという技術が採用されて
いる。すなわち、CCDカメラ9aを、モールド装置3
aの斜め上方に、かつ溶湯の湯面レベルがCCDカメラ
9aの視野に入るように設置する。そして、モールド装
置3a内の一角における湯面の画像をCCDカメラ9a
によって撮影する。得られた画像は、モールド壁および
溶湯の輝度の差によりモールド壁の「黒色」と溶湯の
「白色」に二値化され。その境界線の位置を湯面レベル
として採られる。得られた湯面データに基づき、サーボ
モータ7aをフィードバック制御することにより、弁体
6aの位置が制御されることによって、タンディッシュ
1aからモールド装置3aへ注入される溶湯の量が一定
に保たれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、モールド装
置内の湯面に何も被覆をしない場合は、上記画像処理方
式により湯面検知方法を行える。しかし、湯面をスート
(黒色のすす)で被覆して鋳造を行う場合には、モール
ド壁の黒とスートの黒とで輝度の差がなくなり、境界を
捉えることができなくなる。そこで、一般に、スート被
覆した鋳造における湯面検知は、湯面上方に設置したセ
ンサーを用いる、すなわち、電気の渦電流、キャパシタ
ンスおよび電極等を応用したレベル計を用いた方式で行
われているが、この方式による液面検知手段は、そのそ
も構成が複雑であるばかりか、検出精度も低く、しか
も、方式切り替えの作業が面倒である。
【0007】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、モールド装置内の湯面にス
ートを被覆した場合でも、簡単な構成で精度の高い画像
処理方式を用いて湯面レベルを検出できる、連続鋳造機
の鋳造ノズルを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、溶解炉から供給される溶湯を一旦貯留する
ためのタンディッシュの底部に設けられた、該タンディ
ッシュから前記溶湯をモールド装置に連続的に注入する
ための、連続鋳造機の鋳造ノズルにおいて、前記タンデ
ィッシュの底部に固定された、ノズル孔を有しかつ該ノ
ズル孔の上方に位置するように突出係止部が外周面に突
設された管状のノズル本体と、該ノズル本体の前記突出
係止部よりも上方部に対して遊嵌しかつ前記突出係止部
に係止可能な上底遊嵌部を有し、下端が開口する筒形状
のノズルカバーとから構成され、前記ノズルカバーは、
前記溶湯よりも小さな比重を有し、かつ前記モールド装
置内の溶湯上に浮いて高温になっている状態で、前記ノ
ズル本体よりも小さな輝度を有する耐火性材料で構成さ
れていることを特徴とするものである。また、前記ノズ
ルカバーの下端部にフランジを形成したり、前記ノズル
本体の側壁部に前記ノズル孔を形成することができる。
【0009】
【作用】請求項1に記載の発明では、ノズルカバーは、
モールド装置内の溶湯上に浮き、溶湯の湯面レベルの変
動に伴って、上底遊嵌部がノズル本体にガイドされつつ
上下移動する。これにより、ノズルカバーの上下位置を
検出することにより、湯面レベルを検出できることにな
る。すなわち、例えば撮像手段であるCCDカメラを、
ノズル本体とノズルカバーの上底遊嵌部との境界部がC
CDカメラの視野に入るように設置する。CCDカメラ
によって撮影された画像は、ノズル本体とノズルカバー
との輝度の差により、例えばノズル本体の「白色」とノ
ズルカバーの「黒色」に二値化され、その境界線の位置
を湯面レベルとして採ることができる。また、ノズル本
体には突出係止部が設けられているので、湯面レベルが
極端に下がった場合でも、ノズルカバーは前記突出係止
部に係止されてノズル本体から抜けない。請求項2に記
載の発明では、ノズルカバーの下端部にフランジが形成
されているので、溶湯上に浮くノズルカバーの安定性が
向上して、モールド装置内における溶湯の局所的な流れ
に起因するノズルカバーの上下移動が起こりにくい。請
求項3に記載の発明では、ノズル本体のノズル孔より流
出する溶湯は、ノズルカバーの内壁に当って該内壁に沿
って自重により落下し、モールド装置内の溶湯に衝撃を
与えることなく、ゆるやかに流入する。また、ノズル孔
から流出する溶湯は、ノズルカバーの内壁に達する間
に、モールド装置内のスプラッシュによる飛散溶湯を遮
断し、該飛散溶湯はノズルカバーの内壁に付着しない。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明に係わる連続鋳造機の鋳造
ノズルの第1の実施例を説明するための、タンディッシ
ュおよびモールド装置等を示す図である。
【0011】図1に示すように、符号1は、溶解炉(不
図示)から供給される溶湯を一旦貯留するためのタンデ
ィッシュを示し、このタンディッシュ1の底部には、後
述する本発明の鋳造ノズル2が設けられている。この鋳
造ノズル2を介して、タンディッシュ1から前記溶湯を
モールド装置3に連続的に注入することができる。
【0012】鋳造ノズル2は、タンディッシュ1の底部
に固設された細管状のノズル本体23と、このノズル本
体23よりも大径で、ノズル本体23のほぼ下半分を覆
うノズルカバー24とから構成されている。ノズル本体
23はその下端(底部)にノズル孔6を有し、また、ノ
ズル本体23のほぼ中途部あるいは下端部の外周面には
環状の突出係止部27が一体的に突設されている。すな
わち、突出係止部27はノズル孔6よりも上方に設けら
れている。
【0013】ノズルカバー24の下端は開口し、一方、
ノズルカバー24の上端は、ノズル本体23が挿通する
遊嵌孔31を有する上底遊嵌部23になっており、この
上底遊嵌部23は、ノズル本体23の突出係止部27よ
りも上方部に対して遊嵌しかつ突出係止部27に係止可
能である。また、ノズルカバー24は、溶湯よりも小さ
な比重を有し、かつモールド装置3内の溶湯上に浮いて
高温になっている状態で、ノズル本体23よりも小さな
輝度を有する耐火性材料で構成されている。ノズル本体
23の構成材料は例えば通常の鋳鉄である。ノズルカバ
ー24の構成材料として、カーボン質材料やSiC煉瓦
等が好適であり、本実施例では、一例として、ノズル本
体23に対して滑り易いシャモット−黒鉛質材料(品川
白煉瓦株式会社製、品質符号:G25H1、化学組成:
SiO2(40%)Al23(20%)C+SiC(2
6+10%))を用いた。
【0014】ノズルカバー24は、モールド装置3内の
溶湯上に浮き、湯面レベルの変動に伴って、上底遊嵌部
25がノズル本体23にガイドされつつ上下移動する
(矢印A参照)。これにより、後述するCCDカメラ9
等からなる溶湯湯面レベル検出手段により、ノズルカバ
ー24の上下位置を検出することにより、湯面レベルを
検出できる。なお、溶湯の湯面のレベルの変動幅は、通
常10mm程度である。ノズル本体23とノズルカバー
24との輝度の差により(鋳造時において、ノズル本体
23は赤色になり、一方、ノズルカバー24のほぼ上半
分は、溶湯に晒されないため黒色となる)、ノズル本体
23の「白色」とノズルカバー24の「黒色」とに二値
化でき、その境界線の位置を湯面レベルとして採ること
ができる。ノズルカバー24の上底遊嵌部25とノズル
本体23との境界部の湯面の画像を取り込み、この画像
を映像変換器8(図2参照)に供給する。映像変換器8
については、後述する。また、本実施例においては、弁
体4を駆動するモータとして、ステッピングモータ17
(図2参照)を使用している。なお、符号7は弁体4が
当接される弁座、符号28はモールド装置3内の湯面を
被覆するためのスートを示し、さらに、符号29はモー
ルド装置3内の溶湯の固液境界面を示し、この固液境界
面29よりも上方は液相、下方は固相になっている。
【0015】図2は溶湯湯面レベル検出手段のブロック
図である。図2に示すように、制御盤11は、制御部1
2、PID調節計13、ステッピングドライバ14、お
よび開度表示器15から構成される。制御部12は、映
像変換器8から現在の湯面の位置を示す湯面データ(デ
ジタル信号)が入力されると、このデジタル信号をアナ
ログ信号に変換してPID調節計13へ出力するととも
に、PID調節計13から出力されるアナログ信号をデ
ジタル信号に変換する。また、制御部12には、操作盤
16において設定される信号が供給される。更に、ステ
ッピングモータ17を制御するためのパルスを、ステッ
ピングドライバ14へ出力する。同時に、ステッピング
モータ17に取付けられた開度検知器22から、ステッ
ピングモータ17の回転角度を表すパルスが入力され、
モータ開度(ステッピングモータ17の回転角度に応じ
た弁体の開閉の度合い)として取り込む。
【0016】PID調節計13は、制御部12から、現
在の湯面位置と設定された湯面位置とが供給され、それ
らに基づき、現在の湯面位置が、予め設定された湯面位
置とずれているか否かを判断する。ずれている場合は、
制御部12から供給される上述したモータ開度に基づ
き、ステッピングドライバ14を制御する制御信号を出
力する。開度表示器15は、制御部12から供給される
モータ開度を表示する。また、操作盤16には、現在の
湯面位置を表示する現在レベル表示計18、設定された
湯面位置を表示する目標レベル表示計19、および、湯
面位置を設定するための目標レベル設定器20等が設け
られている。
【0017】次に、上述した連続鋳造機の動作について
説明する。図1および図2に示すように、先ず、操作者
によって、操作盤16の目標レベル設定器20により
目標とする湯面位置が設定されると、設定された位置を
示す信号が制御部12に入力される。そして、この信号
は、制御部12においてアナログ信号に変換され、湯面
設定値としてPID調節計13に供給される。
【0018】また、制御部12によりステッピングモー
タ17を制御するためのパルスが出力されると、それに
基づき、ステッピングドライバ14によりステッピング
モータ17が制御される。そして、開度検知器22によ
ってステッピングモータ17の回転角度が検出され、こ
の回転角度を示すパルスが制御部12へ供給される。こ
のパルスは、制御部12においてアナログ信号に変換さ
れ、モータ開度としてPID調節計13へ供給される。
同時に、現在のストッパ開度が、開度表示器15に表示
される。更に、制御盤11の図示しない設定手段によっ
て、PIDモードの設定がなされることにより、制御部
12からPID調節器13に対し、PIDモード信号が
供給される。
【0019】ここで、CCDカメラ9によって、モール
ド装置3内のノズル本体23およびノズルカバー24の
画像が取り込まれると、この画像が映像変換器8に供給
される。
【0020】映像変換器8に供給された画像Pの例を、
図3に示す。映像変換器8のモニタ21において、6本
の線L1〜L6が設定される。映像変換器8は、先ず、画
像全体画素について所定の基準により白黒を判定した
後、線L1を上端部から矢印V方向に走査する。そし
て、白黒が一定個数連続したことを検知した場合、その
白点の起点をノズルカバー24の開始点、すなわちノズ
ルカバー24とノズル本体23との境として、その座標
を検出する(図3におけるP1参照)。そして、映像変
換器8は、線L2〜L6についても同様に、それぞれ前記
境を示すP2〜P6の座標を検出する。そして、これらの
座標を示すデジタル信号を、湯面データとして図2に示
す制御部12へ供給する。
【0021】また、映像変換器8は、上記6個の境を示
す点P1〜P6のうち1個を基準点として設定しておき、
その基準点の座標と他の点の座標とを比較する。そし
て、その偏差が一定値以上となった場合は、誤検知とし
てエラーメッセージを出力する。ここで、線L1上の点
1を基準点と設定したとし、例えば、CCDカメラ9
のレンズに発生した小さい曇りDが画像に捉えられたと
する。この場合、線L3上に検出される点P3が、点P1
から大幅にずれる。従って、この点P3は真の境を示す
点でないと判断され、誤検知とされる。そして、他の点
1,P2,P4,P5,P6の座標を示す信号とともに、
エラーメッセージが出力される。
【0022】上記湯面データは、制御盤11の制御部1
2へ供給され、アナログ信号に変換されて、湯面現在値
としてPID調節計13と操作盤16の現在レベル表示
計18とに供給される。そして、操作盤16において、
現在レベル表示計18に現在の湯面位置が表示される。
【0023】また、PID調節計13において、湯面現
在値、および湯面設定値から、現在の湯面位置が目標と
する湯面位置とずれているか否かが判断される。ずれて
いる場合は、PID調節計13により、モータ開度とP
IDモード信号とに基づき、ステッピングモータ17を
制御するための制御信号が出力される。この制御信号
は、制御部12に入力されてパルスに変換され、ステッ
ピングドライバ14に出力される。そして、ステッピン
グドライバ14は、このパルスに基づき、ステッピング
モータ17の回転角度を制御する。それにより、タンデ
ィッシュ1の弁体4の開閉が制御される。
【0024】さらに、開度検知器22により、ステッピ
ングモータ17の回転角度が検出され、それに応じたパ
ルスが制御部12に入力される。そして、このパルスは
制御部12においてアナログ信号に変換され、モータ開
度としてPID調節器13へ出力される。同時に、この
パルスに基づき、開度表示器15にモータ開度が供給さ
れ、現在の弁体4の開度が表示される。また、PID調
節器13は、上述したように、映像変換器8から座標を
示す信号とともにエラーメッセージが連続して出力され
ると、アラームを出力する。
【0025】上記のとおり、モールド装置3内の湯面に
スート28を被覆した場合でも、簡単な構成で精度の高
い画像処理方式を用いて湯面レベルを検出できる。ま
た、モールド装置3内の湯面レベルが極端に下がった場
合でも、ノズルカバー24はノズル本体23の突出係止
部27に係止され、ノズル本体23から抜けることはな
い。
【0026】図4は、本発明に係わる連続鋳造機の鋳造
ノズルの第2の実施例を示す図である。図4に示すよう
に、この鋳造ノズル2は、ノズルカバー24の下端部に
外方へ向く円環状のフランジ30が形成されている以外
は、第1の実施例と同一である。なお、フランジをノズ
ルカバーの内方に向くものとしてもよい。
【0027】本実施例では、モールド装置3内の溶湯上
に浮くノズルカバー24の安定性が向上して、溶湯の局
所的な流れに起因するノズルカバー24の上下移動が起
こりにくく、結果的に、湯面レベル検知の精度がさらに
向上する。
【0028】図5は、本発明に係わる連続鋳造機の鋳造
ノズルの第3の実施例を示す図である。図5に示すよう
に、この鋳造ノズル2は、複数のノズル孔26を、ノズ
ル本体23の突出係止部27よりも下方の側壁部に放射
状に形成したものであり、その他の構成は第1の実施例
と同一である。ノズル孔26の数は単数でもよい。
【0029】本実施例では、ノズル本体23の複数のノ
ズル孔26より流出する溶湯は、ノズルカバー24の内
壁に当って該内壁に沿って自重により落下し、モールド
装置3内の溶湯に衝撃を与えることなく、ゆるやかに流
入する。これにより、モールド装置3内の溶湯中に気泡
が発生しない上に、固液境界部29付近の固層の再溶解
が起こらず、結果的に、空洞や突起(発汗現象に起因す
る)等のない品質の優れた製品を得ることができる。ま
た、ノズル孔26から流出する溶湯は、ノズルカバー2
4の内壁に達する間に、モールド装置3内のスプラッシ
ュによる飛散溶湯を遮断し、該飛散溶湯はノズルカバー
24の内壁に付着しない。これにより、ノズルカバー2
4の比重増加が阻止される。さらに、モールド装置の上
面を覆うためのカバー4a(図6中、符号4a参照)が
不要になる。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項1に記載の発明は、モールド装置内の湯面にスート
を被覆した場合でも、簡単な構成で精度の高い画像処理
方式を用いて湯面レベルを検出できる。請求項2に記載
の発明は、上記効果の他、溶湯上に浮くノズルカバーの
安定性が向上して、モールド装置内における溶湯の局所
的な流れに起因するノズルカバーの上下移動が起こりに
くくなり、結果的に、湯面レベル検知の精度がさらに向
上する。請求項3に記載の発明は、上記効果の他、ノズ
ル本体のノズル孔より流出する溶湯は、モールド装置内
の溶湯に衝撃を与えることなく、ゆるやかに流入するの
で、溶湯中に気泡が発生しない上に、固液境界部付近の
固層の再溶解が起こらず、結果的に、シェル外側に再溶
融した溶湯が滲み出ず、空洞や突起(発汗現象に起因す
る)等のない品質の優れた製品を得ることができる。ま
た、ノズル孔から流出する溶湯は、ノズルカバーの内壁
に達する間に、モールド装置内のスプラッシュによる飛
散溶湯を遮断し、該飛散溶湯はノズルカバーの内壁に付
着せず、結果的に、ノズルカバーに溶湯が固着せず、そ
の比重増加が阻止される。さらに、モールド装置の上面
を覆うためのカバーが不要になり、設備費が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる連続鋳造機の鋳造ノズルの第1
の実施例を説明するための、タンディッシュおよびモー
ルド装置等を示す図である。
【図2】本発明に係わる、溶湯湯面レベル検出手段のブ
ロック図である。
【図3】図1および図2に示したCCDカメラによる映
像を示す図である。
【図4】本発明に係わる連続鋳造機の鋳造ノズルの第2
の実施例を示す図である。
【図5】本発明に係わる連続鋳造機の鋳造ノズルの第3
の実施例を示す図である。
【図6】従来の連続鋳造機の鋳造ノズルを説明するため
の、タンディッシュおよびモールド装置等を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 タンディッシュ 2 鋳造ノズル 3 モールド装置 4 弁体(ニードルバルブ本体) 5 ピンチロール 6,26 ノズル孔 7 弁座 8 映像変換器 9 CCDカメラ 11 制御盤 12 制御部 13 PID調節計 14 ステッピングドライバ 15 開度表示器 16 操作盤 17 ステッピングモータ 18 現在レベル表示計 19 目標レベル表示計 20 目標レベル設定器 21 モニタ 22 開度検知器 23 ノズル本体 24 ノズルカバー 25 上底遊嵌部 27 突出係止部 28 スート 29 固液境界部 30 フランジ部 31 遊嵌孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶解炉から供給される溶湯を一旦貯留す
    るためのタンディッシュの底部に設けられた、該タンデ
    ィッシュから前記溶湯をモールド装置に連続的に注入す
    るための、連続鋳造機の鋳造ノズルにおいて、 前記タンディッシュの底部に固定された、ノズル孔を有
    しかつ該ノズル孔の上方に位置するように突出係止部が
    外周面に突設された管状のノズル本体と、 該ノズル本体の前記突出係止部よりも上方部に対して遊
    嵌しかつ前記突出係止部に係止可能な上底遊嵌部を有
    し、下端が開口する筒形状のノズルカバーとから構成さ
    れ、 前記ノズルカバーは、前記溶湯よりも小さな比重を有
    し、かつ前記モールド装置内の溶湯上に浮いて高温にな
    っている状態で、前記ノズル本体よりも小さな輝度を有
    する耐火性材料で構成されていることを特徴とする、連
    続鋳造機の鋳造ノズル。
  2. 【請求項2】 前記ノズルカバーの下端部にフランジが
    形成されている請求項1に記載の連続鋳造機の鋳造ノズ
    ル。
  3. 【請求項3】 前記ノズル本体の側壁部に前記ノズル孔
    が形成されている請求項1または2に記載の連続鋳造機
    の鋳造ノズル。
JP21159094A 1994-09-05 1994-09-05 連続鋳造機の鋳造ノズル Withdrawn JPH0871721A (ja)

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JP21159094A Withdrawn JPH0871721A (ja) 1994-09-05 1994-09-05 連続鋳造機の鋳造ノズル

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103611901A (zh) * 2013-11-18 2014-03-05 青岛云路新能源科技有限公司 中间包的恒液位控制系统
KR101516785B1 (ko) * 2013-11-27 2015-05-04 현대제철 주식회사 침지노즐

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