JPS5932440Y2 - 連続鋳造機のイマ−ジョンノズル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は連続鋳造機においてタンディツシュから鋳型
に対して溶融金属を供給するためのイマージョンノズル
に関するものである。

従来、タンディツシュから鋳型に溶鋼等の溶融金属を注
入する場合、タンディツシュから直接鋳型に流下させる
オープン注入法が採用されていたが、最近では溶鋼の酸
化防止および酸化物の混入による介在物の発生を防止す
るうえから、溶鋼流を無酸化状態にシールするイマージ
ョンノズルが多用され、特にスラブの鋳造にはイマージ
ョンノズルが主流となっている。

しかし、イマージョンノズルを用いた場合でも溶鋼流の
下向きの速度成分が太きいと、モールドパウダーを巻き
込むことにより、ラミネーションや２枚板あるいはＵＳ
Ｔ（超音波探傷）欠陥などの欠陥が生じ、また深絞り加
工等にかける塑性変形能の低下を惹起するおそれがあり
、そこで従来ではイマージョンノズルを採用する場合、
鋳型内に入った介在物の浮上を促進して介在物が凝固シ
ェルに捕捉されないようにするために、イマージョンノ
ズルの種々の形状が検討されている。

すなわち、第１図はストレートタイプのイマージョンノ
ズル１を示し、このタイプのイマージョンノズル１では
溶鋼流２の下向きの速度成分が大きくなるから、介在物
３が鋳型４内の溶鋼５中に深く侵入して浮上しにくく、
特に湾曲型の連続鋳造機では、溶鋼５中に侵入した介在
物３が内周側の凝固シェル６の内面に付着し、凝固シェ
ル６に捕捉されやすくなる。

そこで従来、溶鋼流２の下向きの速度成分を小さくする
ために第２図に示すＹ型イマージョンノズル１′や、第
３図に示す逆Ｙ型イマージョンノズル１′′が開発され
てかり、このようなノズル１′、１“によれば、吐出流
をあまり水平に近くするとモールドパウダー１を巻き込
むおそれがあるものの、その点を除けば溶鋼流２の下向
きの速度成分が小さくなるので、鋳片内の介在物の発生
を低く抑えることができる。

しかしながら、上記のようなＹ型あるいは逆Ｙ型ノズル
１′。

１Ｎでは、特にスラブを鋳造する場合、吐出流が短辺側
の凝固シェル６を直撃することになるので、凝固シェル
６の再溶解やそれに伴う凝固シェルの破断、溶鋼漏れ現
象（ブレークアウト）が起こる等の問題がある。

一方、鋳型４内の湯面レベルをコントロール方法として
、近年では、第４図に示すようにＹ型ノズル１′の中間
部に設けた絞りプレート８を油圧シリンダ−等からなる
移動装置９によってスライドさせることにより、溶鋼注
入量を連続的に制御する方法が一般的になっている。

このようなＹ型ノズル１′において、吐出速度を遅クシ
、上述のような問題点を解消するために、吐出口１ａ’
の口径りを大きくすることが考えられるが、実際には吐
出口１ａ’における溶鋼の流速分布は第５図に示すよう
に一様ではなく、吐出口１ａ’の下側の流速が速く、偏
流が発生しているので、吐出口１ａ’の口径りを太きく
しても吐出流の減速効果は殆どなく、上述のような問題
点を解消することは困難であった。

さらに従来では、吐出流を拡散させるために、整流板や
多数の小孔を設けたノズルが提案されているが、ノズル
は耐火物製としなければならないので、整流板や小孔を
設けた構成ではその製造が困難であり、しかもアルミの
付着等により目詰りを起こすなどの欠点があり、このよ
うなノズルは未だ実用化されていないのが実情である。

この考案は上記事情に鑑みてなされたもので、介在物の
浮上を促進し、かつ凝固シェルへ向ケチの溶融金属の流
速を小さくすることのできるイマージョンノズルを提供
することを目的とするものである。

すなわちこの考案は、吐出口での溶融金属の流速分布が
第５図に示すように下方に偏っていることに着目し、吐
出口付近における流路の底面に上向傾斜面と下向傾斜面
とを形成することにより、溶融金属を吐出口から斜め上
方および斜め下方に流出させ、その結果吐出流が拡散す
ることによりその流速を減じるよう構成したことを特徴
とするものである。

以下この考案の実施例を第６図ないし第８図を参照して
説明すると、第６図はこの考案の一実施例を示すもので
あって、Ａはイマージョンノズル１０の下端部を示す斜
視図、ＢはそのＢ−Ｂ線矢視断面図であり、このイマー
ジョンノズル１０は図に示すように、中心部に軸線方向
に沿う主導管部１１が形成され、また下端部に主導管部
１１の下端から分岐して外周面に開口する２本の分岐導
管部１２が形成された構造であって、所謂Ｙ型ノズルあ
るいは逆Ｙ型ノズルに類するものである。

このイマージョンノズル１０では、その分岐導管部１２
の底面が、その基端部すなわち主導管部１１側から吐出
口１３に向けて上向傾斜する第１の傾斜面１２ａと、こ
の第１の傾斜面１２ａの左右両側に位置しかつ主導管部
１１側から吐出口１３に向けて下向傾斜する第２の傾斜
面１２ｂとから形成されており、したがって吐出口１３
はコ字状をなしている。

しかして上記イマージョンノズル１０では、タンディツ
シュ（図示せず）から主導管部１１を経て供給された溶
鋼等溶融金属の一部が、前記第１の傾斜面１２ａに沿っ
て斜め上方に吐出口１３から吐出し、またその他は前記
第２の傾斜面１２ｂに沿って斜め下方に吐出口１３から
吐出し、その結果吐出流は広く拡散してその表面積が従
来のイマージョンノズルに比べて極端に広くなるので、
その流速が小さくなる。

したがって上記イマージョンノズル１０により溶融金属
をタンディツシュから鋳型（図示せず）に注入すれば、
吐出流の下向きの速度成分は勿論のこと、吐出流全体と
して流速が小さいから、鋳型内Ｖｃ於ける介在物の浮上
を促進することができ、オた吐出流は広く拡散し、その
流速が小さいので、吐出流が凝固シェルの局部を直撃す
ることはなく、シたがって凝固シェルの再溶解やそれに
伴う凝固シェルの破断、さらにはブレークアウトを防止
することができる。

なお、この考案の考案者等が第６図に示すイマージョン
ノズル１０と従来のＹ型イマージョンノズルについて水
モデルを用いて実験を行ない、その実験結果を比較した
ところ、第６図に示すイマージョンノズルによれば、凝
固シェルにほぼ垂直な速度成分を約１／２に、また凝固
シェルに沿う下向きの速度成分を約１１５ Ｋ減するこ
とができた。

第７図はこの考案の第２の実施例を示し、Ａはイマージ
ョンノズル２０の下端部の斜視図、ＢはそのＢ−Ｂ線矢
視断面図であって、このイマージョンノズル２０は、主
導管部２１から分岐した分岐導管部２２の底面の中央部
を上向傾斜面２２ａとし、その左右両側を下向傾斜２２
ｂとし、かつ吐出口２３をほぼ矩形としたものである。

したがってこのイマージョンノズル２０では、吐出口２
３の中央部から斜め上方に向けて吐出流が生じ、両側部
から斜め下方に向けて吐出流が生じる。

また第８図はこの考案の第３の実施例を示し、Ａはイマ
ージョンノズル３０の下端部の斜視図、ＢはそのＢ−Ｂ
線矢視断面図であって、このイマ−ジョンノズル３０は
、主導管部３１から分岐した分岐導管部３２を断面Ｖ字
状に形成し、分岐導管３２の底面中央部を上向傾斜面３
２ａとし、またその左右両側部を下向傾斜面３２ｂとし
たものであり、このイマージョンノズル３０によっても
上記第１釦よび第２の実施例と同様に、吐出口３３から
斜め上方に向く吐出流と斜め下方に向く吐出流との両方
を同時に生じさせることができる。

したがって上記第２および第３の実施例で示すイマージ
ョンノズル２０，３０でも吐出流を広く拡散させること
ができるので、前述した第１の実施例と同様な効果を得
ることができる。

なおここで、上記各実施例における上向傾斜面１２ａ
、２２ａ 、３２ａの主導管部１１，２１゜３１に対す
る傾斜角θ１、釦よび下向傾斜面１２ｂ。

２２ｂ 、３２ｂの主導管部１１．２１．３１に対する
傾斜角θ２について説明すると、上向傾斜面１２ａ、２
２ａ、３２ａの傾斜角θ１を極端に小さくした場合、す
なわち上向傾斜面１２ａ、２２ａ。

３２ａを極端に上向きにした場合、吐出流が鋳型内の湯
面に向けて吹き上げ、その結果モールドパウダを巻き込
むおそれがあり、他方下向傾斜面１２ｂ 、２２ｂ 、
３２ｂの傾斜角θ２を極端に大きくした場合、すなわち
下向傾斜面１２ｂ、２２ｂ。

３２ｂを極端に下向きにした場合、吐出流の下向きの速
度成分が大きくなり、その結果介在物の浮上が阻害され
るおそれがあり、したがって前記傾斜角θ１．θ２は従
来のＹ型イマージョンノズルあるいは逆Ｙ型イマージョ
ンノズルにあ−ける分岐導管部の傾斜角程度が適当であ
ると考えられる。

以上の説明で明らかなようにこの考案のイマージョンノ
ズルによれば、分岐導管部の底面に吐出口に向けて上向
傾斜する面と吐出口に向けて下向傾斜する面とを形成し
たので、鋳型内に釦ける吐出流が広く拡散することによ
りその流速を速やかに減少させることがでキ、シたがっ
てこの考案のイマージョンノズルによれば、鋳型内にお
ける介在物の浮上を促進し、良質な連続鋳造鋳片を得る
ことができ、また吐出流が凝固シェルの局部を集中的に
直撃することがないので、凝固シェルの再溶解やそれに
伴う凝固シェルの破断あるいはブレークアウトを未然に
防止することができる。

渣たこの考案のイマージョンノズルは、吐出流を遮る部
分が特にはないので、ノズル詰り等を生じるおそれがな
く、さらに従来提案されている整流板や小孔を設けたノ
ズルに比べて形状が簡単であるから、耐火物による製作
が容易である等の効果も得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のストレートタイプのイマージョンノズル
を示す略解断面図、第２図は従来のＹ型イマージョンノ
ズルを示す略解断面図、第３図は従来の逆Ｙ型イマージ
ョンノズルを示す略解断面図、第４図は絞りプレートを
付設したＹ型イマージョンノズルの略解断面図、第５図
はその吐出口における流速分布を示す図、第６図この考
案の第１の実施例を示すものでＡは下端部の斜視図、Ｂ
はそのＢ−Ｂ線矢視断面図、第１図はこの考案の第２の
実施例を示すものでＡは下端部の斜視図、ＢはそのＢ−
Ｂ線矢視断面図、第８図はこの考案の第３の実施例を示
すものでＡは下端部の斜視図、ＢはそのＢ−Ｂ線矢視断
面図である。 １０．２０，３０・・・・・・イマージョンノズル、１
１．２１，３１・・・・・・主導管部、１２，２２，３
２・・・・・・分岐導管部、１２ａ 、２２ａ 、３２
ａ・・・・・・上向傾斜面、１２ｂ 、２２ｂ 、３２
ｂ・・・・・・下向傾斜面、１３，２３．３３・・・・
・・吐出口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 中心軸線に沿って主導管部が形成されるとともに、下端
   部に前記主導管部の下端から分岐して外周面に開口する
   分岐導管部が形成され、主導管部の上端から供給した溶
   融金属を分岐導管部を介して外周側に流出させるように
   したイマージョンノズルにおいて、 前記分岐導管部の底面に、主導管部側から開口端部に向
   けて上向傾斜する面と下向傾斜する面とが形成され、溶
   融金属を前記分岐導管部の開口端から斜め上方および斜
   め下方に吐出させるよう構成されてなる連続鋳造機のイ
   マージョンノズル。