JPS6345903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、連続鋳造における連鋳々片のミスト
冷却方法及び該冷却方法の実施に適した冷却用ミ
スト噴出装置に関するものである。 連続鋳造において連続的に引抜かれていく鋳片
の冷却には従来水噴射法が汎用されていたが、最
近では、水消費量が少なく且つ冷却効率も高いミ
スト冷却法が主流となりつつある。 ところで現在実用化されているミスト噴出装置
の主流は第１図（概略見取り図）及び第２図（第
１図の縦断面相当図）に示す様な構造のものであ
る。即ち図中１はミスト噴出ノズルで、両端の封
鎖された円筒形のものが最も一般的であり、ミス
ト噴出面側にスリツト状のミスト噴出孔２が開口
されている。そして該噴出孔２開口部の反対面側
には、根本部に水供給管３及び空気供給管４の接
続された気液混合供給パイプ５が接続されてお
り、水供給管３から供給される水と空気供給管４
から供給される空気とを気液混合供給パイプ５内
で混合しつつミスト噴出ノズル１へ送り、ミスト
噴出孔２から鋳片に向けてミストを噴射する。こ
の場合例えば第３図に示す如く、ミスト噴出ノズ
ル１の滞留室１ａにおける気液混合物導入部にオ
リフイス６等を設け、この部分で気液混合物を一
旦絞つた後滞留室１ａ内へ解放することによつて
気液混合物を微細化し、微細なミストを形成する
ことにより冷却効果を高める方法も提案されてい
る（特開昭57−12347号等）。 この種のミスト噴射装置を用いた連鋳々片の冷
却は、第４図に略示する様な方法によつて行なわ
れる。即ち第４図においてＭは連続的に引抜かれ
ていく連鋳々片、Ｇはガイドロールを示し、ミス
ト噴出孔２が、ガイドロールＧ，Ｇの隙間から連
鋳々片Ｍの表面を狙う様にミスト噴出ノズル１を
配置し、前記隙間から鋳片Ｍへ向けてミストを噴
出する。この場合鋳片Ｍを均一に冷却する為には
ミストをできるだけ広い領域に亘つて当てること
が望まれるが、噴出流の広がり角度θを大きくと
りすぎると噴出ミストの一部がガイドロールＧが
障害になつて鋳片Ｍに至らず、ミストが無駄に消
費されるのみならずガイドロールＧの過冷却とい
う問題も生じてくる。従つてガイドロールＧ，Ｇ
の間隔に応じて前記広がり角度θを調整し、第４
図に示す如く噴出ミストの最外縁がガイドロール
Ｇ，Ｇに対して接線方向となる様に設定してお
り、ミストの噴出広がり角度θは極めて小さいも
のとなつている。その為ミストによつて直接冷却
される鋳片Ｍ表面は、その小さい角度θによつて
覆われる狭い領域Ｚのみとなり、この領域Ｚの前
後、即ちガイドロールＧ，Ｇ側の部分Ｙ，Ｙ（即
ちミスト噴出方向から見てガイドロールＧ，Ｇの
背面側領域）は間接冷却又は空冷となる為冷却効
率は低いものとならざるを得ない。その結果鋳片
Ｍの冷却度合い、特に表面部の冷却度合いが瞬間
的に不均一となり、冷却による収縮部が鋳片表面
でばらつくことになつて応力の不均衡を招き鋳片
割れ（特に表面割れ）が頻発するという問題があ
つた。また前記特開昭57−12347号を参照すれば、
第５図に示す様な装置の利用即ちミスト噴出ノズ
ル１に適当な間隔をおいて２個のミスト噴出孔２
ａ，２ｂを開口し、全体としてのミスト噴出領域
を拡大することも考えられる。しかしながらこの
種のノズルを用いて実験したところ鋳片冷却状況
は第６図に示す状態となり、ガイドロールＧ，Ｇ
に当つて阻止されるミスト量が却つて増大するだ
けであり前述の問題は全く回避できないことが分
かつた。 本発明者等はこうした事情に着目し、冷却不足
となる前記ガイドロール背面側の領域を均一に冷
却することによつて、不均一冷却に基づく鋳片割
れの問題を解消しようと考え、種々研究を進めて
きた。本発明はこうした研究の結果完成されたも
のであつて、その構成は、ミスト噴出装置からの
ミストの噴出を少なくとも２個１組の噴出孔から
行なわせ、各噴出孔は噴出流が内向する方向に傾
斜させ、その際ガイドロール経、ガイドロール間
距離及びミスト噴出孔から鋳片表面迄の距離に応
じて前記噴出孔の傾斜角を適正に設定することに
よつて各噴出流が鋳片表面に到達する迄の地点で
交差する様にミストを噴出せしめ、交差後のミス
トの一部ををガイドロール背面側へ回り込ませる
ところに要旨を有するものである。この方法に用
いられるミスト噴出装置の構成について本発明者
等が研究したところ如何なる場合にも上記方法に
対応できる単一装置も提供することができた。即
ち該ミスト噴出装置とは、ミスト噴出ノズルのミ
スト噴出面に少なくとも２個１組のミスト噴出孔
を開口すると共に、各噴出孔は噴出流が内向する
方向に傾斜させ、且つ噴出ミスト流が鋳片表面到
達迄の地点で互いに交差し、交差後のミストの一
部がガイドロール背面側に回り込む様にガイドロ
ール径、ガイドロール間距離及びミスト噴出孔か
ら鋳片表面迄の距離に応じて前記ミスト噴出孔の
傾斜角を設定したところに要旨を有するものであ
る。２つのミスト噴出口を有する単一のノズルを
使用するからミストの交差が極めて容易であり、
またノズルの構成が簡単であることから設計上の
困難性が回避できると共にコストも抑制される。 ところで本発明に係る上記方法及び装置におい
てミスト噴出ノズルは相隣るガイドロール間の中
間点であつてしかも連鋳々片表面からミスト噴出
口迄の距離がガイドロールの直径以上である位置
に配置されているミスト噴出ノズルの配置位置が
相隣るガイドロール間の中間点よりずれると噴出
ミストの偏流が起こり、ガイドロール背面の均一
冷却に支障を生じる。また連鋳々片の表面は高温
である為連鋳々片表面から噴出孔口迄の距離がガ
イドロールの直径より小さい場合はノズルが熱に
よる影響を容易に受けて目詰りを起こし連鋳々片
に不均一冷却に起因する割れが発生するおそれが
ある。尚交差後のミストの一部をガイドロール背
面側に回り込ませる為の噴出孔の適正傾斜角及び
連鋳々片表面から噴出孔口迄の距離の上限はガイ
ドロール径、ガイドロール間距離、ミスト噴出孔
から鋳片表面までの距離をはじめ、ミストの噴出
速度及び噴出量等様々の要素の変動に伴つて変動
するものであつて一定の関係式で算出できるもの
ではなく学習的に決定される。 以下実施例図面に沿つて本発明の構成及び作用
効果を説明するが、図は代表例であつて本発明を
制限する性質のものではなく、前・後記の趣旨に
適合し得る範囲でミスト噴出ノズルの具体的な構
成や設定位置等を適当に変更して実施することは
全て本発明の技術的範囲に含まれる。第７図は本
発明で使用するミスト噴出装置を例示する概略縦
断面図、第８図は該噴出装置を用いた鋳片冷却状
況を示す側面説明図であり、噴出装置自体の基本
的な構成は前記のものと実質的に同一であるが、
特徴とする部分は、ミスト噴出ノズル１のミスト
噴出面に２つのミスト噴出孔２ａ，２ｂを開口す
ると共に、各噴出孔２ａ，２ｂを、各噴出流が鋳
片表面に到達する迄の位置で交差する様に指向さ
せたところにある。その結果各噴出孔２ａ，２ｂ
からの各噴出ミストは、第８図に示す如く鋳片Ｍ
の表面に到るまでの位置で互いに交差して衝突し
合うが、各噴出ミストの運動エネルギーは衝突に
よつて直ちに消滅することはないから、交差後の
混成ミスト流は各噴出方向への運動エネルギーの
影響を受けてその前方で徐々に広がり、ガイドロ
ールＧ，Ｇの背面側へ回り込む様にして鋳片表面
のほぼ全域に直接吹き付けられる。尚交差後の混
成ミストの広がり状態は各ミスト噴出孔２ａ，２
ｂの間隔と傾斜角α（第８図）によつて決まつて
くるので、適用される冷却部のガイドロール径
Ｄ、ガイドロール間距離Ｌ及びミスト噴出ノズル
１から鋳片表面までの距離Ｈに応じて前記傾斜角
αを適正に設定すれば、噴出ミストのすべてを鋳
片Ｍのほぼ全域に亘つて均等に吹付けることがで
きる。 ちなみに第９図は第８図に示した様な本発明方
式、第６図及び第４図に示した従来方式の各々に
おける鋳片表面でのミスト吹付量の分布を対比し
て示した実験グラフ、第１０図は同じく鋳片引抜
方向の熱伝達率の分布を対比して示した実験グラ
フである。これらのグラフからも明らかな様に、
単孔式の従来ノズル（第４図）では鋳片の中央部
のみが集中的に冷却されて引抜方向前・後の冷却
が極めて乏しく、不均一冷却による鋳片割れ発生
の可能性が極めて高いことが容易に理解される。
また従来の２孔式ノズル（第６図）を用いた場合
は中央部のみの集中冷却は若干緩和されるもの
の、その程度は未だ十分とは言えない。これらに
対し本発明ノズル（第８図）を用いた場合は噴出
ミストが中央部に極限されずその前後の鋳片に広
く分布して吹き付けられており、鋳片全体の冷却
効率が著しく平均化されている。又下記第１表は
上記と同様の各噴出ノズルを使用したときの鋳片
表面におけるミスト捕集率を対比して示したもの
であるが、これらの実験結果からも明らかな様
に、本発明のミスト冷却法は従来法に比べてミス
ト捕集率が極めて高く、噴出ミストの殆んど全て
を有効に活用して効率良くミスト冷却を行ない得
ることが理解される。

【表】 本発明の基本的な構成は以上の通りであるが、
またミスト噴出孔２ａ，２ｂの形状は、第１１図
（ミスト噴出ノズル部の縦断面図）及び第１２図
（第１１図の右側面図）に示す如く、噴出ノズル
１の軸心Ｐと直交する面で切断開口してその開孔
壁のみを斜めに切断加工したものの他、第１３，
１４図（第１１，１２図に対応する図）に示す如
く、噴出ノズル１の軸心Ｐに対し所定の傾斜角度
α分だけ傾斜させ、ミスト噴出面の外側から切断
刃を作用させて所定傾斜角度の噴出孔２ａ，２ｂ
としたもの等があり、後者の噴出孔はその切削開
口作業が極めて簡単であるので実際的である。 ミスト冷却法においては、鋳片表面に吹き付け
られたミストの蒸発潜熱によつて鋳片を効率良く
冷却するところに大きな特徴があり、こうした特
徴をより有効に発揮させるうえでは噴出ミストを
極力微細化するのがよく、この様な意味からすれ
ば以下に示す様な構造の噴出ノズルが極めて有効
である。即ち第１５図（噴出ノズル部の縦断面
図）は、噴出ノズル１の滞留室１ａに対する気液
混合物導入部にオリフイス６を取付けたもので、
この構成であれば、気液混合物が狭隘なオリフイ
ス６を通過した後滞留室１ａ内へ放出解放された
ときに微細ミストが形成されるので、ミスト噴出
孔２ａ，２ｂから放出されるミストは極めて微細
なものとなる。また他のミスト微細化手段とし
て、前述の様なオリフイス６を設けず、第１６図
に示す如くミスト噴出孔２ａ，２ｂを、気液混合
物導入部７の導入幅に対面するミスト噴出面１ｂ
からはずして上及び／又は下にすることが考えら
れる。即ち気液混合供給パイプ５内で形成された
比較的大粒の気液混合物は導入部７から滞留室１
ａ内へそのままの大きさで導入されるが、もし前
記対面幅に対応するミスト噴出面１ｂに噴出孔が
開口されていると、大粒のスプレーが一部ミスト
化されないで噴出孔２ａ，２ｂからそのまま噴射
されることになる。しかし前述の対面幅に相当す
るミスト噴出面１ｂからはずして噴出孔２ａ，２
ｂを形成しておけば、前記導入部７から導入され
る大粒混合物はまず滞留室１ａのミスト噴出側面
１ｂに衝突してはねかえる。そして滞留室１ａの
内壁間で多数回の衝突を繰り返した後、後方から
の供給圧に押されて順次噴出孔２ａ，２ｂから噴
出されるが、こうした壁面衝突及び気液混合粒子
同士の衝突によつて気液混合物は破砕されて微細
なミストとなるので、噴出孔２ａ，２ｂから噴出
されるミストは極めて微細で冷却効果の高いもの
となる。 本発明は概略以上の様に構成されるが、要は少
なくとも２つのミスト噴出孔からの噴出流が鋳片
表面に到達する迄に交差する様にミストを噴出さ
せることによつて、噴出ミストをガイドロールの
背面側へ回り込む様にしたから、鋳片を全体に亘
つてほぼ均一に冷却することができ、不均一冷却
に起因する鋳片割れをほとんど確実に防止し得る
ことになつた。しかも噴出ミストの捕集率（即ち
鋳片の冷却に消費されるミストの比率）も大幅に
向上するので、水消費量が減少すると共にミスト
発生用の駆動力（具体的には水供給圧及び空気の
圧搾供給力）を最大限有効に活用した極めて効率
の良いミスト冷却が可能になつた。

【図面の簡単な説明】

第１，２，３，５図は公知のミスト噴出装置を
示すもので、第１図は概略見取り図、第２，３，
５図は概略縦断面図、第４，６図はこれらのミス
ト冷却装置を用いた連鋳々片冷却状況を示す側面
説明図、第７図は本発明に係るミスト噴出装置を
例示する概略縦断面図、第８図はこの噴出装置を
用いた鋳片冷却状況を示す側面説明図、第９，１
０図は鋳片引抜方向における噴出ミストの流量分
布及び熱伝達率分布を、従来法と本発明法とを対
比して示す実験グラフ、第１１〜１４図はミスト
噴出孔の傾斜構造を説明する為のもので第１１，
１３図は要部縦断面図、第１２，１４図は第１
１，１３図の各右側面図、第１５，１６図はミス
ト噴出ノズルの好ましい構造を示す要部縦断面図
である。 １……ミスト噴出ノズル、２，２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ……ミスト噴出孔、３……水供給管、４
……空気供給管、５……気液混合供給パイプ、６
……オリフイス、７……気液混合物導入部、Ｇ…
…ガイドロール、Ｍ……連鋳々片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のガイドロールを経て連続的に引抜かれ
   る連鋳々片に向けて、前記ガイドロールの間を通
   り抜ける様にミストを噴出しつつ鋳片の冷却を行
   なうに当たり、少なくとも１組の隣り合うガイド
   ロールの中間点に２つの噴出孔を有する単一のミ
   スト噴出ノズルを配置してミストの噴出を行な
   い、その際鋳片表面からミスト噴出孔迄の距離が
   ガイドロールの直径以上であると共に、各噴出孔
   は噴出流が内向する方向に傾斜させ、その際ガイ
   ドロール径、ガイドロール間距離及びミスト噴出
   孔から鋳片表面までの距離に応じて前記噴出孔の
   傾斜角を適正に設定することによつて各噴出流が
   鋳片表面に到達する迄の地点で交差する様にミス
   トを噴出せしめ、交差後のミストの一部を前記ロ
   ール背面側へ回り込ませることを特徴とする連続
   鋳造設備におけるミスト冷却方法。 ２ 複数のガイドロールを経て連続的に引抜かれ
   る連鋳々片を冷却する為のミスト噴出装置であつ
   て、気液混合供給パイプの先端に取付けられたミ
   スト噴出ノズルは、隣り合うガイドロール間の中
   間点であつてしかも鋳片表面からミスト噴出孔迄
   の距離がガイドロールの直径以上である位置に配
   置されてなり、該ノズルのミスト噴出面には２つ
   のミスト噴出孔を開口すると共に、各噴出孔は噴
   出流が内向する方向に傾斜させ、且つ噴出ミスト
   流が鋳片表面到達迄の地点で互いに交差し、交差
   後のミストの一部がガイドロール背面側に回り込
   む様に、ガイドロール径、ガイドロール間距離及
   びミスト噴出孔から鋳片表面迄の距離に応じて前
   記ミスト噴出孔の傾斜角を設定したものであるこ
   とを特徴とする連鋳々片冷却用ミスト噴出装置。